KR20110042550A - 공구 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클램핑 동작과 언클램핑(unclamping) 동작이 원활하게 이루어짐과 더불어, 실제 공작기계에 용이하게 적용할 수 있는 새로운 클램핑 메커니즘을 갖는 공구 클램핑 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 공구 클램핑 장치는, 축방향을 따라 관통홀이 형성되며, 선단부에 공구섕크가 삽입되는 스핀들과; 상기 스핀들의 관통홀 내측에 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 드로우바(drawbar)와; 상기 드로우바의 선단부에 고정되어 스핀들의 관통홀의 선단부에서 축방향으로 이동하는 클램핑콘과; 상기 클램핑콘의 외주부에 원주방향을 따라 배치되며, 선단부 외측면에 상기 공구섕크의 후단부에 해제가능하게 걸림 결합되는 공구결합부가 형성되고, 후단부 외측면에 상기 관통홀의 내측으로 돌출된 걸림턱부에 해제가능하게 걸림 결합되는 그리퍼지지부가 형성되고, 상기 클램핑콘의 축방향에 이동에 의해 관통홀의 반경방향으로 이동하되, 전방에서 후방으로 외측방향으로 기울어진 상태로 반경방향으로 이동하다가 마지막 구간에서 평행 상태가 되면서 공구섕크를 고정 또는 해제하는 복수개의 그리퍼와; 상기 그리퍼의 후방에서 그리퍼에 반경방향 내측으로 탄성력을 가하면서 지지하는 스페이서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

공구, 공구섕크, 클램핑, 머시닝센터, 스핀들, 클램핑콘, 그리퍼

Description

공구 클램핑 장치{Tool Clamping Unit}

본 발명은 공구를 클램핑하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작기계 중 머시닝센터(machining center)의 주축(spinle)에 공구섕크(Tool shank)를 고정시켜주는 공구 클램핑 장치에 관한 것이다.

지금까지 머시닝센터에서 사용되는 공구를 클램핑하는 장치들에서 주를 이루는 것은 BT 타입과 같이 주축(spindle)과 공구섕크(tool shank)의 테이퍼(Taper)부 접촉에 의한 1면 구속을 통해 고정하는 것들이었다.

최근들어 고속가공의 중요성이 대두되고 고정밀 가공에 대한 필요성이 증가하고 있는데, 상기 BT 타입의 공구 클램핑장치의 경우 고속 회전시 원심력으로 주축 선단이 벌어져 공구가 안으로 밀려들어가는 현상이나 진동이 발생할 우려가 있다. 이에 따라 근래에는 HSK 타입과 같이 테이퍼부와 플랜지(Flange)부의 접촉에 의한 2면 구속을 통해 고정되는 공구섕크의 개발 및 사용이 활발해지게 되었다.

HSK타입의 클램핑장치는 공구섕크를 주축에 클램핑할 때, 드로우바(Drawbar)가 드로우바에 결합되어 있는 헬리컬 디스크 스프링(Helical disk spring)의 스프링력(Spring force)에 의해 당겨지면서 드로우바에 체결되어 있던 클램핑 콘(Clamping cone)도 같은 방향으로 이동하게 되며, 클램핑콘 둘레에 원형으로 위치하고 있는 그리퍼(Gripper)들이 클램핑콘과 접촉을 유지하면서 그 경사면을 따라 평행이동에 의한 슬라이딩을 하면서 반경바깥방향 및 축방향이동을 통해 공구섕크를 클램핑한다.

공구섕크를 주축으로부터 언클램핑할 때는 드로우바가 유압장치에 의해 공구섕크방향으로 밀려나고 클램핑콘도 동일방향으로 이동하며, 스페이서(Spacer)가 축방향이동을 통해 그리퍼들을 공구섕크방향으로 밀어주고, 그리퍼들은 반경안쪽방향 및 축방향이동으로 이동하면서 공구섕크를 언클램핑하게 된다.

