KR100456855B1 - 공작기계용 홀더 - Google Patents

Abstract

홀더의 그립홀 내에 툴을 장착하기 위하여 상기 그립홀을 변형시키기 위한 변형압력을 검출하여 표시하는 압력표시수단을 구성하여 홀더의 파손을 미연에 방지할 수 있도록,

공작기계용 스핀들의 장착구 상에 장착되는 테이퍼부를 일측에 형성하며, 타측 선단에는 그 축방향으로 가공용 툴을 장착하는 툴 장착부로 구성되는 공작기계용 홀더에서,

상기 툴 장착부는 그 재질이 고탄성 소재로 이루어지며, 그 선단면의 중심 상에 소정 깊이만큼 라운드형 다각형상의 그립홀을 형성하고, 상기 툴 장착부의 내부에서, 상기 그립홀의 주위에는 다수개의 댐퍼층을 형성하며, 상기 툴 장착부의 내부에서, 상기 각 댐퍼층의 사이사이에는 상기 툴 장착부의 외부로부터 가해지는 변형압력을 감지하여 설정압에 도달하면, 이를 표시하는 압력표시수단을 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더를 제공한다.

Description

공작기계용 홀더{A HOLDER FOR MACHINE TOOLS}

본 발명은 공작기계용 홀더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작기계에서 툴(tool)을 장착하여 이를 가공물에 대하여 고속 회전시키는 스핀들에 설치하기 위한 공작기계용 홀더에 관한 것이다.

최근의 공작기계는 정확하고 빠르게 가공물을 가공하는 것을 목표로 자동화, 고속화되어 가고 있는 추세로, 보링머신(boring machine), 밀링머신(milling machine), 드릴링머신(drilling machine), 그리고 상기 보링머신 ·밀링머신 ·드릴링머신을 하나로 복합한 머시닝센터(machining center) 등을 들 수 있다.

상기 보링머신 (boring machine)은 이미 뚫려 있는 구멍을, 둥글게 깎아 넓히는 작업을 주목적으로 하고, 밀링머신 (milling machine)은 적당한 밀링커터를 회전시켜 평면절삭, 홈절삭, 절단 등 복잡한 절삭이 가능하도록 하며, 드릴링머신 (drilling machine)은 회전하는 스핀들에 드릴 등 절삭공구를 장착하고, 이것을 회전시킴과 동시에 상하운동을 시켜 공작물에 구멍을 뚫는 것을 목적으로 한다.

그리고 상기 머시닝센터는 직선운동, 회전운동 및 주축회전운동을 통하여, 단 한 번의 세팅으로도 다축가공(多軸加工) 및 다공정 가공이 가능하도록 하며, 특히 수치제어공작기계(numerical control machine tool)라 하여, 절삭공구의 움직임이나 주축(스핀들)의 회전수 등을 설계도의 요구대로 미리 펀치테이프에 기록해 두고, 그것을 제어장치에 넣어 가공함으로서, 복잡한 형상을 정확하게 자동적으로 가공할 수 있으며, 또 이 테이프를 보존함으로써 동일한 물건을 언제든지 제작할 수 있는 이점이 있다.

이러한 공작기계는 공통적으로 스핀들 모터에 의해 회전하는 스핀들에 적당한 툴(tool)을 홀더(holder)를 통하여 장착하며, 이를 가공물에 대하여 회전시킴으로서 가공물을 가공하게 되는 것으로, 상기 툴을 스핀들에 장착하기 위한 종래의 홀더는, 도 10에서 도시한 바와 같이, 일측에 상기 스핀들의 테이퍼 장착구에 장착되는 테이퍼부(101)를 형성하며, 타측 선단에는 툴(103)을 끼우기 위한 콜렛부(105)와 이를 체결하기 위한 너트(107)를 구성하여 이루어진다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 공작기계용 홀더는 공작기계의 발달로 요구되는 고속가공에 있어 콜렛부와 너트를 조립하여 툴을 고정하는 방식으로 홀더의 사이즈가 커서 고속 RPM 대응에 한계가 있으며, 복잡한 구조의 콜렛부를 형성하여야 함에 따른 홀더의 원가상승을 초래하는 등의 단점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 단점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 툴을 그립(GRIP)하는 부분을 탄성 복원력이 우수한 재질을 사용하고, 라운드형 다각형상의 그립홀을 통하여 상기 툴을 압입 지지하도록 구성함으로서 홀더의 사이즈를 최소화함과 동시에, 고속 RPM에도 대응 가능하도록 하여 공작물의 가공정도를 높일 수 있도록 하는 공작기계용 홀더를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 홀더의 그립홀 내에 툴을 장착하기 위하여 상기 그립홀을 변형시키기 위한 변형압력을 검출하여 표시하는 압력표시수단을 구성하여 홀더의 파손을 미연에 방지할 수 있도록 하는 공작기계용 홀더를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 공작기계용 홀더의 사시도이다.

