KR20040064537A - 자동태핑머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동으로 나사를 가공할 수 있는 자동태핑머신(일명 셀피더, Self Feeder)으로서 복잡한 기어장치 없이 한 쌍의 웜기어와 Change Gear만으로 스핀들을 피치이송하며, 별도의 공압장치 없이 전자브레이크로 스핀들을 급속 이송하며, 깊이조절장치를 간략하게 구성함을 목적으로 한다.

보다 상세하게는 본 출원인의 선 등록인 특허 제65906호(1993.7.16) "태핑머신겸 드릴링머신의 자동이송장치"의 원천기술을 응용한 것으로 스핀들 자신의 회전력으로 스핀들의 이송에 필요한 동력을 얻고 이 동력을 적절한 기어비로 치합한 Change Gear에 전달하여 정확한 피치로 스핀들을 이송하며, 전자브이크수단에 전원을 공급하여 스핀들을 공작물 근접위치까지 급속 이송하고 태핑작업 후에는 급속 복귀하여 공정시간을 단축하며, 한 쌍의 기어만으로 피치를 제어하도록 부품의 구성을 최소화하여 소음이 현저히 감소되며 모터가 빈번하게 정,역회전 하더라도 기계적인 기동부하가 적어 시간당 생산량을 증가할 수 있도록 개발한 것이다.

Description

자동태핑머신{Automatic Tapping machine}

종래의 태핑머신은 정확한 피치를 제어하기 위하여 여러 쌍의 기어들을 조합하여 감속된 회전력을 얻고 이 감속된 회전력으로 피치를 제어하기 위한 Change Gear를 회전하며, 이 Change Gear는 스리브 외주면에 형성된 랙기어와 연동하며 스리브가 상하로 직선운동 하는 것으로서 이들의 기계적 구성이 복잡하고, 급속이송을 위하여 별도의 공압 장치, 복잡한 클러치 장치들이 요구되며 피치이송용 도그와 급속이송용 도그를 각각 별개인 2개의 축상에 장치하므로 리미트스위치들의 배치 및 배선이 복잡하였다.

이러한 불편함을 해소하기 위하여 본 출원인의 선 등록인 탭핑머시인 겸 드릴링머시인의 자동이송장치(특허 제65906호)가 개발되었으며 이 발명은 회전 주축인 스핀들에 웜을 길게 형성하여 웜휠과 치합토록 하고,

웜휠을 고정한 웜축의 일단에 드럼식, 전자식, 원판식, 밴드식의 제동장치들을 임의로 선택 설치하여 이러한 제동장치에 제동을 가하여 웜휠과 스핀들이 차동적인 감속회전을 하도록 하여 감속된 회전력에 상당하는 힘으로 스핀들을 하강토록 한 것이며,

스핀들의 상하이송을 자동화하기 위한 보조적인 기구적 장치들이 사용되어 왔으나 이 보조장치들은 구조가 복잡하고 정확한 피치이송을 할 수 없는 단점이 있어서 이들을 해소하기 위하여 보완 개량한 것이다.

본 출원인이 선 등록한 원천기계기술에 한쌍의 Change Gear만을 결합하여 스핀들을 피치이송하는 구성과, 스핀들을 급속이송하는 전자브레이크수단(A)과, 1개의 동일한 축상에 피치이송과 급속이송을 구성하는 전기장치들을 모두 수용하는 깊이조절수단(B)을 주요 목적으로 한다.

제1도는 본 발명의 실시예를 나타낸 주요부 단면도

제2도는 본 발명의 주요부 단면도

제3도는 제2도의 A-A선 일부 단면도

제4도는 주축과 웜휠의 동작상태를 간략하게 나타낸 종 단면도로서

도4a는 평상시의 상태도

도4b는 스핀들을 고정하고 웜휠을 화살표 방향으로 회전한 상태도

도4c는 스핀들이 회전하는 상태에서 웜휠을 제동한 상태도

제5도는 스핀들의 이송상태를 나타낸 작동선도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 스핀들 1a : 스프라인 1b : 웜 3 : 스리브

