KR101498745B1 - 공작기계의 툴 홀더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 툴 홀더에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 홀더는, 외경에 툴 그리퍼에 장착되도록 하는 그리퍼 그루브(102)가 형성되고 중앙에 상측이 개방되게 제1단 수용부(104)가 형성되며 제1단 수용부(104)의 상측에 제2단 수용부(106)가 형성되고 제1단 수용부(104)의 측방에 암나사(110)가 형성되며 제1단 수용부(104)의 바닥에 통기 홀(112)이 형성된 바디(100a), 제1단 수용부(104)에 배치되어 확장되는 방향으로 복원력이 작용하는 스프링(120), 제2단 수용부(106)에 수용되도록 디스크(132)가 배치되고 제1단 수용부(104)에 수용되도록 디스크(132)의 하측에 파이프(134)가 형성되며 파이프(134)의 외경에 키 웨이(136)가 형성되고 스프링(120)의 상측에 배치되어 탄발되게 장착되는 커버(130) 및 암나사(110)에 체결되고 일측 단부가 키 웨이(136)에 끼워져 커버(130)가 이탈되는 것을 방지하는 스토퍼 스크루(150)를 포함한다.

툴 매거진, 수직 타입, 툴 홀더, 이물질 유입 차단

Description

공작기계의 툴 홀더{tool holder of machine tool}

본 발명은 공작기계의 툴 홀더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 개의 공구가 툴 매거진에 수직으로 배치되는 공작기계에서 공구가 장착되는 툴 홀더에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 여러 개의 공구가 툴 매거진에 장착되고, 제어부의 지령에 의해 툴 매거진에서 특정한 공구가 선택되어 램 스핀들 또는 공구대에 장착되며, 공작물과 공구의 상대운동에 의해 공작물이 절삭가공을 된다.

상술한 툴 매거진은 공구가 배치되는 방향에 따라 공구 축선이 수직으로 배치되는 수직 타입과 공구 축선이 수평으로 배치되는 수평 타입이 있을 수 있다.

상술한 수직 타입의 툴 매거진은 수평 타입의 툴 매거진에 비교하여 상대적으로 절삭 칩 또는 이물질의 유입에 취약한 문제점이 있고, 이를 첨부도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 1은 수직 타입의 툴 매거진을 설명하기 위한 예시도면이고, 도 2는 종래의 툴 홀더를 설명하기 위한 예시도면이며, 도 3은 공작기계의 램 스핀들 을 설명하기 위한 예시도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 수직 타입의 툴 매거진(10)은 축(12)이 수직방향으로 배치되고, 그 축(12)에는 휠(14)이 회전가능하게 배치되며, 휠(14)의 외주연에는 툴 그리퍼(16)가 배치된다.

상술한 휠(14)은 수치제어가 가능한 서보 모터에 의해 구동될 수 있고, 이로써 공작기계의 제어부로부터 발생하는 지령에 의해 특정한 위치의 툴 그리퍼(16)가 공구의 교환위치로 이동될 수 있다.

또한, 상술한 툴 그리퍼(16)는 여러 가지 형식의 공구를 수납하게 되고, 공구 교환위치에서 램 스핀들(30)과 공구 교환이 이루어질 수 있다.

일례로서 램 스핀들(30) 또는 자동공구교환장치(ATC)가 툴 매거진(10)에 수직방향에서 접근하여 수평방향으로 지나갈 경우에는 툴(T)을 인출하는 것이고, 이와는 반대로 램 스핀들(30) 또는 자동공구교환장치(ATC)가 툴 매거진(10)에 수평방향으로 접근하여 수직 방향으로 지나갈 경우에는 툴(T)이 툴 그리퍼(16)에 수납되는 것일 수 있다.

또한, 상술한 툴(T)은 가공의 목적에 따라 다양하게 제작될 수 있지만, 램 스핀들(30)에 장착되기 위해서는 접촉 부분의 형상이 공통될 수 있고, 이렇게 공통된 형상을 갖기 위해서 툴 홀더(20)가 이용될 수 있다.

상술한 종래의 툴 홀더(20)는 첨부도면 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.

툴 홀더(20)는 외경에 그리퍼 그루브(22)가 형성되고, 내측의 중앙에 제1 단 수용부(24)와 제2단 수용부(26)가 형성되며, 그 외에 공기압의 통로가 되는 유로가 형성될 수 있고 하측에는 공구(T)가 체결될 수 있다.

상술한 제1단 수용부(24)와 상술한 제2단 수용부(26)는 램 스핀들(30)에 툴 홀더(20)가 취부 될 때에 램 스핀들(30)의 형상물과 간섭을 피하여 수용되기 위한 것이다.

