KR100622523B1

KR100622523B1 - 공작기계용 이송 장치

Info

Publication number: KR100622523B1
Application number: KR1020050085097A
Authority: KR
Inventors: 박지연
Original assignee: 박지연
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2006-09-12
Also published as: US20100218651A1; CN101272882B; DE112006002307T5; CN101272882A; WO2007032640A1; JP2009507657A

Abstract

본 발명은 공작기계용 이송 장치에 관한 것으로 길이방향으로 직선이동을 안내하는 가이드레일(11a)이 형성된 베이스이송대(10)와;

외주면에 한 방향으로 연속된 제 1 나사산(21)이 형성되며, 상기 베이스이송대(10)의 내부로 회동가능하게 장착되는 구동스크류바(20)와;

제 1 나사산(21)과 반대측 방향으로 연속된 제 2 나사산(31)이 형성되며, 상기 구동스크류바(20)의 회전에 의해 같이 회전하는 서브스크류바(30)와;

상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 일 측에 구비되어 구동스크류바(20)의 회전력을 서브스크류바(30)로 전달하는 한쌍의 맞물림기어(40)(41)들과;

상기 구동스크류바(20)에 나사 결합되도록 내측면에 상기 제 1 나사산(21)이 결합되는 연속된 제 1 나선형홈(51a)이 파여진 제 1 결합구멍(51)이 뚫려 있고, 상기 서브스크류바(30)에 나사 결합되도록 내측면에 상기 제 2 나사산(31)에 결합되는 연속된 제 2 나선형홈(52a)이 파여진 제 2 결합구멍(52)이 뚫려져 상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)에 나사 결합되어 상기 베이스이송대(10)의 가이드레일(11a)에 위치하여 이 스크류바의 회전방향에 따라 가이드레일(11a)을 따라 이동하는 공구대(50)와;

상기 구동스크류바(20)를 회전시키는 스크류회전수단(60)으로 구성된 것에 있어서;

상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 어느 적어도 하나의 축단부에 볼트부(80)를 일체로 성형하고 맞물림기어(40)(41)중 해당 맞물림 기어(40)에 나사공(81)을 형성하여 볼트부(80)와 나사 체결하고, 그 외측에 로크너트(82)를 체결하여서 구성되어, 공구대가 방향전환될 때 나사산들 사이에서 발생된 유격에 의해 순간 충격이 발생되는 것을 조립과정에서 미세 조절할 수가 있어, 공구대의 방향전환이 매우 자연스럽고 원활하게 이루어지도록 하는 것이다.

따라서 공구는 물론 공구대 주변의 각 구조물들의 내구성을 증대시켜 그 사용수명을 늘려줄 뿐 아니라 사용 중 작동성과 조작감을 획기적으로 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

공작기계용 이송 장치{Tranfer Equipment for Machine Tool}

도 1 은 일반 선반을 도시한 개략도

도 2 은 종래의 공작기계용 이송 장치를 도시한 단면도

도 3 은 도 2의 'A'부를 도시한 요부확대도

도 4 는 본 발명인 공작기계용 이송 장치를 도시한 단면도

도 5 는 도 4의 'B'부를 도시한 요부확대도

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 베이스이송대 20 : 구동스크류바

21 : 제 1 나사산 30 : 서브스크류바

31 : 제 2 나사산 40 : 회전력전달수단

40, 41 : 맞물림기어 50 : 공구대

51 : 제 1 결합구멍 52 : 제 2 결합구멍

60 : 스크류회전수단 80 : 볼트부

81 : 나사공

본 발명은 공작기계용 이송 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 이동블럭의 이동방향이 반대로 바뀔 경우 스크류와의 사이에서 충격이 발생되는 것을 방지하면서 두 개의 스크류 사이에서 발생되는 유격을 미세 조절할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로, 공작기계는 공구대에 고정된 공구를 전후 또는 좌우로 이송하여 공작물에 닿게 하여 공작물을 절삭할 수 있도록 되어 있다. 이러한 공작기계에는 선반, NC선반, 드리링머신 및 보오링머신 등이 있는 바, 특히 선반은 가장 보편적으로 사용되는 공작기계이다.

