KR20180105059A

KR20180105059A - 공작 기계

Info

Publication number: KR20180105059A
Application number: KR1020180005545A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 오가사와라; 모토히로 가와무라
Original assignee: 스타 마이크로닉스 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2018-09-27
Also published as: JP6892594B2; KR102431594B1; US20180264610A1; CN108568535A; EP3375565A1; TW201832849A; US10226845B2; CN108568535B; TWI746796B; JP2018149644A

Abstract

본 발명은, 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부에 유체 공급 부품을 장착하는 작업을 용이하게 행할 수 있는 공작 기계를 제공한다. 공작 기계(1)는, 공작물(W1)을 해방 가능하게 파지하는 파지부(60)를 가지는 주축(52)을 포함하는 회전부(U1)와, 주축 중심선 AX1을 중심으로 하여 주축(52)을 회전 가능하게 지지하는 지지부(U2)와, 상기 지지부(U2)에 대하여 착탈 가능하게 장착되어 주축(52) 내를 경유하여 파지부(60)에 유체를 공급하기 위한 유체 공급 부품(U3)을 구비한다. 유체 공급 부품(U3)은, 회전부(U1)에 대하여 주축 중심선 방향으로 삽입되는 삽입부(P1)를 가지고 있다. 회전부(U1)는, 삽입된 삽입부(P1)의 외주면(P1o)과 대향하는 내주면(U1i)을 가지고 있다. 유체 공급 부품(U3)이 지지부(U2)에 장착된 상태에 있어서, 삽입부(P1)의 외주면(P1o)과 회전부(U1)의 내주면(U1i)과의 사이에, 회전부(U1)의 회전을 허용하고, 또한 회전부(U1)의 회전 시에 주축(52) 내로부터의 유체의 누출을 억제하는 래비린스 간극(C1)이 형성되어 있다.

Description

공작 기계{MACHINE TOOL}

본 발명은, 주축(主軸; spindle) 내를 경유하여 공작물(workpiece)의 파지부(把持部)에 유체(流體)를 공급하는 수단을 가지는 공작 기계에 관한 것이다.

정면 주축 테이블과 공구대(tool rest)에서 정면 가공이 행해진 공작물(workpiece)을 배면 주축 테이블과 공구대에서 배면 가공을 행하는 선반이 알려져 있다. 이와 같은 선반은, 콜릿(collet)에 파지된 공작물의 배면 가공에 의해 생기는 절삭칩이 콜릿의 슬롯(slot)으로부터 배면 주축 내로 들어가지 않도록 오일이나 압공(壓空)을 배면 주축 내에 공급하고 있다. 특허문헌 1에는, 블로우(blow)용 에어 공급 기구나 절삭유 공급 기구 등이 설치된 배면 주축 테이블이 개시되어 있다.

일본 공개특허 제2009―172725호 공보(특히 단락 [0035])

배면 가공 후의 제품을 배출하는 방식을 전환 가능하게 하기 위해, 배출 방식에 따라 부품을 교환하는 것을 생각할 수 있다. 블로우용의 오일이나 에어를 공급하기 위한 유체 공급 부품을 배면 주축의 지지부에 대하여 착탈(着脫) 가능하게 장착하는 경우, 오일 등의 유체의 실링을 고려할 필요가 있다. 회전하지 않는 유체 공급 부품으로부터 회전하는 주축에 유체를 공급하는 경우, 유체 공급 부품과 회전부와의 사이에 간극을 형성할 필요가 있다. 이 간극이 넓으면, 오일이나 에어의 누출이 많아지게 되어, 콜릿에 충분한 오일이나 에어가 공급되지 않아, 절삭칩의 제거가 불충분해질 가능성이 있다. 반대로, 간극이 좁으면, 배면 주축이 열팽창했을 때 회전부가 유체 공급 부품에 간섭할 가능성이 있다. 그래서, 유체 공급 부품을 지지부에 장착할 때, 유체 공급 부품과 회전부와의 사이의 간극을 일정하게 조정할 필요가 있다. 그러나, 이 간극을 일정하게 조정하는 것은 어렵고, 부품의 교환 작업에 시간이 걸리는 데 더하여, 뜻하지 않게 간극이 넓게 설정되어 유체의 누출이 증가하는 경우도 있을 수 있다.

그리고, 전술한 바와 같은 문제는, 배면 주축 테이블을 가지는 선반에 한정되지 않고, 각종 공작 기계에도 존재한다.

본 발명은, 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부에 유체 공급 부품을 장착하는 작업을 용이하게 행할 수 있는 공작 기계를 개시하는 것이다.

