KR20100067877A

KR20100067877A - 주축 언-클램프의 충격 완충장치

Info

Publication number: KR20100067877A
Application number: KR1020080126469A
Authority: KR
Inventors: 김현일
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-22

Abstract

본 발명은 주축 언-클램프의 충격 완충장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치는, 스핀들(30)을 구비한 공작기계에 있어서, 내부에 스핀들(30)이 회전 가능하게 설치되며 상측면(14)에 탭(14)이 형성되는 메인 바디(10), 스핀들(30)의 내부에 배치되는 콜릿 조립체(40), 콜릿 조립체(40)의 후단부에 일단이 배치되어 콜릿 조립체(40)를 구동시키는 드로 바(50), 드로 바(50)의 타단에 설치되는 제2 스토퍼(110), 메인 바디(10)의 상측에 배치되고 제2 스토퍼(110)의 하측에 내주 플랜지(122)가 배치되며 상측 외주에 탭(14)과 대응하는 제1 홀(126)이 형성된 서포터 부재(120), 서포터 부재(120)의 상측에 배치되고 하측 외주연에 탭(14)과 대응하는 제2 홀(136)이 형성되며 피스톤(82)이 드로 바(50)에 타격을 가하는 실린더(80), 제1, 제2 홀(126)(136)을 관통하여 탭(14)에 체결되는 볼트(160) 및 볼트(160)의 볼트헤드 하측과 실린더(80)의 플랜지(130) 사이에 배치되어 실린더(80)를 메인 바디(10)쪽으로 가압하는 스프링(150)을 포함한다.

주축, 공구 교환, 충격, 언클램프, 언-클램프, un-clamp

Description

주축 언-클램프의 충격 완충장치 {Impact absorption device of main axis un-clamp}

본 발명은 주축 언-클램프의 충격 완충장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스핀들에서 공구를 제거할 때에 발생하는 충격을 완화시키도록 하는 주축 언-클램프의 충격 완충장치에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계에는 주축이 설치되고, 이러한 주축에는 공구가 교체 장착될 수 있고, 공구와 소재의 상대운동에 의해 소재를 가공하게 된다.

특히, 공구를 교체할 때에 언-클램프용 실린더가 구동되어 공구의 상측에 타격을 가하여 공구가 주축의 스핀들에서 쉽게 이탈될 수 있도록 한다.

종래에는 언-클램프용 실린더(80)의 구동에 의해 발생하는 충격이 공구(T)를 포함하여 스핀들, 베어링 등 각종 축계 구성요소에 충격이 가해지는 문제점이 있다.

상술한 종래의 주축을 첨부도면 도 1을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 1은 종래의 주축 구성을 설명하기 위한 예시 단면도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이 주축은 메인 바디(10)의 내측에 복수 개의 제1, 제2 베어링(20)(22)이 배치되고, 상술한 제1, 제2 베어링(20)(22)에는 스핀들(30)이 설치된다.

상술한 스핀들(30)은 구동모터의 동력을 전달받아 고속으로 회전이 가능하다.

상술한 스핀들(30)은 하측에 공구(T)를 클램핑하도록 하는 콜릿(collet)조립체(40)가 설치되고, 콜릿 조립체(40)의 상측에는 드로 바(50)가 설치된다.

상술한 드로 바(50)의 상단에는 댐퍼(60)가 설치되고, 상술한 댐퍼(60)의 하측에는 복원 스프링(70)이 배치되며, 상술한 복원 스프링(70)은 드로 바(50)를 상승시키는 방향으로 복원력을 가한다.

또한, 상술한 드로 바(50)는 상술한 콜릿 조립체(40)를 작동시킬 수 있는 것으로, 일례로서 드로 바(50)가 하강하면 상술한 콜릿 조립체(40)가 벌어져 공구(T)의 언 클램프(un-clamp)상태가 되고, 상술한 드로 바(50)가 상승하면 콜릿 조립체(40)는 오므라들어 공구(T)를 클램프(clamp)상태가 된다.

