KR101361231B1

KR101361231B1 - 공작 기계와 공구 홀더

Info

Publication number: KR101361231B1
Application number: KR1020120031555A
Authority: KR
Inventors: 노부아끼 이시바시; 쇼오지 가니에
Original assignee: 브라더 고오교오 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2014-02-10
Also published as: KR20120112126A; CN202491111U; EP2505285A1; EP2505285B1; JP5348169B2; JP2012213826A

Abstract

회전 가능한 주축에 공구 홀더를 통해서 장착되는 선삭 공구의 회전과 이동을 간소한 구성으로 확실하게 방지하고, 높은 가공 정밀도로 선삭 가공이 가능해지는 공작 기계 및 공구 홀더를 제공한다. 주축 헤드(2)에 지지되어 중심축 주위로 회전하는 주축(20)의 단부에, 공구 홀더(30)를 통해서 회전 가공용과 선삭 가공용 공구(3)를 장착하는 공작 기계(1)에 있어서, 공구(3)를 보유 지지하는 공구 홀더(30)의 외주에, 직경 방향 외향으로 돌출되는 회전 방지 플랜지(31)를 설치한다. 이 회전 방지 플랜지(31)에 공구 홀더(30)와 동축을 이루는 원주 상에서 배열되는 2개의 결합 구멍을 형성하고, 이들 결합 구멍의 각각을, 주축 헤드(2)의 하면으로부터 돌출된 2개의 결합 돌기(23)에 결합하여 공구 홀더(30)의 회전과 래디얼 방향의 이동을 방지한다.

Description

공작 기계와 공구 홀더 {MACHINE TOOL AND TOOL HOLDER}

본 발명은 공구 홀더에 보유 지지한 공구를 주축에 선택적으로 착탈하고, 각각의 공구에 의한 가공을 실행하는 공작 기계 및 이 공작 기계에 사용하는 공구 홀더에 관한 것이다.

공작 기계는, 주축에 장착한 공구를 자동 교환하면서, 각각의 공구에 의한 여러 종류의 가공을 실행한다. 주축은 상승, 하강 가능한 주축 헤드에 지지되어 있고, 또한 주축 모터의 구동에 의해 중심축 주위로 회전한다. 공작 기계는, 펀칭, 태핑, 밀링 커터 등의 회전 공구에 의한 가공을 실시한다. 회전 공구(드릴, 탭, 엔드밀 등)은, 주축 헤드로부터 돌출하는 주축 하단부에 공구 홀더를 통해서 장착하고, 주축과 함께 상승, 하강하면서 회전함으로써 피가공물을 가공한다.

일부 공작 기계는, 선삭 공구를 교환용 공구로서 구비한다. 선삭 공구는 회전하는 피가공물에 선단을 내리눌러 피가공물의 표면을 선삭 가공하는 공구이다. 선삭 공구는 회전 공구와 마찬가지로, 공구 홀더를 통해서 주축에 장착해서 사용한다. 주축 모터는 로크해서 주축의 회전에 의한 선삭 공구의 회전을 구속한다.

가공중에 선삭 공구는 피가공물에 내리누르는 것에 수반하여 여러 방향의 힘을 받으므로, 주축 모터의 로크만으로는 충분한 회전 방지 효과가 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있다. 이 문제에 대응하기 위해서, 선삭 공구의 회전을 방지하는 다양한 구성이 있다(예를 들어, 일본 공개 특허 제2005-329493호 공보, 일본 공개 실용신안 평5-70842호 공보, 일본 공개 특허 평11-10485호 공보 참조).

일본 공개 특허 제2005-329493호 공보에 기재된 공작 기계는 선삭 공구를 보유 지지하는 공구 홀더에 원판 형상의 플랜지를 설치하고, 플랜지의 외주의 직경 방향으로 서로 대향하는 2개소에 키 홈을 설치한다. 주축을 지지하는 주축 헤드는 하단부에 키를 설치한다. 선삭 공구를 주축에 장착했을 때, 상기 키 홈은 각각의 키에 결합해서 공구 홀더의 회전을 구속함으로써, 선삭 공구의 회전 방지를 실현한다.