상술한 램 스핀들(30)은 첨부도면 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 램 스핀들(30)은 램 바디(31)의 중앙에 스핀들(32)이 배치되고, 그 스핀들(32)의 단부에는 공구 키(33)가 돌출되어 배치되며, 램 바디(31)의 하측에 홀더 키(34)와 클램프(35)가 배치된다.

상술한 스핀들(32)은 램 스핀들(30)에 공구가 장착되었을 때에 그 공구를 회전시키고, 상술한 공구 키(33)는 공구가 스핀들(32)에서 헛돌지 않도록 한다.

또한, 상술한 홀더 키(34)는 툴 홀더(20)가 장착되었을 때에 툴 홀더(20)의 위치결정을 하고, 상술한 클램프(35)는 상술한 툴 홀더(20)가 장착된 상태를 유지하는 것이다.

상술한 바와 같이 램 스핀들(30)은 일반 적인 회전 공구가 장착될 수도 있고, 부가적인 기능을 수행하기 위한 특별한 형식의 공구가 장착될 수도 있으며, 특별한 형식의 공구는 툴 홀더(20)를 매개로하여 램 스핀들(30)에 장착되는 것이다.

즉, 상술한 램 스핀들(30)은 하부의 형상이 무척 복잡하고 특히 돌출되는 형상과 함몰되는 형상이 복잡하게 이루어져 있으며, 이러한 출몰되는 형상 물체와 간섭을 일으키기지 않고 결속되기 위해서 상술한 제1단 수용부(24)와 상술한 제2단 수용부(26)가 필요하게 된다.

그러나 상술한 바와 같은 수직 타입의 툴 매거진(10)은 툴 홀더(20)가 수직방향으로 배치되는 것이고, 상술한 제1단 수용부(24)와 상술한 제2단 수용부(26)와 상측이 개방된 형태로 장착되는 것으로서 공작물을 가공하는 도중에 절삭 칩이 발생하는데 이러한 절삭칩이 튀어서 상술한 제1단 수용부(24)와 상술한 제2단 수용부(26)에 유입되는 문제점이 있다.

특히, 상술한 제1단 수용부(24) 또는 상술한 제2단 수용부(26)에 절삭 칩과 같은 이물질이 유입된 상태에서 해당 툴 홀더(20)가 램 스핀들(30)에 장착되고, 이후 다른 해당 툴 홀더(20)가 툴 매거진(10)에 수납될 때에 이물질이 램 스핀들(30)쪽으로 옮겨져 붙을 수 있는 문제점이 있다.

또한, 램 스핀들(30)의 하측에 이물질이 존재한 상태에서 새로운 툴 홀더(20) 또는 회전공구가 장착될 때에 온전하게 결합되지 못하고 비정상적으로 장착되며 심지어 공작물의 가공 중에 툴 홀더(20) 또는 회전공구가 분리되어 안전사고의 위험이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 툴 홀더(20)가 램 스핀들(30)에 정상적으로 장착되지 못한 상태에서 가공이 이루어질 때에는 가공정밀도가 저하되며 공작물의 표면조도가 현저하게 저하되는 문제점이 있다.

또한, 램 스핀들(30)이 툴 홀더(20)를 장착되는 동안에 램 스핀들(30)의 한쪽에서 공기압이 뿌려져 이물질을 제거하는 경우도 있지만, 상술한 바와 같은 제1단 수용부(24)처럼 다소 깊숙한 곳에 이물질이 존재할 경우에는 공기압에 의해 이물질이 제거되지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 툴 매거진에 툴 홀더가 수직방향으로 배치되는 경우에 상기 툴 홀더의 내부에 이물질의 유입을 방지하도록 하는 공작기계의 툴 홀더를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 홀더는, 외경에 툴 그리퍼에 장착되도록 하는 그리퍼 그루브가 형성되고 중앙에 상측이 개방되게 제1단 수용부가 형성되며 상기 제1단 수용부의 상측에 제2단 수용부가 형성되고 상기 제1단 수용부의 측방에 암나사가 형성되며 상기 제1단 수용부의 바닥에 통기 홀이 형성된 바디; 상기 제1단 수용부에 배치되어 확장되는 방향으로 복원력이 작용하는 스프링; 상기 제2단 수용부에 수용되도록 디스크가 배치되고 상기 제1단 수용부에 수용되도록 상기 디스크의 하측에 파이프가 형성되며 상기 파이프의 외경에 키 웨이가 형성되고 상기 스프링의 상측에 배치되어 탄발되게 장착되는 커버; 및 상기 암나사에 체결되고 일측 단부가 상기 키 웨이에 끼워져 상기 커버가 이탈되는 것을 방지하는 스토퍼 스크루;를 포함한다.

