KR102266459B1

KR102266459B1 - 터릿 칼날 거치대(turret tool post)

Info

Publication number: KR102266459B1
Application number: KR1020197029858A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 아오야기
Original assignee: 시티즌 도케이 가부시키가이샤; 시티즌 마쉬나리 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2021-06-17
Also published as: KR20190128679A; TW201834772A; US20200206821A1; TWI732098B; CN110198799B; EP3597335A4; ES2883704T3; JP6546950B2; US11052463B2; JP2018153877A; EP3597335B1; EP3597335A1; WO2018168197A1; CN110198799A

Abstract

　터릿 칼날 거치대(100)에서 가공 본체부에 연결된 케이블이 꼬이지 않고, 또한, 다른 공구가 사용되고 있을 때에 냉각수가 가공 본체부에 닿지 않도록 하기 위해, 터릿 칼날 거치대(100)는 워크(210)를 가공하는 공구(90)가 장착되는 터릿면(22)을 복수 개 가지는, 선회를 통해 공구(90) 중 어느 하나가 워크(210)의 가공에 사용되기 위하여 선택되는 선회부(20)과, 선회부(20)의 내측에 공구(90)과는 별도의 레이저 가공 장치의, 광케이블(85)이 연결 된 레이저헤드(80)가 설치된, 선회하지 않는 비선회부(30)와, 레이저헤드(80)가 선택되어 있는 상태에서는 워크(210)에 대하여 레이저헤드(80)에 의한 가공을 허용하는 열린 부위(23)(가공허용부)이 형성되어 있다.

Description

터릿 칼날 거치대(TURRET TOOL POST)

본 발명은 터릿 칼날 거치대에 관한 것이다.

선반 등에 사용되는 칼날거치대로서 터릿 칼날 거치대가 있다. 터릿 칼날 거치대는 칼날거치대 본체에 대해서 선회 가능하도록 지지된 터릿 헤드를 갖추고 있다. 이 터릿 헤드에는 선회하는 원주 방향을 따라서 바이트 및 엔드밀 등의 복수의 공구가 장착되어, 터릿 헤드가 선회함으로써 워크의 가공에 사용될 공구 중 하나가 선택된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

　터릿 헤드에 장착되는 공구는 주로 워크에 접촉시킴으로써 워크의 가공을 수행한다. 터릿 헤드에 이들 공구와는 종류가 다른 특수한 공구를 추가적으로 탑재할 수 있다면 가공의 배리에이션을 늘릴 수 있다. 특수한 공구로서는 예를 들면 레이저 가공을 수행하는 레이저 가공 장치가 있다(예를 들면, 특허문헌1참조).

일본 특허번호 제3691570호 공보

　특허문헌1에서는 레이저 가공 장치의 가공을 수행하는 가공 본체부인 레이저헤드를 다른 공구와 동일하게 선회하는 부분에 설치하고 선회시킴으로써 선택 가능하게 되어 있다.

　또한 레이저 가공 장치 이외의 다른 특수한 공구를 설치하는 경우도 레이저헤드와 동일하게 선회하는 부분이 설치하는 것으로 상정된다. 예를 들면 1분동안 수 십 만 회전이라고 하는 고속으로 회전하는 고주파 스핀들은, 공구를 회전시키는 회전부가 선회하는 터릿 헤드에 설치 된다.

　터릿 헤드의 선회하는 부분에 설치된 공구는 워크를 가공할 때 터릿 헤드의 선회와 함께 선회시킬 필요가 있었다.

　본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로 터릿 헤드에 설치된 가공 본체부를 선회시키지 않더라도 가공 가능하도록 하는 터릿 칼날 거치대를 제공하는 것을 목적으로 한다.

　본 발명은 워크를 가공하는 공구가 주위에 복수 개 장착되어 선회함으로써 공구 중 하나를 선택하는 선회부와 상기 선회부의 내측에 배치되어 상기 워크를 가공하는 가공장치의 가공 본체부가 장착된, 상기 선회부에 대하여 선회하지 않는 비선회부를 구비하고, 상기 선회부의 선회를 통해 상기 가공 본체부에 대하여 소정의 위치에 위치가 정해진 상태로, 상기 가공 본체부에 의한 가공을 허용하는 가공허용부가 상기 선회부에 형성되어 있는 터릿 칼날 거치대다.

