KR100930397B1 - 기계가공공구의 퀵 체인저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 종류의 공구를 호환성있게 사용할 수 있고, 신속하게 공구를 교체할 수 있는 기계가공공구의 퀵 체인저를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

이를 구현하기 위한 본 발명은, 일측이 스핀들에 고정결합되고, 타측에는 공구홀더의 생크가 삽입되도록 테이퍼진 형상의 생크삽입부와 원주면 둘레를 따라 나사산이 형성된 나사산부가 형성되어 있으며, 상기 생크삽입부의 외측 둘레에는 키홈이 형성된 어댑터와; 상기 어댑터의 키홈에 결합되고, 공구홀더의 생크가 상기 어댑터의 생크삽입부에 삽입되면 상기 공구홀더의 키홈에 삽입되는 고정키와; 상기 어댑터의 나사산부에 나사결합되도록 내부 둘레에 나사산이 형성된 너트부재와; 상기 너트부재의 내측에 삽입고정되어, 공구홀더의 생크가 상기 어댑터의 생크삽입부에 삽입된 상태에서 상기 공구홀더를 축방향으로 고정하고, 상기 너트부재의 회전시 상기 고정키에 의해 일정범위내에서 회전이 제한되는 한편, 상기 너트부재의 내측면과의 사이에 오링이 개재되어 상기 너트부재 회전시 함께 회전되는 공구홀더고정부재;로 이루어진다.

기계가공, 공구, 홀더, 체인저, 호환, 테이퍼

Description

기계가공공구의 퀵 체인저{QUICK CHANGER OF MECHANICAL WORKING TOOL}

본 발명은 기계가공공구의 퀵 체인저에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 종류의 공구홀더를 하나의 스핀들에 호환성있게 사용할 수 있고 공구홀더의 신속한 교체가 가능한 기계가공공구의 퀵 체인저에 관한 것이다.

일반적으로 드릴링머신, 태핑머신, 레디얼머신, 대형보링머신 등의 기계가공장치에는 드릴링, 태핑, 보링 등의 기계가공을 위한 공구가 설치되고 상기 공구를 회전시킴에 의해 피가공물의 기계가공이 이루어진다.

이러한 기계가공장치에는 동력을 공급받아 회전하는 스핀들(Spindle)이 구비되고, 상기 스핀들에는 기계가공의 종류에 따라 필요한 공구(예를 들면, 드릴)가 결합된 공구홀더가 결합된다.

상기 공구홀더는 국가나 업체별로 사용하는 규격이나 형태가 다른 경우가 많은데, 공구홀더의 생크(물리는 부분) 형태에 따라 분류해 보면 내셔널 테이퍼 생크, BT 생크, 모오스 테이퍼 생크(MT Shank) 등이 있다.

상기 내셔널 테이퍼 생크는 외력없이 고정할 수 없는 테이퍼로 이루어져 있고, NT40 / NT50 등이 있다. 상기 BT 생크는 테이퍼 뒷부분에 자동 공구 교환 장치 를 위한 구성이 추가로 설치되어 있는 생크를 말하며, BT30, BT40, BT50 등이 있다. 상기 모오스 테이퍼 생크는 외력없이 고정 가능한 것으로 주로 가공 중 축방향 추력(Thrust Force)으로 체결력이 강화될 수 있는 드릴, 리머 등의 생크에 직접 적용된다.

이와 같이 공구홀더는 다양한 종류가 있으나, 상기 공구홀더가 설치되는 기계가공장치의 스핀들은 공구홀더가 결합되는 부분의 테이퍼 각이 하나의 테이퍼 형상으로 정해져 있어 다양한 종류의 공구홀더를 호환성있게 결합하여 사용하기 곤란한 문제점이 있었다.

