KR20120032912A - 공작기계용 전기 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계용 전기 실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작기계의 주축에 부착되는 척(Chuck)에서 공작물을 물리거나 벌어지는 조우(Jaw) 구동을, 전기적 신호에 따라 전,후 이동되는 실린더 로드를 이용해 동작되도록 함으로써, 콤팩트한 설계와 사용의 편리성이 증대되도록 한 것이다.
본 발명의 구성은, 몸체 중심으로 끼움홀(11)이 형성되며, 몸체 내부로 설치부(12)가 구비된 하우징(10)과;
제동부(21)와 구동모터(22), 변속기(23)로 구성된 몸체가 상기 하우징(10)의 설치부(12)에 고정 결합되며, 변속기(23)에서 출력된 동력으로 회전하는 구동기어(24)가 하우징(10)외부로 설치되는 동력전달장치(20)와;
몸체 중앙으로 가이드홀(31)이 형성되고, 상기 하우징(10)의 일단부와 체결 조립되어 동력전달장치(20)를 고정하며, 몸체 내부로 제동부(21)와 구동모터(22)로 전기신호를 전달하는 공급선(32)이 구비된 전면커버(30)와;
상기 전면커버(30)의 외측에서 솔레노이드(41)를 이용해, 외부전원을 제동부(21)와 구동모터(22)로 공급선(32)을 선택해 전기적 신호를 전달하는 콘트롤부(40)와;
상기 하우징(10)의 다른 일단부와 체결 고정되며, 몸체 중앙으로 관통홀(51)이 형성된 후면커버(50)와;
상기 동력전달장치(20)의 구동기어(24)와 맞물려 회전하는 종속기어(61)가 형성되고, 몸체는 하우징(10)과 후면커버(50)에 양단부가 베어링(B) 연결되어 지지되며, 몸체 내경으로 반구형상의 회전홈(62)이 형성된 회동부(60)와;
몸체 내부가 중공인 형상을 갖고, 상기 하우징(10)의 끼움홀(11)과 전면커버(30)의 가이드홀(31) 및 후면커버(50)에 관통되게 설치되며, 회동부(60)와의 결합위치로 스크류형상의 나선홈(71)을 돌출거리만큼 형성해 회전홈(62)과 볼연결시켜, 회동부(60)의 회전으로 나선홈(71)을 따라 볼이 구름 운동하여, 몸체가 전,후 이동하는 실린더로드(70)로 구성되어 달성된다.
또, 상기 동력전달장치(20)는 하우징(10)내부의 설치부(12)에 등간격을 갖고 2~4개소 설치되어, 구동기어(24)가 회동부(60)의 종속기어(61)에 맞물리도록 형성한다.
또한, 상기 실린더로드(70)는 하우징(10)의 끼움홀(11)에 키(73)결합되어 회전되지 않는 상태로 전,후 이동되도록 한다.
그리고, 상기 동력전달장치(20)의 구동기어(24)와 회동부(60)의 종속기어(61)는 헬리컬기어로 형성되게 구성한다.

Description

공작기계용 전기 실린더{a electric cylinder for machine tool}

본 발명은 공작기계용 전기 실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작기계의 주축에 부착되는 척(Chuck)에서 공작물을 물리거나 벌어지는 조우(Jaw) 구동을, 전기적 신호에 따라 전,후 이동되는 실린더 로드를 이용해 동작되도록 함으로써, 콤팩트한 설계와 사용의 편리성이 증대되도록 한 것이다.

통상적으로 선반 등과 같은 공작기계는 주축에 결합되는 척(Chuck)의 조우(Jaw)를 움직여 공작물을 물리거나 해제하여 작업을 수행하고 있다.

상기 도 1에서와 같이 공작기계의 주축에 부착되는 척(1)은, 그 후방으로 유압펌프(2)의 구동으로 공급되는 유체를 이용해 유압실린더(3)의 피스톤부재(3a)와 연결된 척(1)에 전달되어 조우(1a)가 모여지거나 벌어지도록 하는 반자동화 기계로 사용되고 있다.

즉, 상기 유압실린더(3)는 실린더실에 유체를 공급 및 배출을 제어하는 밸브의 조작으로 내부 피스톤부재(3a)를 왕복 운동시키고, 이 피스톤부재(3a)의 왕복운동으로 일단부와 연결된 척(1)의 조우(1a)를 동작시키는 것이다.

