KR20020020880A

KR20020020880A - 공구 홀더 장착 구조

Info

Publication number: KR20020020880A
Application number: KR1020017013347A
Authority: KR
Inventors: 미야자와히로시
Original assignee: 추후제출; 파스칼 가부시키가이샤
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2002-03-16
Also published as: EP1295675B1; WO2001076815A1; DE60041930D1; US7284938B1; EP1295675A1; KR100428729B1; CN1157275C; EP1295675A4; CN1354707A

Abstract

주축(1)에 공구 홀더(2)를 강력하게 고정 지지할 수 있는 공구 홀더 장착 구조를 제공한다. 주축(1)의 장착 구멍(3)의 내면 부분의 축심 방향 복수 위치에 공구 홀더(3)의 테이퍼 외주면(12a)에 접촉하여 반경 방향으로 미소하게 탄성변형 가능한 복수의 탄성 결합부(6)가 설치되어 있다. 복수의 탄성 결합부(6)가 반경 방향으로 탄성변형한 상태로 공구 홀더(3)의 테이퍼 외주면(12a)에 밀착되고, 이들 탄성 결합부(6)를 통하여 섕크부(12)가 대략 전체적으로 균등한 힘으로 장착 구멍(3)의 내면에 결합된다. 또한, 이 상태에서 탄성 플랜지부(I4)가 탄성변형하여 주축(1)의 선단면에 확실하게 접촉한다.

Description

공구 홀더 장착 구조 {TOOL HOLDER ATTACHING STRUCTURE}

종래에 드릴링 머신, 밀링 머신, 머시닝 센터 등의 공작 기계에서는 주축의 선단 부분에 공구를 유지하는 공구 홀더가 장착되고 주축에 의해 공구를 회전시켜 가공물에 기계 가공이 실시된다. 주축에 공구 홀더를 교환 가능하게 고정하기 위하여, 주축의 테이퍼 구멍에 공구 홀더의 섕크부를 끌어당겨 고정하는 드로잉기구가 주축에 설치되어 있다.

상기 공구 홀더는 공구를 설치하기 위한 공구 지지부, 테이퍼 외주면을 가지는 섕크부, 섕크부에 고정된 풀스터드(pullstud), 테이퍼 구멍보다 직경이 큰 플랜지부를 구비하고 있다. 상기 드로잉기구에 의해 공구 홀더를 끌어넣는 쪽으로 구동하여, 섕크부가 주축의 테이퍼 구멍에 끼워맞춤 고정된다.

최근의 공작 기계는 오차 1㎛ 이하의 높은 가공 정밀도가 요구되며 또한, 30000∼40000 rpm 정도의 고속 회전으로 주축을 회전시키면서 기계 가공을 하도록 되어 있다. 이로 인해, 고속 회전하는 주축과 공구 홀더에 진동이 생기기 쉽고, 가공 정밀도의 저하 요인이 된다. 그 가공 정밀도의 저하를 방지하기 위해서는 공구 홀더의 섕크부 전체를 주축의 테이퍼 구멍에 밀착시켜 고정력을 강화하는 것이 바람직하다. 그러나 주축의 테이퍼 구멍의 기계 가공 오차나 공구 홀더의 기계 가공 오차가 있어, 공작 기계 사용중의 공구의 발열에 기인하여 주축도 공구 홀더도 열팽창하기 때문에, 공구 홀더의 섕크부 전체를 주축의 테이퍼 구멍에 밀착 상태로 끼워맞춤하여 견고하게 고정하는 것은 거의 불가능하다. 또한, 공구 홀더의 섕크부를 주축의 테이퍼 구멍에 밀착시키면서, 공구 홀더의 플랜지부를 주축의 선단면에 밀착시키는 것은 도저히 불가능하기 때문에, 종래의 보통의 공구 홀더에서는 그 플랜지부를 주축의 선단면에 접촉시키는 구조로는 되어 있지 않다.

다음에, 선행 기술에 해당하는 여러 가지 공구 홀더에 대해 설명한다.