　본 발명에 관련된 터릿 칼날 거치대에 의하면 가공 본체부를 선회시키지 않더라도 가공할 수 있다.

　　도1은 본 발명의 일실시형태인 터릿 칼날 거치대를 도시하는 개략 사시도이다.
　　도2는 터릿 헤드를 자동 선반의 주축 쪽에서 본 정면도(공구 사용시)이다.
　　도3a는 터릿 헤드의 중심축을 포함하는 면에 의한 단면도(공구 사용시(결합상태))이다.
　　도3b는 터릿 헤드의 중심축을 포함하는 면에 의한 단면도(공구 선택 시(결합 해제 상태))이다.
　　도4는 터릿 헤드를 자동 선반의 주축 쪽에서 본 정면도(레이저헤드 사용 시)이다.
　　도5는 터릿 헤드의 중심축을 포함하는 면에 의한 단면도(레이저헤드사용 시 (결합상태))이다.
　　도6은 레이저헤드를 도면에 도시된 연직방향으로 이동시키는 이동부를 사이에 두고 고정벽부에 설치한 변형예를 나타내는, 도5에 상당하는 단면도이다.

　이하 본 발명에 관련된 터릿 칼날 거치대의 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 터릿 칼날 거치대(100)는 예를 들면 도1에 도시된 바와 같이 자동 선반에서 워크(210)을 파지한 주축(200)과 조합하여 사용된다. 터릿 칼날 거치대(100)의 중심축 (C)는 주축(200)의 중심축(C)0(도1에서z방향)과 평행이 되도록 설치 된다.

　터릿 칼날 거치대(100)는 도2, 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이 예를 들면 정십각형의 단면 형상을 가지는 터릿 헤드(10)을 구비하고 있다. 터릿 헤드(10)은 선회부(20)과 비선회부(30)과 엔드 플레이트(50)를 구비하고 있다.

선회부(20)은 터릿 헤드(10)의 위주 부분에 배치되어 정십각형의 단면 윤곽 형상의 외주벽부(21)을 가진다. 외주벽부(21)의 외주면을 형성하고 있는 정십각형의 각 변에 대응한 복수의 터릿면(22)에는 각각 공구(90)이 장착되어 있다. 각 공구(90)과 외주벽부(21)의 외면보다도 외측에 워크(210)을 가공하는 가공부(절삭이나 천공용 칼날 부분)을 가지고 있다. 또한 도2에서 공구(90)은 중심축(C)를 사이에 두고 연직방향으로 설치된 2개만을 도시하며 다른 방향으로 설치된 공구(90)의 도시는 생략되어 있다. 선회부(20)은 중심축(C) 주변에 선회 가능하도록 구성되어 있다. 선회부(20)은 도3a, 도3b에 도시된 3피스커플링(70)의 결합이 풀어진 상태(도3b참조)로 선회기어(72)가 회전했을 때만 선회하고 3피스커플링(70)이 결합한 상태(도3a참조)에서는 선회하지 않는다.

3피스커플링(70)은 도3a에 도시된 피스톤(74)가 중심축(C)을 따른 도면상 왼쪽 방향으로 이동함으로써 회전하지 않는 고정링(73)과 회전하는 선회기어(72)에 각기 맞물려서 결합된 회전하지 않는 계합판(71)이 고정링(73) 및 선회기어(72)에서 떨어진다(도3b참조). 이를 통하여 선회기어(72)는 도시를 생략한 다른 곳에서 온 동력을 받아서 중심축(C) 주변을 회전할 수 있게 되며 선회기어(72)의 회전에 의해 터릿 헤드(10)은 선회하여 공구(90) 중 어느 하나를 선택 가능하게 되어 있다.

　터릿 헤드(10)의 선회를 통해 원하는 공구(90)의 선택이 이루어지면 선회기어(72)의 회전이 멈추고 이 상태에서 피스톤(74)이 중심축(C)를 따른 도면상 오른쪽 방향으로 이동함으로써 계합판(71)이 고정링(73)과 선회기어(72)에 각기 맞물려서 결합된다(결합상태；도3a참조). 이 결합에 의해 선회기어(72)에 연결된 선회부(20)의 선회가 저지된다.

