KR20100049169A - 공작기계용 교환 툴 홀더 - Google Patents

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    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/028Chucks the axial positioning of the tool being adjustable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02Driving main working members
    • B23Q5/04Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles

Abstract

본 발명은 공작기계용 교환 툴 홀더에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더는, 상측 중앙에 툴 싱크(60)가 배치되고 하측에 바이트(70)가 장착되는 홀더 블록(50) 및 홀더 블록(50)의 상측에 전후좌우 방향에 각각 배치되는 복수 개의 키 블록(100)을 포함하고, 복수 개의 키 블록(100)은, 내부에 챔버(120)가 형성되고 챔버(120)의 상측에서 수직방향으로 제1 작동 홀(112)이 외부와 관통되게 형성되고 챔버(120)의 내측 끝 부분에서 수평방향으로 제2 작동 홀(113)이 외부와 관통되게 형성된 메인 블록(110), 챔버(120)에서 제1 작동 홀(112)에 삽입되어 바깥쪽 방향으로 출몰되는 제1 작동핀(130), 챔버(120)에서 제2 작동홀(113)에 삽입되어 바깥쪽 방향으로 출몰되는 제2 작동핀(140), 챔버(120)의 내부 단부와 제2 작동핀(140)의 사이에 설치되어 제2 작동핀(140)을 후퇴 복원시키는 복원수단(150) 및 챔버(120)에 비압축성 액체가 채워진 후에 챔버(120)를 밀폐시키는 제1, 제2 마감부재(161)(162)를 포함한다.
공작기계, 수치제어 복합 가공기, 교환 툴 홀더, 4키, 4-key

