KR20160107953A - 전기구동 터렛 시스템 및 그 작동방법 - Google Patents

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KR20160107953A
KR20160107953A KR1020150031589A KR20150031589A KR20160107953A KR 20160107953 A KR20160107953 A KR 20160107953A KR 1020150031589 A KR1020150031589 A KR 1020150031589A KR 20150031589 A KR20150031589 A KR 20150031589A KR 20160107953 A KR20160107953 A KR 20160107953A
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    • B23Q2716/02—Devices for the axial positioning of the turret in a lathe; Devices for rotating and blocking the turret

Abstract

본 발명은 유압을 사용하지 않고 터렛과 공구대 몸체의 클램핑 및 클램핑 해제 작동 뿐만 아니라 전동기에 의한 터렛의 회전을 하나의 전동기와 감속기어유닛을 이용하여 구현할 수 있는 전기구동 터렛 시스템 및 그 작동방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전기구동 터렛 시스템은, 공구대 몸체의 내측에서 전동기와 연결되게 설치되어 전동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동축과; 상기 공구대 몸체의 내측에 회전 가능하게 설치되는 감속기어 하우징과; 상기 감속기어 하우징과 연결되도록 설치되어, 감속기어 하우징의 회전에 의해 전후방향으로 직선 왕복 운동하면서 상기 터렛을 공구대 몸체에 대해 클램핑 또는 클램핑 해제하는 클램핑부재와; 터렛의 후방부에 고정되게 결합되는 터렛회전부와; 상기 구동축에 연결된 제1동력전달부재와 상기 터렛회전부와 연결된 제2동력전달부재와 상기 감속기어 하우징에 연결된 제3동력전달부재를 구비하여, 상기 구동축의 회전력을 감속하여 상기 터렛회전부와 감속기어 하우징에 전달하는 감속기어유닛과; 상기 공구대 몸체에 전후방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 감속기어유닛의 제2동력전달부재의 후단부 또는 제3동력전달부재에 연결된 감속기어 하우징의 후단부에 선택적으로 결합되면서 터렛회전부 또는 감속기어 하우징을 공구대 몸체에 대해 구속하는 클러치유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기구동 터렛 시스템 및 그 작동방법{Electrically Driven Turret System and Method for Working the System}
본 발명은 공작기계의 터렛 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동기와 감속기어유닛을 결합하여 전기적으로 구동하는 전기구동 터렛 시스템 및 그 작동방법에 관한 것이다.
일반적으로 공작물을 가공하는 공작기계 중 수치제어 선반은 전동기로 구동되는 스핀들에 취부되어 공작물을 클램핑 할 수 있는 척과 공작물의 중심을 지지하기 위한 심압대, 공작물에 접근하여 선삭작업이나 밀링 및 드릴작업을 할 수 있게 다양한 공구가 구비되어 있는 공구대로 구성되어 있다. 이 공구대 중 터렛형에 사용되는 터렛 장치는 터렛이라고 불리는 회전 절삭 공구대 둘레에 여러 종류의 절삭 공구를 방사상으로 장착하여, 터렛을 조금씩 회전시킬 때마다 각 절삭공구가 차례로 절삭부분에 따라서 제 위치에 오도록 함으로써 여러 공정을 요하는 가공품이라도 터렛을 1회전시킴으로써 가공을 완료할 수 있다.
이와 같은 종류의 터렛형 공구대는 터렛과 공구대 몸체의 클램핑 및 클램핑 해제를 위하여 외부로부터 유입된 고압의 유압유를 사용하고 있으며, 터렛의 회전을 위해서는 별도의 전동기를 구비하고 있다. 그러므로 터렛의 동작중에는 항상 유압유를 공급하기 위한 장치가 작동해야 하며 유압유를 제어하기 위한 다수의 솔레노이드 밸브를 구비하여 필요시 마다 동작시켜야 한다.