　터릿 헤드(10)는 3피스커플링(70)의 결합이 풀린 상태(결합 해제 상태)에서의 선회부(20)의 선회를 통해 설치되어 있는 복수의 공구(90) 중에 도면상 최하부에 배치된 1개의 공구(90)을 워크(210)의 가공용으로 선택한다. 선택된 공구(90)은 터릿 칼날 거치대(100)에서 온 구동력을 전달하는 전동기구(60)과 맞물려서 축(C2) 주변으로 회전할 수 있다. 또한 선택되는 공구(90)은 예를 들면 드릴과 같이 전동기구(60)과 맞물려서 축(C2) 주변으로 회전하는 것에 한정되지 않으며 바이트와 같이 전동기구(60)과 맞물리지 않고 회전하지 않는 것이라도 무방하다.

　공구(90)을 선택한 후에는 3피스커플링(70)의 결합에 의하여 선회부(20)은 고정된다. 터릿 칼날 거치대(100)은 중심축(C) 주변을 선회하는 것 이외에 도1에 도시되는z방향, y방향(z방향으로 수직교차 하는 수평방향)및 x방향(z방향으로 수직교차 하는 연직방향)으로도 움직임으로써 워크(210)에 대한 위치가 제어 된다.

　외주벽부(21)은 공구(90)이 설치되어 있는 부분보다도 중심축(C)방향에 따른 전방(주축(200)에 가까운 쪽)으로 연장되어 있으나 정십각형의 1개의 변에 대응한 일부분이 개구되어 있다.

　비선회부(30)은 선회부(20)의 선회중심(중심축(C)) 주변의 반지름방향의 내측에 배치되어 있다. 비선회부(30)은 터릿 칼날 거치대(100)의 선회하지 않는 부분에 고정된 고정벽부(31)을 가진다. 따라서 고정벽부(31)은 선회부(20)에 대해서 선회하지 않는다. 고정벽부(31)은 중심축(C)에 교차하는 자세로 배치되어 있다. 고정벽부(31)은 선회부(20)의 내면의 지름보다도 작은 치수로 형성되어 있으며 선회부(20)이 선회하여도 고정벽부(31)이 선회부(20)의 내면에 접촉하지 않는다. 또한 고정벽부(31)은 터릿 헤드(10)와 함께 z방향, x방향 및 y방향으로 움직인다.

　고정벽부(31)에는 도3a에 도시된 바와 같이 공구(90)과는 별도의 가공장치의 일례로서의 레이저 가공 장치의 레이저헤드(80)(가공 본체부의 일례)가 장착되어 있다. 레이저헤드(80)은 예를 들면 선단부(81)(가공선단부)가 도면상 아래쪽을 향해 있다. 레이 저헤드(80)은 외주벽부(21)의 반지름 방향 내측의 영역 특히 공구(90)보다도 중심축(C)방향의 전방에 배치되어 있다. 레이저헤드(80)도 선회하는 선회부(20)의 내면의 지름보다도 작은 치수이며 선회부(20)이 선회하여도 레이저헤드(80)이 선회부(20)의 내면에 접촉하지 않는다.

　레이저헤드(80)에는 광케이블(85)가 연결되어 있다. 광케이블(85)는 고정벽부(31) 이외에 터릿 칼날 거치대(100)의 내부의 선회하지 않는 부분에 고정되어서 일단이 레이저 가공 장치의 광원장치에 연결되고 다른 일단이 레이저헤드(80)까지 이어져서 광원장치에서 발생한 레이저 빛을 도광한다. 레이저헤드(80) 및 광케이블(85)는 선회하지 않는 부분에 고정되어 있기 때문에 선회부(20)이 선회하여도 광케이블(85)는 꼬이지 않는다. 또한 광케이블(85)는 반사경을 사용하여 공간을 도광하는 도광로에 비하여 사이즈를 작게 할 수 가 있으며 먼지나 오염물질이 도광로 내부로 침입하는 일도 없으며 배선 설계의 자유도도 높다.

