KR101072989B1

KR101072989B1 - 스핀들 분리형 공구홀더

Info

Publication number: KR101072989B1
Application number: KR1020100006266A
Authority: KR
Inventors: 박중한
Original assignee: 이더블유에스 코리아 주식회사
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2011-10-12
Also published as: KR20110086895A

Abstract

본 발명은 스핀들 분리형 공구홀더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 동력이 샤프트로 전달되고 샤프트로 전달된 동력이 베벨기어 등으로 드라이브샤프트로 전달되며 상기 드라이브샤프트의 일측에는 회전공구의 구동과 결합을 위해 스핀들이 형성된 공구홀더가 형성되되, 상기 공구홀더에 형성된 스핀들을 제1툴스핀들과 제2툴스핀들로 분할하고 상기 제1툴스핀들과 제2툴스핀들을 핀으로 결합하여 제1툴스핀들에 비해 제2툴스핀들의 자유도를 향상시킨 스핀들 분리형 공구홀더이다.

Description

스핀들 분리형 공구홀더{Spindle separation type of tool holder}

본 발명은 스핀들 분리형 공구홀더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 동력이 샤프트로 전달되고 샤프트로 전달된 동력이 베벨기어 등으로 드라이브샤프트로 전달되며 상기 드라이브샤프트의 일측에는 회전공구의 결합과 동력전달을 위해 스핀들이 형성된 공구홀더가 형성되되, 상기 공구홀더에 형성된 스핀들을 제1툴스핀들과 제2툴스핀들로 분할하고 상기 제1툴스핀들과 제2툴스핀들을 핀으로 결합하여 제1툴스핀들에 대해 제2툴스핀들의 자유도를 향상시킨 스핀들 분리형 공구홀더이다.

일반적인 터렛공구대는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 모터(20)의 동력이 샤프트(30)로 전달되고 샤프트(30)로 전달된 동력은 치합되는 한 쌍의 베벨기어(31, 32)를 거쳐 드라이브샤프트(40)로 전달된다. 상기 드라이브샤프트(40)에는 키홈(41)이 형성되고 상기 키홈(41)에는 드라이브샤프트(40)의 일측에 형성된 스핀들(4, 공구구동샤프트)의 키(7)가 결합되어 결국 모터(20)의 회전동력이 회전공구(50)로 전달되게 된다.

이러한 형태의 터렛공구대는 키(7)와 키홈(41)의 결합위치가 매우 중요한데, 키홈(41)의 일측으로 키(7)가 치우쳐져 결합될 경우 고속회전시 키(7)가 키홈(41)에 부딪힘으로써 많은 소음을 발생시키게 된다.

따라서, 이러한 구조의 터렛공구대에서는 키홈(41)과 키(7)의 결합위치를 항상 일정하게 유지시켜주어야만 소음 발생을 줄이고 가공정밀도를 향상시킬 수 있으나, 키홈과 키의 결합위치를 정확히 유지시켜주는데 어려운 점은 먼저 공구홀더의 경우 샤프트의 방향에 대해 방사상으로 보통 8~12개의 공구홀더가 형성되고 이러한 공구홀더에는 회전공구가 결합되는 하나의 공구홀더마다 하나의 키가 형성됨으로써 디스크의 회전에 따라 공구교환이 진행되게 되면 키이홈의 위치는 일정하나 공구홀더에 따라 편심 및 편각져 있는 키가 키홈에 결합될 수 있어 이러한 공구홀더와 디스크의 조립오차에 의해서든 공구홀더 자체의 가공오차에 의해서든 항상 동일한 상태로 키와 키홈을 결합시키기가 용이하지 않다.

또 다른 점으로서는 터렛공구대의 가공시간이 길어질수록 터렛공구대 내에는 베벨기어(31, 32)의 기어접촉 등으로 인해 높은 열이 발생하게 되고 이러한 열발생으로 인해 샤프트(30) 등의 구성에 열변형이 발생하여 결국 드라이브샤프트(40)의 위치를 변화시킴으로써 키홈(41)의 위치를 변화시키는 문제가 발생할 수 있다.

