KR101044046B1

KR101044046B1 - 회전공구용 공구홀더

Info

Publication number: KR101044046B1
Application number: KR1020090070163A
Authority: KR
Inventors: 박진우
Original assignee: 이더블유에스 코리아 주식회사
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-06-23
Also published as: KR20110012441A

Abstract

본 발명은 공구홀더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 동력이 툴스핀들(3)로 전달되고 상기 툴스핀들(3)에는 어댑터(4)가 끼워지며, 상기 어댑터(4)에는 공구가 결합된 콜렛(5)이 결합되되, 상기 어댑터(4)에는 다각형의 돌기(4a)를 형성하고 상기 툴스핀들(3)에는 돌기(4a)가 끼워질 수 있는 홈이 형성되어 돌기(4a)와 홈의 결합으로 툴스핀들(3)로 전달된 회전동력을 어댑터(4) 및 콜렛(5)으로 원활히 전달할 수 있는 회전공구용 공구홀더이다.

공구홀더, 툴스핀들, 어댑터, 콜렛너트, 콜렛, 공구구동샤프트, 로크너트

Description

회전공구용 공구홀더{Tool holder}

본 발명은 공구홀더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 동력이 툴스핀들로 전달되고 상기 툴스핀들에는 어댑터가 끼워지며, 상기 어댑터에는 공구가 결합된 콜렛이 결합되되, 상기 어댑터에는 다각형의 돌기를 형성하고 상기 툴스핀들에는 돌기가 끼워질 수 있는 홈이 형성되어 돌기와 홈의 결합으로 툴스핀들로 전달된 회전동력을 어댑터 및 콜렛으로 원활히 전달할 수 있는 회전공구용 공구홀더이다.

종래의 회전공구홀더로서는 본 출원인이 선출원한 특허 제10-2007-0050655호에 개시되어 있는 스핀들을 분리한 회전공구홀더가 있으며, 또 다른 것으로서는 실용신안출원 제20-2008-0010131호에 개시되어 있는 회전공구용 공구홀더가 있다.

도 8에 도시되어 있는 공구홀더는 콜렛(2)과 툴스핀들(3)이 일체형으로 형성되어 있는 회전공구홀더로서 공구교환을 위해서는 콜렛너트(1)를 풀어서 공구를 직 접 교환해주거나 공구홀더 전체를 터렛공구대에서 분리한뒤 새로운 공구홀더를 끼우는 방식으로 공구교환을 행할 수 있다.

전자의 방식은 공구를 교환한 뒤 새로운 공구에 대해서는 정밀도를 잡는 작업이 필요하여 작업의 효율성이 떨어지고, 후자의 방식은 공구 자체에 대한 정밀도는 잡아주지 않아도 괜찮을 수는 있으나 공구홀더 전체에 대해 정밀도를 잡는 작업이 필요하며 사용하고자 하는 공구 하나마다 공구홀더가 하나씩 필요하게 되므로 사용자는 공구홀더의 구입비용 및 유지보수비용에 부담을 갖게 된다.

또한, 콜렛(2)과 툴스핀들(3) 사이의 결합력을 늘리고 정밀도를 향상시키기 위해 콜렛(2)이 테이퍼져 있으나, 콜렛너트(1)에 의해서만 콜렛(2)과 툴스핀들(3)이 체결되므로 그 결합력이 떨어지게 되어 강력절삭용으로는 사용하기가 어려운 문제가 있다.

도 9에 도시되어 있는 공구홀더는 콜렛(109)을 고정시켜주는 어탭터(107)의 일측에 체결용 세트스크류(108)가 형성되어 툴스핀들(4)과 어댑터(107) 및 콜릿(109)을 고정시켜 동력을 전달하게 된다.

이런 공구홀더는 세트스크류(108)에 의해 어댑터(107) 및 콜렛(109)이 툴스핀들(4)과 체결되므로 일측 방향에만 형성되어 있는 세트스크류(108)의 조임력에 따라 공구홀더의 중심점이 변하게 되어 가공정밀도를 떨어뜨릴 수 있는 문제가 있다.

