KR101520410B1 - 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치 - Google Patents

스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 공구 고정 장치(2)는 기계 스핀들에 공구를 고정시킬 수 있음과 아울러 기계 스핀들로부터 공구를 제거하는 것을 보조할 수 있으며, 이 모두를 최소 공구 방식으로 실행할 수 있다. 본 발명의 공구 고정 장치는 기계 드로 바에 의해 해제가능하게 파지되는 말단측 수단(10)과 아울러 공구와 해제가능하게 맞물림하는 수단(6)을 포함한다.

Description

스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치{DEVICE FOR SECURING A TOOL TO A SPINDLE}
본 발명은 기계장치 특히 금속 삭감(metal-removing) 기계장치 및 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치에 관한 것이다.
기계가공, 특히 기어 및 여타의 치형 물품을 제작하기 위한 절삭 공정 및/또는 연삭 공정과 같은 금속 삭감 기계가공에 있어서, 회전가능한 공구 스핀들의 면내로 연장되는 하나 이상의 나사형 볼트에 의해 기계의 스핀들에 회전 공구(예컨대, 정면 밀링 커터, 정면 호빙 커터, 연삭 휠 등)를 부착하여 고정시키는 것이 알려져 있다.
몇몇의 경우에 있어서는, 나사형 센터 클램핑 볼트를 공구 헤드를 통과시켜 스핀들 내로 연장시킴으로써, 나사형 센터 클램핑 볼트가 기계 드로 바(draw bar)와 맞물리게 되는 것에 의해, 회전 공구가 기계 스핀들에 고정되는 것이 있다. 드로 바가 후퇴하여 나사형 센터 클램핑 볼트에 견인력을 가함으로써 결과적으로 공구를 견인하여 기계 스핀들과 접촉시켜 공구를 스핀들에 고정시킨다.
전술한 유형의 부착 수단에 의하면, 핸드헬드 공구 또는 공압식 공구(예컨대, 렌치)와 같은 몇 가지 유형의 공구는 클램핑 볼트의 조임 및/또는 풀림을 필요로 할 수 있다. 일단 볼트가 풀리고, 경우에 따라, 드로 바가 전진되었을 때에, 기계 스핀들로부터 회전 공구를 제거하는 데에는, 공구와 기계 스핀들 간의 접촉을 끊기 위한 부가적인 공구 및/또는 후퇴용 나사를 필요로 할 수 있다. 그와 같은 조임 및/또는 풀림 작업은 매우 많은 시간을 소모하여 상당히 긴 기계 휴지 시간(down time)을 초래할 수 있다.
보다 높은 생산성 및 보다 적은 기계 휴지 시간을 추구하는 경향에 따라, 당해 기술분야에서 현재 실행되고 있는 것보다 더 신속하고 또한 더 적은 부가적인 공구를 구비하는 바의 스핀들에 대한 공구 고정 방법이 요망되고 있다.
본 발명은 기계 스핀들에 공구를 고정시킬 수 있음과 아울러 기계 스핀들로부터 공구를 제거하는 것을 보조할 수 있으며, 이 모두를 최소 공구 방식으로 실행할 수 있는 공구 고정 장치를 성취하기 위한 것이다. 본 발명의 공구 고정 장치는 기계 드로 바에 의해 해제가능하게 파지되는 말단측 수단과 아울러 공구와 해제가능하게 맞물림하는 수단을 포함한다.
도 1은 본 발명의 공구 고정 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 공구 고정 장치의 축선방향 단면도이다.
도 3은 기계 스핀들에 공구를 고정시키도록 위치된 본 발명의 공구 고정 장치의 축선방향 단면도이다.
도 4는 도 3의 확대도이다.