일본 공개 실용신안 평5-70842호 공보에 기재된 공작 기계는 선삭 공구를 보유 지지하는 공구 홀더에 핀을 설치한다. 주축 헤드는 상기 핀과 결합 가능한 위치 결정 블록을 설치한다. 위치 결정 블록은 유압 실린더에 의해 진출하고, 주축에 장착된 공구 홀더의 핀에 결합함으로써 선삭 공구의 회전이 방지된다.

일본 공개 특허 평11-10485호 공보에 기재된 공작 기계는 주축 헤드의 내부에서 다수의 이를 형성한 커플링을 주축의 외주와 주축 헤드의 내주에 각각 설치한다. 공작 기계는 양쪽 커플링의 이에 맞물림 가능한 결합 커플링을 설치한다. 결합 커플링은 양쪽 커플링의 대향 위치에 설치하고, 또한 유압 또는 공압에 의한 진출 동작이 가능하다. 결합 커플링은 선삭 공구의 장착시에 진출하고, 주축과 주축 헤드의 커플링에 맞물려서 주축의 회전을 구속하여 선삭 공구의 회전 방지를 실현한다.

일본 공개 특허 평11-10485호 공보에 기재된 공작 기계는 주축 헤드의 내부에 고정밀도의 이를 갖는 커플링 및 결합 커플링과, 결합 커플링을 유압 또는 공압으로 동작시키는 실린더를 내장한 복잡한 구성이므로, 제품 비용이 증대하는 문제가 있다.

일본 공개 특허 제2005-329493호 공보, 일본 공개 실용신안 평5-70842호 공보에 기재된 공작 기계는 주축 헤드의 외부에서 회전 방지를 실현하고 있으므로, 간소한 구성으로 회전 방지 효과를 얻는다. 그러나, 일본 공개 실용신안 평5-70842호 공보의 공작 기계는 핀과 위치 결정 블록이 공구 홀더의 둘레 방향의 1개소에서 결합하고 있을 뿐이므로, 충분한 회전 방지 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 가공중에 선삭 공구에 가해지는 래디얼 방향(선삭 공구의 축 방향에 대하여 수직한 방향)의 힘에 대한 강성을 강화하고, 상기 힘에 의한 선삭 공구의 이동을 방지하는 것이 어려워 안정된 가공을 실현하는 것은 곤란하다.

일본 공개 특허 제2005-329493호 공보에 기재된 공작 기계는 키와 키 홈의 결합이 공구 홀더의 둘레 방향의 2개소에서 발생하고 있어, 충분한 회전 방지 효과가 얻어진다. 그러나, 키 홈을 구비하는 플랜지가 공구 홀더의 전체 둘레에 돌출되어 있어, 공구 교환 시에 공구 홀더를 파지하는 그립에 간섭하는 문제가 있다.

또한, 공구 홀더가 보유 지지한 선삭 공구는 키와 키 홈 사이의 결합 간극의 범위 내에서 미소한 회전이 발생하여, 선삭 공구에 의한 가공의 정밀도가 저하하는 문제가 있다.

일본 공개 특허 제2005-329493호 공보의 공작 기계는 선삭 공구의 장착시에 주축 모터를 일 방향으로 회전 구동하고, 키와 키 홈을 밀어붙이는 상태로 유지하도록 하고 있지만, 가공중에 선삭 공구에 가해지는 회전력의 방향은 변동하므로, 미소한 회전을 억제하는 것은 어렵다.

키와 키 홈은 직경 방향으로 서로 대향하는 2개소에서 결합하고 있어, 키 홈의 깊이 방향의 힘에 대한 구속 기능을 갖지 않는다. 그러므로, 가공중에 선삭 공구는 여러 방향으로 가해지는 래디얼 방향의 힘에 의해 키 홈의 깊이 방향으로 이동하여, 전술한 미소한 회전과의 상승 작용에 의해 가공 정밀도가 저하한다고 하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 회전 가능한 주축에 공구 홀더를 통해서 장착하는 선삭 공구의 회전과 이동을 간소한 구성으로 확실하게 방지하고, 또한 높은 가공 정밀도로 선삭 가공이 가능해지는 공작 기계와 공구 홀더를 제공하는 것이다.

