KR20210133815A - 공작기계의 심압대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작물을 지지하는 퀼과 상기 퀼을 지지하는 슬리브를 포함하는 공작기계의 심압대에 있어서, 베이스부; 구동수단에 의해 축방향으로 전후진 이동 가능하도록 상기 베이스부에 설치되는 슬라이드부; 및 상기 슬라이드부에 삽입 설치되어 공작물을 지지하는 센터부;를 포함하고, 상기 센터부는 상기 퀼과 상기 슬리브가 결합된 일체형 구조로 형성되어 고강성을 증대시키고, 조립분해가 용이하며, 편심조정과 추력조정이 신속하게 정확하게 수행되는 공작기계의 심압대에 관한 것이다.

Description

공작기계의 심압대{Tail stock of machine tool}

본 발명은 공작기계의 심압대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센터부가 퀼과 슬리브가 결합된 일체형 구조로 형성됨에 따라 고강성을 확보하고, 조립 분해 가 용이하고, 편심조정과 추력조정을 통해 가공정밀도를 향상할 수 있는 공작기계의 심압대에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

공작기계 중 복합가공기란 선삭가공과 드릴, 탭핑, 밀링가공 등 가공형태가 다양한 가공을 수행하는 다기능의 자동공구교환장치(ATC)와 공구 매거진이 장착된 터닝센터를 의미한다. 복합가공기에서 작업자가 가공에 필요한 공구를 로딩하거나 교환시에 공구를 수동으로 공구 매거진에 장착한다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numericalcontrol) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.

일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.

이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.

또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, AutomaticTool Changer)를 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, AutomaticPalette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.

또한, 일반적으로 공작기계는 가공방법에 따라 크게 터닝센터(TURNING CENTER)와 머시닝센터(MACHINING CENTER)로 분류된다. 일반적으로 터닝센터는 공작물이 회전하고, 머시닝센터는 공구가 회전하면서 공작물의 가공이 수행된다.

일반적으로 선삭, 밀링, 드릴링, 탭핑, 보링 등 여러가지 가공 공정을 하나의 공작기계에서 한번 공작물 스텝(step)으로 구현할 수 있는 공작기계를 복합가공기(multi-task center or integrated mill turn center)라 한다. 이러한 복합가공기를 이용하면 리드타임(lead time), 부품 수, 작업 부하, 작업 공간 등을 줄이는 것은 물론 생산성과 정밀도를 향상할 수 있다.

이중 선반이라고도 칭하는 터닝센터는 스핀들에 장착된 공작물을 빠르게 회전시킨 상태에서 공구를 접근시켜 공작물을 가공하는 장치이다.

특히, 터닝센터는 공작물(workpiece)의 자유단을 고정 지지하기 위한 심압대를 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 2에 도시된 것처럼, 종래 공작기계의 심압대(1)는 비교적 긴 공작물의 자유단을 지지하여 공작물의 처짐이나 좌굴 현상을 방지하여 공작기계의 가공품질을 향상시키기 위해 공작기계 내부에 이동 가능하게 설치된다.

종래 공작기계의 심압대(1)는 공작물(2)을 지지하기 위해 퀼(3)이 스핀들(4)에 설치되고, 스핀들(4)은 하우징(6)에 설치된다. 또한, 퀼(3)은 실린더(8)의 작동에 의해 전진 또는 후진하게 된다.

즉, 퀼(3)은 전진 유압라인(10)을 통해 유압이 유입되면 스핀들(4)이 전진하고, 이와 동시에 퀼(3)이 전진하게 된다.(도 1 참조) 또한, 퀼(3)은 후진 유압라인(11)을 통해 유압이 유입되면 스핀들(4)이 후진하고, 이와 동시에 퀼(3)이 후진하게 된다.(도 2 참조)

이처럼, 도 1 내지 도 2에 도시된 것처럼, 종래 공작기계의 심압대(1)는 퀼(3)과 스핀들(4)이 일체로 형성되지 않고 별개의 부속품으로 형성되고, 서로 결합됨에 따라 고강성이 저하되어 내구성과 안정성이 감소하고, 가공정밀도가 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 도 1 내지 도 2에 도시된 것처럼, 종래 공작기계의 심압대(1)의 퀼(3)은 회전하는 공작물을 직접적으로 지지하여 공작물과 함께 회전하여 마모나 손상이 발생할 수 있고, 이에 따라 퀼(3)은 주기적으로 또는 필요에 따라 수시로 교체가 필요하다.

