KR100483295B1 - 선반 - Google Patents

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KR100483295B1
KR100483295B1 KR10-2001-0053115A KR20010053115A KR100483295B1 KR 100483295 B1 KR100483295 B1 KR 100483295B1 KR 20010053115 A KR20010053115 A KR 20010053115A KR 100483295 B1 KR100483295 B1 KR 100483295B1
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Abstract

본 발명의 선반은 기계 본체(20)상에서 스핀들(41)의 종방향 및 횡방향으로 이동하도록 구동될 수 있는 절삭기 지지 플레이트(23)에 부착된 다각형 가공 절삭기 유닛(53) 및 터릿 유닛(80)을 포함한다. 스핀들(41)은 강성 구동 샤프트(70)와, 강성 종동 샤프트(60)와, 제 1 및 제 2 전동장치를 포함하는 전동장치에 의해서 절삭기 유닛(53)의 절삭기 샤프트(51)에 기계적으로 연결된다. 구동 샤프트(70) 및 종동 샤프트(60)는 각기 스핀들(41)의 종방향 및 횡방향에서 기계 본체(20)상으로 연장되고, 제 1 전동장치에 의해 상호연결된다. 제 2 전동장치는 회전을 전달하기 위해서 종동 샤프트(60)와 절삭기 샤프트(51)를 상호연결한다.

Description

선반{LATHE WITH A POLYGON MACHINING DEVICE}
본 발명은 선반에 관한 것이며, 특히 너트 또는 헤드 볼트와 같은 공작물을 가공하는데 사용되는 다각형 가공 장치(polygon machining device)가 제공된 선반에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 다각형 가공 장치(10)는 기계 본체(11), 우측 기어 박스(12), 레일 부재(13), 절삭기 지지 플레이트(14), 좌측 기어 박스(15), 3개의 절삭기(16)(도 2 참조) 및 유니버셜 연결 로드(17)를 포함한 것으로 도시되어 있다. 스핀들(121) 및 구동 샤프트(122)는 기계 본체(11)상에 저널 지지되어 있다. 가공할 공작물(18)(도 2 참조)을 유지하기 위해서 척(123)이 스핀들(121)의 단부상에 장착된다. 절삭기 샤프트(151)는 좌측 기어 박스(15)에 의해 구동된다. 종동 샤프트(152)는 유니버셜 연결 로드(17)에 의해 구동되며, 좌측 기어 박스(15)에 연결되어 작동된다. 절삭기(16)는 절삭기 샤프트(151)상에 단단하게 연결된 절삭기 장착 디스크(153)상에 고정된다. 스핀들(121)이 회전되는 경우에, 스핀들은 우측 기어 박스(12)를 거쳐서 구동 샤프트(122)를 작동시키며, 이에 의해 유니버셜 연결 로드(17), 종동 샤프트(152) 및 좌측 기어 박스(15)의 전동 라인을 통해서 절삭기 샤프트(151), 절삭기 장착 디스크(153) 및 절삭기(16)를 회전시킨다.
상기 장치(10)는 하기와 같은 단점이 있다.
(1) 절삭기 지지 플레이트(14)의 위치가 스핀들(121)의 축방향 또는 반경방향으로 조정되는 경우에, 유니버셜 연결 로드(17)가 휘어지며, 이에 의해 스핀들(21)과 절삭기 샤프트(151)의 회전이 원활하지 못하게 된다. 더욱이, 유니버셜 연결 로드(17)의 길이가 제한되고 그리고 장치(10)가 유니버셜 연결 로드(17)보다 길이가 짧은 공작물을 가공하는데에만 이용될 수 있기 때문에, 장치(10)의 적용 범위가 축소된다.
(2) 너트 또는 헤드 볼트를 형성하기 위해서, 공작물은 나사를 형성하기 위한 장치(10) 및 선반상에서 가공될 수 있어야 하며, 이에 의해 가공 비용, 기계가 차지하는 공간 및 전체 교환 시간이 증가되게 한다.
