KR100830249B1 - 자동선반 - Google Patents

Abstract

베이스부재의 대형화를 방지하고, 전체적으로 소형화함과 동시에 개미 홈등의 안내구조에 걸리는 중량부담을 경감하여 그 파손을 방지할 수 있는 자동선반을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

이를 해결하기 위한 수단으로 가대(21)의 경사면에는 제 1개미 홈(22)이 형성되고, 제 1개미 홈(22)을 통해 제 1베이스부재(25)가 Y축 방향으로 이동가능하게 배치된다. 제 1베이스부재(25)가 경사져 배치됨으로써 제 1개미 홈(22)에 걸리는 중량을 면으로 받을 수 있다. 또 제 1개미 홈(22)에는 제 1개미 홈(22)의 높이 방향의 중앙위치와 바이트 B1의 커터끝 위치와의 거리 A를 짧게할 수있기 때문에 제 1개미 홈(22)에는 제 1개미 홈(22)의 높이 방향의 중앙위치와 바이트 B1의 커터끝 위치를 묶은 선을 축으로 하는 모멘트 하중 MA를 작게할 수 있다.

Description

자동선반{AUTOMATIC LATHE}

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 자동선반의 측면도.

도 2는 자동선반에서의 커터대의 측면도.

도 3은 자동선반에서의 커터대의 정면도.

도 4는 자동선반에서의 커터대의 평면도.

도 5는 커터대에서의 제 1개미 홈에 걸리는 모멘트 하중을 설명하기 위한 커터대의 측면도.

도 6은 종래의 자동선반을 기초로 생각할 수 있는 자동선반에서의 커터대의 제 1양태의 측면도.

도 7은 종래의 자동선반을 기초로 생각할 수 있는 자동선반에서의 커터대의 제 2양태의 측면도.

도 8은 커터대에서의 제 1개미 홈에 걸리는 모멘트 하중을 설명하기 위한 커터대의 측면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 자동선반 2: 베드

3: 주축대 4: 커터대

5: 백어태치먼트 6: 슈트

11: 주축 12: 척

13: 제 1가이드 레일 14: 제 1런너 블록

21: 가대 22: 제 1개미 홈

23: 가이드 부시 24: 공구홀더

25: 제 1베이스부재 26: 제 1돌기부

27: 제 1스페이서 28: 제 2개미 홈

29: 서보모터 30: 제 2베이스부재

31: 제 2돌기부 32: 제 2스페이서

33: 바이트 홀더 34: 파손검지장치

34A: 구동판 34B: 검지봉

41: 어태치먼트 본체 42: 피가공물 고정부

43: 가이드 레일 44: 런너블록

45: 이송넛트 46: 이송나사

B1~B6: 바이트 D1~D4: 구멍뚫는 공구

My1a, My1b, My2a, My2b, My3a, My3b: 모멘트 하중

P1: 절삭점 P2: 하중작용점

P3: 하중작용점 P4: 교점

본 발명은 자동선반에 관한 것이다.

종래의 자동선반으로서 예를들어 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 이에 기재한 자동선반은 주축이동형의 것으로, 주축의 이동방향에 직교하는 평면상으로 퍼지는 지지스탠드가 기대에 대해 고정위치에 배치된다. 이 기대의 앞면에는 주축의 이동방향에 직교하는 제 1방향으로 뻗는 개미 홈이 안내부재로서 형성되고, 이 개미 홈에 의해 판모양의 가동체(베이스부재)를 동 방향으로 이동가능하도록 지지하는 것이다.

(특허문헌 1)

일본국 특개 2001-18101호 공보

이와같은 자동선반에서의 베이스부재를 이동가능하도록 지지하는 안내부재로서는 그 외에 리니어 가이드 등의 롤링(rolling)안내와 슬라이딩(sliding) 안내가 있므며, 상기의 개미 홈을 갖는 것은 슬라이딩 안내의 하나로서 알려져 있다. 한편 가대에 부착되고 가대에 대해 소정의 제 1방향으로 이동가능한 제 1베이스부재와, 제 1베이스부재에 부착되어 제 1방향에 직교하는 방향으로 이동가능한 제 2베이스부재를 구비하는 커터대를 갖는 자동선반이 있다. 이 자동선반에서는 제 1베이스부재를 이동시킴으로써 커터를 제 1방향으로 이동시키고, 제 2베이스부재를 이동시킴으로써 커터를 제2 방향으로 이동시키고 있다.

이와같은 자동선반에 있어서 가대에 대한 제1 베이스부재의 부착, 및 제 1베이스부재에 대한 제 2베이스부재 부착을 각각 슬라이딩 안내의 일예인 개미 홈을 통해 행하는 양태로서는 도 6, 도 7에 도시한 것을 생각할 수 있다.

