KR101270382B1 - 위치결정 핀 - Google Patents

Abstract

위치결정 핀에 전단력이 작용한 경우에, 위치결정 핀이 빼내기용의 암나사를 피해 파단하도록 하고, 또한, 2개의 부재의 핀 삽입구멍의 변형을 억제하는 것에 있다.

축선방향의 중간부 또는 대략 중간부에 축선둘레로 연장되는 환상 홈을 갖는 위치결정 핀에 있어서, 축선방향으로 관통구멍을 가지며, 상기 관통구멍은, 축선방향에 있어서 상기 환상 홈의 최소직경부에 대응하는 위치에 대경부를 갖는 것과 함께, 대경부로부터 위치결정 핀의 적어도 한 쪽의 단면까지의 사이에 나사산의 골 직경이 대경부보다 작은 직경의 암나사를 축선방향으로 형성하고 있다.

Description

위치결정 핀{POSITIONING PIN}

2개의 부재의 서로의 위치결정에 이용되는 위치결정 핀에 관한 기술이다.

2개의 부재를 서로 위치결정하기 위해서 위치결정 핀이 이용되고 있고, 위치결정 핀은, 2개의 부재의 핀 삽입구멍에 걸쳐서 삽입된다. 특허문헌 1의 공보에서는, 위치결정 핀은, 2개의 부재의 핀 삽입구멍에 걸쳐서 삽입되는 것과 함께, 축선방향에 있어서 2개의 부재의 경계 위치에 축선둘레로 연장되는 환상(環狀) 홈이, 외주면(外周面)에 형성된다. 또한, 위치결정 핀은, 축선방향으로 관통구멍을 갖고 있고, 상기 관통구멍에는, 축선방향에 있어서 상기 환상 홈에 대응하는 위치에 암나사가 형성되어 있다. 상기 암나사는, 위치결정 핀을 핀 삽입구멍으로부터 빼내기 위해서 설치되어 있고, 볼트가 나사결합되어 위치결정 핀과 걸어맞춤하는 것에 의해, 위치결정 핀은 볼트를 사이에 두고 핀 삽입구멍으로부터 빼내어진다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 2003-314520호

그러나, 위치결정 핀에 전단력이 작용한 경우, 즉, 2개의 부재 사이에 있어서 미끄러짐을 생기게 하는 힘이 생긴 경우, 전단력의 크기에 따라서는, 위치결정 핀은 파단한다. 그 경우, 위치결정 핀은 외주면의 소경(小徑)부분인 환상 홈에서 파단하므로, 경우에 따라서는, 축선방향에 있어서 환상 홈에 대응하고 있는 암나사가 손상된다. 그 때문에, 빼내기 볼트를 암나사에 돌려 넣는 것이 곤란하게 되어, 위치결정 핀의 교환 작업은 곤란해지지 않을 수 없다. 또한, 위치결정 핀은, 환상 홈 위치가 반드시 축선방향에 있어서의 얇은 두께 부분과 일치하지 않기 때문에, 파단하는 데 큰 전단력을 필요로 한다. 따라서, 위치결정 핀이, 전단력에 저항하여 반력(反力)에 의해서 2개의 부재의 핀 삽입구멍을 변형시켜 핀 삽입구멍의 진원도(眞圓度)를 손상시키는 일이 생겨, 복구 작업시의 위치결정 정밀도가 손상된다.

이상의 종래 기술의 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은, 위치결정 핀에 전단력이 작용한 경우에, 위치결정 핀이 빼내기용의 암나사를 피해 파단하도록 하고, 또한, 2개의 부재의 핀 삽입구멍의 변형을 억제하는 것에 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 것으로서, 축선방향의 중간부 또는 대략 중간부에 축선둘레로 연장되는 환상 홈을 갖는 위치결정 핀에 있어서, 축선방향으로 관통구멍을 갖고, 상기 관통구멍은, 축선방향에 있어서 상기 환상 홈의 최소직경부에 대응하는 위치에 대경부(大徑部)를 갖는 동시에, 대경부로부터 위치결정 핀의 적어도 한 쪽의 단면까지의 사이에 나사산의 골 직경이 대경부보다 작은 직경의 암나사를 축선방향으로 형성하고 있다(청구항 1).

또한, 상기 암나사는, 대경부로부터 위치결정 핀의 양쪽의 단면까지의 사이에 각각 형성되고, 대경부를 사이에 두고 한 쌍의 암나사로서 형성되는 동시에, 볼트가 한 쌍의 암나사의 각각에 나사결합하여 상기 관통구멍을 관통 가능하게 형성된다(청구항 2).

또한, 상기 암나사는, 대경부로부터 위치결정 핀의 한 쪽의 단면까지의 사이에만 설치된다(청구항 3).

청구항 1에 의하면, 위치결정 핀은, 대경부가 환상 홈의 최소직경부에 대응하는 것에 의해, 환상 홈의 최소직경부가 얇은 두께로 되어 전단력에 대해서 약한 부분이 형성되고, 축선방향에 있어서 암나사를 피해 대경부의 위치에, 전단력에 대해서 약한 부분이 형성된다. 2개의 부재의 미끄러짐에 수반하는 위치결정 핀의 전단은, 2개의 부재의 경계, 또는 경계 근방에서 발생하지만, 환상 홈의 최소직경부가 2개의 부재의 경계, 또는 경계 근방에 위치하도록 위치결정 핀을 부착하는 것에 의해, 위치결정 핀은 최소직경부의 위치에서 확실히 전단되게 되어, 암나사의 파단, 손상을 확실히 회피할 수 있고, 볼트를 이용하여 파단한 위치결정 핀의 교환 작업이 가능하다. 또한, 환상 홈의 최소직경부는 대경부가 대응하고 있으므로 얇은 두께가 되고, 그 때문에, 위치결정 핀은 2개의 부재의 미끄러짐에 수반하여 용이하게 전단된다. 따라서, 2개의 부재에 대해 핀 삽입구멍은 변형을 피할 수 있어, 복구 작업시, 2개의 부재의 위치결정 정밀도가 손상되지 않는다.

