KR100321850B1 - 연결축용토오크리미터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 작동중 외부의 충격이 발생될 경우 이에 따른 과부하가 주축모터에 미치지 않도록 하여 주축모터가 손상되는 것을 방지하고, 커플링의 중간에 위치한 토오크리미터가 주축모터의 센터와 연결 종동축의 센터를 항상 정위치로 잡아 주므로서 작동중 주축모터의 센터에 대한 연결 종동축의 편심을 막을 수 있는 연결축용 토오크 리미터에 관한 것으로, 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

상,하부 커플링으로 이루어진 통상의 연결축 고정용 커플링에 있어서, 상기 상,하부 커플링의 하측 주연에는 토오크 리미터를 장착하기 위한 상,하측 홈부를 형성하고, 상기 상,하측 홈부의 사이에는 상 하단에 벤딩부가 형성되어 상기 상,하측 홈부에 고정링을 통해 고정되어 있으며 다수의 내,외측 굴곡부를 갖는 주름관이 장착됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

연결축용 토오크 리미터{A TORQUE LIMITER OF THE COPLING SHAFT}

본 발명은 공작기계의 작동중 공구에서 외부의 충격이 발생될 경우 이에 따른 과부하가 주죽모터에 전달되지 않도록 하여 주축모터와 관련부품이 손상되는 것을 방지하고, 커플링의 중간에 위치한 토오크리미터가 주축모터의 주동측과 연결종동축의 센터를 항상 정위치로 잡아 주므로서 작동중 주축모터의 센터에 대한 연결종동축의 편심을 막을 수 있는 연결축용 토오크 리미터에 관한 것이다.

토오크 리미터(TORQUE LIMITER)라 함은 공작기계에 있어서 모터의 주축과 종동 연결축을 연결함은 물론, X,Y,Z 각축의 서보모터와 볼스크류를 연결하여 주는 커플링 역할을 하고, 예기치 못한 과부하 또는 충돌이 발생할 때 서보모터와 볼스크류 사이의 동력을 신속히 차단하여 기계의 손상을 줄이며, 주축모터와 연결종동축 사이 및 서보모티와 볼 스크류 사이에 축심의 불일치에 대한 자동조심 기능을 추가하고, 기계제작 정밀도의 불합리함으로 인한 유니트 간의 불필요한 힘 발생을 없앰으로 각 유니트의 보호 및 수명을 연장하는 역할을 하는 것이다.

통상직인 CNC 공작기계(머시닝 센터, 밀링머시등)는 몸체를 이루는 칼럼과, 이 칼럼 전면의 안내면을 따라 상하이송(Z축)되는 니와, 니의 상측에 올려지며 전후로 이동(X축)되는 새들과 이 새들의 상측에 올려지며 좌우로 이동(Y축)되는 테이블과, 그리고 상기 칼럼의 전방에 설치되어 공구를 물리는 주축헤드로 이루어지는 것이다. 특히 주축헤드에는 주축 회전시키는 주축모터가 장착되며 이 주축은 커플링을 통해 연결 종동축이 연결되는 것이다.

상기와 같이 구성된 통상적인 CNC 공작기계에 있어서는 공작기계의 작동중 작업자의 프로그램 실수 및 가공소재의 불균일 또는 공구의 급격한 마모등으로 인하여 과부하 및 충돌이 발생됨에 따라 주축을 회전시키는 주축모터가 손상되어 막대한 비용의 손실을 가져오는 문제점을 가지고 있었다.

이에 이를 해소하고자 주축모터의 주축과 연결 종동축을 고정하는 커플링에 전단핀을 사용하는 방식이 사용 되었으나, 충돌(과부하)에 의해 핀이 전단되면 이를 교체할 경우 비용 및 시간이 낭비되는 문제점을 가지고 있었다.

또한 핀이 전단된후에도 작업자가 핀의 전단 사실을 인지하지 못하므로서 기계의 손상이 증폭되는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로,

공작기계의 작동중 공구가 장착된 연결 종동축에서 충돌에 의한 과부하 발생시 그 과부하가 주축모터로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 하여 상기 과부하로 인한 주축모터의 손상을 방지하는데 그 목적이 있다.

또한 상부 커플링에 연결되는 주축을 회전시키는 주축모터의 센터와 종동연결축의 센터를 항상 정위치로 잡아줄 수 있도록 하여 작동중 주축모터의 센터에 대한 종동연결축의 편심을 방지할 수 있도록 하는데 있다.

또한 토오크리미터를 이루는 주름관을 이중의 판구조로 형성하여 비틀림에 대한 복원력은 물론 강도를 보다 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.

