KR100812125B1

KR100812125B1 - 공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치

Info

Publication number: KR100812125B1
Application number: KR1020060057736A
Authority: KR
Inventors: 김진곤
Original assignee: 김진곤
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-03-12
Also published as: KR20070122340A

Abstract

본 발명은 공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치에 관한 것으로, 전면에 복수의 마스터죠우(30)가 슬라이드 결합된 척바디(10)와, 상기 척바디(10)의 내주면에 장착되는 원통형 플런저(20) 및, 상기 원통형 플런저(20)의 배면과 결합되어 그 플런저(20)를 전후진시키는 실린더(150)를 구비하고, 상기 마스터죠우(30)에 장착되는 복수의 탑죠우(40)를 통해 공작물을 파지하는 공작기계용 선반척에서, 상기 원통형 플런저(20)는 센터링 플런저부(20')와 결합턱원주부(25)를 갖는 플렉시블 플런저부(20")로 이루어지고, 상기 결합턱원주부(25)에 복수의 끼움홈(26)과 결합턱(27)이 교대로 형성됨과 아울러 상기 결합턱(27)에 절개부(28)를 구비하여, 공작물의 파지과정에서 불량진원을 플렉시블 플런저부(20")에서 탄성변형으로 흡수함으로써 공작물에 요구되는 정밀한 진원도를 유지할 수 있게 되는 것이다.

공작기계, 선반척, 플런저, 마스터죠우, 탑죠우

Description

공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치 { Device for absorbing cylindrical elasticity deformation of lathe mounting in machine tool }

도 1은 일반적인 공작기계용 선반척을 도시한 주요 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 분해사시도,

도 3은 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 결합단면도,

도 4는 본 발명에 따른 선반척의 원통형 플런저의 분해사시도,

도 5는 본 발명에 따른 선반척의 원통형 플런저의 결합단면도,

도 6은 본 발명에 따른 원통형 플런저와 마스터죠우가 결합된 상태도,

도 7은 본 발명에 따른 원통형 플런저의 플렉시블 플런저부가 변형되는 상태를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 척바디 20 : 원통형 플런저

20': 센터링 플런저부 20": 플렉시블 플런저부

21 : 오링삽입용 그루브 22 : 핀삽입용 관통홀

23 : 고정핀 24 : 고정홀

25 : 결합턱원주부 26 : 끼움홈

27 : 결합턱 28 : 절개부

29 : 외주부 30 : 마스터죠우

40 : 탑죠우 50 : 실린더

본 발명은 공작기계용 선반척에 관한 것으로, 특히 선반척의 공작물 파지과정에서 공작물의 진원도 불량을 원통형 플런저의 탄성변형으로 흡수시켜 공작물에 요구되는 진원도를 유지시킬 수 있는 공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계는 주축의 회전에 의하여 공작물을 연속 가공하면서 동일한 제품을 대량으로 생산하는 자동화기구이다. 이러한 공작기계에는 여러가지 형상과 재질의 공작물을 작동유체를 이용하여 파지하는 부속장치로서 유압척, 공압척, 콜릿척 등 선반척을 포함하고 있다.

통상 공작기계에 사용되는 선반척(100)은 도 1에서와 같이, 하우징의 외관을 이루는 척바디 (110)와, 이 척바디(110)에 슬라이딩식으로 삽입되는 플런저(120), 이 척바디(110)에 반경방향으로 삽입되어 플런저(120)와 결합되는 다수개의 마스터죠우(130), 이 마스터죠우(130)에 결합되어 공작물을 직접적으로 파지하는 복수개 의 탑죠우(140) 및, 상기 플런저(120)의 뒤쪽에 결합되어 작동유체를 통해 플런저(120)를 척바디(110)에 대하여 전후진시키는 실린더(150)로 구성되어 있다.

상기 선반척(100)은 플런저(120) 또는 마스터죠우(130)의 슬라이딩으로 탑죠우(140)가 공작물을 파지할 때, 공작물의 강성도가 약하고 진원도가 불량인 경우 파지된 공작물을 변형시키게 되고, 결국 공작물의 진원도의 정밀가공을 어렵게 하는 원인이 되었다.

한편, 선반척(100)에 다수개의 유압실린더를 설치한 특수척을 개발하여 불량진원도의 공작물의 가공진원도를 향상시킨 기술이 제안된 바 있으나, 이 특수척들은 가공중 공작물의 흔들림이 발생될 우려가 있는 것은 물론 전용척으로만 작업이 가능하므로 공작물의 형상이나 치수가 변경되는 경우 재사용이 불가능한 단점을 지니고 있었다.

