KR20010021673A - 연삭기의 스핀들 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 공작기계에 관한 것으로서, 특히 제품을 연삭하는 공작기계는 고정형 컵형상의 내부 연삭 휘일(8)과, 축선방향으로 미끄럼 이동하는 컵-형상 외부 연삭 휘일(22)을 수행하는 단일의 회전형 스핀들을 구비한다. T-형상의 환형 피스톤(14)은 유압 오일이 선택적으로 연결되는 전방 및 후방 환형 챔버를 형성하기 위해 리세스에서 스핀들과 결합한다. 피스톤은 연삭 휘일(22)이 장착되는 외측부(18)를 구비하며, 상기 연삭휘일(22)은 거칠은 연삭작업을 수행하는 조악한 휘일이다. 피스톤(14)의 각 측면에서 치형-형상의 위치 설정 기구(32)는 내부 휘일(8)을 넘어 작동위치로 전진할때 구동토오크를 제공하고, 휘일(22)의 회전을 방지하기 위해 스핀들상의 위치 설정 기구(34)와 결합한다.

Description

연삭기의 스핀들 {GRINDING MACHINE SPINDLE}
많은 연삭공정중에서, 예를들어 캠 과 크랭크축의 제조중에서 초기의 연삭작업은 조악한 등급의 연삭 휘일을 이용하여 거칠은 연삭이 수행되며, 최종 연삭작업은 미세한 등급의 연삭휘일을 이용하여 연삭이 수행된다. 전반적인 연삭 공정이 하나의 기계상에서 수행된다면, 하기에 기술되는 두개의 주요한 옵션이 수행될수 있다. 기계는 단일의 스핀들을 구비하여 연속적인 각각의 연삭공정에서 조악한 휘일이 미세한 휘일로 대체되어야 하고, 반대로 미세한 휘일이 조악한 휘일로 대체되어야 하므로서 부재를 연삭하는데 필요한 전체 시간이 상당히 증가하게 되거나; 조악한 연삭 휘일 및 미세한 연삭 휘일을 각각 수행하는 두 스핀들을 구비하여 기계의 복잡성이 상당히 증가하며 그러므로서 연삭기의 비용을 증가시킨다.
본 발명의 목적은 개선된 연삭 방법 및 장치를 제공하는 데 있으며, 상기 연삭 장치 및 방법에서는 조악하고 거칠은 연삭 작업 및 최종 연삭 작업이 공작기계의 단일 스핀들에서 수행된다.
본 발명은 공작기계에 관한 것으로, 상세히 기술하면 회전 공구와의 결합에 의해서 제품으로 부터 물질을 제거시키는 공작기계에 관한 것으로서, 보다 상세히 기술하면 연삭기의 연삭 휘일(grinding wheel)에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 하기에 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 단일 스핀들을 갖는 이중 휘일 연삭 유니트의 개략적인 단면도.
도 2는 도 1의 유니트에 장착되는 면(face) 연삭기의 정면도.
본 발명에 따르면, 스핀들에 대해 고정된 위치에서 제 1 절삭공구가 장착되고, 제 1 절삭공구에 인접하게 제 2 절삭공구가 장착된 단일의 회전형 스핀들과; 상기 제 1 공구에 대해 제 2 공구를 미끄럼 이동시켜 제 2 공구를 작업 위치속으로 연장시키거나 작업위치로 부터 후퇴시키는 미끄럼 수단을 포함하는 공작기계를 제공한다.
바람직하게도, 제 1 및 제 2 공구가 스핀들의 한 단부에 위치되며, 미끄럼 수단이 스핀들의 회전 축선의 축선 방향으로 제 2 공구를 이동시키므로서, 공구들은 연속적으로 제품과 축선방향으로 연결된다.
이러한 장치에서는, 제 2 공구가 제 1 공구의 반경방향 외측에 장착되는 것이 바람직하다.
제 1 공구 및 제 2 공구는 제 1 및 제 2 연삭 휘일, 특히 컵-형상의 연삭 휘일 일수도 있다. 제 2 연삭 휘일의 위치 설정에서 미소한 에러가 발생하기 때문에, 제 2 연삭 휘일은 제 1 연삭 휘일이 최종 작업 휘일인 반면에 거칠은 연삭을 위한 조악한 휘일로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 미끄럼 수단은 전진 및 수축 위치 사이에 환형 부재를 이동시키기 위해 작동 수단 및 환형 부재를 구성한다.
