KR20110049992A - 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법 - Google Patents

형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110049992A
KR20110049992A KR1020090106792A KR20090106792A KR20110049992A KR 20110049992 A KR20110049992 A KR 20110049992A KR 1020090106792 A KR1020090106792 A KR 1020090106792A KR 20090106792 A KR20090106792 A KR 20090106792A KR 20110049992 A KR20110049992 A KR 20110049992A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tool
shape memory
memory alloy
tool holder
holder
Prior art date
Application number
KR1020090106792A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101055272B1 (ko
Inventor
박종권
노승국
신우철
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020090106792A priority Critical patent/KR101055272B1/ko
Publication of KR20110049992A publication Critical patent/KR20110049992A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101055272B1 publication Critical patent/KR101055272B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/1554Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/10Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/117Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers
    • B23B31/1179Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers using heating and cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/15513Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling the tool being taken from a storage device and transferred to a tool holder by means of transfer devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22Feeding members carrying tools or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2228/00Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/16Shape memory alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Abstract

본 발명은 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법에 관한 것으로서, 형상기억합금 기반의 공구홀더에 장착되는 공구를 교환하는 공구교환장치에 있어서, 몸체부와 상기 몸체부의 상면에 설치되고 일측면으로 공구의 출입이 가능한 홈이 형성되며 상기 홈의 단부에서 공구의 측면을 지지하는 그리퍼부 및 상기 몸체부의 하면에 탄성적으로 설치되는 공구지지부를 포함함으로써, 공구 교환 시스템의 자동화가 가능하고 초소형 공작기계 시스템에도 적용이 가능한 형상기억합금 기반 공구교환장치 및 이를 이용한 공구교환방법을 구현할 수 있다.
자동 공구교환장치, 형상기억합금, 공작기계, 스프링