Description

공작기계용 교환 툴 홀더 { Change Tool Holder for numerical control machine tools}
본 발명은 공작기계용 교환 툴 홀더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 NC선반과 같은 공작기계에서 공구를 교환 장착되는 교환 툴 홀더에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계의 한 종류로서 NC선반이 있다.
NC선반은 척에 공작물이 장착되고 공구대에 공구가 장착되며 컴퓨터 프로그램에 의해 척의 회전속도와 공구의 이동경로가 수치제어 되면서 절삭가공이 이루어진다.
또한, 상술한 공구대는 여러 가지의 공구가 교환되면서 장착될 수 있고, 공구대에는 또 다른 공구가 장착될 수 있도록 교환 툴 홀더가 장착될 수도 있다.
상술한 바와 같이 교환 툴 홀더가 교환될 때에는 매우 정교한 위치결정이 요구되는데, 위치결정의 일례로서 종래에는 키(key)를 또는 커플링(coupling)을 이용하였다.
그러나 상술한 키의 경우에는 정밀도가 다소 낮은 문제점이 있고, 특히 키와 스핀들의 키-홈과 틈새가 필연적으로 발생하므로 정밀한 위치결정이 곤란하며, 틈새를 최소화하기 위해 설계할 때에는 끼임 현상이 발생하여 교환 툴 홀더를 교환 장착할 때에 원활하지 못한 문제점이 있다.
또한, 커플링의 경우에는 커플링의 형상이 복잡하므로 가공비가 과다하게 발생하는 문제점이 있고, 다른 한편으로 명확한 공차관리가 어려운 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 교환 툴 홀더를 신속하고 쉽게 교환 장착될 수 있도록 하고, 장착된 후에는 자동으로 위치결정이 될 수 있도록 하는 공작기계용 교환 툴 홀더를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더는, 상측 중앙에 툴 싱크가 배치되고 하측에 바이트가 장착되는 홀더 블록; 및 상기 홀더 블록의 상측에 전후좌우 방향에 각각 배치되는 복수 개의 키 블록을 포함하고, 상기 복수 개의 키 블록은, 내부에 챔버가 형성되고 상기 챔버의 상측에서 수직방향으로 제1 작동 홀이 외부와 관통되게 형성되고 상기 챔버의 내측 단부에서 수평방향으로 제2 작동 홀이 외부와 관통되게 형성된 메인 블록; 상기 챔버에서 상기 제1 작동 홀에 삽입되어 바깥쪽 방향으로 출몰되는 제1 작동핀; 상기 챔버에서 상기 제2 작동홀에 삽입되어 바깥쪽 방향으로 출몰되는 제2 작동핀; 상기 챔버의 내부 단부와 상기 제2 작동핀의 사이에 설치되어 상기 제2 작동핀을 후퇴 복원시키는 복원수단; 및 상기 챔버에 비압축성 액체가 채워진 후에 상기 챔버를 밀폐시키는 제1, 제2 마감부재;를 포함한다.
또한, 상기 복수 개의 키 블록은, 좌측방향에 배치된 키 블록의 제2 작동핀은 우측방향에 배치된 키 블록의 제2 작동핀과 동일한 방향을 향하게 배치되고, 전방방향에 배치된 키 블록의 제2 작동핀은 후방방향에 배치된 키 블록의 제2 작동핀과 동일한 방향을 향하게 배치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 작동핀의 단면 면적보다 상기 제2 작동핀의 단면 면적이 더 큰 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더는 종래의 커플링에 비교하여 다소 저렴한 비용으로 제작이 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더는 스핀들 조립체에 교환 툴 홀더가 장착될 때에 위치결정이 자동으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더(H)에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더(H)를 설명하기 위한 예시도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더(H)에서 키 블록(100)의 일례를 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 교환 툴 홀더(H)는 스핀들 조립체(10)의 하측에 탈부착될 수 있다.
상술한 스핀들 조립체(10)는 내부 중앙에 스핀들(20)이 배치되고, 그 스핀들(20)의 하측 중앙에는 홀더 내면(21)이 형성된다.
또한, 스핀들 조립체(10)의 하측에는 헤드 블록(30)이 설치되고, 그 헤드 블록(30)의 하측에는 전후좌우 방향에 각각 키 홈(40)이 형성된다.
다른 한편으로 도 3에 나타낸 바와 같이, 상술한 스핀들(25)의 내부에는 클램핑 수단(25)이 설치되고, 구체적으로 나타내지 않았으나 스핀들은 서보모터에 의해 고속으로 회전되고, 클램핑 수단(25)에 의해 교한 툴 홀더(H)를 클램핑(clamping) 또는 언클램핑(un-clamping)하게 된다.
또한, 상술한 교환 툴 홀더(H)는 홀더 블록(50)의 상측에 복수 개의 키 블록(100)이 설치되고, 상술한 키 블록(100)은 상술한 키 홈(40)에 결착되어 위치 결정하는 역할을 하게 된다.
또한, 상술한 교환 툴 홀더(H)의 한쪽에는 공구가 장착될 수 있고 본 발명의 실시예에서는 일례로서 바이트(70)를 예로서 나타내었다.
또한, 상술한 키 블록(100)은 하측의 일부가 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이 홀더 블록(50)에 묻히는 형태로 설치될 수 있다.
상술한 키 블록(100)의 구성은 첨부도면 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이 메인 블록(110)에는 수직방향으로 결속 구멍(111)이 형성되고, 내부에는 챔버(120)가 형성된다.
상술한 결속 구멍(111)은 상술한 홀더 블록(50)에 체결될 때에 체결 볼트 등을 삽입시켜 체결시킬 수 있도록 하는 것이다.
또한, 상술한 메인 블록(110)은 상술한 챔버(120)의 상측에서 수직방향으로 제1 작동 홀(112)이 외부와 관통되게 형성되고 상술한 챔버(120)의 내측 끝 부분에서 수평방향으로 제2 작동 홀(113)이 외부와 관통되게 형성된다.
또한, 상술한 챔버(120)에서 상기 제1 작동 홀(112)에 제1 작동 핀(130)이 삽입되어 바깥쪽 방향으로 출몰될 수 있고, 제1 작동 핀(130)의 하측에는 제1 헤드(131)가 형성되어 제1 작동 핀(130)이 외부로 이탈되지 않게 한다.
또한, 상술한 제1 작동 홀(112)의 한쪽에는 제1 O링(135)이 배치되어 기밀을 유지시킬 수 있다.
또한, 상술한 챔버(120)에서 상기 제2 작동홀(113)에 제2 작동 핀(140)이 삽입되어 바깥쪽 방향으로 출몰될 수 있고, 제2 작동 핀(140)의 내측 단부에는 제2 헤드(141)가 형성되어 제2 작동 핀(140)이 외부로 이탈되지 않게 한다.
또한, 상술한 제2 헤드(141)의 외주연에 제2 O링(145)가 설치되어 기밀을 유지시킬 수 있다.
또한, 상술한 챔버(120)의 내부 끝 부분과 상술한 제2 작동핀(140)의 사이에 복원 수단(150)이 설치될 수 있고, 상술한 복원 수단(150)은 상술한 제2 작동핀(140)을 후퇴 복원시키는 역할을 한다.
상술한 복원 수단(150)의 일례로서 스프링 와셔 형태가 있을 수 있고 이러한 스프링 와셔는 수 톤(Ton)의 힘을 발휘할 수 있다.