즉, 이처럼 종래 공작기계의 심압대(1)에서 퀼(3)을 분해할 때에는 로커 너트(12)를 풀어서 나사의 체결력을 이용하여 퀼(3)을 분해하였다.

그러나, 퀼(3)은 비교적 무거운 중량의 소재를 지지함에 따라 심압대 내부에서 스핀들의 내부에 소착되거나 손상되어 로커 너트를 이용하여 분리가 용이하지 않았고, 로드에 해머 등으로 충격을 가하여 퀼을 분해하는 경우가 매우 빈번하게 발생하였고, 퀼과 스핀들이 일체가 아닌 별개의 부속품으로 결합됨에 따라 구조가 복잡하여 조립 분해에 많은 시간과 비용이 소모되어 유지비용이 증가하고, 작업자의 불편을 초래하며, 비가공시간 증가에 따라 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 도 3에 도시된 것처럼, 종래 공작기계의 심압대(1)는 슬리브(5)에 퀼(3)이 테이퍼면에 압입되는 형태로 결합되고 다시 슬리브(5)와 스핀들(4) 사이에 다수의 베어링(7)이 설치된다. 즉, 퀼은 공작물을 지지하고, 슬리브는 퀼을 지지한다. 스핀들(4)은 유압에 의해 전후진 이동 가능하도록 하우징(6)에 삽입 설치된다. 또한, 퀼이 마모되어 교체를 할 필요가 있을 때 퀼을 분리하기 위해 로드(9)가 하우징(6)과 스핀들(4)과 슬리브(5)를 관통하여 설치된다.

도 3에 도시된 것처럼, 종래 공작기계의 심압대는 퀼의 전후진 동작과 이탈을 방지하기 위해 퀼이 슬리브의 테이퍼면에 압입되고, 다수의 베어링을 구비하며, 로드가 관통하여 체결되는 구조로 구조가 복잡하여 제조비용이 증가하고 퀼의 교체를 위한 조립분해에 많은 시간과 비용이 소요되었다.

또한, 종래 공작기계의 심압대는 퀼과 슬리브 및 스핀들로 복수의 구성품으로 형성되어 퀼, 슬리브, 스핀들의 교체후에 재조립시에 심압대의 중심축(B)이 공작물이 중심축과 편심조절에 많은 시간과 비용이 소요되고, 작업자이 불편을 초래하며, 고강성이 저하되고, 많은 공간을 필요로 함에 따라 소형화 및 경량화를 도모할 수 없는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래 공작기계의 심압대는 유압으로 퀼을 전진 또는 후진 이동시킴에 따라 유압의 특성상 퀼의 추력을 정밀하게 조절하지 못함에 따라 얇은 박판형태의 공작물이나 내구성이 약한 공작물의 가공이 용이하지 않아 심압대를 교체 또는 변경해야 함에 따라 제조비용과 시간이 증가하고, 심압대의 교체나 변경이 없는 경우 공작물을 손상시켜 가공정밀도가 감소하는 문제점이 있엇다.