또한 주름관의 양단을 용접 작업없이 상.하부 커플링에 고정시킬 수 있도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상,하부 커플링으로 이루어진 통상의 연결축용 고정 커플링에 있어서, 상기 상,하부 커플링의 하측 주연에는 토오크 리미터를 장착하기 위한 상,하측 홈부를 형성하고, 상기 상 하측 홈부의 사이에는 상 하단에 벤딩부가 형성되어 상기 상,하측 홈부에 고정링을 통해 고정되어 있으며 다수의 내,외측 굴곡부를 갖는 주름관이 장착됨을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 토오크 리미터에 의한 연결축용 고정 커플링을 나타낸 단면도.

도 2는 도 1의 A부 확대도.

도 3은 도 1의 B부 확대도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 상부커플링 12 : 상측홈부

20 : 하부커플링 22 : 하측홈부

30 : 주름관 32 : 내측굴곡부

34 : 외측굴곡부 36 : 내측판

38 : 외측판 40 : 벤딩부

42 : 수평밀착부 44 : 수직밀착부

46 : 이탈방지턱 50 : 고정링

이하 본 발명을 침부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 토오크 리미터가 장착된 연결축용 고정 커플링의 구성을 나타낸 단면도이다.

이 연결축용 고정 커플링은 통상에서와 같이 상측에 설치되어 주축모터의 주축이 연결되는 상부 커플링(10)과, 상기 상부 커플링(10)으로부터 일정 간격을 두고 하측에 설치되어 종동 연결축이 연결되는 하부 커플링(20)이 구비된다.

이러한 연결축용 고정 커플링에 있어서, 본 발명은 상기 상부 커플링(10)과 하부 커플링(20) 사이에 주름관(30) 형태로 구비되어 상부 커플링(10)과 하부 커플링(20)을 상호 연결시킬 수 있도록 구성되는 것으로, 상기 주름관(30)의 일측단은 상부 커플링(10)에, 타측단은 하부 커플링(20)에 각각 고정된다.

그리고 상기 주름관(30)의 양단을 상부 커플링(10) 및 하부 커플링(20)에 고정시키기 위한 수단으로서, 주름관(30)의 양단부에는 후술되어질 벤딩부(40)가 형성되고, 상부 커플링(10) 및 하부 커플링(20)의 하부측 각각에는 상기 벤딩부(40)가 삽입되어지는 상.하측 홈부(12)(22)가 각각 형성되며, 상기 홈부(12)(22)에 삽입된 주름관(30)의 각 벤딩부(40)는 고정링(미도시됨)에 의해서 고정될 수 있도록 구성한 것이다. 여기서 미설명 부호 32 및 34는, 주름관(30)의 내,외측 굴곡부이다.

도 2는 도 1의 A부 확대도로서, 본 발명의 주름관(30)은

내,외측판(36)(38)으로 구성된다. 이렇게 상기 주름관(30)은 내. 외측판(36)(38)의 이중 구조로 형성한 것은, 주름관(30)의 강도와 비틀림 발생시 복원력을 보다 향상시키기 위한 것이다.

도 3은 도 1의 B부 확대도로서, 이에 도시된 바와 같이 주름관(30)의 양단에 형성된 벤딩부(40)는 수평방향으로 절곡된 수평 밀착부(42)와, 상기 수평 밀착부(42)에서 수직방향으로 절곡된 수직 밀착부(44)와, 상기 수직밀착부(44)에서 다시 외측 수평방향으로 절곡된 이탈방지턱(46)으로 이루어진다.

그리고 상기 벤딩부(40)의 수평밀착부(42)와 이탈방지턱(46) 사이의 공간부로 스프링강선 재질의 사각 단면형상으로 된 고정링(50)이 끼워져, 상기 주름관(30)의 양단 각 벤딩부(40)를 상부 커플링의 홈부(미도시됨) 및 하부커플링(20)의 홈부(22)에 고정시킬 수 있게 되는 것이다.

다음은 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 1을 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 주축이 결합된 상부 커플링(10)이 주축모터(미도시됨)의 구동력에 의해시 회전되면, 이의 회전력에 의해서 상부 커플링(10)이 회전되고, 상기 상부 커플링(10)의 회전력은 다시 주름관(30)을 통해 하부 커플링(20)으로 전달되어 연결 종동축(미도시됨)이 결합된 상기 하부커플링(20)를 회전시키게 된다. 이에 따라 상기 하부커플링(2O)은 연결 종동축을 회전시키게 되고, 이의 회전력은 다시 상기 연결 종동축 상에 장착된 공구를 회전시키게 됨으로써 가공이 이루어지게 되는 것이다.

