KR102222775B1 - 터렛 장치용 인덱싱 클램프 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터렛 장치에서 인덱싱 및 클램핑을 위한 각 구성품을 베이스 플랜지를 기반으로 커빅 커플링 셋트; 클램프 샤프트; 하우징 및 베어링을 포함하는 터렛 장치용 인덱싱 클램프 모듈을 제공한다.
그에 따라 조립작업의 효율성을 높임은 물론 특히 터렛 장치의 전체적인 조립 작업 또한 향상시킴은 물론 유지보수 또한 단시간 내에 신속하고 편리하게 이루어질 수 있는 효과를 가진다.

Description

터렛 장치용 인덱싱 클램프 모듈{Indexing clamp module for turret device}
본 발명은 터렛 장치에 적용되는 인덱싱 클램프 모듈에 관한 것으로, 더 상세하게는 터렛 장치에서 인덱싱(indexing) 및 클램핑(clamping)을 위한 각 구성품은 커빅 커플링 셋트(curvic coupling set), 가이드 플랜지(guide flange), 클램프 샤프트(clamp shaft), 스페이서(spacer), 베어링(bearing) 및 하우징(housing)을 베이스 플랜지(base flange)를 기반으로 사이즈별로 모듈화시켜 하나로 부품화하고 이것을 ATC(Automatic Tool Changer) 프레임으로 간단하게 장착되도록 한 터렛 장치용 인덱싱 클램프 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 터렛 장치는 범용선반, 머시닝센터, 자동선반 등의 공작 기계에 광범위하게 사용되고 있는 것으로, 이는 공구교환이 용이하고 장착할 수 있는 공구의 수가 상대적으로 많아서 한 대의 공작 기계로 가공할 수 있는 가공범위가 넓기 때문에 광범위하게 사용된다.
이러한 터렛 장치는 사용되는 모터의 수에 따라 원모터 타입(one motor type)과 투모터 타입(two motor type)으로 나눌 수 있으며, 공구홀더가 장착되는 위치에 따라서는 디스크의 분할 면에 공구홀더가 장착되는 레이디얼 타입(radial type)과 디스크의 단면에 공구홀더가 장착되는 액슬 타입(axial type)으로 나눌 수 있다.
원모터 타입의 터렛 장치는 하나의 모터로서 공구교환과 공구구동을 동시에 행할 수 있는 장점을 가지나, 공구교환을 위한 동력전달 구성과 공구 구동을 위한 동력전달구성이 복합적으로 구성되어야 함으로써, 복잡한 구성을 가지게 되고 이로 인해 제작비용의 상승 및 유지보수가 어려운 단점을 가진다.
투모터 타입의 터렛 장치는 공구에 회전력을 전달해주기 위한 목적으로 디스크의 회전을 위한 모터와는 별개로 하나의 모터를 더 구성함으로써, 기어 샤프트와 선회 커빅 커플링 간의 물림 량 즉, 물림 율을 조절해줌으로써 소음을 줄이고 백래쉬를 방지할 수 있는 장점을 가진다.
허 나, 편심량 하우징을 구성하기 위한 추가적인 비용이 발생하고, 두 개의 모터로 인한 설비의 중량화, 두 개의 모터에서 동력이 전달되는 회전공구 구동부 및 공구교환 구동부를 각각 별도로 구성해야 하므로 부품 수가 많아지고 이로 인한 설계비용 및 제작비용이 높은 단점을 가진다.
본 원에는 투모터 타입의 터렛 장치에 적용되는 것에 대하여 설명하기로 한다. 여기서, 공구 홀더는 레이디얼 타입이 적용된다.
투모터 타입의 터렛 장치에서의 인덱싱 및 클램핑의 위한 통상적인 기술적 구성은, 도 4에 도시된 바와 같이 ATC(Automatic Tool Changer) 프레임(100)의 내부에 순차적으로 유압에 의해 회전 각도를 조절할 수 있도록 맞물림 또는 이격되는 커빅 커플링 셋트(curvic coupling set, 110)와, 가이드 플랜지(guide flange, 120), 클램프 샤프트(clamp shaft, 130), 스페이서(spacer, 140), 및 베어링(bearing, 150)이 각각 개별적으로 조립된다.