기술 방안 1의 공작 기계는, 주축 헤드가 지지하고 또한 그 중심축 주위로 회전하는 주축의 단부에, 회전 공구 또는 주축의 회전을 정지시켜서 사용하는 선삭 공구를 각각 별도의 공구 홀더를 통해서 선택적으로 착탈하며, 상기 주축이 장착한 회전 공구 또는 선삭 공구에 의해 피가공물을 가공하는 공작 기계에 있어서, 상기 선삭 공구를 보유 지지하는 공구 홀더의 외주의 일부에, 상기 공구 홀더의 직경 방향 외향으로 돌출되는 회전 방지 플랜지와, 회전 방지 플랜지의 둘레 방향의 다른 위치에 형성되어 있는 2개의 결합 구멍과, 상기 2개의 결합 구멍의 각각에의 결합을 가능하게 하고, 또한 상기 주축 헤드로부터 돌출한 2개의 결합 돌기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

공구 홀더의 외주의 일부에, 직경 방향 외향으로 돌출되는 회전 방지 플랜지를 설치하고, 회전 방지 플랜지에 형성한 2개의 결합 구멍의 각각에 주축 헤드로부터 돌출한 2개의 결합 돌기를 결합시켜서 공구 홀더가 보유 지지하는 선삭 공구의 회전과 이동을 방지한다. 결합 구멍과 결합 돌기의 결합 부분은 회전 방지 플랜지의 각도 범위 내, 즉 직경 방향으로 서로 대향하지 않는 위치에 있어, 가공중에 여러 방향으로 작용하는 래디얼 방향의 힘에 의한 이동을 확실하게 방지할 수 있다. 회전 방지 플랜지는, 이동해서 공구 홀더를 파지하는 파지부와 간섭하지 않도록 배치할 수 있어 공구 교환을 저해하지 않는다.

기술 방안 2의 공작 기계는, 상기 결합 구멍이 결합 구멍의 중심으로부터 상기 공구 홀더의 중심으로 각각 연장되는 중심선에 의해 형성되는 내각이 85° 이상 100° 미만인 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

회전 방지 플랜지의 결합 구멍을, 결합 구멍의 중심으로부터 공구 홀더의 중심으로 각각 연장되는 중심선에 의해 형성되는 내각이 85° 이상 100° 미만인 위치에 설치하고, 여러 방향으로 작용하는 래디얼 방향의 힘에 의한 이동을, 적어도 한쪽의 결합 구멍과 결합 돌기의 결합에 의해 확실하게 방지한다.

기술 방안 3의 공작 기계는 상기 결합 돌기가 선단을 향해서 직경 축소된 직경 축소부를 갖고, 상기 주축 헤드가 상기 결합 돌기를 미끄럼 이동 가능하게 지지하며, 결합 돌기를 선단측을 향해서 가압하는 가압부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

회전 방지 플랜지의 결합 구멍이 결합 돌기의 직경 축소부의 적절한 위치에 접촉하고, 가압부의 가압에 저항해서 결합 돌기를 밀어 올림으로써, 결합 돌기와 간극 없이 밀하게 결합하여, 선삭 공구의 회전과 이동을 확실하게 방지한다.

기술 방안 4의 공작 기계는 상기 회전 공구 또는 선삭 공구의 착탈시, 이동해서 각각의 공구 홀더를 파지하는 파지부를 더 구비하고, 상기 결합 돌기는, 상기 파지부가 이동하는 측과 반대측에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

주축 헤드로부터 돌출된 결합 돌기는 공구 홀더를 파지하는 파지부가 이동 하는 측과 반대측에 설치한다. 결합 구멍을 구비하는 회전 방지 플랜지는, 파지부와 간섭하지 않도록 배치할 수 있어 공구 교환을 저해하지 않는다.

기술 방안 5와 기술 방안 7의 공구 홀더는 상기 결합 구멍이 상기 공구 홀더의 직경 방향으로 연장되는 긴 구멍이다.

가공시에 발생하는 절삭 칩은 결합 구멍에 걸리는 경우가 있다. 결합 구멍과 결합 돌기가 결합할 때, 결합 구멍과 결합 돌기 사이에 간극은 거의 없다. 상기 절삭 칩은 결합 구멍과 결합 돌기의 사이에 끼인다. 상기 절삭 칩은 결합 구멍과 결합 돌기를 손상시키므로, 가공중에 결합 구멍의 위치가 어긋난다고 하는 문제가 있다. 결합 구멍이 긴 구멍일 때, 결합 구멍과 결합 돌기가 결합해도, 결합 구멍과 결합 돌기 사이에 간극이 있으므로, 절삭 칩은 결합 돌기와 긴 구멍의 간극으로부터 낙하한다. 그러므로, 결합 구멍과 결합 돌기는 손상되는 일이 없다.

