KR20120083954A - 밀링 공구대의 드라이빙 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀링 공구대의 드라이빙 장치를 개시한다. 상기 밀링 공구대의 드라이빙 장치는, 외관을 형성하는 바디(131); 상기 바디(131)에 조립되는 드라이빙 샤프트(140); 상기 드라이빙 샤프트(140)의 회전 구동을 위해 상호간 치형 맞물림 조립되는 제1 및 제2 베벨기어(151,152); 상기 제1 및 제2 베벨기어(151,152)의 치형 맞물림 정도의 향상을 위해 상기 바디(131)에 조립되는 위치 조정용 스페이서(161,162); 및 상기 드라이빙 샤프트(140)의 상부 및 하부에 마련되는 제1 및 제2 베어링(171,172);을 포함하며, 상기 제1 및 제2 베어링(171,172) 중 적어도 어느 하나는 실(seal)이 없는 위드아웃 실 타입 베어링(without seal type bearing)인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 간단하고 단순한 구조로서 열변위를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 연속 가공 정밀도면에서 2축 대비 동등수준을 달성할 수 있어 필드 클레임을 감소시킬 수 있다.

Description

밀링 공구대의 드라이빙 장치{Driving apparatus}

본 발명은, 터닝센터의 밀링 공구대에 적용되는 장치에 관한 것으로, 특히, 간단하고 단순한 구조로서 열변위를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 연속 가공 정밀도면에서 2축 대비 동등수준을 달성할 수 있어 필드 클레임을 감소시킬 수 있는 밀링 공구대의 드라이빙 장치에 관한 것이다.

공작기계에는 터닝센터, 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신 등을 비롯하여 다양한 종류가 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 밀링 공구대의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면 구조도이며, 도 3은 도 2의 요부 확대도로서 종래 기술에 따른 밀링 공구대의 드라이빙 장치에 대한 구조도이고, 도 4는 에어-오일(air-oil)의 경로를 도시한 이미지이다.

이들 도면을 참조하여 종래 기술에 대해 알아보면, 우선 밀링 공구대(1)는 밀링 작업을 위해 밀링공구(10)를 회전시킬 수 있는 구조로서, 모터(20), 타이밍 벨트(22), 메인 샤프트(24), 그리고 드라이빙 장치(30)를 구비하고 있다.

모터(20)가 구동하면 타이밍 벨트(22)에 의해 메인 샤프트(24)가 구동되고, 이어 드라이빙 장치(30)를 통해 밀링공구(10)가 회전되는 구조를 갖는다.

이때, 드라이빙 장치(30)는 도 2에 점선의 원으로 도시된 부분으로서 도 3에 구체적으로 도시된 바와 같이, 2개의 제1 및 제2 바디(31,32)가 도 3의 진한 경계선(L)을 따라 상호 조립되는 구조를 갖는다.

제1 바디(31) 쪽에 드라이빙 샤프트(40)가 조립되며, 드라이빙 샤프트(40)의 회전 구동을 위해 제1 및 제2 베벨기어(51,52)가 치형끼리 맞물림되도록 조립된다. 제2 베벨기어(52)와 연결되는 베벨기어 샤프트(53)에는 실(seal, 55)이 설치된다.

드라이빙 샤프트(40)의 상부 및 하부에는 제1 및 제2 베어링(71,72)이 마련된다. 특히, 제1 및 제2 베어링(71,72)의 경우, 자세히 도시하지는 않았지만 실(seal)이 붙은 실 붙음 베어링인 앵귤러 베어링으로 적용된다.

그런데, 이러한 구조를 갖는 종래기술의 경우, 고속 회전 및 장시간 운전 시 제1 및 제2 베벨기어(51,52)에 온도 상승이 유발될 수밖에 없는데, 특히 제1 및 제2 베어링(71,72)이 실 붙음 베어링으로 적용되면서 베벨기어 샤프트(53)에 실(55)이 적용됨에 따라 드라이빙 장치(30)의 소손에 의한 교체가 빈번히 발생되는 문제점이 있다.

실제, 종래의 장치를 검증해보면, 최대 회전 구동 시 예컨대 10분 이상 연속 회전이 불가능한 것으로 보고 되고 있는데, 이는 80도 이상으로 온도가 상승되기 때문이다.

