KR102404553B1

KR102404553B1 - 디퍼렌셜 케이스의 가공기

Info

Publication number: KR102404553B1
Application number: KR1020207023343A
Authority: KR
Inventors: 하루오 만다이
Original assignee: 가부시키가이샤 하루 기쥬츠 겐큐쇼
Priority date: 2018-05-01
Filing date: 2018-05-01
Publication date: 2022-06-02
Also published as: CN111727097B; TW201945100A; WO2019211887A1; US20210039209A1; US11759900B2; TWI774917B; CN111727097A; JPWO2019211887A1; JP6546355B1; EP3789141A1; EP3789141A4; KR20200105929A

Abstract

디퍼렌셜 케이스(10)를 유지하고 디퍼렌셜 케이스(10)를 회전시키는 셔틀 유닛(3)과, 대향 배치된 좌우 한 쌍의 가공 유닛(4)과, 디퍼렌셜 케이스(10)를 가공하기 위한 공구(40)를 지지하는 공구 지지대(6)를 구비하고, 좌우 한 쌍의 가공 유닛(4)의 슬라이드 기구는, 좌우방향의 일축의 슬라이드 전용이며, 셔틀 유닛(3)은 상하방향 및 전후방향으로 이동 가능하고, 좌우 한 쌍의 가공 유닛(4)에 장착한 공구로 디퍼렌셜 케이스(10)의 내면 중 관통홀을 둘러싸는 단부 및 디퍼렌셜 케이스 (10)의 플랜지 구멍의 가공이 가능하며, 공구 지지대(6)로 지지된 공구(40)의 절삭로 셔틀 유닛(3)로 유지되어 회전중인 디퍼렌셜 케이스(10)의 내면을 구면 형상으로 절삭 가공 가능하다.

Description

디퍼렌셜 케이스의 가공기

본 발명은, 디퍼렌셜 케이스(differential gear case)의 가공기(加工機)에 관한 것으로, 내면을 구면(球面) 형상으로 절각 가공하면서 동시에 디퍼렌셜 케이스의 각종 가공을 행하는 디퍼렌셜 케이스의 가공기에 관한 것이다.

종래부터, 디퍼렌셜 케이스의 절삭 가공을 행하는 각종 가공기가 알려져 있다. 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 워크 가공용 지그 장치는, 모터에 의해 회전하는 기대(基臺)에 디퍼렌셜 케이스을 지지하고, 절삭공구(가공도구)에 의해 디퍼렌셜 케이스의 구면 형상의 내면을 절삭 가공할 수 있다. 더 구체적으로는, 디퍼렌셜 케이스를 셋팅한 기대를 회전시키면서 NC제어되는 절삭공구를 디퍼렌셜 케이스 내면의 가공면 하단에 맞닿게 한다. 그리고, 가공면 하단부에서 상단부에 걸쳐서 원호 형상으로 절삭공구를 이동시켜서, 절삭 가공을 수행한다.

한편, 특허문헌 2에는, 회전 가능하고 또 전후방향으로 슬라이딩 가능한 셔틀 유닛과, 상하방향으로 슬라이딩 하는 내면가공 절삭공구 교환장치와, 워크를 사이에 두도록 대향 배치된 좌우 한쌍의 가공유닛을 구비하고, 간단한 구조이면서 범용성을 잃지 않고, 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능해지는 디퍼렌셜 케이스의 가공기가 제안되었다.

일본 실용신안 공개공보 실개소63-120701호 일본 특허 공개공보 제2014-195851호

디퍼렌셜 케이스의 내면 가공에는, 워크는 고정하고 공구를 회전시켜서 구멍(穴) 근방의 단면을 절삭 가공하는 단면(端面) 가공이나, 워크를 고속 회전시키면서 워크 내면의 구면 등을 구면 형상으로 절삭 가공하는 전구(全球) 가공을 수행할 수 있다. 특허문헌 1에 기재된 워크 가공용 지그 장치는, 디퍼렌셜 케이스의 전구 가공을 수행할 수 있지만, 이 가공을 위한 전용기이며, 샤프트 구멍 가공이나 단면 가공을 하려면, 이들의 각 가공을 수행하기 위해 디퍼렌셜 케이스를 다른 전용기로 옮겨야만 했다.

이에 비해, 특허문헌 2에 기재된 디퍼렌셜 케이스의 가공기는, 상기한 바와 같이, 한 대로 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능했지만, 동 가공기의 셔틀 유닛은 위치 결정을 위한 회전만 하고 디퍼렌셜 케이스를 고속 회전시킬 수는 없었다. 따라서, 동 가공기에서는 디퍼렌셜 케이스의 전구 가공을 수행할 수는 없었다.

