KR102760432B1

KR102760432B1 - 공작기계의 툴 헤드

Info

Publication number: KR102760432B1
Application number: KR1020200175822A
Authority: KR
Inventors: 김영태
Original assignee: 주식회사 디엔솔루션즈
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2025-02-04
Anticipated expiration: 2040-12-15
Also published as: KR20220085923A

Abstract

본 발명은 복수의 인서트가 탈부착 가능하게 장착되는 툴 헤드 유닛; 상기 툴 헤드 유닛을 클램핑하여 고정하거나, 상기 툴 헤드 유닛에 장착된 인서트의 위치를 변경하기 위해 상기 툴 헤드 유닛을 인덱싱시키는 램스핀들; 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑/언클램핑 압력 또는 절삭유를 상기 툴 헤드 유닛에 공급하는 공급유닛; 및 상기 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 상기 공급유닛과 연통되도록 결합되어 상기 공급유닛을 통해 공급되는 클램핑/언클램핑 압력 또는 절삭유를 상기 툴 헤드 유닛의 내부로 전달하는 제1 커플링 블럭 및 제2 커플링 블럭;을 포함하고, 상기 제1 커플링 블럭과 상기 제2 커플링 블럭은 상기 툴 헤드 유닛의 중심축을 기준으로 등간격으로 이격하도록 상기 툴 헤드 유닛에 형성되어 상기 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 상기 공급유닛과 선택적으로 결합되어 소형화를 도모하고, 제조비용을 절감하며, 생산성과 안정성 및 신뢰성을 향상할 수 있는 공작기계의 툴 헤드에 관한 것이다.

Description

공작기계의 툴 헤드{Tool head of machine tool}

본 발명은 공작기계의 툴 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 공급유닛과 선택적으로 결합됨에 따라 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드와 공작기계의 소형화를 도모하고 가공시간과 비용을 절감할 수 있는 구조가 개선된 공작기계의 툴 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

공작기계 중 복합가공기란 선삭가공과 드릴, 탭핑, 밀링가공 등 가공형태가 다양한 가공을 수행하는 다기능의 자동공구교환장치(ATC)와 공구 매거진이 장착된 터닝센터를 의미한다. 복합가공기에서 작업자가 가공에 필요한 공구를 로딩하거나 교환시에 공구를 수동으로 공구 매거진에 장착한다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.

일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.

이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.

또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)를 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.

또한, 일반적으로 공작기계는 가공방법에 따라 크게 터닝센터(TURNING CENTER)와 머시닝센터(MACHINING CENTER)로 분류된다. 일반적으로 터닝센터는 공작물이 회전하고, 머시닝센터는 공구가 회전하면서 공작물의 가공이 수행된다.

이러한 공작기계는 주축의 배치 방향에 따라 수평형(Horizontal type) 공작기계와 수직형(Vertical type) 공작기계로 구분할 수 있다. 수평형 공작기계는 주축의 회전 중심축이 중력방향과 직각으로 배치되고, 수직형 공작기계는 주축의 회전 중심축이 중력방향과 일치하게 배치된다.

도 1에 도시된 것처럼, 종래 수직선반과 같은 수직형 공작기계(1)는 베드(2) 또는 베이스의 상부에 컬럼(3)이 X축방향으로 왕복 이동가능하게 배치된다. 컬럼(3)에 Z축 방향으로 이동가능하도록 크로스레일(4)이 설치된다. 크로스레일에 Z축 방향으로 이동 가능하도록 램스핀들(8)이 설치된다. 또한, 베드(2)의 상부에 테이블(7)이 고정 또는 회전가능하게 설치된다. 이러한 테이블 상에는 가공될 소재(WORKPIECE, 미도시됨)가 안착되어 램스핀들의 선단에 클램핑 또는 언클램핑 되는 툴 헤드에 탈부착 가능하게 장착되는 인서트에 의해 가공된다.

공작기계의 하우징 내부의 가공이 이루어지지 않는 테이블의 수평방향의 ATC 수용부(5)에 ATC(Auto Tool Changer)가 설치되어 공구 또는 툴 헤드를 매거진에 수납된 다른 공구 또는 툴 헤드와 교환한다.

종래 공작기계의 툴 헤드는 1개의 인서트(공구)만을 구비하여 다른 가공을 수행하기 위해 툴 헤드를 교환하거나, 툴 헤드에 장착되는 인서트를 교체함에 따라 비가공시간이 증가되어 생산성이 저하되고 가공비용이 증가되는 문제점이 있었다.

이를 개선하기 위해 종래 공작기계의 툴 헤드는 복수개의 인서트(공구)를 구비하고 툴 헤드를 램스핀들로 인덱싱(INDEXING)하여 사용한다. 즉, 매거진으로부터 교환시에 많은 이송과 시간이 필요함에 따라 툴 헤드에 1번 공구와 2번 공구를 장착하고 가공에 필요한 공구로 가공하기 위해 툴 헤드를 180도 회전(INDEXING)시켜 원하는 인서트로 가공을 신속하게 수행한다. 구체적으로 1번 공구로 황삭가공을 수행하고, 인덱싱을 통해 2번 공구를 가공위치로 이동시켜 공구교환이나 툴 헤드의 교환없이 정삭가공을 수행하여 비가공시간 감소에 따른 생산성 향상을 도모하였다.

이처럼, 종래 공작기계의 툴 헤드는 2개의 인서트(공구)를 장착하여 인덱싱을 통해 사용하기 위해서는 1개의 인서트마다 5개의 유로를 통한 유압 또는 공압 또는 절삭유를 공급해야 한다. 즉, 툴 헤드의 인덱싱시에 클램핑을 위한 압력 공급을 위한 1개의 유로, 툴 헤드의 인덱싱시에 언클램핑을 위한 압력 공급을 위한 1개의 유로, 인서트에 절삭유 공급을 위한 1개의 유로, 툴 헤드의 클램핑 완료 확인을 위한 에어 갭 센서 확인을 위한 유로, 인서트 교환시에 청소를 위한 에어 블로우(AIR BLOW) 유로와 같이 1개의 인서트마다 5개의 유로를 반드시 형성하여야 인덱싱을 통한 복수의 인서트로 가공 수행이 가능하였다.