통상 선반은 도 1에서 도시한 바와 같이 베드(1)를 따라 이송되는 심압대(2)가 설치되며, 이 베드(1)의 일측에는 모터의 회전력을 받아 회전하는 척(3)이 설치되고, 공구가 장착되는 공구대(4)가 설치되는 구조를 가진다.

상기 선반의 공구대(4)는 왕복대(5)에 설치되어 전, 후로 움직여 척(3)에 고정되는 공작물을 적삭할 수 있도록 되어 있으며, 상기 심압대(2)는 베드(1)를 따라 이송되어 공작물의 센터를 지지하도록 되어 있다.

이러한 공구대(4)와 심압대(2)는 이송장치에 의해 각각 전, 후로 직선 왕복운동하여 작업자가 원하는 위치로 이송되며, 이 이송장치는 도 2에서 도시한 바와 같이 길이방향으로 가이드레일(11a)이 형성된 베이스이송대(10)와;

외주면에 한 방향으로 연속된 나사산(10b)이 형성되며, 상기 베이스이송대(10)의 내부에 회동가능하게 장착되는 스크류바(10a)와;

상기 스크류바(10a)에 나사 결합되도록 내측면에 상기 나사산(10b)에 대응되는 연속된 나선형홈(50a)이 파여진 결합구멍(50b)이 뚫려 있으며 상기 스크류바(10a)에 나사 결합되어 상기 베이스이송대(10)의 이송레일(11)에 위치하여 이 스크류바(10a)의 회전방향에 따라 이송레일(11)을 따라 이동하는 공구대(50)와;

상기 스크류바(10a)를 회전시키는 스크류회전수단(60)으로 구성된다.

이 스크류회전수단(60)으로는 자동선택의 경우, 통상 전기전원을 공급받아 회전력을 발생시키는 회전모터(61)를 사용하여 작업자가 스위치 조작으로 자동으로 상기 스크류바(10a)를 회전시켜 공구대(50)의 위치를 조절할 수 있도록 구성된다.

또, 일반적인 선반은 상기 스크류회전수단(60)으로 작업자가 핸들을 파지하여 회전시킴으로써 스크류바(10a)를 회전시키는 작동핸들(6)을 같이 구비하여 스위치조작으로 자동으로 공구대(4)를 이송시킬 수 도 있고, 상기 작동핸들(6)을 회전시켜 수동으로 공구대(4)를 이송시킬 수 있도록 구성되어 있다.

또 상기 공구대(50)의 나선형홈(50a)은 도 3에서 도시한 바와 같이 스크류바(10a)에 나사 결합되어 스크류바(10a)의 회전에 의해 원활히 이동하도록 나사산(10b)이 결합된 상태에서 약간의 여유부(53)가 생성되도록 나사산(10b)의 폭보다 약간 크게 파여져 형성되는 것이다.

즉, 작업자가 스위치를 조작하여 회전모터(61)에 전기전원을 공급하면, 이 회전모터(61)가 스크류바(10a)를 회전시키고, 그 회전 방향에 따라 공구대(50)가 이송레일(11)을 따라 직선 이동하여 이 공구대(50)에 장착되는 공구대, 또는 공구대 등을 작업자가 원하는 위치로 이송하게 되는 것이다.

한편, 상기한 이송장치는 공작기계의 공구대를 이송시키는 데 사용되는 구조뿐 아니라, 바이스의 이동조우를 이송시키는 데 적용되며, 블록이 레일에 결합되어 이 레일을 따라 수평으로 직선 운동하는 장치로써 다수의 축으로 조합되어 직교 좌표 로보트 또는 자동화 설비 등에 적용되어 다양한 형태의 모듈 시스템을 구성하는 수평이동 로보트에도 적용되고 있는 실정이다.

