KR20060097099A - 앵글헤드 강력 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 앵글헤드 강력 고정장치에 관한 것으로, 앵글바디의 회전을 방지하기 위한 고정봉을 다수 구성하여 다점 지지가 이루어질 수 있도록 함은 물론 안정되고 진동의 흡수가 가능한 구조로 구성함으로써 스핀들의 구동시 앵글헤드의 유동을 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 스핀들헤드와 대향되는 앵글바디의 상부면 상에 등간격의 일정길이로 돌출 형성되어지되 각각의 외주면 하부에는 나사산에 의한 나사부가 형성된 고정봉; 고정봉 각각이 대응하는 위치의 스핀들헤드 하부면 상에 일정깊이로 형성되어지되 그 내측 중간부에 형성되는 걸림턱과 걸림턱의 하부에 하향으로 확장되는 형태의 경사진 슬라이딩면이 형성된 콜릿 장착공; 콜릿 장착공에 대응하는 형태로 이루어지되 일측은 전둘레가 통형상으로 연결된 통형구간으로 형성되고 타측은 핀 홀을 통과하는 고정봉에 조임력을 가하도록 소정각도의 간격으로 절개된 절개구간으로 형성되어 절개구간이 콜릿 장착공의 걸림턱 외측구간에 위치되도록 조립되는 스프링 콜릿; 스프링 콜릿의 일측구간이 콜릿 장착공에 마련된 걸림턱의 내측구간에 위치된 상태가 유지되도록 하기 위한 스톱 링; 고정봉의 나사부에 체결되어 그 상부의 고정봉 길이를 조절하되 일측에는 나사공이 형성된 상하조절용너트; 및 상하조절용너트의 나사공 상에 체결되어 조임을 통해 고정봉의 나사부에 상하조절용너트를 고정시키는 노크볼트로 이루어진다.

앵글헤드, 스핀들 헤드, 스프링 콜릿, 고정봉

Description

앵글헤드 강력 고정장치{Pixing apparatus of angle head for a machine tool}

도 1 은 종래의 일반적인 앵글헤드를 보인 사시도.

도 2 는 종래의 기술에 따른 앵글헤드의 장착된 상태를 보인 단면도.

도 3 은 본 발명에 따른 공작기계용 앵글헤드와 스핀들 헤드의 분리된 상태를 보인 보인 분리 단면도.

도 4a 는 본 발명에 따른 앵글헤드 강력 고정장치의 스프링 콜릿을 보인 사시도.

도 4b 는 본 발명에 따른 앵글헤드 강력 고정장치의 스프링 콜릿을 보인 저면 사시도.

도 5 는 본 발명에 따른 공작기계용 앵글헤드를 스핀들 헤드에 장착하기 전 상태를 보인 단면도.

도 6 은 본 발명에 따른 공작기계용 앵글헤드를 스핀들 헤드에 장착한 상태를 보인 단면도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

100. 스핀들 헤드 110. 스핀들

120. 클램프 로드 122. 클램프 헤드

140. 고정브라켓 150. 콜릿 장착공

152. 걸림턱 154. 슬라이딩면

200. 앵글헤드 210. 앵글바디

220. 콘 헤드 222. 클램프 볼

230. 절삭공구 250. 고정봉

300. 스프링 콜릿 310. 핀 홀

320. 통형구간 322. 링 그루브

330. 절개구간 332. 절개편

334. 갭 336. 라운딩면

400. 상하조절용너트 410. 나사공

420. 노크볼트

본 발명은 앵글헤드 강력 고정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작기계의 스핀들 헤드에 앵글헤드를 장착시 앵글헤드의 강력한 고정을 통해 스핀들의 회전에 따른 앵글헤드의 유동을 방지하여 절삭날의 떨림을 방지하므로써 궁극적으로는 보다 정밀한 가공이 이루어질 수 있도록 하는 앵글헤드 강력 고정장치에 관한 것이다.