그러나, 종래 공작기계의 툴 헤드는 2개의 인서트를 장착하고 인덱싱을 통해 다양한 가공을 수행하기 위해 최소한 10개의 독립적인 유로를 형성해야 함에 따라 툴 헤드의 크기가 커지고, 공작기계의 장비 크기가 커져서 소형화 및 컴팩트화를 도모할 수 없어 공간활용도의 악화를 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 공작기계의 툴 헤드는 필요한 유로 수가 10개 이상으로 증가하고, 이에 따른 다양한 부품을 수반하여 설치해야 함에 따라 제조비용과 제조시간이 증가하고, 유지관리에도 많은 비용과 시간이 증가되는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래 공작기계의 툴 헤드는 크기가 커짐에 따라 가공이나 공구교환 또는 툴 헤드 자체의 교환 등을 위해 X축의 이송거리가 증가함에 따라 비가공시간의 증가에 의해 생산성이 저하되고 가공비용을 증가되는 문제점이 있었다.

게다가, 종래 공작기계의 툴 헤드는 장비의 대형화에 따라 공간활용도 감소로 인해 기계적 간섭 및 장비의 진동 등에 의해 가공정밀도가 감소하고 공작기계의 안전성과 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2010-0049169호 대한민국 특허공개공보 제10-2013-0067638호 대한민국 특허공개공보 제10-2017-0109064호 대한민국 특허공개공보 제10-2017-0111587호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 수직선반과 같이 램스핀들을 포함하는 수직형 공작기계에서 5개의 유로를 구비하는 공급유닛과 제1 커플링 블럭과 제2 커플링 블럭이 툴 헤드 유닛에 등간격으로 이격되게 형성되어 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드 유닛이 인덱싱시에 공급유닛과 선택적으로 결합되어 툴 헤드 유닛에 클램핑/언클램핑 압력과 절삭유 및 클램핑 확인을 위한 에어 공급을 추가적인 유로 설치 없이 5개의 유로만으로 수행함에 따라 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드와 공작기계의 소형화를 도모하여 제조비용과 제조시간을 감소하고, 가공이나 공구 교체를 위한 이송거리를 감소함에 따라 비가공시간 감소에 따라 생산성과 가공비용을 절감하며, 부품이나 구성품의 감소에 따라 유지보수 비용과 시간을 감소하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상할 수 있는 공작기계의 툴 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 복수의 인서트가 탈부착 가능하게 장착되는 툴 헤드 유닛; 상기 툴 헤드 유닛을 클램핑하여 고정하거나, 상기 툴 헤드 유닛에 장착된 인서트의 위치를 변경하기 위해 상기 툴 헤드 유닛을 인덱싱시키는 램스핀들; 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑/언클램핑 압력 또는 절삭유를 상기 툴 헤드 유닛에 공급하는 공급유닛; 및 상기 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 상기 공급유닛과 연통되도록 결합되어 상기 공급유닛을 통해 공급되는 클램핑/언클램핑 압력 또는 절삭유를 상기 툴 헤드 유닛의 내부로 전달하는 제1 커플링 블럭 및 제2 커플링 블럭;을 포함하고, 상기 제1 커플링 블럭과 상기 제2 커플링 블럭은 상기 툴 헤드 유닛의 중심축을 기준으로 등간격으로 이격하도록 상기 툴 헤드 유닛에 형성되어 상기 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 상기 공급유닛과 선택적으로 결합될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 공작기계의 툴 헤드의 상기 공급유닛은 상기 램스핀들의 외측에 배치되거나, 작동부에 의해 직선 왕복이동 하면서 상기 제1 커플링 블럭 또는 상기 제2 커플링 블럭에 결합하도록 상기 툴 헤드 유닛에 인접하게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 공작기계의 툴 헤드의 상기 툴 헤드 유닛은 상기 제1 커플링 블럭과 상기 제2 커플링 블록의 사이에서 상기 툴 헤드 유닛의 중심축을 기준으로 서로 마주하도록 제1 인서트 및 제2 인서트가 장착되는 베이스부; 및 상기 베이스부의 상부에 형성되어 상기 램스핀들에 탈부착 가능하게 결합되는 결합부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 공작기계의 툴 헤드의 상기 공급유닛은 상기 툴 헤드 유닛의 언클램핑 압력을 공급하는 제1 유로, 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑 압력을 공급하는 제5 유로, 상기 제1 인서트 또는 상기 제2 인서트에 절삭유를 공급하는 제2 유로와 제4 유로, 및 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑 완료 상태를 확인하기 위한 에어를 공급하는 제3 유로와 연통하면서 상기 제1 커플링 블럭 또는 상기 제2 커플링 블럭과 결합하는 피팅 블럭; 및 상기 피팅 블록의 선단에서 연장 형성되어 상기 제1 유로, 상기 제2 유로, 상기 제3 유로, 상기 제4 유로, 및 상기 제5 유로를 내부에 수용하는 하우징부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 공작기계의 툴 헤드의 상기 제1 커플링 블럭은 상기 제1 인서트로 소재를 가공할 때에 인덱싱을 통해 상기 피팅 블럭에 결합되고, 상기 피팅 블럭과 결합에 의해 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제1-1 유로를 상기 제1 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 언클램핑 압력을 상기 툴 헤드 유닛에 전달하고, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제5-1 유로를 상기 제5 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑 압력을 상기 툴 헤드 유닛에 전달하며, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제2-1 유로를 상기 제4 유로와 연통시켜 상기 제1 인서트에 절삭유를 전달하고, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제4-1 유로를 상기 제2 유로와 연통시켜 상기 제1 인서트에 절삭유를 전달하며, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제3-1 유로를 상기 제3 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 클랭핑 상태를 확인하기 위한 에어를 전달할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 공작기계의 툴 헤드의 상기 제2 커플링 블럭은 상기 제2 인서트로 소재를 가공할 때에 인덱싱을 통해 상기 피팅 블럭에 결합되고, 상기 피팅 블럭과 결합에 의해 