KR101295945B1

KR101295945B1 - 주축장치에 이용하는 공구홀더 클램프 유닛

Info

Publication number: KR101295945B1
Application number: KR1020060070723A
Authority: KR
Inventors: 히사키 이타바시; 야스오 하세가와
Original assignee: 코마츠 엔티씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2013-08-13
Also published as: CN1903488A; DE102006035643B4; CN100579697C; DE102006035643A1; KR20070015026A

Abstract

주축전방으로부터 용이하게 제거할 수 있으며, 공작기계에 이용하는 공구홀더 클램프 유닛을 제공한다.

공구홀더 클램프 유닛(22)의 통형상 케이스(23)의 내부에 공구홀더(21)의 테이퍼 섕크(Taper Shank)부(211)에 형성된 풀스터드(Pullstuds)부(212)를 클램프하는 클램프기구(25)를 수용한다. 이 클램프기구(25)의 클램프 부재(27)를 개폐조작하기 위한 슬라이더(26)에 연결한 드로잉 바(drawing bar)(36)를 통형상 케이스(31)의 후단부로부터 외부로 돌출하고, 이 드로잉 바(36)의 외주면에 이 바(36)를 상시에는 후방의 클램프 방향으로 작동시키는 스프링(belleville Spring)(43)을 설치한다. 상기 클램프 유닛(22)을 주축의 관통공에 대하여 주축 전방으로부터 제거가능하게 장착한다. 상기 통형상 케이스(23),(31)의 접합단면, 통형상 케이스(31)의 수용공(314)과 드로잉 바(36)의 제2 계합부(363)의 사이에 상대회동을 저지하는 기구를 설치한다.

공구홀더 클램프 유닛, 클램프기구, 드로잉 바, 통형상 케이스

Description

주축장치에 이용하는 공구홀더 클램프 유닛{TOOL HOLDER CLAMPING UNIT USED IN A MAIN SHAFT APPARATUS}

도 1은, 본 발명의 공작기계의 주축장치를 도시하는 중앙부 종단면도.

도 2는, 공구홀더 클램프 유닛을 제거한 상태의 주축장치를 도시하는 중앙부 종단면도.

도 3은, 공구홀더 클램프 유닛의 클램프상태를 도시하는 중앙부 종단면도.

도 4는, 공구홀더 클램프 유닛의 언클램프(Unclamp) 상태를 도시하는 중앙부 종단면도.

도 5는, 통형상 케이스, 슬라이더, 통형상 케이스 및 드로잉 바의 분리 사시도.

도 6a, 6b 및 6c는, 도 3의 1-1선, 2-2선 및 3-3선 단면도.

도 7은, 본 발명의 다른 실시형태의 공구홀더 클램프 유닛의 클램프상태를 도시하는 중앙부 종단면도.

도 8은, 도 7에 도시한 공구홀더 클램프 유닛의 언클램프상태를 도시하는 중앙부 종단면도.

도 9는, 본 발명의 또 다른 실시형태의 공구홀더 클램프 유닛의 클램프상태 를 도시하는 중앙부 종단면도.

도 10은, 도 9에 도시한 공구홀더 클램프 유닛의 언클램프 상태를 도시하는 중앙부 종단면도.

※부호의 설명※

11…주축장치 15…주축

21…공구홀더 22…공구홀더 클램프 유닛

23, 31…통형상 케이스, 239, 263…볼록부

262…보스부 24…볼트

25…클램프기구 26…슬라이더

265, 366…안내홈 36…드로잉 바

131…후단부 내주면 232…플랜지부

238…접합단면 315, 364…회동저지부로서의 평면

41, 84…스프링베어링 부재 365…삽입공

367…계지오목부

본 발명은, 각종 피가공물을 가공하는 공작기계의 주축장치에 이용하는 공구 홀더 클램프 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계의 주축장치는, 주축두(主軸頭)의 내부에 주축을 회전가능하게 지지하고, 이 주축의 전단부에 공구홀더를 클램프하는 클램프기구를 장착하고 있다. 주축의 관통공에 상기 클램프기구의 클램프동작 또는 언클램프동작을 하는 드로잉 바(Drawing bar)를 수용하고, 상기 드로잉 바의 중간부 외주면에 일체로 형성된 스프링베어링 부재와, 주축의 관통공의 내주면에 형성된 단차부와의 사이에, 상기 드로잉 바를 클램프방향으로 작동하는 접시 스프링을 적층상태로 개재하고 있다. 그리고 주축두 측에 설치한 클램프 해제기구에 의해, 상기 드로잉 바를 접시 스프링의 작동력에 저항하여 축방향 전방으로 이동함으로써 클램프 기구에 의한 공구홀더의 클램프상태를 해제하도록 되어 있다. (특허문헌 1 참조)

[특허문헌 1] 일본국 특개평 1-135403호 공보

그런데 상기 종래의 공작기계의 주축장치는, 상기 접시 스프링의 전단면이 주축측의 단차부에 계지되어 있으므로, 클램프기구 및 접시 스프링 등으로 이루어지는 작동기구의 보수점검 또는 고장의 수리를 하는 경우에는, 주축 후부로부터 제거할 필요가 있으며, 작업이 매우 귀찮다는 문제가 있었다.