본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하는 것이며, 간단한 구조이면서 범용성을 잃지 않고, 한 대로 전구가공 및 단면가공에 더하여 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능한 범용성이 높은 디퍼렌셜 케이스의 가공기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 디퍼렌셜 케이스의 가공기는, 디퍼렌셜 케이스를 유지하여 상기 디퍼렌셜 케이스 회전시키는 셔틀 유닛과, 대향 배치 된 좌우 한 쌍의 가공 유닛과, 상기 디퍼렌셜 케이스를 가공하기 위한 공구를 지지하는 공구 지지대를 구비하고, 상기 좌우 한 쌍의 가공 유닛의 슬라이드 기구는, 좌우 방향의 일축의 슬라이드 전용이며, 상기 셔틀 유닛은 상하방향 및 전후방향으로 이동 가능하며, 상기 좌우 한 쌍의 가공 유닛에 장착한 공구로, 상기 디퍼렌셜 케이스의 내면 중 관통홀을 둘러싸는 단부 및 상기 디퍼렌셜 케이스의 플랜지 구멍의 가공이 가능하며, 상기 공구 지지대로 지지된 공구의 절삭날로, 상기 셔틀 유닛으로 유지되어 회전중인 상기 디퍼렌셜 케이스의 내면을 구면 형상으로 절삭 가공할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 따르면, 디퍼렌셜 케이스를 유지하는 셔틀 유닛은, 디퍼렌셜 케이스를 회전시킬 수 있으며, 또한 상하방향 및 전후방향으로 이동 가능하기 때문에, 디퍼렌셜 케이스 내면의 전구가공이 가능하면서 동시에 좌우 한 쌍의 가공 유닛의 슬라이드 기구는 좌우 방향으로 슬라이딩하기 때문에, 가공 유닛에 장착한 공구에 의해 디퍼렌셜 케이스의 내면의 단면 가공이 가능하게 된다. 이 이외에, 디퍼렌셜 케이스를 유지하는 셔틀 유닛이 상하방향 및 전후방향으로 이동 가능하기 때문에, 가공 유닛의 슬라이드 기구가 좌우방향의 일축의 슬라이드 전용이라도 디퍼렌셜 케이스의 플랜지에 원주를 따라서 배치된 플랜지 구멍의 가공이 가능해지고, 아울러 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능해진다. 즉, 본 발명에 의하면, 장치의 복잡화나 대형화를 방지하고, 간단한 구조이면서 범용성을 손상하지 않고 한 대로 전구가공 및 단면가공에 더하여, 사이드기어 구멍 등의 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능해진다.

상기 본 발명의 디퍼렌셜 케이스의 가공기에 있어서는, 상기 가공 유닛의 공구에 장착하는 커터가 로봇으로 공급되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 공구 지지대는 선회 가능하고, 또한 상기 가공 유닛에 장착하는 공구를 장착할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 공구의 전환이 용이해지면서 가공에 사용되는 공구의 종류를 늘릴 수 있다.

본 발명의 효과는 상기와 같고, 요약하면, 회전중인 디퍼렌셜 케이스 내면의 전구가공이 가능할 뿐만 아니라 가공 유닛에 장착한 공구에 의해 디퍼렌셜 케이스의 내면의 단면가공에 더하여 디퍼렌셜 케이스 플랜지에 원주를 따라 배치된 플랜지 구멍의 가공이 가능해지고, 아울러 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능해지고, 장치의 복잡화나 대형화를 방지하여 간단한 구조이면서도 범용성을 손상하지 않고, 한 대로 전구가공 및 단면가공에 더하여 플랜지 구멍 등의 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능해진다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관련한 디퍼렌셜 케이스의 가공기의 가공 대상물인 워크의 사시도이고,
도 2는, 도 1에 나타낸 워크의 종단면도이고,
도 3은, 도 1에 나타낸 워크의 횡단면도이고,
도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 관련한 디퍼렌셜 케이스의 가공기의 가공 대상물인 워크의 다른 예에 관련한 종단면도이고,
도 5는, 본 발명의 일 실시형태에 관련한 디퍼렌셜 케이스의 가공기의 가공 대상물인 워크의 또 다른 예에 관련한 종단면도이고,
도 6은, 본 발명의 일 실시형태에 관련한 디퍼렌셜 케이스의 가공기의 정면도이고,
도 7은, 본 발명의 일 실시형태에 관련한 디퍼렌셜 케이스의 가공기에 있어서, 한 쌍의 샤프트 구멍을 가공하는 모습을 나타낸 사시도이고,
도 8은, 도 7의 상태에서 세로 중심 축 회전 방향으로 디퍼렌셜 케이스를 90도 회전시킨 상태를 나타낸 사시도이고,
도 9는, 도 8의 상태에서 워크를 승강체와 일체로 하강시킨 상태를 나타내는 사시도이고,
도 10은, 도 9의 상태에서 플랜지의 전주(全周)에 플랜지 구멍의 천공 가공 및 태핑 가공이 완료된 상태를 나타내는 사시도이고,
도 11은, 도 6에 나타낸 가공기에 있어서, 워크의 개구부에 공구를 진입시키 기 직전의 상태의 주요부를 도시한 사시도이고,
도 12는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 워크의 가공기로의 셋팅상태의 주요부를 나타내는 단면도이고,
도 13은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 워크의 가공 개시 상태의 주요부를 나타내는 단면도이고,
도 14는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 워크의 가공이 진행된 상태의 주요부를 나타내는 단면도이고,
도 15는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 워크의 가공이 더 진행된 상태의 주요부를 나타내는 단면도이고,
도 16은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 워크의 가공이 완료된 상태의 주요부를 나타내는 단면도이고,
도 17은, 본 발명의 일 실시형태에 관련한 공구 교환구의 정면도이고,
도 18은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 가공 유닛에 장착한 한 쌍의 공구로 커터를 사이에 끼워 넣은 상태를 나타내는 도면이고,
도 19는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 가공 유닛에 장착한 한쌍의 공구로 다른 커터를 사이에 끼워 넣은 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 도면을 참조하면서 설명한다. 먼저 도 1-3을 참조하면서 가공 대상물인 워크(10)에 관해서 설명한다. 워크(10)는 차동 변속 기구의 내장용 케이스인 디퍼렌셜 케이스이다. 도 1은, 워크(10)의 사시도, 도 2는 도 1에 나타낸 워크(10)의 종단면도, 도 3은 도 1에 나타낸 워크(10)의 횡단면도를 나타내고 있다. 도 1~3에 나타낸 워크(10)는 가공 후의 상태를 나타내고 있으며, 샤프트 구멍(12)이나 플랜지 구멍(17)은, 도 6에 나타낸 디퍼렌셜 케이스의 가공기(1)가 구비하는 가공 유닛(4)에 장착한 공구로, 천공 등의 가공이 이루어진다.