그러나, 이러한 기존의 공구 클램핑 장치들은 클램핑 동작과 언클램핑(unclamping) 동작이 원활하게 이루어지지 않거나, 실제 공작기계에 적용하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 클램핑 동작과 언클램핑(unclamping) 동작이 원활하게 이루어짐과 더불어, 실제 공작기계에 용이하게 적용할 수 있는 새로운 클램핑 메커니즘을 갖는 공구 클램핑 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 축방향을 따라 관통홀이 형성되며, 선단부에 공구섕크가 삽입되는 스핀들과; 상기 스핀들의 관통홀 내측에 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 드로우바(drawbar)와; 상기 드로우바의 선단부에 고정되어 스핀들의 관통홀의 선단부에서 축방향으로 이동하는 클램핑콘과; 상기 클램핑콘의 외주부에 원주방향을 따라 배치되며, 선단부 외측면에 상기 공구섕크의 후단부에 해제가능하게 걸림 결합되는 공구결합부가 형성되고, 후단부 외측면에 상기 관통홀의 내측으로 돌출된 걸림턱부에 해제가능하게 걸림 결합되는 그리퍼지지부가 형성되고, 상기 클램핑콘의 축방향에 이동에 의해 관통홀의 반경방향으로 이동하되, 전방에서 후방으로 외측방향으로 기울어진 상태로 반경방향으로 이동하다가 마지막 구간에서 평행 상태가 되면서 공구섕크를 고정 또는 해제하는 복수개의 그리퍼와; 상기 그리퍼의 후방에서 그리퍼에 반경방향 내측으로 탄성력을 가하면서 지지하는 스페이서를 포함하여 구성된 공구 클램핑 장치를 제공한다.

본 발명의 한 실시형태에 따르면, 상기 클램핑콘은 전방부와 후방부 각각에 다단 경사지게 형성된 제1그리퍼작동부 및 제2그리퍼작동부가 형성되며; 상기 각각의 그리퍼는, 선단부 내측면에 상기 클램핑콘의 제1그리퍼작동부와 접하는 제1작동부가 단단 경사지게 형성되고, 후방부 내측면에 상기 제2그리퍼작동부와 접하는 제2작동부가 다단 경사지게 형성된 구조로 이루어진다.

그리고, 상기 제1그리퍼작동부는 중심축을 기준으로 제1경사각을 갖는 제1경사부(34a)와, 상기 제1경사각보다 큰 제2경사각을 갖는 제2경사부(34b)와, 상기 제1경사각과 동일한 경사각을 갖는 제3경사부(34c)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어지며; 상기 제2그리퍼작동부는 제1경사각을 갖는 제4경사부(35a)와, 상기 제1경사각보다 큰 제2경사각을 갖는 제5경사부(35b)와, 상기 제1경사각과 동일한 경사각을 갖는 제6경사부(35c)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어진다.

또한, 상기 그리퍼의 제1작동부는 중심축을 기준으로 상기 제2경사각을 갖도록 되어 상기 제1그리퍼작동부의 제2경사부(34b)와 연접하는 제1대응경사부(41a)와, 상기 제1경사각을 갖도록 되어 제1경사부(34a) 및 제3경사부(34c)와 연접하게 되는 제2대응경사부(41b)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어지며; 상기 제2작동부는 중심축을 기준으로 상기 제2경사각을 갖도록 되어 상기 제2그리퍼작동부의 제5경사부(35b)와 연접하는 제3대응경사부(42a)와, 상기 제1경사각을 갖도록 되어 제4경사부(35a) 및 제6경사부(35c)와 연접하게 되는 제4대응경사부(42b)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어진다.

