KR20000012532A - 캠을 이용한 툴 자동클램핑/언클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머시닝센터에 사용되는 밀링툴 홀더에 앤드밀등 각종의 절삭공구를 신속하고 견고하게 고정시키기 위한 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀링툴 홀더를 고정시켜 회전체 내부로 이송시키는 장치와 툴홀더가 회전체에 결합되면 회전시키는 장치로 구조를 이루도록 하고 동력에 의한 서로다른 두개의 캠의 동작으로 이송 및 회전이 공구를 클램핑/언클램핑하는 방법으로, 평판캠의 구간별 변위량에 의해 신속한 이송이 이루어지고, 소요 절삭력에 견딜 수 있는 정확한 토오크로 회전시켜 클램핑 하도록 하는, 캠을 이용한 툴 자동클램핑/언클램핑 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 두개의 캠 및 주변장치의 운동을 툴 홀더에 전달하여 절삭공구를 고정하는 방법으로, 회전 모터가 하나의 캠 샤프트를 회전 시키면, 툴 홀더는 상부캠에 의해 이동되어 피니언 어댑터와 결합되고, 피니언 어댑터에 결합된 툴 홀더는 하부캠에 의해 랙과 피니언을 회전하게 하여 정확하고 신속하게 툴클램핑/언클램핑이 되도록 구성되어 있다.

본 발명의 특징은 캠 샤프트가 1회전 하게되면 하부캠의 운동에 의해 공구의 클램핑/언클램핑과, 상부캠의 운동에 의해 툴 홀더가 자동으로 이동하게 됨으로 수초내에 이동 및 최적의 토오크로 클램핑/언클램핑 할 수 있는 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

캠을 이용한 툴자동클램핑/언클램핑 장치 { Tool auto clamping/unclamping device by using cam }

본 발명은 밀링용 툴 자동 클램핑/언클램핑 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고가의 머시닝센터 및 밀링머신등의 툴 홀더에 각종의 절삭공구를 끼워 사전 세팅하여 사용하고자 할 때, 툴 홀더를 자동으로 이송 및 회전시켜, 최적 토오크로 클램핑 또는 언클램핑 할 수 있도록 함으로서, 절삭공구가 강력한 절삭에도 견딜 수 있도록 설계되어 있다.

일반적으로, 머시닝센터에 사용되는 툴 홀더에는 절삭공구를 끼우고 클램핑하는 캡에 스페너홈이 파져있어 수동으로 클램프하도록 되어있다.

이러한 공구 클램핑 방식으로는 죄이는 사람의 힘의 강약정도에 따라 클램핑력의 차이가 발생하여 힘이 약한 경우에는 강력 절삭시 공구의 이탈이 발생하여 가공불량이 빈번하게 발생하며, 강한 경우에는 공구 및 툴 홀더의 파손등 수명에 악영향을 미치며, 공구의 빈번한 교체시 작업자의 피로도가 증가되는 문제점이 있다. 또한, 작업 준비시간이 많이 소요되므로 공장자동화 추진에 장애요인이 되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 머시닝센터에 사용되는 툴 홀더에 공구를 세팅할 때, 획기적인 공구 준비시간 단축 및 작업자의 피로도 감소를 위해 사용이 편리하고, 캠의 구동에 의한 최적의 토오크로 자동으로 클램핑/언클램핑하여 공구 빠짐에 의한 불량을 없애고, 공구수명 연장을 위한 캠을 이용한 툴자동클램핑/언클램핑장치를 제공하는 데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 동력 입력축 1개에 동심을 가지고 붙어 있는 두개의 캠에 의해 5가지 구간으로 나뉘는 운동이 일어나 이 운동들에 의해 공구의 클램핑/언클램핑 과정과 툴 홀더 및 툴 홀더 지지대의 이송운동이 연쇄적으로 발생하는 단계, 하부캠의 변위량과 랙과 피니언의 기어비에 의해 툴 홀더의 회전량이 정확히 계산되고, 툴 홀더의 계산된 회전량에 따라 툴을 클램핑/언클램핑 하는 토오크도 정확히 계산되는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 툴자동클램핑/언클램핑 장치의 사시도

도 2는 본 발명에 따른 랙-피니언 부분 사시도

도 3은 본 발명에 따른 툴 홀더 부분 사시도

도 4는 본 발명에 따른 캠-팔로어 부분 사시도

도 5는 하부캠, 상부캠의 운동 선도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하부캠 2 : 상부캠