또, 종래의 주축장치는, 주축 내에서의 드로잉 바의 상대회동을 저지하기 위해 주축에 대하여 회전멈춤핀을 삽입하고, 주축의 관통공측에 돌출한 회전멈춤핀의 선단부를 상기 드로잉 바의 선단부 외주면에 형성된 안내홈에 계합하는 구성을 취하고 있었다. 이 때문에, 드로잉 바를 주축의 관통공으로부터 빼내는 경우에는, 주축두에서 주축을 제거한 후에, 상기 회전멈춤핀을 제거하지 않으면 안 되며, 보수점검 또는 수리작업이 매우 귀찮다는 문제가 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 청구항 1에 기재된 발명은 주축장치의 주축에 형성된 축공에 제거가능하게 장착되는 공구홀더 클램프 유닛으로서, 상기 주축의 선단부에 볼트에 의해 부착되는 플랜지부를 갖는 통형상 케이스의 내부에 공구홀더를 클램프하는 클램프기구를 설치하고, 상기 통형상 케이스의 후단부에 대하여 상기 클램프기구를 클램프동작 또는 언클램프동작 하는 드로잉 바를 소정의 스트로크범위 내에서 왕복이동가능하게 연결하고, 상기 통형상 케이스와 상기 드로잉 바와의 사이에 양 부재의 상대회동을 저지하는 회동저지수단을 설치하고, 상기 통형상 케이스의 후단부와, 상기 드로잉 바의 후단부에 부착된 스프링베어링 부재와의 사이에는, 상기 드로잉 바를 클램프방향으로 작동하기 위한 작동부재가 개재되어 있는 것을 요지로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 있어서, 상기 통형상 케이스와 드로잉 바와의 상대회동을 저지하는 회동저지수단은, 이 통형상 케이스의 후단부 내주면에 형성된 회동저지부에 대하여, 상기 드로잉 바의 선단부쪽 외주면에 형성된 회동저지부를 접촉하는 구조인 주축장치에 이용하는 것을 요지로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 통형상 케이스는 그 축선방향의 중간부에 복수의 통형상 케이스 편으로 분할되고, 각 통형상 케 이스 편의 접합단면에는, 통형상 케이스 편끼리의 상대회동을 저지하는 요철구조의 회동저지수단이 설치되어 있는 것을 요지로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통형상 케이스의 내부에는 상기 클램프기구를 구성하는 슬라이더가 소정의 스트로크 범위 내에서 왕복이동가능하게 수용되고, 상기 슬라이더의 후단부에는 외주면에 볼록부를 갖는 보스(boss)부가 형성되며, 상기 드로잉 바의 선단부에는 상기 보스부를 삽입하는 삽입공 및 볼록부를 안내하는 안내홈이 형성되고, 상기 삽입공의 중간부에는 상기 볼록부를 계지(係止)가능한 계지오목부가 형성되어, 드로잉 바와 슬라이더를 상대회동 함으로써 드로잉 바와 슬라이더를 축방향의 이동이 불가능하게 연결하도록 구성되며, 이 연결상태에서 상기 통형상 케이스와 슬라이더와의 사이에는 양 부재의 상대회동을 저지하는 회동저지수단이 설치되어 있는 주축장치에 이용하는 것을 요지로 한다.

청구항 1 내지 4항에 기재된 발명에 의하면, 주축의 선단면에 볼트에 의해 부착되는 플랜지부를 갖는 통형상 케이스의 내부에 공구홀더를 클램프하는 클램프기구를 설치하고, 상기 통형상 케이스의 후단부에 대하여 상기 클램프기구를 클램프동작 또는 언클램프동작 하는 드로잉 바를 소정의 스트로크 범위내에서 왕복이동 가능하게 연결하여 공구홀더 클램프 유닛을 구성하였다. 이 때문에, 공구홀더 클램프 유닛 전체를 주축의 관통공에 대하여 주축전방으로부터 탈착함으로써, 클램프기구, 드로잉 바 및 작동기구를 일괄하여 꺼낼 수 있다. 또, 공구홀더 클램프 유닛을 빼낸 때에 작동기구의 상태나 불량 상태 등이 외견으로부터 용이하게 판단가 능하다. 이러한 이유에 의해 보수점검이나 수리를 용이하게 할 수 있다.

또, 청구항 1에 기재된 발명은, 주축 내에서의 드로잉 바의 상대회동을 저지하는 수단을 주축과는 분리하고, 상기 통형상 케이스와 드로잉 바와의 사이에 설치함으로써 공구홀더 클램핑 유닛 전체를 주축의 관통공에 대하여 주축 전방으로부터 용이하게 탈착할 수 있다. 또, 동작부재를 드로잉 바의 외주면에 노출시킬 수 있으며, 작동부재의 보수점검이나 수리를 용이하게 할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 통형상 케이스와 드로잉 바와의 상대회동저지를 간단한 회동저지수단에 의해 실현할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명은, 복수의 원통 케이스 편끼리의 상대회동저지를 간단한 회동저지수단에 의해 실현할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명은, 통형상 케이스의 내부에 클램프기구를 간단한 조립구조로 조합할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체화한 공작기계에 이용되는 주축장치의 일실시 형태를 도 1~ 도 6에 따라 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 주축장치(11)의 주축두(12)는 외측 통(13) 및 내측 통(14)으로 구성되고, 그 내측 통(14)의 내측에는 주축(15)이 복수의 베어링(16)을 통하여 소정위치에서 회전가능하게 지지되어 있다. 상기 주축두(12)의 외측 통(13)의 후단부에는, 모터(18)가 부착되고, 그 회전축(19)에는 커플링(Coupling)(20)에 의해 상기 주축(15)의 후단부가 연결되며, 회전축(19)의 회전에 의해 커플링(20)을 통하여 주축(15)이 회전하도록 되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 주축(15)의 중심부에는 후술하는 공구홀더 클램프 유닛(22)을 제거가능하게 삽입하기 위한 관통공(151)이 형성되고, 주축(15)의 전단면에는 공구홀더 클램프 유닛(22)을 주축(15)에 고정하기 위한 나사구멍(152)이 복수개소에 형성되어 있다. 상기 주축(15)의 상기 공구홀더 클램프 유닛(22)을 삽입하는 관통공(151)의 직경치수는, 도 2에 도시한 바와 같이 전단(도 2의 좌측 단)으로부터 후단(도 2의 우측 단)으로 감에 따라 단계적으로 작아지도록 형성되어 있다.

