KR101514146B1 - 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 공구대와 연동되는 심압대를 일정치 이상의 충격력이 전달되면 공구대로부터 분리시켜서 더이상 이동되지 못하도록 함으로써 방진구와 심압대의 충돌을 방지할 수 있는, 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치에 관한 것으로서,
심압대에 고정 설치되어 있는 볼홀더와, 상기한 볼홀더의 내부로부터 외부로 이탈되지 않도록 돌출되어 장착되어 있는 볼과, 상기한 볼을 밀어주기 위한 탄성력을 제공하는 제1 스프링과, 상기한 제1 스프링을 사이에 두고서 볼홀더와 나사 결합되며 상기한 볼홀더와의 나사결합 깊이에 따라 제1 스프링의 탄성력을 조절하기 위한 스프링캡과, 공구대의 상기한 볼과 마주보는 위치에 고정 설치되어 있으며 상기한 볼과 결합되기 위한 안착홈이 형성되어 있는 브라켓을 포함하여 이루어진다.

Description

선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치{Device for preventing collision between steady rest and tail stock for lathe}

이 발명은 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 공구대와 연동되는 심압대를 일정치 이상의 충격력이 전달되면 공구대로부터 분리시켜서 더이상 이동되지 못하도록 함으로써 방진구와 심압대의 충돌을 방지할 수 있는, 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치에 관한 것이다.

각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 한다. 상기한 공작기계중에서 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 하고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 금속가공기계라고 한다. 상기한 절삭공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있으며, 상기한 금속성형기계에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.

상기한 선반에는, 베드를 가능한 짧게 하여 주로 공작 공작물의 단면절삭에 쓰이는 것으로 길이가 짧고 직경이 큰 공작물의 절삭에 사용하는 선반인 정면선반(face lathe)과, 보통선반과 같으나, 정밀한 형식으로 되어있으며, 테이퍼 깎기 장치, 릴리이빙 장치가 부속되어 있는 선반인 보통선반과, 작업대 위에 설치해야 할 만큼의 소형선반으로 시계부품, 재봉틀 부품등의 소형 부품을 주로 가공하는 선반인 탁상선반과, 대형의 공작물이나 불규칙한 가공물을 가공하기 편리하도록 척(chuck)을 지면 위에 수직으로 설치하여, 가공물의 장착이나 탈착을 편리하게 한 선반인 수직선반과, 자동모방장치를 이용하여 모형이나 형판 외형에 트레이서가 설치되고 트레이서가 움직이면, 바이트가 함께 움직여 모형이나 형판의 외형과 동일한 형상의 부품을 자동으로 가공하는 선반인 모방선반과, 터릿으로 불리는 회전 공구대를 이용하여 여러 가지 공구를 공정에 맞게 설치하여 간단한 부품을 대량생산하는 선반인 터릿선반 등이 있다.

일반적으로 선반은 주축대, 심압대, 공구대, 방진구 등을 포함하여 이루어진다.

상기한 심압대는 가늘고 긴 공작물이나 척(chuck)에 고정된 상태가 불안한 축(shaft) 종류의 공작물을 가공할 때 휨이나 떨림 및 이탈되는 현상을 방지하기 위하여 척의 반대편에서 공작물의 원주 중심을 지지하여주는 장치로서, 주축대와 정확한 일직선상에 있으며, 공구대와 연결되어 베드 안내면 위를 이동하면서 공작물의 길이에 따라 적당한 위치에 고정된다.

상기한 방진구는 공작물의 길이가 직경의 12배 이상으로 가늘고 길 때 공작물의 진동을 방지하기 위하여 작동되는데 심압대의 주변에서 이동을 하기 때문에 심압대와 충돌될 수 있는 위험성이 도사리고 있게 된다.