게다가, 종래 공작기계의 심압대는 퀼의 교체시에 로커 너트 또는 해머로 로드에 충격을 가하여 교체함에 따라 작업자의 불편이나 안전사고를 초래하고, 로드나 퀼의 손상이 발생하여 교체비용과 교체시간이 증가하고, 충격 등에 의해 퀼이나 로드 또는 다른 부품의 손상에 의해 심압대의 유지비용이 증가하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2009-0060521호 대한민국 특허공개공보 제10-2010-0055274호 대한민국 특허공개공보 제10-2018-0113102호 대한민국 등록특허공보 제10-0728281호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 센터부가 퀼과 슬리브가 결합된 일체형 구조로 형성되고, 센터부의 전방과 후방에 니들 베어링이 센터부의 후단에 스러스트 베어링이 설치됨에 따라 고강성을 확보하고 조립분해 용이성을 확보하여 공작기계의 소형화를 도모하고, 센터부 교체시에 니들 베어링의 예압조절을 통해 편심조절을 신속하게 수행함에 따라 비가공 시간 감소에 따라 공작기계의 생산성을 극대화하며, 가공중에 공작물 종류나 공구 등에 따라 빈번하게 변경되는 추력을 스러스트 베어링과 결합부를 통해 신속하고 간편하게 추력조절을 수행하여 공작기계의 가공정밀도를 향상하고, 공작기계의 전체적인 유지비용과 유지시간을 감소하고 정밀도와 신뢰성을 향상시킬 수 있는 공작기계의 심압대를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 심압대는 공작물을 지지하는 퀼과 상기 퀼을 지지하는 슬리브를 포함하는 공작기계의 심압대에 있어서, 베이스부; 구동수단에 의해 축방향으로 전후진 이동 가능하도록 상기 베이스부에 설치되는 슬라이드부; 및 상기 슬라이드부에 삽입 설치되어 공작물을 지지하는 센터부;를 포함하고, 상기 센터부는 상기 퀼과 상기 슬리브가 결합된 일체형 구조로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대는 상기 슬라이드부와 상기 센터부 사이에 설치되어 상기 센터부를 지지하는 지지부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대의 상기 베이스부는 상기 슬라이드부를 수용하도록 상기 베이스부의 일부를 축방향으로 관통하여 형성되는 관통홈부; 및 상기 베이스부의 일측 내주면을 따라 함입 형성되는 걸림턱부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대의 상기 슬라이드부는 상기 관통홈부에 삽입 배치되는 바디부; 상기 센터부를 수용하도록 상기 바디부를 축방향으로 관통하여 형성되는 중공부; 및 상기 바디부의 일측 외주면을 따라 돌출 형성되어 상기 바디부의 후진 이동시에 상기 걸림턱부에 수용되는 플랜지부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대의 상기 슬라이드부는 상기 바디부의 일측 내주면을 따라 돌출 형성되는 제1 브릿지부; 및 상기 제1 브릿지부와 축방향으로 이격되고 상기 바디부의 타측 내주면을 따라 돌출 형성되는 제2 브릿지부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대의 상기 센터부는 상기 센터부의 일측에 탈부착 가능하게 체결되어 공작물을 지지하는 팁부; 상기 센터부의 일측에 축방향으로 함입 형성되어 상기 팁부를 수용하는 안착부; 및 상기 센터부의 타측에 탈부착 가능하게 결합되는 결합부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대의 상기 지지부는 상기 제1 브릿지부와 상기 센터부의 일측 외주면 사이에 설치되어 상기 센터부를 지지하는 제1 지지부; 상기 제2 브릿지부와 상기 센터부의 타측 외주면 사이에 설치되어 상기 센터부를 지지하는 제2 지지부; 및 상기 결합부와 상기 바디부의 타측 사이에 설치되어 상기 센터부를 지지하는 제3 지지부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대의 상기 지지부의 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부는 니들 베어링으로 형성되고, 상기 제3 지지부는 스러스트 베어링으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대의 상기 센터부의 중심축과 상기 공작물의 중심축을 일치시키기 위한 편심조정은 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부의 예압 조절을 통해 수행될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대의 상기 센터부의 축방향 전후진 이동에 따른 추력조정은 상기 제3 지지부의 예압과 상기 결합부의 조작을 통해 수행될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대는 상기 베이스부의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 제1 커버부; 및 상기 베이스부의 타측에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 제2 커버부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대의 바람직한 일 실시예에서, 공작기계의 심압대는 상기 센터부의 이탈을 방지하도록 축방향으로 단차지게 형성되는 단턱부를 구비하고, 상기 슬라이드부의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 차폐부;를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 심압대는 센터부가 퀼과 슬리브가 결합된 일체형 구조로 형성되고, 센터부의 전방과 후방에 니들 베어링이 센터부의 후단에 스러스트 베어링이 설치됨에 따라 심압대의 고강성을 확보하고 조립분해 용이성을 확보하여 작업자의 편의를 도모하고, 공작기계의 소형화를 통해 제조비용과 설치비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대는 센터부 교체시에 니들 베어링의 예압조절을 통해 편심조절을 신속하게 수행함에 따라 비가공 시간 감소에 따라 공작기계의 생산성을 극대화하고, 가공비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대는 공작물의 가공중에 공작물 종류나 공구 등에 따라 빈번하게 변경되는 추력을 스러스트 베어링과 결합부를 통해 신속하고 간편하게 추력조절을 수행하여 공작기계의 가공정밀도를 향상하고, 불량품 발생을 방지하여 자원낭비를 예방할 수 있는 효과가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대는 센터부가 퀼과 슬리브가 결합된 일체형 구조로 형성되어 소형화를 통해 공작기계이 컴팩트화를 도모하고, 공간활용도를 극대화하며, 공작기계의 전체적인 유지비용과 유지시간을 감소하고 정밀도와 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 공작기계의 심압대의 후진 상태에서의 측단면도를 나타낸다.
도 2는 종래 공작기계의 심압대의 전진 상태에서의 측단면도를 나타낸다.
도 3은 다른 실시예에 따른 종래 공작기계의 심압대의 측단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 공작기계의 심압대의 측단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 공작기계의 심압대의 편심조정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 공작기계의 심압대의 추력조정에 대한 개념도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 심압대의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 4는 본 발명에 따른 공작기계의 심압대의 측단면도를 나타내고, 도 5는 본 발명에 따른 공작기계의 심압대의 편심조정에 대한 개념도를 나타내며, 도 6은 본 발명에 따른 공작기계의 심압대의 추력조정에 대한 개념도를 나타낸다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "축방향"이란 공작물과 센터부의 중심축인 수평방향으로 동일부재에서 가로방향, 즉 도 4 내지 도 6에서 왼쪽에서 오른쪽 또는 오른쪽에서 왼쪽으로의 가로방향을 의미하고, "높이방향"이란 축방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향, 즉 도 4 내지 도 6에서 수직방향을 의미한다. 또한, "상방(상부)"이란 "높이방향"에서 위쪽 방향, 즉 도 4 내지 도 6에서 세로방향의 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, "하방(하부)"이란 "높이방향"에서 아래쪽 방향, 즉 도 4 내지 도 6에서 세로방향의 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다. 또한, "내부(내측)"이란 동일부재에서 상대적으로 중심에 가까운 쪽, 즉 도 4 내지 도 6에서 동일부재에서 안쪽을 의미하고, "외부(외측)"이란 동일부재에서 상대적으로 중심에서 먼쪽, 즉 도 4 내지 도 6에서 동일부재의 바깥쪽을 의미한다. 또한, "전방(전진, 일측, 일단)"이란 동일부재에서 축방향을 기준으로 상대적으로 공작물에 가까운 쪽, 즉 도 4 내지 도 6에서 동일한 부재를 기준으로 왼쪽을 의미하고, "후방(후진, 타측, 타단)"이란 동일부재에서 축방향을 기준으로 상대적으로 공작물에 먼쪽, 즉 도 4 내지 도 6에서 동일한 부재를 기준으로 오른쪽을 의미한다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)를 설명한다. 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)는 베이스부(110), 슬라이드부(120), 및 센터부(130)를 포함한다.

