KR0171112B1 - 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중심축에 타이트하게 물린 봉재의 핀가공물(예컨대 ø 0.8-12mm)을 신속하게 연마 및 절단하고 잔심이 남아 있지 않게 절삭공구의 절단바이트를 가공헤드장치본체와 함께 고속 회전시켜 원하는 핀형태의 봉재가공이 이루어지도록 고정밀 서보모터의 구동으로 내부사프트의 이송부재를 조절하여 상기 절단바이트의 위치각도를 기계적으로 정밀고정할 수 있는 가공헤드장치에 관한 것으로,

Description

봉제작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치

본 발명은 본재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중심축에 타이트하게 물린 봉재의 핀가공물(예컨대 ø 0.8-12mm)을 신속하게 연마 및 절단하고 잔심이 남아 있지 않게 절삭공구의 절단바이트를 가공헤드장치본체와 함께 고속 회전시켜 원하는 핀형태의 봉재가공이 이루어지도록 고정밀 서보모터의 구동으로 내부사프트의 이송부재를 조절하여 상기 절단바이트의 위치각도를 기계적으로 정밀고정할 수 있는 가공헤드장치에 관한 것이다.

현재 기계기술 및 정보기술을 복합화시킨 메카트로닉스는 기술적으로 새롭다는 것보다 상호의 기술을 일으켜 상승적으로 효과를 높히게 되는 바, 공작기계중 금속공작기계는 주로 금속의 가공물을 절삭, 연삭등의 방법에 의해 불요구를 제거하고 소요의 형상으로 만들어내는 기계로서 가공기능은 공구와 공작물과의 상대운동에서 가공을 행하여 절삭동, 이송동 및 위치조정동의 3운동요소로 성립되고 있다.

상기 금속공작기계의 선반은 척(chuck)등에서 주축에 공작물을 취부하여 회전시키고 공작물에 대해 절삭공구를 주축중심을 포함한 평면내에서 이동시켜 여러 가지 원하는 형태의 가공을 행하는 공작기계이고, 선반중 단추자동선반은 주축의 수가 1개로 소물부품의 대량생산에 사용되는 선반으로 봉재(俸材)작업용은 소경으로 작은 길이의 가공물에 적용하고 있다.

상기 봉재는 재료이송장치에 의해 주축의 후방에서 주축구멍을 통하여 소정의 길이까지 돌출시켜 방사성에 배치된 다수의 절삭공구에 의해 잇달아 가공되고 최후에 절단된다. 다시한번 재차 봉재의 돌출 및 가공작업이 반복되는 바, 여기서 이들 운동의 제어는 캠에 의해 기계적으로 행해지고 있다.

따라서, 종래와 달리 봉재의 가공물이 회전하는 것이 아니라 가공헤드장치가 회전함에 따라 상기 가공헤드장치의 절단바이트가 원하는 핀형태로 봉재가공 및 절단을 행하게 된다. 그런데, 봉재의 핀가공물이 가공헤드장치의 중심에 타이트하게 물린 상태에서 상기 가공헤드장치의 절단바이트가 고속으로 회전함과 더불어 신속하게 연마 및 절단가공을 하기 위해 정지시 가공헤드장치에서 절단바이트를 정확한 설치 및 같은 높이의 조절할 수 있도록 요구되고 있다.

또한 봉재의 돌출 및 가공작업이 반복되고 이들 운동제어를 캠에 의해 기계적으로 행하도록 가공헤드장치내의 해당 절삭공구를 원하는 고정위치로 조절할 수 있게 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 발명한 것으로, 중심축에 타이트하게 물린 코일재료로 공급되어 교정된 봉재의 가공물(예컨대 ø0.8-12mm)을 절삭공구의 절단바이트가 가공헤드장치본체와 함께 고속으로 회전함과 더불어 신속하게 연마 및 절단가공할 수 있도록, 고정밀 서보모터의 구동으로 내부사프트의 이송부재로 절삭공구의 위치를 순차적으로 조절하여 상기 절단바이트의 위치각도를 기계적으로 정밀고정시킬 수 있는 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치를 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 본 발명의 실시예에 관한 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치를 도시해 놓은 분리사시도.

