KR100993734B1 - 전동공구의 공구 착탈구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드릴과 같은 공구를 고정시키기 위한 콜릿척을 유압에 의해 작동시키기 위한 전동공구에 관한 것이다. 그의 구성은 전동모터(2); 회전자(8)의 중심에 결합하여 상기 회전자(8)와 일체로 회전되는 스핀들(12); 상기 스핀들(12) 내부에 끼워지는 작동로드(14); 상기 작동로드(14)로 하여금 상기 전동모터(2)의 후방을 향하여 탄성적으로 지지되도록 하는 탄성수단(16); 유압에 의해 상기 작동로드(14)로 하여금 상기 전동모터(2)의 전방을 향하여 이동되도록 하는 유압실린더부(20); 확장단(26)과 이에 일체로 된 고정단(28)으로 구성되는 콜릿척(24);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전동, 스핀, 모터, 유압, 공압, 척, 콜릿, 드릴, 선반, 밀링, 스핀들

Description

전동공구의 공구 착탈구조{moter tool}

본 발명은 전동공구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드릴과 같은 공구를 고정시키기 위한 콜릿척을 유압에 의해 작동시키기 위한 전동공구에 관한 것이다.

전동공구는 전동모터의 회전력을 이용하여 공구를 회전시킴으로써 절삭작업, 볼트 등의 체결작업을 하기 위한 일반적 수단이다. 전동공구는 선반 또는 밀링머신의 작업대 상부에 설치될 수도 있으며 단독으로 사용될 수도 있다.

전동공구의 선단에는 콜릿척이 설치되어 있으며, 이 콜릿척에 드릴, 스크류 드라이버, 소켓 또는 밀링커터 등의 공구가 결합된다. 공구의 마모, 작업의 전환 등 필요에 따라 공구는 수시로 교환되어야 한다. 종래에는 렌치 등의 도구를 이용하여 콜릿척을 벌리거나 좁힘으로써 공구를 교체할 수 있게 하였으나 그 불편함이 많았다.

여기서, 공구의 교환을 용이하게 하기 위한 수단의 필요성이 대두되며, 종래 이러한 수단을 가지는 전동공구가 도 1 및 도 2의 단면도를 통해 도시된다.

도 1과 도 2에 도시된 것은 선반, 밀링머신 등에 설치되는 전동공구이다. 고 정자(106)와 회전자(108)로 구성되는 전동모터(102)의 후방에 유압실린더부(120)가 일체로 부착된다. 유압실린더부(120)에는 유압호스가 연결된다. 회전자(108)의 중심에는 회전자와 함께 회전될 수 있도록 스핀들(112)이 결합된다. 스핀들(112)은 파이프형태로서 그 내부에는 작동로드(114)가 끼워져 함께 스핀들(112)과 함께 회전될 수 있게 되어 있다. 스핀들(112)의 선단은 내경이 원추형으로 가공된 척홀더(113)가 일체로 연결된다.

전동모터(2)의 전방에는 클램핑부(140)가 결합된다. 작동로드(114)의 진퇴에 의해 콜릿척(124)이 척홀더(113)에 삽입되거나 척홀더(113)로부터 이탈된다. 콜릿척(124)의 외경은 척홀더(113)의 내경과 대응되게 원추형으로 되어 있다.

작동로드(114)는 다수의 판스프링(118)에 의해 도면상 우축으로 탄성력을 받게 된다. 콜릿척(124)이 오므라든 상태, 즉 공구(T)가 물린 상태가 도 1에 도시된다. 유압이 유압실린더부(120)에 전달되면 판스프링(118)의 탄성력을 극복하고 작동로드(114)는 도면상 좌측으로 기동하여 도 2의 상태가 된다.

