KR101619817B1 - 보링 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공 대상 물품의 내경을 보링하는 보링 공구에 관한 것으로서, 본 발명의 보링 공구는 이 보링 공구를 구동하는 공작 기계에 장착되는 공구 본체; 상기 공구 본체에 장착되어 상기 공작 기계의 제어에 의해 회전 위치가 제어 가능하게 작동하는 구동 모터; 상기 구동 모터의 회전 운동을 상기 공구 본체의 직경 방향으로의 선형 운동으로 변환하는 변환 기구; 상기 공구 본체의 직경 방향 외측 표면으로 돌출하도록 바이트가 배치되며, 상기 변환 기구의 선형 운동을 하는 부분에 결합되어 상기 공구 본체의 직경 방향으로의 위치가 조절되는 제1 바이트 홀더; 및 상기 제1 바이트 홀더의 상기 공구 본체의 직경 방향에서의 위치를 측정하여 상기 제어부에 전송하는 것인 위치 센서를 포함한다.

Description

보링 공구{A TOOL FOR BORING}

본 발명은 공작 기계에 장착되어 가공 대상 물품의 가공 표면의 보링을 행하는 보링 공구에 관한 것으로서, 구체적으로는 가공 대상 물품의 홀 내경 표면을 보링하는 보링 공구에 관한 것이다.

물품에 대한 기계 가공에 있어서 거친 표면의 평탄화 또는 정확한 치수로의 정밀 가공 등은, 바이트가 장착된 보링 공구를 보링 머신 등의 공작 기계에 장착하고 가공 대상 물품과 보링 공구가 상대적인 선형 운동 또는 원형 운동을 함으로써 이루어진다.

가공 대상 물품에 형성한 홀의 내경 표면에 대한 보링은, 보링 머신의 보링바아에 장착된 원통형의 공구 본체로부터 외측 표면으로 돌출하여 배치된 바이트가 홀의 내경 표면을 정밀하게 절삭하는 작업으로서, 일반적으로는 보링 공구가 홀의 길이 방향으로 이송되고 가공 대상 물품이 회전하면서 보링 가공이 이루어진다.

이러한 보링 가공은, 먼저 목표로 하는 홀의 내경 치수보다 작은 치수로 가공되도록 직경 방향에 대한 바이트의 위치를 조절하여 일차 보링 가공을 행하고, 일차 보링 가공 후에 홀의 내경 치수를 측정한 후 다시 바이트의 직경 방향 위치를 조절하여 보링 가공을 행한다. 이러한 측정 및 바이트의 위치 조절을 홀의 내경 치수에 도달할 때가지 수차례 반복된다.

보링 공구에 장착되는 바이트의 위치를 조절하기 위한 장치가 대한민국 특허공보 제10-1212052호(문헌 1), 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0005814호(문헌 2) 및 대한민국 특허공보 특0164223호에 개시되어 있다.

이들 문헌에 개시된 종래 기술의 보링 공구 또는 보링 헤드는 보링용 바이트의 위치 조절을 위한 기구를 제시하고 있으나, 이러한 기구들은 보링하려는 치수에 맞추어 바이트의 위치를 조절하여 보링을 행한 후에 보링된 물품의 치수를 측정하여 목표로 하는 치수에 도달하였는지를 판단한 후에 다시 보링 공구에서 바이트의 위치를 조절하여야 한다.

따라서, 최종적으로 홀의 내경 칫수에 맞추어 보링 가공이 완료되기 위해서는 바이트의 장착과 홀 내경 치수 측정이라는 작업을 수차례 반복하여야 하므로, 보링 작업에 요하는 시간 및 작업 공수가 상당히 소요된다.

특히, 보링 가공 또는 보링 전의 기계 가공에서 발생하는 가공 압력에 따른 재료의 밀림 현상이나 바이트 선단의 마모로 인하여 가공된 홀의 내경에는 치수 불량은 물론이고 진직도 및 진원도 상의 불량이 발생할 수 있으나, 종래 기술에 따른 보링 공구를 사용한 보링 가공 작업에서는 이러한 가공 불량을 방지하는 길은 측정과 공구의 세팅을 반복적으로 하는 것 외에는 없었다.

문헌 1: 대한민국 특허공보 제10-1212052호 문헌 2: 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0005814호 문헌 3: 대한민국 특허공보 특0164223호

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가공 대상 물체의 홀 내경의 보링에 있어서 보링 가공을 중단하고 내경 치수를 측정하여 목표로 하는 가공 치수에 맞추어 바이트의 위치를 조절하는 일이 없이, 보링 작업을 진행하면서 바이트의 위치가 가공 치수에 맞추어 조절될 수 있는 보링 공구를 제공하려는 것이다.