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제1-2 유로를 상기 제1 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 언클램핑 압력을 상기 툴 헤드 유닛에 전달하고, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제5-2 유로를 상기 제5 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑 압력을 상기 툴 헤드 유닛에 전달하며, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제2-2 유로를 상기 제2 유로와 연통시켜 상기 제2 인서트에 절삭유를 전달하고, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제4-2 유로를 상기 제4 유로와 연통시켜 상기 제2 인서트에 절삭유를 전달하며, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제3-2 유로를 상기 제3 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 클랭핑 상태를 확인하기 위한 에어를 전달할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 공작기계의 툴 헤드의 상기 제2-1 유로와 상기 제2-2 유로가 서로 연통되게 형성되고 상기 제4-1 유로와 상기 제4-2 유로가 서로 연통되게 형성되어, 상기 제1 인서트 또는 상기 제2 인서트의 가공방향에 따라 상기 제1 인서트 또는 상기 제2 인서트에 공급되는 절삭유의 공급 방향을 전환하여 현재 가공을 수행 중인 상기 제1 인서트 또는 상기 제2 인서트에 절삭유를 연속적으로 공급할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 공작기계의 툴 헤드의 공급유닛의 상기 절삭유의 공급 방향 전환에 따른 절삭유의 공급 방향 전환은 절삭유 공급부와 상기 제2 유로와 상기 제4 유로 사이에 설치되는 3웨이밸브를 통해 수행될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 공작기계의 툴 헤드의 상기 램스핀들의 내부를 관통하여 제6 유로가 연장 형성되고, 상기 결합부의 상부로 돌출 형성되는 가이드부를 관통하여 상기 툴 헤드 유닛의 내부로 제6-1 유로가 연장 형성되며, 상기 제6 유로와 상기 제6-1 유로는 상기 툴 헤드 유닛이 상기 램 스핀들에 클램핑될 때에 연통될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 공작기계의 툴 헤드의 상기 램스핀들에 장착 및 교체는 ATC를 통해 자동으로 수행될 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 수직선반과 같이 램스핀들을 포함하는 수직형 공작기계에서 5개의 유로를 구비하는 공급유닛과 제1 커플링 블럭과 제2 커플링 블럭이 툴 헤드 유닛에 등간격으로 이격되게 형성되어 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드 유닛이 인덱싱시에 공급유닛과 선택적으로 결합되어 툴 헤드 유닛에 클램핑/언클램핑 압력과 절삭유 및 클램핑 확인을 위한 에어 공급을 추가적인 유로의 설치 없이 5개의 유로만으로 수행함에 따라 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드와 공작기계의 소형화를 도모하여 공간활용도를 극대화하고, 툴 헤드와 공작기계의 제조비용과 제조시간을 감소할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드의 인덱싱과 최소화된 유로만으로 가공을 수행함에 따라 가공이나 공구 교체를 위한 이송거리를 최소화를 통한 비가공시간 감소에 따라 생산성과 가공비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 5개의 유로로 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드를 인덱싱시켜 다양한 가공을 수행함에 따라 부품이나 구성품의 감소에 따라 유지보수 비용과 시간을 감소하고, 작업자의 만족도를 극대화하고 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 램스핀들 내부를 관통하는 제6 유로를 형성하고, 툴 헤드 유닛의 가이드부를 관통하여 툴 헤드 유닛의 내부로 연장되어 툴 헤드 유닛이 램스핀들에 클램핑될 때에 제6 유로와 연통되게 형성되는 제6-1 유로에 의해 인서트 교체시에 에어 블로우를 통해 이물질을 제거하고 인서트의 안전한 장착을 통해 가공정밀도를 극대화하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 램스핀들을 구비한 공작기계의 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공급유닛이 램스핀들에 배치된 상태의 개념도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공급유닛이 툴 헤드 유닛에 인접하게 배치된 상태의 개념도를 나타낸다.
도 4는 하우징부가 제거된 상태에서 도 2의 A부분의 상세도를 나타낸다.
도 5는 하우징부가 제거된 상태에서 도 2의 B방향에서 바라본 상태의 상세도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 툴 헤드 유닛과 툴 헤드 유닛에 형성되는 제1 커플링 블럭과 제2 커플링 블럭의 사시도를 나타낸다.
도 7은 인덱스 전에 공급유닛과 툴 헤드 유닛의 회로도를 나타낸다.
도 8은 인덱스 후에 공급유닛과 툴 헤드 유닛의 회로도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공급유닛이 램스핀들에 배치된 상태의 개념도를 나타내고, 도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공급유닛이 툴 헤드 유닛에 인접하게 배치된 상태의 개념도를 나타낸다. 도 4는 하우징부가 제거된 상태에서 도 2의 A부분의 상세도를 나타내고, 도 5는 하우징부가 제거된 상태에서 도 2의 B방향에서 바라본 상태의 상세도를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 툴 헤드 유닛과 툴 헤드 유닛에 형성되는 제1 커플링 블럭과 제2 커플링 블럭의 사시도를 나타낸다. 도 7은 인덱스 전에 공급유닛과 툴 헤드 유닛의 회로도를 나타내고, 도 8은 인덱스 후에 공급유닛과 툴 헤드 유닛의 회로도를 나타낸다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 1에서 X축 방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향의 높이방향인 Z축 방향을 의미한다. 또한, "상부(상승)"이란 도 1 내지 도 6에서 지면에 대해 위쪽 방향으로 올라가는 방향 즉 Z축의 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, "하부(하강)"이란 도 2 내지 도 6에서 지면에 대해 아래쪽 방향으로 내려가는 방향 즉 Z축의 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다.