본 발명의 공작 기계는,

공작물을 해방 가능하게 파지하는 파지부를 가지는 주축을 포함하는 회전부와,

주축 중심선을 중심으로 하여 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부와,

상기 지지부에 대하여 착탈 가능하게 장착되고, 상기 주축 내를 경유하여 상기 파지부에 유체를 공급하기 위한 유체 공급 부품을 구비하고,

상기 유체 공급 부품은, 상기 회전부에 대하여 상기 주축 중심선 방향으로 삽입되는 삽입부를 가지고

상기 회전부는, 삽입된 상기 삽입부의 외주면(外周面)과 대향하는 내주면(內周面)을 가지고,

상기 유체 공급 부품이 상기 지지부에 장착된 상태에 있어서, 상기 삽입부의 외주면과 상기 회전부의 내주면과의 사이에, 상기 회전부의 회전을 허용하고, 또한 상기 회전부의 회전 시에 상기 주축 내로부터의 유체의 누출을 억제하는 래비린스(labyrinth) 간극이 형성되어 있는, 태양(態樣)을 가진다.

본 발명에 의하면, 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부에 유체 공급 부품을 장착하는 작업을 용이하게 행할 수 있는 공작 기계를 제공할 수 있다.

도 1은 공작 기계의 구성예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 유체 공급 부품이 장착된 배면 주축 테이블의 예를 나타낸 종단면도이다.
도 3는 유체 공급 부품의 삽입부, 및 그 근방의 예를 과장하여 나타낸 종단면도이다
도 4는 유체 공급 부품의 삽입부의 외주면과 회전부의 내주면과의 사이에 형성된 래비린스 간극의 예를 모식적으로 나타낸 횡단면도이다.
도 5는 통과 파이프가 장착된 배면 주축 테이블의 예를 나타낸 종단면도이다.
도 6은 통과 파이프를 분리해낸 배면 주축 테이블의 예를 나타낸 종단면도이다.
도 7은 유체 공급 부품을 장착하기 직전의 배면 주축 테이블의 예를 나타낸 종단면도이다.
도 8은 비교예에 있어서 유체 공급 부품이 장착된 배면 주축 테이블의 주요부를 나타낸 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 물론, 이하의 실시형태는 본 발명을 예시하는 것에 지나지 않고, 실시형태에 나타내는 특징의 모두가 발명의 해결 수단에 필수로 되는 것은 아니다.

(1) 본 발명에 포함되는 기술의 개요:

먼저, 도 1∼도 10에 나타내는 예를 참조하여 본 발명에 포함되는 기술의 개요를 설명한다. 그리고, 본원의 도면은 모식적으로 예를 나타낸 도면이며, 이들 도면에 나타내는 각각의 방향의 확대율은 상이한 것이며, 각 도면은 정합(整合)하고 있지 않는 경우가 있다. 물론, 본 기술의 각각의 요소(要素)는, 부호로 나타내는 구체예에 한정되지 않는다.

본 기술의 일 태양에 관한 공작 기계(1)는, 회전부(U1), 지지부(U2), 및 유체 공급 부품(U3)을 구비하고 있다. 상기 회전부(U1)는, 공작물(W1)을 해방 가능하게 파지하는 파지부(60)를 가지는 주축[예를 들면, 배면 주축(52)]을 포함한다. 상기 지지부(U2)는, 주축 중심선 AX1을 중심으로 하여 상기 주축(52)을 회전 가능하게 지지한다. 상기 유체 공급 부품(U3)은, 상기 주축(52) 내를 경유하여 상기 파지부(60)에 유체를 공급하기 위한 부품이며, 상기 지지부(U2)에 대하여 착탈 가능하게 장착된다. 상기 유체 공급 부품(U3)은, 상기 회전부(U1)에 대하여 상기 주축 중심선 방향(Z축 방향)으로 삽입되는 삽입부(P1)를 가지고 있다. 상기 회전부(U1)는, 삽입된 상기 삽입부(P1)의 외주면(P1o)과 대향하는 내주면(U1i)을 가지고 있다. 상기 유체 공급 부품(U3)이 상기 지지부(U2)에 장착된 상태에 있어서, 상기 삽입부(P1)의 외주면(P1o)과 상기 회전부(U1)의 내주면(U1i)과의 사이에, 상기 회전부(U1)의 회전을 허용하고, 또한 상기 회전부(U1)의 회전 시에 상기 주축(52) 내로부터의 유체의 누출을 억제하는 래비린스 간극(C1)이 형성되어 있다.

상세하게는 후술하지만, 도 8에 나타낸 비교예와 같이 주축 중심선 방향(Z축 방향)에서의 간극(C9)을 회전부(U1)의 플랜지 부재(F1)의 후단면(後端面)과 유체 공급 부품(U9)의 외측 파이프(92)의 전단면(前端面)과의 사이에 설정하는 작업은, 시각(視覺)으로 확인할 수 없어, 시간이 걸린다.