또한, 본 발명은 보링 가공에 있어서 바이트 선단의 마모 또는 기타 가공의 이상으로 인한 치수 불량이 발생하지 않도록 보링 가공 중에 바이트 선단의 마모를 포함한 가공 상의 이상을 감지할 수 있는 보링 공구를 제공하려는 것이다.

전술한 본 발명의 과제는,

가공 대상 물품의 내경을 보링하는 보링 공구로서,

이 보링 공구를 구동하는 공작 기계에 장착되는 공구 본체; 상기 공구 본체에 장착되어 상기 공작 기계의 제어에 의해 회전 위치가 제어 가능하게 작동하는 구동 모터; 상기 구동 모터의 회전 운동을 상기 공구 본체의 직경 방향으로의 선형 운동으로 변환하는 변환 기구; 상기 공구 본체의 직경 방향 외측 표면으로 돌출하도록 바이트가 배치되며, 상기 변환 기구의 선형 운동을 하는 부분에 결합되어 상기 공구 본체의 직경 방향으로의 위치가 조절되는 제1 바이트 홀더; 및 상기 제1 바이트 홀더의 상기 공구 본체의 직경 방향에서의 위치를 측정하여 상기 제어부에 전송하는 것인 위치 센서를 포함하고,

상기 위치 센서로부터의 상기 제1 바이트 홀더의 위치 정보 또는 상기 제어부에 입력된 보링 가공의 치수 정보에 기초한 상기 제어부로부터의 제어에 따라 상기 구동 모터가 회전함으로써 상기 본체의 직경 방향에서의 상기 제1 바이트 홀더의 위치가 조절되는 것인 보링 공구에 의해 달성된다.

이러한 본 발명의 구성에 따르면, 공작 기계의 제어부에 목표로 하는 홀의 내경 치수가 입력되면 제어부는 보링 공구의 구동 모터에 제어 신호를 전송하여 구동 모터가 소정의 회전각으로 회전하도록 한다. 구동 모터의 회전은 변환 기구에 의해 공구 본체의 직경 방향에 대한 선형 운동으로 변환하고, 변환 기구의 선형 운동을 하는 부분에 장착된 제1 바이트 홀더가 구동 모터의 회전각에 비례하는 거리만큼 본체의 직경 방향으로 이동한다.

제1 바이트 홀더의 이동 거리는 위치 센서에 의해 감지되어 제어부로 전송되고 제어부는 제1 바이트 홀더의 위치가 목표로 하는 위치에 도달하였는지를 검출하고, 만일 제1 바이트 홀더의 위치가 제 위치에 도달하지 않은 경우에는 다시 구동 모터를 회전시키는 피드백 제어에 의해 제1 바이트 홀더가 제 위치에 배치된다.

제1 바이트 홀더가 본체의 직경 방향으로 이동함에 따라 제1 바이트 홀더에 장착된 바이트는 보링 가공을 위한 적절한 위치에 배치되어 가공 대상 물품의 홀 내경 치수에 맞추어 홀 내경을 가공한다.

따라서, 본 발명의 보링 공구의 구성과 작용에 따르면, 보링 공구를 가공 대상 물품의 홀에 삽입하고, 공작 기계의 제어부에 입력된 홀의 내경 치수에 맞추어 제어부가 구동 모터를 제어하여 구동 모터가 회전하고, 이에 따라 변환 기구에 의해 제1 바이트 홀더가 보링 공구 본체의 직경 방향으로 이동시켜 바이트가 보링 가공에 요구되는 위치에 배치되고, 가공 대상 물품이 회전하고 보링 공구가 이송되면서 보링 가공이 행해진다.

위치 센서가 제1 바이트 홀더의 위치를 판별하여 제어부에 전송함으로써, 바이트 위치 설정에서 또는 보링 가공 중에 바이트에 제 위치에 배치되지 않은 경우, 이 상태에 관한 정보로서 제1 바이트 홀더의 위치에 관한 신호를 제어부에 제공함으로써 제1 바이트 홀더 및 바이트가 제 위치에 배치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 보링 공구에 바이트를 결합하고 일차 보링 작업을 행한 후에 가공 대상 물품의 홀 내경을 측정하고 다시 보링 공구에서 바이트의 위치를 조절한 후에 보링 가공을 행하는 식의 반복적이고 시간 소모적인 작업을 행하는 일이 없이, 제어부에 가공 대상 물품의 홀 내경 치수를 입력하는 작업 만으로 목표로 하는 홀의 내경 치수에 맞추어 바이트의 위치가 조절되어 보링 가공이 완료될 수 있다.

