KR100520527B1

KR100520527B1 - 공작기계용 홀더

Info

Publication number: KR100520527B1
Application number: KR10-2003-0045733A
Authority: KR
Inventors: 장호엽
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-10-11
Also published as: KR20050005839A

Abstract

홀더 몸체 내부에 유압에 의해 작동하는 툴 홀딩수단을 구성하여 그 자체로 가공용 툴을 홀딩하도록 함으로써, 별도의 가압장치를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 한계 압력 이상의 가압에 의한 홀더의 파손을 방지할 수 있으며, 동시에 그 사이즈를 축소시켜 고속 RPM에 충분히 대응 가능하도록;

공장기계용 스핀들의 장착구 상에 장착되는 테이퍼부를 일측에 형성하며, 타측에는 가공용 툴을 장착하기 위한 툴 장착부를 형성하는 공작기계용 홀더에서,

상기 툴 장착부는 상기 테이퍼부와 일체로 연결되며, 선단에는 외주에 나사산이 형성되는 고정몸체와; 상기 고정몸체의 나사산에 내접하여 체결되도록 일단부에 나사산을 형성하며, 상기 가공용 툴이 삽입되도록 중심선을 따라 툴 장착홀이 관통하여 형성되는 가동몸체와; 상기 가동몸체의 내부에서, 상기 툴 장착홀에 대하여 적어도 3개 이상의 유압 작동실을 형성하고, 이 유압 작동실 내에서 유압에 의해 작동하는 피스톤이 상기 툴 장착홀에 삽입되는 툴의 외주면을 홀딩하도록 구성되는 툴 홀딩수단과; 상기 가동몸체의 내부에서 상기 툴 홀딩수단의 각 유압 작동실과 유로를 통하여 연결되도록 상기 고정몸체에 대응하는 가동몸체의 일단면 상에 상기 툴 장착홀의 외측을 따라 유압 발생실을 형성하고, 이 유압 발생실에서 피스톤이 상기 고정몸체에 대응 작동하여 유압을 발생시키도록 구성되는 유압발생수단을 포함하는 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 및 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, 홈 절삭, 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 1에서 도시한 바와 같이, 공장기계용 스핀들의 장착구 상에 장착되는 테이퍼부(101)를 일측에 형성하며, 타측 선단에는 가공용 툴을 장착하기 위한 툴 장착부(105)를 형성하는데, 상기 툴 장착부(105)는 고탄성 소재로 이루어지며, 그 축방향으로 선단면(111)의 중심 상에 라운드형 다각형상의 그립홀(107)을 형성하고, 상기 그립홀(107)의 주위 단면상에는 수지층으로 이루어지는 3개의 댐퍼층(109)을 형성하여 이루어진다.

따라서, 상기한 종래의 공작기계용 홀더에 가공용 툴을 장착하기 위해서는 별도의 가압장치(미도시)를 통하여 홀더의 상기 툴 장착부(105) 외주면을 도 2에서와 같이, 가압하되, 상기 그립홀(107)의 각 라운드형 삼각형상의 각 모서리 라운드부에 대응하여 형성되는 각 댐퍼층(109)을 향하여 가압력을 제공하게 된다.

그러면, 상기 홀더의 툴 장착부(105) 외주면은 도 3에서와 같이, 그 단면의 형상이 라운드형 삼각형상으로 찌그러지며, 이와는 반대로 상기 그립홀(107)의 형상은 라운드형 삼각형상에서 원형에 가깝게 변형된다.

이러한 상태에서, 상기 그립홀(107)에 원형단면을 갖는 가공용 툴(103)을 끼워 넣은 후, 상기 별도의 가압장치(미도시)에 의한 가압력을 제거하면, 도 4에서와 같이, 상기 홀더는 그 툴 장착부(105)가 자체의 탄성 복원력에 의해 복원되어 상기 가공용 툴(103)의 외주면을 3부분(P1,P2,P3)에서 압착 지지하게 되는 것이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 공작기계용 홀더는 별도의 가압장치를 통하여서만 가공용 툴을 장착할 수 있으며, 이러한 가압장치를 통하여 상기 가공용 툴을 장착하는 과정에서도 상기 홀더가 갖는 한계 압력 이상으로 가압하게 되는 경우에는 홀더 자체의 파손이나, 홀더 내에 구성된 댐퍼층의 파손을 초래하는 문제점이 있어왔다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 홀더 몸체 내부에 유압에 의해 작동하는 툴 홀딩수단을 구성하여 그 자체로 가공용 툴을 홀딩하도록 함으로써, 별도의 가압장치를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 한계 압력 이상의 가압에 의한 홀더의 파손을 방지할 수 있으며, 동시에 그 사이즈를 축소시켜 고속 RPM에 충분히 대응 가능하도록 하는 공작기계용 홀더를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공작기계용 홀더는