이와 같이, 기존에 사용되는 선반척(100)은 진원도의 개선 목적으로 개발되는 대부분의 시스템들이 한 개 공작물의 전용으로 제작되어 공작물이 바뀔 때마다 재사용되는 경우는 거의 없었다. 또한 공작물의 센터링 기능이 없어서 별도의 센터링가이드를 만들어 사용하였으므로 센터링오차 및 사용범위가 제한되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명의 목적은 상술한 기존의 선반척에 대한 문제점을 해결하기 위하여 것으로서, 선반척의 작동과정에서 강성도가 약하고 진원도가 불량한 공작물을 원통형 플런저의 탄성변형에 의해 흡수시켜 공작물변형을 거의 일어나지 않도록 안정되게 유지시킬 수 있으며, 별도의 센터링가이드를 제작할 필요가 없으므로 공작물의 크기와는 무관하게 파지범위를 증대시킬 수 있는 공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전면에 복수의 마스터죠우가 슬라이드 결합된 척바디와, 상기 척바디의 내주면에 장착되는 원통형 플런저 및, 상기 플런저의 배면과 결합되어 그 플런저를 전후진시키는 실린더를 구비하고, 상기 마스터죠우에 장착되는 복수의 탑죠우를 통해 공작물을 파지하는 공작기계용 선반척에 있어서, 상기 원통형 플런저는, 내주벽을 따라 오링삽입용 그루브가 형성된 센터링 플런저부와, 원주면이 상기 센터링 플런저부의 내주에 삽입되어 결합되고, 앞쪽에 상기 마스터죠우와 맞물려 결합되는 결합턱원주부를 구비하되, 상기 결합턱원주부의 원주방향을 따라 짝수 배열로 복수의 끼움홈과 결합턱이 교대로 형성되고, 상기 결합턱의 중앙부가 절개된 절개부를 갖는 플렉시블 플런저부로 이루어지고, 공작물의 파지과정에서 불량진원을 상기 플렉시블 플런저부에서 탄성변형으로 흡수하도록 되어 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치에 의하면, 공작물의 파지과정에서 불량진원을 센터링 플런저부와 플렉시블 플런저부로 이루어지는 원통형 플런저에서 탄성변형으로 흡수함으로써 공작물이 요구되는 센터링을 손쉽게 유지할 수 있게 되고, 진원도가 불량한 다양한 공작물을 정밀한 진원도로 가공을 할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 예시도면에 따라 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 결합단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 선반척의 원통형 플런저의 분해사시도이다.

본 발명에 따른 선반척은, 도 2에 도시된 바와 같이, 전면에 다수의 마스터죠우(30)가 슬라이드 결합된 척바디(10)와, 상기 척바디(10)의 내주면에 장착되는 원통형 플런저(20) 및, 상기 원통형 플런저(20)의 배면과 결합되어 그 플런저(20)를 전후진시키는 실린더(150)를 구비하고 있고 있다.

상기 척바디(10)에는 도 3에 도시된 바와 같이 마스터죠우(30)가 장착되어 원통형 플런저(20)와 결합되도록 되어 있고, 상기 마스터죠우(30)에 복수의 탑죠우(40)가 장착되어 공작물을 파지하도록 되어 있다.

상기 척바디(10)는 몸체중심부에 장착공간부(12)가 형성되어 있고, 그 몸체전면에 다수개의 끼움홈(14)이 방사상으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 끼움홈(14)은 T자 형상으로 되어 있다.

상기 마스터죠우(30)는, 척바디(10)의 끼움홈(14)에 삽입되어 결합되는 부재로서, 상기 원통형 플런저(20)와 결합되는 돌기편(32)이 하부에 형성되어 있고, 상기 탑죠우(40)와 결합되는 돌기바(34)가 전면에 형성되어 있다. 여기서, 마스터죠 우(30)의 몸체는 척바디(10)의 끼움홈(14)과 결합되도록 T자 형상으로 되어 있다. 또한, 마스터죠우(30)의 돌기편(32)의 바닥부는 뒤쪽에서 앞쪽으로 9～11°의 각도로 경사지도록 형성되어 있다.

상기 탑죠우(40)는, 마스터죠우(30)의 돌기바(34)와 결합되는 부재로서 공작물을 파지하는 기능을 한다.

