KR860001203Y1 - 공작기계의 스핀들 키이록크(Keylock) 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공작기계의 스핀들 키이록크(keylock) 장치

제1도는 본 고안의 스핀들 키이록크 장치를 나타내는 공작 기계 스핀들의 부분 단면도.

제2도는 제2도에 도시된 칼러의 정면도.

제3도는 제1도의 스핀들 키이록크 장치의 일부를 이루는, 캠 표면을 가진 칼러의 평면도.

제4도는 제2도 칼러의 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 공구 보유 스핀들 12 : 스핀들 헤드

26 : 칼러 27 : 캠 작용 표면

28 : 슬로트 30 : 캠 플로어

31 : 블록 34 : 작동기

38 : 근접 스위치

본 고안은, 일반적으로는 회전 가능한 공구 보유 스핀들을 가지고 있는 공작기계 (machine tool)에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 스핀들 축을 지나는 고정된 면에 대하여 미리 정해진 각도 위치에 공작기계의 스핀들을 정지 및 고정 시키기 위한 스핀들 키이록크(keylock)장치에 관한 것이다.

특히 자동공구 교환기를 갖는 수평 스핀들 및 스핀들 및 수직 스핀들 공작 기계의 작동에 있어서, 공작 기계 스핀들 키이가 공구 호울더 키이와 정렬되도록 미리 정해진 각도 위치에 공작기계 스핀들을 정지 및 고정시키는 것이 통상 필요하다. 만약 공구 호울더 키이가 스핀들 키이와 일직선으로 정열되어 있지 않으면, 공구 호울더는 스핀들에 견고하게 결합하여 있지 않을 것이며 그로인해 스핀들로부터 공구 호울더로 토오크가 완전히 전달되지 않는다.

종래, 스핀들 키이와 공구 호울더 키이를 일렬로 정렬시키기 위해 미리 정한 각도 위치에 공작기계의 스핀들을 정지 및 고정시키기 위한 여러가지 장치가 제안되어 왔다. 1972년 12월 5일에 특허된 미합중국 특허 제3,704,510호는, 스핀들 키이기가 공구 호울더 키이와 일렬로 정렬되게하기 위해 스핀들 회전을 중지시키고 스핀들에게 동력을 가하여 스핀들을 미리 정해진 각도 위치에 위치시키도록 스핀들 구동 모우터 여자 (excitation)를 제어하는 위치 싱크로(synchro)를 이용하는 서어보 제어시스템을 기술하고 있다. 약간 다른 서어보 제어시스템이 1975년 4월 1일에 특허된 미합중국 특허 제3,874,071호에 기술되어 있다. 하나는 공구 호울더 각도 위치를 측정하기 위한 것이고 다른 하나는 스핀들 각도 위치를 측정하기 위한 것인 한쌍의 싱크로 제너레이터 (g enerator)들이 공구저장 드럼과 공구 이송아암 사이에서 공구를 이동시키는 아암내소켓의 회전을 제어하는 제어시스템에 연결되어 있다. 제어시스템은 아암내 소켓이 싱크로 제너레이터들의 출력신호들 사이의 따라 회전하도록하여, 아암에 의해 지탱된 공구 호울더의 키이가 소켓으로부터 스핀들로 공구 이송 아암에 의해 이동된때 스핀들 키이와 일직선으로 정렬 되게 한다. 상기 양 특허의 서어보 제어 스핀들 키이록크 장치들은 기계의 복잡성과 가격을 증대시키는 단점을 가진다.

과거에, 공작기계 스핀들을 미리 정해진 각도 위치에 정지 및 고정시키기 위해 기계적인 고정 수단이 사용되어 왔다. 1972년 8월 15일에 특허된 미합중국 특허 제3, 683, 490호와 1973년 12월 18일에 특허된 미합중국 특허 제3,779,110호는 공작기계 스핀들과 함께 회전하는 기어부재 또는 그와같은 부재의 통로에 결합하기 위해 피스톤에 의해 작동되는 핀을 포함하는 스핀들 키이록크 장치를 기술하고 있다. 이 특허들의 스핀들 고정 장치는 미리 정해진 각도 위치에 스핀들이 도달한 때 그 스핀들을 고정시키도록 작동하지만, 그들 어느 장치 스핀들이 미리 정해진 각도 위치에 도달한 때를 감지하기 위한 어떤 수단을 제공하고 있지 않다. 그러한 수단이 없으면, 상기 특허들의 스핀들 고정 장치는 미리 정해진 각도 위치에서 스핀들을 고정시키도록 항상 작용하지 않을 수도 있다.