도 6에 도시하는 제 1양태에서의 커터대(50)에서는 가대(51)의 수직면에 지면 안쪽방향 또는 수평방향을 따라 제 1개미 홈(52)을 형성하고, 제 1개미 홈(52)을 통해 제 1베이스부재(53)를 부착하고 있다. 이 제 1개미 홈(52)은 그 접동면(52b)이 연직방향을 따라 배치되고 있고, 제 1베이스부재(53)가 가대(51)의 옆쪽에 나란히 부착된다. 제 1베이스부재(53)에는 수직방향을 따른 제 2개미 홈(54)이 형성되고, 이 제 2개미 홈(54)을 통해 제 1베이스부재(53)에 제 2베이스부재(55)가 부착되고 있다. 또 제 1베이스부재(53)에는 제 2베이스부재(55)를 이동제어하기 위한 서보모터도 부착된다. 한편 제 2베이스부재(55)에는 공구인 바이트(56) 등이 부착된다.

가대(51)에는 또한 제 1개미 홈(52) 방향으로 제 1베이스부재(53)를 이동제어하기 위한 서보모터(도시하지 않음)가 부착된다. 서보모터의 회전축에는 이와 동축상에 이송나사(46)가 연결되어 배치되고, 이송나사(46)와 나합되는 이송넛트(45)가 제 1베이스부재(53)에 배치된다. 이송나사(46)는 제 1개미 홈(52)의 접동저항의 밸런스를 고려하여 제 1개미 홈(52)에 다가가고 또한 제 1개미 홈(52)의 안내면 간격의 거의 중앙에 배치된다.

이와같이 이 예에 있어서는 개미 홈(52), 이송나사(46)는 바이트(56)가 재료를 절삭하는 절삭점에서 각각 주축의 축심방향으로 또한 주축대측으로 거리(A2')(A2)만 오프셋된 위치에 배치되는 구성이 된다.

한편 도 7에 도시하는 제 2양태에서의 커터대(60)에서는 가대(61)의 수평면에 지면안쪽 방향으로 또한 수평방향을 따르는 제 1개미 홈(62)을 형성하고, 이 제 1개미 홈(62)을 통해 제 1베이스부재(63)를 부착한다. 제 1개미 홈(62)은 그 접동면(62b)이 수평방향을 따라 배치되고, 제 1베이스부재(63)는 가대(61)상에 올려놓여지는 모양으로 부착된다. 이 제 1베이스부재(63)에 수직방향을 따른 제 2개미 홈(64)이 형성되고, 이 제 2개미 홈(64)을 통해 제 2베이스부재(65)가 상기 제 1양태와 마찬가지로 부착된다. 또 제 1베이스부재에는 제 2베이스부재를 이동제어하기 위한 서보모터도 부착된다. 한편 제 2베이스부재(65)에는 공구인 바이트(65)등이 부착되고 있다.

가대(61)에는 또한 제 1개미 홈(6)의 방향으로 제 1베이스부재(63)를 이동제어하기 위한 서보모터(도시하지 않음)가 부착된다. 서보모터의 회전축에는 이와 동축상에 이송나사(46)가 연결되어 배치되고, 이송나사(46)와 나합되는 이송넛트(45)가 제 1베이스부재(63)에 배치된다. 이송나사(46)는 제 1개미 홈(62)의 접동저항의 밸런스를 고려하여 제 1개미 홈(62)에 다가가게 또는 제 1개미 홈(62)의 안내면 간격의 거의 중앙에 배치된다.

이와같이 이 예에 있어서는 개미 홈(62), 이송나사(46)는 바이트(56)가 재료를 절삭하는 절삭점에서 각각 주축 중심과 직교방향으로 또한 상측으로 거리(A3')(A3)만큼 오프셋 될 뿐만 아니라 주축 축심방향으로 또한 주축측에도 거리(B3)만큼 오프셋된 위치에 배치되는 구성이 되고 있다.

