KR20050065331A

KR20050065331A - 선반용 주축 유니트 및 선반 장치

Info

Publication number: KR20050065331A
Application number: KR1020040108505A
Authority: KR
Inventors: 카토헤이자부로
Original assignee: 가부시끼가이샤 산쿄 세이사쿠쇼
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2005-06-29
Also published as: US20050166728A1; TW200531766A; CN100431755C; TWI327939B; JP2005186206A; EP1555085A1; US7395743B2; CN1636656A

Abstract

캠 팔로워(cam follower)와, 작업물(work piece)을 보유하기 위한 보유부를 가지는 회전 가능한 주축과, 상기 주축을 회전 구동시키기 위한 구동원과, 캠을 가지고 상기 구동원에 의해 회전 구동되는 피구동 회전축을 구비하여, 상기 캠 및 상기 캠 팔로워를 이용하여 상기 피구동 회전축이 상기 주축을 회전 구동하는 것을 특징으로 한다.

Description

선반용 주축 유니트 및 선반 장치 {LATHE SPINDLE UNIT AND LATHE APPARATUS}

본 발명은 선반용 주축 유니트 및 선반 장치에 관한 것이다.

대표적인 공작 기계인 선반 장치는 이미 잘 알려져 있다. 이 선반 장치는 작업물을 보유하기 위한 보유부(holding section)를 가지는 회전 가능한 주축과, 상기 주축을 회전 구동시키기 위한 구동원을 구비한 선반용 주축 유니트와, 상기 선반용 주축 유니트를 지지하기 위한 베이스(base)와, 상기 작업물을 가공하기 위한 공구를 가지고 있다(특개평7-100711호 공보, 참조).

이러한 선반 장치에 있어서, 구동원의 구동력에 의해 주축이 회전 구동되면, 주축의 보유부에 보유된 작업물이 회전하고, 회전하는 당해 작업물이 공구에 의해 절삭 가공된다.

전술한 선반용 주축 유니트에서는 구동원의 구동력을 기어 등에 의해 주축에 전달시키는 기구를 가지는 것이 일반적이다. 그렇지만, 당해 기구를 가지는 선반용 주축 유니트에는, 예를 들면, 이하에 나타내는 과제가 있었다. 즉, 기어(gear)에 발생하는 백래쉬(backlash) 등에 기인하여 소망의 가공 정밀도가 얻어지지 않을 가능성이 있다. 또, 주축의 회전축 방향 단부에 풀리(pulley)가 설치되는 구성으로 인하여 주축이 그 회전축 방향으로 길어지고, 유니트가 대형화 하여 버리는 문제가 있다.

본 발명은 이 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은 구동원의 구동력을 주축에 전달시키기 위한 신규하고 한편 적절한 기구를 가지는 선반용 주축 유니트 및 선반 장치를 실현하는데 있다.

본 발명은 캠 팔로워(cam follower)와, 작업물(work piece)을 보유하기 위한 보유부를 가지는 회전 가능한 주축과, 상기 주축을 회전 구동시키기 위한 구동원과, 캠을 가지고 상기 구동원에 의해 회전 구동되는 피구동 회전축을 구비하여, 상기 캠 및 상기 캠 팔로워(cam follower)를 이용하여 상기 피구동 회전축이 상기 주축을 회전 구동하는 하는 선반용 주축 유니트이다.

본 발명의 다른 특징에 대해서는 본 명세서 및 첨부 도면의 기재에 의해 분명히 한다.

본 명세서 및 첨부 도면의 기재에 의해 적어도 다음의 것이 분명하게 된다.

본 발명은 캠 팔로워(cam follower)와, 작업물(work piece)을 보유하기 위한 보유부를 가지는 회전 가능한 주축과, 상기 주축을 회전 구동시키기 위한 구동원과, 캠을 가지고 상기 구동원에 의해 회전 구동되는 피구동 회전축을 구비하여, 상기 캠 및 상기 캠 팔로워(cam follower)를 이용하여 상기 피구동 회전축이 상기 주축을 회전 구동하는 것을 특징으로 하는 선반용 주축 유니트이다.

이와 같이 하면, 구동원의 구동력을 주축에 전달시키기 위한 신규하고 한편 적절한 기구를 가지는 선반용 주축 유니트를 실현할 수가 있다.

또, 상기 캠은 글로보이달(globoidal) 캠인 것으로 해도 좋다.

이와 같이 하면, 가공 정밀도를 높게 하는 것이 가능한 소형화 된 선반용 주축 유니트를 실현할 수가 있다.

또, 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부를 구비하고, 상기 주축에는 그 회전 방향을 따라 제1 V자형 홈이 직접 형성되고, 상기 지지부는 제1 V자형 홈에 대향하는 제2 V자형 홈을 가지고, 상기 주축과 상기 지지부와의 사이에, 상기 2개의 V자형 홈과 접촉하여 전동하는 복수의 전동체를 개재(interposing)시킴과 동시에, 인접하는 전동체의 전동축을 서로 직교시켜서 크로스 롤러 베어링을 구성하는 것으로 해도 좋다.

이와 같이 하면, 가공 정밀도를 높게 하는 것이 가능한 선반용 주축 유니트를 실현하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 보유부는 상기 주축의 회전축 방향 선단부 및 후단부에 설치되어 있는 것으로 해도 좋다.

이와 같이 하면, 효율적으로 작업물을 가공할 수 있는 상기 선반용 주축 유니트를 실현하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 주축은 상기 주축의 회전축 방향을 따른 중공부(hollow section)를 가지고 있는 것으로 해도 좋다.