상기 미합중국 특허 제3,683,490호와 제3,779,110호 장치의 단점을 해소하기 위하여 근접 스위치가 스핀들 위치를 감지하기 위해 사용되어져 왔다. 1973년 1월 9일에 특허된 미합중국 특허 제3,709,623호는 스핀들에 부착된 V형 블록과 미리 정해진 각도 위치에 스핀들을 정시 시키기 위해 V형 블록에 맞물리도록 근접 스위치를 통하여 에너지를 받는 솔레노이드에 의해 압압되는 로울러로 이루어진 스핀들 키이록크 장치를 기술하고 있다.

근접 스위치를 이용하는 또 다른 스핀들 키이록크 장치가 1976년 4월 30일과 1977년 4월 26일에 각각 특허된 미합중국 특허 제3,994,061호와 제4,019,246호 그리고 1978년 4월 30일에 특허된 미합중국 특허 제4,091,526에 기술되어 있다. 상기 특허들에 설명된 스핀들 키이록크 장치는, 스핀들로부터 반 경방향으로 연장하는 갈고리에 맞물리도록 근접 스위치를 통해 에너지를 받은 솔레노이드 또는 그와 유사한 것에 의해 압압되는 한쌍의 피봇트 운동 가능한 또다른 갈고리를 포함한다. 전술한 스핀들 키이록크 장치는 공작기계 마모 및 진동이 미리 정해진 각도 위치 외의 다른 위치에 스핀들을 정지 및 고정 시킬 수 있는 근접 스위치의 오정렬(misalignment)을 야기할 수 있는 단점을 가진다. 다른 기계적 스핀들 고정 장치로는 1971년 9월 14일에 특허된 미합중국 특허 제3,604,803호와 1972년 9월 19일에 특허된 미합중국 특허 제3,691,899호에 설명된 스핀들 키이록크 장치를 들 수 있다. 이들 특허의 스핀들 키이록크 장치는 일조의 기어들에 의해 스핀들에 연결된 샤프트에 키이로 고정된 슬리이브에 지지된 캠폴로어에 대하여 작동기에 의해 압압된 이중 나선 캠이 캠폴로어에 결합하여 있어 슬리이브 샤프트 스핀들 모두는 캠폴로어가 캠의 꼭대기에 도달할 때까지 회전한다. 그때에 스핀들은 미리 정해진 각도 위치에 도달한다. 이 특허의 스핀들 고정 장치는 다음의 단점을 갖는다. 캠플로이어가 스핀들 자진에 의하여 지지되어 있는 것이 아니라 기어에 의해서 스핀들에 연결된 샤프트키이로 고정된 슬리이브에 지지되어 있기 때문에, 스핀들은 캠 폴로어와 스핀들 사이의 틈에 기인하여 정확한 각도 위치에 항상 위치되지 않을 수 있다. 1977년 10월 4일에 특허된 미합중국 특허 제4,051,583호는, 상기 두 특허의 스핀들 고정장치와 같이, 스핀들 자체에 대하여서 보다는 기어 들에 의해 스핀들에 연결된 샤프트에 대하여 작용하여 그들 특허의 스핀들 고정 장치와 동일한 단점을 가지는 스핀들 고정 장치를 기술하고 있다.

근접 스위치나 서어브 제어 장치의 필요성 없이 스핀들을 미리 정해진 각도 위치에 정지 및 고정 시키기 위한 스핀들 내부의 종래 스핀들 고정 장치가 1974년 12월 3일에 특허된 미합중국 특허 제3,851,562호, 1974년 6월 9일에 특허된 미합중국 특허 제3,135,980호 그리고 1978년 2월 28일에 특허된 미합중국 특허 제4,075,927호에 설명되어 있다. 상기 특허들에 설명된 각 내부 스핀들 고정장치는 앞에서 설명된 다른 스핀들 키인록크 장치들이 가지는 많은 단점을 해소하지만, 내부에 장치된 스핀들 고정 장치들은 현존 스핀들에쉽게 사용될 수 없는 결점을 가지고 있다.

대조적으로, 본 고안은, 다른 선행 기술 장치들이 가지는 단점과 결함이 없이 공작기계 스핀들을 정확한 각도 위치에 정지 및 고정시키기 위한 스핀들 키이록크 장치에 관한 것이다.

본 고안의 목적은, 공작기계 스핀들을 미리 정해진 각도 위치에 정지 및 고정시키기 위한 간단하고 저렴한 장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 현존하는 공작기계 스핀들에 사용될 수 있는, 스핀들을 미리 정해진 각도 위치에 정지 및 고정시키기 위한 스핀들 키이록크 장치를 제공하는데 있다.