Description

형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법{TOOL CHANGE APPARATUS AND TOOL CHANGE METHOD OF TOOL HOLDER USING SHAPE MEMORY ALLOY}
본 발명은 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄성력을 이용하여 형상기억합금 기반 공구홀더에 공구를 장착 및 탈거하기에 적합한 공구교환장치 및 공구교환방법에 관한 것이다.
일반적으로 상용되는 초소형 공작기계의 주축에 사용되는 공구홀더의 구조는 대부분 콜렛 척(Collet Chuck) 방식이다. 콜렛 척 방식의 공구홀더는 공구교환을 위해 주축 내부에 드로우 바가 설치되어 축방향 힘을 통해 공구를 클램핑 및 언클램핑 한다.
상기와 같이 주축 내부에 드로우 바가 설치되기 위해서는 필요한 공간이 확보되어야 하고 주축 선단에도 콜렛이 내장되어 있기 때문에 소형화가 어렵고 이에 따라 가공 시 공작물과의 간섭으로 인해 가공이 제한되는 문제가 있다.
콜렛 척 방식의 이러한 문제를 해결할 수 있는 또 다른 공구홀더 방식으로서 열박음 방식(Shrink-fit)이 있다.
상기한 열박음 방식은 공구홀더에 고온의 열을 가하여 열팽창 시킨 후에 공구를 교환하는 방식으로서 공구홀더 선단의 소형화가 가능하나 열경화로 인해 수명이 제한적이고 공구홀더와 열팽창율이 비슷한 공구강 재질의 공구는 적용할 수 없으며 공구교환을 위해 가열하고 냉각시키는 데 시간이 오래 걸린다. 특히, 고온으로 가열하기 위한 가열장치가 매우 고가이어서 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
이에 대해 적용할 수 있는 기술로 형상기억합금을 이용한 공구 홀더가 소개되어 있다. 대한민국 등록특허 10-0784801호(이하 종래기술이라 한다)에는 형상기억합금(Shape Memory Alloy ; SMA) 링을 이용하여 소형화를 구현하고 높은 회전정밀도를 갖는 형상기억합금을 이용한 초소형 공구 홀더에 대한 기술이 개시되어 있다.
상기 종래기술에 의한 초소형 공구 홀더의 기본구조는 도1에 도시된 바와 같이 주축선단의 공구홀더부분(1)에는 공구 생크부를 삽입할 구멍과 측면에 일정간격으로 슬롯(2)들이 구성되어 있고 링 형태의 형상기억합금(3)이 공구홀더부분(1)에 끼워진다.
이 때 형상기억합금 링은 저온의 마르테사이트 상에서 비교적 쉽게 확대 변형시켜 공구홀더부분(1)에 끼울 수 있고 끼워진 형상기억합금 링(3)이 다시 고온의 오스테나이트 상이 되면 원래 형상으로 돌아가려는 형상기억효과에 의해 복원응력이 발생하여 그 결과 공구홀더부분(1)에 반경방향의 수축변형을 일으켜 삽입된 공구(5)가 체결된다. 이때 측면의 슬롯(2)들은 이 반경방향 변형을 용이하게 하는 역 할을 하게 된다.
상기 종래기술에 개시된 바와 같이, 형상기억합금 공구홀더는 온도에 따라 클램핑 및 언클램핑 작동이 구현되기 때문에 자동 공구 교환 시스템을 구현하기 위해서는 이러한 성질을 이용하여 공구홀더에 공구를 장착 및 탈거하기에 적합한 방법 및 장치가 필요하다.
하지만 상기 종래기술에는 형상기억합금을 이용하여 공구를 클램핑 언클램핑하는 공구홀더에 대한 기술에 대해서는 개시되어 있지만 이에 수반되는 공구홀더에 공구를 장착 및 탈거하는 방법 및 장치에 대해서는 구체적인 언급이 되어 있지 않다.
이에 따라 형상기억합금 공구홀더의 클램핑 언클램핑 원리를 이용하여 공구 교환 시스템의 자동화가 가능하고 초소형 공작기계 시스템에도 적용이 가능한 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법이 요구된다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 형상기억합금 공구홀더의 클램핑 언클램핑 원리를 이용하여 공구 교환 시스템의 자동화가 가능하고 초소형 공작기계 시스템에도 적용이 가능한 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치는, 형상기억합금 기반의 공구홀더에 장착되는 공구를 교환하는 공구교환장치에 있어서, 몸체부와 상기 몸체부의 상면에 설치되고 일측면으로 공구의 출입이 가능한 홈이 형성되며 상기 홈의 단부에서 공구의 측면을 지지하는 그리퍼부 및 상기 몸체부의 하면에 탄성적으로 설치되는 공구지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치는, 상기 그리퍼의 상기 홈에 가이드부가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치는, 상기 그리퍼의 상기 홈에 