일반적으로 바이트(56)를 사용하여 선삭을 행하는 경우에는 바이트(56)가 주축방향으로 전후이동함으로써 절삭을 행한다. 이 절삭시에는 바이트(56) 선단에는 주분력 Fy, 이송분력 Fz, 배분력 Fx가 작용한다. 이 경우에 바이트(56)의 안내 및 지지를 위해 필요한 강성이 제 2베이스부재(55)(65)에 부여된 후 제 1베이스부재(53)(63)에 지지되게 되므로 제 2베이스부재(55)(65)의 안내면은 바이트(56)가 피가공물에 대해 절삭을 행하는 절삭점보다도 주축대측으로 들어간 위치가 된다. 또 제 2베이스부재(55)(65)를 가대(51)(61)에 대해 지지하는 제1 베이스부재(53)(63)는 상술과 마찬가지로 제 2베이스부재(55)(65), 바이트(56)로부터의 하중 등의 입력에 대한 충분한 강성이 필요하게 되므로 제 1베이스부재(53)(63)의 안내면은 제 2베이스부재(55)(65)의 안내면 보다도 더욱 주축대측으로 들어간 위치가 된다. 이 때문에 제 1베이스부재(53)(63)를 안내하기 위해 배치되는 개미 홈(52)(62), 이송나사(46)로부터 상술한 절삭점까지의 오프셋 거리가 매우 커지는 결과, 개미 홈(52)(62)에 의해 형성되는 안내면에 가해지는 모멘트도 매우 큰 것이 된다.

결국 이들과 같은 오프셋 거리가 큰 경우에는 모멘트가 매우 커지므로 바이트(56)의 지지강성을 충분히 확보하는 것이 곤란하였다. 이 결과로서 고정밀하게 가공을 행하는 기계를 설계하는 것이 곤란하게 될 염려가 있었다. 또 이들 구조를 전제로 하여 지지강성을 확보하고자 하면 개미 홈을 대형화 할 필요가 있어 나아가서는 장치가 대형화되는 경우가 있다. 장치가 대형화 되면 오프셋거리도 증대하고 이러한 강성향상을 이루기 위한 연구가 필요하게 될 가능성도 있다.

그래서 본 발명의 과제는 베이스부재의 대형화를 방지하고, 전체적으로 소형화를 이룸과 동시에 개미 홈등의 안내구조에 걸리는 하중부담을 경감할 수 있는 자동선반을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결한 본 발명에 관한 자동선반은 피가공물을 파지하여 상기 피가공물을 회전시키는 주축과, 이 주축의 위쪽에 배치된 바이트홀더와, 이 바이트홀더를 상기 주축과 직교하는 제 1방향으로 이동안내하는 제 1안내부재와, 이 제 1안내부재를 통해 가대에 배치되어 고정된 상기 가대에 대하여 상기 Y축 방향으로 상대적으로 이동가능한 제 1베이스부재와, 상기 바이트홀더를 Z축 방향 및 Y축 방향에 직교하는 X축 방향으로 이동 안내하는 제 2안내부재와, 이 제 2안내부재를 통해 상기 제 1베이스부재에 배치되며, 상기 X축 방향으로 이동가능한 제 2베이스부재와, 이 제 2베이스부재에 부착된 상기 바이트홀더에 고정되고, 상기 피가공물을 가공하는 공구를 구비하고, 상기 제 1안내부재가 수평 또는 수직방향으로 배치되었을 때의 상기 피가공물을 가공하는 공구의 가공점과, 상기 제 1안내부재의 높이방향의 기준위치와의 거리보다도 상기 피가공물을 가공하는 공구의 가공점과 상기 제 1안내부재의 높이방향의 기준위치와의 거리가 짧아지도록 경사각도가 설정되며, 상기 제 1베이스부재가 상기 가대에 대해 경사지게 부착되는 것이다.

이와같이 경사각도를 설정함으로써 공구로 피가공물의 가공을 행할 때 제 1안내부재에 걸리는 모멘트를 작게할 수 있기 때문에 가공시에서의 제 1안내부재의 부담을 경감할 수 있다. 이 때문에 적절하게 제 1안내부재의 마모를 방지할 수 있다.

또한 상기 자동선반은 상기 제 1안내부재가 수평방향 또는 수직방향으로 배치되었을 때의 상기 피가공물을 가공하는 공구의 절삭점과, 상기 제 1베이스부재를 상기 제 1방향으로 이동시키는 이송수단의 작용점과의 상기 제 1안내부재의 높이방향의 거리보다도 상기 피가공물을 가공하는 공구의 절삭점과 상기 이송수단의 작용점과의 상기 제 1안내부재의 높이방향 거리가 짧아지도록 상기 경사각도 및 상기 이송수단의 작용점의 위치가 설정되는 것이다.

이와같이 작용점과 절삭점과의 거리를 짧게함으로써 제 1안내부재에서의 안내면에 인가되는 모멘트 발생략을 더욱 저감할 수 있다.

또한 상기 자동선반은 상기 제 1안내부재가 슬라이딩 안내를 구비하고 있는 것이다.

