KR100887991B1 - 공작기계용 공구 고정구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 공작물의 가공에 이용되며 공작기계가 가공할 수 있는 가공범위를 확장하여 대형의 공작물을 가공할 수 있는 공작기계용 공구 고정구에 관한 것이다.

본 발명의 공작기계용 공구 고정구는, 구동축을 구비한 공작기계에 결합되는 인터페이스, 인터페이스에 상대적인 회전이 가능하도록 체결부재로 체결되는 커버, 커버에 배치되어 공작기계에 제공된 구동축의 구동력을 전달받아 구동축과 동일한 축 상에서 회전하는 회전축, 회전축의 외주에 결합되는 제 1 기어, 제 1 기어의 동력을 전달받는 아이들기어, 커버의 내부에 배치되어 아이들기어를 지지하는 아이들 축, 아이들기어에 치합되는 제 2 기어, 그리고 제 2 기어에 결합되어 제 2 기어의 회전에 의하여 동일 축 상에서 함께 회전하고 커버에 배치되는 척 고정부재를 포함한다.

아암 헤드, 공작기계, 척, 공구, 보링

Description

공작기계용 공구 고정구{Tool fixer for machine tool}

본 발명은 기계 가공 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대형 공작물의 가공에 이용되며 공작기계가 가공할 수 있는 가공범위를 확장하여 대형의 공작물을 가공할 수 있는 공작기계용 공구 고정구에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 공작물에 보링(boring) 또는 드릴링(drilling) 등의 가공작업을 하는 장치를 포함한다. 이러한 공작기계는 가공할 수 있는 공작물의 크기가 정해져 있다. 즉, 공작기계로 가공이 가능한 범위 이내의 공작물을 가공하게 된다. 그러나 산업의 발달로 정해진 크기 이상의 공작물을 가공할 필요가 발생하고 있다. 이러한 경우 공작기계의 크기를 무한정 크게 늘려 대형의 공작물을 가공하는데에는 한계가 있다. 따라서 정해진 크기를 가공할 수 있는 공작기계를 이용하여 좀더 큰 대형의 공작물을 가공할 수 있으며 내구성이 우수한 공구 고정구가 필요하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 가공의 범위를 확대하여 공작기계가 가공할 수 있는 크기 이상의 공작물을 용이하게 가공하고, 작업성 및 생산성을 향상시키는 공작기계용 공구 고정구를 제공하는데 있다. 또한 본 발명은 대형 공작물을 용이하게 가공할 수 있으면서도 견고한 구조를 가지는 공작기계용 공구 고정구를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 구동축을 구비한 공작기계에 결합되는 인터페이스, 상기 인터페이스에 상대회전이 가능하도록 체결부재로 체결되는 커버, 상기 커버에 배치되어 상기 공작기계에 제공된 구동축의 구동력을 전달받아 상기 구동축과 동일한 축 상에서 회전하는 회전축, 상기 회전축의 외주에 결합되는 제 1 기어, 상기 제 1 기어의 동력을 전달받는 아이들기어, 상기 커버의 내부에 배치되어 상기 아이들기어를 지지하는 아이들 축, 상기 아이들기어에 치합되는 제 2 기어, 그리고 상기 제 2 기어에 결합되어 제 2 기어의 회전에 의하여 동일 축 상에서 함께 회전하고 상기 커버에 배치되는 척 고정부재를 포함하는 공작기계용 공구 고정구를 제공한다.

상기 인터페이스는 상기 커버와 결합되는 면에 상기 회전축을 중심으로 원형의 걸림홈이 제공되는 것이 바람직하다.

상기 걸림홈은 상기 커버에 마주하는 면이 오픈된 모양으로 이루어지고 상기 회전축을 중심으로 원형을 이루는 제 1 홈과, 상기 제 1 홈에서 연장되어 상기 제 1 홈의 간격보다 더 큰 간격을 가지는 제 2 홈이 제공되는 것이 바람직하다.

상기 제 1 홈 상에는 외부에서 티너트를 삽입할 수 있는 티너트 삽입홈이 제 공되는 것이 바람직하다.

상기 커버에는 축방향으로 볼트 구멍들이 제공되어 상기 인터페이스에 회전 가능하게 고정되는 것이 바람직하다.

