KR20080114438A - 공작기계용 터릿의 회전공구홀더 - Google Patents

Abstract

본 발명의 공작기계용 터릿의 회전공구홀더는 중공부가 형성되고 일단에 플랜지가 마련되어 공작기계용 터릿의 가장자리에 설치되는 하우징과, 하우징의 중공부에 회전가능하게 결합되어 구동수단의 구동축과 축이음되는 스핀들과, 하우징의 양측 중공부 내면에 마련되어 하우징에 끼워지는 스핀들의 일측과, 구동축과 축이음되는 타측을 각각 지지하는 제1,2베어링과, 터릿공구대 외부로 노출된 스핀들의 선단에 마련되어 회전공구가 장착되는 콜릿척과, 제1,2베어링을 하우징과 스핀들에 결합하는 제1,2베어링 고정수단을 포함한다.

본 발명은 터릿의 구동축 회전력이 회전공구홀더의 스핀들에 전달될 때 발생되는 백래쉬를 방지하고 스핀들을 지지하는 베어링을 하우징과 스핀들에 견고히 결합하여 스핀들의 축방향 유동을 방지하였기 때문에, 가공물의 정밀가공이 가능한 효과가 있으며, 하우징내에 구비되는 부품수를 감소시키고 그 구조를 간단히 하였기 때문에, 회전공구홀더의 부피 및 중량을 감소시켜 터릿의 회전시 발생하는 관성력의 증대로 터릿의 인덱스 시간이 길어지는 점을 해결하는 효과가 있다.

공작기계, 터릿, 회전공구, 홀더, 볼베어링, 백래쉬

Description

공작기계용 터릿의 회전공구홀더{ROTARY TOOL HOLDER OF TURRET FOR MACHINE TOOLS}

도 1은 본 발명에 따른 회전공구홀더의 실시 예를 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 회전공구홀더의 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 회전공구홀더의 장착예를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 하우징 20 : 스핀들

30 : 콜릿척 41 : 제1볼베어링

42 : 제2볼베어링 50 : 터릿

60 : 절삭유 노즐 70 : 회전공구

80 : 구동축 90 : 고정너트

100 : 스냅링

본 발명은 공작기계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공작기계의 터릿에 장착되는 회전공구홀더에 관한 것이다.

일반적으로 CNC 선반에서 사용되는 터릿공구대는 선삭용 공구(예:외경/내경 절삭용 바이트, 절단용 바이트등)와, 회전공구(예:엔드 밀, 드릴등)가 공정 특성에 알맞게 방사상으로 여러 개가 동시에 마련되어 있다.

터릿공구대는 CNC 선반의 가동으로 가공물의 가공시 공정 진행에 맞추어 회전되면서 필요한 공구가 선택되도록 하는 것이다.

터릿공구대에 마련된 각각의 공구는 공구홀더에 착탈가능하게 마련되고, 공구홀더는 터릿공구대에 삽입고정되어 있다.

특히, 회전공구가 착탈되는 회전공구홀더의 종래기술로는 대한민국 국제특허출원의 출원공개공보 제1997-7003832호에 개시되어 있다.

종래기술에 따른 회전공구홀더는 중공된 하우징이 마련되고, 하우징내에 회전식으로 장착된 피동샤프트와, 공구가 착탈되는 척이 마련되어 있다. 그리고, 피동샤프트와 척의 사이에는 하우징에 고정된 노즐조립체가 마련되어 있다. 하우징 내에는 상기 피동샤프트와 척에 회전력을 전달하는 전동수단이 구비되어 있다.

이러한, 종래기술에 따른 회전공구홀더는 중공된 하우징내에 피동샤프트, 노즐조립체, 척등이 각각 분리되고 이들이 스러스트 베어링에 의해 연결되어 있어, 그 구성이 매우 복잡하였다.

또한, 하우징 내에 피동샤프트와 척에 회전력을 전달하는 전동수단이 구비되어 있어 회전공구홀더의 부피 및 중량의 증가로 인해 터릿의 회전시 발생하는 관성력이 증대되므로, 터릿의 인덱스 시간이 길어지는 문제점이 있었다.