미국 특허 제 5,490,307 호에는 상술한 문제점을 극복하기 위한 다각형 가공 장치를 구비하는 개량된 선반이 개시되어 있다. 개량된 선반에 있어서, 스핀들 및 다각형 가공 절삭기 유닛은 상이한 회전 속도비에서 상이한 구동원에 의해 각기 구동되며, 스핀들과 다각형 가공 절삭기 유닛 사이의 기계적인 전달이 존재하지 않는다. 그 결과, 다각형 가공 절삭기 유닛의 공급 거리가 비교적 크거나 또는 가공할 공작물의 재료가 비교적 단단한 경우에, 절삭기 유닛의 공급이 지연되며, 이에 의해 공작물상에 정확한 다각형을 형성하지 못할 수 있다.
본 발명의 목적은 동일한 구동원에 의해 구동되며 그 사이에 기계적 전동장치를 구비하는 스핀들 및 다각형 가공 절삭기 유닛을 포함하는 것에 의하여 절삭기 유닛을 확실하게 공급하는 다각형 가공 장치를 구비하는 선반을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 선반은 그 위에 저널 지지된 스핀들과, 가공할 공작물을 유지하기에 적합한 척을 포함하는 기계 본체를 구비한다. 횡단 레일 부재는 기계 본체상으로 활주 가능하게 배치되며, 스핀들에 대해서 횡방향으로 연장된다. 레일 부재는 스핀들의 종방향을 따라서 기계 본체상에서 이동가능하다. 절삭기 지지 플레이트는 레일 부재상에 활주 가능하게 배치되며, 레일 부재의 종방향을 따라 이동가능하다. 터릿 유닛은 지지 플레이트에 부착되며, 공작물을 선반가공하기에 적합하다. 다각형 가공 절삭기 유닛은 지지 플레이트에 부착되며, 터릿 유닛으로부터 레일 부재의 종방향으로 이격되어 있다. 다각형 가공 절삭기 유닛은 공작물에 평면을 형성하기에 적합하다. 절삭기 샤프트는 다각형 가공 절삭기 유닛에 단단하게 부착되며, 스핀들에 평행하게 배치된다. 강성 구동 샤프트는 기계 본체상에 저널 지지되며, 스핀들에 평행하게 배치된다. 구동원은 스핀들을 회전시키기 위해 사용된다. 클러치 장치는 구동 샤프트를 회전시키기 위해서 스핀들과 구동 샤프트 사이에서 회전이 전달되게 하는 연결 위치와, 구동 샤프트의 회전이 정지되는 분리 위치 사이에서 이동가능하다. 강성 종동 샤프트는 기계 본체에 저널 지지되며, 스핀들에 대해서 횡방향으로 연장된다. 제 1 전동장치는 구동 샤프트 및 종동 샤프트를 상호연결하고, 구동 샤프트로부터 종동 샤프트까지 회전을 전달하기 위해 구동 샤프트상에서 이동가능하다. 제 2 전동장치는 종동 샤프트와 절삭기 샤프트를 상호연결하고, 종동 샤프트로부터 절삭기 샤프트까지 회전을 전달하기 위해 종동 샤프트상에서 이동가능하다.
구동 샤프트, 제 1 전동장치, 종동 샤프트 및 제 2 전동장치가 함께 절삭기 샤프트와 스핀들 사이에서 기계적인 전동장치를 구성하기 때문에, 절삭기 유닛이 적당한 시간에 공급될 수 있게 하며, 이에 의해 공작물상에 정확한 다각형을 형성하게 된다.