상기 실린더(50)는, 부착판(52)을 통하여 상기 원통형 플런저(20)와 결합되어 척바디(10)의 연장부재(10') 내부에서 상기 원통형 플런저(20)를 전후진시키는 기능을 한다.

본 발명에 따른 선반척의 탄성변형 흡수수단으로서, 상기 원통형 플런저(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 센터링 플런저부(20')와 이 센터링 플런저부(20')에 삽입결합되는 플렉시블 플런저부(20")로 이루어져 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센터링 플런저부(20')와 플렉시블 플런저부(20")는 결합된 상태로 상기 척바디(10)의 장착공간부(12)에 삽입되는 바, 실린더(50)에 의해 전후진 할 때 상기 플렉시블 플런저부(20")가 탄성변형을 일으켜 공작물의 파지과정에서 불량진원을 흡수하도록 되어 있다. 상기 플렉시블 플런저부(20")는 공작물의 외형에 따라 탄성변형되어 파지되는 접촉면을 넓게 하는 기능을 하게 된다.

여기서, 상기 플렉시블 플런저부(20")의 외경(D2)이 상기 센터링 플런저부(20')의 내경(D1) 보다 0.05 ∼ 0.15mm 작게 공차를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 플렉시블 플런저부(20")의 결합턱원주부(25)는 그 외경이 척바디(10)의 내경보다 0.1 ∼ 0.3mm 작게 공차를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 센터링 플런저부(20')는 내주면을 따라 오링삽입용 그루브(21)가 형성되어 있고, 외주벽에 일정 간격으로 복수개의 핀삽입용 관통홀(22)이 형성되어 있다. 상기 센터링 플런저부(20')의 내경에 상기 플렉시블 플런저부(20")의 외경이 삽입되고, 고정핀(23)을 통하여 센터링 플런저부(20')의 핀삽입용 관통홀(22)과 플렉시블 플런저부(20")에 형성된 고정홀(24)을 서로 맞춤 연결하여 고정하도록 되어 있다.

상기 플렉시블 플런저부(20")는 외주부(29)가 상기 센터링 플런저부(20')의 내주에 삽입되어 결합되도록 되어 있고, 앞쪽에 상기 마스터죠우(30)와 맞물려 결합되는 결합턱원주부(25)를 구비하고 있다.

상기 결합턱원주부(25)는 원주방향을 따라 짝수 배열로 복수의 끼움홈(26)과 결합턱(27)이 교대로 형성되어 있고, 상기 결합턱(27)의 중앙부가 절개된 절개부(28)를 갖도록 되어 있다. 상기 결합턱원주부(25)의 끼움홈(26)은 뒤쪽에서 앞쪽으로 일정각도로 경사진 경사면(26a)을 구비하고 있다. 상기 결합턱원주부(25)의 끼움홈(26)에는 경사면(26a)을 따라 상기 마스터죠우(30)의 돌기편(32)이 슬라이딩 결합하도록 되어 있다. 여기서, 상기 결합턱원주부(25)의 끼움홈(26)의 경사면(26a)은 마스터죠우(30)의 돌기편(32)이 슬라이드 이동하도록 7 ∼ 13°의 각도로 형성되어 있다.

한편, 플렉시블 플런저부(20")는 외주부(29)의 길이방향으로 상기 결합턱(27)의 절개부(28)와 동일선을 이루도록 복수의 그루브(29a)가 형성되어 있다. 상기 결합턱(27)의 절개부(28)는 상기 그루브(29a)까지 연장형성되는 것이 바람직 하다.

이하, 본 발명에 따른 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치의 작용을 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 실린더(50)에 의하여 센터링 플런저부(20')가 Z방향으로 이동할 경우, 플렉시블 플런저부(20")의 끼움홈(26)과 마스터죠우(30)의 돌기편(32)에 의해 경사면(26a)의 경사각도에 따라 X방향(반경방향)으로 수축 또는 신장되게 된다.

따라서, 플렉시블 플런저부(20")의 끼움홈(26)이 마스터죠우(30)의 이동량에 따라 원동형 변형이 일어나면서 외팔보와 같은 탄성변형율이 절개된 각각의 플런저에 작동하여 마스터죠우(30)에 전달되므로, 탑죠우(40)에 파지된 공작물의 진원도가 향상된다.

