KR101887449B1 - 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치 - Google Patents

머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주축 샤프트(10) 및 상기 주축 샤프트(10)를 둘러싸는 주축 하우징(20)을 포함하는 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치(100)에 있어서, 선삭공구(31)를 수용하고, 외측 둘레면에 결합부(32)를 구비하는 선삭공구 홀더(30); 일면이 상기 주축 하우징(20)에 인접하게 설치되고, 상기 선삭공구 홀더(30)가 결합되는 클램핑 플레이트(40); 및 중앙에 상기 선삭공구 홀더(30)가 통과할 수 있는 구멍을 구비하고, 상기 클램핑 플레이트를 둘러싸는 프론트 커버(50);를 구비하는 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치에 관한 것이다.

Description

머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치{A clamping device for a turning tool of machining center}
본 발명은 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프론트 커버와 클램핑 플레이트에 의해 머시닝센터의 밀링 주축에서 주축의 고정 없이 선삭공구를 클램핑 할 수 있는 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치에 관한 것이다.
일반적으로 머시닝센터(machining center)은 선반, 밀링, 드릴링, 보오링 머신에서 각종 작업을 필요로 하는 가공물을 자동적으로 가공하는 NC공작기계로서, 공구 자동교환기능과 가공물의 2개면 이상을 자동적으로 가공 또는 분할할 수 있는 기능을 구비한다.
도 1은 종래기술에 따른 선삭공구 클램핑 장치(1)의 단면도를 나타낸다. 종래 선삭공구 클램핑 장치(1)는 주축 샤프트(2)와 주축 하우징(3) 사이에 제1 커빅 커플링(4, first curvic coupling)과 제2 커빅 커플링(5, second curvic coupling)을 구비한다. 제1 커빅 커플링(4)은 주축 샤프트(2)에 고정되도록 설치된다. 제2 커빅 커플링(5)은 유로에서 유입되는 유압에 의해 축방향으로 이동가능하게 설치된다.
도 2a에 도시된 것처럼, 선삭공구의 클램핑시에는 유압에 의해 제2 커빅 커플링(5)이 축방향, 즉 제1 커빅 커플링(4) 쪽으로 이동한다. 이렇게 이동된 제2 커빅 커플링(5)은 주축 샤프트(2)에 고정된 제1 커빅 커플링(4)과 맞물리게 되어 주축 샤프트(2)의 회전을 차단하게 된다.
도 2b에 도시된 것처럼, 선삭공구의 클램핑이 완료된 후에는 유압에 의해 제2 커빅 커플링(5)이 축방향, 즉 제1 커빅 커플링(4)에서 멀어지는 방향으로 이동한다. 이에 따라 주축 샤프트(2)가 회전할 수 있게 되어 공구로 공작물을 가공하게 된다.
이처럼 종래 기술에 의한 선삭공구 클램핑 장치(1)는 2개의 커빅 커플링(4, 5)이 유압으로 인해 분리되어 회전가능한 위치로 되돌아 올 수 있는 행정거리를 필요로 하여 주축의 전체적인 길이가 길어지는 문제점이 있다. 이에 따라 머시닝센터 주축의 강성이 저하되고, 머시닝센터의 부피가 커지는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 의한 선삭공구 클램핑 장치는 머시닝센터의 밀링 주축의 고속화 고강성화를 방해하여 초고속 정밀가공을 원활히 수행할 수 없는 문제점이 있다.
더욱이, 종래 기술에 의한 선삭공구 클램핑 장치는 2개 이상의 커빅 커플링과 유압을 제공할 수 있는 유로 등을 필요로 하여 머시닝센터의 제조원가를 상승시키고, 반복되는 축하중에 의해 베어링(6)에 손상을 줄 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0149683호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 주축의 고정 없이 주축 스핀들의 회전방향으로 선삭공구를 클램핑하여, 주축의 전체구조를 소형화하고, 이에 따라 주축의 강성을 향상시켜 머시닝센터의 밀링 주축이 고속회전 가능하고, 클램핑된 선삭공구의 축방향 힘을 최소화할 수 있는 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 주축 샤프트 및 상기 주축 샤프트를 둘러싸는 주축 하우징을 포함하는 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치에 있어서, 선삭공구를 수용하고, 외측 둘레면에 결합부를 구비하는 선삭공구 홀더; 일면이 상기 주축 하우징에 인접하게 설치되고, 상기 선삭공구 홀더가 결합되는 클램핑 플레이트; 및 중앙에 상기 선삭공구 홀더가 통과할 수 있는 구멍을 구비하고, 상기 클램핑 플레이트를 둘러싸는 프론트 커버;를 구비하는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치.
또한, 본 발명에 의한 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 프론트 커버는 상기 프론트 커버를 상기 클램핑 플레이트에 체결하기 위해 상기 프론트 커버의 내측면에 1개 이상의 키를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 클램핑 플레이트는 상하 이단구조로 형성되되, 상단면 일부에 상기 선상공구 홀더의 결합부가 끼움 결합되도록 상기 결합부의 형상에 상응하는 체결홈을 구비하고, 하단 둘레면에 상기 프론트 커버의 키가 삽입될 수 있는 1개 이상의 키홈을 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치는 주축 하우징과 클램핑 플레이트 사이에 설치되어 상기 클램핑 플레이트를 축방향으로 미는 탄성부재를 추가로 구비할 수 있다.
본 발명은 주축의 고정 없이 선삭공구를 직접 클램핑하여, 커빅 커플링과 유압 라인 및 커빅 커플링이 유압에 의해 이동할 수 있는 행정거리를 배제하여 주축의 전체길이를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 주축의 강성을 향상시키고, 머시닝센터의 구조를 소형화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 밀링 주축의 고속화 고강성화에 따라 초정밀 가공을 가능하게 하고, 생산성을 향상시키고, 사용되는 부품을 최소화함으로써 머시닝센터의 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 선삭공구를 주축 스핀들의 회전방향으로만 클램핑하여 축방향으로 발생되는 힘을 최소화하여, 베어링의 마모나 파손을 방지하고, 머시닝센터의 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 선삭공구 클램핑 장치의 단면도를 나타낸다.