탄성부재에 의해 작동하는 볼 플런저가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구장착방법은, 형상기억합금 기반의 공구홀더에 공구를 장착하기 위한 방법에 있어서, (a) 공구홀더가 이동하여 공구교환장치에 구비된 공구 상단에 정지하는 단계와 (b) 공구홀더 가 공구삽입구멍이 축소된 상태로 하방으로 이동하여 스프링이 압축변형을 일으키는 단계와 (c) 공구홀더의 형상기억합금이 냉각되어 공구삽입구멍이 확장되고 공구가 스프링의 탄성력에 의해 공구삽입구멍 내로 삽입되는 단계와 (d) 공구홀더가 삽입된 공구와 함께 그리퍼의 일측면으로 이동하는 단계 및 (e) 공구홀더의 형상기억합금이 가열되어 공구삽입구멍에 공구가 클램핑되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구탈거방법은, 형상기억합금 기반의 공구홀더로부터 공구를 탈거하기 위한 방법에 있어서, (a) 공구가 체결된 상태의 공구홀더가 그리퍼로 진입하는 단계와 (b) 공구홀더가 공구 탈거위치에 정지하는 단계와 (c) 공구홀더의 형상기억합금이 냉각되어 공구삽입구멍이 확장되고 공구가 공구홀더에서 분리되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 형상기억합금 기반 공구교환장치 및 공구교환방법에 따르면, 형상기억합금 공구홀더의 클램핑 언클램핑 원리를 이용하여 공구 교환 시스템의 자동화가 가능하고 초소형 공작기계 시스템에도 적용이 가능하다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상 의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2 및 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치를 나타낸 사시도이다.
도면을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치(60)는 몸체부(61)를 구비하고 상기 몸체부(61)에는 후술하는 공구지지부(63)가 삽입되는 홈(616)이 형성되어 있고 상기 공구지지부(63)가 상기 홈(616)을 통하여 돌출되어 있다.
또한 상기 몸체부(61)를 상세하게 설명하면 상기 몸체부(61)는 윗면에서 바라보았을 때 'ㄷ'자 모양이고 측면에서 바라보았을 때 'ㄷ'자 모양이며 정면으로 바라보았을 때 'ㅗ'자 모양의 홈이 형성되어 있는 형태의 입체적인 형상으로 이루어져 있다.
이에 부가하여 설명하면 상기 몸체부(61)의 상체부(611)는 윗면에서 바라보았을 때'ㄷ'자 형상으로 이루어져 일측면으로 공구(5)의 출입이 가능한 홈(612)이 형성되어 있고 상기 홈(612)의 단부(613)에서는 공구(5)의 측면이 지지된다.
상기 몸체부의 하체부(615)는 측면에서 바라보았을 때 'ㄴ'자 형상으로 이루어지고 상기 하체부(615)는 상기 몸체부(61)의 하면을 이룬다. 또한 상기 하체부(615)의 일측면에는 홈(616)이 형성되어 있고 홈(616)의 내부에 후술하는 스프링(64)이 삽입된 후 상기 스프링(64) 위에 공구지지부(63)가 삽입되며 상기 삽입된 공구지지부(63)는 상기 홈(616)에서 돌출되어 있다.
결과적으로 상기 공구지지부(63)는 상기 몸체부(61)의 하면에 출몰 가능하게 탄성적으로 설치되어 있으며 공구(5)의 가공날 부분을 지지한다.
또한 상술한 설명에서 몸체부(61)의 형상을 상세하게 설명하였지만, 상기 몸체부(61)의 형상은 공구교환장치(60)를 바닥에 용이하게 고정하기 위해 고안된 것으로서, 상기의 형상에 한정되는 것이 아니라 예를 들면 도4와 같이 하체부(615)의 형상이 직육면체 형상이어도 무방하며 이외에도 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기와 같은 몸체부(61)의 상면에는, 그리퍼부(62)가 결합되어 있다. 상기 그리퍼부(62)의 형상은 상기 몸체부(61)의 상체부(611)의 형상과 동일한 형상으로서, 일측면으로 공구(5)의 출입이 가능한 홈(622)이 형성되어 있고 상기 홈(622)의 단부(623)에서는 공구(5)의 측면이 지지된다.
또한 상기 그리퍼부(62)의 홈(622)의 단부(623)에는 볼 플런저(미도시)가 구비되어 있다. 상기 볼 플런저는 상기 그리퍼부(62)의 홈(622)의 단부(623)의 내측에 내장되고 상기 볼 플런저의 볼 부분(626)만이 홈(622)의 단부(623)에 돌출되어 있다.
상기 볼 플런저는 스프링과 같은 탄성부재의 작용에 의해 볼(626)이 홈(622)의 단부(623)에서 출몰하도록 하고 볼(626)이 돌출되어 있을 때 그리퍼부(62)의 홈(622)의 단부(623)와 함께 공구(5)를 지지하는 역할을 한다.
