KR20120005329A

KR20120005329A - 공작기계용 멀티 스핀들 장치

Info

Publication number: KR20120005329A
Application number: KR1020100066025A
Authority: KR
Inventors: 주종학; 이정옥; 주현정; 주현희; 주현진; 박건호; 정병훈; 이호섭
Original assignee: 주종학; 주현희; 이정옥; 박건호; 정병훈; 이호섭; 주현정; 주현진
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2012-01-16

Abstract

본 발명 공작기계를 이용한 공작물의 가공시 사방의 측면에 에 공구가 장착될 수 있도록 구성이 됨으로써 공작물의 가공 작업시 공작물의 위치 변경이 없이도 공작물의 가공이 가능토록 한 공작기계용 멀티 스핀들 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상부 하우징과 하부 하우징으로 분리와 조립이 가능케 형성된 바디, 하부는 상부 하우징의 내측에 베어링 등을 매개로 설치되는 한편 상부는 원뿔 형태로 형성되어 상부 하우징의 상측에 노출되게 설치되는 메인 스핀들, 메인 스핀들의 하단에 일체로 연결되어 하부 하우징의 내부에 수직방향으로 설치되는 샤프트, 하부 하우징의 측면에 공구가 장착될 수 있게 수평방향으로 설치되는 공구 장착 스핀들 및 샤프트의 회전 동력이 공구 장착 스핀들에 전달될 수 있게 하부 하우징의 하부에 설치되는 베벨 기어 유닛을 포함하여 구성이 되는 공작기계용 스핀들 장치에 있어서, 공구 장착 스핀들은 90도 각도 간격으로 하부 하우징의 사방 측면에 설치되는 한편 베벨 기어 유닛은 샤프트의 하단과 접속되는 1개의 주동 기어와 하부 하우징의 사방에 설치된 공구 장착 스핀들에 접속되는 4개의 종동 기어로 이루어진다.

Description

공작기계용 멀티 스핀들 장치{Multi spindle device}

본 발명은 공작기계용 멀티 스핀들 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공작기계를 이용한 공작물의 가공시 사방의 측면에 공구가 장착될 수 있도록 구성이 됨으로써 공작물의 가공 작업시 공작물의 위치 변경이 없이도 공작물의 가공이 가능토록 한 공작기계용 멀티 스핀들 장치에 관한 것이다.

공작기계용 스핀들 장치는 머시닝센터, 밀링머신, 보링머신 등의 공작기계를 이용하여 가공작업을 수행하는 과정에서 공작기계의 주축이 동작이 되는 방향과 공작물에 절삭공구가 접근되는 방향이 다를 경우에 사용되는 장치이다. 예를 들면, 스핀들이 수직방향으로 설치된 머시닝센터 혹은 밀링머신을 이용하여 공작물의 측면에 수평방향의 드릴 가공을 할 경우에 스핀들 장치가 이용될 수 있다.

도 1 은 종래의 공작기계용 스핀들 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

종래의 공작기계용 스핀들 장치(10)는 도 1 에 도시된 바와 같이 상부 하우징(12a)과 하부 하우징(12b)으로 분리와 조립이 가능케 형성된 바디(12), 하부는 상부 하우징(12a)의 내측에 베어링 등을 매개로 설치되는 한편 상부는 원뿔 형태로 형성되어 상부 하우징(12a)의 상측에 노출되게 설치되는 메인 스핀들(14), 메인 스핀들(14)의 하단에 일체로 연결되어 하부 하우징(12b)의 내부에 수직방향으로 설치되는 샤프트(16), 하부 하우징(12b)의 한쪽 측면에 공구(30)가 장착될 수 있게 수평방향으로 설치되는 공구 장착 스핀들(20) 및 샤프트(16)의 회전 동력이 공구 장착 스핀들(20)에 전달될 수 있게 하부 하우징(12b)의 하부에 설치되는 베벨 기어 유닛(18)을 포함하여 구성이 된다.

한편, 상부 하우징(12a)의 한쪽에는 스핀들 장치(10)가 공작기계의 스핀들 헤드(50)에 장착되는 과정에서 정확한 위치가 조립이 이루어질 수 있도록 하는 조인트 가이드(22)가 마련된다.