도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 공작기계용 홀더의 부분 단면 사시도이다.

도 3은 도 1 및 도 2의 B-B 선에 따른 단면도이다.

도 4는 도 1 및 도 2의 C-C 선에 따른 단면도이다.

도 5는 도 1 및 도 2의 D-D 선에 따른 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 공작기계용 홀더에 툴의 장착을 설명하기 위한 제1상태도이다.

도 7은 본 발명에 따른 공작기계용 홀더에 툴의 장착을 설명하기 위한 제2상태도이다.

도 8은 본 발명에 따른 공작기계용 홀더에 툴의 장착을 설명하기 위한 제3상태도이다.

도 9는 본 발명에 따른 공작기계용 홀더에 툴의 장착을 설명하기 위한 제4상태도이다.

도 10은 종래 기술에 따른 공작기계용 홀더의 사시도이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공작기계용 홀더는 공작기계용 스핀들의 장착구 상에 장착되는 테이퍼부를 일측에 형성하며, 타측 선단에는 그 축방향으로 가공용 툴을 장착하는 툴 장착부로 구성되는 공작기계용 홀더에서,

상기 툴 장착부는 그 재질이 고탄성 소재로 이루어지며, 그 선단면의 중심 상에 소정 깊이만큼 라운드형 다각형상의 그립홀을 형성하고, 상기 툴 장착부의 내부에서, 상기 그립홀의 주위에는 다수개의 댐퍼층을 형성하며, 상기 툴 장착부의 내부에서, 상기 각 댐퍼층의 사이사이에는 상기 툴 장착부의 외부로부터 가해지는 변형압력을 감지하여 설정압에 도달하면, 이를 표시하는 압력표시수단을 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 공작기계용 홀더의 사시도로서, 본 발명에 따른 공작기계용 홀더(1)는 보링머신(boring machine), 밀링머신(milling machine), 드릴링머신(drilling machine), 그리고 상기 보링머신, 밀링머신, 드릴링머신을 하나로 복합한 머시닝센터 (machining center) 등에 유닛으로 적용되어 절삭가공, 홀가공 등의 가공작업을 수행하는 회전체인 스핀들에 장착되어 고속으로 회전하며, 하부에 해당 가공용 툴(15;tool)을 장착하여 이를 가공물에 대하여 회전시킴으로서 가공작업을 하게 되는 것이다.

이러한 공작기계용 홀더(1)의 구성은, 일측에 공작기계용 스핀들(미도시)의장착구 상에 장착되는 테이퍼부(3)를 형성하며, 타측 선단에는 가공용 툴(15)을 장착하기 위한 툴 장착부(5)를 형성한다.

상기 툴 장착부(5)는 고탄성 소재로 이루어져 탄성 복원력이 우수한 금속재질로 이루어진다.

이와 같은 본 발명에 따른 홀더(1)는, 도 2 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 툴 장착부(5)의 선단면(7)에는 축방향으로 소정 깊이만큼 그 선단면(7)에 가공용 툴(15)이 장착되는 그립홀(9)을 형성하는데, 상기 그립홀(9)은 상기 선단면(7)의 그 중심 상에 라운드형 삼각형상으로 내부까지 가공된다.

그리고 상기 툴 장착부(5)의 내부에는 상기 그립홀(9)의 주위 단면상에 3개의 댐퍼층(10)을 형성하는데, 상기 댐퍼층(10)은 상기 그립홀(9)의 각 라운드형 삼각형상의 각 모서리 라운드부를 감싸도록 상기 삼각형상에 대응하는 갯수인 3개의 유체 봉입홀(11)이 축방향으로 형성되며, 상기 유체 봉입홀(11)은 그 후단이 상기 툴 장착부(5)의 내부에서 연결관로(12)를 통하여 상호 연결되어 댐핑유체가 일정압으로 충진되어 이루어진다.