이와 같은 방지구와 심압대의 충돌을 예방하기 위하여, 방진구가 심압대에 근접하게 될 때 근접센서를 이용하여 이를 감지하여 방진구와 심압대의 충돌을 막아줌으로써 부품파손을 방지함과 동시에 생산성 저하를 방지할 수 있는 기술이 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2013-0047183호(공개일자: 2013년 05월 08일)의 "공작기계의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치"에서 본 출원인에 의해 개시된 바 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 기술은, 전자제품인 근접센서가 고장나는 경우에는 방진구와 심압대의 충돌을 방지할 수가 없게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공구대와 연동되는 심압대를 일정치 이상의 충격력이 전달되면 공구대로부터 분리시켜서 더이상 이동되지 못하도록 함으로써 방진구와 심압대의 충돌을 방지할 수 있는, 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 심압대에 고정 설치되어 있는 볼홀더와, 상기한 볼홀더의 내부로부터 외부로 이탈되지 않도록 돌출되어 장착되어 있는 볼과, 상기한 볼을 밀어주기 위한 탄성력을 제공하는 제1 스프링과, 상기한 제1 스프링을 사이에 두고서 볼홀더와 결합되는 스프링캡과, 공구대의 상기한 볼과 마주보는 위치에 고정 설치되어 있으며 상기한 볼과 결합되기 위한 안착홈이 형성되어 있는 브라켓을 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 브라켓의 안착홈의 내부에 설치되는 도그와, 상기한 도그를 밀어주기 위한 탄성력을 제공하는 제2 스프링과, 상기한 도그의 주변에 설치되어 있으며 상기한 도그의 상하 이동을 감지하기 위한 리미트 스위치를 더 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 스프링캡은 볼홀더와의 나사결합됨으로써 나사결합 깊이에 따라 제1 스프링의 탄성력을 조절하면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 공구대와 심압대의 결합이 해제되어 브라켓의 안착홈으로부터 볼이 벗어나게 됨으로써 리미트 스위치가 이를 감지하게 되면 공작기계의 모든 동작이 정지되도록 하면 바람직하다.

이 발명은, 공구대와 연동되는 심압대를 일정치 이상의 충격력이 전달되면 공구대로부터 분리시켜서 더이상 이동되지 못하도록 함으로써 방진구와 심압대의 충돌을 방지할 수 있는, 효과를 갖는다.

도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치의 설치 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치의 단면 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.

도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치의 설치 구성도이고, 도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치의 단면 구성도이고, 도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치의 구성은, 심압대(5)에 고정 설치되어 있는 볼홀더(51)와, 상기한 볼홀더(51)의 내부로부터 외부로 이탈되지 않도록 돌출되어 장착되어 있는 볼(52)과, 상기한 볼(52)을 밀어주기 위한 탄성력(F2)을 제공하는 제1 스프링(53)과, 상기한 제1 스프링(53)을 사이에 두고서 볼홀더(51)와 나사 결합되며 상기한 볼홀더(51)와의 나사결합 깊이에 따라 제1 스프링(53)의 탄성력을 조절하기 위한 스프링캡(54)과, 공구대(41)의 상기한 볼(52)과 마주보는 위치에 고정 설치되어 있으며 상기한 볼(52)과 결합되기 위한 안착홈이 형성되어 있는 브라켓(41)과, 상기한 브라켓(41)의 안착홈의 내부에 설치되는 도그(42)와, 상기한 도그(42)를 밀어주기 위한 탄성력을 제공하는 제2 스프링(43)과, 상기한 도그(43)의 주변에 설치되어 있으며 상기한 도그(43)의 상하 이동을 감지하기 위한 리미트 스위치(44)를 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치의 작용은 다음과 같다.

주축(1)에 장착되어 있는 공작물을 가공하고자 하는 경우에, 공구대(4)는 모터(3)의 회전동력을 이용하여 베드의 위를 이동하게 되는데, 심압대(5)와 함께 이동하기 위하여 먼저 심압대(5)로 이동하게 된다.

공구대(4)가 심압대(5)로 이동하게 되면 공구대(4)에 고정 설치되어 있는 브라켓(41)의 안착홈에 볼(52)이 결합하게 되고, 제1 스프링(53)이 볼(52)을 밀어주는 탄성력(F2)에 의해서 공구대(4)와 심압대(5)가 견고하게 결합하게 된다.