본 기술의 상기 태양에서는, 유체 공급 부품(U3)이 상기 지지부(U2)에 장착된 상태에 있어서, 유체 공급 부품(U3)에 대한 회전부(U1)의 회전이 허용되고, 또한 유체 공급 부품(U3)의 삽입부(P1)의 외주면(P1o)과 회전부(U1)의 내주면(U1i)과의 사이의 래비린스 간극(C1)에 의해 회전부(U1)의 회전 시에 주축(52) 내로부터의 유체의 누출이 억제된다. 따라서, 본 태양은, 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부에 유체 공급 부품을 장착하는 작업을 용이하게 행할 수 있는 공작 기계를 제공할 수 있다.

여기서, 주축은, 배면 주축에 한정되지 않고, 정면 주축이라도 된다.

파지부에는, 콜릿이나 클로우(claw) 등의 각종 파지 수단에 의해 공작물을 파지하는 것이 포함된다.

유체에는, 블로우용 오일 등의 액체, 및 블로우용 에어 등의 기체(氣體)가 포함된다.

공작물의 개념에는, 제품도 포함되는 것으로 한다.

그리고, 래비린스 간극은, 회전부의 회전에 의해 래비린스 현상이 생기는 간극, 즉 실링의 효과가 발휘되는 간극을 의미한다. 래비린스 간극은, ISO(International Organization for Standardization) 286―2 : 2010, 및 JIS (일본공업규격) B0401―2 : 2016 「제품의 기하 특성 사양(GPS) - 길이에 관한 사이즈 공차(公差)의 ISO 코드 방식 - 제2 부 : 구멍 및 축의 허용차 및 기본 사이즈 공차 클래스의 표」에 따른 헐거운 끼워맞춤의 간극으로 할 수 있다.

(2) 공작 기계의 구성의 구체예:

도 1은, 공작 기계(1)의 예로서 NC(수치 제어) 선반의 구성을 모식적으로 예시하고 있다. 도 1에 나타낸 공작 기계(1)는, NC 장치(80), 고정된 베이스(40)에 설치된 정면 주축 테이블(41), 고정된 베이스(50)에 설치된 배면 주축 테이블(51), 고정된 베이스(45)에 설치된 공구대(46) 등을 구비하고 있다. NC 장치(80)는, 전술한 정면 주축 테이블(41), 배면 주축 테이블(51), 공구대(46) 등의 동작을 제어한다.

정면 주축 테이블(41)은, 주축 중심선 AX0에 따른 Z축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. NC 장치(80)는, 정면 주축 테이블(41)의 구동부(도시하지 않음)를 통하여 정면 주축 테이블(41)의 Z축 방향에서의 위치를 제어한다. 정면 주축 테이블(41)에 설치된 정면 주축(42)은, Z축 방향으로 삽입된 원기둥형[봉형(棒形)]의 공작물(W0)을 콜릿(collet)(도시하지 않음)에 의해 해방 가능하게 파지하고, 공작물(W0)의 길이 방향에 따른 주축 중심선 AX0을 중심으로 하여 공작물(W0)을 회전시킨다. 그리고, 본 구체예의 Z축 방향은 수평 방향이지만, Z축 방향은 수평 방향에 한정되지 않는다.

배면 주축 테이블(51)은, 주축 중심선 AX1에 따른 Z축 방향, 및 이 Z축 방향과 직교(교차)하는 Y축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. NC 장치(80)는, 배면 주축 테이블(51)의 구동부(도시하지 않음)를 통하여 배면 주축 테이블(51)의 Z축 방향 및 Y축 방향에서의 위치를 제어한다. 배면 주축 테이블(51)에 설치된 배면 주축(52)은, Z축 방향으로 삽입된 정면 가공 후의 공작물(W1)을 해방 가능하게 파지하고, 주축 중심선 AX1을 중심으로 하여 공작물(W1)을 회전시킨다. 배면 주축(52)은, 정면 주축과 대향하는 의미에서 대향 주축이라고 하는 경우가 있다. 본 구체예의 Y축 방향은 수평 방향이지만, Y축 방향은 수평 방향에 한정되지 않는다.

공구대(46)는, 공작물(W0, W1)을 가공하기 위한 복수의 공구(T1)가 장착되고, Z축 방향 및 Y축 방향과 직교(교차)하는 X축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. NC 장치(80)는, 공구대(46)의 구동부(도시하지 않음)를 통하여 공구대(46)의 X축 방향에서의 위치를 제어한다. 본 구체예의 X축 방향은 연직(沿直) 방향이지만, X축 방향은 연직 방향에 한정되지 않는다. 공구대에는, 터릿(turret) 공구대, 빗형(comb shaped) 공구대 등을 사용할 수 있다. 공작 기계에는, 복수 종류의 공구대가 설치되어도 된다. 또한, 정면 주축 테이블(41), 배면 주축 테이블(51), 공구대(46) 등의 이동 방향은, 도 1에 나타낸 방향에 한정되지 않는다.