일반적으로 앵글헤드(Angle head)라 함은 머시닝센터, 밀링머신, 보링머신 등의 공작기계를 이용하여 가공작업을 수행하는 과정에서 공작기계의 주축이 동작되는 방향과 피가공물에 절삭공구가 접근되는 방향이 다를 경우에 사용되는 툴(tool) 중의 하나를 말하는 것이다. 즉, 스핀들의 방향이 수직방향으로 형성된 머시닝센터 혹은 밀링머신을 이용하여 피가공물의 측면에 수평방향의 앤드밀 가공을 할 경우에 앵글헤드가 이용될 수 있다.

한편, 수치제어장치가 적용된 최근의 공작기계는 공작물의 가공과정에서 가공기술자가 현장에 없어도 될 정도로 피가공물의 위치이동, 스핀들 헤드의 위치이동, 가공 툴의 선택 및 교환 등의 동작이 CAM 프로그램에 의해서 자동적으로 이루어진다.

도 1 은 종래기술에 의해서 제작된 앵글헤드의 한 예를 보인 도면, 도 2 는 공작기계에 앵글헤드가 장착된 상태를 보인 도면이다.

도 1 에 도시된 앵글헤드(10)는 그 앵글바디(12)의 상측으로 원뿔 형상의 콘 헤드(14)가 회전 가능하게 돌출 형성되고, 앵글바디(12)의 하부 일측면으로 앤드밀 등의 절삭공구(20)가 끼워지기 위한 공구장착홈(16)이 형성되어 있는 모습이다. 한편, 콘 헤드(14)와는 소정의 간격이 떨어진 위치의 앵글헤드(10)의 앵글바디(12)에는 앵글헤드가 공작기계의 스핀들 헤드(50)에 장착되는 과정에서 도 2 에 도시된 바와 같이 스핀들 헤드(50)에 결합되어 앵글헤드의 회전이 방지되도록 하기 위한 회전방지핀(30)이 돌출 형성되어 있다.

도 2 에 도시된 도면을 참조하면서 앵글헤드(10)가 장착되는 상태 및 작동되는 상태를 살펴보면 다음과 같다. 공작기계의 스핀들 헤드(50)에 앵글헤드(10)가 조립되는 동작은 전술한 바와 같이 CAM 프로그램에 의해서 공구의 장착 및 교환을 담당하는 툴 교환기의 암(arm)에 의해서 이루어진다. 즉, 툴 교환기의 암은 앵글헤드의 앵글바디를 쥔 상태에서 콘 헤드(14) 부분이 공작기계의 스핀들 헤드(50)에 끼워지도록 상측방향으로 밀어올리는 동작을 하게 되고, 스핀들 헤드의 내부에 마련된 클램프 헤드(62)가 동작되면서 콘 헤드(14)의 상부측에 마련된 클램프 볼(14a)이 클램프 헤드(62)에 물린 상태가 되는 것이다.

한편, 클램프 헤드(62)와 연결된 클램프 로드(60)에는 앵글헤드(10)가 소정 범위 내에서 상측으로 들어올려지도록 힘을 가하게 되고, 스핀들(52)의 하부 경사면(54)과 앵글헤드(10)의 콘 헤드(14)의 외주연은 서로 면접된 상태가 됨으로써 스핀들(52)의 회전력이 앵글헤드(10)의 내부에 마련된 기어 유닛(18)의 의해서 동력전달방향이 변경된 상태로 절삭공구(20)에까지 이어질 수 있게 되는 것이다.

그리고, 툴 교환기를 통해 앵글헤드(10)가 스핀들 헤드(50)에 장착되는 동작에서 앵글헤드(10)의 앵글바디(12)에 형성된 회전방지핀(30)은 스핀들 헤드(50)에 부착된 고정브라켓(56)의 핀 홀(58)에 끼워지게 된다. 이 회전방지핀(30)은 스핀들 헤드(50)에 대하여 앵글헤드(10)의 앵글바디(12)가 회전되지 않고 고정된 상태가 유지될 수 있도록 하기 위한 것이지만 종래 대부분의 앵글헤드는 도면에 도시된 바와 같이 1점 지지되는 형태로 구성되어 있다.

