KR20170002890U - 이동형 테일 스톡 - Google Patents

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KR20170002890U
KR20170002890U KR2020170003623U KR20170003623U KR20170002890U KR 20170002890 U KR20170002890 U KR 20170002890U KR 2020170003623 U KR2020170003623 U KR 2020170003623U KR 20170003623 U KR20170003623 U KR 20170003623U KR 20170002890 U KR20170002890 U KR 20170002890U
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고이치 아마야
기요타카 이와이
슈지 이즈카
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가부시키가이샤 마쓰우라 기카이 세이사쿠쇼
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

소정의 압압력에 의하여 워크를 유지하는 테일 스톡을, 볼 나사에 의하여 이동함과 함께, 소정의 압압력에 의하여 워크를 유지하기 위해서 필요한 제어를 실현하는 테일 스톡의 이동 기구의 구성을 제공하는 것을 과제로 하고 있고, 워크(5)의 위치를 유지하는 테일 스톡(1)을 볼 나사(2)에 의하여 지지하고 있는 테일 스톡(1)의 이동 단계에서, 볼 나사(2)를 구동하는 모터(3)가 발생하는 토크를 검출하고, 상기 토크가 소정의 기준치에 이른 단계에서, 볼 나사(2)의 회동에 대한 브레이크(4)의 작동, 구동 모터(3)에 대한 전원으로부터의 입력 절단을 소정의 순서로 실현함으로써 상기 과제를 달성하는 이동형 테일 스톡.

Description

이동형 테일 스톡{MOVING TAILSTOCK}
본 고안은, 볼 나사에 의하여 이동한 후에, 워크를 유지하는 테일 스톡(Tailstock)의 이동 기구를 대상으로 하고 있다.
종래, 테일 스톡의 이동 및 워크에 대한 압압(누름)은, 예를 들면 특허 문헌 2에 나타내는 바와 같이, 유압 실린더에 의하여 실현되고 있고(도 1 및 단락［0027］에서의 「테일 스톡(526)」및 「실린더(527)」에 관한 기재 부분), 이 때문에 상기 이동 및 압압에 대한 제어도 또 유압 실린더를 전제로 하고 있다.
그렇지만, 유압 실린더의 경우에는, 실린더 기구, 유압 회로 등의 설치를 위해 광범위한 스페이스를 필요로 한다.
게다가, 워크에 대한 압압력은, 수동 감압 밸브에 의하여 조정하기 때문에, 제어에 있어서도 복잡하고 번잡한 작업을 불가결로 하는 한편, 유압의 변화가 완만하기 때문에, 신속한 제어에는 부적절했다.
이러한 기술상의 문제점이 존재하는 유압 실린더 방식을 대신하여, 예를 들면 특허 문헌 1에서는, 테일 스톡을 볼 나사에 의하여 슬라이딩시키는 구성이 제창되고 있지만(도 1 및 단락［0010］의 「테일 스톡(21)」및 「볼 나사 장치」에 관한 기재 부분), 특허 문헌 1에서는, 볼 나사에 의한 테일 스톡의 이동 및 워크에 대한 압압에 관하여, 구체적인 제어 기구에 관한 구성을 전혀 분명히 하지 않았다.
일본 공개특허공보 평 10－76402호 일본 공개특허공보 2000－144256호
본 고안은, 소정의 압압력에 의하여 워크를 유지하는 테일 스톡을, 볼 나사에 의하여 이동함과 함께, 소정의 압압력에 의하여 워크를 유지하기 위해서 필요한 제어를 실현하는 테일 스톡의 이동 기구의 구성을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 고안의 기본 구성은,
(1) 구동모터와 스프링을 사이에 두지 않고 결합되어 있는 볼 나사 상에, 상하 2단의 기반을 배치하고, 상측의 기반에, 워크를 유지하기 위하여 테일 스톡과 워크에 대한 흔들림 방지 장치를 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로 늘어서 배치함과 함께, 상측의 기반이 하측의 기반에 대해 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로의 이동과 고착을 가능하게 하고, 또한 상측의 기반 및 하측의 기반을 사이에 두고 볼 나사에 의하여 지지되어 있는 테일 스톡에 대해 하기 공정의 제어를 행함과 함께, 하기 b의 브레이크의 작동 및 하기 c의 절단에 돌입하는 테일 스톡 이동기구.
a.　볼 나사에 의한 테일 스톡의 이동 및 구동 모터가 발생하는 토크(torque)의 검출,
b.　테일 스톡이 워크에 접촉함으로써, 상기 a의 토크가 소정의 기준치에 이르는지 아닌지를 판단하고, 상기 기준치에 이른 단계에서, 볼 나사의 회동에 대한 브레이크의 작동,
c.　상기 b의 브레이크의 작동보다 후단계에서의 구동 모터에 대한 전원으로부터의 입력의 절단.