공구가 찰탈되는 척이 전동수단과 기어결합에 의해 연결되어 있어 연동되어 회전하는 기어간에 발생되는 백래쉬에 의해 정밀한 가공을 요하는 가공물의 가공은 어려움이 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 터릿의 인덱스 시간을 줄일 수가 있으며, 가공물을 정밀하게 가공할 수가 있는 공작기계용 터릿의 회전공구홀더를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공작기계용 터릿의 회전공구홀더는 중공부가 형성되고 일단에 플랜지가 마련되어 공작기계용 터릿의 가장자리에 설치되는 하우징과, 상기 하우징의 중공부에 회전가능하게 결합되어 구동수단의 구동축과 축이음되는 스핀들과, 상기 하우징의 양측 중공부 내면에 마련되어 상기 하우징에 끼워지는 스핀들의 일측과, 상기 구동축과 축이음되는 타측을 각각 지지하는 제1,2베어링과, 상기 터릿공구대 외부로 노출된 상기 스핀들의 선단에 마련되어 회전공구가 장착되는 콜릿척과, 상기 제1,2베어링을 상기 하우징과 상기 스핀들에 결합하는 제1,2베어링 고정수단을 포함한다.

또한, 상기 하우징의 플랜지에는 콜릿척에 장착되는 턴밀을 향하여 절삭유를 분사시키는 절삭유 노즐이 마련된다.

한편, 상기 제1베어링 고정수단은 상기 제1베어링은 제1볼베어링이 사용되며, 상기 스핀들의 일측에 끼워지는 상기 제1볼베어링의 내측레이스가 걸리도록 상기 스핀들의 외주면에 돌출된 제1걸림턱과, 상기 스핀들에 끼워진 상기 제1볼베어 링의 내측레이스에 접하도록 상기 스핀들에 끼워지는 제1칼라와, 상기 스핀들에 끼워진 상기 제1볼베어링의 내측레이스 및 상기 제1칼라를 상기 제1걸림턱방향으로 밀착하기 위해 상기 스핀들에 끼워져 고정되는 고정너트와, 상기 제1볼베어링의 내측레이스가 고정된 스핀들이 상기 하우징의 중공부에 끼워질 때 상기 제1볼베어링의 외측레이스가 걸리도록 상기 하우징의 중공부 내면 일측에 돌출된 제2걸림턱과, 상기 하우징의 끼워진 상기 제1볼베어링의 외측레이스를 상기 제2걸림턱방향으로 밀착하기 위해 상기 스핀들에 끼워져 상기 하우징에 고정되는 제2칼라를 포함하고 있다.

그리고, 상기 제2베어링 고정수단은, 상기 제2베어링은 제2볼베어링이 사용되며, 상기 스핀들의 타측에 끼워지는 상기 제2볼베어링의 내측레이스가 걸리도록 상기 스핀들의 외주면에 돌출된 제3걸림턱과, 상기 스핀들에 끼워진 상기 제2볼베어링의 내측레이스를 상기 제3걸림턱방향으로 밀착하여 고정하기 위해 상기 스핀들에 끼워져 고정되는 스냅링과, 상기 제2볼베어링의 내측레이스가 고정된 스핀들이 상기 하우징에 끼워질 때 상기 제2볼베어링의 외측레이스가 걸리도록 상기 하우징의 중공부 내면에 돌출된 제4걸림턱을 포함하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

본 실시 예에 따른 공작기계용 터릿의 회전공구홀더의 외관 및 내부구조를 첨부한 도 1, 도 2에 나타내 보였다.

도 1, 도 2를 참조하면, 본 실시 예의 공작기계용 터릿의 회전공구홀더는 중공부가 형성된 하우징(10)과, 하우징(10)의 중공부에 회전가능하게 설치되는 스핀 들(20)과, 스핀들(20)의 양단에 각각 마련된 콜릿척(30) 및 수컷 커플러(21)와, 하우징(10)내의 스핀들(20)을 회전가능하게 지지하는 제1,2베어링과, 제1,2베어링을 하우징(10) 및 스핀들(20)에 결합하는 제1,2베어링 고정수단으로 이루어진다.