또한 상기 공구홀더를 스핀들에 설치하기 위하여는, 공구홀더를 스핀들의 삽입홈에 삽입한 후 스핀들의 후방에서 볼트를 공구홀더의 축방향으로 체결하는 방식으로 이루어졌는 바, 이러한 방식은 작업이 번거롭고 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 다양한 종류의 공구를 호환성있게 사용할 수 있고, 신속하게 공구를 교체할 수 있는 기계가공공구의 퀵 체인저를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측이 스핀들에 고정결합되고, 타측에는 공구홀더의 생크가 삽입되도록 테이퍼진 형상의 생크삽입부와 원주면 둘레를 따라 나사산이 형성된 나사산부가 형성되어 있으며, 상기 생크삽입부의 외측 둘레에는 키홈이 형성된 어댑터와; 상기 어댑터의 키홈에 결합되고, 공구홀더의 생크가 상기 어댑터의 생크삽입부에 삽입되면 상기 공구홀더의 키홈에 삽입되는 고정키와; 상기 어댑터의 나사산부에 나사결합되도록 내부 둘레에 나사산이 형성된 너트부재와; 상기 너트부재의 내측에 삽입고정되어, 공구홀더의 생크가 상기 어댑터의 생크삽입부에 삽입된 상태에서 상기 공구홀더를 축방향으로 고정하고, 상기 너트부재의 회전시 상기 고정키에 의해 일정범위내에서 회전이 제한되는 한편, 상기 너트부재의 내측면과의 사이에 오링이 개재되어 상기 너트부재 회전시 함께 회전되는 공구홀더고정부재;로 이루어진다.

이 경우 상기 공구홀더고정부재는, 내측면에 상기 공구홀더의 삽입시 축방향 빠짐을 방지하기 위하여 상기 공구홀더의 플랜지 둘레면을 따라 형성된 플랜지홈에 대응되는 형상의 돌출키가 형성되어 있고; 상기 너트부재의 회전시 상기 고정키에 의해 회전이 제한되도록 상기 고정키가 삽입되는 고정키홈이 형성되는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 공구홀더고정부재의 고정키홈의 저단부에는 경사진 단차부가 형성되어 있고, 상기 너트부재를 푸는 방향으로 회전시키는 경우 상기 고정키의 저면에 상기 단차부가 부딪치는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 기계가공공구의 퀵 체인저에 의하면, 다양한 종류의 공구를 하나의 스핀들에 호환성있게 사용할 수 있고, 신속하게 공구를 교체할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 퀵 체인저를 보여주는 결합사시도, 도 2는 도 1에 도시된 퀵 체인저의 분해사시도, 도 3은 도 1에 도시된 퀵 체인저의 어댑터가 결합되는 스핀들을 보여주는 사시도, 도 4는 본 발명의 어댑터가 스핀들에 삽입되는 상태를 보여주는 사시도이다.

본 발명의 기계가공공구의 퀵 체인저는, 일측이 기계가공장치의 스핀들(10)에 고정결합되고 타측에는 공구홀더(500)가 삽입되는 어댑터(100), 상기 어댑터(100)의 키홈(106)에 결합되는 고정키(200), 상기 어댑터(100)와 나사결합되는 너트부재(300), 상기 너트부재(300)의 내측에 삽입고정되는 공구홀더고정부재(400) 로 이루어진다.

도 3을 참조하면, 상기 스핀들(10)은 기계가공장치로부터 동력을 공급받아 회전하게 되는데, 몸체(11)의 일측 단부에는 육각형의 키(12)가 삽입되는 키홈(11a)이 2군데 형성되어 있고, 상기 키홈(11a)의 가운데 부분에는 상기 어댑터(100)가 삽입되는 어댑터삽입홈(11b)이 테이퍼진 형상으로 형성되어 있다. 상기 키(12)는 볼트(13)에 의해 몸체(11)와 결합된다.