도 1에 있어서, 원통부(11)의 측면을 둘러싸도록 플랜지부(16)가 형성되어 있고, 플랜지부(16)에는 복수의 플랜지 구멍(17)이 형성되어 있다. 도 2에 있어서 원통부(11)의 측면에는 한 쌍의 관통홀인 샤프트 구멍(12)이 형성되어 있고, 원통부(11)의 상하에는 한 쌍의 관통홀인 액슬 구멍(13)이 형성되어 있다. 또한, 도 3에 있어서, 원통부(11)의 측면에는 한 쌍의 창문 모양의 개구부(14)가 형성되어 있다. 워크(10)의 내면(15)은 반지름이 r인 구면을 형성하고 있다.

본 실시형태에 관련한 워크(10)는, 내면(15) 전체에 걸쳐 구면을 형성하고 있다. 워크(10)는 이에 한정되는 것은 아니고, 도 4에 나타낸 워크(60)와 같이, 면 (50), 면(51), 면(52), 및 면(53)의 독립적인 4면이 구면 또는 구면에 가까운 형상을 형성하고 있는 것도 있다. 또한, 도 5에 나타낸 워크(61)와 같이, 면(54) 및면(55)의 독립적인 2면이 구면 또는 구면에 가까운 형상을 형성하고 있는 것도 있다. 설명의 편의를 위해, 도 4 및 도 5는에서는, 면(50)~면(55)을 볼록 형태로 과장해서 도시하고 있는데, 실제로는 다른 면과 연속한 면이다. 워크(10), 워크(60), 및 워크(61)의 어느 것이라도 당해 구면 등에 절삭날을 맞닿게 한 상태에서 워크를 고속 회전시키면서 당해 구면 등을 구면 형상으로 가공할 수 있다. 본 실시형태에서는, 워크를 고속 회전시키면서 워크 내면의 구면 등을 구면 형상으로 절삭 가공하는 것을 전구 가공이라 한다.

또한, 워크의 내면 가공에 있어서는, 도 18에 있어서, 워크 내면 중, 샤프트 구멍(58) 근방의 단면(56)만을 구면으로 가공하는 경우나, 도 19에 있어서 워크 내면 중, 액슬 구멍(59) 근방에 형성된 단면(57)(평면부)을 가공하는 경우가 있다. 본 실시형태에서는, 워크는 고정하고 공구를 회전시켜서 워크 내면의 단면을 절삭 가공하는 것을 단면 가공이라 한다. 후에 설명하는 바와 같이, 단면 가공은, 전구 가공과는 다른 전용 공구를 이용한 별도의 공정이 된다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 관련한 디퍼렌셜 케이스의 가공기(1)에 대해서 설명한다. 먼저, 도 6을 참조하면서 가공기(1)의 구성을 개략적으로 설명한다. 도 6은, 본 발명의 일 실시형태에 관련한 디퍼렌셜 케이스의 가공기(1)의 정면도이다. 도 6에 있어서, 베이스(2) 위에, 셔틀 유닛(3), 가공 유닛(4), ATC (자동공구교환장치)(5) 및 공구 지지대(6)가 탑재되어 있다.

