KR101577461B1 - 자동 선반의 소재 조임력 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 선반의 소재 조임력 조절장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치는, 메인 프레임(10)의 내부에 배치되는 모터부(16), 모터부(16)의 회전자에 설치되는 스핀들(60), 스핀들(60)의 내부 일측에 배치되어 소재(W)를 척킹하는 콜릿(50), 스핀들(60)의 내부에 배치되어 콜릿(50)을 작동시키는 푸셔 샤프트(70), 스핀들(60)의 외경에 삽입 설치되고 외경의 일측에 캠(82)이 형성된 캠 슬리브(80), 캠 슬리브(80)의 외경 타측에 설치되어 캠 슬리브(80)를 선형 이송시키는 요크(30), 스핀들(60)의 외경에 설치되고 캠(82)과 캠 작용하여 축(106)을 중심으로 선회되며 일부가 스핀들(60)을 관통하여 푸셔 샤프트(70)의 단부에 밀착되고 푸셔 샤프트(70)를 이송시키는 토글 레버(100), 스핀들(60)의 외경에 설치되고 토글 레버(100)를 지지하는 칼라(110), 스핀들(60)의 단부에 나사 결합되어 선형 운동하면서 칼라(110)를 좌우 이송 또는 고정하는 너트(120) 및 너트(120)의 외경에 체결되는 로드(130)를 포함한다.

자동 선반, 스위스턴, 클램핑, 포스, 조임력, 척킹, 조절

Description

자동 선반의 소재 조임력 조절장치{control device of clamping force for workpiece of the automatic lathe}

본 발명은 자동 선반의 소재 조임력 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가늘고 기다란 소재를 선삭 가공할 때에 소재의 외경을 조이도록 하는 조임력(clamping force)을 조절하는 자동 선반의 소재 조임력 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동 선반은 소재를 회전시키고 절삭공구를 소재에 진입시키면서 회전체 형상의 제품을 가공할 때에 이용된다.

또한, 선반에서 가공되는 제품의 형상이 다양화되고, 특히 고정밀이 요구되며, 가공시간을 단축시킬 것이 요구되고 있다.

상술한 제품의 일례로서 가늘고 기다란 형상의 소재가 있고, 이러한 소재는 선삭 가공할 때에 제품의 길이가 비교적 짧게 절단되어 원래의 하나의 소재를 여러 개의 제품으로 가공될 수 있다.

상술한 바와 같은 선삭(선반 절삭가공)의 사례를 첨부도면 도 1을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 1은 종래의 자동 선반의 개요를 설명하기 위한 예시도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 메인 스핀들(1)과 거리를 두고 가이드 부싱장치(2)가 배치되고, 가이드 부싱장치(2)의 한쪽에 공구(3)가 배치되며, 공구(3)는 공구대(4)에 복수 개로 배치될 수 있다.

상술한 메인 스핀들(1)과 상술한 가이드 부싱장치(2)에는 소재(W)가 관통되게 배치된다.

또한, 상술한 메인 스핀들(1)은 소재(W)를 클램핑한 상태에서 좌우로 이동될 수 있고, 상술한 가이드 부싱장치(2)는 제자리에서 소재(W)를 지지하고 안정화시킨다.

또한, 메인 스핀들(1)이 소재(W)를 이동시키면, 그 소재(W)는 가이드 부싱장치(2)의 전방으로 이동되어 노출되고, 메인 스핀들(1)이 소재(W)를 소재를 회전시킴에 따라 절삭공구(3)는 소재(W)의 외형을 절삭가공한다.

또한, 상술한 소재(W)는 가공품의 형태에 따라 직경이 다양할 수 있고, 소재(W)는 메인 스핀들(1)에서는 적정한 조임력(clamping force)으로 소재(W)를 조인 상태에서 회전시키는 것이다.

상술한 조임력을 좀 더 상세하게 설명한다.

선가공의 소재(W)의 지름보다 후가공의 소재(W)의 지름이 클 경우 소재(W)에 작용하는 조임력은 커지고 이로써 소재(W)가 변형되거나 소재(W)가 훼손되는 문제점이 있다.