도 2는, 본 기술의 일실시형태에 관한 주축으로 되는 배면 주축을 포함하는 배면 주축 테이블의 주축 중심선을 지나는 종단면을 예시하고 있다. 도 3는, 유체 공급 부품의 삽입부, 및 그 근방의 주축 중심선을 지나는 종단면을 예시하고 있다. 도 2, 도 3에 나타낸 배면 주축 테이블(51)에는, 파지부(60)를 가지는 배면 주축(52)을 포함하는 회전부(U1), 배면 주축(52)을 회전 가능하게 지지하는 지지부(U2), 제품 배출 부재(70), 및 유체 공급 부품(U3)이 설치되어 있다. 배출 부재(70)와 유체 공급 부품(U3)의 조합은, 교환 부품이며, 제품 통과 파이프(U4) 등으로 바꿀 수 있는 것이 있다.

배면 주축(52)은, 주축 중심선 AX1을 따라 관통된 구멍을 가지고, 지지부(U2)의 본체부(21)에 대하여 베어링(B1)을 통하여 회전 가능하게 장착되어 있다. 배면 주축(52)에는, 척 슬리브(chuck sleeve)(63), 및 가압 슬리브(65)가 Z축 방향(주축 중심선 방향의 예)으로 삽입되어 있다. 이들 슬리브 너트(N1), 척 슬리브(63), 및 가압 슬리브(65)는, 주축 중심선 AX1을 따라 관통된 구멍을 가지고, 배출 부재(70)가 Z축 방향으로 삽입되어 있다. 배면 주축(52)은, 배출 부재(70)의 주위에서 척 슬리브(63) 및 가압 슬리브(65)와 함께 주축 중심선 AX1을 중심으로 하여 회전한다. 배면 주축(52)의 외주(外周)에는, 지지부 본체부(21) 측의 스테이터(stator)(56)와 배면 주축(52) 측의 로터(57)를 가지는 빌트인(built in) 모터(155)가 장착되어 있다. 배면 주축(52)은, NC 장치(80)의 제어에 따른 타이밍으로 모터(55)에 의해 회전 구동된다.

파지부(60)는, 콜릿(파지구)(61), 캡부재(62), 및 콜릿 개폐 기구(63∼69)를 구비하고, 배면 주축(52)에 삽입된 공작물(W1)을 파지하여 배면 가공 후에 해방한다.

콜릿(61)은, 배면 주축(52)의 전단부(前端部)에 장착되고, 정면 주축 테이블(41)로부터 공급되는 공작물(W1)을 해방 가능하게 파지하고, 배면 주축(52)과 함께 회전하게 되어 있다. 콜릿(61)에는, 후방측으로 갈수록 좁아지는 테이퍼부(61a)가 형성되어 있다. 이 테이퍼부(61a)에는, 복수의 개소(箇所)(예를 들면, 3개소)에 슬롯(slot)이 형성되어 있다. 캡부재(62)는, 배면 주축(52)의 전단부에 장착되어 콜릿(61)을 유지한다.

콜릿 개폐 기구는, 척 슬리브(63), 콜릿 개방용의 코일 스프링(64), 가압 슬리브(65), 클로우 부재(claw member)(66), 시프터(67), 시프터 레버(68), 및 콜릿 개폐용 액추에이터(69)를 가지고 있다. 척 슬리브(63)는, 콜릿의 테이퍼부(61a)에 접촉되고, Z축 방향으로 슬라이딩하게 되어 있다. 스프링(64)은, 전진 방향 D2 측의 단부(端部)가 콜릿(61)에 걸려지고, 후퇴 방향 D3 측의 단부가 척 슬리브(63)의 내주면(內周面)에 걸려져, 척 슬리브(63)를 후퇴 방향 D3로 가압하고 있다. 여기서, 전진 방향 D2는 공작물(W1)을 Z축 방향을 따라 배면 주축(52)의 전방 외부로 압출(押出)하는 방향이며, 후퇴 방향 D3는 전진 방향 D2의 반대 방향이다. 가압 슬리브(65)는, 척 슬리브(63)의 후단부에 접촉하고, Z축 방향으로 슬라이딩하게 되어 있다. 클로우 부재(66)는, 시프터(67)의 테이퍼부(67a)에 접촉되고 있는 선단부(66a), 및 가압 슬리브(65)의 후단부에 접촉되고 있는 베이스부(66b)를 가지고, 축부(軸部)(66c)를 중심으로 하여 경사 이동할 수 있다. 클로우 부재(66) 자체는, 배면 주축(52)과 함께 회전한다. 시프터(67)는, 후방측으로 갈수록 좁아지는 테이퍼부(67a)를 가지고, Z축 방향으로 슬라이딩하게 되어 있다. 시프터 레버(68)는, 액추에이터(69)의 구동에 의해 시프터(67)를 Z축 방향으로 슬라이딩시킨다. 액추에이터(69)는, NC 장치(80)의 제어에 따라 시프터 레버(68)를 구동한다.