참고로, 도 4는 종래기술에서 에어-오일(air-oil)의 경로를 도시한 이미지인데, 이를 참조하면 위치별 직경차로 인해 냉각 효과가 크지 않음을 검증한 바 있다.

이처럼 종래기술의 경우에는 연속 가공의 정밀도 면에서 2축 대비 심각한 수준임을 알 수 있다. 그렇다고 해서, 구조 자체를 완전히 변경하거나 복잡한 수준의 구조를 추가하는 것은 비용적으로 큰 로스(loss)일 수 있으므로 간단한 구성을 통해 열변위를 감소시킬 수 있는 대안이 요구된다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 간단하고 단순한 구조로서 열변위를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 연속 가공 정밀도면에서 2축 대비 동등수준을 달성할 수 있어 필드 클레임을 감소시킬 수 있는 밀링 공구대의 드라이빙 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 외관을 형성하는 바디(131); 상기 바디(131)에 조립되는 드라이빙 샤프트(140); 상기 드라이빙 샤프트(140)의 회전 구동을 위해 상호간 치형 맞물림 조립되는 제1 및 제2 베벨기어(151,152); 상기 제1 및 제2 베벨기어(151,152)의 치형 맞물림 정도의 향상을 위해 상기 바디(131)에 조립되는 위치 조정용 스페이서(161,162); 및 상기 드라이빙 샤프트(140)의 상부 및 하부에 마련되는 제1 및 제2 베어링(171,172);을 포함하며, 상기 제1 및 제2 베어링(171,172) 중 적어도 어느 하나는 실(seal)이 없는 위드아웃 실 타입 베어링(without seal type bearing)인 것을 특징으로 하는 밀링 공구대의 드라이빙 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 베벨기어(152)의 축을 형성하는 베벨기어 샤프트(153)의 외측으로 에어-오일(air-oil)이 주입되고 배출되는 경로가 형성되되 상기 베벨기어 샤프트(153)의 반경 방향 외측에는 적어도 하나의 오링(O-Ring, 154)이 결합되며, 상기 오링(154)에는 에어-오일(air-oil)이 주입되는 적어도 하나의 주입부(154a)와, 상기 에어-오일이 배출되는 적어도 하나의 배출부(154b)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배출부(154b)는 상기 주입부(154a)의 직경과 동일한 사이즈를 가지며, 상기 주입부(154a)의 개수보다 많은 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 간단하고 단순한 구조로서 열변위를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 연속 가공 정밀도면에서 2축 대비 동등수준을 달성할 수 있어 필드 클레임을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 밀링 공구대의 사시도.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면 구조도.
도 3은 도 2의 요부 확대도로서 종래 기술에 따른 밀링 공구대의 드라이빙 장치에 대한 구조도.
도 4는 에어-오일(air-oil)의 경로를 도시한 이미지.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이빙 장치가 적용된 밀링 공구대의 단면 구조도.
도 6은 도 5에서 에어-오일(air-oil)의 경로를 도시한 이미지.
도 7은 도 6의 A 영역에 대한 정면 구조도.
도 8은 종래기술과 본 발명 간의 열변위 비교표 및 그래프.
도 9는 종래기술과 본 발명 간의 연속 가공 정밀도 비교표 및 그래프.

이하, 본 발명에 따른 밀링 공구대의 드라이빙 장치의 실시예를 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이빙 장치가 적용된 밀링 공구대의 단면 구조도, 도 6은 도 5에서 에어-오일(air-oil)의 경로를 도시한 이미지, 그리고 도 7은 도 6의 A 영역에 대한 정면 구조도이다.

이들 도면을 참조하면, 밀링 공구대(100)는 밀링 작업을 위해 밀링공구(미도시)를 회전시킬 수 있는 것으로서 드라이빙 장치(130)를 구비한다.

전술한 도 2에서 설명한 바와 같이, 드라이빙 장치(130)는 모터에 의해 구동될 수 있다.

이러한 드라이빙 장치(130)는, 드라이빙 샤프트(140), 제1 및 제2 베벨기어(151,152), 그리고 바디(131)를 포함한다.