상기 툴 장착부(5)의 내부에는 상기 각 댐퍼층(10)의 사이사이에 상기 툴 장착부(5)의 외부로부터 가해지는 변형압력을 감지하여 설정압에 도달하면, 이를 표시하는 압력표시수단(20)을 구성하는데, 상기 압력표시수단(20)은 상기 툴 장착부(5)의 전방 내부에서, 상기 3개의 댐퍼층(10) 사이사이에 압력감지센서(21)가 배치되어 외부로부터 가해지는 변형압력이 설정압에 도달하면, 전기적 신호를 출력하게 된다.

또한, 상기 툴 장착부(5)의 후방 내부에는 발광소자(23)가 장착되어 그 일부가 외부로 노출되며, 상기 발광소자(23)는 내부에서 상기 각 압력감지센서(21)와 각각 전기적으로 연결된다.

따라서, 상기 각 압력감지센서(21)로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 상기 발광소자(23)가 발광하여 작업자가 이를 인식할 수 있도록 한다.

이 때, 본 실시예에서는 상기 압력감지센서(21)를 압전소자로 구성하며, 상기 발광소자(23)는 발광 다이오드(LED)로 구성하는 것이 바람직하며, 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 상기 그립홀(9)은 그 형상이 라운드형 삼각형상으로 이루어지나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 홀더(1)가 회전체인 것을 고려하여 선단면의 회전 중심선(S) 상에 대하여 회전방향으로 대칭되는 라운드형 다각형상의 홀로 이루어질 수 있으며, 상기 댐퍼층(10)의 갯수 또한, 본 실시예에서와 같이, 3개로 한정되는 것은 아니며, 역시 회전체인 상기 홀더(1)의 회전시에 회전 밸런스를 유지할 수 있도록 상기 홀더(1)의 회전 중심선(S)에 대칭되도록 하여 형성하되, 그 갯수를 제한하지는 않는다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 공작기계용 홀더(1)에 가공용 툴(15)을 장착하기 위해서는, 먼저, 도 6에서와 같은 본 발명의 공작기계용 홀더(1)를 선단면을 정면에서 보았을 때, 툴 장착부(5)의 외주면은 원형으로 이루어지며, 그립홀(9)은 라운드형 삼각형상으로 이루어진다.

이러한 공작기계용 홀더(1)를, 도 7에서와 같이, 별도의 가압장치(미도시)를통하여 홀더(1)의 상기 툴 장착부(5) 외주면을 가압하되, 상기 그립홀(9)의 각 라운드형 삼각형상의 각 모서리 라운드부(13)에 대응하여 가압력을 제공하게 된다.

그러면, 상기 홀더(1)의 툴 장착부(5) 외주면은 그 단면의 형상이 라운드형 삼각형상으로 찌그러지며, 이와는 반대로 상기 그립홀(9)의 형상은 라운드형 삼각형상에서 원형에 가깝게 변형된다.

이 때, 상기 별도의 가압장치(미도시)에 의해 제공되는 가압력에 의해 상기 홀더(1)의 툴 장착부(5)가 라운드형 삼각형상으로 찌그러지며 변형되는 과정에서, 상기 압전소자로 이루어지는 압력감지센서(21)는 툴 장착부(5)의 변형압력에 의해 휘어지면서 전류를 발생시키게 되고, 이 때 발생되는 전류신호는 상기 발광 다이오드로 이루어지는 발광소자(23)에 전달되어 발광소자(23)가 발광하게 된다.

여기서 상기 발광소자(23)가 발광하는 전류신호는 상기 툴 장착부(5)에 의해 상기 압력감지센서(21)에 가해지는 변형압력이 설정압 이상인 경우에 발생되는 전류값으로 설정되며, 이는 상기 툴 장착부(5)의 변형에 대한 재질의 소성변형 한계치 이내에서 설정된다.