이상의 구성에 의해, 액추에이터(69)가 시프터 레버(68)를 통하여 시프터(67)를 후퇴 방향 D3로 슬라이딩시키면, 시프터(67)가 클로우 부재 선단부(66a)를 주축 중심선 AX1으로부터 멀어지는 방향으로 클로우 부재(66)를 회전 동작시킨다. 그러면, 클로우 부재(66)의 베이스부(66b)가 가압 슬리브(65)를 통하여 척 슬리브(63)를 전진 방향 D2로 슬라이딩시켜, 콜릿(61)이 체결되고, 콜릿(61)에 의해 공작물(W1)이 파지된다. 한편, 액추에이터(69)가 시프터 레버(68)를 통하여 시프터(67)를 전진 방향 D2로 슬라이딩시키면, 콜릿 개방용 스프링(64)의 가압력에 의해 척 슬리브(63) 및 가압 슬리브(65)가 후퇴한다. 이로써, 클로우 부재 선단부(66a)가 주축 중심선 AX1에 가까워지는 방향으로 클로우 부재(66)가 회전 동작하는 동시에, 콜릿(61)이 느슨해져, 배면 가공 후의 제품[공작물(W1)]이 콜릿(61)으로부터 해방된다.

배출 부재(70)는, 척 슬리브(63) 및 가압 슬리브(65)의 내측에 삽입되고, Z축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 배출 부재(70)는, Z축 방향으로 관통한 구멍(72c)을 가지는 대략 원통형의 제품 배출축(排出軸)(72), 및 이 배출축(72)의 전단부에 대하여 착탈 가능하게 장착된 배출핀(74)을 가지고 있다. 배출축(72)의 외측에는, 제품[공작물(W1)]을 배출하기 위한 코일 스프링(76)이 끼워져 있다. 이 제품 배출용 스프링(76)은, Z축 방향으로 압축된 상태에 있어서, 전단부가 배출축(72)의 확경부(擴徑部)(72b)에 걸려지고, 후단부가 회전부(U1)의 플랜지 부재(F1)에 걸려져 있다. 정면 가공 후의 공작물(W1)은, 느슨하게 되어 있는 상태의 콜릿(61)에 삽입되어 콜릿(61)에 파지된다. 배면 가공 후에 콜릿(61)이 느슨하게 되면, 스프링(76)의 탄성력에 의해 제품[공작물(W1)]이 전진 방향 D2로 배출된다.

플랜지 부재(F1)는, 유체 공급 부품(U3)의 삽입부(P1)가 들어가는 오목부(F1a)를 가지고, 지지부(U2)의 플랜지 부재(F2)의 내측에 있어서 나사(S1)에 의해 배면 주축(52)의 후단부에 장착되어 있다. 지지부(U2)의 플랜지 부재(F2)는, 나사(S2)에 의해 지지부 본체부(21)의 후단부에 장착되어 있다.

지지부(U2)의 후단부에 대하여 착탈 가능하게 장착된 유체 공급 부품(U3)은, 유체로서 블로우용의 오일 및 에어를 통하는 배관(31), 및 이 배관(31)을 통한 외측 파이프(32)를 가지고 있다. 배관(31) 및 외측 파이프(32)는, 주축 중심선 AX1을 따라 배치되어 있다. 배관(31)의 전단부(31a)는, 배출축(72)의 후단부에 삽입되어 있다. 배관(31)의 후단부(31b)는, 오일 공급부(36)와 압공 공급부(37)가 접속되고, 블로우용 오일와 블로우용 에어가 선택적으로 공급된다. 오일 공급부(36)로부터의 블로우용 오일은, 배관(31), 및 배출축(72)의 관통공(72c)을 통하여 콜릿(61)에 공급된다. 이로써, 절삭칩이 제거된다. 또한, 압공 공급부(37)로부터의 블로우용 에어는, 배관(31), 및 배출축(72)의 관통공(72c)을 통하여 콜릿(61)에 공급된다. 이로써, 절삭칩이 제거된다. 외측 파이프(32)의 외주에는, 플랜지 부재(F2)의 후단면에 접촉된 스톱 링(32s)이 장착되어 있다. 외측 파이프(32)는, 지지부(U2)의 플랜지 부재(F2)에 삽입되고, 나사(S3)에 의해 플랜지 부재(F2)에 장착되어 있다. 고정된 외측 파이프(32)의 전단부(32a)는, 회전부(U1)의 플랜지 부재(F1)의 오목부(F1a)에 삽입되어 있다. 따라서, 외측 파이프(32)의 전단부(32a)는, 회전부(U1)에 대하여 Z축 방향으로 삽입되는 삽입부(P1)의 예이다. 외측 파이프(32)의 전단부(32a)의 외주면(P1o)과 플랜지 부재(F1)의 오목부(F1a)의 내주면(U1i)과의 사이에는, 회전부(U1)의 회전을 허용하고, 또한 회전부(U1)의 회전 시에 배면 주축(52) 내로부터의 유체의 누출을 억제하는 래비린스 간극(C1)이 형성되어 있다.

