KR20170127676A - 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치 - Google Patents

공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치는 공작물의 외경과 내경을 절삭 가공하는 장치로서, 이동스크류과 이동축의 길이 방향으로 이동하는 캡부재에 의해 두 개의 툴설치부재 사이의 거리가 가변됨과 아울러 두 개의 툴설치부재가 상기 캡부재와 함께 회전되면서 이동스크류과 이동축의 길이 방향으로 이동할 수 있는 것으로 이루어지며, 제1모터의 구동에 의해 이동스크류과 이동축이 이동되면서 캠부재가 이동되어 두 개의 툴설치부재 사이의 거리가 조정되면서 제2모터의 구동에 의해 스핀들축과 툴가이드부재가 회전되어 두 개의 툴설치부재가 회전됨과 아울러 제3모터의 구동으로 스크류가 회전되어 베이스부재 등과 함께 툴설치부재가 이동스크류과 이동축의 길이 방향으로 이동되기 때문에, 공작물의 외부면 또는 내부면의 가공 위치에서 공작물을 원활하게 절삭할 수 있어, 보다 다양한 형태의 공작물을 용이하게 절삭 가공할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

Description

공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치{TOOL SPINDLE DEVICE}
본 발명은 공작물의 외부면과 내부면을 가공하기 위한 툴스핀들장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공작물의 직경과 길이 방향으로 툴을 이동하면서 공작물을 용이하게 절삭 가공할 수 있도록 하는 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치에 관한 것이다.
자동차 등과 같은 기계부품 중에 로드 또는 파이프 등의 기계부품인 공작물은 중심부를 기준으로 대칭 형상으로 형성되는 것이 대부분이며, 이러한 공작물의 외부면과 내부면을 가공하게 되는 바, 종래에는 본 출원인에 의해 개발된 파이프양단가공기에 의해 양단부가 가공하게 되어 파이프의 측면의 면취, 모따기 등과 같은 가공을 수행하는 파이프의 측면가공기가 개발되었다.
예컨대 종래에는 본 출원인에 의해 특허출원 제10-2002-0007081호와 제10-2011-0048843호 등으로 출원되어 등록된 기술로부터 공개된 기술이 있으며, 이는 파이프나 환봉의 양단을 모따기 또는 너어링 가공을 위한 파이프 등의 측면가공기가 있다.
즉 본 출원인에 현재 사용하고 있는 측면가공기는 자동 공급되는 공작물을 고정한 상태에서 단순 회전되는 툴이 공작물의 측면으로 근접하여 공작물의 측면을 신속하게 가공하는 것이다.
여기서 종래에는 공작물의 측면을 가공하는 툴이 공작물의 길이 방향으로 근접하여 공작물의 측면을 가공하는 것에 한정되어 있어, 보다 다양한 형태의 공작물을 가공하기에 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공작물의 직경과 길이 방향으로 툴을 이동하면서 공작물을 절삭 가공함으로써, 공작물의 외부면과 내부면을 절삭 가공하여 보다 다양한 형태의 공작물을 용이하게 절삭 가공할 수 있는 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 툴을 교체하여 공작물의 외부면과 내부면을 절삭 가공하는 것으로 이루어지는 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치에 있어서, 베이스부재의 상부 일측에 설치된 제1가이드레일 상에 제1이동체가 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1이동체에 제1모터가 설치되고, 수나사부를 구비한 이동스크류이 상기 제1모터의 모터축에 연결됨과 아울러 상기 이동스크류의 수나사부에 체결되는 암나사부를 구비한 이동스크류너트체가 상기 제1가이드레일의 일측에서 상기 베이스부재에 설치되고, 제2모터에 의해 회전되는 스핀들축의 중공부에 삽입 설치되는 이동축이 슬립조인트에 의해 이동스크류과 연결되고, 경사홈을 구비한 캠부재가 상기 이동축의 단부에 설치되고, 상기 이동축의 길이 방향과 교호되는 