KR101440946B1

KR101440946B1 - 공구홀더용 척킹장치

Info

Publication number: KR101440946B1
Application number: KR1020120084831A
Authority: KR
Inventors: 김윤수
Original assignee: 한국건드릴 주식회사
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-09-17
Also published as: KR20140018566A

Abstract

본 발명은 공구홀더용 척킹장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작기계의 주축대의 스핀들 측에 공구홀더를 정밀하게 척킹 내지 언척킹할 수 있는 공구홀더용 척킹장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 공구홀더용 척킹장치는, 스핀들의 중공부 내에 길이방향으로 길게 배치되고, 전후진가능하게 설치된 하나 이상의 척킹바; 이 척킹바의 전후진에 따라 상기 척킹바의 선단에 피벗팅가능하게 연결되는 복수의 록킹핑거; 및 상기 척킹바를 전후진시키는 실린더유닛;을 포함하고, 상기 실린더유닛은 주축대의 하우징 내에서 상기 스핀들의 외주면에 대해 이격되게 설치되고, 상기 실린더유닛에 의해 상기 척킹바가 상기 스핀들의 중공부에서 전후진하는 것을 특징으로 한다.

Description

공구홀더용 척킹장치{CHUCKING APPARATUS FOR TOOL HOLDER}

본 발명은 공구홀더용 척킹장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작기계의 주축대의 스핀들 측에 공구홀더를 정밀하게 척킹 내지 언척킹할 수 있는 공구홀더용 척킹장치에 관한 것이다.

공작기계는 각종 공구를 사용하여 금속의 절단, 절삭, 보링, 드릴링, 나사 절삭,연삭 등 기타방법을 통해서 칩을 발생하면서 금속 및 기타의 재료를 가공하여 필요한 모양으로 만드는 기계를 말한다.

최근의 공작기계는 정확하고 신속하게 가공물을 가공하는 것을 그 목표로 하여 자동화, 고속화되어 가고 있는 추세로, 보링머신(boring machine), 밀링머신(milling machine), 드릴링머신(drilling machine) 등이 있다. 그리고, 보링머신, 밀링머신, 드릴링머신을 하나로 복합한 머시닝센터(machining center) 등이 있다.

드릴링 머신은 핸드 드릴링머신, 직립 드릴링머신, 레이디얼 드릴링머신, 평드릴 머신, 다축 드릴링머신, 건드릴머신 등이 있다. 이 중에서 건드릴머신은 주축대의 홀더 측에 건드릴(gun drill)을 장착되어 심공(深孔)을 고효율 및 고정밀도로 가공하도록 구성되어 있다.

이와 같은 다양한 공작기계는 베드 상에서 주축대가 수평방향으로 이동가능하게 설치되고, 주축대의 내부에는 고정밀도의 스핀들이 회전하도록 설치되며, 이 스핀들의 단부에는 공구홀더가 구비되고, 공구홀더에는 건드릴 등과 같은 공구가 분리가능하게 장착되며, 공구홀더는 스핀들의 선단 측에 척킹장치에 의해 척킹 내지 언척킹된다.

한편, 공구홀더용 척킹장치는 스핀들의 중공부에서 전후진하는 척킹바, 척킹바의 선단에 설치된 복수의 록킹핑거, 척킹바를 전후진시키는 실린더유닛 등으로 이루어진다.

공구홀더용 척킹장치에 의해 공구홀더가 척킹된 상태에서 스핀들이 회전함에 따라 공구홀더에 장착된 공구가 가공물을 가공한다. 예컨대, 공구홀더에 건드릴이 장착되면 심공가공이 이루어질 수 있고, 그 외에 드릴탭, 밀링공구, 보어링공구, 페이싱공구 등이 장착됨에 따라 드릴 태핑(drill tapping), 밀링(milling), 보어링(boring), 페이싱(facing) 등과 같은 다양한 가공작업을 수행할 수 있다.

하지만, 종래의 공구홀더용 척킹장치는 척킹바를 전후진시키는 실린더유닛이 주축대의 외측에 배치됨에 따라 전체 장비의 사이즈가 커질 뿐만 아니라 척킹메커니즘이 복잡해지고, 이로 인해 록킹핑거에 의한 공구홀더의 척킹 내지 언척킹이 정밀하게 이루어지 못하고, 또한 현장에서의 설치가 용이하지 못한 단점이 있었다.