이러한 본 발명에 따르면, 클램핑콘의 외면에 다단 경사지게 형성된 제1그리퍼작동부 및 제2그리퍼작동부와, 그리퍼의 내면에 다단 경사지게 형성된 제1작동부 및 제2작동부 간의 작용에 의해 그리퍼가 반경 내외측으로 원할하게 이동하여 공구섕크를 스핀들에 대해 안정적으로 고정할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공구 클램핑 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 클램핑 장치는 축방향을 따라 관통홀(11)이 형성된 중공관 형태의 스핀들(spindle)(10)과, 상기 스핀들(10)의 관통홀(11) 내측에 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 드로우바(drawbar)(20)와, 상기 드로우바(20)의 선단부에 고정되어 스핀들(10)의 관통홀(11)의 선단부에서 축방향으로 이동하는 클램핑콘(30)과, 상기 클램핑콘(30)의 외주부에 원주방향을 따라 배치되어 상기 클램핑콘(30)의 축방향에 이동에 의해 관통홀(11)의 반경방향으로 이동하면서 스핀들(10)에 대해 공구섕크(80)를 고정하는 복수개의 그리퍼(40)와, 상기 그리퍼(40)의 후방에서 그리퍼(40)에 반경방향 내측으로 탄성력을 가하는 스페이서(50)와, 상기 스핀들(10)의 관통홀(11) 내측에 설치되어 드로우바(20)에 후방으로 탄성력을 가하는 헬리컬디스크스프링(60) 및, 상기 헬리컬디스크스프링(60)의 선단부가 고정되어 지지되는 스프링고정링(70)을 포함하여 구성된다.

상기 스핀들(10)의 관통홀(11)의 선단부에는 공구섕크(80)의 후단부가 삽입 되어 고정된다. 상기 관통홀(11)의 선단부 내주면에는 걸림턱부(12)가 반경방향 내측으로 돌출되게 형성된다.

상기 헬리컬디스크스프링(60)은 압축코일스프링으로서 드로우바(20)의 후방부에 삽입되어 드로우바(20)에 후방으로 탄성력을 가한다.

상기 드로우바(20)는 기다란 바아 형태로 되어 스핀들(10)의 관통홀(11)에 동축상으로 이동 가능하게 결합되며, 선단부가 상기 클램핑콘(30)의 중공부(31) 내측에 삽입되어 고정된다. 상기 드로우바(20)의 후단부는 스핀들(10)의 관통홀(11) 외측으로 돌출되어 외부 구조물과 결합된다.

도 3 및 도 4는 상기 클램핑콘(30)을 나타낸 것으로, 클램핑콘(30)은 양단부가 개방된 대략 원통형의 중공관 형태를 갖는다. 클램핑콘(30)의 전방부는 나머지 다른 부분(이하 이 부분을 '소직경부'라 하며 참조부호는 33를 부여하여 설명한다)보다 큰 외경을 갖는 대직경부(32)를 이루며, 상기 대직경부(32)와 소직경부(33) 사이에는 그리퍼(40)를 작동시킥 위한 제1그리퍼작동부(34) 및 제2그리퍼작동부(35)가 다단 경사지게 형성된다.

이 실시예에서 상기 제1그리퍼작동부(34)는 중심축을 기준으로 제1경사각을 갖는 제1경사부(34a)와, 상기 제1경사각보다 큰 제2경사각을 갖는 제2경사부(34b)와, 상기 제1경사각과 동일한 경사각을 갖는 제3경사부(34c)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어진다. 그리고, 상기 제2그리퍼작동부(35)는 제1경사각을 갖는 제4경사부(35a)와, 상기 제1경사각보다 큰 제2경사각을 갖는 제5경사부(35b)와, 상기 제1경사각과 동일한 경사각을 갖는 제6경사부(35c)가 전방에 서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어진다.

즉, 상기 제1경사부(34a)와 제3경사부(34c), 제4경사부(35a), 제6경사부(35c)는 서로 동일한 경사각(제1경사각)을 가지며, 제2경사부(34b)와 제5경사부(35b)는 서로 동일한 경사각(제2경사각)을 갖는다.