간단히 말해서 미리 정해진 각도 위치에 공작기계의 스핀들을 정지 및 고정시키는 본 고안에 따른 장치는 공작기계 스핀들주위에 그와 함께 회전하도록 설치된 환상 칼러(collar)를 포함한다.

그 칼러는, 축방향으로 연장하는 슬로트 또는 채널이 형성된 캠작용 나선형 외부 표면을 가지고 있다. 키이 형태인 캠 폴로어가, 스핀들 키이와 일직선으로 정렬되어 스핀들 축을 지나는 고정된 기준면에 대하여 미리 설정된 각도 위치에 위치하는 스핀들 축을 지나는 면에 배치되도록 공작기계의 스핀들 헤드에 피트봇트 운동 가능하게 설치되어 있다. 그 캠 폴로어는 칼러의 캠 작용 표면에 결합하기 위해 스핀들회전축에 수직인 축을 중심으로 피봇트 운동한다.

캠 폴로어는, 칼러외 캠 표면에 대하여 솔레노 이드나 공기실린더에 의해 압압된 때, 그 캠플로어가 칼러 표면에 형성된 축방향 연장 슬로트에 맞물릴 때까지 칼러의 캠 표면에서 활주한다. 일단 캠 폴로어가 칼러의 캠표면에 형성된 슬로트에 맞물리면 스핀들은 소망의 각도 위치에 정지 및 고정된다.

제1도는 베어링(14)에 의해 스핀들 헤드(12)에 회전가능하게 지지된 공구 보유 스핀들(10)을 포함하는 공작기계의 부분 단면도를 나타낸다. 한쌍의 기어(16a)와 (16b)는 스핀들(10)에 그와 함께 회전하도록 되어있다. 기어(16a)와 (16b)는 집단기어(cluster gear)(20)을 통해서 모터(도시안됨)에 의해 구동된다. 그 집단기어(20)은 스핀들(10)의 기어들(16a)와 (16b) 각각과 맞물리는 칫수의 1쌍의 기어부재 (20a)와 (20b)를 가지고 있다. 또한 집단기어(20)은 기어부재(20a)가 기어 (16b)와 맞물리는 제1위치와 기어부재(20b)가 기어(16b)와 맞물리는 제2위치 사이에서 스핀들(10)의 축에 평행한 축을 따라 횡방향 운동을 하도록 설치되어 있다. 그리하여, 집단기어(20)을 이동시킴에 의해, 스핀들의 속도 변경이 달성된다.

실제에 있어서, 스핀들 헤드(12)는 스핀들 헤드 내부에 접근할 수 있도록 일조의 통로를 내부에 가진 프레임을 포함한다.

판(22a)와 (22b)이, 스핀들 헤드내로 외부 물질이 들어가는 것을 막기 위해 스핀들 헤드 접근통로 위에 놓여지도록 스핀들 헤드(12)에 보울트(24)에 의해 설치되어 있다.

공작기계의 작동중, 스핀들 키이(도시안됨)가 스핀들에 삽입되어 있는 공구 호울더(도시안됨)의 키이와 정렬되도록 스핀들(10)을 미리 정해진 각도 위치에 정지 및 고정시키는 것이 통상 필요하다.

미리 정해진 각도 위치에 스핀들(10)을 정지 및 고정시키기 위해서, 환상의 칼러(collar)(26)이 스핀들(10)상에 그와 함께 회전하도록 설치되어 있다. 제2,3,4도에서 잘 나타난 바와 같이, 칼러(26)은, 축방향으로 연장하는 슬로트(28) 또는 채널이 형성된 캠 작용 나선형 외부표면(27)을 가지고 있으며, 상기 슬로트(28)이 제2 및 3도에 가장 잘 나타나 있다. 칼러(26)와 스핀들(10)이 서로 함께 회전하기 때문에, 스핀들 키이(도시안됨)는 슬로트(28)에 대하여 항상 일정한 각도 위치에 위치한다. 칼러(26)이 주조나 단조에 의해 성형된 단일 부재로 이루어진 것으로 제2,3,4도에 도시되어 있으나, 어떤 경우에 있어서는, 보울트등에 의해 서로 함께 조립되는 두 개 또는 그 이상의 기하학적 부분들로 칼러(26)을 구성하는 것이 바람직할 수 있다.