또한, 상기 공작기계용 홀더(1)내의 3개의 유체 봉입홀(11) 내에 충진된 댐핑유체는 상호 연결되어 상기 공작기계용 홀더(1)가 툴 장착부(5)를 통하여 가압력을 받을 때, 각 부분에 균일한 압력을 제공하여 툴 장착부(5)의 정확한 변형을 유도하며, 상기 공작기계용 홀더(1)가 스핀들에 장착된 상태로 고속 회전하는 경우에도 균일한 압력으로 공작기계용 홀더(1)의 진동을 최소화하도록 댐핑 작용하게 된다.

이러한 상태에서, 도 8에서와 같이, 상기 원형에 가깝게 변형된 상기 그립홀(9)에 원형단면을 갖는 가공용 툴(15)을 끼워 넣은 후, 이어서, 도 9에서와 같이, 상기 별도의 가압장치(미도시)를 통하여 홀더(1)의 상기 툴 장착부(5) 외주면을 가압하던 가압력을 제거한다.

그러면, 상기 홀더(1)는 그 툴 장착부(5)가 자체의 탄성 복원력에 의해 복원되는데, 이 때, 상기 홀더(1)의 툴 장착부(5) 외주면은 그 단면의 형상이 라운드형 삼각형상에서 다시 원형에 가깝게 변형되며, 이와는 반대로 상기 그립홀(9)의 형상은 라운드형 삼각형상으로 다시 변형되어 그립홀(9) 내에 삽입되어 있던 상기 가공용 툴(15)의 외주면을 3부분(P1,P2,P3)에서 압착 지지하게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 공작기계용 홀더에 의하면, 툴을 그립(GRIP)하는 부분을 탄성 복원력이 우수한 고탄성 재질을 사용하고, 라운드형 다각형상의 그립홀을 통하여 상기 툴을 압입 지지하도록 구성함으로써, 종래 콜렛부와 너트를 조립하여 툴을 고정하는 방식에 의한 홀더 보다 그 사이즈가 축소되며, 복잡한 구조의 콜렛부를 제거하여 간단한 구성으로 형성함으로서 홀더의 원가를 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 홀더의 그립홀 내에 툴을 장착하기 위하여 상기 그립홀을 변형시키기 위한 변형압력을 검출하여 표시하는 압력표시수단을 구성함으로서, 가압장치의 정확한 가압력으로 홀더의 파손을 미연에 방지할 수 있으며, 고속 회전에도 상호 연결된 댐핑유체의 압력이 고르게 배분되어 홀더의 회전 밸런스를 최적화하며, 이로인한 공작물의 가공정도를 높이며, 가공속도를 높여 생산성 향상에도 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 공작기계용 스핀들의 장착구 상에 장착되는 테이퍼부를 일측에 형성하며, 타측 선단에는 그 축방향으로 가공용 툴을 장착하는 툴 장착부로 구성되는 공작기계용 홀더에 있어서,

   상기 툴 장착부는 그 재질이 고탄성 소재로 이루어지며, 그 선단면의 중심 상에 소정 깊이만큼 라운드형 다각형상의 그립홀을 형성하고,

   상기 툴 장착부의 내부에서, 상기 그립홀의 주위에는 다수개의 댐퍼층을 형성하며,

   상기 툴 장착부의 내부에서, 상기 각 댐퍼층의 사이사이에는 상기 툴 장착부의 외부로부터 가해지는 변형압력을 감지하여 설정압에 도달하면, 이를 표시하는 압력표시수단을 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 그립홀은

   라운드형 삼각형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 댐퍼층은

   상기 그립홀의 각 라운드형 다각형상의 각 모서리 라운드부를 감싸도록 상기 다각형상에 대응하는 갯수만큼 축방향으로 유체 봉입홀을 형성하며, 상기 유체 봉입홀은 그 후단이 상호 연결되어 댐핑유체가 일정압으로 충진되어 이루어지는 것을특징으로 하는 공작기계용 홀더.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 압력표시수단은

   상기 툴 장착부의 전방 내부에서, 상기 각 댐퍼층의 사이사이에 배치되어 외부로부터의 가해지는 변형압력이 설정압에 도달하면, 전기적 신호를 출력하는 압력감지센서와;

   상기 툴 장착부의 후방 내부에 장착되어 일부가 외부로 노출되며, 내부에서는 상기 각 압력감지센서와 각각 전기적으로 연결되며, 각 압력감지센서로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 발광하는 발광소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 압력감지센서는

   압전소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 발광소자는

   발광 다이오드(LED)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.