본 발명의 어떠한 특징 및 적어도 하나의 구성을 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명은 이하의 설명이나 도면에 예시된 상세한 구성에만 적용되는 것으로 한정되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 구성으로 이루어질 수 있으며, 다양한 방식으로 실시 및 실행될 수 있다. 또한, 여기에 사용되는 설명을 위해 여기에 사용되는 용어는 설명을 위한 것으로 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공구 고정 장치(2)를 도시하고 있다. 이 공구 고정 장치(2)는 대략 원형 단면을 가지고, 기부측 플랜지부(또는 헤드)(6), 섕크부(8) 및 말단측 유지 노브(또는 헤드)(10)를 구비하는 축선방향으로 뻗어있는 바디부(4)를 포함하고 있다. 섕크부(8)의 길이를 따라 일정 거리에, 섕크부(8) 둘레의 원주방향으로 간격지워진(바람직하게는 등거리 간격으로 배치된) 반경방향으로 뻗어있는 개구부(17) 내에 위치된 복수의(바람직하게는 3개 이상의) 볼(12)이 배치되어 있다. 볼(12)은 커버 슬리브(14)에 의해 공구 고정 장치(2) 내에 유지된다.
공구 고정 장치(2)는 또한 일방의 단부에 바람직하게는 나사에 의해 푸시/풀 노브(18)가 부착되는 내부 플런저(16)(도 2-4)를 포함하고 있다. 플런저(16)는 공구 고정 장치(2)의 바디부(4)의 축선방향으로 뻗어있는 내부 보어(5) 내에서, 당해 플런저의 타방의 단부 근처에 위치되는 상이한 플런저 직경부들로 인해, 볼(12)을 반경방향 외측 위치로 가압하여 반경방향 외측 위치에 있게 하는 위치와 볼(12)을 반경방향 외측 위치에서 해제시키게 되는 위치 사이를 이동할 수 있다. 즉, 플런저(16)는 제1 직경부(d1)에 의해 볼(12)을 반경방향 외측 위치로 가압하여 반경방향 외측 위치에 있게 하는 전진 위치(도 1 - 도 4 참조)와, 감소된 제2 직경부(d2)에 의해 볼(12)이 적어도 부분적으로 머물 수 있는 공동(空洞)형 영역(15)을 생성시켜 볼(12)을 상기 반경방향 위치로부터 내측으로 이동가능하게 하는 후퇴 위치(도시 안됨) 사이를 이동할 수 있다.
내부 플런저(16)는 또한 그 상측 부분의 외주부 둘레에 배치되는 시일(20)(예컨대, O-링)을 구비하고 있으며, 이 시일(20)은 플런저(16)가 전진 위치에 있을 때는 보어(50)의 제1 디텐트(detent)(22) 내에 그리고 플런저(16)가 후퇴 위치에 있을 때에는 보어(5)의 제2 디텐트(24) 내에 위치될 수 있다. 보어(5)로부터의 플런저(16)의 의도치 않은 이탈을 방지함과 아울러 임의의 공정 부산물(예컨대, 유체나 금속 칩)이 보어(5) 내로 침투하는 것을 방지하기 위해 스냅 링(26)이 구비될 수 있다.
도 3 및 도 4는 공구 축선(T)을 중심으로 회전하도록 기계(예컨대, 기어 제작 기계)의 공구 스핀들(32)에 회전 공구(30)(예컨대, 절삭 공구, 연삭 휠)를 고정시킨 상태에 있는 공구 고정 장치(20)를 도시하고 있다. 공구 스핀들(32) 내에는, 공구 스핀들(32) 내에서 축선방향으로 이동할 수 있고, 기계 스핀들(32)의 전방부에 고정된 하우징(38) 내에 위치된 복수의 그리핑 핑거(gripping finger)(36)에 내측 단부가 연결되는 드로 바(draw bar)(34)가 배치되어 있다. 대안적으로, 스핀들(32)과 하우징(38)은 윈피스 유닛으로 형성될 수도 있다. 각각의 그리핑 핑거(36)는 공구 고정 시에 유지 노브(10)의 반경방향 표면(11)에 하면이 접촉하게 되는 헤드부(40)를 구비하고 있다.