그러나, 공작기계의 스핀들로부터 앵글헤드의 콘 헤드로 연결되는 고속, 고마력의 회전력에 의한 모멘트가 앵글헤드의 앵글바디에 전달되는 과정에서 스핀들 헤드와 앵글헤드 사이에 위치된 회전방지핀에는 하중이 집중될 뿐만이 아니라, 스핀들의 고속회전에 의한 지속적인 떨림이 발생됨으로써 회전방지핀에는 다른 부분보다 마모가 쉽게 발생될 수 밖에 없었다.

또한, 절삭공구가 피가공물에 접촉되어 절삭가공이 진행되는 과정에서 발생되는 진동을 흡수해주기 위한 장치가 없기 때문에 회전방지핀의 마모가 촉진될 수 있었다. 무엇보다도 회전방지핀에 발생되는 마모는 절삭공구가 피가공물을 가공하는 과정에서 발생될 수밖에 없는 가공오차를 크게 하게 됨으로써 가공제품의 불량을 초래하는 가장 큰 원인이 된다.

한편, 회전방지핀으로써 앵글헤드의 앵글바디가 스핀들 헤드에 지지되는 지점부터 피가공물과 접촉되는 절삭공구의 위치까지의 거리(D)가 길어지면 길어질수록 절삭공구의 떨림량이 커지기 때문에 앤드밀 가공을 실시하는 경우에는 가공오차가 더욱 커질 수밖에 없는 문제점이 있었다. 그럼에도 불구하고 전술한 바와 같은 앵글헤드의 경우에는 그 앵글바디가 스핀들 헤드에 1점 지지됨으로써 가공시 공구의 흔들림을 줄일 수 있는 조건을 제공하지 못하였다.

본 발명은 전술한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 앵글바디의 회전을 방지하기 위한 고정봉을 다수 구성하여 다점 지지가 이루어질 수 있도록 함으로써 스핀들의 구동시 앵글헤드의 유동을 방지할 수 있도록 한 앵글헤드 강력 고정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

아울러, 본 발명의 기술은 앵글바디의 회전을 방지하기 위한 고정봉을 다수 구성하여 다점 지지가 이루어질 수 있도록 함으로써 은 물론, 안정되고 진동의 흡수가 가능한 구조로 구성함으로써 절삭공구의 떨림과 마모를 줄일 뿐만 아니라 궁극적으로는 보다 정밀한 가공이 이루어질 수 있도록 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 앵글헤드 강력 고정장치는 앵글바디의 길이 방향 중심에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전축, 회전축에 대하여 직각방향으로 회전 가능하게 지지된 작업축, 회전축의 회전력이 작업축에 전달되도록 하는 베벨기어 및 회전축의 외측 상단에 일체로 구성되어 스핀들헤드의 회전력을 회전축에 전달하는 콘 형태의 콘헤드를 포함하여 이루어진 앵글헤드를 스핀들헤드에 고정시키는 공작기계용 앵글헤드 고정장치에 있어서, 스핀들헤드와 대향되는 앵글바디의 상부면 상에 등간격의 일정길이로 돌출 형성되어지되 각각의 외주면 하부에는 나사산에 의한 나사부가 형 성된 고정봉; 고정봉 각각이 대응하는 위치의 스핀들헤드 하부면 상에 일정깊이로 형성되어지되 그 내측 중간부에 형성되는 걸림턱과 걸림턱의 하부에 하향으로 확장되는 형태의 경사진 슬라이딩면이 형성된 콜릿 장착공; 콜릿 장착공에 대응하는 형태로 이루어지되 일측은 전둘레가 통형상으로 연결된 통형구간으로 형성되고 타측은 핀 홀을 통과하는 고정봉에 조임력을 가하도록 소정각도의 간격으로 절개된 절개구간으로 형성되어 절개구간이 콜릿 장착공의 걸림턱 외측구간에 위치되도록 조립되는 스프링 콜릿; 스프링 콜릿의 일측구간이 콜릿 장착공에 마련된 걸림턱의 내측구간에 위치된 상태가 유지되도록 하기 위한 스톱 링; 고정봉의 나사부에 체결되어 그 상부의 고정봉 길이를 조절하되 일측에는 나사공이 형성된 상하조절용너트; 및 상하조절용너트의 나사공 상에 체결되어 조임을 통해 고정봉의 나사부에 상하조절용너트를 고정시키는 노크볼트를 포함한 구성으로 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같은 구성에서 스프링 콜릿의 절개구간은 그 외주면이 경사면으로 형성된 구조로 이루어질 수 있다.

