KR810001911Y1 - 공작 기계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공작 기계

제1도는 투울 매거진을 갖춘 종래형 공작기계에 대한 종래 스핀들 구조의 약시 횡단면도.

제2도는 본 고안의 실시예에 의한 투울 매거진을 갖춘 공작기계에 채용되는 스핀들 구조를 나타내는 약시 측면도.

제3도는 본 고안의 다른 실시예에 의한 스핀들 구조를 나타내는 약시도.

제4도는 본 고안의 스핀들 구조를 가진 1개의 투울 매거진을 갖춘 공작기계의 정면도.

제5a도는 제4도의 공작기계의 스핀들 구조물을 나타내는 확대 횡단면도.

제5b도는 제5a도에 표시된 스핀들 구조물의 일부에 대한 부분 평면도.

제6도는 제5a도의 스핀들 구조물의 관계부품과 공작기계의 부분 횡단 측면도.

본 고안은 일반적으로 공작기계에 관한 것으로서 좀더 상세히 설명하면, 여러 가지의 투울(tools)을 저장하기 위한 투울 매거진(tool magazine)을 갖춘 공작기계에 설치하기 위하여 채용되는 스핀들 구조물의 개량형에 관한 것이다.

투울 저장 매거진을 갖춘 공작기계류는 종래에 금속기계 가공분야에서 사용되었었다. 이런 종류의 공작기계류에 있어서, 공작기계위에 설치된 스핀들 구조물과 기계가공 공정에서 사용되는 투울을 계합하는 것은, 기계가공을 개시하기 전에 수행되었으며, 이에 대하여, 스핀들 구조물에서 투울을 분리하는 것은 기계가공공정이 끝나자마자 수행되었었다.

상기 종류의 공작기계의 전형적인 것에 있어서는, 투울 매거진안의 투울중 1개가 스핀들 구조물의 스핀들과 계합되지 않으면 안될 때, 먼저 투울의 축은 스핀들 구조물의 스핀들축과 축정열이 되는 공작기계 계합공정이 채용되었었다. 그후, 스핀들 구조물의 스핀들 헤드와 투울 매거진 사이에서의 축방향운동은 스핀들에 접근될 때까지 행해지며, 결국 스핀들과 계합하게 된다.

또한, 기계가공 공정이 완료된 후, 스핀들로부터 공작기계를 투울 매거진으로 복귀시킬 필요가 있을 때에는 스핀들 구조물의 스핀들에서 투울을 분리하는 투울의 분리공정이 채용된다.

상기와 같은 종래의 공작기계에 있어서, 스핀들로부터 스핀들과 계합된 투울로의 회전구동력을 전달하는 것은 투울 아아버내의 테이퍼부와 스핀들의 투울수용부 안에 형성된 대동 테이퍼공(tapered bore)이 서로 단단히 설치되는 기계구조물을 채용함으로써 이루어진다.

상기 기계구조물의 채용은 스핀들에 의하여 수용되는 투울이 금속 가공물의 단순 3드릴공정을 행하기 위하여 사용될 경우에만 매우 효율적인 것이다. 그러나, 상기 기계구조물이 공작가공물의 밀산공정을 행하기 위하여 사용되는 투울을 위하여 채용될 경우, 이 투울은 밀링공정중, 투울의 축에 대하여 수직방향으로 이 투울에 작용하는 힘으로 인하여 스핀들에서 나중에는 느슨해진다. 결과적으로, 밀링공정의 정밀도는 저하되고, 이와 같이 저하된 정밀도는 공작기계의 기계성능면에서 볼 때 바람직하지 못한 것이다.

밀링공정의 정밀도에 대한 저하를 방지하기 위하여 어떤 종래의 공작기계류는 스핀들을 투울에 단단히 유지하기 위하여 인장막대(draw-bar)가 스핀들의 내측에 설치되는 스핀들 구조물을 사용한다. 그러나 인장 막대를 가진 공작기계의 스핀들 구조물에 있어서, 투울이 스핀들로부터 투울 매거진으로 이송될 때, 공기 실린더 또는 유아실린더와 같은 특수한 인장막대 작동장치는 스핀들로부터 투울을 느슨하기 위하여 인장막대를 작동하도록 배치되지 않으면 안된다. 공기실린더 또는 유압실린더와 같은 작동기는 제작비가 매우 많이 드는 장치이기 때문에, 이러한 작동장치를 사용하게 되면 전공작기계의 제조비를 많이 인상시키게 된다.