그리고, 상기 제2경사부(34b)와 제5경사부(35b)는 서로 동일한 수평방향 길이를 가지나, 이에 한정하지는 않는다.

도 5와 도 6은 상기 그리퍼(40)의 형태를 나타낸 것으로, 상기 그리퍼(40)는 원호형으로 굽어진 플레이트 형태로 이루어지며, 선단부 외측면에 상기 공구섕크(80)의 후단부에 형성된 걸림턱부(82)에 해제가능하게 걸림 결합되는 공구결합부(43)가 돌출되게 형성되고, 후단부 외측면에 상기 스핀들(10)의 관통홀(11) 내측으로 돌출된 걸림턱부(12)에 해제가능하게 걸림 결합되는 그리퍼지지부(44)가 돌출되게 형성되어 있다. 상기 공구결합부(43)와 그리퍼지지부(44)는 중심축을 기준으로 서로 반대방향으로 동일한 각도로 경사져 공구섕크(80) 후단부의 걸림턱부(82)와 상기 관통홀(11)의 걸림턱부(12)에 각각 걸림 결합되는 제1걸림경사부(43a) 및 제2걸림경사부(44a)를 구비한다. 상기 제1걸림경사부(43a)의 경사각은 공구섕크(80) 후단부의 걸림턱부(82)의 경사각과 동일하며, 상기 제2걸림경사부(44a)의 경사각은 상기 관통홀(11)의 걸림턱부(12)의 경사각과 동일하다. 이와 같이 공구결합부(43)의 제1걸림경사부(43a)와 제2걸림경사부(44a)가 각각 공구섕크(80) 후단부의 걸림턱부(82)와 상기 관통홀(11)의 걸림턱부(12)와 동일한 경사각으로 형성되면, 그리퍼(40)가 반경방향 내외측으로 이동할 때 상기 제1걸림경사부(43a)와 제2 걸림경사부(44a)가 공구섕크(80)의 걸림턱부(82)와 관통홀(11)의 걸림턱부(12)의 경사진 면과 자연스럽고 부드럽게 연접하면서 이동할 수 있게 된다.

한편, 상기 그리퍼(40)는 축방향으로 이동하는 클램핑콘(30)의 경사부와의 접촉에 의해 반경방향으로 이동하되, 반경방향 이동 초기에는 후방이 전방보다 반경방향 외측으로 더 많이 벌어져 기울어진 상태로 이동하다가 최종 위치에서 축방향과 평행 상태가 되면서 공구섕크(80)를 클램핑 또는 언클램핑하도록 구성되어 있다. 이를 위해, 상기 그리퍼(40)의 선단부 내측면에는 상기 클램핑콘(30)의 제1그리퍼작동부(34)와 접하는 제1작동부(41)가 단단 경사지게 형성되고, 후방부 내측면에 상기 제2그리퍼작동부(35)와 접하는 제2작동부(42)가 다단 경사지게 형성된다. 여기서, 상기 제1작동부(41)는 중심축을 기준으로 상기 제2경사각을 갖도록 되어 상기 제1그리퍼작동부(34)의 제2경사부(34b)와 연접하는 제1대응경사부(41a)와, 상기 제1경사각을 갖도록 되어 제1경사부(34a) 및 제3경사부(34c)와 연접하게 되는 제2대응경사부(41b)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어진다. 그리고, 상기 제2작동부(42)는 중심축을 기준으로 상기 제2경사각을 갖도록 되어 상기 제2그리퍼작동부의 제5경사부(35b)와 연접하는 제3대응경사부(42a)와, 상기 제1경사각을 갖도록 되어 제4경사부(35a) 및 제6경사부(35c)와 연접하게 되는 제4대응경사부(42b)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어진다.

상기 제1대응경사부(41a)와 제3대응경사부(42a)는 서로 동일한 경사각과 수평방향 길이를 가지며, 제2대응경사부(41b)와 제4대응경사부(42b)는 서로 동일한 경사각과 수평방향 길이를 갖는다.