즉 본 발명은 센터링 플런저부(20')와 플렉시블 플런저부(20")의 추력에 대한 마스터죠우(30)의 작용점과 플렉시블 플런저부(20")의 모멘트 힌지점 거리(ℓ), 플런저 외주부(29)의 단면2차모멘트(I)의 값에 의해 아래의 수식(1)에서와 같은 탄성변형(δ)이 일어난다.

즉 도 7에 도시된 바와 같이, 플렉시블 플런저부(20")의 결합턱원주부(25)에 상하부에 힘(F)이 가해질 경우, 일점쇄선에 도시된 바와 같이 힘(F)이 가해진 부분은 수축되고, 동시에 힘(F)의 작용점에서 90° 이동된 부분은 확장되는 탄성변형이 일어나서 진원도 불량인 공작물의 외경 또는 내경부를 감싸므로써 진원도 불량을 흡수하게 되는 것이다.

δ= Pℓ³/3E.I ..........................(1)

선반척(100)을 정밀하게 제조하기 위해서는, 반드시 플렉시블 플런저부(20")의 끼움홈(26)의 두께(t), 홈의 개수, 플렉시블 플런저부(20")의 외경(D2) 및 작용점의 길이(ℓ)를 고려하여 설계하여야 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치에 의하면, 공작물의 파지과정에서 불량진원을 원통형 플런저에서 탄성변형으로 흡수함으로써 공작물이 요구되는 센터링을 손쉽게 유지할 수 있게 되고, 진원도가 불량한 다양한 공작물을 정밀한 진원도로 가공을 할 수 있게 된다. 또한 기존과 같이 별도의 센터링 가이드를 별도로 제작하지 않고 탑죠우의 교환에 의해 다양한 크기의 공작물을 파지할 수 있으므로 선반척의 파지범위가 넓어져 공작기계의 유지 및 보수에 따른 각종 부대비용을 절감할 수 있게 된다.

Claims

전면에 복수의 마스터죠우(30)가 슬라이드 결합된 척바디(10)와, 상기 척바디(10)의 내주면에 장착되는 원통형 플런저(20) 및, 상기 원통형 플런저(20)의 배면과 결합되어 그 플런저(20)를 전후진시키는 실린더(150)를 구비하고, 상기 마스터죠우(30)에 장착되는 복수의 탑죠우(40)를 통해 공작물을 파지하는 공작기계용 선반척에 있어서,

상기 원통형 플런저(20)는, 내주면을 따라 오링삽입용 그루브(21)가 형성된 센터링 플런저부(20')와, 상기 센터링 플런저부(20')의 내주에 삽입되어 결합되는 외주부(29)와, 상기 마스터죠우(30)와 맞물려 결합되는 결합턱원주부(25)를 갖는 플렉시블 플런저부(20")로 구성되고,

상기 플렉시블 플런저부(20")는 상기 결합턱원주부(25)의 원주방향을 따라 짝수 배열로 복수의 끼움홈(26)과 결합턱(27)이 교대로 형성됨과 더불어 상기 결합턱(27)의 중앙을 따라 절개부(28)가 형성되며, 상기 외주부(29)의 길이방향으로 상기 절개부(28)와 동일선을 이루도록 복수의 그루브(29a)가 형성되어, 공작물의 외형에 따라 탄성적으로 변형되는 구조로 불량진원을 흡수하도록 된 것을 특징으로 하는 공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치.
제 1 항에 있어서,

상기 플렉시블 플런저부(20")는 상기 결합턱원주부(25)의 끼움홈(26)에 뒤쪽에서 앞쪽으로 일정각도로 경사진 경사면(26a)이 형성되어, 상기 경사면(26a)에 상기 마스터죠우(30)에 형성된 돌기편(32)이 슬라이딩 결합하도록 된 것을 특징으로 하는 공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 끼움홈(26)의 경사면(26a)과 상기 마스터죠우(30)의 돌기편(32)은 9 ∼ 11°의 각도로 형성되어 서로 결합하도록 된 것을 특징으로 하는 공작기계용 선반척의 원통형 탄성변형 흡수장치.
제 1 항에 있어서,

상기 플렉시블 플런저부(20")의 외경(D2)이 상기 센터링 플런저부(20')의 내경(D1) 보다 0.05 ∼ 0.15mm 작게 공차를 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수장치.
제 1 항에 있어서,

상기 플렉시블 플런저부(20")의 결합턱원주부(25)의 외경은 척바디(10)의 내경보다 0.1 ∼ 0.2mm 작게 공차를 형성하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 선반척의 탄성변형 흡수장치.