이 선반용 주축 유니트에 의하면, 주축에 공구가 접촉하는 것을 회피시킬 수가 있다.

또, 본 발명은 캠 팔로워(cam follower)와, 작업물(work piece)을 보유하기 위한 보유부를 가지는 회전 가능한 주축과, 상기 주축을 회전 구동시키기 위한 구동원과, 캠을 가지고 상기 구동원에 의해 회전 구동되는 피구동 회전축을 구비하여, 상기 캠 및 상기 캠 팔로워(cam follower)를 이용하여 상기 피구동 회전축이 상기 주축을 회전 구동하는 선반용 주축 유니트와, 상기 선반용 주축 유니트를 지지하기 위한 베이스와, 상기 작업물을 가공하기 위한 공구를 구비하는 것을 특징으로 하는 선반 장치이다.

이와 같이 하면, 구동원의 구동력을 주축에 전달시키기 위한 신규하고 한편 적절한 기구를 가지는 선반용 주축 유니트를 구비한 선반 장치를 실현할 수가 있다.

또, 상기 캠은 글로보이달 캠인 것으로 해도 좋다.

이와 같이 하면, 가공 정밀도를 높게 하는 것이 가능한 소형화 된 선반용 주축 유니트를 구비한 선반 장치를 실현할 수가 있다.

또, 상기 선반용 주축 유니트는 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부를 구비하고, 상기 주축에는 그 회전 방향을 따라 제1 V자형 홈이 직접 형성되고, 상기 지지부는 제1 V자형 홈에 대향하는 제2 V자형 홈을 가지고, 상기 주축과 상기 지지부와의 사이에, 상기 2개의 V자형 홈과 접촉하여 전동하는 복수의 전동체를 개재(interposing)시킴과 동시에, 인접하는 전동체의 전동축을 서로 직교시켜서 크로스 롤러 베어링을 구성하는 것으로 해도 좋다.

이와 같이 하면, 가공 정밀도를 높게 하는 것이 가능한 선반 장치를 실현하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 하면, 효율적으로 작업물(work piece)을 가공할 수가 있는 선반 장치를 실현하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 주축은 상기 주축의 회전축 방향을 따른 중공부를 가지고 있는 것으로 해도 좋다.

이 선반 장치에 의하면, 주축에 공구가 접촉하는 것을 회피시킬 수가 있다.

또, 상기 보유부에 의해 보유되어 있는 상기 작업물을 상기 중공부를 관통시킨 상기 공구로 가공하는 것으로 해도 좋다.

이 선반 장치에 의하면, 작업물 가공의 유연성(flexibility)이 향상된다.

또, 상기 중공부를 관통한 상태에서, 상기 보유부에 의해 보유되어 있는 상기 작업물을 상기 공구로 가공하는 것으로 해도 좋다.

이 선반 장치에 의하면, 작업물의 길이가 긴 경우에도 적절한 작업물의 가공이 실현된다. 또, 작업물의 보유부에 의해 보유되어 있는 부분이나 중공부 내의 부분도 가공하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 선반용 주축 유니트는 상기 주축의 회전축 방향을 따른 방향으로 이동 가능한 것으로 해도 좋다.

이 선반 장치에 의하면, 작업물의 보유부에 의해 보유되어 있는 부분이나 중공부 내의 부분도 가공하는 것이 가능하게 된다. 또, 동심도의 악화 등에 의해 가공 정밀도가 떨어진다고 하는 문제가 일어나기 어려워져지고 정밀도가 높은 가공이 실현된다.

또, 상기 베이스는 상기 선반용 주축 유니트를 회전 가능하게 지지하는 것으로 해도 좋다.

＜선반 장치의 구성예＞

다음에, 도 1 및 도 2를 이용하여 선반 장치(1)의 구성예에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시의 형태에 따른 선반 장치(1)의 개략 구성도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 선반 장치(1)를 도 1 중 흰색 화살표의 방향으로부터 본 개략 구성도이다. 또, 도 1 및 도 2에 있어서는, 화살표에 의해 상하 방향을 나타내고 있고, 예를 들면, 테일스톡크(tailstock)(14)는 베이스(16)의 상부에 배치되어 있다.

선반 장치(1)는 주축(spindle)(4)을 가지는 선반용 주축 유니트(2)와, 작업물 W를 가공하기 위한 공구(8)와, 공구 지지대(tool support)(10)와, 테일스톡크(14)와, 베이스(16) 등을 구비하고 있다.

선반용 주축 유니트(2)는 회전 가능한 주축(4)을 구비한 유니트이다. 주축(4)에는 작업물 W를 보유하기 위한 보유부의 일례로서의 척크(chuck)(22)가 구비되어 있고, 주축(4)이 회전하면, 이에 수반하여 척크(22)에 보유된 작업물 W가 회전한다. 선반용 주축 유니트(2)의 구성 등에 대해서는 후에 상술한다.

공구(8)는 후술하는 공구 지지대(10)에 의해 지지되어 있고, 작업물 W를 절삭 가공하는 역할을 한다. 이 공구(8)는, 작업물 W의 적절한 위치에 대어지고, 작업물 W가 회전하고 있는 상태에서, 예를 들면 주축(4)의 회전축 방향을 따른 방향(도 1 중 기호 A로 나타난 방향)으로 이송됨으로써, 작업물 W를 절삭 가공한다.