그리고, 전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 절개구간의 입구 내주면은 고정봉이 스프링 콜릿으로 삽입되는 초기동작이 슬라이딩되며 이루어지도록 곡면으로 형성된 구조로 이루어질 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 앵글헤드 강력 고정장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하며 상세하게 설명하기로 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 공작기계용 앵글헤드와 스핀들 헤드의 분리된 상태를 보인 보인 분리 단면도, 도 4a 는 본 발명에 따른 앵글헤드 강력 고정장치의 스 프링 콜릿을 보인 사시도, 도 4b 는 본 발명에 따른 앵글헤드 강력 고정장치의 스프링 콜릿을 보인 저면 사시도, 도 5 는 본 발명에 따른 공작기계용 앵글헤드를 스핀들 헤드에 장착하기 전 상태를 보인 단면도, 도 6 은 본 발명에 따른 공작기계용 앵글헤드를 스핀들 헤드에 장착한 상태를 보인 단면도이다.

도 3 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 앵글헤드 강력 고정장치의 구성은 나사부(252)가 형성된 고정봉(250), 콜릿 장착공(150), 스프링 콜릿(300), 스톱 링(340), 나사공(410)이 형성된 상하조절용너트(400) 및 고정봉(250)의 나사부(252)에 상하조절용너트(400)를 고정시키는 노크볼트(420)의 구성으로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 앵글헤드 강력 고정장치는 공작기계의 스핀들 헤드(100)에 앵글헤드(200)가 장착되는 과정에서 고정봉(250)의 척킹(chucking)을 위한 수단으로써 스프링 콜릿(300)이 사용되어진다. 이때, 상하조절용너트(260)는 앵글헤드(200)의 콘헤드(220) 부분이 스핀들(110)에 완전히 장착된 상태에서 그 상부면이 스프링 콜릿(300)의 하단면과 접촉되어 가압하고 있는 위치에서 노크볼트(420)에 의해 고정봉(250) 상에 고정된다.

본 발명에 적용되는 스프링 콜릿(spring collet : 300)은 그 길이방향의 중앙으로 고정봉(250)이 통과되기 위한 핀 홀(310)이 관통 형성됨으로써 전체적으로는 통형상을 이루는 구조라 할 수 있지만 부분적으로는 도면상 상부측에 해당되는 일측으로 전둘레가 연결된 통형구간(320)과 도면상 하부측에 해당되는 타측으로 둘레가 일정간격으로 절개된 절개구간(330)으로 구분될 수 있도록 형성된 것이다.

본 발명에 따른 스프링 콜릿(300)에 절개구간(330)을 두는 이유는 스프링 콜릿(300)에 관통 형성된 핀 홀(310)을 통과하는 고정봉(250)의 외주연에 조임력이 가해질 수 있도록 하기 위한 것으로, 스프링 콜릿(300)이라는 명칭에서도 알 수 있듯이 절개구간(330)은 탄성력을 띄게 되는 것이다. 이러한 스프링 콜릿(300)은 주변부품과의 마찰시 마모와 변형이 방지될 뿐만 아니라 절개구간(330)에서는 탄성력을 가지도록 특수합금된 금속재질로 형성되는 것이 일반적이다.

특히, 스프링 콜릿(300)의 절개구간(330)은 그 외주면이 도면상으로는 하광상협한 형태의 경사면으로 형성된다. 이 경사면의 구성 및 작동에 대해서는 후술할 콜릿 장착공(150)의 구성과 작동을 설명하는 과정에서 함께 하기로 한다.

