KR20170111515A - 기어 시프트 장치 및 이를 포함하는 공작기계 - Google Patents

기어 시프트 장치 및 이를 포함하는 공작기계 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 구동부로부터 회전력을 전달받는 샤프트; 외주면에 나사산이 형성되는 원통 형상의 제1 몸체와, 상기 제1 몸체의 지름 보다 작은 지름을 가지고 상기 제1 몸체의 일측면에 돌출되어 형성되는 원통 형상의 제2 몸체를 포함하며, 상기 샤프트와 동회전하는 기어부; 실린더와, 상기 실린더의 양측으로 직선운동하는 실린더 로드를 포함하며, 상기 기어부와 소정간격 이격되어 배치되는 실린더부; 및 일측에 제1 홀이 형성되어 상기 실린더 로드에 고정되고, 타측에 제2 홀이 형성되어 상기 제2 몸체의 외주면을 수용하는 시프터;를 포함하는 기어 시프트 장치 및 이를 포함하는 공작기계를 제공한다.

Description

기어 시프트 장치 및 이를 포함하는 공작기계{APPARATUS FOR SHIFTING A GEAR AND MACHINE TOOL HAVING THE SAME}
본 발명은 기어 변속을 위해 기어를 이동시키는 기어 시프트 장치 및 이를 포함하는 공작기계에 관한 것이다.
공작기계 또는 기어의 변환에 의해 구동되는 기계에서는 기어를 변속하기 위해 기어 위치를 변환할 수 있는 장치가 요구된다.
도 1은 종래 기어 시프트 장치의 사시도이며, 도 2는 종래 기어 시프트 장치에서 시프터와 기어를 부분적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 기어(11) 변속 장치(10)는 기어(11)의 변속을 위해 유압 또는 공압 실린더(12)의 실린더 로드(14)를 시프터(13)와 연결하여 포지션 제어를 한다.
즉, 상기 실린더 로드(14)의 직선 운동에 의해, 상기 시프터(13) 또한 직선 운동하며, 이러한 시프터의 직선 운동이 상기 기어(11)를 이동시키는 것이다.
한편, 도 2를 참조하면, 회전하는 기어(11)의 구동력을 방해하지 않도록 상기 시프터(13)가 기어(11)에 대한 반경 방향 간섭 방지를 위해 소정 간격(A)를 확보하여 배치해야 한다.
이러한 종래 기어(11) 시프트 장치는 기어(11) 회전 시 시프터(13)와 기어(11)의 간섭에 따른 소착 및 마모가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래 기어(11) 시프트 장치는 공작기계 내부에 배치되므로, 외부에서 도그(14) 위치 파악이 정확히 안됨으로 인한 센서(15) 세팅 오류가 발생할 수 있다.
또한, 종래의 시프터(13)는 기어(11) 일측의 일부분에만 힘을 전달할 수 있는 후크 구조로 되어 있기 때문에, 상기 실린더(12) 구동으로 기어(11) 일측에 힘을 전달할 때 편심이 생길 수 있으며, 이러한 편심에 의해 기어(11)가 기울어진 채로 이동되어 변환될 다른 기어(11)와의 치합이 어긋날 수 있다.
이는 기어(11)의 내구성을 저하시킬 뿐만 아니라, 공작기계 내부의 전체적인 파손을 야기할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 기어 시프트 장치의 구조를 개선하여 기어와 시프터 간의 마모 및 소착을 방지하고, 구조를 단순화하여 원가 절감 및 안정적인 동작이 용이한 기어 시프트 장치를 제공함에 있다.