상술과 같이 본 발명에 관한 자동선반에서는 제 1베이스부재가 가대에 대해 경사지게 부착된다. 그 위에 슬라이딩 안내를 이용하도록 하는 것으로 제 1, 제 2베이스부재의 중량을 넓은 면적에서 받는 것이 가능하게 되고, 제 1안내부재의 일부에 집중적으로 중량이 걸려버리는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에 제 1안내부재의 마모를 적절히 방지할 수 있다. 또 제 1안내부재의 안내면을 수평방향으로 배치한 경우와 비교하여 제 1베이스부재가 기계 길이방향에 차지하는 면적비율을 낮은 것으로 할 수 있기 때문에 장치 전체의 소형화에 공헌할 수 있는 것이다.

다음 도면을 참조하여 본 발명의 적절한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 또한 도면의 치수비율은 설명한 것과 반드시 일치하지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 자동선반의 측면도, 도 2는 자동선반에서의 커터대의 측면도, 도 3은 그 커터대의 정면도, 도 4는 그 커터대의 평면도이다. 도 1와 같이 본 실시예에 관한 자동선반(1)은 베드(2)를 구비하고 있다. 베드(2)의 위에는 주축대(3)와, 커터대(4)와, 백어태치먼트(5)가 배치된다.

주축대(3)에는 주축(11)이 설치된다. 주축(11)의 선단측에는 봉재를 고정하기 위한 척(12)이 배치되고, 절삭가공되는 피가공물이 되는 봉재를 고정하고 있다. 주축(11)의 내부에는 도시하지 않은 스핀들이 배치되고 있고, 스핀들을 구동함으로써 척(12)으로 고정된 봉재를 축선방향으로 회전시킨다. 주축(11)뒤쪽의 기기밖에는 봉재공급장치가 배치된다. 봉제공급장치는 이송시(矢)의 선단에 핑거척을 갖고 있고, 핑거척으로 봉제의 후단을 후단을 잡아 고정하며, 봉재공급장치에 배치되는 이송기구에 의해 이송 시(矢), 핑거척을 통해 봉제를 앞쪽으로 부세하고 있다. 또 헤드(2)에서의 주축대(3)가 설치되는 위치에는 Z축 방향으로 연재하는 제 1가이드 레일(13)이 부설되고 있으며, 주축대(3)의 밑면에는 제 1런너블록(14)이 부착된다. 제 1런너블록(14)은 제 1가이드 레일(13)에 끼워지고, 서보모터를 구동함으로써 제 1가이드 레일(13)을 따라 제 1런너 블록(14)이 이동하며, 주축대(3)에 설치되는 주축(11) 등이 Z축 방향으로 이동한다.

커터대(4)는 도 2~도 4에도 도시한 것과 같이 가대(21)를 구비하고 있다. 가대(21)는 베드(21)위에 고정한 상태로 올려놓여지고 있고, 그 윗면은 기울어지게 경사지는 경사면으로서 형성된다. 본 실시예에 있어서 이 경사면의 각도는 60도로 설정된다. 가대(21)의 윗면에는 단면이 사다리모양인 본 발명의 제 1안내부재의 일부를 구성하는 제 1개미 홈(22)이 형성된다. 또한 제 1개미 홈(22)에는 가로 하중 담당부(22a), 접동면(22b)이 구비된다. 제 1개미 홈(22)은 그 길이방향이 Y축 방향(수평방향)을 따라 연재하고 있다. 또한 가대(21)의 아래쪽 위치는 가이드 부시(23)가 배치되고, 가이드 부시(23)의 뒤쪽(도면 좌측)에는 주축(11)이 통과하는 주축통과부가 형성된다. 주축통과부는 가대(21)를 Z축방향을 따라 통과하도록 되며, 주축(11)의 축선은 가이드 부시(23)의 중앙구멍부를 통과하고 있다. 따라서 주축(11)에 파지되는 봉재는 그대로 가이드 부시(23)에 안내된다. 또 주축(11)에 파지되는 봉재 및 봉재의 선단에 형성되는 피가공물의 각각의 축선은 주축(11)의 축선과 일치하고 있다.

또한 가대(21)에는 도시하지 않은 서보모터가 배치된다. 가대(21)의 안쪽 방향 길이와 거의 같은 길이로 형성된 이송나사(46)가 가대(21)에 배치되는 한쪽으로 드는 브라켓(도시하지 않음)을 통해 가대(21)에 지지된다. 이 서보모터를 구동함으로써 서보모터의 모터회전축에 연결된 이송나사(46)가 회전된다. 후술하는 제 1베이스부재(25)가 이에 배치되는 이송넛트(45)에 나합되는 이송나사(46)에 의해 구동되고, 접동면(22b)에 접동하면서 소정의 제 1방향인 Y축 방향으로 제 1개미 홈(22)을 따라 이동된다.