한편, 전술한 바와 같은 스프링 콜릿(300)을 이용하여 앵글헤드(200)에 고정장착된 고정봉(250)의 돌출단이 공작기계의 스핀들 헤드(100)에 고정된 상태가 유지되도록 하기 위하여 도면상 스핀들 헤드(100)의 하측단부에는 콜릿 장착공(150)이 형성되어야 한다.

본 발명을 설명하기 위한 도면에서와 같이 콜릿 장착공(150)은 스프링 콜릿(300)의 조립 및 분해 공정 등을 고려할 때 스핀들 헤드(100)의 끝단부에 고정부착되는 고정브라켓(140)에 가공형성되는 것이 바람직할 것이다. 콜릿 장착공(150)은 앵글헤드(200)에 구성된 고정봉(250)의 돌출단이 삽입되는 방향으로 고정브라켓(140)의 구간에 관통되는 것으로, 그 콜릿 장착공(150)의 내주면 중간부에는 내부를 향하여 걸림턱(152)이 돌출 형성된다.

전술한 바와 같은 걸림턱(152)은 콜릿 장착공(150)의 내주연 전둘레에 걸쳐 환형상으로 형성될 수도 있지만, 소정의 각도 간격으로 여러 위치에 분리 형성될 수도 있는 것이다. 이와 같이 콜릿 장착공(150)에 걸림턱(152)을 두는 이유는 스프링 콜릿(300)의 통형구간(320)과 절개구간(330)이 위치되는 구간이 구분될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 콜릿 장착공(150)에 장착된 스프링 콜릿(300)이 걸림턱(152)의 외측구간(도면상 하측)으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 스톱 링(340)이 걸릴 수 있도록 하기 위해서이다.

한편, 전술한 콜릿 장착공(150)은 걸림턱(152)을 기준으로 할 때, 도면상 그 상부측에 위치되는 내측구간의 구조와 도면상 하부측에 위치되는 외측구간의 구조가 확연한 차이를 보이게 된다. 즉, 걸림턱(152)의 내측구간은 스프링 콜릿(300)의 통형구간에 스톱 링(340)이 끼워진 상태에서도 자유로운 움직임이 가능한 직경의 원통형상으로 형성되는 반면, 걸림턱(152)의 외측구간은 스프링 콜릿(300)의 절개구간(330)이 도면상 상향으로 이동되는 것이 어느 시점에서는 제한될 수밖에 없는 도면상 하광상협의 경사면을 갖는 원뿔형의 통형상으로 형성되는 것이다. 콜릿 장착공(150)의 걸림턱(152) 외측구간에 형성된 경사면은 전술한 스프링 콜릿(300)의 절개구간(330) 외주면과 면접되는 과정에서 스프링 콜릿(300)의 핀 홀(310)을 통과하는 고정봉(250)에 가해지는 조임력을 더욱 크게 할 목적으로 이루어지는 것이다.

또한, 고정봉(250)이 스프링 콜릿(300)을 향하여 삽입되는 초기동작이 보다 부드럽게 슬라이딩 동작되면서 이루어질 수 있도록 절개구간의 입구 내주면은 도면에 도시된 바와 같이 라운딩면(336)으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 4a 및 도 4b 에서는 스프링 콜릿(300)의 절개구간(330)이 4개의 절개편(332)으로 형성되어 있지만 절개편(332)의 개수는 고정봉(250)의 직경이나 고정봉(250)이 설치되는 개수 등 설계변수에 따라서 그 이상이 되거나 그 이하로도 적용될 수 있는 것이다. 그리고, 절개편(332)과 절개편(332) 사이에는 절개구간(330)이 오므라드는 과정에서 이웃하는 절개편(332)과의 충격방지를 위해서 소정의 갭(gap,334)이 유지된 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 특히, 서로 이웃하는 절개편(332)과 절개편(332)이 경계되는 부위에는 간격이 확대된 원형상의 갭(334)으로 형성되는 것이 크랙 현상의 방지를 위해서 보다 바람직하다.

도 4a 및 도 4b 에 도시되는 바와 같이 스프링 콜릿(300)의 통형구간(320)의 외주연 도중에는 스톱 링(340)의 장착을 위한 환형상의 링 그루브(322)가 형성된다.

