KR101926335B1 - Apparatus for driving tilting axis gear of machine tool - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치에 관한 것이며, 구체적으로 백래시를 감소시키며, 강성 및 내구성이 향상된 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치에 관한 것으로서, 모터에 직결된 감속기로부터 구동력을 전달받는 테이퍼 기어 어셈블리와, 상기 테이퍼 기어 어셈블리에 의해 시계 또는 반시계 방향으로 회전되어 회전출력을 발생시키는 스파이럴 베벨 기어 어셈블리를 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tilting shaft gear driving apparatus for a machine tool, and more particularly, to a tilting shaft gear driving apparatus for a machine tool having reduced backlash and improved rigidity and durability, And a spiral bevel gear assembly that is rotated clockwise or counterclockwise by the taper gear assembly to generate a rotational output.

Description

공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치{APPARATUS FOR DRIVING TILTING AXIS GEAR OF MACHINE TOOL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a tilting shaft driving apparatus for a machine tool,

본 발명은 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치에 관한 것이며, 구체적으로 백래시를 감소시키며, 강성 및 내구성이 향상된 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a tilting shaft gear driving apparatus for a machine tool, and more particularly, to a tilting shaft gear driving apparatus of a machine tool with reduced backlash and improved rigidity and durability.

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.A machine tool is a machine that is used for machining metal or nonmetal materials (hereinafter referred to as "base material") into shapes and dimensions by using various cutting or non-cutting machining methods, or for adding more precise machining.

구체적으로 이러한 공작기계는 모재를 가공하는 방식에 따라, 칩(chip)이 발생하는 방식의 절삭가공과 칩이 발생하지 않는 비절삭 방식의 성형가공으로 대별된다. 따라서, 가공 과정 중 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라 하고, 가공 과정 중 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 성형공작기계라고 한다.Specifically, such a machine tool is roughly divided into a cutting method in which chips are generated and a non-cutting type forming process in which chips are not generated, depending on the method of processing the base material. Therefore, a machine tool in which chips are generated during machining is called a cutting machine tool, and a non-cutting machine tool in which chips are not generated during a machining process is called a molding machine tool.

상기 절삭공작기계는 크게 모재가 회전하고 고정된 공구가 이동하여 가공하는 터닝센터(Turning Center)와, 공구가 회전하고 모재가 이동하여 가공하는 머시닝센터(Machining Center)로 구분할 수 있다.The cutting machine tool can be roughly classified into a turning center where a base material rotates and a fixed tool is moved and processed, and a machining center where a tool rotates and a base material moves.

이러한 절삭공작기계는 모재를 고정하고 이동하기 위한 주축대와 모재를 가공하기 위한 공구대를 포함한다.Such a cutting machine machine includes a main shaft for fixing and moving the base material and a tool base for machining the base material.

도 1은 종래의 틸팅 헤드의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 틸팅 헤드를 구동하기 위한 틸팅축 기어 구동 장치의 사시도이며, 도 3은 도 2의 틸팅축 기어 구동 장치의 백래시 조정을 설명하기 위한 측단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a conventional tilting head, FIG. 2 is a perspective view of a tilting shaft gear driving apparatus for driving the tilting head shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram illustrating backlash adjustment of the tilting shaft gear driving apparatus of FIG. Fig.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 틸팅 헤드는 전방에 공구가 장착되는 스핀들 헤드(10)와, 상기 스핀들 헤드(10)를 틸팅하기 위한 틸팅축 기어 구동 장치(30)와, 상기 스핀들 헤드(10) 및 틸팅축 기어 구동 장치(30)를 수용하는 헤드 하우징(40)이 구비된다.1 and 2, a conventional tilting head includes a spindle head 10 on which a tool is mounted in front, a tilting shaft gear driving device 30 for tilting the spindle head 10, (10) and a tilting shaft gear driving device (30).

상기 틸팅축 기어 구동 장치(30)는 구동력을 제공하는 서보모터(20)와, 상기 서보모터(20)로부터 구동력을 전달받는 웜 기어(30)를 포함한다. 상기 웜 기어(30)는 상기 서보모터(20)와 풀리 연결되는 웜(31)과 상기 웜(31)과 교차되게 배치되며 상기 웜(31)과 치형 맞물림 되는 웜 휠(32)로 이루어진다. 상기 웜 휠(32)은 스핀들 헤드(10)의 측면에 고정된 틸팅축(50)과 고정 체결되어 상기 스핀들 헤드(10)를 틸팅 구동한다.The tilting shaft gear driving apparatus 30 includes a servomotor 20 for providing a driving force and a worm gear 30 for receiving a driving force from the servomotor 20. The worm gear 30 includes a worm 31 pulley-connected to the servomotor 20 and a worm wheel 32 disposed to cross the worm 31 and meshing with the worm 31. The worm wheel 32 is fixedly coupled to a tilting shaft 50 fixed to a side surface of the spindle head 10 to drive the spindle head 10 in a tilting motion.