일본 특개평8-108302호 공보의 공구 홀더는 섕크부와 플랜지부를 가지는 홀더 본체, 섕크부에 축심 방향으로 상대 이동 가능하게 외측으로 끼워지고 테이퍼 구멍과 이 테이퍼와 동일한 형상의 외주면을 가지는 슬리브, 플랜지부와 슬리브 사이에 장착된 탄성 부재를 구비하고 있다. 슬리브는 둘레 방향의 일부에서 분할되고 그 간극에 탄성체가 장착되어 있다. 드로잉기구에 의해 공구 홀더가 끌어들여지면 플랜지부가 주축의 선단면에 접촉한다. 슬리브는 탄성 부재를 통하여 주축의 기단(基端) 측으로 가압되고 직경이 축소되어 테이퍼 구멍에 결합되고, 섕크부에도 결합된다. 일본 특개평9-248727호 공보의 공구 홀더는 상기 공보의 공구 홀더에 있어서, 둘레 방향의 일부에서 분할한 슬리브 대신, 둘레 방향의 일부에 내부 홈을 형성한 슬리브를 설치한 것이다.

이들 공구 홀더에서는 드로잉기구에 의해 공구 홀더가 끌어들여지면 슬리브는 전체적으로 직경이 축소한다. 따라서, 슬리브의 테이퍼 외주면을 테이퍼 구멍에 간극없이 밀착시켜 끼워맞춤 고정할 수 없게될 우려가 있고, 그 외주부 전체를 대략 균등한 힘으로 테이퍼 구멍의 내면에 결합시키는 것이 어렵다. 또한, 부품수가 많아 구조도 복잡하게 되어 제작비용이 고가가 된다.

일본 특개평7-96437호 공보의 공구 홀더에서는 섕크부와 플랜지부의 경계 부분에 환형 홈이 형성되어 있다. 이 환형 홈을 형성함으로써, 플랜지부의 일부는 두께가 얇은 부분으로 형성되어 있다. 드로잉기구에 의해 공구 홀더가 끌어들여지면, 플랜지부가 주축의 선단면에 접촉한 상태로 접시 스프링으로서 기능하여 미소하게 탄성변형하고, 섕크부가 테이퍼 구멍에 결합된다. 이 공구 홀더에서는, 드로잉기구에 의해 공구 홀더가 끌어들여지면, 플랜지부가 주축의 선단면에 접촉한 상태로 미소하게 탄성변형하여 섕크부가 테이퍼 구멍에 결합된다. 그러나 이 섕크부의 대부분은 종래의 섕크부와 크게 다르지 않은 구조이기 때문에 종래의 공구 홀더와 대략 동일한 과제가 생긴다.

본 발명의 목적은, 주축의 장착 구멍의 내면에 공구 홀더의 섕크부의 전체를 탄성적으로 견고하게 끼워맞춤 고정 가능한 공구 홀더 장착 구조를 제공하는 것과, 공구 홀더의 플랜지부를 주축의 외측 단면에 탄성적으로 접촉 가능하게 하여 진동하기 어렵게 하여 안정성을 높인 공구 홀더 장착 구조를 제공하는 것이다.

본 발명은 공구 홀더를 공작 기계의 주축에 강력하게 고정할 수 있도록 한 공구 홀더 장착 구조에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 주축의 일부와 공구 홀더의 종단면도.

도 2는 도 1의 화살표 II 방향에서 본 도면.

도 3은 공구 홀더의 측면도.

도 4는 도 3의 화살표 IV 방향에서 본 도면.

도 5는 도 1의 주요부 확대도.

도 6 및 도 7은 본 발명의 변형예에서 주축의 일부와 공구 홀더의 종단면도.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 변형예에서 주축과 공구 홀더 주요부의 종단면도.

도 11 및 도 12는 본 발명의 변형예에서 축심과 직교하는 수직면으로 절단한 주축과 공구 홀더의 종단면도.

