KR100586183B1

KR100586183B1 - 공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수 장치

Info

Publication number: KR100586183B1
Application number: KR1020040008440A
Authority: KR
Inventors: 김진곤
Original assignee: 김진곤
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2006-06-07
Also published as: KR20050080363A

Abstract

본 발명은 공작기계에 설치되어 작동유체를 통해 공작물을 파지하는 선반척에 관한 것으로, 척바디(110)의 내주면에 끼워져 리어판(150)의 작동유체를 통해 슬라이딩하는 플런져(120)와, 척바디(110)의 전면에 슬라이딩식으로 끼워지는 다수개의 마스터죠우(130)를 결합하고, 마스터죠우(130)에 고정되는 각각의 탑죠우 (140)를 통해 공작물을 파지하는 공작기계용 선반척에 있어서, 상기 플런져(120)의 전방면에 원주방향을 따라 짝수 배열로 다수개의 끼움홈(10)이 형성되면서, 상기 끼움홈(10)을 사이에 두고 그 양측부에 길이방향으로 각각의 절개부(20)가 형성되어, 상기 탑죠우(140)의 파지과정에서 발생하는 공작물의 불량진원을 상기 플런져 (120)의 탄성변형으로 흡수하는 것을 특징으로 하여, 상기 플런져의 작동구조를 변경하여 강성도가 약한 공작물의 불량진원을 플런져의 탄성변형으로 흡수하고 공작물의 정밀한 센터링을 손쉽게 유지할 수 있어 공작물의 정밀한 가공이 가능해질 뿐만 아니라, 탑죠우의 교환에 의해 다양한 크기의 공작물을 파지할 수 있으므로 선반척의 파지범위가 넓어져 공작기계의 유지 및 보수에 따른 각종 부대비용이 절감되게 한 것이다.

선반척, 플런져, 마스터죠우, 끼움홈, 경사면, 절개부

Description

공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수 장치 {Device for absorbing elasticity deformation of lathe chuck mounting in machine tool}

도 1은 일반적인 기술에 따른 공작기계용 선반척을 도시한 일예,

도 2는 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 분해상태를 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 결합상태를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 선반척의 플런져를 도시한 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 선반척의 플런져를 도시한 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 선반척의 작동과정을 도시한 단면도이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 선반척 110 : 척바디

120 : 플런져 130 : 마스터죠우

140 : 탑죠우 10 : 끼움홈

15 : 경사면 20 : 절개부

본 발명은 공작기계에 설치되어 작동유체를 통해 공작물을 파지하는 선반척에 관한 것으로, 특히 선반척의 작동과정에서 공작물의 진원도 불량을 플런져의 탄성변형으로 흡수시킴과 더불어 공작물의 크기와는 관계없이 파지범위를 증대시킬 수 있도록 된 공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계는 주축의 회전에 의하여 공작물을 연속 가공하면서 동일한 제품을 대량으로 생산하는 자동화기구로서, 이 공작기계에는 여러가지 형상과 재질의 공작물을 작동유체를 이용하여 파지하는 부속장치로서 유압척이나 선반척 또는 콜릿척 등의 선반척이 있다.

예컨대, 도 1에서와 같이 선반척(100)은, 하우징의 외관을 이루는 척바디 (110)와, 이 척바디(110)에 슬라이딩식으로 삽입되는 플런져(120), 이 척바디(110)에 반경방향으로 삽입되어 플런져(120)와 결합되는 다수개의 마스터죠우(130), 이 마스터죠우(130)에 결합되어 공작물을 직접적으로 파지하는 복수개의 탑죠우(140) 및, 상기 척바디(110)의 후방측에 결합되어 작동유체를 통해 플런져(120)를 작동시키는 리어판(150)으로 구성된다.

그런데, 선반척(100)은 플런져(120) 또는 마스터죠우(130)의 슬라이딩으로 탑죠우(140)가 공작물을 파지할 때 공작물의 강성도가 약하고 진원도가 불량인 경우 파지된 공작물을 변형시킨다. 이 변형된 상태로 가공한 후 파지된 공작물을 떼어내면 공작물은 금속의 탄성력에 의해 최초의 모양으로 복원되므로 진원도 불량이 일어나서 정밀가공작업이 불가능해진다.

한편, 선반척(100)에 다수개의 유압실린더를 설치한 특수척을 개발하여 불량진원도의 공작물의 가공진원도를 향상시킨 기술이 제안된 바 있으나, 이 특수척들은 단속가공중 공작물의 흔들림이 발생될 우려가 있음은 물론 전용척으로만 작업이 가능하므로 공작물의 형상이나 치수가 변경되는 경우 재사용이 불가능하다.