이러한 웜 기어(30)를 사용하는 이유는 비교적 작은 서보모터(20)로써 높은 구동 토오크를 구동하기 위하여 높은 감속비를 갖고 있기 때문이다.The reason why the worm gear 30 is used is that it is a relatively small servomotor 20 and has a high reduction ratio to drive a high driving torque.

도 3을 참조하면, 이러한 웜 기어(30)의 백래시 조정은 웜(31)과 웜 휠(32)의 축 간 거리조정 혹은 웜(31)을 축 방향으로 이송하여 백래시를 조정한다. 백래시(backlash)란 한 쌍의 기어를 맞물렸을 때 치면 사이에 생기는 틈새를 가리킨다.3, the backlash adjustment of the worm gear 30 adjusts the distance between the worms 31 and the worm wheel 32 or adjusts the backlash by transferring the worm 31 in the axial direction. A backlash refers to a gap between teeth when a pair of gears is engaged.

이러한 웜 기어(30)는 높은 감속비를 단일 기어로서 구현이 가능하기 때문에 컴팩트한 구성이 가능하나, 일반 평 기어 혹은 헬리컬 기어에 비해 미끄럼 접촉에 의해 동력 전달을 하기 때문에 마찰에 의한 동력 손실이 크며, 이러한 손실은 주로 열로 발산되어 전도에 의한 구조물 열변형을 유발시는 문제가 있다.Since the worm gear 30 can realize a high reduction ratio as a single gear, it can be compactly configured. However, since the worm gear 30 transmits power by sliding contact with a general spur gear or a helical gear, power loss due to friction is large, This loss is mainly caused by heat, which causes thermal deformation of the structure due to conduction.

또한, 웜 기어는 미끄럼 접촉에 의한 동력 전달 기구이므로 웜과 웜 휠의 재질 선택에 있어서 금속 상호간 친화성이 약하고 소착 방지를 위하여, 웜 휠의 재질은 주로 청동, 황동 계통의 것을 사용하므로, 일반 스틸 재질의 것을 사용한 평기어 또는 헬리컬 기어에 비하여 약한 강도 및 내마모 특성을 갖고 있다.In addition, since the worm gear is a power transmission mechanism by sliding contact, the worm wheel and the worm wheel are mainly made of bronze or brass material, And has weak strength and wear resistance characteristics as compared with a spur gear or a helical gear using a material.

따라서 고하중 구동에 한계를 가지며, 좋지 않은 내마모 특성으로 초기 백래시 조정값이 일정 기간 이후에는 백래시가 증가하여 가공 정밀도에 영향을 주는 문제와, 지속적인 백래시 재조정이 필요한 문제가 있다.Therefore, there is a problem in high-load driving, and there is a problem that initial backlash adjustment value due to poor abrasion resistance increases backlash after a certain period of time and affects machining accuracy, and constant backlash re-adjustment is required.

요컨대, 틸팅축 구동에 웜 기어를 적용할 경우, 마찰에 의한 열변위, 웜 휠의 내마모성 특성에 의한 일정 기간마다 백래시 재조정의 번거로움, 그리고 웜 휠 재질 특성에 의한 낮은 허용 하중 등의 문제가 있다.In short, when the worm gear is applied to the tilting shaft drive, there is a problem such as heat displacement caused by friction, hindrance of backlash reconditioning by a certain period of time due to wear resistance characteristic of the worm wheel, and low allowable load due to characteristics of the worm wheel material .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 웜 기어를 포함하는 틸팅축 기어 구동 장치의 자체 마찰 구동에 의해 발생하는 열변위를 감소시키는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to reduce a thermal displacement generated by self-friction drive of a tilting shaft gear drive apparatus including a conventional worm gear.

본 발명의 또 다른 목적은 웜 휠 재질 특성에 의한 낮은 허용 하중과 낮은 내마모성 특성에 의한 잦은 백래시 재조정 등의 단점을 극복하여, 고정밀, 고토오크 구동을 구현함에 있다.Another object of the present invention is to overcome the disadvantages of frequent backlash recalibration due to low allowable load and low abrasion resistance due to characteristics of the worm wheel material, thereby achieving high precision and high torque driving.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 모터에 직결된 감속기로부터 구동력을 전달받는 테이퍼 기어 어셈블리와, 상기 테이퍼 기어 어셈블리에 의해 시계 또는 반시계 방향으로 회전되어 회전출력을 발생시키는 스파이럴 베벨 기어 어셈블리를 포함하는 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a tapered gear assembly that includes a tapered gear assembly that receives a driving force from a speed reducer directly connected to a motor, and a spiral bevel gear assembly that is rotated clockwise or counterclockwise by the tapered gear assembly to generate a rotational output The present invention provides a tilting shaft gear driving apparatus for a machine tool.