도 4는, 유체 공급 부품(U3)의 삽입부(P1), 및 회전부(U1)에 있는 플랜지 부재(F1)의 횡단면을 과장하여 나타내고 있다. 그리고, 다른 부위의 도시는, 생략되어 있다. 삽입부(P1)의 외주면(P1o)의 횡단면, 및 플랜지 부재(F1)의 내주면(U1i)의 횡단면은, 원형으로 되어 있다. 외주면(P1o)과 내주면(U1i)과의 사이의 간극은, ISO 286―2 : 2010, 및 JIS B0401―2 : 2016에 따른 헐거운 끼워맞춤의 간극으로 설정된다. 이로써, 외주면(P1o)과 내주면(U1i)과의 사이에 래비린스 간극(C1)이 형성된다. 예를 들면, 직경 30㎜보다도 크고 직경 50㎜ 미만의 끼워맞춤 공차를 고려하는 경우, 외주면(P1o)의 직경을 기준값 ―142㎛ 이상, 기준값 ―80㎛ 이하로 설정하고, 내주면(U1i)의 직경을 기준값 ＋80㎛ 이상, 기준값 ＋142㎛ 이하로 설정할 수 있다. 물론, 이 예는 일례에 지나지 않고, 래비린스 간극(C1)은, 회전부(U1)의 회전을 허용하고, 또한 회전부(U1)의 회전 시에 배면 주축(52) 내로부터의 유체의 누출을 억제할 수 있는 한, 다양한 설정이 가능하다.

도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 주축 중심선 AX1을 지나는 종단면에 있어서, 삽입부(P1)의 외주면(P1o), 및 플랜지 부재(F1)의 내주면(U1i)은 주축 중심선 AX1과 평행하며, 주축 중심선 AX1을 따라 래비린스 간극(C1)이 형성된다. 따라서, 유체 공급 부품(U3)을 지지부(U2)에 장착할 때, 플랜지 부재(F1)의 오목부(F1a)에 삽입부(P1)를 Z축 방향으로 삽입하는 것만으로 래비린스 간극(C1)이 형성되어, 간극을 조정하는 작업은 불필요하다.

회전부(U1)가 회전하고 있지 않은 경우, 배출축(72)의 관통공(72c)에 있는 블로우용 오일은, 서서히, 배관(31)의 외측을 후퇴 방향 D3로 지나고, 배출축(72)의 외측과 외측 파이프(32)의 내측과의 사이를 전진 방향 D2로 지나고, 플랜지 부재(F1)와 외측 파이프 전단부(32a)와의 사이[래비린스 간극(C1)을 포함함]를 통하여 누출되는 경우가 있다. 블로우용 에어에 대하여도, 마찬가지이다. 회전부(U1)가 회전하면, 래비린스 간극(C1)에 래비린스 현상이 생기고, 래비린스 간극(C1)에 실링의 효과가 발휘된다. 이로써, 배면 주축(52) 내로부터의 블로우용 오일이나 블로우용 에어의 누출이 억제된다.

(3) 부품의 교환 작업의 구체예:

다음에, 도 2∼도 7을 참조하여, 배면 주축 테이블(51)로부터 통과 파이프(U4)를 분리해내어 배출 부재(70) 및 유체 공급 부품(U3)을 장착하는 작업의 구체예를 설명한다.

도 5는, 통과 파이프(U4)가 장착된 배면 주축 테이블의 종단면을 예시하고 있다. 도 5에 나타낸 통과 파이프(U4)는, 할(割) 파이프(U40)를 통하여 플랜지 부재(F2)에 고정되어 있다. 통과 파이프(U4)는, 배면 가공 후의 제품[공작물(W1)]을 Z축 방향으로 통하는 관통공(U4c)을 가지고, 상기 제품을 도시하지 않은 후단부로부터 배출한다. 주축 중심선 AX1을 중심으로 하여 통과 파이프(U4)의 외측에 있는 할 파이프(U40)는, 슬롯을 가지고, 플랜지 부재(F2)의 나사(S3)에 의해 체결되면 통과 파이프(U4)를 고정시킨다. 배면 주축(52)의 전단측(前端側)에 배치되는 척 슬리브(63)에는, 통과 파이프용의 슬리브 너트(N2)가 착탈 가능하게 장착되어 있다.

먼저, 통과 파이프(U4)를 배면 주축 테이블(51)로부터 분리해내는 수순을 설명한다.