도 3에 도시한 공구홀더(21)는, 소위 BT홀더이다. 이 공구홀더 클램프 유닛(22)을 구성하는 가로로 뻗는 원통형상을 이루는 통형상 케이스(23)의 선단부(도 3의 우측 단)에는, 상기 공구홀더(21)의 테이퍼 섕크(Taper Shank)부(211)를 삽입하는 공구장착공(231)이 형성되고, 선단부 외주면에는 플랜지부(232)가 일체로 형성되어 있다. 이 플랜지부(232)에는, 복수개소의 볼트삽입공(233)이 형성되고, 도 1에 도시한 바와 같이 주축(15)의 선단면에 형성된 상기 나사구멍(152)에 볼트 삽입공(233)으로부터 볼트(24)를 나사 맞춤함으로써, 통형상 케이스(23)를 주축(15)에 고정하도록 되어 있다.

상기 통형상 케이스(23)의 내부에는 클램프기구(25)가 수용되고, 이 클램프기구(25)는 통형상 케이스(23)의 공구장착공(231)에 삽입된 상기 공구홀더(21)를, 그 테이퍼 섕크부(211)의 선단부에 돌출형성된 풀스터드(Pullstuds)부(212)와 계합하여 뒷쪽 방향으로 끌어들임으로써 소정위치에 클램프한다. 이 클램프기구(25)에 대해서 설명하면, 상기 통형상 케이스(23)의 후단부의 내주면(234)에는, 축심에 냉 각제(coolant)통로(261)를 갖는 슬라이더(26)가 소정의 스트로크범위에서 축방향의 왕복이동이 가능하게 삽입되어 있다. 이 슬라이더(26)의 선단부에는 복수개소에 뒤에 상술하는 클램프 부재(27)가 연결스프링(28)에 의해 통형상 케이스(23)의 반경 방향으로의 왕복경사이동이 가능하게 서로 연결되어서 계합되어 있다.

상기 통형상 케이스(23)의 후단부에는, 가로로 뻗는 원통형상을 이루는 통형상 케이스(31)가 접합되어 있다. 상기 슬라이더(26)의 후단부에는 보스부(262)가 일체로 형성되고, 그 외주면에는 도 5에 도시하는 바와 같이, 볼록부(263)가 일체로, 또한 둘레방향으로 소정간격을 두고 2개소에 형성되며, 이 볼록부(263)로부터 전방으로 소정거리 떨어진 위치에 환상돌조(264)가 일체로 형성되어 있다. 상기 보스부(262)에는 중심부에 냉각제통로(361)를 갖는 드로잉 바(36)의 전단부가 연결되어 있다. 상기 통형상 케이스(31)의 전단의 접합단면(311)에는 드로잉 바(36)의 전단부가 연결되어 있다. 상기 통형상 케이스(31)의 전단의 접합단면(311)에는 상기 통형상 케이스(23)의 후단의 접합단면(238)에 형성된 볼록부(239)를 삽입하기 위한 오목부(312)가 형성되고, 오목부(312)에 볼록부(239)를 삽입한 상태에서, 통형상 케이스(23)와 통형상 케이스(31)가 상대회동이 불가능하게 접합되도록 되어 있다. (도 6(a) 참조) 이 실시형태에서는 상기 볼록부(239)와 오목부(312)에 의해 통형상 케이스(23)와 통형상 케이스(31)의 상대회동을 저지하는 회동저지수단이 구성되어 있다.

상기 드로잉 바(36)의 전단부에는, 도 5에 도시하는 바와 같이 상기 통형상 케이스(31)에 형성된 대경치수의 수용공(313)에 삽입되는 대경치수의 제1계합 부(362)가 일체로 형성되고, 이 제1계합부(362)의 후단면에는 이 제1계합부(362)보다도 소경 치수로, 또한 상기 통형상 케이스(31)에 형성된 수용공(314)에 삽입되는 제2계합부(363)가 일체로 형성되어 있다. 이 제2계합부(363)에는 상기 통형상 케이스(31)의 수용공(314)에 형성된 대향하는 회동저지부로서의 한 쌍의 평면(315),(315)에 서로 끼워지는 회동저지부로서의 한 쌍의 평면(364),(364)이 형성되어 있다. 그리고 도 5에서 통형상 케이스(31)에 대하여 드로잉 바(36)가 접합단면(311) 측으로부터 삽입되면, 상기 제2계합부(363)의 평면(364),(364)이 수용공(314)의 평면(315),(315)에 면 맞춤할 수 있으며, 서로 끼워짐에 의해 통형상 케이스(31)와 드로잉 바(36)의 상대회동이 저지되도록 되어 있다(도 6(b) 참조). 이 실시형태에서는, 상기 통형상 케이스(31)의 수용공(314)의 평면(315),(315)과, 상기 제2계합부(363)의 평면(364),(364)에 의해 통형상 케이스(31)와 드로잉 바(36)의 상대회동을 저지하는 회동저지수단이 구성되어 있다.

상기 제1계합부(362) 및 제2계합부(363)에는 상기 보스부(262)를 삽입가능한 삽입공(365)이 형성되고, 이 삽입공(365)의 내주면에는 상기 보스부(262)의 볼록부(263)를 축 방향으로 안내이동하기 위한 안내홈(366)이 2개소에 형성되며, 이 안내홈(366),(366)의 내측 단부에는, 상기 볼록부(263)를 계지하기 위한 계지오목부(367)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 드로잉 바(36)의 삽입공(365) 및 안내홈(366)으로부터 슬라이더(26)의 보스부(262) 및 볼록부(263),(263)를 삽입하고, 볼록부(263),(263)가 계지오목부(367)의 내부로 이동되며, 또한 환상돌조(264)가 제1계합부(362)의 선단면에 접촉된 상태에서 슬라이더(26)를 90°회동함으로써 슬 라이더(26)와 드로잉 바(36)를 축 방향의 상대이동이 불가능하게 연결하도록 하고 있다(도 6(c) 참조).