바람직하게, 상기 테이퍼 기어 어셈블리는 모터의 회전샤프트에 체결되어 구동력을 전달받는 제1 테이퍼 기어와, 상기 제1 테이퍼 기어와 치형 맞물림 되는 제2 테이퍼 기어와, 상기 제2 테이퍼 기어와 치형 맞물림 되어 상기 스파이럴 기어 어셈블리에 구동력을 전달하는 제3 테이퍼 기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the taper gear assembly includes a first taper gear that is coupled to a rotating shaft of the motor and receives a driving force, a second taper gear that is engaged with the first taper gear, and a second taper gear that is meshed with the second taper gear, And a third taper gear that transmits a driving force to the spiral gear assembly.

바람직하게, 상기 테이퍼 기어 각각은 회전축을 중심으로 2도 내지 4도 경사각으로 테이퍼진 치형이 형성되며, 상기 테이퍼 기어 간의 치형 맞물림은 상기 테이퍼 기어 각각의 회전축이 평행하게 형성되도록 상기 테이퍼 기어 각각의 경사면이 상호 교차되어 맞물리는 것을 특징으로 한다.Preferably, each of the tapered gears is formed with a tapered tooth shape at an angle of 2 to 4 degrees with respect to the rotation axis, and the tooth-like gears of the tapered gears are engaged with the inclined surfaces of the taper gears Are mutually intersected and engaged with each other.

바람직하게, 상기 스파이럴 베벨 기어 어셈블리는 상기 제3 테이퍼 기어의 회전축에 구비되는 피니언 기어와, 상기 피니언 기어와 교차되게 배치되며, 상기 피니언 기어와 치형 맞물림 되어 회전출력을 발생시키는 틸팅축 기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the spiral bevel gear assembly includes a pinion gear provided on a rotating shaft of the third taper gear, and a tilting shaft gear disposed to intersect with the pinion gear and meshing with the pinion gear to generate a rotation output .

바람직하게, 상기 기어 각각의 백래시 조정은 상기 피니언 기어를 회전축 방향으로 이동하여 상기 틸팅축 기어의 백래시를 제거하고, 이후 상기 피니언 기어가 연결된 상기 제3 테이퍼 기어와 상기 제2 테이퍼 기어의 백래시를 제거하고, 이후 상기 제2 테이퍼 기어와 상기 제1 테이퍼 기어의 백래시를 제거하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the backlash adjustment of each of the gears moves the pinion gear in the direction of the rotational axis to remove backlash of the tilting shaft gear, and then, the backlash of the third taper gear and the second taper gear, to which the pinion gear is connected, And then the backlash of the second taper gear and the first taper gear is removed.

본 발명은 스파이럴 베벨 기어와 테이퍼 기어를 포함함으로써, 종래의 틸팅축 기어 구동 장치에 비하여 높은 허용 하중과 내구성을 가진다.The present invention includes a spiral bevel gear and a tapered gear, so that it has higher allowable load and durability than a conventional tilting shaft gear drive.

또한, 종래의 틸팅축 기어 구동 장치와 달리, 한 번의 백래시 조정으로 반영구적으로 백래시 재조정이 필요하지 않게 되어, 초기 정밀도를 지속적으로 유지할 수 있다.In addition, unlike the conventional tilting-axis gear driving apparatus, backlash adjustment is not required semi-permanently due to one backlash adjustment, and the initial accuracy can be continuously maintained.