또한, 기어의 회전 중에도 기어의 위치를 변환할 수 있는 구조를 가지며, 기어 측방향으로 힘 전달시 편심이 생기지 않도록 하여 기어 변환의 안정성을 확보할 수 있는 기어 시프트 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 구동부로부터 회전력을 전달받는 샤프트; 외주면에 나사산이 형성되는 원통 형상의 제1 몸체와, 상기 제1 몸체의 지름 보다 작은 지름을 가지고 상기 제1 몸체의 일측면에 돌출되어 형성되는 원통 형상의 제2 몸체를 포함하며, 상기 샤프트와 동회전하는 기어부; 실린더와, 상기 실린더의 양측으로 직선운동하는 실린더 로드를 포함하며, 상기 기어부와 소정간격 이격되어 배치되는 실린더부; 및 일측에 제1 홀이 형성되어 상기 실린더 로드에 고정되고, 타측에 제2 홀이 형성되어 상기 제2 몸체의 외주면을 수용하는 시프터;를 포함하는 기어 시프트 장치를 제공한다.
또한, 상기 시프터는 상기 제1 몸체의 일측면과 소정 간격 이격되어 상기 제2 몸체에 배치될 수 있다.
또한, 상기 시프터와 제2 몸체 사이에 배치되는 베어링부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 몸체의 외주면에는 상기 베어링부가 안착되도록 외주면을 따라 요입홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 베어링부는 상기 제2 몸체의 외주면에 접하여 회전하는 내륜; 상기 시프터의 내주면에 고정되는 외륜; 및 상기 내륜과 외륜 사이에 배치되는 베어링;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기어부의 지름 또는 기어비와 다른 지름 또는 기어비를 가지고 형성되어 상기 샤프트와 동회전하는 적어도 한 개 이상의 기어를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 실린더 로드의 타단에 배치되는 도그와, 상기 실린더 로드와 소정 간격 이격되어 상기 도그와 접촉하여 상기 실린더 로드의 이동 거리를 감지하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 기어 시프트 장치를 포함하는 공작기계를 제공할 수 있다.
또한, 공작기계 하우징에 고정되어 상기 실린더 로드가 직선운동 하도록 하는 가이드홀이 형성되는 고정블록을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실린더는 공작기계 하우징의 외측에 배치되고, 상기 실린더 로드의 일단은 공작기계 하우징의 내부에 배치될 수 있다.
본 발명은 기어 일측면에 시프터에 의한 힘을 균등하게 전달할 수 있으므로 우수한 기어 변환을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 시프터와 기어 사이에 베어링 구조를 배치하여 기어와 직접적으로 시프터가 결합되므로, 기어와 시프터 간의 마모 및 소착을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전체적인 조립 시간이 단축될 수 있다.
도 1은 종래 기어 시프트 장치의 사시도.
도 2는 종래 기어 시프트 장치에서 시프터와 기어를 부분적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기어 시프트 장치의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기어 시프트 장치에서 시프터의 절단면을 도시한 도면.
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 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기어 시프트 장치의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기어 시프트 장치에서 시프터의 절단면을 도시한 도면이다.
실시예에 따른 기어 시프트 장치(100)는 공작기계에 배치되는 것으로써 이하 설명될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 기어 변환이 필요한 모든 기계에 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 실시예는 크게 샤프트(110), 기어부(120), 실린더부(130) 및 시프터(140)를 포함할 수 있으며, 도그(150), 센서부(160) 또는 고정블록(180)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 샤프트(110)는 미도시된 구동부로부터 회전력을 전달받을 수 있다. 따라서, 상기 샤프트(110)가 회전하면, 후술할 기어부(120)와 그 옆에 배치된 기어가 동회전하여 다른 기어로 그 회전력을 전달할 수 있다.
상기 기어부(120)는 외주면에 나사산이 형성되는 원통 형상의 제1 몸체(121)와, 상기 제1 몸체(121)의 지름 보다 작은 지름을 가지고 상기 제1 몸체(121)의 일측면에 돌출되어 형성되는 원통 형상의 제2 몸체(122)를 포함하며, 상기 샤프트(110)와 동회전 할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제2 몸체(122)의 외주면에는 후술할 베어링부(170)가 안착되도록 외주면을 따라 요입홈(122a)이 형성될 수 있다.
이러한 기어부(120)는 아이들 기어로써 형성될 수 있다.
