KR20100013031A

KR20100013031A - 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조

Info

Publication number: KR20100013031A
Application number: KR1020080074519A
Authority: KR
Inventors: 김상화
Original assignee: 김상화
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-09
Also published as: KR101022592B1

Abstract

본 발명은 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일측에 중심기어(25)를 형성한 중심축(20)을 멀티스핀들헤드(10)의 몸체(11)에 회전가능토록 형성하고, 탭이나 드릴과 같은 공구(T)가 장착되는 다수의 스핀들(31)(32)(33)을 상기 중심축(20)에 평행하도록 멀티스핀들헤드(10)의 몸체(11)에 형성하며, 상기 각 스핀들(31)(32)(33)의 일측단에는 상기 중심기어(25)에 각각 치합하는 종동기어(36)(37)(38)를 형성하되, 상기 종동기어(36)(37)(38) 중에서 어느 하나의 종동기어(36)는 공작기계의 주축(1)에 형성된 원동기어(5)로부터 동력을 전달받도록 함과 아울러 다른 종동기어(37)(38)들은 상기 어느 하나의 종동기어(36)와 치합된 중심기어(25)를 거쳐 동력을 전달받도록 함으로써, 공작기계에 멀티스핀들헤드(10)를 장착함에 있어 종래와 달리 공작기계의 주축(1)에 형성된 원동기어(5)에 대하여 모든 종동기어(36)(37)(38)를 동시에 치합하지 않아도 되므로, 작업자의 숙련도에 관계없이 멀티스핀들헤드(10)를 공작기계에 보다 간편하게 장착할 수 있는 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조에 관한 것이다.

공작기계, 구멍가공, 탭핑머신, 드릴링머신, 멀티스핀들, 스핀들헤드

Description

공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조{STRUCTURE OF MULTI-SPINDLE HEAD FOR A MACHINE TOOL}

본 발명은 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조에 관한 것으로, 특히 탭핑머신 및 드릴링머신과 같은 구멍가공용 공작기계의 멀티스핀들헤드를 구성함에 있어, 공작기계의 구동력이 멀티스핀들헤드에 형성된 각각의 스핀들에 직접 전달되지 않고 다수의 스핀들 중에서 어느 하나의 스핀들을 통하여 간접적으로 전달되도록 함으로써, 멀티스핀들헤드의 장착시 각 스핀들에 형성된 종동기어가 모두 주축의 원동기어에 치합 하는 것이 아니라 단일 기어만이 주축의 원동기어에 치합함에 따라 멀티스핀들헤드를 공작기계에 보다 간편하게 장착할 수 있는 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 탭핑, 드릴링, 보링, 리밍 등과 같은 구멍가공을 수행하는 공작기계는, 공구가 장착되는 스핀들의 수에 따라 단축공작기계(單軸工作機械)와 다축공작기계(多軸工作機械)로 구분할 수 있는바, 이하 도 1을 참고하여 일반적인 다축 공작기계의 구성을 개략적으로 살펴본다.

일반적인 구멍가공용 다축공작기계(100)는, 베이스(110)에 고정 설치한 칼럼(120)의 상단 일측에 구동모터(130)를 설치하되, 상기 구동모터(130)의 회전력이 멀티스핀들헤드(150)를 통하여 다수의 공구(T)로 전달되도록 함으로써, 공작물(200)에 대한 다수의 구멍가공을 동시에 수행할 수 있다.

상기에 있어 멀티스핀들헤드(150)의 구성을 도 2 및 도 3을 참고하여 더욱 상세히 살펴보면, 상기 구동모터의 회전력은 상하 이송가능한 주축(140)을 통하여 멀티스핀들헤드(150)에 형성한 다수의 스핀들(161)(162)(163)로 전달되는바, 상기 주축(140)의 종단에는 원동기어(145)를 형성함과 아울러 멀티스핀들헤드(150)에 형성한 각 스핀들(161)(162)(163)의 상단에는 상기 원동기어(145)에 각각 치합하는 종동기어(166)(167)(168)를 형성하여 주축(140)의 회전력이 각 스핀들(161)(162)(163)로 전달되도록 하며, 상기 각 스핀들(161)(162)(163)의 하단에는 척(chuck) 등을 이용하여 탭이나 드릴 등과 같은 공구(T)를 장착한다.