콜릿척(124)은 세부분 또는 그 이상의 부분으로 쪼개져(slit) 있으며 좁아지거나 넓어지게 된다. 작동로드(114)의 선단과 콜릿척(124)의 연결부는 도시된 바와 같이 다소 복잡하게 되어 있다. 단면이 "유(U)"자 형태인 원통 형상의 록킹캡(142)이 작동로드(114) 선단에 나사결합되며 록킹캡(142)에 원주벽을 따라 타공된 수개의 강구홀(144)에는 강구(146)가 각각 끼워진다. 척홀더(113)의 후방에는 플랜지(148)가 일체로 부착된 록킹로드(150)가 나사결합되어 있다.

척홀더(113)의 내부에는 경사진 턱을 경계로 상대적으로 작고 큰 내경으로 구성된 제1,2 록킹캡유동홀(152,154)이 마련된다. 도 1의 상태에서 작동로드(114)가 판스프링(118)에 의해 도면상 우측으로 당겨지면 강구(146)가 상대적으로 작은 내경을 가지는 제1 록킹캡유도홀(152)에 끼워지고 강구(146)로 하여금 플랜지(148)를 강하게 압박하게 하여 콜릿척(124)이 스핀들(112)과 함께 회전되도록 한다.

도 2에서와 같이, 유압이 가해지면 작동로드(114)가 도면상 좌측으로 기동하여 강구(146)가 상대적으로 큰 내경을 가지는 제2 록킹캡유도홀(154)에 머물게 한다. 이 상태는 강구(146)가 강구홀(144)에 끼워진 상태로 유동될 수 있는 상태이다. 도 2의 상태에서 작업자는 콜릿척(124)을 도면상 좌측으로 잡아당겨 빼내고 공구(T)를 교환할 수 있다.

설명된 바와 같이 종래 전동공구는 콜릿척(124)을 편리하게 교환할 수 있게 하는 효과를 제공하고 있지만 구성이 복잡하다는 문제가 있다.

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 유압에 의해 공구(tool)를 용이하게 교환할 수 있는 전동공구를 제공하되 그 구조를 단순화하여 생산비용을 낮출 수 있는 전동공구를 제공하는 것을 구체적인 목적으로 한다.

위와 같은 목적은, 고정자와 회전자로 구성되는 전동모터; 상기 회전자의 중심에 결합하여 회전자와 일체로 회전되는 것으로서, 내주에 제1 테이퍼면을 갖는 척결합부가 선단에 형성되는 파이프 형태의 스핀들; 상기 척결합부의 보호를 위한 아대; 길이방향을 따라 유동 가능하게 상기 스핀들 내부에 끼워지는 봉형상의 작동로드; 상기 작동로드로 하여금 상기 전동모터의 후방을 향하여 탄성적으로 지지되도록 하는 탄성수단; 상기 전동모터의 모터하우징 후단에 결합되는 것으로서, 유압에 의해 상기 작동로드로 하여금 상기 탄성수단의 탄성력을 극복하고 상기 전동모터의 전방을 향하여 이동되도록 하는 유압실린더부; 확장단과 이에 일체로 된 고정단으로 구성되되, 상기 고정단은 상기 작동로드의 선단에 나사결합되며, 상기 확장단은 원주방향을 따라 수개의 슬릿(slit)이 마련되어 반경방향으로 확개될 수 있으며 상기 확장단의 외주에는 상기 제1 테이퍼면에 대응되는 제2 테이퍼면이 형성됨으로써, 상기 작동로드의 기동에 따라 상기 확장단이 오므라들어 공구를 조이거나 이완하여 상기 공구를 탈거할 수 있게 하는 콜릿척을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동공구의 공구 착탈구조에 의해 달성된다.

위와 같은 구성에 의하면, 유압에 의해 공구(tool)를 용이하게 교환할 수 있는 전동공구가 제공되며, 나아가 구조가 단순하여 생산비용을 낮출 수 있는 전동공구가 제공된다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 더욱 상 세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전동공구의 정상상태에서의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전동공구의 유압실린더가 작동된 상태에서의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 콜릿척의 사시도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 콜릿척의 사시도이다.