그런데 전술한 바와 같이 구성된 종래의 공작기계용 스핀들 장치에서는 어느 한쪽에만 공구 장착 스핀들이 설치가 됨에 따라서 공작물의 여러 측면이 가공되어야 할 경우에는 공작물의 위치를 변경하면서 가공을 해야만 하는 불편함이 있었다.

특히, 이와 같이 공작물의 위치가 변경이 되는 과정에서 공작물의 정확한 원점이 유지되지 못하기 때문에 정밀한 가공이 이루어질 수 없게 되는 문제점이 있었다.

대한민국특허청 등록특허공보 10- 0741981호 대한민국특허청 등록특허공보 10-0781760호 대한민국특허청 등록특허공보 10-0677824호 대한민국특허청 공개특허공보 10-2010-0013031호

따라서 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위해서 창안이 된 것으로서, 공작기계를 이용한 공작물의 가공시 공구가 사방 측면에서 장착될 수 있게 구성이 됨으로써 공작물의 가공 작업시 공작물의 위치 변경이 없이도 공작물의 가공이 가능토록 한 공작기계용 멀티 스핀들 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 공작기계를 이용한 공작물의 가공시 더욱 정확한 치수로 가공이 이루어질 수 있도록 할 뿐만 아니라 공작물을 가공하는 데 소요되는 시간이 단축될 수 있도록 한 공작기계용 멀티 스핀들 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적의 달성을 위해서 본 발명은 다음과 같이 구성이 이루어질 수 있다.

본 발명은 상부 하우징과 하부 하우징으로 분리와 조립이 가능케 형성된 바디, 하부는 상부 하우징의 내측에 베어링 등을 매개로 설치되는 한편 상부는 원뿔 형태로 형성되어 상부 하우징의 상측에 노출되게 설치되는 메인 스핀들, 메인 스핀들의 하단에 일체로 연결되어 하부 하우징의 내부에 수직방향으로 설치되는 샤프트, 하부 하우징의 측면에 공구가 장착될 수 있게 수평방향으로 설치되는 공구 장착 스핀들 및 샤프트의 회전 동력이 공구 장착 스핀들에 전달될 수 있게 하부 하우징의 하부에 설치되는 베벨 기어 유닛을 포함하여 구성이 되는 공작기계용 스핀들 장치에 있어서, 공구 장착 스핀들은 90도 각도 간격으로 하부 하우징의 사방 측면에 설치되는 한편 베벨 기어 유닛은 샤프트의 하단과 접속되는 1개의 주동 기어와 하부 하우징의 사방에 설치된 공구 장착 스핀들에 접속되는 4개의 종동 기어로 이루어진다.

본 발명에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치에서 공구 장착 스핀들의 전단에는 장착된 공구가 고정된 상태가 유지되게 하기 위한 클램프 너트가 설치되는 한편 클램프 너트의 안쪽에는 클램프 너트가 체결되는 정도에 따라서 안지름이 축소되는 형태의 콜릿이 설치된다.

본 발명에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치에서 클램프 너트의 외주에는 수나사가 형성되는 한편 공구 장착 스핀들의 전단 내주에는 암나사가 형성되어 클램프 너트는 공구 장착 스핀들에 나사 체결된다.

본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치에 의하면 4방 측면에 공구가 장착될 수 있음에 따라서 공작물의 가공시 공작물의 위치를 변경하지 않아도 됨에 따라서 공작물의 위치 변경에 따른 가공시간이 단축될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치에 의하면 공작물의 가공시 가공물의 위치가 변경되지 않아도 됨에 따라서 가공 정밀도를 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 종래의 공작기계용 스핀들 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치의 정면 구성도.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치의 단면 구성도.
도 4 는 도 2 에 표시된 A-A선 단면도.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 스핀들 장치의 요부 확대도.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 스핀들 장치에 공구가 장착된 상태의 도면.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치의 구성 및 작용 등에 대해서 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

도면 중에 표시되는 도면부호 100 은 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치를 지시하는 것이며, 도면부호 200 은 공작물의 가공을 위한 공구를 지시하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치(100)는 도면에 도시된 바와 같이 공작물의 가공을 위한 공구(200)가 90도 각도 간격으로 사방 측면에 장착되어 공작기계를 이용한 공작물의 가공시 공작물의 위치를 변경하지 않고서도 가공이 이루어질 수 있게 구성된다.

이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치(100)는 바디(110), 메인 스핀들(120), 샤프트(130), 공구 장착 스핀들(140), 베벨 기어 유닛(150) 등을 포함하여 구성이 이루어진다.