또한, 상술한 챔버(120)에는 비압축성 액체가 채워질 수 있고, 이후 챔버(120)를 밀폐시키도록 제1, 제2 마감부재(161)(162)가 설치될 수 있다.
다른 한편으로 상술한 복수 개의 키 블록(100)은 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이 좌측방향에 배치된 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)은 우측방향에 배치된 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)과 동일한 방향을 향하게 배치될 수 있고, 전방방향에 배치된 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)은 후방방향에 배치된 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)과 동일한 방향을 향하게 배치될 수 있다.
즉, 상술한 좌우 측 방향에 배치되는 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)은 항상 동일한 방향으로 돌출되는 것이고, 일례로서 제2 작동 핀(140)이 전방 쪽으로 돌출되면 교환 툴 홀더(H)는 후방 쪽으로 밀착되는 것이다.
또한, 전후방향에 배치되는 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)은 항상 동일한 방향으로 돌출되는 것이고, 일례로써 제2 작동 핀(140)이 우측 쪽으로 돌출되면 교환 툴 홀더(H)는 좌측 쪽으로 밀착되는 것이다.
다른 한편으로, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 제1 작동핀(130)의 단면 면적보다 상기 제2 작동핀(140)의 단면 면적이 더 큰 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 교환 툴 홀더(H)가 헤드 블록(30)에 장착되거나 분리되는 일례를 첨부도면 도1, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
첨부도면 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더가 스핀들 조립체에 장착되는 일례를 설명하기 위한 측면 예시도면 및 평면 예시도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이 교환 툴 홀더(H)가 헤드 블록(30) 쪽으로 접근하면 툴 싱크(60)는 홀더 내면(21)에 삽입되고 툴 싱크(60)의 상측은 클램핑 수단(25)에 물리며 클램핑 수단(25)은 수 톤(ton)의 힘으로 당기게 된다.
이때 복수 개의 키 블록(100)은 복수 개의 키 홈(40)에 각각 삽입되어 결착된다.
또한, 반대로 교환 툴 홀더(H)가 헤드 블록(30)에서 분리될 때에는 클램핑 수단(25)에서 언클램핑됨으로써 물림히 해제되어 쉽게 분리된다.
키 홈(40)에 키 블록(100)이 삽입되면 제2 작동 핀(140)은 돌출되어 키 블록(100)을 키 홈(40)의 일측면에 밀착시키게 되는데 이는 첨부도면 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
첨부도면 도 5 및 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더(H)에서 키 블록의 작용을 설명하기 위한 예시도면이다.
키 블록(100)이 키 홈(40)에 삽입되기 전에는 제2 작동 핀(140)이 복원 수단(150)에 의해 후퇴된 상태이고 제1 작동 핀(130)의 끝 부분은 외부로 돌출된 상태일 수 있다.
이후 키 블록(100)이 키 홈(40)에 삽입되면 제1 작동 핀(130)은 키 홈(40)의 상측에 해당하는 제1 면(41)에 닿아 도 6에 나타낸 바와 같이 눌려서 제1 작동 핀(130)은 챔버(120)의 내부 쪽으로 진행된다.
제1 작동 핀(130)이 챔버(120)의 내부로 진입함에 따라 비압축성 액체는 제2 작동 핀(140)을 가압하고 이로써 제2 작동 핀(140)은 바깥쪽 방향으로 돌출된다.
따라서 제1 작동핀(130)이 챔버(120)내로 진입하면서 제2 작동 핀(140)은 바깥쪽으로 돌출되어 제2 작동 핀(140)의 끝 부분은 키 홈(40)의 한쪽 단면인 제3 면(43)에 닿게 된다.
이후 제2 작동 핀(140)의 진행이 계속됨으로써 결국 키 블록(100)은 제3 면(43)과 반대쪽인 제2 면(42)에 밀착되고 이로써 교환 툴 홀더(H) 전체가 이동되어 위치결정되는 것이다.
반대로 교환 툴 홀더(H)가 헤드 블록(30)에서 분리되면 각각의 키 블록(100)은 각각의 키 홈(40)에서 빠져나오게 되고, 이후 제2 작동 핀(140)은 제3 면(43)에 서 벗어나면 복원 수단(150)의 복원력에 의해 후퇴 복귀한다.
이후 제2 작동 핀(140)이 챔버(120)의 내측으로 복귀함으로써 챔버(120)의 체적이 변화되고 이러한 변화는 제1 작동 핀(140)을 바깥쪽 방향으로 밀어 내게 된다.
특히 제2 작동 핀(140)의 단면 면적이 제1 작동 핀(140)의 단면 면적보다 크므로 단면 면적이 좁은 쪽으로 압력이 집중되어 더욱 수월하게 제1 작동 핀(140)이 바깥쪽으로 밀려나게 되는 것이다.
다른 한편으로 NC선반은 공작물(200)이 회전하는 한 중심에 바이트(70)의 끝 부분이 접하는 것이 가장 이상적인 절삭가공의 형태일 수 있고, NC선반과 같은 공작기계는 컴퓨터 프로그램에 의해 스핀들 조립체(10)가 제어되어 가장 이상적인 위치로 이동할 수 있다.
이때 교환 툴 홀더(H)는 스핀들 조립체(10)에 위치결정된 정밀한 위치에 장착됨으로써 도 4에 나타낸 바와 같이 바이트(70)의 끝 부분은 공작물(200)의 중심위치에 위치될 수 있어 더욱 정밀한 가공을 이룰 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더는 NC선반에서 공구가 장착될 수 있는 교환 툴 홀더로 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더를 설명하기 위한 예시도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더에서 키 블록의 일례를 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더가 스핀들 조립체에 장착되는 일례를 설명하기 위한 측면 예시도면 및 평면 예시도면이다.
도 5 및 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 교환 툴 홀더에서 키 블록의 작용을 설명하기 위한 예시도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 스핀들 조립체 20: 스핀들
21: 홀더 내면 25: 클램핑 수단
30: 헤드블록 40: 키 홈
41, 42, 43: 제1, 제2, 제3 면 50: 홀더 블록
60: 툴 싱크 70: 바이트
H: 교환 툴 홀더 100: 키 블록
110: 메인 블록 111: 결속 구멍
112, 113: 제1, 제2 작동 홀 120: 챔버
130, 140: 제1, 제2 작동 핀 131, 141: 제1, 제2 헤드
135, 145: 제1, 제2 오링 150: 복원 수단
161, 162: 제1, 제2 마감부재
200: 공작물