도 2와 도 4를 참조하면, 상기 어댑터(100)는, 상기 스핀들(10)의 어댑터삽입홈(11b)에 삽입되는 스핀들삽입부(101)와, 상기 스핀들(10)과 볼트(21)에 의해 결합시키기 위해 오목하게 파인 형상의 내측에 볼트체결구멍이 형성되어 원주면 둘레를 따라 복수 개 형성된 체결부(102)와, 상기 키(12)가 삽입되는 키홈(103)과, 상기 체결부(102)의 일측으로 원주면 둘레를 따라 나사산이 형성된 나사산부(104)와, 상기 나사산부(104)의 내측으로 공구홀더(500)의 생크(501)가 삽입되도록 내측면이 테이퍼진 형상의 생크삽입부(105)와, 상기 생크삽입부(105)의 양측으로 움푹 파여진 키홈(106)이 형성되어 있다.

상기 고정키(200)는 육각형으로서 상기 어댑터(100)의 키홈(106)에 삽입되어 볼트(201)에 의해 어댑터(100)에 고정결합된다.

상기 너트부재(300)는 상기 어댑터(100)의 나사산부(104)에 나사결합되도록 내측면 둘레에 나사산(301)이 형성되고, 외측면 둘레에는 상기 너트부재(300)를 회전시키기 위한 렌치(도면에 미도시) 등의 조립공구를 삽입하기 위한 홈(302)이 원주면 둘레를 따라 복수 개 형성되어 있다.

상기 공구홀더고정부재(400)에는, 외측면 둘레를 따라 돌출형성된 테두리(401)와, 내측면에 돌출형성되어 상기 공구홀더(500)의 삽입시 축방향 빠짐을 방지하기 위하여 공구홀더(500)의 플랜지부(502) 둘레면을 따라 형성된 플랜지홈(504)에 대응되도록 사다리꼴 모양의 단면 형상을 가진 돌출키(402)와, 상기 너트부재(300)의 회전시 고정키(200)에 걸림되어 회전이 제한되는 고정키홈(403)이 형성되어 있다.

상기 테두리(401)에는 오링(도면에 미도시)이 삽입되도록 오링홈(401a)이 형성되어 있다. 상기 고정키홈(403)은 공구홀더고정부재(400)의 중심을 기준으로 외측에 2군데 형성되어 있고, 원주방향으로 소정의 길이로 이루어진 저단부(403a)와 상기 고정키(200)가 삽입된 상태에서 너트부재(300)를 회전시키는 경우 고정키(200)의 양 측면이 걸리는 측단부(403b,403c)가 형성되어 있다.

상기 너트부재(300)와 공구홀더고정부재(400) 사이에는 롤러베어링(310)과, 상기 롤러베어링(310)의 일측에 설치되어 가이드역할을 하는 롤러베어링가이드(320)와, 상기 공구홀더고정부재(400)를 너트부재(300) 내측에 삽입한 경우 공구홀더고정부재(400)의 테두리(401)가 걸려 빠짐을 방지하기 위해 링홈(도 5 참조)에 삽입되는 고정링(330)이 설치된다.

상기 공구홀더(500)는 소정의 각도로 테이퍼진 형상으로서 상기 어댑터(100)의 생크삽입부(105)에 삽입되는 생크(501), 상기 생크(501)보다 큰 직경의 플랜지부(502), 드릴 등의 공구가 장착되는 공구장착부(505)로 구성된다.

상기 플랜지부(502)에는 공구홀더(500)를 조립시 상기 고정키(200)와 공구홀 더고정부재(400)의 돌출키(402)가 삽입되는 키홈(503)이 2군데 형성되어 있다. 또한 상기 플랜지부(502)의 중앙에는 단면이 사다리꼴 모양의 플랜지홈(504)이 원주면 둘레를 따라 형성되어 있어, 상기 너트부재(300)의 회전시 공구홀더고정부재(400)의 돌출키(402)가 삽입되게 되어 있다.

이하 도 5 내지 도 12를 참조하여 어댑터(100)와 너트부재(300)와 공구홀더고정부재(400) 및 공구홀더(500)가 결합되는 과정에 대해 설명한다.

