KR100340984B1 - 공작기계의 주축대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스핀들의 외측면과 고정홀더의 내측면 사이를 다수의 지지편을 통해 완전히 밀착되게 함으로서, 가공중 정밀도가 떨어지는 것을 방지함은 물론, 스핀들의 중량으로 인하여 스핀들이 고정홀더에서 편심되는 것을 방지할 수 있는 공작기계의 주축대에 관한 것으로, 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

마름모 형상을 갖는 내측면이 형성되고 상,하부 하우징으로 구성된 고정홀더와, 상기 내측면에 삽입되며 외측면이 마름모 형상을 갖는 스핀들 및, 상기 고정홀더의 내측면과 스핀들 외측면의 사이에 장착되어 스핀들의 상부 중앙과 하부 양측을 지지하는 상,하부 지지편으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

공작기계의 주축대{A head stock of the machining center}

본 발명은 수평형 공작기계의 주축대에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 설명하면, 스핀들의 외측면과 고정홀더의 내측면 사이를 다수의 지지편을 통해 완전히 밀착되게 함으로서, 가공중 정밀도가 떨어지는 것을 방지함은 물론, 스핀들의 자체하중으로 인하여 스핀들이 편심되는 것을 방지하는 공작기계의 주축대에 관한 것이다.

일반적으로 머시닝센터(Machining Center;이하 '공작기계'라 한다.)라 함은, 자동 공구 교환장치 등을 갖추고 여러 종류의 공구를 교환하여 선반, 밀링, 드릴링, 보링머신 등에서 할 수 있는 광범위한 가공을 수행하는 공작기계를 말하는 것으로서, 크게 주축이 수직으로 장착되어 있는 수직형(Vertical) 머시닝센터와 주축이 수평으로 장착되어 있는 수평형(Horizontal) 머시닝센터로 나누어진다.

따라서, 공작기계에 장착되는 주축대(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 서보모터(도시않됨)의 회전축과 연결되어 이동되는 스핀들 고정홀더(201)와 이 고정홀더(201)의 중앙에 장착되는 스핀들(202) 및 스핀들(202)의 전방에 장착되는 아버(203)로 구성된다.

특히, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도로서, 상기 주축대를 구성하는 고정홀더(201)에 스핀들(202)이 장착되는 상태를 나타내며, 상기 스핀들(202)은 원형단면(도 5a참조)으로 형성된 것과 사각단면(도 5b참조)으로 형성된 것으로 나누어진다.

그러나, 상기 원형단면과 사각단면으로 형성된 스핀들(202)이 장착되어 있는 주축대를 수평형 공작기계에 장착할 경우에는, 스핀들(202)의 자체중량으로 인하여 하부로 향하는 힘이 발생됨으로서, 스핀들(202) 외측면의 하부가 상기 고정홀더(201)에 형성된 내측면의 하부와 밀착되는 한편, 반대로 상기 스핀들(202) 외측면의 상부 및 측부가 고정홀더(201)의 내측면에서 떨어져 미세한 공간(S)을 형성함으로서, 스핀들(202)의 중심이 미세하게 편심된 상태로 가공을 수행함에 따라 가공 정밀도가 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

그리고, 상기 공작기계를 장기간 동안 사용할 경우에는 상기 고정홀더(201)에 형성되어 있는 내측면이 편중되게 마모됨에 따라 내측면의 진원도가 틀려지게 됨으로서, 주축대의 수명을 단축하는 문제점도 가지고 있었다.

한편, 상기 원형단면과 사각단면으로 형성된 스핀들(202)이 장착되는 주축대를 수직형 공작기계에 장착할 경우에는, 스핀들(202)의 외측면과 상기 고정홀더(201)의 내측면 사이에 형성된 미세한 공간(S)으로 인하여, 가공중 스핀들이 미세하게 떨리게 되는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 스핀들을 마름모꼴로 형성하여 스핀들로 부터 힘을 받는 부분을 면접촉을 통해 지지함으로서, 스핀들의 외측면과 고정홀더의 내측면 사이에 미세한 공간이 생기는 것을 막아 가공중 정밀도가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 공작기계의 주축대를 제공함에 목적이 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 스핀들의 외측면과 고정홀더의 내측면을 지지편을 통해 서로 접촉되게 함으로서, 가공시 스핀들이 받는 절삭하중으로 인한 떨림을 방지할 수 있도록 하는 목적도 있는 것이다.