기술 방안 6의 공구 홀더는, 전술한 공작 기계의 주축에 장착하는 공구 홀더에 있어서, 상기 공구 홀더의 외주의 일부에 상기 공구 홀더의 직경 방향 외향으로 돌출되는 회전 방지 플랜지와, 회전 방지 플랜지의 둘레 방향의 다른 위치에 형성된 2개의 결합 구멍을 구비하는 것을 특징으로 한다.

2개의 결합 구멍을 구비하는 회전 방지 플랜지를, 공구 홀더의 직경 방향 외향으로 돌출되도록 공구 홀더에 설치하고, 각각의 결합 구멍에 결합 가능한 2개의 결합 돌기를 주축 헤드에 설치하는 간소한 구성에 의해, 공구 홀더는 회전과 래디얼 방향의 이동을 확실하게 방지하고, 높은 가공 정밀도에 의한 선삭 가공이 가능해진다. 회전 방지 플랜지는, 공구 홀더를 파지하는 파지부와의 간섭을 배제하여 배치할 수 있어 공구 교환을 저해하지 않는다.

도 1은 공작 기계의 주요부의 구성을 대략 도시하는 측면도.
도 2는 공구의 설치측에서 본 공구 홀더의 사시도.
도 3은 도 2의 반대측에서 본 공구 홀더의 사시도.
도 4는 회전 방지 플랜지와 결합 돌기의 결합 부분을 후방에서 본 사시도.
도 5는 회전 방지 플랜지와 결합 돌기의 결합 부분을 하방에서 본 평면도.
도 6은 결합 돌기의 지지 구조의 설명도.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도시하는 도면에 기초해서 상세하게 서술한다. 이하의 설명에서 사용하는 방향(전, 후, 상, 하)은, 도 1 중에 화살표로 도시한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 공작 기계(1)는 베이스(10)의 상면에 수직으로 세워 설치한 컬럼(11)을 구비한다. 컬럼(11)은 주축 헤드(2)를 지지한다. 주축 헤드(2)는 컬럼(11)의 전방면에 설치한 가이드를 따라 상하 방향으로 이동 가능하다. 컬럼(11)은 상하 방향으로 연장되는 이송 나사 축(12)을 구비한다. 이송 나사 축(12)은 컬럼(11)의 상부에 고정된 Z축 모터(13)에 연결되고, Z축 모터(13)의 구동에 의해 중심축 주위로 회전한다. 주축 헤드(2)의 후방부는 이송 나사 축(12)에 나사 결합된다. 주축 헤드(2)는 Z축 모터(13)의 구동에 의한 이송 나사 축(12)의 회전에 따라서 상승, 하강한다.

주축 헤드(2)는 그 내부에 주축(20)을 지지한다. 주축(20)은 주축 헤드(2)의 상부에 고정된 주축 모터(21)에 연결되고, 주축 모터(21)의 구동에 의해 상하 방향의 중심축 주위로 회전한다. 주축(20)의 하단부는 주축 헤드(2)의 하방으로 돌출되고, 후술하는 공구(3)를 보유 지지한다. 공구(3)는 주축 헤드(2)와 함께 상승, 하강한다.

공구 매거진(5)은 복수의 공구(3)를 수납한다. 공구(3)는 드릴, 탭, 엔드밀 등의 회전 공구뿐만 아니라, 주축(20)의 회전을 정지시켜서 사용하는 선삭 공구를 포함한다. 컬럼(11)은 전방으로 연장되는 컬럼 커버(14)를 지지한다. 컬럼 커버(14)는 전단부에 공구 매거진(5)을 지지한다. 공구 매거진(5)은 주축 헤드(2)의 전방 상부에 위치한다. 공구 매거진(5)은 원판 형상의 매거진 본체(50)를 구비한다. 매거진 본체(50)는 공구 매거진(5)의 상부에 설치된 매거진 모터(4)의 구동에 의해, 전방부를 하향으로 해서 경사지는 축을 중심으로 해서 회전한다.