청구항 2에 의하면, 볼트가 한 쌍의 암나사의 각각에 나사결합하여 상기 관통구멍을 관통 가능하므로, 상세히 설명하면, 한 쌍의 암나사는, 칭호직경, 피치, 방향이 서로 동일하고, 나사산의 축선방향 단면에 있어서의 배열이 피치의 정수배만큼 서로 사이를 두고 떨어져서 나사가 파여져 있고, 볼트가 한 쌍의 암나사의 각각에 나사결합하여 상기 관통구멍을 관통 가능하므로, 위치결정 핀이 파단되었을 때, 빼내기 볼트는, 위치결정 핀의 2개의 파단 부분중, 빼내기 볼트의 삽입측에 대해서 반대측의 파단 부분과 나사결합에 의해서 걸어맞춤할 수 있다. 따라서, 2개의 부재의 한 쪽의 부재의 핀 삽입구멍이 바닥을 갖는 형상으로 형성되는 등의 이유로, 빼내기 볼트의 삽입이 다른 쪽의 부재로부터의 삽입에 한정되는 경우에서도, 위치결정 핀의 삽입 방향에 관계없이 파단한 위치결정 핀의 빼내기가 가능하다. 한편, 볼트가 한 쌍의 암나사의 각각에 나사결합하여 관통구멍을 관통 가능하게 하기 위해서는, 한 쌍의 암나사를 각 단부로부터 따로따로 가공해도 좋지만, 동시 가공하는 것에 의해 용이하게 형성할 수 있어, 관통구멍의 한 쪽의 단부로부터 다른 쪽의 단부까지 탭등을 이용하여 나사홈을 판다.

청구항 3에 의하면, 2개의 부재의 한 쪽의 부재의 핀 삽입구멍이 바닥을 갖는 형상으로 형성되는 등의 이유로, 위치결정 핀이 파단되었을 때의 빼내기 볼트의 삽입이, 다른 쪽의 부재로부터의 삽입에 한정되는 경우, 위치결정 핀은 암나사측 부분이 한 쪽의 부재의 핀 삽입구멍에 삽입된다. 위치결정 핀이 파단되었을 때, 빼내기 볼트는, 대경부측으로부터 삽입되어 한 쪽의 부재의 핀 삽입구멍에 삽입되어 있는 암나사측의 파단 부분과 나사결합하여 걸어맞춤하는 것에 의해, 대경부측의 파단부분은, 암나사측의 파단부분의 빼내기에 수반하여, 암나사측의 파단 부분에 의해서 눌러져서 빼내어진다. 그때, 빼내기 볼트는 1개의 암나사와 나사결합할 뿐이므로 용이하게 나사결합 할 수 있어, 파단한 위치결정 핀이 용이하게 빼내어진다.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1로부터 도 6에, 본 발명의 제 1 실시예의 위치결정 핀이 이용되고 있는 공작기계의 주축 헤드 (50)를 나타낸다. 도 1은, 일부, 단면도로 나타나는 주축 헤드(50)의 전체도이며, 주축 헤드(50)는, 헤드 모터(2)를 사이에 두고 공작기계의 램(1)에 탑재되어 있다. 도 2는, 도 1의 우측면도를 나타내고, 뚜껑(24)을 벗겨낸 상태를 나타낸다. 도 3은, 도 1에 있어서 P방향에서 본 평면도를 나타낸다. 도 4는, 도 1의 일부 확대도이며, 주축 헤드(50)의 주축(9)의 주변을 나타낸다. 도 5의 (a)는, 도 2의 일부 확대도이며, 주축 헤드(50)를 구성하는 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 위치결정 핀(61)을 이용한 위치결정, 및 프레임(4)과 지지 스터드(6)와의 위치결정 핀(61)을 이용한 위치결정 중, 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 위치결정을 나타내고, 도 5의 (b)는, 힘이 가해져 프레임(4)과 지지 스터드(6)와의 사이에 미끄러짐이 생겨, 위치결정 핀(61)이 파단되어, 복구를 위해서 파단한 위치결정 핀(61)의 빼내기작업을 나타낸다. 도 6의 (a)는, 도 4의 일부 확대도이며, 구동측 끼워맞춤축(7)과 주축(9)과의 위치결정에 이용되는 위치결정 핀(62)을 나타내고, 도 6의 (b) 및 (c)는, 위치결정 핀(62)의 변형 예의 위치결정 핀(63,64)을 각각 나타낸다.

주축 헤드(50)는, 워크가 얹어놓여지는 도시하지 않는 가공 테이블에 대향해서 설치되는 공작기계의 램(1)에, 헤드 모터(2)를 사이에 두고 탑재되어 있다. 램 (1)은 X축방향, Y축방향 및 Z축방향의 3축방향으로 이동 가능하고, 주축 헤드(50)는, 3축방향으로 이동 가능한 것 외에, 헤드 모터(2)에 의해 선회 가능하게 설치되어 있다. 상세히 설명하면, 램(1)의 하면에 헤드 모터(2)가 탑재되고 있어, 헤드 모터의 회전축과 연결되는 헤드 홀더(3)에, 볼트(34)를 사이에 두고 프레임(4)가 고정되어 있다.