도 5는 너트부재와 공구홀더고정부재 및 공구홀더가 결합된 상태의 단면 구조를 보여주는 단면도, 도 6은 스핀들에 어댑터가 결합된 상태를 보여주는 사시도, 도 7은 어댑터에 너트부재가 결합되는 상태를 보여주는 사시도, 도 8은 어댑터와 너트부재의 내측으로 공구홀더가 삽입되는 상태를 보여주는 사시도, 도 9는 어댑터와 너트부재의 내측으로 공구홀더가 삽입완료된 상태를 보여주는 사시도, 도 10은 도 9의 상태에서 너트부재와 어댑터의 일부를 절개한 절개사시도, 도 11은 도 10의 상태에서 너트부재를 잠그기 위해 회전시킨 상태를 보여주는 절개사시도, 도 12는 도 11의 상태에서 공구홀더고정부재의 일부를 절개한 절개사시도이다.

도 6을 참조하면, 어댑터(100)는 스핀들(10)에 볼트(21)에 의해 결합되어 있고, 상기 어댑터(100)에는 고정키(200)가 볼트(201)에 의해 결합되어 있다.

이 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이, 공구홀더고정부재(400)와 롤러베어링(310)과 롤러베어링가이드(320) 및 고정링(330)이 내측에 조립되어 있는 너트부재(300)를 조립한다. 이 경우 너트부재(300)의 나사산(301)이 어댑터(100)의 나사산부(104)에 나사결합되도록 너트부재(300)를 시계방향으로 회전시킨다.

상기 너트부재(300)가 조립된 상태에서 도 8에 도시된 바와 같이, 공구홀더(500)를 삽입한다. 이 경우 고정키(200)와 돌출키(402)가 공구홀더(500)의 키홈(503)에 삽입되도록 방향을 확인하면서 삽입하여야 한다.

이와 같이 공구홀더(500)를 삽입하면 도 9와 같은 상태가 된다. 이 경우 너트부재(300)의 내측에서 각 구성이 조립된 상태를 보면 도 10에 도시된 바와 같이, 고정키(200)는 공구홀더고정부재(400)의 고정키홈(403)에 삽입된 상태에서 일측면이 측단부(403b)에 가깝게 위치해 있다.

또한 이 경우 상기 공구홀더(500)의 플랜지부(502)는 공구홀더고정부재(400)의 일측 끝단에 내향 돌출된 걸림부(405)에 걸림되어, 공구홀더(500)의 삽입깊이가 제한된다(도 5 참조).

이 상태에서 너트부재(300)를 시계방향으로 회전시키면 상기 공구홀더고정부재(400)의 오링홈(401a)에 삽입된 오링(도면에 미도시)과 너트부재(300)의 내측면과의 마찰력에 의해 상기 공구홀더고정부재(400)도 함께 회전하게 된다. 이와 같이 공구홀더고정부재(400)가 회전하게 되면 도 11에 도시된 바와 같이, 고정키(200)의 타측면이 고정키홈(403)의 타측 측단부(403c)에 걸림되어 너트부재(300)의 회전이 정지된다.

또한 이와 동시에 공구홀더고정부재(400)의 돌출키(402)는 공구홀더(500)의 플랜지홈(504)을 따라 회전하게 되어 돌출키(402)와 플랜지홈(504)은 상호 걸림되어 공구홀더(400)가 축방향으로 빠지는 것을 방지할 뿐만 아니라, 공구홀더(500)를 어댑터(100) 방향으로 밀어줌으로써 공구홀더(500)의 생크(501)가 어댑터(100)의 생크삽입부(105) 내측면에 더욱 강하게 밀착시키는 역할을 한다.

이 경우 공구홀더고정부재(400)와 공구홀더(500) 및 고정키(200)의 결합상태는 도 12에 도시된 바와 같다.

도 13은 공구홀더의 장착 및 탈거시 고정키와 공구홀더고정부재의 위치관계를 설명하는 개략도이다. 여기서는 고정키홈(403)의 저단부(403a)에 형성된 경사진 단차부(403d)의 기능에 대해 설명한다.

