KR20190091951A

KR20190091951A - 장구형 워엄의 제조장치, 제조방법 및 이에 의해 제조된 장구형 워엄

Info

Publication number: KR20190091951A
Application number: KR1020180011129A
Authority: KR
Inventors: 김중삼
Original assignee: 김중삼
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2019-08-07
Also published as: KR102120338B1

Abstract

본 발명은 장구형 워엄의 제조장치, 그 제조방법 및 이에 의해 제조된 장구형 워엄에 관한 것으로서, 통상의 선반에서 장구형 워엄을 절삭가공에 의해 신속하게 제조할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 원통형 소재를 고정하는 척(42a)을 회전시키기 위한 주축대(42)와, 상기 주축대(42)의 일측에 구비되는 베드(41)와, 상기 베드(41) 위에 장착되어 가로 및 세로방향으로 이송하는 왕복대(43)와, 상기 주축대(41)와 대향하도록 상기 베드(41) 상에 구비되는 심압대(44)를 포함하여 이루어지는 워엄(Worm) 제조장치에 있어서, 상기 베드(41) 상에 구비되는 장구형 워엄 가공장치(50)를 더 포함하고, 상기 장구형 워엄 가공장치(50)는, 원통형 소재의 측면에 접하여 회전운동을 하는 동시에, 원통형 소재를 향해 세로방향으로 이송하면서 원통형 소재를 절삭하여 장구형 워엄의 치형을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

장구형 워엄의 제조장치, 제조방법 및 이에 의해 제조된 장구형 워엄{MANUFACTURING APPARATUS OF ENVELOPING WORM, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND ENVELOPING WORM THEREBY}

본 발명은 장구형 워엄의 제조장치, 제조방법 및 이에 의해 제조된 장구형 워엄에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 선반의 왕복대에 회전할 수 있는 원형의 절삭공구를 장착하여 장구형 워엄을 가공함으로써, 장구형 워엄 가공시간을 대폭 단축하여 생산성을 향상시키고, 제조원가를 낮출 수 있는 장구형 워엄의 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

각종 기계장치에서 동력을 전달하기 위해 사용되는 기어 중에 워엄 기어(Worm Gear)가 있다.

상기 워엄 기어는, 도 1에 도시된 바와 같이, 긴 원통형 소재에 나사산을 형성한 워엄(10)(Worm, 이하 후술할 '장구형 워웜'과 구별하기 위해 '원통형 워엄'이라 칭하기로 한다)과, 상기 원통형 워엄과 맞물려 회전하는 스퍼어 기어 또는 헬리컬 기어 형상의 워엄 휠(Worm Wheel)(20)로 구성된다.

상기 워엄 기어는, 워엄 축(10a)과 워엄 휠(20) 축이 90도로 교차하는 구조로서, 기어비를 자유롭게 조절할 수 있고, 감속비가 매우 크다는 장점이 있다.

이에 따라 상기 워엄 기어는 각종 기계의 감속장치에 널리 사용되고 있다.

또한 워엄 기어는, 백래시(Backlash)가 적고 부하용량이 크며, 소음과 진동이 적고, 동일한 출력일 경우 크기와 무게를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

이에 따라 상기 워엄 기어는, 각종 공작기계나 로봇의 감속기, 위치 제어장치, 산업용 건설용 중장비의 방향전환장치, 펌프 제어장치, 밸브, 정밀 액츄에이터, 차량의 기어박스, 파워윈도우, 파워시트, 선루프 제어장치 등에 널리 사용되고 있다.

그러나 워엄 기어는, 접촉면적이 매우 작고 미끄럼이 많이 발생하며 마모가 심하므로, 동력전달 면에서는 불리하다는 단점이 있다.

또한 워엄 기어는, 고속 회전시 열이 심하게 발생하여 수명이 짧아지게 된다는 단점이 있다.

상기한 원통형 워엄(10)은, 원통형 소재의 외주면에 나사산을 형성하는 절삭가공 또는 전조가공(Form Rolling)에 의해 제조된다.

절삭가공에 의해 원통형 워엄(10)을 제조하는 경우에는, 원통형 소재(W)를 선반 등의 공작기계에서 회전시키면서 절삭공구(T)에 의해 원통형 소재(W)의 원주면에 나사산을 형성한다.