셔틀 유닛(3)은 디퍼렌셜 케이스를 유지하고, 이를 회전시킬 수 있다. 셔틀 유닛(3)은, 승강체(30)를 구비하고 있으며, 이것과 일체로 Y방향(전후방향)으로 이동 가능하다. 승강체(30)는, 모터(31)에 의해 볼 나사(32)가 회전하고, 가이드(33)를 따라서 Z방향(상하방향)으로 이동 가능하다. 승강체(30)는, 워크(10)를 유지하는 클램퍼(34) 및 클램퍼(34)를 회전시키는 회전기대(35)를 구비하고 있다. 이 구성에 따르면, 워크(10)는 클램퍼(34)로 유지된 상태에서 회전 기대(35)과 일체로 회전한다. 셔틀 유닛(3)은, 회전 기대(35)에 대해 워크(10)의 위치 결정을 위한 저속 회전(10rpm정도)과, 워크(10)의 전구 가공을 위한 고속 회전(예를 들면, 400~ 600rpm)의 2종류의 회전을 시키는 것이 가능하다.

보다 구체적으로는, 셔틀 유닛(3)은, 워크(10)를 고속 회전시키면서 워크(10)를 Y방향(전후방향) 및 Z방향(상하방향)으로 이동시킬 수 있기 때문에, 워크(10)의 위치 결정뿐만 아니라 나중에에 서명할 전구 가공이 가능해진다. 워크(10)의 회전을 정지시킨 상태에서 워크(10)를 Y방향(전후방향) 및 Z방향(상하방향)으로 연속적으로 이동시킴으로써 워크(10)를 원형으로 연속적으로 이동시키는 것이나 워크(10)를 각 부위의 윤곽을 따라서 이동시키는 것도 가능해져, 나중에 설명할 컨투어링 가공이나 디버링(deburring) 가공이 가능해진다.

또한, 워크(10)의 각 부위의 가공이 완료할 때마다 워크(10)를 Y방향(전후방향) 및 Z방향(상하방향)으로 이동시킴으로써 워크(10)를 다른 부위의 가공을 순차적으로 수행할 수 있고, 나중에 설명할 플랜지 구멍 등의 워크(10)의 다른 부위의 가공이 가능해진다.

공구 지지대(6)에는, 공구(40)가 고정되어 있다. 공구(40)는, 워크(10)의 구면상의 내면을 절삭 가공하기 위한 절삭날을 가지고 있다. 공구(40)에 의한 워크 (10)의 가공은, 공구(40)가 고정된 상태에서 워크(10)를 이동시키면서 이루어진다. 공구(40) 및 이를 이용한 워크(10)의 가공에 대한 자세한 내용은 나중에 설명한다.

가공 유닛(4)은 좌우 한 쌍이고, 도 6의 위치에서 하강시킨 워크(10)를 사이에 끼우도록 대향 배치되어 있다. 가공 유닛(4)의 선단에는 공구(20)가 장착되어 있다. 본 실시형태에서는, 가공 부위에 따라 공구(20)를 구사할 수 있으며 가공 유닛(4)에 장착하는 공구(20)는, ATC(5)에 의해 필요한 공구(20)로 자동 교체된다.

ATC(5)는, 회전 원반(70)을 구비하고 있으며, 회전 원반(70)에 복수의 공구 (20)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. ATC(5)는 승강체(71)가 가이드 축(72)에 안내되어 승강 가능하다. 공구(20)의 교환시에는 승강체(71)가 하강하여, 가공 유닛(4)의 선단에 장착된 공구(20)와, ATC(5)의 회전 원반(70)에 장치된 공구(20)가 교체된다.

가공 유닛(4)은, 하우징(21), 공구 구동용 모터(22) 및 슬라이드용 모터(23)를 구비하고 있다. 공구 구동용 모터(22)의 구동력은, 구동력 전달기구(미도시)에 전달되고, 공구(20)가 회전한다. 슬라이드용 모터(23)의 구동력은, 볼 나사기구(미도시)에 전달된다. 이를 통해 가공 유닛(4)은, X축 방향(좌우방향)으로 슬라이딩해서 왕복 이동한다. 보다 구체적으로는, 가공 유닛(4)과 일체인 슬라이드체(24)가 가이드 레일(25)을 따라서 슬라이딩 한다.

이하, 가공기(1)에 의한 워크(10)의 가공에 관해서, 구체적으로 설명한다. 도 7은, 워크(10)의 원통부(11)의 양측을 관통하는 한 쌍의 샤프트 구멍(12)을 가공하는 모습을 나타내는 사시도이다. 가공 유닛(4)에는, ATC(5)(도 6)에 의해 미리 샤프트 구멍(12)의 가공용 공구(26)가 장착되어 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 워크(10)는 가공기(1)에 장착된 상태에 있어서는 클램퍼(34)로 유지되어 있고, 도 7에 나타내는 바와 같이 가공 유닛(4)에 의한 가공을 수행할 때에는, 워크(10)의 샤프트 구멍(12)의 중심과 공구(26)의 중심이 일치하는 위치까지, 셔틀 유닛(3)이 전후 방향(Y방향)으로 이동하면서 동시에, 승강체(30)가 하강한다(Z방향).