그러나, 상기한 이송장치는 공구대의 결합구멍에 파여지는 나선형홈에 여유부가 형성되어 스크류바를 회전시켜 공구대를 이동시키는 중에 스크류바의 나사산이 이송되는 측으로 나선형홈 내측에 밀착되어 여유부가 한쪽으로 몰리게 되는 문제점이 있었던 것이다.

그리고, 공구대를 반대방향으로 이송시킬 경우 상기 여유부의 공간만큼 스크류바의 나사산이 이동하면서 나선형홈 내측면에 밀착되면서 충돌이 발생하고 이 충격에 의해 바이트나 피가공물 등이 손상되는 폐단이 있었던 것이다.

특히, 고속으로 공구대가 이동하는 중에 반대방향으로 공구대를 이동시키는 경우 공구대의 나선형홈과 스크류바의 나사산이 강하게 부딪쳐 공구가 파손되는 문제점이 있었던 것이다.

따라서 이송장치에서 공구대의 이송방향을 반대로 변경할 경우 공구대와 공 구에 가해지는 충격으로 인해 이송장치의 내구성이 저하되고, 이를 교체, 수리하기 위한 비용이 증대되는 폐단이 있었던 것이다.

또한, 정밀도가 저하되는 원인이 되었던 것이다.

본 발명의 목적은 이송장치의 공구와 가공물 사이의 순간 충격을 방지하여 공구대와 공구 내구성을 증대시킬 수 있도록 한 공작기계용 이송 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 피가공물의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 공작기계용 이송 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 왼나사와 오른나사가 한조로 되는 이송스크류 사이에서 발생되는 유격을 미세 조절한 상태로 조립이 가능하도록 된 공작기계용 이송 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 길이방향으로 직선이동을 안내하는 가이드레일(11a)이 형성된 베이스이송대(10)와;

상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 일 측에 구비되어 구동스크류 바(20)의 회전력을 서브스크류바(30)로 전달하는 한쌍의 맞물림기어(40)(41)들과;

상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 어느 적어도 하나의 축단부에 볼트부(80)를 일체로 성형하고 맞물림기어(40)(41)중 해당 맞물림 기어(40)에 나사공(81)을 형성하여 볼트부(80)와 나사 체결하고, 그 외측에 로크너트(82)를 체결하여서 구성된다.

따라서, 공구대(50)가 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)에 각각 관통되어 나사 결합되어 구동스크류바(20)는 정방향의 이동을 지지하고, 서브스크류바(30)는 역방향의 이동을 지지함으로써 공구대(50)의 이동 방향을 반대로 바꿀 경우에도 스크류 틈새에 의해 발생되는 피가공물과 공구 사이의 충돌이 발생하지 않는 것이다.

또, 서로 다른 방향으로 된 2개의 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)를 동시에 결합하고 있는 공구대(50)를 조립할 때 상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)가 공구대(50)의 물림부에서 발생되는 유격을 축단부에 형성된 볼트부(80)에 의해 미세 조절이 가능하므로 공구대(50)가 왕복할 때 공구와 피공작물 사이에서 발생되는 충격을 최소화 할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명인 공작기계용 이송 장치를 도시한 단면도로서, 베이스이송대에 구동스크류바와 서브스크류바가 장착되어 이 구동스크류바와 서브스크류바로 공구대가 나사 결합된 것을 나타내고 있다.

도 5 는 도 3의 'B'부를 도시한 요부 확대도로서 구동스크류바는 제 1 나사산이 제 1 나선형홈의 일 측에 밀착되어 공구대의 정방향 이동을 지지하고, 서브스크류바는 제 2 나사산이 제 2 나선형홈의 타 측에 밀착되어 공구대의 역방향 이동을 지지하고 있는 것을 나타내고 있다.
도 6은 도 4의 'C'부를 도시한 확대 단면도로서, 구동스크류바의 축단부에 볼트부를 연장 성형하여 맞물림 기어에 나사공을 형성하여 나사 체결하고, 그 외측에 로크너트로 풀림 방지한 구조를 보이고 있다.

