KR200140997Y1

KR200140997Y1 - 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조

Info

Publication number: KR200140997Y1
Application number: KR2019960018273U
Authority: KR
Inventors: 박수천
Original assignee: 김재복; 기아중공업주식회사
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1999-05-01
Also published as: KR980001156U

Abstract

본 고안은 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조에 관한 것으로, 스핀들샤프트(101)의 후단부에 콘링(111)과 결합되는 콜릿(110)을 설치함으로서 공구(131)가 상기 스핀들샤프트(101)와 결합되어 공작물을 가공할 때 스핀들샤프트(101)에 가해지는 공구(131)의 외력이 2차 스프링(108) 및 상기 콘링(111)과 콜릿(110)의 결합에 의해 스핀들샤프트(101)와 공구(131)의 결합력이 우수해짐으로서 공작물의 가공 능력을 향상시키는 효과를 얻을 수 스핀들샤프트의 공구 결합 구조.

Description

공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조

본 고안은 공작기계용 스핀들샤프트(Spindle Shaft)의 공구 결합(Clamping) 구조에 관한 것으로, 상세하게는 공작 기계용 스핀들샤프트의 콜릿(Collet)조립부를 후단에 구비하여 스핀들샤프트의 가공 및 조립성을 간편하게 하고, 공구와 스핀들샤프트의 결합력을 향상시켜 공작물의 가공 능력을 향상시키는 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조에 관한 것이다.

종래 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조는 제1도에 도시된 바와 같이, 원통형 스핀들샤프트(1)와 상기 스핀들샤프트(1) 내부에서 결합되는 공구(13)와, 상기 공구(13)가 스핀들샤프트(1) 내부에서 결합 및 분리되도록 구동하는 수단으로서 스핀들샤프트(1)의 일측에 위치한 푸시로드(21; Push Rod)로 이루어져 있다.

여기서 상기 스핀들샤프트(1)의 내부 구조를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

공구(13)의 일단을 결합하여 보호 및 지지하는 스핀들샤프트(1)의 내부에는 상기 공구(13)를 직접적으로 결합시키거나 분리시키는 콜릿(12; Collet)이 설치되어 있고, 상기 콜릿(12)의 외주에는 그 콜릿(12)이 부드럽게 움직이고, 콜릿(12)이 전,후 유동할 때 가이드(Guide) 역할을 하는 슬리브(11; Sleeve)가 끼워져 있다. 또한 상기 콜릿(12)내부에는 긴 환봉 형태의 드로우바(14)(14; Draw Bar) 일단이 전,후 유동가능한 구조로 결합되어 있고, 그 끝단에는 이음쇠역할의 원통형 칼라(15; Collar)가 끼워져 있으며, 상기 드로우바(14)의 끝단에 와셔(9; Washer)와 육각넛트(10; Hex-Nut)가 체결된 구조를 한다. 또한 상기 드로우바(14)의 끝단인 스핀들샤프트(1)의 외주로도 이음쇠로서 원통형 칼라(13)가 끼워져 있고, 상기 육각넛트(10)의 일측에는 상기 드로우바(14)를 전,후진시키는 구동 수단으로서 푸시로드(21)가 위치되어 있는 것이다. 한편 상기 스핀들샤프트(1) 내부의 드로우바(14) 외주에는 드로우바(14)가 전,후진할 때 탄성력을 제공하는 스프링(8; Spring)이 끼워져 있다.

이러한 구조를 하는 종래 공작기계용 스핀들샤프트의 결합 및 분리작동은 다음과 같다.

푸시로드(21)가 화살표(P) 방향으로 전진하면, 이에 연동되어 드로우바(14)가 스프링(8)을 압축하며 화살표(P')방향으로 전진하게 되어 공구(13)의 후단부를 밀게 된다. 또한 상기 드로우바(14) 및 공구(13) 후단의 전진과 함께 상기 드로우바(14)와 공구(13) 후단을 감싸고 있는 콜릿(12) 역시 슬리브(11)를 따라서 전진하게 되는데 이때 상기 콜릿(12)의 선단부가 슬리브(11)의 선단부에 위치될 때 콜릿(12)의 선단부가 벌어짐으로서 상기 공구(13)가 스핀들샤프트(1)의 외부로 분리되는 것이다.