특히, 본 발명에서는 보링 가공이 진행되는 과정에서 제1 바이트 홀더의 위치가 측정이 되고 그 위치를 수정함으로써 제1 바이트 홀더에 결합되는 바이트의 위치가 가공 대상 물품의 홀 내경 치수에 맞추어지므로, 바이트의 위치가 고정된 상태로 보링 가공을 하는 종래 기술의 보링 공구를 사용하는 경우에 비하여 홀의 진원도 및 진직도가 매우 향상될 수 있고, 가공 불량이나 치수 불량이 발생하지 않게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 양태에 따르면, 상기 변환 기구는 상기 구동 모터의 회전력을 전달받아 구동되는 볼너트 기구로 구성되고, 상기 제1 바이트 홀더는 상기 볼너트 기구의 너트부와 함께 이동하도록 결합되어 그 위치가 조절된다.

이러한 본 발명의 일 양태에 따르면, 구동 모터의 회전 운동을 선형 운동으로 변환하는 변환 기구를 볼너트 기구로 구성함으로써 컴팩트하면서도 신뢰성 있게 작동하는 변환 기구를 구성할 수 있다. 특히, 볼너트 기구를 이용함으로써 구동 모터의 회전량에 대비한 선형 운동량의 비율을 크게 함으로써 소형의 구동 모터를 이용할 수 있게 되고, 또한 구동 모터로부터 제1 바이트 홀더로의 동력 전달 계통의 유격에 따른 위치 제어의 공차를 최소화할 수 있게 된다.

그러나, 본 발명의 변환 기구는 볼너트 기구에 한정되지 않고, 랙피니언 기어(Rack & Pinion Gear) 기구 또는 캠(Cam) 기구와 같이 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 기구라면 어떠한 기구라도 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 측면의 실시 양태로서, 상기 제1 바이트 홀더 측에는 복수 개의 자기적 마크들이 상기 본체의 길이 방향으로 배치되어 마련되고, 상기 공구 본체 측에는 각각의 상기 마크로부터의 자기적 신호를 검출하는 검출 장치가 상기 위치 센서로서 부착되며, 상기 검출 장치는 상기 마크로부터의 자기적 신호를 전기 신호로 변환하여 상기 제어부에 전송하는 것으로 구성할 수 있다.

이러한 구성에 있어서, 제1 바이트 홀더는 구동 모터와 변환 기구에 의해 본체의 길이 방향으로 위치가 조절되므로 제1 바이트 홀더가 이동하면 본체 측에 부착된 검출 장치는 제1 바이트 홀더 측에 마련된 자기적 마크들로부터의 자기적 신호를 검출하고 이를 전기적 신호로 전환하여 공작 기계의 제어부에 전송한다.

따라서, 제어부는 위치 센서인 검출 장치로부터의 신호로부터 제1 바이트 홀더가 본체에 대해 이동하는 거리 및 공구 본체에 대한 제1 바이트 홀더의 직경 방향 위치를 검출함으로써 제1 바이트 홀더에 부착되는 바이트의 위치를 판별할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 측면의 실시 양태로서, 상기 구동 모터의 작동에 의한 상기 제1 바이트 홀더의 위치 조절 중에 보링 가공이 이루어지는 바이트 선단에서의 부하에 따른 상기 구동 모터에 인가되는 부하의 변동을 검출함으로써 상기 바이트의 마모 또는 보링 가공 상의 이상을 검출할 수 있다.

본 발명에서는 보링 가공 중에 구동 모터를 회전시켜 바이트의 위치를 조절할 수 있는데, 구동 모터에는 변환 기구를 포함한 공구 내측의 동력 전달 계통의 작동 부하와 바이트의 선단이 가공 대상 물품의 홀 내경과 접촉하는 상태에 따른 부하가 작용한다.

변환 기구나 동력 전달 기어 등의 작동 부하는 일정하지만, 바이트 선단이 보링 가공을 행하는 데에 따른 부하는 바이트 선단의 마모 상태 또는 가공 대상 물품의 내경 표면 상태 등의 여러가지 가공 상태에 따라 달라지므로, 구동 모터에 인가되는 부하로부터 바이트 선단의 마모 상태 및 가공에서의 이상 상태를 검출할 수 있다.