상기 제1대응경사부(41a)와 제3대응경사부(42a)는 상기 제2경사부(34b) 및 제5경사부(35b)와 동일한 경사각 및 수평방향 길이를 갖는다. 그리고, 상기 제2대응경사부(41b)와 제4대응경사부(42b)는 상기 제1경사부(34a)와 제3경사부(34c), 제4경사부(35a), 제6경사부(35c)와 동일한 경사각을 갖는다.

상기 클램핑콘(30)의 제6경사부(35c)를 제외한 제1경사부(34a)와 제3경사부(34c), 제4경사부(35a)는 그리퍼(40)의 제2대응경사부(41b)와 제4대응경사부(42b)보다 수평방향 길이가 더 긴 것이 바람직하다.

또한, 상기 그리퍼(40)의 후단부 중앙에는 상기 스페이서(50)와 상호 작용하기 위한 경사면(45)이 형성되는데, 이 경사면(45)은 상기 제1걸림경사부(43a) 및 제2걸림경사부(44a)의 경사각보다 작은 경사각으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 스페이서(50)는 중앙에 상기 드로우바(20)가 관통하는 홀(51a)이 형성된 링형상의 몸체부(51)와, 상기 몸체부(51)의 외주면에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되며 선단부에 상기 그리퍼(40)의 후단부에 형성되는 경사면(45)과 연접하는 가압경사부(53a)가 형성된 복수개의 스페이서바아(53)와, 상기 몸체부(51)의 외면에 감겨져 결합되어 상기 몸체부(51)에 대해 스페이서바아(53)를 반경방향 내측으로 탄성력을 가하면서 지지하는 원형스프링(55)으로 구성된다.

상기 몸체부(51)에는 원주방향을 따라 상기 스페이서바아(53)가 삽입되는 복수개의 홈(52)이 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 공구 클램핑 장치는 다음과 같이 작동한다.

도 10은 드로우바(20) 및 이에 고정된 클램핑콘(30)이 외력에 의해 축방향을 따라 화살표방향으로 전진하여 그리퍼(40)와 공구섕크(80) 간의 고정 상태가 해제된 상태로, 이 상태에서 드로우바(20)에 가해지는 외력을 제거하면 드로우바(20) 및 클램핑콘(30)이 도 11에 도시된 것과 같이 축방향을 따라 화살표 방향으로 후진하게 된다.

상기 클램핑콘(30)이 후진하게 되면, 클램핑콘(30)의 제1그리퍼작동부(34) 및 제2그리퍼작동부(35)가 그리퍼(40)의 제1작동부(41) 및 제2작동부(42)의 면을 따라 습동하여 그리퍼(40)를 반경방향 외측으로 이동시킨다.

즉, 그리퍼(40)와 공구섕크(80) 간의 고정 상태가 해제된 상태에서 클램핑콘(30)과 그리퍼(40)는 도 12a에 도시된 상태로 놓여지게 되는데, 이 때, 그리퍼(40)의 제3대응경사부(42a)는 클램핑콘(30)의 제5경사부(35b)와 연접하며, 클램핑콘(30)의 제6경사부(35c)가 제3경사부(34c)보다 짧기 때문에 그리퍼(40)의 제1대응경사부(41a)는 클램핑콘(30)의 제2경사부(34b)와 약간 이격된 상태로 된다.

이 상태에서 클램핑콘(30)이 후방으로 이동하게 되면, 도 12b에 도시된 것과 같이 그리퍼(40)의 제3대응경사부(42a)가 클램핑(30)의 제5경사부(35b)를 타고 이동하여 그리퍼(40)의 제1작동부(41)보다 제2작동부(42)가 반경방향 외측으로 먼저 이동하여 그리퍼(40)가 전방에서 후방으로 외측으로 기울어진 상태가 된다.