레이저헤드(80)은 도광된 레이저 빛을 집광하여 선단부(81)에서 워크(210)에 대하여 출사하고 출사 한 레이저 빛의 열에 의해 워크(210)을 용융하여 가공하면서 레이저헤드(80) 내에 설치된 어시스트 가스 토출기구가 용융된 워크(210) 부분에 질소 등의 어시스트 가스를 분사함으로써 용융물을 날려버린다.

또한 고정벽부(31)에는 레이저헤드(80)을 덮는 내측커버부재(40)(내측의 커버 부재)가 설치되어 있다. 내측커버부재(40)은 레이저헤드(80)의 선단부(81)만을 노출시켜서 워크(210)을 향하게 하는 열린 부위(41)이 형성되어 노출된 선단부(81) 이외의 레이저헤드(80) 부분을 덮고 있다.

　여기서 외주벽부(21)은, 도2에 도시된 바와 같이, 공구(90) 중 어느 하나가 선택된 상태에서는, 도3a에 도시된 바와 같이 레이저헤드(80)과, 선택된 공구(90)에 의해 가공되고 있을 때의 워크(210)과의 사이에 배치되어 있다. 이를 통하여 외주벽부(21)은 선택한 공구(90)이 워크(210)을 가공하는 중에 워크(210)가 공구(90)와 접촉하는 부분을 향해서 뿌려지는 냉각수가 레이저헤드(80)에 닿지 않도록 차폐하고 있다.

한편 외주벽부(21)의 일부분(특히 중심축(C)의 전방으로 뻗은 부분의 일부분)은 앞서 서술한 바와 같이 개구되어 있으나 이 개구(이하 열린 부위(23)(가공허용부)이라고 칭한다.)는 외주벽부(21)의 정십각형 중 공구(90)이 설치되어 있지 않은 1변에 대응한 부분이다. 따라서 도4에 도시된 바와 같이 워크(210)을 가공하기 위해서 레이저헤드(80)가 선택되어 있는 상태, 즉, 선회부(20)의 선회에 의해 도5에 도시된 바와 같이, 레이저헤드(80)이 연직하방 위치에 열린 부위(23)의 위치가 정해진 상태로 열린 부위(23)은 열린 부위(41)과 겹쳐진다. 이를 통해 레이저헤드(80)의 선단부(81)은 외주벽부(21)에 차폐되지 않고 워크(210)를 향해 가공이 허용된 상태가 된다.

　엔드 플레이트(50)은 선회부(20)의 선단면측(주축(200)에 가까운 쪽)에, 중심축(C)에 대하여 수직으로 교차하도록 배치되어 선회부(20)의 일부로서 선회부(20)와 함께 선회한다. 엔드 플레이트(50)은 외주벽부(21)의 반지름방향의 내측 영역의 거의 전면을 덮고 있다. 단 도2，4에 도시된 바와 같이 엔드 플레이트(50)에는 열린 부위(23)이 형성되어 있는 부분에 대응하는 1변을 포함하며 중심축(C)를 향하는 반지름방향의 내측에 사다리꼴 형상의 열린 부위(51)이 형성되어 있다. 따라서 중심축(C) 방향으로 보았을 때 상기 내측의 영역 중 이 열린 부위(51)에 대응한 부분은 덮혀있지 않다. 또한 열린 부위(51)은 도4에 도시한 상태(레이저헤드(80)이 선택된 상태)에서 중심축(C)의 전방에서 중심축(C) 방향으로 보고 레이저헤드(80)의 선단부(81)을 노출시키는 높이의 위치까지 형성되어 있다.

　이와 같이 엔드 플레이트(50)에 중심축(C)을 따라 열린 부위(23)에 열린 부위(51)이 형성되어 있음으로 인하여 워크(210)을 열린 부위(23)의 영역 및 열린 부위(51)의 영역에 배치할 수 있다. 따라서 레이저헤드(80)이 선택되어 있는 상태에서는 도5에 도시된 바와 같이 외주벽부(21)의 내측 공간에 배치된 레이저헤드(80)의 선단부(81)가 워크(210)에 접촉할 정도까지 근접함으로써 레이저 가공 장치에 의한 가공을 할 수 있다.