이하, 도 4에서 도시한 바와 같이 본 발명인 이송장치의 베이스이송대(10)는 상부에 가이드레일(11a)이 파여진 레일부(11)와 하부에 후술될 스크류회전수단을 지지하는 지지부(12)로 이루어지며, 이 레일부(11)와 지지부(12) 사이에 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)가 장착될 장착공간부(13)가 형성된다.

또, 베이스이송대(10)는 레일부(11)의 가이드레일(11a)에 공구대(50)가 위치되어 이 공구대(50)의 직선 왕복 이동을 안내하며, 이 공구대(50)가 이동할 충분한 길이를 가진다.

상기 베이스이송대(10)의 장착공간부(13)에는 구동스크류바(20)의 하부로 서브스크류바(30)가 간격을 두고 회동 가능하게 장착된다.

상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)는 회전력전달수단(40)으로 연결되어 구동스크류바(20)가 회동되면 서브스크류바(30)도 맞물림 방향으로 회동하도록 베이스이송대(10)의 장착공간부(13)내에 장착된다.

이 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)는 각각 외주면에 서로 반대 방향, 즉 왼나사와 오른나사 방향으로 각각 성형된 제 1, 2 나사산(21, 31)이 형성된다.

상기 회전력전달수단(40)은 본 발명에서 구동스크류바(20)의 일단에 장착 고정되는 구동기어(41)와, 상기 서브스크류바(30)의 일단에 장착 고정되며 상기 구동기어(41)에 물리는 서브기어(42)로 구성되는 것을 기본으로 한다.

이 경우 상기 구동스크류바(20)가 후술될 스크류회전수단(60)에 의해 회동될 경우 그 회전력이 구동기어(41)에 맞물린 서브기어(42)를 통해 서브스크류바(30)를 구동스크류바(20)의 회전방향과 반대방향으로 회전시키게 되므로 상기 서브스크류바(30)의 제 2 나사산(31)은 구동스크류바(20)의 제 1 나사산(21)과 반대방향을 가지도록 형성된다.

한편, 상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)에는 이 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 회전에 의해 전, 후로 직선 이동하는 공구대(50)가 결합된다.

이 공구대(50)는 상기 구동스크류바(20)에 나사 결합되도록 그 내측면에 제 1 나사산(21)이 결합되는 연속된 제 1 나선형홈(51a)이 파여진 제 1 결합구멍(51) 이 뚫려지며, 상기 서브스크류바(30)에 나사 결합되도록 그 내측면에 제 2 나사산(31)이 결합되는 연속된 제 2 나선형홈(52a)이 파여진 제 2 결합구멍(52)이 뚫려진다.

이 공구대(50)의 제 1, 2 결합구멍(51, 52)에 파여지는 제 1, 2 나선형홈(51a, 52a)은 회동시 공구대(50)의 직선이동이 원활하도록 제 1, 2 나사산(21, 31)이 결합된 상태에서 나사의 회전에 필요한 공차를 위해 여유부(53)가 불가피하게 형성되어 진다.

그리고 상기 공구대(50)가 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)에 제 1, 2 결합구멍(51, 52)을 통해 각각 나사 결합되면, 도 5에서 도시한 바와 같이 제 1 나사산(21)은 공구대(50)가 이동하는 정방향으로 제 1 나선형홈(51a)에 밀착되어 그 반대편으로 여유부(53)를 형성하고, 제 2 나사산(31)은 공구대(50)가 이동하는 반대 측 역방향으로 제 2 나선형홈(52a)에 밀착되어 그 반대편으로 여유부(53)가 형성된다.