특히, 베벨 기어 유닛(150)은 하나의 샤프트(130)로부터 출력되는 회전력이 4개의 공구 장착 스핀들(140)로 전달이 될 수 있도록 1개의 주동 기어(152)와 4개의 종동 기어(154)가 포함된 조합으로 이루어진다.

본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치(100)에서 바디(110)는 도면에 도시된 바와 같이 상부 하우징(110a)과 하부 하우징(110b)으로 분리와 조립이 가능토록 구성된다. 상부 하우징(110a)의 내부에는 베어링 등을 매개로 메인 스핀들(120)의 하부가 조립 설치되는데, 이 메인 스핀들(120)의 상부는 원뿔 형태로 상부 하우징(100a)의 상부로 노출되게 설치된다. 또한, 상부 하우징(110a)의 한쪽에는 조인트 가이드(112)가 마련된다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치(100)에서 샤프트(130)는 메인 스핀들(120)의 하단에 일체로 연결되는 한편 하부 하우징(110b)의 내부에 베어링(122) 등을 매개로 수직방향으로 설치된다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치(100)에서 샤프트(130)의 회전 동력이 공구 장착 스핀들(140)에 전달될 수 있게 하부 하우징(110b)의 하부에 설치되는 베벨 기어 유닛(150)은 이미 전술한 바와 같이 1개의 주동 기어(152)와 4개의 종동 기어(154) 등이 조합이 된 구조로 이루어진다. 이와 같이 베벨 기어 유닛(150)이 4개의 종동 기어(154)를 포함하여 구성되는 이유는 하나의 샤프트(130)에서 출력되는 회전 동력이 4방의 측면에 설치되는 공구 장착 스핀들(140)로 동일하게 전달되도록 하기 위함이다.

한편, 전술한 1개의 주동 기어(152)는 샤프트(130)의 하단에 체결수단 등을 통해서 축 결합이 되고, 전술한 4 개의 각 종동 기어(154)는 각 방향에 위치된 공구 장착 스핀들(140)의 안쪽 끝단에 체결수단 등을 통해서 축 결합이 된다.

그리고 주동 기어(152)가 조립된 하부는 도면에 도시된 바와 같이 캡(156) 등으로써 마감이 된다. 한편, 전술한 바와 같이 베벨 기어 유닛(150)이 설치된 하부 하우징(110b)의 하부에는 공작물의 가공 작업시 이물질 등이 베벨 기어 유닛(150) 쪽으로 침투되는 것이 방지되도록 커버(158)가 설치된다.

전술한 공구 장착 스핀들(140)은 도면에 도시된 바와 같이 하부 하우징(110b)의 각 측면에 공구(200)가 수평방향으로 장착되어 회전 동작이 될 수 있게 베어링(142) 등을 매개로 바디(110)의 하부에 설치된다.

그리고 바디(110)의 각 측면으로 노출이 되는 공구 장착 스핀들(140)의 외주 상에는 링 형태의 커버(144)가 장착이 됨으로써 이물질이 내측으로 침투되는 것이 방지된다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계용 멀티 스핀들 장치(100)에서 공구 장착 스핀들(140)의 전단에는 장착된 공구(200)가 고정된 상태가 유지될 수 있도록 하기 위한 클램프 너트(146)가 설치된다. 한편, 클램프 너트(146)의 안쪽에는 도 5 에 도시된 바와 같이 클램프 너트(146)가 체결되는 정도에 따라서 안지름이 점차 축소가 되도록 원뿔대 형태의 콜릿(148)이 설치가 된다. 콜릿(148)은 클램프 너트(146) 측에서 외력이 가해질 경우 안지름의 축소가 원활하게 이루어질 수 있도록 일정 각도 간격을 두고 절개홈이 형성이 된 것이 적용이 된다.

이때, 클램프 너트(146)의 외주에는 수나사가 형성되는 한편 공구 장착 스핀들(140)의 전단 내주에는 암나사가 형성이 됨에 따라서 공구 장착 스핀들(140)에 대하여 클램프 너트(146)는 나사 체결이 가능해진다. 따라서, 공구 장착 스핀들(140)의 안쪽에 설치된 콜릿(148)에 공구(200)의 안쪽 끝단을 끼운 상태에서 클램프 너트(146)의 체결 정도를 조이는 방향으로 조절하게 되면 공구(200)는 견고하게 고정 설치된다.