또한 이와 반대로 푸시로드(21)가 화살표(P)의 반대 방향으로 후진하게 되면 드로우바(14)는 스프링(8)과 칼라(15)에 의해 화살표(P')의 반대 방향으로 후진하면서 콜릿(12)을 슬리브(11)에 가이드하여 끌어당기게 되는 것이다. 이때 상기 공구(13)의 후단도 콜릿(12)에 결합되어 역시 끌어당겨짐으로서 결합 및 고정되는 것이다. 여기서 상기 공구(13)와 스핀들샤프트(1)의 결합력은 스프링(8)의 탄성력과 콜릿(12) 강도에 달려 있다.

그러나, 이러한 종래 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조는, 스핀들샤프트(1)의 길이(L)가 그 내경(D)에 비해 매우 크기 때문에 상기 내경의 가공이 매우 어렵고 이로 인해 제한된 길이와 내경의 치수를 갖는 스핀들샤프트(1)를 만들 수밖에 없다. 또한 백보링(Back Boring) 가공 작업시 공구(13)에 가해지는 힘을 스프링(8)이 직접 받음으로서 스프링(8)의 탄성력이 약화될 경우에 백보링의 절삭 능력이 약화되는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 보완하기 위해 안출한 것으로, 공작 기계용 스핀들샤프트의 콜릿 조립부를 후단에 구비하여 스핀들샤프트의 가공 및 조립성등을 간편하게 하고 공작물의 가공 능력을 향상시키는 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조를 제공하는 데 있다.

제1도는 종래 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조를 나타낸 단면도.

제2도는 본 고안에 의한 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 스핀들샤프트 102,107,114 : 슬리브

103,110 : 콜릿 104 : 푸시볼트

105 : 드로우바 116,108 : 1,2차 스프링

109 : 스페이서 111 : 콘링

121 : 푸시로드 118 : 핀

117 : 로드 115 : 와셔

112,113 : 1,2차 셋스크류 131 : 공구

이하, 첨부된 도면에 의해 본 고안의 기술적 구성과 작동 관계를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 고안에 의한 공작기계용 스핀들샤프트(101)의 공구(131) 결합 구조를 도시한 것으로, 원통형 스핀들샤프트(101) 내부의 후단 쪽으로 경사면을 갖고 푸시로드(121)와 같은 방향으로 움직이도록 설치된 로드(117)와, 상기 로드(117)의 선단부 외주에 로드(117)의 전, 후진시 탄성력을 제공하도록 설치된 1차 스프링(116)과, 상기 로드(117)의 선단에 로드(117)와 같은 방향으로 움직이도록 후단부에 와셔(115)가 결합되어 설치된 드로우바(105)와, 상기 드로우바(105)의 후단부, 와셔(115) 그리고 로드(117)의 외주에 로드(117)의 전,후진시 같은 방향으로 움직이도록 설치된 슬리브(107)와, 상기 슬리브(107)의 전,후진시 그 슬리브(107)에 탄성력을 제공하기 위해 슬리브(107)의 외주에 설치된 2차 스프링(108)과, 상기 슬리브(107)의 일측에 로드(117)가 후진되어 공구(131)를 결합시켰을 때 스핀들샤프트(101)의 후단 내측에 구비된 콘링(111;Cone Ring)과 결합하여 공구(131)의 결합력을 증가시키기 위해 설치된 콜릿(110)과, 상기 드로우바(105)의 선단에 결합되어 공구(131)의 후단을 밀어서 공구(131)를 분리시키기 위해 설치된 푸시볼트(104; Push Bolt)와, 상기 푸시볼트(104)의 전,후진 작동에 의해 그 공구(131)를 스핀들샤프트(101)에 결합시키거나 분리시키도록 공구(131)와 푸시볼트(104)의 외주에 설치된 콜릿(103)으로 구성됨을 그 기술상의 특징으로 한다.