이런 문제를 해결하기 위해 어댑터(107)의 양측에 세트스크류(108)를 형성할 경우 좌우측에 각각 별도로 형성되어 있는 세트스크류를 조정하여 절대중심점에 공구홀더의 중심점을 맞추기가 용이하지 않으며, 어댑터(107)가 일자형으로 형성되어 있어 어댑터의 측면이 툴스핀들의 내면에 어느 한쪽이 먼저 닿기 때문에 결합이 어려운 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 툴스핀들, 어댑터 및 콜렛이 형성된 회전공구홀더를 제공하되 상기 어댑터의 일단에는 다각형의 돌기를 형성하고 툴스핀들에는 상기 돌기와 형상이 일치하는 홈을 형성하여 툴스핀들로 전달된 회전동력이 어댑터 및 콜렛으로 무리없이 전달될 수 있는 회전공구용 공구홀더를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 돌기와 홈으로 인해 로크너트의 체결력 만으로도 어댑터와 툴스핀들과의 동력전달이 원활히 이루어짐으로써 공작물 가공시 발생하는 가공부하를 견딜 수 있으며, 별도의 세트스크류가 없어도 결합이 이루어짐으로써 가공정밀도를 향상시킨 회전공구용 공구홀더를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 툴스핀들, 어댑터 및 콜렛이 형성된 회전공구홀더를 제공하되, 상기 어댑터에는 다각형의 돌기를 형성하고, 상기 툴스핀들에는 다각형의 돌기와 형상이 일치하는 홈을 형성한다.

본 발명에 의한 회전공구용 공구홀더는 어댑터의 일단에는 다각형의 돌기를 형성하고 툴스핀들에는 상기 돌기와 형상이 일치하는 홈을 형성하여 툴스핀들로 전 달된 회전동력이 어댑터 및 콜렛으로 무리 없이 전달될 수 있으며, 상기 돌기와 홈으로 인해 로크너트의 체결력 만으로도 어댑터와 툴스핀들 간의 동력전달이 원활히 이루어짐으로써 공작물 가공시 발생하는 가공부하를 견딜 수 있으며, 세트스크류가 없어도 결합이 이루어짐으로써 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 공구홀더를 장착하고 탈착함을 되풀이하여도 어댑터의 테이퍼면과 돌기로 인해 공구홀더가 항상 일정한 위치에 결합되어 공구홀더의 탈부착에 대한 반복정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명이 주로 사용되는 분야는 회전공구가 착탈될 수 있는 공구대이며, 상술한 공구대는 터렛공구대나 자동선반, 머시닝센터 등 공작기계의 공구대에 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성예시도이고, 도 2는 도 1의 분리구성도이며, 도 3은 도 1의 절개구성도이며, 도 4는 도 3의 일부분 확대도이고, 도 5 내지 도 6은 본 발명의 일부구성예시도로서, 본 발명에 의한 회전공구용 공구홀더는 모터의 동력이 툴스핀들(3)로 전달되고 상기 툴스핀들(3)에는 어댑터(4)가 끼워지며, 상기 어댑터(4)에는 회전공구(7)가 고정되는 콜렛(5)이 결합되는 공구홀더에 있어서, 상기 어댑터(4)에는 다각형의 돌기(4a)가 형성되고, 상기 툴스핀들(3)에는 다각형의 돌기(4a)와 형상이 일치하는 홈(3a)이 형성되어 있다.

먼저, 모터의 동력 즉, 회전공구(7)를 회전시키기 위한 동력은 동력전달수단을 통해 키이(12)로 전달되게 되고, 키이(12)로 전달된 동력은 공구구동샤프트(2)로 전달되게 된다. 상기 공구구동샤프트(2)로 전달된 동력은 다시 툴스핀들(3)로 전달되게 되는데, 실제 실시에서는 주로 툴스핀들(3)과 공구구동샤프트(2)가 일체로 형성되나, 도 3에 도시된 경우는 툴스핀들(3)과 공구구동샤프트(2)가 별개로 형성되어 있다.