본 발명은, 공구를 유지하는 공구 홀더를 공작 기계 주축의 테이퍼 형상의 장착 구멍에 분리 가능하게 설치하는 구조에 있어서, 상기 공구 홀더에 테이퍼 외주면을 가지는 섕크부를 설치하고, 상기 주축의 장착 구멍의 내면 부분의 축심 방향 복수 위치에, 공구 홀더의 테이퍼 외주면에 접촉하여 반경 방향으로 미소하게 탄성변형 가능한 복수의 탄성 결합부를 설치하고, 상기 섕크부를 주축의 장착 구멍에 끼워맞춤시키고, 복수의 탄성 결합부를 반경 방향으로 탄성변형시킨 상태에서 공구 홀더를 주축에 고정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 공구 홀더 장착 구조에서는, 주축의 장착 구멍의 내면 부분에 설치된 복수의 탄성 결합부가 공구 홀더의 섕크부의 테이퍼 외주면에 접촉하여 반경 방향으로 미소하게 탄성변형한 상태에서 섕크부가 장착 구멍에 끼워맞춤 고정된다. 즉, 복수의 탄성 결합부를 반경 방향으로 탄성변형시켜 섕크부의 테이퍼 외주면에 밀착시키고, 이들 탄성 결합부를 통하여 섕크부의 전체를 균등한 힘으로 장착 구멍의 내면에 끼워맞춤시킬 수 있다. 이렇게 해서, 공구 홀더를 주축에 강력하게 탄성적으로 고정 지지할 수 있기 때문에, 주축이 고속 회전하는 경우에도 주축과 공구 홀더가 진동하는 것을 억제할 수 있고, 기계 가공의 정밀도를 현저하게 높일 수 있다.

상기 주축의 장착 구멍의 내면 부분에 복수의 환형 홈을 축심 방향으로 소정 간격을 두어 형성하고, 이들 복수의 환형 홈과 복수의 탄성 결합부를 축심 방향으로 교대로 배치하고, 이들 복수의 환형 홈을 형성함으로써 복수의 탄성 결합부를 주축과 일체로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 탄성 결합부를 상기 주축의 축심과 직교하는 면에 대하여 경사지게 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 탄성 결합부는 내주 측이 장착 구멍의 테이퍼형상의 직경이 큰 쪽을 향해 경사지게 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 탄성 결합부를 상기 주축의 축심과 직교하는 면과 평행으로 형성할 수도 있다.

상기 주축의 장착 구멍의 내면 부분에 장착 구멍의 길이 방향으로 연장되는 복수의 키 홈을 축심 대칭으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 공구 홀더를 주축에 장착한 상태에 있어서, 주축의 선단면(외측 단면)에 접촉하여 축심 방향으로 탄성변형하는 탄성 플랜지부를 공구 홀더에 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 탄성 플랜지부를 환형으로 형성하고, 이 탄성 플랜지부의 축심 방향 내측에 환형의 은폐 홈을 형성하고, 상기 탄성 플랜지부의 축심 방향 외측에 환형의 홈을 형성할 수도 있다.

상기 복수의 탄성 결합부를 상기 주축의 장착 구멍의 내면 부분에 고정된 복수의 칼라형 부재로 구성할 수도 있다. 상기 주축의 장착 구멍에서 섕크부에 키를 이용하지 않고 회전 토크를 전달 가능하게 하기 위하여, 장착 구멍과 섕크부의 축심과 직교하는 단면의 형상을 회전 토크를 전달 가능한 비원형 형상으로 형성할 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

본 실시예는 머시닝 센터 등의 공구 자동 교환 장치를 구비한 공작 기계의 주축에 공구 홀더를 분리 가능하게 설치하는 구조에 본 발명을 적용한 경우의 일례이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 주축(1)의 선단 부분에는 선단측으로 직경이 커지는 테이퍼 형상의 장착 구멍(3)이 형성되고, 주축(1)의 축심 a는 장착 구멍(3)의 축심과 공통이며, 주축(1)의 선단면은 축심 a와 직교하는 평활면에 형성되어 있다. 주축(1)의 내부에는 장착 구멍(3)에 연통되는 수용구멍(4)이 형성되고, 이 수용구멍(4)에는 공구 홀더(2)의 섕크부(12)를 주축(1)의 장착 구멍(3)에 끌어넣어 고정하는 드로잉기구의 드로 바(draw bar)의 선단의 콜릿(collet)(5)이 수용되어 있다.

도 1, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 공구 홀더(2)는 홀더 본체(10), 체결 볼트(20) 및 풀스터드(25)를 가진다. 홀더 본체(10)는 공구 T를 설치하기 위한 공구 지지부(11), 선단 측(도 1에서의 우측)으로 직경이 커지는 테이퍼외주면(12a)을 가지는 섕크부(12), 장착 구멍(3)보다 직경이 큰 플랜지부(13)를 구비하고, 이들 공구 지지부(11), 섕크부(12) 및 플랜지부(13)는 일체로 형성되어 있다.