공구 지지대(10)는 공구(8)를 지지하는 역할을 한다. 이 공구 지지대(10)는, 후술하는 베이스(16)에 대해서, 주축(4)의 회전축 방향을 따른 방향(도 1 중 기호 B로 나타난 방향) 및 이 방향에 직교하는 방향(도 2 중 기호 A로 나타난 방향)으로, 이동 가능하도록 구성되어 있다. 공구 지지대(10)가 상술한 방향으로 이동함으로써, 공구 지지대(10)에 지지된 공구(8)가, 작업물 W의 적절한 위치에 대어지고, 또 작업물 W의 절삭 가공을 위해서 이송된다.

또, 당해 공구 지지대(10)는 회전부(10a)를 가지고 있고, 당해 회전부(10a)에는 복수의 다른 공구(8)를 탈착시키는 것이 가능하다. 당해 회전부(10a)에 복수의 다른 공구(8)가 장착되어 있는 경우에는, 회전부(10a)를 회전시키는(회전 방향의 예를 도 2 중의 기호 B로 나타낸다) 것에 의해 작업물 W를 절삭시키기 위한 소망의 공구(8)를 복수의 다른 공구(8) 중에서 선택할 수가 있다.

테일스톡크(14)는 바(bar) 등의 긴 작업물 W를 가공할 때에 중심 벗어남이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 테일스톡크(14)에는 센터(14a)와, 센터(14a)를 주축(4)의 회전축 방향을 따른 방향(도 1 중 기호 C로 나타난 방향)으로 이동시키기 위한 핸들(handle)(14b)이 설치되어 있고, 핸들(14b)을 조작함으로써, 센터(14a)를 상기 방향으로 이동시켜서, 센터(14a)의 선단부를 미리 작업물 W의 중심부에 열려있는 센터 구멍에 삽입한다. 이에 의해, 작업물 W의 단부 중 척크(22)에 의해 보유되어 있는 측과는 반대측의 단부가 센터(14a)에 의해 보유된다. 그리고, 작업물 W가 회전할 때에는, 당해 작업물 W의 회전에 연동하여 센터(14a)도 회전하고, 작업물 W를 가공할 때의 중심 벗어남의 발생이 방지된다. 또, 중심 벗어남은 작업물 W가 긴 경우에 현저하게 되기 때문에, 작업물 W가 짧은 경우에는 반드시 테일스톡크(14)의 센터(14a)에 작업물 W를 지지할 필요는 없다.

베이스(16)는 전술한 선반용 주축 유니트(2)를 지지하기 위한 받침대이다. 또, 이 베이스(16)는 공구 지지대(10)와 테일스톡크(14)도 지지한다.

다음에, 이와 같이 구성된 선반 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.

먼저, 작업물 W가 선반 장치(1)에 세트(set) 된다. 즉, 작업물 W가 척크(22)에 보유되고, 작업물 W가 긴 경우에는, 테일스톡크(14)의 핸들(14b)이 조작되고, 센터(14a)의 선단부가 미리 작업물 W의 중심부에 열려있는 센터 구멍에 삽입된다.

이 상태에서, 주축(4)이 회전하면, 이에 수반하여 척크(22)에 보유된 작업물 W가 회전한다, 또, 작업물 W가 센터(14a)에 의해 보유되어 있는 경우에는, 작업물 W의 회전에 연동하여 센터(14a)도 회전한다.

그리고, 공구 지지대(10)의 회전부(10a)가 회전하여 작업물 W를 절삭시키기 위한 소망의 공구(8)가 복수의 다른 공구(8) 중에서 선택되고, 선택된 공구(8)가 공구 지지대(10)의 이동 동작에 의해 작업물 W의 적절한 위치에 대어진다. 작업물 W가 회전하고 있는 상태에서 작업물 W에 대어져 있는 공구(8)가 공구 지지대(10)의 이동 동작에 의해 이송되어서 작업물 W의 절삭 가공이 이루어진다.

<선반용 주축 유니트의 구성예＞

다음에, 도 3 및 도 4를 이용하여 선반용 주축 유니트(2)의 구성예에 대해서 설명한다. 도 3은 본 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(2)의 내부 구조도이다. 도 4는 도 3의 X-X 단면도이다.

선반용 주축 유니트(2)는 주축부를 회전 구동시키기 위한 구동원의 일례로서의 모터(24)와, 모터(24)에 의해 회전 구동되는 피구동축(44)과, 당해 피구동축(44)에 의해 회전 구동되는 주축(4)과, 당해 주축(4)을 회전 가능하게 지지하는 지지부(29) 등을 구비하고 있다.

피구동축(44)은 한 벌의 볼 베어링(ball bearing)(46)에 의해 하우징(housing)(21)에 대해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 피구동축(44)에는, 그 축방향 일단측에서, 모터(24)가 체결부재(26)를 개재하여 체결되어 있고, 당해 모터(24)의 구동력에 의해 피구동축(44)이 회전 구동된다. 또, 피구동축(44)에는 캠이 설치되어 있다. 이 캠은 피구동축(44)이 회전하여 위상이 축방향으로 변위하는 캠면(cam surface)(48a)을 가지고 있다. 여기에서는, 캠으로서 정지중 뿐만이 아니라 인덱싱중(during indexing)에도 백래쉬(backlash)가 발생하지 않는 글로보이달(globoidal) 캠(cam)(48)을 이용하고 있다.

