KR101175702B1 - 회전구동부 내장형 가이드 부쉬 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선반에서 사용되는 가이드 부쉬 조립체로서, 자동선반에서 피가공소재를 안정적으로 붙잡아주는 가이드 부쉬를 포함하는 가이드 부쉬 조립체에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 가이드 부쉬 조립체는 주축에 물려 회전하는 피가공소재를 안정적으로 붙잡아주는 중공 실린더형 가이드 부쉬와; 상기 가이드 부쉬의 외주면을 둘러싸면서 결합되어 상기 가이드 부쉬와 함께 회전하는 부쉬 스핀들; 및 상기 부쉬 스핀들의 외주면 일부를 둘러싸도록 배치되어 주축과 동일한 회전속도로 상기 부쉬 스핀들을 회전시키는 회전구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

가이드 부쉬, 부쉬 스핀들

Description

회전구동부 내장형 가이드 부쉬 조립체{GUIDE BUSH ASSEMBLY WITH ROTATION DRIVE DEVICE MOUNTED INSIDE}

본 발명은 선반에서 사용되는 가이드 부쉬 조립체에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 자동선반에서 피가공소재를 안정적으로 붙잡아주는 가이드 부쉬를 포함하는 가이드 부쉬 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 선반은 주축회전을 통해 피가공소재(공작물)를 회전시키면서 동시에 공구대의 절삭공구를 직선운동시켜 형상을 가공한다. 이때 가공의 정밀도를 높이기 위해 공작물을 지지하는 가이드 부쉬를 사용한다. 자동선반은 주축이 회전함과 동시에 직선운동을 하여 고정된 공구대의 절삭공구와의 상대운동을 통해 절삭가공을 수행하므로, 전후로 직선운동을 하는 가공물의 정밀도를 유지하기 위해서는 가공부위를 지지하기 위한 가이드 부쉬가 필수적으로 사용된다.

가이드 부쉬는 회전형과 고정형이 있으나, 피가공소재가 회전하므로 마찰 및 진동을 최소화하기 위해서 일반적으로 회전형 가이드 부쉬가 더 선호된다. 회전형 가이드 부쉬의 경우, 일반적으로 가이드 부쉬는 주축의 회전 속도와 동일한 속도로 회전하여야 하는데, 이를 위해 일반적으로 가이드 부쉬를 주축과 벨트로 연결시켜 가이드 부쉬의 속도를 제어하고 있다.

벨트(101, 102)를 이용한 종래의 가이드 부쉬(100)에 대한 한 예가 도 1에 도시되어 있다. 주축에 연결된 풀리가 회전하게 되면, 상기 풀리에 연결된 벨트(101)에 의해 축(103)이 회전하게 된다. 축(103)의 회전에 의해 가이드 부쉬(100)에 연결된 벨트(102)가 회전함으로써, 결국 가이드 부쉬(100)도 주축과 동일한 속도로 회전하게 되는 것을 알 수 있다.

이러한 벨트타입의 경우에는, 벨트의 장력이 변화함으로써 균일한 회전속도를 보장할 수 없는 문제와 진동이 발생하는 단점이 있다. 또한, 벨트는 소모성 부품으로서 일정기간이 지나게 되면 벨트가 끊어지게 되므로 자주 교체를 해야하는 문제가 있다. 뿐만 아니라 벨트가 갑자기 끊기게 되는 경우에는 작업이 중단될 뿐만아니라 고장이 나거나 사고가 발생할 위험도 매우 높다.

또한, 벨트의 경우 벨트의 장력변화에 의해 가이드 부쉬에 가해지는 힘이 변화하게 되면, 피가공소재의 직진성, 즉 수평도에 영향을 주어 피가공소재의 가공 정밀도에 나쁜 영향을 주게 된다.