하우징(10)은 중공부가 형성되고 일단에는 플랜지(11)가 형성되어 공작기계용 터릿(50)의 가장자리에 삽입설치된다. 하우징(10)의 플랜지(11)는 터릿(50)의 표면에 밀착되며 플랜지(11)를 관통하여 터릿(50)의 표면에 결합되는 볼트(B)에 의해 터릿(50)에 고정된다.

플랜지(11)에는 스핀들(20)의 일측에 마련된 콜릿척(30)에 장착되는 회전공구(70)로 절삭유를 분사시키는 절삭유 노즐(60)이 마련된다.

절삭유 노즐을 통해 절삭유가 배출되는 것은 통상의 펌핑수단에 의해 절삭유를 펌핑하고, 펌핑된 절삭유를 절삭유 노즐에 공급하여 배출되도록 한 것으로 그 자세한 설명과 도면의 표기는 생략한다.

스핀들(20)은 하우징(10)의 중공부에는 회전가능하게 삽입되며 그 양단은 하우징(10)의 외부로 노출된다.

콜릿척(30)과 수컷 커플러(21)는 스핀들(20)의 양측면에 각각 마련된다.

스핀들(20)의 일측면, 즉 스핀들(20)이 삽입된 하우징(10)을 터릿(50)에 삽입설치시 터릿(50)의 외부에 노출되는 스핀들(20) 부위의 측면에는 회전공구(70)가 착탈되는 콜릿척(30)이 마련된다. 그리고, 스핀들(20)의 타측면, 즉 터릿(50) 내로 인입되는 스핀들(20) 부위의 측면에는 그 축방향으로 돌출된 수컷 커플러(21)가 형성된다.

스핀들(20)의 수컷 커플러(21)에 구동축(80)이 축이음된다. 구동축(80)의 이음면에는 수컷 커플러(21)가 삽입되도록 수컷 커플러(21)에 대응되는 형상으로 일정 깊이의 홈인 암컷 커플러(81)가 형성되어 있다.

본 실시 예에서는 수컷 커플러가 직육면체의 형상인 경우를 예시하였다.

스핀들(20)과 구동축(80)은 스핀들(20)의 수컷 커플러(21)가 터릿(50)내에 마련된 구동축(80)의 암컷 커플러(81)에 끼움결합되어 축이음된다. 구동축(80)은 터릿(50)에 마련된 구동모터의 회전축이다.

제1,2베어링은 하우징(10) 내에 삽입된 스핀들(20)이 회전가능하게 지지하도록 하우징(10)의 양측 내면에 각각 마련된다. 제1,2베어링은 볼베어링을 사용한다.

이하에서는 편의상 제1베어링은 제1볼베어링(41), 제2베어링은 제2볼베어링(42)으로 치환하여 설명하고, 터릿(50)의 외부에 노출되는 부위의 스핀들의 일측은 스핀들(20)의 노출측, 터릿(50) 내로 인입되는 스핀들의 일측은 스핀들(20)의 인입측이라 한다.

제1볼베어링(41)은 스핀들(20)의 노출측에 끼워져 그에 해당하는 하우징(10)의 내면에 마련되고, 제2볼베어링(42)은 스핀들(20)의 인입측에 끼워져 그에 해당하는 하우징(10)의 내면에 마련된다.

그리고, 제1,2볼베어링을 하우징(10) 및 스핀들(20)에 결합하기 위한 제1,2베어링 고정수단이 마련된다.

제1베어링 고정수단은 스핀들(20) 및 하우징(10)의 내면에 형성된 제1,2걸림턱(22,12)과, 스핀들(20) 및 하우징(10)에 결합되는 제1,2칼라(23,13)와, 제1칼 라(23)를 스핀들(20)에 고정하는 고정너트(90)로 이루어진다.

제1걸림턱(22)은 제1볼베어링(41)이 스핀들(20)의 인입측에 끼워져 스핀들(20)의 노출측으로 유동할 때, 제1볼베어링(41)의 내측레이스(41a)가 스핀들(20)의 노출측에 걸리도록 스핀들(20)의 노출측 외주면에 돌출되어 형성된다. 제1걸림턱(22)으로 인해 제1볼베어링(41)은 스핀들(20)의 노출측으로 유동이 방지된다.