또한, 내측(내부)이란 동일부재에서 상대적으로 중심에 가까운 쪽 즉, 도 1 내지 도 6에서 각 구성요소 또는 부품 또는 유닛이나 장비의 안쪽을 의미하고 외측이란 동일부재에서 상대적으로 중심에서 먼쪽 즉 도 1 내지 도 6에서 각 구성요소 또는 부품 또는 유닛이나 장비의 바깥쪽을 의미한다.

도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 툴 헤드를 설명한다. 도 2 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 툴 헤드 유닛(100), 램스핀들(200), 공급유닛(300), 제1 커플링 블럭(400), 및 제2 커플링 블럭(500)을 포함한다.

툴 헤드 유닛(100)은 복수의 인서트가 탈부착 가능하게 장착되고 후술하는 램스핀들(200)에 클램핑 또는 언클램핑되고, 램스핀들에 의해 인덱싱된다. 또한, 툴 헤드 유닛은 내부에 공급유닛의 5개의 유로와 제1 커플링 블럭 또는 제2 커플링 블럭을 통해 연통되는 5개의 유로가 형성된다.

램스핀들(200)은 툴 헤드 유닛을 클램핑하여 고정하거나, 툴 헤드 유닛에 장착된 인서트의 위치를 변경하기 위해 툴 헤드 유닛을 인덱싱시킨다. 즉, 램스핀들(200)은 공작기계의 베드 또는 베이스의 상부에 수평방향으로 왕복 이동가능하게 설치되는 컬럼과 컬럼에 높이방향으로 상하 이동가능하게 설치되는 크로스레일에 수평방향으로 이동가능하게 설치되어 툴 헤드 유닛 또는 공구를 클램핑하여 테이블에 안착되는 소재를 가공한다. 구체적으로 램스핀들(200)은 램스핀들의 일측에 장착되는 구동부의 구동력에 의해 회전하고, 이러한 회전을 통해 툴 헤드 유닛을 인덱싱시킨다.

공급유닛(300)은 툴 헤드 유닛의 클램핑/언클램핑 압력 또는 절삭유를 툴 헤드 유닛에 공급하는 기능을 수행한다. 즉, 공급유닛(300)은 5개의 유로를 구비한다. 도 2 및 도 4 내지 도 5에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 헤드의 공급유닛(300)은 램스핀들의 외측에 배치된다. 이에 따라 램스핀들로부터 각 유로가 안정적으로 연장 형성되어 툴 헤드와 최적의 상태로 결합되어 누유를 방지하고 소형화를 도모하며, 제작비용을 절감할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 헤드의 공급유닛(300)은 작동부(330)에 의해 직선 왕복이동 하면서 제1 커플링 블럭 또는 제2 커플링 블럭에 선택적으로 결합하도록 툴 헤드 유닛에 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라 상대적으로 크기가 작은 수직선반의 경우 매거진이 설치되거나 공작기계의 커버의 내측에 실린더와 같은 작동부(330)에 의해 직선 왕복이동하도록 설치되어 비가공시에 가공시에 발생하는 칩이나 절삭유와 같은 이물질로부터 공급유닛을 보호하여 유지비용과 시간을 감소하고 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상하며, 공작기계의 소형화를 도모할 수 있다.

제1 커플링 블럭(400) 및 제2 커플링 블럭(500)은 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 공급유닛과 연통되도록 결합되어 공급유닛을 통해 공급되는 클램핑/언클램핑 압력 또는 절삭유를 툴 헤드 유닛의 내부로 전달한다. 즉, 공급유닛이 제어부의 신호에 의해 유압공급부(도면에 미도시)를 통해 툴 헤드 유닛의 인덱싱에 따른 클램핑 또는 언클램핑시에 유압을 공급하면 제1 커플링 블럭 또는 제2 커플링 블럭과 툴 헤드 유닛의 내부에 형성되는 유압유로가 서로 연통되어 공급유닛을 통해 공급되는 클램핑/언클램핑 유압을 툴 헤드 유닛으로 전달함에 따라 툴 헤드 유닛이 램스핀들에 의해 인덱싱하도록 클램핑 또는 언클램핑된다. 또한, 공급유닛이 제어부의 신호에 의해 절삭유 공급부(340)를 통해 툴 헤드 유닛에 장착되는 인서트로 소재를 가공할 때에 인서트로 절삭유를 공급하면 제1 커플링 블럭 또는 제2 커플링 블럭과 툴 헤드 유닛의 내부에 형성된 절삭유유로가 서로 연통되어 공급유닛을 통해 공급되는 절삭유가 툴 헤드 유닛으로 전달되고 최종적으로 가공하는 인서트로 절삭유가 공급된다. 또한, 공급유닛이 제어부의 신호에 의해 공압공급부(도면에 미도시)를 통해 툴 헤드 유닛의 클램핑시에 툴 헤드 유닛의 클램핑 상태를 확인하기 위한 에어를 공급하면 제1 커플링 블럭 또는 제2 커플링 블럭과 툴 헤드 유닛의 내부에 형성된 에어유로가 서로 연통되어 공급유닛을 통해 공급되는 에어가 에어갭센서(ARI GAP SENSOR)로 공급되어 클램핑 상태를 확인한다.

본 발명이 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 헤드의 제1 커플링 블럭과 제2 커플링 블럭은 툴 헤드 유닛의 중심축(C)을 기준으로 등간격으로 이격하도록 툴 헤드 유닛에 형성되어 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 공급유닛과 선택적으로 결합된다. 즉, 도 5에 도시된 것처럼, 제1 커플링 블럭과 제2 커플링 블럭은 툴 헤드 유닛의 중심축을 기준으로 180도 간격으로 이격하도록 툴 헤드 유닛의 후술하는 결합부의 외주면에 서로 마주하도록 형성되어 툴 헤드 유닛의 180도 인덱싱에 따라 공급유닛과 선택적으로 결합된다.