따라서, 본 고안의 목적은, 투울 매거진으로부터 스핀들로 한 투울을 이송하거나 그것을 스핀들에서 투울 매거진으로 이송하는 것은 스핀들에 의하여 그 투울을 고정하지 않고 간단하게 수행할 수 있는, 투울 매거진을 가진 공작기계에 설치하기 위하여 채용되는 계량형 스핀들 구조물을 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 투울 매거진을 가진 공작기계에 설치하기 위하여 채용되고, 스핀들 구조물내에 설치되는 1개의 인장막대를 작동시키기 위한 간단하고, 제조비가 염가인 작동기구를 제공함으로써 공작기계의 제조비를 절감하는데 있다.

이하, 본 고안의 장점 및 특징을 첨부도면에 따라 아래에 상세히 설명한다.

제1도에 있어서, 종래의 스핀들 구조물의 스핀들(1)은 스핀들헤드(표시되어 있지 않음)에 의하여 회전가능하게 유지되어 있으며, 축수(2)에 의하여 축방향으로 움직이지 못하도록 배치되어 있다.

스핀들(1)의 내측에 있어서, 인장막대(3)는 스핀들(1)안에 축방향으로 그리고 접동가능하게 설치되어 있다. 이 인장막대(3)는 스핀들(1)의 내측 인접부에 자리잡고 있는 스프링(4)에 의하여 일어나는 상향압(upward pressure)을 항기 받을 수 있도록 배치되어 있다. 이 인장막대(3)는 그 하단부에, 복수개의 강구(steel balls)를 가진 투울계합부로 형성되어 있다.

투울매거진(표시되지 않음)에서 이송되고, 스핀들(1)안에 위치하고 있는 투울(7)에는 투울(7)의 1단에 풀스터드(8)와 일체적으로 형성되어 있다.

이 풀 스터드(pull stud)(8)는 인장막대(3)의 투울계합부(5)와 계합 가능하도록 이루어져 있다. 그리고 인장막대(3)의 최상단위에 유압실린더(9)가 설치되어 있다.

이 유압실린더(9)는 출력축(9a)을 가지고 있으며, 이 출력축의 최하단(9b)은 인장막대(3)의 최상단에 인접하여 위치하고 있다. 투울(7)이 스핀들(1)안으로 삽입되고, 그리고 풀 스터드(8)가 인장막대(3)의 계합부와 계합될 때, 투울(7)의 데이퍼부는 스프링(4)에 의하여 나타나는 스프링 힘으로 인하여 스핀들(1)의 투울보지부에 대하여 압압한다. 이리하여 이 투울(7)은 스핀들(1)과 함께 회전가능한 상태로 된다. 또 한편 이 투울(7)을 스핀들(1)에서 분리할 필요가 있을 때, 가압오일은 유압실린더(9)안으로 공급된다. 그 결과, 상기 출력축(9a)은 인장막대(3)의 최상단에 하향압(下向壓)을 가하도록 하방 운동한다. 이마하여, 인장막대(3)는 스핀들(1)과 관련해서 스프링(4)힘에 대하여 축방향으로 하방운동한다. 인장막대(3)의 하방운동에 호응하여, 강구(6)는 각기 방사 외방향으로 움직인다. 이리하여, 투울(7)의 풀 스터드(8)는 스핀들(1)의 계합부(5)에서 분리된다.

상기 기술된 바에 따라 이해할 수 있는 바와 같이, 투울 매거진을 갖춘 공작기계 위에 설치하기 위하여 채용되는 종래 스핀들 구조물에 있어서, 유압실린더와 같은 생산비가 고가인 작동기는 스핀들 구조물의 인장막대를 작동시키기 위해 채용된다. 또한, 이러한 유압실린더의 채용은 가압오일을 공급하기 위하여 파이프라인의 설치가 필요하다.

그러므로, 종래 스핀들 구조물은 투울 매거진을 갖춘 공작기계의 전조립체의 생산비를 절감하는데 있어서 매우 폐단이 많다.