이러한, 유압실린더(3)를 구동하기 위해서는, 선반 일측에 구비된 유압펌프(2)에서 공급되는 유압이 밸브를 거쳐 실린더실에 유입되어 피스톤부재(3a)를 전,후 이동하게 되고, 이 유압은 다시 밸브를 거쳐 오일탱크(4)에 회수되는 순환구조를 갖고 있다.

그러나, 상기한 종래의 유압 실린더는, 유체를 보관하는 오일탱크와, 실린더실 내부에 유체를 일정한 방향으로 공급,배출하도록 하는 체크밸브 및 유체가 이동하는 관이 별도로 제조되어 각각 설치되므로, 넓은 설치공간이 필요한 문제점이 있었다.

또, 오일탱크, 유압펌프, 이동관, 변환밸브 등 많은 구성품이 조합되어 사용됨으로써, 제조 시 작업공수 및 제조원가가 상승되는 어려움이 있었다.

따라서, 공작기계의 설치 위치 및 작업공간이 일정한 한도 이상으로 작아지는 설계가 불가능하고, 구동장치의 구조 및 설계가 복잡한 폐단이 있었던 것이다.

그리고, 실린더 바디부재에는 고압의 유체를 공급, 배출하는 통로가 형성된 측의 강성이 다른 부분보다 취약하여 사용 중 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은, 이러한 종래 척의 조우를 물리거나 벌어지게 구동시키는 유압 실린더장치의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 전기적신호를 이용해 작동되는 동력전달장치를 이용해 실린더로드가 전, 후로 이동하는 구성이 간단하면서 몸체가 소형화 가능하도록 한 공작기계용 전기 실린더를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 실린더로드의 일단으로 나선홈을 형성하고, 동력전달장치의 작동으로 회전되는 회동부와 볼 접촉되어 구름운동 하므로써, 실린더로드의 전, 후 이동이 안정적이면서 소음발생을 억제시켜 작업환경을 향상시키도록 한 공작기계용 전기 실린더를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 몸체 중심으로 끼움홀(11)이 형성되며, 몸체 내부로 설치부(12)가 구비된 하우징(10)과;

제동부(21)와 구동모터(22) 및 변속기(23)로 구성된 몸체가 상기 하우징(10)의 설치부(12)에 고정 결합되며, 변속기(23)에서 출력된 동력으로 회전하는 구동기어(24)가 하우징(10)외부로 설치되는 동력전달장치(20)와;

몸체 중앙으로 가이드홀(31)이 형성되고, 상기 하우징(10)의 일단부와 체결 조립되어 동력전달장치(20)를 고정하며, 몸체 내부로 제동부(21)와 구동모터(22)로 전기신호를 전달하는 공급선(32)이 구비된 전면커버(30)와;

상기 전면커버(30)의 외측에서 솔레노이드(41)를 이용해, 외부전원을 제동부(21)와 구동모터(22)로 공급선(32)을 선택해 전기적 신호를 전달하는 콘트롤부(40)와;

상기 하우징(10)의 다른 일단부와 체결 고정되며, 몸체 중앙으로 관통홀(51)이 형성된 후면커버(50)와;

상기 동력전달장치(20)의 구동기어(24)와 맞물려 회전하는 종속기어(61)가 형성되고, 몸체는 하우징(10)과 후면커버(50)에 양단부가 베어링(B) 연결되어 지지되며, 몸체 내경으로 반구형상의 회전홈(62)이 형성된 회동부(60)와;

몸체 내부가 중공인 형상을 갖고, 상기 하우징(10)의 끼움홀(11)과 전면커버(30)의 가이드홀(31) 및 후면커버(50)에 관통되게 설치되며, 회동부(60)와의 결합위치로 스크류 형상의 나선홈(71)을 돌출 거리만큼 형성해 회동부(60)의 회전으로 몸체가 전, 후 이동하는 실린더로드(70)로 구성되어 달성된다.

여기서, 상기 나선홈(71)과 회전홈(62) 사이에는 볼을 개재시켜 구름 운동하는 볼스크류로 구성된다.

또, 상기 동력전달장치(20)는 하우징(10)내부의 설치부(12)에 적어도 1개 이상의 다수개가 등간격으로 설치되어, 구동기어(24)가 회동부(60)의 종속기어(61)에 맞물리도록 형성한다.

또한, 상기 실린더로드(70)는 하우징(10)의 끼움홀(11)에 키(73)가 결합되어 회전되지 않는 상태로 전, 후 이동되도록 한다.

