KR20130072868A

KR20130072868A - 공작기계 주축의 변위측정장치

Info

Publication number: KR20130072868A
Application number: KR1020110140479A
Authority: KR
Inventors: 박성욱
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-07-02
Also published as: KR101314359B1

Abstract

본 발명에 따르면, 공작기계의 주축의 열 변위를 측정하기 위한 공작기계 주축의 변위측정장치에 있어서, 주축 몸체에 일체로 체결되는 지지부와, 상기 지지부의 내측으로 단차지게 설치되되 상기 주축의 선단 측 외륜을 지지하여 베어링에 예압을 제공하는 예압부로 구성되는 환 형상의 리테이너; 및 상기 리테이너의 지지부에 안착되어 일체로 조립되는 고정부와, 상기 고정부의 내측에 위치변위센서가 내장되는 삽입부로 구성되는 환 형상의 센서하우징;을 포함하며, 상기 예압부와 상기 삽입부 사이에는 상기 주축의 열 변위에 따라 상기 외륜과 함께 상기 예압부가 탄성 변형 가능하도록 일정간격 이격된 변위공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 변위측정장치가 제공된다.
이에 의하면, 상기 예압부와 상기 삽입부 사이에 상기 주축의 열 변위에 따라 상기 외륜과 함께 상기 예압부가 탄성 변형 가능하도록 일정간격 이격된 변위공간이 형성되어 주축의 열 변위를 측정하는 위치변위센서의 절대 위치를 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.

Description

공작기계 주축의 변위측정장치 {DEVICE FOR MEASURING DISPLACEMENT OF MAIN SHAFT IN MACHINING TOOLS}

본 발명은 공작기계의 주축의 열 변위를 측정하기 위한 공작기계 주축의 변위측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 금속으로 제작되어 장시간 운전하면 운동면의 마찰로 인해 각종 구동부위에서 열이 발생하게 되고 이에 따른 기구부의 변형이 가공 정도에 악영향을 미치게 된다.

특히, 공작기계의 주축은 고속으로 회전하므로 열이 발생하게 되고, 그로 인한 열 변위(Termal Deformation)도 필수적으로 발생하게 된다.

이와 같이 고속 회전을 하는 주축의 열 변위 편차의 보정은 공작기계의 가공 정밀성을 위해 해결해야 할 주요한 문제이다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 발열이 주로 발생하는 주축(10)의 선단에 위치변위센서(30)를 설치한 다음, 주축(10)의 변위가 발생하는 경우 열 변위 편차를 물리적으로 위치 보상하는 방법을 사용하고 있다.

이와 같은, 주축(10)의 열 변위를 측정하기 위한 위치변위센서(30)는 주축(10)의 선단 측 베어링(50)에 예압을 주기 위한 링 형태의 리테이너(60) 및 주축 몸체(20) 상에 환 형태로 지지되게 설치되는바, 상기 리테이너(60)는 상기 베어링(50)을 지지하는 외륜(52)의 외측에 설치된 외륜 칼럼(55)에 접촉되게 설치된다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 주축(10)의 열 변위에 의한 외륜(52)의 이동(화살표 방향)으로 리테이너(60)가 밀려 이동되고, 따라서 위치변위센서(30)의 절대 위치가 함께 일정 각도(θ)만큼 변화되어 주축(10)의 열 변위를 정밀하게 측정할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 주축의 열 변위를 측정하는 위치변위센서의 절대 위치를 일정하게 유지시킬 수 있는 공작기계 주축의 변위측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 공작기계 주축의 변위측정장치는 공작기계의 주축의 열 변위를 측정하기 위한 공작기계 주축의 변위측정장치에 있어서, 주축 몸체에 일체로 체결되는 지지부와, 상기 지지부의 내측으로 단차지게 설치되되 상기 주축의 선단 측 외륜을 지지하여 베어링에 예압을 제공하는 예압부로 구성되는 환 형상의 리테이너; 및 상기 리테이너의 지지부에 안착되어 일체로 조립되는 고정부와, 상기 고정부의 내측에 위치변위센서가 내장되는 삽입부로 구성되는 환 형상의 센서하우징;을 포함하며, 상기 예압부와 상기 삽입부 사이에는 상기 주축의 열 변위에 따라 상기 외륜과 함께 상기 예압부가 탄성 변형 가능하도록 일정간격 이격된 변위공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 예압부와 상기 외륜 사이에는, 칼럼이 설치되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 공작기계 주축의 변위측정장치에 의하면, 상기 예압부와 상기 삽입부 사이에 상기 주축의 열 변위에 따라 상기 외륜과 함께 상기 예압부가 탄성 변형 가능하도록 일정간격 이격된 변위공간이 형성되어 주축의 열 변위를 측정하는 위치변위센서의 절대 위치를 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.

