KR200289598Y1 - 라인보링스핀들 유니트 - Google Patents

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KR200289598Y1
KR200289598Y1 KR2020020017050U KR20020017050U KR200289598Y1 KR 200289598 Y1 KR200289598 Y1 KR 200289598Y1 KR 2020020017050 U KR2020020017050 U KR 2020020017050U KR 20020017050 U KR20020017050 U KR 20020017050U KR 200289598 Y1 KR200289598 Y1 KR 200289598Y1
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Abstract

본 고안은 기 가공된 구멍에 대한 내경부 정밀사상작업을 수행하게되는 보링머신에 관련되는 것이며, 특히 연속적으로 다수개의 구멍으로 이루어지는 실린더헤드나 실린더 블록과 같은 구조를 가지는 대상물에 대해 동시에 보링작업을 실시할 수 있도록함을 그 특징으로 하며, 이를 위해 본 고안은, 메인스핀들(110)과 이에 결합되는 공구홀더(120)가 구동모터(130)에 의해 회전되어 상기 공구홀더에 장착된 보링용 절삭공구가 피절삭물을 가공되도록 하는 스핀들유니트와; 상기 공구홀더(120)에 장착되는 절삭공구(126)의 상하이동거리를 조정하도록 메인스핀들(110)과 공구홀더(120)의 내부로 설치되는 드로바(210)와 공구홀드콘(220)이 서보모터(230)에 연결되어 서보모터의 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 공구홀더콘(220)에 의하여 절삭공구(126)가 상하로 조정되는 제네레이션유니트;를 포함하여 구성됨을 기술적 요지로 하여 보다 정밀한 사상작업과 절삭공구의 마모에 대한 보정을 실시할 수 있는 라인보링스핀들 유니트에 관한 것이다.

Description

라인보링스핀들 유니트{line boring spindle unit}
본 고안은 보링머신에 관련되는 기술로서 가공정밀도를 향상시키고 작업수행 중 절삭공구의 마모에 대한 보정을 행할 수 있도록 고안된 것이며, 특히 실린더헤드나 실린더 블록과 같은 연속적인 구멍을 갖추고 있는 공작물에 적용되어 연속적인 구멍의 작업부위에 대한 정밀보링 작업을 실시할 수 있는 라인보링스핀들 유니트에 관한 것이다.
보링작업은 일반적으로 베어링의 설치나 피스톤이 설치되어 반복적인 미끄럼운동을 하게되는 홀부위에 대한 정밀사상작업을 실시하는 것이다.
베어링이 설치되는 부위의 경우에 있어서는 베어링의 외륜 외경면과 타이트한 접촉을 이루면서 고정이 됨이 일반적이다. 베어링은 회전운동을 지지하게되는 부품으로서 큰힘을 받게되며 장착불량이나 설치면의 마모로 인한 유동이 발생되면 베어링을 구성하는 볼에 비정상적인 피로가 발생되며 결국에는 볼의 박리나 볼이 내륜이나 외륜의 궤도부를 넘게되는 오버라이드 현상을 야기시키게된다. 그리고 가공부가 연속적인 구멍에서 진직도 및 동심도가 확보되지 않으면 회전하는 축은 진동을 발생시킬뿐 만 아니라 상기 언급한 베어링의 이상마모 현상으로 제품의 성능에 큰 영향을 미친다.
따라서, 베어링의 설치부는 치수정밀도 뿐 아니라 표면조도 또한 우수해야 할 필요가 있으며 이를 위해 보링작업을 실시하게 된다.
일반적인 보링머신에서는 크랭크 축이 설치되는 기관의 실린더 블록과 같이 연속적으로 이루어지는 구멍에 대한 보링작업은 공구 홀더가 길어짐에 따라 공구의자중에 의한 처짐으로 가공부위별 위치에 따른 정도차이 및 공구의 마모에 대한 각 가공부위별로 조정하는 작업은 생산라인에서는 많은 시간이 소요되며 또한 정밀도 작업의 숙련이 요구되기 때문에 많은 문제점을 갖고 있었다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은 한번의 설치로 연속적으로 이루어지는 구멍에 대한 보링작업이 이루어지도록 하며, 가공정도를 향상시키고 절삭공구의 마모에 따른 보정을 실시할 수 있는 라인보링스핀들 유니트를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1 - 본 고안의 일 실시예에 의한 라인보링스핀들 유니트가 채용된 보링머신에 의해 다수의 구멍이 형성된 공작물에 대한 보링작업을 실시하는 상태도.
도 2 - 상기 도1에 있어서 에이(A)부 확대도.
도 3 - 비이(B)부 확대도.
