KR101052018B1 - 자동 선반 - Google Patents

Abstract

가이드 부시를 사용하여 재료의 가공을 행하는 경우와 가이드 부시를 사용하지 않고 재료의 가공을 행하는 경우로의 전환을 신속하고 간단하게 행할 수 있는 자동 선반을 제공한다.

본 발명의 자동 선반은, 주축대(6)보다 주축(3)의 선단측에 인접하여 배치된 가이드 부시 지지대(1)와, 이 가이드 부시 지지대(1)를 고정하는 지지대 고정 수단(15)과, 가이드 부시 지지대(1)에 회전 가능하고 또한 전후 이동하지 않도록 설치된 가이드 부재(12)와, 가이드 부재(12)의 선단에 착탈 가능하게 장착된 가이드 부시(4)와, 가이드 부시(4)를 회전시키는 구동 수단(11)과, 가이드 부재(12)의 회전을 주축(3)에 전달하는 회전 전달 수단(14a, 31)과, 주축(3)을 가이드 부재(12) 내에서 전후 이동시키는 주축 이동 수단(7)과, 가이드 부시(4)를 가이드 부재(12)로부터 분리할 때에, 주축(3)을 가이드 부시 지지대(1)에 대해서 소정 위치에 위치 결정하여 고정하는 주축 고정 수단(17, 36, 38)을 포함한다.

자동 선반, 가이드 부시, 주축 고정 수단, 가이드 부재, 열팽창

Description

자동 선반{AUTOMATIC LATHE}

본 발명은 상대적으로 이동이 가능한 주축 및 절삭 공구대를 포함하고, 상기 주축의 선단의 척에 파지시킨 재료를 상기 절삭 공구대에 장착한 공구로 가공하는 자동 선반에 관한 것이다.

NC(수치 제어) 자동 선반과 같이, 다양한 종류의 자동 선삭 가공을 실시할 수 있는 공작 기계(이하, 자동 선반으로 통칭함) 중에는 공구에 의한 가공 위치의 부근에 가이드 부시(guide bush)를 설치하고, 주축 선단의 척에 파지된 길이가 긴 봉형의 재료(이하, 봉재로 지칭함)의 선단을 상기 가이드 부시에 지지시켜 가공을 행하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 번호 평4-115804호 공보 참조).

가이드 부시를 사용한 봉재의 가공은, 선삭 가공중에 봉재의 선단의 피가공부 위에 편차가 생기지 않도록 지지하고, 이로써 길이가 긴 봉재로부터 가늘고 긴 제품도 연속적으로 또한 고정밀도로 가공하는 것이 가능하다는 이점이 있다.

그러나, 가이드 부시를 구비한 자동 선반은 상기한 같은 이점은 있지만, 가이드 부시와 봉재 사이에 미소하게 갭이 존재하며, 이 갭으로 인해 봉재가 흔들리거나, 또한 고정밀의 가공을 필요로 하는 제품의 가공에는 적합하지 않다고 하는 문제가 있다.

또한, 봉재의 치수가 적어도 주축 전단의 척에 의한 파지 위치와 가이드 부시 부근의 가공 위치까지의 거리보다 긴 것이 조건으로 되기 때문에, 이 거리보다도 짧은 봉재를 가공할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 길이가 긴 봉재의 가공을 행하면, 상기 파지 위치와 상기 가공 위치 사이의 재료가 잔재(remaining material)로 남게 된다는 문제가 있다.

이와 같이, 가이드 부시를 구비한 자동 선반은 일정 이상의 길이를 갖는 봉재의 가공으로 용도가 한정되기 때문에 설비 비용과 가공 비용이 높아지게 된다는 문제가 있다.

한편, 비교적 길이가 짧은 제품에 대해, 고정밀의 가공을 행하는 경우나, 절삭 부하가 높은 가공 조건으로 가공을 행하는 경우에는, 가이드 부시를 적당히 분리하여, 가이드 부시를 이용한 가공으로부터 가이드 부시를 이용하지 않는 가공으로의 전환을 가능하게 하는 자동 선반도 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 번호 평9-225703호 공보 참조).

그러나, 이 문헌에 기재된 기술에서는, 가이드 부시 없이 가공을 행할 때에는 주축의 선단을 가이드 부시 대신에 장착한 보호 구멍에 삽입시킬 필요가 있다. 그러므로, 주축대로부터 주축의 선단을 일정 길이 돌출시키고 있지만, 주축대로부터 돌출시킨 부분은 지지되지 않기 때문에, 주축 선단이 오버행잉 상태(overhanging state)로 되어 강성이 저하되고, 가이드 부시를 사용하지 않고 가공을 행할 필요가 있는 비교적 길이가 짧고 또한 높은 가공 정밀도가 요구되는 제 품을 가공하는 경우나, 높은 절삭 부하로 가공을 행하는 경우에, 주축의 선단이 굴곡되어 가공 정밀도를 저하시킨다는 문제가 있다.

또한, 높은 절삭 부하로 가공을 행할 때의 정밀도를 높이기 위해서, 주축대에 유지된 주축의 선단에 척 기능을 구비한 가이드 부시를 유지시켜, 상기 주축 내에 척을 구비한 재료 이송축을 주축에 대해서 이동 가능하게 설치한 주축대 이동형의 선반이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 제2750356호 참조).