제2도는 본 발명의 가공헤드장치를 결합하여 사용하는 상태도.

제3도는 본 발명의 가공헤드장치가 작동되는 단면도.

제4도는 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가동헤드장치가 프레임상에 설치되어 있는 도면.

제5도는 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치가 봉재핀가공물을 순차적으로 가공하는 과정도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2 : 하우징 4 : 사프트

4,4' : 절삭공구 5 : 이송부재

6,7 : 베어링 8,8' : 워엄

9,9' : 절단바이트 10 : 지지봉

11 : 고정핀

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치는,형상으로 워엄기어(30)과 고정너트(31)를 매개로 일축에 내구성이 단단한 재질의 절단바이트(9,9')가, 타축에 유니버셜 축(34)이 설치된 쾌지구(33)가 각각 설치되는 절삭공구(4,4')와, 이 절삭공구(4,4')와 결합되고 나선요철부가 형성되어 상기 워엄기어(30)의 나선요철부에 접촉되어 움직이도록 결합되는 워엄(8,8'), 다수의 홈과 중앙이 관통되고 결합된 상태에서 회전하는 하우징(1,2), 이 하우징(1,2)내로 각각의 베어링(6,7)을 매개로 설치되는 내부사프트(3) 및, 상기 쾌지구(33)의 유니버셜 축(34)이 홈에 접촉하고 고정밀 서보모터의 구동으로 상기 이송부재(5)를 기계 힘만큼 하우징(1)과 내부사프트(3)사이에 끼워진 스프링(13,13')의 지지봉(10,10')에 의해 상기 절삭공구(4,4')를 밀어주는 이송부재(5)등으로 구성된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예에 관한 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치를 도시해 놓은 분리사시도로서, 본 발명의 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치는 타이트하게 물려 회전하지 않고 고정된 사프트(3)내 봉재의 핀가공물(예컨대 ø 0.8-12mm)을 신속하게 연마 및 절단하고 잔심이 남아 있지 않게 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')를 제2도에 도시된 바와 같이 본체(20)와 함께 고속 회전시켜 원하는 핀형태의 봉재가공이 이루어지도록, 고정밀 서보모터(도시되지 않음)의 구동으로 내부사프트(3)의 이송부재(5)를 조절하여 상기 절단바이트(9,9')의 해당 위치각도를 기계적으로 정밀고정할 수 있다.

봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반은 고정 및 직선운동하는 봉재를 고속회전하는 고정인 본 발명의 가공헤드장치가 고정된 코일상태에서 가공완료하는 장치인 것이다.

제2도에 도시된 바와 같이 중심축(21)을 매개로 가공헤드절삭공구(4,4')가 내장되는 본 발명의 가공헤드장치는, 본체(20)내에 결합되는 하우징(1,2)을 통해 크게 절단바이트(9,9')의 절삭공구(4,4'), 각각의 베어링(6,7)이 끼워질 내부사프트(3) 및 이송부재(5)가 다수의 나사(12)와 핀(11,11')으로 고정 설치된다.

상기 절삭공구(4,4')에는 가공용 절단바이트(9,9')가 각각 설치고정되어 있어 사용상 마모상태에 따라 정밀 조정할 수 있고, 상기 절단바이트(9,9')는 2개로써 대응되는 위치에 본 발명의 가공헤드장치에서 사용할 수 있도록 되어 있다.