상기 환형 부재는 스핀들의 제 1 원통형 외측면과 미끄럼 결합하도록 반경방향의 내측으로 배열되는 것이 바람직하다.
바람직하게도, 환형 부재는 환형 피스톤의 형태로 배열되어 있으며, 스핀들은 피스톤의 각 측면에서 환형 챔버를 형성한다.
반경방향의 요소가 환형 피스톤인 경우에, 상기 작동 수단은 압력을 받는 유체를 피스톤의 양측면중의 어느 한 측면에 공급하는 수단을 구비할수도 있다. 상기 유체는 유압 오일 또는 보다 바람직하게는 하기의 압력을 받는 공기(air)일수도 있다. 상기 압력은 두 환형 챔버로 각각 연장하는 포트에 스핀들에서 통로를 통해 공급된다.
환형 피스톤은 시일링 링, 예를들어 탄성의 변형성 물질의 시일링 링과 일체로 이루어질 수도 있으며, 이것은 스핀들의 제 1 외측면과 밀봉적으로 결합가능하다는 것이다.
환형 피스톤은 보통 그 단면이 T-형상으로 구성되며, 상기 피스톤의 한 측면에는 외측의 환형 림(limb)림이 형성되며, 상기 림은 제 2 공구를 수행하는 제 1 공구에 인접하게 형성되어 있다.
상기 림들은 대응하는 스핀들의 제 2 원통형 외측면에 미끄럼 가능하게 결합할수도 있다.
상기 제 2 외측면들은 피스톤의 대응하는 림들에 밀봉적으로 결합하기 위해 탄성적으로 변형가능한 물질의 시일링 링과 일체로 구성될수도 있다.
피스톤은 스핀들에서 각각의 위치 설정 기구(location device)와 결합하기 위해 한 측면에서 위치설정 기구를 수행하므로서, 미끄럼 이동의 최극단점에서 스핀들에 대한 회전이 방지된다.
상기 위치 설정 기구는 내측으로 형성된 치형(teeth)을 구비하며, 상기 치형들은 반경방향 및 축선방향으로 제공된다.
상기 위치설정 기구는 미끄럼 이동중에 스핀들에 대한 피스톤의 회전을 방지하기 위해 제공된다. 이것은 피스톤 또는 스핀들상에 형성된 핀의 형태로 취해질수도 있으며, 상기 핀은 피스톤 또는 스핀들 각각에서 대응하는 구멍과 결합가능하다.
또한, 본 발명은 단일 스핀들을 갖는 공작기계를 사용하여 제품을 기계가공하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 제 1 절삭공구를 스핀들의 단부에 고정적으로 장착하는 단계와, 상기 제 1 절삭공구에 대한 축선의 미끄럼 이동을 위해 제 2 절삭 공구를 스핀들상에 장착하는 단계로 구성되며, 상기 제 2 절삭공구로 제품을 거칠은 기계 가공하는 작업위치로 제 2 절삭공구를 연장시키는 단계와, 제 2 절삭공구를 후퇴시키는 단계와, 제 1 절삭공구로 제품을 마무리 가공처리하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 양호한 방법에 있어서, 상기 제 1 절삭 공구 및 제 2 절삭공구는 컵-형상의 연삭 휘일로 구성되며, 상기 제 2 연삭 휘일은 거칠은 연삭휘일로 구성된다.
도면번호 1로 도시된 연삭 유니트는 축선(4)에 대해 회전하는 스핀들 단부(2)를 구비한다. 스핀들의 전방단부에는 마무리 연삭 가공하는데 적합한 미세 등급의 컵-형상 연삭 휘일(8)을 수행하는 장착링(6)이 고정되어 있다.
장착 링(6) 및 스핀들의 후방 플랜지(10)사이에는 스핀들이 부드러운 원통형의 외측면(12)으로 형성되며, 상기 외측면을 따라 환형 피스톤(14)이 미끄럼 이동한다.
피스톤은 그 단면이 T-형상으로 구성되며, 전방 및 후방의 외측 림(16,18)을 각각 구비한다.