그러나, 이 문헌에 기재된 기술에 의해서도, 상기한 잔재가 발생한다는 문제를 해결하는 것은 불가능하다. 또한, 가이드 부시를 개폐시키기 위한 기구와, 주축의 척을 개폐시키기 위한 기구가 요구되고, 자동 선반의 구성이 복잡화되며, 주축의 길이도 길어져, 기계 전체 길이가 커진다는 새로운 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 재료와 동일한 속도로 회전하는 가이드 부시를 구비하고, 이 가이드 부시를 사용하여 재료의 가공을 행하는 경우와 가이드 부시를 사용하지 않고 재료의 가공을 행하는 경우로의 전환이 용이하게 이루어지고, 가이드 부시를 사용하지 않고 재료의 가공을 행하는 경우에도, 주축을 선단 또는 선단 부근까지 견고하게 지지하여 기계 강성을 높임으로써, 가공 정밀도를 저하시킴이 없이, 간소하면서 컴팩트한 구성을 가짐과 아울러, 상기의 전환 작업을 자동 선반의 메이커 등의 담당자가 아니어도 이용자가 간단하게 행할 수 있는 자동 선반을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 주축 축선 방향으로 상대적으로 이동이 가능한 주축 및 절삭 공구대를 갖고, 상기 주축의 선단의 척에 파지시킨 재료를 상기 절삭 공구대에 장착한 공구로 가공하는 자동 선반에 있어서, 전후 이동 가능한 주축대와, 이 주축대에 회전 가능하게 지지되고, 봉형의 재료가 삽입 관통할 수 있는 삽입 관통 구멍이 형성된 주축과, 이 주축의 척에 파지된 상기 재료를 가공하는 공구를 장착한 절삭 공구대와, 상기 주축대의 주축 선단측에 배치된 가이드 부시 지지대와, 이 가이드 부시 지지대를 베드 상의 소정 위치에 위치 결정하여 고정하는 지지대 고정 수단과, 상기 가이드 부시 지지대에 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 상기 가이드 부시 지지대에 대해서 전후 이동하지 않도록 규제되고, 상기 주축이 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성된 가이드 부재와, 이 가이드 부재의 선단에 착탈 가능하게 장착된 가이드 부시와, 상기 가이드 부시 지지대에 설치되고, 상기 가이드 부재를 상기 가이드 부시와 함께 회전시키는 구동 수단과, 상기 가이드 부재의 회전을 상기 주축에 전달하는 회전 전달 수단과, 상기 주축대와 함께 상기 주축을 상기 가이드 부재의 내부에서 전후 이동시키는 주축 이동 수단과, 상기 가이드 부시를 상기 가이드 부재로부터 분리할 때에, 상기 주축을 상기 가이드 부시 지지대에 대해서 전후 이동하지 않도록 하는 동시에 상기 가이드 부시 지지대의 소정 위치에 위치 결정하여 고정하는 주축 고정 수단을 포함하는 구성을 갖는다.

이 구성에 의하면, 가이드 부시를 사용하여 가공을 행하는 경우에는, 주축의 척에 재료를 파지시켜, 재료의 선단을 가이드 부시에 지지시킨 상태에서, 주축 이동 수단에 의해 주축과 함께 재료를 이동시키면서, 절삭 공구대에 장착한 공구로 소정의 가공을 행한다. 이 때, 가이드 부시와 주축이 공통의 구동 수단에 의해 동기된 속도로 회전되므로, 가이드 부시와 재료 사이에 긁힘이나 연소 흔적이 발생되지 않아, 고속 회전에서의 가공이 가능하게 된다.

가이드 부시를 사용하지 않고서 재료의 가공을 행하는 경우에는, 가이드 부시를 가이드 부재의 선단으로부터 분리하고, 주축을 가이드 부재의 내부로 이동시켜 소정 위치에 위치 결정한다. 그리고, 주축 고정 수단에 의해, 주축을 가이드 부시 지지대에 대해 고정하여, 가이드 부재의 내부에서의 전후 이동을 규제함과 동시에, 소정 위치에 위치 결정된 상태로 고정한다. 그러므로, 주축 선단까지 가이드 부재로 지지시키는 것이 가능하게 되어, 주축 선단의 기계 강성을 높여 고정밀의 가공이 가능하게 된다.

여기서, 「주축 축선 방향으로 상대적으로 이동이 가능」이라 함은, 절삭 공구대에 장착한 공구가 주축에 파지된 재료에 대해서 절단 방향 그리고 주축 축선 방향으로 이동하면서 상기 재료의 가공을 행하는 경우, 또는 절삭 공구대에 장착한 공구를 절단 방향으로만 이동시켜, 재료를 주축과 함께 주축 축선 방향으로 이동시키면서 가공을 행하는 경우를 포함한다.

이 경우, 상기 가이드 부시 지지대의 전후 이동을 안내하는 가이드를 설치하여, 상기 지지대 고정 수단에 의한 상기 가이드 부시 지지대의 고정을 해제할 때에 상기 가이드 부시 지지대가 상기 가이드에 따라 이동 가능하도록 해도 된다.

이 구성에 의하면, 가이드 부시를 가이드 부재로부터 분리하여 주축과 가이드 부시 지지대를 고정 상태로 하여, 지지대 고정 수단에 의한 가이드 부시 지지대의 고정을 해제하면, 가이드 부시 지지대가 주축과 함께 이동 가능하게 된다. 즉, 가이드 부시 지지대를 자동 선반의 이동 주축대로서 기능시켜 가공을 행하는 것이 가능하게 된다.

상기 가이드 부시 지지대를 베드 상에 고정하는 지지대 고정 수단은, 상기 베드 상에 위치 결정하여 고정된 위치 결정 부재와, 이 위치 결정 부재와 상기 가이드 부시 지지대를 연결하는 볼트로 구성할 수 있다.

또한, 상기 위치 결정 부재와 상기 가이드 부시 지지대 사이에 소정 폭의 스페이서를 개재시켜, 상기 가이드 부시를 장착한 때 또는 상기 가이드 부시를 분리한 때에, 상기 가이드 부시 또는 상기 주축 선단의 위치를 조정 가능하도록 구성해도 된다.

상기 위치 결정 부재는 상기 절삭 공구대를 지지하는 절삭 공구대 베이스이어도 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 회전 전달 수단은 상기 가이드 부재의 선단측 및 종단측에서 상기 주축과 계합하는 계합 부재로서 구성될 수도 있다.

이와 같이, 선단측과 종단측의 복수 위치에서 가이드 부재를 상기 주축에 계합시킴으로써 상기 주축의 비틀림을 억제할 수 있다.