가대(21)의 경사면에는 제 1베이스부재(25)가 배치된다. 제 1베이스부재(25)에는 제 1안내부재의 일부를 구성하는 단면 사다리형상의 제 1돌기부(26)가 배치된다. 이 제 1돌기부(26)의 단면형상은 제 1개미 홈(22)의 단면형상 의 저각과 동일한 각도의 저각을 갖고, 윗변 및 저변이 제 1개미 홈(22)의 단면형상보다도 짧은 형상을 이루고 있다. 또 제 1개미 홈(22)에 대해 제 1돌기부(26)가 삽입되고 있으며, 제 1개미 홈(22)와 제 1돌기부(26) 사이의 공간에는 제 1스페이서(27)가 삽입되고 있다. 제 1스페이서(27)는 제 1개미 홈(22)와 제 1돌기부(26)사이의 스페이스를 묻는 단면 평행사변형상을 이루고 있고, 제 1개미 홈(22)와 제 1돌기부(26)사이에 제 1스페이서(27)가 삽입됨으로써 제 1개미 홈(22)에 대해 제 1돌기부(26)가 끼워진다. 이 제 1스페이서(27)는 제 1개미 홈(22)의 상측부분에 배치된다. 이와같이 제 1스페이서(27)를 제 1개미 홈(22)에 하측부분이 아닌 상측부분에 배치함으로써 제 1스페이서(27) 또는 제 1개미 홈(22) 자체가 마모 등 때문에 충분한 안내정밀도를 얻을 수 없게 될 때 교환하기 위한 교환작업을 용이하게 행할 수 있다. 제 1스페이서(27)의 교환작업을 행할 때에는 도2 와 같이 제 1베이스부재(25) 등의 가동부분 중 최소한 제 1베이스부재(25)가 지그(J)에 의해 가대(21)에 고정된다. 이와같이 지그를 이용함으로써 제 1개미 홈(22)에 대해 제 1돌기부(26)를 압접시키고, 제 1스페이서를 그 배설공간으로부터 빼내기 위한 공간을 획성할 수 있도록 함과 동시에 가대(21)로부터 제 1베이스부재(25)가 탈락하는 것을 방지할 수 있다.

또 제 1베이스부재(25)의 표면은 Z축에 직교하고 연직선을 따른 X-Y평면을 형성하고 있다. 이 제 1베이스부재(25)의 표면에는 도 4와 같이 제 안내부재의 일부를 구성하는 단면 사다리모양의 제 2개미 홈(28)이 형성되고 있다. 제 2개미 홈(28)은 제 1개미 홈(22)의 단면형상과 동일한 단면형상을 갖고 있고, X축방향(연 직방향)을 따라 형성된다. 또한 제 1베이스부재(25)의 위쪽위치에는 서보모터(29)가 배치된다. 이 서보모터(29)에 의해 제 2개미 홈(28)를 따라 후술하는 제 2베이스부재(30)를 Y축 방향에 직교하는 소정의 제 2방향인 X축 방향으로 이동시킨다.

제 1베이스부재(25)의 표면에는 제 2베이스부재(30)가 부착되고, 제 2베이스부재(30)에는 제 2안내부재의 일부를 구성하는 단면 사다리모양의 제 2돌기부(31)가 배치된다. 제 2돌기부(31)의 단면형상은 제 1돌기부(26)의 단면형상과 동일한 형상을 이루고 있다. 이 제 2개미 홈(28)에 대해 제 2돌기부(31)가 삽입되고 있고, 제 2개미 홈(28)와 돌기부(31) 사이에는 제 2스페이스(32)가 삽입된다. 제 2스페이서(32)는 상기 제 1스페이서(27)와 동일한 형상을 이루고 있다. 그리고 제 2개미 홈(28)와 제 2돌기부(31) 사이에 제 2스페이서(32)가 삽입됨으로써 제 2개미 홈(28)에 대해 제 2돌기부(31)가 끼워지게 된다.