즉, 공구(T)를 클램핑 하거나 언클램핑 하기 위해서는 드로 바(50)를 승강시켜주어야 하고, 드로 바(50)가 상승하는 것은 상술한 복원 스프링(70)에 의해 구현되지만, 드로 바(50)를 하강시키는 것은 외부의 힘이 가해져야 한다.

상술한 외부의 힘은 일례로 유압 또는 공압에 의해 구동되는 실린더(80)일 수 있고, 이러한 실린더(80)는 메인 바디(10)의 상측에 설치될 수 있다.

상술한 실린더(80)는 피스톤(82)이 하측방향으로 진퇴하도록 설치된다.

또한, 상술한 드로 바(50)의 상단에는 댐퍼(60)가 설치될 수 있고, 상술한 피스톤(82)은 상술한 댐퍼(60)의 상측을 하측 방향으로 타격할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 종래의 주축은 다음과 같이 작동된다.

공구(T)가 스핀들(30)에 장착되어 있는 상태에서 복원 스프링(70)의 복원력에 의해 드로 바(50)가 상측으로 이동된 상태가 유지되고 이로써 콜릿 조립체(40)는 공구(T)를 견고하게 클램프한 상태가 유지된다.

이후, 공구(T)를 교환하고자 할 때에 언-클램프 지령이 내려지고, 이러한 언-클램프 지령이 내려지면, 실린더(80)가 구동되어 피스톤(82)이 수 톤(ton)의 힘으로 댐퍼(60)를 타격하면서 밀어 내린다.

이후 댐퍼(60)는 드로 바(50)를 하강시켜 콜릿 조립체(40)가 벌려지도록 하여 공구(T)의 유동이 가능하게 한다.

또한, 상술한 피스톤(82)이 하강 할 때의 타격 힘은 스핀들(30)에서 공구(T)의 툴 싱크가 쉽게 분리될 수 있도록 한다.

이후, 새로운 공구(T)가 콜릿 조립체(40)에 장착되면 실린더(80)는 피스톤(82)이 상승하도록 구동하고, 이후 복원 스프링(70)의 복원력에 의해 드로 바(50)가 상승되면서 콜릿 조립체(40)를 조이게 되고 이로써 공구(T)는 스핀들(30)에 장착이 완료되는 것이다.

상술한 바와 같이 구성되고 작동되는 종래의 주축은 다음과 같은 문제점이 지적된다.

수치제어에 의해 구동되는 공작기계는 소재를 정밀가공하는 것으로 주축을 구성하는 대부분의 구성품은 정밀하게 조립되고 그러한 정밀도가 유지되어야 한다.

특히, 스핀들(30)은 편향되지 않고 정 위치에서 고속으로 회전할 수 있어야 하며, 이러한 작동이 가능하도록 여러 개의 정밀한 제1, 제2 베어링(20)(22)이 배치되는 것이다.

그러나 상술한 바와 같이 공구(T)를 교환할 때마다 실린더(80)의 작동에 의해 타격이 가해지고, 특히 이러한 타격력은 드로 바(50)이외에도 스핀들(30)을 지탱하는 제1, 제2 베어링(20)(22)에 가해진다.