따라서, 본 발명의 구성에 따르면, 구동 모터의 부하가 특정 범위를 벗어난 경우에는 이를 바이트 선단의 마모나 가공 이상 상태로 판정하여 보링 가공이 중단되도록 하여, 바이트의 교체 또는 기타 가공 이상에 대한 조치를 취하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 부가의 구성으로서, 상기 본체의 일측에 장착되는 제2 바이트 홀더를 더 포함하고, 상기 제2 바이트 홀더는 상기 본체의 직경 방향에 대하여 소정 위치에 고정되어 장착되는 것으로 구성할 수 있다.

제2 바이트 홀더는 제1 바이트 홀더와 달리 제어부의 제어에 의해 그 위치가 조절되는 것은 아니고 공구 본체에 고정적으로 설치되는 것이다.

이러한 구성의 제2 바이트 홀더를 포함한 보링 공구에서는, 가공 대상 물품의 목표로 하는 홀 내경 치수에 미달하는 치수에 맞추어 제2 바이트 홀더에 바이트를 장착함으로써, 제2 바이트 홀더에 장착된 바이트에 의해 일차 보링 가공이 이루어지고 이어서 위치가 조절되는 제1 바이트 홀더의 바이트에 의해 후속의 보링 가공이 이루어지게 할 수 있다.

이와 같이 구성함으로써 보링 공구 내에 복수 개의 바이트를 배치하는 경우에 바이트의 갯수에 맞추어 상대적으로 제조 원가가 비싼 제1 바이트 홀더 및 그 구동 요소들을 모두 설치할 필요는 없고, 일부의 바이트는 고정적으로 설치되는 제2 바이트 홀더에 결합하고 일부의 바이트는 위치가 제어 가능한 제1 바이트 홀더에 결합함으로써 보링 공구의 구성을 간단하게 하고 제조 원가를 저렴하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보링 공구가 보링 머신에 장착된 상태를 보여주는 사진이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보링 공구를 그 회전 축선의 방향에서 본 평면도이며, ,
도 3은 도 2의 화살표 'A' 방향에서 본 측면도이고,
도 4는 도 2의 선 'B-B'에 따른 종단면도이며,
도 5는 도 4의 'E' 부분의 확대도이고,
도 6은 도 4의 선 'D-D'에 따른 종단면도이며,
도 7은 도 6의 선 'F-F'에 따른 종단면도이고,
도 8은 도 6의 화살표 'G' 방향에서 본 측면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저 도 1의 사진을 참조하면, 본 실시예의 보링 공구(1)가 보링 머신(2)의 보링바아(3)에 장착되어 있다. 가공 대상 물품이 회전하고 보링 공구(1)가 보링바아(3)에 의해 이송되면서, 보링 공구(1)의 외측 표면의 둘레로부터 돌출되는 바이트가 가공 대상 물체의 홀 내경 표면을 절삭한다.

도 2 내지 도 4을 참조하면, 보링 공구(1)의 공구 본체(10)는, 그 회전 축선(C)을 중심으로 하여 서로 동심으로 배치되고 상단벽(13) 및 도시하지 않은 보강벽에 의해 서로 연결된 원통형의 내벽(11)과 외벽(12)에 의해 전체적으로 원통형으로 형성되어 있다. 본체(10)의 하단에는 내벽(11)과 외벽(12) 사이의 공간을 폐쇄하는 플랜지(14)가 결합되어 있다.

도 4를 참조하면, 내벽(11)으로 둘러싸인 공간에는 보링 머신(2)의 보링바아(3)가 삽입되어 내벽(11)과 접촉함으로써 보링 공구(1)가 보링바아(3)에 지지되는 공간으로 구성되어 있고, 내벽(11)의 상단에는 보링바아(3)가 관통하는 홀이 형성된 시일 하우징(15)이 장착되고 시일 하우징(15)의 내경에는 오일 시일(151)이 장착되어 있다.

본체(10)의 상단벽(13)에는 그 원주 방향 일 측에 제2 바이트 홀더(30)가 결합되어 있는데, 제2 바이트 홀더(30)는 홀더 본체(31)에 바이트(5)가 장착되는 공간이 형성되고, 이 공간에는 쐐기 블록(32)에 의해 바이트(5)가 본체의 직경 방향으로 배치되어 결합되어 있다. 홀더 본체(31)는 공구 본체(10)의 상단벽(13)에 결합되는 결합 블록(33)에 결합되어 있다.