도 1은 종래의 틸팅 헤드의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 틸팅 헤드를 구동하기 위한 틸팅축 기어 구동 장치의 사시도.
도 3은 도 2의 틸팅축 기어 구동 장치의 백래시 조정을 설명하기 위한 측단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 틸팅축 기어 구동 장치가 구비된 스핀들 헤드의 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 틸팅축 기어 구동 장치가 구비된 스핀들 헤드의 측단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 틸팅축 기어 구동 장치의 테이퍼 기어 어셈블리(100)의 측단면도.1 is a perspective view of a conventional tilting head;
FIG. 2 is a perspective view of a tilting shaft gear driving apparatus for driving the tilting head shown in FIG. 1. FIG.
3 is a side sectional view for explaining backlash adjustment of the tilting shaft gear driving apparatus of FIG. 2;
4 is a perspective view of a spindle head having a tilting shaft gear driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a side cross-sectional view of a spindle head provided with a tilting shaft gear driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a side cross-sectional view of a taper gear assembly 100 of a tilting shaft gear driving apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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.Unless defined otherwise, all terms used herein are the same as the generic meanings of the terms understood by those of ordinary skill in the art, and where the terms used herein contradict the general meaning of the term, they shall be as defined herein.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.It is to be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 틸팅축 기어 구동 장치가 구비된 스핀들 헤드의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 틸팅축 기어 구동 장치가 구비된 스핀들 헤드의 측단면도이며 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 틸팅축 기어 구동 장치의 테이퍼 기어 어셈블리(100)의 측단면도이다.FIG. 4 is a perspective view of a spindle head having a tilting shaft gear driving apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a side sectional view of a spindle head having a tilting shaft gear driving apparatus according to an embodiment of the present invention, 6 is a side sectional view of a taper gear assembly 100 of a tilting shaft gear driving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 틸팅축 기어 구동 장치는 서보모터(20)에 의해 구동력을 전달받는 테이퍼 기어 어셈블리(100)와, 상기 테이퍼 기어 어셈블리(100)에 의해 시계 또는 반시계 방향으로 회전되어 회전출력을 발생시키는 스파이럴 베벨 기어 어셈블리(200)를 포함한다.4 to 6, a tilting shaft gear driving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a taper gear assembly 100 that receives a driving force by a servo motor 20, And a spiral bevel gear assembly 200 rotated in a clockwise or counterclockwise direction to generate a rotational output.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 틸팅축 기어 구동 장치는 전방에 공구가 장착되는 스핀들 헤드(10)를 틸팅하고 있으며, 도 1과 같이 헤드 하우징(40)에 수용될 수 있다. 다만, 본 발명은 스핀들 헤드(10)의 틸팅 뿐만 아니라, 공작기계에서 틸팅 구동이 요구되는 곳에 구비될 수 있음은 자명하다.Referring to FIGS. 4 and 5, the tilting shaft gear driving apparatus of the present invention tilts the spindle head 10 to which the tool is mounted in the forward direction, and can be housed in the head housing 40 as shown in FIG. However, it is obvious that the present invention can be provided not only in the tilting of the spindle head 10 but also in a place where tilting drive is required in the machine tool.

상기 테이퍼 기어 어셈블리(100)는 서보모터(20)의 회전 샤프트(154)에 치합되어 구동력을 전달받는 제1 테이퍼 기어(110)와, 상기 제1 테이퍼 기어(110)와 치형 맞물림 되는 제2 테이퍼 기어(120)와, 상기 제2 테이퍼 기어(120)와 치형 맞물림 되어 상기 스파이럴 베벨 기어 어셈블리(200)에 구동력을 전달하는 제3 테이퍼 기어(130)를 포함한다.The taper gear assembly 100 includes a first taper gear 110 coupled to a rotating shaft 154 of the servo motor 20 to receive a driving force, a second taper gear 110 meshing with the first taper gear 110, And a third taper gear 130 that meshes with the second taper gear 120 and transmits a driving force to the spiral bevel gear assembly 200.

구체적으로, 상기 제1 테이퍼 기어(110)는 서보모터(20)에 체결되어 서보모터(20)의 회전력을 전달받는다. 또한, 종래의 웜 기어(30)와는 달리 자체적으로 감속 기능을 가지지 아니하므로, 상기 서보모터(20)와 제1 테이퍼 기어(110) 사이에 감속기(140)가 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 상기 감속기(140) 상부에 플랜지(150)가 구비되고, 상기 제1 테이퍼 기어(110)는 상기 플랜지(150) 상측으로 돌출된 회전 샤프트(154)에 치합될 수 있다.Specifically, the first taper gear 110 is coupled to the servo motor 20 and receives the rotational force of the servo motor 20. In addition, unlike the conventional worm gear 30, since it does not have a deceleration function by itself, it is preferable that a speed reducer 140 is provided between the servo motor 20 and the first taper gear 110. In this case, a flange 150 is provided on the decelerator 140, and the first taper gear 110 is engaged with a rotating shaft 154 protruded above the flange 150.

또한, 도 6을 참조하면 상기 제1 테이퍼 기어(110)는 자신의 회전축을 중심으로 3도의 경사각으로 테이퍼진 치형이 형성되어 있으나, 이는 일 실시예일 뿐 2도 내지 4도 경사각으로 테이퍼진 치형이 형성됨이 바람직하다.Referring to FIG. 6, the first taper gear 110 has a tapered tooth shape at an inclination angle of 3 degrees about its own axis of rotation. However, the first taper gear 110 has a tapered tooth shape at an inclination angle of 2 to 4 degrees .