또한, 상기 회전 전달 수단 및 상기 주축 고정 수단을, 상기 가이드 부시를 상기 가이드 부재의 선단으로부터 분리한 후에 상기 가이드 부재 및 상기 주축의 선단에 장착되어 고정된 어태치먼트와, 이 어태치먼트의 내주면에 형성된 계합부와, 이 계합부와 계합하도록 상기 주축에 형성되는 피계합부를 갖는 구성으로 하는 것도 가능하다.

이와 같이 함으로써, 어태치먼트를 장착하는 것으로, 주축의 전후 이동의 규제, 주축의 위치 결정 및 고정뿐만 아니라, 가이드 부재로부터 주축으로의 회전의 전달도 가능하게 된다.

가이드 부시를 분리한 때에, 주축을 주축 고정 수단에 의해 가이드 부시 지지대에 고정함으로써, 주축과 가이드 부시 지지대와의 연결이 이루어진다. 또한, 상기 주축대와 상기 가이드 부시 지지대를 직접 연결하는 연결 수단을 추가로 설치하여도 된다.

이 경우에는 열팽창에 따른 주축의 치수 변화를 흡수하는 열팽창 흡수부를 상기 주축 중 적어도 한 위치에 설치하면 된다.

상기 열팽창 흡수부는, 상기 가이드 부시를 장착한 때에 상기 주축대에 대해서 상기 주축이 전후 이동하지 않도록 규제하는 규제 수단과, 상기 가이드 부시를 분리한 때에 상기 규제 수단에 의한 상기 주축의 규제를 해제하는 규제 해제 수단으로 구성된다.

이 구성에 의하면, 가이드 부시를 분리하고, 상기 주축대와 상기 가이드 부시 지지대를 연결 수단에 의해 연결한 때에, 상기 주축이 전후 이동하지 않도록 하는 규제를 해제함으로써, 상기 주축이 상기 주축대에 대해서 이동 가능하게 된다.

또한, 가이드 부시를 분리한 후, 상기 주축은 주축 고정 수단에 의해 가이드 부시 지지대에 대해서 전후 이동하지 않도록 고정되고, 또한 연결 수단을 통하여 가이드 부시 지지대와 주축대가 직접 연결되므로, 통상은 주축이 주축대에 대해서 자유롭게 전후 이동하지 않게 된다. 주축이 열팽창하면, 열팽창에 의한 치수 변화를 흡수하도록 주축이 주축대에 대해서 이동한다.

또한, 상기 규제 수단은, 주축 축선 상의 전후에서 상기 주축과 계합하는 계합 부재와, 상기 규제 해제 수단에 의해 상기 주축의 규제가 해제되었을 때에, 상기 계합 부재가 상기 주축대에 대해 회전하지 않도록, 또한 상기 계합 부재가 상기 주축대로부터 이탈함이 없이 주축 축선 방향으로 미리 설정된 치수의 갭을 갖도록, 상기 계합 부재를 상기 주축대에 장착하는 장착 부재로 이루어지며, 상기 규제 해제 수단은 상기 계합 부재를 상기 주축대에 장착하여 고정하는 장착 부재인 구성으로 된다.

이 구성에 의하면, 상기 장착 부재를 상기 계합 부재로부터 분리하는 것만으로, 상기 계합 부재 및 주축의 전후 이동을 가능하게 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 구성되어 가이드 부시의 착탈이 용이하며, 가이드 부시를 사용하여 가공을 행하는 경우와, 가이드 부시를 사용하지 않고 가공을 행하는 경우에, 한 대의 자동 선반을 전환함으로써 신속히 대응할 수 있고, 설비 비용이나 가공 비용의 감소를 도모할 수 있다. 그리고, 가이드 부시를 사용한 경우에는, 가늘고 긴 제품도 연속적으로 또한 비교적 고정밀도로 가공을 행할 수 있다. 또한, 가이드 부시를 이용하지 않는 경우에는, 주축을 상기 가이드 부시 지지대의 소정 위치에 위치 결정하여 고정하거나, 상기 가이드 부재 및 상기 주축의 선단을 어태치먼트로 고정함에 의해, 견고한 주축 구성으로 함으로써, 비교적 길이가 짧은 제품을 고정밀도로 가공하는 것이 가능하고, 또한 높은 절삭 부하로 가공을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 자동 선반의 일실시예를 도시하며, 도 1a는 가이드 부시 지지대 및 주축대를 포함하는 주요부의 구성을 설명하는 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 주축대의 정면도이다.

도 2는 도 1의 가이드 부시 지지대 부분을 확대한 도면이다.

도 3은 주축대 전단에 베어링(62)을 설치한 부분의 확대도이다.

도 4는 도 1 및 도 2의 자동 선반으로부터 가이드 부시를 분리하여, 가이드 부시를 구비하지 않는 자동 선반으로 전환하는 전환 순서를 설명하는 도면이다.

도 5는 도 4의 순서에 연속하는 전환 순서를 설명하는 도면이다.

도 6은 전환 후의 주축 전단 부분의 확대도이다.

도 7은 전환 후의 자동 선반의 주축대를 포함하는 주요부를 나타낸 단면도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 도시하며, 도 8a는 주축대의 전단 부분의 확대 단면도이고, 도 8b는 도 8a의 주요부를 더욱 확대한 단면도이다.

도 9는 가이드 부시 지지대와 주축대를 연결 부재로 연결한 상태를 나타낸 확대 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 자동 선반의 일실시예를 도시하며, 도 1a는 가이드 부시 지지대 및 주축대를 포함하는 주요부의 구성을 설명하는 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 가이드 부시 지지대의 정면도이다.

또한, 이하의 설명에서 「전」이라고 할 때에는 봉재를 파지하는 척을 설치한 주축의 전단측, 즉 도 1a에 있어서 좌측을 나타내고, 「후」라고 할 때에는 주축의 후단측, 즉 도 1a에 있어서 우측을 나타내는 것으로 한다.