공구 본체(10)에서 제2 바이트 홀더(30)의 반대 측에는 제1 바이트 홀더(20) 가 배치되어 있는데, 제1 바이트 홀더(20)는 공구 본체(10)에 고정되지 않고 본체(10)의 직경 방향으로 이동 가동하게 배치되어 있다.

이하, 제1 바이트 홀더(20)를 이동 가능하게 하는 구성을 설명한다.

도 5 및 도 6에는 제1 바이트 홀더(20)를 본체(10)에 대해 이동 가능하게 배치해주는 구조가 도시되어 있다.

공구 본체(10)의 일측에는 내벽(11)과 외벽(12) 및 상단벽(13)이 형성되어 있지 않은 공간이 형성되어 있고, 이 공간에는 제1 바이트 홀더(20) 및 이 제1 바이트 홀더(20)를 가동하기 위한 요소들이 배치되는 슬라이드 하우징(40)이 공구 본체(10)에 결합 되어 있다. 슬라이드 하우징(40)에는 공구 본체(10)의 직경 방향에 대해 슬라이드 하우징(40)의 양면을 폐쇄하는 전방 커버(41) 및 후방 커버(42)가 결합되어 있다.

도 5를 중심으로 설명하면, 제1 바이트 홀더(20)를 가동하는 요소로서, 슬라이드 하우징(40)의 하부에 모터 고정 플레이트(43)을 매개로 하여 구동 모터(50)가 결합되어 있다. 구동 모터(50)는 교류식 서보 모터(AC Servo Motor)이며 보링 머신(도 1의 2)의 제어부(도시하지 않음)로부터의 신호에 의해 그 회전각이 제어되는 방식으로 구동되는 것이다.

구동 모터(50)의 회전축(51)에는 평기어로 구성되는 구동 기어(52)가 결합되어 있다. 구동 모터(50)의 위쪽으로는 모터 고정 플레이트(43)와 후방 커버(42) 사이에 아이들축(44)이 결합되어 있는데, 이 아이들축(44)은 고정식으로 결합되어 회전하지 않는다.

아이들축(44)에는 니들 베어링(45)에 의해 아이들축(44)에 회전이 자유롭게 장착되는 아이들 기어 세트(60)가 마련되어 있다. 아이들 기어 세트(60)는 제1 기어(61) 및 제1 기어(61)에 결합되어 함께 회전하며 제1 기어(61)보다 직경이 큰 제2 기어(62)가 포함되어 있다.

아이들 기어 세트(60)의 위쪽으로는 볼너트 기구(70)가 배치되어 있다. 볼너트 기구(70)는 그 회전축(71)이 슬라이드 하우징(40)의 전방 커버(41)와 후방 커버(42)에 볼 베어링(46)에 의해 회전이 자유로운 상태로 결합되어 있다. 볼너트 기구(70)의 회전축(71)에는 피동 기어(72)가 결합되어 있다. 볼너트 기구(70)의 너트부(73)는 슬라이드 하우징(40) 내의 공간에서 회전축(71)의 회전에 따라 공구 본체(10)의 직경 방향으로 이동하게 배치되어 있다.

구동 모터(50), 아이들축(44) 및 볼너트 기구(70)는 그 축선이 서로 평행하게 배치되어 있으며, 구동 모터의 구동 기어(52)는 아이들축(44) 상의 제2 기어(62)와 맞물려 있고, 아이들축(44) 상의 제1 기어(61)는 볼너트 기구(70)의 피동 기어(72)와 맞물려 있다.

도 6을 중심으로 설명하면, 슬라이드 하우징(40)의 상단측에는 제1 바이트 홀더(20)가 배치되어 있다. 제1 바이트 홀더(20)의 홀더 본체(21)에는 상단 측에 바이트(5)가 배치되는 공간이 마련되어 바이트(5)가 쐐기 블록(22)에 의해 이 공간에 배치되어 고정되고, 홀더 본체(21)는 결합 블록(23)에 결합되어 있다.

슬라이드 하우징(40)의 상측에는 볼너트 기구(70)와 제1 바이트 홀더(20) 사이에 슬라이드 블록(25)이 배치되어 있다. 슬라이드 블록(25)은 슬라이드 하우징(40) 상단 측의 개방된 공간 양측에 배치되는 가이드 레일(47)을 따라 공구 본체(10)의 직경 방향으로 활주 가능하다.