이어서, 도 12c에 도시된 것과 같이, 그리퍼(40)의 제2작동부(42)가 클램핑콘(30)의 제5경사부(35b)를 타고 넘어가는 동안 제1작동부(41)가 클램핑콘(30)의 제3경사부(34c)를 지나서 제2경사부(34b)를 타고 이동하게 된다.

이 후, 도 12d에 도시된 것과 같이, 그리퍼(40)의 제1작동부(41)가 클램핑콘(30)의 제2경사부(34)를 타고 이동하는 동안, 그리퍼(40)의 제2작동부(42)가 클램핑콘(30)의 제5경사부(35b)를 지나서 제4경사부(35a)로 진입하게 된다.

이어서, 그리퍼(40)의 제2작동부(42)가 클램핑콘(30)의 제4경사부(35a)를 타고 이동하는 동안, 제1작동부(41)가 제2경사부(34b)를 지나서 제1경사부(34a)를 타고 이동하게 된다.

도 12e에 도시된 것과 같이, 상기 그리퍼(40)의 제2작동부(42)가 클램핑콘(30)의 제4경사부(35a)를 타고 이동하고, 제1작동부(41)가 제1경사부(34a)를 타고 이동하면서 반경방향 외측으로의 이동거리가 같아지게 되면, 상기 제1경사부(34a)와 제2대응경사부(41b), 그리고 제4경사부(35a)와 제4대응경사부(42b)가 면접촉을 하게 되고, 이 때, 도 11에 도시된 것과 같이, 상기 그리퍼(40)의 공구결합부(43)가 공구섕크(80)의 걸림턱부(82)에 걸려 지지됨과 동시에 그리퍼지지부(44)가 관통홀(11)의 걸림턱부(12)에 걸려 지지되면서 그리퍼(40)가 스핀들(10)에 대해 공구섕크(80)를 홀딩하게 된다.

요컨대, 클램핑콘(30)의 축방향 이동에 의해 그리퍼(40)는 최초로 접하는 클램핑콘(30)의 경사부의 각도 차이에 의해 그리퍼(40)의 제2작동부(42)가 제1작동부(41)보다 반경방향 외측으로 더 많이 이동하여 전방에서 후방으로 외측으로 약간 기울어진 상태로 되고, 이 기울어진 상태를 유지하면서 반경방향 외측으로 이동하다가 마지막 구간에서 클램핑콘(30)과의 면접촉을 통해 평행 상태가 되면서 공구섕 크(80)를 클램핑하게 된다.

한편, 이와 같이 상기 클램핑콘(30)이 후진하면서 그리퍼(40)를 반경 방향 외측으로 이동시킬 때, 그리퍼(40)의 후단부 경사면(45)과 연접하고 있는 스페이서(50)의 스페이서바아(53)가 원형스프링(55)을 신장시키면서 반경 방향 외측으로 벌어지게 된다.

스핀들(10)에서 공구섕크(80)의 고정 상태를 해제하는 언클램핑(unclamping) 동작을 수행하고자 할 경우에는 전술한 것과는 반대로 드로우바(20)를 전방으로 이동시켜 클램핑콘(30)을 전방으로 이동시킨다.