3 : 하부 팔로어 4 : 상부 팔로어

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3에서 툴 홀더[11]에 절삭공구[12]를 끼우고 툴 홀더지지대[15]에 툴 홀더[11]를 고정시킨 후 도 4의 캠 샤프트[10]에 동력을 전달하면 하부캠[1]과 상부캠[2]의 회전 운동이 일어난다. 본 발명의 운동은 도 5에 나타난 두 캠의 운동에 의해 결정 되는데, 하부캠[1], 상부캠[2]의 운동을 도 5(가) 및 5(나)에서와 같이 살펴보면, 도 5(가)에서 하부캠[1]이 정지운동을 하는 동안 도 5(나)에서 상부캠[2]이 상승운동을 하는 구간(a), 하부캠[1]이 상승운동을 하는 동안 상부캠[2]이 정지운동을 하는 구간(b), 하부캠[1]이 하강운동을 하는 동안 상부캠[2]이 정지운동을 하는 구간(c), 하부캠[1]이 정지운동을 하는 동안 상부캠[2]이 하강운동을 하는 구간(d), 하부캠[1]이 정지운동을 하는 동안 상부캠[2]이 정지운동을 하는 구간(e)으로 나뉘게 된다.

구간별 클램핑/언클램핑 운동을 살펴보면, 클램핑/언클램핑을 조절하는 장치로서는 도 1의 클램핑/언클램핑 조절장치[16]가 있는데,

클램핑 시, 클램핑/언클램핑 조절장치[16]를 클램핑 위치로 두고 동력을 입력하게 되면 두 캠이 운동을 시작하고 구간(a)에서 상부캠[2]이 상승운동을 하면 툴 홀더[11]가 피니언[6]쪽으로 전진하여 도 2의 피니언 어탭터[14]와 결합하고, 구간(b)에서 상부캠[1]은 정지운동을 하므로 툴 홀더[[11]와 피니언 어댑터[14]가 결합된 상태로 하부캠[1]이 상승운동을 하여 랙[5]에 연결된 하부 팔로어[3]가 하부 스프링[8] 쪽으로 이송되면 피니언[6]이 회전하게 되어 피니언[6]에 연결되어있는 피니언 어댑터[14]가 회전하여 결국 툴 홀더[11]가 회전하게 되어 클램핑 작업이 일어나게 된다. 구간(c)는 하부캠[1]이 하강운동을 하고 상부캠[2]이 계속 정지운동하므로 피니언 어댑터[14]와 툴 홀더[11]는 계속 결합되어 있고, 클램핑 조절장치[16]에 의해 툴 홀더[11]가 회전하지않고 랙[5]을 초기 위치로 이송시키는 운동이 일어난다. 구간(d)는 하부캠[1]이 정지운동을 하는 동안 상부캠[2]이 하강운동을 수행하여 툴 홀더[11]를 초기 위치로 이송 시킨다. 구간(e)는 하부캠[1]과 상부캠[2] 모두 정지운동을 하게되는데 상부캠[2] 운동 구간(e)가 없게 되면 압력각등 여러 가지 설계 변수들을 설정하기 어려워져 구간(e)에서는 두캠 모두 정지운동을 한다.

마지막 단계로, 하부캠[1]이 1회전하게 되면 초기 시작 위치에서 센스[9]에 의해 캠 샤프트[10]로의 동력을 다음 동작신호가 들어 올 때까지 끊게 되어 초기 위치로 정확히 돌아가게 되어 작업을 완료하게 된다.

언클램핑 시, 클램핑/언클램핑 조절장치[16]를 언클램핑 위치로 놓고 동력을 입력하게 되면, 두 캠의 운동은 클램핑할 때와 같은 운동이 일루어지지만 피니언 어댑터[14]의 회전이 구간(b)에서 정지하고 피니언[6]만 회전하게 되고 구간(c)에서 피니언 어댑터[14]의 회전이 발생하여 툴 홀더[11]를 회전시켜 언클램핑 작업이 수행된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 랙, 피니언의 하부캠과 하부 팔로어 그리고 툴 홀더의 상부캠, 상부 팔로어를 각각 구름운동에 의해 2개의 캠에 의해 동작시키는 방법으로, 수초내에 툴을 정확한 토오크로 클램핑/언클램핑 함으로서, 공구준비시간의 단축 및 불량률을 감소시킬 수 있어 생산성 향상 및 공장 자동화 추진을 앞당기는 효과가 있으며, 또한 1축 2캠으로 구성되어 있어 크기를 콤팩트하게 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 동력 입력축 1개에 동심을 가지고 붙어 있는 두개의 캠에 의해 5가지 구간으로 나뉘는 운동이 일어나 이 운동들에 의해 공구의 클램핑/언클램핑 과정과 툴 홀더 및 툴 홀더 지지대의 이송운동이 연쇄적으로 발생하는 단계,

   하부캠의 변위량과 랙과 피니언의 기어비에 의해 툴 홀더의 회전량이 정확히 계산되고, 툴 홀더의 계산된 회전량에 따라 툴을 클램핑/언클램핑 하는 토오크도 정확히 계산되는 단계.