도 13(a)는 공구홀더(500)를 너트부재(300)의 내부에 삽입한 상태로서 도 10과 동일한 상태를 나타낸다. 고정키(200)는 고정키홈(403)의 일측편에 위치되어 있고, 이 상태에서 너트부재(300)를 시계방향(도 13(a)의 화살표 방향)으로 회전시키면 공구홀더고정부재(400)도 함께 시계방향으로 회전하게 된다. 이 경우 너트부재(300)는 어댑터(100)와 나사결합에 의해 회전과 동시에 축방향으로 이동하게 되므로, 그에 따라 공구홀더고정부재(400)도 함께 축방향으로 이동하게 된다. 또한 공구홀더고정부재(400)의 돌출키(402)는 공구홀더(500)의 플랜지홈(504)에 삽입되어 끼워맞춤된다.

이와 같이 너트부재(300)를 회전시키면, 고정키홈(403)의 위치는 도 13(a)에서 도 13(b)의 위치로 변경되어, 고정키(200)는 일측의 측단부(403b)에서 타측의 측단부(403c)에 인접하게 위치하게 된다.

상기와 같이 공구홀더(500)의 장착이 완료된 후, 상기 공구홀더(500)를 빼내기 위해서는 너트부재(300)를 반시계방향(도 13(c)의 화살표방향)으로 회전시키는데 상기 너트부재(300)와 함께 공구홀더고정부재(400)도 회전하게 된다.

이 경우 도 13(c)에 도시된 것처럼 고정키(200)의 저면에 단차부(403d)가 부딪쳐 공구홀더고정부재(400)는 하방향으로 힘을 받게 된다. 공구홀더고정부재(400)의 테두리(401)는 롤러베어링가이드(320)와 고정링(330) 사이에 완전히 밀착된 상태로 설치되는 것이 아니라 약간의 여유공간을 두고 설치되므로, 고정키(200)의 저면에 단차부(403d)가 부딪치면 공구홀더고정부재(400)는 축방향으로 움직이게 된다. 이와 같이 공구홀더고정부재(400)가 축방향으로 움직이면 돌출키(402)가 플랜지홈(504)에 끼워맞춤되어 있으므로 공구홀더(500)도 축방향(어댑터(100)로부터 빠지는 방향)으로 힘을 받는다. 따라서 공구홀더(500)는 축방향으로 용이하게 빼내는 것이 가능하다.

도 14는 본 발명의 퀵 체인저에 테이퍼 형상이 상이한 타입을 적용한 다른 일례를 보여주는 사시도이다.

도 2의 경우에는 스핀들(10)에 삽입되는 어댑터(100)의 스핀들삽입부(101)가 MT(Mos Taper)타입이고 공구홀더(500)가 BT타입인 경우를 나타낸 것이고, 도 14의 경우에는 스핀들(도면에 미도시)에 삽입되는 어댑터(1100)의 스핀들삽입부(1101)가 NT(National Taper)타입이고, 공구홀더(1500)의 생크가 BT타입인 것을 적용한 것이다.

따라서 도 2와 도 14에서 보는 바와 같이, 스핀들에 조립되는 공구홀더의 테이퍼(생크) 형상이 서로 상이한 경우에도 본 발명과 같은 어댑터(100,1100)와 너트부재(300,1300)와 공구홀더고정부재(400,1400)를 적용함으로써 다양한 종류의 공구와 기계가공장치를 서로 호환성 있게 사용할 수 있게 되고, 신속하게 공구의 교환을 할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 퀵 체인저를 보여주는 결합사시도,