상기 체결부재는 볼트 및 티너트로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 티너트는 티너트 몸체부, 상기 티너트 몸체부에서 연장된 티너트 머리부, 그리고 상기 티너트 몸체부 및 상기 티너트 머리부를 관통하여 제공되는 나사홈이 제공되며, 상기 티너트 몸체부 및 상기 티너트 머리부는 동일한 중심에서 서로 다른 직경을 가지는 원호로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 커버와 상기 회전축은 베어링들에 의하여 상대 회전이 가능하게 지지되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 회전축과 거리를 두고 툴의 회전이 이루어지므로 가공의 범위를 확대하여 공작기계가 가공할 수 있는 크기 이상의 공작물을 용이하게 가공하고, 작업성 및 생산성을 향상시키는 효과가 있다. 또한 본 발명은 대형 공작물을 용이하게 가공할 수 있으면서도 티너트에 의하여 지지되는 면적을 증대시킬 수 있으므로 견고한 구조를 가진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 상태를 도시한 도면으로, 대형의 공작 물을 보링, 또는 밀링 가공을 하기 위한 공작기계를 도시하고 있다. 이러한 공작기계는 몸체(1), 몸체(1)에 상, 하 방향(z)으로 이송 가능하게 결합되고 공구 고정구(3)가 결합되는 이송부(5), 몸체(1)에 결합되며 x 방향으로 이동하는 제1 베드(7), 이 제1 베드(7) 상에 배치되어 y 방향으로 이동하는 제2 베드(9)를 포함한다. 이송부(5)는 몸체(1)에 설치된 상, 하 이송 가이드들(2)에 안내되어 상, 하 방향(z)으로 이송될 수 있다. 이러한 이송부(5)에는 모터(도시생략) 등에 의하여 회전하는 구동축(도시생략)이 제공된다. 이러한 구동축은 통상적으로 축 방향으로 전진 및 후진이 가능한 구조로 설치되는 것이 바람직하다. 그리고 이송부(5)에는 본 발명의 실시 예인 공구 고정구(3)가 결합되는 것이다. 따라서 본 발명의 실시 예인 공구 고정구는 상, 하 방향(z) 뿐 만 아니라 x, y 방향으로 모두 이동되면서 대형의 공작물을 가공할 수 있는 것이다. 도시는 생략하였으나, 제2 베드(9)에는 대형의 공작물을 고정할 수 있는 고정장치가 설치되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 예를 설명하는 예에서 공구 고정구(3)가 설치되는 공작기계의 구조는 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 공구 또는 공작물이 가로(x), 세로(y), 그리고 높이(z) 방향으로 이송될 수 있는 공작기계의 구조이면 어느 것이나 적용이 가능하다.

공구 고정부(3)는, 도 2 및 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 인터페이스(31), 커버(33), 회전축(35), 제 1 기어(37), 아이들기어(39), 아이들 축(41), 제 2 기어(43), 그리고 척(Chuck, 도시생략)을 고정하는 척 고정부재(45)를 포함한다.

인터페이스(31)는 전체의 길이에 따라 여러 종류를 교환하여 사용할 수 있는 것으로, 커버(33)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 인터페이스(31)는 대형 공작물을 가공하는 조건에 따라 길이가 다른 것으로 교체하여 사용할 수 있다. 이러한 인터페이스(31)는, 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 대략 원통 형상으로 이루어지며, 중앙부가 관통되는 구조로 이루어진다. 인터페이스(31)는 공작기계에 볼트(B) 등으로 결합될 수 있는 복수의 볼트공(B1)들이 축 방향으로 제공된다. 인터페이스(31)는 커버(33)와 마주하는 면에 회전축(35)을 중심으로 하는 원형의 걸림홈(31a)이 제공된다. 걸림홈(31a)은 제1 홈(31b)과 제 2 홈(31c)을 포함한다. 제 1 홈(31b)은 커버(33)와 마주하는 면에 오픈된 형태로 개구부를 이룬다. 그리고 이 제 1 홈(31b)이 축 방향으로 연장되어 제 2 홈(31c)이 제공된다. 제1 홈(31b)이 이루는 폭에 비하여 제 2 홈(31c)이 이루는 폭이 좀더 넓게 이루어진다. 즉, 제 1 홈(31b)과 제 2 홈(31c)은 축 방향으로 티너트(32, 도 4 및 도 5에 도시하고 있음, Tee nut)가 삽입되어 커버(33)를 볼트(B)로 고정시킬 수 있다.