만약, 인서트가 툴 헤드 유닛의 베이스부에 3개가 장착되는 경우에는 커플링 블럭이 3개로 구성되고, 제1, 2, 3 커플링 블럭이 결합부의 외주면에 형성되고, 이때에 중심축(C)을 기준으로 120도 각도로 등간격으로 이격하도록 형성되고, 인서트가 툴 헤드 유닛의 베이스부에 4개가 장착되는 경우에는 커플링 블럭이 4개로 구성되고, 제1, 2, 3, 4 커플링 블럭이 결합부의 외주면에 형성되고, 이때에 중심축(C)을 기준으로 90도 각도로 등간격으로 이격하도록 형성되는 것이 바람직하다.

이처럼, 수직선반과 같이 램스핀들을 포함하는 수직형 공작기계에서 5개의 유로를 구비하는 공급유닛과 제1 커플링 블럭과 제2 커플링 블럭이 툴 헤드 유닛에 등간격으로 이격되게 형성되어 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드 유닛이 인덱싱시에 공급유닛과 선택적으로 결합되어 툴 헤드 유닛에 클램핑/언클램핑 압력과 절삭유 및 클램핑 확인을 위한 에어 공급을 추가적인 유로의 설치 없이 5개의 유로만으로 수행함에 따라 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드와 공작기계의 소형화를 도모하여 공간활용도를 극대화하고, 툴 헤드의 인덱싱과 최소화된 유로만으로 가공을 수행함에 따라 가공이나 공구 교체를 위한 이송거리를 최소화를 통한 비가공시간 감소에 따라 생산성과 가공비용을 절감하며, 툴 헤드와 공작기계의 제조비용과 제조시간을 감소할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 헤드의 램스핀들에 장착이나 램스핀들에서 탈착하여 매거진에 보관과 같은 툴 헤드의 교체는 ATC를 통해 자동으로 수행된다. 즉, 도면에 도시되지는 않았지만, 공작기계의 커버의 내부에 설치되는 매거진에 다양한 툴 헤드가 수납되고, 매거진에 인접하게 배치되는 ATC에 의해 툴 헤드의 램스핀들에 장착이나 램스핀들로부터의 교체는 ATC를 통해 자동으로 수행되어 공작기계의 비가공시간을 감소하여 생산성을 극대화하고, 작업자의 편의를 도모하며, 공작기계의 신뢰성을 향상할 수 있다.

도 3 및 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 헤드의 툴 헤드 유닛(100)은 베이스부(110)와 결합부(120)를 포함한다.

베이스부(110)는 툴 헤드 유닛의 외형을 형성한다. 베이스부(110)에 제1 커플링 블럭(400)과 제2 커플링 블록(500)의 사이에서 툴 헤드 유닛의 중심축(C)을 기준으로 서로 마주하도록 배치되는 제1 인서트(111) 및 제2 인서트(112)가 장착된다. 즉, 제1 인서트와 제2 인서트는 각각 베이스부에 형성된 인서트 홀에 삽입 장착되거나, 인서트 블록을 통해 베이스부에 탈부착 가능하게 장착된다. 만약, 베이스부에 3개의 인서트인 제1, 2, 3 인서트가 베이스부의 인서트 홀에 탈부착 가능하도록 장착되는 경우에 제1, 2, 3, 인서트는 툴 헤드 유닛의 중심축을 기준으로 120도 각도로 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 제1 인서트는 수직 인서트, 제2 인서트는 수평 인서트가 베이스부의 인서트 홀에 탈부착 가능하게 장착될 수 있다. 이처럼, 베이스부에 2개 이상의 인서트가 탈부착 가능하게 결합됨에 따라 다양한 가공을 공구교환이나 툴 헤드의 교환을 최소화하면서 수행함에 따라 비가공시간을 감소하여 생산성을 극대화하고, 작업자의 편의를 도모할 수 있다.

결합부(120)는 베이스부의 상부에 높이방향으로 연장 형성되어 램스핀들에 탈부착 가능하게 결합된다. 결합부(120)의 상측면인 일단에는 요입홈이 형성되고, 요입홈의 내주면에는 램스핀들의 내경에 접하거나 소정간격 이격되도록 돌출되는 내측리브가 등간격으로 형성될 수 있다. 또한, 결합부(120)의 요입홈에 의해 형성되는 상측단의 두께, 즉, 결합부 일단의 외주면과 내주면이 형성하는 길이는 상기 램스핀들의 외측부와 동일하게 형성될 수 있다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 베이스부와 결합부는 강성이나 제조비용 절감을 위해 일체형으로 형성되거나, 손상이나 파손시에 유지비용을 절감하고 작업자의 편의를 위해 볼트 방식과 같은 결합형으로 형성될 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 것처럼, 결합부(120)의 외주면에 툴 헤드 유닛의 중심축(C)을 기준으로 서로 180도로 마주하도록 제1 커플링 블럭(400)과 제2 커플링 블럭(500)이 배치되고, 툴 헤드 유닛의 중심축(C)을 기준으로 서로 180도로 마주하도록 제1 커플링 블럭(400)과 제2 커플링 블럭(500)의 사이에 제1 인서트(111)와 제2 인서트(112)가 베이스부(110)의 하부에 탈부착 가능하게 설치되는 구조를 통해 툴 헤드 유닛의 내부를 관통하는 유로에 제1 커플링 블럭과 제2 커플링 블럭이 서로 연통되도록 최소화된 구조로 툴 헤드 유닛을 형성함에 따라 툴 헤드의 소형화를 도모하고, 제조비용을 절감할 수 있다.