또한, 상기 커버가 최상측으로 이동되었을 때에 상기 커버의 상면이 상기 바디의 최상면보다 높거나 같도록 배치되는 것일 수 있다.

또한, 상기 바디의 상측 중앙에 센터 샤프트가 더 배치되고, 상기 커버는 상기 센터 샤프트가 관통하도록 하는 센터 홀이 더 형성되는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 공작기계의 툴 홀더는 커버가 항상 툴 홀더의 상측을 폐쇄시키는 형태로써 커버에 의해 이물질이 툴 홀더의 내부로 유입되는 것이 방지되어 더욱 확실하고 안전하게 툴 홀더가 램 스핀들에 장착될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 공작기계의 툴 홀더는 커버가 스프링에 의해 받혀지고, 램 스핀들에 툴 홀더가 장착될 때에 램 스핀들에 형성된 커버가 눌려지면서 툴 홀더의 내부로 함몰 될 수 있으므로 커버의 구성은 툴 홀더가 램 스핀들에 장착될 때에 방해되지 않는 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 홀더(100)에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 홀더(100)를 설명하기 위한 부분 절개의 예시도면, 분해상태를 보인 예시도면 및 조립상태를 보인 예시도면이다.

도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 툴 홀더(100)는 바디(100a)의 내부에 스프링(120)이 배치되고, 상측에는 상술한 스프링(120)에 의해 탄발되는 커버(130)가 배치된다.

또한, 상술한 바디(100a)는 외경에 그리퍼 그루브(102)가 형성되고, 상측 중앙에 제1단 수용부(104)가 형성되며 제1단 수용부(104)의 외측에 단턱이 형성되도록 제2단 수용부(106)가 형성되고, 상측에는 키 홈(108)이 형성된다.

상술한 키 홈(108)은 램 스핀들(30)에 배치되는 홀더 키(34)를 수용할 수 있고 이로써 툴 홀더(100)가 램 스핀들(30)에 장착될 때에 위치결정이 될 수 있다.

또한, 상술한 제1단 수용부(104)의 측방에는 암나사(110)가 관통되게 형성되고, 제1단 수용부(104)의 하측에는 통기 홀(112)이 형성된다.

또한, 상술한 스프링(120)은 상술한 제1단 수용부(104)의 내부에 배치될 수 있고, 확장되는 방향으로 복원력이 작용하는 코일 압축 스프링일 수 있다.

또한, 상술한 커버(130)는 디스크(132)의 하측에 파이프(134)가 형성되고, 파이프(134)의 한쪽에는 키 웨이(136)가 형성된다.

상술한 파이프(134)의 내경에는 상술한 스프링(120)의 상측에 닿도록 배치될 수 있고, 디스크(132)는 상술한 제2단 수용부(106)에서 이동될 수 있다.

상술한 암나사(110)에는 스토퍼 스크루(150)가 체결될 수 있고, 그 스토퍼 스크루(150)의 내측 단부는 상술한 커버(130)에 형성된 키 웨이(136)에 삽입될 수 있다.

즉, 상술한 스토퍼 스크루(150)는 상술한 커버(130)가 상승되는 범위를 제한하고, 특히 커버(130)의 상면이 툴 홀더(100)의 최상면보다 높거나 같게 위치시키는 것이다.

상술한 통기 홀(112)은 제1단 수용부(104)와 외기가 통하도록 한 것으로서 커버(130)가 하강할 때에 제1단 수용부(104)의 내부공기가 신속하게 외부로 배출될 수 있도록 하여 커버(130)가 쉽게 눌려질 수 있게 한 것이다.

또한, 냉각수와 같은 액체 물질이 제1단 수용부(104)의 내부로 유입되었을 때에 상술한 통기 홀(112)을 통하여 배출될 수 있다.

다른 한편으로, 제1단 수용부(104)에는 센터 샤프트(140)가 더 배치될 수 있고, 상술한 커버(130)에는 상술한 센터 샤프트(140)가 관통하도록 센터 홀(138)이 더 형성될 수 있다.

상술한 센터 샤프트(140)는 툴 홀더(100)가 램 스핀들(30)과 결합할 때에 램 스핀들(30)과 더욱 긴밀하게 결합하도록 하는 것으로서, 좀 더 상세하게는, 램 스핀들(30)에는 회전공구가 장착되기 위해서 스핀들(32)의 내부에 공간이 형성될 수 있는데, 이러한 공간에 상술한 센터 샤프트(140)가 위치되어 공간에 끼워져 툴 홀더(100)를 좀 더 안정되게 결합될 수 있게 한다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 툴 홀더(100)는 다음과 같이 작용된다.

툴 홀더(100)의 하측에 특정한 공구(T)가 장착된 상태에서 툴 매거진(10)의 툴 그리퍼(16)에 수납된 상태로 대기한다.