도 4 - 씨이(C)부 확대도.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>
100 : 스핀들유니트 110 : 메인스핀들
115 : 스핀들헤드 120 : 공구홀더
125 : 공구고정판 126 : 절삭공구
130 : 구동모터 200 : 제네레이션유니트
210 : 드로바 220 : 공구홀더콘
230 : 서보모터 240 : 변환부
242 : 엘엠(LM)가이드 300 : 피드유니트프레임
350 : 가이드포스트 400 : 공작물
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 고안은, 보링머신에 있어서, 메인스핀들과 이에 결합되는 공구홀더가 구동모터에 의해 회전되어 상기 공구홀더에 장착되는 절삭공구인 보링공구가 공작물을 가공하도록 하는 스핀들유니트와, 상기 공구홀더에 장착되어 공작물을 직접적으로 가공하는 절삭공구의 상하이동을 조정하기 위하여 메인스핀들과 공구홀더의 내부로 설치되는 드로바와 공구홀드콘이 서보모터에 연결되어 서보모터의 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 공구홀더콘에 의하여 절삭공구가 상하로 조정되는 제네레이션유니트;를 포함하여 구성되는 라인보링스핀들 유니트에 관한 것이다.
본 고안에 따른 라인보링스핀들 유니트에 의하면 실린더헤드나 실린더블록과 같이 연속적인 구멍을 갖게되는 공작물에 대한 보링작업을 정밀도 있는 가공부를 확보할 수 있도록 동시에 실시할 수 있다는 이점이 있으며, 구멍의 깊이가 깊더라도 원활한 보링작업을 수행할 수 있으며 한편으로 가공횟수의 증가와 절삭공구의 마모에 대응하여 마모량을 보정하면서 보링작업을 실시하게 된다는 이점을 가지게 된다.
상기의 라인보링스핀들 유니트는 크게 스핀들 유니트(100)와 제네레이션유니트(200)로 구분되어지며, 상기 스핀들 유니트(100)는 절삭공구(126)가 공작물(400)에 대해서 회전하면서 가공이 이루어질 수 있도록 구동력을 발생시키게 된다. 그리고 상기 제네레이션 유니트(200)는 절삭공구의 절삭위치와 절삭공구의 마모에 따라 절삭공구를 정확하게 보정할 수 있는 부위가 된다.
이하에서는 본 고안의 바람직한 작업 실시예에 대해 첨부되는 도면을 참조하면서 보다 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 첨부되는 도1은 본 고안의 일 실시예로서 라인보링스핀들 유니트가 채용된 보링머신에 의해 실린더 블록의 연속되는 구멍이 형성된 가공물에 대한 보링작업을 실시하는 상태도를 나타내고 있다. 도2는 상기 도1에 있어서 에이(A)부 확대도이며, 도3은 비이(B)부 확대도이고 도4는 씨이(C)부 확대도를 도시하고 있다.
피드유니트프레임(300)상에 스핀들유니트(100)와 제네레이션유니트(200)가 설치되며, 별도로 공구홀더의 길이가 길어짐에 따라서 자중에 의한 처짐을 방지하여 공구홀더의 진동을 방지하기 위하여 가이드포스트(350)가 갖추어진다. 상기 가이드포스트(350)는 공구홀더(120)을 지지하기 위한 것이며, 피드유니트프레임(300)과 일체로 제작될 수도 있다.
스핀들유니트(100)는 구동모터(130)와 메인스핀들(110) 그리고공구홀더(120)로 구성이 되며, 기본적으로 절삭공구(126)를 회전되도록 하는 기능을 하게된다. 상기 메인스핀들(110)은 내부에 중공구멍이 형성되어지며 스핀들헤드(115)에 의해 피드유니트프레임(300)상에 고정설치된다. 그리고 상기 메인스핀들(110)의 일측단부에는 구동모터(130)로부터 회전력을 전달받기위한 풀리(131)가 설치되어져 있으며, 구동모터(130)와 연동되어 회전된다.
한편, 상기 메인스핀들(110)의 타측단부에는 공구홀더(120)가 결합되며 상기 공구홀더(120)는 가이드포스트(350)에 의해 지지됨으로서 상기 메인스핀들(110)과 동시에 회전되어진다.
상기 공구홀더(120)의 중심부는 빈 공간을 이루게되며 외부와 관통되어 가공부에 맞추어 다수의 절삭공구(가공부위별 및 황삭 및 정삭가공공구) 장착홀이 형성되어져 있다. 상기 절삭공구 장착부에 상하로 이동될 수 있는 절삭공구(126)가 결합된다. 절삭공구(126)가 결합되는 공구고정판(125)의 하면부는 비스듬한 경사를 이루게되며 이 부위에는 후술할 공구홀드콘(220)의 테이퍼(225) 부가 맞닿게 결합된다.
바람직하게는 상기 공구고정판(125)은 스프링으로 지지되어져 상부로 이동된 후에 다시 원위치로 자동 복귀될 수 있는 구조를 이루도록 한다.
이어서, 제네레이션유니트에 대해 설명하기로 한다.
상기 제네레이션유니트(200)는 공구홀드콘(220)과 드로바(210), 서보모터(230) 그리고 변환부(240)로 구성이 된다. 상기 공구홀드콘(220)은 공구홀더(120)에 삽입되며, 드로바(210)는 메인스핀들(110)에 삽입된 상태로서 상호 결합 체결된다.