또, 스핀들의 외측면과 고정홀더의 내측면 사이에는 삽,탈이 가능한 지지편을 장착함으로서, 주축대를 장기간 동안 사용할 수 있도록 하는 목적도 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 마름모 형상을 갖는 내측면이 형성되고 상,하부 하우징으로 구성된 고정홀더와, 상기 내측면에 삽입되며 외측면이 마름모 형상을 갖는 스핀들 및, 상기 고정홀더의 내측면과 스핀들 외측면의 사이에 장착되어 스핀들의 상부 중앙과 하부 양측을 지지하는 상,하부 지지편으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 주축대를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 주축대를 나타낸 정면도.

도 3은 본 발명의 주축대를 나타낸 측면도.

도 4는 종래의 주축대를 나타낸 개략도.

도 5는 도 4의 A-A선 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정홀더

11 : 제 1하우징

12 : 내측면

121 : 경사면, 122 : 수직면, 123 : 수평홈부, 122a : 탭공

13 : 제 2하우징

14 : 내측면

141 : 경사면, 142 : 수직면, 143 : 수평면,

15 : 중간부싱

2 : 스핀들

21 : 외측면

211 : 상부경사면, 212 : 상부수평면, 213 : 하부경사면,

214 : 하부수평면

3 : 아버

4 : 상부 지지편

41 : 자리파기홈부

5 : 하부 지지편

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 주축대를 나타낸 사시도이며, 도 2는 정면도이고, 도 3은 측면도로서, 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

X축 서보모터(도시않됨)와 연결되어 있으며, 마름모 형상을 갖는 내측면(12,14)이 형성된 상,하부 하우징(11,13)이 일체로 조립되어 이루어진 고정홀더(1)와;

상기 내측면(12,14)에 삽입되며, 전방에는 공구가 장착되는 아버(3)가 장착되고, 외측면(21)이 마름모 형상을 갖는 스핀들(2) 및;

상기 고정홀더(1)의 내측면(12,14)과 스핀들(2) 외측면(21)의 사이에 장착되어 스핀들(2)의 상부 중앙과 하부 양측을 고정하는 상,하부 지지편(4,5)으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

특히, 상기 고정홀더(1)는 상,하부 하우징(11,13)으로 이루어진 것으로서, 상,하부 하우징(11,13)의 중간에는 스핀들(2)을 정밀하게 밀착할 수 있도록 판 형상의 중간부싱(15)이 장착된다.

상기 상부 하우징(11)의 하부에는 양측에 대칭되는 경사면(121)이 형성되어 있으며, 이 경사면(121)이 만나는 상부에는 상기 상부지지편(4)이 삽입될 수 있도록 수평홈부(123)가 형성되어 있고, 상기 경사면(121)의 끝단에는 수직면(122)이 형성된다. 그리고, 상기 수평홈부(123)의 바로 상측에는 상기 상부지지편(4)을 고정할 수 있도록 탭공(123a)이 형성된다.

상기 하부 하우징(13)의 상부에는 양측에 대칭되는 경사면(141)이 형성되어 있으며, 이 경사면(141)이 만나는 하부에는 수평면(143)이 형성되어 있고, 상기 경사면(141)의 끝단에는 수직면(142)이 형성된다.

그리고, 상기 스핀들(2)의 외측면(21)의 상,하부에는 상기 고정홀더(1)의 내측면(12)에 형성된 경사면(121,141)에 삽입될 수 있도록 상,하부 경사면(211,213)이 양쪽으로 대칭되게 형성되며, 상기 상,하부 경사면(211,213)이 만나는 부분에는 상기 상부지지편(4)과 밀착되고 상기 하부 하우징(13)에 형성된 수평면(143)과 밀착되는 상,하부 수평면이 형성된다. 또한, 상기 상,하부 경사면(211,213)의 양 끝단에는 상기 수직면(122,142)과 밀착되어 양측으로 힘을 받는 수직면(215)이 형성된다.

또한, 상기 상부 지지편(4)은 상기 상부하우징(11)의 내측면(12) 상측에 위치되어 있는 수평홈부(123)에 삽입되며, 상기 판형상의 하부 지지편(5)은 상기 하부하우징(13)의 내측면(14)에 형성되어 있는 경사면(141)의 중간에 장착되어 상기 스핀들(2)의 하부경사면(213)을 지지한다. 한편, 상기 고정홀더(1)를 이루는 상부 하우징(11)에 형성된 수평홈부(123)의 전,후방에 삽입되는 상부 지지편(4)의 일단에는 상기 수평홈부(123)의 상부에 위치된 탭공(123a)에 체결되는 볼트머리가 삽입될 수 있도록 자리파기홈부(41)가 형성되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명은, 상기 스핀들(2)의 자체하중으로 인하여 발생되는 하부쪽으로 향하는 힘을 상기 하부지지편(5)을 통해 지지하는 한편, 가공시 상부로 발생되는 힘을 상부지지편(4)을 통해 지지함으로서, 스핀들(2)의 외측면(21)이 고정홀더(1)의 내측면(12)과 완전히 밀착될 수 있도록 하는 것이다.