도 2는 도 1에 도시된 퀵 체인저의 분해사시도,

도 3은 도 1에 도시된 퀵 체인저의 어댑터가 결합되는 스핀들을 보여주는 사시도,

도 4는 본 발명의 어댑터가 스핀들에 삽입되는 상태를 보여주는 사시도,

도 5는 너트부재와 공구홀더고정부재 및 공구홀더가 결합된 상태의 단면 구조를 보여주는 단면도,
도 6은 스핀들에 어댑터가 결합된 상태를 보여주는 사시도,

도 7은 어댑터에 너트부재가 결합되는 상태를 보여주는 사시도,

도 8은 어댑터와 너트부재의 내측으로 공구홀더가 삽입되는 상태를 보여주는 사시도,

도 9는 어댑터와 너트부재의 내측으로 공구홀더가 삽입완료된 상태를 보여주는 사시도,

도 10은 도 9의 상태에서 너트부재와 어댑터의 일부를 절개한 절개사시도,

도 11은 도 10의 상태에서 너트부재를 잠그기 위해 회전시킨 상태를 보여주는 절개사시도,

도 12는 도 11의 상태에서 공구홀더고정부재의 일부를 절개한 절개사시도,

도 13은 공구홀더의 장착 및 탈거시 고정키와 공구홀더고정부재의 위치관계를 설명하는 개략도,

도 14는 본 발명의 퀵 체인저에 테이퍼 형상이 상이한 타입을 적용한 다른 일례를 보여주는 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 스핀들 100 : 어댑터

101 : 스핀들삽입부 102 : 체결부

103 : 키홈 104 : 나사산부

105 : 생크삽입부 106 : 키홈

200 : 고정키 300 : 너트부재

301 : 나사산 310 : 롤러베어링

320 : 롤러베어링가이드 330 : 고정링

400 : 공구홀더고정부재 401 : 테두리

402 : 돌출키 403 : 고정키홈

500 : 공구홀더 501 : 생크

502 : 플랜지부 503 : 키홈

504 : 플랜지홈 505 : 공구장착부

Claims (3)

1. 일측이 스핀들에 고정결합되고, 타측에는 공구홀더의 생크가 삽입되도록 테이퍼진 형상의 생크삽입부와 원주면 둘레를 따라 나사산이 형성된 나사산부가 형성되어 있으며, 상기 생크삽입부의 외측 둘레에는 키홈이 형성된 어댑터와;

   상기 어댑터의 키홈에 결합되고, 공구홀더의 생크가 상기 어댑터의 생크삽입부에 삽입되면 상기 공구홀더의 키홈에 삽입되는 고정키와;

   상기 어댑터의 나사산부에 나사결합되도록 내부 둘레에 나사산이 형성된 너트부재와;

   상기 너트부재의 내측에 삽입고정되어, 공구홀더의 생크가 상기 어댑터의 생크삽입부에 삽입된 상태에서 상기 공구홀더를 축방향으로 고정하고, 상기 너트부재의 회전시 상기 고정키에 의해 일정범위내에서 회전이 제한되는 한편, 상기 너트부재의 내측면과의 사이에 오링이 개재되어 상기 너트부재 회전시 함께 회전되는 공구홀더고정부재;

   로 이루어진 기계가공공구의 퀵 체인저.
2. 제1항에 있어서, 상기 공구홀더고정부재는, 내측면에 상기 공구홀더의 삽입시 축방향 빠짐을 방지하기 위하여 상기 공구홀더의 플랜지 둘레면을 따라 형성된 플랜지홈에 대응되는 형상의 돌출키가 형성되어 있고; 상기 너트부재의 회전시 상 기 고정키에 의해 회전이 제한되도록 상기 고정키가 삽입되는 고정키홈이 형성된 것;을 특징으로 하는 기계가공공구의 퀵 체인저.
3. 제2항에 있어서, 상기 공구홀더고정부재의 고정키홈의 저단부에는 경사진 단차부가 형성되어 있고, 상기 너트부재를 푸는 방향으로 회전시키는 경우 상기 고정키의 저면에 상기 단차부가 부딪치는 것을 특징으로 하는 기계가공공구의 퀵 체인저.

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