그리고, 종래의 공구홀더용 척킹장치는 건드릴머신의 시스템 상에서 반드시 요구되는 회전급유기(로터리 유니온)의 설치가 매우 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 주축대 내에 컴팩트하게 구성되어 전체 장비의 사이즈를 대폭 감소시킬 뿐만 아니라 공구홀더의 척킹 내지 언척킹의 정밀성을 대폭 향상시킬 수 있고, 회전급유기의 장착이 용이한 공구홀더용 척킹장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공구홀더용 척킹장치는,

스핀들의 중공부 내에 길이방향으로 길게 배치되고, 전후진가능하게 설치된 하나 이상의 척킹바; 이 척킹바의 전후진에 따라 상기 척킹바의 선단에 피벗팅가능하게 연결되는 복수의 록킹핑거; 및 상기 척킹바를 전후진시키는 실린더유닛;을 포함하고, 상기 실린더유닛은 주축대의 하우징 내에서 상기 스핀들의 외주면에 대해 이격되게 설치되고, 상기 실린더유닛에 의해 상기 척킹바가 상기 스핀들의 중공부에서 전후진하는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더유닛은 상기 스핀들의 외측에 이격되게 배치된 실린더 하우징, 상기 실린더 하우징 내에서 전후진하게 설치된 피스톤, 상기 실린더 하우징의 전방에 결합된 전방커버, 상기 실린더 하우징의 후방에 결합된 후방커버를 포함하고,

상기 피스톤은 상기 실린더 하우징의 유로 측으로 공급되는 유압 또는 공압에 의해 전진하며, 상기 피스톤과 상기 전방커버 사이에는 복귀용 스프링이 개재되어 상기 피스톤은 상기 복귀용 스프링의 탄성력에 의해 후진하고, 상기 스핀들의 일측 외주면에는 작동슬롯이 형성되며, 상기 척킹바의 일측 외주면에는 작동블록이 고정되고, 상기 피스톤이 전진함에 따라 상기 작동블록이 전진하는 것을 특징으로 한다.

상기 척킹바의 후방 외주면 측에 복귀부재가 설치되고, 상기 복귀부재는 상기 실린더유닛의 피스톤이 후진하는 경우 상기 척킹바 측에 탄성력을 인가하여 후진시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤의 내주면에 인접한 부분에는 가압부가 홈구조로 형성되고, 상기 작동블록의 외주면에는 돌출부가 형성되며, 상기 피스톤이 전진하는 경우 상기 피스톤의 가압부가 상기 작동블록의 돌출부를 가압하는 것을 특징으로 한다.

상기 스핀들은 주축대의 하우징 내에 회전가능하게 설치되고, 상기 주축대의 하우징의 전방에는 상기 스핀들의 전방측 외주면이 회전지지되는 전방 서포트가 결합되며, 상기 주축대의 하우징의 후방에는 상기 스핀들의 후방측 외주면이 회전지지되는 후방 서포트가 결합되고, 상기 전방커버는 상기 전방 서포트 측에 연결봉을 통해 연결되고, 상기 연결봉에는 완충스프링 및 이 완충스프링을 지지하는 리테이너가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 스핀들의 일측 외주면에는 스토퍼홈이 원주방향으로 형성되고, 상기 스토퍼홈에는 상기 후방커버의 내주면이 위치하며, 상기 후방커버의 내주면은 상기 스토퍼홈의 바닥면에 대해 이격되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 스핀들, 이 스핀들을 회전지지하는 하우징을 가진 주축대 내에 척킹바 및 이 척킹바를 전후진시키는 실린더유닛을 배치함으로써 전체 장비의 사이즈 감소 및 컴팩트화를 용이하게 구현할 뿐만 아니라 공구홀더의 척킹 내지 언척킹의 정밀성을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 척킹바 및 실린더유닛이 스핀들 내에 설치된 구조를 통해 척킹바의 후방단부에 회전급유기를 매우 용이하게 설치 및 분해할 수 있는 장점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 공구홀더용 척킹장치를 도시한 측단면도로서,
도 1a는 록킹핑거들의 오무림작동에 의해 공구홀더가 척킹된 상태를 도시한 도면이며, 도 1b는 록킹핑거들의 벌어짐에 의해 공구홀더의 언척킹상태를 도시한 도면이다.
도 2a는 도 1a의 화살표 A1 부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 2b는 도 1b의 화살표 A2 부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3a는 도 1a의 화살표 B1 부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3b는 도 1b의 화살표 B2 부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명에 의한 공구홀더용 척킹장치가 건드릴 머신용 주축대 측에 설치된 상태를 예시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1a 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공구홀더용 척킹장치를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 공구홀더용 척킹장치(100)는 주축대의 스핀들(20)의 중공부(25)에 설치되고, 스핀들(20)은 주축대의 하우징(10) 내에 회전가능하게 설치되며, 이 하우징(10)의 전방측에는 전방 서포트(12)가 결합되고, 하우징(10)의 후방측에는 후방 서포트(13)가 결합되며, 스핀들(20)의 전방측 외주면은 전방 서포트(12) 측에 회전지지되고, 스핀들(20)의 후방측 외주면은 후방 서포트(13) 측에 회전지지된다. 스핀들(20)의 선단에는 공구홀더(30, tool holder)가 본 발명의 척킹장치(100)에 의해 척킹 내지 언척킹될 수 있다.