도 1a에 나타낸 바와 같이, 이 실시예의 자동 선반은, 도시하지 않은 베드 상에 설치된 슬라이드 가이드(2)와, 이 슬라이드 가이드(2) 상에서 전후 방향으로 이동 가능한 주축대(6)와, 주축대(6)의 전방에 배치되고 슬라이드 가이드(2) 상에서 전후 방향으로 이동 가능한 가이드 부시 지지대(1)와, 주축대(6)에 회전 가능하게 지지되고 또한 가이드 부시 지지대(1)에 대하여 전후 방향으로 전후 이동 가능하게 설치된 주축(3)과, 주축(3)의 전방 또한 동일한 축선 C 상에서 가이드 부시 지지대(1)에 회전 가능하게 설치된 가이드 부시(4)와, 이 가이드 부시(4)로부터 돌출시킨 봉재의 가공을 행하는 공구 T를 복수 개 장착한 절삭 공구대(5)와, 주축대(6)의 내부에 설치되고 주축(3)의 전단에 장착한 콜릿(collet)(32)의 개폐를 행하는 콜릿 개폐부(61)와, 주축(3)을 주축대(6)와 함께 전후 방향으로 전후 이동시키는 주축 이동부(7)를 포함한다.

또한, 이 실시예에서, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 슬라이드 가이드(2)는 가이드 부시 지지대(1) 및 주축대(6)의 하부 양측에 축선 C와 평행으로 배치되며, 슬라이드 가이드(2)보다도 하방에 설치된 주축 이동부(7)에 의해, 주축대(6) 및 가이드 부시 지지대(1)가 슬라이드 가이드(2)에 안내되면서 원활하게 전후 이동 가능하 도록 되어 있다.

도 2는 도 1a의 주축대 부분을 확대한 도면이다.

가이드 부시 지지대(1)의 내부에는 빌트인(built-in) 타입의 모터(11)가 내장되며, 이 모터(11)의 회전자(11a)에는 축선 C를 중심으로 회전하는 가이드 슬리브(12)가 장착되어 있다. 가이드 슬리브(12)는 가이드 부시 지지대(1)의 전단측 및 후단측에서 베어링(13, 13)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

또한, 가이드 부시(4)는 가이드 슬리브(12)의 전단에 가이드 부시 장착 수단인 통형의 어태치먼트(41)를 통해 장착된다. 이 어태치먼트(41)는, 가이드 부시(4)의 본체부가 수용되는 대구경 구멍부(41a)와, 이 대구경 구멍부(41a)의 저부에 관통 형성되고, 가이드 부시(4)의 몸체부가 삽입되는 소구경 구멍부(41b)를 가지고 있다.

가이드 부시(4)의 본체부가 어태치먼트(41)의 대구경 구멍부(41a)에 삽입되고, 소구경 구멍부(41b)에 삽입 관통된 상기 몸체부의 후단에서 너트(42)를 나사 조임함으로써, 가이드 부시(4)가 어태치먼트(41)에 장착된다. 그리고, 가이드 부시(4)가 장착된 어태치먼트(41)는 복수의 볼트(43)에 의해 가이드 슬리브(12)의 전단에 착탈 가능하게 장착된다. 또한, 어태치먼트(41)의 외측에는 절삭 조각 등의 이물질이 가이드 슬리브(12)와 어태치먼트(41)의 사이의 갭으로부터 가이드 부시 지지대(1)의 내부에 침입하지 않게 하기 위해 원통형의 커버(45)가 장착된다. 이 커버(45)는 복수의 볼트(46)에 의해 가이드 부시 지지대(1)의 전단면에 장착된다.

절삭 공구대(5)는, 도시하지 않은 베드에 고정된 절삭 공구대 베이스(51)와, 이 절삭 공구대 베이스(51)의 가이드(52)에 안내되면서 절삭 공구대 베이스(51)에 대해서 Y 방향(지면에 직교하는 방향)으로 전후 이동 가능한 새들(saddle)(53)과, 이 새들(53)에 설치된 가이드(54)에 안내되면서, 새들(53)에 대해서 X 방향(도면의 상하 방향)으로 전후 이동 가능한 절삭공구 장착부(55)를 포함한다. 복수의 공구 T는 절삭공구 장착부(55)에 빗살 모양으로 배열되어 장착된다. 그리고, 절삭공구 장착부(55)를 Y 방향으로 이동시키고, 복수의 공구 T 중에서 가공에 사용할 소정의 공구 T를 결정하여 해당 공구 T의 날끝을 가이드 부시(4)의 근방에 위치시킨 후에 봉재의 가공을 행한다.

그리고, 가이드 부시 지지대(1)는 복수의 볼트(15)에 의해 절삭 공구대 베이스(51)에 장착되어 있어, 가이드 부시(4)를 사용하여 봉재의 가공을 행하는 경우에는 슬라이드 가이드(2) 상에서 이동하지 않도록, 즉 고정 상태로 되어 있다.

또한, 이 실시예와 같이, 가이드 부시 지지대(1)를 절삭 공구대 베이스(51)에 장착하여 그 이동을 규제하는 경우에는, 가이드 부시 지지대(1)로부터 절삭 공구대 베이스(51)로 열이 전해지지 않도록 하기 위해, 볼트(15)는 세라믹 등의 저전열성의 재료로 형성한 것을 사용하면 된다. 또한, 가이드 부시 지지대(1)와 절삭 공구대 베이스(51)의 접촉부에 저전열성의 재료로 형성한 스페이서를 개재시키면 된다.

주축(3)에는, 관통 구멍(3a)이 축선 C와 동심 상으로 형성되고, 그 외주면에는 축선 C와 동방향으로 스플라인(31)이 형성되어 있다. 한편, 가이드 슬리브(12)의 후단에는 환형의 원판(14)이 장착되고, 그 내주면에 형성된 스플라인 홈(14a)이 주축(3)의 스플라인(31)과 서로 맞물리게 되어 있다. 가이드 슬리브(12)의 회전은 스플라인 홈(14a) 및 스플라인(31)을 통하여 주축(3)에 전달된다.