그러므로, 상기 스핀들(2)을 수평형 공작기계는 물론, 수직형 공작기계에 사용할 경우에도, 스핀들의 자체하중이나 가공시 발생되는 가공힘으로 인하여 스핀들(2)이 편심되거나 떨리는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한 상기 스핀들(2)을 지지하는 상,하부지지편(4,5)은 용이하게 교체할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 스핀들의 외측면과 고정홀더의 내측면이 다수의 지지편을 통해 완전히 밀착되게 함으로서, 가공중 정밀도가 떨어지는 것을 방지하여 고정밀도의 가공을 가능하게 하는 효과가 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 스핀들의 외측면과 고정홀더의 내측면을 지지편을 통해 서로 접촉되게 함으로서, 가공시 발생되는 절삭하중으로 인한 떨림을 방지하는 효과도 있는 것이다.

또, 공작기계를 장기간 동안 사용할 경우에 스핀들을 지지하는 지지편만을 교체함으로서, 주축대를 구성하는 스핀들과 고정홀더를 반영구적으로 사용하는 효과도 가지는 것이다.

Claims (7)

1. 마름모 형상을 갖는 내측면(12,14)이 형성되며 상,하부 하우징(11,13)이 일체로 조립되어 구성된 고정홀더(1)와, 상기 내측면(12,14)에 삽입되며 외측면(21)이 마름모 형상을 갖는 스핀들(2) 및, 상기 고정홀더(1)의 내측면(12,14)과 스핀들(2) 외측면(21)의 사이에 장착되어 스핀들(2)의 상부 중앙과 하부 양측을 지지하는 상,하부 지지편(4,5)으로 구성됨을 특징으로 하는 공작기계의 주축대.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정홀더(1)의 상,하부 하우징(11,13)의 중간에는 스핀들(2)을 정밀하게 밀착되게 하는 판 형상의 중간부싱(14)이 장착됨을 특징으로 하는 공작기계의 주축대.
3. 제 1항에 있어서, 상기 상부 하우징(11)의 내측면(12) 하부에는 양측에 대칭되는 경사면(121)이 형성되어 있으며, 이 경사면(121)이 만나는 상부에는 탭공(123a)이 구비된 수평홈부(123)가 형성되고, 상기 경사면(121)의 끝단에는 수직면(122)이 형성됨을 특징으로 하는 공작기계의 주축대.
4. 제 1항에 있어서, 상기 하부 하우징(13)의 내측면(14) 상부에는 양측에 대칭되는 경사면(141)이 형성되어 있으며, 이 경사면(141)이 만나는 하부에는 수평면(143)이 형성되어 있고, 상기 경사면(141)의 끝단에는 수직면(142)이 형성됨을 특징으로 하는 공작기계의 주축대.
5. 제 1항에 있어서, 상기 스핀들(2)의 외측면(21)의 상,하부에는 상기 고정홀더(1)의 내측면(12)에 형성된 경사면(121,141)에 삽입되는 상,하부 경사면(211,213)이 양쪽으로 대칭되게 형성되며, 상기 상,하부 경사면(211,213)이 만나는 부분에는 상,하부 수평면(212,214)이 형성되고, 상기 상,하부 경사면(211,213)의 양 끝단에는 상기 수직면(122,142)과 밀착되어 양측의 힘을 지지하는 수직면(215)이 형성됨을 특징으로 하는 공작기계의 주축대.
6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 상부 지지편(4)은 상기 상부하우징(11)의 상측에 위치되어 있는 수평홈부(123)에 삽입되며, 상기 상부 지지편(4)의 일단에는 상기 수평홈부(123)의 상부에 위치된 탭공(123a)에 체결되는 볼트머리가 삽입되는 자리파기홈부(41)가 형성됨을 특징으로 하는 공작기계의 주축대.
7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 판형상의 하부 지지편(5)은 상기 하부하우징(13)의 내측면(14)에 형성되어 있는 경사면(141)의 중간에 장착되어 상기 스핀들(2)의 하부경사면(213)을 지지함을 특징으로 하는 공작기계의 주축대.