즉, 상기 절삭공구(4,4')는 각각의 절단바이트(9,9')가 취부되어 가공헤드장치본체(20)에서 제2도에 도시된 바와 같이 타이트하게 물린 사프트(3)내 중심축(21)의 봉재 핀가공물(예컨대 ø 0.8 -12mm)을 정확히 연마 및 절단되어 잔심이 남지 않도록, 대응된 같은 높이의 위치에 오게 작업자가 정지시 해당 공구를 이용하여 워엄(8,8')으로 각각 조절하여 고정되는 한편, 본체(20)의 고속회전시 콘트롤러에 의해 조정되는 고정밀 서보모터(도시되지 않음)의 구동으로 내부사프트(3)의 이송부재(5)를 점차적으로 조절하여 제5도에 도시된 바와 같이 상기 절단바이트(9,9')의 해당 위치각도를 기계적으로 정밀고정시킬 수 있게 된다.

이렇게 수동 또는 기계적으로 조절되는 절삭공구(4,4')는 후술하게 될 하우징(1)에 내장되는형상으로 워엄기어(30)과 고정너트(31)를 매개로 일축에 내구성이 단단한 재질의 카바이드인 절단바이트(9,9')가, 타축으로 유니버셜 축(34)이 설치된 쾌지구(33)가 각각 설치된다.

상기 워엄기어(30)는 표면으로 사선의 요철부와 나사부가 형성되고, 바깥쪽으로 상기 나사부에 고정너트(31)가 체결되면서 쾌지구(33)를 장착하게 되며, 베어링(35)이 취부된다.

이상과 같이 구성되어 일체화된 가공헤드 절삭공구(4,4')가 다수의 홈과 중앙의 관통된 하우징(1)에 장착되도록 각각의 나사(12)로 조여 고정시키게 되고, 이때 절삭공구(4,4')의 워엄기어(30) 및 쾌지구(33)를 상기 워엄기어(30)에 체결된 고정너트(31)를 상기 하우징(1)의 고정축으로 하여 나사부를 따라 감겨졌다가 풀려졌다가 해지되도록 정지시 해당 공구를 통해 상기 하우징(1)의 결합된 워엄(8,8')에 나선요철부가 형성되어 있어 상기 워엄기어(30)의 나선요철부에 접촉되어 움직이도록 제3도에 도시된바와 같이 결합되고 상기 하우징(1)의 외부에서 해당 공구(도시되지 않음)로 각기 정밀 조절할 수 있게 된다.

여기서 절삭공구(4,4')를 고정시키기 위해서는 해당 고정핀(11)을 이용한다.

그리고, 상기 하우징(1)내부로 각각의 베어링(6,7)이 장작되어 내부사프트(3)가 결합 고정되고, 상기 하우징(1)내에 내부사프트(3)가 고정되고 상기 베어링(6,7)를 매개로 하우징(1)이 고속 회전할 수 있게 된다.

상기 하우징(1)의 내경과 상기 배부샤프트(3)의 외벽사이에 스프링(13,13')이 끼워진 지지봉(10,10')이 결합되고, 이 내부사프트(3)상의 베어링(7)을 매개로 이송부재(5)가 끼워지고 나사(12)로 고정시키게 된다.

이렇게 하우징(1)내에 베어링(6,7)을 통해 내부사프트(3)와 이송부재(5)가 결합고정되면서 절삭공구(4,4')와 워엄(8,8')이 장착된 상태에서 상기 하우징(1)을 덮기 위해 다른 하우징(2)과 결합되고 고정핀(11')으로 고정시켜 제3도에 도시된 바와 같이 일체화된다.

내부사프트(3)에 결합된 타이트하게 물린 중심축(21)의 봉재 핀가공물(예컨대 ø 0.8-12mm)을 고정시키고, 상기 사프트(3)를 둘러싸고 있는 절삭공구(4,4')와 이송부재(5)가 장착된 하우징(1,2)이 상기 사프트(3)를 일축으로 동력에 의해 고속회전하게 된다.