또한, 선가공의 소재(W)의 지름보다 후가공의 소재(W)의 지름이 작을 경우 소재(W)에 작용하는 조임력은 작아지고 이로써 소재(W)를 온전하게 클램핑하지 못하여 메인 스핀들(1)에 소재(W)가 불안정하게 척킹(chucking)되고 이로써 정상적인 선삭 가공이 어려워지는 문제점이 있다.

상술한 바와 같이, 소재(W)의 지름이 변경되면 해당 소재(W)에 작용하는 조임력이 약화되거나 강화될 수 있으므로 조임력을 적절하게 조절하는 장치가 요구된다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자동 선반의 메인 스핀들 내에서 소재를 적절한 조임력으로 척킹(chucking)할 수 있도록 하는 자동 선반의 소재 조임력 조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치는, 메인 프레임의 내부에 배치되는 모터부; 상기 모터부의 회전자에 설치되는 스핀들; 상기 스핀들의 내부 일측에 배치되어 소재(W)를 척킹하는 콜릿; 상기 스핀들의 내부에 배치되어 상기 콜릿을 작동시키는 푸셔 샤프트; 상기 스핀들의 외경에 삽입 설치되고 외경의 일측에 캠이 형성된 캠 슬리브; 상기 캠 슬리브의 외경 타측에 설치되어 상기 캠 슬리브를 선형 이송시키는 요크; 상기 스핀들의 외경에 설치되고 상기 캠과 캠 작용하여 축을 중심으로 선회되며 일부가 상기 스핀들을 관통하여 상기 푸셔 샤프트의 단부에 밀착되고 상기 푸셔 샤프트를 이송시키는 토글 레버; 상기 스핀들의 외경에 설치되고 상기 토글 레버를 지지하는 칼라; 상기 스핀 들의 단부에 나사 결합되어 선형 운동하면서 상기 칼라를 좌우 이송 또는 고정하는 너트; 및 상기 너트의 외경에 체결되는 로드;를 포함한다.

또한, 상기 바디 프레임의 일측에 설치되어 상기 로드가 회전되지 않도록 지지하는 커버;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 바디 프레임의 일측에 설치되고 상기 요크의 일측에 로드가 연결되며 상기 로드의 신장수축 작용에 의해 상기 요크를 각도 운동시키는 액추에이터;를 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치는 소재의 특성에 따라 적절한 조임력으로 소재를 척킹할 수 있고, 이로서 소재를 안정적으로 선삭 가공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치는 소재의 조임력을 조절할 때에 구동모터의 수치제어(NC)기능을 이용하여 조절할 수 있으므로 신속하고 정교하게 조임력의 조절이 가능하게 된다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치의 구성을 설명하기 위한 단면도면이다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 다른 자동선반의 소재 조임력 조절장치는 바디 프레임(10)의 일측에 구성되고, 바디 프레임(10)은 자동 선반의 메인 스핀들(1)을 구성하는 바디 프레임(10)일 수 있다.

좀 더 상세하게는, 바디 프레임(10)의 일측에는 액추에이터(20)가 설치되고, 액추에이터(20)의 로드(22)에는 요크(30)가 설치되며, 요크(30)를 캠 슬리브(80)의 외경에 조립된다.

상술한 바디 프레임(10)의 내부 구성은 첨부도면 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 바디 프레임(10)의 내측에는 모터부(16)가 설치되고, 그 모터부(16)의 내측에는 스핀들(60)이 설치되며, 스핀들(60)의 내측에는 푸셔 샤프트(70)가 설치된다.

또한, 스핀들(60)의 전방에는 콜릿(50)이 배치되고, 콜릿(50)과 상술한 푸셔 샤프트(70)의 사이에는 척력을 작용하는 스프링(52)이 배치된다.

또한, 스핀들(60)의 후방에는 토글 레버(100)가 설치되고, 토글 레버(100)의 일측은 상술한 푸셔 샤프트(70)의 단부에 밀착된다.

또한, 상술한 스핀들(60)의 외경에는 캠 슬리브(80)가 설치되고, 캠 슬리브(80)의 외경에는 상술한 요크(30)가 설치되는 것이다.

또한, 상술한 요크(30)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 바디 프레임(10)의 일측에 축 핀으로 결속되어 회전 가능하도록 설치된다.