또한 소성가공의 일종인 전조가공에 의해 원통형 워엄(10)을 제조하는 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 나사산이 형성된 한 쌍의 원통형 다이(10b) 사이에 원통형 소재(W)를 위치시킨 후, 상기 원통형 다이(10b)로 원통형 소재(W)를 가압하여 워엄을 제조한다.

즉, 나사산이 형성된 한 쌍의 원통형 다이(10b)를 동일한 방향으로 회전시키면서 원통형 소재(W)를 가압하여 소재의 외주면에 나사산을 형성한다.

상기한 전조가공에 의하면, 절삭가공과 달리 칩(Chip)이 발생하지 않으므로 소재의 이용률이 높고, 소재와 공구가 국부적으로 접촉하기 때문에 비교적 작은 힘으로도 가공할 수 있다는 장점이 있다.

특히 전조가공에 형성된 이빨은, 소성변형에 의해 가공경화되고 조직이 치밀하게 형성되어 기계적 강도가 향상되는 장점이 있다.

한편 상기한 워엄 기어 중에, 워엄의 형상을 장구형으로 제조한 '장구형 워엄 기어'가 있다.

상기한 '장구형 워엄 기어'는, 도 3에 도시된 바와 같이, 장구모양으로 형성된 장구형 워엄(30)(Enveloping Worm, 또는 Hourglass Worm이라 부르기도 한다)과, 상기 장구형 워엄(30)에 맞물리는 워엄 휠(20)로 구성된다.

상기 장구형 워엄(30)은, 상기한 원통형 워엄(10) 비해 이빨 간의 접촉면적이 향상되어, 동력전달 효율 및 내충격성이 향상된다는 장점이 있다.

도 1에 도시된 원통형 워엄 기어와 도 3에 도시된 장구형 워엄기어의 단면을 비교해 보면, 장구형 워엄 기어가 원통형 워엄 기어에 비해 이빨 간의 접촉면적이 증대되고 있음을 알 수 있다.

즉, 장구형 워엄 기어는, 도 3에 도시된 바와 같이, 장구형 워엄(30)의 모든 이빨이 워엄 휠(20)과 맞닿는 구조가 된다.

이에 따라 장구형 워엄 기어는, 원통형 워엄 기어에 비해 동력전달 효율이 향상되고 소음 및 진동이 적으며, 열 발생이 적어 수명이 향상된다는 장점이 있다.

그러나 상기한 장구형 워엄 기어는 그 설계와 제작이 어려워, 현재 일부 업체에서만 성능이 검증된 장구형 워엄 기어를 절삭가공에 의해 제조하고 있다.

또한 통상의 선반에서 원통형 워엄은 가공할 수 있지만 장구형 워엄은 가공하기가 매우 어렵다.

따라서 장구형 워엄을 절삭가공에 의해 제조하기 위해서는 고가의 5축 가공기를 구비하여야 하는 문제가 있다.

5축 가공기에 의한 장구형 워엄의 절삭가공은, 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 소재를 중앙 부문이 오목하게 되도록 장구형으로 가공한 후, 단일의 절삭공구(T)를 사용하여 그 위치를 이동시켜가면서 치형을 형성하고 있다.

이에 따라 장구형 워엄의 가공에 시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되고, 가격이 높아진다는 문제점이 지적되고 있다.