한편, 전술한 공구 장착 스핀들(140)에 클램프 너트(146)가 체결되게 하는 과정에서 회전체인 공구 장착 스핀들(140)이 공전되어 베벨 기어 유닛(150)에 무리가 가게 되는 현상이 방지될 수 있도록 공구 장착 스핀들(140)의 바깥쪽 상에는 공구장착홈(140a)이 형성된다. 즉, 전술한 클램프 너트(146)를 체결시키는 과정에서 작업자는 별도의 공구를 공구장착홈(140a)에 끼워 바디(110)에 대해 공구 장착 스핀들(140)이 회전되지 않도록 한 상태에서 클램프 너트(146)를 체결시키게 된다.

전술한 공구 장착 스핀들(140)은 베벨 기어 유닛(150)을 매개로 메인 스핀들(120)과 샤프트(130)의 회전력을 전달받아 회전 구동이 될 수 있게 되는 한편 도 6 에 도시된 바와 같이 각 공구 장착 스핀들(140)에는 공구(200)가 장착이 이루어질 수 있게 된다. 한편, 바디(110)를 기준으로 사방의 측면에 설치되는 각 공구 장착 스핀들(140)은 동일한 조건으로 회전 동작이 되면서 공작물의 해당 측면이 가공될 수 있게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 멀티 스핀들 장치(100)는 머시닝센터, 밀링머신, 보링머신 등 공작기계의 스핀들 헤드에 장착이 된 상태에서 CAM 프로그램 등의 제어를 통해서 공작물의 가공에 사용이 된다.

특히, 공작물의 사방 측면에 가공이 요구되는 경우에 공작물의 위치변경 또는 공구교체가 없이도 해당 측면에 위치된 공구로써 가공이 이루어질 수 있게 된다. 따라서, 공작물의 가공 과정에서 공작물의 위치변경 또는 공구교체에 의해서 발생할 수 있는 오차가 없어지게 됨에 따라서 더욱 정확한 가공이 이루어질 수 있게 된다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수가 있다.

100. 멀티 스핀들 장치 110. 바디
110a. 상부 하우징 110b. 하부 가이드
112. 조인트 가이드 120. 메인 스핀들
122. 베어링 130. 샤프트
140. 공구 장착 스핀들 140a. 공구장착홈
144. 커버 146. 클램프 너트
148. 콜릿 150. 베벨 기어 유닛
152. 주동 기어 154. 종동 기어
156. 캡 158. 커버

Claims

상부 하우징과 하부 하우징으로 분리와 조립이 가능케 형성된 바디, 하부는 상기 상부 하우징의 내측에 베어링 등을 매개로 설치되는 한편 상부는 원뿔 형태로 형성되어 상기 상부 하우징의 상측에 노출되게 설치되는 메인 스핀들, 상기 메인 스핀들의 하단에 일체로 연결되어 상기 하부 하우징의 내부에 수직방향으로 설치되는 샤프트, 상기 하부 하우징의 측면에 베어링을 매개로 공구가 장착될 수 있게 수평방향으로 설치되는 공구 장착 스핀들 및 상기 샤프트의 회전 동력이 공구 장착 스핀들에 전달될 수 있게 상기 하부 하우징의 하부에 설치되는 베벨 기어 유닛을 포함하여 구성이 되는 공작기계용 스핀들 장치에 있어서,
상기 공구 장착 스핀들은 90도 각도 간격으로 상기 하부 하우징의 사방에 설치되는 한편 상기 베벨 기어 유닛은 샤프트의 하단과 접속되는 1개의 주동 기어와 상기 하부 하우징의 사방에 설치된 공구 장착 스핀들에 접속되는 4개의 종동 기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 공작기계용 멀티 스핀들 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 공구 장착 스핀들의 전단에는 장착된 공구가 고정된 상태가 유지되게 하기 위한 클램프 너트가 설치되는 한편 상기 클램프 너트의 안쪽에는 상기 클램프 너트가 체결되는 정도에 따라서 안지름이 축소되는 형태의 콜릿이 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계용 멀티 스핀들 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 클램프 너트의 외주에는 수나사가 형성되는 한편 상기 공구 장착 스핀들의 전단 내주에는 암나사가 형성되어 상기 클램프 너트는 공구 장착 스핀들에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 멀티 스핀들 장치.