주축(3)의 전단 부분은 다른 부분보다 소구경으로 형성되고, 또한 외주면에 나사 홈이 형성된 소구경부(3b)로서 형성되어 있다. 그리고, 이 소구경부(3b)에 봉재를 파지하는 콜릿(32)이 장착되어 있다. 콜릿(32)은 콜릿(32)의 개폐를 행하게 하는 캠이 형성된 콜릿 슬리브(34)와 함께 통형의 캡 너트(33)의 내부에 수용되어, 이 캡 너트(33)를 소구경부(3b)에 나사 조임함으로써 주축(3)의 전단에 장착된다.

또한, 콜릿(32)보다도 후방에 위치하는 소구경부(3b)의 외주면에는 축선 C와 동방향으로 하나 또는 복수의 키홈이 형성되고, 이 키홈에 키(36)가 끼워 넣어지고 있다. 이 키(36)는 가이드 부시(4)를 사용하지 않고서 봉재의 가공을 행할 때에 가이드 슬리브(12)과 주축(3)을 계합시켜 가이드 슬리브(12)의 회전을 주축(3)에 전달하는 회전 전달 부재로서 기능한다.

그러므로, 가이드 부시(4)를 사용하여 봉재의 가공을 행할 때에는, 키(36)가 기능하지 않도록 주축(3)의 소구경부(3b)에 바깥쪽에서 끼워진 슬리브(37)의 내측에 수용된다. 슬리브(37)의 내주면에는 키홈(37a)이 형성되어 있어, 주축(3)의 소구경부(3b)에 슬리브(37)가 바깥쪽에서 끼워지면, 키홈(37a)과 키(36)가 계합한다. 또한, 이 슬리브(37)는 소구경부(3b)에 나사 조임된 너트(38)에 의해 소구경부(3b)의 후단에 형성된 계단 형상부에 압박되어, 소구경부(3b)의 소정 위치에 고정되도록 되어 있다.

또한, 상기한 캡 너트(33) 및 슬리브(37)의 외경은 주축(3)의 전단을 가이드 슬리브(12) 내에서 지지시키기 위해 가이드 슬리브(12)의 내경과 일치하도록 형성 하는 것이 바람직하다.

콜릿(32)의 개폐를 행하게 하는 드로우 바(35)의 내부에는 축선 C와 동일한 축선 상에 봉재가 삽입 관통할 수 있는 관통 구멍(35a)이 형성되어 있다. 또한, 드로우 바(35)의 전단은 콜릿 슬리브(34)의 후단에 맞닿아 있어, 드로우 바(35)가 전진하여 콜릿 슬리브(34)를 전방으로 누르게 되면, 콜릿 슬리브(34)의 전단 내주면에 형성된 캠으로 콜릿(32)을 폐쇄시킨다. 콜릿 슬리브(34)의 내부에는 복원 스프링(34a)이 설치되어 있어, 드로우 바(35)가 후퇴하면, 이 복원 스프링(34a)에 의해 콜릿 슬리브(34)가 반대로 압박되어 콜릿(32)을 개방시킨다. 드로우 바(35)의 전후 이동은 주축(3)의 후단측의 주축대(6)의 내부에 설치된 콜릿 개폐부(61)에 의해 행해진다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 주축대(6)의 전단에는 베어링 홀더(64)에 의해 베어링(62)이 장착되어 있다. 주축(3)의 후단은 이 베어링(62)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

도 3은 주축대 전단에 베어링(62)을 설치한 부분의 확대도이다.

베어링 홀더(64)의 전단 측에 위치하는 주축(3)의 외주면에는, 직경 방향 외측으로 돌출하는 플랜지(39)가 형성되고, 이 플랜지(39)와 주축(3)의 후단으로부터 나사 조임된 너트(63a) 및 슬리브(63b)에 의해, 베어링(62)의 내부 링(62a)이 전후로 협지되어 있다. 또한, 베어링 홀더(64)의 전단에는 직경 방향 내측으로 돌출하는 돌기(64a)가 형성되고, 베어링 홀더(64)의 후단에는 링형의 가압 부재(65)가 장착되어 있다. 그리고, 돌기(64a)와 가압 부재(65)에 의해 베어링(62)의 외부 링(62b)이 전후로 협지되어 있다.

이상에 의해, 베어링 홀더(64)가 볼트(8)에 의해 주축대(6)에 고정되면, 주축대(6)에 대한 주축(3)의 축선 C 방향의 이동이 규제된다.

주축대(6)는 슬라이드 가이드(2)에 안내되면서 축선 C와 동방향으로 전후 이동 가능하며, 이 주축대(6)와 함께 주축(3)을 전후 이동시키는 주축 이동부(7)가 주축대(6)의 하방에 형성되어 있다.

주축 이동부(7)는 축선 C와 동방향으로 연장하는 나사축(71)과, 이 나사축(71)을 회전시키는 모터(73)와, 나사축(71)에 나사 조임된 너트(72)를 가지고 있다. 주축대(6)는 너트(72)에 연결되어 있고, 모터(73)의 구동에 의해 야기된 나사축(71)의 회전에 의해 너트(72)와 함께 축선 C와 동방향으로 전후 이동한다.

상기한 구성의 자동 선반에 있어서는, 주축(3)의 후단으로부터 관통 구멍(3a)을 삽입 관통시켜 봉재를 공급한다. 그리고, 봉재의 전단을 가이드 부시(4)로부터 소정 길이 돌출시킨 상태에서 드로우 바(35)를 전진시켜, 콜릿(32)을 닫아 봉재를 파지시킨 후, 주축(3)과 함께 봉재를 회전시키고, 또한 주축 이동부(7)에 의해 주축(3)과 함께 봉재를 축선 C와 동방향(Z 방향)으로 소정 길이 만큼 보내면서, 공구 T로 소정의 가공을 행한다.