도 2a는 선삭공구의 클램핑시, 도 2b는 선삭공구의 클램핑 완료 후에 제1, 2 커빅 커플링 위치의 단면도를 나타낸다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머시닝센터의 선삭공구 클램핑 장치의 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 3에서 프론트 커버가 제거된 상태에서의 머시닝센터의 선삭공구 클램핑 장치의 사시도를 나타낸다.
도 5는 도 3에 도시된 머시닝센터의 선삭공구 클램핑 장치의 단면도를 나타낸다.
도 6은 선삭공구 홀더의 사시도를 나타낸다.
도 7는 도 3에 도시된 프론트 커버와 클램핑 플레이트, 및 선삭공구 홀더가 체결된 상태에서의 단면도를 나타낸다.
도 8은 클램핑 플레이트의 사시도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머시닝센터의 선삭공구 클램핑 장치(100)의 사시도를, 도 4는 도 3에서 프론트 커버(50)가 제거된 상태에서의 머시닝센터의 선삭공구 클램핑 장치(100)의 사시도를 나타낸다. 도 5는 도 3에 도시된 머시닝센터의 선삭공구 클램핑 장치(100)의 단면도를 나타낸다. 도 6은 선삭공구 홀더(30)의 사시도를 나타낸다. 도 7는 도 3에 도시된 프론트 커버(50)와 클램핑 플레이트(40), 및 선삭공구 홀더(30)가 체결된 상태에서의 단면도를 나타낸다. 도 8은 클램핑 플레이트(40)의 사시도를 나타낸다.
본 발명에 의한 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치(100)는 주축 샤프트(10), 주축 하우징(20), 선삭공구 홀더(30), 클램핑 플레이트(40, clamping plate), 및 프론트 커버(50, front cover)로 이루어진다. 주축 샤프트(10)는 회전축을 중심으로 자동 선회가 가능한 구조로 이루어진다. 주축 하우징(20)은 주축 샤프트(10)를 둘러싸는 형태로 형성된다. 주축 샤프트(10)를 베어링(70)이 지지한다.
도 6에 도시된 것처럼, 선삭공구 홀더(30)의 일측에 선삭공구(31)가 삽입되어 고정된다. 이러한 선삭공구 홀더(30)는 외측 둘레면에 결합부(32)를 구비한다. 선삭공구 홀더의 결합부(32)는 클램핑 플레이트(40)의 체결홈(41)에 상응하는 형태로 구성된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 결합부(32)의 외측 형상은 전체적으로 V자형으로 이루어지는 것이 바람직하다.
클램핑 플레이트(40)의 일면이 주축 하우징에 인접하게 설치되고, 선삭공구 홀더(30)가 클램핑 플레이트(40)에 결합된다. 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서 클램핑 플레이트(40)는 상하 이단구조로 형성된다. 클램핑 플레이트(40)의 상단면 일부에 결합부(32)의 형상에 상응하는 체결홈(41)이 형성되어 있다. 이러한 체결홈(41)에 선삭공구 홀더의 결합부(32)가 끼워지고, 선삭공구 홀더(30)가 슬라이딩 되면서 클램핑 플레이트(40)의 중앙에 위치하게 되고, 드로우 바(80, draw bar)에 의해 최종적으로 주축 샤프트(10)에 체결되어 선삭공구(31)가 회전하게 된다. 체결홈(41)은 선삭공구 결합부(32)의 외측 형상에 상응하도록 V자형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 클램핑 플레이트(40)의 하단 둘레면에는 후술되는 프론트 커버의 키(51)(도 7에 도시됨)가 삽입될 수 있는 1개 이상의 키홈(42)을 구비한다.
프론트 커버(50)는 중앙에 선삭공구 홀더(30)가 통과되는 구멍을 구비한다. 이러한 프론트 커버(50)가 클램핑 플레이트를 완전히 둘러싸게 된다. 도 7에서 알 수 있는 것처럼, 프론트 커버(50)는 프론트 커버(50)를 클램핑 플레이트(40)에 체결하기 위해 프론트 커버(50)의 내측면에 클램핑 플레이트의 키홈(42)에 삽입되는 1개 이상의 키(51)를 구비한다.
이러한 선삭공구 홀더(30), 클램핑 플레이트(40), 프론트 커버(50)의 구조에 의해 선삭공구 홀더(30)가 클램핑 플레이트(40)에 의해 회전방향으로 구속되고, 클램핑 플레이트(40)는 프론트 커버(50)에 의해 회전방향으로 구속된다. 본 발명에 의한 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치는 커빅 선삭공구 홀더(30)를 직접 클램핑하여, 커빅 커플링과 유압 라인을 별도로 구비하지 않아 주축의 길이를 축소하여, 머시닝센터의 소형화를 이룰 수 있다. 이에 따라, 밀링 주축의 고속화 고강성화에 따라 초정밀 가공을 가능할 수 있다.
또한, 도 5 및 도 7에 도시된 것처럼, 클램핑 플레이트(40)는 프론트 커버(50)와 주축 하우징(20)의 축방향으로 틈새를 가지고 있어, 축방향으로 이동이 가능하다. 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치(100)는 주축 하우징(20)과 클램핑 플레이트(40) 사이에 설치되어 클램핑 플레이트(40)를 축방향으로 밀고 있는 탄성부재(60)를 추가로 구비한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 이러한 탄성부재(60)는 스프링으로 이루어질 수 있다. 탄성부재(60)가 클램핑 플레이트(40)를 축방향으로 밀고 있기 때문에, 선삭공구 홀더의 결합부(32)와 클램핑 플레이트의 체결홈(41)의 치수를 정확히 조절할 필요가 없게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : 선삭공구 클램핑 장치, 2 : 주축 샤프트,
3 : 주축 하우징, 4 : 제1 커빅 커플링,
5 : 제2 커빅 커플링, 6 : 베어링,
10 : 주축 샤프트, 20 : 주축 하우징,
30 : 선삭공구 홀더, 31 : 선삭공구,
32 : 결합부, 40 : 클램핑 플레이트
41 : 체결홈, 42 : 키홈,
50 : 프론트 커버, 51 : 키,
60 : 탄성부재, 70 : 베어링,
80 : 드로우 바, 100 : 선삭공구 클램핑 장치.