(2) 구동모터와 스프링을 사이에 두지 않고 결합되어 있는 볼 나사 상에, 상하 2단의 기반을 배치하고, 상측의 기반에, 워크를 유지하기 위하여 테일 스톡과 워크에 대한 흔들림 방지 장치를 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로 늘어서 배치함과 함께, 상측의 기반이 하측의 기반에 대해 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로의 이동과 고착을 가능하게 하고, 또한 상측의 기반 및 하측의 기반을 사이에 두고 볼 나사에 의하여 지지되어 있는 테일 스톡에 대해 하기 공정의 제어를 행함과 함께, 하기 b의 절단 및 하기 c의 브레이크의 작동에 돌입하는 테일 스톡 이동기구.
a. 볼 나사에 의한 테일 스톡의 이동 및 구동 모터가 발생하는 토크의 검출,
b. 테일 스톡이 워크에 접촉함으로써, 상기 a의 토크가 소정의 기준치에 이르는지 아닌지를 판단하고, 상기 기준치에 이른 단계에서, 구동 모터에 대한 전원으로부터의 입력의 절단,
c. 상기 b의 절단보다 후단계에서의 볼 나사의 회동에 대한 브레이크의 작동.
(3) 구동모터와 스프링을 사이에 두지 않고 결합되어 있는 볼 나사 상에, 상하 2단의 기반을 배치하고, 상측의 기반에, 워크를 유지하기 위하여 테일 스톡과 워크에 대한 흔들림 방지 장치를 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로 늘어서 배치함과 함께, 상측의 기반이 하측의 기반에 대해 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로의 이동과 고착을 가능하게 하고, 또한 상측의 기반 및 하측의 기반을 사이에 두고 볼 나사에 의하여 지지되어 있는 테일 스톡에 대해 하기 공정의 제어를 행함과 함께, 하기 b의 브레이크의 작동 및 절단에 돌입하는 테일 스톡 이동기구.
a.　볼 나사에 의한 테일 스톡의 이동 및 구동 모터가 발생하는 토크의 검출,
b. 테일 스톡이 워크에 접촉함으로써, 상기 a의 토크가 소정의 기준치에 이르는지 아닌지를 판단하고, 상기 기준치에 이른 단계에서, 볼 나사의 회동에 대한 브레이크의 작동, 및 상기 작동과 동일 시기에 있어서 구동 모터에 대한 전원으로부터의 입력의 절단으로 이루어진다.
상기 기본 구성 (1), (2)에 의한 본 고안에 있어서는, 유압 실린더보다 적은 스페이스에서 작동할 수 있는 볼 나사를 채용하고, 또 워크를 유지하기 위해 필요한 압압력을 구동 모터가 발생하는 토크를 적절히 선택한 후에, 볼 나사에 있어서의 브레이크의 작동에 의하여 상기 토크에 기초하여 적절한 압압력을 확보하고, 게다가 유압 실린더의 경우에 비해, 지극히 빠른 제어를 가능하게 할 수 있다.
도 1은, 기본 구성 (1), (2), (3)에 있어서, 상측의 기반 및 하측의 기반을 간략히 한 것으로서, 통상의 테일 스톡에 있어서의 각 구성요소의 배치 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는, 기본 구성 (1), (2), (3)에 있어서의 각 구성요소의 배치 상황(단 구동모터는 제외됨)을 나타내는 도면이다.
도 3은, 기본 구성 (1)의 제어 상황을 나타내고 있고, (a)는, 제어에 대응하는 프로그램이며, (b)는 상기 프로그램에 의한 제어에 대응하는 토크의 변화 상태를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 기본 구성 (2)의 제어 상황을 나타내고 있고, (a)는, 제어에 대응하는 프로그램이며, (b)는 상기 프로그램에 의한 제어에 대응하는 토크의 변화 상태를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 기본 구성 (3)의 제어 상황을 나타내고 있고, (a)는, 제어에 대응하는 프로그램이며, (b)는 상기 프로그램에 의한 제어에 대응하는 토크의 변화 상태를 나타내는 그래프이다.