이후, 공작기계의 제어부에서 발생하는 공구 교환 지령에 따라 툴 매거진(10)에서 특정한 공구(T)가 공구교환위치로 이동되며, 이후 램 스핀들(30) 또는 공구교환장치에 의해 툴 홀더(100)는 램 스핀들(30)에 장착된다.

이때, 툴 홀더(100)가 램 스핀들(30)과 접촉할 때에 램 스핀들(30)에 돌출되게 배치되는 돌출 형상 몸체에 의해 커버(130)가 도 6에 나타낸 바와 같이 밀릴 수 있다.

또한, 커버(130)의 상측에 절삭 칩과 같은 이물질이 존재하더라도 툴 홀더(100)가 램 스핀들(30)과 접근하는 동안에 램 스핀들(30) 쪽에서 분사되는 고압공기압에 의해 제거될 수 있고, 특히, 커버(130)의 상면은 툴 홀더(100)의 상면과 동일하거나 높게 배치됨으로써 종래의 툴 홀더(20)에서 이물질을 제거하는 것보다 더욱 쉽게 이물질을 제거할 수 있다.

또한, 툴 홀더(100)에서 램 스핀들(30)이 분리될 때에 스프링(120)의 복원력 에 의해 커버(130)가 상승하게 되고, 이로써 제2단 수용부(106)의 내부에 절삭칩과 같은 이물질이 존재하더라도 커버(130)에 의해 밀려올라가 외부로 노출될 수 있고, 이물질 제거용 공기압에 의해 이물질이 쉽게 제거될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 홀더는 수직 타입의 툴 매거진에 수납되는 공구에 장착되어 이용될 수 있다.

도 1은 수직 타입의 툴 매거진을 설명하기 위한 예시도면이다.

도 2는 종래의 툴 홀더를 설명하기 위한 예시도면이다.

도 3은 공작기계의 램 스핀들을 설명하기 위한 예시도면이다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 홀더를 설명하기 위한 부분 절개의 예시도면, 분해상태를 보인 예시도면 및 조립상태를 보인 예시도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10: 툴 매거진 12: 축

14: 휠 16: 툴 그리퍼

20: 툴 홀더 22: 그리퍼 그루브

24: 제1단 수용부 26: 제2단 수용부

30: 램 스핀들 31: 램 바디

32: 스핀들 33: 공구 키

34: 홀더 키 35: 클램프

100: 툴 홀더 100a: 바디

102: 그리퍼 그루브

104: 제1단 수용부 106: 제2단 수용부

108: 키 홈 110: 암나사

112: 통기 홀 120: 스프링

130: 커버 132: 디스크

134: 파이프 136: 키 웨이

138: 센터 홀 140: 센터 샤프트

150: 스토퍼 스크루 T: 공구

Claims (4)

1. 외경에 툴 그리퍼에 장착되도록 하는 그리퍼 그루브(102)가 형성되고, 중앙에 상측이 개방되게 제1단 수용부(104)가 형성되며, 상기 제1단 수용부(104)의 상측에 제2단 수용부(106)가 형성되고, 상측에 램 스핀들(30)에 장착시 위치 결정을 위한 키홈(108)이 형성되고, 하측에 공구가 장착되는 바디(100a);

   상기 제2단 수용부(106)에서 이동되는 디스크(132)가 배치되고, 상기 제1단 수용부(104)에 수용되도록 상기 디스크(132)의 하측에 파이프(134)가 형성되는 커버(130); 및

   상기 제1단 수용부(104)에 배치되어 일측이 상기 디스크(132)에 확장되는 방향으로 복원력을 제공함으로써, 상기 커버(130)를 상측으로 상승시키는 스프링(120);을 포함하는 공작기계의 툴 홀더.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 커버(130)가 최상측으로 이동되었을 때에 상기 커버(130)의 상면이 상기 바디(100a)의 최상면보다 높거나 같도록 배치되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 홀더.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 바디(100a)의 상측 중앙에 센터 샤프트(140)가 더 배치되고,

   상기 커버(130)는 상기 센터 샤프트(140)가 관통하도록 하는 센터 홀(138)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 홀더.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 바디(100a)는 상기 제1단 수용부(104)의 측방에 암나사(110)가 형성되며 상기 제1단 수용부(104)의 바닥에 통기 홀(112)이 형성되며,

   상기 파이프(134)의 외경에는 축 방향으로 키 웨이(136)가 형성되고,

   상기 암나사(110)에 체결되되 일측 단부가 상기 키 웨이(136)에 끼워져 상기 커버(130)가 이탈되는 것을 방지하는 스토퍼 스크루(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 홀더.

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