KR 10-1482251 B1 KR 10-0581608 B1

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전형 절삭공구를 사용하여 통상의 선반에서도 장구형 워엄을 절삭가공에 의해 제조할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 장구형 워엄의 가공시간을 대폭 단축하여 생산성을 향상시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 장구형 워엄을 비교적 간단한 장치에 의해 손쉽게 절삭가공할 수 있도록 하여 제조원가를 낮추는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 장구형 워엄을 절삭가공하기 위해 고가의 5축 가공기를 필요로 하지 않도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원통형 소재를 고정하는 척을 회전시키기 위한 주축대와, 상기 주축대의 일측에 구비되는 베드와, 상기 베드 위에 장착되어 가로 및 세로방향으로 이송하는 왕복대와, 상기 주축대와 대향하도록 상기 베드 상에 구비되는 심압대를 포함하여 이루어지는 워엄 제조장치에 있어서, 상기 베드 상에 구비되는 장구형 워엄 가공장치를 더 포함하고, 상기 장구형 워엄 가공장치는, 원통형 소재의 측면에 접하여 회전운동을 하는 동시에, 원통형 소재를 향해 세로방향으로 이송하면서 원통형 소재를 절삭하여 장구형 워엄의 치형을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장구형 워엄 가공장치는, 원주상에 다수의 절삭 바이트가 구비된 원형의 회전몸체와, 상기 회전몸체를 회전시키기 위한 제1 회전축과, 상기 회전몸체와 세로방향으로 대향하도록 구비되는 제2 회전축과, 상기 제2 회전축을 구동시키기 위한 구동모터와, 상기 제1 회전축과 제2 회전축을 연결하는 타이밍 벨트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 회전몸체의 상부에 고정원판 및 고정너트가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장구형 워엄 가공장치의 제2 회전축은, 워엄 기어 감속비에 따라 회전 동기화 장치에 의해 주축대와 동시에 회전하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장구형 워엄 가공장치는, 리니어 서보모터에 의해 원통형 소재를 향해 세로 방향으로 왕복 이송되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장구형 워엄 가공장치는, 베드 상에 구비되는 하부 가로이송대에 탈착식으로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장구형 워엄 가공장치는, 원주상에 다수의 절삭 바이트가 구비된 회전몸체와, 상기 회전몸체를 회전시키기 위한 제1 회전축과, 상기 제1 회전축의 단부에 구비되는 종동기어와, 상기 종동기어와 맞물리는 구동기어와, 상기 구동기어의 제2 회전축을 구동시키기 위한 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장구형 워엄 가공장치의 제1 회전축은, 워엄기어 감속비에 따라 회전 동기화 장치에 의해 주축대와 동시에 회전하는 것을 특징으로 한다.

한편 장구형 워엄을 가공하기 위한 절삭공구는, 원형 회전몸체의 원주상에 다수의 절삭 바이트가 조립되어, 상기 원형의 회전몸체가 척에 고정된 장구형 소재와의 워엄기어 감속비에 따라 회전하면서, 다수의 절삭 바이트가 장구형 소재의 외주면을 동시에 절삭하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 회전몸체의 외주에 다수의 절삭 바이트가 각각 볼트로 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한 부분 원호상으로 형성된 바이트 고정부재에 복수의 절삭 바이트가 볼트로 조립되고, 상기 부분 원호상의 바이트 고정부재가 회전몸체의 외주에 볼트로 조립되는 것을 특징으로 한다.

한편 바이트를 사용하여 절삭가공에 의해 장구형 워엄을 제조하는 방법은, (a) 원통형 소재의 단면을 양단에서 중앙 부분을 향해 단면이 감소되도록 오목하게 형성하여, 장구형 소재가 되도록 가공하는 단계(S10)와, (b) 주축대의 척에 고정된 장구형 소재와 왕복대에 구비된 원형의 절삭공구를 워엄기어 감속비에 따라 회전시키는 단계와, (c) 상기 원형의 절삭공구를 장구형 소재를 향해 세로방향으로 이송시키는 단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 원형의 절삭공구를 장구형 소재를 향해 세로방향으로 이송시키는 단계(S30)에서, 리니어 서보모터를 이용하여 절삭공구가 장착된 세로 이송대를 세로방향으로 왕복 이송시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 통상의 선반에서 장구형 워엄을 신속하고 효율적으로 절삭가공할 수 있는 효과가 있다.

또한 기존의 선반의 왕복대에 워엄 가공장치를 부착하여 장구형 워엄을 절삭가공할 수 있는 효과가 있다.

또한 장구형 워엄의 가공시간을 단축하여 생산성을 향상시키고 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한 장구형 워엄을 절삭가공하기 위해 고가의 5축 가공기를 필요로 하지 않도록 하는 효과가 있다.