도 7의 상태에서 샤프트 구멍(12)을 향해서, 가공 유닛(4)은, 수평 이동하여(X방향), 공구(26)의 선단이 샤프트 구멍(12) 내로 진입하여, 공구(26)의 회전에 의해 샤프트 구멍(12)의 내주면이 가공된다. 이 가공을 마치면, 가공 유닛(4)은 원래의 위치를 향해서 수평 이동해서 물러난다.

본 실시형태에 관련한 가공기(1)는, 상기한 바와 같이, 도 6에 있어서 워크 (10)를 클램퍼(34)로 회전 가능하게 유지한 승강체(30)가 상하방향(Z방향)으로 이동 가능하며, 승강체(30)를 구비하는 셔틀 유닛(3)이 전후방향(Y방향)으로 이동 가능하다. 즉, 워크(10)는 회전 가능하면서 동시에 상하방향(Z방향) 및 전후방향(Y 방향)의 양방향으로 이동 가능하다. 따라서, 가공 유닛(4)이 좌우방향(X방향)의 일축의 슬라이드 전용이어도, 워크(10)의 다양한 부위의 가공이 가능해진다.

구체적으로는, 도 7의 상태에서 워크(10)의 세로 중심 축 회전방향으로 90도 회전시키면, 가공 유닛(4)의 선단과 액슬 구멍(13)이 대향하고, 아울러 가공 유닛(4)의 선단측에 플랜지(16)의 평면부가 향하게 된다. 도 8은, 이 상태를 나타내고 있다. 본 도면의 상태에서는, 가공 유닛(4)에 장착하는 공구를 ATC(5)(도6)에 의해, 액슬 구멍(13)용의 공구(27)로 교체하고, 공구(27)의 선단을 액슬 구멍(13) 내에 진입시켜서 공구(27)의 회전에 의해 액슬 구멍(13)의 내주면이 가공된다.

도 9는, 도 8의 상태에서 워크(10)를 승강체(30)(도 6)와 일체로 하강시킨 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, ATC(5)(도 6)에 의해, 한쪽의 가공 유닛(4)에 장착하는 공구를 플랜지 구멍의 천공용 공구(28)로 교체하고, 다른 쪽의 가공 유닛(4)에 장착하는 공구를 플랜지 구멍의 태핑 가공용 공구(29)로 교체하고, 천공용 공구(28) 및 태핑 가공용 공구(29)는, 모두 플랜지(16)에 대향하고 있다. 천공용 공구(28)을 장착한 가공 유닛(4)을 플랜지(16)를 향해서 이동시켜, 천공용 공구 (28)가 플랜지(16)에 맞닿은 후에도 이 이동을 계속함으로써, 회전중의 천공용 공구(28)에 의해 플랜지(16)에 플랜지 구멍(17)(도 10)이 뚫린다.

플랜지(16)에 한 개분의 플랜지 구멍(17)을 뚫은 후는, 이어서 태핑 가공용 공구(29)를 장착한 가공 유닛(4)을 플랜지(16)를 향해서 이동시켜, 태핑 가공용 공구(29)의 선단이 플랜지 구멍(17)에 맞닿은 후에도 이 이동을 계속시킴으로써 회전중의 태핑 가공용 공구(29)에 의해 플랜지 구멍(17)에 태핑 가공을 할 수 있다.

도 10은, 플랜지(16)의 전주(全周)에 플랜지 구멍(17)의 천공 가공 및 태핑 가공이 완료된 상태를 나타내고 있다. 본 실시 형태에 따르면, 플랜지 구멍(17)의 천공 가공을 끝내면 공구를 교체하지 않고, 워크(10)의 보지(保持)를 유지한 상태에서 그대로 이 플랜지 구멍(17)에 태핑 가공을 할 수 있기 때문에 정밀하고 빠르게 플랜지 구멍 가공을 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 워크(10)는 셔틀 유닛(3)과 일체로 상하방향(Z방향) 및 전후방향(Y방향)으로 이동 가능하다. 따라서, 가공 유닛(4)이 좌우방향(X방향)의 일축의 슬라이드 전용이어도, 워크(10)를 이동시킴으로써, 가공 유닛(4)에 장착한 공구의 선단을, 플랜지(16)의 임의의 위치에 대향시킬 수 있으며, 플랜지(16)의 전주에 플랜지 구멍(17)의 천공 가공이나 태핑 가공을 할 수 있다.

플랜지 구멍 가공과 마찬가지로, 워크(10)를 회전시켜 셔틀 유닛(3) 및 이것이 구비하는 승강체(30)를 적절히 이동시킴으로써, 워크(10)의 다른 부위, 예를 들면 노크 구멍, 사이드기어 구멍, 디프락(Diff-Lock) 구멍 등의 가공이 가능해진다.