그리고 상기 멀티스핀들헤드(150)의 몸체(151) 상단에는 체결판(152)을 부착하여 멀티스핀들헤드(150)를 공작기계에 장착할 수 있도록 하는바, 상기 체결판(152)에는 주축(140)의 하우징(141)이 삽입되는 체결공(153)을 형성하되, 상기 체결공(153)의 일측에는 슬릿(154) 및 상기 슬릿(154) 사이를 조이는 체결볼 트(155)를 형성함으로써, 멀티스핀들헤드(150)를 공작기계에 장착할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 멀티스핀들헤드(150)는 주축(140)의 구동력이 멀티스핀들헤드(150)에 형성한 각각의 스핀들(161)(162)(163)에 직접 전달되는 구성으로서, 공작기계에 멀티스핀들헤드(150)를 장착하는 작업이 매우 불편하였다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 공작기계에 멀티스핀들헤드(150)를 장착하는 경우, 멀티스핀들헤드(150)의 각 스핀들(161)(162)(163)은 자유롭게 회전 가능한 상태인데 반하여, 상기 스핀들(161)(162)(163)에 형성한 종동기어(166)(167)(168)는 주축(140)의 원동기어(145)에 동시에 치합시켜야 하므로 그 작업이 용이하지 않았으며, 어느 하나의 종동기어(166)(167)(168)라도 치합되지 않을 때에는 멀티스핀들헤드(150)가 장착이 되지 않음은 물론이고 어느 종동기어(166)(167)(168)가 치합되지 않은 상태에 있는지 확인조차 할 수 없기 때문에 숙련된 작업자가 멀티스핀들헤드(150)의 외부로 노출된 각 스핀들(161)(162)(163)을 조금씩 회전시키면서 감각에 의존하여 멀티스핀들헤드(150)를 장착하여야 하는 불편함이 있었다.

뿐만 아니라, 상기와 같이 멀티스핀들헤드(150)를 공작기계에 장착함에 있어 작업자가 무리하게 그 장착을 시도할 경우, 주축(140)의 원동기어(145) 및 각 스핀들(161)(162)(163)의 종동기어(166)(167)(168)가 훼손되어 멀티스핀들헤드(150)의 구동이 원활하지 못하고 그 수명이 단축되는 문제점 또한 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 멀티스핀들헤드의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 멀티스핀들헤드를 공작기계에 장착함에 있어 주축의 원동기어에 모든 종동기어가 치합하는 것이 아니라 단일 기어가 치합하는 것만으로 멀티스핀들헤드를 공작기계에 장착할 수 있도록 함으로써, 작업자의 숙련도에 관계없이 멀티스핀들헤드를 공작기계에 간편하게 장착할 수 있음과 아울러 작업자의 무리한 장착으로 인한 멀티스핀들헤드의 훼손을 예방하는 데 본 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조는, 공구가 각각 장착되는 다수의 스핀들을 구비하여 공작기계로부터 전달받는 회전력을 상기 다수의 스핀들로 전달하는 멀티스핀들헤드에 있어서, 상기 멀티스핀들헤드에 중심축을 회전가능토록 설치하고, 상기 중심축의 일측단에는 중심기어를 형성하며, 상기 각 스핀들의 일측단에는 상기 중심기어에 각각 치합하는 종동기어를 형성하되, 상기 종동기어 중에서 어느 하나의 종동기어는 공작기계의 주축에 형성된 원동기어로부터 동력을 전달받도록 함과 아울러 다른 종동기어들은 상기 어느 하나의 종동기어와 치합된 중심기어를 거쳐 동력을 전달받도록 한 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조에 그 특징이 있다.

그리고 본 발명은 어느 하나의 종동기어가 원동기어로부터 동력을 전달받음에 있어서, 상기 원동기어와 어느 하나의 종동기어 사이에 아이들기어를 형성하여 주축의 회전방향과 각 스핀들의 회전방향을 일치시킨 멀티스핀들헤드의 구조에 부가적인 특징이 있다.

또한, 상기 주축으로부터 동력을 전달받는 어느 하나의 종동기어를 다른 종동기어에 비하여 상대적으로 길게 형성하여 길게 연장된 부분을 통하여 주축의 회전력이 전달되도록 하되, 주축과 동일중심선 상에 중심축이 위치하도록 함으로써, 멀티스핀들헤드를 구성하는 각 기어들이 밀집될 수 있도록 한 멀티스핀들헤드의 구조에 또 다른 특징이 있다.