통상 테일 스톡의 경우에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 워크(5)를 누르는 테일 스톡(1), 테일 스톡(1)을 회동에 의하여 이동하고 또 상기 누르는 상태를 확보하기 위한 브레이크(4)를 구비하고 있는 볼 나사(2), 및 상기 볼 나사(2)에 대한 구동 모터(3)를 구성요소로 하고 있고, 구동 모터(3)는 테일 스톡(1) 및 볼 나사(2)를 사이에 두고 워크(5)와 반대 측에 배치되어 있다.
이것에 대해, 기본 구성 (1), (2), (3)에 있어서는, 도 2에 도시되어 있듯이, 볼 나사(2) 상에, 상하 2단의 기반(61, 62)을 배치하고, 상측 기반(61)에, 테일 스톡(1)과 흔들림 방지 장치(7)를 볼 나사(2)의 길이방향과 직교하는 방향으로 나란히 배치함과 함께, 상측 기반(61)이 하측 기반(62)에 대해 볼 나사(2)의 길이방향과 직교하는 방향으로의 이동과 고착을 가능하게 한다.
이와 같이, 공통된 볼 나사(2)에 의해, 테일 스톡(1)에 의한 워크(5)에 대한 압압뿐만 아니라, 워크(5)에 대한 공작 단계에 돌입한 후에 있어서도, 흔들림 방지 장치(7)를 끼워 맞춤시킨 후에 워크(5)의 진동을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 기본 구성 (1), (2), (3)의 상기 b에서 공통하는 스텝(S2)에 있어서, 구동 모터(3)가 발생하는 토크가 소정의 기준에 이르는지 아닌지의 판단에 후속하여, 테일 스톡(1)이 이동 한계까지 도래하고 있는지 아닌지의 판단도 중첩한 후에, 이동 한계에 도래한 경우에는, 비록 토크가 상기 기준에 이르지 않은 경우라도, 다음의 브레이크(4)에 대한 작동 및 구동 모터(3)에 대한 전원으로부터의 입력의 절단의 작동에 돌입하고 있다.
기본 구성 (1)에 있어서는, 도 3(a)와 같은 프로그램의 제어가 행해지고 있다.
구체적으로는,
a. 볼 나사에 의한 테일 스톡의 이동 및 상기 볼 나사를 구동하는 모터가 발생하는 토크의 검출(S1),
b. 상기 a의 토크가 소정의 기준치에 이른 단계에서, 볼 나사의 회동에 대한 브레이크의 작동(S2, S3),
c. 상기 b의 브레이크의 작동보다 후단계에서의 구동 모터에 대한 전원으로부터의 입력의 절단(S4)
이라고 하는 공정에 의하여, 구동 모터 및 볼 나사의 브레이크에 대한 제어가 행해지고 있고, 상기 제어에 기초하는 구동 모터 토크의 변화 상태는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같다.
기본 구성 (2)에 있어서는, 도 4(a)와 같은 프로그램에 의한 제어가 행해지고 있다.
도 1에 도시하는 배치상태에 기초하면, 기본 구성 (1)에 있어서는, 도 4(a)와 같은 프로그램에 의한 제어가 행해지고 있다.
구체적으로는,
a. 볼 나사(2)에 의한 테일 스톡(1)의 이동 및 구동 모터(3)가 발생하는 토크의 검출(S1),
b. 상기 a의 토크가 소정의 기준치에 이른 단계에서, 구동 모터(3)에 대한 전원으로부터의 입력의 절단(S2, S3),
c. 상기 b의 절단보다 후단계에서의 볼 나사(2)의 회동에 대한 브레이크(4)의 작동(S4)
이라고 하는 공정에 의하여, 구동 모터(3) 및 볼 나사(2)의 브레이크(4)에 대한 제어가 행해지고 있고, 상기 제어에 기초하는 구동 모터(3)의 토크의 변화 상태는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같다.
기본 구성 (3)에 있어서는, 도 5(a)와 같은 프로그램에 의한 제어가 행해지고 있다.
구체적으로는,
a. 볼 나사(2)에 의한 테일 스톡(1)의 이동 및 구동 모터(3)가 발생하는 토크의 검출(S1),
b. 상기 a의 토크가 소정의 기준치에 이른 단계에서, 볼 나사(2)의 회동에 대한 브레이크(4)의 작동, 및 상기 작동과 동일 시기에서의 구동 모터(3)에 대한 전원으로부터의 입력의 절단(S2, S3, S4)
이라고 하는 공정에 의하여, 구동 모터(3) 및 볼 나사(2)의 브레이크(4)에 대한 제어가 행해지고 있고, 상기 제어에 기초하는 구동 모터(3)의 토크 변화 상태는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같다.