주축 헤드(50)는, 헤드 홀더(3)에 고정되는 상기 프레임(4)과, 프레임(4)의 하면의 한 쪽의 측과 다른 쪽의 측에, 즉, 도 1에 있어서는 우측과 좌측에, 볼트 (44)를 사이에 두고 각각 고정되는 지지 스터드(5), 지지 스터드(6)를 구비하고, 프레임(4), 지지 스터드(5), 지지 스터드(6)로 이루어지는 프레임 부분이, 도 1에 있어서는 역 U자형상으로 형성된다. 지지 스터드(5)와 지지 스터드(6)와의 사이에 스핀들 유닛(55)이 배치되고, 후술과 같이, 지지 스터드(5)와 지지 스터드(6)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 스핀들 유닛(55)은, 공구가 장착되는 스핀들 (10)과 상기 스핀들(10)을 회전 가능하게 지지하는 주축(9)과, 스핀들(10)을 회전축으로 하는 도시하지 않는 내부 모터를 가지고 있고, 도 3 및 도 4에 나타내는 바 와 같이, 주축(9)의 지지 스터드(5)측과 지지 스터드(6)측에, 서로 평행한 평탄면 (9c,9d)이 형성된다. 상기 평탄면(9c,9d)에는, 끼워맞춤구멍(9a,9b)이, 주축(9)의 축선, 즉, 스핀들(10)의 축선과 교차하는, 본 실시예에서는 직교하는 것과 함께 서로 같은 축인 축선을 갖고 각각 형성되어 있다. 끼워맞춤구멍(9a,9b)에는, 평탄면 (7b,8b)을 갖고 주축(9)의 평탄면(9c,9d)과 접하는 것과 함께, 끼워맞춤축부 (7a,8a)를 갖고 끼워맞춤구멍(9a,9b)에 각각 끼워맞춤되는 구동측 끼워맞춤축(7)과 종동측 끼워맞춤축(8)이, 각각 끼워맞춤된다. 구동측 끼워맞춤축(7), 종동측 끼워맞춤축(8)의 반(反)주축(9) 측단부에는, 각각 베어링 홀더(14,23)가 끼워맞춤되고, 상기 베어링 홀더(14,23)는, 각각 구동측 끼워맞춤축(7), 종동측 끼워맞춤축(8)에 대해서, 같은 축에 형성되는 것과 함께, 볼트(37,38)를 사이에 두고 체결되어 일체물로 되어 있다. 따라서, 구동측 끼워맞춤축(7)과 베어링 홀더(14)는, 지지축(58)을 형성하고 있고, 또한, 종동측 끼워맞춤축(8)과 베어링 홀더(23)는, 지지축(59)을 형성하고 있다. 지지축(58)과 지지축(59)은, 주축(9)과 직교하는 것과 함께 서로 같은 축인 끼워맞춤구멍(9a,9b)에 각각 끼워맞춤되어 있는 것으로, 주축(9)과 교차하는 것과 함께 서로 같은 축인 축선을 갖고 주축(9)을 사이에 두고 설치되어 한 쌍의 지지축(58,59)을 구성한다.

지지축(58,59)은 중공(中空)으로 형성되어 있고, 지지축(58,59)의 축심 부분을 지나, 외부로부터 스핀들(10)에, 공구체킹용의 압력 유체, 가공액, 냉각 세정액 등을 공급하는 도시하지 않는 파이프를 통하는 것을 가능하게 하고 있다.

베어링 홀더(14,23)의 외주면에는 베어링(16)이 각각 끼워맞춤되어 있고, 상기 베어링(16)은 안쪽 바퀴에 복수의 볼트 삽입관통구멍을 갖는다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 볼트 삽입관통구멍은, 베어링 홀더(14,23)의 플랜지, 구동측 끼워맞춤축(7), 종동측 끼워맞춤축(8)에 각각 설치되어 있는 복수의 볼트 삽입관통구멍과 대응하고 있고, 이러한 복수의 볼트 삽입관통구멍은, 주축(9)의 상기의 각 평탄면(9c,9d)에 설치되어 있는 복수의 암나사(9e,9f)와 대응하고 있다.

도 1에 대해 주축(9)의 우측에 위치하는 지지 스터드(5)측은, 복수의 볼트(30)이, 베어링 홀더(14), 베어링(16), 구동측 끼워맞춤축(7)의 각 볼트 삽입관통구멍에 삽입 관통되어 주축(9)의 암나사(9e)에 나사결합되어 있다. 이것에 의해, 구동측 끼워맞춤축(7), 베어링(16)과 주축(9), 즉, 지지축(58)과 주축(9)은, 복수의 볼트(30)에 의해서 서로 체결되어 있다. 마찬가지로, 주축(9)의 지지 스터드(6)측은, 복수의 볼트(31)가, 베어링 홀더(23), 베어링(16), 종동측 끼워맞춤축(8)의 각 볼트 삽입관통구멍에 삽입 관통되어 주축(9)의 암나사(9f)에 나사결합되어 있다. 이것에 의해, 종동측 끼워맞춤축(8), 베어링 홀더(23)와 주축(9), 즉, 지지축(59)과 주축(9)은, 복수의 볼트(31)에 의해서 서로 체결되어 있다.

안쪽 바퀴가 베어링 홀더(14)에 끼워맞춤되어 있는 베어링(16)은, 바깥쪽 바퀴가 지지 스터드(5)에 끼워맞춤되어 있고, 상기 지지 스터드(5)에 볼트(39)를 사이에 두고 베어링 플레이트(15)가 체결되어 있다. 이것에 의해, 베어링(16)의 바깥쪽 바퀴는, 지지 스터드(5)와 베어링 플레이트(15)에 의해서 끼워 지지되고, 지지 스터드(5)에 고정된다.

또한, 안쪽 바퀴가 베어링 홀더(23)에 끼워맞춤되어 있는 베어링(16)은, 바깥쪽 바퀴가, 베어링 홀더(22)에 끼워맞춤되어 있고, 상기 베어링 홀더는, 단부 플랜지의 외주면의 일부가 지지 스터드(6)에 끼워맞춤되는 것과 함께 볼트(42)를 사이에 두고 지지 스터드(6)에 체결된다. 또한, 베어링 플레이트(29)가, 베어링 홀더(22)의 단부에 볼트(41)를 사이에 두고 체결되어 있다. 이것에 의해, 베어링 (16)의 바깥쪽 바퀴는, 베어링 홀더(22)와 베어링 플레이트(29)에 의해서 끼워 지지되고, 지지 스터드(6)에 고정된다.