제1칼라(23)는 제1볼베어링(41)이 끼워진 스핀들(20)의 인입측에 끼워져 스핀들(20)의 노출측으로 유동되어 제1볼베어링(41)의 내측레이스(41a)와 접촉된다.

고정너트(90)는 제1볼베어링(41), 제1칼라(23)가 차례로 끼워진 스핀들(20)의 인입측에 끼워져 스핀들(20)의 노출측으로 유동되어 제1칼라(23)에 접촉가능하게 나사결합된다. 고정너트(90)는 회전운동에 의해 축방향 유동되어 스핀들(20)에 차례로 끼워진 제1볼베어링(41)의 내측레이스(41a) 및 제1칼라(23)를 스핀들(20)의 노출측에 마련된 제1걸림턱(22)에 축방향으로 가압밀착한다..

제2걸림턱(12)은 제1볼베어링(41) 및 제1칼라(23), 고정너트(90)가 결합된 스핀들(20)의 인입측을 하우징(10)에 끼울 때, 제1볼베어링(41)의 외측레이스(41b)가 걸리도록 하우징(10)의 내면에 돌출형성된다.

제2칼라(13)는 제2걸림턱(12)에 걸린 제1볼베어링(41)의 외측레이스(41b)를 제2걸림턱(12)에 축방향으로 밀착하기 위해 스핀들(20)의 노츨측에 끼워진다. 제2칼라(13)의 가장자리는 하우징(10)의 외면에 밀착되고 제2칼라(13)의 가장자리를 관통하여 하우징(10)의 외면에 결합되는 볼트(B)에 의해 제2칼라(13)는 고정된다.

제2베어링 고정수단은 상기 스핀들(20) 및 하우징(10)에 형성된 제3,4걸림 턱(24,14)과, 스핀들(20)에 끼워져 고정되는 스냅링(100)으로 이루어진다.

제3,4걸림턱(24,14)은 하우징(10)에 삽입되어진 스핀들(20)의 인입축에 제2볼베어링(42)을 끼울 때, 제2볼베어링의 내측레이스(42a) 및 외측레이스(42b)가 각각 걸리도록 스핀들(20)의 외주면 및 하우징(10)의 내면에 돌출형성된다.

스냅링(100)은 스핀들(20)의 인입측에 끼워져 제3,4걸림턱(24,14)에 의해 걸린 제2볼베어링(42)의 내측레이스(42a)를 제3걸림턱(24)에 가압밀착시키며 스핀들(20)에 고정되는 것이다.

이하에서는, 이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

본 실시 예의 회전공구홀더를 공작기계의 터릿(50)에 삽입설치한다. 즉, 하우징(10)의 플랜지(11)를 볼트(B)에 의해 터릿(50)의 표면에 고정함으로써 회전공구홀더는 터릿(50)에 장착된다.

터릿(50)에 장착된 회전공구홀더의 콜릿척(30)에는 일정 회전공구(70)를 장착한다.

그런 다음, 가공물을 가공하기 위해 공작기계를 구동시켜 회전공구(70)를 회전시킨다. 즉, 터릿(50)의 구동모터의 구동으로 회전되는 구동축(80)의 회전력이 구동축(80)과 커플러이음된 스핀들(20)에 전달되어 스핀들(20)이 회전된다.

스핀들(20)이 회전되면 스핀들(20)의 콜릿척(30)에 장착된 회전공구(70)가 함께 회전되면서 가공물을 가공하게 된다.

이때, 종래기술에서 회전력을 기어결합에 의해 전달함으로써 발생되었던 백래쉬를 본 실시 예에서는 구동축(80)과 스핀들(20)을 커플러이음방식으로 축이음하 여 회전력을 전달시키기 때문에 백래쉬를 최대한 방지하였다.

그리고, 스핀들(20)을 지지하는 제1,2볼베어링(41,42)의 내측레이스(41a,42a) 및 외측레이스(41b,42b)가 제1,2칼라(23,13), 고정너트(90), 스냅링(100)에 의해 스핀들(20) 및 하우징(10)에 견고히 결합됨으로써, 제1,2볼베어링(41,42)과 스핀들(20) 및 하우징(10)과의 유격을 최대한 방지하여 스핀들(20)이 축방향으로 유동되는 것을 최대한 방지하였다.