또 제 2베이스부재(30)의 표면에는 바이트 홀더(33)가 배치된다. 바이트 홀더(33)에는 적절한 본수, 본 실시예에서는 6개의 바이트 B1~B6가 부착된다. 바이트 홀더(33)에는 소정의 착좌기준면이 설정되고, 각 바이트 B1~B6는 이 착좌기준면을 따라 부착됨으로써 정확한 위치결정이 행해진다. 이들의 바이트 B1~B6를 적절히 선택교환하면서 사용함으로써 주축(11)에 고정되어 회전되고, 가이드 부시(23)에 안내되는 봉재의 선단부에서의 피가공물을 가공한다. 가공시에 이용되는 바이트 B1~B6를 선택교환시키기 위해서는 제 1베이스부재(25)를 이동시켜 선택을 행하고, 제2 베이스부재(30)를 이동시켜 대기위치로의 이동 등을 행하도록 되어있다. 또한 제 2베이스부재(30)의 높이 방향 중앙부에는 공구 홀더(24)가 배치된다. 공 구홀더(24)는 제 2베이스부재(30)의 표면보다도 백어태치먼트측에 돌출하여 형성되고, 여러개 본 실시예에서는 4개의 구멍뚫는공구(D1~D4)를 고정하고 있다. 이들의 구멍뚫는공구(D1~D4)는 정면에 구멍뚫는 가공에 이용된다. 이들의 각 바이트(B1~B6)나, 구멍뚫는 공구(D1~D4)에 의해 봉재의 선단부에 피가공물이 가공형성된다.

또한 제 2베이스부재(30)에는 컷트오프 툴(cutoff tool)의 파손을 검지하는 파손검지장치(34)가 배치된다. 파손검장치(34)는 판모양의 구동판(34A)을 갖고 있고, 구동판(34A)에는 중간 위치에서 절곡한 클랭크모양을 이루는 봉모양의 검출자인 검지봉(34B)의 상단부가 부착되고 있다. 또 파손검지장치(34)는 도시하지 않은 근접센서 등을 갖고 있다. 그리고 컷트오프 툴 가공이 종료한 후 제 1베이스부재(23) 및 제 2베이스부재(30)를 이동시켰을 때 검지봉(34B)이 피가공물에 접촉했을 때, 근접센서가 반응하고, 컷트오프 툴이 파손되고 있음을 검지한다.

백어태치먼트(5)는 어태치먼트 본체(41)를 구비하고 있고, 어태치 먼트 본체(41)의 앞쪽에는 바이트(B1~B6)로 가공되어 컷트오프된 피가공물을 고정하는 피가공물 고정부(42)가 배치된다. 또한 베드(2)에서의 어태치먼트 본체(41)가 배치되고 있는 위치에는 제 2가이드 레일(43)이 부설되고 있고, 어태치먼트 본체(41)의 밑면에는 제 2런너블록(44)이 배치되는 위치에는 제 2가이드 레일(43)이 부설되고 있으며, 어태치먼트 본체(41)의 밑면에는 제 2런너 블록(44)이 부착되고 있다. 제 2런너블록(44)은 제2 가이드 블록(43)에 끼워지고, 서보모터를 구동함으로써 제 2가이드 레일(43)을 따라 제 2런너블록(44)이 이동하며 어태치먼트 본체(41) 및 이 에 배치되는 피가공물 고정부(42)가 Z축 방향으로 이동한다.

또 백어태치 먼트(5)와 커터대(4) 사이에는 슈트(6)가 배치되고 있다. 커터대(4)에 배치된 바이트(B1~B6) 및 구멍뚫는 공구(D1~D4)등에 의해 가공된 피가공물은 이 슈트(6)를 통해 회수된다.

이상의 구성을 갖는 본 실시예에 관한 자동선반의 작용을 달성하는 메카니즘에 대해 도 5, 도 6, 도 7을 이용하여 설명한다.

우선 도 5를 이용하여 바이트(56)에 의해 절삭가공을 행할 때의 절삭점(P1), 이송나사(46)에 의한 하중작용점(P2)과의 관계를 설명한다. 하중작용점(P2)과 절삭점(P1)과의 사이의 오프셋 거리는 A1이다. 하중작용점(P2)에는 이송나사(45)로부터 바이트의 주 분력 Fy에 같은 반력이 발생한다. 이 경우 주 분력 Fy에 의한 모멘트의 균형식은 다음 식과 같다.

My1a = Fy * A1

My1b = Fy * B1

비교를 위해 도 6, 도 7에 도시하는 형태의 자동선반에 있어서도 마찬가지의 균형식을 검토하면 다음과 같이 된다.

My2a = Fy * A2 My2b = Fy * B2

My3a = Fy * A3 My3b = Fy * B3

통상의 설계요건을 만족하고 있는 전제로 그려지는 도시의 구조에서는,

A1<A2<A3< 또는 B1≒B2<B3

∴My1a < My2a < My3a , My1b ≒ My2b < My3b

가 된다. 즉 비교예에 대해 본 발명 실시예에서는 주분력 Fy에 의해 발생하는 모멘트를 일의적으로 작게할 수 있게 되는 결과, 관련부위의 특별한 강도향상 등을 행하지 않아도 주분력 Fy에 대해 높은 커터대 강성을 얻는 것이 용이한 구조가 된다.