홀더 본체(10)의 내부에는 테이퍼 구멍(10a), 관통 구멍(10b), 나사 구멍(10c)이 선단 측(도 1의 우측)부터 기단 측(도 1의 좌측)을 향해 직렬형으로 형성되어 있다. 체결 볼트(20)는 나사 구멍(10c) 쪽으로부터 관통 구멍(10b)을 삽입 통과하여 그 나사부가 테이퍼 구멍(10a)에 돌출되어 있다. 공구 T의 기단의 연결돌출부가 테이퍼 구멍(10a)과 결합되고 체결 볼트(20)에 나사 결합되어 공구 홀더(2)에 체결되어 있다. 즉, 공구 지지부(11)는 테이퍼 구멍(10a), 관통 구멍(10b) 및 체결 볼트(20) 등으로 구성되어 있다.

풀스터드(25)는 홀더 본체(10)의 기단 측에서 나사구멍(10c)에 나사 결합되어, 그 칼라부(25a)를 섕크부(12)에 접촉하여 고정되어 있다. 풀스터드(25)의 기단부의 결합부(25b)에 콜릿(5)을 결합시키고, 도시하지 않은 드로 바를 도 1의 좌측으로 잡아당기는 것에 의해 섕크부(12)가 끌려들어온다. 또한, 6각 렌치 바가 삽입 가능한 관통공(25c), 6각 렌치 바의 선단부를 결합시켜 체결 볼트(20)를 회전시키기 위한 6각 구멍(20a)도 형성되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 주축(1)의 장착 구멍(3) 내면 부분의 축심 방향 복수 위치에는 공구 홀더(2)의 테이퍼 외주면(12a)에 접촉하여 반경 방향으로 미소하게 탄성변형 가능한 복수의 탄성 결합부(6)가 설치되어 있다. 주축(1)의 장착 구멍(3) 내면 부분에 복수의 환형 홈(6a)이 축심 방향으로 소정 간격을 두고 형성되고, 이들 복수의 환형 홈(6a)과 복수의 탄성 결합부(6)가 축심 방향으로 교대로 배치되어 있다. 주축(1)의 장착 구멍(3)의 내면 부분에 복수의 환형 홈(6a)을 형성함으로써, 복수의 탄성 결합부(6)가 주축(2)과 일체로 형성되어 있다. 각 탄성 결합부(6)는 큰 탄성계수를 가지고 충분히 단단한 탄성 부재로 되어있다.

복수의 탄성 결합부(6)는 주축(1)의 축심과 직교하는 면에 대하여 내주 측이 장착 구멍(3)의 테이퍼 형상의 직경이 큰 쪽(도 1의 우측)을 향해 경사져 있다. 복수의 환형 홈(6a)도 내주 측이 장착 구멍(3)의 테이퍼 형상의 직경이 큰 쪽을 향해 경사 홈으로 형성되어 있다. 복수의 탄성 결합부(6)의 내주 반경은 공구 홀더(2)의 테이퍼 외주면(2a)을 끼워맞춤 가능하게 선단 측에 위치하는 것만큼 크다.

주축(1)의 장착 구멍(3)의 내면 부분에는 장착 구멍(3)의 길이 방향으로 연장되는 2개의 키 홈(6b)(도 2 참조)이 축심 대칭으로 형성되어 있다. 이에 따라, 각 탄성 결합부(6)는 둘레 방향으로 2분할되고, 탄성 결합부(6)의 각 분할부는 장착 구멍(3)의 내주 약 170도 원호에 걸쳐 형성되어 있다. 2개의 키 홈(6b)을 형성하여 각 탄성 결합부(6)를 2분할함으로써, 탄성계수가 큰 탄성 결합부(6)를 탄성변형 용이하게 하여 탄성계수를 어느 정도 작게 할 수 있다. 또한, 이들 키 홈(6b)에 주축(1)으로부터 공구 홀더(2)로 회전 토크를 전달하는 키를 각각 장착할 수도 있다. 공구 홀더(2)를 주축(1)에 장착했을 때, 이들 키가 공구 홀더(2)의 키 홈(도시 생략)에 결합하여, 주축(1)으로부터 회전 토크를 공구 홀더(2)에 전달 가능하게 구성할 수 있다.