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 슬라이더(26)의 외주면에는, 축 방향과 평행하게 안내홈(265)이 형성되고, 상기 통형상 케이스(23)의 내주면(234)에는 상기 안내홈(265)이 삽입된 스톱퍼(32)가 비스(VIS)(35)에 의해 부착되어 있다. 그리고 도 6(c)의 연결상태에서 상기 안내홈(265)과 스톱퍼(32)에 의해 상기 통형상 케이스(23)의 내주면(234) 내에서의 슬라이더(26)의 축 방향으로의 이동이 허용되고, 통형상 케이스(23)와 슬라이더(26)의 상대회동이 저지되도록 되어 있다. 이 실시형태에서는, 상기 슬라이더(26)의 안내홈(265)과, 상기 통형상 케이스(23)에 부착된 스톱퍼(32)에 의해 통형상 케이스(23)와 슬라이더(26)의 상대회동을 저지하는 회동저지수단이 구성되어 있다.

상기 슬라이더(26)의 선단부에 일체 형성된 소경의 조작통부(266)의 외주면에는, 그 원주방향으로 환상돌출부(267)가 전후 2개소에 소정의 간격을 두고 일체로 형성되어 있다. 한편, 상기 클램프 부재(27)의 선단부 내측에는, 클램프 멈춤쇠(271)가 일체로 형성되고, 중간부에는 상기 슬라이더(26)의 환상돌출부(267)에 대응하도록 오목부(272)가 2개소에 형성되어 있다. 또한, 상기 통형상 케이스(23)의 내주면(234)에는, 상기 클램프 부재(27)의 외측에 형성된 계지돌기(273)와 대응하도록 단차부(235)가 형성되는 동시에, 상기 클램프 부재(27)의 후단부 외측에 형성된 계지돌기(274)와 대응하도록 단차부(236)가 형성되어 있다.

상기 슬라이더(26)의 중심부에 형성된 냉각제통로(261)에는, 냉각제통로(381)를 갖는 냉각제 공급노즐(38)이 축 방향의 왕복이동이 가능하게 삽입되고, 상기 슬라이더(26)의 냉각제통로(261)의 내주면에 형성된 단차부(268)에 냉각제공급노즐(38)의 기단부의 외주면에 일체로 형성된 대경부(382)를 계지함으로써 냉각제공급노즐(38)이 축 방향 전방으로 이탈하지 않도록 되어 있다. 상기 냉각제공급노즐(38)의 후단면과, 상기 슬라이더(26)의 냉각제통로(261)의 도중에 형성된 단차부와의 사이에는 코일스프링(39)이 개재되고, 상시에는, 냉각제공급노즐(38)을 전방으로 작동하고 있다. 이에 따라, 냉각제공급노즐(38)의 선단면이 공구홀더(21)에 형성된 냉각제통로(213)의 후단개구에 압압되어 드로잉 바(36)의 냉각제통로(361)로부터 냉각제통로(261) 및 냉각제통로(318) 등을 통하여, 냉각제가 공구홀더(21)의 중심부에 공급되도록 되어 있다.

상기 드로잉 바(36)의 후단부 외주면에는, 숫나사부(368)가 형성되고, 이 숫나사부(368)에 스프링베어링 부재(41)가 나사맞춤되어 세트볼트(42)에 의해 상대회동불가능하게 연결되어 있다. 상기 통형상 케이스(31)와, 스프링베어링 부재(41)의 사이에는, 작동부재로서의 여러 개의 접시 스프링(43)이 축 방향에 적층상태로 개재되어 있다. 드로잉 바(36)의 후단부에는 상기 냉각제통로(361)보다도 대경의 연결공(369)이 형성되어 있다.

이 실시형태에서는, 전술한 통형상 케이스(31), 드로잉 바(36), 스프링베어링 부재(41) 및 접시 스프링(43) 등에 의해 클램프기구(25)의 클램프 부재(27)의 슬라이더(26)를 클램프상태로 작동하기 위한 작동기구(44)가 구성되어 있다.

도 3은, 상기 슬라이더(26)가 접시 스프링(43)에 의해 후방으로 이동됨으로 써, 클램프 부재(27)가 조작 통부(266) 및 환상돌출부(267)에 의해 후방으로 이동하고, 클램프 부재(27)에 의해 공구홀더(21)가 풀스터드부(212)를 통하여, 후방으로 끌어들여 클램프 된 상태를 도시한다. 이 상태에서는, 상기 슬라이더(26)의 환상돌출부(267)가 상기 클램프 부재(27)의 오목부(272)로부터 빠져나와 돌출부에 올려지고, 각 클램프 멈춤쇠(Clamp Pawl)(271)가 닫히는 방향으로 변위되어, 각 클램프 멈춤쇠(271)가 공구홀더(21)의 풀스터드부(212)에 계지되며, 계지돌기(273)가 통형상 케이스(23)의 단차부(235)에 올려지고, 또한 상기 계지돌기(274)가 단차부(236)에 계지된 상태로 되어 있다.

이 상태에 있어서, 후술하는 클램프해제기구(50)에 의해 상기 드로잉 바(36)가 접시 스프링(43)의 작동력에 대항하여, 전방으로 이동되면 상기 슬라이더(26)의 환상돌출부(267)가 클램프 부재(27)의 오목부(272)에 삽입되는 동시에, 슬라이더(26)의 대경부의 전단면에 의해 클램프 부재(27)의 후단면이 압압되고, 클램프 부재(27)가 도 4에 도시한 바와 같이 전방으로 이동하는 동시에 확대되며, 공구홀더(21)의 클램프상태를 해제하는 위치로 변위된다.