또한 상기 구동스크류바(20)에는 이 구동스크류바(20)를 회전시키는 회전력을 발생시키는 스크류회전수단(60)이 구비된다.

이 스크류회전수단(60)은 베이스이송대(10)의 지지부(12) 일 측에 장착 고정되며 상기 구동스크류바(20)의 일단이 결합되고, 전기전원을 공급받아 작동되어 결합된 구동스크류바(20)를 회전시키는 회전모터(61)로 구성되며, 도시하지는 않았지만 사용자가 파지하여 회전시킬 수 있는 작업자가 파지하여 회전시킴으로써 구동스크류바(20)를 회전시키는 작동핸들을 사용할 수 도 있음을 밝혀둔다.

또 상기 회전모터(61)는 회전력이 발생되는 샤프트(61a)가 기어박스(70)을 통해 상기 구동스크류바(20)에 연결된다.

즉, 작업자가 스위치를 조작하여 이 회전모터(61)가 정방향으로 회동하도록 전기전원을 공급하면 이 회전모터(61)가 구동스크류바(20)를 정방향으로 회동시키고, 이 구동스크류바(20)의 회전력은 회전력전달수단(60)을 통해 서브스크류바(30)로 전달되어 서브스크류바(30)를 회전시킨다.

이 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)가 회전하면 제 1 나선형홈(51a)에 밀착된 구동스크류바(20)의 제 1 나사산(21)이 공구대(50)를 밀어 베이스이송대(10)의 가이드레일(11a)을 따라 정방향으로 직선 이동시키는 것이다.

또한, 반대로 회전모터(61)를 작동시켜 구동스크류바(20)를 역방향으로 회동시키면 이 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 회전에 의해 제 2 나선형홈(52a)에 밀착된 서브스크류바(30)의 제 2 나사산(31)이 공구대(50)를 밀어 베이스이송대(10)의 가이드레일(11a)을 따라 반대방향으로 직선 이동시키는 것이다.

따라서, 스크류회전수단(60)으로 구동스크류바(20)를 정, 역방향으로 회전시켜 공구대(50)의 회전방향을 바뀌어도 제 1, 2 나사산(21, 31)과 제 1, 2 나선형홈(51a, 52a) 사이의 여유부(53)가 서로 반대방향으로 형성되어 있으므로 인해 순간 방향전환시에도 유격이 없으므로 바이트 등의 공구와 공작물 사이에 순간 충돌이 발생되지 않는 것이다.

상기한 본 발명은 공작기계의 공구대와 공구대를 이송시키는 데 사용되는 구조일 뿐 아니라, 바이스의 이동조우를 이송시키는 데 적용할 수 도 있다.

또한, 블록이 레일에 결합되어 이 레일을 따라 수평으로 직선 운동하는 장치로써 다수의 축으로 조합되어 직교 좌표 로보트 또는 자동화 설비 등에 사용되고 다양한 형태의 모듈 시스템을 구성하는 수평이동로버트에도 적용할 수 있는 등 공구대(50)를 통해서 직선 이동하는 어떠한 경우에도 적용이 가능하고 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

한편, 서로 다른 방향으로 나사산이 형성된 두 개의 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)를 공구대(50)에 동시에 결합할 때 물림진행방항, 즉 여유부(53)의 반대측으로 유격없이 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)가 공구대(50)에 조립하기가 어렵다

따라서, 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 맞물림 방향으로 회전력을 전달하는 맞물림기어(40)(41)의 위치로 조립상태에서 유격을 미세 조절 할 수 있도록 하는 장치가 필요하다.

즉, 도 6에서와 같이 구동스크류바(20)의 축단부에 볼트부(80)를 일체로 성형하고 이에 맞물려 결합하는 맞물림기어(40)에는 볼트부(80)에 나사 체결되는 암 나사공(81)을 가공하여 서로 나사 체결하게 된다.