형태의 가이드홈부를 구비한 툴가이드부재가 상기 스핀들축에 설치되고, 상기 툴가이드부재의 가이드홈부에 결합되는 가이드돌부를 구비하는 두 개의 툴설치부재가 상기 툴가이드부재 내에 삽입 결합됨과 아울러 상기 툴설치부재에는 상기 캠부재의 경사홈과 일치하는 경사돌기부가 형성되어 상기 툴가이드부재 내에 위치한 상기 캠부재의 이동에 따라 두 개의 툴설치부재 사이의 거리가 가변되고, 상기 스핀들축을 감싸는 스핀들본체가 상기 베이스부재의 상부 타측에 설치되며, 제2가이드부재 상에 이동 가능하게 설치된 제2이동체가 상기 베이스부재의 하부에 설치됨과 아울러 제3모터에 의해 회전되는 스크류 상에 설치된 제3이동체가 상기 베이스부재의 하부에 설치되는 것으로 이루어지는 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치를 제공한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치는 제1모터의 구동에 의해 이동스크류과 이동축이 이동되면서 캠부재가 이동되어 두 개의 툴설치부재 사이의 거리가 조정되면서 제2모터의 구동에 의해 스핀들축과 툴가이드부재가 회전되어 두 개의 툴설치부재가 회전됨과 아울러 제3모터의 구동으로 스크류가 회전되어 베이스부재 등과 함께 툴설치부재가 이동스크류과 이동축의 길이 방향으로 이동되기 때문에, 공작물의 외부면 또는 내부면의 가공 위치에서 공작물을 원활하게 절삭할 수 있어, 보다 다양한 형태의 공작물을 용이하게 절삭 가공할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치의 측단면도이다.
도 2은 본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치에 적용되는 두 개의 툴설치부재 사이의 거리를 이격하기 위한 구성의 발췌한 사시도이다.
도 3은 도 2의 A부를 발췌한 분해 사시도이다.
도 4와 도 5는 본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치를 설명하는 일부 구성요소를 발췌한 작업 공정도이다.
도 6는 본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치에 적용되는 툴설치부재의 다른 예를 나타내는 분해 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치를 이용하여 가공되는 공작물을 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치를 나타내는 도면으로서, 본 발명에 의한 툴스핀들장치는 공작물의 가공 위치에 맞는 툴(1)을 교체하여 공작물(2)의 외부면과 내부면을 절삭 가공하는 구조이며, 본 실시예에서는 공작물(2)의 외경을 절삭 가공하는 툴(1)을 도시하고 있으나 툴(1)의 형태에 따라 공작물(2)의 내경을 절삭할 수 있으며, 본 발명의 출원인에 의해 출원된 특허출원 제10-2002-0007081호와 제10-2011-0048843호 등의 측면가공기 등에 적용할 수 있다.
아무튼 본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치는 베이스부재(11)와 제1가이드레일(12), 제1이동체(13), 제1모터(14), 이동스크류(15), 이동스크류너트체(16), 제2모터(17), 스핀들축(18), 이동축(19), 슬립조인트(20), 캠부재(21), 툴가이드부재(22), 두 개의 툴설치부재(23), 스핀들본체(24), 제2가이드부재(25), 제2이동체(26), 제3모터(27), 스크류(28), 제3이동체(29)로 구성되며, 도 4과 같이 상술한 구성 요소로 공작물(2)의 한쪽 단부를 가공하거나, 공작물의 절삭 가공 속도를 향상하기 위하여 도 5와 같이 상술한 구성 요소를 각각 한 쌍으로 구성하여 공작물(2)의 양쪽을 절삭 가공할 수 있다.
여기서 상기 베이스부재(11)의 상부 일측에는 상기 제1가이드레일(12)이 설치되고, 상기 제1가이드레일(12) 상에는 상기 제1이동체(13)가 이동 가능하게 설치되며, 상기 제1이동체(13)에는 상기 제1모터(14)가 설치되고, 상기 제1이동체(13)에 구성된 지지부(13a)에 의해 상기 이동스크류(15)가 회전 가능하게 지지된다.