이때 상기 하우징(1,2)에 설치된 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9)가 상기 봉재핀가공물을 제5도(a)-제5(d)에 도시된 여러 과정을 통해 연마 및 절단가공을 행할 수 있게 된다.

제3도는 본 발명의 가공헤드장치가 작동되는 단면도로서, 본 발명의 가공헤드장치는 제2도에 도시된 바와 같이 절삭공구(4,4')의 워엄기어(30) 및 쾌지구(33)가 일체화되어 가공헤드장치본체(20)내에 중심축(21)을 두고 대칭되게 각각 설치되는 바, 상기 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')가 외부에서 안쪽으로 향하도록 배치되는 한편 제1도에 도시된 워엄(8,8')이 가공헤드장치본체(20)의 해당 홈을 통해 각각 설치됨으로, 정지시 외부에서 작업자가 해당 공구(도시되지 않음)로 대응된 절삭공구(4,4')의 높이를 각기 정밀조절하여 정확히 맞출 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 제2도에 도시된 절삭공구(4,4')의 워엄기어(30) 및 쾌지구(33)가 각각 일체화되어 가공헤드장치본체(20)내에 고정되면서 각 워엄기어(30)의 나선요철부가 가공헤드장치본체(20)에 결합된 각 워엄(8,8')의 나선요철부와 접촉하여 앞뒤로 움직이게 된다.

따라서, 상기 가공헤드장치본체(20)의 각 워엄(8,8')을 해당 공구로 좌우로 돌려 동일 위치의 높이로 오게 각기 조절하면 각 나선요철부가 정역방향으로 정밀 회전하고, 이어 각 워엄기어(30)의 나선요철부도 정밀 회전하게 되어 가공헤드장치본체(20)내에서 고정되는 각 고정너트(31)를 일축으로 각 워엄기어(30)의 나사부가 상기 고정너트(31)의 나사홈을 타고 앞뒤로 정밀 이동될 수 있다.

그러므로, 상기 가공헤드 장치본체(20)에 설치된 각 절삭공구(4,4')의 가공용 절단바이트(9,9')가 코일재료로 공급된 내부사프트(3)내 봉재의 핀가공물(예컨대 ø0.8-12mm)이 타이트하게 끼워진 중심축(21)을 매개로 동시에 사용가능하도록 각 워엄(8,8')을 통해 각각의 가공용 절단바이트(9,9')높이를 정밀 조절하여 일치시킬 수 있어, 본 발명 가공헤드장치의 가공헤드절삭공구를 이용하여 봉재 핀가공의 시간절약 및 위치선정의 무제가 없어져서 봉재손실이 적고 대량생산을 행할 수 있게 된다.

한편, 상기 가공헤드장치본체(20)가 고속회전시 콘트롤러의 순차적인 구동신호에 따른 고정밀 서보모터(도시되지 않음)의 구동으로 내부사프트(3)상의 이송부재(5)를 점차적으로 조절하여 제5도에 도시된 바와 같이 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')의 해당 위치각도를 기계적으로 정밀고정시킬 수 있다.

즉, 가공헤드장치본체(20)내에서 절삭공구(4,4')의 쾌지구(33)가 이송부재(5)의 홈에 끼워지게 되는바, 이는 상기 쾌지구(33)의 유니버셜 축(34)이 상기 이송부재(5)의 홈에 접촉하고 있어 콘트롤러에 의해 작동되는 고정밀 서보모터의 구동으로 상기 이송부재(5)를 설정된 기계 힘만큼 밀어주게 된다.

그러면, 상기 가공헤드장치본체(20)가 해당 동력에 의해 고속회전할 때 하우징(1)과 사프트(13)사이에 끼워진 스프링(13,13')의 지지봉(10,10')에 의해 상기 이송부재(5)가 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')를 해당 위치각도로 밀어주게 된다.