주축(4)은 크로스 롤러 베어링(30)에 의해 지지부(28)에 대해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 전술한바와 같이, 주축(4)에는 작업물 W를 보유하기 위한 척크(22)가 구비되어 있고, 주축(4)이 회전하면, 이에 수반하여 척크(22)에 보유된 작업물 W가 회전한다. 주축(4)의 척크(22)가 설치되어 있는 측과는 반대측의 외주면에는 원주 방향을 따라 등간격으로 배치된 복수의 캠 팔로워(50)가 설치되어 있다. 이 캠 팔로워(50)는, 전술한 글로보이달 캠(48)의 캠면(48a)에 서로 맞물려 있고, 피구동축(44)의 회전력이 글로보이달 캠(48) 및 캠 팔로워(50)를 개재하여 주축(4)에 전달되도록 되어 있다. 즉, 주축(4)은 당해 글로보이달 캠(48) 및 캠 팔로워(50)를 이용하여 피구동축(44)에 의해 회전 구동된다. 또, 크로스 롤러 베어링(30)의 구성 등에 대해서는 후에 상술한다.

지지부(28)는 크로스 롤러 베어링(30)을 개재하여 주축(4)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 이 지지부(28)는 주축(4)의 외주면과 약간의 간격을 두고서 배치되고, 볼트(40)에 의해 하우징(21)에 고정되어 있다.

다음에, 이와 같이 이루어진 선반용 주축 유니트(2)의 동작에 대해서 설명한다. 모터(24)에 의해 피구동축(44)이 구동되면, 피구동축(44)은 하우징(21)에 대해서 회전한다. 피구동축(44)이 회전하면 글로보이달 캠(48)도 회전하고, 이와 서로 맞물려 있는 캠 팔로워(50)가 캠면(48a)에 순차 계합된다. 회전 구동력이 주축(4)에 전달되고, 주축(4)이 이 주축(4)의 회전축을 중심으로 하여 회전한다. 그리고, 주축(4)이 회전하면, 이에 수반하여 척크(22)에 보유된 작업물 W가 회전한다.

<크로스 롤러 베어링의 구성예〉

다음에, 도 4 내지 도 6을 이용하여 크로스 롤러 베어링(30)의 구성예에 대해서 설명한다. 도 5는 도 4에 나타난 크로스 롤러 베어링(30)의 확대도이다. 도 6은 도 5에 나타난 전동체(60)에 인접하는 전동체(60)를 나타낸 도이다.

전술한 지지부(28)는 2개의 환상부재(52a, 52b)를 가지고 있고, 이러한 부재로 외륜환상체(外輪環狀體)(52)를 형성하고 있다. 환상부재(52a, 52b)는 주축(4)측의 가장자리부의 전체 원주에 걸쳐 45도 모떼기 되어 있다. 이러한 환상부재(52a, 52b)는 서로 겹쳐짐과 동시에 약간 간격을 두고 볼트(54)로 고정되고, 양자의 각 모떼기 부분에 의해, 주축(4) 측으로 개방된 제2 V자형 홈(56)이 형성되어 있다.

또, 주축(4)에는 제2 V자형 홈(56)과 대향하는 위치에 전체 원주 걸쳐 외륜환상체(52) 측으로 개방된 제1 V자형 홈(58)이 형성되어 있다.

제1 V자형 홈(58)과 제2 V자형 홈(56)과의 사이에는, 원통형으로 형성된 복수의 전동체(rolling element)(60)가 개재되어 있다. 이 전동체(60)는 원통형의 전동면(60a)의 양단에 한 벌의 평탄한 단면(60b)을 가지고, 주축의 원주 방향을 따라 등간격을 두고 배열된다. 그리고, 이들 전축체(60)는 내측의 주축(4)에 설치되고 제1 V자형 홈(58)을 형성하는 내측 궤도부(62)와 외측의 지지부(28)에 설치되고 제2 V자형 홈(56)을 형성하는 외측 궤도부(64)에 접촉하여 전동되도록 되어 있다. 또 전동체(60)는 그 전동 축심 x1이 주축(4)의 회전축심으로 향하도록 경사지게 배치됨과 동시에, 한편, 또 서로 이웃이 되는 전동체(60)는 그러한 전동 축심 x1의 경사 방향은 도 5 및 도 6에 나타내듯이 직교되어서 배치되어 있다.

또, 주축(4)과 지지부(28) 측의 외륜환상체(ring annular body)(52)의 사이에는 환상의 간극이 설정됨과 동시에, 이 간극에는 이를 따르는 두께가 얇은 원통형의 보유기(66)이 설치되고, 이 보유기(66)에 의해 전동체(60)가 보유되도록 되어 있다. 이 보유기(66)에는, 그 원주면에 전동체(60)의 배치 간격에 따라, 이들 전동체(60)를 개별적으로 장착하기 위한 복수의 포켓 구멍(pocket aperture)(68)이 형성되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따른 선반 장치(1) 및 선반용 주축 유니트(2)는 모터(24)에 의해 회전 구동되는 피구동 회전축(44)을 가지고, 피구동 회전축(44)은 캠을, 그리고 주축(4)은 캠 팔로워(50)를 각각 구비하고, 캠 및 캠 팔로워(50)를 이용하여 피구동 회전축(44)에 의해 주축(4)이 회전 구동된다. 이에 의해, 모터(24)의 구동력을 주축(4)에 전달시키기 위한 신규하고 한편 적절한 기구를 가지는 선반용 주축 유니트(2) 및 선반 장치(1)가 실현된다.

＜그 외의 실시의 형태＞

이상, 상기 실시의 형태에 근거하여 본 발명과 관련되는 선반용 주축 유니트 등을 설명하였지만, 상기한 발명의 실시의 형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하는 일 없이 변경, 개량될 수 있음과 동시에 본 발명에는 그 등가물이 포함되는 것은 물론이다.