즉, 상기 기어부(120)의 지름 또는 기어비와 다른 지름 또는 기어비를 가지고 형성되되, 상기 기어부(120)와 소정 간격 이격되어 상기 샤프트(110)와 동회전하는 적어도 한 개 이상의 기어(123)를 더 포함하여, 기어비의 변환으로써 구동력을 전달할 수 있는 것이다.
상기 실린더부(130)는 실린더(131)와, 상기 실린더(131)의 양측으로 직선운동하는 실린더 로드(132)를 포함하며, 상기 기어부(120)와 소정간격 이격되어 배치될 수 있다.
이러한 실린더부(130)의 실린더(131)는 공압 또는 유압 실린더(131)로써 구현될 수 있다.
또한, 상기 실린더 로드(132)의 직선 운동을 효과적으로 가이드 하기 위해, 상기 공작기계 하우징에 고정되어 상기 실린더 로드(132)의 일단이 직선운동 할 수 있도록 가이드 하는 가이드홀이 형성되는 고정블록(180)을 포함할 수 있다.
또한, 실시예는 상기 실린더 로드(132)의 타단에 배치되는 도그(150)와, 상기 실린더 로드(132)와 소정 간격 이격되어 상기 도그(150)와 접촉하여 상기 실린더 로드(132)의 이동 거리를 감지하는 센서부(160)를 더 포함할 수 있다.
상기 센서부(160)는 상호 소정 간격 이격된 제1 센서(161)와 제2 센서(162)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 센서(161)는 상기 제2 센서(162)보다 실린더(131)에 가까운 쪽에 배치될 수 있다.
즉, 상기 실린더 로드(132)가 이동시 상기 실린더 로드(132) 타단에 배치된 도그(150) 또한 같이 이동되며, 이러한 도그(150)는 제1 센서(161)와 접촉할 때 전방으로 이동 운동을 한 것이며, 제2 센서(162)와 접촉할 때 후방으로 이동 운동을 한 것이다.
이러한 실린더 로드(132)의 이동은 후술할 시프터(140)를 이동시키고, 이러한 시프터(140)의 이동은 상기 기어부(120)를 이동시키므로, 결과적으로 기어 변환 여부를 감지할 수 있다.
또한, 상기 실린더(131)는 공작기계 하우징의 외측에 배치되고, 상기 실린더 로드(132)의 일단은 공작기계 하우징의 내부에 배치될 수 있다.
이러한 배치는 사용자가 상기 실린더(131) 및 후술할 도그(150)와 센서의 이동 감지가 제대로 되는지 육안으로 바로 확인할 수 있기 때문에, 유지 보수가 용이한 이점이 있다.
상기 시프터(140)는 일측에 제1 홀(141)이 형성되어 상기 실린더 로드(132)의 일단이 관통되어 고정되고, 타측에 제2 홀(142)이 형성되어 상기 제2 몸체(122)의 외주면을 수용할 수 있다.
즉, 상기 제1 홀(141)에는 실린더 로드(132)의 일단이 고정되어 상기 실린더 로드(132)의 이동에 따라 구동력을 전달받아 시프터(140)를 같이 이동시킬 수 있는 것이다. 이러한 제1 홀(141)과 실린더 로드(132)는 로크너트(143)로써 상호 고정될 수 있다.
또한, 상기 시프터(140)는 상기 제1 몸체(121)의 일측면과 소정 간격 이격되어 상기 제2 몸체(122)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 홀(142)은 상기 기어부(120)의 제2 몸체(122)에 형성된 요입홈(122a)에 안치될 수 있다.