상기와 같이 구성한 본 발명에 따른 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조에 의하면, 멀티스핀들헤드의 각 스핀들에 형성한 종동기어가 공작기계의 주축에 형성한 원동기어에 모두 치합하여 회전력을 전달받는 것이 아니라, 상기 스핀들 중 어느 하나의 스핀들을 통하여 주축의 회전력을 전달받기 때문에 멀티스핀들헤드의 장착시 단일 기어만을 주축의 원동기어에 치합시키면 되고, 그에 따라 작업자의 숙련도에 관계없이 공작기계에 멀티스핀들헤드를 보다 간편하게 장착할 수 있는 효과가 있음과 아울러 작업자가 무리하게 멀티스핀들헤드를 장착하지 않아도 되므로 멀티스핀들헤드의 훼손을 예방하는 효과도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조를 도 5 내지 도 7의 참고하여 상세히 살펴본다.

본 발명에 따른 공작기계용 멀티스핀들헤드는, 멀티스핀들헤드(10)의 몸체(11) 상측에 체결판(12)을 부착하여 멀티스핀들헤드(10)를 공작기계에 장착할 수 있도록 하는바, 상기 체결판(12)의 중심에는 주축(1)의 하우징(3)이 삽입되는 체결공(13)을 형성하고, 상기 체결공(13)의 일측에는 슬릿(14)을 형성함과 아울러 상기 슬릿(14) 사이를 조이는 체결볼트(15)를 형성함으로써, 주축(1)의 하우징(3)을 멀티스핀들헤드(10)에 부착한 체결판(12)의 체결공(13)에 삽입 체결하여 멀티스핀들헤드(10)를 공작기계에 장착할 수 있다.

그리고 상기 주축(1)의 종단에는 원동기어(5)를 형성하여 멀티스핀들헤드(10)에 구비된 각 스핀들(31)(32)(33)에 회전력을 전달하는바, 멀티스핀들헤드(10)의 몸체(11)에 중심축(20)을 회전가능토록 형성하되 상기 중심축(20)의 상단에는 중심기어(25)를 형성하고, 탭이나 드릴과 같은 공구(T)가 장착되는 다수의 스핀들(31)(32)(33)을 상기 중심축(20)에 평행하도록 형성하되 상기 각 스핀들(31)(32)(33)의 상단에는 상기 중심기어(25)에 각각 치합하는 종동기어(36)(37)(38)를 형성하며, 상기 종동기어(36)(37)(38) 중 어느 하나의 종동기 어(36, 이하 '제1종동기어'라 함)는 상기 주축(1)의 원동기어(5)로부터 회전력을 전달받아 제1종동기어(36)가 장착된 스핀들(31)을 구동하는 한편, 다른 종동기어(37, 38, 이하 '제2종동기어' 및 '제3종동기어'라 함)는 상기 제1종동기어(36)가 치합하는 중간기어(25)를 통하여 회전력을 전달받아 제2ㆍ제3종동기어(37)(38)가 장착되는 스핀들(32)(33)을 구동함으로써, 공작기계의 구동력이 멀티스핀들헤드(10)의 각 스핀들(31)(32)(33)에 장착한 공구(T)로 전달된다.

한편, 상기에 있어 주축(1)의 원동기어(5)로부터 회전력을 전달받는 제1종동기어(36)는, 상기 원동기어(5)에 제1종동기어(36)를 직접 치합하여 회전력을 전달받을 수도 있으나, 상기 원동기어(5)와 제1종동기어(36) 사이에 형성한 아이들기어(45)를 거쳐 회전력을 전달받도록 함이 바람직한바, 일측은 상기 원동기어(5)에 치합하고 타측은 제1종동기어(36)에 치합하는 아이들기어(45)를 형성하되 상기 아이들기어(45)는 멀티스핀들헤드(10)의 몸체(11)에 형성한 고정축(40)의 일측에 회전가능토록 형성한다. 상기 아이들기어(45)는 통상적인 공작기계에 있어 주축의 회전방향과 공구가 장착되는 각 스핀들의 회전방향이 동일한 것에 상응하여 본 발명에 있어서도 주축(1)과 각 스핀들(31)(32)(33)의 회전방향을 일치시키는 역할을 한다.