이하, 도 3을 주로 참조하여 설명한다. 전동모터(2)는 원통형 하우징(4)의 내벽에 고정되는 고정자(6, stator)와 베어링수단(10)에 의해 지지된 상태에서 유도기전력에 의해 고정자(6)의 내부에서 회전하는 회전자(8, rotor)로 구성된다.

회전체의 의미를 가지는 스핀들(12, spindle)은 회전자(8)의 중심에 결합하여 회전자(8)와 일체로 회전되는 것으로서 파이프 형태를 가진다. 스핀들(12)의 선단은 척결합부(13)가 된다. 스핀들(12) 내부에는 봉형상의 작동로드(14)이 길이방향을 따라 유동 가능하게 끼워진다. 스핀들의 척결합부(13)의 내주에는 제1 테이퍼면(13a)이 형성된다. 제1 테이퍼면(13a)은 전동모터(2)의 전방을 향하여 스핀들(12)의 내경이 점차 넓어지게끔 형성된다.

탄성수단(16)은 작동로드(14)로 하여금 전동모터(2)의 후방을 향하여 탄성적으로 지지되도록 한다. 탄성수단(16)은 공지된 사항이므로 간략히 설명한다. 탄성수단(16)은 다수의 판스프링(18)으로 구성된다. 판스프링(18)은 작동로드(14)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 설치되며 환형의 판형상을 가진다.

유압실린더부(20)는 전동모터 하우징(4)의 후단에 나사결합되는 것으로서, 유압에 의해 작동로드(14)로 하여금 판스프링(18)의 탄성력을 극복하고 전동모 터(2)의 전방을 향하여 이동되도록 한다. 이 결과로 판스프링(18)은 도 4에 도시된 상태로 형태가 변형된다. 유압실린더부(20) 또한 공지된 사항이므로 간략히 설명한다. 유압실린더의 푸시로드(22, push rod)는 유압의 입력 위치의 변경에 의해 전동모터(2)의 전방 또는 후방으로 위치이동될 수 있다. 푸시로드(22)의 선단(22a)은 작동로드(14)의 후단(14a)에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 도시된 바에 의하면 간접적으로 연결(평상시 푸시로드(22)의 선단(22a)이 작동로드(14)의 후단(14a)으로부터 이격되어 있음을 의미함)되는데, 푸시로드(22)는 해머처럼 작동로드(14)의 후단을 타격할 수 있게 되어 있다. 이 타격에 의한 충격으로 탄성수단의 큰 힘을 극복하고 작동로드(14)를 전동모터(2)의 전방으로 밀어낼 수 있게 되는 것이다.

이하, 도 5를 더 참조하여 설명한다. 콜릿척(24)은 확장단(26)과 이에 일체로 형성된 고정단(28)으로 구성된다. 고정단(28)은 작동로드(14)의 선단에 나사결합된다. 확장단(26)은 원주방향을 따라 수개의 슬릿(30, slit)이 마련되어 반경방향으로 확개될 수 있으며 확장단(26)의 외주에는 척결합부(13)의 제1 테이퍼면(13a)에 대응되는 경사도로 제2 테이퍼면(26a)이 형성된다. 콜릿척의 확장단(26)은 슬릿(30)에 의해 방사대칭되는 형태로 3부분 또는 그 이상의 부분으로 분할될 수 있다.

즉, 탄성수단(16)의 탄성력에 의해 콜릿척(24)이 도면상 우측으로 당겨져 오므라들면서 공구(T)를 고정하게 되며(도 3의 상태), 푸시로드(22)의 충격으로 작동로드(14)가 도면상 좌측으로 밀려 콜릿척(24)이 확장되면 콜릿척(24)으로부터 공구(T)를 쉽게 탈거할 수 있게 된다(도 4의 상태).