상기 툴스핀들(3)로 전달된 동력은 툴스핀들(3)에 끼워져 있는 어댑터(4)로 전달되게 되며 상기 어댑터(4)로 전달된 동력은 어댑터(4)와 결합되어 있는 콜 렛(5)으로 전달되게 되는데, 본 발명은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 어댑터(4)의 일측에는 삼각형의 돌기(4a)가 형성되고 상기 돌기(4a)의 형상과 일치하는 홈(3a)이 툴스핀들(3)에 형성되어 있어 상기 돌기(4a)와 홈(3a)의 결합으로 툴스핀들(3)의 회전동력이 어댑터(4)로 원활하게 전달될 수 있다.

상기 어댑터(4)로 전달된 동력은 콜렛(5)으로 전달되고 다시 콜렛너트(6)에 의해 콜렛(5)과 결합되어 있는 회전공구(7)로 전달되게 된다.

상술한 회전공구(7)는 드릴이나 탭 등의 절삭공구이며, 미설명부호는 로크너트(8), 전방커버(9), 베어링(10, 11), 테이퍼면(13), 후방커버(14) 및 멈춤링(15)이다.

이때 상기 어댑터(4)는 로크너트(8)에 의해 툴스핀들(3)과 결합되며, 상기 로크너트(8)의 일측에는 어댑터(4)가 툴스핀들(3)에 결합된 후 공작물의 가공을 실시한 다음 어댑터(4)를 준비되어 있는 다른 어댑터로 교환하기 위해 로크너트(8)를 풀어줄 때 툴스핀들(3)에 끼어서 분리가 용이하지 못한 어댑터(4)가 멈춤링(15)의 걸림으로 인하여 툴스핀들(3)에서 어댑터를 쉽게 분리할 수 있도록 형성되어 있다.

부연하면, 로크너트(8)의 내경에는 나사가 형성되고 툴스핀들(3)의 일측에도 상기 나사와 결합되는 나사가 형성되어 서로 나사 결합되며, 로크너트(8)를 죌수록 어댑터(4)는 키이(12) 쪽으로 이동하게 되어 어댑터 날개부(4c)의 후면은 툴스핀들의 전면(3b)에 밀착되고 동시에 어댑터(4)의 테이퍼부와 툴스핀들(3)의 테이퍼부 또한 밀착되어 테이퍼면(13) 결합이 이루어진다.

실제로 결합되는 순서는 툴스핀들(3)에 형성된 홈(3a)에 어댑터(4)의 돌기(4a)를 적당히 끼운 다음 어댑터(4)를 키이(12) 방향으로 밀어주면서 로크너트를 돌려주게 되면 로크너트가 완전히 체결되기 전에 테이퍼면(13)을 따라 어댑터(4)가 툴스핀들(3)과 결합되면서 결합동심이 형성되기 시작하고 이후 로크너트의 완전한 체결로 결합이 완료된다.

이때, 상기 로크너트(8)에 형성된 나사부의 길이보다 어댑터(4)에 형성된 돌기(4a)의 길이가 더 길어야만 로크너트(8)를 체결하기 전에 돌기(4a)의 끝부분을 툴스핀들(3)의 홈(3a)에 끼워넣을 수 있다. 만약 돌기(4a)의 길이가 로크너트(8)에 형성된 나사부의 길이보다 짧게 되면 로크너트(8)를 체결하는 중에 돌기(4a)가 홈(3a)에 끼워지지 않은 상태에서 로크너트(8)의 체결을 방해할 수 있다.

여기서, 돌기(4a)와 홈(3a)의 결합으로 인한 역할은 로크너트(8)를 완전히 체결한 상태에서도 어댑터(4)와 툴스핀들(3)의 제작상의 불균일성으로 인하여 테이퍼면(13)이 제대로 절삭력을 전달할 수 없는 경우가 발생하여도 동력을 충분히 전달할 수 있다.