본 발명의 이들 및 다른 특징과 장점은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예의 하기 상세한 설명에 의해 명료해진다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 선반의 바람직한 실시예는 기계 본체(20), 구동원 또는 모터 유닛(30), 주축대(40), 절삭기 시트(50), 강성 종동 샤프트(60), 강성 구동 샤프트(70) 및 터릿 유닛(80)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 모터 유닛(30) 및 주축대(40)는 기계 본체(20)상에 배치된다. 스핀들(41)은 기계 본체(20)에 저널 지지되어 있고, 가공할 공작물(A)(도 5 참조)을 유지하기 위해 공지된 방법으로 척(42)에 부착된다. 종동 샤프트(60) 및 구동 샤프트(70)는 기계 본체(20)상에 저널 지지되고, 각기 스핀들(41)의 종방향 및 횡방향으로 연장된다. 기계 본체(20)는 슬라이드 슬롯(21)이 형성된 상부 표면을 구비한다. 경사진 횡단 레일 부재(22)가 기계 본체(20)상에 활주가능하게 배치되며, 슬라이드 슬롯(21)을 따라 이동하도록 모터 유닛(221)에 의해 구동될 수 있다. 모터 유닛(221)은 레일 부재(22)의 암나사부(도시하지 않음)에 나사 결합하는 수나사 모터 샤프트(222)를 구비한다. 절삭기 지지 플레이트(23)는 레일 부재(22)상에 활주가능하게 배치되며, 레일 부재의 종방향을 따라 이동하도록 모터 유닛(231)에 의해 구동될 수 있다. 모터 유닛(231)은 지지 플레이트(23)의 암나사부(도시하지 않음)에 나사식으로 맞물리는 수나사 모터 샤프트(232)(도 5에 도시됨)를 구비한다. 절삭기 시트(50) 및 터릿 유닛(80)이 지지 플레이트(23)에 부착되며, 레일 부재(22)의 종방향으로 서로 이격되어 있다. 터릿 유닛(80)은 공작물(A)을 가공하기 위해, 예를 들면 공작물(A)상에 나사를 형성하기 위해서 모터 유닛(81)에 의해 구동된다.
구동 모터 유닛(30)은 모터 샤프트(31)와, 이 모터 샤프트(31)상에 고정 장착된 벨트 풀리(32)를 포함한다.
클러치 장치는 스핀들(41)과 구동 샤프트(70)를 상호연결하며, 구동 샤프트(70)를 회전시키도록 스핀들(41)과 구동 샤프트(70) 사이에서 회전을 전달하는 연결 위치와, 구동 샤프트(70)의 회전을 정지하는 분리 위치 사이에서 이동할 수 있다.
이러한 실시예에 있어서, 클러치 장치는 전자 클러치(43)와, 제 1, 제 2 및 제 3 무단 벨트(33, 47, 73)를 포함한다. 클러치(43)는 회전 샤프트(431), 외부 풀리(44), 내부 풀리(45) 및 구동 풀리(46)를 구비한다. 회전 샤프트(431)는 기계 본체(20)상에 저널 지지된다. 외부 및 내부 풀리(44, 45)는 회전 샤프트(431)상에 단단하게 슬리브 연결된다. 제 1 벨트(33)는 구동 모터 유닛(30)의 풀리(32)와, 외부 풀리(44)상에 걸려있다. 제 2 벨트(47)는 내부 풀리(45)와, 스핀들(41)상에 단단하게 슬리브 연결된 종동 풀리(411)상에 걸려있다. 제 3 벨트(73)는 구동 풀리(46)와, 구동 샤프트(70)의 단부상에 단단하게 슬리브 연결된 종동 풀리(72)상에 걸려있다. 구동 풀리(46)는 회전 샤프트(431)상에 회전가능하게 슬리브 연결되어 있고, 회전 샤프트의 회전을 구동 샤프트(70)로 전달하기 위해 회전 샤프트(431)상에서 구동 풀리(46)가 체결되는 구동 위치와, 구동 샤프트(70)의 회전을 정지시키기 위해서 회전 샤프트(431)로부터 구동 풀리(46)가 해제되는 아이들 위치 사이에서 이동할 수 있다.
절삭기 샤프트(51)는 절삭기 시트(50)상에 저널 지지되어 있고, 다각형 가공 절삭기 유닛(53)에 단단하게 연결되어 있다. 테일스톡(56)은 그 내부로 푸시 니들(561)이 연장되도록 기계 본체(20)상에 배치된다.