한편, 기본 구성 (1), (2), (3)에 있어서의 a 스텝(S1)은 공통으로 하고 있지만, 상기 스텝에 있어서는, 볼 나사(2)가 워크(5)의 탐색 위치에 있는지 아닌지의 검색을 행한 다음에, 접근 위치에 이른 후에, 구동 모터(3)가 발생하는 토크의 검출을 행하는 것에 의한 실시형태도 가능하다.
볼 나사(2)의 회동에 기초하는 이동에 의하여, 테일 스톡(1)이 워크(5)에 접촉한 단계에서는, 테일 스톡(1)에 의한 워크(5)에 대한 스프링을 사이에 두지 않은 압압 및 상기 압압에 대한 워크(5)의 반작용이 발생하고, 구동 모터(3)에 있어서는, 상기 반작용과 균형을 이루도록 하는 토크의 발생을 필요 불가결로 한다.
그 결과, 상기 토크는, 도 3(b), 도 4(b), 도 5(b)의 시각(C)의 위치에 나타내는 바와 같이, 급격하게 상승하고 또 구동 모터(3)에 대한 입력 전류 및 구동 모터(3)에 있어서의 소비 전력도 또 급격하게 상승 한다(한편, C는 "Contact"의 취지이다.).
기본 구성 (1)에 있어서는, 구동 모터가 발생하는 토크가 소정의 기준치에 이른 단계에서, 볼 나사에 대한 브레이크가 작동하고, 또 상기 작동 이후에, 구동 모터에 대한 전원으로부터의 입력을 절단하고 있기 때문에, 토크가 급상승하며, 입력 전류 및 소비 전력이 과대화하는 것을 방지하기 위해서, 상기 절단 단계에서 상기 과대화가 생기지 않도록, 상기 기준치를 설정하면 좋다.
기본 구성 (2)에 있어서는, 구동 모터(3)가 발생하는 토크가 소정의 기준치에 이른 단계에서, 구동 모터(3)에 대한 전원으로부터의 입력을 절단하고, 그 후, 볼 나사(2)에 대한 브레이크(4)가 작동하고 있기 때문에, 브레이크(4)의 작동 이전에 상기 토크가 소실되며, 워크(5)의 반작용에 의하여, 테일 스톡(1)이 되돌아가는 위험이 없는 것은 아니다.
그렇지만, 이러한 위험에 대해서는, 볼 나사(2)의 나사의 경사 각도를 작게 함으로써, 볼 나사(2)의 역회동이 생기지 않는 설계를 채용하면 좋다.
기본 구성 (3)에 있어서는, 구동 모터(3)가 발생하는 토크가 소정의 기준에 이른 단계에서, 볼 나사(2)에 대한 브레이크(4)의 작동과 구동 모터(3)에 대한 전원으로부터의 입력의 절단이 동시에 행해지고 있기 때문에, 기본 구성 (1) 및 (2)와 같은 기술상의 문제점은 발생하지 않는다.
기본 구성 (1), (2) 및 (3) 중 어느 것에 있어서도, 구동 모터(3)가 발생하는 토크가 소정의 기준에 이른 단계에서 브레이크(4)가 작동하고 있기 때문에, 볼 나사(2)로 지탱된 테일 스톡(1)은 상기 토크에 대응하는 압압력으로써, 워크(5)를 유지할 수 있다.
구동 모터(3)가 발생하는 토크에 대해서는, 볼 나사(2)의 이동에 수반하는 압압력과 대응 관계에 있기 때문에, 워크(5)의 후단의 위치에 변형계를 배치하고, 해당 변형의 정도에 의하여 상기 토크를 측정한다고 하는 메카니컬한 측정 방법도 불가능하지 않다.
그렇지만, 그러한 메카니컬한 측정 방법은 반드시 정확하지 않고, 게다가 여분의 설비를 필요로 한다.
이러한 상황을 감안하여, 구동 모터(3)에서의 토크는, 상기 토크와 대응 관계에 있는 구동 모터(3)에 대한 입력 전류 또는 구동 모터(3)에서의 소비 전력에 의하여, 측정하는 경우가 많다.
한편, 본래라면, 구동 모터(3)에서의 역기전력에 기초하는 전류 또는 역기전력에 기초하는 소비 전력의 쪽이 상기 토크를 직접 반영하고 있지만, 이들의 발생 전류 또는 전력보다, 상기 입력 전류 또는 소비 전력의 쪽이 측정이 용이하다.
