KR20170097437A

KR20170097437A - 메인스핀들

Info

Publication number: KR20170097437A
Application number: KR1020160019187A
Authority: KR
Inventors: 이은
Original assignee: 두산공작기계 주식회사
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2017-08-28
Also published as: KR102558766B1

Abstract

본 발명은, 하우징; 상기 하우징 내부에 수용되며, 모재를 클램핑하고 회전시키는 스핀들; 상기 하우징에 배치되는 실린더와, 상기 스핀들의 외주면 방향으로 신장되는 실린더 로드를 포함하는 실린더부; 및 상기 스핀들 외주면에 배치되어 상기 실린더 로드의 신장에 의해 가압되며, 상기 스핀들의 회전축과 평행한 방향으로 위치가 가변되는 가압부;를 포함하는 메인스핀들을 제공한다.

Description

메인스핀들{MAIN SPINDLE}

본 발명은 공작기계에 배치되는 구조가 개선된 메인스핀들에 관한 것이다.

공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 모재)를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다.

이러한 공작기계 중 스위스 턴(Swiss Turn)은 테이블 상에 메인스핀들과, 툴링 등을 포함하고 있다.

도 1은 메인스핀들의 사시도이며, 도 2는 종래 메인스핀들의 부분 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 메인스핀들(10)은 후측에서 전방으로 관 형상의 모재를 장입하여 클램핑 한 후 모재를 회전시킨다. 이러한 메인스핀들(10)로써 공작기계는 회전하는 모재에 공구를 접근시켜 선삭가공을 할 수 있다.

또는, 상기 메인스핀들(10)은 모재를 클램핑만 하고, 회전하는 공구를 근접시켜 정지되어 있는 모재를 가공할 수 있다.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 메인스핀들(10)은 모재를 회전시키지 않고 클램핑만할 때, 외측에 배치된 실린더(11)를 구동시켜 핀(12)을 스핀들(13) 외측에 배치된 플랜지(14)에 가압한다.

이러한 가압력에 의해 스핀들(13)은 내부에 배치된 모재를 가압하여 견고하게 고정시킬 수 있다.

이 후 회전하는 공구에 의해 가공이 완료되면, 메인스핀들(10)은 상기 실린더(11)의 가압력을 해제시키고, 모재의 가공이 안된 면을 가공하기 위해 모재를 조금씩(예를 들어 0.001°) 회전시켜 재고정할 수 있다.

그러나, 종래에 따른 메인스핀들(10)은 상기 핀(12)과 실린더(11)의 조립 및 배치에 많은 시간과 공정이 소요되는 문제가 있다. 왜냐하면, 상기 실린더(11)는 상기 핀(12)이 상기 플랜지(14)에 일치되도록 정밀하게 상기 메인스핀들(10)의 하우징(15)에 결합되어야 하기 때문이다.

따라서, 종래에 따른 메인스핀들(10)은 조립시에 상기 실린더(11) 또는 핀(12)의 위치 선정에 따라 포지션 에러가 발생하여 재조립에 대한 시간이 소요되는 문제가 있다.

또한, 종래에 따른 메인스핀들(10)은 상기 핀(12)과 플랜지(14) 위치가 부정확함에 의해 내구성이 현격하게 저하될 수 있으며, 스핀들 구동 모터의 부하가 생길 수 있으며, 모재를 견고하게 고정할 수 없음으로 인한 가공오차가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 모재를 고정하기 위한 실린더와 플랜지 구조를 개선하여 메인 스핀들의 조립 시간 단축 및 내구성 향상을 도모함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 실린더와 플랜지 구조를 개선하여 모재 가공의 정밀성을 향상시킬 수 있는 메인스핀들을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 하우징; 상기 하우징 내부에 수용되며, 모재를 클램핑하고 회전시키는 스핀들; 상기 하우징에 배치되는 실린더와, 상기 스핀들의 외주면 방향으로 신장되는 실린더 로드를 포함하는 실린더부; 및 상기 스핀들 외주면에 배치되어 상기 실린더 로드의 신장에 의해 가압되며, 상기 스핀들의 회전축과 평행한 방향으로 위치가 가변되는 가압부;를 포함하는 메인스핀들을 제공한다.