다음에, 도 1에 도시하는 바와 같이 상기 주축두(12) 측에 장착되고, 상기 공구홀더 클램프 유닛(22)의 드로잉 바(36)를 전방으로 이동하여, 클램프기구(25)의 클램프상태를 해제하도록 한 클램프 해제기구(50)에 대하여 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 주축(15)의 관통공(151)내에는 상기 스프링베어링 부재(41)의 후단면에 접촉하도록 작동부재(51)가 축 방향의 왕복이동이 가능하게 수용되고, 이 작동부재(51)에 반경 방향으로 형성된 관통공(511)에는 작 동핀(52)이 관통고정되어 있다. 상기 주축(15)에는 상기 작동핀(52)의 양단부를 외부로 돌출하도록, 또 작동핀(52)이 축 방향으로 소정의 스트로크 범위 내에서 왕복이동 하도록 안내통로(154)가 2개소에 형성되어 있다. 이 작동핀(52)과 대응하도록 상기 외측 통(13)의 후단부 내주면(131)과 상기 주축(15)의 외주면과의 사이에는 피스톤(53)이 축 방향으로 소정의 스트로크 범위 내에서 왕복이동이 가능하게 수용되어 있다. 상기 외측 통(13)의 후단면에는 피스톤(53)의 위치규제 링(54)이 부착되어 있다.

다음에, 드로잉 바(36)의 냉각제통로(361)의 후단개구에 상기 회전축(19) 측으로부터 냉각제를 공급하기 위한 냉각제 공급경로에 대하여 설명한다.

상기 작동부재(51) 및 작동핀(52)의 중심부에는, 냉각제통로(611)를 갖는 냉각제 공급파이프(61)가 축 방향에 관통지지 되어 있다. 이 냉각제 공급파이프(61)의 전단부는, 상기 드로잉 바(36)의 상기 연결공(369)에 실(seal)을 통하여 삽입결합되고, 후단부에는 냉각제통로(611) 보다도 대경의 안내공(612)이 형성되어 있다. 이 안내공(612)과 상기 회전축(19)의 선단부에 형성된 냉각제통로(191)의 선단부와의 사이에는, 냉각제통로(621)를 갖는 냉각제 공급파이프(62)가 실을 통하여 연결되어 있다.

이 실시형태에서는 냉각제통로(611),(621),(361) 및 냉각제통로(381) 등에 의해, 공구홀더(21)의 냉각제통로(213)에 냉각제를 공급하기 위한 냉각제 공급경로(64)가 구성되어 있다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 주축두(12)의 전단면에는 헤드 커 버(71)가 부착되어 있다.

다음에, 상기와 같이 구성한 주축장치에 대해서 그 동작을 설명한다.

도 1은 주축(15)의 관통공(151)내에 도 3에 도시하는 일체화된 공구홀더 클램프 유닛(22)이 삽입되고, 통형상 케이스(23)의 플랜지부(232)가 볼트(24)에 의해 주축(15)의 전단면의 나사구멍(152)에 나사맞춤 되어 부착고정된 상태를 나타낸다. 또, 이 주축(15)에 장착된 공구홀더(21)가 공구홀더 클램프 유닛(22) 내의 클램프기구(25)에 의해 클램프되고, 드로잉 바(36)의 후단부의 연결공(369)에 냉각제 공급파이프(61)의 선단부가 삽입결합되는 동시에, 스프링베어링 부재(41)의 후단면이 클램프 해제기구(50)의 동작부재(51)의 전단면에 접촉한 상태로 되어 있다. 또한, 상기 클램프기구(25)가 클램프상태로 유지되고, 클램프 해제기구(50)가 비해제상태로 유지되어 있다.

이 상태에 있어서, 모터(18)의 회전축(19)에 의해 커플링(20)을 통하여 주축(15)이 회전되면, 공구홀더 클램프 유닛(22) 및 공구홀더(21)가 공구와 함께 회전되며, 도시하지 않은 공작기계의 테이블 위에 지지된 피가공물의 가공작업이 실행된다.

이 피가공물의 가공중에는, 상기 냉각제 공급경로(64)를 통하여 공구홀더(21)의 냉각제통로(213)에 공급되고, 피가공물의 가공부의 윤활과 냉각이 실행된다.

피가공물의 가공이 종료되고, 공구홀더 클램프 유닛(22)의 클램프기구(25)에 의한 공구홀더(21)의 클램프를 해제하는 경우에는, 클램프해제기구(50)의 피스 톤(53)이 도 1에 있어서 전방으로 이동되고, 피스톤(53)이 같은 방향으로 이동되며, 작동부재(51) 및 작동핀(51)이 전방으로 이동된다. 이 작동부재(51)의 전방에로의 이동에 의해 공구홀더 클램프 유닛(22) 측의 스프링베어링 부재(41)가 전방으로 이동 되고, 드로잉 바(36)가 접시 스프링(43)의 작동력에 대항하여 전방으로 이동되며, 전술한 바와 같이 클램프기구(25)에 의한 공구홀더(21)의 클램프상태가 해제된다. 이 상태에서, 도시하지 않은 공작기계의 공구 자동교환장치에 의해 공구홀더(21)가 다른 공구홀더(21)와 교환된다.

한편, 공구홀더 클램프 유닛(22)의 보수점검 또는 수리를 하는 경우에는, 공구홀더 클램프 유닛(22)의 공구장착공(231)에서 공구홀더(21)를 제거한다. 이 상태에서는, 접시 스프링(43)에 의해 클램프기구(25)가 빈 클램프상태로 된다. 이 상태에서 볼트(24)를 제거한다. 그리고 공구홀더 클램프 유닛(22)을 주축(15)의 관통공(151)으로부터 주축전방으로 빼냄으로써, 도 3에 도시한 상태의 공구홀더 클램프 유닛(22)이 주축(15)의 관통공(151)의 외부로 꺼내진다.