티너트(32)는 티너트 몸체부(32a)와 티너트 머리부(32b)를 포함한다. 그리고 티너트 몸체부(32a)와 티너트 머리부(32b)를 관통하는 나사홈(32c)이 제공된다. 티너트 몸체부(32a)는 두개의 면(32a1, 32a2, 도 5에 도시하고 있음)이 대략 상술한 제 1 홈(31b)을 따라 이동할 수 있도록 원호 형태를 이루고 있다. 또한, 티너트 머리부(32b)는 두개의 면(32b1, 32b2, 도 5에 도시하고 있음)이 상술한 제 2 홈(31c)을 따라 이동할 수 있도록 원호 형태를 이루고 있다. 티너트(32)는 티너트 몸체부(32a)와 티너트 머리부(32b)가 단차를 이루며 인터페이스(31)의 걸림홈(31a)에 삽입된 경우에 걸림턱(31d)에 티너트 머리부(32b)가 접촉되어 축 방향으로 이탈되 는 것을 방지한다. 이러한 티너트(32)는 걸림홈(31a)에 축 방향으로 관통되어 제공되는 티너트 삽입홈(31e)을 통하여 삽입되는 것이다. 이러한 티너트(32)는 인터페이스(31)에 제공되는 걸림홈(31a) 형태로 별도의 부재를 가공하여 일부를 잘라내고 나사홈(32c)을 내어 제작할 수 있다.

그리고 커버(33)에는 티너트(32)에 대응하도록 축 방향으로 볼트 구멍(B2)이 제공된다. 따라서 인터페이스(31)와 커버(33)는 볼트(B) 및 티너트(32)로 이루어지는 체결부재로 결합된다. 이와 같이 본 발명의 실시 예에 의하여 티너트(32)를 이용한 결합은, 필요한 경우 인터페이스(31)와 커버(32)를 상대적으로 이동시킬 수 있도록 함과 동시에 티너트(32)의 티너트 머리부(32b) 전체가 걸림홈(31a)들의 경계를 이루는 걸림턱(31d)에 밀착되어 접촉 면적을 늘려 안정적인 고정상태를 유지할 수 있는 것이다. 특히, 커버(33) 또는 회전축(35)의 길이가 긴 경우에는 상술한 구조는 안정성 및 내구성 측면에서 매우 유리하다. 이러한 체결부재는 대략 4개의 쌍으로 배치되어 인터페이스(31)와 커버(33)를 고정하는 것이 바람직하다.

회전축(35)은 커버(33) 내에 회전 가능하게 배치된다. 그리고 회전축(35)은 커버(33)의 내부에 제공된 베어링(Be) 들에 의하여 고속으로 회전할 수 있도록 결합 상태를 유지한다. 회전축(35)은 공작기계에 제공된 통상의 구동축에 결합되어 동일한 축 상에서 고속으로 회전할 수 있는 것이다. 회전축(35)의 외주에는 제 1 기어(37)가 결합된다. 그리고 제 1 기어(37)는 아이들기어(39)에 치합된다. 아이들기어(39)는 아이들 축(41)에 결합되어 커버(33)에 지지된다. 물론, 회전축(35)과 아이들 축(41)은 평행한 상태로 배치된다. 아이들기어(39)는 제 2 기어(43)에 치합 되어 회전력을 전달한다. 제 2 기어(43)는 척 고정부재(45)와 동일한 축 상에 결합되어 척 고정부재(45)를 회전시킬 수 있다. 상술한 제 1 기어(37), 아이들기어(39), 그리고 제 2 기어(43)는 평기어로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 척 고정부재(45)는 베어링(Be)들에 의하여 고속으로 회전 가능한 구조로 커버(33)의 일단에 결합되는 것이다. 따라서 공작기계의 구동축에서 전달되는 구동력은, 회전축(35)으로 전달되고, 계속해서 제 1 기어(37), 아이들기어(39), 그리고 제 2 기어(43)를 통하여 척 고정부재(45)를 고속으로 회전시킬 수 있는 것이다. 그리고 척 고정부재(45)에 결합되어 공구(도시생략)를 고정하는 척(도시생략)은, 회전축과 거리가 띄워지며 나란한 축에서 회전이 가능한 것이다. 특히, 이러한 공구 고정구는 결국 회전축(35)과 척 고정부재(45)가 이루는 거리(L)만큼 더 큰 공작물을 가공할 수 있음을 의미하는 것이다.