제 1 전동장치는 구동 샤프트(70)로부터 종동 샤프트(60)까지 회전을 전달하기 위해 구동 샤프트(70) 및 종동 샤프트(60)를 상호연결한다. 이러한 실시예에 있어서, 제 1 전동장치는 제 1 슬리브(71), 제 1 구동 기어(74), 제 1 종동 기어(62) 및 제 1 케이싱(C1)(도 3 참조)을 포함한다. 도 6에 잘 도시된 바와 같이 제 1 구동 기어(74)와 제 1 종동 기어(62) 사이의 결합을 설명하기 위해서 도 5에는 제 1 케이싱(C1)이 생략되어 있다. 구동 샤프트(70)는 외부에 스플라인이 형성되어 있다. 제 1 슬리브(71)는 내부에 스플라인이 형성되어 있고, 구동 샤프트(70)와 동기식으로 회전시키기 위해서 구동 샤프트(70)상에 축방향으로 이동가능하게 슬리브 연결되어 있다. 제 1 구동 기어(74)는 제 1 슬리브(71)상에 단단하게 슬리브 연결되어 있다. 제 1 종동 기어(62)는 종동 샤프트(60)상에 단단하게 슬리브 연결되고, 구동 샤프트(70)와 종동 샤프트(60) 사이에서 회전을 전달하기 위해 제 1 구동 기어(74)와 맞물린다. 제 1 케이싱(C1)은 그 내부의 제 1 구동 기어(74) 및 제 1 종동 기어(62)를 제한하는 한편, 제 1 구동 기어(74)와 제 1 종동 기어(62) 사이의 상대적인 운동을 방지하기 위해 구동 샤프트(70) 둘레에서 축방향으로 이동가능하게 배치된다.
제 2 전동장치는 종동 샤프트(60)와 절삭기 샤프트(51)를 상호연결하며, 종동 샤프트(60)로부터 절삭기 샤프트(51)까지 회전을 전달하기 위해 종동 샤프트(60)상에서 이동가능하다. 이러한 실시예에 있어서, 제 2 전동장치는 제 2 슬리브(61), 제 2 구동 기어(63), 중간 샤프트(52), 중간 기어(55), 제 2 종동 기어(54) 및 제 2 케이싱(C2)(도 3 참조)을 포함한다. 도 6에 잘 도시되어 있는 제 2 전동장치의 나머지 부분을 설명하기 위해서 도 5에는 제 2 케이싱(C2)이 생략되어 있다. 종동 샤프트(60)는 외부에 스플라인이 형성되어 있다. 제 2 슬리브(61)는 종동 샤프트(60)상에 축방향으로 이동가능하게 슬리브 연결되어 있다. 중간 샤프트(52)는 기계 본체(20)상에 저널 지지되어 있고, 종동 샤프트(60)상에 그리고 이와 평행하게 배치되어 있다. 중간 기어(55)는 중간 샤프트(52)상에 단단하게 슬리브 연결되어 있고, 제 2 구동 기어(63)와 맞물린다. 제 2 케이싱(C2)은 그 내부의 제 2 구동 기어(63), 중간 기어(55) 및 제 2 종동 기어(54)를 제한하는 한편, 제 2 구동 기어(63)에 대한 중간 기어(55) 및 종동 기어(54)의 운동을 방지하기 위해 종동 샤프트(60) 둘레에서 축방향으로 이동가능하게 배치된다.
절삭기 시트(50) 및 터릿 유닛(80)의 위치를 척(42) 및 공작물(A)에 대해서 조정하고자 하는 경우에, 모터 유닛(221, 231)은 슬라이드 슬롯(21)을 따라 레일 부재(22)를 이동시키도록 작동하고 그리고 절삭기 지지 플레이트(23)를 레일 부재(22)상에서 이동시키도록 작동된다. 구동 샤프트(70)가 상대적으로 길기 때문에, 공작물(A)의 허용가능한 최대 길이가 증가된다.
구동 샤프트(70), 제 1 구동 기어(74), 제 1 종동 기어(62), 종동 샤프트(60), 제 2 구동 기어(63), 중간 기어(55) 및 제 2 종동 기어(54)는 함께 절삭기 샤프트(51)와 스핀들(41) 사이의 기계적인 전동장치를 구성한다. 이와 같이, 다각형 가공 절삭기 유닛(53)은 심지어 비교적 단단한 재료로 제조된 공작물을 가공하는데 사용되는 경우에도 그리고 심지어 공급 거리가 비교적 긴 경우에도 적절한 시간에 공급될 수 있어서, 가공 정밀도를 향상시킨다.