Claims (4)

  1. 주축 샤프트(10) 및 상기 주축 샤프트(10)를 둘러싸는 주축 하우징(20)을 포함하는 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치(100)에 있어서,
    선삭공구(31)를 수용하고, 외측 둘레면에 결합부(32)를 구비하는 선삭공구 홀더(30);
    일면이 상기 주축 하우징(20)에 인접하게 설치되고, 상기 선삭공구 홀더(30)가 결합되는 클램핑 플레이트(40); 및
    중앙에 상기 선삭공구 홀더(30)가 통과할 수 있는 구멍을 구비하고, 상기 클램핑 플레이트를 둘러싸는 프론트 커버(50);를 구비하며,
    상기 프론트 커버(50)는,
    상기 프론트 커버(50)를 상기 클램핑 플레이트(40)에 체결하기 위해 상기 프론트 커버(50)의 내측면에 1개 이상의 키(51)를 구비하는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클램핑 플레이트(40)는,
    상하 이단구조로 형성되되,
    상단면 일부에 상기 선상공구 홀더의 결합부(32)가 끼움 결합되도록 상기 결합부(32)의 형상에 상응하는 체결홈(41)을 구비하고,
    하단 둘레면에 상기 프론트 커버의 키(51)가 삽입될 수 있는 1개 이상의 키홈(42)을 구비하는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 선삭공구용 클램핑 장치.
  4. 제1항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 주축 하우징(20)과 상기 클램핑 플레이트(40) 사이에 설치되어, 상기 클램핑 플레이트(40)를 축방향으로 미는 탄성부재(60)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 선삭공구용 클램핑 장치.


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