또한 상기 그리퍼부(62)에는 가이드부(65)가 가이드 고정판(651)과 함께 볼트결합에 의해 고정된다. 상기 가이드부(65)는 예를 들면 고무소재와 같이 탄성변형이 잘되며 마찰력이 높은 소재로 이루어진다.
상기 가이드부(65)는 그리퍼부(62)의 상면에 그리퍼부(62)의 홈(622)을 중심으로 하여 서로 대향하여 설치되어 있고 가이드부(65) 사이에는 일정한 간격의 간극(652)이 형성된다. 상기 간극(652)은 공구(5)의 직경에 비해 작게 형성된다.
이에 따라 상기 가이드부(65)는, 공구홀더(1)에 삽입된 공구(5)가 그리퍼부(62)의 홈(622)을 통과하여 그리퍼부(62)의 외측으로 빠져나올 때 지지하는 역할을 하여 공구(5)가 공구홀더(1)로부터 이탈하는 것을 방지한다.
이를 다시 상세하게 설명하면 그리퍼부(62)의 홈(622)의 단부(623) 부근의 냉각점에서 형상기억합금(3)이 확장되어 공구홀더(1)에 공구(5)가 삽입된 후 공구교환장치(60) 외측의 가열점에서 형상기억합금(3)을 수축시켜 공구(5)를 클램핑하기 위하여 공구홀더(1)가 이동하는 동안에 마찰력에 의해 공구(5)를 지지함으로써 공구(5)가 공구홀더(1)로부터 이탈하는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기한 냉각점, 가열점 및 공구를 클램핑하거나 언클램핑하는 작용에 대한 구체적인 예에 대해서는 후술한다.
상기의 설명에서는 그리퍼부(62)와 가이드부(65)를 나누어 설명하였으나 상 기 가이드부(65)는 그리퍼부(62)에 포함될 수 있다. 예를 들면 그리퍼부(62)가 마찰력이 높은 소재로 이루어지고 쉽게 탄성변형되는 가이드부(65)를 포함한 형상으로 이루어져 그리퍼부(62)의 홈(622)의 단부(623)에서 공구(5)를 지지함과 아울러 공구(5)가 가열점으로 이동할 때 공구(5)가 공구홀더(1)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 도5 내지 도7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공구교환장치를 이용하여 형상기억합금 기반 공구홀더에 공구를 클램핑 및 언클램핑하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도5는 형상기억합금 기반 공구홀더에 공구를 클램핑 및 언클램핑하는 상태를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도면 우측에 가열 및 냉각장치(100)가 고정되어 있고 도면 좌측에는 스핀들(50)이 위치한다. 이 상태에서 공구홀더(1)가 장착된 스핀들(50) 전체가 가열 및 냉각장치(100)로 이동하여 공구를 클램핑 및 언클램핑 한다.
더 상세하게 설명하면 공구홀더(1)는 스핀들(51)의 이동에 따라 일체화되어 이동하고 공구홀더(1)의 형상기억합금(3)이 가열 및 냉각장치(100)의 가열노즐(33)과 콜드블록(20)의 홈(21) 사이를 오가며 가열 및 냉각되어 공구를 클램핑 및 언클램핑 한다.
바닥면에는 공구(5)를 잡고 유지할 공구교환장치(60)가 구성되어 있다. 공구교환장치(60)의 그리퍼(62)는 한쪽 측면과 위쪽으로 공구의 출입이 가능한 홈이 형성되어 있으며 홈의 단부(623)에서 공구를 잡고 유지한다.
도6는 본 발명의 실시예에 따른 공구교환장치를 이용하여 형상기억합금 기반 공구홀더에 공구를 클램핑하는 과정을 나타내는 도면이다.
상기 도면에는 가열 및 냉각장치(100)의 가열노즐(33) 및 콜드블록(20)과 공구교환장치의 몸체부(61), 그리퍼부(62), 공구지지부(63) 및 스프링(64)이 개략적으로 도시되어 있다.
도면을 참조하면 먼저 공구홀더(1)가 이동하여 공구교환장치(60)에 구비된 공구(5) 상단에 정지하여 도6a의 상태가 된다.
다음으로 공구홀더(1)가 공구삽입구멍이 축소된 상태로 하방으로 이동하여 스프링(64)이 압축변형을 일으킨다. 상세하게 설명하면 진입초기에 공구홀더(1)는 상온상태에 있으므로 공구삽입구멍이 축소된 상태이며 이에 따라 공구홀더(1)는 공구(5)를 삽입하지 못한 채 공구(5)에 하방으로 힘을 가하게 되고 공구지지부(63)는 스프링(64)의 탄성 압축변형을 일으키며 아래쪽으로 이동하게 되어 도6b의 상태가 된다.
다음으로 공구홀더(1)의 형상기억합금(3)이 냉각되어 공구삽입구멍이 확장되고 공구(5)가 스프링(64)의 탄성력에 의해 공구삽입구멍 내로 삽입된다. 상세하게 설명하면 도5b의 상태에서 공구홀더(1)의 형상기억합금 링(3)은 콜드블록(20)과 접촉된 위치에 있게 되므로 일정 시간 후 충분히 냉각되어 공구삽입구멍이 확장되고 공구(5)는 스프링(64)의 탄성력에 의해 공구홀더(1) 내로 삽입되어 도6c의 상태가 된다.