최초로, 배면 주축(52)의 후단측에 있어서, 플랜지 부재(F2)의 나사(S3)를 느슨하게 하여 할 파이프(U40)로부터 통과 파이프(U4)를 해방하여 후퇴 방향 D3로 인출한다. 이어서, 나사(S2)를 분리하여 할 파이프(U40)와 함께 플랜지 부재(F2)를 지지부 본체부(21)로부터 분리해내고, 플랜지 부재(F2)로부터 할 파이프(U40)를 분리해낸다. 이 상태를, 도 6에 나타내고 있다.

그 후, 배면 주축(52)의 전단부로부터 캡부재(62)를 분리해내고, 또한 배면 주축(52)의 주축 중심선 AX1에 따른 관통공으로부터 콜릿(61), 콜릿 개방용 스프링(64), 및 슬리브 너트(N2)를 포함하는 척 슬리브(63)를 인출한다. 이어서, 이 척 슬리브(63)로부터 슬리브 너트(N2)를 분리해내고, 대신에 배출 부재용의 슬리브 너트(N1)를 척 슬리브(63)에 장착된다. 이어서, 배출 부재용의 플랜지 부재(F1)를 나사(S1)에 의해 배면 주축(52)의 후단부에 장착된다. 이어서, 배면 주축(52) 및 플랜지 부재(F1)의 주축 중심선 AX1에 따른 관통공에, 제품 배출용 스프링(76) 및 가압 슬리브(65)를 삽입한다. 이어서, 배면 주축(52)의 주축 중심선 AX1에 따른 관통공에 콜릿(61), 콜릿 개방용 스프링(64), 및 슬리브 너트(N1)를 포함하는 척 슬리브(63)를 삽입하고, 배면 주축(52)의 전단부에 캡부재(62)를 장착한다. 이어서, 플랜지 부재(F2)를 나사(S2)에 의해 지지부(U2)의 본체부(21)에 장착한다. 이 상태를, 도 7에 나타내고 있다.

마지막으로, 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 배관(31)이 장착된 외측 파이프(32)를 스톱 링(32s)이 플랜지 부재(F2)에 닿기까지 플랜지 부재(F2)에 대하여 전진 방향 D2로 삽입하고, 나사(S3)에 의해 외측 파이프(32)를 플랜지 부재(F2)에 고정시킨다. 이 때, 배출축(72)의 관통공(72c)에 배관(31)의 전단부가 삽입되고, 회전부(U1)의 플랜지 부재(F1)의 오목부(F1a)에 외측 파이프(32)의 삽입부(P1)가 삽입되고, 삽입부(P1)의 외주면(P1o)과 플랜지 부재(F1)의 내주면(U1i)과의 사이에 래비린스 간극(C1)이 형성된다.

여기서, 도 8을 참조하여, 유체 공급 부품을 지지부에 장착하는 비교예를 설명한다. 도 8은, 비교예에 있어서 유체 공급 부품(U9)이 장착된 배면 주축 테이블(51)의 종단면을 나타내고 있다.

지지부(U2)의 본체부(21)에 플랜지 부재(F2)가 장착된 상태에 있어서, 먼저, 배관(91)이 장착된 외측 파이프(92)를 회전부(U1)의 플랜지 부재(F1)에 접촉될 때까지 플랜지 부재(F2)에 대하여 전진 방향 D2로 삽입한다. 이 때, 배출축(72)의 관통공(72c)에 배관(91)의 전단부가 삽입되고, 배관(91) 및 외측 파이프(92)를 가지는 유체 공급 부품(U9)은 회전하지 않는 플랜지 부재(F2)에 장착되므로, 외측 파이프(92)의 전단면과 플랜지 부재(F1)의 후단면과의 사이에 간극(C9)을 형성할 필요가 있다. 이 간극(C9)이 넓으면, 블로우용 오일이나 블로우용 에어의 누출이 증가하여, 콜릿에 충분한 오일이나 에어가 공급되지 않아, 절삭칩의 제거가 불충분해질 가능성이 있다. 반대로, 간극(C9)이 좁으면, 배면 주축이 열팽창했을 때 회전부(U1)의 플랜지 부재(F1)가 회전하지 않는 외측 파이프(92)에 간섭할 가능성이 있다. 또한, 이 간극(C9)은, 배면 주축 테이블(51)의 내부에 있으므로, 측정 기구를 사용하여 시각으로 확인할 수 없다. 그래서, 이하의 작업을 행하는 것으로 하고 있다.

