KR101821438B1 - 공구 구동 장치, 공구 구동 방법 및 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구 - Google Patents

공구 구동 장치, 공구 구동 방법 및 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 보다 간편한 구조로 공구 축방향으로 적절한 이송 동작을 부여하는 것이 가능한 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시형태에 따른 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구는, 실린더 기구, 위치 결정 기구 및 유지 기구를 갖는다. 실린더 기구는, 공구를 유지하여 회전시키기 위한 공구 회전 구동 장치를, 실린더 튜브의 외부에서의 피스톤의 동력에 의해 공구 축방향으로 이동시킨다. 위치 결정 기구는, 상기 실린더 기구의 상기 실린더 튜브측과 직접 또는 간접적으로 연결되어, 상기 실린더 기구의 피삭재에 대한 위치 결정을 행한다. 유지 기구는, 상기 실린더 기구에서의 상기 피스톤의 동력이 상기 공구 회전 구동 장치에 전달되도록 상기 공구 회전 구동 장치를 유지한다.

Description

공구 구동 장치, 공구 구동 방법 및 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구{TOOL DRIVING APPARATUS, TOOL DRIVING METHOD AND TOOL FEEDING MECHANISM FOR TOOL DRIVING APPARATUS}
본 발명의 실시형태는, 공구 구동 장치, 공구 구동 방법 및 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구에 관한 것이다.
종래, 핸드 툴의 하나로서, 에어식의 드릴 구동 장치가 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1 참조). 에어식의 드릴 구동 장치는, 공기압에 의해 드릴에 공구 축방향으로의 이송 동작을 부여할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 이송 동작이 가능한 드릴 구동 장치는, 에어피드 드릴 유닛이라고도 불린다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2010-228049호 공보
에어피드 드릴 유닛을 비롯한 공구 축방향으로의 이송 동작이 가능한 공구 구동 장치에서는, 간편한 구조와 가공에 적합한 이송 제어의 실현이 요망된다.
따라서, 본 발명은, 보다 간편한 구조로 공구 축방향으로 적절한 이송 동작을 부여하는 것이 가능한 공구 구동 장치, 공구 구동 방법 및 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태에 따른 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구는, 실린더 기구, 위치 결정 기구 및 유지 기구를 갖는다. 실린더 기구는, 공구를 유지하여 회전시키는 휴대형 공구 회전 구동 장치를, 실린더 튜브의 외부에서의 피스톤의 동력에 의해 공구 축방향으로 이동시킨다. 또한, 실린더 기구는, 로드의 축이 상기 공구의 축 상이 되도록 배치된다. 위치 결정 기구는, 상기 공구축을 중심으로 하여 대칭이 되도록 배치된 평행한 2개의 샤프트를 통하여 상기 실린더 기구의 상기 실린더 튜브측과 직접 또는 간접적으로 연결되어, 상기 실린더 기구의 피삭재에 대한 위치 결정을 행한다. 또한, 위치 결정 기구는, 상기 피삭재에 부착되는 천공 지그에 부착된다. 유지 기구는, 상기 실린더 기구에서의 상기 피스톤의 동력이 상기 공구 회전 구동 장치에 전달되도록 상기 공구 회전 구동 장치를 상기 실린더 기구의 상기 로드측에 고정하는 것에 의해 상기 공구 회전 구동 장치를 유지한다.
또한, 본 발명의 실시형태에 따른 공구 구동 장치는, 상기 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구와, 상기 공구 회전 구동 장치를 구비한다. 상기 공구 회전 구동 장치는, 상기 공구 이송 기구와 연결된다.
또한, 본 발명의 실시형태에 따른 공구 구동 방법은, 로드의 축이 공구의 축 상이 되도록 배치된 실린더 기구의 실린더 튜브측과, 상기 공구축을 중심으로 하여 대칭이 되도록 배치된 평행한 2개의 샤프트를 통하여 직접 또는 간접적으로 연결된 위치 결정 기구로서 상기 피삭재에 부착되는 천공 지그에 부착되는 위치 결정 기구에 의해 상기 실린더 기구의 피삭재에 대한 위치 결정을 행하는 단계와, 상기 실린더 기구의 상기 로드측에 고정하는 것에 의해 상기 실린더 기구에서의 피스톤의 동력이 전달되도록 유지된 휴대형 공구 회전 구동 장치로 공구를 유지하고, 유지한 상기 공구를 회전시키는 단계와, 상기 공구 회전 구동 장치를 상기 실린더 튜브의 외부에서의 상기 피스톤의 동력에 의해 공구 축방향으로 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따른 공구 구동 장치, 공구 구동 방법 및 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구에 의하면, 보다 간편한 구조로 공구 축방향으로 적절한 이송 동작을 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 공구 구동 장치의 정면도.
도 2는 도 1에 도시하는 공구 구동 장치의 평면도.
도 3은 도 1에 도시하는 노즈피스의 우측면도.
도 4는 도 1에 도시하는 판형 연결구의 위치 A-A에서 화살표 방향으로 본 도면.
도 5는 도 1에 도시하는 가이드 기구의 위치 B-B에서 화살표 방향으로 본 도면.
도 6은 도 1에 도시하는 실린더 기구의 구조를 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 7은 도 1에 도시하는 오퍼레이트 밸브를 포함하는 실린더 기구로의 에어의 공급계를 일본 공업 규격(JIS Japanese Industrial Standards)의 기호를 이용하여 나타낸 배관 회로도.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 공구 구동 장치의 정면도.
도 9는 도 8에 나타내는 공구 구동 장치의 평면도.
도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 공구 구동 장치의 정면도.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 공구 구동 장치의 정면도.
본 발명의 실시형태에 따른 공구 구동 장치, 공구 구동 방법 및 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구에 관해 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시형태)
(구성 및 기능)
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 공구 구동 장치의 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시하는 공구 구동 장치의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시하는 노즈피스의 우측면도이고, 도 4는 도 1에 도시하는 판형 연결구의 위치 A-A에서 화살표 방향으로 본 도면이며, 도 5는 도 1에 도시하는 가이드 기구의 위치 B-B에서 화살표 방향으로 본 도면이다.
공구 구동 장치(1)는, 공구 회전 구동 장치(2)에 공구 이송 기구(3)를 마련하여 구성된다. 공구 회전 구동 장치(2)는, 드릴이나 엔드밀 등의 공구(T)를 유지하여 회전시키기 위한 구조를 적어도 갖는 휴대형 장치이다. 범용성 및 실용성이 높은 공구 회전 구동 장치(2)로는, 범용의 에어식 드릴 구동 장치를 들 수 있다. 단, 피삭재인 워크의 가공 환경에 따라서는 공구 회전 구동 장치(2)로서 유압식의 드릴 구동 장치 등, 원하는 구조를 갖는 장치를 이용할 수 있다.
도 1 및 도 2에는, 에어 모터의 구동에 의해 공구(T)를 회전시키는 에어식의 공구 회전 구동 장치(2)가 예시되어 있다. 따라서, 공구 회전 구동 장치(2)는, 공구(T)를 유지하여 회전시키는 공구 회전 기구(4)에 에어의 공급구(5) 및 그립(6)을 마련하여 구성된다. 그립(6)에는 스위치(7)가 마련된다. 그리고, 스위치(7)를 누르면 에어의 공급구(5)로부터 공급되는 에어가 공구 회전 기구(4) 내에 취입되어, 에어 모터를 구동시킴으로써 공구(T)를 회전시키도록 구성된다.
한편, 공구 이송 기구(3)는, 공구 회전 구동 장치(2)를 포함하는 공구 구동 장치(1) 자체 및 공구(T)의 워크에 대한 위치 결정을 행하고 공구(T)에 공구 축방향(AX)에서의 이송 동작을 부여하기 위한 장치이다. 공구 이송 기구(3)는, 공구 구동 장치(1)용의 어태치먼트로서 구성할 수 있다.
따라서, 원하는 공구 회전 구동 장치(2)에 공구 이송 기구(3)를 부착함으로써 공구 구동 장치(1)를 구성할 수 있다. 바꾸어 말하면, 공구 회전 구동 장치(2)를 피삭재인 워크에 따라서 교환할 수도 있다. 즉, 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 이송 기구(3)와 착탈 가능하게 연결하고, 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 이송 기구(3)로부터 제거한 상태에서 공구(T)에 회전 동작을 부여할 수 있도록 구성할 수 있다.
공구 이송 기구(3)는, 가이드 기구(8)를 실린더 기구(9)에 연결함으로써 구성할 수 있다. 가이드 기구(8)는, 공구 회전 구동 장치(2)의 워크에 대한 위치 결정을 행하고 공구 회전 구동 장치(2)의 공구 축방향(AX)에서의 이동을 가이드하기 위한 구성 요소이다. 한편, 실린더 기구(9)는, 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 축방향(AX)으로 이동시키기 위한 구성 요소이다.