상기 툴 장착부는 상기 테이퍼부와 일체로 연결되며, 선단에는 외주에 나사산이 형성되는 고정몸체와; 상기 고정몸체의 나사산에 내접하여 체결되도록 일단부에 나사산을 형성하며, 상기 가공용 툴이 삽입되도록 중심선을 따라 툴 장착홀이 관통하여 형성되는 가동몸체와; 상기 가동몸체의 내부에서, 상기 툴 장착홀에 대하여 적어도 3개 이상의 유압 작동실을 형성하고, 이 유압 작동실 내에서 유압에 의해 작동하는 피스톤이 상기 툴 장착홀에 삽입되는 툴의 외주면을 홀딩하도록 구성되는 툴 홀딩수단과; 상기 가동몸체의 내부에서 상기 툴 홀딩수단의 각 유압 작동실과 유로를 통하여 연결되도록 상기 고정몸체에 대응하는 가동몸체의 일단면 상에 상기 툴 장착홀의 외측을 따라 유압 발생실을 형성하고, 이 유압 발생실에서 피스톤이 상기 고정몸체에 대응 작동하여 유압을 발생시키도록 구성되는 유압발생수단을 포함한다.

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

도 5는 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(3;tool)을 장착하여 이를 가공물에 대하여 회전시킴으로서 가공작업을 하게 되는 것이다.

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

상기 툴 장착부(5)는, 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 테이퍼부(3)와 일체로 고정몸체(7)가 연결되는데, 상기 고정몸체(7)에는 그 선단의 외주에 나사산(11)이 형성되다.

상기 고정몸체(7)에는 가동몸체(9)가 체결되는데, 이 가동몸체(9)는 상기 고정몸체(11)의 나사산(11)에 내접하여 체결되도록 일단부에 나사산(13)을 형성하며, 이 가동몸체(19)의 내부에는 상기 가공용 툴(15)이 삽입되도록 중심선을 따라 툴 장착홀(17)이 관통하여 형성된다.

그리고 상기 가동몸체(9)의 내부에는 상기 툴 장착홀(17)에 대하여 상기 툴 장착홀(17)에 삽입되는 툴(15)의 외주면을 홀딩하도록 툴 홀딩수단(20)이 구성되고, 상기 툴 홀딩수단에 유로(19)를 통하여 유압을 발생시켜 공급하도록 유압발생수단(30)이 구성되는데, 상기 툴 홀딩수단(20)은 상기 가동몸체(9)의 내부에 구성되는 상기 툴 장착홀(17)에 대하여 상호 120°의등각으로 3개의 유압 작동실(21)이 형성된다.

상기 각 유압 작동실(21) 내에는 유압에 의해 상기 툴 장착홀(17)에 삽입되는 툴(15)의 외주면을 홀딩하도록 홀딩 피스톤(23)이 장착되는데, 이 홀딩 피스톤(23)은 그 내측 단면이 상기 툴(15)의 외주면에 대한 접촉면적을 넓게 갖도록 곡면으로 형성된다.

그리고 상기 유압발생수단(30)은 상기 고정몸체(7)의 선단면에 대응하는 가동몸체(9)의 일단면 상에, 상기 툴 장착홀(17)의 외측을 따라 원형 홈 형상으로 유압 발생실(31)이 형성되는데, 이 유압 발생실(31)은 상기 가동몸체(9)의 내부에서 상기 툴 홀딩수단(20)의 각 유압 작동실(21)에 상기 유로(19)를 통하여 연결된다.

또한, 상기 고정몸체(7)의 선단면에 대응하여 상기 유압 발생실(31)에는 원형 링 형상의 링 피스톤(33)이 설치되며, 상기 유압 발생실(31) 내부에는 상기 링 피스톤(33)을 탄성적으로 지지하도록 상호 120°의등각으로 3개의 탄성부재인 코일 스프링(35)이 배치된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 공작기계용 홀더(1)에 가공용 툴(15)을 장착하기 위해서는, 먼저, 상기 도 8에서와 같이, 상기 고정몸체(7)에 대하여 가동몸체(9)의 체결을 풀어놓은 상태로, 상기 링 피스톤(33)은 코일 스프링(35)의 탄성력에 의해 유압 발생실(31)로부터 외측으로 이동하여 그 선단이 상기 고정몸체(7)의 선단면에 접촉된 상태가 된다.

따라서 상기 유압 작동실(21) 내에는 유압이 빠져나가 홀딩 피스톤(23)이 상기 가동몸체(9) 내부의 툴 장착홀(17)로부터 이탈된다.