본 발명에 의한 공구홀더용 척킹장치(100)는 스핀들(20)의 중공부(25) 내에서 전후진가능하게 설치된 하나 이상의 척킹바(110, 120), 척킹바(110, 120)의 전후진에 의해 척킹바(110, 120)의 선단에서 피벗팅가능하게 연결된 복수의 록킹핑거(101), 척킹바(110, 120)를 전후진시키는 실린더유닛(130)을 포함한다.

척킹바(110, 120)는 스핀들(20)의 중공부(25) 내에서 전방측에 배치된 제1척킹바(110) 및 제1척킹바(110)의 후방측에 배치된 제2척킹바(120)를 가진다. 제1척킹바(110)와 제2척킹바(120)는 나사조립방식에 의해 분리가능하게 결합될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 제1척킹바(110)의 후방단부에는 수나사부를 가진 결합돌기(111)가 형성되고, 제2척킹바(120)의 전방단부에는 암나사부를 가진 결합홈(121)이 형성된다. 이에 제1척킹바(110)의 결합돌기(111)가 제2척킹바(120)의 결합홈(121)에 나사결합되고, 제1척킹바(110)의 결합돌기(111)와 제2척킹바(120)의 결합홈(121)들 사이에는 밀봉부재(141)가 개재됨에 따라 제1 및 제2 척킹바(110, 120)는 밀봉적으로 결합될 수 있다.

제1척킹바(110)의 전방측 외주면에는 오링(O-ring) 등과 같은 하나 이상의 밀봉부재(114)가 설치되고, 이에 제1척킹바(110)의 외주면은 스핀들(20)의 내주면에 대해 밀봉적으로 전후진할 수 있다.

제1척킹바(110)의 내부에는 길이방향을 따라 제1냉각수 공급통로(113)가 형성되고, 제2척킹바(120)의 내부에는 길이방향을 따라 제2냉각수 공급통로(123)가 형성된다. 그리고, 제2척킹바(120)의 후방단부에는 냉각유를 공급하는 회전급유기(85, 로터리 유니온)가 설치되고, 회전급유기(85)에 의해 냉각유 공급원(미도시)으로부터 냉각유가 제1 및 제2 냉각수 공급통로(113, 123) 측으로 공급될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예는 척킹바(110, 120)가 스핀들(20)의 중공부(25) 내에서 길이방향으로 2 이상으로 분리가능하게 조립되는 구조로 구성됨에 따라 척킹바(110, 120)의 조립 및 설치를 매우 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

제2척킹바(120)의 일측 외주면에는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 환형의 작동블록(138)이 체결구 등을 통해 결합되고, 이 작동블록(138)은 실린더유닛(130)에 의해 전진가능하게 설치된다. 특히, 작동블록(138)과 인접한 스핀들(20)의 측면에는 중공부(25)와 소통하는 작동슬롯(24)이 형성되고, 이 작동슬롯(24) 내에는 작동블록(138)이 위치하며, 이에 실린더유닛(130)에 의해 작동블록(138)이 작동슬롯(24) 내에서 전진함에 따라 작동블록(138)에 결합된 제2척킹바(120)는 제1척킹바(110)와 함께 스핀들(20)의 중공부(25) 내에서 전진할 수 있다.