상기 실시의 형태에 있어서는, 작업물 W를 보유하기 위한 척크(22)를 가지는 회전 가능한 주축(4)과, 이 주축(4)을 회전 구동시키기 위한 모터(24)를 구비한 선반용 주축 유니트(2)의 모터(24)의 구동력을 주축(4)에 전달시키기 위한 기구에 캠 및 캠 팔로워(50)를 이용한 상술한 기구를 적용한 예에 대해서 설명했다.

이하에 본 예의 변형예를 도 7 내지 도 9를 이용하여 설명한다. 도 7은 제1 변형예에 따른 선반용 주축 유니트(2)를 나타내는 도이다. 도 8은 도 7의 X-X 단면도이다. 도 9는 제2 변형예에 따른 선반용 주축 유니트(2)를 나타내는 도이다.

먼저, 제1 변형예에 대해서 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다. 본 제1 변형예에서는, 상기 실시의 형태와는 달리, 하우징(21)이 주축(4) 측으로 돌출한 볼록부(72)를, 그리고 주축(4)이 볼록부(72)에 간극을 가지고 감합하도록 설치된 오목부(74)를 각각 가지고 있다. 이러한 선반용 주축 유니트(2)의 모터(24)의 구동력을 주축(4)에 전달시키기 위한 기구에도 캠 및 캠 팔로워(50)를 이용한 상술한 기구를 적용할 수가 있다.

다음에, 제2 변형예에 대해서 도 9를 이용하여 설명한다. 상기 제1 변형예와 본 제2 변형예에서는, 주축(4)에 설치된 캠 팔로워(50)가 피구동 회전축(44)에 설치된 캠의 캠면(48a)에 서로 맞물리는 위치가 다르다. 이 제2 변형예의 같은 경우에도, 모터(24)의 구동력을 주축(4)에 전달시키기 위한 기구에 캠 및 캠 팔로워(50)를 이용한 상술한 기구를 적용할 수가 있다. 환언하면, 주축(4)에 설치된 캠 팔로워(50)가 피구동 회전축(44)에 설치된 캠의 캠면(48a)에 서로 맞물리는 위치에 대해서는 임의이다.

또, 상기 실시의 형태에 있어서는, 캠은 글로보이달 캠(48)인 것으로 하였지만 이에 한정되는 것은 아니고 다른 캠이어도 좋다.

다만, 캠이 글로보이달 캠(48)인 경우에는, 이하의 장점이 생기는 점에서 상기 실시의 형태의 것보다 바람직하다. 즉, 글로보이달 캠(48)과 캠 팔로워(50)를 이용하여 피구동 회전축(44)에 의해 주축(4)을 회전 구동시킬 때에는, 백래쉬 등에 기인하여 소망의 가공 정밀도가 얻어지지 않는다고 하는 기어가 잠재적으로 가지는 문제로부터 해방된다. 또, 글로보이달 캠(48)이 주축(4)의 외주면에 설치되어 있는 복수의 캠 팔로워(50)에 서로 맞물리는 구성을 취할 수 있기 때문에, 주축(4)의 회전축 방향 단부에 풀리(pulley) 등의 부재를 마련할 필요가 없고, 주축(4)의 회전축 방향에 있어서의 길이를 짧게 할 수가 있다. 환언하면, 가공 정밀도를 높게 하는 것이 가능한 소형화 된 선반용 주축 유니트(2) 및 당해 선반용 주축 유니트(2)를 가지는 선반 장치(1)를 실현하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 실시의 형태에 있어서는, 주축(4)에는 그 회전 방향을 따라 제1 V자형 홈(58)이 직접 형성되고, 지지부(28)는 제1 V자형 홈(58)에 대향하는 제2 V자형 홈(56)을 가지고, 주축(4)과 지지부(28)의 사이에 상기 2개의 V자형 홈(56, 58)과 접촉하여 전동하는 복수의 전동체(60)를 개재시킴과 동시에, 복수의 전동체(60) 중 인접하는 전동체(60)의 전동축을 서로 직교시켜서 크로스 롤러 베어링(30)을 구성하는 것으로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 주축에 직접 제1 V자형 홈을 형성하는 것이 아니라, 제1 V자형 홈을 가지는 부재를 주축에 조립하여 크로스 롤러 베어링을 구성하는 것으로 하여도 좋다.

제1 V자형 홈을 가지는 부재를 주축에 조립하여 크로스 롤러 베어링을 구성하는 경우에는, 당해 부재를 주축에 조립할 때 등에 조립 오차가 생길 수 있다. 그리고, 당해 조립 오차는 베어링 구조에 있어서의 정밀도를 떨어뜨리는 요인이 된다. 한편, 본 실시의 형태에 따른 크로스 롤러 베어링(30)은 주축(4)에 직접 제1 V자형 홈(58)을 형성하고 있기 때문에, 이러한 문제는 없고, 따라서 가공 정밀도를 높게 하는 것이 가능한 선반용 주축 유니트(2) 및 당해 선반용 주축 유니트(2)를 가지는 선반 장치(1)를 실현하는 것이 가능하게 되는 점에서 상기 실시의 형태의 것보다 바람직하다.

또, 상술한 것처럼, 글로보이달 캠(48)이 주축(4)의 외주면에 설치되어 있는 캠 팔로워(50)에 서로 맞물리는 구성을 취할 수 있기 때문에 주축(4)의 회전축 방향에 있어서의 길이가 짧아진다. 또, 캠 팔로워(50)가 주축(4)의 외주면에 복수 설치되기 때문에 주축(4)의 지름 방향에 있어서의 길이가 길어진다. 그리고, 이러한 성질을 이용하여, 상술한 실시의 형태(이하, 제1의 실시의 형태로 부른다)와는 다른, 다른 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트 및 상기 선반용 주축 유니트를 가지는 선반 장치를 구성할 수가 있다.