구동측 끼워맞춤축(7)은, 반경 방향에 대해서 바깥쪽 부분에, 축선방향으로 연장된과 함께, 지지 스터드(5)의 베어링(16)의 바깥쪽 바퀴 끼워맞춤부를 둘러싸는 슬리브(7c)를 가지고 있다. 상기 슬리브(7c)의 외주면에, 도시하지 않는 복수의 자석을 갖는 로터(13)가 끼워맞춤되어 있다. 로터(13)의 주축(9)측 단부에는 암나사가 설치되어 있고, 로터(13)의 주축(9)측 단부와 구동측 끼워맞춤축의 반주축(9)측면은, 볼트(30)보다 반경 방향에 대해서 바깥쪽에 위치하는 복수의 볼트(32)를 사이에 두고 체결된다.

지지 스터드(5)는, 베어링(16)의 바깥쪽 바퀴의 끼워맞춤면보다 반경 방향에 대해서 바깥쪽에, 주축(9)측이 개구하는 오목부를, 구동측 끼워맞춤축(7)의 축선둘레에 가지고 있고, 상기 오목부는, 로터(13), 구동측 끼워맞춤축(7)의 슬리브(7c)를 수용하는 것과 함께 다음에 기술하는 스테이터 홀더(11), 스테이터(12)를 수용한다. 지지 스터드(5)는, 상기 오목부의 반경 방향에 대해서 바깥쪽 부분에, 베어링(16)의 바깥쪽 바퀴의 끼워맞춤면과 같은 축인 안둘레면을 가지고 있고, 상기 안둘레면에 스테이터 홀더(11)가 끼워맞춤된다. 상기 스테이터 홀더(11)는, 도시하지 않는 복수의 권선 코일을 갖는 스테이터(12)가 끼워맞춤되어 있고, 상기 스테이터(12)가 로터(13)와 대향하는 것과 함께, 스테이터 홀더(11)는, 볼트(49)에 의해서 모터 플레이트(18)에 체결되어 있고, 또한, 모터 플레이트(18)는, 볼트(36)에 의해서 지지 스터드(5)에 체결된다. 따라서, 스테이터 홀더(11)는, 모터 플레이트(18)를 사이에 두고 지지 스터드(5)에 고정된다. 이것에 의해, 지지 스터드(5)의 상기 오목부에, 스테이터(12)와 로터(13)를 갖는 지지축 모터(56)가 형성된다.

도 1에 있어서 주축(9)의 좌측에 위치하는 지지 스터드(6)측은, 슬리브의 안둘레면이 종동측 끼워맞춤축(8)의 외주면에 끼워맞춤되는 클램프 링(21)이 설치되고, 클램프 링(21)과 종동측 끼워맞춤축(8)은, 볼트(31)보다 반경 방향에 대해서 바깥쪽에 위치하는 복수의 볼트(33)를 사이에 두고 체결된다. 지지 스터드 (6)에는, 베어링 홀더(22)에 있어서의 베어링(16)의 바깥쪽 바퀴 끼워맞춤면과 같은 축인 끼워맞춤면이, 축선방향으로 다르게 2개 형성되어 있고, 상기 끼워맞춤면의 한 쪽에 클램프 실린더(19)가 끼워맞춤되고, 끼워맞춤면의 다른 쪽에 클램프 슬리브(20)가 끼워맞춤된다. 클램프 슬리브(20)는, 부착 플랜지가 볼트(35)에 의해서 지지 스터드(6)에 체결된다. 또한, 클램프 실린더(19)는, 볼트(48)에 의해서 클램프 슬리브(20)의 부착 플랜지에 체결된다. 따라서, 클램프 실린더(19)는, 클램프 슬리브(20)를 사이에 두고 지지 스터드(6)에 고정되어 있다.

클램프 슬리브(20)는, 상기 부착 플랜지로부터 축선방향으로 이어지고 클램프 실린더(19)와 대향하는 고리형상 슬리브(20a)를 가지고 있고, 상기 고리형상 슬리브(20a)는, U자형상 단면으로 형성되어 양단 부분을 제거하고 얇은 두께가 되고 있어, 클램프 실린더(19)와의 사이에 고리형상의 압력 유체실이 형성된다. 상기 압력 유체실에는, 외부에 설치되는 압력 유체의 공급장치로부터의 유체로(28)가 연이어 통해져 있고, 워크 가공시, 유체로(28)를 통하여 압력 유체, 예를 들면 고압 작동유가 공급되는 것에 의해, 고리형상 슬리브(20a)의 얇은 두께부분은 직경 축소하여 클램프 링(21)을 눌러서, 클램프 링(21)과 클램프 슬리브(20)를 일체화시킨다. 즉, 클램프 링(21)을 지지 스터드(6)에 고정한다. 이것에 의해, 클램프 링 (21)과 복수의 볼트(33)를 사이에 두고 체결되어 있는 지지축(59)과, 지지축(59)에 볼트(31)를 사이에 두고 체결되는 주축(9)은, 지지 스터드(5,6), 프레임(4)로 구성되는 주축 헤드(50)의 프레임 부분에 대해, 상대 회전 불가능하게 클램프 되고, 스핀들(10)은 선회 위치가 유지되어, 가공중의 외력, 즉 공구를 사이에 두고 가해지는 외력으로부터의 반력에 의해서, 주축(9)이 선회하는 것을 저지하여, 가공 정밀도를 유지한다. 이와 같이, 클램프 링(21)은 고리형상의 피제동부재로서 설치되고, 클램프 슬리브(20), 클램프 실린더(19)는 가압부재로서 설치되어, 유체로(28), 압력 유체의 공급장치와 함께 클램프 장치(57)를 구성한다.