따라서 피가공소재를 보다 정밀하게 가공하고 동시에 장치의 사용수명을 늘릴 수 있는 새로운 해결방안이 필요하다. 이에 본 발명자는 새로운 구조를 갖는 본 발명에 따른 가이드 부쉬 조립체를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 회전형 가이드 부쉬를 사용하는 자동선반에 있어서, 가이드 부쉬의 균일한 회전속도를 보장하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 벨트의 진동에 의한 문제를 해결하여 피가공소재의 가공정밀도를 높이는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 벨트를 주기적으로 교체해야하는 문제를 해결하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 피가공소재의 정밀도를 높이는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 가이드 부쉬 조립체는, 주축에 물려 회전하는 피가공소재를 안정적으로 붙잡아주는 중공 실린더형 가이드 부쉬와; 상기 가이드 부쉬의 외주면을 둘러싸면서 결합되어 상기 가이드 부쉬와 함께 회전하는 부쉬 스핀들; 및 상기 부쉬 스핀들의 외주면 일부를 둘러싸도록 배치되어 주축과 동일한 회전속도로 상기 부쉬 스핀들을 회전시키는 회전구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

회전구동부가 가이드 부쉬 조립체에 내장됨으로써 도 1에 도시된 바와 같이 종래방식의 벨트를 더 이상 사용할 필요가 없게 된다. 따라서, 가이드 부쉬를 균일 한 속도로 회전시킬 수 있고, 벨트의 진동에 의한 영향도 더 이상 받지 않게 되어 소재를 정밀하게 가공할 수 있다. 뿐만 아니라, 벨트의 교체에 의한 작업중단의 문제도 더 이상 유발되지 않게 된다.

상기 회전구동부는 고정자와 고정자 내부에 설치된 회전자를 포함하는 모터로서 주축의 모터와 동기화되어 있고, 상기 회전자는 상기 부쉬 스핀들을 회전시키도록 부쉬 스핀들의 외주면에 결합되어 있는 것을 특징으로 한다. 회전구동부로서 주축의 모터와 동기화된 모터를 사용하여, 모터의 회전자를 통해 용이하게 가이드 부쉬를 회전시킬 수 있다.

상기 회전구동부의 양 측면에는 상기 부쉬 스핀들의 외주면을 둘러싸는 베어링이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 베어링에 의해 안정적으로 회전하는 부쉬 스핀들 및 가이드 부쉬를 지지할 수 있다.

상기 회전구동부와 상기 베어링 사이에는 링 형상의 스페이서가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 부쉬의 피가공소재를 가공하는 측의 단부는 길이방향 슬릿에 의해 소정간격으로 이격된 복수의 분할편으로 이루어져 있고, 상기 가이드 부쉬의 단부의 외경은 테이퍼형태로 형성된 것을 특징으로 한다. 분할편을 구비하고 외경이 테이퍼형상으로 된 가이드 부쉬를 사용함으로써 소재를 회전가공할 때 소재를 보다 견고하게 붙잡을 수 있다.

피가공소재를 가공하는 측의 반대편에서, 상기 가이드 부쉬의 외경과 상기 부쉬 스핀들의 내경 사이에 삽입되고 상기 가이드 부쉬와 나사결합되는 실린더형태 의 조절너트를 더 포함한다.

상기 조절너트에 가하는 힘을 조절하여 가이드 부쉬의 직경을 조정하도록, 상기 조절너트의 외측 단부에 결합되는 링형태의 누름판을 더 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명의 가이드 부쉬 조립체를 사용함으로써, 보다 안정적이고 정밀하게 소재를 가공할 수 있다. 또한, 벨트를 교체할 필요가 없으므로 작업이 중단되는 문제가 없고, 나아가 벨트 교체에 따른 비용 및 노력을 절감할 수 있다.

본 발명은 하기 실시예에 의하여 보다 명확해질 것이며, 하기 실시예는 예시적인 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 제한하거나 한정하고자 하는 것은 아니다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 가이드 부쉬 조립체(1)의 구조를 나타내고 있다. 도 2는 가이드 부쉬 조립체의 측단면도이며, 도 3은 도 2에 따른 가이드 부쉬 조립체의 분해 사시도이다.

가이드 부쉬(10)는 중공 실린더 형상으로 되어 있어, 주축에 물려 회전하는 피가공소재(공작물)를 내부에 끼워 함께 회전하면서 피가공소재를 지지한다. 도면 에서 볼 수 있듯이, 소재를 안정적으로 붙잡아 주기 위해 금속관의 형태로 이루어져 있고, 가공측 단부는 도면부호 11로 표시된 것처럼, 다수의 분할편으로 구성되어 있다. 다수의 분할편(11)은 길이방향을 따라 형성된 슬릿(12)에 의해 나누어져 있다. 가이드 부쉬(10)의 분할편(11)이 형성된 부분은 단부쪽으로 점점 외경이 증가하는 테이퍼 형태를 갖는다.