이하, 당해 다른 실시의 형태(제2의 실시의 형태 내지 제5의 실시의 형태) 에 대해서 도 10 내지 도 18을 이용하여 설명한다. 도 10은 제2의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(102)를 설명하기 위한 설명도이다. 도 11 내지 도 14는 제3의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(202) 등을 설명하기 위한 설명도이다. 도 15 및 도 16은 제4의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(302) 등을 설명하기 위한 설명도이다. 도 17 및 도 18은 제5의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(402) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

먼저, 도 10을 이용하여 제2의 실시의 형태에 대해서 설명한다. 제1의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(2)가 주축(4)의 일단부에만 척크(22)를 가지고 있는 것에 대해, 당해 제2의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(102)는 주축(4)의 양단부에 척크(122, 123)를 가지고 있다. 즉, 선반용 주축 유니트(102)에 있어서, 척크(122, 123)는 주축(4)의 회전축 방향 선단부 및 후단부의 각각에 설치되어 있다. 주축(4)의 회전축 방향에 있어서의 길이가 짧기 때문에, 당해 구성을 용이하게 실현되는 것이 가능하게 되어 있다.

이 구성을 가지는 선반용 주축 유니트(102)를 구비한 선반 장치에 있어서, 주축(4)이 회전하면, 이에 수반하여 각 척크(122, 123)에 보유된 작업물 W1, W2가 회전한다. 그리고, 공구(108, 109)가 각각의 작업물 W1, W2 에 대어지고, 작업물 W1, W2의 절삭 가공이 이루어진다. 이와 같이, 2개의 작업물 W1, W2를 동시에 가공하는 것이 가능하게 되기 때문에, 효율적으로 작업물 W1, W2를 가공할 수가 있는 선반용 주축 유니트(102) 및 선반용 주축 유니트(102)를 가지는 선반 장치가 실현되게 된다.

다음에, 도 11 내지 도 14를 이용하여 제3의 실시의 형태에 대해서 설명한다. 제1의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(2)가 중실(solid)의 주축(4)를 가지고 있는 것에 대해, 당해 제3의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(202)는, 도 11에 나타내듯이, 중공(hollow)의 주축(204)을 가지고 있다. 즉, 선반용 주축 유니트(202)에 있어서, 주축(204)은 이 주축(204)의 회전축 방향을 따른 중공부(204a)를 가지고 있다. 주축(4)의 지름 방향에 있어서 길이가 길기 때문에, 당해 구성을 용이하게 실시하는 것이 가능하게 되어 있다.

이와 같이 구성된 선반용 주축 유니트(202)를 구비한 선반 장치를 이용하여 작업물 W를 가공할 때에는 이하의 장점이 일어난다.

먼저, 도 11에 나타내듯이, 작업물 W에 대어져 있는 공구(8)를 이송하여 W를 절삭 가공할 때에, 만일 공구(8)가 작업물 W를 관통하였다고(공구(8)가 작업물 W를 관통한 모양을, 도 11 중 점선으로 나타난 공구(8)로 나타낸다) 해도, 공구(8)가 주축(20)에 접촉하는 것을 회피시킬 수가 있다. 즉, 중공부(204a)는 주축(204)나 공구(8)가 서로 접촉함으로써 파손하는 것을 방지하는 역할을 한다.

또한, 도 12에 나타내듯이, 척크(22)에 의해 보유되어 있는 작업물 W를 주축(204)의 중공부(204a)를 관통시킨 공구(8)로 가공할 수가 있다. 따라서, 작업물 가공의 유연성이 향상된다.

또한, 도 13에 나타내듯이, 주축(204) 중공부(204a)를 관통한 상태에서 척크(22)에 의해 보유되어 있는 작업물 W를 공구(8)로 가공할 수가 있다. 따라서, 작업물 W의 길이가 긴 경우에도 적절한 작업물 W의 가공이 실현되고, 또, 전술한 테일스톡크 사용을 생략할 수도 있다. 또, 도 14에 나타내듯이, 바(bar) 등의 긴 작업물 W에 대해, 가공 → 절단(cleavage) 및 취출(removal) → 작업물 이송(work piece feeding) → 가공 → 절단 및 취출 → 작업물 이송이라고 하는 순서를 실시하여, 작업물 W의 가공을 할 수가 있기 때문에, 작업물 가공의 변화를 넓게 하는 것이 가능하게 된다, 또, 작업물 이송이라고 하는 순서를 가지기 때문에, 작업물 W의 척크(22)에 의해 보유되어 있는 부분이나 중공부(204a) 내의 부분도 작업물 W를 이송함으로써 가공하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 도 15 및 도 16을 이용하여 제4의 실시의 형태에 대해서 설명한다. 제4의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(302)는, 도 15에 나타내듯이, 주축(304)에 중공부(304a)를 가지는 점에서, 제3의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(202)와 같지만, 선반용 주축 유니트(302)가 선반 장치의 베이스(16)에 대해 주축(304)의 회전축 방향을 따른 방향으로 이동 가능하도록 구성되어 있는 점에서, 제3의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(202)와 다르다. 즉, 베이스(16)에는 선반용 주축 유니트(302)를 주축(304)의 회전축 방향을 따른 방향으로 이동시키기 위한 구동 기구(미도시)가 설치되어 있고, 당해 구동 기구의 작용에 의해 선반용 주축 유니트(302)가 이동할 수 있도록 되어 있다. 당해 구동 기구는, 예를 들면 볼 나사 등을 이용한 기구에 의해 실현될 수가 있다.