그리고, 공구 이송 기구(3)는, 가이드 기구(8)에 의해 공구 회전 구동 장치(2)를 가이드한 상태에서 실린더 기구(9)에 의해 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 축방향(AX)으로 이동시킬 수 있도록 구성된다.
가이드 기구(8)는, 예컨대 공구 축방향(AX)을 길이 방향으로 하는 2개의 샤프트(10), 각 샤프트(10)를 삽입하여 슬라이드시키는 것이 가능한 리니어 부시(11), 2개의 리니어 부시(11)에 고정되는 회전 장치 유지 부재(12) 및 각 샤프트(10)의 양단을 연결하는 연결구(13)에 의해 구성할 수 있다.
보다 구체적으로는, 도시된 바와 같이, 실린더 기구(9)측에 있어서 2개의 샤프트(10)의 각 일단이 판형 연결구(14)에 마련된 2개의 관통 구멍에 삽입된다. 또한, 각 샤프트(10)의 측면에는 선단이 뾰족한 멈춤 나사(15)에 맞춘 오목부가 미리 형성된다. 한편, 판형 연결구(14)에는, 샤프트(10)를 향하면서 샤프트(10)의 축에 수직인 나사 구멍이 형성된다. 그리고, 각 샤프트(10)는, 판형 연결구(14)의 나사 구멍에 체결된 멈춤 나사(15)에 의해 판형 연결구(14)에 고정된다.
또한, 선단이 뾰족한 멈춤 나사(15)는, 관용적으로 끝이 뾰족한 멈춤 나사로 칭해져 시판되고 있다. 또한, 멈춤 나사(15)에 의해 고정하기 위한 복수의 오목부를 소정의 피치로 각 샤프트(10)에 형성하면, 샤프트(10)의 판형 연결구(14)에 대한 고정 위치를 가변 조정하는 것이 가능해진다.
한편, 2개의 샤프트(10)의 공구(T) 선단측의 각 타단은 노즈피스(16)에 나사 등의 임의의 수단으로 고정된다. 이에 의해, 2개의 샤프트(10)가 공구축과 평행하게 고정된다. 노즈피스(16)는, 천공 지그에 부착하는 것이 가능한 선단 형상을 가지며, 중심에 공구(T)를 통과시키기 위한 관통 구멍을 형성한 부품이다. 즉, 노즈피스(16)는, 공구 구동 장치(1)를 천공 지그에 부착하여 천공을 행하기 위한 부품이다. 이 때문에, 도시한 예에서는, 노즈피스(16)의 선단에 부싱 팁(17)이 부착되어 있다. 단, 도 3에서는, 부싱 팁(17)의 도시가 생략되어 있다.
따라서, 노즈피스(16)가 공구 회전 구동 장치(2)의 워크에 대한 위치 결정을 행하는 가이드 기구(8)의 역할을 하고 있다. 구체적으로는, 노즈피스(16)에 의해 워크에 대한 공구 회전 구동 장치(2)의 방향 및 공구 축방향(AX)에 수직인 방향에서의 위치 결정을 행할 수 있다. 단, 공구 구동 장치(1)의 노즈피스(16)는, 2개의 샤프트(10)의 단부를 연결하는 가이드 기구(8)의 연결구(13)로서의 역할도 하고 있다.
2개의 샤프트(10)가 평행하게 고정되면, 2개의 리니어 부시(11)를 부착한 회전 장치 유지 부재(12)를 샤프트(10)를 따라서 슬라이드시키는 것이 가능해진다. 회전 장치 유지 부재(12)는, 공구 회전 구동 장치(2)를 유지하기 위한 부품이다. 따라서, 회전 장치 유지 부재(12)로 공구 회전 구동 장치(2)를 유지함으로써, 공구 회전 구동 장치(2)를 샤프트(10)의 길이 방향이 되는 공구 축방향(AX)으로 슬라이드시키는 것이 가능해진다.
회전 장치 유지 부재(12)는, 예컨대 도시된 바와 같이, 외주가 원형으로 되어 있는 공구 회전 구동 장치(2)의 공구 회전 기구(4)를 2개의 부재(12A, 12B) 사이에 끼운 상태에서 나사 등의 연결 수단으로 서로 2개의 부재(12A, 12B)를 연결하여 구성할 수 있다. 또한, 회전 장치 유지 부재(12)에 2개의 관통 구멍을 형성하여, 각 관통 구멍에 리니어 부시(11)를 감합 또는 삽입하여 고정함으로써, 회전 장치 유지 부재(12)에 2개의 리니어 부시(11)를 부착할 수 있다.
이와 같이 구성된 가이드 기구(8)는, 실린더 기구(9)에 고정된다. 도시한 예에서는, 2개의 샤프트(10)를 연결하기 위한 판형 연결구(14)가 나사에 의해 실린더 기구(9)에 고정되어 있다.
따라서, 멈춤 나사(15)에 의해 샤프트(10)의 고정 위치를 조정함으로써, 가이드 기구(8)의 실린더 기구(9)에 대한 공구 축방향(AX)에서의 상대 위치를 조절할 수 있다. 이에 따라, 공구(T)나 공구 회전 구동 장치(2)의 길이에 따라서 가이드 기구(8)의 공구 축방향(AX)에서의 길이를 조절할 수 있다. 즉, 공구(T) 및 공구 회전 구동 장치(2)의 쌍방의 길이에 맞춰 공구 회전 구동 장치(2)의 가동 범위를 결정하는 것이 가능해진다.
또한, 멈춤 나사(15)에 의한 샤프트(10)의 고정에 한정되지 않고, 임의의 구조로 가이드 기구(8)의 공구 축방향(AX)에서의 길이를 조절하기 위한 조절 기구를 구성하여, 공구 이송 기구(3)에 마련할 수 있다.
한편, 실린더 기구(9)로서도, 공구 회전 구동 장치(2)와 마찬가지로 에어식의 실린더 기구(9)를 이용하는 것이 실용적이다. 따라서, 도 1에는, 에어에 의해 구동하는 에어식의 실린더 기구(9)가 예시되어 있지만, 워크의 가공 환경에 따라서는 유압식의 실린더 기구(9) 등의 임의의 기체 또는 액체 등의 유체를 매체로 하여 구동하는 실린더 기구(9)를 이용할 수 있다. 공구 회전 구동 장치(2)에 관해서도 마찬가지이다.
도 6은, 도 1에 도시하는 실린더 기구(9)의 구조를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
실린더 기구(9)는, 일단이 폐구(閉口)된 원통형의 실린더 튜브(9A) 내에 원판형의 피스톤(9B)을 삽입함으로써 구성할 수 있다. 피스톤(9B)의 중심 부분에는, 로드(9C)의 일단이 고정된다. 실린더 튜브(9A)의 개구측의 타단은, 로드(9C)를 관통시키기 위한 관통 구멍을 형성한 원판형의 플레이트(9D)로 폐색된다. 그 결과, 피스톤(9B)이 실린더 튜브(9A) 내에서 슬라이드하여 미끄러져 축방향으로 이동하면, 실린더 튜브(9A)로부터 돌출된 로드(9C)의 길이가 변화되는 구조가 된다.
실린더 튜브(9A)에는, 피스톤(9B)을 사이에 두고 에어를 공급 또는 배출하기 위한 2개의 관통 구멍(9E, 9F)이 형성된다. 보다 정확하게는, 피스톤(9B)의 가동 범위를 사이에 두고 2개의 관통 구멍(9E, 9F)이 형성된다. 따라서, 피스톤(9B)보다도 실린더 튜브(9A)의 폐구 단부측의 관통 구멍(9E)에 에어를 공급하면, 실린더 튜브(9A) 내의 폐구 단부측에서의 에어의 압력이 증가하여 피스톤(9B)이 로드(9C)를 실린더 튜브(9A)의 외부로 밀어내는 방향으로 이동한다. 이때, 피스톤(9B)의 로드(9C)측의 관통 구멍(9F)으로부터는, 실린더 튜브(9A) 내의 에어가 배출되게 된다.
반대로, 피스톤(9B)보다도 로드(9C)측의 관통 구멍(9F)에 에어를 공급하면, 실린더 튜브(9A) 내의 로드(9C)측에서의 에어의 압력이 증가하여 피스톤(9B)이 로드(9C)를 실린더 튜브(9A)의 내부로 되돌리는 방향으로 이동한다. 이때, 피스톤(9B)의 로드(9C)와 반대측의 관통 구멍(9E)으로부터는, 실린더 튜브(9A) 내의 에어가 배출되게 된다.