드로 바(34)는 그리핑 핑거(36)의 헤드부(40)가 축선방향으로 하우징(38)의 내측 단부(39)를 넘어서 위치되어 그리핑 핑거(36)가 반경방향으로 개방되는 것을 허용함으로써 유지 헤드(10)의 통과를 허용하여 유지 헤드(10)가 하우징(38) 내로 진입하게 하는 제1 전진 위치와 후퇴 위치 사이로 작동가능하다. 드로 바(34)가 후퇴 위치로 이동하면, 그리핑 핑거(36)가 하우징(38) 내로 당겨 넣어져, 그리핑 핑거(36)를 반경방향으로 폐쇄시키는 작용을 하게 되고, 이에 의해 각각의 그리핑 핑거(36)의 헤드부(40)가 유지 노브(10)의 반경방향 표면(11)과 접촉하게 된다.
작동의 한 예로서, 회전 공구(30)가 공구 스핀들(32) 및/또는 하우징(38) 상에 있고, 즉 공구 스핀들(32) 및/또는 하우징(38)에 당접되어 있고, 드로 바(34)가 제1 전진 위치에 있는 상태에서, 플런저(16)가 후퇴 위치에 있는 상태의(즉, 제2 직경부(d2)에 볼(12)이 인접해 있는 상태의) 공구 고정 장치(2)가 회전 공구(30)의 중심 개구부(42) 내로 삽입되고 중심 홀(44)을 통과하여, 플랜지부(6)의 하면(7)이 쇼울더(48)의 외측 표면(46)에 안착된다. 이런 식으로, 유지 헤드(10) 역시 하우징(38) 내로 삽입된다. 일단 공구 고정 장치가 삽입되면, 노브(18)와 그에 따른 플런저(16)가 전진 위치(즉, 제1 직경부(d1)에 볼(12)이 인접해 있는 위치)를 향해 내측으로 밀어 넣어지고, 이에 따라 볼(12)이 중심 홀(44)을 통과할 수 없게 하는 양만큼 볼(12)을 반경방향 외측으로 가압하게 되고, 따라서 공구 고정 장치(2)는 회전 공구(30)로부터 이탈될 수 없다. 그런 다음, 드로 바(34)가 후퇴 위치로 이동되고, 이에 의해 유지 헤드(10) 둘레로 그리핑 핑거(36)를 폐쇄시켜, 회전 공구(30)를 끌어당김으로써 공구 스핀들(32) 및/또는 하우징(38)에 대한 고정 상태에 있게 한다.
회전 공구(30)를 제거할 때에는, 드로 바(34)는 제1 전진 위치로 이동되고, 이에 의해 그리핑 핑거(36)로부터 유지 헤드(10)를 해제시킨다. 그때에, 드로 바(34)는 그것의 전면(50)이 유지 헤드(10)의 말단측 단면(13)에 접촉하여 공구 스핀들(32) 및/또는 하우징(38)으로부터 회전 공구(30)를 풀어줄 때까지(즉 축출할 때까지) 전진 이동을 계속할 수 있다. 볼(12)이 제1 직경부(d1)의 작용을 받는 반경방향 외측 위치에 있을 때에는 공구 고정 장치(2)가 회전 공구(30)에 대해 상대 이동을 할 수 없기 때문에, 회전 공구(30)를 풀어주는 것이 성취된다.
공구 고정 장치(2)는 노브(18)를 당겨 감소된 제2 직경부(d2)를 볼(12)에 인접하게 위치시킴으로써, 볼(12)을 반경방향 외측 위치로부터 감소된 제2 직경부(d2)로 인해 볼(12)이 공동형 영역(15) 내에 적어도 부분적으로 머물 수 있는 반경방향 내측 위치로 이동할 수 있게 만드는 것에 의해, 회전 공구(30)로부터 제거될 수 있다. 그때에, 볼(12)과 쇼울더(48) 간의 접촉은 볼(12)이 중심 홀(44)을 관통할 정도로 볼(12)이 내측으로 이동하게 만들기 때문에, 공구 고정 장치는 회전 공구(30)로부터 당겨내어질 수 있다.