후방 플랜지(10)는 부드러운 실린더의 외측면을 구비하며, 상기 외측면은 대응하는 장착 링(6)의 부드러운 외측면과 동일한 직경을 구비하며, 탄성의 변형가능한 물질(20)의 시일링 링을 수행한다. 시일링 링들은 림(16,18)의 내부 원통형면과 결합한다.
상기 림(18)의 외측면은 거칠은 연삭을 위한 컵형상 연삭 휘일(22)을 수행한다.
그래서, 피스톤(14)은 한 측면상에 후방 플랜지(10)가, 다른 측면상에는 장착 링(6)이 형성되어 있으며, 그사이에는 두개의 환형 챔버가 형성되어 있다.
상기 스핀들에는 통로(24)가 형성되며, 상기 통로는 피스톤(14)의 각각의 측면에 압력을 받는 유압 오일을 공급하기 위해 전 후방의 포트(26,28)와 연결된다. 그래서, 사용중에 연삭 휘일(22)은 도 1의 상부에 도시된 후방 위치로부터 도 1의 하부에 도시된 전방위치로 이동될수 있다.
피스톤 밑의 표면(12)을 따른 유압 오일의 누설을 방지하기 위해, 피스톤에는 시일링 링(30)이 제공된다.
위치 설정 기구(location device)는 피스톤의 한 측면상에 장착되며, 장착 링(6) 및 후방 플랜지(10)상에 장착되어 있으며 대응하는 위치 설정 기구(34)와 결합된다. 상기 위치 설정 기구들은 아아크형상의 축선 및 반경방향 위치로 제공될 뿐만 아니라, 연삭 휘일(22)에 토오크를 전달하는 방법을 제공한다. 상기 토오크 전달 방법은 신뢰할만하다. 상기 위치 설정 기구들은 내부에 치형이 형성된 형태로 구성된다.
피스톤이 한 측면에서 다른 쪽 측면으로 이동할때, 발생되는 회전을 방지하기 위해, 핀 과 이러한 핀에 대응하는 구멍(도시되지 않음)은 피스톤 및 각각의 후방 플랜지/장착 링사이에 제공된다. 상기 위치 설정 기구들(32,34)이 피스톤의 축선 방향 위치 이외에 반경방향 위치를 제공할수 있도록 핀에 대하여 충분한 틈새를 제공한다.
이러한 적용에 따르면, 유압 작용이 상술된 유압장소에서 이루어지는 것이 바람직하다.
비록 도시되지는 않았지만. 스크레이퍼(scraper)들이 림(16,18)위에 또는 장착 링(6) 및 후방 플랜지(10)의 외측 접촉면상에 제공될수도 있다. 스크레이퍼들은 시일링 링(20)을 파손하는 유체(예를들어, 절삭 유체) 또는 먼지의 유입을 방지한다.
연삭 휘일(8,22)을 확실히 교체하기 위해 적절한 고정 수단이 제공된다.
피스톤의 전진 및 후퇴 이동이 정확히 이루어지도록, 인접 또는 위치 센서(도시되지 않음)가 기계의 휘일가이드(wheelguard)에 장착되는 것이 바람직하다.
상기 위치 설정 기구들(32,34)은 스핀들의 허브내에 장착되므로, 완전한 청결을 유지할수 있다.
연삭 유니트(1)는 도 2에 도시된바와 같이 면 연삭기(face grinding machine)에 장착된다. 스핀들의 피동(driven) 단부는 도면번호 38로 도시된다.
유니트(1)와 마주보는 웨이퍼 디스크와 같은 제품(40)은 작업 스핀들(42)상에 회전가능하게 장착된다. 그래서, 제품은 거칠은 연삭 휘일(22)에 의해 연결되며, 그후 마무리 연삭을 위해 연삭 휘일(22)에 연속적으으로 연결된다.
상술된 단일 스핀들 연삭기는 제품에 대해 충분히 높은 힘, 즉 높은 토오크를 정확한 위치에 부여할수 있다. 단일 스핀들만을 구성하므로서, 본 발명의 연삭기는 소형으로 설계가 가능하고, 2개의 스핀들을 갖는 연삭기보다 제조단가가 저렴하게 된다.