따라서, 실린더 기구(9)에 공급되는 에어의 공급처로서 2개의 관통 구멍(9E, 9F) 중 어느 하나를 선택함으로써 실린더 기구(9)의 피스톤(9B)을 원하는 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 구조를 갖는 실린더 기구(9)는, 저마찰 실린더라는 상품명으로 시판 및 유통되고 있다.
그리고, 실린더 기구(9)의 로드(9C)측을 직접 또는 간접적으로 공구 회전 구동 장치(2)와 연결할 수 있다. 실린더 기구(9)와 공구 회전 구동 장치(2)는, 실린더 기구(9)의 피스톤(9B) 및 로드(9C)의 이동과 연동하여 공구 회전 구동 장치(2)가 공구 축방향(AX)으로 이동하는 구조라면 임의의 구조로 연결할 수 있다. 도시되어 있는 예에서는, 실린더 기구(9)의 로드(9C)의 선단이 L형 연결구(18)를 통해 가이드 기구(8)의 회전 장치 유지 부재(12)에 고정되어 있다. 그 결과, 공구 회전 구동 장치(2)는, 회전 장치 유지 부재(12) 및 L형 연결구(18)를 통해 실린더 기구(9)의 피스톤(9B) 및 로드(9C)에 고정된다.
다른 예로서, 실린더 기구(9)의 로드(9C)의 축과 공구축이 평행해지도록 실린더 기구(9)와 공구 회전 구동 장치(2)를 연결할 수도 있다. 이 경우, 복수의 실린더 기구(9)를 가이드 기구(8)에 고정할 수도 있다. 즉, 실린더 튜브(9A)의 외부에서의 피스톤(9B)의 동력에 의해 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 축방향(AX)으로 이동시키는 것이 가능하다면, 실린더 기구(9)의 배치는 임의로 할 수 있다. 그 경우, 실린더 기구(9)에서의 피스톤(9B)의 동력이 공구 회전 구동 장치(2)에 전달되도록 공구 회전 구동 장치(2)를 유지하기 위한 유지 기구가 실린더 기구(9)의 배치에 따라서 공구 이송 기구(3)에 마련되게 된다.
단, 도시되어 있는 바와 같이 실린더 기구(9)의 로드(9C)의 축이 공구축 상이 되도록 실린더 기구(9)를 배치하면, 불필요한 방향으로 힘이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 도시되어 있는 예에서는, 가이드 기구(8)가 공구 회전 구동 장치(2)를 유지하기 위한 유지 기구로서의 역할을 하고 있다.
이와 같이 실린더 기구(9)의 피스톤(9B)의 구동에 의해 공구 회전 구동 장치(2) 자체를 공구(T)와 함께 공구 축방향(AX)으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 피스톤(9B)을 사이에 두고 형성되는 2개의 관통 구멍(9E, 9F)은, 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 축방향(AX)으로 이동시키는 피스톤(9B)을 전진시키기 위한 에어의 공급구 및 배출구로서 이용된다.
한편, 실린더 기구(9)의 실린더 튜브(9A)측은, 직접 또는 간접적으로 노즈피스(16)와 연결된다. 도시한 예에서는, 가이드 기구(8)의 샤프트(10)를 통해 실린더 기구(9)의 비구동부인 실린더 튜브(9A)측과 노즈피스(16)가 간접적으로 연결되어 있다. 이에 따라, 실린더 기구(9)의 비구동부측에서의 워크에 대한 위치 결정을 행할 수 있다. 따라서, 노즈피스(16)는, 워크에 대한 실린더 기구(9)의 위치 결정을 행하기 위한 위치 결정 기구로서도 기능하고 있다.
실린더 기구(9) 및 공구 회전 구동 장치(2)가 모두 에어식인 경우에는, 공구 회전 구동 장치(2)를 회전 구동시키기 위해 공급되는 에어를 실린더 기구(9)의 구동에도 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 실린더 기구(9)의 구동에 의해 공구 회전 구동 장치(2)를 정해진 이송 속도로 전진시키는 경우, 소정의 위치 및 적절한 타이밍에 공구 회전 구동 장치(2)를 정지시켜 신속하게 공구 회전 구동 장치(2)를 후퇴시키는 것이 중요하다.
따라서, 공구 구동 장치(1)에는, 공구 회전 구동 장치(2)를 구동시키기 위한 에어를 이용하여 실린더 기구(9)에서의 피스톤(9B)의 전진과 후퇴를 전환하기 위한 전환 기구(19)가 마련된다. 구체적으로는, 피스톤(9B)을 전진시키기 위한 에어의 배출구를, 피스톤(9B)을 후퇴시키기 위한 에어의 공급구로 하여 에어의 공급처를 전환하는 전환 기구(19)를 실린더 기구(9)에 마련할 수 있다.
이러한 전환 기구(19)로는, 오퍼레이트 밸브(20)를 이용할 수 있다. 오퍼레이트 밸브(20)는, 공기압 입력 신호에 의해 에어의 유로를 전환하는 밸브이다. 도시한 예에서는, 오퍼레이트 밸브(20)가 L자형의 브래킷(21)을 통해 실린더 기구(9)에 부착되어 있다.
도 7은, 도 1에 도시하는 오퍼레이트 밸브(20)를 포함하는 실린더 기구(9)로의 에어의 공급계를 JIS 기호를 이용하여 나타낸 배관 회로도이다.
도 7에 나타낸 바와 같이 에어의 공급원(22)으로부터 메인 에어로서 공구 회전 구동 장치(2)에 공급되는 에어의 배관은, 공구 회전 구동 장치(2)에 스위치(7)로서 마련된 누름 조작으로 개폐하는 제어 밸브(23)의 P(Press) 포트와 접속된다. 제어 밸브(23)의 스위치(7)를 누르면 제어 밸브(23)의 입력 포트인 P 포트와 A 포트가 연결되어 공구 회전 구동 장치(2) 내의 에어식 모터를 포함하는 회전 구동계(24)에 에어가 공급된다. 이에 따라, 공구 회전 구동 장치(2)를 회전 구동시킬 수 있다.
한편, 에어의 공급원(22)으로부터 공급되는 에어의 배관이 분기되어 오퍼레이트 밸브(20)의 P 포트와 접속된다. 또한, 에어의 공급원(22)과 오퍼레이트 밸브(20)의 사이에는 감압 밸브(25)를 마련할 수 있다. 이에 따라 오퍼레이트 밸브(20)의 P 포트에 입력되는 에어의 압력을 조절하는 것이 가능해진다.
오퍼레이트 밸브(20)의 P 포트는, 전환전의 상태에서는 상시 A 포트와 연결되어 있고, 오퍼레이트 밸브(20)의 배출측이 되는 E(Exhaust) 포트는 전환전의 상태에서는 B 포트와 연결되어 있다. 오퍼레이트 밸브(20)의 A 포트는, 실린더 기구(9)의 피스톤(9B)을 복귀시키는 측의 관통 구멍(9F)과 접속된다. 한편, 오퍼레이트 밸브(20)의 B 포트는, 실린더 기구(9)의 피스톤(9B)을 밀어내는 측의 관통 구멍(9E)과 접속된다.
따라서, 오퍼레이트 밸브(20)의 전환전의 상태에서는 에어의 공급원(22)으로부터 공급되는 에어의 일부가 오퍼레이트 밸브(20)를 통과하여 실린더 기구(9)의 피스톤(9B)을 복귀시키는 측에 공급된다. 한편, 실린더 기구(9)의 피스톤(9B)을 복귀시켰을 때 배출되는 에어는 오퍼레이트 밸브(20)를 통과하여 E 포트로부터 배출된다. 그 결과, 오퍼레이트 밸브(20)의 전환전의 상태에서는 피스톤(9B)은 복귀하고, 로드(9C)에 연결된 공구 회전 구동 장치(2)는 후퇴 위치가 된다.
또한, 스피드 컨트롤러(26)를 오퍼레이트 밸브(20)와 실린더 기구(9) 사이에 설치하는 것이 바람직하다. 스피드 컨트롤러(26)는, 체크 밸브(27)와 가변 스로틀(28)을 병렬로 접속하여 구성되며, 에어의 속도 제어를 행하기 위한 중계 기기이다.
스피드 컨트롤러(26)는, 오퍼레이트 밸브(20)와 실린더 기구(9) 사이를 접속하는 2개의 에어의 유로의 적어도 한쪽에 설치할 수 있다. 도시한 예에서는, 오퍼레이트 밸브(20)와 실린더 기구(9) 사이를 접속하는 2개의 에어의 유로 모두에 각각 제1 및 제2 스피드 컨트롤러(26A, 26B)가 설치되어 있다.