도 1은 통상적인 원통형 워엄 기어를 나타낸 구성도.
도 2는 종래 방식에 따른 전조가공에 의해 원통형 워엄 기어를 제조하는 방식을 설명하기 위한 도면.
도 3은 통상적인 장구형 워엄 기어를 나타낸 구성도.
도 4는 종래 방식에 따른 5축 가공기에 의해 장구형 워엄 기어를 제조하는 방식을 설명하기 위한 도면.
도 5는 일반적인 선반의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장구형 워엄 제조장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장구형 워엄 제조장치의 요부 측단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장구형 워엄 절삭공구를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 장구형 워엄 절삭공구를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 장구형 워엄 제조장치의 개략적인 요부 사시도.
도 11은 본 발명에 따라 장구형 워엄을 제조하는 과정을 나타낸 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도 5 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.

<제1 실시예>

도 5 내지 8은 본 발명의 제1 실시예를 도시한 것이다.

먼저 일반적인 선반의 구조를 도 5를 참조하여 설명한다.

일반적인 선반은, 도 5에 도시된 바와 같이, 원통형 소재를 고정하는 척(42a)을 회전시키기 위한 주축대(42)와, 상기 주축대(42)의 일측에 구비되는 베드(41)와, 상기 베드(41) 위에 장착되어 가로 및 세로방향으로 이송하는 왕복대(43)와, 상기 왕복대(43)의 상부에 구비되어 절삭공구를 고정하는 공구대(43d)와, 상기 주축대(41)와 대향하도록 상기 베드(41) 상에 구비되는 심압대(44)를 포함하여 이루어진다.

상기 주축대(42)는 선반의 일측에 구비되어 원통형 소재를 고정한 척(42a)을 회전시킨다.

상기 왕복대(43)는 하부 가로이송대(43a), 상기 하부 가로 이송대(43a)의 상부에 구비되는 세로이송대(43b), 상기 세로이송대(43b)의 상부에 구비되는 상부 가로이송대(43c)를 포함하여 구성되어, 베드(41) 상에서 좌우로 이동한다.

상기 공구대(43d)는 상기 상부 가로이송대(43d)의 상부에서 회전가능하게 구비되며, 절삭공구를 장착하여 원통형 소재를 절삭하도록 한다.

상기 선반에 의하면, 원통형의 소재의 일단을 척(42a)에 고정하고, 타단을 심압대(44)에 구비된 센터부재(C)로 지지한 상태에서 주축대(42)를 회전시키고, 절삭공구가 장착된 왕복대를 세로방향 또는 가로방향으로 이송시키면서 원통형 소재를 다양한 형상으로 가공할 수 있다.

또한 원통형 소재를 회전시키면서 왕복대를 일정속도로 세로방향으로 이송시키면서 숫나사 또는 암나사를 가공할 수 있고, 통상의 원통형 워엄도 가공할 수가 있다.

그런데 상기한 종래의 선반에 의하면, 원통형 워엄은 가공할 수 있지만, 중앙부분이 오목한 장구형 워엄은 가공하기가 매우 곤란하다.

즉, 통상의 선반은 절삭공구가 장착된 공구대(43d)를 가로 또는 세로의 한 방향으로만 이송시킬 수 있기 때문에, 중앙 부분이 오목한 장구형 워엄을 가공하기가 매우 어렵다.

선반으로 상기한 장구형 워엄을 가공하기 위해서는, 절삭공구가 장착된 왕복대를 가로방향(베드 방향)으로 이송시키는 동시에, 세로방향(공작물 방향)으로도 일정한 속도로 전진과 후퇴를 반복해야 한다.

즉 절삭공구가 장착된 왕복대를 자동으로 가로방향(베드 방향)으로 이송시키면서(이는 리드 스크류를 이용한 나사 절삭시 사용되는 방식이다), 수동으로 세로 이송대(43b)를 전진 및 후퇴시켜야 하기 때문에, 장구형 워엄의 치형을 정밀하게 형성할 수가 없다.

이에 따라 장구형 워엄을 절삭가공 할 때에는 고가 장비인 5축 가공기를 사용하고 있다.

그런데 5축 가공기에 의한 장구형 워엄의 절삭방식은, 엔드밀과 같은 단일의 절삭공구를 사용하여 그 위치를 이동시켜가면서 소재를 조금씩 절삭하는 방식이므로, 가공시간이 아주 많이 소요되어 생산성이 저하되고, 가격이 높아진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통상의 선반에서 장구형 워엄을 신속하고 정밀하게 절삭가공 할 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 따른 장구형 워엄 가공장치(50)는, 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 원통형 소재의 측면에 접하여 회전운동을 하는 동시에, 원통형 소재를 향해 세로방향으로 이송하면서 원통형 소재를 절삭하여 장구형 워엄의 치형을 형성한다.