즉, 다수의 공구홀더에 형성된 키의 위치가 모두 일정하다 하더라도 열변형으로 인해 드라이브샤프트(40)가 샤프트(30)의 축방향으로 변위가 발생하게 되면 키(7)가 키홈(41)의 중심이 아닌 일측으로 치우쳐진 상태로 결합될 수 있고 이로 인해 많은 소음이 발생될 수 있다.

키가 키홈의 일측으로 치우쳐서 결합될 경우 동력손실 및 소음발생문제와 함께 공구홀더 내에 형성된 스핀들의 회전을 지지해주는 베어링의 내구성에도 문제가 생길 수 있다. 즉, 키가 일측 방향으로만 힘을 받는 상태에서 가공이 진행될 경우 베어링 역시 한쪽으로만 힘을 받는 상태에서 가공을 진행하게 되고 이러한 상태에서 가공이 계속하여 이루어질 경우 베어링이 소착되어 공구홀더의 사용수명이 저하되거나 유지보수비용이 많이 발생되게 된다.

또한, 키가 키홈의 일측으로 치우쳐짐으로 인해 회전동력의 전달 시 키가 키홈에 부딪히게 되고 이러한 부딪힘으로 인해 스핀들과 함께 공구홀더가 떨리게 되어 결국 회전공구를 떨게 하여 가공정밀도를 떨어뜨리게 된다.

이러한 문제점들을 해결하고자 본 출원인이 선출원한 특허출원 제10-2007-0050655호에는 스핀들을 분리한 회전공구홀더가 제안되어 있으며 도 3에 도시되어 있다.

도 3에 도시된 회전공구홀더는 종래 하나의 구성품 즉, 일체로 형성되어 있던 스핀들을 툴스핀들(3)과 공구구동샤프트(4)로 나누어 형성하고 상기 툴스핀들(3)과 공구구동샤프트(4)에 각각 동력전달구성 즉, 스플라인, 다각형의 축 및 보스, 내외륜 기어치합구조 등을 형성하여 동력을 전달하는 형태로 제안되어 있다.

상기 스핀들을 분리한 공구홀더의 가장 큰 특징은 툴스핀들과 공구구동샤프트를 분리하여 형성함으로써 툴스핀들에 대한 공구구동샤프트의 자유도를 향상시킬 수 있어 키홈의 위치가 어느 정도 변하더라도 동력전달을 원활히 할 수 있는 장점이 있으나, 툴스핀들 및 공구구동샤프트에 복잡한 형태의 동력전달구성을 각각 형성하여야 함으로써 제조비용이 상승되는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 종래 일체로 형성되어 있던 공구홀더 내의 스핀들을 제1툴스핀들과 제2툴스핀들로 나누어 형성하되 상기 제1툴스핀들 및 제2툴스핀들 사이를 핀으로 결합하여 제2툴스핀들의 자유도를 향상시킬 수 있는 스핀들 분리형 공구홀더를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 제1툴스핀들과 제2툴스핀들의 외부에 지지링을 형성하여 외력이 작용하지 않을 경우 제1툴스핀들에 대한 제2툴스핀들의 진직도를 유지시켜줄 수 있는 스핀들 분리형 공구홀더를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 상기 제1툴스핀들의 일측에는 제2툴스핀들에 형성된 키의 방향과 직교하는 방향의 요홈부를 형성하고 상기 제2툴스핀들에는 상기 요홈부에 삽입되는 형태의 돌출부를 형성하여 제2툴스핀들이 키의 방향과 직교되는 방향으로의 자유도를 향상시킨 스핀들 분리형 공구홀더를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 스핀들 분리형 공구홀더는 스핀들에 형성된 키와 드라이브샤프트에 형성된 키홈에 의해 모터의 동력이 회전공구로 전달되는 터렛공구대용 공구홀더에 있어서, 상기 스핀들은 회전공구가 결합되는 콜렛과 직접 접촉되어 동력이 전달되며 디스크에 일부가 삽입되는 바디 내에 형성된 제1툴스핀들과, 상기 제1툴스핀들의 일측에 형성되고 일측에는 키이가 형성된 제2툴스핀들로 나누어 형성되되, 상기 제1툴스핀들과 제2툴스핀들은 핀에 의해 서로 결합함으로써 제1툴스핀들에 대해 제2툴스핀들의 자유도를 준다.