다음으로, 상기한 구성의 자동 선반으로부터 가이드 부시(4)를 분리하여 가이드 부시(4)를 구비하지 않는 자동 선반으로 전환하는 전환 순서를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 절삭공구 장착부(55)를 X 방향으로 이동시켜 전환 작업에 지장을 주지 않는 위치까지 공구 T를 가이드 부시(4)로부터 멀어지도록 이동시킨다.

다음으로, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 복수의 볼트(46)를 분리하고, 커버(45)를 가이드 부시 지지대(1)로부터 분리하며, 또한 복수의 볼트(43)를 분리하고, 어태치먼트(41) 및 가이드 부시(4)를 가이드 슬리브(12)로부터 분리한다. 또한, 가이드 부시 지지대(1)와 절삭 공구대 베이스(51)를 연결하고 있는 복수의 볼트(15)를 분리하고, 가이드 부시 지지대(1)의 고정을 해제하여, 슬라이드 가이드(2) 상에서 이동 가능하게 한다.

그리고, 주축 이동부(7)의 모터(73)를 구동시켜 주축대(6)와 함께 주축(3)을 전진시켜, 콜릿(32)을 가이드 슬리브(12)의 전단으로부터 돌출시킨다. 이 상태에서, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 콜릿(32)을 주축(3)의 전단에 고정하고 있는 캡 너트(33), 너트(38) 및 키(36)를 유지하고 있는 슬리브(37)를 순서대로 주축(3)의 전단으로부터 분리한다.

다음에, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 전환 후에 주축(3)의 전단을 지지하는 동시에 주축(3)을 가이드 부시 지지대(1)에 대해서 전후 이동하지 않도록 고정하기 위한 어태치먼트(17)를 설치한다.

이 어태치먼트(17)는 주축(3)의 소구경부(3b)의 외경과 동일한 내경을 갖고, 또한 가이드 슬리브(12)의 내경과 동일한 외경을 갖는 통형의 몸체부(17a)와, 이 몸체부(17a)의 전단에 형성된 플랜지(17b)를 포함한다. 또한, 어태치먼트(17)의 내주면에는 키(36)와 계합하는 키홈(17c)이 형성되어 있다. 플랜지(17b)에는 가이 드 부시(4)를 장착하는 위해 가이드 슬리브(12)의 전단에 형성된 나사 구멍의 위치에 맞추어 복수의 볼트 구멍이 형성되어 있다. 어태치먼트(17)는 이 볼트 구멍에 삽입시킨 복수의 볼트(18)에 의해 가이드 슬리브(12)의 전단에 장착된다.

다음으로, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 도 4c에 나타낸 순서로 소구경부(3b)로부터 분리된 너트(38)와 캡 너트(33)를 차례로 소구경부(3b)에 나사로 장착한다. 그리고, 너트(38)를 소구경부(3b)에 체결하고, 소구경부(3b)의 후단에 형성된 계단 형상부와 너트(38)에 의해 어태치먼트(17)를 클램프한다. 이로써, 가이드 부시 지지대(1)에 대한 주축(3)의 전후 이동이 규제된다. 즉, 이 실시예에서는 너트(38), 어태치먼트(17) 및 키(36)가 가이드 부시 지지대(1)의 소정 위치에서 주축(3)을 위치 결정하여 고정하는 주축 고정 수단을 구성한다.

이상으로, 전환이 종료된다.

도 6은 상기 단계에서 전환을 행한 후의 주축 전단의 부분 확대도이고, 도 7은 전환 후의 자동 선반의 주요부를 나타낸 단면도이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 소구경부(3b)에 바깥쪽에서 끼워진 상태에서 가이드 슬리브(12)에 장착된 어태치먼트(17)의 후단이 소구경부(3b)의 후단의 계단 형상부에 맞닿아 주축(3)의 전진을 규제하고, 소구경부(3b)에 나사 조임된 너트(38)가 어태치먼트(17)의 전단에 맞닿아 주축(3)의 후진을 규제하고 있다. 또한, 어태치먼트(17)의 키홈(17c)과 키(36)가 계합됨으로써 가이드 슬리브(12)의 회전이 주축(3)에 전달된다.

이와 같이, 이 실시예에서는 가이드 슬리브(12)로부터 주축(3)으로의 회전의 전달은 가이드 슬리브(12)의 전단측과 후단측의 2개의 위치에서 행해지므로, 봉재의 가공을 행할 때 주축(3)이 쉽게 뒤틀어지지 않는다는 이점이 있다.

또한, 전환 후에 가이드 부시 지지대(1)는 슬라이드 가이드(2)의 안내 하에서 축선 C와 동방향으로 전후 이동이 가능하게 되지만, 가이드 부시 지지대(1)는 어태치먼트(17) 및 가이드 슬리브(12)를 통하여 주축(3)과 연결되므로, 주축(3)을 전후 이동시키는 주축 이동부(7)에 의해 가이드 부시 지지대(1)와 주축대(6) 및 주축(3)이 일체로 되어 축선 C와 동방향으로 전후 이동하게 된다. 즉, 전환 후에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 가이드 부시 지지대(1)와 주축대(6)에 의해 이동 가능한 주축대가 형성된다.

그리고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 주축(3)의 전단으로부터 소정 길이 돌출시킨 상태에서 봉재 W를 콜릿(32)으로 파지시켜, 공구 T에 대해서 주축(3)을 가이드 부시 지지대(1)와 함께 Z 방향으로 보내면서 봉재 W의 가공을 행한다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예를 도시하며, 도 8a는 주축대의 전단 부분의 확대 단면도이고, 도 8b은 도 8a의 주요부를 더욱 확대한 단면도이고, 도 9는 가이드 부시 지지대와 주축대를 연결 부재로 연결한 상태를 나타낸 확대 단면도이다.