제1도를 참조하면, 키이 또는 그와 유사한 형태를 갖는 캠 폴로어(30)은 스핀들 (10)에 수직인 축을 중심으로 회전하도록 핀(32)에 의해 블록(31)에 피봇트되어 있다. 블록(31)은 키이 즉, 캠 폴로어(30)이 스핀들 키이와 정렬되어 스핀들 축을 지나는 고정된 면에 대하여 미리 정해진 각도 위치에 위치한 면에 배치되도록 하는 방식으로 판(22a)에 설치되어 있다.

대표적으로 솔레노이드 또는 공기 실린더로 이루어진 작동기(34)가 판(22a)에 설치되어 있다. 작동기(34)의 스핀들 또는 아암은 핀(36)에 의하여 캠 폴로어(30)에 연결되어 있어, 작동기(34)가 작동기 스핀들을 작동기 내로 끌어들이게 하는 공작기계 제어 시스템(도시안됨)에 의해 작동될 때, 캠 폴로어(30)이 칼러의 캠 작용 표면에 대하여 압압된다.

미리 정해진 각도 위치에 스핀들(10)을 정지 및 고정 시키기 위하여, 모터 구동 집단기어(20)은 공작기계 제어 시스템의 제어하에 매우 천천히 스핀들(16)을 회전시키게 된다. 스핀들이 회전함에 따라서 작동기(34)는 칼러(26)의 템작용 표면에 대하여 키이 즉, 캠폴로어(30)을 압압하도록 작동되어지며, 그리하여, 스핀들을 정지 및 고정시키기 위하여 칼러 표면에 형성된 축방향 연장 슬로트(28)에 캠폴로어가 맞물릴 때까지 캠 폴로어가 칼러의 캠작용 표면위를 활주한다. 키이 즉, 캠폴로어(30)이 축 방향 연장 칼러 슬로트(38)에 완전히 맞물린때, 그 캠 폴로어는 공작기계 제어 시스템에 연결된 근접 스위치에 접촉하여 모터 구동 집단 기어(20)에의 동력공급이 단절된다. 키이 즉, 캠폴로어(30)이 스핀들 키이와 정렬되어 스핀들을 지나는 고정된 기준면에 대하여 미리 정해진 각도 위치에 위치하기 때문에, 상기 키이가 슬로트(28)에 맞물린 때, 캠 작용 칼러 표면에의 상기 키이의 초기 접촉 위치에 관계없이(캠작용 칼러 표면이 상기 키이를 항상 슬로트(28)내로 안내하기 때문에)상기 키이는 항상 스핀들을 미리 정해진 각도 위치에 정지 및 고정시키게 된다.

앞에서 말한것은, 스핀들을 둘러싸는 칼러와, 미리 정해진 각도 위치에 칼러 스핀들을 정지 및 고정시키기 위해 캠 작용 표면에 작동기에 의해 압압되는 캠 폴로어로 이루어진 간단한 스핀들 키이록크 장치를 기술한 것이다. 그 장치의 간단한 구조 때문에 본 고안의 스핀들 키기록크 장치는 현존 스핀들에도 사용될 수 있다.

Claims (1)

1. 공작기계의 스핀들(10)의 회전을 소정의 각 위치에 정지시키고 정지위치와 작동위치간의 이동을 위하여 프레임에 의해 지지되는 키이(30)을 정지시키기 위한 장치에 있어서 칼러(26)이 상기키 이(30)이 작동위치로 이동될때 상기 키이(30)에 의해 결합되도록 적소에 캠표면(27)을 가지면서 상기 스핀들(10)의 주위에서 신장하며, 상기 칼러(26)의 초기부가 상기 칼러(26)의 경로를 가로지르는 제1벽을 형성하며, 상기 칼러(26)이 상기 제1벽 보다는 짧지만 그 사이에 슬롯(28)을 형성하도록 상기 제1벽과 평행인 제2벽을 형성하면서 상기 제1벽에 못미치는 지점까지 신장하는 경로로 상기 스핀들(10)의 주위에 관해 진행하며, 작동기(34)가 상기 키이(30)에 연결되어 스핀들 (10)의 회전이 정지되어 상기 키이(30)을 상기 캠표면과 접촉하는 작동 위치로 이동시킬 때 작동됨으로써 스핀들이 회전함에 따라서 캠표면이 상기 키이(30)을 상기 스핀들(10)의 축을 따라 상기 벽의 이동경로로 안내하여 소정의 각 위치에서 스핀들의 회전을 정지시키도록 상기 벽을 상기 키이와 접촉하는 위치로 이동시키며 상기 작동기 (34)의 연속작동이 스핀들(10)을 소정의 각 위치에 확고히 쇄정시키도록 상기 키이 (30)을 상기 슬롯(28)내로 특징으로 하는 이동시키는 것을 공작기계의 스핀들 키이록크 장치.