이러한 테이퍼 기어의 각도는 15도까지 테이퍼지게 가공이 가능하나, 테이퍼 기어의 각도가 클수록, 스페이스의 현합량에 따른 백래시 조정량이 커지게 되므로 백래시 조정이 어려워진다. 예를 들어, 테이퍼 각이 3도인 경우 스페이스를 1mm 조정에 따라 백래시는 0.036mm 바뀌게 된다.Although the angle of the taper gear can be tapered to 15 degrees, the greater the angle of the taper gear, the greater the backlash adjustment amount due to the amount of space. For example, if the taper angle is 3 degrees, the backlash is changed by 0.036 mm according to 1 mm adjustment of the space.

또한, 기어의 테이퍼 각도가 커질수록 기어 간 현합 구동시 언더컷이 발생하여 기어의 강도적 측면에서 문제가 발생할 수 있다. 이러한 이유로 상기 제1 테이퍼 기어(110)뿐만 아니라, 후술할 제2 테이퍼 기어(120) 및 제3 테이퍼 기어(130) 또한 동일한 이유의 테이퍼 각을 갖는다.Further, as the taper angle of the gear becomes larger, an undercut occurs at the time of driving the gears between the gears, which may cause problems in terms of the strength of the gear. For this reason, not only the first taper gear 110, but also the second taper gear 120 and the third taper gear 130, which will be described later, have the same taper angle for the same reason.

또한, 도 5에서는 제1 테이퍼 기어(110)의 치형이 하방으로 경사져 있으나, 상방으로 경사져 있어도 무방하다.In Fig. 5, the tooth profile of the first taper gear 110 is inclined downward, but it may be inclined upward.

한편, 상기 제1 테이퍼 기어(110)와 치형이 맞물림되는 제2 테이퍼 기어(120)는 상기 플랜지(150)에서 연장 형성되거나, 상기 스핀들 헤드(10)의 측면에 고정되어 있는 고정축(122)에 체결된다. 이 경우, 상기 고정축(122)과 상기 제2 테이퍼 기어(120) 사이에는 베어링(121)이 구비되어 상기 고정축(122)에 대한 상기 제2 테이퍼 기어(120)의 회전을 도모한다.The second taper gear 120 is engaged with the first taper gear 110. The second taper gear 120 is extended from the flange 150 or fixed to the side surface of the spindle head 10, Respectively. In this case, a bearing 121 is provided between the fixed shaft 122 and the second taper gear 120 to rotate the second taper gear 120 with respect to the fixed shaft 122.

또한, 도 6을 참조하면 상기 제2 테이퍼 기어(120)는 자신의 회전축을 중심으로 3도의 경사각으로 테이퍼진 치형이 형성되어 있으나, 이는 일 실시예일 뿐 2도 내지 4도 경사각으로 테이퍼진 치형이 형성됨이 바람직하다.Referring to FIG. 6, the second taper gear 120 has a tapered tooth shape at an inclination angle of 3 degrees about its own axis of rotation. However, the second taper gear 120 has a tapered tooth shape at an inclination angle of 2 to 4 degrees .

또한, 도 5에서는 제2 테이퍼 기어(120)의 치형이 상방으로 경사져 있으나, 하방으로 경사져 있어도 무방하다.In Fig. 5, the teeth of the second taper gear 120 are inclined upward, but they may be inclined downward.

한편, 상기 제2 테이퍼 기어(120)와 치형이 맞물림되는 제3 테이퍼 기어(130)는 자신의 회전축에 상기 스파이럴 베벨 기어 어셈블리(200)를 구성하는 피니언 기어(210)가 구비된다.The third taper gear 130, which is engaged with the second taper gear 120, is provided with a pinion gear 210 constituting the spiral bevel gear assembly 200 on its rotation axis.

또한, 도 6을 참조하면 상기 제3 테이퍼 기어(130)는 회전축을 중심으로 3도의 경사각으로 테이퍼진 치형이 형성되어 있으나, 이는 일 실시예일 뿐 2도 내지 4도 경사각으로 테이퍼진 치형이 형성됨이 바람직하다.Referring to FIG. 6, the third taper gear 130 has a tapered tooth shape at an inclination angle of 3 degrees about a rotation axis. However, the third taper gear 130 has a tapered tooth shape at an inclination angle of 2 to 4 degrees, desirable.

또한, 도 5에서는 제3 테이퍼 기어(130)의 치형이 하방으로 경사져 있으나, 상방으로 경사져 있어도 무방하다.In Fig. 5, the tooth profile of the third taper gear 130 is inclined downward, but it may be inclined upward.