도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공급유닛(300)은 피팅 블럭(310) 및 하우징부(320)를 포함한다.

하우징부(320)는 피팅 블록(310)의 선단에서 연장 형성되어 후술하는 제1 유로, 제2 유로, 제3 유로, 제4 유로, 및 제5 유로를 내부에 수용한다. 즉, 하우징부(320)는 램스핀들의 외측면 또는 사각파이프 형태로 연장 형성되어 제1, 2, 3, 4, 5 유로를 내부에 수용하여 5개의 유로를 가공중이나 작동중에 보호한다.

피팅 블럭(310)은 일측이 유압공급부(도면에 미도시)에 연결되고 타측이 피팅 블럭에 연결되어 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 툴 헤드 유닛에 언클램핑 압력을 공급하는 제1 유로(311), 일측이 유압공급부(도면에 미도시)에 연결되고 타측이 피팅 블럭에 연결되어 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 툴 헤드 유닛에 클램핑 압력을 공급하는 제5 유로(315), 일측이 절삭유 공급부(340)에 연결되고 타측이 피팅 블럭에 연결되어 소재의 가공시에 제1 인서트(111) 또는 제2 인서트(112)에 절삭유를 공급하는 제2 유로(312)와 제4 유로(314), 및 일측이 에어공급부(도면에 미도시)에 연결되고 타측이 피팅 블럭에 연결되어 툴 헤드 유닛의 인덱싱에 따른 클램핑 완료 상태를 확인하기 위한 에어를 에어갭센서로 확인할 수 있도록 공급하는 제3 유로(313)와 연통하면서 제1 커플링 블럭 또는 제2 커플링 블럭과 선택적으로 결합한다. 즉, 피팅 블럭은 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 필요에 따라 제1 커플링 블럭 또는 제2 커플링 블럭과 선택적으로 결합하여 툴 헤드 유닛을 클램핑 또는 언클램핑시키고, 제1 인서트 또는 제2 인서트에 가공방향에 관계 없이 연속적으로 절삭유를 안정적으로 공급할 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 헤드에서 제6 유로가 램스핀들의 내부를 관통하여 연장 형성되고, 제6-1 유로가 결합부의 상부로 돌출 형성되는 가이드부를 관통하여 툴 헤드 유닛의 내부로 연장 형성된다. 제6 유로와 제6-1 유로는 툴 헤드 유닛이 램 스핀들에 클램핑될 때에 연통된다. 이에 따라 툴 헤드의 인덱싱을 통해 가공을 수행하기 위해 반드시 필요한 5개의 유로(클램핑 압력 유로 1개, 언클램핑 압력 유로 1개, 절삭유 유로 1개, 에어갭센서 확인용 유로 1개, 에어블로우 유로 1개)중에서 인서트의 교체나 사용시에 인서트 결하부분이나 툴 헤드 유닛을 청소하기 위한 에어블로우(AIR BLOW) 유로를 제6-1 유로와 제6 유로 형성함에 따라 이물질을 제거하고 인서트의 안전한 장착을 통해 가공정밀도를 극대화하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 2개 이상의 인서트를 사용함에도 불구하고, 종래 공작기계의 툴 헤드와 달리 오직 제1, 2, 3, 4, 5의 5개의 유로로 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드를 인덱싱시켜 다양한 가공을 수행함에 따라 부품이나 구성품의 감소에 따라 유지보수 비용과 시간을 감소하고, 작업자의 만족도를 극대화하고 안전사고를 미연에 방지하며, 제조비용을 절감하고 소형화를 도모하며, 인서트 또는 툴 헤드의 교체와 같은 비가공시간을 감소하여 생산성을 극대화할 수 있다.

또한, 도 2 및 도 7 내지 도 8에 도시된 것처럼, 공급유닛(300)은 작동부(330), 절삭유 공급부(340), 및 3웨이밸브(350)를 더 포함할 수 있다. 작동부(330)는 유압 또는 공압 실린더 형태로 형성되어 공급유닛을 램스핀들의 외측면이 아닌 공작기계 내부에 필요에 따라 다양한 위치에 설치하여 공간활용도를 극대화하고 호환성을 증대시킬 수 있다. 또한, 절삭유 공급부는 절삭유 펌프와 탱크를 더 포함하고 제어부의 제어에 따라 제1 인서트 또는 제2 인서트에 절삭유를 공급하도록 작동된다. 3웨이밸브는 3상 솔레노이드밸브 등으로 형성되어 절삭유 방향 전환이 필요한 경우 이를 전환시켜 제2-1 유로 또는 제2-2 유로를 통해 절삭유를 공급하거나, 제2-2 유로 또는 제4-2 유로를 통해 절삭유를 가공방향(수평방향 왼쪽 또는 오른쪽, 소재의 내경가공 또는 소재의 외경가공)에 따라 연속적으로 절삭유를 공급할 수 있다.