그리고 상기 이동스크류(15)에는 수나사부가 구비되어 있으며, 상기 이동스크류(15)의 한쪽 단부가 상기 제1모터(14)의 모터축에 연결되고, 상기 이동스크류(15)의 다른쪽 단부가 슬립조인트(20)에 의해 상기 이동축(19)과 연결되어, 상기 제1모터(14)의 모터축과 이동스크류(15) 및 이동축(19)가 일직선 형태로 상호 결합되는 것이다.
상기 이동스크류(15)의 수나사부에 체결되는 암나사부를 구비한 이동스크류너트체(16)가 상기 제1가이드레일(12)의 일측에서 상기 베이스부재(11)에 설치되며, 이에 따라 상기 제1모터(14)의 구동으로 이동스크류(15)가 회전됨과 동시에 상기 제1이동체(13)가 상기 제1모터(14)와 이동스크류(15)와 함께 이동스크류(15)의 길이 방향으로 변위된다.
물론 상기 제1모터(14)를 서보모터로 구성하여 이를 제어함으로써 이동스크류(15) 등의 변위값을 결정할 수 있음은 자명한 것이다.
한편 상기 제2모터(17)에 의해 상기 스핀들본체(24) 내에서 스핀들축(18)이 회전되는 것이며, 상기 스핀들축(18)의 중공부에는 상기 이동축(19)가 삽입 설치되고, 이미 설명한 바와 같이 상기 이동축(19)이 상기 슬립조인트(20)에 의해 상기 이동스크류(15)과 연결된다.
여기서 상기 슬립조인트(20)는 상기 제2모터(17)에 의해 이동축(19)이 회전되더라도 상기 이동스크류(15)는 회전되지 않도록 하는 기계요소로 로터리조인트, 볼조인트 등과 동일한 것으로서, 현재 기계 구성품으로 사용되는 것이다.
상기 캠부재(21)에는 경사홈(21a)이 형성되어 있고, 상기 이동축(19)의 단부에는 상기 캠부재(21)가 설치되어 있으며, 상기 툴가이드부재(22)에는 상기 이동축(19)의 길이 방향과 교호되는 형태의 가이드홈부(22a)가 형성되어 있고, 상기 툴가이드부재(22)가 상기 스핀들축(18)에 설치된다.
두 개의 툴설치부재(23)에는 상기 툴가이드부재(22)의 가이드홈부(22a)에 결합되는 가이드돌부(23aa)가 형성됨과 아울어 상기 캠부재의 경사홈과 일치하는 경사돌기부가 형성되며, 두 개의 툴설치부재(23)는 상기 툴가이드부재(23) 내에 삽입 결합됨과 아울러 상기 툴가이드부재(23) 내에 위치한 상기 캠부재(21)와 결합되어, 상기 캠부재(21)의 이동에 따라 두 개의 툴설치부재(23) 사이의 거리가 가변될 뿐만 아니라 상기 스핀들축(18)이 회전됨에 따라 상기 툴가이드부재(22)와 함께 상기 이동축(19)과 캠부재(21), 툴설치부재(23)가 회전되는 것이어서, 상기 툴설치부재(23)에 설치된 툴(1)이 회전되는 것이다.
상기 스핀들본체(24)가 상기 베이스부재(11)의 상부 타측에 설치되어 상기 스핀들축(18)을 감싸게 되며, 상기 스핀들(18)은 상기 제2모터(17)에 의해 상기 스핀들본체(24) 내에서 회전하게 된다.
상기 제2가이드부재(25) 상에는 상기 제2이동체(26)가 이동 가능하게 설치되고, 상기 제2이동체(26)가 상기 베이스부재(11)의 하부에 설치되며, 상기 제3모터(27)에 의해 회전되는 스크류(28) 상에는 상기 제3이동체(29)가 설치되고, 상기 베이스부재(11)의 하부에는 제3이동체(29)가 설치되어 상기 제3모터(27)에 의해 스크류(28)가 회전되어 상기 제3이동체(29)가 이동됨에 따라 상기 제2이동체(26) 및 베이스부재(11)가 이동함으로써 상기 베이스부재(11)의 상부에 위치한 모든 구성요소가 이동되어, 결국에는 툴설치부재(23) 및 툴(1)이 상기 이동축(19)의 길이 방향으로 이동할 수 있다.
