KR100860360B1 - 라인보링머신의 가동형 공구 지지대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라인보링머신에 있어 보링바의 처짐을 방지하여 공작물의 가공정밀도를 향상하는 라인보링머신의 가동형 공구 지지대에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위치제어수단에 의하여 제어되는 구동실린더(10)의 작동에 따라 가이드바(30)에 안내되어 상하로 작동하는 가동판(20)을 형성하고, 상기 가동판(20)의 하측에는 설치공(51)을 형성한 조정판(50)을 위치조절이 가능토록 부착하며, 상기 설치공(51)에는 보링바(124)의 진입시 보링바(124)에 장착된 절삭바이트(125)를 회피할 수 있는 회피홈(65)을 형성한 부시(60)를 삽입한 것을 특징으로 하는 가동지지대(1)를 구성하여, 상기 가동지지대(1)가 후퇴한 상태에서 공작물을 로딩한 후, 상기 공작물이 로딩되면 가동지지대(1)를 전진하여 공작물로 진입하는 보링바(124)의 중간 부분을 지지하도록 함으로써, 공작물에 대한 로딩작업에 간섭을 일으키지 않으면서 보링작업 시에는 보링바(124)의 처짐과 그로 인한 진동을 방지할 수 있음에 따라, 궁극적으로는 공작물의 가공정밀도를 향상할 수 있는 라인보링머신의 가공형 공구 지지대에 관한 것이다.

보링가공, 보링머신, 보링바, 처짐, 지지대, 실린더헤드

Description

라인보링머신의 가동형 공구 지지대{MOVING TOOL SUPPORT OF LINE BORING MACHINE}

본 발명은 장축(長軸) 형태의 절삭공구의 처짐을 방지하여 공작물에 대한 가공정밀도를 향상하되, 공구 및 공작물의 움직임에 따른 간섭을 회피할 수 있도록 한 가동형 공구 지지대에 관한 것으로, 특히 내연기관의 실린더 헤드에 형성된 일련의 캠 샤프트 홀을 가공하는 라인보링머신에 장착하여, 공작물인 실린더 헤드의 로딩 시에는 후퇴한 상태를 유지하고, 상기 실린더 헤드를 로딩한 후에는 전진하여 절삭공구인 보링바의 중간 부분을 지지하도록 함으로써, 보링바의 진입 및 실린더 헤드의 로딩 작업을 간섭하지 않으면서 보링바의 처짐을 방지하여 결과적으로 공작물의 가공정밀도를 향상하는 라인보링머신의 가동형 공구 지지대에 관한 것이다.

일반적으로 깊은 구멍의 가공에 사용되는 라인보링머신(line boring machine)은, 길이가 긴 보링바(boring bar)에 다수의 절삭바이트가 부착되어 있어, 동일 중심선 상에서 연속하는 여러 구멍의 내경을 확장하여 그 구멍의 내주면을 정밀가공하는 데 사용되는 것으로, 상기 일반적인 라인보링머신의 구성 및 라인보링 머신으로 가공되는 공작물의 구성을 하기에서 도면을 참고하여 상세히 살펴본다.

우선, 도 1 및 도 2를 참고하여 라인보링머신에 의하여 가공되는 공작물의 일 예로서 실린더 헤드(S)의 구성을 살펴보면, 통상적으로 내연기관의 일부를 구성하는 실린더 헤드(S)에는 흡기 및 배기 밸브를 개폐하는 캠 샤프트가 장착될 수 있도록 다수의 캠 샤프트 홀{이하 '샤프트홀(H)'이라 약칭함}이 동일 중심선 상에 연속하여 형성되는데, 상기 각 샤프트홀(H)의 하부는 실린더 헤드(S)에 일체로 형성되고 상부는 별도의 부품을 조립함으로써 샤프트홀(H)을 구성하며, 상기와 같이 조립된 일련의 샤프트홀(H)은 라인보링머신으로 동시에 보링가공 하여 설계된 내경으로 정밀가공된다.

이하, 도 3을 참조하여 상기 실린더 헤드(S)에 형성된 일련의 샤프트홀(H)을 가공하는 라인보링머신(100)의 구성을 살펴보면, 도 3의 라인보링머신(100)은 공작물인 실린더 헤드(S)를 고정하는 지그파트(110)와, 보링헤드(123)가 구비된 가공파트(120)로 구성되는바, 상기 지그파트(110)는 실린더 헤드(S)를 안착하는 거치대(111) 및 상기 안착된 실린더 헤드(S)의 상측을 가압하여 실린더 헤드(S)를 고정하는 클램프(112)와, 지그파트(110)의 프레임(113) 양측에 고정설치되어 절삭공구인 보링바(124)의 선단과 후단을 각각 지지하는 한 쌍의 고정지지대(114)로 구성된다.