이를 설명하면 최초 식에서 이해되는 것과 같이 My1a는 거리 A1에만 의존하는 양이다. 가이드 부시(23)를 가대(21)에 배치할 때 제 2베이스부재(30), 바이트 홀더(33) 등, 그 용의 배치공간을 확보하면 경사면 그 자체를 배치할 수 있는 영역은 한정된다. 한편 개미 홈(22)에 대해 이송나사(46)는 그것이 가대(21)에 대해 지지되는 형태로부터는 강성확보와 제 1개미 홈(22)의 접동저항의 밸런스를 고려하고, 사면에 가까운 위치에서 또한 제 1개미 홈(22)의 안내면 간격의 거의 중앙에 지지시키고자 할 경우가 있다. 각각의 요구를 만족시키면서 이송나사(46)를 오프셋 거리 A1, A1'이 0에 가까워 지도록 배치구성하는 것이 바람직하다.

또한 도 8를 이용하여 절삭점 P1, 사면에 배치된 제 1개미 홈(22)의 높이 방향의 중앙에 위치하는 기준위치에 가상적으로 정해지는 하중작용점 P3와의 균형의 관계를 설명한다. 하중작용점 P3와 절삭점 P1사이의 오프셋 거리는 A1'이다. 하중작용점 P3에는 제 1개미 홈(25)로부터 바이트의 이송분력 Fz의 반력이 발생한다. 이 경우 이송분력 Fz에 의한 모멘트의 균형식은 다음 식과 같다.

Mz1 = Fzsinθ* B1 - Fzcosθ* A1'

비교를 위해 도 6, 도 7에 도시하는 형태의 자동선반에 있어서도 마찬가지의 균형식을 검토하면 다음식과 같이 된다.

Mz2 = Fz * B2

Mz3 = Fz * A3'

통상의 설계요건을 만족하고 있는 전제로 그려지는 도시의 구조에서는

θ≒ 60°

B1 ≒ B2 ≒ A3

∴ Mz1 < Mz2 ≒ Mz3

즉 비교예에 대해 본 발명 실시예에서는 이송분력 Fz에 의해 발생하는 모멘트를 일의적으로 작게하는 것이 가능하게 되는 결과, 관련부위의 특별한 강도향상 등을 행하지 않아도 이송분력 Fz에 대해 높은 커터대 강성을 얻는 것이 용이한 구조가 된다.

이를 설명하면 최초 식에서 이해되는 것과 같이 Mz1은 거리 A1', B1, θ에 의존하는 양이다. 설계적으로는 거리 B1은 개미 홈(22)의 크기에 의존하고, 즉 개미 홈(22)이 부하하는 가공부하의 크기에 의해 결정되며 또한 기계 그 자체의 크기를 될 수 있는 한 콤팩트하게 하고자 하는 요구의 양 조건을 기초로 선택되는 정수로서 생각할 수 있다. 즉 B1을 Mz의 값을 최적화하는 것에는 이용할 수 없다. 한편 A1은 θ에 의존하는 양이기 때문에 즉 θ를 최적화함으로써 Mz의 값은 작게할 수 있다.

또한 θ를 최적화할 때 도 5, 도 8과 같이 개미 홈(22)의 높이방향으로 보아 하중작용점 P3, 하중작용점 P2, 절삭점 P1 순으로 배치되도록 하는 것이 바람직하다. P3, P1, P2의 순으로 배치된 경우에는 Fzcosθ이 Mz1을 증대시키는 성분이 되 기 때문이다. 또한 이와같이 한 경우에는 또한 기계의 대형화를 초래하기도 하여 바람직하지 않다.

이상의 메카니즘에 의해 달성되는 본 실시예에 관한 자동선반의 작용에 대해 설명한다.

상술과 같이 본 실시예에 관한 자동선반(1)에서는 제 1베이스부재(25)가 경사져 가대(21)에 부착된다. 이 때문에 도 6, 도 7에 도시하는 양태와 비교하는 데 제 1개미 홈(22)의 높이 방향의 중앙에 위치하는 기준위치에 가상적으로 정해지는 하중작용점 P3와 절삭점 P1과의 오프셋 거리 A1'를 짧게할 수 있다. 또한 이송나사(46)의 중심인 하중작용점 P2와 절삭점 P1과의 오프셋 거리 A1도 짧게할 수 있다. 따라서 주 분력 Fy, 이송분력에서 발생하는 모멘트 My1a, Mz1이 작아져 제 1개미 홈(22)의 하중분담을 작게할 수 있다.