그리고, 고정봉(250)의 외주면 중간부분으로부터 하부에는 도 3, 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 나사산에 의한 나사부(252)가 형성되고, 이 나사부(252)에는 상하조절용너트(400)가 체결되어진다. 이때, 상하조절용너트(400)의 측방향으로 중심의 너트공으로 나사공(410)이 관통 형성된다.

한편, 전술한 바와 같이 구성된 상하조절용너트(400)의 나사공(410)으로는 노크볼트(420)가 체결되어 고정봉(250)의 적정한 위치에 상하조절용너트(400)를 고정시키게 된다. 즉, 앞서도 기술한 바와 같이 상하조절용너트(260)는 앵글헤드(200)의 콘헤드(220) 부분이 스핀들(110)에 완전히 장착된 상태에서 그 상부면이 스프링 콜릿(300)의 하단면과 접촉되어 가압하고 있는 위치에서 노크볼트(420)에 의해 고정봉(250) 상에 고정된다.

전술한 바와 같이 노크볼트(420)를 통해 상하조절용너트(250)를 고정봉(250)의 적절한 위치 즉, 그 상부면이 스프링 콜릿(300)의 하단면과 접촉되어 가압하고 있는 위치에 고정시키게 되면 스핀들(110)의 회전 작동에 의해 행글헤드(200)의 코헤드(220)에 회전력이 전달되어 절삭작업이 이루어지더라도 앵글바디(210)의 고정이 이루어져 유동이 방지된다.

본 발명에 따른 고정봉(1\250)과 스프링 콜릿(300)의 결합을 앵글바디(210)의 고정이 이루어지는 과정을 살펴보면 스프링 콜릿(300)의 절개구간(330) 내경이 고정봉(250)과 조립되는 과정에서 억지끼움되는 형태로 삽입이 이루어지면 고정봉(250)의 외측단이 스프링 콜릿(300)의 입구에 삽입되면서 고정봉(250)은 스프링 콜릿(300)을 도면상 상부측으로 밀게 되고, 자연히 스프링 콜릿(300)의 절개구간(330)에 형성된 경사면은 콜릿 장착공(150) 슬라이딩면(154)에 면접되면서 스프링 콜릿(300)이 고정봉(250)을 강하게 조이게 되는 결과가 발생되는 것이다.

전술한 바와 같은 동작이 가능한 것은 [종래기술의 설명] 부분에서 이미 설명된 바와 같이 앵글헤드(200)는 툴 교환기의 암에 의해서 스핀들 헤드(100)에 자동적으로 장착되는 과정에서 앵글헤드(200)의 콘 헤드(220)가 스핀들(110)에 삽입됨과 동시에 고정봉(250)이 스프링 콜릿(300)의 핀 홀(310)에 삽입되도록 형성되고, 앵글헤드(200)의 콘 헤드(220) 상측에 마련된 클램프 볼(222)이 클램프 헤드(122)에 물린 상태가 유지되기 때문에 스프링 콜릿(300)이 고정봉(250)을 척킹한 상태가 유지될 수 있는 것이다.

본 발명의 가장 바람직한 적용을 위해서는 앵글헤드(200)에 장착되는 고정봉(250) 및 고정봉(250)을 고정시키는 구성은 복수로 이루어져 다점지지가 이루어질 수 있도록 하는 것이다. 즉, 고정봉(250)와 스프링 콜릿(300)을 포함한 앵글헤드 고정장치는 소정의 각도 간격으로 배치되는 다점의 위치에 형성될 수 있는 것이다. 바람직하게는 360°의 각도를 2 ~ 5등분한 각도의 위치에 형성되어 앵글헤드(200)의 앵글바디(210)가 1점지지가 아닌 다점지지되는 것이 절삭공구의 떨림을 크게 줄일 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 앵글헤드 강력 고정장치의 작동상태를 첨부된 도면을 참조하며 구체적으로 살펴본다.