또한, 오퍼레이트 밸브(20)를 전환하기 위한 동력으로서도 에어를 이용할 수 있다. 이 때문에, 도 7에 나타내는 예에서는, 공구 회전 구동 장치(2)에 스위치(7)로서 마련된 제어 밸브(23)의 A 포트와 회전 구동계(24)와의 사이에서의 배관이 분기되어 오퍼레이트 밸브(20)의 전환 제어 입력 포트와 접속되어 있다. 즉, 스위치(7)로서 마련된 제어 밸브(23)를 통과한 에어에 의해 오퍼레이트 밸브(20)가 전환되도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 스위치(7)를 누르면, 제어 밸브(23)의 P 포트와 A 포트가 연결되어 회전 구동계(24)를 구동시키기 위한 에어의 일부가 오퍼레이트 밸브(20)의 전환 제어 입력 포트에 입력된다. 이에 따라 오퍼레이트 밸브(20)가 전환되어, P 포트가 B 포트와 접속되는 한편, A 포트가 E 포트와 접속된다.
따라서, 오퍼레이트 밸브(20)의 P 포트에 입력되는 에어는 B 포트로부터 제1 스피드 컨트롤러(26A)를 경유하여 실린더 기구(9)의 피스톤(9B)을 밀어내는 측의 관통 구멍(9E)에 유입된다. 그 결과, 피스톤(9B)과 함께 로드(9C)가 실린더 튜브(9A)로부터 밀려나와, 로드(9C)와 일체화한 공구 회전 구동 장치(2)가 전진한다. 또한, 실린더 기구(9)의 다른쪽 관통 구멍(9F)으로부터는 에어가 배출된다. 배출된 에어는, 제2 스피드 컨트롤러(26B)를 경유하여 오퍼레이트 밸브(20)의 A 포트에 입력된다. 그리고, A 포트에 입력된 에어는 E 포트로부터 대기중에 방출된다.
또한, 눌러진 스위치(7)를 놓으면, 에어 모터를 포함하는 회전 구동계(24)에 공급되는 에어가 끊겨, 공구 회전 구동 장치(2)의 회전 구동이 정지된다. 동시에, 오퍼레이트 밸브(20)의 전환 제어 입력 포트에 입력되는 에어도 끊긴다. 그 결과, 오퍼레이트 밸브(20)가 전환전의 상태로 복귀한다. 그리고, 다시 공급원(22)으로부터 공급되는 에어가 오퍼레이트 밸브(20) 및 제2 스피드 컨트롤러(26B)를 경유하여 실린더 기구(9)의 피스톤(9B)을 복귀시키는 측에 공급된다.
그 결과, 피스톤(9B)이 복귀되고, 로드(9C)에 연결된 공구 회전 구동 장치(2)는 후퇴한다. 한편, 실린더 기구(9)의 피스톤(9B)을 복귀시켰을 때 배출되는 에어는 제1 스피드 컨트롤러(26A)를 경유하여 오퍼레이트 밸브(20)의 B 포트로부터 E 포트로 유도되어 대기중에 방출된다. 그리고, 피스톤(9B)이 실린더 튜브(9A)의 단부에 도달하면, 공구 회전 구동 장치(2)가 후퇴 위치에서 정지되고, 초기 상태가 된다.
이와 같이, 오퍼레이트 밸브(20)를 이용함으로써 실린더 기구(9)에 공급되는 에어의 경로를 전환할 수 있다. 즉, 피스톤(9B)을 전진시키기 위한 에어의 배출구를, 피스톤(9B)을 후퇴시키기 위한 에어의 공급구로 하여 에어의 공급처를 전환할 수 있다.
또한, 오퍼레이트 밸브(20)로서 에어식인 것을 채용함으로써, 공구 회전 구동 장치(2)를 회전 구동시키기 위한 에어를 오퍼레이트 밸브(20)의 개폐에도 이용하는 것이 가능해진다. 즉, 에어 오퍼레이트 밸브를 이용함으로써, 에어에 의해 에어의 공급처를 전환할 수 있다. 그 결과, 에어를 공급하는 것만으로 공구(T)의 회전 및 이송 방향으로의 이동 모두를 행할 수 있다.
단, 에어 오퍼레이트 밸브 대신 유압식 오퍼레이트 밸브나 전자 밸브 등과 같이 압축 에어 이외의 동력에 의해 에어의 경로를 전환하는 밸브를 이용하여 실린더 기구(9)에 공급되는 에어의 경로 및 실린더 기구(9)로부터 배출되는 에어의 경로를 전환하기 위한 전환 기구(19)를 구성할 수도 있다. 이 경우에는, 에어의 공급 경로와는 별도로 밸브를 전환하기 위한 오일 등의 유체나 전기를 공급하기 위한 경로가 공구 구동 장치(1)에 마련된다.
또한, 실린더 기구(9)로서 유압 실린더 등의 에어 이외의 액체나 특수한 기체 등의 유체를 이용하여 구동시키는 것을 사용하는 경우에는, 대응하는 유체의 경로를 전환하기 위한 밸브를 이용하여 전환 기구(19)를 구성할 수 있다. 이 경우에도, 공구 회전 구동 장치(2)를 회전 구동시키기 위한 동력과 전환 기구(19)를 구동시키기 위한 동력을 공통으로 하면, 공구 이송 기구(3)의 구조를 간편하게 할 수 있다.
또한, 공구 회전 구동 장치(2)를 구동시키기 위한 스위치(7)를 누른 경우에 오퍼레이트 밸브(20)가 전환되도록 공기압 신호의 배관 회로 등을 설계함으로써, 공구(T)의 회전과 전진 이동을 연동시킬 수 있다. 즉, 스위치(7)를 눌러 공구(T)가 회전하고 있는 동안에만 공구(T)를 전진시킬 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이 스피드 컨트롤러(26)를 설치함으로써 실린더 기구(9)에 공급되는 에어 등의 유체의 속도 및 실린더 기구(9)로부터 배출되는 에어 등의 유체의 속도를 조정할 수 있다. 그 결과, 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 속도, 즉 공구(T)의 이송 속도를 가변 제어하는 것이 가능해진다.
구체적으로는, 제1 스피드 컨트롤러(26A)를 마련함으로써, 피스톤(9B)을 전진시키기 위해 실린더 기구(9)의 공급구에 공급되는 유체의 유량을 조정할 수 있다. 즉, 제1 스피드 컨트롤러(26A)의 가변 스로틀(28)을 조작함으로써, 피스톤(9B)을 전진시키기 위한 공급구에 공급되는 유체의 유량을 조정하여, 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 속도를 제어할 수 있다.
한편, 제2 스피드 컨트롤러(26B)를 마련함으로써, 피스톤(9B)을 전진시키기 위해 실린더 기구(9)의 배출구로부터 배출되는 유체의 유량을 조정할 수 있다. 즉, 제2 스피드 컨트롤러(26B)의 가변 스로틀(28)을 조작하는 것에 의해서도, 피스톤(9B)을 전진시키기 위한 배출구로부터 배출되는 유체의 유량을 조정하여, 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 속도를 제어할 수 있다.
또한, 실린더 기구(9)에 유입되는 에어 등의 유체의 속도를 제어하는 방식은, 미터인 방식이라고 불린다. 반대로 실린더 기구(9)로부터 배출되는 에어 등의 유체의 속도를 제어하는 방식은, 미터아웃 방식이라고 불린다. 따라서, 미터인 방식 및 미터아웃 방식의 한쪽 또는 양자 모두를 이용하여 피스톤(9B), 로드(9C), 공구 회전 구동 장치(2) 및 공구(T)의 전진 속도를 제어할 수 있다.
한편, 피스톤(9B), 로드(9C), 공구 회전 구동 장치(2) 및 공구(T)의 전진을 스위치(7)의 조작에 의해 순간적으로 정지 및 신속하게 후퇴시킬 수 있도록 하는 관점에서는, 피스톤(9B)을 복귀시키기 위해 실린더 기구(9)에 유입 유출되는 에어의 속도의 제한은 불필요하다.
전술한 이유에서, 도 7에 예시된 바와 같이 제1 스피드 컨트롤러(26A)는 실린더 기구(9)에 공급되는 에어의 속도를 제어할 수 있는 방향, 즉 미터인 방식에 따른 방향으로 마련된다. 반대로 제2 스피드 컨트롤러(26B)는 실린더 기구(9)로부터 배출되는 에어의 속도를 제어할 수 있는 방향, 즉 미터아웃 방식에 따른 방향으로 마련된다.