대안적으로, 공구 고정 장치(2)는 회전 공구를 공구 스핀들 및/또는 공구 파지기 하우징에 당접시키기 전에 회전 공구 내에 위치될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명에 의하면, 공구 스핀들에 대해 공구 고정 장치(2)를 조이거나 풀어내기 위한 어떠한 공구도 필요하지 않다. 또한, 공구 스핀들 및/또는 공구 파지가 하우징으로부터 회전 공구를 풀어주거나 축출하기 위한 어떠한 공구도 필요하지 않다.
바람직한 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 특정 실시형태에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다. 본 발명은 첨부의 청구범위의 사상과 범위에서 벗어남이 없이 당업자에게 명백한 변형을 포함하는 것으로 한다.

Claims (8)

  1. 부가적인 공구 없이 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치에 있어서,
    기부측 플랜지부 및 말단측 노브부를 가진 축선방향으로 뻗어있는 바디부로서, 축선방향으로 뻗어있는 내부 보어를 구비하고 있는 축선방향으로 뻗어있는 바디부;
    상기 바디부 둘레로 간격지워진 복수의 반경방향으로 뻗어있는 개구부로서, 축선방향으로 상기 플랜지부와 상기 노브부 사이의 상기 바디부 상에 위치된 복수의 반경방향으로 뻗어있는 개구부;
    각각의 상기 개구부 내부에 머물러 있으면서, 각각의 상기 개구부 내에서 반경방향 외측 위치와 반경방향 내측 위치 사이를 이동할 수 있는 볼; 및
    상기 내부 보어 내에 머물러 있으면서, 상기 내부 보어 내에서 전진 위치와 후퇴 위치 사이를 이동할 수 있는 내부 플런저;를 포함하고 있고,
    상기 내부 플런저는 축방향으로 서로 이격되고 치수가 서로 상이한 제1 직경부와 제2 직경부를 가지며,
    상기 전진 위치에서는 상기 볼에 인접하여 상기 볼과 접촉하여 상기 볼을 상기 반경방향 외측 위치로 가압하게 되는 상기 플런저의 상기 제1 직경부를 작용시키고, 상기 후퇴 위치에서는 상기 볼에 인접하여 상기 볼을 상기 반경방향 내측 위치로 이동할 수 있게 하는 상기 플런저의 상기 제2 직경부를 작용시키는 것을 특징으로 하는 부가적인 공구 없이 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 말단측 노브부는 반경방향 접촉면을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 부가적인 공구 없이 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 플런저는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하고 있고, 상기 제1 단부에 노브가 배치되어 있고, 상기 제2 단부 근방에 상기 제1 직경부 및 상기 제2 직경부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 부가적인 공구 없이 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 플런저는 상기 제1 직경부와 상기 노브 사이에 배치되는 시일을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 부가적인 공구 없이 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 공구가 상기 스핀들에 고정될 때, 상기 플랜지부의 하면이 상기 공구에 안착되는 것을 특징으로 하는 부가적인 공구 없이 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 볼은 상기 바디부 상에 배치된 슬리브에 의해 상기 바디부 내에 유지되는 것을 특징으로 하는 부가적인 공구 없이 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 반경방향으로 뻗어있는 개구부는 상기 바디부 둘레로 등거리로 간격지워져 있는 것을 특징으로 하는 부가적인 공구 없이 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 플런저의 상기 제2 직경부는 상기 볼이 상기 반경방향 내측 위치에 있을 때 상기 볼이 적어도 부분적으로 머물 수 있는 공동(空洞)형 영역을 생성시키는 것을 특징으로 하는 부가적인 공구 없이 기계의 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치.
KR1020127028593A 2010-05-04 2011-04-28 스핀들에 공구를 고정시키기 위한 장치 KR101520410B1 (ko)

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