그리고, 제2척킹바(120)의 후방측 외주면에는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 접시스프링 등과 같은 복귀부재(139)가 설치되고, 도 1a와 같이 복귀부재(139)는 제2척킹바(120)에 탄성력을 인가하여 제2척킹바(120) 및 작동블록(138)을 후진시키도록 구성된다. 복귀부재(139)는 그 전방면 및 후방면이 제2척킹바(120)의 후방측 외주면에 구비된 한 쌍의 리테이너(139a, 139b)에 의해 지지되도록 설치된다.

작동블록(138)의 일측 외주면에는 돌출부(138a)가 구비되고, 후술하는 실린더유닛(130)의 피스톤(132)이 전진할 경우 도 3b와 같이 피스톤(132)의 가압부(132a)가 작동블록(138)의 돌출부(138a)를 전방측으로 가압함으로써 작동블록(138)이 전진할 수 있다. 반대로 실린더유닛(130)의 피스톤(132)이 후진할 경우 도 3a와 같이 피스톤(132a)는 작동블록(138)의 돌출부(138a)에 대해 이격되고, 이에 연동하여 도 1a과 같이 제2척킹바(120)가 복귀부재(139)에 의해 후진함에 따라 작동블록(138)이 함께 후진한다.

대안적인 실시예에 따르면, 척킹바는 스핀들(20)의 중공부(25)를 따라 길이방향으로 길게 연장된 단일의 원형 바 구조로 구성될 수도 있다.

복수의 록킹핑거(101)는 척킹바(110, 120)의 선단에서 피벗팅가능하게 연결됨에 따라 내경방향으로 오무려져거나 외경방향으로 벌어지도록 구성될 수 있다. 특히, 복수의 록킹핑거(101)는 고무링 등과 같은 환형의 탄성링(102)을 통해 제1척킹바(110)의 선단에 피벗팅가능하게 연결된다. 이에 복수의 록킹핑거(101)는 제1 및 제2 척킹바(110, 120)가 스핀들(20)의 중공부(25) 내에서 길이방향으로 전후진함에 따라 전후진하면서 피벗팅되어 반경방향으로 벌어지거나 오무려지도록 구성된다.

각 록킹핑거(101)의 선단에는 걸림턱(101a)이 형성되고, 도 2a와 같이 록킹핑거(101)들이 공구홀더(30)의 걸림단턱(32b)을 향해 피벗팅되어 오물려질 경우(즉, 록킹핑거(101)의 오무려짐작동) 록킹핑거(101)의 걸림턱(101a)이 공구홀더(30)의 걸림단턱(32b)에 맞물림에 따라 척킹(chucking)될 수 있다. 반대로, 도 2b와 같이 록킹핑거(101)들이 공구홀더(30)의 걸림단턱(32b)의 외측으로 피벗팅되어 벌어질 경우(즉, 록킹핑거(101)의 벌어짐작동) 록킹핑거(101)의 걸림턱(101a)이 공구홀더(30)의 걸림단턱(32b)에서 이격됨에 따라 언척킹(unchucking)될 수 있다.

실린더유닛(130)은 주축대의 하우징(10) 내에서 스핀들(20)의 외주면에 대해 이격되게 설치되고, 실린더유닛(130)에 의해 제1 및 제2 척킹바(110, 120)가 스핀들(20)의 중공부(25)에서 전후진한다.

실린더유닛(130)은 환형의 구조로 형성되고, 이 실린더유닛(130)의 내부에 스핀들(20)의 일측이 관통한 구조로 설치된다. 그리고, 실린더유닛(130)은 스핀들(20)의 외주면에 반경방향으로 이격되게 설치되어 스핀들(20)의 회전작동을 방해하지 않도록 구성된다.

특히, 실린더유닛(130)은 스핀들(20)의 외측에 이격되게 배치되는 실린더 하우징(131), 이 실린더 하우징(131) 내에서 전후진하는 피스톤(132), 상기 실린더 하우징(131)의 전방에 결합되는 전방커버(133), 상기 실린더 하우징(131)의 후방에 결합되는 후방커버(134)로 이루어진다.