다음으로 공구홀더(1)가 삽입된 공구(5)와 함께 그리퍼(62)의 일측면으로 이 동한다. 상세하게 설명하면 삽입된 공구(5)와 함께 공구홀더(1)는 그리퍼(62) 측면으로 스탭 이송하여 가열된 공기가 분사되는 가열노즐(33)에 위치하는 도5d의 상태가 된다. 이 때 가이드부(65)는 공구홀더(1)에 삽입된 공구(5)가 공구홀더(1)로부터 이탈되는 것을 방지하도록 지지해 주는 역할을 한다.
다음으로 공구홀더(1)의 형상기억합금(3)이 가열되어 공구삽입구멍에 공구(5)가 클램핑된다. 상세하게 설명하면 가열노즐(33)에서 분사되는 가열된 공기에 의해 형상기억합금(3)이 충분히 가열되고 이에 따라 완전히 공구(5)를 클램핑한 공구홀더(1)는 그리퍼(62)의 측면으로 완전히 이탈하여 도6e의 상태가 된다.
이에 따라 형상기억합금 기반 공구홀더에 공구를 클램핑하는 과정이 종료된다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 공구교환장치를 이용하여 형상기억합금 기반 공구홀더에 공구를 언클램핑하는 과정을 나타내는 도면이다.
먼저 공구가 체결된 상태의 공구홀더(1)가 그리퍼(62)로 진입하여 도7a의 상태가 된다. 도면에서는 공구홀더(1)가 그리퍼(62)의 상면으로부터 진입하는 것으로 되어 있으나 진입위치는 특별한 제약이 없어 그리퍼(62)의 측면으로부터 진입하여도 무방하다.
다음으로 공구홀더(1)가 공구 탈거위치에 정지한다. 상세히 설명하면 공구(5)가 공구홀더(1)에서 탈거되는 위치에서 공구홀더(1)의 형상기억합금(3)은 콜드블록(20)과 접촉하여 냉각되는 도6b의 상태가 된다. 이 때 공구(5)는 그리퍼(62)의 홈 단부(623)와 볼 플런저(626)에 의해 단단하게 고정된 상태가 된다.
다음으로 공구홀더(1)의 형상기억합금(3)이 냉각되어 공구삽입구멍이 확장되고 공구(5)가 공구홀더(1)에서 분리된다. 상세히 설명하면 언클램핑이 가능한 온도까지 냉각된 후에 스핀들(50)이 위로 이동하면 삽입되었던 공구(5)는 공구교환장치(60)에 남게 되어 도7c의 상태가 된다.
이에 따라 형상기억합금 기반 공구홀더(1)에 공구를 언클램핑하는 과정이 종료된다.
상기한 설명에서는 단일의 공구교환장치(60)에 대해 설명하였지만 이러한 공구교환장치(60)를 복수로 구성하여 도8과 같은 공구메거진(70)을 구성할 수 있다. 도면을 참조하면 공구메거진(70)은 반시계 방향으로 회전하고 상측의 공구교환장치(60a)에서 공구(5)의 교환이 이루어진다.
상기에서 공구메거진(70)은 반시계 방향으로 회전하고 상측의 공구교환장치(60a)에서 공구(5)의 교환이 이루어진다고 설명하였으나 공구메거진(70)의 회전방향과 공구의 교환이 이루어지는 공구교환장치(60a)의 위치는 임의로 하여도 무방하다.
이에 따라 형상기억합금 공구홀더의 클램핑 언클램핑 원리를 이용하여 공구 교환 시스템의 자동화가 가능하고 초소형 공작기계 시스템에도 적용이 가능한 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법을 구현하는 것이 가능하다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통 상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도1은 종래기술에 의한 초소형 공구 홀더의 기본구조를 나타내는 도면
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치를 나타낸 사시도
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치를 나타낸 사시도
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치를 나타낸 사시도
도5는 형상기억합금 기반 공구홀더에 공구를 클램핑 및 언클램핑하는 상태를 도시한 도면
도6a 내지 도6e는 본 발명의 실시예에 따른 공구교환장치를 이용하여 형상기억합금 기반 공구홀더에 공구를 클램핑하는 과정을 나타내는 도면
도7a 내지 도7c는 본 발명의 실시예에 따른 공구교환장치를 이용하여 형상기억합금 기반 공구홀더에 공구를 클램핑하는 과정을 나타내는 도면
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치를 이용한 공구메거진을 나타낸 평면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 펠티어 소자 20 : 콜드블록
33 : 가열노즐 60 : 공구교환장치
61 : 몸체부 62 : 그리퍼부
63 : 공구지지부 64 : 스프링