즉, 제1, 제2 베어링(20)(22)은 상술한 바와 같은 타격에 의해 품질이 저하되거나 비정상적으로 수명이 단축되고, 제1, 제2 베어링(20)(22)의 배치의 위치가 비뚤어지거나 밀리는 등의 문제점이 발생하고, 이러한 문제점으로 인하여 소재의 가공 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주축의 언-클램프 과정에서 발생하는 충격을 완화할 수 있도록 하여 주축에 배치되는 베어링의 수명이 비정상적으로 단축되는 것을 방지하도록 하고 소재 가공 정밀도를 유지할 수 있도록 하는 주축 언-클램프의 충격 완충장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치는, 스핀들을 구비한 공작기계에 있어서, 내부에 상기 스핀들이 회전 가능하게 설치되며 상측면에 탭이 형성되는 메인 바디; 상기 스핀들의 내부에 배치되는 콜릿 조립체; 상기 콜릿 조립체의 후단부에 일단이 배치되어 상기 콜릿 조립체를 구동시키는 드로 바; 상기 드로 바의 타단에 설치되는 제2 스토퍼; 상기 메인 바디의 상측에 배치되고 상기 제2 스토퍼의 하측에 내주 플랜지가 배치되며 상측 외주에 상기 탭과 대응하는 제1 홀이 형성된 서포터 부재; 상기 서포터 부재의 상측에 배치되고 하측 외주연에 상기 탭과 대응하는 제2 홀이 형성되며 피 스톤이 상기 드로 바에 타격을 가하는 실린더; 상기 제1, 제2 홀을 관통하여 상기 탭에 체결되는 볼트; 및 상기 볼트의 볼트헤드 하측과 상기 실린더의 플랜지 사이에 배치되어 상기 실린더를 상기 메인 바디 쪽으로 가압하는 스프링;을 포함한다.

또한, 상기 주축 언-클램프의 충격 완충장치는, 상기 볼트의 외경부에 끼워지고 상기 제1 홀과 상기 제2 홀에 관통되 배치되게 배치되는 서포터 파이프;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 볼트의 볼트헤드 하측에는 스프링 가이드 링이 더 배치되어 상기 스프링을 정렬시키는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치는 주축의 언-클램프 과정에서 발생하는 충격을 완화할 수 있고 이로써 주축에 배치되는 베어링의 수명이 비정상적으로 단축되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 베어링이 정위치에 배치되어 스핀들의 정밀한 구동을 도모할 수 있고 이로써 소재 가공 정밀도를 유지할 수 있는 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하고, 종래의 구성요소와 동일/유사한 구성요소에 대하여 동일한 부호를 부여하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치가 설치된 주축을 설명하기 위한 예시도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치의 일례를 설명하기 위한 예시도면이다.

또한, 첨부도면 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치의 작용을 설명하기 위한 예시도면이다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치(100)는 메인 바디(10)의 상측에 배치되고 충격 완충장치(100)의 상측에 실린더(80)가 배치될 수 있다.

도 3을 참조하여 충격 완충장치(100)의 구성을 좀더 상세하게 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이 피스톤(82)의 하단에 제1 스토퍼(84)가 설치되고, 드로 바(50)의 상측에는 제2 스토퍼(110)가 설치되며, 제2 스토퍼(110)의 상측에 댐퍼(60)가 배치된다.

또한, 상술한 메인 바디(10)의 상측에는 서포터 부재(120)가 설치되고 이때, 서포터 부재(120)는 하측 내주연에 내주 플랜지(122)가 형성되며, 상측 외주연에 외주 플랜지(124)가 형성되고, 상술한 외주 플랜지(124)에는 제1 홀(126)이 형성된다.

또한, 상술한 내주 플랜지(122)는 상술한 제2 스토퍼(110)의 하단 주연부(112)에 닿도록 배치될 수 있다.

또한, 상술한 댐퍼(60)와 상술한 제1스토퍼(84)의 사이에 초기에 틈새(t)가 유지될 수 있고, 댐퍼(60)의 승강 상태를 검출하는 센서(62)가 더 설치될 수도 있다.

또한, 상술한 피스톤(82)과 상술한 드로 바(50)의 내경부에는 각각 제1, 제2 에어 파이프(86)(88)가 배치될 수 있고, 이러한 제1, 제2 에어 파이프(86)(88)에는 외부에서 고압의 공기압이 가해질 수 있으며, 공기압은 공구(T)가 교환될 때에 콜릿 조립체(40)와 스핀들(30)의 내경부 및 툴 싱크 부분에 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상술한 실린더(80)는 하단외주에 플랜지(130)가 형성될 수 있고, 상술한 플랜지(130)에는 상술한 제1 홀(126)과 대응하는 제2 홀(136)이 형성될 수 있다.