　또한 터릿 칼날 거치대(100)은 레이저헤드(80)을 덮는 커버부가 이중구조로 되어 있다. 즉, 레이저헤드(80)은 외주벽부(21)과 엔드 플레이트(50)에 의해 공구(90)로 가공하고 있을 때의 냉각수가 닿지 않도록 주위가 둘러싸져 있으나 도3a, 5에 도시된 바와 같이 레이저헤드(80)은 추가적으로 외주벽부(21)과 엔드 플레이트(50)로 둘러싸인 내측이 공간에서 내측커버부재(40)로 둘러싸여 있다. 이처럼 레이저헤드(80)은 외측에서 외주벽부(21)과 엔드 플레이트(50)로 구성된 선회하는 외측의 커버와 그것보다 내측에서 선회하지 않는 내측커버부재(40)로 구성된 내측의 커버로 덮여 있다.

　따라서 레이저헤드(80)이 선택되어 있는 상태에서 외측의 커버의 열린 부위(23) 및 열린 부위(51)과 내측의 커버의 열린 부위(41)이 연직방향의 일직선 상에 나란히 겹쳐진 상태(도4，5참조)가 되어 터릿 헤드(10)에 형성된 1개의 열린 부위로서 기능하며 레이저헤드(80)에 의한 워크(210)의 가공이 허용된다.

　한편, 공구(90) 중 어느 하나가 선택되어 있는 상태에서는 엔드 플레이트(50)은 선회부(20)과 함께 회전하여 외측의 커버의 열린 부위(23)은 내측의 커버의 열린 부위(41)과 어긋난 각도 위치에 배치된 상태(도2，3a참조)가 되어 열린 부위(23)은 열린 부위(41)과 겹쳐지지 않으며 열린 부위(23)과 레이저헤드(80) 사이를 내측커버부재(40)가 차단한 상태가 된다. 이 결과 공구(90)으로 가공하고 있을 때의 냉각수가 열린 부위(23)을 통과하여 내측공간에 들어간 경우라 하더라도 열린 부위(23)과는 다른 각도 위치(최하부)에 형성된 열린 부위(41)까지 도달하지 않는다. 외측의 커버에 더하여 내측의 커버가 있음으로 인하여 내측의 커버의 열린 부위(41)에서 하방으로 노출된 선단부(81)를 포함하여 레이저헤드(80)의 전체에 냉각수가 닿는 것을 한층 더 억제할 수 있다.

　또한 본 실시형태의 터릿 칼날 거치대(100)은 외주벽부(21)의 열린 부위(23) 및 엔드 플레이트(50)의 열린 부위(51)이 형성되어 있기 때문에 레이저헤드(80)의 선단부(81)을 외측의 커버로 덮은 내측공간 안에서 열린 부위(23) 및 열린 부위(51)이 형성되어 있지 않은 것에 비해 높은 위치에 할 수 있다. 그 결과 예를 들어 냉각수가 외측의 커버의 열린 부위(23) 및 열린 부위(51)를 통하여 외측의 커버로 덮인 내측공간에 대량으로 들어와 하방으로 흘러 외주벽부(21)의 내면을 바닥면으로 삼아 고인 경우라 하더라도 선단부(81)이 상대적으로 높은 위치에 배치되어 있기 때문에 선단부(81)에 고인 냉각수를 부착시키기 어렵게 할 수 있다.

　또한 엔드 플레이트(50)에 열린 부위(51)을 형성하는 대신에 도6에 도시된 바와 같이, 고정벽부(31)에 레이저헤드(80)을 워크(210)에 근접시키는 방향(도6에서는 연직하방)으로 이동시키는 이동부(32)를 설치하여 그 이동부(32)에 레이저헤드(80)을 설치한 구성이라도 무방하다. 이와 같이 구성된 터릿 칼날 거치대(100)에 의하면 이동부(32)가 레이저헤드(80)을 하방으로 이동시킬 수 있다. 이를 통해 엔드 플레이트(50)에 열린 부위(51)을 형성하지 않더라도 레이저헤드(80)에 의한 가공 시에는 엔드 플레이트(50)의 최하부보다도 아래로 통과하는 워크(210)에 열린 부위(23)을 통하여 레이저헤드(80)의 선단부(81)을 근접시킬 수 있다.