도 1, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 공구 홀더(2)의 플랜지부(13)의 외주 부분에는 공구 자동 교환 장치의 암이 결합 가능한 결합 홈(13a)이 형성되어 있다. 플랜지부(13)의 기단 부분에는 공구 홀더(2)를 주축(1)에 장착할 때, 주축(1)의 선단면(외측 단면)에 접촉하여 축심 방향으로 탄성변형하는 환형의 큰 탄성계수를 갖는 탄성 플랜지부(14)가 설치되어 있다.

탄성 플랜지부(14)는 주축(2)의 축심과 직교하는 면과 평행으로 형성되고, 그 외주 단부에 기단 측으로 굴곡되어 주축(1)의 선단면에 접촉 가능한 환형의 접촉부(14a)가 설치되어 있다. 이 탄성 플랜지부(14)의 축심 방향 내측에는 환형의 은폐 홈(14b)이 형성되고, 탄성 플랜지부(14)의 축심 방향 외측에는 환형 홈(14c)이 형성되어 있다. 은폐 홈(14b)과 환형 홈(14c)을 형성함으로써, 탄성 플랜지부(14)의 탄성계수를 적절하게 설정할 수 있다.

상기 주축(1)에 공구 홀더(2)를 설치하는 구조의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

주축(1)의 장착 구멍(3)에 공구 홀더(2)의 섕크부(12)를 삽입했을 때, 섕크부(12)가 복수의 탄성 결합부(6)에 접촉하기 전에, 탄성 플랜지부(14)가 주축(1)의 선단면에 접촉한다. 다음에, 드로잉기구의 드로 바 선단의 콜릿(5)에 의해 공구 홀더(2)의 섕크부(12)를 주축(1)의 기단 측으로 끌어넣으면, 탄성 플랜지부(14)의 탄성변형과 복수의 탄성 결합부(13)의 탄성변형이 진행하여 섕크부(12)가 장착 구멍(3)에 끼워맞춤 고정된다. 이 때, 도 5에 실선으로 나타낸 바와 같이, 복수의탄성 결합부(6)가 공구 홀더(2)의 테이퍼 외주면(12a)에 접촉한 후에, 도 5에 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 복수의 탄성 결합부(6)가 반경 방향으로 미소하게 탄성변형하고, 그 상태에서 섕크부(12)가 장착 구멍(3)에 끼워맞춤 고정된다. 즉, 복수의 탄성 결합부(6)를 반경 방향으로 탄성변형시켜 공구 홀더(2)의 테이퍼 외주면(12a)에 밀착시키고, 이들 탄성 결합부(6)를 통하여 섕크부(12)의 전체를 전체적으로 균등한 힘으로 장착 구멍(3)의 내면에 결합시킬 수 있다.

또한, 공구 홀더(2)를 주축(1)에 고정한 상태에서는, 탄성 플랜지부(14)도 탄성변형한 상태로 주축(1)의 선단면에 밀착된 상태로 된다. 이와 같이, 복수의 탄성 결합부(6)를 반경 방향으로 탄성변형시켜 공구 홀더(2)의 테이퍼 외주면(12a)에 접촉시키고, 탄성 플랜지부(14)를 탄성변형시켜 주축(1)의 선단면에 접촉시킨 상태로 하여 공구 홀더(2)를 주축(1)에 강력하게 고정 지지할 수 있다. 그 결과, 주축(1)이 고속 회전하는 경우에도 주축(1)과 공구 홀더(2)에 진동이 발생하기 어렵게 되어, 기계 가공 정밀도를 확실하게 높일 수 있다. 특히, 탄성 플랜지부(14)는 축심 a에서의 반경 거리가 큰 위치에 환형으로 형성되어 있기 때문에, 공구 홀더(2)의 탄성변형이나 진동을 억제하는 데에 있어서 대단히 유효하여, 공구 홀더(2)의 안정성을 높일 수 있다.