즉 본 발명에 따른 장구형 워엄 가공장치(50)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 원주상에 다수의 절삭 바이트(52)가 구비된 회전몸체(51)와, 상기 회전몸체(51)를 회전시키기 위한 제1 회전축(54)과, 상기 회전몸체(51)와 세로방향으로 대향하도록 구비되는 제2 회전축(55)과, 상기 제2 회전축(55)을 구동시키기 위한 구동모터(56)와, 상기 제1 회전축(54)과 제2 회전축(55)을 연결하는 타이밍 벨트(57)를 포함하여 이루어진다.

상기 타이밍 벨트(57)는, 제1 회전축(54)의 단부에 구비된 제1 풀리(54a)와 제2 회전축(55)의 단부에 구비된 제2 풀리(55a)를 서로 연결한다.

그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 제2 회전축(54)과 제1 회전축(55)의 동력전달은 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있다.

또한 도면에는 도시하지 않았으나 상기 구동모터(56)의 속도를 제어하는 감속기가 더 구비된다.

또한 상기 회전몸체(51)의 상부에 고정원판(51a) 및 고정너트(53)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 고정원판(51a) 및 고정너트(53)는, 회전몸체(51)의 상부에 조립되어 각 절삭 바이트(52)들을 견고히 고정시킨다.

이를 위해 상기 제1 회전축(54)의 상단에는 고정너트(53)가 조립되도록 하기 위한 숫사나부가 형성되어 있고, 상기 고정너트(53)의 일측에는 고정너트(53)를 조이기 위한 고정핸들(53a)이 구비되어 있다.

상기한 구조에서, 구동모터(56)를 구동하여 제2 회전축(55)을 회전시키면, 상기 타이밍 벨트(57)에 의해 제1 회전축(54) 및 회전몸체(51)가 회전하게 된다.

이때 상기 워엄 가공장치(50)의 제2 회전축(55)은, 워엄기어 감속비에 따라 회전 동기화 장치(도시 생략)에 의해 주축대(42)의 척(42a)과 동시에 회전한다.

상기 회전 동기화 장치에 의해, 회전몸체(51)에 구비된 절삭 바이트(52)가 계속 회전하면서 이와 맞물리는 장구형 소재(W1)의 외주에 정확한 치형을 형성할 수가 있다.

상기 회전 동기화 장치 자체는 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 상기 장구형 워엄 가공장치(50)는, 리니어 서보모터(Linear Servo Motor)(도시 생략)에 의해 세로이송대(43b)를 세로 방향으로 이송시키는 것이 바람직하다.

상기 리니어 서보모터는 왕복운동 및 위치를 제어할 수 있는 공지의 모터이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 본 발명의 장구형 워엄 가공장치(50)는, 베드(41) 상에 구비되는 하부 가로이송대(43a)에 탈착식으로 구비되는 것이 바람직하다.

상기한 방식에 의해, 기존의 선반에서 상부 세로이송대(43c) 및 공구대(43d)를 제거한 후, 본 발명에 따른 장구형 워엄 가공장치(50)를 조립하여 장구형 워엄을 절삭가공할 수 있다.

이에 따라 장구형 워엄 제조장치의 제작비용을 현저히 줄일 수가 있다.

그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 장구형 워엄 가공장치(50)는 선반과 일체형으로 제작될 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 장구형 워엄의 절삭 가공장치에서 장구형 워엄을 제조하기 위한 절삭공구(T)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 원형 회전몸체(51)의 원주상에 다수의 절삭 바이트(52)가 조립된다.

즉 회전몸체(51) 자체에 다수의 절삭 바이트(52)가 하나씩 볼트로 조립될 수 있다.

또한 상기 절삭 바이트(52)의 형상은 좌우 대칭형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의해, 바이트의 한쪽이 마모된 경우에 방향을 바꾸어 다른 쪽을 사용하여 절삭을 할 수 있다.

그리고 상기 절삭 바이트(52)는 워엄의 치형과 동일하게 배치되고, 원형 회전몸체(51)의 직경은 장구형 워엄의 곡률에 대응되도록 형성한다.