그리고 상기 가공파트(120)는 베이스(121)와, 상기 베이스(121)의 상측에서 좌우로 이송하는 공작대(122)와, 구동수단을 포함하여 공작대(122)에 설치된 보링헤드(123)와, 상기 보링헤드(123)에 장착되어 공작대(122)의 이송에 따라 지그파트(110)에 형성된 고정지지대(114) 및 지그파트(110)에 안치된 실린더 헤드(S)의 일련의 샤프트홀(H)을 관통하는 보링바(124)로 구성되며, 상기 보링바(124)에는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 절삭바이트(125)가 형성되어 실린더 헤드(S)에 형성된 일련의 샤프트홀(H)에 대하여 각각 보링가공을 할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 라인보링머신(100)에 의한 보링작업을 살펴보면, 라인보링머신(100)의 거치대(111)에 실린더 헤드(S)를 안치하여 클램프(112)로 고정함으로써 실린더 헤드(S)를 로딩(loading)하고, 상기 로딩 된 실린더 헤드(S)에 형성된 일련의 샤프트홀(H)과 함께 양측 고정지지대(114)를 관통하도록 보링바(124)를 진입시키되, 상기 보링바(124)에 형성된 절삭바이트(125)가 상기 샤프트홀(H)과 충돌하지 않도록 샤프트홀(H)과 보링바(124) 사이의 틈새만큼 두 중심을 편심(偏心) 되도록 하며, 상기와 같이 보링바(124)의 진입이 완료된 후에는 샤프트홀(H)과 보링바(124)의 중심을 일치시킨 후, 보링바(124)를 구동 및 이송함으로써 상기 샤프트홀(H)을 보링 할 수 있다.

그러나 상기와 같은 구성의 라인보링머신(100)에 의하면, 보링가공시 보링바(124)의 선단 및 후단이 고정지지대(114)에 의하여 지지 될 뿐, 선단과 후단 사 이의 중간 부분은 지지 되지 않음을 알 수 있는데, 통상적으로 수평 구멍의 가공시 가공되는 구멍의 내경에 대비하여 가공깊이가 30배 이상이 될 경우, 공구의 처짐으로 인하여 가공 대상의 중간 부분에 0.3mm 정도의 가공오차가 발생함을 감안할 때, 상기와 같은 종래 라인보링머신(100)은 보링바(124)의 처짐에 따른 가공정밀도의 저하 및 떨림으로 인한 표면거칠기의 저하를 야기하여 공작물인 실린더 헤드(H)의 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 라인보링머신의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 라인보링머신의 보링바의 중간 부분을 지지할 수 있도록 지지대를 형성하되, 상기 지지대를 가동형으로 형성하여 보링바 및 공작물인 실린더 헤드에 대하여 간섭을 일으키지 않도록 함으로써, 공작물의 로딩 및 보링작업을 방해하지 않으면서 공작물의 가공정밀도를 향상할 수 있는 라인보링머신의 가동형 공구 지지대를 구성하는 데 본 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 라인보링머신의 가동형 공구 지지대는, 공작물을 고정하는 지그파트와 보링바를 구동하는 가공파트로 이루어진 통상의 라인보링머신에 있어서, 지그파트의 프레임에 형성한 구동실린더와, 상기 구동실린더에 의하여 상하로 작동하는 가동판과, 지그파트의 프레임에 형성한 가이드홀에 삽입하여 가동판의 작동을 안내하는 것으로 상기 가동판에 형성한 가이드바와, 가동판의 위치에 따라 구동실린더의 작동을 제어하는 위치제어수단과, 상기 가동판에 위치조절이 가능토록 부착하되 설치공을 형성한 조정판과, 보링바에 장착된 절삭바이트의 충돌을 회피하기 위한 회피홈을 일측에 형성하여 상기 조정판의 설치공에 삽입 고정하는 부시를 포함하는 가동형 공구 지지대의 구성을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 조정판이나 상기 조정판에 고정 설치된 부시가 정위치에 위치하고 있는지의 여부를 확인할 수 있는 점검수단을 더 구비하는 것에 본 발명의 부가적인 특징이 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 라인보링머신의 가동형 공구 지지대에 의하면, 라인보링머신에 의한 보링작업을 함에 있어 공작물에 대한 로딩작업 및 보링작업에 간섭을 일으키지 않으면서 절삭공구인 보링바의 처짐과 그로 인한 진동을 방지할 수 있음에 따라, 상기 보링가공 되는 공작물의 진원도, 원통도, 표면거칠기와 같은 가공정밀도를 향상하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 라인보링머신의 가동형 공구 지지대의 구성을 도 5 내지 도 8을 참고하여 상세히 살펴보되, 도 1 내지 도 4와 동일한 구성은 설명의 중복을 피하고자 동일 부호로 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가동형 공구 지지대{이하 '가동지지대(1)'라 약칭한다}의 구성은, 공지된 라인보링머신에 있어 실린더 헤드(S)가 장착되는 지그파트의 프레임(113)에 구동실린더(10)를 설치하고, 상기 구동실린더(10)에 의하여 상 하로 작동하는 가동판(20)을 형성하되, 상기 가동판(20)의 상측에는 한 쌍의 가이드바(30)를 형성하여 상기 가이드바(30)가 지그파트의 프레임(113)에 형성한 한 쌍의 가이드홀(115)에 각각 삽입되도록 하고, 아울러 가동판(20)의 위치에 따라 구동실린더(10)의 작동을 제어하는 위치제어수단을 구비함으로써, 상기 가동판(20)이 위치제어수단에 의하여 제어되는 구동실린더(10)의 작동에 따라 가이드바(30)에 안내되어 안정적으로 상하 이송할 수 있도록 한다.