즉, 상기 제1 테이퍼 기어(110), 제2 테이퍼 기어(120) 및 제3 테이퍼 기어(130) 각각은 자신의 회전축을 중심으로 2도 내지 4도 경사각으로 테이퍼진 치형이 형성되며, 상기 테이퍼 기어 간의 치형 맞물림은 상기 테이퍼 기어 각각의 회전축이 평행하도록 상기 테이퍼 기어 각각의 경사면이 상호 교차되어 맞물려 있다.That is, each of the first taper gear 110, the second taper gear 120, and the third taper gear 130 is formed with a tapered tooth shape at an inclination angle of 2 to 4 degrees about its own axis of rotation, The gears of the tapered gears are interdigitated with each other so that the tapered gears are parallel to each other.

한편, 상기 피니언 기어(210)와 상기 제3 테이퍼 기어(130)는 일체형으로 형성되는 것이 비틀림 응력 개선 면에서 바람직하며, 이러한 피니언 기어(210)와 상기 제3 테이퍼 기어(130)를 지지하기 위해서 상기 피니언 기어(210) 외주면에는 상기 스핀들 헤드(10)에 고정되어 있는 고정부(212)가 구비된다.In order to support the pinion gear 210 and the third taper gear 130, it is preferable that the pinion gear 210 and the third taper gear 130 are integrally formed in order to improve the torsional stress. A fixing portion 212 fixed to the spindle head 10 is provided on the outer circumferential surface of the pinion gear 210.

상기 고정부(212)와 상기 피니언 기어(210) 사이에는 베어링(211)이 구비되어 상기 고정부(212)에 대한 상기 피니언 기어(210)의 회전을 도모한다.A bearing 211 is provided between the fixing portion 212 and the pinion gear 210 so as to rotate the pinion gear 210 with respect to the fixing portion 212.

한편, 상기 스파이럴 베벨 기어 어셈블리(200)를 구성하는 또 다른 기어는 틸팅축 기어(220)이며, 상기 틸팅축 기어(220)는 상기 피니언 기어(210)와 치형 맞물림 되어 스핀들 헤드(10)의 회전출력을 발생시킨다.Another gear included in the spiral bevel gear assembly 200 is a tilting shaft gear 220. The tilting shaft gear 220 is meshed with the pinion gear 210 to rotate the spindle head 10 And generates an output.

상기 틸팅축 기어(220)는 스핀들 헤드(10)의 측면에 돌출 형성된 틸팅축(50)에 고정 체결되며, 상기 서보모터(20)의 구동력을 최종적으로 전달받아 스핀들 헤드(10)를 틸팅한다.The tilting shaft gear 220 is fixed to a tilting shaft 50 protruding from a side surface of the spindle head 10 and receives the driving force of the servo motor 20 to finally tilt the spindle head 10.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치의 구동은 다음과 같은 순서로 틸팅축(50)을 구동한다.The driving of the tilting shaft gear driving apparatus of the machine tool according to the embodiment of the present invention drives the tilting shaft 50 in the following order.

공작기계 내의 제어부에 의해 틸팅 구동이 시작되면, 상기 서보모터(20)가 감속기(140)를 구동하고, 상기 제1 테이퍼 기어(110)는 감속기(140)의 출력단인 기어 샤프트(154)에 의해 구동되고, 이러한 구동력은 제2 테이퍼 기어(120)와 제3 테이퍼 기어(130)로 전달되며, 제3 테이퍼 기어(130)의 회전축 방향에 교차 형성된 피니언 기어(210)를 구동하며, 피니언 기어(210)는 직교하도록 치형 맞물림 되어 있으며 틸팅축(50)에 고정되어 있는 틸팅축 기어(220)를 구동한다.When the tilting drive is started by the control unit in the machine tool, the servo motor 20 drives the speed reducer 140 and the first taper gear 110 is rotated by the gear shaft 154, which is the output end of the speed reducer 140 The driving force is transmitted to the second taper gear 120 and the third taper gear 130 to drive the pinion gear 210 formed in the direction of the rotation axis of the third taper gear 130, 210 drive teeth of the tilting shaft gear 220 fixed to the tilting shaft 50 so as to be orthogonal to each other.

이러한 스파이럴 베벨 기어 어셈블리(200)와 테이퍼 기어 어셈블리(100)는 웜 기어(30)와 달리 스틸 재질로 구현 가능하며, 이러한 재질적 특성으로 인해 각각의 기어 간 치형의 맞물림에 의한 구동 마찰력이 낮으며, 같은 치형의 두께를 비교할 때 황동 또는 청동 재질의 웜 기어에 비하여 높은 허용 하중과 내구성을 가진다.Unlike the worm gear 30, the spiral bevel gear assembly 200 and the taper gear assembly 100 can be made of a steel material. Due to the material characteristics, the driving friction force due to the engagement of the respective gear teeth is low , Compared with worm gears made of brass or bronze material, they have higher allowable load and durability when comparing the thicknesses of the same teeth.