본 발명의 주요한 특징 중 하나는 어댑터(4)가 툴스핀들(3)에서 분리될 수 있다는 점으로서, 공구교환을 위해 콜렛너트(6)를 풀고 공구를 교환하게 되면 공구 교환 후 정도를 재조정해주어야 하는 불편함이 생길 수 있고, 이를 방지하고자 공구홀더 전체를 터렛공구대에서 분리해주는 방식을 사용하는 경우 공구홀더를 다수 확보하고 있어야하는 부담이 생기게 된다.

본 발명은 이러한 불합리한 점을 해소하기 위해 툴스핀들(3)에서 어댑터(4)가 분리될 수 있도록 형성함으로써 확보하고 있어야 할 공구홀더의 수를 줄일 수 있으며, 툴스핀들(3)과 어댑터(4)의 접촉면을 테이퍼면(13)으로 형성하여 반복체결에도 그 정도를 확보할 수 있다.

부연하면, 어댑터(4)가 툴스핀들(3)과 접촉되는 면은 우선 테이퍼면(13)에 의한 구속이 이루어지고 일정량 삽입된 후에는 툴스핀들의 전면(3b)과 어댑터 날개부(4c)의 후면이 접촉됨으로써 이면구속이 이루어지게 되어 결국 접촉면적의 확대로 동력전달이 원활해지고 테이퍼면(13)에 따른 정밀도의 확보가 용이하다.

본 발명의 또 다른 특징은 로크너트(8)가 어댑터(4)에 고정되어 어댑터(4)로부터 분리되지 않도록 형성되어 있는 점이다. 즉, 본 발명에 따른 공구홀더에는 하나의 어댑터(4)에 하나의 로크너트(8)가 체결되며 상기 로크너트(8)에는 멈춤링(15)이 결합되어 있어서 상기 멈춤링(15)을 임의로 제거하지 않는 이상 로크너트(8)와 어댑터(4)는 서로 분리되지 않는다.

이러한 구성의 장점은 콜렛(5)에 로크너트(8)의 내경보다 큰 공구 즉, 밀아 바나 밀링커터 등의 공구가 체결되게 되면 종래의 공구홀더는 먼저 공구를 풀고 난 뒤에 로크너트를 풀어서 어댑터나 콜렛을 공구홀더에서 제거하는 방식이 보통이나, 본 발명은 공구를 분리하지 않고도 어댑터 전체를 공구홀더에서 제거할 수 있다.

부연하면, 로크너트(8)를 툴스핀들(3)에서 풀게 되면 로크너트(8)의 멈춤링(15)이 어댑터(4)의 날개부(4c)를 밀게 되고 이로 인해 어댑터(4)와 로크너트(8)가 툴스핀들(3)에서 같이 빠지게 되므로 콜렛너트(6)에 의해 체결되어 있는 공구를 분리하지 않아도 공구교환이 가능하다.

따라서, 본 발명에 의한 공구홀더는 공구홀더를 하나만 확보하고 있으면 다수의 어댑터를 교환하여 사용할 수 있으므로 공구홀더를 확보하는 비용을 줄일 수 있다.

상기 어댑터에 형성된 돌기(4a)나 키 형상이 돌기(4b)는 공구의 결합방향성을 유지하는데 도움을 준다. 즉, 공구가 결합될 때 어느 일정한 각도에서 결합되어야만 그 정도가 확보되는 경우가 발생할 수 있으며, 이런 경우 어댑터에 별도의 돌기가 없다면 공구는 임의의 각도에서 결합되게 되므로 정도를 유지하기 어려우나, 상기 돌기(4a)나 키 형상의 돌기(4b)는 공구와 함께 어댑터(4)를 툴스핀들(3)에서 분리한 뒤 다시 사용하고자 할 경우 분리 전에 결합되어 있던 위치로 재결합할 수 있어서 공구의 결합방향성을 유지할 수 있다.