그런데, 이때 작업자의 프로그램 실수 또는 가공소재가 불균일 하거나 공구의 급격한 마모, 또는 가공물과의 충돌 등으로 인해 연결 구동축의 회전이 순간적으로 멈추게 되면, 상기 연결 구동축에 과부하가 걸리게 되고, 이의 과부하는 다시 하부 커플링(20)을 통해 주름관(30) 측으로 전달되어 상기 주름관(30)에 비틀림이 발생되고, 주름관(30) 측으로 전달된 연결 구동축의 과부하는 상기 주름관(30)의 특성으로 상쇄되면서 상부 커플링(10) 측으로 전달되는 과부하를 차단할 수 있게 되는 것이다. 즉 연결 구동축에서 발생된 과부하가 하부 커플링 및 상부 커플링을 통해 주축모터에 직접적으로 전달되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한 토오크 리미터로서 적용된 주름관(30)이 상시 상호 간격을 두고 이격된 상부 커플링(10) 및 하부 커플링(20)을 잡아 상기 상부 커플링(10)에 결합되는 주축과 하부 커플링(20)에 결합되는 연결 종동축(20)의 센터가 항상 정위치될 수 있도록 작용함으로써 편심을 방지할 수 있게 되고, 이로인해 정밀가공을 수행하는 기계조건을 유지할 수 있는 장점을 갖게 된다.

그리고 주름관(30)을 도 2에 도시된 바와 같이 내,외측판(36)(38)의 이중구조로 형성함으로써 비틀림에 대한 복원력은 물론 강도 보다 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이와함께 상기 주름관(30)의 양단을 용접하지 않고 고정링(50)에 의한 끼움작업만으로 상부 커플링(10) 및 하부 커플링(20)에 고정시킬 수 있도록 함으로써조립작업이 보다 용이하면서도 간편하게 이루어짐은 물론 용접에 의한 주름관의 변형을 방지할 수 있는 장점도 가지게 되는 것이다.

한편, 본 발명은 주축과 종동축을 연결하는 커플링으로 사용됨은 물론, 공작기계에 있어서 각축을 이동시키는 서보모터에도 적용이 가능하다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 공작기계의 작동중 공구가 장착된 연결 종동축에서 충돌에 의한 과부하 발생시, 주름관의 특성에 의한 상쇄작용으로 그 과부하가 주축모터로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 함으로써 상기 과부하로 인한 주축모터의 손상을 방지할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한 커플링의 중간에 위치한 주름관 형태의 토오크리미터가 주축모터의 센터와 종동연결축의 센터를 항상 정위치로 잡아 주므로서 작동중 주축모터의 센터에 대한 종동연결축의 편심을 막을 수 있는 효고가 있다.

또한 토오크리미터클 이루는 주름관을 이중으로 설치함으로서 비틀림에 대한 복원력은 물론 강도를 보다 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

그리고 주름관의 양단을 용접하지 않고 고정링의 끼움 작업만으로 상,하부 커플링에 고정시킬 수 있도록 함으로써 작업의 간편성 및 효율성은 물론 생산성 향상을 기할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 상측에는 주축모터의 주축이 연결되는 상부 커플링(10)과, 하측에 설치되어 종동 연결축에 연결되는 하부 커플링(20)으로 이루어진 통상의 연결축용 고정 커플링에 있어서,

   상기 상,하부 커플링(10)(20)의 하측 주연에는 각각 홈부(12)(22)를 형성하고, 상기 홈부(12)(22)의 사이에는 양단에 벤딩부(40)가 각각 형성되어 상기 홈부(12)(22)에 각각 고정링(50)으로 고정되고 내,외측에 굴곡부(32)(34)가 형성된 주름관(30)이 구비된 것을 특징으로 한 연결축용 토오크 리미터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 주름관(30)을 이중판인 내,외측판(36)(38)으로 형성함을 특징으로 하는 연결축용 토오크 리미터.
3. 제 1항에 있어서, 상기 주름관(30)의 상하단에 형성된 벤딩부(40)는 수평밀착부(42)와 수직 밀착부(44) 및 이 수직 밀착부(44)에서 벤딩되는 이탈방지턱(46)으로 이루어져 상,하측 홈부(12)(22)에 끼워지며, 상기 벤딩부(40)의 내측에는 강선스프링 재질의 사각 단면을 갖는 고정링(50)이 끼워짐을 특징으로 하는 연결축용 토오크 리미터.