베이스부(110)는 도면에 도시되지는 않았지만 공작기계의 베드에 이동 가능하게 설치되고 심압대의 전체적인 외형을 형성하고, 슬라이드부, 센터부, 지지부, 차폐부, 제1 커버부, 제2 커버부가 설치되는 공간을 제공한다. 즉, 베이스부의 관통홈에 슬라이드부가 구동수단에 의해 축방향으로 전후진 이동 가능하도록 삽입 설치된다.

슬라이드부(120)는 구동수단에 의해 축방향으로 전후진 이동 가능하도록 베이스부(110)에 설치된다. 즉, 슬라이드부(120)는 후술하는 베이스부의 관통홈부(111)에 유압 실린더와 같은 유압 액츄에이터나 전자석에 의한 전자 액츄에이터와 같은 구동수단에 의해 제어부의 제어에 따라 축방향으로 전진 이동(공작물에 인접하도록 도 4 내지 도 6에서 왼쪽으로 이동하는 방향)하거나 후진 이동(공작물에서 멀어지도록 도 4 내지 도 6에서 오른쪽으로 이동하는 방향) 가능하게 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 슬라이드부(120)는 소정의 직경과 축방향 길이를 갖고 내부가 관통된 원통 형상의 금속파이프 형태로 형성된다.