공작기계의 제어장치는, 스핀들(10)에 장착되어 있는 도시하지 않는 공구를, 가공 테이블상의 워크에 대해서 소정의 회전 각도로 하기 위해, 지지축 모터(56)를 구동시키고, 로터(13)를 회전시켜, 복수의 볼트(32)를 사이에 두고 로터(13)와 체결되어 있는 구동측 끼워맞춤축(7)과 베어링 홀더(14), 즉 지지축(58)을 회전시킨다. 지지축(58)은, 복수의 볼트(30)를 사이에 두고 주축(9)과 체결되어 있고, 회 전하여 주축(9)을 선회시키며, 주축(9)에 설치되어 있는 스핀들(10)을 지지축 (58,59)의 축선둘레로 선회시킨다.

로터리 조인트 보디(17)가, 지지 스터드(5)에 볼트(45)에 의해서 고정되고 있고, 로터리 조인트 보디(17)의 외주면이 베어링 홀더(14)의 안둘레면과 대향하고, 로터리 조인트 보디(17)와 베어링 홀더(14)로, 로터리 조인트가 형성되어 있다. 상기 로터리 조인트를 통하여, 외부로부터 스핀들(10)에, 공구체킹용의 압력 유체, 가공액, 냉각 세정액 등이 공급된다.

주축 헤드(50)는, 램(1)에 의해서 이동중에, 지지 스터드(5) 또는 지지 스터드(6)가, 가공 치구나 워크 등과 충돌한 경우, 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 사이, 또는 프레임(4)과 지지 스터드(6)와의 사이에서, 미끄러짐, 즉, 상대 이동이 생긴다. 그러한 충돌사고의 복구 작업시, 주축 헤드(50)에 있어서의 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 위치결정, 및 프레임(4)과 지지 스터드(6)와의 위치결정을 위해서, 도 1, 도 2 및 도 2의 일부 확대도인 도 5의 단면도에 나타내는 바와 같이, 위치결정 핀(61)이 이용되고 있고, 프레임(4)은 4개의 관통하는 핀 삽입구멍(4a)을 갖고, 또한, 지지 스터드(5) 및 지지 스터드(6)는, 핀 삽입구멍(4a)에 각각 대응하여 바닥을 갖는 형상의 핀 삽입구멍(5a) 및 도시하지 않는 핀 삽입구멍(6a)을, 각각 2개 갖는다. 위치결정 핀(61)은, 외주면에 있어서, 축선방향의 중간부에 축선둘레로 연장되는 환상 홈(61c)을 갖는 것과 함께, 축선방향으로 관통구멍을 갖는다. 상기 관통구멍은, 축선방향의 중간부에 형성되는 대경부(61b)와, 한 쌍의 암나사(61aa,61ab)로 형성된다. 암나사(61aa)는, 대경부(61b)로부터 위치결정 핀(61)의 한 쪽의 단면에 이를 때까지 형성되는 것에 의해, 위치결정 핀 (61)의 한 쪽의 단면까지의 사이에 형성된다. 암나사(61ab)는, 대경부(61b)로부터 한 쪽의 단면에 이를 때까지 형성되는 것에 의해, 위치결정 핀(61)의 한 쪽의 단면까지의 사이에 형성된다. 암나사(61aa,61ab)는, 관통구멍의 한 쪽의 단부로부터 다른 쪽의 단부까지 탭 등을 이용하여 동시 가공에 의해 나사가 형성되어 있고, 또한, 골 직경이 대경부(61b)보다 작은 직경으로 형성되어 있으므로, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 빼내기 볼트(47)가, 암나사(61aa,61ab)와 각각 나사결합하는 것과 함께, 암나사(61ab), 대경부(61b) 및 암나사(61aa)를 관통하여, 핀 삽입구멍(5a,6a)의 바닥부에 이르는 것이 가능하게 설치되어 있다.

환상 홈(61c)은, V자형상 단면으로 형성되어 있고, V자형상 단면의 선단부분, 즉, 환상 홈(61c)의 골짜기부분이, 환상 홈(61c)에 있어서의 최소직경부가 되고 있다. 위치결정 핀(61)이, 파이프형상 공구를 사이에 두고 멈출 때까지 삽입되어, 핀 삽입구멍(4a,5a), 및 핀 삽입구멍(4a,6a)에 걸쳐 삽입된 상태, 즉, 위치결정 핀(61)이 핀 삽입구멍(5a,6a)의 바닥부까지 삽입된 상태로, 최소직경부가, 2개의 부재의 경계, 즉, 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 경계, 및 프레임(4)과 지지 스터드(6)와의 경계에, 각각 위치하도록 설치되어 있고, 그 때문에, 핀 삽입구멍(5a,6a)은, 깊이가 소정 치수로 형성되어, 위치결정 핀(61) 선단으로부터 환상 홈(61c)에 있어서의 최소직경부까지의 축선방향 치수에 대응하고 있다. 환상 홈(61c)의 최소직경부는, 축선방향에 있어서 대경부(61b)에 포함되는 것에 의해, 대경부(61b)가 축선방향에 대응하고 있고, 위치결정 핀(61)은, 축선방향의 환상 홈(61c)의 최소직경부 위치에 얇은 두께 부분이 형성된다. 따라서, 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 경계, 및 프레임(4)과 지지 스터드(6)와의 경계에 대응하여, 위치결정 핀(61)은 얇은 두께 부분이 위치하고 있어, 상술한 충돌사고 등에 의해 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 사이, 또는 프레임(4)과 지지 스터드(6)와의 사이에서, 미끄러짐을 생기게 하는 힘이 가해진 경우, 위치결정 핀(61)은, 환상 홈(61c)의 최소직경부 위치에서, 전단력에 저항하는 일 없이 용이하게 파단되어, 프레임(4)과 지지 스터드(5,6)와의 사이에서 미끄러짐이 생기는 것과 함께, 파단이 환상 홈(61c)의 최소직경부와 대경부(61b)와의 사이에 생겨 암나사(61aa,61ab)가 손상을 면한다. 또한, 위치결정 핀(61)은, 전단력에 저항하는 일 없이 용이하게 파단되므로, 핀 삽입구멍(4a,5a,6a)은, 위치결정 핀(61)으로부터의 반력에 의해서 변형하는 일 없이, 진원도가 유지된다. 따라서, 복구 작업에 있어서의 위치결정 정밀도는, 충돌사고전의 정밀도에 유지된다.