또한, 상술한 요크(30)의 일측은 액추에이터(20)의 로드(22)에 요크(30)의 일측에 링크로 연결되며 로드(22)가 신장/수축작용에 의해 각도 운동되는 것이다.

즉, 상술한 요크(30)가 클램프 위치 또는 언클램프 위치로 변경될 때에 토글 레버(100)는 푸셔 샤프트(70)를 밀어내거나 미는 힘을 해제할 수 있고, 상술한 요크(30)는 상술한 액추에이터(20)의 작용에 의해 요크(30)를 운동시키는 것이다.

상술한 요크(30)와 상술한 캠 슬리브(80)의 결합구성을 도 4를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 캠 슬리브(80)의 외경에는 제1 측벽(86)과 제2 측벽(88)이 이격되어 형성되고, 상술한 요크(30)의 내측에는 휠(32)이 구비되며, 상술한 휠(32)은 상술한 제1 측벽(86) 또는 제2 측벽(88)에서 구름접촉을 한다.

즉, 상술한 캠 슬리브(80)가 회전하는 도중에도 요크(30)를 각도 운동시켜 캠 슬리브(80)를 스핀들(60)의 축선 방향으로 선형운동시킬 수 있게 된다.

또한, 상술한 푸셔 샤프트(70)가 콜릿(50) 쪽으로 이동되면 콜릿(50)은 내경이 좁혀져 소재(W)를 척킹(chucking)하는 것이고, 상술한 푸셔 샤프트(70)가 콜 릿(50)에서 멀어지는 쪽으로 이동되면 콜릿(50)의 내경은 확장되어 소재(W)를 척킹 해제하는 것이다.

상술한 캠 슬리브(80)와 상술한 토글 레버(100)의 구성 및 작용을 첨부도면 도 4를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

스핀들(60)의 일측에는 제2 설치 홀(62)이 형성되고, 단부의 외경에는 수나사(64)가 형성되며, 또한, 상술한 스핀들(60)의 외경에는 상술한 캠 슬리브(80)가 설치된다.

캠 슬리브(80)는 일측에 캠(82)이 형성되고 캠(82)의 단부에는 소경부(84)가 형성된다.

또한, 상술한 스핀들(60)의 외경에는 홀더(90)가 설치되며, 홀더(90)의 내경에는 복수 개의 홀더 블록(92)이 설치되고, 상술한 복수 개의 홀더 블록(92)의 사이에 토글 레버(100)가 축(106)을 중심으로 회전 가능하게 설치되며, 특히 토글 레버(100)는 복수 개로 대칭되게 배치될 수 있다.

상술한 토글 레버(100)는 일측에 헤드(102)가 형성되고 헤드(102)는 상술한 캠(82)에 활주되며, 타측에는 단턱(140)이 형성되고, 단턱(104)은 상술한 제2 설치 홀(62)을 통하여 상술한 푸셔 샤프트(70)의 단부에 밀착되게 구성된다.

또한, 상술한 스핀들(60)의 외경에는 칼라(110)가 설치되고 칼라(110)의 외측에는 너트(120)가 체결된다.

즉, 너트(120)에는 암나사(124)가 형성되고, 그 암나사(124)는 상술한 수나사(64)에 체결되어 너트(120)가 칼라(110)와 홀더(90)가 임의로 이탈되는 것으로 방지하는 것이다.

따라서 상술한 액추에이터(20)가 구동하면 도 4에 나타낸 바와 같이, 요크(30)는 캠 슬리브(80)를 토글 레버(100) 쪽으로 이동시키고, 토글 레버(100)의 헤드(102)는 캠(82)을 따라 이동하므로 회전되면서 타측의 턱(104)은 푸셔 샤프트(70)를 밀게 되는 것이다.

반대로, 상술한 액추에이터(20)가 역방향으로 구동하면 도 5에 나타낸 바와 같이, 요크(30)는 캠 슬리브(80)를 토글 레버(100)에서 멀어지는 쪽으로 이동시키고, 푸셔 샤프트(70)는 콜릿(50)이 일측에 배치된 스프링(52)에 의해 밀려나 초기 상태로 복귀 하는 것이다.