또한, 워크(10)는 상하방향(Z방향) 및 전후방향(Y방향)의 양 방향으로 이동 가능하기 때문에, 워크(10)의 각 부위를 원형으로 이동시킬 수 있다. 이를 통해 가공 유닛(4)에 엔드 밀을 장착하면, 샤프트 구멍(12)이나 액슬 구멍(13)의 컨투어링 가공이 가능해진다. 마찬가지로 가공 유닛(4)에 엔드 밀을 장착해서 워크(10)를 원형으로 이동시킴으로써 나선형으로 형성된 오일홈(油溝)의 컨투어링 가공이 가능해진다.

그리고 또한, 워크(10)가 상하방향(Z방향) 및 전후방향(Y방향)의 양 방향으로 이동 가능함에 따라, 워크(10)의 각 부위를 원형으로 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 워크(10)를 각 부위의 윤곽에 따라 이동시키는 것도 가능해진다. 이러한 이동을 하게 함으로써, 워크(10)의 개구부(14)(도1 참조) 등의 디버링 가공이 가능해진다. 이를 통해 디버링 가공이 가공기(1)에 집약되고, 디버링 가공용의 전용기를 이용하는 것이 불필요해진다.

도 11은, 도 6에 나타낸 가공기(1)에 있어서, 워크(10)의 개구부(14)에 공구 (40)를 진입시키기 직전의 상태의 주요부를 나타내는 사시도이다. 전후를 명확하게 하기 위해 조작자(7)를 도시하고 있지만 축척은 정확하지 않다. 도 11에 있어서, 공구(40)는, 생크(41)에 절삭날(42)이 고정된 것이다. 공구(40)는 공구 지지대(6)에 고정되어 있다.

도 11에 나타낸 2개의 공구(40)에 관해서, 절삭날(42)을 다른 것으로 하고, 하나의 공구(40)를 황삭(荒削)용으로 하고, 다른 공구(40)를 마무리 가공으로 해도 좋다. 도 11에서는 공구(40)가 두 개 도시되어 있는데, 공구(40)는 1개도 좋고, 2개 이상을 빗살 모양으로 배치해도 좋다. 또한, 공구(40)를 공구 지지대(6)에 대해 탈착 가능하게 하고, 가공 내용에 따라서 공구(40)를 교체할 수 있도록 해도 좋다.

도 11에 있어서, 워크(10)의 전구 가공을 할 때에는, 전후방향(Y방향)에 있어서, 셔틀 유닛(3)(도 6 참조)을 이동시켜서 워크(10)의 개구부(14)의 위치를 공구(40)의 위치에 맞춘다. 이어서, 승강체(30)(도 6 참조)을 하강시켜서 워크(10)에 공구(40)를 진입시킨다.

이하, 공구(40)를 이용한 워크(10)의 전구 가공에 관해서 설명한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 회전 기대(35)는 승강체(30)에 장치되어 있고, 회전 기대(35)에 클램퍼(34)가 장치되어 있으며, 클램퍼(34)에 워크(10)가 유지되어 있다. 도 12는, 워크(10)의 가공기(1)로의 셋팅 상태의 주요부를 나타내는 단면도이다. 워크(10), 클램퍼(34) 및 회전 기대(35)는 단면 상태로 단순화해서 도시하고 있다. 워크(10)는, 도 1~도 3에 나타낸 워크(10)와 동일물이지만, 절삭 가공의 설명의 편의를 위해, 워크(10)의 내면에서의 절삭여유(18)를 볼록형태로 과장해서 도시하고 있다. 이러한 도시는, 도 13 이후에도 마찬가지이다.

회전 기대(35)가 그 중심축(36)을 중심으로 회전하면, 이것과 일체로 워크(10)가 회전한다(화살표 R 참조). 도 12의 상태에서는, 워크(10)는 회전 기대 (35)와 일체로 중심축(36)을 중심으로 회전하고 있으며, 워크(10)는 전구 가공의 대기 상태에 있다. 워크(10)의 회전은 전구 가공을 위한 고속 회전이며, 상기와 같이, 회전 수는 예를 들면 400~600rpm이다.

이하, 워크(10)의 전구 가공에 관해서 공정순으로 설명한다. 도 13은, 워크(10)의 가공 개시 상태의 주요부를 나타내는 단면도이다. 본 도면은 도 12의 상태에서 워크(10)가 하강(Z방향)하며, 또한 후방 이동(Y방향)한 상태를 나타내고 있고, 공구(40)의 절삭날(42)은 워크(10)의 원통부(11) 내부에 진입해 있으며, 절삭날(42)이 워크(10)의 절삭여유(18)에 접촉되어 있다. 이 상태에서 워크(10)가 하강 (Z방향)하면서 후방이동(Y방향)함에 따라, 회전중인 워크(10)의 내면을 따라서 절삭날(42)이 접촉하기 때문에 절삭여유(18)는 구면 형상으로 절삭 가공되어 간다.