센터부(130)는 슬라이드부(120)에 삽입 설치되어 공작물(2)의 자유단을 고정 지지한다. 이러한 센터부(130)는 공작물의 자유단을 지지하도록 센터부의 전방이 돌출되고 슬라이드부에 회전 가능하게 삽입 설치된다. 구체적으로 비교적 긴 공작물의 일측은 척(도면에 미도시)에 클램핑되어 고정되고, 공작물의 타측 자유단은 센터부의 후술하는 팁부(132)에 의해 지지되고, 이에 의해 가공시에 공작물의 처짐이나 좌굴 현상을 방지하여 가공 품위를 향상하고, 가공정밀도를 극대화할 수 있다. 또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 센터부는 공작물의 자유단을 지지하기 위해 축방향으로 소정의 길이와 직경을 갖고 전체적으로 원통형상으로 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)의 센터부(130)는 종래 공작기계의 심압대에 설치되는 퀼과 슬리브가 각각 형성되지 않고 퀼과 슬리브 또는 퀼과 스핀들이 결합된 일체형 구조로 형성됨에 따라 심압대의 고강성을 확보하고 조립분해 용이성을 확보하여 작업자의 편의를 도모하고, 공작기계의 소형화를 통해 심압대와 공작기계의 제조비용과 설치비용을 절감하며, 센터부가 퀼과 슬리브가 결합된 일체형 구조로 형성되어 소형화를 통해 공작기계이 컴팩트화를 도모하고, 공간활용도를 극대화하며, 공작기계의 전체적인 유지비용과 유지시간을 감소하고 정밀도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)는 지지부(140), 차폐부(150), 제1 커버부(160), 및 제2 커버부(170)를 더 포함할 수 있다.

지지부(140)는 슬라이드부(120)와 센터부(130) 사이에 설치되어 센터부(130)를 지지한다.

차폐부(150)는 슬라이드부(120)의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치된다. 즉, 차폐부(150)는 슬라이드부(120)의 일측 전단에 볼트, 리벳 등에 의해 탈부착 가능하게 결합 설치되어 센터부(130)가 슬라이드부(120)에서 이탈되는 것을 방지하고 센터부를 고정 지지한다. 구체적으로 차폐부(150)는 센터부(130)의 축방향의 전방으로 단차지게 형성되는 단턱부(151)를 구비하고, 단턱부에 의해 1차적으로 센터부의 이탈을 방지한다. 또한, 차폐부가 슬라이드부의 전단에 볼트, 리벳에 의해 탈부착 가능하게 결합되어 센터부의 교체 용이성을 확보하여 유지보수 비용과 시간을 절감하고, 갑작스러운 심압대의 이동이나 비상상황에서도 센터부가 슬라이드부에서 이탈되는 것을 방지하여 안전사고를 미연에 방지하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

제1 커버부(160)는 베이스부(110)의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치된다.

제2 커버부(170)는 베이스부(110)의 타측에 탈부착 가능하게 결합 설치된다.

즉, 제1 커버부(160)는 베이스부(110)의 일측 전단에 제2 커버부(170)는 베이스부의 타측 후단에 볼트, 리벳 등에 의해 탈부착 가능하게 결합 설치되어 슬라이드부(120)가 베이스부(110)에서 이탈되는 것을 방지하고, 공작물의 가공중에 심압대의 내부로 칩이나 이물질이 유지되는 것을 방지한다. 또한, 제1 커버부와 제2 커버부가 베이스부의 일측 전단과 타측 후단에 탈부착 가능하게 결합됨에 따라 센터부, 슬라이드부, 또는 지지부를 교체하거나 조립분해가 필요한 경우 제1 커버부와 제2 커버부를 신속하고 안전하게 분리하여 교체 작업을 수행한 후에 다시 조립작업을 진행하여 작업자의 편의와 안정성을 확보하고, 비가공 시간 감소에 따라 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있다.