여기서 상기 콜릿(103)의 선단부 외주에는 상기 콜릿(103)이 부드럽게 유동되고 또한 콜릿(103)의 전,후 유동시 가이드역할을 하도록 스핀들샤프트(101)의 선단 외측으로 경사면이 형성된 슬리브(102)가 끼워져 있으며, 상기 콜릿(103)의 선단부는 공구(131)의 후단과 결합될 수 있도록 내측으로 꺾여져 턱진 모양으로 형성되어 있고, 그 후단부는 푸시볼트(104)가 결합될 수 있도록 역시 내측으로 꺾여져 턱진 모양으로 형성되어 있다. 또한 상기 푸시볼트(104)의 후단은 나사부가 형성되어 드로우바(105)의 선단과 결합되어 있으며, 상기 드로우바(105)의 후단에는 와셔(115)로서 슬리브(107)가 결합되어 있다. 상기 슬리브(107)는 와셔(115)의 선단부 앞쪽 드로우바(105)의 후단에서부터 로드(117)의 경사면(106)까지 길게 형성되어 결합되어 있으며, 로드(117)가 전진하여 와셔(115)를 밀 때 상기 슬리브(107)도 같은 방향으로 전진되도록 되어 있으며, 상기 슬리브(107)의 외주 일측에 결합된 콜릿(110)은 로드(117)의 후단부쪽으로 형성되어 있으며 로드(117)의 경사면(106)을 향하여 콜릿(110)의 후단이 턱진 모양을 하고, 또한 스핀들샤프트(101)의 내측에 결합된 콘링(111)쪽으로도 턱진 모양을 하고 있어서 공구(131)와 스핀들샤프트(101)가 결합되어 있을 때 상기 콘링(111)과 콜릿(110)이 결합되어 공구(131)와의 결합력을 증가시키는 것이다.

또한 상기 드로우바(105)의 일측에는 사각 우물 모양의 턱을 형성하여 스핀들샤프트(101)의 외부에서 1차 셋스크류(112)를 삽입하였고, 드로우바(105)의 외주에 설치된 슬리브(114)에도 요홈을 형성하여 스핀들샤프트(101)의 외부에서 2차 셋스크류(113)를 삽입하였다.

한편, 상기 로드(117)의 외주에 설치된 슬리브(107)에는 일정 공간의 사각 우물 모양의 관통구를 형성하여 로드(117)를 관통하는 핀(118)을 설치하였으며, 상기 핀(118)은 그 사각 우물 모양의 관통구에서 일정한 거리만큼 유동이 가능하도록 설치되어 있는 것이다.

이와 같이 구성되는 본 고안은, 푸시로드(121)가 화살표(P) 방향으로 전진하게 되면 로드(117)가 화살표(P')방향으로 전진하여 1차 스프링(116)을 압축하면서 와셔(115)를 밀게 된다. 그러면 상기 와셔(115)는 드로우바(105)에 결합되어 있으므로 같은 방향으로 전진하게 되며 또한 상기 와셔(115)의 선단에 위치된 슬리브(107)가 전진하게 됨으로 2차 스프링(108)을 압축하며 스페이서(109)와 콜릿(110)도 앞으로 전진하게 된다. 상기 드로우바(105)는 선단에 푸시볼트(104)가 결합되어 있어서, 곧 공구(131)의 후단을 밀게 되며 이때 상기 공구(131)는 콜릿(103)과 함께 전진하여 마침내 슬리브(102)의 선단부에 위치될 때 공구(131)가 스핀들샤프트(101)의 외부로 분리되는 것이다.