또한, 너트(120)의 외경에는 설치 탭(122)이 형성되고, 상술한 설치 탭(122)에는 로드(130)가 설치될 수 있으며, 상술한 로드(130)는 회전방지 될 수 있다.

상술한 로드(130)의 회전방지는 첨부도면 도 6을 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치에서 주요 요부를 분해하여 보인 도면이다.

바디 프레임(10)의 상측에는 그루브(12)가 형성될 수 있고, 그 그루브(12)에 탭(14)이 형성될 수 있다.

또한, 상술한 바디 프레임(10)의 상측에는 커버(40)가 설치될 수 있고, 커버(40)는 일측에 설치 홀(42)이 형성되며 하측에는 상술한 그루브(12)에 수납되도록 융기(44)가 형성될 수 있다.

또한, 커버(40)에는 상술한 탭(14)과 대응하는 위치에 제1 결속 홀(46)이 형성되고, 상술한 제1 결속 홀(46)에는 볼트(48)가 관통하여 상술한 탭(14)에 체결도리 수 있고, 이로써 바디 프레임(10)에 커버(40)가 고정된다.

또한, 상술한 설치 홀(42)은 스핀들(60)의 축선 방향으로 길게 형성될 수 있다.

또한, 상술한 너트(120)의 설치 탭(122)에는 로드(130)가 설치될 수 있고, 로드(130)의 하측에는 체결 암나사(132)가 형성되며, 체결 암나사(132)에는 세트 스크루(140)의 일부가 체결될 수 있다.

또한 상술한 세트 스크루(140)에는 체결 너트(142)가 체결되고, 세트 스크루(140)의 하측은 상술한 너트(120)의 설치 탭(122)에 체결될 수 있다.

다른 한편으로, 상술한 로드(130)에는 하측에 별도의 세트 스크루(140)를 구비하지 않을 수 있고, 이때에는 로드(130)의 하단에 수나사가 형성되는 것일 수 있다.

또한, 상술한 로드(130)의 외경은 상술한 커버(40)의 설치 홀(42)을 관통하여 설치될 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치의 작용을 첨부도면 도4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치의 작용을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4는 소재를 언클램핑한 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 소재를 클램핑한 상태를 나타낸 도면이다.

지름이 변경된 새로운 소재(W)가 진입되면, 해당 소재(W)에 적절한 조임력(clamping force)을 작용하기 위하여 조임력이 조절하게 된다.

먼저, 도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 커버(40)에 로드(130)를 통과시키고 로드(130)의 하단을 너트(122)에 체결 고정한다.

이후, 도 5에 나타낸 바와 같이 캠 슬리브(80)를 소재(W)가 척킹되는 방향으로 이동시키고, 모터부(16)에서는 저속으로 스핀들을 회전시키게 된다.

이때, 스핀들(60)의 단부에 체결된 너트(120)는 상술한 로드(130)에 의해 회전운동이 금지되고 이로써 너트(120)가 스핀들(60)에서 선형 이동되어 홀더(90)와 토글 레버(100)의 위치가 가변된다.

또한, 상술한 로드(130)는 설이 홀(42)이 스핀들(60)의 축선 방향으로 길게 형성됨으로써 너트(120)가 선형 운동할 때에 상술한 로드(130)는 너트(120)와 함께 이동되어 너트(120)의 이동을 방해하지 않는다.

또한, 상술한 토글 레버(100)가 캠 슬리브(80)에 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동될 때에 토글 레버(100)는 캠(82)과 상호작용에 의해 회전되고, 이때, 푸셔 샤프트(70)에 가해지는 힘이 가변되며 이로써 콜릿(50)이 소재(W)를 척킹하는 조임력이 가변된다.

또한, 상술한 조임력이 설정된 토크에 도달하면 모터부(16)의 작동을 정지하고 너트(120)에서 로드(130)를 제거한다.

상술한 설정된 토크는 모터부(16)에 작용되는 부하 값을 연산하여 검출할 수 있고 특히 모터부(16)는 수치제어가 가능한 서보모터로서 적정한 척킹 역을 쉽고 빠르게 검출할 수 있는 것이다.

또한, 상술한 바와 같이 소재에 적합한 적정한 조임력으로 설정함으로써 토글 레버(100)가 비정상적으로 파손되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 토글 레버(100)가 파손되는 예를 설명하면 다음과 같다.