또한, 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)의 베이스부(110)는 관통홈부(111)와 걸림턱부(112)를 포함한다.

관통홈부(111)는 슬라이드부(120)를 수용하도록 베이스부의 일부를 축방향으로 관통하여 형성된다. 즉, 관통홈부(111)는 베이스부의 상부에서 베이스부의 내부를 축방향으로 관통하여 형성되고, 이러한 관통홈부에 슬라이드부가 구동수단에 의해 전후진 이동가능하도록 삽입 설치된다.

걸림턱부(112)는 베이스부(110)의 일측 내주면을 따라 함입 형성된다. 즉, 걸림턱부(112)는 베이스부의 전방의 내부면을 따라 높이방향으로 함입되고 축방향으로 플랜지부의 축방향 길이에 대응하도록 연장 형성된다. 이에 따라 슬라이드부(120)의 플랜지부가 관통홈부(111)에 수용되어 구동수단에 이해 후진 이동시에 슬라이드부의 플랜지부가 안착 결합되어 센터부를 안정적으로 지지한다.

또한, 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)의 슬라이드부(120)는 바디부(121), 중공부(122), 플랜지부(123), 제1 브릿지부(124), 및/또는 제2 브릿지부(125)를 포함한다.

바디부(121)는 관통홈부에 구동수단에 의해 전후진 이동 가능하게 배치된다. 즉, 바디부(121)는 슬라이드부(120)의 전체적인 외형을 형성하고, 센터부, 지지부, 차폐부가 설치되는 공간을 제공한다.

중공부(122)는 센터부(130)를 수용하도록 바디부를 축방향으로 관통하여 형성된다. 즉, 중공부(122)는 센터부의 직경에 대응하는 직경으로 바디부의 전단에서 후단까지 바디부를 축방향으로 관통하여 형성되고, 이러한 중공부에 센터부가 회전 가능하게 삽입 설치된다.

플랜지부(123)는 바디부(121)의 일측 외주면을 따라 돌출 형성되어 바디부의 후진 이동시에 걸림턱부(112)에 수용된다. 즉, 플랜지부(123)는 걸림턱부의 형상에 대응하도록 바디부의 일측에 바디부의 외주면을 따라 돌출되고 축방향으로 소정의 거리를 갖도록 연장 형성되어 슬라이드부의 후진 이동시에 걸림턱부에 스냅결합되어 센터부를 안정적으로 지지하고, 진동 발생을 감소시킨다.

제1 브릿지부(124)는 바디부(121)의 일측 내주면을 따라 돌출 형성된다. 즉, 제1 브릿지부(124)는 후술하는 제1 지지부를 수용하여 고정 지지하기 위해 바디부(121)의 일측 전방에 인접한 바디부의 내주면을 따라 높이방향으로 돌출되고 축방향으로 소정의 길이를 갖도록 연장 형성된다.

제2 브릿지부(125)는 제1 브릿지부(124)와 축방향으로 이격되고 바디부의 타측 내주면을 따라 돌출 형성된다. 즉, 제2 브릿지부(125)는 후술하는 제2 지지부를 수용하여 고정 지지하기 위해 제1 브릿지부와 축방향으로 이격하도록 바디부(121)의 타측 후방에 인접한 바디부의 내주면을 따라 높이방향으로 돌출되고 축방향으로 소정의 길이를 갖도록 연장 형성된다.

이처럼, 제1 브릿지부에 제1 지지부가 설치되고, 제2 브릿지부에 제2 지지부가 설치되어 일체로 형성되는 센터부를 안정적으로 지지함에 따라 심압대의 고강성을 확보하고 조립분해 용이성을 확보하여 작업자의 편의를 도모하고, 공작기계의 소형화를 통해 제조비용과 설치비용을 절감할 수 있다.

또한, 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)의 센터부(130)는 팁부(131), 안착부(132), 및 결합부(133)를 포함한다.

팁부(131)는 센터부(130)의 일측에 탈부착 가능하게 체결되어 공작물을 지지한다. 즉, 팁부(133)는 센터부(130)의 전방 일측에 안착부(132)에 쐐기, 용접, 볼트, 리벳과 같은 결합수단에 의해 탈부착 가능하게 체결되어 공작물을 지지한다.