도 14는, 도 13의 상태에서 워크(10)의 전구 가공이 진행된 상태를 나타내는 단면도이다. 본 도면의 상태에서는, 도 13의 상태에서 워크(10)가 하강(Z방향)하면서 후방이동(Y방향)하고 있다. 이를 통해서 절삭여유(18)의 절삭이 진행되어, 절삭 여유(18)의 일부가 구면형상으로 절삭된다. 도 15는, 워크(10)의 전구 가공이 더 진행된 상태의 요부를 나타내는 단면도이다. 본 도면의 상태에서는, 도 14의 상태에서 워크(10)가 하강(Z방향)하면서 후방이동(Y방향)하고 있다. 이를 통해 절삭여유(18)의 절삭이 진행하여 절삭여유(18)의 절반 정도가 구면 형상으로 절삭된다.

도 16은, 워크(10)의 전구 가공이 완료된 상태의 주요부를 나타내는 단면도이다. 본 도면의 상태에서는, 도 15의 상태에서 워크(10)가 하강(Z방향)하면서 전방 이동(Y방향)하고 있다. 이를 통해, 절삭여유(18)의 절삭이 완료하여 워크(10)의 내면 전체가 구면 형상으로 절삭 가공된다.

이상, 워크 내면의 전구 가공에 관해서 설명했지만, 워크(10)와 같이, 내면 전체가 구면형상으로 형성되어 있는 것은, 전구 가공에 의해 내면 전체가 가공되기 때문에 단면 가공은 불필요하다. 또한, 도 4에 나타낸 워크(60)와 같이 샤프트 구멍(12) 근방 및 액슬 구멍(13) 근방의 면(50)~면(53)이 구면 형상으로 형성되어 있는 것에 관해서도, 전구 가공에 의해, 이들 면이 가공되기 때문에, 단면 가공은 불필요하다. 한편, 도 5에 나타낸 워크(61)와 같이 절삭날의 간섭이 없으면, 면(54) 및 면(55)은 전구 가공에 의해 가공될 수 있는데, 액슬 구멍(13) 근방의 면(63)이 평면형상으로 형성되어 있고, 면(63)의 가공에는 별도 단면 가공이 필요하게 된다.

한편, 도 18에 나타낸 워크(62)는, 내면 가공의 필요한 부위는 샤프트 구멍 (58) 근방의 단면(56) 및 액슬 구멍(59) 근방의 평면형상의 단면(57)이다. 이 경우는 전구 가공이 아니고 단면 가공이 요구된다. 본 실시 형태의 가공기(1)에 있어서, 가공 유닛(4)에 장착한 공구에 또 커터를 장착하면, 워크 내면의 단면 가공도 수행할 수 있다.

도 17은 가공 유닛(4)에 장착한 공구에 커터를 장착하기 위한 공구 교환구의 일례의 정면도이다. 본 도면에 나타낸 공구 교환구(49)는, 도 6의 A부에 나타낸 가공기(1)의 공구(40) 및 공구 지지대(6)를 대체하여 사용하는 것이다. 공구 교환구(49)는, 공구 지지대(8)에 공구(43), 공구(45), 공구(47) 및 공구(48)가 고정된 것이다. 공구(43), 공구(45)에는 각각 절삭날(44), 절삭날(46)를 가지고 있으며, 공구(47), 공구(48)에는 각각 커터(54), 커터(55)가 착탈 가능하게 장착되어 있다.

공구(43) 및 공구(45)는, 공구(40)(도 11 참조)와 마찬가지로 전구 가공용이며, 공구(43)을 황삭용으로 하고, 공구(45)를 마무리 가공으로서 사용할 수 있다. 공구(47)에 장착된 커터(54)는, 단면을 구면으로 절삭 가공하는 것이며, 공구(48)에 장착된 커터(55)는 평면형상의 단면을 절삭 가공하는 것이다. 공구 지지대(8)는 중심(37)을 중심으로 선회 가능하며(화살표 B방향), 또 상하방향(Z방향)으로 이동 가능하다.

공구(43)를 이용하여 워크를 가공하는 경우는, 공구 지지대(8)를 선회시켜서 도 17과 같이 공구(43)를 수직으로 한다. 공구(45)를 이용하여 워크를 가공하는 경우도 마찬가지이다. 공구(43) 또는 공구(45)를 수직으로 한 후의 동작은 도 12~도 16를 이용하여 설명한 공구(40)의 경우와 마찬가지이다.

커터(54)를 이용하는 경우는, 공구 지지대(8)를 선회시켜서 공구(47)를 수직으로 한 후, 공구 지지대(8)를 상승시켜서(Z방향), 커터(54)를 워크 내로 진입시킨다. 이어서, 가공 유닛(4)에 장착한 한 쌍의 공구(38)(도 18 참조)로 커터(54)를 사이에 끼워 넣고, 그 후, 공구 지지대(8)를 하강시키면(Z방향), 공구(47)가 커터(54)에서 이탈한다.