실린더 하우징(131)은 환형 구조로 형성되어 스핀들(20)의 외측에 이격되게 배치된다. 실린더 하우징(131) 내에는 유로(131a)가 형성되고, 이 유로(131a)에는 유압라인 또는 공압라인이 연결되며, 이에 유압 또는 공압이 유로(131a)로 공급되면 그 유압 또는 공압에 의해 도 3b와 같이 피스톤(132)이 전진한다. 또한, 유로(131a)에 공압라인이 연결되는 경우 공압의 압력이 상대적으로 약하므로 공압라인에 부스터(booster, 증압기)가 부가적으로 연결될 수도 있다.

그리고, 피스톤(132)과 전방커버(133) 사이에는 복귀용 스프링(132b)이 개재되고, 유압 또는 공압이 공급되지 않으면 도 3a와 같이 복귀용 스프링(132b)에 의해 피스톤(132)은 후진하면서 원위치로 복귀한다.

피스톤(132)은 환형 구조로 형성되고, 피스톤(132)의 내주면은 스핀들(20)의외주면에 대해 이격되며, 피스톤(132)은 실린더 하우징(131) 내에서 전후진가능하게 설치된다. 피스톤(132)의 내주면에 인접한 부분에는 가압부(132a)가 홈 구조로 형성되고, 피스톤(132)의 전후진작동에 따라 이 피스톤(132)의 가압부(132a)는 작동블록(138)의 돌출부(138a)와 접촉 내지 이격될 수 있다. 즉, 피스톤(132)이 전진하면 피스톤(132)의 가압부(132a)가 작동블록(138)의 돌출부(138a)를 가압함에 따라 도 3b와 같이 작동블록(138)이 작동슬롯(24) 내에서 전진한다. 반대로 복귀용 스프링(132b)에 의해 피스톤(132)이 후진하면 도 3a와 같이 피스톤(132)의 가압부(132a)는 작동블록(138)의 돌출부(138a)로부터 이격되고, 이에 도 1a와 같이 복귀부재(139)에 의해 작동블록(138) 및 제2척킹바(120)는 후진한다.

전방커버(133)는 환형 구조로 형성되고, 전방커버(133)의 내주면은 스핀들(20)의 외주면에 대해 충분히 이격되게 설치된다. 전방커버(133)는 전방 서포트(12)의 후방면 측에 연결봉(137)을 통해 연결되고, 특히 연결봉(137)에는 완충스프링(137a) 및 이 완충스프링(137a)을 지지하는 리테이너(137b)가 설치된다. 이러한 연결봉(137)을 통해 전방커버(133)가 전방 서포트(12) 측에 완충적으로 지지됨으로써 실린더유닛(130)은 하우징(10) 내에서 전방 서포트(12)를 통해 안정적으로 지지될 수 있다.

후방커버(134)는 환형 구조로 형성되고, 후방커버(134)의 내주면은 스핀들(20)의 외주면에 대해 미세한 간격으로 이격되게 설치되어 스핀들(20)의 회전작동 시에 후방커버(134)로 인해 방해받지 않도로 구성된다.

한편, 실린더유닛(130)의 피스톤(132)이 전진하여 피스톤(132)의 가압부(132b)가 작동블록(138)의 돌출부(138a)를 가압할 때 피스톤(132)의 가압부(132b)와 작동블록(138)의 돌출부(138a)이 서로 충돌함에 따라 그 반발력으로 인해 전방커버(133), 실린더 하우징(131) 및 후방커버(134)는 후방측으로 미세하게 이동할 수 있다. 이에, 본 발명은 후방커버(134)의 내경부(134b)가 개재되는 스토퍼홈(28)이 스핀들(20)의 후방측 외주면에 원주방향으로 형성될 수 있고, 이를 통해 후방커버(134)의 후방측 이동을 규제할 수 있다.

이러한 후방커버(134)의 후방측 이동에 대한 규제구성을 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 및 제2 척킹바(110, 120)가 후진하여 복수의 록킹핑거(101)가 공구홀더(30)를 척킹(chuncking)한 상태에서는 도 3a와 같이 후방커버(134)의 내경부는 스토퍼홈(28)의 전후 양측벽 및 바닥면에 대해 미세한 간격(t1, t2, t3)으로 이격되며, 이에 스핀들(20)이 회전하는 경우 후방커버(134)로 인해 스핀들(20)의 회전작동이 방해받지 않는다. 이와 별개로, 제1 및 제2 척킹바(110, 120)가 전진하여 복수의 록킹핑거(101)가 공구홀더(30)를 언척킹(unchucking)한 상태에서는 도 3b와 같이 후방커버(134)의 내경부는 스토퍼홈(28)의 바닥면에 대해 미세한 간격(t3)으로 이격되고, 후방커버(134)의 내경부(134b)의 전방면은 스토퍼홈(28)의 전방 측벽과 일정간격(t4)으로 이격되며, 후방커버(134)의 내경부 후면은 스토퍼홈(28)의 후방 측벽과 접촉함에 따라 후방커버(134)가 후방측으로 이동됨이 규제될 수 있다.