따라서 종래의 유압을 사용하는 터렛 장치는 유압시스템을 구성하기 위한 부가적인 다양한 장치가 필요할 뿐 아니라 효율이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0427015호(2004년 04월 01일 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유압을 사용하지 않고 터렛과 공구대 몸체의 클램핑 및 클램핑 해제 작동 뿐만 아니라 전동기에 의한 터렛의 회전을 하나의 전동기와 감속기어유닛을 이용하여 구현할 수 있는 전기구동 터렛 시스템 및 그 작동방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기구동 터렛 시스템은, 공작기계에 고정되게 설치되는 공구대 몸체와; 상기 공구대 몸체의 전단부에 회전 가능하게 설치되는 터렛과; 상기 공구대 몸체의 내측에서 전동기와 연결되게 설치되어 전동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동축과; 상기 공구대 몸체의 내측에 회전 가능하게 설치되는 감속기어 하우징과; 상기 공구대 몸체의 내측에서 상기 감속기어 하우징과 연결되도록 설치되어, 감속기어 하우징의 회전에 의해 전후방향으로 직선 왕복 운동하면서 상기 터렛을 공구대 몸체에 대해 클램핑 또는 클램핑 해제하는 클램핑부재와; 상기 터렛의 후방부에 고정되게 결합되는 터렛회전부와; 상기 구동축에 연결된 제1동력전달부재와 상기 터렛회전부와 연결된 제2동력전달부재와 상기 감속기어 하우징에 연결된 제3동력전달부재를 구비하여, 상기 구동축의 회전력을 감속하여 상기 터렛회전부와 감속기어 하우징에 전달하는 감속기어유닛과; 상기 공구대 몸체에 전후방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 감속기어유닛의 제2동력전달부재의 후단부 또는 제3동력전달부재에 연결된 감속기어 하우징의 후단부에 선택적으로 결합되면서 터렛회전부 또는 감속기어 하우징을 공구대 몸체에 대해 구속하는 클러치유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 감속기어유닛은, 상기 제1동력전달부재로서 상기 구동축에 결합되어 회전하는 선기어와; 상기 제3동력전달부재로서 상기 감속기어 하우징에 고정되게 결합되는 링기어와; 상기 제2동력전달부재로서 상기 선기어와 링기어 사이에서 선기어 및 링기어에 치합되게 설치되어 선기어의 회전력을 전달받아 회전 운동하는 복수개의 유성기어와, 상기 복수개의 유성기어의 중심부에 연결되며 전방부 중심이 상기 터렛회전부에 결합되는 캐리어;를 포함하는 유성기어 세트인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 상기 감속기어유닛은, 상기 제1동력전달부재로서 상기 구동축에 결합되어 회전하는 타원형의 캠과, 상기 캠의 외주에 끼워지는 볼베어링으로 이루어진 웨이브 제네레이터(wave generator)와; 상기 제3동력전달부재로서 상기 감속기어 하우징에 고정되게 설치되며 내주면에 원주방향을 따라 기어이가 형성되어 있는 링형태의 서큘러 스플라인(circular spline)과; 상기 제2동력전달부재로서 상기 웨이브 제네레이터의 외면에 끼워지며 외주면에 상기 서큘러 스플라인과 맞물리는 기어이가 형성되어 있고 중심부는 상기 터렛회전부와 결합되는 플렉스 스플라인(flex. spline);을 포함하는, 하모닉 드라이브(harmonic drive)인 것을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 전기구동 터렛 시스템의 작동방법은,
(a) 클러치커플러를 후방으로 이동시켜 클러치커플러를 제2동력전달부재의 후단부에 결합시켜 제2동력전달부재에 연결된 터렛회전부를 공구대 몸체에 대해 구속하는 단계;
(b) 전동기에 전원을 인가하여 구동축을 회전시키는 단계;
(c) 구동축의 회전력이 제1동력전달부재를 통해 제3동력전달부재에 전달되어 감속기어 하우징이 감속 회전하고, 상기 감속기어 하우징의 회전에 의해 클램핑부재가 후진하여 터렛회전부를 클램핑하는 단계;
(d) 전동기에 전원을 인가하여 구동축을 반대 방향으로 회전시키는 단계;
(f) 구동축의 회전력이 제1동력전달부재를 통해 제3동력전달부재 및 감속기어 하우징에 전달되어 감속기어 하우징이 상기 (c) 단계와는 반대 방향으로 감속 회전하고, 상기 감속기어 하우징의 회전에 의해 클램핑부재가 전진하여 터렛회전부의 클램핑 상태를 해제하는 단계;
(g) 클러치커플러를 전방으로 이동시켜 클러치커플러를 감속기어 하우징의 후단부에 결합시켜 감속기어 하우징을 공구대 몸체에 대해 구속하는 단계;
(h) 전동기에 전원을 인가하여 구동축을 회전시키는 단계;
(i) 구동축의 회전력이 제2동력전달부재에 전달되어 터렛회전부를 감속 회전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다
본 발명의 터렛 시스템은 유압을 사용하지 않고 클러치커플러를 전진 또는 후진시켜 클램핑과 클램핑 해제 작동 및 터렛의 회전 작동을 수행할 수 있다. 따라서 구조를 단순화시킬 수 있으며 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기구동 터렛 시스템을 절개하여 나타낸 절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 전기구동 터렛 시스템의 단면도이다.