그리고, 상기 동력전달장치(20)의 구동기어(24)와 회동부(60)의 종속기어(61)는 헬리컬기어로 선택하는 것이 소음방지 차원에서 바람직 한다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 의하면, 공작기계의 주축에 부착되는 척에서 공작물을 물리거나 벌어지게 하는 조우 구동을 전기적 신호에 따라 전, 후 이동되는 실린더 로드를 이용해 동작되도록 함으로써, 콤팩트한 설계와 사용의 편리성이 증대된다.

또한, 실린더로드를 전,후 이동시키는 동력전달장치와 회동부가 헬리컬기어로 맞물려 동력전달이 용이하면서 소음 발생은 억제됨으로써, 작업환경을 향상시킬 수 있다.

그리고, 상기 조우를 구동하기 위한 장치가 전기를 이용해 동작함으로써, 복잡한 유, 공압 시스템을 없애 제품의 부품수를 줄여 콤팩트한 설계가 가능함과 아울러, 제조원가를 절감하고, 제조시 조립성을 증대시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 공작기계용 유압실린더 구성을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명인 공작기계용 전기 실린더를 도시한 장치도.
도 3은 본 발명인 전기 실린더의 실시 예를 도시한 측면도.
도 4는 도 2의 다른 실시예를 보인 장치도.

이하, 첨부된 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성과 작동 례를 살펴보면 다음과 같다.

본 발명인 공작기계용 전기 실린더는, 공작기계의 주축에 부착되는 척(Chuck)에서 공작물을 물리거나 벌어지는 조우(Jaw) 구동을, 전기적 신호에 따라 전,후 이동되는 실린더 로드를 이용해 동작되도록 함으로써, 콤팩트한 설계와 사용의 편리성이 증대되도록 한 것이다.

도 2에서 도시한 바와 같이 본 발명인 공작기계용 전기 실린더(100)의 하우징(10)은, 몸체 일측에서 타측으로 관통된 끼움홀(11)이 소정의 크기로 뚫어져 형성되며, 그 외측부로 동력전달장치(20)가 내설되어 체결 고정되는 설치부(12)가 구비된다.

상기 동력전달장치(20)는 제동부(21)와 구동모터(22) 및 변속기(23)로 구성된 몸체를 갖고, 하우징(10)의 설치부(12)에 고정 결합되며, 변속기(23)의 출력축에는 구동기어(24)가 하우징(10) 외측부에서 결합되어진다.

그리고, 상기 동력전달장치(20)는 하우징(10)에 내설되어 일단부가 고정된 상태에서, 다른 일단부로 하우징(10)의 외측에 고정 결합되는 전면커버(30)의 공급선(32)과 제동부(21)와 구동모터(22)가 각각 연결되며, 이 공급선(32)은 전면커버(30)의 외측에 구비된 콘트롤부(40)의 솔레노이드(41)와 선택적으로 접촉되어 외부전원과 전기적으로 연결되도록 한다.

또, 전면커버(30)의 몸체 중앙에는 가이드홀(31)이 형성되며, 하우징(10)과 결합시 몸체 내측으로 동력전달장치(20)의 일단면을 고정하게 된다.

즉, 상기 동력전달장치(20)는 몸체가 하우징(10)의 설치부(12)에 내설되어 몸체일단이 고정됨과 아울러 외측으로 구동기어(24)가 구비되며, 다른 일단부는 전면커버(30)에 고정되면서, 공급선(32)에 제동부(21)와 구동모터(22)가 각각 연결된 상태를 갖게 한 것이다.

또한, 전면커버(30)의 외측에서 구비되는 콘트롤부(40)와 솔레노이드(41)는, 외부전원을 공급받아 동력전달장치(20)를 구동시키게 한 것으로, 구동모터(22)의 정,역회전 및 구동모터(22)의 작동을 순간적으로 정지시키는 제동부(21)와 연결된 공급선(32)에, 상기 솔레노이드(41)를 이용해 구동모터(22)와 제동부(21)를 선택해 전기 연결하게 된다.

그리고, 하우징(10)외측으로 구비된 구동기어(24)에는, 실린더로드(70)와 구름 접촉되게 축지된 회동부(60)의 종속기어(61)가 맞물려 결합되도록 한다.

상기 회동부(60)는, 몸체 양측이 하우징(10)의 외측면과 후면커버(50)의 내측면 사이에서 베어링(B)으로 지지되게 설치되어 몸체의 회전이 용이하면서, 몸체 내경에 반구형상의 회전홈(62)을 형성한다.