우선, 본 발명이 적용된 앵글헤드(200)가 머시닝 센터, 밀링 머신, 보링 머신 등 공작기계의 스핀들 헤드(100)에 장착되는 과정은 종래기술의 설명에서 다루어진 방식 및 본 명세서에서는 다루지 않았지만 기존에도 이미 적용되고 있는 방식을 포함하여 이루어질 수 있는 것임을 밝혀둔다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 전술된 방식 즉, 툴 체인지의 암이 앵글헤드(200)를 집어 앵글헤드(200)의 콘 헤드(220)를 도면상 스핀들 헤드(100)의 하부측으로 위치 이동된 후에 강제적으로 삽입시킴과 동시에 클램프 로드(120)에 연결된 클램프 헤드(122)가 클램프 볼(222)을 구속시킴으로써 스핀들(110)의 경사면(112)이 콘 헤드(220)의 외주면과 면접되어 회전력이 전달되는 방식이 채택되어 앵글헤드(200)가 스핀들 헤드(100)에 장착되는 조건에서 본 발명의 앵글헤드 강력 고정장치에 대해서 설명되는 것이다.

앵글헤드(200)가 스핀들 헤드(100)에 삽입되는 과정에서 앵글헤드(200)의 앵글바디(210) 상측으로 돌출 형성된 고정봉(250)이 스프링 콜릿(300)의 핀 홀(310)에 삽입된다. 이때, 고정봉(250)의 상단은 핀 홀(310)의 입구에 마련된 라운딩면(336)에 슬라이딩 동작되며 삽입이 이루어지고, 앵글헤드(200)가 상측으로 향할수록 고정봉(250)은 핀 홀(310)에 점차적으로 깊게 삽입이 진행되면서 절개구간(330)의 통과하게 된다.

스프링 콜릿(300)의 절개구간(330)은 고정봉(250)과의 조립공차는 억지끼움되는 내경으로 형성되어 있거나 그 하단이 코일 스프링(400)의 탄성력에 위해서 탄력지지되는 구조로 형성되어 있으므로, 핀 홀(310)에 대한 고정봉(250)의 삽입깊이가 깊어질수록 스프링 콜릿(300)은 상향으로 이동된다.

그러나, 스프링 콜릿(300) 상향되는 과정에서 어느 시점이 되면 스프링 콜릿(300)의 절개구간(330) 외주면에 형성된 경사면이 콜릿 장착홈(150)의 걸림턱(152) 외측구간에 마련된 슬라이딩면(154)에 면접되면서 스프링 콜릿(300)의 상향이동은 제한된다. 이때, 스톱 링(340)이 끼워진 스프링 콜릿(300)의 통형구간(320)은 걸림턱(152) 내측구간에 위치되지만, 그 상단이 스핀들 헤드(100)의 하단부에 충돌되지 않는 위치에 있게 된다.

따라서, 스프링 콜릿(300)의 절개구간을 구성하는 절개편(332)들은 절개구간(330)의 경사면과 콜릿 장착홈(150)의 슬라이딩면(154)의 마찰력에 의해서 다시 오므라드는 동작이 이루어지게 됨으로써 고정봉(250)의 삽입이 완료된 위치에서는 스프링 콜릿(300)의 각 절개편(332)들이 고정봉(250)을 쥐고 있는 상태에 이르게 된다.

전술한 바와 같이 앵글헤드(250)의 상단에 마련된 클램프 볼(222)은 클램프 헤드(122)에 구속된 상태가 되고, 스핀들(110)의 회전력은 콘 헤드(220)를 통해서 앵글헤드(200)의 하단부에 끼워진 절삭공구(230)로 연결되는 조건이 된다.

한편, 앵글헤드(200)의 탈거동작은 전술한 장착동작과는 반대의 순서로 이루어지는 것으로 그에 따른 자세한 설명은 피하고 비교적 간단히 설명하기로 한다. 앵글헤드(200)의 클램프 볼(222)이 클램프 헤드(122)로부터 구속해제된 상태가 되면 앵글헤드(200)는 그 자중에 의해서 스핀들 헤드(100)에서 쉽게 탈거될 수 있는 조건은 되지만 CAM 프로그램에 의해서 동작되는 툴 교환기의 암이 앵글헤드의 앵글바디(210)를 잡고, 하측방향으로 이동시킨 후 탈거 및 교체를 실시하게 된다.

