KR20150050255A - 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치 - Google Patents

머시닝센터 주축의 내구성 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 축방향 하중뿐만이 아니라 반경방향으로도 하중을 부과할 수 있으며, 절삭시의 환경과 동일유사한 환경을 제공함으로써 상대적으로 시험에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는, 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치에 관한 것으로서,
본 발명의 구성은, 베이스 프레임의 상부에 설치되는 치구 가이드와, 상기한 치구 가이드의 상부에 설치되어 있으며 주축을 고정시키는 주축 고정치구와, 상기한 주축을 회전시키기 위한 주축 모터와, 상기한 주축의 선단을 감싸면서 설치되어 있으며 주축에 장착된 공구를 향하여 절삭유를 분사하는 환경챔버와, 상기한 주축에 축하중과 반경방향으로 하중을 부과하기 위한 하중 부과장치를 포함한다.

Description

머시닝센터 주축의 내구성 시험장치{Device for testing durability of machining center spindle}
본 발명은 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치에 관한 것이다.
각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 한다. 상기한 공작기계는 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 부르고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 금속성형기계라고 부른다. 상기한 절삭공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있으며, 상기한 금속성형기계에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.
상기한 머시닝센터는 선반, 밀링기, 드릴링기, 보링기에서 각종 작업을 필요로 하는 가공물을 자동작으로 가공하는 절삭공작기계의 일종으로서, 컬럼과, 자동으로 공구를 교환하기 위한 자동공구교환장치(Automatic Tool Changer, ATC)와, 공작물 또는 공구에 회전운동을 전달하기 위한 주축과, 가공물을 놓기 위한 테이블과, 절삭유를 펌핑하기 위한 절삭유 펌프와, 절삭유를 저장하기 위한 절삭유 탱크와, 지지력을 제공하기 위한 베드와, 베드의 높이를 조절하기 위한 레벨링 보울트와, 베드의 위에 설치되어 있는 새들과, 스플레쉬 가드와, 전체동작을 제어하기 위한 주조작반과, 수치제어를 위한 NC 장치 등을 포함하여 이루어진다.
머시닝 센터 주축은 24,000rpm 이상의 속도로 회전하면서 공작기계 성능에 매우 큰 영향을 미치므로 높은 신뢰성이 요구되고 있다. 따라서 머시닝 센터 주축의 설계시에 이에 대한 테스트를 할 수 있는 내구성 시험장치를 필요로 한다.
그러나, 종래에 사용되고 있는 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치는, 단순하게 축하중만을 부과하여 내구성을 테스트하는 것으로서, 상대적으로 시험에 대한 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 축방향 하중뿐만이 아니라 반경방향으로도 하중을 부과할 수 있으며, 절삭시의 환경과 동일유사한 환경을 제공함으로써 상대적으로 시험에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는, 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 구성은, 베이스 프레임의 상부에 설치되는 치구 가이드와, 상기한 치구 가이드의 상부에 설치되어 있으며 주축을 고정시키는 주축 고정치구와, 상기한 주축을 회전시키기 위한 주축 모터와, 상기한 주축의 선단을 감싸면서 설치되어 있으며 주축에 장착된 공구를 향하여 절삭유를 분사하는 환경챔버와, 상기한 주축에 축하중과 반경방향으로 하중을 부과하기 위한 하중 부과장치를 포함한다.
본 발명의 구성은, 상기한 하중 부과장치는, 축방향의 하중을 발생시키기 위한 축방향 하중 발생기와, 반경방향의 하중을 발생시키기 위한 반경방향 하중 발생기와, 베이스상에 설치되어 상기한 축방향 하중 발생기와 반경방향 하중 발생기를 지지하는 바디와, 상기한 축방향 하중 발생기와 반경방향 하중 발생기에 연결되어 변위를 전달하기 위한 연결 브라켓과, 베어링과 하우징실을 통하여 상기한 연결 브라켓와 연결되어 있는 로드 바를 포함한다.
본 발명의 구성은, 상기한 축방향 하중 발생기는, 작업자가 회전을 시키기 위한 축방향 하중 레버와, 상기한 축방향 하중 레버에 연결되어 있는 수평 볼스크류와, 상기한 수평 볼스크류를 지지하기 위한 수평 스크류 하우징과, 상기한 수평 볼스크류에 연결되어 있으며 수평 볼스크류의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 수평 하중전송 브라켓을 포함한다.
본 발명의 구성은, 상기한 축방향 하중 발생기는, 수평 하중전송 브라켓에 설치되어 있으며 하중의 크기를 감지하여 표시하는 수평 로드셀 센서장치를 더 포함한다.
본 발명의 구성은, 상기한 반경방향 하중 발생기는, 작업자가 회전을 시키기 위한 반경방향 하중 레버와, 상기한 반경방향 하중 레버에 연결되어 있는 수직 볼스크류와, 상기한 수직 볼스크류를 지지하기 위한 수직 스크류 하우징과, 상기한 수직 볼스크류에 연결되어 있으며 수직 볼스크류의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 수직 하중전송 브라켓을 포함한다.