후방커버(134)의 일측에는 가이드공간(134a)이 절취되어 형성되고, 피스톤(132)의 후방측에는 도그(135, dog)가 체결구를 통해 결합되고, 이에 피스톤(132)과 도그(135)는 동일한 방향으로 전후진한다. 이때, 도그(135)는 후방커버(134)의 가이드공간(134a)을 따라 가이드된다. 그리고, 후방커버(134)에는 도그(135)에 인접하여 전진 감지센서(136a) 및 후진 감지센서(136b)가 설치되고, 전진 감지센서(136a) 및 후진 감지센서(136b)는 장착브라켓(136)에 의해 후방커버(134) 측에 설치된다. 이 전진 감지센서(136a)에 의해 도그(135) 및 피스톤(132)의 전진을 감지하고, 후진 감지센서(136b)는 도그(135) 및 피스톤(132)의 후진을 감지한다. 이러한 전진 감지센서(136a) 및 후진 감지센서(135b)에 의해 피스톤(132)의 전후진이 감지됨에 따라 공구 홀더(30)의 척킹 내지 언척킹됨을 전기적으로 송수신할 수 있다. 또한, 전진 감지센서(136a) 및 후진 감지센서(136b)는 근접스위치 등과 같은 비접촉스위치 또는 리드스위치 등과 같은 접촉스위치로 구성될 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 공구홀더용 척킹장치의 작동관계를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1a, 도 2a 및 도 3a는 공구홀더(30)가 척킹된 상태를 도시한 도면이다. 실린더유닛(130)의 유로(131a) 측으로 유압 또는 공압이 공급되지 않으면 도 3a와 같이 피스톤(132)은 복귀용 스프링(132b)에 의해 후진하고, 이에 피스톤(132)의 가압부(132a)는 작동블록(138)의 돌출부(138a)에 대해 이격된 상태에서 제1 및 제2 척킹바(110, 120)는 복귀부재(139)의 탄성력에 의해 후진함으로써 복수의 록킹핑거(101)는 공구홀더(30)의 걸림단턱(32b)을 향해 피벗팅되어 도 2a와 같이 각 록킹핑거(101)의 걸림턱(101a)이 걸림단턱(32b)에 맞물려져 척킹된다.

도 1b, 도 2b 및 도 3b는 공구홀더(30)가 언척킹된 상태를 도시한 도면이다. 실린더유닛(130)의 유로(131a) 측으로 유압 또는 공압이 공급되면 도 3b와 같이 피스톤(132)은 유압 또는 공압의 압력에 의해 전진하고, 이에 피스톤(132)의 가압부(132a)는 작동블록(138)의 돌출부(138a)를 가압함에 따라 제1 및 제2 척킹바(110, 120)는 함께 전진하고, 이에 연동하여 복수의 록킹핑거(101)가 전진하면서 공구홀더(30)의 걸림단턱(32b)으로부터 외측으로 피벗팅되어 도 2b와 같이 각 록킹핑거(101)의 걸림턱(101a)이 걸림단턱(32b)에서 이격되어 언척킹된다.

본 발명에 의한 공구홀더용 척킹장치는 도 4에 예시된 공작기계의 주축대 측에 설치되고, 도 4에는 건드릴 머신의 주축대가 예시되어 있다. 도 4에서는 하우징(10)의 전방에는 전방 서포트(12)가 결합되고, 하우징(10)의 후방에는 후방 서포트(13)가 결합된다. 하우징(10)의 상부에는 개구(11)가 형성되며, 이 개구(11)를 통해 스핀들(20) 또는 공구홀더용 척킹장치(100)에 접속되는 유압라인(미도시) 또는 공압라인(미도시)이 설치될 수 있다.