3a : 장공 3b : 랙기어 8 : 웜휠 10 : 붓싱

13 : 고정자 14 : 피니언기어 18 ; Change Gear 19 ; Change Gear

20 : 고정판 22 : 급속이송도그 23 : 깊이조절도그 a : 공극

A : 전자브레이크 수단 B : 깊이조절 수단

LS1 : 원점감지 리미트스위치 LS2 : 충격완화 리미트스위치

LS3 : 깊이조절 리미트스위치 LS4 : 급속이송 리미트스위치

스프라인너트(2)의 외주면에 스핀들풀리(6)를 키(2c)로 고정하여 모터풀리(7)로부터 동력을 전달받도록 하고 이 동력은 스프라인너트(2)와 스프라인(1a)의 조합으로 스핀들(1)이 상하 이동하면서 동력을 전달받게 하며 스프라인(1a)은 스핀들(1)의 상부에 형성되어 있고 중앙부에는 오른나사로 치절한 웜(1b)이 형성되어 있으며 하단부에는 탭척(29) 등이 끼워질 수 있도록 테파부(1c)가 형성되어 있다.

스핀들(1)은 상단부와 하단부는 2개의 볼베어링(1d)에 지지되어 스리브(3)내에서 회전하며 스리브(3)면에는 웜(1b)과 웜휠(8)이 치합할 수 있도록 길이방향으로 장공(3a)을 천공하였고 또한 장공(3a)과 같은 방향으로 랙기어(3b)를 치절하여 피니언기어(14)와 맞물리도록 하였다.

웜휠(8)이 축착된 웜축(9)의 일단에 전자브레이크수단(A)을 구성하며,

피니언기어(14)가 축착된 피니언축(15)의 일단에는 태엽스프링(16)을 탄설하고 타단에는 Change Gear(19)를 축착하여 웜축(9)에 니들베어링(18a)으로 회전토록 유착한 Change Gear(18)와 맞물리도록 하였다.

전자브레이크 수단(A)을 상세히 설명하면 다음과 같다.

웜축(9)에 스프링(11)을 탄설하여 키(10a) 또는 스프라인(도면 생략)으로 섭동하는 붓싱(10)을 압압토록하고,

붓싱(10)의 일단면에 삽입한 라이너(10b)는 스프링(11)의 탄발력으로 Change Gear(18)와 면 접촉하여 동력을 전달토록 하고,

붓싱(10)의 타단면은 본체(4)에 고정한 전자브레이크수단(A)의 고정자(13)와 적절한 공극(a)을 유지하며 대향토록 하였다.

고정자(13)에 통전할 시 붓싱(10)은 스프링(11)의 탄발력을 누르고 고정자(13)에 자력으로 흡인되어 웜축(9)을 제동함과 동시에 Change Gear(18)와는 분리되어 스리브(3)의 상하이동을 자유롭게 하였다.

도면 제3도의 좌측에 설치한 깊이조절 수단(B)을 설명하면 다음과 같다.

스리브(3)에 고정판(20)을 고정하여 스리브(3)와 일체로 상하 동작하도록 하고 고정판(20)이 원점감지리미트스위치(LS1)와 충격완화리미트스위치(LS2)를 개폐토록 하며,

충격완화리미트스위치(LS2)는 원점감지리미트스위치(LS1)보다 하방향쪽으로 1∼3mm 정도의 못 미치는 위치 편차를 두고 고정하여 급속복귀시 스리브(3)가 원점의 1∼3mm 정도의 못 미치는 위치에서 고정자(13)에 공급되던 전원을 차단하여 피치이송 하도록 하였다.

또한 고정판(20)에 환봉(21)을 고착하고 이 환봉(21)에서 섭동하며 임의의 위치에 고정할 수 있는 급속이송도그(22)를 관삽하여 급속이송리미트스위치(LS4)를개폐하며, 급속이송도그(22)의 외주면에서 섭동하며 임의의 위치에 고정할 수 있는 깊이조절도그(23)를 관삽하여 깊이조절리미트스위치(LS3)를 개폐토록 한 구성이다.

도면중 미 설명부호 (1e)는스러스트 베어링, (2a)는 볼베어링, (2b)는 스페이서,(5)는 모터, (12)는 로크너트, (17)은 스냅링, (24) 는 공작물, (25)는 벨트, (26)은 상부 벨트카바, (27)은 하부 벨트카바 이고 (28)은 스톱퍼이다.

이상과 같은 구성인 본 발명의 원리를 설명하면 다음과 같다.