본 발명의 구성은, 상기한 반경방향 하중 발생기는, 상기한 수직 하중전송 브라켓에 설치되어 있으며 하중의 크기를 감지하여 표시하는 수직 로드셀 센서장치를 더 포함한다.
본 발명의 효과로서는, 축방향 하중뿐만이 아니라 반경방향으로도 하중을 부과할 수 있으며, 절삭시의 환경과 동일유사한 환경을 제공함으로써 상대적으로 시험에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치의 정면 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치의 측면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치의 하중 부과장치의 정면 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치의 구성은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 베이스 프레임(7)의 상부에 설치되는 치구 가이드(6)와, 상기한 치구 가이드(6)의 상부에 설치되어 있으며 주축(4)을 고정시키는 주축 고정치구(3)와, 상기한 주축(4)을 회전시키기 위한 주축 모터(5)와, 상기한 주축(4)의 선단을 감싸면서 설치되어 있으며 주축(4)에 장착된 공구(8)를 향하여 절삭유를 분사하는 환경챔버(2)와, 상기한 주축(4)에 축하중과 반경방향으로 하중을 부과하기 위한 하중 부과장치(1)를 포함하여 이루어진다.
상기한 치구 가이드(6)는 어떠한 사이즈의 주축(4)을 가져와도 고정 치구만 있으면 주축 장착이 쉽도록 한다.
상기한 주축(4)은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 동시에 2대를 시험할 수 있는 구조로 설계된다.
상기한 하중 부과장치(1)의 구성은, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 작업자가 회전을 시키기 위한 축방향 하중 레버(11)와, 상기한 축방향 하중 레버(11)에 연결되어 있는 수평 볼스크류(12)와, 상기한 수평 볼스크류(12)를 지지하기 위한 수평 스크류 하우징(13)과, 상기한 수평 볼스크류(12)에 연결되어 있으며 수평 볼스크류(12)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 수평 하중전송 브라켓(14)과, 상기한 수평 하중전송 브라켓(14)에 설치되어 있으며 하중의 크기를 감지하여 표시하는 수평 로드셀 센서장치(15)와, 작업자가 회전을 시키기 위한 반경방향 하중 레버(31)와, 상기한 반경방향 하중 레버(31)에 연결되어 있는 수직 볼스크류(32)와, 상기한 수직 볼스크류(32)를 지지하기 위한 수직 스크류 하우징(33)과, 상기한 수직 볼스크류(32)에 연결되어 있으며 수직 볼스크류(32)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 수직 하중전송 브라켓(34)과, 상기한 수직 하중전송 브라켓(34)에 설치되어 있으며 하중의 크기를 감지하여 표시하는 수직 로드셀 센서장치(35)와, 베이스(21)상에 설치되어 상기한 수직 하중전송 브라켓(34)과 수직 하중전송 브라켓(34)을 지지하는 바디(22)와, 상기한 수평 하중전송 브라켓(14) 및 수직 하중전송 브라켓(34)에 연결되어 변위를 전달하기 위한 연결 브라켓(16)과, 볼베어링(17)과 하우징실(18)을 통하여 상기한 연결 브라켓(16)와 연결되어 있는 로드 바(19)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 본 발명에 따른 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
주축(4)에 장착되어 있는 공구(8)에 하중을 인가하기 위하여, 작업자가 축방향 하중 레버(11) 및 반경방향 하중 레버(31)를 각각 돌려서 수평 볼스크류(12)와 수직 볼스크류(32)를 회전시킴으로써 수평 하중전송 브라켓(14) 및 수직 하중전송 브라켓(34)을 축방향 및 반경방향으로 원하는 만큼 이동시켜서 압력을 생성한다.
작업자에 의해서 발생된 축방향 및 반경방향의 압력은 수평 로드셀 센서장치(15) 및 수직 로드셀 센서장치(35)에서 정량적으로 측정되어 표시됨으로써 작업자가 이를 확인하며 조정할 수 있도록 한다.
수평 하중전송 브라켓(14) 및 수직 하중전송 브라켓(34)에 의해 발생된 압력은 연결 브라켓(16)을 통해 로드바(19)로 전달되고, 상기한 로드바(19)는 주축(4)에 장착되어 있는 공구(8)에 하중을 부과하게 된다.
이와 같이 하중부과장치(1)에 의해 하중이 부과된 상태에서도 주축(4)은 계속 회전될 수 있도록 하기 위해서 볼베어링(17)이 사용된다.
상기한 바와 같이 하중의 부과가 완료 되면 주축모터(5)를 동작시킴으로써주축(4)을 회전시키게 되며, 주축모터(5)에 의해서 주축(4)이 회전되고 있는 상태에서, 주축(4)의 절삭가공 환경 조건을 만족하기 위해서, 외부 쿨런트 펌프(도시되지 않음)를 통해서 환경챔버(2)로 약 10bar정도의 쿨런트가 유입되어 공구(8)를 향하여 분사되고, 사용하고 난 쿨런트는 베이스(7)에 의해 수집되어 외부의 쿨런트 탱크로 보내져서 재사용되도록 함으로써 쿨런트가 순환되도록 한다. 상기한 환경챔버(2)의 쿨런트가 하중부과장치(1)로 유출되는 것을 막아주기 위하여 하우징실(18)이 설치된다.
이상에서 제시된 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능하다.
11 : 축방향 하중레버 12 :수평 볼스크류
13 : 수평 스크류 하우징 14 : 수평 하중전송 브라켓
15 : 수평 로드셀 센서장치 16 : 연결 브라켓
17 : 볼베어링 18 : 하우징실
19 : 로드바 21 : 베이스
22 : 바디 31 : 반경방향 하중 레버
32 : 수직 볼스크류 33 : 수직 스크류 하우징
34 : 수직 하중전송 브라켓 35 : 수직 로드셀 센서장치