상기 실시형태의 주축장치에 의하면, 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 상기 실시형태에서는, 도 3에 도시하는 봐와 같이 공구홀더 클램프 유닛(22)의 드로잉 바(36)의 후단부에 스프링베어링 부재(41)를 끼워 맞춰서 고정하고, 통형상 케이스(31)와 스프링베어링 부재(41)의 사이에 상기 클램프기구(25)를 클램프상태에서 작동하기 위한 접시 스프링(43)을 개재하였다. 그리고 공구홀더 클램프 유닛(22) 측에 클램프기구(25)와 작동기구(44)를 전부 장착하도록 하였다. 이 때문에, 공구홀더 클램프 유닛(22) 전체를 주축(15)의 전면 측으로부터 이 주 축(15)의 관통공(151) 내로 삽입하거나 제거할 수 있고, 클램프기구(25) 및 작동기구(44)도 일체로 꺼내지며, 클램프기구(25), 드로잉 바(36) 및 작동기구(44)의 보수, 점검 또는 수리를 용이하게 할 수 있고, 메인테넌스의 작업성을 향상시킬 수 있다. 즉, 접시 스프링(43)의 교환에 대해서도 주축장치의 후방 측으로부터 다른 부품을 제거하여 작업하는 번잡스러움이 없어지고, 주축(15)의 전방으로부터 꺼낸 상태의 공구홀더 클램프 유닛(22)에서 어떤 장소에서도 간단하게 접시 스프링(43)을 제거하거나 장착하는 것이 가능해진다.

(2) 상기 실시형태에서는, 공구홀더 클램프 유닛(22) 측에 클램프기구(25), 드로잉 바(36) 및 작동기구(44)를 장착하여 단일유닛으로 하였으므로, 주축(15)의 관통공(151)의 내주면에 작동기구(44)의 접시 스프링(43)의 전방을 계지하는 플랜지형상의 단차부를 형성하지 않아도 된다. 이 때문에, 주축(15)의 관통공(151)의 구멍직경치수를 전단에서 후단으로 감에 따라 단차적으로 작게하는 구성으로 할 수 있다. 따라서 주축(15)의 관통공(151)의 가공작업을 주축(15)의 축 방향의 전방에서만 가공을 하게 되므로, 가공작업의 능률을 향상시킬 수 있다.

(3) 상기 실시형태에서는, 상기 통형상 케이스(23)의 후단면에 대하여, 다른 통형상 케이스(31)의 전단면을 맞대고, 볼록부(239) 및 오목부(312)에 의해 통형상 케이스(23)와 통형상 케이스(31)의 상대회동을 저지하는 동시에, 상기 통형상 케이스(31)의 수용공(314)의 평면(315)에 대하여, 드로잉 바(36)의 제2계합부(363)의 평면(364)을 면 맞춤하여 끼워맞춤으로써 스톱퍼(34)와 드로잉 바(36)의 상대회동을 저지하도록 구성하였다. 또, 통형상 케이스(23)에 부착한 스톱퍼(32)를 상기 슬라이더(26)에 형성된 안내홈(26)에 삽입함으로써, 상기 통형상 케이스(23)와 슬라이더(26)의 상대회동을 저지하도록 하였다. 이 때문에, 통형상 케이스((23)에 대하여 슬라이더(26), 통형상 케이스(31) 및 드로잉 바(36)가 상대회동이 불가능하게 장착되므로, 주축(15)의 회전중에 상기 각 부재를 안정되게 유지할 수 있는 동시에, 주축(15)이 정지된 상태에서 공구홀더(21)의 클램프동작 또는 언클램프동작을 원활하게 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시형태를 도 7 및 도 8에 따라 설명한다.

이 실시형태에서는 전술한 실시형태에서 이용한 공구홀더(21)와는 다른 형식의 공구홀더(21)에 대응하는 것으로, 공구홀더 클램프 유닛(22)의 공구장착공(231)과 클램프기구(25)의 형태가 전술한 실시형태의 구성과 다르며, 그외의 구성은, 전술한 실시형태와 같은 것이므로 설명을 생략한다.

이 실시형태에서 이용되는 공구홀더(21)는, 소위 HSK홀더로, 도 7 및 도 8의 2점 쇄 선으로 도시하는 바와 같이, 그 테이퍼 섕크부(211)는, 후부를 개구한 공동(空洞)으로 형성되며, 테이퍼 섕크부(211)의 외주면 테이퍼와, 그 전방의 홀더부의 후단면으로 위치구속되는 2면구속 타입의 것이다.

상기 슬라이더(26)의 선단부에 형성된 숫나사부(269)는, 가로로 뻗는 원통형상을 이루는 조작원통(81)의 내주면에 형성된 나사구멍(811)에 나사맞춤되어 있다. 상기 조작원통(81)의 외주면에는, 복수의 클램프 부재(82)가 접촉되고, 각 클램프 부재(82)의 선단 테두리(821)는 상기 조작원통(81)의 외주면에 형성된 단차부(812)에 올림가능하게 근접배치되어 있다. 상기 조작원통(81)의 후단 테두리(813)는, 상기 클램프 부재(82)의 후단부 내측에 돌출형성된 단차부(822)에 올림가능하게 근접배치되어 있다. 상기 클램프 부재(82)의 선단 외측 테두리에는 상기 공구홀더(21)의 테이퍼 섕크부(211)의 내주면에 돌출형성된 계지단부(214)에 계지가능한 클램프 멈춤쇠(823)가 형성되어 있다. 상기 클램프 부재(82)의 후단면에는 경사면(824)이 형성되고, 이 경사면(824)과 대응하도록 상기 통형상 케이스(23)의 내부에는 경사면(824)이 형성되며, 이 경사면(824)과 대응하도록 상기 통형상 케이스(23)의 내부에는 안내 통(83)이 축방향의 왕복이동이 가능하게 수용되며, 이 안내 통(83)의 전단면에 형성된 안내경사면(831)이 상기 경사면(824)에 슬라이딩 가능하게 접촉되어 있다. 통형상 케이스(23)의 내주면(234)에 형성된 단차부(237)에 계지된 스프링베어링 부재(84)와, 상기 안내 통(83)과의 사이에는 스프링(85)이 개재되어 있다.