또한, 상기 스핀들은 제1 외주면과, 상기 제1 외주면보다 지름이 작은 제2 외주면을 포함하고, 상기 가압부는 상기 제2 외주면 상에 배치될 수 있다.

또한, 상기 가압부는 상기 스핀들의 외주면에 삽입되는 원통부와 상기 원통부의 일단에 돌출되어 형성되는 돌출부를 포함하는 칼라; 상기 칼라의 타단에 결합하여 상기 칼라를 고정시키는 로크너트; 상기 칼라의 원통부 상에 이동가능하게 배치되는 플랜지; 상기 돌출부와 플랜지 사이에 배치되는 제1 스프링; 및 상기 플랜지와 로크너트 사이에 배치되는 제2 스프링;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 스핀들의 외주면에 형성되는 제1 안착홈과 상기 칼라 사이에 배치되는 제1 키; 및 상기 원통부의 상츨면에 형성되는 제2 안착홈과 상기 플랜지 사이에 배치되는 제2 키;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 키와 제2 키는 상기 스핀들의 회전축과 평행한 방향으로 길게 형성되며, 상기 제1 안착홈과 제2 안착홈은 상기 제1 키와 제2 키에 각각 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 실린더 로드의 자유단의 가장자리는 테이퍼지게 형성되고, 상기 플랜지의 상측면은 상기 실린더 로드의 자유단과 대응되도록 테이퍼 또는 곡면 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명은 실린더 로드에 의해 가압되는 가압부가 실린더 로드에 맞게 가압되도록 위치가 가변되는 가압부를 포함하여, 조립 시간 단축, 내구성 강화 및 우수한 가압력으로 인한 모재 가공 정밀도 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 구조는 기존 양산품에도 적용가능하여, 공작기계 옵션의 다양화를 꾀할 수 있다.

도 1은 메인스핀들의 사시도.
도 2는 종래 메인스핀들의 부분 측단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메인스핀들의 부분 측단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가압부의 분해 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메인스핀들의 부분 측단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가압부의 분해 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 메인스핀들(100)은 크게 하우징(110), 스핀들(120), 실린더부(130) 및 가압부(140)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 하우징(110)은 실시예에 따른 메인스핀들(100)의 외관을 형성할 수 있다.

상기 스핀들(120)은 상기 하우징(110) 내부에 수용되며, 모재를 클램핑하고 회전시킬 수 있다. 즉, 상기 스핀들(120) 내부의 중공부(124)에 모재가 장입되면, 미도시된 클램핑 유닛에 의해 모재를 클램핑하고, 미도시된 구동모터에 의해 회전될 수 있다.

상기 실린더부(130)와 가압부(140)는 모재를 견고하게 고정시키기 위해 메인스핀들(100)에 배치될 수 있다. 이는, 스핀들(120)의 미도시된 클램핑 유닛이 모재를 클램핑하지만, 모재를 고정하고 회전공구로써 가공을 수행할 때 더욱 견고한 고정력이 요구되기 때문이다.

상기 실린더부(130)는 상기 하우징(110)에 배치되는 실린더(131)와, 상기 스핀들(120)의 외주면 방향으로 신장되는 실린더 로드(132)를 포함할 수 있다.

상기 실린더(131)는 상기 하우징(110)의 일측면에 노출되도록 볼트와 같은 체결수단으로써 체결될 수 있으며, 유압 실린더(131) 또는 공압실린더(131)로써 구현될 수 있다.

상기 실린더 로드(132)는 후술할 가압부(140)를 가압하기 위해 상기 가압부(140) 방향으로 신장된다. 즉, 상기 실린더부(130)는 상기 하우징(110)에 상기 스핀들(120)의 회전축 방향으로 상기 실린더 로드(132)가 향하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 실린더 로드(132)의 자유단의 가장자리(132a)는 테이퍼지게 형성되거나, 또는 곡면처리되여 형성될 수 있다.