한편, 상기 위치제어수단은 상기 가이드바(30)의 일측에 도그(31)를 형성함과 아울러 지그파트의 프레임(113)에 상기 도그(31)의 위치를 파악할 수 있는 다수의 센서(40)로 구성하는바, 상기 센서(40)는 통상의 리미트 스위치나 근접센서 등을 이용할 수 있을 것이다.

그리고 상기 가동판(20)의 하측에는 설치공(51)을 형성한 조정판(50)을 위치조절이 가능토록 부착하는바, 상기 조정판(50)은 체결나사(56)로써 가동판(20)에 부착하되, 상기 가동판(20)의 일측면에 조절나사(26)(27)가 각각 구비된 수평판(21)과 수직판(22)을 고정설치하고, 상기 조정판(50)의 상측 및 일측면을 상기 수평판(21) 및 수직판(22)의 조절나사(26)(27)에 각각 체결되도록 함으로써, 상기 조절나사(26)(27)를 조작하여 조정판(50)의 위치를 선정한 후, 조정판(50)의 체결나사(56)를 가동판(20)에 견고히 체결하는 것으로 조정판(50)의 미세한 위치조절이 가능하다.

그리고 상기 조정판(50)에 형성한 설치공(51)에는 부시(60)를 고정 삽입하는바, 상기 부시(60)의 내경을 보링바(124)의 외경에 근접하도록, 즉, 보링바(124)의 외경에 대하여 0.05~0.001mm 정도의 마이너스 공차를 갖도록 함이 바람직하며, 아울러 상기 부시(60)의 내주면 일측에는 보링바(124)의 진입시 보링바(124)에 장착된 절삭바이트(125)가 가동지지대(1)에 충돌하지 않고 회피할 수 있도록 하는 회피홈(65)을 형성한다. 참고로, 보링바(124)의 절삭바이트(125)는 실린더 헤드(S)의 샤프트홀(H)에 진입시 항상 일정한 각도를 유지한다.

그리고 상기 가동판(20)에는 조정판(50)이나 상기 조정판(50)에 고정 설치된 부시(60)가 정위치에 위치하는지의 여부를 확인하는 점검수단(70)을 더 구비하는 것이 바람직한데, 상기 점검수단(70)은 가동판(20)에 형성한 공압실린더(71)에 의하여 작동하는 점검핀(72) 및 상기 점검핀(72)의 전진 또는 후퇴 위치를 감지하는 복수개의 근접센서(73)(74)로 구성하되, 상기 점검핀(72)이 조정판(50)의 외부에서 부시(60)의 내주면으로 관통하도록 하는 점검홀(55)을 형성함으로써, 상기 공압실린더(71)의 작동에 따른 점검핀(72)의 전진시 상기 점검핀(72)이 점검홀(55)을 관통하지 못할 경우, 상기 조정판(50)이 보링바(124)와의 충돌과 같은 이유로 인하여 조정판(50)이나 부시(60)가 정상위치에 있지 않음을 경고할 수 있다.

한편, 부가적으로 상기 가이드바(30)의 내부에 냉각수로(35)를 더 형성하여 냉각수로(35)의 일측으로 냉각수를 공급함과 아울러 냉각수로(35)의 다른 일측으로 냉각수를 배출하여, 보링바(124)가 삽입된 부시(60)의 주변으로 냉각수를 토출함으로써, 보링작업간 가동지지대(1)와 보링바(124) 사이의 과열을 방지하도록 함이 바람직하다. 도면 중 미설명 부호인 "80"은 커버(80)이다.