또, 회동부(60)의 외측면을 베어링(B)지지하는 후면커버(50)는 중심부에 관통홀을 갖고 하우징(10) 외측면과 체결고정 되어 회동부(60)를 견고히 지지하면서, 후면커버(50)의 분리작업으로 구동기어(24), 회동부(60)의 설치조립 및 정비작업이 용이하도록 한다.

그리고, 몸체 내부가 중공인 형상을 갖는 실린더로드(70)가 상기 전, 후면커버(30)(50)와 하우징(10)의 끼움홀(11)을 관통해 설치되며, 회동부(60)와의 결합위치에는 실린더로드(70)의 전, 후 이동거리만큼의 스크류형상을 갖는 나선홈(71)이 형성된다.

이때, 상기 회전홈(62)과 나선홈(71)사이로 다수개의 볼이 수용되도록 해 회동부(60)와 실린더로드(70)가 구름 접촉된 상태를 갖고 있게 된다.

따라서, 동력전달장치(20)의 동력을 전달받은 회동부(60)가 회전하면, 위치가 고정된 회동부(60)는 정위치에서 회전하게 되고, 볼과 구름 연결된 실린더로드(70)는 나선홈(71)을 따라 볼이 이동하면서 실린더로드(70) 몸체를 전, 후로 이동시키게 된다.

이때, 상기 하우징(10)의 끼움홀(11)과 실린더로드(70)는 키(73)로 결합된 상태로 결합되어 실린더로드(70)가 회전되지 않도록 하고, 전후 슬라이드 이동시 가이드역할을 수행하도록 한다.

이와 같은 전기실린더(100)는, 외부전원를 이용해 동력전달장치(20)와 회동부(60)를 동작시켜 실린더로드(70)를 용이하게 전, 후 이동하여, 주축에 구비된 척의 조우가 공작물을 물리거나 벌어지는 동작을 정확하게 수행하고, 제동부(21)를 이용해 상기 동작을 바로 정지시킬 수 있어 작업이 간편하게 된다.

그리고, 도 3에서와 같이 상기 회동부(60)를 회전하는 동력전달장치(20)는, 하우징(10) 내부로 설치부(12)를 적어도 1개 이상 설치되는데, 장치의 능력에 따라 2개 내지 최대 30개가 원주면에 등 간격으로 설치된다.

따라서, 장치의 용량에 따라 최적의 출력을 갖는 구동기어(24)들의 설치 개수를 설계하여 회동부(60)의 회전에 의한 실린더로드(70) 전, 후진 작동이 매우 원활하면서 장치의 성능과 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

또, 상기 동력전달장치(20)의 구동기어(24)와 회동부(60)의 종속기어(61)는 헬리컬기어를 선택하므로써, 구동시 발생되는 소음을 크게 줄이고 동력전달력을 향상시키게 된다.

이와 같이 구성된 전기 실린더(100)의 실린더 로드(70)가 전, 후 이동하는 방법은 다음과 같다.

외부전원과 연결된 콘트롤부(40)를 작업자가 조작하게 되면, 솔레노이드(41)가 구동모터(22)와 연결된 공급선(32)에 접촉되어 전기가 구동모터(22)에 공급되어 작동하며, 이 동력이 변속기(23)를 거쳐 구동기어(24)를 회전시키게 된다.

그리고, 구동기어(24)와 맞물린 회동부(60)가 회전하면서 몸체 중심으로 구름접촉된 실린더로드(70)의 나선홈(71)을 따라 볼이 구름 이동되며, 실린더로드(70)를 전진시키게 된다.

상기 실린더로드(70)의 이동거리는 나선홈(71)이 형성된 거리만큼 전진할 수 있으며, 실린더로드(70)는 하우징(10)의 끼움홀(11)에 키(73) 결합된 상태이므로, 회동하지 않는 상태로 전진하게 된다.

이때, 실린더로드(70)의 과도한 전진을 방지하기 위해 전면커버(30)의 가이드홀(31)은 하우징(10)의 끼움홀(11)의 직경보다 작게 형성되고, 실린더로드(70)의 전면부가 이동거리만큼 상기 가이드홀(31)에 맞는 직경을 갖게 성형되어, 실린더로드(70)의 전진을 제한하도록 한다.

또, 상기 실린더로드(70)의 전진거리는 콘트롤부(40)를 조작해 솔레노이드(41)가 구동모터(22)와의 접촉을 해제하고 제동부(21)와 접촉되게 하여, 동력전달을 차단함으로써, 실린더로드(70)의 전진을 제한하게 된다.