또한, 상술한 메인 바디(10)의 상측면(12)에는 상술한 제1 홀(126)과 대응하는 위치에 탭(14)이 형성될 수 있다.

또한, 볼트(160)가 상술한 제1, 제2 홀(126)(136)을 관통하여 상술한 탭(14)에 체결될 수 있고, 상술한 볼트(160)의 볼트 헤드 하측에는 스프링(150)이 배치될 수 있다.

특히, 상술한 스프링(150)은 복원력에 의해 실린더(80)를 메인 바디(10) 방향으로 가압할 수 있다.

다른 한편으로 상술한 제1, 제2 홀(126)(136), 탭(14) 및 볼트(160)는 복수 개로 배치될 수 있으며, 일례로서 3개, 4개 또는 그 이상의 개수로 배치될 수 있고, 다른 예로서 스핀들(30)의 평면에서 볼 때에 스핀들(30)을 중심으로 원형 배열될 수도 있다.

또 다른 한편으로, 상술한 제1, 제2 홀(126)(136)에는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 서포터 파이프(140)가 더 배치될 수 도 있고, 서포터 파이프(140)의 외측에 상술한 스프링(150)이 배치될 수도 있다.

상술한 서포터 파이프(140)는 볼트(160)가 쉽게 변형되는 것을 방지할 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있고, 실린더(80)의 구동에 의해 실린더(80)가 밀려날 때에 비정상적으로 유동되는 것을 방지하게 된다.

또한, 상술한 볼트(160)의 볼트헤드 하측에는 스프링 가이드 링(142)이 더 배치될 수 있고, 이러한 스프링 가이드 링(142)은 스프링(150)의 이탈을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치의 작용을 첨부도면 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

초기에는 실린더(80)가 작동하기 전으로써 도 3에 나타낸 바와 같이 실린더(80)는 메인 바디(10)에 얹힌 상태로 유지되고, 스프링(150)은 실린더(80)를 메 인 바디(10)쪽으로 가압한 상태일 수 있다.

또한, 댐퍼(60)와 제1 스토퍼(84)의 사이는 도 3에 나타낸 바와 같이 틈새(t)가 존재할 수 있고, 제2 스토퍼(110)의 하단 주연부(112)와 서포터 부재(120)의 내주 플랜지(122)는 이격된 상태가 유지된다.

이후, 공구 교환의 지령이 내려지면, 실린더(80)가 구동되는데 이때 피스톤(82)는 수 톤(ton)의 힘과 빠른 속도로 하강하여 도 4에 나타낸 바와 같이 제1 스토퍼(82)가 댐퍼(60)를 타격하게 된다.

이때, 댐퍼(60)는 피스톤(82)의 하강력에 밀려나 드로 바(50)를 하강시키려고 하지만, 드로 바(50)는 관성 및 복원 스프링(70)의 저항을 받게 되어 충격을 받는 즉시 하강하지 않는 것이고, 피스톤(82)은 하강을 진행하게 된다.

따라서 피스톤(82)은 하강하지만 실제로 하강하지 못하는 현상이 발생하고 도 4에 나타낸 바와 같이 실린더(80)가 오히려 들리게 된다.

즉, 스프링(150)을 수축시키면서 실린더(80)가 부양되고 아울러 서포터 부재(120)는 실린더(80)와 함께 부양되면서 서포터 부재(120)의 외주 플랜지(124)는 메인 바디(10)의 상측면(12)에서 띄워지게 된다.

또한, 상술한 서포터 부재(120)가 부양되면서 서포터 부재(120)의 내주 플랜지(122)가 제2 스토퍼(110)의 하단 주연부(112)에 닿게 되고, 이렇게 내주 플랜지(122)가 제2 스토퍼(110)에 의해 더 이상 상승하는 것을 방지하게 된다.

또한, 상술한 바와 같이 실린더(80)가 비록 부양되더라도 피스톤(82)은 소정의 행정거리 만큼 계속 하강하여 드로 바(50)를 하측 방향으로 밀어내게 된다.