Claims (6)

  1. 베이스 프레임의 상부에 설치되는 치구 가이드;
    상기한 치구 가이드의 상부에 설치되어 있으며 주축을 고정시키는 주축 고정치구;
    상기한 주축을 회전시키기 위한 주축 모터;
    상기한 주축의 선단을 감싸면서 설치되어 있으며 주축에 장착된 공구를 향하여 절삭유를 분사하는 환경챔버; 및
    상기한 주축에 축하중과 반경방향으로 하중을 부과하기 위한 하중 부과장치를 포함하는 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 하중 부과장치는,
    축방향의 하중을 발생시키기 위한 축방향 하중 발생기;
    반경방향의 하중을 발생시키기 위한 반경방향 하중 발생기;
    베이스상에 설치되어 상기한 축방향 하중 발생기와 반경방향 하중 발생기를 지지하는 바디;
    상기한 축방향 하중 발생기와 반경방향 하중 발생기에 연결되어 변위를 전달하기 위한 연결 브라켓; 및
    베어링과 하우징실을 통하여 상기한 연결 브라켓와 연결되어 있는 로드 바를 포함하는 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기한 축방향 하중 발생기는,
    작업자가 회전을 시키기 위한 축방향 하중 레버;
    상기한 축방향 하중 레버에 연결되어 있는 수평 볼스크류;
    상기한 수평 볼스크류를 지지하기 위한 수평 스크류 하우징; 및
    상기한 수평 볼스크류에 연결되어 있으며 수평 볼스크류의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 수평 하중전송 브라켓을 포함하는 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기한 축방향 하중 발생기는, 수평 하중전송 브라켓에 설치되어 있으며 하중의 크기를 감지하여 표시하는 수평 로드셀 센서장치를 더 포함하는 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기한 반경방향 하중 발생기는,
    작업자가 회전을 시키기 위한 반경방향 하중 레버;
    상기한 반경방향 하중 레버에 연결되어 있는 수직 볼스크류;
    상기한 수직 볼스크류를 지지하기 위한 수직 스크류 하우징; 및
    상기한 수직 볼스크류에 연결되어 있으며 수직 볼스크류의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 수직 하중전송 브라켓을 포함하는 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기한 반경방향 하중 발생기는, 상기한 수직 하중전송 브라켓에 설치되어 있으며 하중의 크기를 감지하여 표시하는 수직 로드셀 센서장치를 더 포함하는 머시닝센터 주축의 내구성 시험장치.
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