물론 상기 제3모터(27)를 서보모터로 구성하여 이를 제어함으로써 베이스부재(11) 등의 변위값을 결정할 수 있음은 자명한 것이다.
한편 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 툴설치부재(23)의 이동 한계량이 있으므로, 보다 큰 직경의 공작물(2)를 절삭하기 위하여, 상기 툴설치부재(23)를 제1툴설치부재(23a)와 제1툴설치부재(23b)로 분리 구성하여 두 개의 제2툴설치부재(23b) 사이의 보다 이격하여 상기 제2툴설치부재(23b)를 상기 제1설치부재(23a)에 결합하게 된다.
그리고 상기 제1툴설치부재(23a)에는 상기 툴가이드부재(22)의 가이드홈부(22a)에 결합되는 가이드돌부(23aa)가 형성됨과 아울러 상기 캠부재(21)의 경사홈(21a)과 일치하는 경사돌기부(23ab)가 형성되고, 상기 제2툴설치부재(23b)에는 공작물(2)을 가공하는 툴(1)이 설치되는 것이다.
물론 도시하지 않았지만 상기 제1툴설치부재(23a)에 나사홈을 형성하고 상기 제2툴설치부재(23b)에 장공을 형성하여 볼트 등을 이용하여 제1툴설치부재(23a)에 제2툴설치부재(23b)에 설치할 수 있음은 자명한 것이다.
이미 언급한 바와 같이, 도 5에 도시한 방식으로 공작물(2)이 양단부를 동시에 가공하여 가공 시간을 단축하기 위하여, 베이스부재(1)와 제1가이드레일(12), 제1이동체(13), 제1모터(14), 이동스크류(15), 이동스크류너트체(16), 제2모터(17), 스핀들축(18), 이동축(19), 슬립조인트(20), 캠부재(21), 툴가이드부재(22), 두 개의 툴설치부재(23), 스핀들본체(24), 제2가이드부재(25), 제2이동체(26), 제3모터(27), 스크류(28), 제3이동체(29)가 각각 한 쌍으로 구성되어, 공작물(2)을 양쪽에서 절삭 가공할 수 있다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치는 제1모터(14)의 구동으로 두 개의 공구설치부재(23) 사이의 거리를 조정하여 툴(1)과 공작물(2) 사이의 거리를 근접 및 이격할 수 있으며, 제2모터(17)이 구동으로 두 개의 공구설치부재(23)를 회전시켜서 툴(1)로 공작물(2)을 절삭 가공하게 되며, 제3모터(27)의 구동으로 두 개의 공구설치부재(23)를 이동시켜서 툴(1)로 공작물(2)의 가공 위치를 결정하여 툴(1)의 종류에 따라 도 7에 도시한 각 공작물(2)의 외부면 또는 내부면을 절삭 가공할 수 있다.
다시 말하면 이동스크류너트체(16)가 고정되어 있으므로, 제1모터(14)의 구동에 의해 이동스크류(15)가 회전됨과 동시에 제1이동체(13)가 제1모터(14)와 이동스크류(15), 이동축(19), 슬립조인트(20), 캠부재(21)가 이동되고, 상기 캠부재(21)에 결합된 두 개의 공구설치부재(23) 사이의 거리가 조정되어 툴(1)과 공작물(2) 사이의 거리가 근접 및 이격된다.
상기 제2모터(17)의 구동에 의해 스핀들축(18)이 회전되면서 툴가이드부재(22)가 회전됨과 더불어 이동축(19)과 캠부재(21), 두 개의 툴설치부재(23)가 회전되어, 툴설치부재(23)에 설치된 툴(1)이 회전된다.