드라이빙 샤프트(140)는 밀링공구를 회전시키는 역할을 한다. 따라서 드라이빙 샤프트(140)의 일단부에는 밀링공구가 결합되는 공구 결합부(141)가 형성된다.

제1 베벨기어(151)는 드라이빙 샤프트(140)에 연결되어 드라이빙 샤프트(140)와 한 몸체를 형성한다. 따라서 제1 베벨기어(151)가 회전하면 이에 따라 드라이빙 샤프트(140)도 함께 회전될 수 있다.

제2 베벨기어(152)는 제1 베벨기어(151)와 치형 맞물림된다.

이러한 제1 및 제2 베벨기어(151,152)의 치형 맞물림 정도의 향상을 위해 바디(131)에는 위치 조정용 스페이서(161,162)가 조립된다.

제1 및 제2 베벨기어(151,152)는 그 치형 맞물림의 정도에 따라 소음 및 발열이 발생될 있으며, 심한 경우 공작물의 가공 정도 저하 문제와 작업 여건 문제를 야기한다.

특히, 제1 및 제2 베벨기어(151,152)의 가공의 정밀도를 비롯하여 조립 정도는 열변위량에 영향을 줄 수 있으므로 최초 가공 시 가공의 정밀도를 향상시켜야 함은 물론 조립 정도도 높여야 한다.

제1 및 제2 베벨기어(151,152)의 치형 맞물림의 정도를 높이기 위해서는 제1 및 제2 베벨기어(151,152)를 이동시키면서 조정하게 되는데, 이때는 위치 조정용 스페이서(161,162)를 가공하여 이용할 수 있다.

한편, 제1 베벨기어(151)와 달리 제2 베벨기어(152)에는 베벨기어 샤프트(153)가 마련된다.

종래기술의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 베벨기어 샤프트(53)에 실(seal, 55)이 적용되었고, 이러한 실(55)이 열변위량을 증가시키는 요인으로 작용하여 왔다는 점을 고려하여 본 실시예의 경우에는 실(55)을 제거하는 대신 도 6과 같이 에어-오일(air-oil)이 주입되고 배출되는 경로를 형성하였다. 에어-오일이 주입되고 배출되는 경로는 도 5에 점선으로 도시하였다.

이때, 베벨기어 샤프트(153)의 반경 방향 외측에는 오링(O-Ring, 154)이 결합된다. 오링(154)은 베벨기어 샤프트(153)의 길이 방향을 따라 두 군데 이상 마련될 수 있다.

도 6의 A 영역의 구조를 살펴보면, 도 7에 도시된 바와 같이, 오링(154)에는 에어-오일이 주입되는 주입부(154a)와, 에어-오일이 배출되는 배출부(154b)가 형성된다.

배출부(154b)는 주입부(154a)의 직경과 동일한 사이즈를 가지며, 주입부(154a)의 개수보다 많게 마련된다.

본 실시예의 경우, 주입부(154a)는 한 개, 그리고 배출부(154b)는 2개 마련된다. 물론, 이러한 사항은 하나의 예일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다.

베벨기어 샤프트(153)의 단부는 메인 샤프트(124)와 연결된다. 따라서 메인 샤프트(124)가 회전되면 제2 베벨기어(152)가 회전되고, 이어 제2 베벨기어(152)가 제1 베벨기어(151)의 회전을 유도하여 드라이빙 샤프트(140)가 회전될 수 있다.

바디(131)는 드라이빙 샤프트(140)를 포함하여 제1 및 제2 베벨기어(151,152)를 회전 가능하게 지지하는 부분이다.

이러한 바디(131)는 종래처럼 분리된 상태로 제작되어 상호 결합되는 형태일 수도 있고, 아니면 일체형 가공품일 수도 있다.

후자의 경우, 부품의 정도 또는 조립 가공에 따른 기하학적 공차가 발생되지 않기 때문에 소음 및 발열 문제를 해결하는데 도움이 될 수 있다.

바디(131)의 내부, 드라이빙 샤프트(140)의 상부 및 하부에는 마련되는 제1 및 제2 베어링(171,172)이 마련된다.