이러한 제1 스피드 컨트롤러(26A) 및 제2 스피드 컨트롤러(26B) 외에, 도시된 바와 같이 감압 밸브(25)를 실린더 기구(9)에 유입되는 에어 등의 유체의 경로 상에 마련하는 것에 의해서도 실린더 기구(9)에 공급되는 에어의 속도 및 피스톤(9B)의 추력을 조정하는 것이 가능하다. 즉, 감압 밸브(25)를 조작함으로써, 피스톤(9B)을 공구 축방향(AX)으로 전진시키기 위해 실린더 튜브(9A) 내에 공급되는 유체의 유량을 조정할 수 있다. 또한, 도시한 예에서는, 감압 밸브(25)가 오퍼레이트 밸브(20)의 입구측에 접속되어 있지만, 제1 스피드 컨트롤러(26A)의 전후 또는 제1 스피드 컨트롤러(26A) 대신에 감압 밸브(25)를 마련하도록 해도 좋다.
전술한 바와 같은 구성 요소 외에, 공구 구동 장치(1)에는, 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 또는 후퇴에 의해 사용자의 손이 끼는 것을 방지하기 위한 끼임 방지 기구를 마련하는 것이 바람직하다.
도시한 예에서는, 공구 이송 기구(3)의 가이드 기구(8)를 구성하는 판형 연결구(14)에 막대 형상의 2개의 끼임 방지 바아(29)가 설치되어 있다. 끼임 방지 바아(29)는, 공구 회전 구동 장치(2)가 후퇴할 때, 공구 회전 구동 장치(2)와 실린더 기구(9) 사이에서 손이 끼는 것을 방지하기 위한 부재이다. 이 때문에, 공구 회전 구동 장치(2)의 후퇴 위치에서, 실린더 기구(9)와 회전 장치 유지 부재(12) 사이의 공극을 가로지르도록 2개의 끼임 방지 바아(29)가 마련되어 있다.
끼임 방지 바아(29)는, 판형 연결구(14)를 실린더 기구(9)에 고정하기 위한 부착 기구를 겸하고 있다. 이 때문에, 공구 회전 구동 장치(2)가 후퇴 위치로 되돌아갈 때 손의 끼임을 방지하고, 판형 연결구(14)를 보다 견고하게 실린더 기구(9)에 고정할 수 있다.
(동작 및 작용)
전술한 바와 같은 구성을 갖는 공구 구동 장치(1)를 이용하여 워크의 천공을 행하는 경우에는, 미리 공구(T)를 유지한 공구 회전 구동 장치(2)가 공구 이송 기구(3)와 연결된다. 구체적으로는, 공구 이송 기구(3)에 마련된 실린더 기구(9)에서의 피스톤(9B)의 동력이 전달되도록, 공구(T)를 유지한 공구 회전 구동 장치(2)가 공구 이송 기구(3)에 유지된다. 또한, 공구 회전 구동 장치(2)는, 에어의 공급원(22)과 접속된다. 한편, 워크에는 천공 지그가 부착된다.
다음으로, 공구 이송 기구(3)에 마련된 실린더 기구(9)의 실린더 튜브(9A)측과 직접 또는 간접적으로 연결된 위치 결정 기구로서의 노즈피스(16)에 의해, 실린더 기구(9)를 포함하는 공구 구동 장치(1)의 워크에 대한 위치 결정이 실행된다. 구체적으로는, 노즈피스(16)의 선단에 부싱 팁(17)이 부착되고, 노즈피스(16)의 선단이 천공 지그와 연결된다.
다음으로, 에어의 공급원(22)으로부터 공구 회전 구동 장치(2)에 에어가 공급된다. 그리고, 오퍼레이트 밸브(20) 및 제2 스피드 컨트롤러(26B)를 통해 에어가 실린더 기구(9)에 공급된다. 이에 따라, 피스톤(9B) 및 공구 회전 구동 장치(2)는 후퇴 위치가 된다.
다음으로, 공구 회전 구동 장치(2)의 스위치(7)를 ON으로 전환하면, 에어 모터를 포함하는 회전 구동계(24)에 에어가 공급된다. 그 결과, 공구 회전 구동 장치(2)의 공구 회전 기구(4)가 구동하여, 공구(T)가 회전한다. 한편, 오퍼레이트 밸브(20)가 전환되고, 제1 스피드 컨트롤러(26A)를 통해 에어가 실린더 기구(9)에 공급된다. 이에 따라, 피스톤(9B)이 전진한다. 이렇게 하면, 공구 회전 구동 장치(2)는, 실린더 튜브(9A)의 외부에서의 피스톤(9B)의 동력에 의해 공구 축방향(AX)으로 이동한다. 이때, 제1 스피드 컨트롤러(26A) 및 제2 스피드 컨트롤러(26B) 중의 한쪽 또는 양자 모두의 가변 스로틀(28)을 조작함으로써 공구 회전 구동 장치(2) 및 공구(T)의 이동 속도를 조정할 수 있다.
그리고, 원하는 이송 속도로 워크를 천공할 수 있다. 또한, 워크의 천공이 완료되고, 공구 회전 구동 장치(2)의 스위치(7)를 OFF로 전환하면, 에어 모터를 포함하는 회전 구동계(24)로의 에어의 공급이 끊긴다. 이에 따라 공구(T)의 회전이 정지된다. 또한, 오퍼레이트 밸브(20)로의 에어 입력 신호도 끊겨, 오퍼레이트 밸브(20)가 전환된다. 그 결과, 제2 스피드 컨트롤러(26B)를 통해 에어가 실린더 기구(9)에 공급된다. 이 때문에, 피스톤(9B)이 후퇴하고, 피스톤(9B) 및 공구 회전 구동 장치(2)는 원점 위치로 복귀한다.
즉, 이상과 같은 공구 이송 기구(3) 및 공구 구동 장치(1)는, 가이드 기구(8)에 의해 워크에 대한 위치 결정, 공구 회전 구동 장치(2)의 유지 및 공구 회전 구동 장치(2)의 공구 축방향(AX)에서의 이동의 가이드를 행하여, 가이드 기구(8)와 연결되는 실린더 기구(9)에 의해 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 축방향(AX)으로 전진시키도록 한 것이다.
(효과)
이 때문에, 공구 이송 기구(3) 및 공구 구동 장치(1)에 의하면, 매우 간편한 구조로 자동적으로 드릴 등의 공구(T)에 공구 축방향(AX)에서의 이송 동작 및 복귀 동작을 부여할 수 있다. 예컨대, 공구(T)의 이송 기능이 없는 범용의 드릴 회전 구동 장치라 하더라도, 공구 이송 기구(3)를 부착하는 것만으로 간편하게 공구(T)에 자동 이송 기능을 마련할 수 있다.
한편, 종래에는, 유압식 댐퍼를 공구와 평행하게 되도록 부착함으로써 공구의 이송 속도 제어를 행하는 것이 가능한 드릴 구동 장치가 알려져 있다. 그러나, 유압식 댐퍼를 이용하는 경우, 유압 계통을 드릴 구동 장치에 마련할 필요가 있다. 또한, 유압식 댐퍼의 ON/OFF 제어를 위해, 유압식 댐퍼를 접촉판에 접촉시키는 구조가 필요해진다. 게다가, 유압식 댐퍼를 드릴 구동 장치의 회전 및 이송 동작과 연동시키기 위해 에어의 배관 경로가 복잡해진다.
이에 비하여, 공구 이송 기구(3) 및 공구 구동 장치(1)는, 실린더 기구(9)에 공급되는 유체의 공급처를, 피스톤(9B)을 공구 축방향(AX)으로 전진시키기 위한 유체의 제1 공급구 및 피스톤(9B)을 후퇴시키기 위한 유체의 제2 공급구 사이에서 전환하는 전환 기구(19)를 구비한다. 따라서, 종래의 유압식 댐퍼를 설치하지 않더라도, 유체의 공급처를, 피스톤(9B)을 공구 축방향(AX)으로 전진시키기 위한 제1 공급구로부터 피스톤(9B)을 후퇴시키기 위한 유체의 제2 공급구로 전환함으로써, 전진중인 공구 회전 구동 장치(2) 및 공구(T)를 순간적으로 정지시킬 수 있다. 즉, 전진중에 있는 공구 회전 구동 장치(2) 및 공구(T)가 타성(惰性)에 의해 워크를 향하여 과잉으로 전진하는 사태를 회피할 수 있다.