가이드 부쉬(10)는 후술하는 중공 실린더 형상을 갖는 부쉬 스핀들(20) 내부에 결합되어 있다. 이 부쉬 스핀들(20)의 단부쪽 구조는 분할편(11)의 외경의 형상에 대응하여 내경이 단부쪽으로 점점 증가하도록 되어 있다. 따라서, 가이드 부쉬(10)가 도 2를 기준으로 수평방향으로 이동할 때 분할편(11)은 부쉬 스핀들(20)에 의해 가이드 부쉬의 단면의 중심을 향해 가까워지거나 멀어지는 방향으로 움직일 수 있다. 즉, 도 2에서 화살표방향으로(우측으로) 가이드 부쉬(10)가 이동하게 되면, 가이드 부쉬의 분할편(11)은 가이드 부쉬 외측의 부쉬 스핀들(20)에 의해 눌러지게 되면서 안쪽으로 오므라 들게 되어 가이드 부쉬의 내경이 줄어들게 된다. 반대로 가이드 부쉬(10)를 도 2에서 왼쪽으로 이동시키면, 안쪽으로 오므라 들었던 가이드 부쉬의 분할편(11)은 부쉬 스핀들(20)에 의해 눌리는 힘이 제거되면서 바깥쪽으로 펴지게 되어, 가이드 부쉬의 내경이 커지게 된다.

피가공소재는 허용범위내에서 외경치수가 조금씩 다를 수 밖에 없는데, 이러한 피가공소재의 외경치수가 조금씩 차이가 있어도 상술한 바와 같이 가이드 부쉬(10)의 분할편(11)에 의해 가이드 부쉬의 내경을 조정함으로써 가공물을 가이드 부쉬(10)에 적절히 물릴 수 있는 것이다.

가이드 부쉬(10)는 부쉬 스핀들(20) 내측에 결합되어 있다. 부쉬 스핀들(20)은 하우징(40) 내에서 수평방향으로는 움직이지 아니하도록 고정된 상태에서 회전한다. 부쉬 스핀들(20)은 피가공소재를 회전시키는 주축과 동일한 속도로 회전하며, 부쉬 스핀들 내측에 결합된 가이드 부쉬(10)도 동일한 속도로 함께 회전하게 된다.

앞서 배경기술부분에서 설명한 것처럼 종래에는 부쉬 스핀들(20)을 회전시키기 위해 주축과 연동되어 회전하는 벨트를 사용하였다. 이러한 벨트가 갖는 문제점을 해결하고자 본원발명은 가이드 부쉬 조립체(1) 내에 빌트인 방식으로 회전구동부(30)를 내장시키게 된 것이다. 이러한 회전구동부(30)의 바람직한 예는 전기모터이다.

회전구동부(30)는 주축의 모터와 동기화되는 것이 바람직하다. 주축의 모터와 동기화된 회전구동부를 사용함으로써, 종래의 벨트를 이용하여 가이드 부쉬를 회전시키는 경우 발생하는 문제점들(진동, 속도차이, 벨트교체 등등) 없이 정밀하게 가공물을 가공할 수 있게 된다.

전기모터는 회전자(로터)와 고정자(스테이터)를 포함하고 있다. 본 발명에서는 고정자(31) 내부에서 회전하는 회전자(33)를 부쉬 스핀들(20)의 외주면에 끼우는 방식으로 결합시킴으로써, 회전구동부(30)가 가이드 부쉬 조립체에 내장되어 있다.

하우징(40)은 도 2에 도시된 것처럼 부쉬 스핀들, 회전구동부 및 기타 후술하는 여러 구성요소들을 둘러싸는 외관부를 형성하며 나아가 이들을 내부에 장착하 여 안정적으로 지지하고, 피가공소재 및 이를 가이드하는 요소들이 관통하도록 양단이 개방되어 있다.

하우징(40) 내에, 부쉬 스핀들(20)이 회전할 때 부쉬 스핀들을 안정적으로 받치면서 마찰을 줄이기 위해 회전구동부(30)의 측면에 베어링(60)이 설치되어 있다. 바람직하게는 즉 도 2 및 도 3에서 볼 때 회전구동부(30)의 좌우측에 베어링(60)이 설치되어 있다.