도 3은 도 1의 전기구동 터렛 시스템의 일부분을 절개하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1의 전기구동 터렛 시스템의 감속기어 하우징과 클램핑부재 및 터렛회전부를 절개하여 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1의 전기구동 터렛 시스템의 터렛회전부와 클램핑부재의 일부분을 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 1의 전기구동 터렛 시스템의 감속기어유닛으로 유성기어 세트를 나타낸 횡단면도이다.
도 7 내지 도 9는 도 1의 전기구동 터렛 시스템의 클러치유닛의 작동을 나타낸 도면들로, 도 7은 클러치 중립 상태이고, 도 8은 클러치 오프(off) 상태이며, 도 9는 클러치 온(on) 상태이다.
도 10은 도 1의 전기구동 터렛 시스템의 클러치 오프 상태를 나타낸 단면도이다.
도 11은 도 1의 전기구동 터렛 시스템의 클러치 온 상태를 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기구동 터렛 시스템을 나타낸 것으로, 감속기어유닛으로 적용된 하모닉 드라이브를 나타낸 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기구동 터렛 시스템 및 그 작동방법을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기구동 터렛 시스템은, 공작기계에 설치되는 공구대 몸체(10)와, 상기 공구대 몸체(10)의 전단부에 회전 가능하게 설치되는 터렛(20)과, 상기 공구대 몸체(10)의 내측에서 전동기(30)와 연결되게 설치되어 전동기(30)로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동축(31)과, 상기 공구대 몸체(10)의 내측에 회전 가능하게 설치되는 감속기어 하우징(40)과, 상기 공구대 몸체(10)의 내측에서 상기 감속기어 하우징(40)과 연결되도록 설치되어 전후방향으로 직선 왕복 운동하는 클램핑부재(50)와, 상기 터렛(20)의 후방부에 고정되게 결합되는 터렛회전부(60)와, 상기 구동축(31)에 결합되어 회전하는 감속기어유닛(70)과, 상기 공구대 몸체(10)에 전후방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 감속기어유닛(70)의 캐리어(74) 후단부 또는 감속기어 하우징(40)의 후단부에 선택적으로 결합되면서 캐리어(74) 또는 감속기어 하우징(40)을 공구대 몸체(10)에 대해 구속하는 클러치유닛을 포함한 구성으로 이루어진다.
상기 공구대 몸체(10)는 내부에 원통형의 마운트부(11)가 구비되고, 상기 마운트부(11) 내측에 상기 감속기어유닛(70)과 감속기어 하우징(40), 클램핑부재(50), 클러치유닛 등이 설치된다. 상기 공구대 몸체(10)의 후단부에는 원주방향을 따라 배열된 기어이 형태로 된 제1스플라인요철(16)이 형성되어 있다.