도 6 및 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 제1 커플링 블럭(400)은 제1 인서트(111)로 소재를 가공할 때에 램스핀들에 의한 인덱싱을 통해 피팅 블럭(310)에 결합된다. 즉, 제1 인서트로 소재 가공시에 램스핀들에 의한 인덱싱을 통해 제1 커플링 블럭이 피팅 블럭에 결합됨에 따라 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제1-1 유로(410)를 제1 유로(311)와 연통시켜 툴 헤드 유닛의 언클램핑 압력을 툴 헤드 유닛에 전달할 수 있고, 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제5-1 유로(450)를 제5 유로(315)와 연통시켜 툴 헤드 유닛의 클램핑 압력을 툴 헤드 유닛에 전달하며, 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제2-1 유로(420)를 제4 유로(314)와 연통시켜 제1 인서트(111)에 절삭유를 전달하고, 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제4-1 유로(440)를 제2 유로(312)와 연통시켜 제1 인서트(111)에 절삭유를 전달하며, 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제3-1 유로(430)를 제3 유로(313)와 연통시켜 툴 헤드 유닛의 클랭핑 상태를 확인하기 위한 에어를 전달하여 에어갭센서로 툴 헤드 유닛의 클램핑 상태를 확인하여 안정적으로 가공을 수행할 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 제2 커플링 블럭은 제2 인서트(112)로 소재를 가공할 때에 램스핀들에 의한 인덱싱을 통해 피팅 블럭(310)에 결합된다. 즉, 제2 인서트로 소재 가공시에 램스핀들에 의한 인덱싱을 통해 제2 커플링 블럭이 피팅 블럭과 결합됨에 따라 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제1-2 유로(510)를 제1 유로(311)와 연통시켜 툴 헤드 유닛의 언클램핑 압력을 툴 헤드 유닛에 전달하고, 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제5-2 유로(550)를 제5 유로(315)와 연통시켜 툴 헤드 유닛의 클램핑 압력을 툴 헤드 유닛에 전달하며, 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제2-2 유로(520)를 제2 유로(312)와 연통시켜 제2 인서트(112)에 절삭유를 전달하고, 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제4-2 유로(540)를 제4 유로(314)와 연통시켜 제2 인서트(112)에 절삭유를 전달하며, 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제3-2 유로(530)를 제3 유로(313)와 연통시켜 툴 헤드 유닛의 클랭핑 상태를 확인하기 위한 에어를 전달하여 에어갭센서로 툴 헤드 유닛의 클램핑 상태를 확인하여 안정적으로 가공을 수행할 수 있다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 수직선반과 같이 램스핀들을 포함하는 수직형 공작기계에서 5개의 유로를 구비하는 공급유닛과 제1 커플링 블럭과 제2 커플링 블럭이 툴 헤드 유닛에 등간격으로 이격되게 형성되어 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드 유닛이 인덱싱시에 공급유닛과 선택적으로 결합되어 툴 헤드 유닛에 클램핑/언클램핑 압력과 절삭유 및 클램핑 확인을 위한 에어 공급을 추가적인 유로의 설치 없이 5개의 유로만으로 수행함에 따라 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드와 공작기계의 소형화를 도모하여 공간활용도를 극대화하고, 툴 헤드와 공작기계의 제조비용과 제조시간을 감소하며, 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드의 인덱싱과 최소화된 유로만으로 가공을 수행함에 따라 가공이나 공구 교체를 위한 이송거리를 최소화를 통한 비가공시간 감소에 따라 생산성과 가공비용을 절감하고, 5개의 유로로 복수의 인서트를 구비하는 툴 헤드를 인덱싱시켜 다양한 가공을 수행함에 따라 부품이나 구성품의 감소에 따라 유지보수 비용과 시간을 감소하고, 작업자의 만족도를 극대화하고 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 도 7 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 제1 커플링 블럭의 제2-1 유로(420)와 제2 커플링 블럭의 제2-2 유로(520)가 서로 연통되게 형성되고 제1 커플링 블럭의 제4-1 유로(440)와 제4-2 유로(540)가 서로 연통되게 형성되어 제1 인서트 또는 제2 인서트의 가공방향에 따라 제1 인서트 또는 제2 인서트에 공급되는 절삭유의 공급 방향을 전환하여 현재 가공을 수행 중인 제1 인서트 또는 제2 인서트에 절삭유를 연속적으로 공급할 수 있다. 또한, 이러한 절삭유의 공급 방향 전환에 따른 절삭유의 공급 방향 전환은 절삭유 공급부(340)와 제2 유로(312)와 제4 유로(314) 사이에 설치되는 3웨이밸브(350)를 통해 수행된다.

구체적으로, 제2-1 유로(420)와 제2-2 유로(520)는 제2 유로(312)와 연결되고, 제4-1 유로(440)와 제4-2 유로(540)는 제4 유로(314)와 연결되어, 절삭유 공급이 1개의 유로가 아닌 2개의 유로(제2 유로와 제4 유로)로 각각 공급되고, 예를 들어 제1 인서트로 내경가공(또는 도 1에서 왼쪽방향으로 이동하면서 가공)시에 제2 유로로 공급되는 절삭유를 3웨이밸브(350)의 방향전환에 의해 제2-1 유로로 전환하여 제2-1 유로로 공급되는 절삭유가 제1 인서트로 전달되고, 제1 인서트로 외경가공(또는 도 1에서 오른쪽으로 이동하면서 가공)시에 제4 유로로 공급되는 절삭유를 3웨이밸브(350)의 방향전환에 의해 제4-1 유로로 전환하여 제4-1 유로로 공급되는 절삭유가 제1 인서트의 가공방향 변경에도 불구하고 끈기지 않고 원활하게 연속적으로 공급되어 가공정밀도를 향상하고 공작기계의 안정성을 극대화할 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 제2 인서트로 내경가공(또는 도 1에서 왼쪽방향으로 이동하면서 가공)시에 제4 유로로 공급되는 절삭유를 3웨이밸브(350)의 방향전환에 의해 제2-2 유로로 전환하여 제2-2 유로로 공급되는 절삭유가 제2 인서트로 전달되고, 제2 인서트로 외경가공(또는 도 1에서 오른쪽으로 이동하면서 가공)시에 제4 유로로 공급되는 절삭유를 3웨이밸브(350)의 방향전환에 의해 제4-2 유로로 전환하여 제4-2 유로로 공급되는 절삭유가 제2 인서트의 가공방향 변경에도 불구하고 끈기지 않고 원활하게 연속적으로 공급될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100 : 툴 헤드 유닛
110 : 베이스부
120 : 결합부
200 : 램스핀들
210 : 제6 유로
220 : 구동부
300 : 공급유닛
310 : 피팅 블럭
320 : 하우징부
330 : 작동부
340 : 절삭유 공급부
350 : 3웨이밸브.