도면 제4도는 본 출원인의 선 등록인 특허 제65906호(1993.7.16) "태핑머신겸드릴링머신의 자동이송장치"의 핵심기술을 간략하게 도시한 것으로서,

도면 제4도의 도4a는 평상시의 상태도로서 스핀들(1)이 회전하면 웜휠(8)이 피동적으로 회전하며 이때 스핀들(1)은 상하이동 없이 원위치에서 회전동작을 하며, 도4b는 스핀들(1)의 회전이 정지된 상태로서 웜휠(8)을 화살표 방향과 같이 수동으로 회전하면 스핀들(1)은 하방향으로 이동하며, 도4a의 상태에서 웜휠(8)이 회전할 수 없도록 제동수단으로 제동하는 상태가 도면 제4c도로서 스핀들(1)은 회전하면서 자신의 축에 형성된 웜(1b)에 의하여 웜(1b)의 피치 속도로 하강하는 것이다

예를 들어 웜(1b)과 웜휠(8)의 감속비가 30:1이고 웜(1b)의 피치가 5mm라고 가정할 때,

스핀들(1)이 30회전하면 웜(1b)은 1회전하여야 하나 웜휠(8)을 제동하여 웜휠(8)의 잇수가 29개만 회전(29/30회전)하도록 제동한다면 나머지 1개의 잇수(1/30회전)에 해당하는 스핀들(1)의 1회전량은 스핀들(1) 자신을 자신의 피치인 5mm만큼하강하는 힘으로 변환되는 것이고

스핀들(1)이 30회전할 때 웜휠(8)이 28/30회전하도록 제동한다면 스핀들(1)은 10mm하강하는 것이며 이때의 스핀들(1)의 회전속도가 300rpm이면 스핀들 자신은 100mm/min의 속도로 하강하는 것이다.

즉 제동력의 세기 조절로 스핀들의 리드(Lead) 즉 이송속도를 제어하는 수단이 핵심기술인 것이다.

본 발명의 스핀들(1)의 이송에 관한 부분은 상술한 원리에 근거한 것으로서,

스핀들(1)을 정확한 피치로 이송하는 기계적 연동관계를 설명하면 다음과 같다.

스핀들(1)의 회전으로 웜휠(8)이 피동적으로 회전함으로써 붓싱(10)의 라이너(10b)와 면 접촉하는 Change Gear(18)를 회동하며,

이에 맞물려 있는 Change Gear(19)를 회동하여 Change Gear(19)와 일체로 회전하는 피니언기어(14)가 회전하며,

피니언기어(14)는 랙기어(3b)에 동력을 전달하여 스리브(3)가 상하로 직선운동 하는 것이다.

상하로 직선운동 하는 스리브(3)의 이송속도 즉 스핀들(1)의 회전수당진행거리인 피치는 Change Gear(18)와 Change Gear(19)의 서로간의 잇수비와 함수관계에 있으며 잇수비에 따른 고유의 피치를 가지는 것이다.

Change Gear(18),(19)들의 잇수비를 변환하여 피치를 제어하는 것이고 피니언축(15)의 좌측단에 탄설한 태엽스프링(16)은 스핀들(1)과 스리브(3) 등의 자중을감당하며 기어들의 누적 백래쉬를 제거하여 태핑 후 모터(5)가 역회전할 때 탭에 무리가 가지 않도록 하기 위함이다.

스핀들(1)을 급속으로 이송하는 기계적 연동관계를 설명하면 다음과 같다.

도면 제4도의 도4c에 도시한 바와 같이 스핀들(1)이 회전하는 상태에서 웜휠(8)을 제동하면 웜(1b)에 의해서 스핀들(1)자신의 피치로 급속 하강하는 것으로서,

도면 제3도에 도시한 바와 같이 전자브레이크수단(A)의 고정자(13)에 전원을 공급하면 붓싱(10)은 Change Gear(18)로부터 분리되어 Change Gear(18)측으로부터의 기계적 부하가 차단됨과 동시에 웜휠(8)의 회전이 정지되어 스리브(3)는 자유롭게 스핀들(1)자신의 피치로 급속히 하강하는 것이다.

깊이조절수단(B)을 설명하면 다음과 같다.