본 고안에 의한 스핀들 구조물은 상기와 같은 여러 가지의 폐단을 해소할 수가 있다. 본 고안을 위한 스핀들 구조물의 실시예를 나타내는 제2도에 있어서,스핀들 헤드(21)는 그 안에서 회동가능한 스핀들(22)을 지지하고, 그리고 구동원(표시되지 않음)에 의하여 구동됨과 동시에 가이드(23)에 의하여 화살표를 표시된 방향으로 움직일 수 있도록 배치된다. 스핀들 헤드(21)위로, 스톱(24)이 단단하게 배설되어 있다. 이 스톱(24)은 스핀들(22)의 내측에 설치된 인장막대(25)의 최상단에 대향하는 위치에 자리잡고 있다. 그러므로, 만약 스핀들헤드(21)가 가이드(23)에 따라서 상방운동한다면, 인장막대(25)도 또한 움직이고, 인장막대(25)의 최상단은 스톱(24)에 인접한다. 그 다음에, 만약 스핀들헤드(21)가 더 상방운동한다면, 인장막대(25)는 제1도에 표시된 스프링(4)과 유사한 스프링(표시되지 않음)에 의하여 하방운동을 개시한다.

그 결과, 인장막대(25)와 투울(26)의 풀 스터드 사이의 계합은 제1도의 투울(7)의 경우와 같이 동일한 원리에 의하여 해제된다.

제3도는 본 고안에 관한 다른 실시예를 나타낸다.

제3도의 실시예에 있어서, 벨 크랭크 레버부재(32)는 스핀들헤드(31) 위의 1개소(33)에 추착되어 있다. 이 레버부재(32)는 두단부를 가지고 있으며, 그 중 1단부는 인장막대(3)의 상단부에 피버트 연결되어 있으며, 타단부는 회동 가능 로울러(35)가 설치되어 있다.

숫자(36)는 레버부재(32)의 로울러(35) 위의 고정위치에 위치된 캠을 가리킨다. 이 캠(36)은, 스핀들헤드(31)가 가이드(37)에 따라 상방운동할 때, 로울러가 인접하는 경사 캠표면을 가지고 있다. 레버부재(32)의 로울러(35)가 캠(36)의 캠표면에 인접하고, 스핀들 헤드(31)가 더 상방운동할 때, 레버부재(32)는 캠(36)의 경사 캠표면에 따라 로울러(35)의 운동에 대응하여, 화살표로 표시된 방향으로 포인트(33) 주위를 추축 선회하기 시작한다. 레버부재(32)의 추축선회운동(pivoting motion)은 인장막대(34)의 하방운동을 일으킨다.

그 결과,인장막대(34)의 하단의 투울계합부, 제1도에 표시된 것과 같은 강구(6)와 마찬가지인 강구에 있어서, 투울(39)의 풀 스터드와 인장막대(34)와의 계합이 풀리도록 방사의 방향으로 움직인다. 결과적으로, 투울(39)은 스핀들(38)에서 해제된다.

상기와 같이 기술된 두 실시예로부터 이해할 수 있는 바와 같이 본 고안에 의한 스핀들 구조물은 제1도의 종래 스핀들 구조물에 사용된 것과 같은 생산비가 고가인 어떠한 장치도 사용하지 않는다.

제4도는 본 고안에 의한 스핀들 구조물위에 설치된 투울 매거진을 갖춘 공작기계의 정면도이다. 제4도에 있어서, 숫자(41)는 기계헤드를 가리키는데, 그 위에 놓여있는 새들(saddle)(42)은 구동모우터(MY)에 의하여 예정된 1평면(Y축평면)으로 왕복동할 수 있게 설치되어 있다. 이 새들(42) 위에서, 테이블(43)은 구동모우터(MX)에 의하여 Y축평면에 수직을 이루는 예정평면(X축평면)으로 왕복동하도록 설치되어 있다. 이 새들(42) 위에서, 테이블(43)은 구동모우터(MX)에 의하여 Y축평면에 수직을 이루는 예정평면(X측평면)으로 왕복동하도록 설치되어 있다. 콜럼(columns)(44)은 기계베드(41)와 일체적으로 형성되어 있다. 프레임(45) 및 (46)은 콜럼(44)에 부착되어 있다. 프레임 (45)와 (46) 사이에는 서로 평행을 이루는 한쌍의 수직 가이드바(47)가 설치되어 있다. 스핀들(48)은 가이드바아(47)와 계합되며, 가이드바아(47)를 따라서 수직으로 왕복운동할 수 있게 되어 있다.