이와 같이 구성된 선반용 주축 유니트(302)를 구비한 선반 장치를 이용하면, 작업물 W를 이하와 같이 가공하는 것이 가능하게 된다. 당해 가공에 대해서 도 16을 이용하여 설명한다.

먼저, 작업물 W를 선반 장치에 세트(set) 한다. 보다 구체적으로는, 작업물 W가 중공부(304a)를 관통하고 있는 상태에서 척크(22) 및 센터(14a)에 의해 보유된다.

다음에, 공구(8)가 작업물 W의 긴 방향 일단부에 대어진다. 그리고, 작업물 W 에 대어진 공구(8)가 이송되어(공구(8)의 이송 방법을, 도 16의 상도 중의 흰색 화살표로 나타낸다), 회전하는 작업물 W의 절삭 가공이 이루어진다(도 16의 상도).

다음에, 척크(22)를 해방하여, 선반용 주축 유니트(302)를 주축(304)의 회전축 방향을 따른 방향(당해 방향을, 도 16의 상도 중의 검은색 화살표로 나타낸다)으로 이동시킨다(도 16의 상도 → 도 16의 하도). 선반용 주축 유니트(302)의 이동 완료 후에, 재차 작업물 W가 척크(22)에 의해 보유된다.

그리고, 공구(8)가 작업물 W의 긴 방향 타단부에 대어지고, 당해 공구(8)가 이송되어(공구(8)의 이송 방법을, 도 16의 하도 중의 흰색 화살표로 나타낸다), 회전하는 작업물 W의 절삭 가공이 이루어진다(도 16의 하도).

베이스(16)에 대해 주축(304)의 회전축 방향을 따른 방향으로 이동 가능한 선반용 주축 유니트(302)를 구비한 선반 장치를 이용하여, 상술한바와 같은 작업물 W의 가공을 함으로써 이하의 장점이 일어난다. 즉, 도 14에 나타낸 예와 같이, 작업물 W의 척크(22)에 의해 보유되어 있는 부분이나 중공부(304a) 내의 부분도 선반용 주축 유니트(302)를 이동시킴으로써 가공하는 것이 가능하게 된다.

한편, 도 14에 나타낸 예와는 달리, 작업물 W의 긴 방향으로의 이동 동작이 없기 때문에, 작업물 W의 중심이 항상 일정한 위치에 유지되고, 동심도(concentricity)의 악화 등에 의해 가공 정밀도가 떨어진다고 하는 문제가 생기기 어려워진다. 그 때문에, 정밀도가 높은 가공이 실현되는 것으로 된다.

다음에, 도 17 및 도 18을 이용하여 제5의 실시의 형태에 대해서 설명한다. 제5의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(402)는, 도 17에 나타내듯이, 선반 장치의 베이스(16)에 의해 회동 가능하게 지지되어 있다. 즉, 베이스(16)에는 선반용 주축 유니트(402)를 회동(回動)시키기 위한 선회(旋回) 기구(미도시) 가 설치되어 있고, 당해 선회 기구의 작용에 의해 선반용 주축 유니트(302)가 회동 할 수 있도록 되어 있다. 당해 선회 기구는, 예를 들면 기어 또는 캠 등을 이용한 기구에 의해 실현될 수가 있다.

이와 같이 구성된 선반용 주축 유니트(402)를 구비한 선반 장치를 이용하면, 작업물 W를 이하와 같이 가공하는 것이 가능하게 된다. 즉, 도 18에 나타내듯이, 작업물 W1과 작업물 W2를 선반 장치에 세트(set) 하고, 먼저 작업물 W1의 가공을 하고, 작업물 W1의 가공 완료 후, 선반용 주축 유니트(402)를 180도 회전시켜서, 작업물 W2의 가공을 할 수가 있다. 또, 선반용 주축 유니트(402)를 회전시킨 후의 작업물 W2의 가공과 병행하여, 가공이 완료된 작업물 W1과 신규의 작업물 W3의 교체를 실행하는 것도 할 수 있다.

상술한바와 같이, 베이스(16)에 대해 회동 가능한 선반용 주축 유니트(402)를 구비한 선반 장치를 이용하면, 유연한 작업물 W의 가공을 하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기에 있어서는, 주축(4)의 양단부에 척크(422, 423)을 가지는 선반용 주축 유니트(402)에 대해서 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 주축의 일단부에만 척크를 가지는 회동 가능한 선반용 주축 유니트도 실현 가능하다.

본 발명에 의하면, 구동원의 구동력을 주축에 전달시키기 위한 신규하고 한편 적절한 기구를 가지는 선반용 주축 유니트 및 선반 장치를 실현하는 것이 가능하게 되어, 가공 정밀도를 높게 하는 것이 가능하고, 효율적으로 작업물을 가공할 수 있는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 실시의 형태에 따른 선반 장치(1)의 개략 구성도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 선반 장치(1)를 도 1 중 흰색 화살표의 방향으로부터 본 개략 구성도이다.

도 3은 본 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(2)의 내부 구조도이다.

도 4는 도 3의 X-X 단면도이다.

도 5는 도 4에 나타난 크로스(cross) 롤러(roller) 베어링(bearing)(30)의 확대도이다.

도 6은 도 5에 나타난 전동체(60)에 인접하는 전동체(60)를 나타낸 도이다.

도 7은 제1 변형예에 따른 선반용 주축 유니트(unit)(2)를 나타내는 도이다.

도 8은 도 7의 X-X 단면도이다.