이는 절삭공구(4,4')내에 설치된 쾌지구(33)의 유니버셜 축(34)이 상기 이송부재(5)의 홈을 따라 이동하고 사프트(3)내 고정된 봉재의 핀가공물(예컨대 ø 0.8-12mm)을 위치변경된 상기 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')의 변경에 따른 설정된 구경상태로 연마한 다음 절단함으로 종래와 달리 잔심이 남지 않게 된다.(제5도(a)-제5(d) 참조).

제4도는 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치가 프레임상에 설치되어 있는 것으로, 본 발명의 가공헤드장치는 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반에서 해당 위치의 프레임(15)에 장작되어 덮개(14)를 통해 열고 닫을 수 있도록 되어 있다.

그리고, 해당 조절레버(16,16',16'')를 이용하여 상기 프레임(15)과 덮개(14)등과 일체화시켜 고정시킬 때에 사용하게 된다.

제2도에 도시된 가공헤드장치본체(20)의 절삭공구(4,4')가 고속으로 회전하고 상기 가공헤드장치본체(20)의 중심축(21)에 코일재료로 공급된 봉재의 핀가공물(예컨대 ø 0.8-12mm)이 타이트하게 끼워져 회전하지 않고 고정된 상태에서, 가공헤드장치본체(20)내에 각 절삭공구(4,4')의 워엄기어(30) 및 쾌지구(33)가 일체화되어 설치되고, 상기 각 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')가 외부 안쪽으로 향하도록 배치되는 한편 제3도에 도시된 각 워엄(8,8')이 가공헤드장치본체(20)의 해당 홈을 통해 각각 설치됨으로, 외부에서 해당 공구(되시되지 않음)로 대응된 각 절삭공구(4,4')의 높이를 정확히 맞출 수 있어 대응된 각각의 가공용 절단바이트(8,8')높이를 정밀 조절하여 정확히 일치시켜 이를 사용할 수 있도록 준비하게 된다.

또, 가공헤드장치본체(20)가 고속회전시 콘틀롤러로 고정밀 서보모터(도시되지 않음)를 구동시켜 내부사프트(3)상의 이송부재(5)를 기계적으로 점차 조절하여 제5(a)-제5(d)에 되시된 바와 같이 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')의 해당 위치각도를 기계적으로 정밀고정시킬 수 있다.

이는 상기 절삭공구(4,4')의 쾌지구(33)가 이송부재(5)의 홈에 끼워지게 설치되고 있음으로 제3도의 확대부분처럼 상기 쾌지구(33)의 유니버셜 축(34)이 상기 이송부재(5)의 홈에 접촉하고 있어 콘트롤러에 따른 고정밀 서보모터의 구동으로 상기 이송부재(5)를 각각 설정된 힘만큼 밀어준 상태에서 제2도에 도시된 가공헤드장치본체(20)의 절삭공구(4,4')가 고속으로 동시에 회전하게 된다.

제5도는 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치가 봉재핀가공물을 순차적으로 가공하는 과정도로서, 본 발명의 가공헤드장치는 제3도에 도시된 바와 같이 가공헤드 장치본체(20)내에 있는 하우징(1,2)중심의 내부사프트(3)상 이송부재(5)를 기계적으로 조절하여 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')의 해당 위치각도를 기계적인 힘으로 정밀고정시킬 수 있다.

이는 고정밀 서보모터(도시되지 않음)가 구동됨에 따라 설정된 힘만큼 내부사프트(3)상의 이송부재(5)를 정밀 조절함으로, 상기 이송부재(5)의 홈이 절삭공구(4,4')의 쾌지구(33)의 유니버셜 축(34)을 밀게 되어 상기 절삭공구(4,4')의 전체위치를 이동시켜 고정시키게 된다.