안착부(132)는 센터부(130)의 일측에 축방향으로 함입 형성되어 팁부(131)를 수용한다. 이처럼, 팁부(131)가 안착부에 탈부착 가능하게 설치됨에 따라 장시간 심압대의 사용이나 시간이 경과하여도 센터부 전체가 아닌 팁부만 간편하고 신속하게 교체할 수 있어 공작기계의 유지보수 비용과 시간을 절감하고, 비가공시간 감소를 통해 공작기계의 생산성을 향상할 수 있다.

결합부(133)는 센터부의 타측에 탈부착 가능하게 결합된다. 즉, 결합부(133)는 센터부의 후방 타측에 볼트, 너트 등을 통해 탈부착 가능하게 결합되어 센터부가 이탈되는 것을 방지하고, 센터부를 안정적을 지지한다.

또한, 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)의 지지부(140)는 제1 지지부(141), 제2 지지부(142), 및 제3 지지부(143)을 포함한다.

제1 지지부(141)는 제1 브릿지부(124)와 센터부(130)의 전방 일측 외주면 사이에 설치되어 센터부의 회전시에 센터부를 지지한다.

제2 지지부(142)는 제2 브릿지부(125)와 센터부(130)의 후방 타측 외주면 사이에 설치되어 센터부의 회전시에 센터부를 지지한다.

제3 지지부(143)는 결합부(133)와 바디부(121)의 타측 사이에 설치되어 센터부의 축방향 하중을 지지한다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)의 지지부(140)의 제1 지지부(141)와 제2 지지부(142)는 니들 베어링(needle bearing)으로 형성되고, 제3 지지부(143)는 스러스트 베어링(thrust bearing)으로 형성된다.

또한, 도 5에 도시된 것처럼, 슬라이드부, 센터부, 지지부의 교체 또는 다른 필요성에 의해 심압대의 조립분해를 하거나 공작물을 고정 지지하면서 반복하여 사용하는 과정에서 필연적으로 심압대의 편심불일치 현상이 발생된다. 즉, 도 5에서 공작물의 중심과(A)과 심압대의 중심축(B)이 불일치하게 되고, 이러한 상태로 공작물의 가공을 수행할 경우 진동이나 소음이 발생하여 가공정밀도가 감소하고, 작업자의 불편을 초래하며, 불량품 발생이 증가하게 된다.

이에 따라 공작기계의 심압대는 다양한 이유로 공작물의 중심축(A)과 심압대의 중심축(B)을 일치시키는 편심조정이 요구된다.

본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)는 센터부의 중심축과 공작물의 중심축을 일치시키기 위한 편심조정은 제1 지지부와 제2 지지부의 예압 조절을 통해 수행된다. 구체적으로 센터부와 제1 지지부와 제2 지지부와의 조립공차를 최소화하여 약 0~2 미크론 정도로 조립하고 심플레이트를 통해 편짐조정을 수행한다.

또한, 도 6에 도시된 것처럼, 심압대는 상대적으로 길이가 길 공작물 또는 지지가 필요한 공작물을 가공중에 지지함에 따라 축방향을 따라 전후진 이동하면서 추력이 발생한다.

이러한 추력을 실시간으로 정밀하게 조절하지 못할 경우 공작물이 손상되거나 가공정밀도가 저하된다.

본 발명에 의한 공작기계의 심압대(100)는 센터부의 축방향 전후진 이동에 따른 추력조정은 제3 지지부의 예압과 결합부의 조작을 통해 수행한다. 즉, 스러스트 베어링과 결합부인 너트를 조이거나 풀어서 간편하게 추력을 조절한다.