아울러, ATC 프레임과 베어링의 선단에 필요로 하는 공구가 장착되는 공구 홀더인 터렛 디스크(160)가 장착된다.
그에 따라 종래 투모터 타입의 터렛 장치에서 인덱싱과 클램핑을 위한 각 구성품은 ATC 프레임의 내부로 순차적으로 조립됨으로 인해 조립시간이 상당히 소요됨은 물론 조립 및 분해가 번거로운 단점을 가진다.
특히, ATC 프레임에 조립된 상태에서 내부 어느 하나의 부품의 이상 시 각 부품을 순차적으로 각각 개별적으로 분리하여야 함으로 인한 유지보수 또한 상당히 번거롭고 불편한 단점을 가진다.
상기와 같이 터렛 장치에 대한 종래의 선행기술에는 대한민국 등록특허공보 제10-0951892호(이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)에 게시된 바와 같이 하나의 모터로서 인덱싱과 공구교환을 병행하되 상기 모터가 디스크의 후측방에 형성되도록 함으로써 디스크의 끝부분(공구의 끝부분)과 모터의 끝 부분까지의 길이를 단축시켜 보다 소형의 공작기계를 생산할 수 있도록 하면서 터렛공구대 내에 회전공구의 구동동력전달과 인덱싱의 동력전달구조 중 일부분을 벨트로 전달토록 하여 소음을 줄일 수 있는 원모터형 터렛공구대와 같은 기술이 제안된 바 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1398809호(이하 '선행기술문헌 2'라 한다)에 게시된 바와 같이 하나의 인덱싱모터로서 공구교환만을 할 수 있으면서 공구에 의한 절삭점과 고정점의 거리를 상대적으로 줄여 강성을 증가시키고, 메인 샤프트와 어댑터를 일체로 구성함과 동시에 몸체를 선회커빅커플링을 감싸는 형태로 구성하여 별도의 커버가 필요치 않아 구성을 단순화하여 비용을 절감한 터렛공구대와 같은 기술이 제안된 바 있다.
또, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0003254호(이하 '선행기술문헌 3'이라 한다)에 게시된 바와 같이 복수 개의 공구들이 장착되는 공구대를 갖는 Y축 터닝 센터에 직교형 Y축 터닝 센터의 구조적인 약점을 보완함은 물론 특히, 강력 절삭 및 난삭재 절삭과 같이 축에 부하가 많이 발생하는 가공 시, Y축 이송대를 견고히 고정하여 채터링을 방지함으로써 가공성을 향상시킬 수 있는 터닝 센터의 공구대 장치와 같은 기술도 제안된 바 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0951892호 대한민국 등록특허공보 제10-1398809호 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0003254호
그러나 선행기술문헌 1 내지 2는 발명의 배경이 되는 기술에 기재한 바와 같이 원모터 타입의 터렛 장치에 관한 것으로, 그 원모터 타입에서 가지는, 즉 공구교환을 위한 동력전달구성과 공구구동을 위한 동력전달구성이 복합적으로 구성되어야 하므로 복잡한 구성을 가지게 되고 이로 인해 제작비용의 상승 및 유지보수가 한층 어려운 단점을 그대로 가진다.
선행기술문헌 2는 투모터 타입으로 이 또한 발명의 배경이 되는 기술에 기재한 바와 같은 편심량 하우징을 구성하기 위한 추가적인 비용이 발생하고, 두 개의 모터로 인한 설비의 중량화, 두 개의 모터에서 동력이 전달되는 회전공구구동부 및 공구교환구동부를 각각 별도로 구성해야 하므로 부품수가 많아지고 이로 인한 설계비용 및 제작비용이 상승되는 단점을 그대로 가진다.