하우징(10)의 상부에는 도 4에 도시된 바와 같이 구동부(70)가 설치되고, 구동부(70)는 지지플레이트(71), 지지플레이트(71)의 상측에 안정적으로 설치된 구동모터(72), 구동모터(72)의 출력축에 결합된 구동풀리(73)를 가진다. 구동풀리(73)에는 전동벨트(74) 등이 연결되고, 이 전동벨트(74)가 구동풀리(73)와 후술하는 스핀들(20)의 종동풀리(75) 사이에 설치되며, 이러한 전동벨트(74)를 통해 구동모터(72)의 동력을 스핀들(20)측으로 전달함으로써 스핀들(20)을 회전시키도록 구성된다.

전방 서포트(12)는 그 내부에 스핀들(20)의 전방측이 삽입되는 중공부(12a)가 형성되고, 이 중공부(12a) 내에서 스핀들(20)의 전방측 외주면이 제1회전지지부(50)에 의해 회전지지될 수 있다. 제1회전지지부(50)는 스핀들(20)의 전방측 외주면에 길이방향으로 배치된 복수의 베어링(51, 52)을 포함한다.

후방 서포트(13)는 그 내부에 스핀들(20)의 후방측이 삽입되는 중공부(13a)가 형성되고, 이 후방 서포트(13)의 중공부(13a) 내에서 스핀들(20)의 후방측 외주면이 제2회전지지부(60)에 의해 회전지지될 수 있다. 제2회전지지부(60)는 스핀들(20)의 후방측 외주면에 배치된 하나 이상의 베어링(61)을 포함한다.

스핀들(20)은 하우징(10)을 관통하여 전후방향으로 길이방향으로 배치되고, 스핀들(20)의 전방단부에는 공구홀더(30)를 수용하기 위한 소켓부(21)가 형성되며, 스핀들(20)의 후방단부에는 종동풀리(75)가 설치된다. 소켓부(21)는 테이퍼지게 형성되고, 이 소켓부(21)에는 공구홀더(30)의 테이퍼진 생크부(31)가 기밀하게 수용된다. 종동풀리(75)와 구동모터(71)의 구동풀리(73) 사이에는 전동벨트(74)가 설치되고, 이러한 구동풀리(73), 전동벨트(74), 종동풀리(75)를 통해 구동모터(71)의 동력이 스핀들(20) 측으로 전달되어 스핀들(20)이 회전구동한다.

스핀들(20)의 내부에는 중공부(25)가 형성되고, 이 중공부(25) 내에는 공구 홀더(30)를 척킹 및 언척킹하는 본 발명에 의한 공구홀더용 척킹장치(100)가 설치된다.

공구 홀더(30)는 건드릴(gun drill) 또는 기타 드릴탭(drill tap), 밀링공구(milling tool), 보어링공구(boring tool), 페이싱공구(facing tool) 등과 같은 공구를 장착할 수 있는 다양한 구조로 구성될 수 있으며, 도면에는 건드릴을 장착하기 위한 공구 홀더(30)가 예시되어 있다. 이에 공구 홀더(30)의 전방단부 측에 건드릴(미도시)이 분리가능하게 장착되는 장착홈(35)이 형성되고, 공구 홀더(30)의 후방단부에는 테이퍼진 생크부(31)가 형성된다.

공구 홀더(30)의 생크부(31)는 스핀들(20)의 소켓부(21) 측에 기밀하게 밀착되어 설치되고, 생크부(31)의 후방단에는 걸림부재(32)가 분리가능하게 결합된다. 걸림부재(32)의 전방단부에는 결합돌기(32a)가 형성되고, 걸림부재(32)의 후방단부에는 걸림단턱(32b)이 형성되어 있다.

생크부(31)의 중심부에는 결합홈(31a)이 형성되고, 이 결합홈(31a)의 내주면에는 암나사부가 형성되며, 걸림부재(32)의 결합돌기(32a)에는 수나사부가 형성된다. 이에 결합돌기(32a)의 수나사부가 결합홈(31a)의 암나사부 측에 나사결합됨에 따라 걸림부재(32)는 공구 홀더(30)의 생크부(31) 측에 분리가능하게 결합된다.

그리고, 공구 홀더(30)의 내부 및 걸림부재(32)의 내부에는 서로 소통하는 냉각유 소통유로(33, 32c)가 각각 형성된다.