Claims (22)

  1. 공작기계에 있어서,
    스핀들에 대해 고정된 위치에서 제 1 절삭공구가 장착되며, 제 1 절삭공구에 인접하게 제 2 절삭공구가 장착된 단일의 회전형 스핀들과; 상기 제 1 공구에 대해 제 2 공구를 미끄럼 이동시켜 제 2 공구를 작업 위치속으로 연장시키거나 작업위치로 부터 후퇴시키는 미끄럼 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 공구가 스핀들의 한 단부에 위치되며, 미끄럼 수단이 스핀들의 회전 축선의 축선 방향으로 제 2 공구를 이동시키므로서, 공구들은 연속적으로 제품과 축선방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공구가 제 1 공구의 반경방향 외측에 장착되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  4. 상기 항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 공구 및 제 2 공구들은 제 1 및 제 2 연삭 휘일, 특히 컵-형상의 연삭 휘일로 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 연삭 휘일은 제 1 연삭 휘일이 최종 작업 휘일인 반면에 거칠은 연삭을 위한 조악한 휘일로 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  6. 상기 항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 미끄럼 수단은 환형 부재와, 상기 환형 부재를 전진 및 수축 위치 사이로 이동시키기 위한 작동 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 환형 부재는 스핀들의 제 1 원통형 외측면과 미끄럼 결합하도록 반경방향의 내측으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 환형 부재는 환형 피스톤의 형태로 배열되어 있으며, 스핀들은 피스톤의 각 측면에서 환형 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 작동 수단은 압력을 받는 유체를 피스톤의 양측면중의 어느 한 측면에 공급하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 유체는 유압 오일, 또는 두 환형 챔버로 각각 연장하는 포트에 스핀들에서 통로를 통해 공급되는 압력을 받는 공기로 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 피스톤은 스핀들의 제 1 외측면과 밀봉적으로 결합가능한 탄성의 변형성 물질인 시일링 링과 일체되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 피스톤은 보통 그 단면이 T-형상으로 구성되며, 상기 피스톤의 한 측면에는 외측의 환형 림이 형성되며, 상기 림은 제 2 공구를 수행하는 제 1 공구에 인접하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 림들은 대응하는 스핀들의 제 2 원통형 외측면에 미끄럼 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 외측면들은 피스톤의 대응하는 림들에 밀봉적으로 결합하기 위해 탄성적으로 변형가능한 물질의 시일링 링과 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  15. 제 8 항 내지 제 14 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤은 스핀들에서 각각의 위치 설정 기구와 결합하기 위해 한 측면에서 위치설정 기구를 수행하므로서, 미끄럼 이동의 최극단점에서 스핀들에 대한 회전이 방지되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 위치 설정 기구는 내측으로 형성된 치형을 구비하며, 상기 치형들은 반경방향 및 축선방향으로 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  17. 제 8 항 내지 제 16 항중의 어느 한 항에 있어서, 미끄럼 이동중에 스핀들에 대한 피스톤의 회전을 방지하기 위해 안내 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 안내 수단은 피스톤 또는 스핀들상에 형성된 핀을 구비하며, 상기 핀은 피스톤 또는 스핀들 각각에서 대응하는 구멍과 결합가능한 것을 특징으로 하는 공작기계.
  19. 단일 스핀들을 갖는 공작기계를 사용하여 제품을 기계가공하는 방법에 있어서,
    제 1 절삭공구를 스핀들의 단부에 고정적으로 장착하는 단계와, 상기 제 1 절삭공구에 대한 축선의 미끄럼 이동을 위해 제 2 절삭 공구를 스핀들상에 장착하는 단계와, 상기 제 2 절삭공구로 제품을 거칠은 기계 가공하는 작업위치로 제 2 절삭공구를 연장시키는 단계와, 제 2 절삭공구를 후퇴시키는 단계와, 제 1 절삭공구로 제품을 마무리 가공처리하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 절삭 공구 및 제 2 절삭공구는 컵-형상의 연삭 휘일로 구성되며, 상기 제 2 연삭 휘일은 거칠은 연삭휘일로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 첨부된 도면에 도시된바와 같이, 본원에서 기술된 공작기계.
  22. 첨부된 도면에 도시된바와 같이, 본원에 기술되어 있는, 제품을 기계가공하는 방법.
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