슬라이드 블록(25)의 상측에는 제1 바이트 홀더(20)의 결합 블록(23)이 결합되어 있고, 하측으로는 볼너트 기구(70)의 너트부(73)가 결합되어 있어서, 볼너트 기구(70)에서 너트부(73)가 이동함에 따라 제1 바이트 홀더(20)가 공구 본체(10)의 직경 방향을 따라 운동하여 그 위치가 가변된다.

이러한 구성에 따르면, 구동 모터(50)가 회전하여 구동 기어(52), 제2 기어(62), 제1 기어(61) 및 피동 기어(72)를 통하여 볼너트 기구(70)의 회전축(71)이 회전한다. 구동 모터(50)의 회전은 기어들에 의해 감속되어 볼너트 기구(70)의 회전축(71)에 전달되어 볼너트 기구(70)에 의해 회전 운동이 선형 운동으로 변환되어 너트부(73)가 선형 이동을 하고, 슬라이드 블록(25)을 통하여 너트부(73)에 결합된 제1 바이트 홀더(20)가 공구 본체(20)의 직경 방향으로 이동하게 된다.

도 6 및 그 부분 단면도인 도 7을 참조하여 위치 센서로서의 선형 스케일(80) 및 이와 관련한 구성을 설명한다.

슬라이드 하우징(40)의 내측 공간에는 스케일 고정판(48) 상에 위치 센서로서 선형 스케일(80)이 부착되어 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 선형 스케일(80)과 마주하는 슬라이드 블록(25)의 표면에는 복수 개의 자기 마크(도시하지 않음)가 공구 본체(10)의 직경 방향으로 일정한 간격으로 배치되어 있다.

구동 모터(50)가 회전하여 슬라이드 블록(25)이 선형 이동을 하면, 슬라이드 블록(25)의 자기 마크가 선형 스케일(80)을 지나면서 선형 스케일(80)이 자기 마크의 이동에 따른 자기적 신호를 검출하여 이를 전기 신호로 변환하고 보링 머신(2)의 제어부(미도시)로 전송한다.

보링 머신(2)의 제어부는 이 전기 신호에 따라 슬라이드 블록(25)의 현재 위치 및 이동을 판별하고 이로부터 제1 바이트 홀더(20)에 부착된 바이트(5)의 위치를 판별하게 된다.

본 실시예에서 선형 스케일(80)이 판독하는 자기 마크가 슬라이드 블록(25)에 마련되어 있지만, 제1 바이트 홀더(20)의 위치를 나타내는 마크는 볼너트 기구의 너트부(73) 또는 제1 바이트 홀더(20)의 다른 부분에 마련될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 위치 센서로서 자기적 신호를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 요소를 사용하지만, 레이저 등의 광학적 요소를 사용하여 거리를 측정하는 장치를 위치 센서로서 사용할 수도 있다.

도 6 및 도 8을 참조하여 제1 바이트 홀더(20)의 이동을 제한하는 리미트 스위치(90)의 구성을 설명한다.

슬라이드 하우징(25)의 하부 측면에는 공구 본체(10)의 직경 방향을 따라 2개의 리미트 스위치(90)가 배치되어 있고, 각각의 리미트 스위치(90)의 스위치(91)를 누르는 푸시핀(92)이 슬라이드 하우징(40)에 형성된 관통공(49)에 배치되어 있다.

각각의 푸시핀(92)의 하단은 리미트 스위치(90)의 스위치(91)에 접촉하여 스위치(91)를 누르고 있고 상단은 제1 바이트 홀더(20)의 슬라이드 블록(25)의 하면에 접촉하고 있으며, 관통공(49) 내에 설치된 스프링(93)에 의해 슬라이드 블록(25)을 향하여 편향력을 받고 있다.

푸시핀(92)과 접촉하는 슬라이드 블록(25)의 하면은 제2 바이트 홀더(20)의 가동 범위의 한계 위치로부터 푸시핀(92)이 스프링(93)에 의해 더 이동할 수 있도록 경사면으로 구성되어 있다.

따라서, 슬라이드 블록(25)이 그 가동 범위를 벗어나면 스프링(93)에 의해 푸시핀(92)이 슬라이드 블록(25)측으로 이동하면서 리미트 스위치(90)의 스위치(91)를 누르지 않게 되고, 리미트 스위치(90)는 이러한 상태에 관한 신호를 보링 머신(도 1의 2)의 제어부에 전송하고, 제어부는 제1 바이트 홀더(20)가 그 이동 한계를 벗어난 것으로 판독하여 구동 모터(50)의 구동을 중단하게 된다.