Claims (5)

  1. 형상기억합금 기반의 공구홀더에 장착되는 공구를 교환하는 공구교환장치에 있어서,
    몸체부;
    상기 몸체부의 상면에 설치되고 일측면으로 공구의 출입이 가능한 홈이 형성되며 상기 홈의 단부에서 공구의 측면을 지지하는 그리퍼부; 및
    상기 몸체부의 하면에 탄성적으로 설치되는 공구지지부를
    포함하는 것을 특징으로 하는 공구교환장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼의 상기 홈에는 가이드부가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 공구교환장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼의 상기 홈에 탄성부재에 의해 작동하는 볼 플런저가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공구교환장치
  4. 형상기억합금 기반의 공구홀더에 공구를 장착하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 공구홀더가 이동하여 공구교환장치에 구비된 공구 상단에 정지하는 단계;
    (b) 공구홀더가 공구삽입구멍이 축소된 상태로 하방으로 이동하여 스프링이 압축변형을 일으키는 단계;
    (c) 공구홀더의 형상기억합금이 냉각되어 공구삽입구멍이 확장되고 공구가 스프링의 탄성력에 의해 공구삽입구멍 내로 삽입되는 단계;
    (d) 공구홀더가 삽입된 공구와 함께 그리퍼의 일측면으로 이동하는 단계; 및
    (e) 공구홀더의 형상기억합금이 가열되어 공구삽입구멍에 공구가 클램핑되는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 공구장착방법
  5. 형상기억합금 기반의 공구홀더로부터 공구를 탈거하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 공구가 체결된 상태의 공구홀더가 그리퍼로 진입하는 단계;
    (b) 공구홀더가 공구 탈거위치에 정지하는 단계;
    (c) 공구홀더의 형상기억합금이 냉각되어 공구삽입구멍이 확장되고 공구가 공구홀더에서 분리되는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 공구탈거방법
KR1020090106792A 2009-11-06 2009-11-06 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법 KR101055272B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090106792A KR101055272B1 (ko) 2009-11-06 2009-11-06 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090106792A KR101055272B1 (ko) 2009-11-06 2009-11-06 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110049992A true KR20110049992A (ko) 2011-05-13
KR101055272B1 KR101055272B1 (ko) 2011-08-09