주축(1)의 장착 구멍(3)의 내면 부분의 축심 방향 복수 위치에 복수의 탄성 결합부(6)를 설치했기 때문에, 섕크부(12)의 전체를 균등한 힘으로 장착 구멍(3)의 내면에 확실하게 끼워맞춤 할 수 있다. 주축(1)의 장착 구멍(3)의 내면 부분에 복수의 환형 홈(6a)을 축심 방향으로 소정 간격을 두고 형성했기 때문에, 복수의 탄성 결합부(6)를 주축(1)과 일체로 형성할 수 있어 부품수를 적게 하여 구조를 간단하게 할 수 있다.

복수의 탄성 결합부(6)를 축심과 직교하는 면에 대하여 경사지게 하고, 또한, 주축(1)의 장착 구멍(3)의 내면 부분에 2개의 키 홈(6b)을 형성하여 각 탄성 결합부(6)를 분단했기 때문에, 복수의 탄성 결합부(6)의 탄성계수를 어느 정도 작게 하여 탄성변형을 용이하게 할 수 있다. 또한, 축심 대칭으로 형성된 2개의 키 홈(6b)에는 키를 장착하여 공구 홀더(2)에 토크를 전달할 수 있다.

복수의 탄성 결합부(6)는 내주 측이 장착 구멍(3)의 테이퍼 형상의 직경이 큰 쪽을 향해 경사져 있기 때문에, 도 5에 도시한 바와 같이, 공구 홀더(2)를 장착 구멍(3)에 장착한 상태에서 복수의 탄성 결합부(6)는 상기 테이퍼 형상의 직경이 큰 쪽으로도 탄성변형한다. 이 상태에서 복수의 탄성 결합부(6)의 내주면은 공구 홀더(2)의 테이퍼 외주면(12a)에 마찰에 의해 체결 상태가 되기 때문에, 탄성 결합부(6)의 복귀력은 공구 홀더(2)를 기단 측(도 1의 좌측)으로 이동시키는 힘으로서 작용한다. 공구 홀더(2)를 기단 측으로 끌어넣는 힘을 강하게 하는 작용이 있고, 드로잉기구의 소형화 면에서 유리하다.

여기에서, 상기의 드로잉기구를 해제하여 공구 홀더(2)를 주축(1)으로부터 분리하는 경우에, 콜릿(5)을 해제하면 탄성 플랜지부(14)의 복귀력에 의해 공구 홀더(2)가 도 1의 우측으로 미소하게 이동하여 복수의 탄성 결합부(6)의 탄성변형이 해제되기 때문에, 공구 홀더(2)를 자동 공구 교환 장치의 암에 의해 분리할 수 있다.

단, 공구 홀더(2)를 주축(1)에 장착할 때에, 복수의 탄성 결합부(6)와 탄성 플랜지부(14)가 대략 동시에 주축(1)에 접촉하도록 구성할 수도 있으며, 또는 복수의 탄성 결합부(6)가 탄성 플랜지부(14)보다 먼저 주축(1)에 접촉하도록 구성할 수도 있다.

다음에, 본 발명의 변형예에 대해 설명한다. 단, 상기 실시예와 기본적으로 같은 것에는 동일 부호가 부여되고 설명을 생략한다.

[1〕도 6에 도시한 바와 같이, 주축(1A)에는 복수의 탄성 결합부(6A)가 주축(1A)의 축심과 직교하는 면과 평행으로 형성되어 있다. 이들 탄성 결합부(6A)를 주축(1A)에 일체로 형성하기 위하여, 주축(1A)의 장착 구멍(3A)의 내면 부분에 주축(1A)의 축심과 직교하는 면과 평행한 복수의 환형 홈(6c)이 축심 방향으로 소정 간격을 두고 형성되어 있다.

섕크부(12)를 드로잉기구의 드로 바에 의해 끌어넣어 구동할 때, 복수의 탄성 결합부(6A)에는 섕크부(12)로부터 장착 구멍(3A)의 내면과 수직 방향의 힘을 받기 때문에 반경 방향으로 미소하게 탄성변형한다.