매거진 본체(50)는 매거진 본체(50)의 직경 방향 외향으로 방사상으로 연장되는 복수의 공구 그립(51, 51…: 파지부)을 구비한다. 매거진 본체(50)는 그 외주에 매거진 본체(50)의 둘레 방향으로 연장되는 지지축(52)을 중심으로 해서 요동 가능하게 공구 그립(51)을 지지한다.

공지의 공구 홀더(30)는 공구(3)를 보유 지지한다. 공구 그립(51)은 두 갈래로 분기한 선단 파지부를 갖는다. 공구 그립(51)은 선단 파지부를 공구 홀더(30) 외주의 보유 지지 홈(34: 도 3 참조)에 압입함으로써, 공구 홀더(30)를 통해서 공구(3)를 파지한다. 도 1에서 상부 위치에 있는 공구 그립(51)은 공구(3)를 파지하고 있는 상태를 도시한다.

도 1에서 하부 위치에 있는 공구 그립(51)은 공구(3)를 파지하지 않고 있는 상태를 도시한다. 공구 그립(51)의 선단 파지부는 횡축 주위로 회전 가능한 구름 이동 롤러(53)를 갖는다. 구름 이동 롤러(53)는 공구 그립(51)이 공구(3)를 파지하지 않고 있는 상태에서, 주축 헤드(2)의 전방면에 설치된 가이드판(22)에 접촉하고, 지지축(52)을 중심으로 해서 전방으로 요동한 자세가 된다.

주축 헤드(2)는 가공시에 원점 위치(도 1의 주축 헤드(2) 위치)로부터 하강하고, 공구 교환 시에 원점 위치로부터 상승한다. 하부 위치에 있는 공구 그립(51)은 가이드판(22)의 면상에서 구름 이동 롤러(53)가 구름 이동함으로써, 주축 헤드(2)의 상승, 하강에 추종해서 요동한다. 주축 헤드(2)가 상승했을 때, 구름 이동 롤러(53)는 가이드판(22)의 하단부로부터 벗어난다. 그러므로, 공구 그립(51)은 지지축(52)을 중심으로 해서 후방으로 요동하고, 공구 그립(51)의 선단 파지부는 주축(20)이 장착한 공구(3)를 공구 홀더(30)를 통해서 전방으로부터 파지한다.

주축 헤드(2)는 공구 홀더(30)의 파지 완료 후에 다시 상승한다. 공구 그립(51)이 파지한 공구 홀더(30)는 상대적으로 하방으로 이동하고, 공구(3)와 함께 주축(20)으로부터 벗어난다. 매거진 본체(50)는 이 상태에서 회전하고, 다음에 사용하는 공구(3)를 보유 지지한 공구 그립(51)은 주축(20)의 하방에 위치한다.

주축 헤드(2)가 하강하면, 주축(20)은 하단부에 공구 홀더(30)를 장착하고, 또한 공구 그립(51)은 전방으로 요동한다. 그러므로, 선단 파지부는 공구 홀더(30)를 파지하지 않게 된다.

이상의 동작에 의해 공작 기계(1)는 주축(20)과 공구 매거진(5) 사이에서 공구(3)를 교환한다. 공작 기계(1)는 컬럼(11) 전방의 베이스(10) 상에 가공 테이블(15)을 구비한다. 주축(20)에 장착된 공구(3)는 주축 헤드(2)와 함께 원점 위치로부터 하강하고, 가공 테이블(15) 상의 피가공물을 가공한다.

공구(3)가 회전 공구일 때, 주축(20)에 장착한 공구(3)는 주축 모터(21)의 구동에 의해 주축(20)과 함께 회전한다. 피가공물은 가공 테이블(15)의 상면에 고정되고, 가공 테이블(15)과 함께 좌우 방향과 전후 방향으로 이동한다. 주축(20)과 함께 회전하는 공구(3)는 주축 헤드(2)와 함께 상승, 하강해서 가공 테이블(15) 상의 피가공물을 가공한다.

공구(3)가 선삭 가공용 선삭 공구일 때, 주축(20)은 비회전 상태로 로크된다. 피가공물은 가공 테이블(15) 위에 설치한 회전대(도시 생략)에 설치되고, 회전대의 동작에 의해 회전한다. 공구(3)는 주축 헤드(2)와 함께 하강하고, 회전하는 피가공물에 선단을 내리누름으로써 피가공물의 표면을 선삭 가공한다.