또한, 도 8 및 도 9에서는 앞의 실시예와 동일한 부위 및 동일한 부분에 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

상기의 실시예에서는, 어태치먼트(17) 및 가이드 슬리브(12)를 통하여 주축대(6)와 가이드 부시 지지대(1)를 연결하고 있지만, 이 실시예에서는 도 9에 나타 낸 바와 같이 또 다른 연결 수단(연결 부재(66))을 사용하여 가이드 부시 지지대(1)와 주축대(6)를 연결하도록 하고 있다. 이와 같이, 다른 연결 수단을 사용함으로써, 주축(3)을 가이드 부시 지지대(1) 및 주축대(6)와 함께 이동시킬 때에, 주축(3)에 작용하는 부하를 경감시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 8a에 나타낸 바와 같이, 베어링(62)을 유지하는 베어링 홀더(64)는 볼트(8)에 의해 주축대(6)로부터 이탈하지 않도록, 또한 주축대(6)에 대해 회전하지 않도록 주축대(6)의 전단면에 적어도 하나의 볼트(8)에 의해 장착되어 있다.

도 8b에 나타낸 바와 같이, 볼트(8)에는 와셔(81)와 슬리브(82)가 끼워져 있다. 이 볼트(8)와 와셔(81) 및 슬리브(82)는 베어링 홀더(64)의 플랜지 부분에 형성된 볼트 구멍(64b)에 삽입되어, 볼트 구멍(64b)의 저부에 형성된 관통 구멍(64c)을 삽입 관통하고, 주축대(6)의 전단면의 나사 구멍에 나사 조임된다. 슬리브(82)의 길이(축선 C 방향의 길이)는 볼트 구멍(64b)의 저부의 두께보다 크게 형성되어 있으므로, 볼트(8)를 체결하면, 베어링 홀더(64)의 플랜지 부분과 주축대(6)의 전단면의 사이 및 와셔(81)와 볼트 구멍(64b)의 저부의 사이에 약간의 갭 S가 형성된다. 이 갭 S의 치수는 주축대(6)의 전단 부분에서의 주축(3)의 열팽창량의 최대값보다 크게 하는 것이 좋다. 이 실시예에서는 이 갭 S가 주축(3)의 열팽창에 의한 치수 변화를 흡수하는 열팽창 흡수부를 구성한다. 또한, 이 실시예에서는 볼트(8) 및 슬리브(82)가 베어링 홀더(64)와 주축대(6)의 사이에 갭을 형성하고, 또한 베어링 홀더(64)가 주축대에 대해서 회전하지 않게 하는 장착 부재를 구성한다.

또한, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 베어링 홀더(64)의 주위에는 1/2 등분 또 는 1/3 등분의 베어링 고정 부재(69)가 환형으로 배치되고, 베어링 홀더(64)와 계합시킨 상태에서 볼트(69a)에 의해 주축대(6)의 전단면에 장착된다. 또한, 베어링 홀더(64)와 베어링 고정 부재(69)는 복수의 볼트(69b)로 연결된다. 이로써, 베어링 홀더(64)가 베어링 고정 부재(69)를 통하여 주축대(6)에 고정된다. 주축(3)과 베어링 홀더(64)는 먼저 설명한 바와 같이 서로 이동하지 않도록 규제되어 있으므로, 베어링 고정 부재(69)를 통하여 베어링 홀더(64)가 주축대(6)에 고정됨으로써, 주축대(6)에 대한 주축(3)의 전후 이동도 규제된다. 즉, 이 실시예에서는, 베어링 홀더(64)가, 주축(3)과 계합하여 주축대(6)에 대한 주축(3)의 전후 이동을 규제하는 규제 수단의 계합 부재를 구성한다.

가이드 부시(4)를 분리한 후에는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 가이드 부시 지지대(1)와 주축대(6)를 연결 부재(66)에 의해 연결한다. 연결 부재(66)에 의한 가이드 부시 지지대(1)와 주축대(6)의 연결 순서는 다음과 같다.

앞의 실시예에서 설명한 주축(3)와 가이드 부시 지지대(1)를 연결하는 단계에 앞서, 주축대(6)를 가이드 부시 지지대(1)로부터 후퇴시켜, 주축대(6)와 가이드 부시 지지대(1) 사이에 충분한 공간을 확보한다. 그리고, 볼트(69a)를 분리하여, 베어링 홀더(64)를 주축대(6)에 고정하고 있는 베어링 고정 부재(69)를 주축대(6)의 전단면으로부터 분리한다. 그 후, 주축대(6)의 전단면의 축선 C를 중심으로 하는 원주 상에 연결 부재(66)를 배치하여 볼트(67b)에 의해 주축대(6)의 전단면에 장착한다.

그리고, 도 4b를 참조하여 설명한 순서를 행한 후에, 가이드 부시 지지대(1) 또는 주축대(6)를 서로 접근시키는 방향으로 이동시켜, 가이드 부시 지지대(1)의 후단면을 연결 부재(66)에 맞닿게 한다. 그 후, 볼트(67a)를 체결하여 가이드 부시 지지대(1)와 주축대(6)를 연결한다.

이 경우, 베어링 고정 부재(69)를 주축대(6)로부터 분리하면, 주축대(3)에 대한 축선 C 방향의 베어링 홀더(64)의 고정이 해제되지만, 주축(3)은 가이드 부시 지지대(1)에 의해 전후 이동하지 않도록 장착되기 때문에, 연결 부재(66)에 의해 주축대(6)와 가이드 부시 지지대(1)를 연결한 후에는, 베어링 고정 부재(69)를 분리하여도 주축(3) 및 베어링 홀더(64)가 주축대(6)에 대해서 자유롭게 전후 이동하지 않게 된다. 주축(3)이 모터(11)의 회전자(11a)의 열에 의해 팽창하면, 이 열팽창에 따라, 베어링 홀더(64)가 갭 S의 범위 내에서 이동하여 주축(3)의 열팽창을 흡수한다.