상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결과제는 터렛 장치에서 인덱싱(indexing) 및 클램핑(clamping)을 위한 커빅 커플링 셋트(curvic coupling set), 가이드 플랜지(guide flange), 클램프 샤프트(clamp shaft), 스페이서(spacer), 베어링(bearing) 및 하우징(housing)을 베이스 플랜지(base flange)를 기반으로 사이즈별로 모듈화시켜 하나로 부품화하고 이것을 ATC(Automatic Tool Changer) 프레임으로 간단하게 장착되도록 한 터렛 장치용 인덱싱 클램프 모듈을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결수단은 터렛 장치에서 인덱싱 및 클램핑을 위한 인덱싱 클램프 모듈로서, 상기 인덱싱 클램프 모듈은 베이스 플랜지; 상기 베이스 플랜지에 커빅 커플링 셋트인 오목 치가 형성된 내측 링이 고정되고 그 외측에 오목 치가 형성된 외측 링이 배치된 후 상기 오목 치가 형성된 내측 링의 내부로 가이드 플랜지가 삽입된 다음 상기 오목 치가 형성된 외측 링의 전면에 볼록 치가 형성된 탈착 링이 배치되는 커빅 커플링 셋트; 상기 커빅 커플링 셋트인 볼록 치가 형성된 탈착 링의 전방에서 삽입된 후 상기 베이스 플랜지의 후방에서 체결 고정되는 클램프 샤프트; 상기 클램프 샤프트의 전방에서 그 클램프 샤프트의 전면 테두리가 덮어지도록 씌워지면서 상기 볼록 치가 형성된 탈착 링에 고정되는 하우징; 및 상기 클램프 샤프트의 관부와 하우징의 선단 내측면 사이에 배치되는 베어링;을 포함한다.
상기 베이스 플랜지는 전면에 상기 클램프 샤프트의 배면이 안착되도록 돌출 형성되는 제1 안착면, 상기 제1 안착면의 외측에 그 제1 안착면 보다 낮게 단차져 상기 커빅 커플링 셋트인 오목 치가 형성된 내측 링 및 오목 치가 형성된 외측 링의 배면이 안착되는 제2 안착면을 포함한다.
상기 가이드 플랜지와 볼록 치가 형성된 탈착 링 및 클램프 샤프트의 외측면 사이에 오일이 유입 또는 배출되면서 상기 오목 치가 형성된 내측 링으로부터 볼록 치가 형성된 탈착 링을 이격시키는 제1 유입공간, 상기 클램프 샤프트의 플랜지 배면과 볼록 치가 형성된 탈착 링의 전면 및 클램프 샤프트의 외측면 사이에 오일이 유입 또는 배출되면서 상기 오목 치가 형성된 내측 링을 볼록 치가 형성된 탈착 링으로 밀착되는 제2 유입공간을 포함한다.
본 발명은 터렛 장치에서 인덱싱(indexing) 및 클램핑(clamping)을 위한 각 구성품인 커빅 커플링 셋트(curvic coupling set), 가이드 플랜지(guide flange), 클램프 샤프트(clamp shaft), 스페이서(spacer), 베어링(bearing) 및 하우징(housing)을 베이스 플랜지(base flange)를 기반으로 모듈화시켜 ATC(Automatic Tool Changer) 프레임으로 간단하게 장착되도록 함으로써, 조립작업의 효율성을 높임은 물론 특히 터렛 장치의 전체적인 조립 작업 또한 향상시킴은 물론 유지보수 또한 단시간 내에 신속하고 편리하게 이루어질 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 결합 단면도,
도 2는 도 1에 따른 순차적인 조립 순서를 설명하기 위한 단면도,
도 3은 본 발명이 적용된 터렛 장치를 설명하기 위한 단면도,
도 4는 터렛 장치에 종래 인덱싱과 클램핑을 위한 구성품을 도시한 일부 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 결합 단면도이며, 도 2는 도 1에 따른 순차적인 조립 순서를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명이 적용된 터렛 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도시된 바와 같이 주지된 바와 같이 터렛 장치는 범용선반, 머시닝센터, 자동선반 등의 공작 기계에 광범위하게 사용되고 있는 것으로, 이는 공구교환이 용이하고 장착할 수 있는 공구의 수가 상대적으로 많아서 한 대의 공작 기계로 가공할 수 있는 가공범위가 넓기 때문에 광범위하게 사용된다.