도 1은 주축(20)에 선삭 가공용 공구(3)를 장착한 상태를 도시한다. 공구(3)의 공구 홀더(30)는 후방을 향해서 돌출되는 회전 방지 플랜지(31)를 구비한다. 주축 헤드(2)의 하면은 주축(20)의 후방 위치에 하방을 향해서 돌출된 결합 돌기(23)를 갖는다. 회전 방지 플랜지(31)와 결합 돌기(23)는 주축(20)에 공구(3)를 장착함으로써 결합한다. 그러므로, 회전 방지 플랜지(31)와 결합 돌기(23)는 공구(3)의 중심축 주위의 회전 및 래디얼 방향의 힘에 의한 공구의 이동을 방지하고, 공작 기계(1)는 높은 가공 정밀도로 선삭 가공을 실시할 수 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 회전 방지 플랜지(31)는 평면에서 볼 때 삼각 형상을 나타내는 플랜지이며, 또한 1개의 정점의 근방을 공구 홀더(30)의 하면에 복수개의 고정 볼트(32, 32…)로 고정한다. 도 2 내지 도 5에 도시하는 바와 같이, 회전 방지 플랜지(31)는 공구 홀더(30)의 외주의 일부, 구체적으로는, 공구 홀더(30)의 직경 방향 외향으로 돌출되도록 설치한다.

회전 방지 플랜지(31)는 2개의 결합 구멍(33, 33)이 공구 홀더(30)와 동축 상의 원주 상에 배열해서 형성된다. 결합 구멍(33, 33)은 회전 방지 플랜지(31)의 나머지 2정점의 근방에 형성되고, 또한 직경 방향으로 연장되는 긴 구멍이다. 결합 구멍(33, 33)은 일측이 회전 방지 플랜지(31)의 외주에 개구되어 있지만, 이 개구는 필수적이지 않고, 회전 방지 플랜지(31) 내에서 폐쇄된 긴 구멍이라도 좋다.

결합 돌기(23, 23)와 결합 구멍(33, 33)의 간극은, 결합 구멍(33, 33)이 원일 때보다도 긴 구멍 쪽이 크다. 결합 구멍(33, 33)에 걸리는 절삭 칩은, 상기 간극으로부터 낙하한다. 그러므로, 결합 돌기(23, 23)와 결합 구멍(33, 33)은 절삭 칩에 의해 손상되는 일이 없다.

결합 구멍(33, 33)은 결합 구멍(33, 33)의 중심으로부터 공구(3)와 공구 홀더(30)의 중심으로 각각 연장되는 중심선 사이의 각도가 주축(20)에의 장착시에 후방으로 되는 측에서 거의 90°인 위치에 형성된다. 중심선 사이의 각도는 90°에 한하지 않고, 회전 방지 플랜지(31)의 형성 범위 내에서 적절하게 설정할 수 있다. 이 각도는 0°보다도 크고 180° 미만이면 좋지만, 85° 이상, 100° 미만으로 하는 것이 바람직하다. 상기 각도가 180°일 때, 2개의 결합 구멍(33, 33)은 직선 상에 위치한다. 선삭 공구에 작용하는 래디얼 방향(선삭 공구의 축 방향에 대하여 수직한 방향)의 힘이 상기 직선 방향과 동일한 방향으로 될 때, 결합 돌기(23, 23)는 결합 구멍(33, 33) 내에서 상대적으로 이동하므로, 래디얼 방향의 힘을 받지 않을 때가 발생한다. 상기 각도가 180°에 가까울 때, 한쪽의 중심선이 래디얼 방향의 힘의 방향과 일치해도 다른 쪽의 중심선은 래디얼 방향의 힘의 방향과 일치하지 않으므로 상기 힘을 받을 수 있다. 그러나, 상기 각도가 180°에 가까울수록, 결합 돌기(23, 23)와 결합 구멍(33, 33)이 받는 힘은 작아진다. 왜냐하면, 결합 돌기(23, 23)와 결합 구멍(33, 33)이 받는 힘의 분력(서로 직교하는 방향의 힘)은 상기 각도가 180°에 가까울수록 중심선 방향의 힘이 커져, 결합 돌기(23, 23)와 결합 구멍(33, 33)은 상기 큰 힘을 받을 수 없다. 그러므로, 중심선이 직교할 때, 한쪽의 중심선이 래디얼 방향의 힘의 방향과 일치해도, 다른 쪽의 중심선에 위치하는 결합 돌기(23)와 결합 구멍(33)은 래디얼 방향의 힘을 모두 받을 수 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 결합 돌기(23, 23)는 주축 헤드(2)의 하단부 원통부의 외주에 고정된 각각의 지지 블록(24, 24)으로부터 하방으로 돌출한다. 회전 방지 플랜지(31)의 결합 구멍(33, 33)과 결합을 가능하게 하기 위해서, 결합 돌기(23, 23)의 위치는 공구 홀더(30)를 장착하는 주축(20)과 동축 상의 원주 상에서, 또한 주축(20)의 중심을 지나 후방 측으로 대략 90°의 개방 각도를 갖는 선상에 각각 설정한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 결합 돌기(23)는 중공의 둥근 막대이며, 지지 블록(24)에 설치된 상하 방향의 지지 구멍(25) 내에 위치한다. 결합 돌기(23)는 축 길이 방향으로 미끄럼 이동 가능하다. 스토퍼 볼트(26)는 결합 돌기(23)의 중공부 내에 삽입 관통된다. 스토퍼 볼트(26)는 하단부의 나사부에 의해 결합 돌기(23)의 하부에 결합하고, 스토퍼 볼트(26)의 헤드부는 지지 구멍(25)의 중간부 내주에 설치된 단차부(27)의 상면에 접촉한다. 단차부(27)의 하면은 결합 돌기(23)의 상단부에 대향한다. 지지 블록(24)은 결합 돌기(23)와 단차부(27) 사이에 누름 스프링(28: 가압부)을 개재 장착한다.