따라서, 선반척(100)에서 진원도의 개선 목적으로 개발되는 대부분의 시스템들이 한 개 공작물의 전용으로 제작되어야 만 했고, 공작물이 바뀔 경우 사용이 불가능함은 물론 공작물의 센터링 기능이 없어 별도의 센터링가이드를 만들어야하므로 센터링오차 및 사용범위가 제한되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 제문제점을 해결하기 위하여 것으로서, 선반척의 작동과정에서 강성도가 약한 진원도 불량의 공작물을 플런져의 탄성변형에 의해 흡수시킴과 더불어 공작물의 크기와는 관계없이 파지범위를 증대시킬 수 있도록 된 공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선반척의 척바디에 삽입되어 슬라이딩하는플런져의 전방면에 원주방향을 따라 짝수 배열로 다수개의 끼움홈이 형성되면서, 상기 끼움홈을 사이에 두고 그 양측부에 길이방향으로 각각의 절개부가 형성되어, 상기 탑죠우의 파지과정에서 발생하는 공작물의 불량진원을 상기 플런져의 탄성변형으로 흡수하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 분해상태를 도시한 사시도 및 결합상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 선반척의 구성부품을 도시한 확대사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 선반척의 플런져와 마스터죠우의 결합과정을 도시한 단면도로서, 하우징의 외관을 이루는 척바디(110)와, 이 척바디 (110)에 슬라이딩식으로 삽입되는 플런져(120), 이 척바디(110)에 반경방향으로 삽입되어 플런져(120)와 결합되는 다수개의 마스터죠우(130), 이 마스터죠우(130)에 결합되어 공작물을 직접적으로 파지하는 복수개의 탑죠우(140) 및, 이 척바디(110)의 후방측에 결합되어 작동유체를 통해 플런져(120)를 작동시키는 리어판(150)으로 이루어진 공작기계용 척에 있어서, 상기 플런져(120)의 전방면에 원주방향을 따라 짝수 배열로 다수개의 끼움홈(10)이 형성되면서, 상기 끼움홈(10)을 사이에 두고 그 양측부에 길이방향으로 각각의 절개부(20)가 형성되어, 상기 탑죠우(140)의 파지과정에서 발생하는 공작물의 불량진원을 상기 플런져(120)의 탄성변형으로 흡수하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 선반척(100)의 구성요소 중 척바디(110)와 플런져 (120)와 마스터죠우(130)와 탑죠우(140)와 리어판(150)은 종래기술과 기능상 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 하고, 다만 플런져(120)와 척바디(110)의 형상 및 결합구조를 변경하여 플런져(120)의 탄성변형에 의한 진원도를 향상시킨 것에 차이점이 포함됨을 첨언한다.

그리고, 척바디(110)는, 도 2에서와 같이 선반척(100)의 외관을 이루는 원통부재로서, 그 몸체중심부에 길이방향을 따라 슬라이딩공(112)이 형성되며, 그 몸체전면에 다수개의 끼움홈(114)이 방사상으로 형성되어 있다. 이때, 끼움홈(114)은 "T"자 형상으로 형성시킴이 바람직하다.

그리고, 플런져(120)는, 척바디(110)의 슬라이딩공(112)에 삽입되어 외력에 따라 전후진하는 것으로서, 그 둘레면에 목부(122)가 오목하게 형성되면서 그 몸체전면에 원주방향을 따라 다수개의 끼움홈(10)이 형성되어 있다. 물론 끼움홈(10)도 "T"자 형상으로 형성시킴이 바람직하다.

또한, 끼움홈(10)은, 그 양측부에 이후에 설명하게 되는 마스터죠우(130)의 이동과정에서 발생하는 공작물의 불량진원을 탄성변형으로 흡수하는 절개부(20)가 형성되어 있다. 또한 끼움홈(10)은 그 내벽면에 마스터죠우(130)의 끼움돌기(30)가 미끄럼이동하는 경사면(15)이 9∼11°의 경사각도로 형성되어 있다.

이때, 플런져(120)는 도 5에서와 같이, 그 전방외경(D1)이 그 후방외경(D2)에 비해 마스터죠우(130)의 탄성변형이 일어날 수 있도록 작게 형성된다. 즉, 후방외경(D2)은 정밀공차로 형성하는 반면 전방외경(D1)은 0.1∼0.3mm의 공차가 유지되도록 형성함이 바람직하다.

그리고, 마스터죠우(130)는, 척바디(110)의 끼움홈(114)에 삽입되어 슬라이딩하는 것으로서, 그 몸체전방측에 플런져(120)의 끼움홈(10)을 따라 슬라이딩하는 미끄럼돌기(132)가 일체로 형성되면서, 그 몸체일면에 이후에 설명하게 되는 탑죠우(140)가 결합되는 돌기(134)가 형성되어 있다.