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 콜릿척(24)의 내주면에는 방사대칭 형태로 수개의 압박돌기(32)가 돌출될 수 있다(도 6 참조). 이 압박돌기(32)는 공구(T)와의 마찰력을 높임으로써 콜릿척과 공구의 결합력을 높이기 위한 것이다. 압박돌기(32)는 압력의 고른 분배를 위해 선형(line shape)으로 형성됨이 바람직하다.

전동모터(2)의 캡하우징(33)으로부터 전방으로 돌출되는 스핀들의 일부분, 즉 척결합부(13)는 부싱 형태의 아대(34)에 의해 보호되도록 할 수 있다.

본 발명의 특징은 작동로드(14)와 콜릿척(24)을 직접 연결하여 구조를 간단하게 한다는 것에 가장 큰 특징이 있다. 나아가 작동로드(14)와 콜릿척(24)을 나사결합함으로써 분해 조립이 용이하게 하는 것에 다른 특징이 있다.

전동공구의 주된 구성요소인 전동모터(2)는 선반, 밀링머신 등의 공작기계의 주축의 위치에 설치될 수도 있으며 핸드드릴과 같이 독립적으로 사용될 수도 있다. 그 사용처에 따라 중량 내지 구체적인 형태가 결정되어야 할 것이다.

도 1 내지 도 2는 종래 전동공구의 단면도로서, 도 1은 정상상태를 도 2는 공구를 빼낼 수 있도록 유압실린더가 작동된 상태를 각 도시한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전동공구의 정상상태에서의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전동공구의 유압실린더가 작동된 상태에서의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 콜릿척의 사시도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 콜릿척의 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2 ; 전동모터 6 ; 고정자

8 ; 회전자 12 ; 스핀들

14 ; 작동로드 16 ; 탄성수단

18 ; 판스프링 20 ; 유압실린더부

22 ; 푸시로드 24 ; 콜릿척

32 ; 압박돌기 T ; 공구

Claims (2)

1. 고정자(6)와 회전자(8)로 구성되는 전동모터(2);

   상기 회전자(8)의 중심에 결합하여 상기 회전자(8)와 일체로 회전되는 것으로서, 내주에 제1 테이퍼면(13a)을 갖는 척결합부(13)가 선단에 형성되는 파이프 형태의 스핀들(12);

   상기 척결합부(13)의 보호를 위한 아대(34);

   길이방향을 따라 유동 가능하게 상기 스핀들(12) 내부에 끼워지는 봉형상의 작동로드(14);

   상기 작동로드(14)로 하여금 상기 전동모터(2)의 후방을 향하여 탄성적으로 지지되도록 하는 탄성수단(16);

   상기 전동모터의 하우징(4) 후단에 결합되는 것으로서, 유압에 의해 상기 작동로드(14)로 하여금 상기 탄성수단(16)의 탄성력을 극복하고 상기 전동모터(2)의 전방을 향하여 이동되도록 하는 유압실린더부(20); 및

   확장단(26)과 이에 일체로 된 고정단(28)으로 구성되되, 상기 고정단(28)은 상기 작동로드(14)의 선단에 나사결합되며, 상기 확장단(26)은 원주방향을 따라 수개의 슬릿(30, slit)이 마련되어 반경방향으로 확개될 수 있으며 상기 확장단(26)의 외주에는 상기 제1 테이퍼면(13a)에 대응되는 제2 테이퍼면(26a)이 형성됨으로써, 상기 작동로드(14)의 기동에 따라 상기 확장단(26)이 오므라들어 공구(T)를 조이거나 이완하여 상기 공구(T)를 탈거할 수 있게 하는 콜릿척(24);

   을 포함하되,

   상기 콜릿척의 내주면에는 방사대칭 형태로 수개의 압박돌기(32)가 돌출되는 것을 특징으로 하는 전동공구의 공구 착탈구조.
2. 삭제

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