한편으로, 대형의 공작물을 가공하는 과정에서 척 고정부재(45)가 향하는 방향을 바꿀 필요가 있는 경우에는 커버(33)에 결합된 볼트(B)를 약간 느슨하게 풀고 이 상태에서 커버(33)를 회전시킨다. 그러면 티너트(32)가 걸림홈(31a)을 따라 이동되면서 커버(33) 전체가 회전된다. 따라서 커버(33)가 회전되면서 척 고정부재(45)의 위치도 가변되는 것이다. 따라서 대형의 공작물을 가공할 때 최소의 세팅작업으로 공작기계의 가공 범위보다 더 큰 공작물을 가공할 수 있는 것이다. 또한, 대형 공작물의 보링 또는 밀링 작업을 길게 가공할 필요가 있는 경우에는 인터페이스(31)의 길이가 더 긴 것으로 교체하여 상술한 방법과 동일하게 가공할 수 있다. 이때 긴 인터페이스(31)가 설치된 경우에는 공작기계의 구동축이 축 방향으로 이동 되어 회전축(35)에 결합되어 구동력을 전달할 수 있는 것이다. 이러한 구조는 통상적인 공작기계에 적용되는 것이므로 상세한 구조에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예는 회전축(35)과 척 고정부재(45)가 이루는 거리(L) 만큼 공작물의 가공 범위가 증가되어 더욱 큰 대형의 공작물을 가공할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예의 공구 고정구(3)는 그 길이가 길어지는 경우에도 인터페이스과 커버(33)가 체결부재에 의하여 견고한 결합 구조를 가질 수 있으며 공구의 방향을 용이하게 바꾸어 대형의 공작물을 용이하게 가공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 예를 설명하기 위한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 외형도이다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ부를 잘라서 본 단면도이다.

도 4는 도 2의 주요부를 분해하여 도시한 도면이다.

도 5는 도 4에서 티너트(Tee nut)를 도시한 도면이다.

Claims (8)

1. 구동축을 구비한 공작기계에 결합되는 인터페이스;

   상기 인터페이스에 상대회전이 가능하도록 체결부재로 체결되는 커버;

   상기 커버에 배치되어 상기 공작기계에 제공된 구동축의 구동력을 전달받아 상기 구동축과 동일한 축 상에서 회전하는 회전축;

   상기 회전축의 외주에 결합되는 제 1 기어;

   상기 제 1 기어의 동력을 전달받는 아이들기어;

   상기 커버의 내부에 배치되어 상기 아이들기어를 지지하는 아이들 축;

   상기 아이들기어에 치합되는 제 2 기어;

   상기 제 2 기어에 결합되어 제 2 기어의 회전에 의하여 동일 축 상에서 함께 회전하고 상기 커버에 배치되는 척 고정부재를 포함하며,

   상기 인터페이스는

   상기 커버와 결합되는 면에 상기 회전축을 중심으로 원형의 걸림홈이 제공되는 공작기계용 공구 고정구.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 걸림홈은

   상기 커버에 마주하는 면이 오픈된 모양으로 이루어지고 상기 회전축을 중심으로 원형을 이루는 제 1 홈과, 상기 제 1 홈에서 연장되어 상기 제 1 홈의 간격보다 더 큰 간격을 가지는 제 2 홈이 제공되는 공작기계용 공구 고정구.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제 1 홈 상에는 외부에서 티너트를 삽입할 수 있는 티너트 삽입홈이 제공되는 공작기계용 공구 고정구.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 커버와 상기 회전축은

   베어링들에 의하여 상대 회전이 가능하게 지지되는 공작기계용 공구 고정구.

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