본 고안은, 거의 모든 워크에 대해 필요한 압압력으로 유지하는 것이 가능하고, 그 이용가치는 절대적이다
1. 테일 스톡
11. 테일 스톡의 돌출부
2. 볼 나사
3. 구동 모터
4. 브레이크
5. 워크
61. 상측 기반
62. 하측 기반
7.　흔들림 방지 장치

Claims (5)

  1. 구동모터와 스프링을 사이에 두지 않고 결합되어 있는 볼 나사 상에, 상하 2단의 기반을 배치하고, 상측의 기반에, 워크를 유지하기 위하여 테일 스톡과 워크에 대한 흔들림 방지 장치를 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로 늘어서 배치함과 함께, 상측의 기반이 하측의 기반에 대해 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로의 이동과 고착을 가능하게 하고, 또한 상측의 기반 및 하측의 기반을 사이에 두고 볼 나사에 의하여 지지되어 있는 테일 스톡에 대해 하기 공정의 제어를 행함과 함께, 하기 b의 브레이크의 작동 및 하기 c의 절단에 돌입하는 테일 스톡 이동기구.
    a.　볼 나사에 의한 테일 스톡의 이동 및 구동 모터가 발생하는 토크(torque)의 검출,
    b.　테일 스톡이 워크에 접촉함으로써, 상기 a의 토크가 소정의 기준치에 이르는지 아닌지를 판단하고, 상기 기준치에 이른 단계에서, 볼 나사의 회동에 대한 브레이크의 작동,
    c.　상기 b의 브레이크의 작동보다 후단계에서의 구동 모터에 대한 전원으로부터의 입력의 절단.
  2. 구동모터와 스프링을 사이에 두지 않고 결합되어 있는 볼 나사 상에, 상하 2단의 기반을 배치하고, 상측의 기반에, 워크를 유지하기 위하여 테일 스톡과 워크에 대한 흔들림 방지 장치를 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로 늘어서 배치함과 함께, 상측의 기반이 하측의 기반에 대해 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로의 이동과 고착을 가능하게 하고, 또한 상측의 기반 및 하측의 기반을 사이에 두고 볼 나사에 의하여 지지되어 있는 테일 스톡에 대해 하기 공정의 제어를 행함과 함께, 하기 b의 절단 및 하기 c의 브레이크의 작동에 돌입하는 테일 스톡 이동기구.
    a. 볼 나사에 의한 테일 스톡의 이동 및 구동 모터가 발생하는 토크의 검출,
    b. 테일 스톡이 워크에 접촉함으로써, 상기 a의 토크가 소정의 기준치에 이르는지 아닌지를 판단하고, 상기 기준치에 이른 단계에서, 구동 모터에 대한 전원으로부터의 입력의 절단,
    c. 상기 b의 절단보다 후단계에서의 볼 나사의 회동에 대한 브레이크의 작동.
  3. 구동모터와 스프링을 사이에 두지 않고 결합되어 있는 볼 나사 상에, 상하 2단의 기반을 배치하고, 상측의 기반에, 워크를 유지하기 위하여 테일 스톡과 워크에 대한 흔들림 방지 장치를 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로 늘어서 배치함과 함께, 상측의 기반이 하측의 기반에 대해 볼 나사의 길이방향과 직교하는 방향으로의 이동과 고착을 가능하게 하고, 또한 상측의 기반 및 하측의 기반을 사이에 두고 볼 나사에 의하여 지지되어 있는 테일 스톡에 대해 하기 공정의 제어를 행함과 함께, 하기 b의 브레이크의 작동 및 절단에 돌입하는 테일 스톡 이동기구.
    a.　볼 나사에 의한 테일 스톡의 이동 및 구동 모터가 발생하는 토크의 검출,
    b. 테일 스톡이 워크에 접촉함으로써, 상기 a의 토크가 소정의 기준치에 이르는지 아닌지를 판단하고, 상기 기준치에 이른 단계에서, 볼 나사의 회동에 대한 브레이크의 작동, 및 상기 작동과 동일 시기에 있어서 구동 모터에 대한 전원으로부터의 입력의 절단.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    구동 모터가 발생하는 토크를, 구동 모터에 대한 입력 전류에 의하여 검출하는 것을 특징으로 하는 테일 스톡 이동기구.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    구동 모터가 발생하는 토크를, 구동 모터에서의 소비 전력에 의하여 검출하는 것을 특징으로 하는 테일 스톡 이동기구.
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