Claims

복수의 인서트가 탈부착 가능하게 장착되는 툴 헤드 유닛;
상기 툴 헤드 유닛을 클램핑하여 고정하거나, 상기 툴 헤드 유닛에 장착된 인서트의 위치를 변경하기 위해 상기 툴 헤드 유닛을 인덱싱시키는 램스핀들;
상기 툴 헤드 유닛의 클램핑/언클램핑 압력 또는 절삭유를 상기 툴 헤드 유닛에 공급하는 공급유닛; 및
상기 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 상기 공급유닛과 연통되도록 결합되어 상기 공급유닛을 통해 공급되는 클램핑/언클램핑 압력 또는 절삭유를 상기 툴 헤드 유닛의 내부로 전달하는 제1 커플링 블럭 및 제2 커플링 블럭;을 포함하고,
상기 제1 커플링 블럭과 상기 제2 커플링 블럭은 상기 툴 헤드 유닛의 중심축을 기준으로 등간격으로 이격하도록 상기 툴 헤드 유닛에 형성되어 상기 툴 헤드 유닛의 인덱싱시에 상기 공급유닛과 선택적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 헤드.
제1항에 있어서,
상기 공급유닛은 상기 램스핀들의 외측에 배치되거나, 작동부에 의해 직선 왕복이동 하면서 상기 제1 커플링 블럭 또는 상기 제2 커플링 블럭에 결합하도록 상기 툴 헤드 유닛에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 헤드.
제1항에 있어서,
상기 툴 헤드 유닛은,
상기 제1 커플링 블럭과 상기 제2 커플링 블록의 사이에서 상기 툴 헤드 유닛의 중심축을 기준으로 서로 마주하도록 제1 인서트 및 제2 인서트가 장착되는 베이스부; 및
상기 베이스부의 상부에 형성되어 상기 램스핀들에 탈부착 가능하게 결합되는 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작긱계의 툴 헤드.
제3항에 있어서,
상기 공급유닛은,
상기 툴 헤드 유닛의 언클램핑 압력을 공급하는 제1 유로, 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑 압력을 공급하는 제5 유로, 상기 제1 인서트 또는 상기 제2 인서트에 절삭유를 공급하는 제2 유로와 제4 유로, 및 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑 완료 상태를 확인하기 위한 에어를 공급하는 제3 유로와 연통하면서 상기 제1 커플링 블럭 또는 상기 제2 커플링 블럭과 결합하는 피팅 블럭; 및
상기 피팅 블럭의 선단에서 연장 형성되어 상기 제1 유로, 상기 제2 유로, 상기 제3 유로, 상기 제4 유로, 및 상기 제5 유로를 내부에 수용하는 하우징부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 헤드.
제4항에 있어서,
상기 제1 커플링 블럭은,
상기 제1 인서트로 소재를 가공할 때에 인덱싱을 통해 상기 피팅 블럭에 결합되고,
상기 피팅 블럭과 결합에 의해 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제1-1 유로를 상기 제1 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 언클램핑 압력을 상기 툴 헤드 유닛에 전달하고, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제5-1 유로를 상기 제5 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑 압력을 상기 툴 헤드 유닛에 전달하며, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제2-1 유로를 상기 제4 유로와 연통시켜 상기 제1 인서트에 절삭유를 전달하고, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제4-1 유로를 상기 제2 유로와 연통시켜 상기 제1 인서트에 절삭유를 전달하며, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제3-1 유로를 상기 제3 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 클랭핑 상태를 확인하기 위한 에어를 전달하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 헤드.
제5항에 있어서,
상기 제2 커플링 블럭은,
상기 제2 인서트로 소재를 가공할 때에 인덱싱을 통해 상기 피팅 블럭에 결합되고,
상기 피팅 블럭과 결합에 의해 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제1-2 유로를 상기 제1 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 언클램핑 압력을 상기 툴 헤드 유닛에 전달하고, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제5-2 유로를 상기 제5 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 클램핑 압력을 상기 툴 헤드 유닛에 전달하며, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제2-2 유로를 상기 제2 유로와 연통시켜 상기 제2 인서트에 절삭유를 전달하고, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제4-2 유로를 상기 제4 유로와 연통시켜 상기 제2 인서트에 절삭유를 전달하며, 상기 툴 헤드 유닛의 내부에 관통 형성되는 제3-2 유로를 상기 제3 유로와 연통시켜 상기 툴 헤드 유닛의 클랭핑 상태를 확인하기 위한 에어를 전달하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 헤드.
제6항에 있어서,
상기 제2-1 유로와 상기 제2-2 유로가 서로 연통되게 형성되고 상기 제4-1 유로와 상기 제4-2 유로가 서로 연통되게 형성되어, 상기 제1 인서트 또는 상기 제2 인서트의 가공방향에 따라 상기 제1 인서트 또는 상기 제2 인서트에 공급되는 절삭유의 공급 방향을 전환하여 현재 가공을 수행 중인 상기 제1 인서트 또는 상기 제2 인서트에 절삭유를 연속적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 헤드.
제7항에 있어서,
상기 절삭유의 공급 방향 전환에 따른 절삭유의 공급 방향 전환은 절삭유 공급부와 상기 제2 유로와 상기 제4 유로 사이에 설치되는 3웨이밸브를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 헤드.
제3항에 있어서,
상기 램스핀들의 내부를 관통하여 제6 유로가 연장 형성되고,
상기 결합부의 상부로 돌출 형성되는 가이드부를 관통하여 상기 툴 헤드 유닛의 내부로 제6-1 유로가 연장 형성되며,
상기 제6 유로와 상기 제6-1 유로는 상기 툴 헤드 유닛이 상기 램 스핀들에 클램핑될 때에 연통되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 헤드.
제1항에 있어서,
툴 헤드의 상기 램스핀들에 장착 및 교체는 ATC를 통해 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 헤드.