따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 심압대는 센터부가 퀼과 슬리브가 결합된 일체형 구조로 형성되고, 센터부의 전방과 후방에 니들 베어링이 센터부의 후단에 스러트트 베어링이 설치됨에 따라 심압대의 고강성을 확보하고 조립분해 용이성을 확보하여 작업자의 편의를 도모하고, 공작기계의 소형화를 통해 제조비용과 설치비용을 절감하며, 센터부 교체시에 니들 베어링의 예압조절을 통해 편심조절을 신속하게 수행하고, 공작물의 가공중에 공작물 종류나 공구 등에 따라 빈번하게 변경되는 추력을 스러스트 베어링과 결합부를 통해 신속하고 간편하게 추력조절을 수행함에 따라 비가공 시간 감소에 따라 공작기계의 생산성을 극대화하고, 가공비용을 절감하고, 공작기계의 가공정밀도를 향상하며, 불량품 발생을 방지하여 자원낭비를 예방할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

1 : 종래 공작기계의 심압대, 2 : 공작물,
3 : 퀼, 4 : 스핀들,
5 : 슬리브, 6 : 하우징,
7 : 베어링, 8 : 실린더,
9 : 로드, 10 : 전진 유압라인,
11 : 후진 유압라인, 12 : 로크너트,
100 : 심압대, 110 : 베이스부,
111 : 관통홈부, 112 : 걸림턱부,
120 : 슬라이드부, 121 : 바디부,
122 : 중공부, 123 : 플랜지부,
124 : 제1 브릿지부, 125 : 제2 브릿지부,
130 : 센터부, 131 : 안착부,
132 : 팁부, 133 : 결합부,
140 : 지지부, 141 : 제1 지지부,
142 : 제2 지지부, 143 : 제3 지지부,
150 : 차폐부, 151 : 단턱부,
160 : 제1 커버부, 170 : 제2 커버부.

Claims (12)

1. 공작물을 지지하는 퀼과 상기 퀼을 지지하는 슬리브를 포함하는 공작기계의 심압대에 있어서,
   베이스부;
   구동수단에 의해 축방향으로 전후진 이동 가능하도록 상기 베이스부에 설치되는 슬라이드부; 및
   상기 슬라이드부에 삽입 설치되어 공작물을 지지하는 센터부;를 포함하고,
   상기 센터부는 상기 퀼과 상기 슬리브가 결합된 일체형 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬라이드부와 상기 센터부 사이에 설치되어 상기 센터부를 지지하는 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 베이스부는,
   상기 슬라이드부를 수용하도록 상기 베이스부의 일부를 축방향으로 관통하여 형성되는 관통홈부; 및
   상기 베이스부의 일측 내주면을 따라 함입 형성되는 걸림턱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 슬라이드부는,
   상기 관통홈부에 삽입 배치되는 바디부;
   상기 센터부를 수용하도록 상기 바디부를 축방향으로 관통하여 형성되는 중공부; 및
   상기 바디부의 일측 외주면을 따라 돌출 형성되어 상기 바디부의 후진 이동시에 상기 걸림턱부에 수용되는 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 슬라이드부는,
   상기 바디부의 일측 내주면을 따라 돌출 형성되는 제1 브릿지부; 및
   상기 제1 브릿지부와 축방향으로 이격되고 상기 바디부의 타측 내주면을 따라 돌출 형성되는 제2 브릿지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 센터부는,
   상기 센터부의 일측에 탈부착 가능하게 체결되어 공작물을 지지하는 팁부;
   상기 센터부의 일측에 축방향으로 함입 형성되어 상기 팁부를 수용하는 안착부; 및
   상기 센터부의 타측에 탈부착 가능하게 결합되는 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 지지부는,
   상기 제1 브릿지부와 상기 센터부의 일측 외주면 사이에 설치되어 상기 센터부를 지지하는 제1 지지부;
   상기 제2 브릿지부와 상기 센터부의 타측 외주면 사이에 설치되어 상기 센터부를 지지하는 제2 지지부; 및
   상기 결합부와 상기 바디부의 타측 사이에 설치되어 상기 센터부를 지지하는 제3 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부는 니들 베어링으로 형성되고, 상기 제3 지지부는 스러스트 베어링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 센터부의 중심축과 상기 공작물의 중심축을 일치시키기 위한 편심조정은 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부의 예압 조절을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 센터부의 축방향 전후진 이동에 따른 추력조정은 상기 제3 지지부의 예압과 상기 결합부의 조작을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 제1 커버부; 및
    상기 베이스부의 타측에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 제2 커버부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 센터부의 이탈을 방지하도록 축방향으로 단차지게 형성되는 단턱부를 구비하고, 상기 슬라이드부의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 차폐부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 심압대.
    

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