본 발명에 의한 공구홀더는 절삭부하(절삭력)가 많이 작용하는 강력절삭용으로도 사용이 가능하다. 이는 툴스핀들(3)과 어댑터(4)가 접하는 테이퍼면(13)이 제1면이 되고, 이와 함께 툴스핀들의 전면(3b)과 어댑터 날개부(4c)의 후면이 접촉하는 면의 제2면이 되어 이면구속으로 결합되어 있으므로 접촉면적이 넓어져 동력전달면적이 넓을 뿐만 아니라, 돌기(4a, 4b)로 인해 강력한 절삭부하가 걸려도 돌기가 파손되지 않는 이상에는 동력전달이 이루어지므로 종래의 공구홀더들에 비해 별도의 체결부재가 없이도 강력절삭용으로 사용할 수 있다.

도시된 실시예에서는 돌기(4a)의 형상이 삼각형이나 경우에 따라 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형 및 팔각형 등으로 형성할 수 있으며 팔각형 이상의 다각형으로도 형성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 타실시 예시도로서, 돌기의 형상을 다각형이 아닌 키 형상으로 형성한 것으로서, 이 역시 상기 키 형상의 돌기(4b)로 인해 툴스핀들(3)로 전달된 동력이 어댑터(4)로 원활히 전달되게 된다.

또한, 본 실시예의 경우 상기 키 형상의 돌기(4b)에 맞는 홈이 툴스핀들(3)에 형성되어야 함은 당연하다.

도 1은 본 발명의 구성예시도

도 2는 도 1의 분리구성도

도 3은 도 1의 절개구성도

도 4는 도 3의 일부분 확대도

도 5 내지 도 6는 본 발명의 일부구성예시도

도 7은 본 발명의 타실시 예시도

도 8 내지 도 9는 종래 회전공구홀더의 구성예시도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1. 몸체 2. 공구구동샤프트

3. 툴스핀들 3a. 홈 3b. (툴스핀들) 전면

4. 어댑터 4a. 돌기 4b. 키 형상의 돌기

4c. 어댑터 날개부

5. 콜렛 6. 콜렛너트

7. 회전공구 8. 로크너트

9. 전방커버 10, 11. 베어링

12. 키이 13. 테이퍼면

14. 후방커버 15. 멈춤링

Claims

모터의 동력이 툴스핀들(3)로 전달되고 상기 툴스핀들(3)에는 어댑터(4)가 끼워지며, 상기 어댑터(4)에는 회전공구(7)가 고정되는 콜렛(5)이 결합되는 공구홀더에 있어서,

상기 어댑터(4)에는 다각형의 돌기(4a)가 형성되고, 상기 툴스핀들(3)에는 다각형의 돌기(4a)와 형상이 일치하는 홈(3a)이 형성되어 있는 것이 특징인 회전공구용 공구홀더
제1항에 있어서,

상기 어댑터(4)는 로크너트(8)에 의해 툴스핀들(3)과 결합되되, 상기 로크너트(8)에 형성된 나사부의 길이보다 어댑터(4)에 형성된 돌기(4a)의 길이가 더 긴 것이 특징인 회전공구용 공구홀더
제1항에 있어서,

상기 어댑터(4)는 로크너트(8)에 의해 툴스핀들(3)과 결합되되, 상기 로크너트(8)에는 멈춤링(15)이 형성되어 로크너트(8)가 툴스핀들(3)에서 분리되면 어댑터(4)도 같이 툴스핀들(8)에서 분리되는 것이 특징인 회전공구용 공구홀더
제1항에 있어서,

상기 어댑터(4)와 툴스핀들(3)은 이면구속되어 접촉면적이 넓어져 동력전달면적이 넓은 것이 특징인 회전공구용 공구홀더
제1항에 있어서,

상기 돌기(4a)는 그 단면이 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형 및 팔각형 중 어느 하나인 것이 특징인 회전공구용 공구홀더