스핀들헤드(48)의 수직운동은 구동벨트(50)를 거쳐 제4도의 좌측콜럼에 고정된 이송모우터(MZ)에 의하여 회전되는 이송나사(feed screw)(49)에 의하여 일어난다. 스핀들헤드(48) 위에 설치되어 있는 공작기계(51)에 있어서, 복수개의 투울(T)은 각 투울이 투울 매거진(51)의 원주방향으로 등 각거리로 인접 투울에서 간격이 띄어지도록 배설되어 있다. 아암부재(52)는 그 최하단을 스핀들 헤드(48)에 부착한다. 코일스프링(53)은 투울 매거진(51)과 아암부재(52) 사이에 설치되기 때문에 투울매거진(51)은 늘 코일스프링(53)에 의하여 상방으로 끌어당겨진다. 캠(54)은 틀(45)에 단단히 연결되어 있다. 레버(55)는 스핀들헤드(48)위에 설치된다. 스핀들 구동모우터(56)는 구동벨트(57)에 의하여 스핀들(제4도에 나타나 있지 않음)을 회동하도록 배치되어 있다. 제5a도에 나타난바와 같이, 캠(54)은 스크루우(54-1)에 의하여 프레임(45)에 연결된다.

베이스(80)는 스크로우(58)에 의하여 스핀들헤드(48)의 상부면에 고정되어 있다. 레버(55)는 퍼버트핀(59)에 의하여 베이스(80)에 연결되어 있기 때문에 이 레버(55)는 피버트핀(59)을 선회할 수 있다.

레버(55)에는 그 1단에 핀(61)을 회동할 수 있는 로울러 팔로워(roller follower)(60)가 설치되어 있다. 레버(55)의 타단은 인장막대(62)를 하방향으로 압압할 수 있는 하우징(63)에 부착되어 있다. 즉, 상기 레버(55)의 타단에는 하우징(63)의 결결부(65)에 계합된 핀(64)을 가진 포오크형의 상단부(55-1)(제5b도)가 형성되어 있다.

스핀들헤드(48)에는 이송나사(49)와 계합되어 있는 너트부재(66)가 설치되어 있다. 그러므로, 이송나사(49)가 구동벨트(50)를 통해 이송모우터(MZ)(제4도)에 의하여 회전될 때, 스핀들헤드(48)는 이송나사(49)의 너트부재(66)의 계합을 통해서 수직으로 작동한다.

즉, 이송모우터(MZ)는 스핀들헤드(48)의 수직왕복운동을 제어할 수 있다. 만약 스핀들헤드(48)가 제5도에 표시된 위치를 넘어서 상방운동한다면 스핀들헤드(48)위에 추착된 레버(55)는 핀(59)둘레를 시계방향으로 회전을 일으킨다. 그 까닭은 레버(55)의 로울러 팔로워(60)가 캠(54)의 경사진 캠표면에 따라 동작하기 때문이다. 그 결과, 핀(64)은 하우징(63)을 하방으로 압압한다. 결과적으로 안장막대(62)는 스프링(68)의 힘에 의하여 하방으로 동작하고 인장막대(62) 및 투울(T)의 계합을 해제한다.

제5도에 있어서, 숫자(69)는 스핀들(70)에 연결된 풀리를 가리킨다. 이 풀리(69)는 구동벨트(57)를 통하여 스핀들모우터(56)(제4도)에 의하여 구동된다. 제6도에 있어서, 공작기계의 투울 매거진(51)은 본 고안에 의한 스핀들 구조물에 인접하여 배치되어 있다.

투울 매거진(51)의 지지축(71)은 코일스프링(53)에 의하여 상방으로 당겨지는 플레이트(72)에 고정되어 있다.