도 9는 제2 변형예에 따른 선반용 주축 유니트(2)를 나타내는 도이다.

도 10은 제2의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(102) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

도 11은 제3의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(202) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

도 12는 제3의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(202) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

도 13은 제3의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(202) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

도 14는 제3의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(202) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

도 15는 제4의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(302) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

도 16은 제4의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(302) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

도 17은 제5의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(402) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

도 18은 제5의 실시의 형태에 따른 선반용 주축 유니트(402) 등을 설명하기 위한 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

1 선반 장치 2 선반용 주축 유니트

4 주축 8 공구

10 공구 지지대 10a 회동부

14 테일스톡크(tailstock)

14a 센터(center) 14b 핸들(handle)

16 베이스(base) 21 하우징(housing)

22 척크(chuck) 24 모터(motor)

26 체결부재 28 지지부

30 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing)

40 볼트(bolt)

44 피구동 회전축 46 볼 베어링( ball bearing)

48 글로보이달 캠(globoidal cam)

48a 캠면(cam surface)

50 캠 팔로워(cam follower) 52 외륜환상체

52a 환상부재 52b 환상부재

54 볼트 56 제2 V자형 홈

58 제1 V자형 홈 60 전동체

60a 전동면(rolling surface) 60b 단면

62 내측 궤도부 64 외측 궤도부

64 보유기 68 포켓 구멍

72 볼록부 74 오목부

102 선반용 주축 유니트

108 공구 109 공구

122 척크 123 척크

202 선반용 주축 유니트

204 주축 204a 중공부

302 선반용 주축 유니트

304 주축 304a 중공부

402 선반용 주축 유니트

422 척크 423 척크

W 작업물(work piece)

Claims

캠 팔로워(cam follower)와, 작업물(work piece)을 보유하기 위한 보유부를 가지는 회전 가능한 주축과,

상기 주축을 회전 구동시키기 위한 구동원과,

캠을 가지고 상기 구동원에 의해 회전 구동되는 피구동 회전축을 구비하여,

상기 캠 및 상기 캠 팔로워(cam follower)를 이용하여 상기 피구동 회전축이 상기 주축을 회전 구동하는 것을 특징으로 하는 선반용 주축 유니트.
제1항에 있어서,

상기 캠은 글로보이달(globoidal) 캠(cam)인 것을 특징으로 하는 선반용 주축 유니트.
제1항에 있어서,

상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부를 구비하고,

상기 주축에는 그 회전방향을 따라 제1 V자형 홈이 직접 형성되고, 상기 지지부는 제1 V자형 홈에 대향하는 제2 V자형 홈을 가지고,

상기 주축과 상기 지지부와의 사이에, 상기 2개의 V자형 홈과 접촉하여 전동(rolling)하는 복수의 전동체(rolling element)를 개재시킴과 동시에, 인접하는 전동체의 전동축을 서로 직교시켜서 크로스(cross) 롤러(roller) 베어링(bearing)을 구성하는 것을 특징으로 하는 선반용 주축 유니트.
제2항에 있어서,

상기 보유부는 상기 주축의 회전축 방향 선단부 및 후단부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선반용 주축 유니트.
제2항에 있어서,

상기 주축은 상기 주축의 회전축 방향을 따른 중공부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 선반용 주축 유니트.
캠 팔로워(cam follower)와, 작업물(work piece)을 보유하기 위한 보유부를 가지는 회전 가능한 주축과, 상기 주축을 회전 구동시키기 위한 구동원과, 캠을 가지고 상기 구동원에 의해 회전 구동되는 피구동 회전축을 구비하여, 상기 캠 및 상기 캠 팔로워(cam follower)를 이용하여 상기 피구동 회전축이 상기 주축을 회전 구동하는 선반용 주축 유니트와,

상기 선반용 주축 유니트를 지지하기 위한 베이스와,

상기 작업물을 가공하기 위한 공구를 구비하는 것을 특징으로 하는 선반 장치.
제6항에 있어서,

상기 캠은 글로보이달(globoidal) 캠(cam)인 것을 특징으로 하는 선반 장치.
제6항에 있어서,

상기 선반용 주축 유니트는 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부를 구비하고,

상기 주축에는 그 회전 방향을 따라 제1 V자형 홈이 직접 형성되고, 상기 지지부는 제1 V자형 홈에 대향하는 제2 V자형 홈을 가지고,

상기 주축과 상기 지지부와의 사이에, 상기 2개의 V자형 홈과 접촉하여 전동하는 복수의 전동체를 개재시킴과 동시에, 인접하는 전동체의 전동축을 서로 직교시켜서 크로스 롤러 베어링을 구성하는 것을 특징으로 하는 선반 장치.
제7항에 있어서,

상기 보유부는 상기 주축의 회전축 방향 선단부 및 후단부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선반 장치.
제7항에 있어서,

상기 주축은 상기 주축의 회전축 방향을 따른 중공부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 선반 장치.
제10항에 있어서,

상기 보유부에 의해 보유되어 있는 상기 작업물을 상기 중공부를 관통시킨 상기 공구로 가공하는 것을 특징으로 하는 선반무치.
제10항에 있어서,

상기 중공부를 관통한 상태에서, 상기 보유부에 의해 보유되어 있는 상기 작업물을 상기 공구로 가공하는 것을 특징으로 하는 선반 장치.
제12항에 있어서,

상기 선반용 주축 유니트는 상기 주축의 회전축 방향을 따른 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 선반 장치.
제7항에 있어서,

상기 베이스는 상기 선반용 주축 유니트를 회전 가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 선반 장치.