즉, 상술한 바와 같이 실린더(80)가 부양되는 방향으로 밀리면서 피스톤(82)의 하강에 의해 발생하는 충격이 완화되는 것이고, 이로써 스핀들(30)을 지지하는 여러 개의 제1, 제2 베어링(20)(22)에는 그만큼 충격 전달이 저감될 수 있다.

또한, 구체적으로 나열하지 않았으나 스핀들(30)을 지지하는 다른 구성요소에도 충격 전달이 저감되어 제품 수명이 비정상적으로 단축되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

다른 한편으로, 상술한 바와 같이 실린더(80)가 부양된 직후에 충격력이 감쇄되고 실린더(80)의 자중 및 스프링(150)의 복원력에 의해 초기위 위치로 복귀된다.

특히 상술한 서포터 파이프(140)는 실린더(80)가 부양될 때에 실린더(80)가 임의의 방향으로 비틀리는 것을 방지하고 실린더(80)의 승강을 안내할 수 있는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포 함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치는 실린더의 구동에 의해 충격을 발생시켜 공구 교환이 이루어지는 주축에 이용될 수 있다.

도 1은 종래의 주축 구성을 설명하기 위한 예시 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치가 설치된 주축을 설명하기 위한 예시도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치의 일례를 설명하기 위한 예시도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주축 언-클램프의 충격 완충장치의 작용을 설명하기 위한 예시도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10: 메인 바디 20, 22: 제1, 제2 베어링

30: 스핀들 40: 콜릿 조립체

50: 드로 바 60: 댐퍼

62: 센서 70: 복원 스프링

80: 실린더 82: 피스톤

84: 제1 스토퍼 100: 충격 완충장치

110: 제2 스토퍼 112: 하단 주연부

120: 서포터 부재 122: 내주 플랜지

124: 외주 플랜지 126: 제1 홀

12: 상측면 14: 탭

128: 하측면

130: 플랜지 136: 제2 홀

140: 서포터 파이프 142: 스프링 가이드 링

150: 스프링 160: 볼트

Claims

스핀들(30)을 구비한 공작기계에 있어서,

내부에 상기 스핀들(30)이 회전 가능하게 설치되며 상측면(14)에 탭(14)이 형성되는 메인 바디(10);

상기 스핀들(30)의 내부에 배치되는 콜릿 조립체(40);

상기 콜릿 조립체(40)의 후단부에 일단이 배치되어 상기 콜릿 조립체(40)를 구동시키는 드로 바(50);

상기 드로 바(50)의 타단에 설치되는 제2 스토퍼(110);

상기 메인 바디(10)의 상측에 배치되고 상기 제2 스토퍼(110)의 하측에 내주 플랜지(122)가 배치되며 상측 외주에 상기 탭(14)과 대응하는 제1 홀(126)이 형성된 서포터 부재(120);

상기 서포터 부재(120)의 상측에 배치되고 하측 외주연에 상기 탭(14)과 대응하는 제2 홀(136)이 형성되며 피스톤(82)이 상기 드로 바(50)에 타격을 가하는 실린더(80);

상기 제1, 제2 홀(126)(136)을 관통하여 상기 탭(14)에 체결되는 볼트(160); 및

상기 볼트(160)의 볼트헤드 하측과 상기 실린더(80)의 플랜지(130) 사이에 배치되어 상기 실린더(80)를 상기 메인 바디(10)쪽으로 가압하는 스프링(150);

을 포함하는 주축 언-클램프의 충격 완충장치.
제 1항에 있어서,

상기 주축 언-클램프의 충격 완충장치는,

상기 볼트(160)의 외경부에 끼워지고 상기 제1 홀(126)과 상기 제2 홀(136)에 관통되 배치되게 배치되는 서포터 파이프(140);

를 더 포함하는 주축 언-클램프의 충격 완충장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 볼트(160)의 볼트헤드 하측에는 스프링 가이드 링(142)이 더 배치되어 상기 스프링(150)을 정렬시키는 것;

을 특징으로 하는 주축 언-클램프의 충격 완충장치.