이상의 구성에 따른 보링 공구의 작동을 설명한다.

내연 기관의 실린더 보어와 같은 원형 단면의 홀 내경을 정밀하게 가공하기 위하여 가공 대상 물품을 보링 머신(2)의 테이블에 회전 가능하게 장착하고 보링 공구(1)를 가공 대상 물품의 홀에 삽입하여, 가공 대상 물품을 회전시키고 보링바아(3)을 가공하려는 홀의 길이 방향으로 이송하면서 홀의 내경을 보링한다.

보링 공구(1)에서 바이트(5)는 공구 본체(10)의 외경 표면으로부터 약간 돌출되어 홀의 내경 표면을 절삭하여 보링 가공을 행한다.

보링 공구(1)에서 제2 바이트 홀더(30)에 장착된 바이트(5)는 홀의 내경 가공 치수에 약간 미달하는 위치에 장착되어 있고, 가공 대상 물품이 회전하면서 보링 공구(1)에 장착된 바이트(5)가 가공 대상 물품의 홀 내경 표면을 절삭하여 일차적인 보링 작업이 이루어진다.

일차적인 보링 작업에 후속하여, 보링 머신(2)의 제어부는 제1 바이트 홀더(20)에 장착된 바이트(5)가 후속의 보링 작업에 적합한 위치에 놓이도록 제1 바이트 홀더(20)를 공구 본체(10)의 직경 방향에 대해 외측으로 이동시킨다.

제어부는 구동 모터(50)에 대해 특정 회전각으로 회전하도록 하는 제어 신호를 송신하고, 이러한 신호에 따라 구동 모터(50)가 회전한다.

볼너트 기구(70)의 너트부(73)가 구동 모터(50)의 회전각에 비례하는 거리를 선형 이동하고, 이에 따라 제1 바이트 홀더(20)가 이동하여 바이트(5)가 공구 본체(10)의 외측 표면으로부터 가공 대상 물품의 홀 내경 표면에 대한 절삭 위치로 이동하여 일차적인 보링에 후속한 보링 가공이 이루어진다.

제2 바이트 홀더(30)의 바이트(5)에 의한 일차 보링 가공이 완료된 후에 이러한 제1 바이트 홀더(20)의 위치 조정 작업이 이루어지고 제1 바이트 홀더(20)의 바이트(5)에 의한 후속하는 보링 가공이 이루어질 수도 있지만, 제2 바이트 홀더(30)의 바이트(5)에 의한 보링 가공과 더불어 보링 가공이 연속하여 이루어지는 과정에서 제1 바이트 홀더(20)가 홀의 내경 치수에 맞추어 그 위치가 조정되면서 제1 바이트 홀더(20)상의 바이트(5)에 의하여 후속 및 최종의 보링 가공이 이루어질 수 있다.

구동 모터(50)는 제어부에 의해 바이트(5)의 가공 위치에 맞추어 그 회전각이 제어되지만 구동 모터(50)가 수신한 제어 신호에 맞는 정확한 회전 각위치로 회전하지 않거나 볼너트 기구(70) 또는 동력 전달 기어들의 기어 맞물림의 유격에 의해 제1 바이트 홀더(20)가 제 위치로 이동하지 않을 가능성이 있다.

선형 스케일(80)은 자기 마크로부터 제1 바이트 홀더(20)의 위치를 판독하여 그에 상응하는 전기적 신호를 제어부에 전송하고, 제어부는 선형 스케일(80)로부터의 신호를 판독하여 바이트(5)가 그 가공 위치에 제대로 배치되어 있는지를 판별한다.

바이트(5)가 그 가공 위치로부터 벗어난 위치로 이동한 것으로 판별되면, 제어부는 바이트(5)가 그 가공 위치로 이동하도록 구동 모터(50)를 제어한다. 이로써, 제1 바이트 홀더(20)에 장착되어 있는 바이트(5)는 목표로 하는 가공 치수에 맞는 정확한 가공 위치에 놓일 수 있게 된다.

바이트(5)가 보링 가공을 계속하면서 공구 본체(10)의 직경 방향, 즉 가공 대상 물품의 홀의 직경 방향에 대해 이동할 때, 구동 모터(50)에는 기어들을 포함한 가동 요소들의 구동 저항에 의한 부하 및 바이트(5)의 선단에 가해지는 절삭 압력의 부하가 인가된다. 가동 요소들의 구동 저항은 비교적 일정하지만, 바이트 선단의 절삭 압력은 선단의 마모 정도 또는 절삭 가공의 상태에 따라 달라진다.