　또한 레이저헤드(80)에의한 가공이 종료한 뒤에는 이동부3가 레이저헤드(80)을 상방으로 이동시킬 수 있어　선단부(81)을 워크(210)에서 떨어뜨린 상태에서 레이저헤드(80)을 보다 높은 위치에 있도록 유지시킬 수 있다.

　또한 본 실시형태의 터릿 칼날 거치대(100)은 별도의 공구의 일례로서 레이저 가공 장치를 적용하여 케이블이 연결된 가공 본체부의 일례로서 레이저헤드(80)을 적용한 것인데 본 발명에 관련된 터릿 칼날 거치대는 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명에 관련한 터릿 칼날 거치대에 있어서 가공 본체부로서는 레이저헤드(80)이 아니라, 예를 들면, 고주파 스핀들 등을 적용할 수도 있다.

　여기서 고주파 스핀들은 초고속(예를 들면, 매분 수십만 회전)으로 회전하여 전원에 접속된 전원케이블(전원코드)가 연결되어 있다. 따라서 선회부가 선회하여도 전원케이블이 꼬이지 않도록 할 필요가 있다. 본 발명에 관련된 터릿 칼날 거치대는, 앞서 서술한 레이저헤드의 예시에서 알 수 있듯이, 가공 본체부 및 케이블은 비선회부에 고정되어 있고 선회부가 선회하여도 케이블이 꼬이지 않기 때문에 전원케이블이 연결된 고주파 스핀들을 비선회부에 고정한 것에 대해서도 본 발명에 관련된 효과를 발휘한다.

　또한 케이블이 연결된 가공 본체부는 레이저헤드와 고주파 스핀들에만 한정되어 있지 않다. 또한 가공 본체부에 연결된 케이블에는 튜브 등의 관도 포함된다.

　앞서 서술한 터릿 칼날 거치대(100)은 레이저헤드(80)가 선회하는 외측의 커버와 선회하지 않는 내측의 커버에 의해 2중으로 덮여 있으나 본 발명에 관련된 터릿 칼날 거치대는 특수 공구에 있어서 가공 본체부(레이저헤드(80) 등)을 이중으로 덮는 것이 아니어도 무방하며 적어도 외측의 커버를 가지는 것이면 무방하다.

[관련출원의 상호 참조]

　본 출원은 2017년 3월 15일에 일본국 특허청에 출원된 특허2017-050444에 근거하여 우선권을 주장하며 그 모든 개시는 완전히 본 명세서에 참조에 의해 포함된다.

Claims

워크를 가공하는 공구가 주위에 복수 개 장착되는 선회부 - 상기 선회부는 선회함으로써 상기 공구 중 하나를 선택하도록 구성됨 -; 및
상기 워크를 가공하는 가공장치의 가공 본체부가 장착된, 상기 선회부에 대해서 선회하지 않는 비선회부 - 상기 비선회부는 선회부의 내측에 배치됨 -;
을 포함하고,
상기 선회부에는 가공허용부가 형성되어 있고, 상기 가공허용부는 상기 선회부의 선회를 통해 상기 가공 본체부에 대해 소정의 위치에 위치가 정해진 상태로 상기 가공 본체부에 의한 가공을 허용하는,
터릿 칼날 거치대.
제 1 항에 있어서,
상기 가공허용부는 상기 가공 본체부가 상기 워크를 향하게 하는 개구이며, 그리고
상기 터릿 칼날 거치대는 상기 비선회부에 고정되고, 그리고 상기 공구가 선택되어 있을 때에는 상기 개구와 상기 가공 본체부의 사이를 차단하는 내측의 커버부를 포함하는,
터릿 칼날 거치대.
제 2 항에 있어서,
상기 선회부는 상기 선회의 중심축 방향을 따라 상기 개구로 통하는 열린 부위를 구비하는,
터릿 칼날 거치대.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비선회부는 상기 가공 본체부를 상기 워크를 향해 이동시키는 이동부를 포함하는,
터릿 칼날 거치대.