즉 본 발명에 따른 절삭 바이트(52)를 구비한 회전몸체(51)는, 추후 장구형 워엄(30)과 조립될 워엄 휠에 대응되는 형상이 된다.

본 발명에 따른 원형의 절삭공구(T)에 의하면, 회전몸체(51)가 척(42a)에 고정된 장구형 소재(W1)와 워엄기어 감속비에 따라 회전하면서, 다수의 절삭 바이트(52)가 장구형 소재(W1)의 외주면을 동시에 절삭하여 치형을 형성할 수 있다.

<제2 실시예>

도 9는 본 발명의 제2 실시예를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 제2 실시예는, 상기한 제1 실시예에서 절삭공구(T)의 구조를 변경한 것이다.

즉 도 9에 도시된 바와 같이, 부분 원호상으로 형성된 바이트 고정부재(52a)에 복수의 절삭 바이트(52)가 볼트로 조립되고, 상기 부분 원호상의 바이트 고정부재(52a)가 회전몸체(51)의 외주에 볼트로 조립된다.

이때 각 바이트 고정부재(52a)의 원호상 길이는, 가공할 워엄의 이빨 개수와 일치시키는 것이 바람직하다. 이는 장구형 워엄의 가공시, 하나의 바이트가 아니라 여러개의 바이트가 동시에 절삭을 하게 된다는 점을 고려한 것이다.

그 이외의 사항은 상기 제1 실시예의 경우와 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

<제3 실시예>

도 10은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 제3 실시예는 상기한 제1 실시예에서 제1 회전축(54)과 제2 회전축(55)이 타이밍 벨트 대신에 기어에 의해 연결되도록 한 것이다.

즉 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 장구형 워엄 가공장치(50)는, 원주상에 다수의 절삭 바이트(52)가 구비된 회전몸체(51)와, 상기 회전몸체(51)를 회전시키기 위한 제1 회전축(54)과, 상기 제1 회전축(54)의 단부에 구비되는 종동기어(54b)와, 상기 종동기어(54b)와 맞물리는 구동기어(55b)와, 상기 구동기어(55b)의 제2 회전축(55)을 구동시키기 위한 구동모터(56)를 포함하여 구성된다.

상기한 구조에서 구동모터(56)를 구동시키면, 제2 회전축(55)의 단부에 구비된 구동기어(55b)가 회전하게 되고, 이와 맞물려 있는 종동기어(54b)가 회전하면서 제1 회전축(54)을 회전시켜 그 상부에 구비된 회전몸체(51) 및 절삭 바이트(52)를 회전시키게 된다.

상기 제1 회전축(54) 역시, 워엄기어 감속비에 따라 회전 동기화 장치에 의해 주축대(42)의 척(42a)과 동시에 회전한다.

그 이외의 사항은 상기한 제1 실시예의 경우와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

이하 도 11을 참조하여 본 발명에 따라 장구형 워엄을 제조하는 과정을 설명한다.

먼저 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 원통형 소재(W1)의 일단을 척(42a)에 고정시키고 타단을 심압대(44)의 선단에 구비된 센터부재(C)로 지지한 후, 상기 척(42a)을 회전시킨다.

이어서 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 절삭 바이트(52)를 사용하여 원통형 소재(W)의 단면을 양단에서 중앙 부분을 향해 단면이 감소하도록 오목하게 형성하여, 장구형 소재(W1)가 되도록 한다(S10).

여기서 상기 S10 단계는 선반이 아닌 다른 공작기계에서 이루어질 수도 있다.

이어서 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭공구(T) 회전시키는 동시에 세로방향(소재방향)으로 이동시키면서 소재의 외주를 절삭하여 치형을 형성한다.

여기서 주축대(42)의 척(42a)에 고정된 장구형 소재(W1)와 왕복대에 구비된 원형의 절삭공구(T)는, 워엄기어 감속비에 따라 동기화 장치에 의해 동시에 회전된다(S20).

이때 리니어 서보모터를 이용하여 절삭공구(T)가 장착된 세로 이송대(43b)를 세로방향(소재 방향)으로 이송시킨다.