상기 제3모터(27)의 구동에 의해 스크류(28)가 회전됨으로써, 제자리에서 회전하는 스크류(28)에 결합된 제3이동체(29)가 이동함과 동시에 제2이동체(26)와 함께 베이스부재(11) 및 베이스부재(11) 상의 제1가이드레일(12) 등과 같은 모든 구성요소가 이동되며, 이에 따라 두 개의 툴설치부재(23) 및 툴(1)이 이동하게 된다.
따라서 제2모터(17)를 구동한 상태에서 제1모터(14)와 제3모터(27)를 제어함으로써, 도 4와 도 5와 같이 툴(1)로 공작물(2)을 절삭 가공할 수 있어, 도 7과 같은 다양한 형태로 제조할 수 있는 것이다.
1 : 툴 2 : 공작물
11 : 베이스부재 12,25 : 제1,제2가이드레일
13,26,29 : 제1,제2,제3이동체 14,17,27 : 제1,제2,제3모터
15 : 이동스크류 16 : 이동스크류너트체
18 : 스핀들축 19 : 이동축
20 : 슬립조인트 21 : 캠부재
22 : 툴가이드부재 23 : 툴설치부재
24 : 스핀들본체 28 : 스크류

Claims (3)

  1. 툴을 교체하여 공작물의 외부면과 내부면을 절삭 가공하는 것으로 이루어지는 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치에 있어서,
    베이스부재의 상부 일측에 설치된 제1가이드레일 상에 제1이동체가 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1이동체에 제1모터가 설치되고, 수나사부를 구비한 이동스크류이 상기 제1모터의 모터축에 연결됨과 아울러 상기 이동스크류의 수나사부에 체결되는 암나사부를 구비한 이동스크류너트체가 상기 제1가이드레일의 일측에서 상기 베이스부재에 설치되고, 제2모터에 의해 회전되는 스핀들축의 중공부에 삽입 설치되는 이동축이 슬립조인트에 의해 이동스크류과 연결되고, 경사홈을 구비한 캠부재가 상기 이동축의 단부에 설치되고, 상기 이동축의 길이 방향과 교호되는 형태의 가이드홈부를 구비한 툴가이드부재가 상기 스핀들축에 설치되고, 상기 툴가이드부재의 가이드홈부에 결합되는 가이드돌부를 구비하는 두 개의 툴설치부재가 상기 툴가이드부재 내에 삽입 결합됨과 아울러 상기 툴설치부재에는 상기 캠부재의 경사홈과 일치하는 경사돌기부가 형성되어 상기 툴가이드부재 내에 위치한 상기 캠부재의 이동에 따라 두 개의 툴설치부재 사이의 거리가 가변되고, 상기 스핀들축을 감싸는 스핀들본체가 상기 베이스부재의 상부 타측에 설치되며, 제2가이드부재 상에 이동 가능하게 설치된 제2이동체가 상기 베이스부재의 하부에 설치됨과 아울러 제3모터에 의해 회전되는 스크류 상에 설치된 제3이동체가 상기 베이스부재의 하부에 설치되는 것으로 이루어지는 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부재와 제1가이드레일, 제1이동체, 제1모터, 이동스크류, 이동스크류너트체, 제2모터, 스핀들축, 이동축, 슬립조인트, 캠부재, 툴가이드부재, 두 개의 툴설치부재, 스핀들본체, 제2가이드부재, 제2이동체, 제3모터, 스크류, 제3이동체가 각각 한 쌍으로 구성되어 공작물을 양쪽에서 절삭 가공함을 특징으로 하는 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 툴설치부재를 제1툴설치부재와 제1툴설치부재로 분리 구성하여 제2툴설치부재의 위치를 조정하여 상기 제2툴설치부재가 상기 제1설치부재에 결합되는 것으로 이루어지되,
    상기 제1툴설치부재에는 상기 툴가이드부재의 가이드홈부에 결합되는 가이드돌부가 형성됨과 아울러 상기 캠부재의 경사홈과 일치하는 경사돌기부가 형성되고,
    상기 제2툴설치부재에는 공작물을 가공하는 툴이 설치되는 것을 특징으로 하는 공작물의 내외경 가공용 툴스핀들장치.
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