상기 통형상 케이스(23)의 내주면(234)에 형성된 안내경사면(240)에는 상기 클램프 부재(82)의 외측에 형성된 안내경사면(825)이 슬라이딩 가능하게 접촉되어 있다.

상기 공구홀더(21)에는 상기 냉각제통로(213)에 연통하는 냉각제통로(861)를 갖는 연결원통(86)이 부착되고, 주축(15)에로의 장착시에 그 선단부가 상기 조작 통(81)의 중심에 형성된 냉각제통로(814)에 실(seal)을 통하여 삽입결합되어 냉각제를 공급가능하게 되어 있다.

다음에, 공구홀더(21)의 클램프해제 동작에 대하여 설명한다.

도 7은, 접시 스프링(43)에 의해 상기 슬라이더(26), 드로잉 바(36) 및 조작 통(81)이 뒷쪽 방향(도 7의 우측방향)으로 이동되고, 조작 통(81)의 단차부(812)에 클램프 부재(82)의 선단 테두리(821)가 올려지며, 조작 통(81)의 후단 테두리(813)가 클램프 부재(82)의 단차부(822)에 올려지고, 상기 클램프 부재(82)가 조작 통(81)의 반경 방향 외측으로 이동되며, 클램프 멈춤쇠(823)가 공구홀더(21)의 계지단부(214)에 계지되어 공구홀더(21)를 끌어넣고, 홀더부의 후단면을 통형상 케이스(23)의 선단면에 밀착시킨 공구홀더(21)의 클램프상태를 도시한다. 이 상태에서는, 상기 안내 통(83)의 안내경사면(831)이 클램프 부재(82)의 경사면(824)에 의해 뒷쪽 방향으로 이동되고, 스프링(85)이 압축된 상태로 되어 있다.

이 상태에서, 드로잉 바(36) 및 스프링베어링 부재(41)가 통형상 케이스(23) 및 통형상 케이스(31)에 대하여 전방으로 이동되면, 슬라이더(26)의 선단부에 연결된 조작 통(81)이 도 8에 도시하는 바와 같이 전방으로 이동되고, 조작 통(81)의 단차부(812)가 클램프 부재(82)의 선단 테두리(821)로부터 전방으로 이격하는 전방으로 이동되며, 스프링(85)에 의해 안내 통(83)이 전방으로 이동되고, 안내경사면(831)에 의해 클램프 부재(82)의 경사면(824)이 압압되므로 클램프 부재(82)가 조작 통(81)의 반경 방향 안쪽으로 이동된다. 이 때문에 조작 통(81)의 후단 테두리(813)가 단차부(822)로부터 이격하는 방향으로 이동되고, 도 8에 도시하는 바와 같이 클램프 부재(82)에 의한 공구홀더(21)의 클램프상태가 해제된다.

또한, 공구홀더(21)를 클램프하는 동작은 클램프 해제동작과 역순서로 실행된다.

상기 실시형태에 있어서도, 전술한 실시형태에서 예를 든 것과 같은 효과를 있다.

다음에, 도 9 및 도 10에 따라, 본 발명의 또 다른 실시형태에 대해서 설명한다.

이 실시의 형태에서도 전술한 2개의 실시형태에서 이용한 공구홀더(21)와는 또 다른 형식의 공구홀더(21)에 대응하는 것으로, 공구홀더 클램프 유닛(22)의 공구장착공(231) 및 클램프기구(25)의 형태가 전술한 실시형태의 구성과 다르며, 그 외의 구성은 전술한 실시형태와 같으므로 설명을 생략한다.

이 실시의 형태에서 이용되는 공구홀더(21)는, 소위, KM홀더로 도 9 및 도 10의 2점 쇄 선으로 도시한 바와 같이, 그 테이퍼 섕크부(211)에는, 후부를 개구한 공동으로 형성되고, 테이퍼 섕크부(211)의 외주면 테이퍼와, 그 전방의 홀더부의 후단면으로 위치구속되는 2면구속 타입의 것이지만, 테이퍼 섕크부(211)의 내주면에는, 원주방향에 2개소의 계지공(215)이 외주면으로 관통하여 형성되어 있다.

도 9에 도시하는 바와 같이 상기 슬라이더(26)의 선단부에는, 조작부(270)가 일체로 형성되고, 그 외주면에는 볼(92)을 계합하기 위한 계합오목부(87)가 형성되는 동시에 계합오목부(87)의 전방(도 9의 좌측 방향) 근방에는 이 계합오목부(87)에 이어지는 안내경사면(88)이 형성되어 있다. 상기 통형상 케이스(23)의 내주면에는 관통공(911)을 갖는 볼 홀더(91)가 소정위치에 삽입고정되어 있다. 이 볼 홀더(91)의 선단부쪽에는 볼(92)을 계지가능한 계지공(912)이 2개소에 형성되어 있다. 상기 공구홀더(21)의 계지공(215)에는 상기 볼(93)이 삽입되도록 되어 있다.

다음에, 공구홀더(21)의 클램프 해제동작에 대하여 설명한다.

