KR100779799B1 - 밀링 스핀들의 클램핑 실린더 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더 구조에서 고압 절삭유를 사용할 경우 피스톤이 밀려 회전하는 스핀들 후부에 닿아 소착되는 것을 방지하며, 따라서 고압의 스핀들 관통 절삭유를 사용하더라도 절삭유의 압력에 의해 피스톤이 스핀들 방향으로 밀릴 우려가 없는 안전한 스핀들의 클램핑 실린더 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 구체적인 수단은, 스핀들의 전단부에 설치된 클램핑 유닛을 작동시켜 공구를 클램프/언클램프시키기 위한 스핀들의 공구 클램핑 실린더 장치에 있어서, 상기 스핀들의 후단부로 스핀들 몸체에 습동가능하게 설치된 클램핑용 피스톤과; 상기 클램핑용 피스톤의 후방에 배치되어 클램핑용 피스톤의 후단면과의 사이에 언클램프 유압챔버를 형성하는 실린더 캡과; 상기 클램핑용 피스톤의 후단면에 연결되어 상기 실린더 캡의 내경부에 습동가능하게 설치되어 상기 실린더 캡과의 사이에 절삭유 유압챔버를 형성하는 절삭유용 피스톤을 포함하여, 상기 절삭유 유압챔버에 공급된 절삭유의 압력에 의해 상기 클램핑용 피스톤이 클램핑 방향으로 후퇴하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

밀링 스핀들, 복합가공기, 공구

Description

밀링 스핀들의 클램핑 실린더 장치{Clamping device of milling spindle}

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 복합가공기의 밀링 스핀들 유닛을 보여주는 외형도.

도 2는 종래 밀링 스핀들 유닛의 내부 구조를 보여주는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 밀링 스핀들 유닛에 적용되는 클램핑 실린더의 구성도로서 공구 언클램프 상태도.

도 4는 본 발명에 따른 밀링 스핀들 유닛에 적용되는 클램핑 실린더의 구성도로서 공구 클램프 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 스핀들

5a, 21a, 21b: 절삭유 통로

7: 클램핑 유닛

40: 클램핑용 피스톤

41: 실린더 캡

42: 절삭유용 피스톤

45: 절삭유 유압챔버

본 발명은 복합가공기의 밀링 스핀들에 장착된 공구의 클램프/언클램프를 위한 실린더 장치에 관한 것으로써, 특히 고압 절삭유 공급시 클램핑력의 방향 변화가 없도록 하여 클램핑의 안전성을 획득함과 동시에 스핀들의 회전을 방해하지 않도록 한 밀링 스핀들의 클램핑 실린더 장치에 관한 것이다.

일반적으로 밀링 스핀들 유닛(102)을 갖는 복합가공기가 도 1에 도시되어 있다. 밀링 스핀들 유닛(102)은 주축 유닛(101)의 상방에 배치되고, 그 하부에는 터릿(103)이 설치된 상태이다.

도 1과 같은 복합가공기에서 밀링 스핀들 유닛(102)은, 종래 도 2와 같이 공구(4)를 클램핑 시키기 위해 클램핑 실린더 장치를 포함한다.

도 2에서 공구(4)를 결합시키기 위해서는 유압이 유로(23)로 공급되어 피스톤(11)이 후퇴되고, 이후에 스프링부(7a)에 의해 클램핑 유닛(7)이 화살표 B방향으로 후퇴하여 공구(4)의 외경 테이퍼부와 스핀들(2)의 내경 테이퍼부(3)가 결합된다.

역으로 공구(4)와 스핀들(2)의 결합을 해제시키기 위해서는 유압이 통로(22)로 공급되면, 그 유압이 피스톤(11)의 단면(11b)을 밀게 되고 피스톤(11)이 화살표 A 방향으로 전진하면, 어댑터(5)를 밀게 되고 결과적으로 클램핑 유닛(7)이 전진하여 공구 결합이 해제된다.

또한, 스핀들 관통 절삭유는 절삭유 통로(21)로 유입되어 로테이팅 유니온(13)의 내경부를 통해 어댑터(5)의 내경부(5a)로 공급된다.

로테이팅 유니온(13)은 회전하지 않는 피스톤(11)과, 고속회전하는 스핀들(2)을 따라 회전하는 어댑터(5) 사이에 위치하여 절삭유를 공급하는 기능을 한다.

공구가 결합된 상태에서, 스핀들(2) 내경의 통로(5a,21a,21b)를 통해 절삭유를 공급하면 공구의 내부 구멍을 통해 절삭유가 토출되어 절삭시에 발생하는 열을 방출하여 보다 효율적으로 절삭을 수행할 수 있게 해준다.

특히, 깊은 구멍이나 작은 구멍을 드릴로 가공할 경우 칩 배출을 용이하게 하여 절삭성능을 높이기 위해 고압의 절삭유 장치를 사용하는 경우가 있다.