그러면 도 11(d)에 도시된 바와 같이, 다수의 절삭 바이트(52)가 동시에 장구형 소재(W1)의 외주를 절삭하여 워엄의 치형을 형성하게 되고, 최종적으로 도 11(d)에 도시된 바와 같은 장구형 워엄(30)을 제조할 수 있다.

통상적으로 원통형 워엄(10)은, 전조가공(도 2 참조) 또는 절삭가공에 의해 제조되고 있다.

상기 전조가공 방식은, 조직이 치밀해지고 가공속도가 빠르다는 장점이 있지만 치형이 정밀하지 못하다는 단점이 있다. 이에 따라 고정밀도를 요구하는 기계부품으로 사용하기에 적합하지 않다.

이에 따라 고정밀도를 요구하는 기계에서는 절삭가공에 의해 제조된 워엄을 사용하고 있다. 상기 절삭가공에 의하면 치형을 정밀하게 가공할 수 있는 장점이 있다.

한편, 장구형 워엄(30)은 일반 원통형 워엄(10)에 비해 많은 장점을 가지고 있지만, 일반 선반에서는 가공하기가 매우 어렵다는 문제가 있다.

즉 일반 원통형 워엄(10)은 단면의 형상이 일정하기 때문에 일반 선반에서 절삭을 하여 치형을 형성할 수가 있지만, 장구형 워엄(30)은 단면의 형상이 변화하기 때문에 일반 선반에서 정밀한 치형을 형성하기가 아주 어렵다.

이에 따라 장구형 워엄을 가공하기 위해서 고가의 5축 가공기를 이용하여야 하는데, 상기 5축 가공기는 단일의 절삭공구를 사용하여 그 위치를 변화시켜 가면서 치형을 형성하는 방식이므로, 가공속도가 아주 느리다는 단점이 있다.

또한 고가의 5축 가공기를 사용하여야 하기 때문에 제조비용이 증가하게 되는 문제가 있다.

이에 비해 본 발명에 따른 장구형 워엄 제조장치 및 방법에 의하면, 일반 선반에 비교적 간단한 구조의 장구형 워엄 가공장치(50)를 장착하여, 장구형 워엄을 손쉽고 정밀하게 가공할 수가 있다.

이에 따라 저비용으로도 고정밀도의 장구형 워엄을 신속히 제조할 수가 있게 된다.

특히 다수의 절삭 바이트가 동시에 절삭작업을 하게 되므로, 치형 가공속도가 아주 빨라져 생산성을 대폭 향상시킬 수가 있고, 제조원가를 낮출 수가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능 하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

10: 원통형 워엄(Worm) 10a: 워엄 축
10b: 원통형 다이(Die) 20: 워엄 휠(Worm Wheel)
30: 장구형 워엄 30a: 워엄 축
40: 선반 41: 베드(Bed)
42: 주축대 42a: 척(Chuck)
43: 왕복대 43a: 하부 가로이송대
43b: 세로이송대 43c: 상부 가로이송대
43d: 공구대 44: 심압대
50: 장구형 워엄 가공장치 51: 회전몸체 51a: 고정원판 52: 절삭 바이트 52a: 바이트 고정부재 53: 고정너트 53a: 고정핸들 54: 제1 회전축 54a: 제1 풀리(Pulley) 54b: 종동기어
55: 제2 회전축 55a: 제2 풀리
55b: 구동기어 56: 구동모터(Motor)
57: 타이밍 벨트(Timing Belt)
B: 베어링 T: 절삭공구
W: 원통형 소재 W1: 장구형 소재