본 발명에 의한 스핀들 분리형 공구홀더는 종래 일체로 형성되어 있던 공구홀더 내의 스핀들을 제1툴스핀들과 제2툴스핀들로 나누어 형성하되 상기 제1툴스핀들 및 제2툴스핀들 사이를 핀으로 결합하여 제2툴스핀들의 자유도를 향상시켜 소음발생을 줄이고 공구홀더의 내구성을 증대시킬 수 있으며, 상기 제1툴스핀들과 제2툴스핀들의 외부에 지지링을 형성하여 외력이 작용하지 않을 경우 제2툴스핀들의 진직도를 유지시켜줄 수 있다.

도 1은 종래 터렛공구대의 구성예시도
도 2는 종래 터렛공구대의 동력전달상태 예시도
도 3는 종래 공구홀더의 구성예시도
도 4는 본 발명의 구성예시도
도 5는 도 4의 일부분 확대도
도 6은 본 발명의 일부구성사시도
도 7은 본 발명의 사용상태예시도

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

도 4는 본 발명의 구성예시도이고, 도 5는 도 4의 일부분 확대도이며, 도 6은 본 발명의 일부구성사시도이며, 도 7은 본 발명의 사용상태예시도로서, 본 발명에 의한 스핀들 분리형 공구홀더는 스핀들에 형성된 키(7)와 드라이브샤프트(40)에 형성된 키홈(41)에 의해 모터(20)의 동력이 회전공구(50)로 전달되는 터렛공구대용 공구홀더에 있어서, 상기 스핀들은 회전공구가 결합되는 콜렛(2)과 직접 접촉되어 동력이 전달되며 디스크에 일부가 삽입되는 바디(10) 내에 형성된 제1툴스핀들(21)과, 상기 제1툴스핀들(21)의 일측에 형성되고 일측에는 키(7)가 형성된 제2툴스핀들(22)로 나누어 형성되되, 상기 제1툴스핀들(21)과 제2툴스핀들(22)은 핀(23)에 의해 서로 결합되어 있는 것이 특징이다.

먼저, 모터(20)의 동력은 샤프트(30)를 거쳐 베벨기어(31)로 전달되고 상기 베벨기어(31)와 치합되어 있는 베벨기어(32)를 통해 드라이브샤프트(40)로 전달되며 상기 드라이브샤프트(40)에는 키홈(41)이 형성되어 있다. 또한, 상기 드라이브샤프트(40)의 일측에는 키(7)가 형성된 제2툴스핀들(22)이 형성되고 상기 제2툴스핀들(22)의 일측에는 제1툴스핀들(21)이 형성되어 있다.

상기 제1툴스핀들(21)과 제2툴스핀들(22)은 관통된 홀(도면부호 없음)이 형성되어 있으며 상기 홀에는 핀(23)이 끼워져 있다. 상기 핀(23)에 의해 제1툴스핀들(21)과 제2툴스핀들(22)은 결합된 상태를 유지하게 되고 키(7)로 전달된 회전동력 또한 제1툴스핀들(21)로 전달될 수 있다.

물론, 회전동력은 제1툴스핀들(21)과 제2툴스핀들(22)이 서로 접촉하는 면으로도 전달이 이루어짐은 당연하다.

상기 핀(23)은 제1툴스핀들(21)과 억지끼움식으로 결합될 수도 있고 경우에 따라 핀(23)의 일측에 멈춤링(도시하지 않음)을 형성하여 핀(23)이 결합된 후에는 제1툴스핀들(21)에서 임의로 빠지는 것을 방지할 수도 있으며, 핀(23)을 나사형태로 형성하고 제1툴스핀들(21)에 형성된 홀에는 나사산을 형성하여 서로 나사결합하는 형태로 형성할 수도 있다.

상기 핀(23)을 나사형태로 형성하는 경우 제1툴스핀들(21)에 형성된 홀은 일측이 관통되지 않도록 형성하는 것이 바람직하며, 제2툴스핀들(22)의 홀과 상기 홀에 결합되는 핀(23)의 일부분은 나사가 형성되지 않는 것이 바람직하다.