게다가, 공구 이송 기구(3) 및 공구 구동 장치(1)에서는, 스피드 컨트롤러(26)의 조작에 의해 공구(T)의 이송 속도를 제어할 수 있다. 즉, 피스톤(9B)을 공구 축방향(AX)으로 전진시키기 위해 실린더 튜브(9A) 내에 공급되는 유체의 유량 및 피스톤(9B)을 공구 축방향(AX)으로 전진시키기 위해 실린더 튜브(9A)로부터 배출되는 유체의 유량 중의 적어도 한쪽을 조정함으로써 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 속도를 제어하기 위한 가변 스로틀(28)이 공구 이송 기구(3) 및 공구 구동 장치(1)에 구비된다.
그 결과, 공구 이송 기구(3) 및 공구 구동 장치(1)에서는, 공구(T)의 정지 및 공구(T)의 이송 속도의 제어용으로 종래 필수라고 고려되었던 유압식 댐퍼를 불필요한 것으로 할 수 있다. 따라서, 에어의 배관 경로를 포함하는 공구 이송 기구(3) 및 공구 구동 장치(1)의 구조가 매우 간편한 구조가 된다.
게다가, 유압식 댐퍼를 이용하여 공구의 속도 제어를 행하는 경우에는, 유압식 댐퍼의 축과 공구축이 동일 직선상이 되지 않는다. 이 때문에, 종래의 유압식 댐퍼를 이용한 구조에서는, 이송 속도의 제어에 따라서 공구의 직경 방향에서의 성분을 포함하는 불필요한 힘이 반드시 발생한다.
이에 비해, 공구 이송 기구(3) 및 공구 구동 장치(1)에 의하면, 실린더 기구(9)의 축과 공구축이 동일 직선상이 되도록 실린더 기구(9)를 배치할 수 있다. 이 때문에, 공구(T)의 이송 속도 제어에 따라 공구 축방향(AX) 이외로 불필요한 힘이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 실린더 기구(9)에 공급되는 유체의 공급처를 전환하는 전환 기구(19)로서, 실린더 기구(9)에 공급되는 유체와 동종의 유체에 의해 공급처를 전환하는 에어 오퍼레이트 밸브 등의 오퍼레이트 밸브(20)를 이용함으로써, 동력원의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 공구 이송 기구(3) 및 공구 구동 장치(1)에 의하면, 나사 등의 착탈 가능한 연결 수단을 이용하여 부품을 연결시키는 구성으로 함으로써, 워크에 대응한 공구(T), 공구 회전 구동 장치(2) 및 실린더 기구(9)의 교환이 가능해진다.
(제2 실시형태)
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 공구 구동 장치의 정면도이고, 도 9는 도 8에 나타내는 공구 구동 장치의 평면도이다.
도 8에 나타낸 제2 실시형태에서의 공구 구동 장치(1A)에서는, 공구 회전 구동 장치(2)의 이송 제어를 보조하기 위한 탄성체로서 스프링(30)을 공구 이송 기구(3)에 마련한 점과 L형 연결구(18)가 마련되지 않은 점이 도 1에 도시하는 제1 실시형태에서의 공구 구동 장치(1)와 상이하다. 다른 구성 및 작용에 관해서는 도 1에 도시하는 공구 구동 장치(1)와 실질적으로 다르지 않기 때문에 동일한 구성에 관해서는 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
공구 구동 장치(1A)에서는, 가이드 기구(8)를 구성하는 2개의 샤프트(10)를 축으로 하여 스프링(30)이 설치된다. 도 8에 나타내는 예에서는 스프링(30)이 리니어 부시(11)보다도 공구(T)의 선단측에 있어서 각 샤프트(10)에 설치되어 있다. 또한, 스프링(30)이 자연 길이가 되는 것을 방지하기 위해, 스프링(30)의 공구(T) 선단측에 있어서 각 샤프트(10)에는 링 형상의 스토퍼(31)가 고정된다. 한편, 리니어 부시(11)의 스프링(30)측에도 스토퍼부(11A)가 마련된다. 즉, 각 스프링(30)은, 각각 샤프트(10)를 가이드로 하여 슬라이드시키는 것이 가능한 리니어 부시(11)와 샤프트(10)에 고정된 스토퍼(31)와의 사이에 설치된다.
또한, 공구 구동 장치(1A)에서는, L형 연결구(18)를 통해 실린더 기구(9)의 로드(9C)와 회전 장치 유지 부재(12)를 연결하는 대신, 실린더 기구(9)의 로드(9C)의 선단에 접촉판(32)이 부착된다. 그리고, 접촉판(32)이 공구 회전 구동 장치(2)의 후단부에 접촉된다. 따라서, 실린더 기구(9)를 구동시켜 피스톤(9B)과 함께 로드(9C)를 공구 축방향(AX)으로 전진시키면, 로드(9C)에 압박된 공구 회전 구동 장치(2)가 공구 축방향(AX)으로 밀려나온다. 그 결과, 공구 회전 구동 장치(2)도 전진하게 된다.
공구 회전 구동 장치(2)와 함께 리니어 부시(11)가 샤프트(10) 상을 전진하면, 스프링(30)이 압박되어 반력을 받게 된다. 특히, 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 거리가 길어질수록, 스프링(30)으로부터의 반력은 증대한다. 그 결과, 공구 회전 구동 장치(2) 및 공구(T)의 전진 속도를 서서히 저감시키는 것이 가능하다.
즉, 공구 구동 장치(1A)에서는, 스피드 컨트롤러(26)에 의한 전진 속도의 제어하에서의 실린더 기구(9)의 추력에 더하여, 스프링(30)의 반력에 의해서도 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 속도를 조정할 수 있다. 반대로, 공구 회전 구동 장치(2)를 후퇴시키는 경우에는, 실린더 기구(9)의 추력이 아니라, 스프링(30)의 탄성력에 의해 공구 회전 구동 장치(2)가 이동한다.
이 때문에, 공구 구동 장치(1A)에서는, 이송 속도를 충분히 저감시켜 천공을 행할 필요가 있는 전진 이동시에는, 스피드 컨트롤러(26)를 조작하지 않더라도 공구(T)의 전진 거리의 증가에 따라 이송 속도를 자동적으로 저감시킬 수 있다. 게다가, 스토퍼(31)의 고정 위치를 미리 조정해 둠으로써 이송 속도의 감속률에 관해서도 가변 조정할 수 있다. 반대로, 공구 회전 구동 장치(2) 및 공구(T)를 후퇴시키는 경우에는, 스프링(30)의 반력에 의해 신속하게 공구 회전 구동 장치(2) 및 공구(T)를 초기 위치로 되돌릴 수 있다.
이와 같이, 스프링(30)을 공구 회전 구동 장치(2)의 후퇴 및 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 속도의 조정을 위해 이용할 수 있다. 따라서, 공구 회전 구동 장치(2)의 후퇴 및 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 속도의 조정을 보조하는 것이 가능하다면, 스프링(30)을 부착하는 위치는 임의이다. 예컨대, 리니어 부시(11)보다도 실린더 기구(9)에서의 각 샤프트(10)에 스프링(30)을 설치하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 스프링(30)이 인장되는 것에 의해 스프링(30)의 반력이 생긴다.
또한, 가이드 기구(8)의 다른 부분에 스프링(30) 등의 탄성체를 부착하거나, 실린더 기구(9)에 탄성체를 부착하는 것도 가능하다. 즉, 탄성체를 공구 이송 기구(3)의 임의의 위치에 부착할 수 있다. 단, 도시된 바와 같이 가이드 기구(8)의 샤프트(10)를 이용하여 스프링(30)을 설치하면 부품수의 저감으로 이어진다.
또한, 서로 다른 복수의 스프링 상수를 갖는 단일 또는 복수의 스프링(30)을 공구 이송 기구(3)에 부착할 수도 있다. 이 경우, 공구 회전 구동 장치(2)의 전진 속도를 비선형으로 조정하는 것이 가능해진다. 도시한 예에서는, 서로 다른 스프링 상수 k1, k2를 갖는 2개의 스프링(30)이 공통의 샤프트(10)에 직렬로 설치되어 있다. 이에 따라, 공구 회전 구동 장치(2) 및 공구(T)의 감속을 스텝형으로 2단계로 나눠 행하는 것이 가능해진다.
특히, 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP : Carbon Fiber Reinforced Plastics) 등의 복합재에 관통 구멍을 가공하는 경우에는, 관통 직전에 이송 속도를 저하시킴으로써 층간 박리(디라미네이션)를 방지할 수 있다. 한편, 금속에 관통 구멍을 가공하는 경우에는, 버어의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 스피드 컨트롤러(26)의 가변 스로틀(28)의 조작에 의한 공구 회전 구동 장치(2)의 속도 조정을 병용하면, 관통 구멍의 천공 조건에 적합한 이송 속도로 공구 회전 구동 장치(2)에 이송 동작을 부여하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 워크에 공구(T)가 진입할 때에는 공구(T)의 이송 속도를 상대적으로 느리게 하고, 공구(T)가 워크에 진입하여 비관통의 상태로 가공을 행하고 있는 동안은 공구(T)의 이송 속도를 상대적으로 빠르게 하며, 공구(T)가 워크를 관통할 때에는 공구(T)의 이송 속도를 상대적으로 느리게 한다고 하는 공구(T)의 이송 속도 제어를 행할 수 있다.