그리고 상기 제1종동기어(36)의 상측을 제2ㆍ제3종동기어(37)(38)에 대비하여 상대적으로 길게 형성하여 상기 길게 연장된 부분이 아이들기어(45)의 하단에 치합되도록 하고, 상기 아이들기어(45)의 상단은 주축(1)의 원동기어(5)에 치합되도록 하며, 한편으론 주축(1)과 동일중심선 상에 중심축(20)이 위치하도록 함으로써, 멀티스핀들헤드(10)를 구성하는 각 기어들이 멀티스핀들헤드(10)의 내부에서 밀집될 수 있도록 함이 바람직하다. 한편, 도시하지 않으나 상기에 있어 아이들기어(45)를 형성하지 않는 경우라면 제1종동기어(36)에서 연장된 부분은 주축(1)의 원동기어(5)에 직접 치합한다.

이하 상기와 같이 구성한 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 멀티스핀들헤드의 작용을 살펴보면, 공작기계의 구동력은 주축(1)의 원동기어(5)와 아이들기어(45)를 거쳐 제1종동기어(36)로 전달되고, 상기 제1종동기어(36)로 전달된 회전력은 중간기어(25)를 거쳐 제2ㆍ제3종동기어(37)(38)로 전달되며, 그에 따라 상기 제1ㆍ제2ㆍ제3종동기어(36)(37)(38)가 형성된 각 스핀들(31)(32)(33)이 구동함으로써 각 스핀들(31)(32)(33)에 장착된 공구(T)가 구동된다.

특히, 본 발명에 따른 멀티스핀들헤드(10)를 공작기계에 장착함에 있어서는, 주축(1)에 형성된 원동기어(5)가 종래처럼 모든 종동기어(36)(37)(38)에 대하여 동시에 치합하여야 할 필요가 없이 아이들기어(45)에만 치합하면 되므로, 숙련된 작업자가 아니라도 멀티스핀들헤드(10)를 손쉽게 장착할 수 있다.

도 1은 일반적인 다축공작기계의 개략적인 구성을 나타내는 정면도

도 2는 도 1에 있어 멀티스핀들헤드 부분을 나타내는 좌측면 단면도

도 3은 도 2의 A-A선 단면도

도 4는 종래 멀티스핀들헤드의 장착과정을 나타내는 사용상태도

도 5는 본 발명에 따른 멀티스핀들헤드의 구조를 나타내는 종단면도

도 6은 도 5의 B-B선 단면도

도 7은 도 5의 C-C선 단면도

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 주축 3: 하우징

5: 원동기어 10: 멀티스핀들헤드

11: 몸체 12: 체결판

13: 체결공 14: 슬릿

15: 체결볼트 20: 중심축

25: 중심기어 31, 32, 33: 스핀들

36, 37, 38: 종동기어 40: 고정축

45: 아이들기어 T: 공구

Claims

공구(T)가 각각 장착되는 다수의 스핀들(31)(32)(33)을 구비하여 공작기계로부터 전달받는 회전력을 상기 다수의 스핀들(31)(32)(33)로 전달하는 멀티스핀들헤드(10)에 있어서;

상기 멀티스핀들헤드(10)에 중심축(20)을 회전가능토록 설치하고; 상기 중심축(20)의 일측단에는 중심기어(25)를 형성하며; 상기 각 스핀들(31)(32)(33)의 일측단에는 상기 중심기어(25)에 각각 치합하는 종동기어(36)(37)(38)를 형성하되; 상기 종동기어(36)(37)(38) 중에서 어느 하나의 종동기어(36)는 공작기계의 주축(1)에 형성된 원동기어(5)로부터 동력을 전달받도록 함과 아울러 다른 종동기어들(37)(38)은 상기 어느 하나의 종동기어(36)에 치합된 중심기어(25)를 거쳐 동력을 전달받도록 한 것을 특징으로 하는 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조.
제1항에 있어서;

상기 어느 하나의 종동기어(36)가 주축(1)의 원동기어(5)로부터 동력을 전달받음에 있어 상기 원동기어(5)와 어느 하나의 종동기어(36) 사이에 아이들기어(45)를 형성하여 주축(1)의 회전방향과 각 스핀들(31)(32)(33)의 회전방향을 일치시킨 것을 특징으로 하는 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서;

상기 주축(1)으로부터 동력을 전달받는 어느 하나의 종동기어(36)를 다른 종동기어(37)(38)에 비하여 상대적으로 길게 형성하여 길게 연장된 부분을 통하여 주축(1)의 회전력이 전달되도록 하되, 주축(1)과 동일중심선 상에 중심축(20)이 위치하도록 함으로써 멀티스핀들헤드(10)를 구성하는 각 기어들이 밀집되도록 한 것을 특징으로 하는 공작기계용 멀티스핀들헤드의 구조.