또한, 도시된 바와 같이 상기 제1툴스핀들(21)에는 요홈부(21a)를 형성하고 상기 제2툴스핀들(22)에는 상기 요홈부(21a)의 형상과 일치하는 형상의 돌출부(22a)를 형성하여 제2툴스핀들(22)이 핀(23)에 의해 제1툴스핀들(21)에 결합된 상태에서 요홈부(21a)가 형성된 방향으로의 자유도 즉, 움직임이 가능하도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기 요홈부(21a)는 키(7)가 형성된 방향과 직교하는 방향으로 형성하는 것이 더욱 바람직한데 이는 키(7)가 형성된 방향은 드라이브샤프트(40)에 형성된 키홈(41)의 형상으로 인해 제2툴스핀들(22)이 간섭을 받지 않는 반면 키(7)가 형성된 방향과 직교하는 방향으로는 키홈(41)에 의해 그 움직임이 제한되므로 키홈(41)의 간섭에 따른 키(7)의 이동량을 확보하기 위해서이다.

상기 핀(23)은 제1툴스핀들(21)에는 억지끼움식으로 끼워져 한 번 끼워지고 나면 별도의 외력이 없는 이상 분리되지 않도록 유지되는 것이 바람직하며, 제2툴스핀들(22)에는 조금 여유를 가지도록 결합되는 것이 더욱 바람직하다.

즉, 제1툴스핀들(21)에 결합된 핀(23)은 억지끼움으로 그 위치가 유지되는 대신 제2툴스핀들(22)은 핀(23)의 외경보다 제2툴스핀들(22)에 형성된 홀의 직경을 조금 크게 형성하여 제2툴스핀들(22)이 핀(23)을 힌지로 자유롭게 움직일 수 있도록 형성하여야만 소망하는 목적을 달성할 수 있다.

상술한 실시예에서 별도의 외력이 없이도 상기 제2툴스핀들(22) 자체의 자중으로 인해 제2툴스핀들(22)이 핀(23)을 힌지로 하여 임의로 회전될 수 있으므로 제1툴스핀들(21)과 제2툴스핀들(22)이 결합된 결합부의 외부에 지지링(24)을 부가 형성할 수도 있다.

상기 지지링(24)은 탄성이 있는 재료가 바람직하며 일정 크기 이상의 외력이 작용하였을 시 그 형태가 변하게 되며 외력을 제거하였을 시에는 그 탄성으로 인해 최초의 형태 즉, 제1툴스핀들(21)에 대한 제2툴스핀들(22)의 진직도를 유지할 수 있는 재료이어야 한다.

부연하면, 상기 지지링(24)은 외력이 작용하지 않는 상태에서는 제1툴스핀들(21)에 대한 제2툴스핀들(22)의 진직도를 유지할 수 있어야 하며, 이러한 지지링(24)의 재료로서는 합성고무, 우레탄 등을 사용할 수 있다.

이때 상기 지지링(24)이 제1툴스핀들(21)과 제2툴스핀들(22)에 결합된 이후 외부로 탈락되는 것을 방지하기 위해 제2툴스핀들(22)의 일측에 멈춤링(25)을 형성할 수 있다.

또한, 상기 멈춤링(25)과 더불어 지지링(24)이 커버(13)에 밀착되는 것을 방지해주기 위해 제1툴스핀들(21)의 일측에도 별도의 멈춤링(26)을 형성할 수도 있다.

경우에 따라서는 멈춤링(25, 26) 대신 제1툴스핀들(21) 및 제2툴스핀들(22)의 일측에 돌기(도시하지 않음)를 형성하여 상기 지지링(24)이 돌기 사이에 끼여서 그 위치가 유지될 수 있도록 형성할 수도 있다.

이후, 본 발명의 작용을 살펴보면, 공구홀더(70)가 디스크(60)에 삽입되게 되면 제2툴스핀들(22)에 형성된 키가 드라이브샤프트(40)의 키홈(41)에 끼워지게 되고 상기 드라이브샤프트의 회전동력이 키홈(41)과 키(7)를 커쳐 제1툴스핀들(21)과 회전공구(50)로 전달되게 된다.

물론, 이때에는 제2툴스핀들(22)은 지지링(24)에 의해 제1툴스핀들(21)과의 직진성이 유지되는 것이 바람직하다.