이 실시예에 있어서는, 전환 시에, 작업자가 베어링 홀더(64)를 주축대(6)의 전단면에 장착하고 있는 볼트(8)를 분리하거나 느슨하게 할 필요가 일체 없고, 숙련된 작업자나 자동 선반을 제작 및 판매한 메이커 등의 담당자가 아니어도, 간단하고 신속히 전환 작업을 행할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 볼트(8)에 의해, 베어링 홀더(65)가 주축대(6)로부터 이탈하지 않게 되어, 베어링 홀더(65)가 주축대(6)로부터 이탈함에 의한 주축(3)의 중심 어긋남을 방지하고, 또한 작업자의 안전도 확보할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 상기의 설명에서는, 전환 후에 주축대(6)가 가이드 부시 지지대(1)와 함께 이동하는 주축 이동형의 자동 선반을 예로 들어 설명하였으나, Z 방향으로 이동 가능한 절삭 공구대를 갖는 경우에는, 주축대(6) 및 가이드 부시 지지대(1)를 베드 상에 고정한 주축 고정형의 자동 선반에도 본 발명의 적용이 가능하다. 이 경우에는, 전환을 행할 때에 가이드 부시 지지대(1)와 절삭 공구대 베이스(51)를 연결하고 있는 볼트(15)를 분리하지 않고, 주축 이동부(7)의 구동계를 자동 선반의 제어계로부터 떼어내면 된다.

또한, 절삭 공구대 베이스(51)와 가이드 부시 지지대(1)의 전단면 사이에, 소정 폭의 스페이서를 개재시켜, 예를 들면 가이드 부시(4)를 장착한 때에 이 스페이서를 가이드 부시 지지대(1)로부터 분리함으로써, 전환 전후에 가이드 부시(4) 또는 주축(3)의 전단의 위치를 조정 가능하도록 하는 것도 가능하다.

본 발명은 주축 이동형의 자동 선반 및 주축 고정형의 자동 선반에 적용이 가능하며, 봉재의 공급 및 정지와, 공구의 결정 및 위치 결정과, 공구에 의한 봉재의 가공과, 가공된 제품의 분할을 프로그램에 따라 행하는 수치 제어 자동 선반에도 적용이 가능하다.

또한, 자동 선반의 후방에 배치된 봉재 공급 장치로부터 길이가 긴 봉재의 공급을 행하는 타입의 자동 선반으로 한정되지 않고, 로봇 핸드 등에 의해 주축 전단의 콜릿에 비교적 길이가 짧은 봉형의 재료를 공급하는 타입의 자동 선반에도 적용이 가능하다.

또한, 본 발명은 가이드 부시 지지대의 내부에 모터를 내장한 빌트인 타입의 자동 선반으로 한정되지 않고, 가이드 부시 지지대의 외측에 모터를 설치하고, 이 모터의 구동력을 벨트 또는 풀리(pulley) 등의 구동력 전달 기구에 의해 주축에 전달하는 타입의 자동 선반에도 적용이 가능하다.

Claims (11)

1. 회전 가능하게 지지된 주축;

   상기 주축의 선단측에 설치되고, 회전 구동 가능하게 지지된 가이드 부재;

   상기 가이드 부재의 회전을 상기 주축에 전달하고, 상기 주축의 선단에 파지된 재료를 상기 주축과 함께 회전시키는 회전 전달 수단; 및

   상기 가이드 부재의 선단에 착탈할 수 있도록 장착되는 가이드 부시를 가지는 자동 선반에 있어서,

   상기 가이드 부시가 분리된 상기 가이드 부재 측에 상기 주축의 선단을 장착하여 고정하는 주축 고정 수단을 구비하고,

   상기 가이드 부재에 상기 가이드 부시를 장착한 상태로, 상기 가이드 부시에 의해 상기 재료를 안내하면서 행하는 가공과, 상기 가이드 부재로부터 상기 가이드 부시가 분리된 상태로, 상기 주축의 선단을 상기 가이드 부재에 의해 지지시켜 행하는 가공을 전환하는 것을 특징으로 하는 자동 선반.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가이드 부재를 지지하는 지지대의 전후 이동을 안내하는 가이드와, 상기 지지대를 소정 위치에 위치 결정하여 고정하는 지지대 고정 수단을 구비하고, 상기 지지대 고정 수단에 의해 상기 지지대의 고정을 해제할 때, 상기 지지대가 상기 가이드에 따라 이동 가능하게 하고, 상기 가이드 부시를 분리한 상태로 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 전후 이동이 가능한 주축대와 상기 지지대를 일체로 전후 이동시키면서, 상기 주축의 선단에 파지시킨 재료의 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 자동 선반.
3. 제2항에 있어서,

   상기 지지대 고정 수단이, 베드 상에 위치 결정하여 고정된 위치 결정 부재와, 상기 위치 결정 부재와 상기 지지대를 연결하는 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 선반.
4. 제3항에 있어서,

   상기 위치 결정 부재와 상기 지지대의 사이에 소정 폭의 스페이서를 개재시켜, 상기 가이드 부시를 장착할 때 또는 상기 가이드 부시를 분리할 때에, 상기 가이드 부시 또는 상기 주축 선단의 위치를 조정 가능하게 한 것을 특징으로 하는 자동 선반.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 위치 결정 부재가 상기 주축의 선단에 파지된 상기 재료를 가공하는 공구를 장착한 절삭 공구대를 지지하는 절삭 공구대 베이스인 것을 특징으로 하는 자동 선반.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전 전달 수단이, 상기 가이드 부재의 선단측 및 종단측에서 상기 주축과 계합하는 계합 부재인 것을 특징으로 하는 자동 선반.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전 전달 수단 및 상기 주축 고정 수단이, 상기 가이드 부시를 상기 가이드 부재의 선단으로부터 분리한 후에 상기 가이드 부재 및 상기 주축의 선단에 장착되어 고정된 어태치먼트와, 이 어태치먼트의 내주면에 형성된 계합부와, 이 계합부와 계합하도록 상기 주축에 형성된 피계합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 선반.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가이드 부시를 상기 가이드 부재로부터 분리할 때에, 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 전후 이동이 가능한 주축대와 상기 가이드 부재를 지지하는 지지대대를 연결하는 연결 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 자동 선반.
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