여기에서 유압이 공급되는 유로(22, 23) 및 절삭유 통로(21)는 밀링스핀들 몸체(1)의 내부를 통해 밸브(미도시)와 연결되어 있다.

이러한 종래 기술은, 피스톤(11)을 후퇴시켜 후퇴상태로 유지시키는 힘 Fh(도 2에서 피스톤 단면적 11a X 유압력 Ph)보다 고압의 절삭유가 피스톤(11)의 단면(11c)을 통해 밀어주는 힘 Fc(피스톤 단면적(11c)×절삭유 압력(Pc))가 더 크게 되는 고압 절삭유 장치를 사용하게 되는 경우가 있다.

예를 들면, 유압력 50bar, 고압 절삭유 압력 70bar를 사용하는 경우 피스톤 (11)이 화살표 A방향으로 전진하게 되고, 그 결과 피스톤(11)의 전단면이 고속회전 하는 어댑터(5)의 후단면부에 닿아 마찰을 일으키고 심하면 소착하여 스핀들(11)이 회전할 수 없는 상태로 된다.

이같이 종래의 밀링 스핀들 장치는 고압절삭유를 사용할 경우 고압의 절삭유 압력으로 인하여 피스톤(11)이 스핀들(2)쪽으로 밀려나가 스핀들(2)의 회전시 스핀들(2) 후부와 피스톤(11) 전면부가 닿아 소착이 일어날 수 있었다.

즉, 회전하지 않는 피스톤(11)이 고압의 절삭유 압력 때문에 스핀들(2) 쪽으로 밀려나가고, 그 결과 회전하는 스핀들(2) 후부에 닿아 마찰이 일어나게 되고, 심하면 소착이 일어나게 되어 스핀들(11)이 회전할 수 없는 상태로 되어 고장이 발생하게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 제반적인 사정을 감안하여 창출된 것으로, 종래의 실린더 구조에서 고압 절삭유를 사용할 경우 피스톤이 밀려 회전하는 스핀들 후부에 닿아 소착되는 것을 방지하며, 따라서 고압의 스핀들 관통 절삭유를 사용하더라도 절삭유의 압력에 의해 피스톤이 스핀들 방향으로 밀릴 우려가 없는 안전한 스핀들의 클램핑 실린더 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

즉, 본 고안의 목적은 도 2에서 고압의 절삭유 장치를 사용하더라도 절삭유 압력이 피스톤을 화살표 A방향으로는 밀지 않고 오히려 화살표 B방향으로 미는 힘이 작용하도록 함으로써 확실한 안전장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

스핀들의 전단부에 설치된 클램핑 유닛을 작동시켜 공구를 클램프/언클램프 시키기 위한 스핀들의 공구 클램핑 실린더 장치에 있어서,

상기 스핀들 후단부의 스핀들 몸체에 습동가능하게 설치된 클램핑용 피스톤과;

상기 클램핑용 피스톤의 후방에 배치되어 클램핑용 피스톤의 후단면과의 사이에 언클램프 유압챔버를 형성하는 실린더 캡과;

상기 클램핑용 피스톤의 후단면에 연결되어 상기 실린더 캡의 내경부에 습동가능하게 설치되어 상기 실린더 캡과의 사이에 절삭유 유압챔버를 형성하는 절삭유용 피스톤을 포함하여,

상기 절삭유 유압챔버에 공급된 절삭유의 압력에 의해 상기 클램핑용 피스톤이 클램핑 방향으로 후퇴하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

스핀들의 내경부 길이방향으로 관통 형성된 절삭유 공급통로는 상기 절삭유 유압챔버와 연통되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 밀링 스핀들 유닛에 적용되는 클램핑 실린더의 구성도로서 공구 언클램프 상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 밀링 스핀들 유닛에 적용되는 클램핑 실린더의 구성도로서 공구 클램프 상태도이다.

도 3 및 도 4에서와 같이 스핀들(2)의 전단부에 설치된 클램핑 유닛(7)을 작 동시켜 공구를 클램프/언클램프시키기 위한 스핀들의 공구 클램핑 실린더 장치에 있어서, 상기 스핀들(2)의 후단부로 스핀들 몸체(1)에 습동가능하게 클램핑용 피스톤(40)이 설치된다.

즉, 상기 클램핌용 피스톤(40)은 스핀들 몸체(1)에 조립된 실린더(10)의 내경부에 습동가능하게 설치된다.

상기 클램핑용 피스톤(40)은 유로(23)에 공급된 압유에 의해 후방으로 후퇴하고, 이때 스프링부(7a)의 힘에 의해 도 2의 클램핑 유닛(7)이 공구(4)를 클램핑하도록 되어 있다.

상기 클램핑용 피스톤(40)의 후방에는 실린더 캡(41)이 배치되어 실린더(10)의 후단면에 체결수단으로 장착되어 있다. 실린더 캡(41)은 클램핑용 피스톤(40)의 후단면과의 사이에 언클램프 유압챔버(410)를 형성한다. 언클램프 유압챔버(410)는 유로(22)에 연결되어 있다.