또한, 탄성체로는, 일정한 스프링 상수를 갖는 스프링에 한정되지 않고, 일정하지 않은 불균등한 스프링 상수를 갖는 스프링을 이용할 수도 있다. 이 경우, 단일 스프링을 이용하여 비선형인 공구(T)의 속도 제어가 가능하다.
반대로, 일정한 스프링 상수를 갖는 스프링을 이용하는 경우라 하더라도, 스프링을 통과시키기 위한 샤프트(10) 등의 축의 길이를 스프링의 자연 길이보다 길게 하면, 비선형적인 공구(T)의 속도 제어가 가능하다. 즉, 공구(T)의 전진 거리가 일정한 거리에 도달한 경우에만 공구(T)의 전진 속도가 저감되도록 할 수 있다. 단, 이 경우에는, 공구 회전 구동 장치(2)를 확실하게 초기 위치까지 후퇴시키기 위해 L형 연결구(18)를 통해 실린더 기구(9)의 로드(9C)와 회전 장치 유지 부재(12)를 연결하는 것이 바람직하다.
한편, 도시된 바와 같이 스프링(30)의 탄성력이 공구 회전 구동 장치(2)에 상시 부하되는 경우에도 L형 연결구(18)를 통해 실린더 기구(9)의 로드(9C)와 회전 장치 유지 부재(12)를 연결할 수 있다. 이 경우에는, 공구 회전 구동 장치(2)를 후퇴시키기 위해 실린더 기구(9)의 추진력 및 스프링(30)의 탄성력 양자 모두를 병용할 수 있다.
또한, 스프링(30)으로는, 나선형의 스프링에 한정되지 않고 가스 스프링 등의 임의의 구조를 갖는 스프링을 이용할 수 있다. 그 밖에, 탄성체로서의 기능을 갖는 것이라면, 스프링이 부착된 댐퍼를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 스프링(30)의 탄성력에 의해 공구 회전 구동 장치(2)를 후퇴시키는 경우에는, 에어의 배관 경로를 간편하게 할 수도 있다. 구체적으로는, 공구 회전 구동 장치(2)를 구동시키기 위한 스위치(7)를 누른 경우에 적어도 피스톤(9B)을 전진시키기 위한 실린더 기구(9)의 공급구에 에어가 공급되도록 배관 경로가 구성되면 된다. 따라서, 오퍼레이트 밸브(20) 등의 전환 기구(19)를 생략할 수도 있다.
이상과 같은 제2 실시형태에서의 공구 구동 장치(1A)에 의하면, 제1 실시형태에서의 공구 구동 장치(1)의 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 게다가, 스프링(30) 등의 탄성체를 간단히 설치하는 것만으로, 공구(T)의 이송 속도를 제어할 수 있다. 또한, 에어의 배관 경로를 간편하게 하거나, 실린더 기구(9)와 회전 장치 유지 부재(12)를 연결하기 위한 L형 연결구(18)의 생략이 가능하다.
(제3 실시형태)
도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 공구 구동 장치의 정면도이다.
도 10에 나타낸 제3 실시형태에서의 공구 구동 장치(1B)에서는, 공구 회전 구동 장치(2)의 가이드 기구(8)를 마련하지 않고 L형 연결구(18)만으로 공구 회전 구동 장치(2)를 실린더 기구(9)에 연결한 점이 도 1에 도시하는 제1 실시형태에서의 공구 구동 장치(1)와 상이하다. 다른 구성 및 작용에 관해서는 도 1에 도시하는 공구 구동 장치(1)와 실질적으로 다르지 않기 때문에 동일한 구성에 관해서는 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 10에 나타낸 바와 같이, L형 연결구(18) 등의 임의의 고정 수단에 의해 공구 회전 구동 장치(2)의 방향을 공구 축방향(AX)으로 고정한 상태에서 공구 회전 구동 장치(2)를 실린더 기구(9)의 로드(9C)와 일체화할 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 나사 등의 고정 수단을 이용하여 적어도 2개소에서 공구 회전 구동 장치(2)를 고정하면, 공구 회전 구동 장치(2)의 방향을 공구 축방향(AX)으로 고정하는 것이 가능하다. 또는, 1개소에서 면형 또는 선형으로 공구 회전 구동 장치(2)를 고정함으로써 공구 회전 구동 장치(2)의 방향을 고정하도록 해도 좋다.
즉, 실린더 기구(9)에서의 피스톤(9B)의 동력이 공구 회전 구동 장치(2)에 전달되도록 공구 회전 구동 장치(2)를 유지하기 위한 유지 기구로서 L형 연결구(18) 및 나사 등의 간편한 고정 수단을 이용할 수 있다.
이 경우, 공구 회전 구동 장치(2)의 가이드 기구(8)를 생략하여, 공구 구동 장치(1B)의 공구 이송 기구(3)를 간편한 구성으로 할 수 있다. 단, 도 10에 나타내는 예에서는, 노즈피스(16)를 실린더 기구(9)의 실린더 튜브(9A)측에 고정하기 위한 고정 부재로서 2개의 샤프트(10)가 이용된다. 또한, 샤프트(10) 대신에 통형상의 케이싱으로 실린더 기구(9)의 실린더 튜브(9A)측과 노즈피스(16)를 연결하도록 해도 좋다.
또한, 제1 및 제2 실시형태와 마찬가지로, 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 이송 기구(3)와 착탈 가능하게 연결하여, 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 이송 기구(3)로부터 제거한 상태에서 공구(T)에 회전 동작을 부여할 수 있도록 구성할 수 있다. 즉, 범용의 에어 드릴 장치 등의 공구 회전 구동 장치(2)에 공구 이송 기구(3)에 착탈하기 위한 구조를 부가하여 공구 구동 장치(1B)의 구성 요소로 할 수 있다. 단, 공구 이송 기구(3)에 착탈하기 위한 구조를 마련한 전용의 공구 회전 구동 장치(2)를 구성 요소로 하여 공구 구동 장치(1B)를 구성해도 좋다. 또한, 제2 실시형태에서 예시되는 바와 같은 스프링(30)을 제3 실시형태의 공구 구동 장치(1B)에 설치해도 좋다.
(제4 실시형태)
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 공구 구동 장치의 정면도이다.
도 11에 나타낸 제4 실시형태에서의 공구 구동 장치(1C)에서는, 공구 회전 구동 장치(2)를 실린더 기구(9)와 일체화한 점이 도 1에 도시하는 제1 실시형태에서의 공구 구동 장치(1)와 상이하다. 다른 구성 및 작용에 관해서는 도 1에 도시하는 공구 구동 장치(1)와 실질적으로 다르지 않기 때문에 동일한 구성에 관해서는 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 11에 나타낸 바와 같이 공구 회전 구동 장치(2)를 실린더 기구(9)의 로드(9C)에 상시 고정할 수도 있다. 즉, 수리 등의 특별한 경우를 제외하고는 공구 회전 구동 장치(2)를 실린더 기구(9)로부터 착탈하지 않도록 할 수 있다. 이 경우에는, 범용의 에어 드릴 장치 등이 아니라, 전용의 공구 회전 구동 장치(2)를 구성 요소로 하여 공구 구동 장치(1C)를 구성할 수도 있다.
즉, 실린더 기구(9)에서의 피스톤(9B)의 동력이 공구 회전 구동 장치(2)에 전달되도록 공구 회전 구동 장치(2)를 유지하기 위한 유지 기구로서, 로드(9C)와 공구 회전 구동 장치(2)를 일체화시키기 위한 임의의 고정 수단을 이용할 수 있다. 따라서, 체결을 수반하는 고정 수단이나 커넥터 등의 고정 수단에 한정되지 않고, 용접이나 납땜 등의 착탈할 수 없는 고정 수단을 이용할 수도 있다. 또는, 공구 회전 구동 장치(2)와 실린더 기구(9)의 로드(9C)를 주조나 성형 가공에 의해 일체화함으로써, 공구 회전 구동 장치(2)를 유지하기 위한 유지 기구를 형성해도 좋다.
또한, 그립(6), 스위치(7), 에어의 공급구(5) 등의 일부 구성 요소는, 공구 회전 구동 장치(2)측이 아니라 실린더 기구(9)측에 마련하도록 해도 좋다. 또한, 샤프트(10) 대신 통형상의 케이싱으로 실린더 기구(9)의 실린더 튜브(9A)측과 노즈피스(16)를 연결하도록 해도 좋다.