따라서, 내부사프트(3)에 결합된 타이트하게 물린 중심축(21)의 봉재 핀가공물(예컨대 ø 08-12mm)을 고정시킨 상태에서, 상기 사프트(3)를 둘러싸고 있는 절삭공구(4,4')와 이송부재(5)가 장착된 하우징(1,2)이 상기 사프트(3)를 일축으로 고속회전하게 되는바, 이때 제3도에 도시된 하우징(1,2)에 설치된 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')가 해당 위치각도로 고정되면서 상기 봉재 핀가공물을 제5도(a)-(b)-(c)-(d) 순의 과정을 통해 연마 및 절단가공을 하게된다.

제5도(a)에 도시된 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')사이에 있는 내부사프트(3)의 봉재 핀가공물을 끼고 상기 절단바이트(9,9')가 상하 일렬로 배열되어 있고, 상기 사프트(3)의 봉재 핀가공물은 고정축이고 본체(20)의 절단바이트(9,9')는 회전축으로 고속회전한다.

제5도(b)에서 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')는 고정밀 서보모터의 구동에 의해 설정된 기계 힘만큼 내부사프트(3)상의 이송부재(5)를 정밀조절하게 되므로, 상기 이송부재(5)의 홈이 절삭공구(4,4')의 쾌지구(33)의 유니버셜 축(34)을 밀게 되어 상기 절삭공구(4,4')의 전체위치를 이동시켜 봉재 핀가공물을 연마 가공하게 된다.

이상과 같이 연마 작동되는 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')는 제5도(b)와 제5도(c)에 도시된 바와 같이 고정축의 봉재 핀가공물을 두고 각기 다른 위치 각도로 고정되면서 작동되고, 이렇게 연가마공된 봉재 핀가공물을 절단 가공하기 위해서는 제5도(d)에 도시된 바와 같이 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')가 동작하게 된다.

이러한 동작의 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')에 의해 상기 봉재 핀가공물을 제5도(a)-(b)-(c)-(d)순의 과정을 통해 반복 연마 및 절단가공을 하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 중심축에 타이트하게 물린 코일재료로 공급되어 교정된 봉재의 가공물(예컨대 ø 0.8-12mm)을 절삭공구의 절단바이트가 고속으로 회전함과 더불어 신속하게 연마 및 절단가공할 수 있도록 고정밀 서보모터(도시되지 않음)의 구동으로 내부사프트의 이송부재로 절삭공구의 위치를 조절하여 상기 절단바이트의 위치각도를 기계적으로 정밀고정할 수 있는 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치를 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 형상으로 워엄기어(30)과 고정너트(31)를 매개로 일축에 내구성이 단단한 재질의 절단바이트(9,9')가, 타축에 유니버셜 축(34)이 설치된 쾌지구(33)가 각각 설치되는 절삭공구(4,4')와, 이 절삭공구(4,4')와 결합되고 나선요철부가 형성되어 상기 워엄기어(30)의 나선요철부에 접촉되어 움직이도록 결합되는 워엄(8,8'), 다수의 홈과 중앙이 관통되고 결합된 상태에서 회전하는 하우징(1,2), 이 하우징(1,2)내로 각각의 베어링(6,7)을 매개로 설치되는 내부사프트(3) 및, 상기 쾌지구(33)의 유니버셜 축(34)이 홈에 접촉하고 고정밀 서보모터의 구동으로 상기 이송부재(5)를 기계 힘만큼 하우징(1)과 내부사프트(3)사이에 끼워진 스프링(13,13')의 지지봉(10,10')에 의해 상기 절삭공구(4,4')를 밀어주는 이송부재(5)로 구성된 것을 특징으로 하는 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 절삭공구(4,4,')내에 설치된 쾌지구(33)의 유니버셜 축(34)이 상기 이송부재(5)의 홈을 따라 이동하고 사프트(3)내 고정된 봉재의 핀가공물을 위치변경된 상기 절삭공구(4,4')의 절단바이트(9,9')의 변경에 따른 설정된 구경상태로 연마한 다음 절단한 것을 특징으로 하는 봉재작업용 주축대이동형 단축자동선반의 가공헤드장치.