이러한 상태로, 상기 가동몸체(9)의 툴 장착홀(17) 내에 가공용 툴(15)을 끼워 넣은 후, 도 9에서와 같이, 상기 고정몸체(7)에 대하여 가동몸체(9)를 체결하면, 상기 링 피스톤(33)은 상기 고정몸체(7)의 선단면에 접촉된 상태로 코일 스프링(35)의 탄성력을 극복하고, 상기 유압 발생실(31)의 내측으로 이동하여 유로(19)를 통하여 상기 유압 작동실(21)에 유압을 공급하게 된다.

그러면, 도 10에서와 같이, 상기 유압 작동실(21) 내에는 유압이 공급되어 홀딩 피스톤(23)이 상기 가동몸체(9) 내부의 툴 장착홀(17)로 진행하여 상기 툴 장착홀(17) 내에 끼워진 가공용 툴(15)의 외주면을 홀딩하게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 공작기계용 홀더에 의하면, 홀더 몸체 내부에 유압에 의해 작동하는 툴 홀딩수단을 구성하여 툴을 홀딩하도록 함으로써, 종래 별도의 가압장치를 필요로 하지 않으며, 그 자체로 툴을 고정하게 된다.

이로써 한계 압력 이상의 가압에 의한 홀더의 파손을 방지할 수 있으며, 동시에 내구성에 대하여 홀더의 사이즈를 축소할 수 있어 고속 RPM에 충분히 대응 가능하며, 공작물의 가공정도를 높여 가공속도를 높여 생산성 향상에도 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 공작기계용 홀더의 사시도이다.

도 2 내지 도 4는 도 1의 I-I 선에 따른 툴의 장착을 설명하기 위한 단계별 상태도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계용 홀더의 사시도이다.

도 6은 도 5의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 7은 도 5의 B-B 선에 따른 단면도이다.

도 8은 도 5의 C-C 선에 따른 단면도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계용 홀더의 작동 상태도이다.

도 10은 도 9의 D-D 선에 따른 단면도이다.

Claims

공장기계용 스핀들의 장착구 상에 장착되는 테이퍼부를 일측에 형성하며, 타측에는 가공용 툴을 장착하기 위한 툴 장착부를 형성하는 공작기계용 홀더에 있어서,

상기 툴 장착부는 상기 테이퍼부와 일체로 연결되며, 선단에는 외주에 나사산이 형성되는 고정몸체와;

상기 고정몸체의 나사산에 내접하여 체결되도록 일단부에 나사산을 형성하며, 상기 가공용 툴이 삽입되도록 중심선을 따라 툴 장착홀이 관통하여 형성되는 가동몸체와;

상기 가동몸체의 내부에서, 상기 툴 장착홀에 대하여 적어도 3개 이상의 유압 작동실을 형성하고, 이 유압 작동실 내에서 유압에 의해 작동하는 피스톤이 상기 툴 장착홀에 삽입되는 툴의 외주면을 홀딩하도록 구성되는 툴 홀딩수단과;

상기 가동몸체의 내부에서 상기 툴 홀딩수단의 각 유압 작동실과 유로를 통하여 연결되도록 상기 고정몸체에 대응하는 가동몸체의 일단면 상에 상기 툴 장착홀의 외측을 따라 유압 발생실을 형성하고, 이 유압 발생실에서 피스톤이 상기 고정몸체에 대응 작동하여 유압을 발생시키도록 구성되는 유압발생수단;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.
청구항 1에 있어서, 상기 툴 홀딩수단은

상기 가동몸체의 내부에, 상기 툴 장착홀에 대하여 상호 등각으로 배치되어 형성되며, 상기 유압발생수단의 유압 발생실과 유로를 통하여 연결되는 적어도 3개 이상의 유압 작동실과;

상기 각 유압 작동실 내에 설치되어 유압에 의해 상기 툴 장착홀에 삽입되는 툴의 외주면을 홀딩하도록 구성되는 홀딩 피스톤;

으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.
청구항 2에 있어서, 상기 홀딩 피스톤은

그 내측 단면이 상기 툴의 외주면에 대한 접촉면적을 넓게 갖도록 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.
청구항 1에 있어서, 상기 유압발생수단은

상기 고정몸체에 대응하는 가동몸체의 일단면 상에, 상기 툴 장착홀의 외측을 따라 원형 홈 형상으로 형성되며, 상기 가동몸체의 내부에서 상기 툴 홀딩수단의 각 유압 작동실에 유로를 통하여 연결되는 유압 발생실과;

상기 고정몸체에 대응하여 상기 유압 발생실에 설치되는 원형 링 형상의 링 피스톤과;

상기 유압 발생실 내부에서 상기 링 피스톤을 탄성적으로 지지하도록 상호 등각으로 배치되는 다수개의 탄성부재;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.
청구항 4에 있어서, 상기 탄성부재는

코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 홀더.