또한 상기 공구대 몸체(10)의 일측에는 상기 구동축(31)을 회전시키는 전동기(30)가 설치된다. 상기 전동기(30)는 벨트(32)와 같은 동력전달부재를 통해 구동축(31)의 후단부에 연결되어 구동축(31)에 동력을 전달하여 회전시킨다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 감속기어 하우징(40)은 전방면과 후방면이 개방된 원통형으로 이루어져, 상기 공구대 몸체(10)의 마운트부(11) 내측에 회전 가능하게 설치된다. 또한 상기 클램핑부재(50)는 상기 감속기어 하우징(40)의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 원통형으로 이루어져, 상기 감속기어 하우징(40)의 외주면을 감싸도록 설치된다.
상기 클램핑부재(50)는 상기 감속기어 하우징(40)의 회전에 의해 전후방향으로 직선 왕복 운동하여 상기 터렛회전부(60)와 결합되거나 분리되면서 터렛(20)을 공구대 몸체(10)에 대해 클램핑 또는 클램핑 해제하는 작용을 수행한다. 이를 위해 상기 클램핑부재(50)의 전방부에 요철 형태의 제1커플링부(56)가 형성되고, 상기 터렛회전부(60)에 상기 제1커플링부(56)와 대응하는 요철 형태를 갖도록 되어 제1커플링부(56)와 맞물리는 제2커플링부(61)가 형성되어 있다. 또한 상기 제1커플링부(56)와 제2커플링부(61)는 커빅커플링(Curvic coupling)을 이용하여 구성할 수 있다.
상기 감속기어 하우징(40)의 회전 운동이 클램핑부재(50)의 전후방향으로의 직선 운동으로 변환되도록 하기 위하여, 상기 감속기어 하우징(40)의 외주면에는 수나사산부(42)가 형성되고, 상기 클램핑부재(50)의 내주면에는 상기 수나사산부(42)에 나선 결합되는 암나사산부(52)가 형성되며, 상기 클램핑부재(50)의 외면과 공구대 몸체(10)의 내주면 사이에는 클램핑부재(50)의 전후방향 이동은 허용하고 회전 운동은 제한하는 스플라인(spline) 구조부가 형성된다. 여기서, 상기 스플라인 구조부는 상기 클램핑부재(50)의 외면에 전후방향으로 연장되게 형성된 복수개의 스플라인홈(54)과, 상기 공구대 몸체(10)의 내주면에 돌출되게 형성되어 상기 각각의 스플라인홈(54) 내측에 삽입되는 복수개의 스플라인돌기(14)를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 상기 감속기어 하우징(40)이 회전하게 되면, 상기 클램핑부재(50)는 수나사산부(42)와 암나사산부(52)의 작용에 의해 나선 회전하려는 힘을 받게 되며, 스플라인홈(54)과 스플라인돌기(14)에 의해 회전 운동이 제한되므로 공구대 몸체(10)의 전후방향으로 직선 운동하게 된다.
다시 도 1과 도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 감속기어유닛(70)은 상기 구동축(31)에 결합되어 회전하는 선기어(71)와, 상기 감속기어 하우징(40)에 고정되게 결합되는 링기어(72)와, 상기 선기어(71)와 링기어(72) 사이에서 선기어(71) 및 링기어(72)에 치합되게 설치되어 선기어(71)의 회전력을 전달받아 회전 운동하는 복수개의 유성기어(73)와, 상기 복수개의 유성기어(73)의 중심부에 연결되며 전방부가 상기 터렛회전부(60)의 후단부에 결합되는 캐리어(74)를 포함하여 구성된다.
상기 캐리어(74)의 전방면 중심부는 상기 터렛회전부(60)와 고정되어 캐리어(74)가 회전하게 되면 터렛회전부(60)가 함께 회전하게 된다.
상기 링기어(72)는 감속기어 하우징(40)의 후방에 고정되게 결합되며, 상기 복수개의 유성기어(73)와 치합된다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 클러치유닛은, 상기 캐리어(74)의 후단부에 후방으로 연장된 원통관 형태로 되어 내측 중공부에 상기 구동축(31)이 수용되는 축 연장부(91)와, 상기 축 연장부(91)의 후단부에 설치되는 제1결합부(92)와, 상기 감속기어 하우징(40)의 후단부에 설치되는 제2결합부(94)와, 상기 공구대 몸체(10)에 클러치구동부(미도시)에 의해 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 클러치커플러(80)를 포함한다.