Family

ID=44360867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090106792A KR101055272B1 (ko) 2009-11-06 2009-11-06 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101055272B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107553156A (zh) * 2017-09-27 2018-01-09 无锡康柏斯机械科技有限公司 一种通过增加摩擦力对部件进行夹紧的夹紧方法
WO2021095923A1 (ko) * 2019-11-14 2021-05-20 한국생산기술연구원 극저온 냉각 공구 홀더 탈착을 위한 스핀들 조립체 및 이를 포함하는 머시닝 센터
WO2021095924A1 (ko) * 2019-11-14 2021-05-20 한국생산기술연구원 극저온 냉각 공구 예비 냉각을 위한 머시닝 센터 및 이의 제어방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6113498B2 (ja) * 2012-12-27 2017-04-12 東芝機械株式会社 焼嵌めホルダ用自動工具交換システム
KR101380480B1 (ko) * 2013-03-15 2014-04-01 권영기 타이로드엔드의 센터 가공용 지그

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3973863A (en) 1975-01-10 1976-08-10 Excellon Industries Drill changing device
FR2768071B1 (fr) * 1997-09-05 1999-11-12 E P B Emile Pfalzgraf Dispositif pour l'assemblage et le desassemblage d'un outil avec un porte-outils
DE202004013916U1 (de) 2004-09-07 2006-01-12 Haimer Gmbh Gerät zum Spannen eines Rotationswerkzeugs in einem Werkzeughalter
KR100784801B1 (ko) 2006-12-20 2007-12-14 한국기계연구원 형상기억합금을 이용한 초소형 공구 클램핑 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107553156A (zh) * 2017-09-27 2018-01-09 无锡康柏斯机械科技有限公司 一种通过增加摩擦力对部件进行夹紧的夹紧方法
WO2021095923A1 (ko) * 2019-11-14 2021-05-20 한국생산기술연구원 극저온 냉각 공구 홀더 탈착을 위한 스핀들 조립체 및 이를 포함하는 머시닝 센터
WO2021095924A1 (ko) * 2019-11-14 2021-05-20 한국생산기술연구원 극저온 냉각 공구 예비 냉각을 위한 머시닝 센터 및 이의 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101055272B1 (ko) 2011-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101055272B1 (ko) 형상기억합금 기반 공구홀더의 공구교환장치 및 공구교환방법
US6126526A (en) Universal grinding machine
PL205796B1 (pl) Urządzenie zaciskowe z oprawką zaciskową i zaciskanym w niej czopem zaciskowym i układ urządzeń zaciskowych
JP2003266262A (ja) クランプ装置
KR20000068848A (ko) 공구홀더를 가진 공구의 조립 및 분해용 장치
KR101144617B1 (ko) 형상기억합금 콜렛척
KR20110064708A (ko) 형상기억합금을 이용한 공구 홀더 및 공구 고정방법
KR20090085535A (ko) 공작물 클램핑 고정구
EP1629921B1 (en) Electric discharge machine and machining method therefor
JP2018001399A (ja) クランプ装置
KR101707385B1 (ko) 금형 가공 장치
JP2013519533A (ja) 機械加工用の工具、およびかかる工具の切削インサートを配向するための方法
US2912249A (en) Tool clamps
KR101474119B1 (ko) 툴 지지유닛 및 이를 갖는 유리 가공 장치
US20070167302A1 (en) Machine tool and method for changing tools on this machine tool
JP5656460B2 (ja) マニピュレータのツール保持具
JP2013057434A (ja) マイクロチャネル熱交換器の製造方法
JP2024080330A (ja) 溶接用固定治具及び溶接ワークの製造方法
JP6415952B2 (ja) 工作機械
US6944941B2 (en) Method for assembling cassette-loaded microcomponents
KR100881464B1 (ko) 플레이트 고정용 척
JP4715837B2 (ja) 円筒状部材の中心位置合わせ装置
WO2011083883A1 (ko) 형상기억합금 기반 공구홀더의 클램핑 및 언클램핑 작동을 위한 가열 및 냉각장치
KR20150064777A (ko) 터릿 공구대를 구비한 공작기계
JP2007030106A (ja) 切削具の焼嵌ホルダーへのセット方法および焼嵌装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140605

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150609

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160608

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170621

Year of fee payment: 7