상기 가압부(140)는 상기 스핀들(120) 외주면에 배치되고, 상기 실린더 로드(132)의 신장에 의해 가압됨으로써 상기 스핀들(120) 내부에 장입된 모재를 더욱 견고하게 고정한다.

이러한 실시예에 따른 가압부(140)는 미세하게 상기 실린더 로드(132)와의 관계에 의한 조립 공차가 생겨도 상기 스핀들(120)의 회전축과 평행한 방향으로 위치가 가변될 수 있도록 배치되어 모재 고정 기능을 완전하게 수행할 수 있다.

구체적으로, 상기 가압부(140)는 상기 스핀들(120)의 외주면에 삽입되는 원통부(141a)와 상기 원통부(141a)의 일단에 돌출되어 형성되는 돌출부(141b)를 포함하는 칼라(141)와, 상기 칼라(141)의 타단에 결합하여 상기 칼라(141)를 고정시키는 로크너트(142)와, 상기 칼라(141)의 원통부(141a) 상에 이동가능하게 배치되는 플랜지(143)와, 상기 돌출부(141b)와 플랜지(143) 사이에 배치되는 제1 스프링(144)과, 상기 플랜지(143)와 로크너트(142) 사이에 배치되는 제2 스프링(145)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 스프링(144) 또는 제2 스프링(145)은 판스프링으로써 구현될 수 있으며, 도시된 것과 같이 각각 두 개의 판스프링이 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 상기 제1 스프링(144) 및 제2 스프링(145) 사이에 배치된 플랜지(143)가 상기 실린더 로드(132)의 신장 방향에 맞게 위치가 미세하게 가변될 수 있다.

이러한 기능을 더욱 효과적으로 구현하기 위해, 전술한 것과 같이 상기 실린더 로드(132)의 자유단(132a)의 가장자리는 테이퍼지게 형성되고, 상기 플랜지(143)의 상측면(143a)은 상기 실린더 로드(132)의 자유단과 대응되도록 테이퍼 또는 곡면 형상으로 형성되어 상기 실린더 로드(132)가 더욱 효과적으로 상기 플랜지(143)에 안착될 수 있다.

또한, 상기 칼라(141)가 더욱 효과적으로 상기 스핀들(120) 상에서 고정되기 위해, 상기 스핀들(120)은 제1 외주면(121)과, 상기 제1 외주면(121)보다 지름이 작은 제2 외주면(122)을 포함하고, 상기 가압부(140)는 상기 제2 외주면(122) 상에 배치될 수 있다.

즉, 상기 제1 외주면(121)과 제2 외주면(122)이 형성하는 단차부까지 상기 칼라(141)가 삽입되고, 이러한 상태에서 로크너트(142)의 결합으로 인해 상기 칼라(141)가 견고하게 고정될 수 있는 것이다.

또한, 실시예에 따른 가압부(140)가 상기 스핀들(120)의 외주면 상에서 회전하는 것을 방지하고 조립 위치를 더욱 손쉽게 찾기 위해, 상기 스핀들(120)의 외주면에 형성되는 제1 안착홈(123)과 상기 칼라(141) 사이에 배치되는 제1 키(150)와, 상기 원통부(141a)의 상측면에 형성되는 제2 안착홈(141aa)과 상기 플랜지(143) 사이에 배치되는 제2 키(147)를 포함할 수 있다.

상기 제1 키(150)와 제2 키(147)는 상기 가압부(140)의 회전을 방지하는 것이지 상기 플랜지(143)가 상기 스핀들(120)의 회전축과 평행한 방향으로의 이동을 방지하는 것이 아니므로, 상기 제1 키(150)와 제2 키(147)는 상기 스핀들(120)의 회전축과 평행한 방향으로 길게 형성되며, 상기 제1 안착홈(123)과 제2 안착홈(141aa)은 상기 제1 키(150)와 제2 키(147)에 각각 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 실시예에 따른 가압부(140)는 일단, 상기 제1 키(150)를 제1 안착홈(123)에 끼우고, 상기 칼라(141)를 상기 제1 외주면(121)과 제2 외주면(122)이 형성하는 단차부까지 끼운다.