따라서, 구동 모터(50)에 인가되는 부하가 특정 범위를 벗어나는 경우, 보링 머신의 제어부는 이를 바이트 선단의 마모 한계가 초과되었거나 보링 가공에 이상이 발생한 것으로 판단하고, 보링 머신이 가공을 중지하도록 하거나 보링 머신의 작업자에게 알람을 할 수 있다.

한편, 제1 바이트 홀더(20)는 바이트가 적절한 가공 위치에 있도록 배치되어야 하는데, 보링 머신 제어 상의 오류나 기타의 사유로 제1 바이트 홀더(20)가 가공 위치의 범위를 벗어나도록 이동하는 경우가 있을 수 있다.

그러나, 본 실시예의 보링 공구에는 제1 바이트 홀더(20)가 그 작동 범위를 벗어나 이동하는 경우에 그 가동 범위의 임계점에 배치된 리미트 스위치(90)가 제어부에 신호를 보내어 제1 바이트 홀더(20)의 이동이 중지되도록 하거나 보링 머신의 작업자에게 알람을 할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으며, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고, 특허청구의 범위 내에 기재된 범위 내에서 다양한 변경과 변형 및 구성 요소이 부가가 가능하며, 그러한 변경과 변형 및 요소의 부가는 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

1: 보링 공구 2. 보링 머신 3: 보링바아
5: 바이트 10: 공구 본체 20: 제1 바이트 홀더
30: 제2 바이트 홀더 40: 슬라이드 하우징 50: 구동 모터
60: 아이들 기어 세트 70: 볼너트 기구 80: 선형 스케일
90: 리미트 스위치

Claims (5)

1. 가공 대상 물품의 내경을 보링하는 보링 공구로서,
   이 보링 공구를 구동하는 공작 기계에 장착되는 공구 본체;
   상기 공구 본체에 장착되어 상기 공작 기계의 제어에 의해 회전 위치가 제어 가능하게 작동하는 구동 모터;
   상기 구동 모터의 회전 운동을 상기 공구 본체의 직경 방향으로의 선형 운동으로 변환하는 변환 기구;
   상기 공구 본체의 직경 방향 외측 표면으로 돌출하도록 바이트가 배치되며, 상기 변환 기구의 선형 운동을 하는 부분에 결합되어 상기 공구 본체의 직경 방향으로의 위치가 조절되는 제1 바이트 홀더; 및
   상기 제1 바이트 홀더의 상기 공구 본체의 직경 방향에서의 위치를 측정하여 상기 제어부에 전송하는 것인 위치 센서
   를 포함하고,
   상기 위치 센서로부터의 상기 제1 바이트 홀더의 위치 정보 또는 상기 제어부에 입력된 보링 가공의 치수 정보에 기초한 상기 제어부로부터의 제어에 따라 상기 구동 모터가 회전함으로써 상기 본체의 직경 방향에서의 상기 제1 바이트 홀더의 위치가 조절되고,
   상기 구동 모터의 작동에 의한 상기 제1 바이트 홀더의 위치 조절 중에 보링 가공이 이루어지는 바이트 선단에서의 부하에 따른 상기 구동 모터에 인가되는 부하의 변동을 검출함으로써 상기 바이트의 마모 또는 보링 가공 상의 이상을 검출하는 것인 보링 공구.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 변환 기구는 상기 구동 모터의 회전력을 전달받아 구동되는 볼너트 기구로 구성되고, 상기 제1 바이트 홀더는 상기 볼너트 기구의 너트부와 함께 이동하도록 결합되는 것인 보링 공구.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 바이트 홀더 측에는 복수 개의 자기적 마크들이 상기 본체의 길이 방향으로 배치되어 마련되고, 상기 공구 본체 측에는 각각의 상기 마크로부터의 자기적 신호를 검출하는 검출 장치가 상기 위치 센서로서 부착되며, 상기 검출 장치는 상기 마크로부터의 자기적 신호를 전기 신호로 변환하여 상기 제어부에 전송하는 것인 보링 공구.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체의 일측에 장착되는 제2 바이트 홀더를 더 포함하고,
   상기 제2 바이트 홀더는 상기 본체의 직경 방향에 대하여 소정 위치에 고정되어 장착되는 것인 보링 공구.
   
   

Images