따라서, 구동축의 회전력이 스핀들에 전달되어 스핀들이 회전될 때, 스핀들의 백래쉬 및 유동이 최대한 방지됨으로써 가공물의 정밀가공이 가능하게 된다.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 터릿의 구동축 회전력이 회전공구홀더의 스핀들에 전달될 때 발생되는 백래쉬를 방지하고 스핀들을 지지하는 베어링을 하우징과 스핀들에 견고히 결합하여 스핀들의 축방향 유동을 방지하였기 때문에, 가공물의 정밀가공이 가능한 효과가 있다.

또한, 하우징내에 구비되는 부품수를 감소시키고 그 구조를 간단히 하였기 때문에, 회전공구홀더의 부피 및 중량을 감소시켜 종래기술의 문제점이던 터릿의 회전시 발생하는 관성력의 증대로 터릿의 인덱스 시간이 길어지는 점을 해결하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 중공부가 형성되고 일단에 플랜지가 마련되어 공작기계용 터릿의 가장자리에 설치되는 하우징과,

   상기 하우징의 중공부에 회전가능하게 결합되어 구동수단의 구동축과 축이음되는 스핀들과,

   상기 하우징의 양측 중공부 내면에 마련되어 상기 하우징에 끼워지는 스핀들의 일측과, 상기 구동축과 축이음되는 타측을 각각 지지하는 제1,2베어링과,

   상기 터릿공구대 외부로 노출된 상기 스핀들의 선단에 마련되어 회전공구가 장착되는 콜릿척과,

   상기 제1,2베어링을 상기 하우징과 상기 스핀들에 결합하는 제1,2베어링 고정수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 터릿의 회전공구홀더.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징의 플랜지에는 콜릿척에 장착되는 턴밀을 향하여 절삭유를 분사시키는 절삭유 노즐이 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 터릿의 회전공구홀더.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제1베어링 고정수단은,

   상기 제1베어링은 제1볼베어링이 사용되며,

   상기 스핀들의 일측에 끼워지는 상기 제1볼베어링의 내측레이스가 걸리도록 상기 스핀들의 외주면에 돌출된 제1걸림턱과,

   상기 스핀들에 끼워진 상기 제1볼베어링의 내측레이스에 접하도록 상기 스핀들에 끼워지는 제1칼라와,

   상기 스핀들에 끼워진 상기 제1볼베어링의 내측레이스 및 상기 제1칼라를 상기 제1걸림턱방향으로 밀착하기 위해 상기 스핀들에 끼워져 고정되는 고정너트와,

   상기 제1볼베어링의 내측레이스가 고정된 스핀들이 상기 하우징의 중공부에 끼워질 때 상기 제1볼베어링의 외측레이스가 걸리도록 상기 하우징의 중공부 내면 일측에 돌출된 제2걸림턱과,

   상기 하우징의 끼워진 상기 제1볼베어링의 외측레이스를 상기 제2걸림턱방향으로 밀착하기 위해 상기 스핀들에 끼워져 상기 하우징에 고정되는 제2칼라를 포함하여 이루어지며,

   상기 제2베어링 고정수단은,

   상기 제2베어링은 제2볼베어링이 사용되며,

   상기 스핀들의 타측에 끼워지는 상기 제2볼베어링의 내측레이스가 걸리도록 상기 스핀들의 외주면에 돌출된 제3걸림턱과,

   상기 스핀들에 끼워진 상기 제2볼베어링의 내측레이스를 상기 제3걸림턱방향으로 밀착하여 고정하기 위해 상기 스핀들에 끼워져 고정되는 스냅링과,

   상기 제2볼베어링의 내측레이스가 고정된 스핀들이 상기 하우징에 끼워질 때 상기 제2볼베어링의 외측레이스가 걸리도록 상기 하우징의 중공부 내면에 돌출된 제4걸림턱을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 터릿의 회전공구홀더.

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