상기 변환부(240)는 서보모터(230)와 드로바(210)를 상호 연결시켜 운동의 방향을 변화시키는 부위이며 서보모터(230)의 회전력을 드로바(210)에 전달하여 직선운동을 하도록 기능하게된다. 이를 위해 상기 변환부(240)는 볼스크류(241)와 엘엠(LM)가이드(242)가 갖추어지며 서보모터(230)의 회전으로 볼스크류(241)는 작동되어져 드로바(210)를 밀거나 당기게 되어 절삭공구의 마모에 의한 치수를 보정할 때 이용된다. 그리고 상기 변환부(240)의 직선운동이 원활하게 이루어지도록피드유니트프레임(300)에 설치되는 엘엠가이드(242)가 적용 장착되어 있다.
서보모터(230)의 정역회전에 따라 변환부(240)를 거쳐 드로바(210) 그리고 최종적으로는 공구홀드콘(220)에 힘이 전달되어 상기 공구홀드콘은 좌우로 직선운동을 수행하게 된다.
상기 공구홀드콘(220)의 외면에는 다수의 테이퍼(225)가 형성되어져 있으며 여기에는 공구고정판(125)의 아래면에 맞닿아 설치된다. 상기 공구홀드콘(220)이 전진되면 테이프(225) 부와 맞닿아 설치된 공구고정판(125)은 상승하게 되며 결국에는 절삭공구(126)를 상승시켜 공작물(400)을 정확한 치수로 가공하게 되고, 절삭공구가 마모되는 경우에는 이에 대한 보정값만큼 절삭공구를 이동시키게 된다.
더욱 바람직하게로는 상기 공구홀더를 통해 절삭부위로 절삭유를 분사시킬 수 있도록 유로를 형성시키도록 함이 좋다.
전체적인 작동관계는 다음과 같다.
가공할 공작물에 공구홀더(120)를 전진시켜 공구홀더의 한쪽끝이 가이드포스트(350)에 지지되면 이후 구동모터(130)를 회전시키게 된다. 최초 구동모터(130)를 회전시에는 절삭공구는 가장 낮은 위치에 놓이게 되며, 보다 정밀한 가공을 위해 서보모터를 이용하여 공구홀드콘을 전진시키도록 한다.
상기 공구홀드콘(220)이 전진되면 테이퍼(225) 부에 결합된 공구고정판(125)이 상승되고 이에따라 절삭공구(126)도 적정거리 만큼 상승되어 절삭량에 변화를 가져오게 된다. 상기 공구홀드콘(220)에는 다수의 절삭공구(126)가 결합됨으로서 동시에 여러부위에 대한 보링작업을 수행하게 된다.
보링공구는 미세조정할 수 있는 장치를 장착하고 있으므로 고가이고 또한 다단으로 구성된 연속된 구멍에서는 각각의 가공부위에 각각의 공구를 설치하여 하나의 절삭공구로 여러 번의 동일작업을 반복하게 되는데 이에 따라 점차 절삭공구는 마모되어 상기 공구홀드콘을 일정한 값만큼 이동시키더라도 점차 절삭량은 감소하게 된다. 따라서 절삭공구의 마모량 만큼 상기 공구홀드콘의 이동거리를 조정해야 할 필요가 있고 또한 동시에 각각의 가공부위의 마모량을 동일하게 적용하도록 하기 위해 필요에 따라 상기 서보모터로서 공구홀드콘의 이동거리를 제어하게 된다.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 고안은, 동시에 여러부위에 대한 보링작업을 수행할 수 있다는 이점이 있으며, 절삭공구의 마모에 따른 보정이 이루어질 수 있음으로서 보다 정밀한 보링작업을 실시할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 보링머신에 있어서,
    메인스핀들(110)과 이에 결합되는 공구홀더(120)가 구동모터(130)에 의해 회전되어 상기 공구홀더(120)에 갖추어지는 절삭공구(126)가 피절삭물을 가공되도록 하는 스핀들유니트와;
    상기 공구홀더(120)에 형성되는 절삭공구(126)의 상하이동거리를 조정하도록 메인스핀들(110)과 공구홀더(120)의 내부로 설치되는 드로바(210)와 공구홀드콘(220)이 서보모터(210)에 연결되어져 수평이동되는 제네레이션유니트;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 라인보링스핀들 유니트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공구홀드콘(220)은,
    절삭공구와 맞닿게되는 부위가 테이퍼(225) 형상으로 가공되어져 상기 공구홀드콘의 직선운동에 따라 상기 절삭공구가 상하로 이동되어짐을 특징으로 하는 라인보링스핀들 유니트.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제네레이션유니트(200)는,
    서보모터(230)의 회전으로 드로바(210)와 공구홀드콘(220)의 직선운동이 이루어지도록 하는 변환부(240)는 볼스크류(241)와 엘엠(LM)가이드(242)로 구성되어져 정밀하게 드로바와 공구홀드콘의 이동거리를 제어하게 됨을 특징으로 하는 라인보링스핀들 유니트.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 공구홀드콘(220)은,
    공작물에 형성되는 연속적인 가공부에 맞게 다수개의 테이퍼 부위가 갖추어져 동시에 다수의 가공부를 절삭가공하게 됨을 특징으로 하는 라인보링스핀들 유니트.
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