따라서, 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 정신 및 영역을 벗어남이 없이 많은 변경 및 수정이 이뤄질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 개시된 사항에 의해서만 제한된다.
본 발명에 따르면, 구동 샤프트, 제 1 전동장치, 종동 샤프트 및 제 2 전동장치가 함께 절삭기 샤프트와 스핀들 사이에서 기계적인 전동장치를 구성하기 때문에, 절삭기 유닛이 적당한 시간에 공급될 수 있게 하며, 이에 의해 공작물상에 정확한 다각형을 형성하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 다각형 가공 장치의 사시도,
도 2는 종래의 다각형 가공 장치에 의해 공작물이 어떻게 가공되는 가를 설명하는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 선반의 바람직한 실시예의 사시도,
도 4는 전자 클러치가 구동원, 구동 샤프트 및 스핀들에 어떻게 결합되는 가를 설명하는 바람직한 실시예의 사시도,
도 5는 다각형 가공 절삭기와 구동 샤프트 사이에서의 전동을 설명하기 위해서 제 1 및 제 2 케이싱을 포함한 몇몇 요소가 제거된 바람직한 실시예의 사시도,
도 6은 바람직한 실시예의 제 1 및 제 2 전동장치의 사시도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
20 : 기계 본체 22 : 레일 부재
30 : 구동원 또는 구동 모터 33 : 제 1 무단 벨트
41 : 스핀들 43 : 전자 클러치
46 : 구동 풀리 47 : 제 2 무단 벨트
51 : 절삭기 샤프트 53 : 다각형 가공 절삭기 유닛
55 : 중간 기어 60 : 종동 샤프트
62 : 제 1 종동 기어 70 : 구동 샤프트
73 : 제 3 무단 벨트 74 : 제 1 구동 기어
80 : 터릿 유닛 431 : 회전 샤프트

Claims (4)

  1. 선반(lathe)에 있어서,
    가공할 공작물(A)을 보유하도록 되어 있는 척과, 스핀들(41)이 그 위에 저널 지지되어 있는 기계 본체(20)와;
    상기 기계 본체(20)상에 활주 가능하게 배치되고, 상기 스핀들(41)에 대해서 횡방향으로 연장되며, 상기 스핀들(41)의 종방향을 따라서 상기 기계 본체(20)상에서 이동가능한 레일 부재(22)와;
    상기 레일 부재(22)상에 활주 가능하게 배치되며, 상기 레일 부재(22)에 대해서 종방향을 따라서 이동가능한 절삭기 지지 플레이트(23)와;
    상기 지지 플레이트(23)에 부착되고, 공작물(A)을 선반 가공하도록 되어 있는 터릿 유닛(80)과;
    상기 지지 플레이트(23)에 부착되고, 상기 터릿 유닛(80)으로부터 상기 레일 부재(22)의 종방향으로 이격되고, 공작물(A)상에 평면을 형성하도록 되어 있는 다각형 가공 절삭기 유닛(53)과;
    상기 다각형 가공 절삭기 유닛(53)에 단단히 부착되고, 상기 스핀들(41)에 평행하게 배치된 절삭기 샤프트(51)와;
    상기 기계 본체(20)상에 저널 지지되고, 상기 스핀들(41)에 평행하게 배치된 강성 구동 샤프트(70)와;
    상기 스핀들(41)을 회전시키기 위한 구동원(30)과;
    상기 구동 샤프트(70)를 회전시키기 위해서 상기 스핀들(41)과 상기 구동 샤프트(70) 사이에서 회전을 전달하는 연결 위치와, 상기 구동 샤프트(70)의 회전이 정지되는 분리 위치 사이에서 이동가능한 클러치 장치와;
    상기 기계 본체(20)상에 저널 지지되고, 상기 스핀들(41)에 대해서 횡방향으로 연장되는 강성 종동 샤프트(60)와;
    상기 구동 샤프트(70)와 상기 종동 샤프트(60)를 상호연결하고, 상기 구동 샤프트(70)로부터 상기 종동 샤프트(60)까지 회전을 전달하기 위해 상기 구동 샤프트(70)상에서 이동가능한 제 1 전동장치와;