스토퍼 볼트(26)의 헤드부가 단차부(27)에 접촉하고, 또한 그 하단부가 결합 돌기(23)와 결합하므로, 결합 돌기(23)는 지지 블록(24)으로부터 빠지지 않는다. 결합 돌기(23)는 지지 블록(24)의 하단부로부터 돌출한다. 결합 돌기(23)의 돌출부는 단부를 향해서 테이퍼 형상으로 직경 축소하는 직경 축소부(29)를 설치한다. 돌출부에 가해지는 상향의 힘(도 6의 외곽선 화살표)의 작용에 의해, 결합 돌기(23)는 누름 스프링(28)의 가압에 저항해서 상방으로 이동한다. 하방으로부터 결합하는 회전 방지 플랜지(31)의 결합 구멍(33)은 직경 축소부(29)의 어느 한 위치에서 접촉하고, 결합 돌기(23)는 상방으로 밀어 올려진 상태에서 밀하게 결합 구멍(33)과 결합한다.

도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 회전 방지 플랜지(31)의 2개의 결합 구멍(33, 33)은 각각의 결합 돌기(23, 23)에 결합하므로, 지지 블록(24)을 설치한 주축 헤드(2)는 회전 방지 플랜지(31)의 회전을 구속한다. 그러므로, 회전 방지 플랜지(31)를 구비하는 공구 홀더(30) 및 공구 홀더(30)가 보유 지지한 선삭 가공용 공구(3)는 가공중에 가해지는 둘레 방향의 작용력에 의해 회전하지 않는다.

결합 구멍(33, 33)은 결합 구멍(33, 33)의 중심으로부터 공구 홀더(30)와 공구(3)의 중심으로 각각 연장되는 중심선 사이의 각도가 거의 90°인 위치에 형성된다. 그러므로, 선삭 가공중인 공구(3)에 여러 방향의 래디얼 방향의 힘이 가해진다고 해도, 적어도 한쪽의 결합 구멍(33)과 결합 돌기(23)는 이들 래디얼 방향의 힘을 받아낸다. 그러므로, 결합 구멍(33)과 결합 돌기(23)는 공구(3)의 직경 방향의 이동을 확실하게 방지한다. 동일한 이동 방지 효과는, 회전 방지 플랜지(31)의 형성 범위 내에서 적절하게 형성된 결합 구멍(33, 33)에 의해서도 얻어지지만, 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 중심선 사이의 각도가 90°인 위치에 결합 구멍(33, 33)을 형성함으로써, 양호한 이동 방지 효과가 얻어진다.