상기 클러치커플러(80)는 중심부에 상기 축 연장부(91)가 관통하는 홀(81)이 형성되어 있고, 외주면에는 공구대 몸체(10)의 마운트부(11) 후단에 형성된 제1스플라인요철(16)에 대응하는 기어이 형태로 되어 제1스플라인요철(16)(도 3참조)을 따라 전후방향으로 슬라이딩하는 제2스플라인요철(86)이 형성되어 있는 링 형태로 되어, 상기 제2스플라인요철(86)과 제1스플라인요철(16)에 의해 공구대 몸체(10)에 대해 전후방향으로의 이동은 허용되고 회전은 제한되게 설치된다.
상기 클러치커플러(80)의 후방면에는 상기 캐리어(74)와 연결되는 축 연장부(91)의 제1결합부(92)와 결합되는 제1클러칭부(82)가 형성되어 있고, 전방면에는 상기 감속기어 하우징(40)의 제2결합부(94)와 결합되는 제2클러칭부(84)가 형성되어 있다. 여기서 상기 제1결합부(92)는 상기 축 연장부(91)의 후단부에 원주방향을 따라 배열된 기어이 형태를 가지며, 상기 제2결합부(94)는 상기 감속기어 하우징(40)의 후단부에 원주방향을 따라 배열된 기어이 형태를 가지고, 상기 클러치커플러(80)의 제1클러칭부(82)와 제2클러칭부(84)는 상기 제1결합부(92)와 제2결합부(94)와 각각 치합하는 기어이 형태를 갖는다.
상기 클러치커플러(80)는 도면에 도시되지 않은 클러치구동부에 의해 공구대 몸체(10)에 대해 전후방향으로 슬라이딩하게 된다. 상기 클러치구동부(미도시)는 외부에서 전원이 인가됨에 따라 클러치커플러(80)에 전후방향으로 힘을 가하여 클러치커플러(80)를 전후방향으로 이동시킬 수 있는 솔레노이드 방식의 구동기, 또는 공압이나 유압의 인가에 따라 동작하는 공압실린더 또는, 전기력에 의해 선형 운동을 발생시키는 리니어모터 등 공지의 다양한 선형운동장치를 이용하여 구성될 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 전기구동 터렛 시스템은 다음과 같이 작동한다.
도 8 및 도 10에 도시한 것과 같이 클러치 오프(off) 상태가 되면 클러치커플러(80)가 후방으로 이동하여 제1클러칭부(82)가 축 연장부(91)에 형성된 제1결합부(92)와 맞물려 결합되고, 이에 따라 캐리어(74)가 클러치커플러(80)를 통해 공구대 몸체(10)에 대해 구속된다.
이 상태에서 전동기(30)에 전원이 인가되어 전동기(30)가 회전하면, 전동기(30)의 동력이 벨트(32)를 통해 구동축(31)에 전달되어 구동축(31)이 회전하게 되고, 구동축(31)의 전단부에 결합된 선기어(71)가 구동축(31)과 함께 회전하게 된다.
상기 선기어(71)가 회전함에 따라 유성기어(73)가 회전하게 되는데, 이 때 캐리어(74)가 고정되어 있으므로 유성기어(73)의 회전력은 링기어(72)로 감속되어 전달되어 감속기어 하우징(40)이 감속 회전하게 된다.
상기 감속기어 하우징(40)이 회전함에 따라 클램핑부재(50)가 공구대 몸체(10)에 대해 전방 또는 후방으로 직선 이동하게 된다. 이 때 클램핑부재(50)는 그 외면에 형성된 스플라인홈(54)이 공구대 몸체(10)의 스플라인돌기(14)의 안내를 받으며 전진 또는 후진하게 된다. 상기 클램핑부재(50)가 후진하게 되면, 클램핑부재(50)의 전방부에 형성된 제1커플링부(56)가 터렛회전부(60)에 형성된 제2커플링부(61)와 단단히 맞물려 결합되면서 터렛회전부(60)가 클램핑되어 터렛회전부(60)가 가공 동작 중에 움직이지 않게 된다. 그리고, 상기 전동기(30)가 역으로 회전하여 상기 클램핑부재(50)가 전진하게 되면, 제1커플링부(56)와 제2커플링부(61) 간의 결합이 해제되어 클램핑 해제 작동이 이루어지게 된다.