한편, 본 발명에 의한 공구홀더용 척킹기구(100)에 의해 걸림부재(32)의 척킹이 이루어진 상태에서 걸림부재(32)의 냉각유 소통유로(32c)는 제1 및 제2 척킹바(110, 120)의 냉각유 공급유로(113, 123)와 소통하도록 구성된다. 특히, 걸림부재(32)의 냉각유 소통유로(32c)의 단부에는 오링(O-ring) 등과 같은 밀봉부재(32d)가 설치되고, 이에 걸림부재(32)의 냉각유 소통유로(32c)와 제1척킹바(110)의 냉각유 공급유로(113)는 밀봉적으로 소통할 수 있다.

이에, 회전급유기(85)에 의해 냉각유가 제2척킹바(120)의 냉각유 공급유로(123), 제1척킹바(110)의 냉각유 공급유로(113), 공구 홀더(30)의 냉각유 소통유로(33) 및 걸림부재(32)의 냉각유 소통유로(32c)를 통과하여 공구 홀더(30)에 장착되는 건드릴 등과 같은 공구로 원활하게 공급될 수 있다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

100: 공구홀더용 척킹장치 101: 록킹핑거
110: 제1척킹바 120: 제2척킹바
130: 실린더유닛 131: 실린더 하우징
132: 피스톤 133: 전방커버
134: 후방커버

Claims

스핀들의 중공부 내에 길이방향으로 길게 배치되고 전후진가능하게 설치된 하나 이상의 척킹바; 이 척킹바의 전후진에 따라 상기 척킹바의 선단에 피벗팅가능하게 연결되는 복수의 록킹핑거; 및 상기 척킹바를 전후진시키는 실린더유닛;을 포함하고,
상기 실린더유닛은 주축대의 하우징 내에서 상기 스핀들의 외주면에 대해 이격되게 설치되고, 상기 실린더유닛에 의해 상기 척킹바가 상기 스핀들의 중공부에서 전후진되게 설치되되, 상기 실린더유닛은 상기 스핀들의 외측에 이격되게 배치된 실린더 하우징, 이 실린더 하우징 내에서 전후진하게 설치된 피스톤, 상기 실린더 하우징의 전방에 결합된 전방커버, 및 상기 실린더 하우징의 후방에 결합된 후방커버를 포함하며,
상기 피스톤은 상기 실린더 하우징의 유로 측으로 공급되는 유압 또는 공압에 의해 전진되고, 상기 피스톤과 상기 전방커버 사이에는 복귀용 스프링이 개재되어 상기 피스톤은 상기 복귀용 스프링의 탄성력에 의해 후진되며,
상기 스핀들의 일측 외주면에는 작동슬롯이 형성되고 상기 척킹바의 일측 외주면에는 작동블록이 고정되어 상기 피스톤이 전진됨에 따라 작동블록이 전진되며,
상기 스핀들은 주축대의 하우징 내에 회전가능하게 설치되고, 상기 주축대의 하우징의 전방에는 상기 스핀들의 전방측 외주면이 회전지지되는 전방 서포트가 결합되며, 상기 주축대의 하우징의 후방에는 상기 스핀들의 후방측 외주면이 회전지지되는 후방 서포트가 결합되고,
상기 전방커버는 상기 전방 서포트 측에 연결봉을 통해 연결되고, 상기 연결봉에는 완충스프링 및 이 완충스프링을 지지하는 리테이너가 설치되며,
상기 스핀들의 일측 외주면에는 스토퍼홈이 원주방향으로 형성되고, 상기 스토퍼홈에는 상기 후방커버의 내주면이 위치되며, 상기 후방커버의 내주면은 상기 스토퍼홈의 바닥면에 대해 이격되는 것을 특징으로 하는 공구홀더용 척킹장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 척킹바의 후방 외주면 측에 복귀부재가 설치되고, 상기 복귀부재는 상기 실린더유닛의 피스톤이 후진하는 경우 상기 척킹바 측에 탄성력을 인가하여 후진시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공구홀더용 척킹장치.
청구항 1에 있어서,
상기 피스톤의 내주면에 인접한 부분에는 가압부가 홈구조로 형성되고, 상기 작동블록의 외주면에는 돌출부가 형성되며, 상기 피스톤이 전진하는 경우 상기 피스톤의 가압부가 상기 작동블록의 돌출부를 가압하는 것을 특징으로 하는 공구홀더용 척킹장치.
삭제