위치결정 핀(61)의 교환 작업에서는, 헤드 홀더(3)와 프레임(4)을 체결하는 볼트(34)가 빼내어지고, 주축 헤드(50)는, 헤드 모터(2)로부터 빼내어진다. 도 5의 (b)는, 헤드 홀더(3)가 빼내어진 상태의 프레임(4)과 지지 스터드(5)를 나타내고 있고, 파단한 위치결정 핀(61)의 빼내기작업을 나타낸다.

볼트(44)를 느슨하게 한 상태, 또는 빼어낸 상태로 하여, 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 상대 위치를 미끄러짐이 생기기 전의 상태로 되돌린다. 빼내기 볼트(47)를 파단한 위치결정 핀(61)의 각 부분의 암나사(61ab), 및 암나사(61aa)에 돌려 넣고, 핀 삽입구멍(5a)의 바닥부에 도달시킨다. 또한, 빼내기 볼트(47)를 돌려 넣고, 핀 삽입구멍(5a)의 바닥부를 누른다. 파단한 위치결정 핀(61)의 각 부분에는, 이 바닥부 누름의 반력으로서 지지 스터드(5)로부터 빼내기 볼트(47)를 사이에 두고 축선방향의 힘이 작용한다. 그 때문에, 위치결정 핀(61)의 각 부분은, 축선방향으로 이동하여 핀 삽입구멍(4a,5a)으로부터 빼내어진다.

지지축 모터(56)에 의해서 스핀들(10)을 선회중, 프로그래밍 미스 등에 의해 스핀들(10) 또는 공구가 가공, 치구, 워크 등과 충돌한 경우, 주축(9)과 지지축(58)과의 상대 회전, 즉 미끄러짐이 생겨, 주축(9)과 구동측 끼워맞춤축(7)과의 위치결정 작업을 필요로 한다. 또한, 클램프 장치(57)를 작동시켜 스핀들(10)의 선회 위치를 유지하면서, 공구를 가공 위치, 대기 위치 등에 이동시키기 위해, 주축 헤드(50)를 램(1)이나 헤드 모터(2)에 의해서 이동중에, 또는 워크가 얹어 놓여져 있는 가공 테이블을 이동중에, 프로그래밍 미스 등에 의해서 스핀들(10) 또는 공구가 가공 치구, 워크 등과 충돌한 경우, 주축(9)과 지지축(59)과의 상대 회전, 즉 미끄러짐이 생겨 주축(9)과 종동측 끼워맞춤축(8)과의 위치결정 작업을 필요로 한다. 본 실시예에서는, 상술과 같이, 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 위치결정, 및 프레임(4)과 지지 스터드(6)와의 위치결정에, 위치결정 핀(61)이 이용되고 있는 것 외, 주축(9)과 구동측 끼워맞춤축(7)과의 위치결정, 및 주축(9)과 종동측 끼워맞춤축(8)과의 위치결정에, 위치결정 핀(62)이 각각 이용되고 있다.

도 4, 및 도 4의 일부 확대도인 도 6의 (a)의 단면도에 나타내는 바와 같이, 구동측 끼워맞춤축(7)은 관통하는 핀 삽입구멍(7d)을 갖고, 종동측 끼워맞춤축(8)은 관통하는 핀 삽입구멍(8c)을 갖고, 주축(9)은, 핀 삽입구멍(7d,8c)에 대응하여 바닥을 갖는 형상의 핀 삽입구멍(9g)을 갖고 있다. 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 핀 삽입구멍(9g,7d)에 대응하여, 베어링 홀더(14), 로터리 조인트 보디(17)에, 위치결정 핀(62)의 착탈용의 관통구멍이 설치되어 있다. 위치결정 핀(62)은, 외주면에 있어서, 축선방향의 대략 중간부에, 위치결정 핀(61)과 같이, V자형상 단면으로 형성되어 환상 홈(62c)을 갖는 것과 함께, 환상 홈(62c)에 있어서의 최소직경부의 축선방향 위치에 대응하여 형성되는 대경부(62b)와, 한 쌍의 암나사(62aa,62ab)로 형성되는 관통구멍을 갖는다. 암나사(62aa)는, 대경부(62b)로부터 일단면에 이를 때까지 형성되고, 암나사(62ab)는, 대경부(62b)로부터 타단면에 이를 때까지 형성된다. 암나사(62aa,62ab)는, 골 직경이 대경부(62b)보다 작은 직경으로 형성되어 있다.