상기 클램핑 해제 작동이 이루어진 상태에서 클러치 온(on) 상태가 되면, 도 9 및 도 11에 도시한 것과 같이 클러치커플러(80)가 전진하여 전방의 제2클러칭부(84)가 감속기어 하우징(40)의 제2결합부(94)와 맞물려 결합되고, 이로써 감속기어 하우징(40)이 클러치커플러(80)를 통해 공구대 몸체(10)에 고정되고, 캐리어(74)는 자유로운 상태가 된다.
이 상태에서 전동기(30)에 전원이 인가되어 전동기(30)가 회전하면, 전동기(30)의 동력이 벨트(32)를 통해 구동축(31)에 전달되어 구동축(31)이 회전하게 되고, 구동축(31)의 전단부에 결합된 선기어(71)가 구동축(31)과 함께 회전하게 된다.
상기 선기어(71)가 회전함에 따라 유성기어(73) 및 캐리어(74)가 링기어(72)를 따라 감속 회전하게 되어 터렛회전부(60)와 이에 결합된 터렛(20)이 함께 회전하게 된다.
이와 같이 본 발명의 터렛 시스템은 유압을 사용하지 않고 클러치커플러(80)를 전진 또는 후진시켜 클램핑과 클램핑 해제 작동 및 터렛의 회전 작동을 수행할 수 있다.
한편 전술한 실시예에서는 감속기어유닛(70)으로서 유성기어세트가 적용되었지만, 도 12에 다른 실시예로 도시된 것과 같은 하모닉 드라이브(harmonic drive)를 이용하여 구성할 수도 있다. 도 12에 도시한 것과 같이, 하모닉 드라이브(harmonic drive)를 이용하여 구성한 감속기어유닛(170)은, 상기 구동축(31)에 결합되어 회전하는 타원형의 캠(172)과 상기 캠(172)의 외주에 끼워지는 볼베어링(173)으로 이루어진 웨이브 제네레이터(171)(wave generator)와, 상기 감속기어 하우징(40)의 하단부에 고정되게 설치되며 내주면에 원주방향을 따라 기어이가 형성되어 있는 링형태의 서큘러 스플라인(174)(circular spline)과, 상기 웨이브 제네레이터(171)의 외면에 끼워지며 외주면에 상기 서큘러 스플라인(174)과 맞물리는 기어이가 형성되어 있고 중심부는 상기 터렛회전부(60)와 결합되는 플렉스 스플라인(175)(flex. spline)을 포함한 구성으로 이루어진다.
이 실시예와 같이 하모닉 드라이브를 이용할 경우 클러치유닛은 상기 축 연장부(91)와 감속기어 하우징(40)의 후단부 중 어느 하나에 선택적으로 결합되면서 플렉스 스플라인(175) 또는 감속기어 하우징(40)을 공구대 몸체(10)에 대해 구속하게 된다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
10 : 공구대 몸체 14 : 스플라인돌기
16 : 제1스플라인요철 20 : 터렛
30 : 전동기 31 : 구동축
40 : 감속기어 하우징 42 : 수나사산부
50 : 클램핑부재 52 : 암나사산부
54 : 스플라인홈 56 : 제1커플링부
60 : 터렛회전부 61 : 제2커플링부
70 : 감속기어유닛 71 : 선기어
72 : 링기어 73 : 유성기어
74 : 캐리어 80 : 클러치커플러
82 : 제1클러칭부 84 : 제2클러칭부
86 : 제2스플라인요철 91 : 축 연장부
92 : 제1결합부 94 : 제2결합부
170 : 감속기어유닛 171 : 웨이브 제네레이터(wave generator)
172 : 캠 173 : 볼베어링
174 : 서큘러 스플라인 175 : 플렉스 스플라인(flex. spline)

Claims (10)

  1. 공작기계에 고정되게 설치되는 공구대 몸체(10)와;
    상기 공구대 몸체(10)의 전단부에 회전 가능하게 설치되는 터렛(20)과;
    상기 공구대 몸체(10)의 내측에서 전동기(30)와 연결되게 설치되어 전동기(30)로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동축(31)과;
    상기 공구대 몸체(10)의 내측에 회전 가능하게 설치되는 감속기어 하우징(40)과;