최초로, 외측 파이프(92)의 외주와 나사결합되어 있는 너트(N9)를 플랜지 부재(F2)에 닿기까지 돌린다. 이어서, 너트(N9)를 플랜지 부재(F2)에 가압하면서 외측 파이프(92)를 예를 들면, 0.25㎜의 간극에 상당하는 1/4주(周), 반시계 방향으로 돌려 너트(N9)를 고정시킨다. 마지막으로, 외측 파이프(92)를 나사(S9)에 의해 플랜지 부재(F2)에 고정시킨다. 이와 같이 하여, Z축 방향에 있어서, 고정된 외측 파이프(92)와 회전부(U1)의 플랜지 부재(F1)와의 사이에 간극(C9)(예를 들면, 0. 25㎜)이 형성된다.

그러나, 측정 기구를 사용하여 간극(C9)을 시각으로 확인할 수 없는 데 더하여, 간극(C9)의 조정 작업에 서투른 최종 사용자가 간극(C9)을 조정하는 경우도 있어, 간극(C9)을 일정하게 조정하는 작업은 어렵다. 그러므로, 부품의 교환 작업의 공정수가 증가하고 있어, 부품의 교환 작업에 시간이 걸리는 데 더하여 뜻하지 않게 간극(C9)이 넓게 설정되어 블로우용 오일이나 블로우용 에어의 누출이 많아지는 등, 유체의 누출량이 작업자에 따라 변화하는 경우도 있을 수 있다.

도 2∼도 7에 나타낸 본 구체예에서는, 유체 공급 부품(U3)을 지지부(U2)에 장착할 때, 플랜지 부재(F1)의 오목부(F1a)에 삽입부(P1)를 Z축 방향으로 삽입하는 것만으로 래비린스 간극(C1)이 형성되므로, 전술한 간극 조정 작업이 불필요해진다. 따라서, 본 구체예는, 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부에 유체 공급 부품을 장착하는 작업이 용이해진다. 또한, 부품의 교환 작업의 공정수가 삭감되어, 간극 조정 작업이 없어지므로 누가 교환 작업을 실시해도 블로우용 오일이나 블로우용 에어의 누출량이 안정된다.

(4) 변형예:

본 발명은, 각종 변형예를 생각할 수 있다.

예를 들면, 정면 주축 테이블에 유체 공급 부품을 착탈 가능하게 장착하는 경우에도, 본 기술을 적용할 수 있다.

(5) 결론:

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 각종 태양에 의해, 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부에 유체 공급 부품을 장착하는 작업을 용이하게 행할 수 있는 공작 기계 등의 기술을 제공할 수 있다. 물론, 독립 청구항에 관한 구성 요건만로 이루어지는 기술이라도, 전술한 기본적인 작용, 효과가 얻어진다.

또한, 전술한 예 중에서 개시한 각각의 구성을 서로 치환하거나 조합을 변경하거나 한 구성, 공지 기술 및 전술한 예 중에서 개시한 각각의 구성을 서로 치환하거나 조합을 변경하거나 한 구성 등도 실시 가능하다. 본 발명은, 이들 구성 등도 포함된다.

1: 공작 기계, 21: 본체부, 31: 배관, 32: 외측 파이프, 32a: 전단부, 32s: 스톱 링, 36: 오일 공급부, 37: 압공 공급부, 41: 정면 주축 테이블, 42: 정면 주축, 51: 배면 주축 테이블, 52: 배면 주축, 60: 파지부, 61: 콜릿, 62: 캡부재, 63: 척 슬리브, 64: 스프링, 65: 가압 슬리브, 70: 배출 부재, 72: 배출축, 72c: 구멍, 74: 배출핀, 76: 스프링, AX0, AX1: 주축 중심선, C1: 래비린스 간극, D2: 전진 방향, D3: 후퇴 방향, F1, F2: 플랜지 부재, F1a: 오목부, P1: 삽입부, P1o: 외주면, U1: 회전부, U1i: 내주면, U2: 지지부, U3: 유체 공급 부품, U4: 통과 파이프, U4c: 구멍, U40: 할 파이프, W0, W1: 공작물

Claims

공작물(workpiece)을 해방 가능하게 파지(把持)하는 파지부를 가지는 주축(主軸)을 구비하는 회전부;
주축 중심선을 중심으로 하여 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 지지부; 및
상기 지지부에 대하여 착탈(着脫) 가능하게 장착되고, 상기 주축 내를 경유하여 상기 파지부에 유체(流體)를 공급하기 위한 유체 공급 부품;
을 포함하고,
상기 유체 공급 부품은, 상기 회전부에 대하여 상기 주축 중심선 방향으로 삽입되는 삽입부를 구비하고
상기 회전부는, 삽입된 상기 삽입부의 외주면(外周面)과 대향하는 내주면(內周面)을 구비하고,
상기 유체 공급 부품이 상기 지지부에 장착된 상태에 있어서, 상기 삽입부의 외주면과 상기 회전부의 내주면 사이에, 상기 회전부의 회전을 허용하고, 또한 상기 회전부의 회전 시에 상기 주축 내로부터의 유체의 누출을 억제하는 래비린스(labyrinth) 간극이 형성되어 있는,
공작 기계.