이하, 상기와 같이 구성한 본 발명의 일 실시예에 따른 라인보링머신의 가동형 공구 지지대의 작용을 살펴보면, 라인보링머신의 지그파트에 형성된 거치대(111)로 실린더 헤드(S)를 로딩하면, 위치제어수단에 의하여 제어되는 구동실린더(10)의 작동에 따라 가동판(20)에 부착된 조정판(50)이 하강하고, 이때, 상기 조정판(50)에 고정 설치된 부시(60)의 중심은 가동판(20)에 형성된 조절나사(26)(27)에 의하여 그 위치가 미리 미세조정되어 있음에 따라, 상기 부시(60)의 중심이 라인보링머신의 가공파트에 형성된 보링바(124)의 중심과 일치하며, 상기와 같은 상태에서 상기 보링바(124)가 고정지지대(114) 및 일련의 샤프트홀(H)과 함께 상기 가동지지대(1)에 형성된 부시(60)를 관통한다.

따라서, 보링바(124)의 중간 부분이 가동지지대(1)의 부시(60)에 의하여 지지됨으로써, 보링가공시 보링바(124)의 처짐 및 그에 따른 떨림을 방지할 수 있고, 궁극적으로는 보링작업의 가공정밀도를 향상할 수 있다.

도 1은 일반적인 실린더 헤드의 측면도

도 2는 도 1의 A-A선 단면도

도 3은 종래 라인보링머신의 사용상태도

도 4는 도 3의 주요부 확대도

도 5는 본 발명에 따른 가동형 공구 지지대의 정면 사용상태도

도 6은 도 5의 주요부 확대 단면도

도 7은 본 발명에 따른 가동형 공구 지지대의 측면 사용상태도

도 8은 도 7의 주요부 확대 단면도

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 가동지지대 10: 구동실린더 20: 가동판

21: 수평판 22: 수직판 26, 27: 조절나사

30: 가이드바 31: 도그 40: 센서

50: 조정판 51: 설치공 55: 점검홀

56: 체결나사 60: 부시 65: 회피홈

70: 점검수단 71: 공압실린더 72: 점검핀

73, 74: 근접센서 100: 라인보링머신 110: 지그파트

111: 거치대 113: 프레임 114: 고정지지대

115: 가이드홀 120: 가공파트 124: 보링바

125: 절삭바이트 S: 실린더 헤드 H: 샤프트홀

Claims (4)

1. 공작물의 고정하는 지그파트와, 보링바를 구동하는 가공파트로 이루어진 통상의 라인보링머신에 있어서;

   라인보링머신의 지그파트 프레임(113)에 형성한 구동실린더(10)와; 상기 구동실린더(10)에 의하여 상하로 작동하는 가동판(20)과; 지그파트 프레임(113)에 형성한 가이드홀(115)에 삽입하여 가동판(20)의 작동을 안내하는 것으로 상기 가동판(20)에 형성한 가이드바(30)와; 가동판(20)의 위치에 따라 구동실린더(10)의 작동을 제어하는 위치제어수단과; 상기 가동판(20)에 위치조절이 가능토록 부착하되 설치공(51)을 형성한 조정판(50)과; 보링바(124)에 장착된 절삭바이트(125)의 충돌을 회피하기 위한 회피홈(65)을 일측에 형성하여 상기 조정판(50)의 설치공(51)에 삽입 고정한 부시(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인보링머신의 가동형 공구 지지대.
2. 제1항에 있어서;

   상기 위치제어수단은, 가이드바(30)의 일측에 도그(31)를 형성함과 아울러 라인보링머신의 지그파트 프레임(113)에 상기 도그(31)의 위치를 파악할 수 있는 다수의 센서(40)를 형성한 것을 특징으로 하는 라인보링머신의 가동형 공구 지지대.
3. 제1항에 있어서;

   상기 조정판(50)은 체결나사(56)로써 가동판(20)에 부착하되, 상기 가동판(20)의 일측면에 조절나사(26)(27)가 각각 구비된 수평판(21)과 수직판(22)을 고정설치하고, 상기 조정판(50)의 상측 및 일측면을 상기 조절나사(26)(27)에 각각 체결되도록 함으로써, 조절나사(26)(27)를 조작하여 조정판(50)의 미세한 위치조절이 가능토록 한 것을 특징으로 하는 라인보링머신의 가동형 공구 지지대.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서;

   점검핀(72)을 구동하는 공압실린더(71) 및 상기 공압실린더(71)의 작동에 따라 전후진 하는 점검핀(72)의 위치를 감지하는 복수개의 근접센서(73)(74)를 가동판(20)에 형성하되, 상기 점검핀(72)이 조정판(50)의 외부에서 부시(60)의 내주면으로 관통하도록 하는 점검홀(55)을 형성하여, 상기 공압실린더(71)의 작동에 따라 전후진 하는 점검핀(72)이 상기 점검홀(55)을 관통하는가의 여부에 따라, 조정판(50)이나 부시(60)의 정상위치를 점검할 수 있도록 한 점검수단(70)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라인보링머신의 가동형 공구 지지대.

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