    상기 공구대 몸체(10)의 내측에서 상기 감속기어 하우징(40)과 연결되도록 설치되어, 감속기어 하우징(40)의 회전에 의해 전후방향으로 직선 왕복 운동하면서 상기 터렛(20)을 공구대 몸체(10)에 대해 클램핑 또는 클램핑 해제하는 클램핑부재(50)와;
    상기 터렛(20)의 후방부에 고정되게 결합되는 터렛회전부(60)와;
    상기 구동축(31)에 연결된 제1동력전달부재와 상기 터렛회전부(60)와 연결된 제2동력전달부재와 상기 감속기어 하우징(40)에 연결된 제3동력전달부재를 구비하여, 상기 구동축(31)의 회전력을 감속하여 상기 터렛회전부(60)와 감속기어 하우징(40)에 전달하는 감속기어유닛과;
    상기 공구대 몸체(10)에 전후방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 제2동력전달부재의 후단부 또는 감속기어 하우징(40)의 후단부에 선택적으로 결합되면서 터렛회전부(60) 또는 감속기어 하우징(40)을 공구대 몸체(10)에 대해 구속하는 클러치유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감속기어유닛은,
    상기 제1동력전달부재로서 상기 구동축(31)에 결합되어 회전하는 선기어(71)와;
    상기 제3동력전달부재로서 상기 감속기어 하우징(40)의 후단부에 고정되게 결합되는 링기어(72)와;
    상기 제2동력전달부재로서 상기 선기어(71)와 링기어(72) 사이에서 선기어(71) 및 링기어(72)에 치합되게 설치되어 선기어(71)의 회전력을 전달받아 회전 운동하는 복수개의 유성기어(73)와, 상기 복수개의 유성기어(73)의 중심부에 연결되며 전방부 중심이 상기 터렛회전부(60)에 결합되는 캐리어(74);를 포함하는 유성기어 세트인 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감속기어유닛은,
    상기 제1동력전달부재로서 상기 구동축(31)에 결합되어 회전하는 타원형의 캠(172)과, 상기 캠(172)의 외주에 끼워지는 볼베어링(173)으로 이루어진 웨이브 제네레이터(171)(wave generator)와;
    상기 제3동력전달부재로서 상기 감속기어 하우징(40)의 후단부에 고정되게 설치되며 내주면에 원주방향을 따라 기어이가 형성되어 있는 링형태의 서큘러 스플라인(174)(circular spline)과;
    상기 제2동력전달부재로서 상기 웨이브 제네레이터(171)의 외면에 끼워지며 외주면에 상기 서큘러 스플라인(174)과 맞물리는 기어이가 형성되어 있고 중심부는 상기 터렛회전부(60)와 결합되는 플렉스 스플라인(175)(flex. spline);을 포함하는, 하모닉 드라이브(harmonic drive)인 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 클러치유닛은,
    상기 제2동력전달부재의 후단부에 후방으로 연장된 원통관 형태로 되어 내측 중공부에 상기 구동축(31)이 수용되는 축 연장부(91)와;
    상기 축 연장부(91)의 후단부에 설치되는 제1결합부(92)와;
    상기 감속기어 하우징(40)의 후단부에 설치되는 제2결합부(94)와;
    상기 공구대 몸체(10)에 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 결합되며, 일단부에 상기 제1결합부(92)와 결합되는 제1클러칭부(82)가 형성되고, 반대편 일단부에 상기 제2결합부(94)와 결합되는 제2클러칭부(84)가 형성되어 있는 클러치커플러(80) 및;
    상기 클러치커플러(80)를 공구대 몸체(10)에 대해 전후방향으로 슬라이딩시키는 클러치구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1결합부(92)는 상기 축 연장부(91)의 후단부에 원주방향을 따라 배열된 기어이 형태를 가지며, 상기 제2결합부(94)는 상기 감속기어 하우징(40)의 후단부에 원주방향을 따라 배열된 기어이 형태를 가지고, 상기 클러치커플러(80)의 제1클러칭부(82)와 제2클러칭부(84)는 상기 제1결합부(92)와 제2결합부(94)와 각각 치합하는 기어이 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 공구대 몸체(10)의 후방에 원주방향을 따라 배열된 기어이 형태로 된 제1스플라인요철(16)이 형성되고,