그리고, 실린더로드(70)의 후진은, 콘트롤부(40)의 조작으로 구동모터(22)를 역회전시켜 상기의 방법과 동일한 결합운동을 갖고 역회전 되어 이동하게 된다.

이때, 실린더로드(70)의 나선홈(71) 외측에 형성된 걸림턱이, 후면커버(50)의 관통홀(51) 내측에 걸려지도록 함으로써, 실린더로드(70)의 후진을 제한하게 된다.

도 2는 제동부(21)와 구동모터(22)와 변속기(23)가 일체형으로 구비되는 제품이 각각 등간격으로 다수개 설치되는 장치의 실시예를 도시하고 있다.

도 4는 구동모터(22)의 일측으로 변속기(23)만 일체형으로 구비되는 제품과 제동부(21)가 회동부(60)의 종속기어(61)에 맞물리는 구동기어(24)의 회전을 제어하기 위해 구동모터(22)와 별도로 각각 대응되는 위치에 설치되는 실시예를 도시하고 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 - 하우징 11 - 끼움홀
12 - 설치부 20 - 동력전달장치
21 - 제동부 22 - 구동모터
23 - 변속기 24 - 구동기어
30 - 전면커버 32 - 공급선
40 - 콘트롤부 41 - 솔레노이드
50 - 후면커버 60 - 회동부
61 - 종속기어 62 - 회전홈
70 - 실린더로드 71 - 나선홈
100 - 전기 실린더 B - 베어링

Claims (5)

1. 몸체 중심으로 끼움홀(11)이 형성되며, 몸체 내부로 설치부(12)가 구비된 하우징(10)과;
   제동부(21)와 구동모터(22) 및 변속기(23)로 구성된 몸체가 상기 하우징(10)의 설치부(12)에 고정 결합되며, 변속기(23)에서 출력된 동력으로 회전하는 구동기어(24)가 하우징(10)외부로 설치되는 동력전달장치(20)와;
   몸체 중앙으로 가이드홀(31)이 형성되고, 상기 하우징(10)의 일단부와 체결 조립되어 동력전달장치(20)를 고정하며, 몸체 내부로 제동부(21)와 구동모터(22)로 전기신호를 전달하는 공급선(32)이 구비된 전면커버(30)와;
   상기 전면커버(30)의 외측에서 솔레노이드(41)를 이용해, 외부전원을 제동부(21)와 구동모터(22)로 공급선(32)을 선택해 전기적 신호를 전달하는 콘트롤부(40)와;
   상기 하우징(10)의 다른 일단부와 체결 고정되며, 몸체 중앙으로 관통홀(51)이 형성된 후면커버(50)와;
   상기 동력전달장치(20)의 구동기어(24)와 맞물려 회전하는 종속기어(61)가 형성되고, 몸체는 하우징(10)과 후면커버(50)에 양단부가 베어링(B) 연결되어 지지되며, 몸체 내경으로 반구형상의 회전홈(62)이 형성된 회동부(60)와;
   몸체 내부가 중공인 형상을 갖고, 상기 하우징(10)의 끼움홀(11)과 전면커버(30)의 가이드홀(31) 및 후면커버(50)에 관통되게 설치되며, 회동부(60)와의 결합위치로 스크류 형상의 나선홈(71)을 돌출 거리만큼 형성해 회동부(60)의 회전으로 몸체가 전, 후 이동하는 실린더로드(70)로 구성된 것을 특징으로 한 공작기계용 전기 실린더.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 나선홈(71)과 회전홈(62) 사이에는 볼을 개재시켜 구름 운동하는 볼스크류로 구성된 것을 특징으로 한 공작기계용 전기 실린더.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 동력전달장치(20)는 하우징(10)내부의 설치부(12)에 등간격을 갖고 2개 내지 30개 사이의 다수개가 배치되어, 구동기어(24)가 회동부(60)의 종속기어(61)에 맞물리도록 한 것을 특징으로 한 공작기계용 전기 실린더.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 실린더로드(70)는 하우징(10)의 끼움홀(11)에 키(73)결합되어 회전되지 않는 상태로 전, 후 이동되도록 한 것을 특징으로 한 공작기계용 전기 실린더.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 동력전달장치(20)의 구동기어(24)와 회동부(60)의 종속기어(61)는 헬리컬기어로 형성되어 맞물리도록 한 것을 특징으로 한 공작기계용 전기 실린더.

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