이 때, 클램핑콘(30)의 전진에 의해 도 10에 도시된 것과 같이 클램핑콘(30)의 제1그리퍼작동부(34) 및 제2그리퍼작동부(35)가 그리퍼(40)의 제1작동부(41) 및 제2작동부(42)의 경사진 면을 따라 이동하여 그리퍼(40)가 반경방향 내측으로 이동하게 된다. 상기와 같이 그리퍼(40)를 반경방향 외측으로 밀어내는 힘이 제거될 때, 스페이서(50)의 원형스프링(55)이 스페이서바아(53)에 반경방향 내측으로 힘을 가하게 된다. 따라서, 스페이서바아(53)의 가압경사부(53a)와 연접하고 있는 그리퍼(40) 후단의 경사면(45)이 스페이서바아(53)에 의해 가압되어 그리퍼(40)가 반경반향 내측으로 원활하게 이동한 후 클램핑콘(30)의 외면에 접촉된 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 본 발명의 공구 클램핑 장치는 클램핑콘(30)의 외면에 다단 경사지게 형성된 제1그리퍼작동부(34) 및 제2그리퍼작동부(35)와, 그리퍼(40)의 내면에 다단 경사지게 형성된 제1작동부(41) 및 제2작동부(42) 간의 작용에 의해 그리 퍼(40)가 반경 내외측으로 원할하게 이동하여 공구섕크(80)를 스핀들(10)에 대해 안정적으로 고정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공구 클램핑 장치의 일 실시예를 나타낸 사시도

도 2는 도 1의 공구 클램핑 장치에서 스핀들과 공구섕크를 제외하고 나타낸 사시도

도 3은 도 1의 공구 클램핑 장치의 클램핑콘의 형태를 나타낸 사시도

도 4는 도 3의 클램핑콘의 종단면도

도 5는 도 1의 공구 클램핑 장치의 그리퍼의 형태를 나타낸 사시도

도 6은 도 5의 그리퍼의 종단면도

도 7은 도 1의 공구 클램핑 장치의 스페이서의 형태를 나타낸 분해 사시도

도 8은 도 7의 스페이서의 사시도

도 9는 도 7의 스페이서의 종단면도

도 10과 도 11은 도 1의 공구 클램핑 장치의 주요부를 확대하여 나타낸 요부 단면도

도 12a 내지 도 12e 는 클램핑콘과 그리퍼의 상호 작용을 나타낸 요부 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 스핀들 11 : 관통홀

12 : 걸림턱부 20 : 드로우바

30 : 클램핑콘 34 : 제1그리퍼작동부

35 : 제2그리퍼작동부 40 : 그리퍼

41 : 제1작동부 42 : 제2작동부

43 : 공구결합부 44 : 그리퍼지지부

45 : 경사면 50 : 스페이서

51 : 몸체부 53 : 스페이서바아

55 : 원형스프링 60 : 헬리컬디스크스프링

70 : 스프링고정링 80 : 공구섕크

Claims (8)

1. 축방향을 따라 관통홀이 형성되며, 선단부에 공구섕크가 삽입되는 스핀들과;

   상기 스핀들의 관통홀 내측에 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 드로우바(drawbar)와;

   상기 드로우바의 선단부에 고정되어 스핀들의 관통홀의 선단부에서 축방향으로 이동하는 클램핑콘과;

   상기 클램핑콘의 외주부에 원주방향을 따라 배치되며, 선단부 외측면에 상기 공구섕크의 후단부에 해제가능하게 걸림 결합되는 공구결합부가 형성되고, 후단부 외측면에 상기 관통홀의 내측으로 돌출된 걸림턱부에 해제가능하게 걸림 결합되는 그리퍼지지부가 형성되고, 상기 클램핑콘의 축방향에 이동에 의해 관통홀의 반경방향으로 이동하되, 전방에서 후방으로 외측방향으로 기울어진 상태로 반경방향으로 이동하다가 마지막 구간에서 평행 상태가 되면서 공구섕크를 고정 또는 해제하는 복수개의 그리퍼와;

   상기 그리퍼의 후방에서 그리퍼에 반경방향 내측으로 탄성력을 가하면서 지지하는 스페이서를 포함하여 구성된 공구 클램핑 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 클램핑콘은 전방부와 후방부 각각에 다단 경사지게 형성된 제1그리퍼작동부 및 제2그리퍼작동부가 형성되며;