또한, 마스터죠우(130)의 몸체를 끼움홈(114)과 대응하는 크기의 "T"자형상으로 형성시킴이 바람직하다.

물론, 마스터죠우(130)의 미끄럼돌기(132)는 끼움홈(10)의 경사면(15)와 대응하는 경사각도를 갖도록 형성함이 바람직하다.

그리고, 탑죠우(140)는, 마스터죠우(130)의 돌기(134)에 결합되는 것으로서 공작물을 파지하는 기능을 수행한다.

그리고, 리어판(150)은, 척바디(110)의 후방측에 체결수단을 통해 고정되어 플런져(120)를 전후진시키는 것으로서, 그 내주면에 원통형상의 수용공간(152)이 형성되면서, 이 수용공간(152)에는 작동유체의 압력에 따라 플런져(120)를 전후진시키는 격벽(154)이 내장되어 있다.

이하, 본 고안에 따른 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 선반척(100)을 제조하려는 경우, 일단 플런져(120)의 몸체전면에 끼움홈(10)을 짝수배열로 형성하면서, 이 끼움홈(10)을 사이에 두고 그 양측부에 짝수로 등분하여 절개한 각각의 절개부(20)를 형성시킨다.

이때, 선반척(100)의 플런져(120)가 도 6에서와 같이 "Z"방향으로 이동하는 경우, 플런져(120)의 끼움홈(10)과 마스터죠우(130)의 미끄럼돌기(132)에 의해 경사면(15)의 경사도에 따라 반경방향(X방향)으로 오무려졌다가 벌려졌다 한다.

이렇게 하면, 플런져(120)의 끼움홈(10)이 마스터죠우(130)의 이동량에 따라 약간 벌어지면서 외팔보와 같은 탄성변형율이 절개된 각각의 플런져 즉 마스터죠우에 작동하므로, 탑죠우(140)에 파지된 공작물의 진원도가 향상된다.

즉, 본 발명은 플런져(120)의 추력에 대한 마스터죠우(130)의 작용점과 플런져(120)의 모멘트 힌지점 거리(ℓ), 플런져 목부(122)의 단면2차모멘트(I)의 값에 의해 하기의 수식에서와 같은 탄성변형(δ)이 일어나서 공작물의 진원도 불량이 흡수되는 방식인 것이다.

*. 수식 : δ= Pℓ³/3E.I

따라서, 선반척(100)을 제조하려는 경우 예컨대, 플런져 목부(122)의 두께와 폭 및 작용점의 길이(ℓ) 등을 고려하여 설계함으로써, 플런져(120)의 탄성변형이 불량진원도의 공작물에 잘 대응되도록 제작하면 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수 장치에 의하면, 플런져의 작동구조를 변경하여 강성도가 약한 공작물의 불량진원을 플런져의 탄성변형으로 흡수하고 공작물의 정밀한 센터링을 손쉽게 유지할 수 있어 공작물의 정밀한 가공이 가능해질 뿐만 아니라, 탑죠우의 교환에 의해 다양한 크기의 공작물을 파지할 수 있으므로 선반척의 파지범위가 넓어져 공작기계의 유지 및 보수에 따른 각종 부대비용이 절감되는 효과가 있는 것이다.

Claims

척바디(110)의 내주면에 끼워져 리어판(150)의 작동유체를 통해 슬라이딩하는 플런져(120)와, 척바디(110)의 전면에 슬라이딩식으로 끼워지는 다수개의 마스터죠우(130)를 결합하고, 마스터죠우(130)에 고정되는 각각의 탑죠우(140)를 통해 공작물을 파지하는 공작기계용 선반척에 있어서,

상기 플런져(120)의 전방면에 원주방향을 따라 짝수 배열로 다수개의 끼움홈 (10)이 형성되면서, 상기 끼움홈(10)을 사이에 두고 그 양측부에 길이방향으로 각각의 절개부(20)가 형성되어, 상기 탑죠우(140)의 파지과정에서 발생하는 공작물의 불량진원을 상기 플런져(120)의 탄성변형으로 흡수하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수 장치.
제 1항에 있어서, 상기 끼움홈(10)은,

그 내벽면에 마스터죠우(130)의 끼움돌기(132)가 미끄럼이동하는 경사면(15)이 일정각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수 장치.
제 1항에 있어서, 상기 플런져(120)는,

그 전방외경(D1)이 후방외경(D2)에 비해 마스터죠우(130)의 탄성변형이 일어날 수 있는 범위 만큼 작게 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수 장치.