한편, 기어 어셈블리는 틸팅축 정밀도를 향상시키기 위해 정회전과 역회전에 의해 발생하는 기어 오차인 백래시를 없애는 것이 필요하다.On the other hand, in order to improve the accuracy of the tilting shaft, it is necessary to eliminate the backlash which is a gear error caused by forward rotation and reverse rotation.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치의 백래시를 없애는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of eliminating backlash of a tilting shaft gear driving apparatus of a machine tool according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치는 먼저 스파이럴 베벨 기어 어셈블리(200) 간의 백래시를 제거한 후, 테이퍼 기어 어셈블리(100)의 백래시를 제거하는 순서로 진행된다.The tilting shaft gear driving apparatus of the machine tool according to the embodiment of the present invention proceeds in the order of removing the backlash between the spiral bevel gear assemblies 200 and then removing the backlash of the taper gear assembly 100. [

구체적으로, 상기 틸팅축 기어(220)는 스핀들 헤드(10)의 측면에 구비되어 있는 틸팅축(50)에 고정되어 있으므로, 상기 피니언 기어(210)를 자신의 회전축 방향으로 상, 하 이동하여 백래시를 조정한다. 상기 피니언 기어(210)를 상기 틸팅축 기어(220) 방향으로 하향 조정하기 위해, 상기 고정부(212)에는 제1 스페이서(213)가 각각 구비되어, 상기 제1 스페이서(213)를 연삭 가공하여 하방으로 피니언 기어(210)를 이동하여 백래시를 조정한다.The tilting shaft gear 220 is fixed to the tilting shaft 50 provided on the side surface of the spindle head 10 so that the pinion gear 210 is moved up and down in the direction of its rotation axis, . In order to adjust the pinion gear 210 downward in the direction of the tilting shaft gear 220, a first spacer 213 is provided on the fixing portion 212, and the first spacer 213 is ground The backlash is adjusted by moving the pinion gear 210 downward.

상기 피니언 기어(210)의 이동에 따라, 상기 피니언 기어(210)와 고정 체결되어 있는 제3 테이퍼 기어(130)의 위치 또한 이동하게 된다.As the pinion gear 210 moves, the position of the third taper gear 130 fixed to the pinion gear 210 also moves.

따라서, 상기 제3 피니언 기어(210)의 위치를 기준으로 제2 테이퍼 기어(120) 및 제3 테이퍼 기어(130)의 위치를 조정하여, 즉, 상기 피니언 기어(210)가 연결된 상기 제3 테이퍼 기어(130)와 상기 제2 테이퍼 기어(120)가 치형 맞물림 되도록 현합 조정하여 백래시를 조정한다.Accordingly, the positions of the second taper gear 120 and the third taper gear 130 are adjusted based on the position of the third pinion gear 210, that is, the third taper 210, to which the pinion gear 210 is connected, The backlash is adjusted by adjusting the gear 130 and the second taper gear 120 so that they are engaged with each other.

이후 상기 제2 테이퍼 기어(120)를 기준으로, 상기 제2 테이퍼 기어(120)와 상기 제1 테이퍼 기어(110)가 치형 맞물림 되도록 현합 조정하여 백래시를 제거한다.Thereafter, the second taper gear 120 and the first taper gear 110 are adjusted so as to be engaged with each other with respect to the second taper gear 120, thereby removing the backlash.

상기 제2 테이퍼 기어(120) 및 제1 테이퍼 기어(110)는 상기 제1 테이퍼 기어(110)와 플랜지(150) 사이에 제2 스페이서(153)를 두어 이를 연삭 가공하여 그 위치를 조정할 수 있다.The second taper gear 120 and the first taper gear 110 may be provided with a second spacer 153 between the first taper gear 110 and the flange 150 so that the second spacer 153 may be ground to adjust its position .

이렇게 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 틸팅축 기어(220)의 백래쉬 조정을 통하여 틸팅축(50)의 정밀도 향상을 구현할 수 있으며, 테이퍼 기어 어셈블리(100) 자체의 특성으로 기어의 치형 맞물림 구동에 의한 마찰력 감소와 스틸 재질의 기어 적용에 따른 기어 이 강도 증가 및 내구성 향상 등 종전 웜 기어 구동 단점을 개선한 틸팅축 구동 기구를 구현할 수 있게 된다.The precision of the tilting shaft 50 can be improved by adjusting the backlash of the tilting shaft gear 220 of the machine tool according to the embodiment of the present invention. It is possible to realize a tilting shaft driving mechanism which improves the strength of the gear due to the reduction of frictional force by the driving and the application of the gear of the steel material,

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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined by the appended claims. Range and its equivalent range.