   상기 각각의 그리퍼는, 선단부 내측면에 상기 클램핑콘의 제1그리퍼작동부와 접하는 제1작동부가 단단 경사지게 형성되고, 후방부 내측면에 상기 제2그리퍼작동부와 접하는 제2작동부가 다단 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 공구 클램핑 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1그리퍼작동부는 중심축을 기준으로 제1경사각을 갖는 제1경사부(34a)와, 상기 제1경사각보다 큰 제2경사각을 갖는 제2경사부(34b)와, 상기 제1경사각과 동일한 경사각을 갖는 제3경사부(34c)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어지며;

   상기 제2그리퍼작동부는 제1경사각을 갖는 제4경사부(35a)와, 상기 제1경사각보다 큰 제2경사각을 갖는 제5경사부(35b)와, 상기 제1경사각과 동일한 경사각을 갖는 제6경사부(35c)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 공구 클램핑 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 그리퍼의 제1작동부는 중심축을 기준으로 상기 제2경사각을 갖도록 되어 상기 제1그리퍼작동부의 제2경사부(34b)와 연접하는 제1대응경사부(41a)와, 상기 제1경사각을 갖도록 되어 제1경사부(34a) 및 제3경사부(34c)와 연접하게 되는 제2대응경사부(41b)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형 태로 이루어지며;

   상기 제2작동부는 중심축을 기준으로 상기 제2경사각을 갖도록 되어 상기 제2그리퍼작동부의 제5경사부(35b)와 연접하는 제3대응경사부(42a)와, 상기 제1경사각을 갖도록 되어 제4경사부(35a) 및 제6경사부(35c)와 연접하게 되는 제4대응경사부(42b)가 전방에서부터 후방으로 연속적으로 형성된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 공구 클램핑 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 그리퍼의 공구결합부와 그리퍼지지부는 중심축을 기준으로 서로 반대방향으로 동일한 각도로 경사져 공구섕크 후단부의 걸림턱부와 상기 관통홀의 걸림턱부에 각각 걸림 결합되는 제1걸림경사부(43a) 및 제2걸림경사부(44a)를 갖는 것을 특징으로 하는 공구 클램핑 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 스페이서는 중앙에 상기 드로우바가 관통하는 홀이 형성된 링형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되며 선단부에 상기 그리퍼의 후단부에 형성되는 경사면(45)과 연접하는 가압경사부(53a)가 형성된 복수개의 스페이서바아와, 상기 몸체부에 대해 스페이서바아를 반경방향 내측으로 탄성력을 가하면서 지지하는 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공구 클램핑 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 스핀들의 관통홀 내측에 설치되어 드로우바에 후방으로 탄성력을 가하는 탄성부재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공구 클램핑 장치.
8. 축방향을 따라 관통홀이 형성되며, 선단부에 공구섕크가 삽입되는 스핀들과;

   상기 스핀들의 관통홀 내측에 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 드로우바(drawbar)와;

   상기 드로우바의 선단부에 고정되어 스핀들의 관통홀의 선단부에서 축방향으로 이동하며, 전방부와 후방부 각각에 다단 경사지게 형성된 제1그리퍼작동부 및 제2그리퍼작동부가 형성되어 있는 클램핑콘과;

   상기 클램핑콘의 외주부에 원주방향을 따라 배치되며, 선단부 내측면에 상기 클램핑콘의 제1그리퍼작동부와 접하는 제1작동부가 형성되고 후방부 내측면에 상기 제2그리퍼작동부와 접하는 제2작동부가 형성되어, 상기 클램핑콘의 축방향에 이동에 의해 관통홀의 반경방향으로 이동하며, 선단부 외측면에 상기 공구섕크의 후단부에 걸림 결합되는 공구결합부가 형성되고, 후단부 외측면에 상기 관통홀의 내측으로 돌출된 걸림턱부에 걸림 결합되는 그리퍼지지부가 형성되어 있는 복수개의 그리퍼와;

   상기 그리퍼의 후방에서 그리퍼에 반경방향 내측으로 탄성력을 가하면서 지지하는 스페이서를 포함하여 구성된 공구 클램핑 장치.

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