선삭 가공용 공구(3)는 가공중에 가해지는 어떠한 힘에 의해도 이동하지 않고, 공구(3)는 피가공물을 안정적으로 고정밀도로 가공할 수 있다.

회전 방지 플랜지(31)는 공구 홀더(30)의 외주에 직경 방향 외향으로 돌출되도록 설치되고, 공구 홀더(30)는 주축 헤드(2)에 설치된 결합 돌기(23, 23)에 회전 방치 플랜지(31)의 결합 구멍(33, 33)이 결합한다. 회전 방지 플랜지(31)는 후방측으로 돌출되도록 주축(20)에 장착된다. 그러므로, 도 5 중에 외곽선 화살표로 도시하는 바와 같이, 전방으로부터 이동하는 공구 그립(51)의 선단 파지부는 회전 방지 플랜지(31)에 간섭하지 않고 공구 홀더(30)를 확실하게 파지하며, 공작 기계(1)는 주축(20)과 공구 매거진(5) 사이에서의 공구(3)의 교환을 확실하게 행할 수 있다.

이상에 설명한 실시 형태를 부분적으로 변경한 변경 형태에 대해서 설명한다.

1) 공구 매거진(5)은 실시 형태에 도시하는 구성과 배치에 한하지 않고, 공지의 적절한 구성과 배치로 할 수 있다.

2) 회전 방지 플랜지(31)는 실시 형태에 도시한 삼각형 형상에 한하지 않고, 공구 홀더(30)의 외주에, 직경 방향 외향으로 돌출된다고 하는 조건을 만족하는 적절한 형상으로 할 수 있다.

3) 결합 돌기(23)를 돌출 방향으로 가압하는 가압부는 누름 스프링(28)에 한하지 않고, 공압 실린더 등 다른 가압부라도 좋다.

Claims

주축 헤드(2)가 지지하고, 또한 그 중심축 주위로 회전하는 주축(20)의 단부에, 회전 공구 또는 주축의 회전을 정지시켜서 사용하는 선삭 공구를 각각 별도의 공구 홀더(30)를 통해서 선택적으로 착탈하고, 상기 주축(20)이 장착한 회전 공구 또는 선삭 공구에 의해 피가공물을 가공하는 공작 기계에 있어서,
상기 선삭 공구를 보유 지지하는 공구 홀더의 외주의 일부에, 상기 공구 홀더의 직경 방향 외향으로 돌출되는 회전 방지 플랜지(31)와,
상기 회전 방지 플랜지의 둘레 방향의 다른 위치에 형성되어 있는 2개의 결합 구멍(33, 33)과,
상기 2개의 결합 구멍의 각각에의 결합을 가능하게 하고, 또한 상기 주축 헤드로부터 돌출된 2개의 결합 돌기(23, 23)를 구비하고,
상기 결합 돌기는 선단을 향해서 직경 축소된 직경 축소부(29)를 갖고, 상기 주축 헤드는 상기 결합 돌기를 미끄럼 이동 가능하게 지지하며, 상기 결합 돌기를 선단측을 향해서 가압하는 가압부를 구비하는, 공작 기계.
제1항에 있어서, 상기 결합 구멍은 상기 결합 구멍의 중심으로부터 상기 공구 홀더의 중심으로 각각 연장되는 중심선에 의해 형성되는 내각이 85° 이상 100° 미만인 위치에 형성되어 있는, 공작 기계.
제2항에 있어서, 상기 회전 공구 또는 선삭 공구의 착탈시에, 이동해서 각각의 공구 홀더를 파지하는 파지부를 더 구비하고, 상기 결합 돌기는 상기 파지부가 이동하는 측과 반대측에 설치되어 있는, 공작 기계.
제3항에 있어서, 상기 결합 구멍은 상기 공구 홀더의 직경 방향으로 연장되는 긴 구멍인, 공작 기계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 공작 기계의 주축에 장착되는 공구 홀더에 있어서,
상기 공구 홀더의 외주의 일부에 상기 공구 홀더의 직경 방향 외향으로 돌출되는 회전 방지 플랜지와,
상기 회전 방지 플랜지의 둘레 방향의 다른 위치에 형성된 2개의 결합 구멍을 구비하는, 공구 홀더.
제5항에 있어서, 상기 결합 구멍은 상기 공구 홀더의 직경 방향으로 연장되는 긴 구멍인, 공구 홀더.
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