이러한 구조를 갖는 제4 실시형태의 공구 구동 장치(1C)에 의하면, 공구 회전 구동 장치(2)를 공구 이송 기구(3)로부터 간편하게 착탈하기 위한 구조가 불필요해진다. 이 때문에, 부품수를 줄일 수 있다. 따라서, 공구 구동 장치(1C)는 양산화에 적합하다.
또한, 제1 또는 제2 실시형태에서 예시되는 바와 같은 공구 회전 구동 장치(2)의 공구 축방향(AX)에서의 이동을 가이드하기 위한 가이드 기구(8)를 제4 실시형태의 공구 구동 장치(1C)에 마련해도 좋다. 또한, 제2 실시형태에서 예시되는 바와 같은 스프링(30)을 제4 실시형태의 공구 구동 장치(1C)에 마련해도 좋다.
(다른 실시형태)
이상, 특정한 실시형태에 관해 기재했지만, 기재된 실시형태는 일례에 불과하고, 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 여기에 기재된 신규 방법 및 장치는, 여러 다른 양식으로 구현화할 수 있다. 또한, 여기에 기재된 방법 및 장치의 양식에 있어서, 발명의 요지로부터 일탈하지 않는 범위에서, 생략, 치환 및 변경을 다양하게 행할 수 있다. 첨부된 청구범위 및 그 균등물은, 발명의 범위 및 요지에 포함되어 있는 것으로서, 이와 같은 여러 양식 및 변형예를 포함한다.
예컨대, 각 도면에는, 압축 에어를 동력으로 하여 실린더 기구(9) 및 공구 회전 구동 장치(2)를 구동시키는 예가 도시되어 있지만, 전술한 바와 같이, 유압식 등 다른 액체 또는 기체로 구성되는 유체를 동력으로 하는 실린더 기구 또는 공구 회전 구동 장치를 이용하여 공구 구동 장치(1, 1A, 1B, 1C)를 구성할 수 있다. 또한, 실린더 기구(9)로서, 볼 부시를 내장한 내하중 타입의 실린더 기구 등, 다른 구조를 갖는 실린더 기구를 이용해도 좋다.
또한, 실린더 기구(9)나 오퍼레이트 밸브(20)에 입력시키는 공기압 신호를 자동 생성하기 위한 제어 기기를 공구 구동 장치(1, 1A, 1B, 1C)에 접속하도록 해도 좋다. 예컨대, 오퍼레이트 밸브(20)를 일정 기간마다 전환하는 공기압 신호를 제어 장치에서 생성함으로써 스텝 가공용의 이송 동작을 공구(T)에 자동적으로 부여하는 것이 가능해진다.
물론, 각 실시형태에서의 기술 요소를 서로 조합하여 공구 이송 기구 및 공구 구동 장치를 구성할 수도 있다.
1, 1A, 1B, 1C : 공구 구동 장치 2 : 공구 회전 구동 장치
3 : 공구 이송 기구 4 : 공구 회전 기구
5 : 에어의 공급구 6 : 그립
7 : 스위치 8 : 가이드 기구
9 : 실린더 기구 9A : 실린더 튜브
9B : 피스톤 9C : 로드
9D : 플레이트 9E, 9F : 관통 구멍
10 : 샤프트 11 : 리니어 부시
11A : 스토퍼부 12 : 회전 장치 유지 부재
12A, 12B : 부재 13 : 연결구
14 : 판형 연결구 15 : 멈춤 나사
16 : 노즈피스 17 : 부싱 팁
18 : L형 연결구 19 : 전환 기구
20 : 오퍼레이트 밸브 21 : 브래킷
22 : 공급원 23 : 제어 밸브
24 : 회전 구동계 25 : 감압 밸브
26 : 스피드 컨트롤러 26A : 제1 스피드 컨트롤러
26B : 제2 스피드 컨트롤러 27 : 체크 밸브
28 : 가변 스로틀 29 : 끼임 방지 바아
30 : 스프링 31 : 스토퍼
32 : 접촉판 T : 공구
AX : 공구 축방향

Claims (13)

  1. 공구를 유지하여 회전시키는 휴대형 공구 회전 구동 장치를, 실린더 튜브의 외부에서의 피스톤의 동력에 의해 공구 축방향으로 이동시키기 위한 실린더 기구로서, 로드의 축이 상기 공구의 축 상이 되도록 배치된 실린더 기구와,
    상기 공구축을 중심으로 하여 대칭이 되도록 배치된 평행한 2개의 샤프트를 통하여 상기 실린더 기구의 상기 실린더 튜브측과 직접 또는 간접적으로 연결되어, 상기 실린더 기구의 피삭재에 대한 위치 결정을 행하기 위한 위치 결정 기구로서, 상기 피삭재에 부착되는 천공 지그에 부착되는 위치 결정 기구와,
    상기 실린더 기구에서의 상기 피스톤의 동력이 상기 공구 회전 구동 장치에 전달되도록 상기 공구 회전 구동 장치를 상기 실린더 기구의 상기 로드측에 고정하는 것에 의해 상기 공구 회전 구동 장치를 유지하기 위한 유지 기구
    를 포함하는 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실린더 기구는, 상기 피스톤을 상기 공구 축방향으로 전진시키기 위한 유체의 제1 공급구 및 상기 피스톤을 후퇴시키기 위한 상기 유체의 제2 공급구를 갖고,
    상기 실린더 기구에 공급되는 상기 유체의 공급처를 상기 제1 공급구와 상기 제2 공급구 사이에서 전환하는 전환 기구를 마련한 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피스톤을 상기 공구 축방향으로 전진시키기 위해 상기 실린더 튜브 내에 공급되는 유체의 유량 및 상기 피스톤을 상기 공구 축방향으로 전진시키기 위해 상기 실린더 튜브로부터 배출되는 유체의 유량 중 적어도 한쪽을 조정함으로써 상기 공구 회전 구동 장치의 전진 속도를 제어하기 위한 가변 스로틀을 마련한 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공구 회전 구동 장치의 전진 속도를 조정하기 위한 탄성체를 마련한 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공구 회전 구동 장치의 전진 속도를 비선형으로 조정하기 위한 단일 또는 복수의 탄성체를 마련하고, 상기 복수의 탄성체는 서로 다른 스프링 상수를 갖는 것인 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공구 회전 구동 장치를 후퇴시키기 위한 탄성체를 마련한 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공구 회전 구동 장치의 상기 공구 축방향에서의 이동을 가이드하기 위한 가이드 기구를 마련한 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  8. 제2항에 있어서, 상기 전환 기구로서 상기 유체에 의해 상기 유체의 공급처를 전환하는 오퍼레이트 밸브를 이용한 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  9. 제1항, 제2항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤을 상기 공구 축방향으로 전진시키기 위해 상기 실린더 튜브 내에 공급되는 유체의 유량을 조정하기 위한 감압 밸브를 마련한 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  10. 제7항에 있어서, 상기 가이드 기구의 상기 공구 축방향에서의 길이를 조절하기 위한 조절 기구를 마련한 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구.
  11. 제1항, 제2항, 제8항 중 어느 한 항에 기재된 공구 구동 장치용의 공구 이송 기구와,
    상기 공구 이송 기구와 연결된 상기 공구 회전 구동 장치
    를 구비하는 공구 구동 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 공구 회전 구동 장치는, 상기 공구 이송 기구와 착탈 가능하게 연결되고, 상기 공구 이송 기구로부터 제거된 상태에서 공구에 회전 동작을 부여할 수 있도록 구성되는 것인 공구 구동 장치.
  13. 로드의 축이 공구의 축 상이 되도록 배치된 실린더 기구의 실린더 튜브측과, 상기 공구축을 중심으로 하여 대칭이 되도록 배치된 평행한 2개의 샤프트를 통하여 직접 또는 간접적으로 연결된 위치 결정 기구로서 피삭재에 부착되는 천공 지그에 부착되는 위치 결정 기구에 의해 상기 실린더 기구의 피삭재에 대한 위치 결정을 행하는 단계와,
    상기 실린더 기구의 상기 로드측에 고정하는 것에 의해 상기 실린더 기구에서의 피스톤의 동력이 전달되도록 유지된 휴대형 공구 회전 구동 장치로 공구를 유지하고, 유지한 상기 공구를 회전시키는 단계와,
    상기 공구 회전 구동 장치를 상기 실린더 튜브의 외부에서의 상기 피스톤의 동력에 의해 공구 축방향으로 이동시키는 단계
    를 포함하는 공구 구동 방법.
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