    상기 종동 샤프트(60)와 상기 절삭기 샤프트(51)를 상호연결하고, 상기 종동 샤프트(60)로부터 상기 절삭기 샤프트(51)까지 회전을 전달하기 위해 상기 종동 샤프트(60)상에서 이동가능한 제 2 전동장치를 포함하는
    선반.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동원(30)이 모터 유닛을 포함하며,
    상기 클러치 장치가,
    상기 기계 본체(20)상에 저널 지지된 회전 샤프트(431)와, 상기 회전 샤프트(431)상에 회전가능하게 슬리브 연결되고, 상기 구동 풀리(46)가 상기 회전 샤프트(431)상에 체결된 구동 위치와, 상기 구동 풀리(46)가 상기 회전 샤프트(431)로부터 해제된 아이들 위치 사이에서 이동가능한 구동 풀리(46)를 포함하는 전자 클러치(43)와,
    상기 회전 샤프트(431)를 회전시키기 위해서 상기 모터 유닛(30)과, 상기 전자 클러치(43)의 상기 회전 샤프트(431)상에 걸려있는 제 1 무단 벨트(33)와,
    상기 스핀들(41)을 회전시키기 위해서 상기 전자 클러치(43)의 상기 회전 샤프트(431)와 상기 스핀들(41)상에 걸려있는 제 2 무단 벨트(47)와,
    상기 구동 풀리(46)가 상기 구동 위치에 있는 경우에도 상기 구동 샤프트(70)를 회전시키기 위해서 상기 전자 클러치(43)의 상기 구동 풀리(46)와, 상기 구동 샤프트(70)상에 걸려 있는 제 3 무단 벨트(73)를 포함하는
    선반.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트(70)가 외부에 스플라인이 형성되어 있고,
    상기 제 1 전동장치가,
    상기 구동 샤프트(70)와 동기식으로 회전시키기 위해서 상기 구동 샤프트(70)상에 축방향으로 이동가능하게 슬리브 연결된 내부에 스플라인이 형성된 제 1 슬리브(71)와,
    상기 제 1 슬리브(71)상에 단단하게 슬리브 연결된 제 1 구동 기어(74)와,
    상기 종동 샤프트(60)상에 단단하게 슬리브 연결되고, 상기 구동 샤프트(70)와 상기 종동 샤프트(60) 사이에서 회전을 전달하기 위해서 상기 제 1 구동 기어(74)와 맞물리는 제 1 종동 기어(62)와,
    내부의 상기 제 1 구동 기어(74) 및 상기 제 1 종동 기어(62)를 제한하는 반면에, 상기 제 1 구동 기어(74)와 상기 제 1 종동 기어(62) 사이의 상대적인 운동을 방지하기 위해 상기 구동 샤프트(70) 둘레에서 축방향으로 이동가능하게 배치된 제 1 케이싱(C1)을 포함하는
    선반.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 종동 샤프트(60)가 외부에 스플라인이 형성되어 있으며,
    상기 제 2 전동장치가,
    상기 종동 샤프트(60)상에서 축방향으로 이동가능하게 슬리브 연결된 내부에 스플라인이 형성된 제 2 슬리브(61)와,
    상기 제 2 슬리브(61)상에 단단하게 슬리브 연결된 제 2 구동 기어(63)와,
    상기 기계 본체(20)상에 저널 지지되고, 상기 종동 샤프트(60)상에 그리고 이와 평행하게 배치된 중간 샤프트(52)와,
    상기 중간 샤프트(52)상에 단단하게 슬리브 연결되고, 상기 제 2 구동 샤프트(70)와 맞물리는 중간 기어(55)와,
    상기 절삭기 샤프트(51)상에 단단하게 슬리브 연결되고, 상기 중간 기어(55)와 맞물리는 제 2 종동 기어(54)와,
    내부의 상기 제 2 구동 기어(63), 상기 중간 기어(55) 및 상기 제 2 종동 기어(54)를 제한하는 반면에, 상기 제 2 구동 기어(63)에 대한 상기 중간 기어(55) 및 상기 제 2 종동 기어(54)의 운동을 방지하기 위해 종동 샤프트(60) 둘레에서 축방향으로 이동가능하게 배치되는 제 2 케이싱(C2)을 포함하는
    선반.
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