특히, 투모터 타입의 터렛 장치는 공구에 회전력을 전달해주기 위한 목적으로 디스크의 회전을 위한 모터와는 별개로 하나의 모터를 더 구성한다.
통상적인 투모터 타입의 터렛 장치에서의 인덱싱 및 클램핑의 위한 통상적인 기술적 구성은, 발명의 배경이 되는 기술에 기재한 바와 같이 ATC(Automatic Tool Changer) 프레임(100)의 내부에 순차적으로 유압에 의해 맞물림 또는 이격되는 커빅 커플링 셋트(curvic coupling set, 110)와, 가이드 플랜지(guide flange, 120), 클램프 샤프트(clamp shaft, 130), 스페이서(spacer, 140), 및 베어링(bearing, 150)이 각각 개별적으로 조립된다.
아울러, ATC 프레임(100)과 베어링(150)의 선단에 필요로 하는 공구가 장착되는 공구 홀더인 터렛 디스크(160)가 장착된다.
상기에서, 커빅 커플링 셋트(110)는 서브모터에 의해 회전 분할각도를 조절하기 위하여, 오목 치가 형성된 내측 링(110A)과, 오목 치가 형성된 외측 링(110B) 및 상기 내측 링의 오목 치(110A)와 맞물리고 분리되도록 볼록 치가 형성되어 회전 또는 정지하는 탈착 링(110C)으로 구성된다.
그에 따라 종래 투모터 타입의 터렛 장치에서 인덱싱과 클램핑을 위한 각 구성품이 ATC 프레임의 내부로 순차적으로 조립됨으로 인해 조립시간이 상당히 소요됨은 물론 조립 및 분해가 번거로운 단점을 가진다.
특히, ATC 프레임에 조립된 상태에서 내부 어느 하나의 부품의 이상 시 각 부품을 순차적으로 각각 개별적으로 분리하여야 함으로 인한 유지보수 또한 상당히 번거롭고 불편한 단점을 가진다.
본 발명은 터렛 장치에서 인덱싱(indexing) 및 클램핑(clamping)을 위한 커빅 커플링 셋트(curvic coupling set), 가이드 플랜지(guide flange), 클램프 샤프트(clamp shaft), 스페이서(spacer), 베어링(bearing) 및 하우징(housing)을 베이스 플랜지(base flange)를 기반으로 사이즈별로 모듈화시켜 하나로 부품화하고 이것을 ATC(Automatic Tool Changer) 프레임으로 간단하게 장착되도록 하는 데 있다.
본 발명에 따른 터렛 장치(1)에서 인덱싱 및 클램핑을 위한 인덱싱 클램프 모듈은 베이스 플랜지(10), 커빅 커플링 셋트(110), 클램프 샤프트(130), 하우징(20) 및 베어링(150)으로 구성된다.
여기서, 베이스 플랜지를 제외한 나머지 구성품 등은 통상적인 터렛 장치에 구비되는 기술적 구성과 대동소이(大同小異)하다.
베이스 플랜지(10)는 터렛 장치에서의 인덱싱과 클램핑을 위한 상기한 여러 구성품을 모듈화하기 위한 기반으로, 서로 다른 직경을 가지는 복수 개의 체결공이 방사상으로 마련된다.
특히, 상기 베이스 플랜지(10)는 전면에 상기 클램프 샤프트(130)의 배면이 안착되도록 돌출 형성되는 제1 안착면(12)과, 상기 제1 안착면(12)의 외측에 그 제1 안착면(12) 보다 낮게 단차져 상기 커빅 커플링 셋트(110)인 후술하는 오목 치가 형성된 내측 링(110A) 및 오목 치가 형성된 외측 링(110B)의 배면이 안착되는 제2 안착면(14)을 포함한다.