Claims (3)

  1. 상측 중앙에 툴 싱크(60)가 배치되고 하측에 바이트(70)가 장착되는 홀더 블록(50); 및 상기 홀더 블록(50)의 상측에 전후좌우 방향에 각각 배치되는 복수 개의 키 블록(100)을 포함하고,
    상기 복수 개의 키 블록(100)은,
    내부에 챔버(120)가 형성되고 상기 챔버(120)의 상측에서 수직방향으로 제1 작동 홀(112)이 외부와 관통되게 형성되고 상기 챔버(120)의 내측 끝 부분에서 수평방향으로 제2 작동 홀(113)이 외부와 관통되게 형성된 메인 블록(110);
    상기 챔버(120)에서 상기 제1 작동 홀(112)에 삽입되어 바깥쪽 방향으로 출몰되는 제1 작동핀(130);
    상기 챔버(120)에서 상기 제2 작동홀(113)에 삽입되어 바깥쪽 방향으로 출몰되는 제2 작동핀(140);
    상기 챔버(120)의 내부 끝 부분과 상기 제2 작동핀(140)의 사이에 설치되어 상기 제2 작동핀(140)을 후퇴 복원시키는 복원수단(150); 및
    상기 챔버(120)에 비압축성 액체가 채워진 후에 상기 챔버(120)를 밀폐시키는 제1, 제2 마감부재(161)(162);
    를 포함하는 공작기계용 교환 툴 홀더.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 키 블록(100)은,
    좌측방향에 배치된 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)은 우측방향에 배치된 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)과 동일한 방향을 향하게 배치되고,
    전방방향에 배치된 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)은 후방방향에 배치된 키 블록(100)의 제2 작동핀(140)과 동일한 방향을 향하게 배치되는 것;
    을 특징으로 하는 공작기계용 교환 툴 홀더.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 작동핀(130)의 단면 면적보다 상기 제2 작동핀(140)의 단면 면적이 더 큰 것;을 특징으로 하는 공작기계용 교환 툴 홀더.
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