    상기 클러치커플러(80)는 중심부에 상기 축 연장부(91)가 관통하는 홀(81)이 형성되어 있고, 외주면에 상기 제1스플라인요철(16)에 대응하는 기어이 형태로 되어 제1스플라인요철(16)을 따라 전후방향으로 슬라이딩하는 제2스플라인요철(86)이 형성되어 있는 링 형태로 되어, 상기 제2스플라인요철(86)과 제1스플라인요철(16)에 의해 공구대 몸체(10)에 대해 전후방향으로의 이동은 허용되고 회전은 제한되는 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 감속기어 하우징(40)의 외주면에 수나사산부(42)가 형성되고, 상기 클램핑부재(50)의 내주면에 상기 수나사산부(42)에 나선 결합되는 암나사산부(52)가 형성되며, 상기 클램핑부재(50)의 외면과 공구대 몸체(10)의 내주면 사이에는 클램핑부재(50)의 전후방향 이동은 허용하고 회전 운동은 제한하는 스플라인(spline) 구조부가 형성된 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스플라인 구조부는 상기 클램핑부재(50)의 외면에 전후방향으로 연장되게 형성된 복수개의 스플라인홈(54)과, 상기 공구대 몸체(10)의 내주면에 돌출되게 형성되어 상기 각각의 스플라인홈(54) 내측에 삽입되는 복수개의 스플라인돌기(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 클램핑부재(50)의 전방부에 요철 형태의 제1커플링부(56)가 형성되고, 상기 터렛회전부(60)에 상기 제1커플링부(56)와 대응하는 요철 형태를 갖도록 되어 제1커플링부(56)와 맞물리는 제2커플링부(61)가 형성된 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전기구동 터렛 시스템의 작동방법으로서,
    (a) 클러치커플러(80)를 후방으로 이동시켜 클러치커플러(80)를 제2동력전달부재와 연결된 구성부와 결합시켜 제2동력전달부재에 연결된 터렛회전부(60)를 공구대 몸체(10)에 대해 구속하는 단계;
    (b) 전동기(30)에 전원을 인가하여 구동축(31)을 회전시키는 단계;
    (c) 구동축(31)의 회전력이 제1동력전달부재를 통해 제3동력전달부재에 전달되어 감속기어 하우징(40)이 감속 회전하고, 상기 감속기어 하우징(40)의 회전에 의해 클램핑부재(50)가 후진하여 터렛회전부(60)를 클램핑하는 단계;
    (d) 전동기(30)에 전원을 인가하여 구동축(31)을 반대 방향으로 회전시키는 단계;
    (f) 구동축(31)의 회전력이 제1동력전달부재를 통해 제3동력전달부재 및 감속기어 하우징(40)에 전달되어 감속기어 하우징(40)이 상기 (c) 단계와는 반대 방향으로 감속 회전하고, 상기 감속기어 하우징(40)의 회전에 의해 클램핑부재(50)가 전진하여 터렛회전부(60)의 클램핑 상태를 해제하는 단계;
    (g) 클러치커플러(80)를 전방으로 이동시켜 클러치커플러(80)를 감속기어 하우징(40)의 후단부에 결합시켜 감속기어 하우징(40)을 공구대 몸체(10)에 대해 구속하는 단계;
    (h) 전동기(30)에 전원을 인가하여 구동축(31)을 회전시키는 단계;
    (i) 구동축(31)의 회전력이 제2동력전달부재에 전달되어 터렛회전부(60)를 감속 회전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기구동 터렛 시스템의 작동방법.
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