여기서, 상기 베이스 플랜지는 상기한 여러 구성품을 모듈화할 수 있는 기반으로 중요한 기술적 구성을 가지며, 이러한 기능은 커빅 커플링 셋트의 내측 링과 일체형이 되는 것도 가능하다.
그로 인해 종래 인덱싱과 클램핑을 위한 각 구성품이 ATC 프레임의 내부로 순차적으로 조립됨으로 인해 조립시간이 상당히 소요됨은 물론 조립 및 분해가 번거로운 단점을 해소할 수 있는 것이다.
특히, 본 발명에 따른 모듈화로 인한 ATC 프레임에 조립된 상태에서 내부 어느 하나의 부품의 이상 시 각 부품을 순차적으로 각각 개별적으로 분리하여야 함으로 인한 유지보수 또한 상당히 번거롭고 불편한 단점 또한 해소할 수 있는 것이다.
커빅 커플링 셋트(110)는 회전 각도를 조절하기 위한 기술적 구성을 가지는 것으로, 이는 통상적인 터렛 장치에 구비되는 커빅 커플링 셋트의 기술적 구성과 동일한 기술적 구성을 가진다.
즉, 상기 베이스 플랜지(10)에 오목 치가 형성된 내측 링(110A)이 통상적인 볼팅 방식 등에 의해 고정되고, 그 외측에 오목 치가 형성된 외측 링(110B)이 배치 후 상기 오목 치가 형성된 내측 링(110A)의 내부로 가이드 플랜지(120)가 삽입된 다음 상기 오목 치가 형성된 외측 링(110B)의 전면에 볼록 치가 형성된 탈착 링(110C)이 배치되는 기술적 구성을 가진다.
그에 따라 커빅 커플링 셋트의 작동 관계에 대하여 상세한 설명은 생략한다.
클램프 샤프트(130)는 고정하고자 하는 공구를 고정하는 클램프 축(130A)가 고정되는 것으로, 상기 커빅 커플링 세트인 볼록 치가 형성된 탈착 링(110C)의 전방에서 삽입된 후 상기 베이스 플랜지(10)의 후방에서 통상적인 복수의 볼트 등에 의해 체결 고정된다.
하우징(20)은 각 구성품의 전방을 감싸면서 터렛 디스크(160)와 ATC 프레임(100)이 통상적인 방식에 의해 장착되는 기술적 구성을 가지는 것으로, 상기 클램프 샤프트(130)의 전방에서 그 클램프 샤프트(130)의 전면 테두리가 덮어지도록 씌워지면서 상기 볼록 치가 형성된 탈착 링(110C)에 통상적인 볼팅 등에 의해 고정되는 기술적 구성을 가진다.
베어링(150) 또한 통상적인 기술적 구성을 가지는 것으로, 상기 클램프 샤프트(130)의 관부와 하우징(20)의 선단 내측면 사이에 배치된다.
미설명 부호 140는 베어링과 클램프 샤프트 사이에 구비되는 스페이서이다.
아울러, 상기 가이드 플렌지(120)와 볼록 치 형성된 탈착 링(110C) 및 클램프 샤프트(130)의 외측면 사이에 오일이 유입 또는 배출되면서 상기 오목 치가 형성된 내측 링(110A)으로부터 볼록 치가 형성된 탈착 링(110C)을 이격시키는 제1 유입공간(30)과, 상기 클램프 샤프트(130)의 플랜지 배면과 볼록 치가 형성된 탈착 링(110C)의 전면 및 클램프 샤프트(130)의 외측면 사이에 오일이 유입 또는 배출되면서 상기 오목 치가 형성된 내측 링(110A)을 볼록 치가 형성된 탈착 링(110C)으로 밀착되는 제2 유입공간(30A)을 포함한다.
또한, 상기 가이드 플랜지(120)와 클램프 샤프트(130) 및 볼록 치가 형성된 탈착 링(110C) 사이에는 기밀을 위한 통상적인 기밀 링(R)이 개재되며, 클램프 샤프트(130)의 플랜지 및 축부 사이와 볼록 치가 형성된 탈착 링(110C) 사이에 밀폐 링(R2)에 개재된다.