한편, 이와 반대로 푸시로드(121)가 화살표(P)의 반대 방향으로 후진하게 되면 드로우바(105)는 1,2차 스프링(116,108)과 슬리브(107)의 작용으로 화살표(P')의 반대 방향으로 후진하게 된다. 이때 콜릿(103)은 푸시볼트(104)와 결합되어 뒤로 후진하게 되고 공구(131)의 후단은 다시 콜릿(103) 선단부의 턱진 부분에 의해 결합하게 되는 것이다. 이와 동시에 스핀들샤프트(101) 후단부의 콜릿(103)은 1차 스프링(116)의 탄성력과 슬리브(107) 및 로드(117)의 후진에 의해 도면에 도시된 N부와 같이 콘링(111)에 콜릿(110)의 턱진 부분이 결합되어 공구(131)의 결합이 완료되는 것이다.

여기서 상기 1차 셋스크류(112)는 스핀들샤프트(101)의 내부에서 드로우바(105)의 회전을 방지하고 2차 셋스크류(113)는 드로우바(105)의 외주에 끼워져서 드로우바(105)를 안내하는 슬리브(114)의 풀림을 방지하는 역할을 하는 것이며, 로드(117)를 관통하여 슬리브(107)에 끼워진 핀(118)은 로드(117)가 슬리브(107)에서 이탈되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다.

따라서 이러한 본 고안은, 스핀들샤프트(101)의 후단부에 콘링(111)과 결합되는 콜릿(110)을 설치함으로서 공구(131)가 상기 스핀들샤프트(101)와 결합되어 공작물을 가공할 때 스핀들샤프트(101)에 가해지는 공구(131)의 외력이 2차 스프링(108) 및 상기 콘링(111)과 콜릿(110)의 결합에 의해 스핀들샤프트(101)와 공구(131)의 결합력이 우수해짐으로서 공작물의 가공 능력을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 또한 상기 콜릿(110)결합부가 스핀들샤프트(101)의 후단에 위치함으로서 그 가공 및 조립성이 간편해지는 효과가 있는 것이다.

Claims

공작기계용 스핀들샤프트(101)의 공구(131) 결합 구조에 있어서, 원통형 스핀들샤프트(101) 내부의 후단 쪽으로 경사면을 갖고 푸시로드(121)와 같은 방향으로 움직이도록 설치된 로드(117)와, 상기 로드(117)의 선단부 외주에 로드(117)의 전,후진시 탄성력을 제공하도록 설치된 1차 스프링(116)과, 상기 로드(117)의 선단에 로드(117)와 같은 방향으로 움직이도록 후단부에 와셔(115)가 결합되어 설치된 드로우바(105)와, 상기 드로우바(105)의 후단부, 와셔(115) 그리고 로드(117)의 외주에 로드(117)의 전,후진시 같은 방향으로 움직이도록 설치된 슬리브(107)와, 상기 슬리브(107)의 전,후진시 그 슬리브(107)에 탄성력을 제공하기 위해 슬리브(107)의 외주에 설치된 2차 스프링(108)과, 상기 슬리브(107)의 일측에 로드(117)가 후진되어 공구(131)를 결합시켰을 때 스핀들샤프트(101)의 후단 내측에 구비된 콘링(111)과 결합하여 공구(131)의 결합력을 증가시키기 위해 설치된 콜릿(110)과, 상기 드로우바(105)의 선단에 결합되어 공구(131)의 후단을 밀어서 공구(131)를 분리시키기 위해 설치된 푸시볼트(104)와, 상기 푸시볼트(104)의 전,후진 작동에 의해 그 공구(131)를 스핀들샤프트(101)에 결합시키거나 분리시키도록 공구(131)와 푸시볼트(104)의 외주에 설치된 콜릿(103)으로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조.
제1항에 있어서, 상기 드로우바(105)의 일측과 상기 드로우바(105)의 외주에 설치된 슬리브(114)에는 각각 드로우바(105)의 회전과, 슬리브(114)의 풀림을 방지하기 위해 1,2차 셋스크류(112,113)가 설치됨을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들샤프트의 공구 결합 구조.
제1항에 있어서, 상기 로드(117)의 외주에 설치된 슬리브(107)에는 로드(117)가 슬리브(107)에서 이탈됨을 방지하기 위해 로드(117)를 관통시켜 핀(118)이 설치됨을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들샤프트(101)의 공구 결합구조.