도 9는 드로잉 바(36) 및 스프링베어링 부재(41)가 접시 스프링(43)에 의해 후면 방향으로 이동되고, 슬라이더(26) 및 그 조작부(270)가 후면 방향으로 이동되며, 조작부(270)의 안내경사면(88)에 의해, 볼(92)이 계지공(912) 내에서, 볼 홀더(91)의 반경 방향 바깥쪽으로 이동되고, 계지공(215)에도 볼(92)이 삽입되며, 볼(92)을 통하여 공구홀더(21)를 끼워넣어, 홀더부의 후단면을 통형상 케이스(23)의 선단면에 밀착시킨 공구홀더(21)의 클램프상태를 도시한다. 이 상태에 있어서, 상기 통형상 케이스(23) 및 통형상 케이스(31)에 대하여, 드로잉 바(36) 및 스프링베어링 부재(41)가 접시 스프링(43)의 작동력에 저항하여 전방으로 이동되면, 도 10에 도시하는 바와 같이 슬라이더(26) 및 그 조작부(270)가 전방으로 이동되고, 조작부(270)의 안내경사면(88)이 전방으로 이동되므로, 계합오목부(87)가 볼(91)과 대응하여, 볼(92)이 계지공(215)에서 계지공(912)으로 안내되고, 계합오목부(87)에 계합된다. 이 때문에, 도 10에 도시한 바와 같이 공구홀더(21)의 클램프상태가 해제된다.

또한, 공구홀더(21)를 클램프하는 동작은 클램프해제동작과 역순서로 실행된다.

상기 실시형태의 공구홀더 클램프 유닛(22)에 있어서도, 도 1에서 논한 실시형태의 공구홀더 클램프 유닛(22)의 것과 같은 효과가 있다.

그런데 도 1에 도시한 주축장치에서, 도 7이나 도 9와 같은 클램프방식으로 변경이 있었던 경우, 공구홀더(21)만을 교환하는 것만으로 되고, 그외의 부품을 공 통화할 수 있다. 본 발명의 주축장치는, 클램프 사양이 다른 공작기계를 제작하는 경우에 공구홀더 클램프 유닛(22) 이외의 부품을 공통화할 수 있으므로, 제작비용을 삭감할 수 있다.

또한, 상기 실시형태는 아래와 같이 변경하여도 된다.

○ 접시 스프링(43)에 대신하여 코일 스프링 또는 그 외의 작동부재를 이용하여도 된다.

○ 클램프기구(25)의 구성을 적절히 변경하여도 된다.

○ 작동기구(44)의 구성을 적절히 변경하여도 된다.

○ 상기 냉각제 공급경로(64)를 생략하여도 된다.

○ 상기 통형상 케이스(31)의 평면(315) 및 드로잉 바(36)의 평면(364) 이외의 회동저지부를 이용하여도 된다.

본 발명은, 상기 종래의 기술에 존재하는 문제점을 해소하고, 클램프기구, 작동기구 및 드로잉 바를 주축전방으로부터 일괄하여 용이하게 제거할 수 있으며, 메인테넌스의 작업성을 향상할 수 있는 공작기계에 이용하는 공구홀더 클램프 유닛을 제공하는 것에 있다.

Claims

주축장치의 주축에 형성된 축구멍에 제거가능하게 장착된 공구홀더 클램프 유닛으로서, 상기 주축의 선단면에 홀더에 의해 부착되는 플랜지부를 갖는 통형상 케이스의 내부에 공구홀더를 클램프하는 클램프 구조를 설치하고, 상기 통형상 케이스의 후단부에 대하여 상기 클램프 구조를 클램프 동작 또는 언클램프(unclamp) 동작하는 드로잉 바를 소정의 스트로크 범위 내에서 왕복이동이 가능하게 연결하며, 상기 통형상 케이스와 상기 드로잉 바의 사이에 상기 통형상 케이스와 상기 드로잉 바의 상대회동을 저지하는 회동저지수단을 설치하고, 상기 통형상 케이스의 후단면과, 상기 드로잉 바의 후단부에 부착된 스프링 베어링(spring bearing) 부재와의 사이에는 상기 드로잉 바(drawing bar)를 클램프 방향으로 작동하기 위한 작동부재가 개재되어 있으며,

상기 회동저지수단은, 상기 통형상 케이스 내에 형성되며 또한 서로 대향하는 한 쌍의 평면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 주축장치에 이용하는 공구홀더 클램프 유닛.
제 1항에 있어서,

상기 통형상 케이스와 드로잉 바와의 상대회동을 저지하는 회동저지수단은, 이 통형상 케이스의 후단부 내주면에 형성된 회동저지부에 대하여, 상기 드로잉 바의 선단부쪽 외주면에 형성된 회동저지부를 끼워 맞춘 구조인 주축장치에 이용하는 공구홀더 클램프 유닛.
제 2항에 있어서,

상기 통형상 케이스는 그 축선방향의 중간부에서 복수의 통형상 케이스 편으로 분할되고, 각 통형상 케이스 편의 접합 단면에는, 통형상 케이스 편끼리의 상대회동을 저지하는 요철구조의 회동저지수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 주축장치에 이용하는 공구홀더 클램프 유닛.
제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 통형상 케이스의 내부에는, 상기 클램프구조를 구성하는 슬라이더가 소정의 스트로크범위 내에서 왕복이동 가능하게 수용되고, 상기 슬라이더의 후단부에는, 외주면에 볼록부를 갖는 보스(boss)부가 형성되고, 상기 드로잉 바의 선단부에는, 상기 보스부를 삽입하는 삽입공 및 볼록부를 안내하는 안내홈이 형성되며, 상기 삽입공의 중간부에는 상기 볼록부를 계지(係止) 가능한 계지오목부가 형성되고, 드로잉 바와 슬라이더를 상대회동함으로써, 드로잉 바와 슬라이더를 축 방향의 이동이 불가능하게 연결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 주축장치에 이용하는 공구홀더 클램프 유닛.
제 4항에 있어서,

상기 통형상 케이스와 슬라이더와의 사이에는 상기 통형상 케이스와 상기 드로잉 바의 상대회동을 저지하는 회동저지수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 주축장치에 이용하는 공구홀더 클램프 유닛.