도 18은 가공 유닛(4)에 장착한 한 쌍의 공구(38)로 커터(54)를 사이에 끼운 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 공구(47)(도 17 참조)는, 커터(54)에서 이탈한다. 본 도면에 나타낸 워크(62)는, 도 1~도 3에 나타낸 워크(10)와는 다른 내면 형상이며, 전구 가공은 필요하지 않는 반면, 샤프트 구멍(58) 근방의 단면(56)을 구면으로 가공하는 단면 가공과, 액슬 구멍(59) 근방의 단면(57)을 평면으로 가공하는 단면 가공이 필요하게 된다. 도 18은, 한 쌍의 샤프트 구멍(58) 근방의 단면 (56) 중, 한쪽의 단면(56)의 가공중의 모습을 보여 주고 있으며, 가공 유닛(4)을 수평이동(X방향)시킴으로써, 다른 쪽의 단면(56)을 가공할 수 있다.

커터(55)(도 17 참조)를 이용하는 경우도 커터(54)를 이용하는 경우와 마찬가지이며, 도 19는 가공 유닛(4)에 장착한 한 쌍의 공구(39)로 커터(55)를 사이에 끼워넣은 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 공구(48)(도 17 참조)는, 커터(55)로부터 이탈한다. 도 19에 나타낸 워크(62)는 도 18의 상태에서 90도 회전하고 있으며, 본 도면은 액슬 구멍(59) 근방의 단면(57)를 가공하고 있는 모습을 보여주고 있다.

상기 실시 형태에서는, 공구 교환구(49)를 이용하여 가공 유닛(4)에 장착한 공구에, 단면 가공용의 공구를 장착하는 예를 나타냈지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 로봇을 이용하여 가공 유닛(4)에 장착한 공구에 커터를 공급해도 좋다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 관해서 설명했지만, 본 발명에 따르면, 디퍼렌셜 케이스를 유지하는 셔틀 유닛은 디퍼렌셜 케이스를 회전시킬 수 있으며, 또한 상하방향 및 전후방향으로 이동 가능하기 때문에, 디퍼렌셜 케이스 내면의 전구 가공이 가능하면서 동시에 좌우 한 쌍의 가공 유닛의 슬라이드 기구는 좌우 방향으로 슬라이딩하기 때문에 가공 유닛에 장착한 공구에 의해, 디퍼렌셜 케이스의 내면의 단면 가공이 가능해진다. 이 이외에, 디퍼렌셜 케이스를 유지하는 셔틀 유닛이 상하방향 및 전후방향으로 이동 가능하기 때문에, 가공 유닛의 슬라이드 기구가 좌우 방향의 일축의 슬라이드 전용이어도 디퍼렌셜 케이스의 플랜지에 원주를 따라서 배치된 플랜지 구멍의 가공이 가능해지고, 아울러 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능해진다. 즉, 본 발명에 따르면, 장치의 복잡화나 대형화를 방지하고 간단한 구조이면서 범용성을 손상하지 않고, 한 대로 전구 가공 및 단면 가공에 더하여 플랜지 구멍 등의 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능해진다.

1; 가공기
3; 셔틀 유닛
4; 가공 유닛
5; ATC
6,8; 공구 지지대
10,60,61,62; 워크(디퍼렌셜 케이스)
14; 개구
17; 플랜지 구멍
30; 승강체
40,43,45,47,48; 공구
42,44,46; 절삭날

Claims

디퍼렌셜 케이스를 유지(保持)하여 상기 디퍼렌셜 케이스를 회전시키는 셔틀 유닛과,
대향 배치된 좌우 한 쌍의 가공 유닛과,
상기 디퍼렌셜 케이스를 가공하기 위한 공구를 지지하는 공구 지지대를 구비하고,
상기 좌우 한 쌍의 가공 유닛의 슬라이드 기구는, 좌우 방향의 일축의 슬라이드 전용이며,
상기 셔틀 유닛은, 상하방향 및 전후방향으로 이동 가능하며,
상기 좌우 한 쌍의 가공 유닛에 장착한 공구로, 상기 디퍼렌셜 케이스의 내면 중 관통홀을 둘러싸는 단부(端部) 및 상기 디퍼렌셜 케이스의 플랜지 구멍(穴)의 가공이 가능하며,
상기 공구 지지대로 지지된 공구의 절삭날(切削刃)로, 상기 셔틀 유닛으로 유지되어 회전중인 상기 디퍼렌셜 케이스의 내면을 구면(球面) 형상으로 절삭 가공할 수 있고,
한 대로 상기 디퍼렌셜 케이스의 상기 단부 및 상기 플랜지 구멍의 가공과, 상기 디퍼렌셜 케이스의 내면을 구면 형상으로 절삭 가공하는 가공이 가능한 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이스의 가공기.
제1항에 있어서,
상기 가공 유닛의 공구에 장착하는 커터가 로봇으로 공급되는 디퍼렌셜 케이스의 가공기.
제1항에 있어서,
상기 공구 지지대는 선회 가능하며, 또 상기 가공 유닛에 장착하는 공구를 장착 가능한 디퍼렌셜 케이스의 가공기.