그러므로, 제6도의 (T₁)에 의해서 지정되는 투울과 함께 투울 매거진(51)은 또한 코일스프링(53)링에 의해서 나타나는 당김작용을 받는다. 그 결과 투울(T₁)은 스프링(53)의 힘으로 스핀들(70)과 계합한다. 이 단계에 있어서, 투울(T₁)의 풀 스터드는 제5a도에 표시된 스프링(68)에 의하여 나타나는 스프링힘의 영향을 받아서 인장막대(62)(제5a도)에 의해서 상방으로 당겨진다. 이리하여, 투울(T₁)의 투울 아아버의 대이퍼부는 제5a도에 표시된 바와 같이, 스핀들(70)의 테어퍼공안으로 단단히 결합된다. 또한 제5a도에 표시한 바와 같이, 스핀들(70)에 설치된 키이(73)는 투울(T₁)의 투울 아아버의 플랜지(74)안에 형성된 절결부에 계합되어 있다.

그러므로 스친들 구동모우터(56)(제4도)의 회동은 스핀들(70)에 의해 투울(T₁)에 전달된다. 결과적으로 만약 모우터(MX), (MY) 및 (MZ)가 숫자제어기(표시되지 않음)에 의하여 제어되면, 투울(T₁)은 제4도에 표시된 테이블(43)위에 설치된 가공물에 대하여 드릴공정 또는 윤곽공정(contouring process)을 행할 수 있도록 작용한다.

제4도 내지 제6도에 따라 투울을 바꾸는 조작에 대하여 아래에 설명한다. 스핀들(70)안에 설치된 투울을 투울 매거진(51)안에 저장된 어떠한 투울과 바꾸어야 할 때, 스핀들 헤드(48)는 모우터(MZ)(제4도)의 가동에 의하여 먼저 상방동작이 이루어진다.

이리하여, 스핀들헤드(48)는 투울 매거진(51)과 함께 샤프트(71)를 지지하고, 플레이트(72)는, 이 플레이트(72)가 프레임(45)에 고정된 스톱(75)에 일접할 때까지 상방운동한다. 그후에, 스핀들헤드(48)만이 모우터(MZ)의 가동에 의하여 상방향으로 계속적으로 동작한다. 그러나 스핀들헤드(48)에 단단히 부착된 아압(76)이 바아(77)의 스톱(78)에 인접하기 전에, 로울로 팔로위(60)(제5a도)는 캠(54)(제5a도)의 수직캠 표면에 이르기 때문에 투울과 인장막대(62)(제5a도) 사이의 계합의 해제가 끝나게 된다.

아암(76)이 스톱(78)에 인접한 후에, 스핀들 헤드(48)의 연속적 상방운동은 바아(77)의 아암(76) 및 스톱(78)의 인접을 통하여 바아(77) 및 로드(79)의 상방운동을 일으킨다. 로드(79)의 상방운동은 각 운동량(angular amount)에 의하여 투울 매거진(51)의 회전을 일으키기 때문에 투울 매거진(51)안의 다음 투울은 스핀들(70) 바로 밑에 위치한다. 그후에, 모우터(MZ)의 회전방향을 반대로 함으로써 스핀들 헤드(48)는 다음 투울이 스핀들(70)안으로 단단히 계합할 때까지 하방운동한다.

그 다음의 투울이 스핀들(70) 안으로 단단히 계합될 때, 투울을 바꾸는 조작은 완료되고, 상기 투울에 의한 기계가공 공정이 시작되게 된다.

Claims (1)

1. 공작기계틀에 고정되고 캠으로 이루어진 제1인장막대 작동부재, 스핀들 헤드위에 설치되고 추축레버부재로 이루어지는 제2인장막대 작동부재, 상기 제1인장막대 작동부재는 투울(tool)이 상기 스핀들의 투울 수용부로부터 분리될 때까지 상기 제2인장 막대 작동부재가 상기 인장막대를 동작시키도록 상기 스핀들헤드 바 투울 매거진(magazine)의 상대 축방향 동작중 상기 제2인장막대 작동부재를 압압할 수 있도록 배치되고, 고정기계틀, 가공물을 설치하기 위한 작업대, 일단에 투울수용부와 상기 스핀들의 내측에서 동작 가능한 인장막대가 형성됨과 동시 축방향으로 뻗어있는 스핀들 헤드, 상기 스핀들헤드와 상기 투울매거진 사이에서 상대 축방향운동을 일으키는 장치 및 투울을 수용하기 위한 투울 매거진을 갖춘 것을 특징으로 하는 공작기계.