이로써, 본 발명은 터렛 장치에서 인덱싱과 클램핑을 수행할 수 있도록 구비되는 각 구성품을 베이스 플랜지를 기반으로 순차적으로 조립되어 모듈화함으로써, 번거롭거나 불편함 없이 간단하게 조립이 이루어져 조립성이 우수함은 물론 터렛 장치의 전체적인 조립 또한 단시간 내에 신속하게 이루어질 수 있는 조건을 가진다.
아울러, 각 구성품 중 어느 하나의 구성품의 이상 시에도 터렛 디스크를 분리 후 ATC 프레임으로부터 모듈화된 인덱싱 클램프 모듈만을 인출한 다음 그 인덱싱 클램프 모듈만을 분리하여 이상이 발생한 부품만을 간단하게 교체 또는 한 개의 부품으로 된 모듈 전체 교체 등을 수행할 수 있어, 유지보수 또한 편리하고 신속하게 이루어질 수 있는 조건도 가진다.
10 : 베이스 플랜지 12 : 제1 안착면
14 : 제2 안착면 20 : 하우징
30 : 제1 유입공간 30 : 제2 유입공간
100 : ATC 프레임
110 : 커빅 커플링 세트 110A : 내측 링
110B : 외측 링 110C : 탈착 링
120 : 가이드 플랜지 130 : 클램프 샤프트
130A : 클램프 축 140 : 스페이서
150 : 베어링 160 : 터렛 디스크

Claims (3)

  1. 터렛 장치에서 인덱싱 및 클램핑을 위한 인덱싱 클램프 모듈로서,
    상기 인덱싱 클램프 모듈은 베이스 플랜지;
    상기 베이스 플랜지에 커빅 커플링 셋트인 오목 치가 형성된 내측 링이 고정되고 그 외측에 오목 치가 형성된 외측 링이 배치된 후 상기 오목 치가 형성된 내측 링의 내부로 가이드 플랜지가 삽입된 다음 상기 오목 치가 형성된 외측 링의 전면에 볼록 치가 형성된 탈착 링이 배치되는 커빅 커플링 셋트;
    상기 커빅 커플링 셋트인 볼록 치가 형성된 탈착 링의 전방에서 삽입된 후 상기 베이스 플랜지의 후방에서 체결 고정되는 클램프 샤프트;
    상기 클램프 샤프트의 전방에서 그 클램프 샤프트의 전면 테두리가 덮어지도록 씌워지면서 상기 볼록 치가 형성된 탈착 링에 고정되는 하우징; 및
    상기 클램프 샤프트의 관부와 하우징의 선단 내측면 사이에 배치되는 베어링;을 포함하되,
    상기 베이스 플랜지는 전면에 상기 클램프 샤프트의 배면이 안착되도록 돌출 형성되는 제1 안착면, 상기 제1 안착면의 외측에 그 제1 안착면 보다 낮게 단차져 상기 커빅 커플링 셋트인 오목 치가 형성된 내측 링 및 오목 치가 형성된 외측링의 배면이 안착되는 제2 안착면을 포함하는 터렛 장치용 인덱싱 클램프 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 플렌지와 볼록 치가 형성된 탈착 링 및 클램프 샤프트의 외측면 사이에 오일이 유입 또는 배출되면서 상기 오목 치가 형성된 내측 링으로부터 볼록 치가 형성된 탈착 링을 이격시키는 제1 유입공간, 상기 클램프 샤프트의 플랜지 배면과 볼록 치가 형성된 탈착 링의 전면 및 클램프 샤프트의 외측면 사이에 오일이 유입 또는 배출되면서 상기 오목 치가 형성된 내측 링을 볼록 치가 형성된 탈착 링으로 밀착되는 제2 유입공간을 포함하는 터렛 장치용 인덱싱 클램프 모듈.
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