이러한 실시예의 구조는 상기 실린더 로드(132)의 직선 운동을 시프터(140)로써 상기 기어부(120)에 전달하되, 상기 기어부(120) 일측면 전체에 대해 균일하게 전달할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 기어 시프트 장치(100)는 기어 위치 변환 시 기어의 편심 없이 기어 위치 변환을 도모할 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 상기 시프터(140)와 제2 몸체(122) 사이에 베어링부(170)가 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 베어링부(170)는 상기 제2 몸체(122)의 외주면에 접하여 회전하는 내륜(171)과, 상기 시프터(140)의 내주면에 고정되는 외륜(172)과, 상기 내륜(171)과 외륜(172) 사이에 배치되는 베어링(173)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 시프터(140)에 형성된 제2 홈(142)의 일측에는 안착홈(144)이 형성되어 상기 베어링부(170)를 삽착할 수 있으며, 이러한 베어링부(170)의 고정은 내륜 스냅링(174) 및 외륜 스냅링(175)으로써 견고하게 고정할 수 있다.
요컨대, 실시예에 따른 기어 시프트 장치(100)는 기어부(120)의 외주면에 밀착하여 균일하게 실린더 로드(132)의 힘을 전달할 수 있는 시프터(140) 구조를 가지므로써 기어 변환 및 조립, 유지 보수를 용이하게 도모할 수 있다.
또한, 실린더(131)를 공작기계 하우징 외부에 둠으로써 센서부(160)와 실린더(131) 조립 또는 유지 보수를 용이하게 도모할 수 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: 기어 시프트 장치 110: 샤프트
120: 기어부 121: 제1 몸체
122: 제2 몸체 122a: 요입홈
123: 기어 130: 실린더부
131: 실린더 132: 실린더 로드
140: 시프터 141: 제1 홈
142: 제2 홈 143: 로트너트
144: 안착홈 150: 도그
160: 센서부 161: 제1 센서
162: 제2 센서 170: 베어링부
171: 내륜 172: 외륜
173: 베어링 174: 내륜 스냅링
175: 외륜 스냅링 180: 고정블록

Claims (10)

  1. 구동부로부터 회전력을 전달받는 샤프트;
    외주면에 나사산이 형성되는 원통 형상의 제1 몸체와, 상기 제1 몸체의 지름 보다 작은 지름을 가지고 상기 제1 몸체의 일측면에 돌출되어 형성되는 원통 형상의 제2 몸체를 포함하며, 상기 샤프트와 동회전하는 기어부;
    실린더와, 상기 실린더의 양측으로 직선운동하는 실린더 로드를 포함하며, 상기 기어부와 소정간격 이격되어 배치되는 실린더부; 및
    일측에 제1 홀이 형성되어 상기 실린더 로드의 일단에 고정되고, 타측에 제2 홀이 형성되어 상기 제2 몸체의 외주면을 수용하는 시프터;를 포함하는 기어 시프트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시프터는 상기 제1 몸체의 일측면과 소정 간격 이격되어 상기 제2 몸체에 배치되는 기어 시프트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시프터와 제2 몸체 사이에 배치되는 베어링부를 더 포함하는 기어 시프트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 몸체의 외주면에는 상기 베어링부가 안착되도록 외주면을 따라 요입홈이 형성되는 기어 시프트 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 베어링부는,
    상기 제2 몸체의 외주면에 접하여 회전하는 내륜;
    상기 시프터의 내주면에 고정되는 외륜; 및
    상기 내륜과 외륜 사이에 배치되는 베어링;을 포함하는 기어 시프트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기어부의 지름 또는 기어비와 다른 지름 또는 기어비를 가지고 형성되어 상기 샤프트와 동회전하는 적어도 한 개 이상의 기어를 더 포함하는 기어 시프트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 로드의 타단에 배치되는 도그와, 상기 실린더 로드와 소정 간격 이격되어 상기 도그와 접촉하여 상기 실린더 로드의 이동 거리를 감지하는 센서부를 더 포함하는 기어 시프트 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어 시프트 장치를 포함하는 공작기계.
  9. 제8항에 있어서,
    공작기계 하우징에 고정되어 상기 실린더 로드가 수용되어 직선운동 하도록 하는 가이드홀이 형성되는 고정블록을 포함하는 공작기계.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 실린더는 공작기계 하우징의 외측에 배치되고, 상기 실린더 로드의 일단은 공작기계 하우징의 내부에 배치되는 공작기계.
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