전술한 바와 같은 과정에서 고정봉(250)은 스프링 콜릿(300)으로부터 구속된 상태가 해제됨과 동시에 스프링 콜릿(300)은 하향이동되지만 스톱 링(340)이 걸림턱(152)에 걸리게 되면서 그 자중에 의해서 콜릿 장착공(150)에서 완전히 이탈되는 것이 방지된다. 물론, 고정봉(250)을 구속하는 과정에서 긴장되었던 부분은 원래의 상태로 복원된다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 구성된 본 발명에 따르면 스핀들 헤드에 대한 앵글헤드의 앵글바디가 회전되는 것을 방지하기 위한 고정봉이 그 길이방향으로 움직임이 가능 하도록 조립되고 특히 탄성력을 띤 절개구간이 형성된 스프링 콜릿에 의해서 구속됨으로써 스핀들의 회전과정 및 절삭공구의 절삭과정에서 앵글바디의 고정이 이루어져 유동이 방지됨으로써 가공오차를 줄일 수 있는 효과가 발현된다.

아울러, 행글헤드가 다점지지될 경우에 스핀들 헤드에 대한 앵글헤드의 떨림을 크게 줄일 수 있게 됨으로써 앵글헤드를 구성하는 내부부품을 비롯하여 절삭공구 및 고정봉의 마모현상을 크게 줄일 수 있으므로 툴의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 앵글바디의 길이 방향 중심에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전축, 상기 회전축에 대하여 직각방향으로 회전 가능하게 지지된 작업축, 상기 회전축의 회전력이 작업축에 전달되도록 하는 베벨기어 및 상기 회전축의 외측 상단에 일체로 구성되어 스핀들헤드의 회전력을 회전축에 전달하는 콘 형태의 콘헤드를 포함하여 이루어진 앵글헤드를 상기 스핀들헤드에 고정시키는 공작기계용 앵글헤드 고정장치에 있어서,

   상기 스핀들헤드와 대향되는 앵글바디의 상부면 상에 등간격의 일정길이로 돌출 형성되어지되 각각의 외주면 하부에는 나사산에 의한 나사부가 형성된 고정봉;

   상기 고정봉 각각이 대응하는 위치의 스핀들헤드 하부면 상에 일정깊이로 형성되어지되 그 내측 중간부에 형성되는 걸림턱과 상기 걸림턱의 하부에 하향으로 확장되는 형태의 경사진 슬라이딩면이 형성된 콜릿 장착공;

   상기 콜릿 장착공에 대응하는 형태로 이루어지되 일측은 전둘레가 통형상으로 연결된 통형구간으로 형성되고 타측은 핀 홀을 통과하는 고정봉에 조임력을 가하도록 소정각도의 간격으로 절개된 절개구간으로 형성되어 상기 절개구간이 콜릿 장착공의 걸림턱 외측구간에 위치되도록 조립되는 스프링 콜릿;

   상기 스프링 콜릿의 일측구간이 콜릿 장착공에 마련된 걸림턱의 내측구간에 위치된 상태가 유지되도록 하기 위한 스톱 링;

   상기 고정봉의 나사부에 체결되어 그 상부의 상기 고정봉 길이를 조절하되 일측에는 나사공이 형성된 상하조절용너트; 및

   상기 상하조절용너트의 나사공 상에 체결되어 조임을 통해 상기 고정봉의 나사부에 상기 상하조절용너트를 고정시키는 노크볼트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 앵글헤드 강력 고정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 콜릿의 절개구간은 그 외주면이 경사면으로 형성된 것을 특징으로 하는 앵글헤드 강력 고정장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스프링 콜릿의 절개구간 입구 내주면은 상기 고정봉이 상기 스프링 콜릿으로 삽입되는 초기동작이 슬라이딩되며 이루어지도록 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 앵글헤드 강력 고정장치.

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