도 1은 종래의 일례에 따른 공작기계 주축의 변위측정장치를 보인 단면도,
도 2는 도 1의 주축의 열 변위에 따른 위치변위센서의 위치 변화 상태도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변위측정장치를 보인 단면도,
도 4는 도 3의 'A'부분을 확대해서 보인 도면,
도 5는 도 3의 리테이너와 센서하우징의 결합도 및
도 6은 도 5의 분해조립도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변위측정장치에 대해 상세하게 살펴본다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변위측정장치는 주축(10)과, 상기 주축(10)을 지지하는 주축몸체(20)와, 상기 주축(10)의 선단과 상기 주축몸체(20)의 사이에 설치되는 베어링유닛과, 상기 주축몸체(20)와 상기 베어링유닛 사이에 설치되어 공작기계의 주축(10)의 열 변위를 측정하기 위한 변위측정유닛을 포함하여 이루어진다.

상기 주축(10)은 고속으로 회전하므로 열이 발생하게 되고, 그로 인한 열 변위도 발생하게 된다. 따라서, 공작기계의 가공 정밀성을 위해 주축(10)의 열 변위 편차의 보정은 필수적이다.

또한, 상기 주축몸체(20)는 상기 주축(10)의 외주면에 위치하여 상기 주축(10)의 회전을 지지할 수 있도록 설치된다.

이를 위해 상기 베어링유닛은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 주축(10)과 상기 주축몸체(20) 사이에 개재되는 베어링(50)과, 상기 주축(10)과 상기 베어링(50) 사이에 설치되어 상기 주축(10)과 연동되는 내륜(51)과, 상기 주축몸체(20)와 상기 베어링 사이에 설치되어 고정되는 외륜(52)과, 상기 내, 외륜(51)(52)의 간격을 조절하는 내, 외륜칼럼(54)(55)으로 구성된다.

한편, 상기 변위측정유닛은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 환 형상의 리테이너(100)와, 상기 리테이너(100)와 일체로 결합되는 환 형상의 센서하우징(200)을 포함하여 구성된다.

상기 리테이너(100)는 상기 주축 몸체(20)에 일체로 볼트 체결되는 지지부(110)와, 상기 지지부(110)의 내측으로 단차지게 설치되되 상기 베어링유닛의 외륜(52)을 지지하여 베어링(50)에 예압을 제공하는 예압부(120)로 구성된다.

이때, 상기 주축(1)의 선단 측에 설치된 상기 외륜(52)의 외측에는 외륜칼럼(55)이 위치하고 상기 외륜칼럼(55)은 상기 예압부(120)와 접촉되게 설치된다.

또한, 상기 센서하우징(200)은 상기 리테이너(100)의 지지부(110)에 안착되어 일체로 조립되는 고정부(210)와, 상기 고정부(210)의 내측에 위치변위센서(300)가 내장되는 삽입부(220)로 구성된다.

특히, 상기 예압부(120)와 상기 삽입부(220) 사이에는 상기 주축(10)의 열 변위에 따라 상기 외륜(52) 및 상기 외륜칼럼(55)과 함께 상기 예압부(120)가 탄성 변형 가능하도록 일정간격 이격된 변위공간(S)이 형성됨이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 상술한 본 발명 공작기계 주축의 변위측정장치의 작용에 대해 살펴본다.

고속 회전하는 주축(10)의 열 변위가 발생되면 베어링유닛의 외륜(52)이 도 4의 좌측 방향으로 이동될 수 있다. 이때, 리테이너(100)의 예압부(120)가 외륜칼럼(55)을 통해 외륜(52)과 함께 도 4의 좌측 방향으로 탄성 변형된다.

예압부(120)와 삽입부(220) 사이에는 변위공간(S)이 형성되어 있어 외륜(52)이 탄성 변형되더라도 삽입부(220)는 예압부(120)와 접촉되지 않고 위치가 고정될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공작기계 주축의 변위측정장치에 의하면, 상기 예압부(120)와 상기 삽입부(220) 사이에 상기 주축(10)의 열 변위에 따라 상기 외륜(52)과 함께 상기 예압부(120)가 탄성 변형 가능하도록 일정간격 이격된 변위공간(S)이 형성되어 주축(10)의 열 변위를 측정하는 위치변위센서(300)의 절대 위치를 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims

공작기계의 주축(10)의 열 변위를 측정하기 위한 공작기계 주축의 변위측정장치에 있어서,
주축 몸체(20)에 일체로 체결되는 지지부(110)와, 상기 지지부(110)의 내측으로 단차지게 설치되되 상기 주축(10)의 선단 측 외륜(52)을 지지하여 베어링(50)에 예압을 제공하는 예압부(120)로 구성되는 환 형상의 리테이너(100); 및
상기 리테이너(100)의 지지부(110)에 안착되어 일체로 조립되는 고정부(210)와, 상기 고정부(210)의 내측에 위치변위센서(300)가 내장되는 삽입부(220)로 구성되는 환 형상의 센서하우징(200);을 포함하며,
상기 예압부(120)와 상기 삽입부(220) 사이에는 상기 주축(10)의 열 변위에 따라 상기 외륜(52)과 함께 상기 예압부(120)가 탄성 변형 가능하도록 일정간격 이격된 변위공간(S)이 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 변위측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 예압부(120)와 상기 외륜(52) 사이에는,
외륜칼럼(55)이 설치되는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 변위측정장치.