그리고, 구동상태에서 풀림을 방지하기 위해 그 외측에 로크너트(82)를 체결하게 된다.

도면에서, 볼트부(80)와 나사공(81)이 어느 구동스크류바(20)에만 형성된 것을 예로서 도시하고 있으나, 서브스크류바(30)에 동일 구조로 적용하여도 무방하 다.

또, 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 양 축단부에 각각 동일 구조의 볼트부(80)와 나사공(81)들을 형성하여도 무방함을 밝혀둔다.

이와 같이 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)가 서로 맞물림 방향으로 동력을 전달하는 맞물림기어(40)(41)의 위치로 볼트부(80)와 나사공(81)을 형성하게 되면 조립시 공구대(50)를 진행방향으로 작동시키는 스크류의 접촉면 사이에 유격이 발생되지 않도록 구동스크류바(20) 또는 서브스크류바(30)를 미세 조절한 상태에서 로크너트(82)로 체결하여 좌우로 수 없이 반복하여 공구대(50)가 왕복 작동하더라도 유격없이 신속한 방향 전환이 가능하다.

상기에서 볼트부(80)에 나사공(81)이 형성되지 않은 서브스크류(30)와 맞물림기어(41)는 키이(90)에 의해 서로 헛돌지 않도록 결합하게 된다.

상기한 본 발명의 구성에 의하면, 공구대의 이송방향을 변경할 경우 이 공구와 피가공물 사이의 순간 충돌이 발생되지 않아 이 충돌에 의한 충격으로 고가의 공구가 파손되거나 공작물에 공구충격으로 인해 파임 현상 등의 현상을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

또한 공구대가 방향전환될 때 나사산들 사이에서 발생된 유격에 의해 순간 충격이 발생되는 것을 조립과정에서 미세 조절할 수가 있어, 공구대의 방향전환이 매우 자연스럽고 원활하게 이루어지도록 하는 것이다.

Claims

길이방향으로 직선이동을 안내하는 가이드레일(11a)이 형성된 베이스이송대(10)와;

외주면에 한 방향으로 연속된 제 1 나사산(21)이 형성되며, 상기 베이스이송대(10)의 내부로 회동가능하게 장착되는 구동스크류바(20)와;

제 1 나사산(21)과 반대측 방향으로 연속된 제 2 나사산(31)이 형성되며, 상기 구동스크류바(20)의 회전에 의해 같이 회전하는 서브스크류바(30)와;

상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 일 측에 구비되어 구동스크류바(20)의 회전력을 서브스크류바(30)로 전달하는 한쌍의 맞물림기어(40)(41)들과;

상기 구동스크류바(20)에 나사 결합되도록 내측면에 상기 제 1 나사산(21)이 결합되는 연속된 제 1 나선형홈(51a)이 파여진 제 1 결합구멍(51)이 뚫려 있고, 상기 서브스크류바(30)에 나사 결합되도록 내측면에 상기 제 2 나사산(31)에 결합되는 연속된 제 2 나선형홈(52a)이 파여진 제 2 결합구멍(52)이 뚫려져 상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)에 나사 결합되어 상기 베이스이송대(10)의 가이드레일(11a)에 위치하여 이 스크류바의 회전방향에 따라 가이드레일(11a)을 따라 이동하는 공구대(50)와;

상기 구동스크류바(20)를 회전시키는 스크류회전수단(60)으로 구성된 것에 있어서;

상기 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 어느 적어도 하나의 축단부에 볼트부(80)를 일체로 성형하고 맞물림기어(40)(41)중 해당 맞물림 기어(40)에 나사공(81)을 형성하여 볼트부(80)와 나사 체결하고, 그 외측에 로크너트(82)를 체결하여서 구성됨을 특징으로 하는 공작기계용 이송 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 볼트부(80)와 나사공(81)을 구동스크류바(20)와 서브스크류바(30)의 양측에 각각 구성됨을 특징으로 하는 공작기계용 이송 장치.