[2〕도 7에 도시한 바와 같이, 주축(1B)에는 복수의 탄성 결합부(6B)가 형성되고, 이들 복수의 탄성 결합부(6B)는 주축(1B)의 축심과 직교하는 면에 대하여 내주 측이 장착 구멍(3B)의 테이퍼 형상의 직경이 작은 쪽을 향해 경사져 있다. 주축(1B)의 장착 구멍(3B)의 내면 부분에 내주 측이 장착 구멍(3B)의 테이퍼 형상의 직경이 작은 쪽을 향해 경사지는 환형 홈(6c)이 축심 방향으로 소정 간격을 두고 형성되고, 탄성 결합부(6B)와 환형 홈(6c)이 축심 방향으로 교대로 배치되고, 이들탄성 결합부(6B)가 주축(1B)에 일체로 형성되어 있다. 섕크부(12)를 드로잉기구의 드로 바에 의해 끌어넣어 구동할 때, 복수의 탄성 결합부(6B)에는 섕크부(12)로부터 장착 구멍(3B)의 내면과 수직 방향의 힘을 받기 때문에, 반경 방향으로 미소하게 탄성변형한다. 공구 홀더(2)를 분리할 때에, 복수의 탄성 결합부(6B)의 탄성 복귀력과 탄성 플랜지부(14)의 탄성 복귀력에 의해 공구 홀더(2)가 도 7의 우측으로 미소하게 이동하기 때문에, 공구 홀더(2)의 분리 면에서 유리하다.

[3〕도 8에 도시한 바와 같이, 복수의 탄성 결합부가 주축(1C)의 장착 구멍(3C)의 내면 부분의 홈에 고정된 복수의 칼라형 부재(6C)로 구성되어 있다. 복수의 칼라형 부재(6C)는 주축(1C)의 축심과 직교하는 면에 대하여 내주 측이 장착 구멍(3C)의 테이퍼 형상의 직경이 큰 쪽을 향해 경사져 있다. 또한, 각 칼라형 부재(6C)를 환형으로 구성할 수도 있고, 축심 대칭이 되는 복수의 분할체로 구성할 수도 있다. 또, 이들 칼라형 부재(6C)대신, 상기 탄성 결합부(6A) 또는 탄성 결합부(6B)와 대략 동일 방향으로 뻗는 칼라형 부재를 설치할 수도 있다.

[4〕도 9에 도시한 바와 같이, 공구 홀더(2D)는 상기 공구 홀더(2)에서의 탄성 플랜지부(14), 은폐 홈(14a) 및 경사 홈(14b)을 생략하고 주축(1)의 선단면과 탄성 플랜지부(14) 사이에 간극이 남도록 구성한 것이다.

[5〕도 10에 도시한 바와 같이, 공구 홀더(2E)의 탄성 플랜지부(14E)는 주축(1C)의 축심과 직교하는 면에 대하여 외주 측이 장착 구멍(3E)의 테이퍼 형상의 직경이 작은 쪽을 향해 경사져 있다. 이 탄성 플랜지부(14E)를 홀더 본체(10E)에 일체로 형성하기 때문에, 탄성 플랜지부(14E)의 축심 방향 양측에 외주 측이 상기 테이퍼 형상의 직경이 작은 쪽을 향해 경사지는 은폐 홈(14d)과 환형 홈(14e)이 형성되어 있다.

[6〕도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 탄성 결합부(6F)를 설치한 주축(1F)의 장착 구멍(3F)과 공구 홀더(1F)의 섕크부(12F) 축심과 직교하는 단면의 형상이 비원형 형상인 삼각형 형상으로 형성되어 있다. 이 삼각형 형상은 내접 기준원(30)의 외측에 120도 간격으로 3개의 돌출부(31)를 형성한 형상이며, 이들 돌출부(31)에 의해 주축(1F)의 장착 구멍(3F)으로부터 섕크부(12F)에 키를 이용하지 않고 회전 토크를 전달할 수 있다. 또한, 주축(1F)의 장착 구멍(3F) 내면 부분의 각부(角部)에 3개의 키 홈(6f)이 축심 대칭으로 형성되어 있다.