이와 같이 공구대(4)와 심압대(5)가 결합하게 되면, 볼(52)에 의해 도그(42)가 움직이게 되고, 리미트 스위치(44)가 이를 감지함으로써 베드에 고정되어 있던 심압대(5)가 언클램프되도록 한다.

심압대(5)가 언클램프되고 나면, 모터(3)의 회전동력을 이용하여 공구대(4)와 함께 심압대(5)가 연동되어 주축(1)의 주변으로 이동하게 되고, 지정된 위치에 도달한 후에 심압대(5)는 다시 베드에 클램프되어 고정된 상태에서 공작물을 지지하여주는 역할을 한다.

이때, 공작물의 길이가 직경의 12배 이상으로 가늘고 길 때 공작물의 진동을 방지하기 위한 방진구(2)도 함께 작동하게 되는데, 상기한 방진구(2)는 심압대(5)의 이동 경로상에 위치하고 있어서 심압대(5)와 충돌될 수 있는 위험성이 있다.

만약, 공구대(4)와 심압대(5)가 연동되어 이동되는 도중에 심압대(5)가 방진구(2)와 심압대(5)가 충돌하게 되면, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 심압대(4)는 이송방향으로 받고 있는 힘(F1)에 대하여 이송방향의 반대방향의 힘(F3)을 받게 되는데, 이 힘(F3)이 제1 스프링(53)이 볼(52)을 밀어주는 탄성력(F2)보다 크게 되어 공구대(4)에 고정 설치되어 있는 브라켓(41)의 안착홈에 결합되어 있던 볼(52)이 브라켓(41)으로부터 분리됨으로써 공구대(4)와 심압대(5)의 결합이 해제된다.

상기한 이송방향의 힘(F1)은 다음과 같이 산출된다.

F1 = T×2π/ L

여기서, T는 모터의 토오크이고, L은 볼스크류의 리드길이이다.

상기한 이송방향의 반대방향의 힘(F3)은 다음과 같이 산출된다.

F3 = μ×P

여기서, μ는 습동면 마찰계수이고, P는 심압대의 무게이다.

상기한 제1 스프링(53)의 탄성력(F2)은 다음과 같이 산출된다.

F2 = F1 tan θ

여기서, θ는 브라켓(41)의 안착홈의 경사각도이다.

이와 같이 공구대(4)와 심압대(5)의 결합이 해제되면, 브라켓(41)의 안착홈으로부터 볼(52)이 벗어나게 되어 도그(42)가 움직이게 되고, 리미트 스위치(44)가 이를 감지함으로써 공작기계의 모든 동작이 정지되도록 하여 안전사고의 발생을 방지하게 된다.

4 : 공구대 5 : 심압대
51 : 홀더 52 : 볼
53 : 제1 스프링 54 : 스프링캡

Claims (4)

1. 심압대에 고정 설치되어 있는 볼홀더와,
   상기한 볼홀더의 내부로부터 외부로 이탈되지 않도록 돌출되어 장착되어 있는 볼과,
   상기한 볼을 밀어주기 위한 탄성력을 제공하는 제1 스프링과,
   상기한 제1 스프링을 사이에 두고서 볼홀더와 결합되는 스프링캡과,
   공구대의 상기한 볼과 마주보는 위치에 고정 설치되어 있으며 상기한 볼과 결합되기 위한 안착홈이 형성되어 있는 브라켓과.
   상기한 브라켓의 안착홈의 내부에 설치되는 도그와,
   상기한 도그를 밀어주기 위한 탄성력을 제공하는 제2 스프링과,
   상기한 도그의 주변에 설치되어 있으며 상기한 도그의 상하 이동을 감지하기 위한 리미트 스위치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기한 스프링캡은 볼홀더와의 나사결합됨으로써 나사결합 깊이에 따라 제1 스프링의 탄성력을 조절하는 것을 특징으로 하는 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치.
4. 제 1항에 있어서,
   공구대와 심압대의 결합이 해제되어 브라켓의 안착홈으로부터 볼이 벗어나게 됨으로써 리미트 스위치가 이를 감지하게 되면 공작기계의 모든 동작이 정지되도록 하는 것을 특징으로 하는 선반의 방진구와 심압대간의 충돌 방지장치.

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