10: 스핀들 헤드 20: 서보모터
40: 헤드 하우징 50: 틸팅축
100: 테이퍼 기어 어셈블리 110: 제1 테이퍼 기어
120: 제2 테이퍼 기어 121, 211: 베어링
122: 고정 130: 제3 테이퍼 기어
200: 스파이럴 베벨 기어 어셈블리 210: 피니언 기어
212: 고정부 220: 틸팅축 기어10: Spindle head 20: Servo motor
40: head housing 50: tilting shaft
100: taper gear assembly 110: first taper gear
120: second taper gear 121, 211: bearing
122: fixed 130: third taper gear
200: Spiral bevel gear assembly 210: Pinion gear
212: fixing part 220: tilting shaft gear

Claims (5)

공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치에 있어서,
서보모터에 직결된 감속기로부터 구동력을 전달받는 테이퍼 기어 어셈블리; 및
상기 테이퍼 기어 어셈블리에 의해 시계 또는 반시계 방향으로 회전되어 회전출력을 발생시키는 스파이럴 베벨 기어 어셈블리;를 포함하고,
상기 테이퍼 기어 어셈블리는, 서보모터의 회전 샤프트에 치합되어 구동력을 전달받는 제1 테이퍼 기어와, 상기 제1 테이퍼 기어와 치형 맞물림 되는 제2 테이퍼 기어와, 상기 제2 테이퍼 기어와 치형 맞물림 되는 제3 테이퍼 기어를 포함하고,
상기 스파이럴 베벨 기어 어셈블리는, 상기 제3 테이퍼 기어와 동축상에 배치되는 피니언 기어와, 상기 피니언 기어와 교차되게 배치되며, 상기 피니언 기어와 치형 맞물림 되어 회전출력을 발생시키는 틸팅축 기어를 포함하고,
상기 제3 테이퍼 기어와 상기 피니언 기어는 일체로 형성되는 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치.
A tilting shaft gear drive apparatus of a machine tool,
A taper gear assembly that receives driving force from a speed reducer directly connected to the servo motor; And
And a spiral bevel gear assembly rotated by the taper gear assembly in a clockwise or counterclockwise direction to generate a rotational output,
The taper gear assembly includes a first taper gear engaged with a rotary shaft of a servo motor to receive a driving force, a second taper gear engaged with the first taper gear, and a third taper gear engaged with the second taper gear Comprising a taper gear,
The spiral bevel gear assembly includes a pinion gear disposed coaxially with the third taper gear, a tilting shaft gear disposed to intersect with the pinion gear, and a tilting shaft gear engaged with the pinion gear to generate a rotation output,
Wherein the third taper gear and the pinion gear are integrally formed.
제1항에 있어서,
상기 제3 테이퍼 기어는 상기 스파이럴 베벨 기어 어셈블리에 구동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치.
The method according to claim 1,
And the third taper gear transmits a driving force to the spiral bevel gear assembly.
제2항에 있어서,
상기 테이퍼 기어 각각은 회전축을 중심으로 2도 내지 4도 경사각으로 테이퍼진 치형이 형성되며,
상기 테이퍼 기어 간의 치형 맞물림은 상기 테이퍼 기어 각각의 회전축이 평행하도록 상기 테이퍼 기어 각각의 경사면이 상호 교차되어 맞물리는 것을 특징으로 하는 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치.3. The method of claim 2,
Wherein each of the taper gears is formed with a tapered tooth shape with an inclination angle of 2 to 4 degrees about a rotation axis,
Wherein the tapered gears are engaged with each other such that the tapered gears are mutually intersected so that the tapered gears are parallel to each other. 제2항에 있어서,
상기 피니언 기어의 외주면에 배치되어 상기 피니언 기어와 상기 제3 테이퍼 기어를 지지하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치.
3. The method of claim 2,
And a fixed portion disposed on an outer circumferential surface of the pinion gear to support the pinion gear and the third taper gear.
제4항에 있어서,
상기 기어 각각의 백래시 조정은,
상기 피니언 기어를 회전축 방향으로 이동하여 상기 틸팅축 기어의 백래시를 제거하고,
이후 상기 피니언 기어가 연결된 상기 제3 테이퍼 기어와 상기 제2 테이퍼 기어가 치형 맞물림 되도록 현합 조정하여 백래시를 제거하고,
이후 상기 제2 테이퍼 기어와 상기 제1 테이퍼 기어가 치형 맞물림 되도록 현합 조정하여 백래시를 제거하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 틸팅축 기어 구동 장치.
5. The method of claim 4,
The backlash adjustment of each of the gears,
The pinion gear is moved in the direction of the rotation axis to remove the backlash of the tilting shaft gear,
The third taper gear and the second taper gear, to which the pinion gear is connected,
And then the backlash is removed by adjusting the second taper gear and the first taper gear so as to be in a tooth-like engagement with each other.
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