상기 클램핑용 피스톤(40)의 후단면에 절삭유용 피스톤(42)이 장착되어 있고, 상기 절삭유용 피스톤(42)은 상기 실린더 캡(41)의 내경부에 습동가능하게 설치된다. 또한 절삭유용 피스톤(42)은 상기 실린더 캡(41)과의 사이에 절삭유 유압챔버(45)를 형성한다.

절삭유 유압챔버(45)는 실린더 캡(41)에 형성된 절삭유 통로(43)와 연통되어 있고, 절삭유 유압챔버(45)로 유입된 절삭유는 클램핑용 피스톤(40)에 형성된 통로(44)와 챔버(46)를 통해 로테이닝 유닛(13)의 내부 구멍(13a)으로 공급되게 되어 있다.

따라서 상기 절삭유 유압챔버(45)에 절삭유가 공급되면, 절삭유의 압력이 절삭유용 피스톤(42)의 단면(42a)에 작용하게 되어 상기 클램핑용 피스톤(40)이 클램핑 방향인 B방향으로 후퇴하게 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

먼저, 도 3과 같이 언클램프 유압챔버(410)로 압유가 공급되어 공구 언클램프 상태에서 유압챔버(23)로 압유가 공급되면, 도 4와 같이 클램핑용 피스톤(40)이 후퇴 완료된다.

이 상태에서 고압의 절삭유가 절삭유 통로(43)을 통해 공급되면, 이 절삭유는 절삭유 유압챔버(45), 통로(44)를 거쳐 챔버(46)로 공급되며 이 절삭유는 로테이팅 유니온(13)의 내부 구멍(13a)을 통해 최종적으로 도 2의 클램핑 유닛(7)의 내부구멍(21b)까지 공급된다.

이때, 절삭유 유압챔버(45)에 공급되는 고압의 절삭유는 절삭유용 피스톤(42)의 단면적(42a)을 화살표 B방향으로 단면(42a)의 면적에 절삭유 압력(Pc)을 곱한 만큼의 힘(Fc2)으로 밀어주게 된다.

따라서 절삭유용 피스톤(42)을 화살표 B방향으로 밀어주는 유압력(Fh)에 부가하여 절삭유에 의해 절삭유용 피스톤(42)을 화살표 B방향으로 밀어주는 힘(Fc2)가 작용하게 되어 아무리 큰 고압의 절삭유 장치를 사용하더라도 피스톤(40)은 절대로 화살표 A방향으로 움직이지 않게 되는 것이다.

이같이 고압 절삭유를 사용하더라도 결국 절삭유용 피스톤(42)에 결합된 클램핑용 피스톤(40)이 후방으로 밀리게 되므로, 도 4와 같이 클램피용 피스톤(40)이 스핀들(2)의 후부에서 일정 간격(L) 만큼 떨어져 닿지 않게 되므로 소착현상이 방지되고, 스핀들(2)의 회전 구동에 영향을 주지 않게 되는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 밀링 스핀들의 클램핑 실린더 장치에 따르면, 가공기계 작업자가 필요에 따라 고압의 절삭유 장치를 선택하더라도 클램핑용 피스톤이 스핀들의 후단면에서 밀려 이격되므로, 고장을 일으키는 문제가 없어지고 안전하게 사용할 수 있게 된다. 따라서 장비 가동율 향상, 기계의 신뢰성 향상의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스핀들(2)의 전단부에 설치된 클램핑 유닛(7)을 작동시켜 공구를 클램프/언클램프시키기 위한 스핀들의 공구 클램핑 실린더 장치에 있어서,

   상기 스핀들(2) 후단부의 스핀들 몸체(1)에 습동가능하게 설치된 클램핑용 피스톤(40)과;

   상기 클램핑용 피스톤(40)의 후방에 배치되어 클램핑용 피스톤의 후단면과의 사이에 언클램프 유압챔버(410)를 형성하는 실린더 캡(41)과;

   상기 클램핑용 피스톤(40)의 후단면에 연결되어 상기 실린더 캡(41)의 내경부에 습동가능하게 설치되어 상기 실린더 캡(41)과의 사이에 절삭유 유압챔버(45)를 형성하는 절삭유용 피스톤(42)을 포함하여,

   상기 절삭유 유압챔버(45)에 공급된 절삭유의 압력에 의해 상기 클램핑용 피스톤(40)이 클램핑 방향으로 후퇴하도록 구성된 것을 특징으로 하는 밀링 스핀들의 클램핑 실린더 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스핀들(2)의 내경부 길이방향으로 관통 형성된 절삭유 공급통로(5a,21a,21b)는 상기 절삭유 유압챔버(45)와 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 밀링 스핀들의 클램핑 실린더 장치.

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