종래기술의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 베어링(71,72)이 실 붙음 베어링으로 적용됨에 따라 종래 드라이빙 장치(30)의 소손에 의한 교체가 빈번히 발생되는 문제점이 있었다는 점을 고려하여 본 실시예의 경우에는 제1 및 제2 베어링(171,172) 중 적어도 어느 하나를 실(seal)이 없는 위드아웃 실 타입 베어링(without seal type bearing)으로 적용하고 있다. 이에 따라, 열변위량을 감소시키는데 기여할 수 있다.

결과적으로 본 실시예의 경우에는 제1 및 제2 베벨기어(151,152)의 가공 정도를 향상시키면서 조립을 최적화하고, 제1 및 제2 베어링(171,172) 중 적어도 어느 하나를 실(seal)이 없는 위드아웃 실 타입 베어링(without seal type bearing)으로 적용하며, 베벨기어 샤프트(153) 영역에 종래처럼 실(55, 도 3 참조)이 적용하는 대신 에어-오일이 주입되고 배출되는 경로를 형성함으로써, 간단하고 단순한 구조로서 열변위를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 연속 가공 정밀도면에서 2축 대비 동등수준을 달성할 수 있어 필드 클레임을 감소시킬 수 있게 된다.

참고로, 도 6은 본 발명에서 에어-오일의 경로를 도시한 이미지인데, 이를 참조하면 위치별 직경차가 도 4보다 크기 때문에 냉각 효과가 종래보다는 월등히 향상될 수 있다는 것을 예상할 수 있다.

도 8은 종래기술과 본 발명 간의 열변위 비교표 및 그래프이다.

이 도면을 참조하면, 도 1 내지 도 4와 관련하여 종래기술의 경우, 4000 RPM부터 열변위량이 급격하게 증가하고 있는 것을 확인할 수 있다. 도 8의 데이터는 터렛과 밀링 홀더 자체의 열변위가 포함된 수치이다. 이에 비해, 본 발명의 경우, 종래기술 대비 열변위량이 현저하게 개선되었음을 알 수 있다.

도 9는 종래기술과 본 발명 간의 연속 가공 정밀도 비교표 및 그래프.

이 도면을 참조하면, 연속 가공 정밀도면에서 개선의 효과가 큰 것으로 확인되었으며, 이는 2축 대비 동등수준임을 알 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 간단하고 단순한 구조로서 열변위를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 연속 가공 정밀도면에서 2축 대비 동등수준을 달성할 수 있어 필드 클레임을 감소시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 밀링 공구대 130 : 드라이빙 장치
131 : 바디 140 : 드라이빙 샤프트
151 : 제1 베벨 기어 152 : 제2 베벨 기어
153 : 베벨기어 샤프트 154 : 오링
154a : 주입부 154b : 배출부
161,162 : 위치 조정용 스페이서 171,172 : 베어링

Claims (3)

1. 외관을 형성하는 바디(131);
   상기 바디(131)에 조립되는 드라이빙 샤프트(140);
   상기 드라이빙 샤프트(140)의 회전 구동을 위해 상호간 치형 맞물림 조립되는 제1 및 제2 베벨기어(151,152);
   상기 제1 및 제2 베벨기어(151,152)의 치형 맞물림 정도의 향상을 위해 상기 바디(131)에 조립되는 위치 조정용 스페이서(161,162); 및
   상기 드라이빙 샤프트(140)의 상부 및 하부에 마련되는 제1 및 제2 베어링(171,172);을 포함하며,
   상기 제1 및 제2 베어링(171,172) 중 적어도 어느 하나는 실(seal)이 없는 위드아웃 실 타입 베어링(without seal type bearing)인 것을 특징으로 하는 밀링 공구대의 드라이빙 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 베벨기어(152)의 축을 형성하는 베벨기어 샤프트(153)의 외측으로 에어-오일(air-oil)이 주입되고 배출되는 경로가 형성되되 상기 베벨기어 샤프트(153)의 반경 방향 외측에는 적어도 하나의 오링(O-Ring, 154)이 결합되며,
   상기 오링(154)에는 에어-오일(air-oil)이 주입되는 적어도 하나의 주입부(154a)와, 상기 에어-오일이 배출되는 적어도 하나의 배출부(154b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 밀링 공구대의 드라이빙 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 배출부(154b)는 상기 주입부(154a)의 직경과 동일한 사이즈를 가지며, 상기 주입부(154a)의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 밀링 공구대의 드라이빙 장치.

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