본 실시예에 관한 자동선반(1)에서는 커터대(4)에서의 제 1베이스부재(25)가 가대(21)에 대해 경사져 배치된다. 이 때문에 제 1베이스부재(25) 및 제 2베이스부재(30) 등의 중량을 제 1베이스부재(25)의 접동면(22b)과 가대(21)의 제 1개미 홈(22)가 접촉하는 넓은 면적을 갖는 면에서 받을 수 있다. 따라서 제 1베이스부재(25) 및 제 2베이스부재(30) 등의 중량이 제 1개미 홈(22)의 하단부에만 크게 걸리지 않도록 할 수 있다. 따라서 제 1베이스부재(25) 및 제 2베이스부재(30) 등 중량에 의해 제 1개미 홈(22)가 마모하여 수명에 악영향을 미치게 하는 것을 방지할 수 있다. 또한 제 1베이스부재(25)가 경사져 배치되고 있는 만큼, 도 7과 같이 제 1베이스부재를 가대상에 올려놓는 양태와 비교하여 장치 전체의 설치면적을 작 게할 수 있다.

이상 본 발명의 적절한 실시예에 대해 설명했지만 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를들어 상기 실시예에서는 안내부재로서 슬라이딩 안내, 구체적으로 개미 홈(22)을 갖는 안내부재를 이용하고 있지만 그 외 단면 V자모양의 V홈이나 단면이 직사각형 모양의 홈을 갖는 슬라이딩안내를 이용할 수도 있다. 또 슬라이딩 안내에 한정되지 않고 리니어 가이드를 갖는 롤링안내 등을 이용할 수도 있다.

또 상기의 실시예에서는 가대(21)에 대한 제 1베이스부재(25)의 부착각도를 제요인이 있어 개략 60도로 설정하고 있지만 커터대의 형상 등에 맞추어 적절히 설정할 수 있다. 적절하게는 45도를 중심으로 밑은 30도부터 위는 70도까지의 각도이다. 여기서 가대(21)에 대한 제 1베이스부재(25)의 부착각도를 결정할 때 제 1개미 홈(22)의 높이 방향의 기준위치와 바이트 B1의 커터 끝 위치와의 거리 A를 짧게 하고, 또는 0으로 하는 가이드 부시와 제 1안내부재의 배치관계로 하는 것이 적합하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 베이스부재의 대형화를 방지하고 전체적으로 소형화함과 동시에 개미 홈등의 안내구조에 걸리는 하중 및 중량부담을 경감할 수 있는 자동선반을 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 피가공물을 파지하여 상기 피가공물을 소정의 Z축 둘레로 회전시키는 주축과,

   상기 주축의 위쪽에 배치된 바이트홀더와,

   상기 바이트홀더를 상기 Z축방향과 직교하는 Y축방향으로 이동안내하는 제 1안내부재와,

   상기 제 1안내부재를 통해 가대에 배치되고, 고정된 상기 가대에 대하여 상기 Y방향으로 상대적으로 이동가능한 제 1베이스부재와,

   상기 바이트홀더를 상기 Z축방향 및 Y축방향에 직교하는 X축방향으로 이동안내하는 제 2안내부재와,

   상기 제 2안내부재를 통해 상기 제 1베이스 부재에 배치되며, 상기 X축방향으로 이동가능한 제2베이스부재와,

   상기 제 2베이스부재에 부착된 바이트홀더에 고정되고, 상기 피가공물을 가공하는 공구를,

   구비하며,

   상기 제 1안내부재에서의 안내면이, 상기 X축과 상기 Y축을 포함하고 상기 Z축에 직교하는 X-Y평면에 대하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동선반.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 Y축방향에서 볼 때, 상기 제 1안내부재에서의 안내면이 상기 X-Y평면 또는 상기 Y축과 상기 Z축을 포함하는 Y-Z평면을 따라서 배치될 때의 상기 피가공물을 가공하는 공구의 절삭점과 상기 제1안내부재의 기준위치와의 높이방향의 오프셋 거리 보다도 상기 상기 피가공물을 가공하는 공구의 절삭점과 상기 제1안내부재의 기준위치와 높이방향의 오프셋 거리가 짧아지도록 상기 제1안내부재에서의 안내면의 경사각도가 설정되는 것을 특징으로 하는 자동선반.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1안내부재가, 상기 제1베이스부재 및 상기 제2베이스부재 중 일측에 형성된 개미홈과,

   상기 제1베이스부재 및 상기 제2베이스부재 중 타측에 형성되고, 상기 개미홈에 삽입되어 상기 개미홈을 따라서 이동가능한 돌기부재를,

   구비하는 것을 특징으로 하는 자동선반.

Images