이때 공구홀더의 결합오차로 인해 키(7)의 위치가 변하게 되거나 키홈(41)의 위치가 샤프트(30)의 열변형 등으로 변하게 되면 키홈(41)의 중심축(C)과 키(7)의 중심축(C')에 편심이나 편각이 발생할 수 있다.

이러한 경우 키(7)의 일면이 키홈(41)의 일면과 접촉되게 되면서 도 8과 같이 제1툴스핀들(21)에 비해 제2툴스핀들(22)의 중심축이 기울어진 상태에서 동력전달이 이루어지게 되고, 이러한 상태에서도 제1툴스핀들(21)과 제2툴스핀들(22)은 동력전달이 무리 없이 이루어질 수 있어 키홈(41)과 키(7)의 접촉으로 인한 소음발생이 방지되고 베어링(5)에도 힘쏠림 현상을 완화시켜 공구홀더의 내구성이 향상된다.

상술한 실시예에서는 상기 제1툴스핀들(21)의 결합부는 바디(10)의 외부에 형성되고 제2툴스핀들(22)은 그 전체가 바디(10)의 외부에 형성되어 있으나, 경우에 따라 제1툴스핀들(21) 전체를 바디(10) 내에 형성하여 제2툴스핀들(22)과 결합되는 결합부를 바디(10) 내에 형성할 수도 있다.

이러한 경우에는 제2툴스핀들(22)의 자유도가 상술한 실시예보다는 줄어들 수 있으며, 별도의 지지링(24)이 필요치 않을 수 있다.

< 종래기술 및 본원발명과 공통되는 부분>
1. 콜렛너트 2. 콜렛 3. 툴스핀들
4. 공구구동샤프트 5. 베어링 7. 키
10. 바디 13. 커버 20. 모터
30. 샤프트 31, 32. 베벨기어 33. 기어박스
40. 드라이브샤프트 41. 키홈 50. 회전공구
60. 디스크 70. 공구홀더
< 본원발명의 신규한 구성>
21. 제1툴스핀들 21a. 요홈부
22. 제2툴스핀들 22a. 돌출부
23. 핀 24. 지지링 25, 26. 멈춤링

Claims

스핀들에 형성된 키와 드라이브샤프트에 형성된 키홈에 의해 모터의 동력이 회전공구로 전달되는 터렛공구대용 공구홀더에 있어서,
상기 스핀들은 회전공구가 결합되는 콜렛과 직접 접촉되어 동력이 전달되며 디스크에 일부가 삽입되는 바디 내에 형성된 제1툴스핀들과, 상기 제1툴스핀들의 일측에 형성되고 일측에는 키이가 형성된 제2툴스핀들로 나누어 형성되되, 상기 제1툴스핀들과 제2툴스핀들은 핀에 의해 서로 결합되어 있는 것이 특징인 스핀들 분리형 공구홀더
제1항에 있어서,
상기 제1툴스핀들에는 요홈부가 형성되고 제2툴스핀들에는 상기 요홈부에 끼워지는 형상의 돌출부가 형성되어 있는 것이 특징인 스핀들 분리형 공구홀더
제1항에 있어서,
상기 제1툴스핀들과 제2툴스핀들의 결합부 외부에는 지지링이 형성되어 외력이 없을 경우 제1툴스핀들에 대한 제2툴스핀들의 진직도를 유지시켜주는 것이 특징인 스핀들 분리형 공구홀더
제1항에 있어서,
상기 제2툴스핀들의 일측에는 멈춤링이 결합되어 지지링이 외부로 탈락하는 것을 방지해주는 것이 특징인 스핀들 분리형 공구홀더
제2항에 있어서,
상기 제1툴스핀들에 형성된 요홈부는 제2툴스핀들에 형성된 키의 방향에 대해 수직하는 방향으로 형성된 것이 특징인 스핀들 분리형 공구홀더
제1항에 있어서,
상기 핀은 억지끼움식으로 제1툴스핀들에 결합되거나 일측에 형성된 멈춤링에 의해 그 위치가 유지되는 것이 특징인 스핀들 분리형 공구홀더
제1항에 있어서,
상기 핀은 제1툴스핀들과 나사로 결합되는 것이 특징인 스핀들 분리형 공구홀더