위치결정 핀(62)이, 파이프형상 공구를 사이에 두고 삽입되고, 핀 삽입구멍(9g)의 바닥부까지 삽입된 상태로, 환상 홈(62c) 최소직경부가, 2개의 부재의 경계, 즉, 주축(9)과 구동측 끼워맞춤축(7)과의 경계, 및 주축(9)과 종동측 끼워맞춤축(8)과의 경계에 위치하도록 설치되어 있고, 그 때문에, 핀 삽입구멍(9g)은, 깊이가 소정 치수로 형성되어, 위치결정 핀(62) 선단으로부터 환상 홈(62c)의 최소직경부까지의 축선방향 치수에 대응하고 있다. 환상 홈(62c)의 최소직경부는 대경부(62b)가 축선방향으로 대응하고 있고, 위치결정 핀(62)은, 축선방향의 환상 홈(62c)의 최소직경부 위치에 얇은 두께 부분이 형성된다. 따라서, 위치결정 핀(62)은, 얇은 두께 부분이 주축(9)과 구동측 끼워맞춤축(7)과의 경계, 및 주축(9)과 종동측 끼워맞춤축(8)과의 경계에 대응하여 위치하고 있다. 상술의 충돌사고 등에 의해 주축(9)과 구동측 끼워맞춤축(7)과의 사이, 또는 주축(9)과 종동측 끼워맞춤축(8)과의 사이에서, 미끄러짐을 생기게 하는 힘이 가해진 경우, 위치결정 핀(62)은, 환상 홈(62c)의 최소직경부 위치에서, 전단력에 저항하는 일 없이 용이하게 파단되어 주축(9)과 구동측 끼워맞춤축(7)과의 사이, 또는 주축(9)과 종동측 끼워맞춤축(8)과의 사이에 미끄러짐이 생기는 것과 함께, 파단이 환상 홈(62c)의 최소직경부와 대경부(62b)와의 사이에 생겨, 암나사(62aa,62ab)가 손상을 면한다. 또한, 위치결정 핀(62)은, 전단력에 저항하는 일 없이 용이하게 파단되므로, 핀 삽입구멍(7d,8c, 9g)은, 위치결정 핀(62)으로부터의 반력에 의해서 변형하는 일 없이, 진원도가 유지된다. 따라서, 복구 작업에 있어서의 위치결정 정밀도는, 충돌사고전의 정밀도에 유지된다.

도 6의 (b)의 단면도에 나타나는 위치결정 핀(63)은, 위치결정 핀(62)의 변형예이며, 외주면이, 축선방향의 대략 중간부를 경계위치로 하여, 핀 삽입구멍(9g)에 대응하는 소경(小徑) 외주면과, 핀 삽입구멍(7d)에 대응하는 큰 직경 외주면에 의해서 형성되는 것 외에, 상기 경계 위치를 최소직경부로 하여 V자형상 단면의 환상 홈(63c)이 형성된다. 주축(9)의 구동측 끼워맞춤축(7)과의 경계면이 위치결정 핀(63)의 스토퍼로서 작용하고, 위치결정 핀(63)은, 파이프형상 공구 등을 통하여 멈출 때까지 삽입되는 것으로부터, 핀 삽입구멍(9g) 및 환상 홈(63c)의 최소직경부의 축선방향 치수 정밀도에 영향을 받지 않고, 환상 홈(63c)의 최소직경부는, 주축(9)과 구동측 끼워맞춤축(7)과의 경계에 확실히 위치한다.

도 6의 (c)에 나타나는 위치결정 핀(64)은, 위치결정 핀(62)의 또 다른 변형예이며, 핀 삽입구멍(7d)측의 단부에, 핀 삽입구멍(7d,9g)으로의 삽입시에 스토퍼로서 작용하는 플랜지(64d)를 갖는 것 외에, 관통구멍의 핀 삽입구멍(7d)측의 단부에, 암나사 홈부(64e)를 갖는다. 상기 암나사 홈부(64e)는, 대경부(64b)와 같이, 암나사(64aa,64ab)의 골 직경보다 큰 직경으로 형성되고 있고, 암나사(64aa,64ab)의 가공을 경감하는 것 외, 파단시의 빼내기 볼트(47)의 나사 포함을 용이하게 한다.

도 7에 나타나는 단면도의 위치결정 핀(65)은, 본 발명의 제 2 실시예이며, 외주면에 축선방향의 대략 중간부에 V자형상 단면의 환상 홈(65c)을 갖는 것과 함께, 관통구멍으로서, 관통하는 핀 삽입구멍(7d)을 구비하는 구동측 끼워맞춤축(7)측에 형성되는 대경부(65b)와, 바닥을 갖는 형상의 핀 삽입구멍(9g)을 구비하는 주축(9)측에 형성되는 암나사(65a)를 갖는다. 또한, 위치결정 핀(65)은, 구동측 끼워맞춤축(7)과 주축(9)과의 경계에 환상 홈(65c)의 최소직경부가 위치할 수 있도록, 구동측 끼워맞춤축(7)측 단부에 스토퍼로서 작용하는 플랜지(65d)를 갖고 있다. 대경부(65b)는, 축선방향에 있어서 환상 홈(65c)의 최소직경부에 대응하는 위치에 설치되는 것과 함께, 암나사(65a)에 인접하여 구동측 끼워맞춤축(7)측의 단면까지 형성되어 있다. 또한, 암나사(65a)는, 대경부(65b)에 인접하여 주축(9)측단의 단면까지 형성되어 있다. 따라서, 암나사(65a)는, 대경부(65b)로부터 위치결정 핀(65)의 한쪽의 단면인 주축(9)측의 단면까지의 사이에만 형성된다. 위치결정 핀(65)은, 제 1 실시예, 및 그 변형예의 위치결정 핀(61,62,63,64)과 같이, 축선방향의 환상 홈(65c)의 최소직경부 위치에 얇은 두께 부분이 형성된다. 따라서, 위치결정 핀(65)은, 얇은 두께 부분이 주축(9)과 구동측 끼워맞춤축(7)과의 경계에 대응하여 위치하고 있고, 상술의 충돌사고 등에 의해 주축(9)과 구동측 끼워맞춤축(7)과의 사이에서, 미끄러짐을 생기게 하는 힘이 가해진 경우, 위치결정 핀(65)은, 파단이 환상 홈(65c)의 최소직경부와 대경부(65b)와의 사이에서 생겨 암나사(65a)가 손상을 면한다. 또한, 위치결정 핀(65)은, 전단력에 저항하는 일 없이 용이하게 파단되므로, 핀 삽입구멍(7d,9g)은, 위치결정 핀(62)으로부터의 반력에 의해서 변형하는 일 없이, 진원도가 유지된다. 따라서, 복구 작업에 있어서의 위치결정 정밀도는, 충돌사고전의 정밀도에 유지된다. 한편, 파단한 위치결정 핀(65)의 대경부(65b)측 부분은, 빼내기 볼트(47)를 통하여 빼내어지는 암나사(65a)측 부분에 의해서 눌러지는 것에 의해, 핀 삽입구멍(7d)으로부터 빼내어진다.