이 후, 상기 제1 스프링(144)을 상기 칼라(141)의 원통부(141a)에 끼우고, 상기 제2 키(147)를 제2 안착홈(141aa)에 끼운 후, 상기 플랜지(143)를 원통부(141a)에 끼운다.

이 후, 상기 제2 스프링(145)을 끼우고 로크너트(142)를 체결하여 가압부(140)를 상기 스핀들(120)에 고정한다. 여기서, 상기 스프링의 복귀력은 상기 로크너트(142)의 조임 정도를 달리함으로써 조정할 수 있다.

즉, 실시예에 따른 메인스핀들(100)은 가압부(140)의 구조를 개선하여 미세한 오차에 의해 내구성이 저하되고, 가공 에러가 발생하며, 조립 공차가 길었던 종래의 문제점을 제거하였을 뿐만 아니라, 기존 양산 제품과의 호환 및 치환성을 고려하여 공작기계의 옵션화를 도모하는 이점이 있다.

이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.

100: 메인스핀들 110: 하우징
120: 스핀들 121: 제1 외주면
122: 제2 외주면 123: 제1 안착홈
124: 중공부 130: 실린더부
131: 실린더 132: 실린더 로드
140: 가압부 141: 칼라
142: 로크너트 143: 플랜지
144: 제1 스프링 145: 제2 스프링
146: 제1 키 147: 제2 키

Claims

하우징;
상기 하우징 내부에 수용되며, 모재를 클램핑하고 회전시키는 스핀들;
상기 하우징에 배치되는 실린더와, 상기 스핀들의 외주면 방향으로 신장되는 실린더 로드를 포함하는 실린더부; 및
상기 스핀들 외주면에 배치되어 상기 실린더 로드의 신장에 의해 가압되며, 상기 스핀들의 회전축과 평행한 방향으로 위치가 가변되는 가압부;를 포함하는 메인스핀들.
제1항에 있어서,
상기 스핀들은 제1 외주면과, 상기 제1 외주면보다 지름이 작은 제2 외주면을 포함하고,
상기 가압부는 상기 제2 외주면 상에 배치되는 메인스핀들.
제1항에 있어서,
상기 가압부는,
상기 스핀들의 외주면에 삽입되는 원통부와 상기 원통부의 일단에 돌출되어 형성되는 돌출부를 포함하는 칼라;
상기 칼라의 타단에 결합하여 상기 칼라를 고정시키는 로크너트;
상기 칼라의 원통부 상에 이동가능하게 배치되는 플랜지;
상기 돌출부와 플랜지 사이에 배치되는 제1 스프링; 및
상기 플랜지와 로크너트 사이에 배치되는 제2 스프링;을 포함하는 메인스핀들.
제3항에 있어서,
상기 스핀들의 외주면에 형성되는 제1 안착홈과 상기 칼라 사이에 배치되는 제1 키; 및
상기 원통부의 상츨면에 형성되는 제2 안착홈과 상기 플랜지 사이에 배치되는 제2 키;를 포함하는 메인스핀들.
제4항에 있어서,
상기 제1 키와 제2 키는 상기 스핀들의 회전축과 평행한 방향으로 길게 형성되며,
상기 제1 안착홈과 제2 안착홈은 상기 제1 키와 제2 키에 각각 대응되는 형상으로 형성되는 메인스핀들.
제3항에 있어서,
상기 실린더 로드의 자유단의 가장자리는 테이퍼지게 형성되고,
상기 플랜지의 상측면은 상기 실린더 로드의 자유단과 대응되도록 테이퍼 또는 곡면 형상으로 형성되는 메인스핀들.