특정한 소재(W)에 적합하고 조임력이 조절된 상태에서 상대적으로 지름이 큰 소재(W)가 진입되면 척킹할 때에 콜릿(50)에 부하가 작용하고 특히 콜릿(50)이 적절하게 선형 이동하지 못하므로 콜릿(50)과 연동되는 푸셔 샤프트(70)도 이동되지 못하고 이로써 토글 레버(100)는 회전이 금지되는 상황에서 캠 슬리브(80)가 토글 레버(100)를 밀게 되어 토글 레버(100)가 파손되는 것이다.

그러나 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치를 이용하여 소재(W)의 지름이 변경될 때 마다 신속하게 소재(W)의 지름에 적절한 조임력으로 조절할 수 있고 이로써 토글 레버(100)의 파손을 줄일 수 있는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치는 소재의 지름이 변경되었을 때에 변경된 소재의 지름에 대응하는 조임력으로 소재를 척킹하는 데에 이용될 수 있다.

도 1은 종래의 자동 선반의 개요를 설명하기 위한 예시도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치의 구성을 설명하기 위한 단면도면이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치의 작용을 설명하기 위한 도면으로서,

도 4는 소재를 언클램핑한 상태를 나타낸 도면이고,

도 5는 소재를 클램핑한 상태를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 선반의 소재 조임력 조절장치에서 주요 요부를 분해하여 보인 도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 메인 스핀들 2: 부싱 장치

3: 절삭 공구 4: 공구대

W: 소재

10: 바디 프레임 12: 그루브

14: 탭 20: 액추에이터

22: 로드 30: 요크

40: 커버 42: 설치 홀

44: 융기 46: 제1 결속 홀

50: 콜릿 52: 스프링

60: 스핀들 62: 제2 설치 홀

64: 수나사 70: 푸셔 샤프트

80: 캠 슬리브 82: 캠

84: 소경부 90: 홀더

92: 홀더 블록 100: 토글 레버

102: 헤드 104: 단턱

110: 칼라 120: 너트

122: 설치 탭 124: 암나사

130: 로드 132: 체결 암나사

140: 세트 스크루 142: 체결 너트

Claims (3)

1. 메인 프레임(10)의 내부에 배치되는 모터부(16);

   상기 모터부(16)의 회전자에 설치되는 스핀들(60);

   상기 스핀들(60)의 내부 일측에 배치되어 소재(W)를 척킹하는 콜릿(50);

   상기 스핀들(60)의 내부에 배치되어 상기 콜릿(50)을 작동시키는 푸셔 샤프트(70);

   상기 스핀들(60)의 외경에 삽입 설치되고 외경의 일측에 캠(82)이 형성된 캠 슬리브(80);

   상기 캠 슬리브(80)의 외경 타측에 설치되어 상기 캠 슬리브(80)를 선형 이송시키는 요크(30);

   상기 스핀들(60)의 외경에 설치되고 상기 캠(82)과 캠 작용하여 축(106)을 중심으로 선회되며 일부가 상기 스핀들(60)을 관통하여 상기 푸셔 샤프트(70)의 단부에 밀착되고 상기 푸셔 샤프트(70)를 이송시키는 토글 레버(100);

   상기 스핀들(60)의 외경에 설치되고 상기 토글 레버(100)를 지지하는 칼라(110);

   상기 스핀들(60)의 단부에 나사 결합되어 선형 운동하면서 상기 칼라(110)를 좌우 이송 또는 고정하는 너트(120); 및

   상기 너트(120)의 외경에 체결되는 로드(130);

   를 포함하는 자동 선반의 소재 조임력 조절장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 바디 프레임(10)의 일측에 설치되어 상기 로드(130)가 회전되지 않도록 지지하는 커버(40);

   를 포함하는 자동 선반의 소재 조임력 조절장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 바디 프레임(10)의 일측에 설치되고 상기 요크(30)의 일측에 로드(22)가 연결되며 상기 로드(22)의 신장수축 작용에 의해 상기 요크(30)를 각도 운동시키는 액추에이터(20);

   를 포함하는 자동 선반의 소재 조임력 조절장치.

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