이상의 실시예에서는, 위치결정 핀(61,62,63,64,65)은, 공작기계의 주축 헤드(50)를 구성하는 2개의 부재의 위치결정에 적용되어 있다. 그러나, 볼트를 사이에 두고 서로 체결되는 2개의 부재이면 좋고, 공작기계의 주축 헤드(50) 이외의 기계, 구조물에 적용되어도 좋다. 또한, 이상의 실시예에서는, 2개의 부재의 한쪽은, 핀 삽입구멍이 바닥을 갖는 형상으로 형성되고 있지만, 2개의 부재의 양쪽 모두 핀 삽입구멍이 관통구멍이라도 좋다. 그 경우, 빼내기 볼트가, 파단한 위치결정 핀에 대해서, 암나사에 나사결합하여 걸어맞춤하는 것에 의해, 위치결정 핀은, 빼내기 볼트를 통해서 인출되어 핀 삽입구멍으로부터 빼내어진다. 또한, 이상의 실시예에서는, 위치결정 핀은, 바깥직경 치수가 축선방향으로 일정한 소위 평행핀에 적용되고 있지만, 테이퍼 핀에 적용되어도 좋고, 핀 삽입구멍으로서 테이퍼구멍이 2개의 부재에 각각 설치된다.

본 발명은 상기의 어느 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 청구 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 여러 가지로 변경하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 위치결정 핀이 이용되고 있는 공작기계의 주축 헤드(50)의 전체도이며, 일부, 단면도로 나타난다.

도 2는 도 1의 우측면도를 나타내고, 뚜껑(24)을 벗겨낸 상태를 나타낸다.

도 3은 도 1에 있어서 P방향에서 본 평면도를 나타낸다.

도 4는 도 1의 일부 확대도이며, 주축 헤드(50)의 주축(9)의 주변을 나타낸다.

도 5(a)는, 프레임(4)과 지지 스터드(5)와의 위치결정을 나타내는 도 2의 일부 확대도이며, (b)는, 파단한 위치결정 핀(61)의 빼내기 작업을 나타낸다.

도 6(a)은, 위치결정 핀(62)을 나타내는 도 4의 일부 확대도이며, (b) 및 (c)는, 위치결정 핀(62)의 변형 예의 위치결정 핀(63,64)을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 위치결정 핀(65)을 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 램 2 : 헤드 모터

3 : 헤드 홀더 4 : 프레임

4a : 핀 삽입구멍 5 : 지지 스터드

5a : 핀 삽입구멍 6 : 지지 스터드

6a : 핀 삽입구멍 7 : 구동측 끼워맞춤축

7a : 끼워맞춤축부 7b : 평탄면

7c : 슬리브 7d : 핀 삽입구멍

8 : 종동측 끼워맞춤축 8a : 끼워맞춤축부

8b : 평탄면 8c : 핀 삽입구멍

9 : 주축 9a : 지지축 끼워맞춤구멍

9b : 지지축 끼워맞춤구멍 9c : 평탄면

9d : 평탄면 9e : 암나사

9f : 암나사 9g : 핀 삽입구멍

10 : 스핀들 11 : 스테이터 홀더

12 : 스테이터 13 : 로터

14 : 베어링 홀더 15 : 베어링 플레이트

16 : 베어링 17 : 로터리 조인트 보디

18 : 모터 플레이트 19 : 클램프 실린더

20 : 클램프 슬리브 20a : 고리형상 슬리브

21 : 클램프 링 22 : 베어링 홀더

23 : 베어링 홀더 24 : 뚜껑

28 : 유체로 29 : 베어링 플레이트

30 : 볼트 31 : 볼트

32 : 볼트 34 : 볼트

35 : 볼트 36 : 볼트

37 : 볼트 38 : 볼트

39 : 볼트 41 : 볼트

42 : 볼트 44 : 볼트

45 : 볼트 47 : 빼내기 볼트

48 : 볼트 49 : 볼트

50 : 주축 헤드 55 : 스핀들 유닛

56 : 지지축 모터 57 : 클램프 장치

58 : 지지축 59 : 지지축

61 : 위치결정 핀 61aa : 암나사

61ab : 암나사 61b : 대경부

61c : 환상 홈 62 : 위치결정 핀

62aa : 암나사 62ab : 암나사

62b : 대경부 62c : 환상 홈

63 : 위치결정 핀 63aa : 암나사

63ab : 암나사 63b : 대경부

63c : 환상 홈 64 : 위치결정 핀

64aa : 암나사 64ab : 암나사

64b : 대경부 64c : 환상 홈

64d : 플랜지 64e : 암나사 홈부

65 : 위치결정 핀 65a : 암나사

65b : 대경부 65c : 환상 홈

65d : 플랜지

Claims (3)

1. 축선방향의 중간부 또는 대략 중간부에 축선둘레로 연장되는 환상(環狀) 홈을 갖는 위치결정 핀에 있어서,

   축선방향으로 관통구멍을 갖고, 이 관통구멍은, 축선방향에 있어서 상기 환상 홈의 최소직경부에 대응하는 위치에 대경부(大徑部)를 갖는 동시에, 대경부로부터 위치결정 핀의 적어도 한 쪽의 단면(端面)까지의 사이에 나사산의 골 직경이 대경부보다도 작은 직경의 암나사를 축선방향으로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 위치결정핀.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 암나사는, 대경부로부터 위치결정 핀의 양쪽의 단면까지의 사이에 각각 형성되고, 대경부를 사이에 두고 한 쌍의 암나사로서 형성되는 동시에, 볼트가 한 쌍의 암나사의 각각에 나사결합하여 상기 관통구멍을 관통 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 위치결정 핀.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 암나사는, 대경부로부터 위치결정 핀의 한 쪽의 단면까지의 사이에만 설치되는 것을 특징으로 하는 위치결정 핀.

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