[7〕도 12에 도시한 바와 같이, 복수의 탄성 결합부(6G)를 설치한 주축(1G)의 장착 구멍(3G)과 공구 홀더(1G)의 섕크부(12G) 축심과 직교하는 단면의 형상이 비원형 형상인 사각형 형상으로 형성되어 있다. 이 사각형 형상은 내접 기준원(32)의 외측에 90도 간격으로 4개의 돌출부(33)를 형성한 형상이며, 이들 돌출부(33)에 의해 주축(1G)의 장착 구멍(3G)으로부터 섕크부(12G)에 키를 이용하지 않고 회전 토크를 전달할 수 있다. 또한, 주축(1G)의 장착 구멍(3G) 내면 부분의 각부에 4개의 키 홈(6g)이 축심 대칭으로 형성되어 있다. 또한, 장착 구멍과 섕크부의 축심과 직교하는 단면의 형상에 대해서는, 도 11 및 도 12의 비원형 형상 이외에, 축심 대칭으로 되는 여러 가지 비원형 형상으로 하는 것이 가능하다.

[8〕복수의 탄성 결합부의 직경 방향 폭은 장착 구멍의 테이퍼 형상의 직경이 큰 쪽에 위치하는 것만큼 길어지도록 구성할 수도 있다.

[9〕상기 키 홈을 생략하는 것이 가능하다. 또, 탄성 결합부의 수나 두께, 각 탄성 결합부를 형성하는 둘레 방향의 영역 등을 적당히 설정 가능하다.

[10〕기타, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기 실시예나 변형예에 여러 가지 변경을 부가한 형태로 실시하는 것도 가능하고, 여러 가지 공작 기계에 장치되는 공구 홀더를 주축에 장착하는 구조에 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

Claims

공구를 유지하는 공구 홀더를 공작 기계 주축의 테이퍼 형상의 장착 구멍에 분리 가능하게 설치하는 구조에 있어서,

상기 공구 홀더에 테이퍼 외주면을 가지는 섕크부를 설치하고,

상기 주축의 장착 구멍의 내면 부분의 축심 방향 복수 위치에 상기 공구 홀더의 테이퍼 외주면에 접촉하여 반경 방향으로 미소하게 탄성변형 가능한 복수의 탄성 결합부를 설치하고,

상기 섕크부를 주축의 장착 구멍에 끼워맞춤시키고, 상기 복수의 탄성 결합부를 반경 방향으로 탄성변형시킨 상태에서 상기 공구 홀더를 주축에 고정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.
제1항에 있어서,

상기 주축의 장착 구멍의 내면 부분에 복수의 환형 홈이 축심 방향으로 소정 간격을 두고 형성되고, 이들 복수의 환형 홈과 상기 복수의 탄성 결합부가 축심 방향으로 교대로 배치되고, 이들 복수의 환형 홈을 형성함으로써 상기 복수의 탄성 결합부가 주축과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.
제2항에 있어서,

상기 탄성 결합부는 상기 주축의 축심과 직교하는 면에 대하여 경사져 있는것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.
제3항에 있어서,

상기 탄성 결합부는 내주 측이 장착 구멍의 테이퍼 형상의 직경이 큰 쪽을 향해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.
제2항에 있어서,

상기 탄성 결합부는 상기 주축의 축심과 직교하는 면과 평행으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.
제4항에 있어서,

상기 주축의 장착 구멍의 내면 부분에 상기 장착 구멍의 길이 방향으로 연장되는 복수의 키 홈이 축심 대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 공구 홀더를 상기 주축에 장착한 상태에서 상기 주축의 외측 단면에 접촉하여 축심 방향으로 탄성변형하는 탄성 플랜지부를 공구 홀더에 설치한 것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.
제7항에 있어서,

상기 탄성 플랜지부는 환형으로 형성되고 이 탄성 플랜지부의 축심 방향 내측에는 환형의 은폐 홈이 형성되며, 상기 탄성 플랜지부의 축심 방향 외측에는 환형의 경사 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.
제1항에 있어서,

상기 복수의 탄성 결합부는 상기 주축의 장착 구멍의 내면 부분에 고정된 복수의 칼라형 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 주축의 장착 구멍으로부터 섕크부에 키를 이용하지 않고 회전 토크를 전달 가능하게 하기 위하여, 장착 구멍과 섕크부의 축심과 직교하는 단면의 형상이 회전 토크를 전달할 수 있는 비원형 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 공구 홀더 장착 구조.