Claims

원통형 소재를 고정하는 척(42a)을 회전시키기 위한 주축대(42)와, 상기 주축대(42)의 일측에 구비되는 베드(41)와, 상기 베드(41) 위에 장착되어 가로 및 세로방향으로 이송하는 왕복대(43)와, 상기 주축대(41)와 대향하도록 상기 베드(41) 상에 구비되는 심압대(44)를 포함하여 이루어지는 워엄(Worm) 제조장치에 있어서,
상기 베드(41) 상에 구비되는 장구형 워엄 가공장치(50)를 더 포함하고,
상기 장구형 워엄 가공장치(50)는,
원통형 소재의 측면에 접하여 회전운동을 하는 동시에, 원통형 소재를 향해 세로방향으로 이송하면서 원통형 소재를 절삭하여 장구형 워엄의 치형을 형성하는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 제조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장구형 워엄 가공장치(50)는,
원주상에 다수의 절삭 바이트(52)가 구비된 원형의 회전몸체(51)와,
상기 회전몸체(51)를 회전시키기 위한 제1 회전축(54)과,
상기 회전몸체(51)와 세로방향으로 대향하도록 구비되는 제2 회전축(55)과,
상기 제2 회전축(55)을 구동시키기 위한 구동모터(56)와,
상기 제1 회전축(54)과 제2 회전축(55)을 연결하는 타이밍 벨트(57)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 제조장치.
제 2 항에 있어서,
상기 회전몸체(51)의 상부에 고정원판(51a) 및 고정너트(53)가 구비되는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 제조장치.
제 2 항에 있어서,
상기 장구형 워엄 가공장치(50)의 제2 회전축(55)은, 워엄기어 감속비에 따라 회전 동기화 장치에 의해 주축대(42)의 척(42a)과 동시에 회전하는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 제조장치.
제 2 항에 있어서,
상기 장구형 워엄 가공장치(50)는,
리니어 서보모터에 의해 원통형 소재를 향해 세로 방향으로 왕복 이송되는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 제조장치.
제 2 항에 있어서,
상기 장구형 워엄 가공장치(50)는 베드(41) 상에 구비되는 하부 가로이송대(43a)에 탈착식으로 구비되는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 제조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장구형 워엄 가공장치(50)는,
원주상에 다수의 절삭 바이트(52)가 구비된 회전몸체(51)와,
상기 회전몸체(51)를 회전시키기 위한 제1 회전축(54)과,
상기 제1 회전축(54)의 단부에 구비되는 종동기어(54b)와,
상기 종동기어(54b)와 맞물리는 구동기어(55b)와,
상기 구동기어(55b)의 제2 회전축(55)을 구동시키기 위한 구동모터(56)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 제조장치.
제 7 항에 있어서,
상기 장구형 워엄 가공장치(50)의 제1 회전축(54)은, 워엄기어 감속비에 따라 회전 동기화 장치에 의해 주축대(42)의 척(42a)과 동시에 회전하는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 절삭 가공 장치.
장구형 워엄의 절삭 가공장치에서 장구형 워엄을 제조하기 위한 절삭공구에 있어서, 상기 절삭공구(T)는,
원형 회전몸체(51)의 원주상에 다수의 절삭 바이트(52)가 조립되어,
상기 회전몸체(51)가, 척(42a)에 고정된 장구형 소재(W1)와의 워엄기어 감속비에 따라 회전하면서, 다수의 절삭 바이트(52)가 장구형 소재(W1)의 외주면을 동시에 절삭하는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄 절삭공구.
제 9 항에 있어서,
상기 회전몸체(51)의 외주에 다수의 절삭 바이트(52)가 각각 볼트로 조립되는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄 절삭공구.
제 9 항에 있어서,
부분 원호상으로 형성된 바이트 고정부재(52a)에 복수의 절삭 바이트(52)가 볼트로 조립되고,
상기 부분 원호상의 바이트 고정부재(52a)가 회전몸체(51)의 외주에 볼트로 조립되는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄 절삭공구.
바이트를 사용하여 절삭가공에 의해 장구형 워엄을 제조하는 방법에 있어서,
(a) 원통형 소재(W)의 단면을 양단에서 중앙 부분을 향해 단면이 감소되도록 오목하게 형성하여, 장구형 소재(W1)가 되도록 가공하는 단계(S10)와,
(b) 주축대(42)의 척(42a)에 고정된 장구형 소재(W1)와 왕복대에 구비된 원형의 절삭공구(T)를 워엄기어 감속비에 따라 동시에 회전시키는 단계(S20)와,
(c) 상기 원형의 절삭공구(T)를 장구형 소재(W1)를 향해 세로방향으로 이송시키는 단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 제조방법.
제 13 항에 있어서,
상기 원형의 절삭공구를 장구형 소재(W1)를 향해 세로방향으로 이송시키는 단계(S30)에서,
리니어 서보모터를 이용하여 절삭공구(T)가 장착된 세로 이송대(43b)를 세로방향으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄의 제조방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 제조장치, 절삭공구 또는 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 장구형 워엄.