원통형 형상의 베어링은 부쉬 스핀들(20)의 외주면에 끼워지도록 배치된다. 바람직하게 베어링(60)으로는 세라믹 베어링을 사용할 수 있지만, 그 종류에는 제한이 없다.

한편 베어링(60)과 회전구동부(30) 사이에는 링 형상의 스페이서(70)(각각 두 개의 스페이서(71, 72))를 설치하는 것이 바람직하다. 스페이서(70)는 회전구동부의 회전자(33), 베어링(60)의 내측 회전부, 및 부쉬 스핀들과 함께 회전하도록 구성되어 있다. 스페이서(70)는 하우징 내에서 베어링과 회전구동부 사이의 적절한 간격을 유지함으로써 베어링과 회전구동부가 안정적으로 작동할 수 있게 한다.

베어링(60)은 전방 베어링(61)과 후방 베어링(63)으로 구분될 수 있다. 전방 베어링(61)은 가이드 부쉬 조립체를 조립할 때 하우징(40) 내부에 들어가서 하우징(40)에 의해 지지 되지만, 회전구동부(30) 다음에 설치되는 후방 베어링(63)은 하우징(40)에 의해 지지되기가 어렵다. 따라서, 후방 베어링(63)을 별도로 지지하도록 중공 실린더형 베어링 하우징(80)이 하우징(40) 내에서 후방 베어링(63)을 둘러싸면서 지지하도록 배치될 수 있다. 베어링 하우징(80)의 외부에는 나사산이 형 성되고 또한 하우징(40)의 대응하는 부분에도 나사산이 형성되어 베어링 하우징(80)이 하우징(40)에 나사결합될 수 있다.

또한, 후방 베어링(63)은 고정너트(65)에 의해 가이드 부쉬의 축방향으로 지지되고 고정될 수 있다. 바람직하게 고정너트(65)는 실린더 형상으로서 그 내경에는 나사산이 형성되어 있고 고정너트(65)가 끼워지는 부쉬 스핀들(20)의 단부측 외경에도 나사산이 형성되어, 고정너트(65)가 부쉬 스핀들(20)에 나사결합될 수 있다.

가이드 부쉬 조절장치(50)는 가이드 부쉬를 고정하면서 동시에 가이드 부쉬의 내경의 크기를 조절할 수 있다. 가이드 부쉬 조절장치는 조절너트(51) 및 누름판(55)으로 구성되어 있다.

조절너트(51)는 실린더 형태로서 부쉬 스핀들(20) 내측에 끼워지며 고정너트(65)가 부쉬 스핀들 외측에 끼워지는 것 보다 더 깊이 내측으로 들어간다. 이를 위해 부쉬 스핀들(20)은 조절너트(51)가 끼워지는 부분의 내경이 약간 더 크게 형성되며, 이 직경이 달라지는 부분에 턱(25)을 형성하게 된다. 또한, 가이드 부쉬(10)는 조절너트(51)가 끼워지는 부분의 외경이 약간 더 작게 형성되며, 이 직경이 달라지는 부분에 턱(15)을 형성하게 된다.

바람직하게 조절너트(51)의 내경에는 나사산이 형성되어 있고 이에 대응하여 가이드 부쉬(10) 단부측 외경에도 나사산이 형성되어 있어, 조절너트(51)와 가이드 부쉬(10)가 나사결합될 수 있다.

조절너트(51)의 외측 단부(54)측에는 방사상 외측으로 확대된 부분(53)이 형 성되어 있다. 확대된 부분(53)은 부쉬 스핀들의 단부와 맞닿게 되어 있다. 외측 단부(54)에는 원주를 따라 소정의 간격으로 홈(54a)이 파여 있어 이 홈에 소정의 결합기구를 끼워 회전시킴으로써 조절너트(51)와 가이드 부쉬(10)의 결합을 용이하게 할 수 있다.

누름판(55)은 링 형태로서, 고정너트(51)의 단부(54)에 끼워진다. 누름판(55)의 내경은 고정너트의 단부의 외경에 대응하는 치수로 되어 있다.