도면 제3도와 제5도에 도시한 바와 같이 급속이송도그(22)와 깊이조절도그(23)와 스리브(3)는 일체로 상하 운동하며 모터(5)가 정회전함과 동시에 전자브레이크수단(A)의 고정자(13)에 전원이 공급되어 스리브(3)가 피치에 관계없이 급속 하강(도면 제5도의 D1구간)하며 계속적인 하강으로 급속이송도그(22)가 급속이송리미트스위치(LS4)를 개(off)로 하면 고정자(13)에 공급되던 전원이 차단되어 피치이송(도면 제5도의 D2구간)으로 전환되어 공작물(24)에 나사를 가공하며, 소망하는 깊이까지 스핀들(1)이 하강하면 깊이조절리미트스위치(LS3)가 개(off)로 되어 모터(5)는 역회전하고 스핀들(1)은 상승(도면 제5도의 D2구간)하며, 계속 상승하여 급속이송도그(22)가 급속이송리미트스위치(LS4)를 폐(on)로 하면 다시 고정자(13)에 전원이 공급되어 급속 상승(도면 제5도의 D3구간)하며, 계속 상승하여 고정판(20)이 충격완화리미트스위치(LS2)를 개(off)로 하면 고정자(13)에 공급되던 전원이 차단되어 피치이송(도면 제5도의 D4구간)으로 전환되는 것이고 더 상승하여 고정판(20)이 원점리미트스위치(LS1)를 개(off)로 하면 모터(5)는 정지되어 한 공정을 완수하는 것이다.

이와 같은 스핀들(1)의 복귀시 급속이송에서 피치이송으로 전환하는 것은 스핀들(1)의 급속 복귀에 따른 충격을 완화하여 무리 없는 원활한 복귀를 유도하기 위함이다.

또한 급속이송을 원하지 않고 피치이송만을 원할 때는 스핀들(1)이 원점위치에 있는 상태에서 급속이송리미트스위치(LS4)가 개(off)로 되는 위치까지 급속이송도그(22)를 하향 이동하거나 전기회로 상에서 고정자(13)에 연결된 전원선을 차단하면 피치이송 기능만을 수행하는 것이고 이후 깊이조절도 그(23)를 상하로 이동하여 소망하는 깊이로 셋팅하면 된다.

이상과 같이 본 발명은 스핀들 자신의 회전력으로 스핀들의 이송에 필요한 동력을 얻고 이 동력을 적절한 기어비로 치합한 Change Gear에 전달하여 정확한 피치로 스핀들을 이송하며, 전자브레이크수단을 이용하여 스핀들을 공작물 근접위치까지 급속 이송하고 태핑작업 후에는 충격을 완화하면서 급속 복귀하여 공정시간을 단축하며, 동일 축상에 급속이송도그와 깊이조절도그를 구성하며, 한 쌍의 기어만으로 피치를 제어하도록 부품의 구성을 최소화하여 소음이 현저히 감소되며 모터가빈번하게 정,역회전 하더라도 기계적인 기동부하가 적어 시간당 생산량을 증가할 수 있도록 개발한 것이다.

Claims (3)

1. 모터풀리(7)로부터 스핀들풀리(6)로 전달된 동력이 스프라인너트(2)와 스프라인(1a)의 치합으로 스핀들(1)을 회전하며, 웜(1b)과 웜휠(8)을 치합하고 웜휠(8)을 제동하여 스리브(3)를 이송하거나 랙기어(3b)에 치합된 피니언기어(14)를 회전하여 스리브(3)를 이송하는 공지의 것에 있어서,

   웜축(9)에 전자브레이크수단(A)을 구성하고 니들베어링(18a)으로 회전토록 유착한 Change Gear(18)와 피니언축(15)에 고정한 Change Gear(19)를 서로 치합하며, 환봉(21)이 고정된 고정판(20)을 스리브(3)에 고정하여 깊이조절 수단(B)을 장치한 자동태핑머신.
2. 제1항에 있어서, 웜축(9)에 스프링(11)을 탄설하여 붓싱(10)을 압압토록 하고, 붓싱(10)의 일단면에 라이너(10b)를 삽착하여 Change Gear(18)와 면접촉하여 동력을 전달토록 하고,

   붓싱(10)의 타단면은 고정자(13)와 적절한 공극(a)을 유지하며 대향토록 전자브레이크수단(A)을 구성한 자동태핑머신.
3. 제1항에 있어서, 환봉(21)에서 섭동하며 임의의 위치에 고정할 수 있는 급속이송도그(22)를 관삽하고, 급속이송도그(22)의 외주면에서 섭동하며 임의의 위치에 고정할 수 있는 깊이조절도그(23)를 관삽하여 깊이조절 수단(B)을 구성한 자동태핑머신.