조절너트(51)와 가이드 부쉬(10)가 결합된 상태에서 누름판(55)을 끼워 세게 조이면 가이드 부쉬는 도 2에서 상대적으로 좌측으로 이동하고 느슨하게 조이면 가이드 부쉬는 세게 조였을 때 보다 상대적으로 우측에 놓이게 된다. 이와 같이 가이드 부쉬(10)가 좌우측에 위치된 상태에 따라, 가이드 부쉬의 분할편(11)이 벌어지거나 오므라들면서 가이드 부쉬는 보다 견고하게 가공 소재를 붙잡아 줄 수 있게 된다.

상기 누름판(55)의 직경이 작은 경우, 하우징(40)과의 사이에 빈 공간이 생길수 있다. 이 경우에는 별도의 하우징(85)을 추가로 설치하고 나아가 하우징(85)과 누름판(55) 사이를 씰링함으로써 먼지 등이 들어가는 것을 방지할 수도 있다.

바람직하게, 커버(90)가 하우징(40)의 전방부분에 끼워질 수 있다. 커버(90)의 하측에는 부쉬 스핀들과의 접촉부분에 드레인 캡(91)이 형성되어 절삭유를 외부로 배출시켜 절삭유가 장치 내부로 흘러들어가지 않도록 할 수 있다.

지금까지 본 발명의 특정 실시예를 참조로 본 발명을 설명하였으나 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하 게 실시 될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 벨트에 의해 구동되는 가이드 부쉬 조립체를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 가이드 부쉬 조립체의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 가이드 부쉬 조립체를 나타내는 도 2의 분해 사시도이다.

[도면의 주요부호에 대한 간단한 설명]

10 : 가이드 부쉬 11 : 분할편

20 : 부쉬 스핀들 30 : 회전 구동부

31 : 고정자 33 : 회전자

40 : 하우징 51 : 조절너트

55: 누름판 60 : 베어링

70 : 스페이서 80 : 베어링 하우징

Claims (7)

1. 주축에 물려 회전하는 피가공소재를 안정적으로 붙잡아주는 중공 실린더형 가이드 부쉬(10);

   상기 가이드 부쉬의 외주면을 둘러싸면서 결합되어 상기 가이드 부쉬와 함께 회전하는 부쉬 스핀들(20); 및

   상기 부쉬 스핀들의 외주면 일부를 둘러싸도록 배치되어 주축과 동일한 회전속도로 상기 부쉬 스핀들을 회전시키는 회전구동부(30);를 포함하며,

   상기 회전구동부는 고정자(31)와 고정자 내부에 설치된 회전자(33)를 포함하는 모터로서 주축의 모터와 동기화되어 있고, 상기 회전자(33)는 상기 부쉬 스핀들을 회전시키도록 부쉬 스핀들의 외주면에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 회전구동부 내장형 가이드 부쉬 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전구동부의 양 측면에는 상기 부쉬 스핀들(20)의 외주면을 둘러싸는 베어링(60)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전구동부 내장형 가이드 부쉬 조립체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 회전구동부(30)와 상기 베어링(60) 사이에는 링 형상의 스페이서(70)가 구비된 것을 특징으로 하는 회전구동부 내장형 가이드 부쉬 조립체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가이드 부쉬(10)의 피가공소재를 가공하는 측의 단부는 길이방향 슬릿에 의해 소정간격으로 이격된 복수의 분할편(11)으로 이루어져 있고, 상기 가이드 부쉬의 단부의 외경은 테이퍼 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 회전구동부 내장형 가이드 부쉬 조립체.
5. 제4항에 있어서,

   피가공소재를 가공하는 측의 반대편에서, 상기 가이드 부쉬(10)의 외경과 상기 부쉬 스핀들(20)의 내경 사이에 삽입되고 상기 가이드 부쉬(10)와 나사결합되는 실린더 형태의 조절너트(51)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전구동부 내장형 가이드 부쉬 조립체.
6. 제5항에 있어서,

   상기 조절너트(51)에 가하는 힘을 조절하여 가이드 부쉬(10)의 직경을 조정하도록, 상기 조절너트(51)의 외측 단부에 결합되는 링형태의 누름판(55)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전구동부 내장형 가이드 부쉬 조립체.
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