KR20120118878A

KR20120118878A - 힌지핀을 이용한 어댑터 교환형 공구홀더

Info

Publication number: KR20120118878A
Application number: KR1020110036505A
Authority: KR
Inventors: 박중한
Original assignee: 이더블유에스 코리아 주식회사
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-10-30
Also published as: KR101229465B1

Abstract

본 발명은 공구홀더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어댑터를 교환할 수 있는 어댑터 교환형 공구홀더로서 상기 어댑터에 체결홈을 형성하고 바디에는 상기 체결홈에 착탈되는 블록 및 볼트를 형성하되 상기 블록을 바디에 결합되어 있는 힌지핀을 중심으로 회동 가능하게 구성하여 어댑터에 체결 및 분리를 간편하게 한 공구홀더이다.

Description

힌지핀을 이용한 어댑터 교환형 공구홀더{Tool holder}

본 발명은 공구홀더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어댑터를 교환할 수 있는 어댑터 교환형 공구홀더로서 상기 어댑터에 체결홈을 형성하고 스핀들에는 상기 체결홈에 착탈되는 블록 및 볼트를 형성하되 상기 블록을 스핀들에 결합되어 있는 힌지핀을 중심으로 회동 가능하게 구성하여 어댑터에 결합 및 분리를 간편하게 한 힌지핀을 이용한 어댑터 교환형 공구홀더이다.

일반적으로 터렛공구대 등에 사용되는 공구홀더 중 회전공구가 착탈되는 공구홀더는 여러 가지 타입이 있다. 이 중 주로 터렛공구대에 사용되는 공구홀더로서는 유럽특허청 공개번호 EP 1 358 960 A1호로 공개되어 있는 공구홀더가 있다. 상기 EP 1 358 960 A1호(이하 "960 특허"라 한다)의 도 1에 공개되어 있는 공구홀더(도 8 및 도 9에 도시되어 있다)는 스핀들(2)에 콜릿척 수용부(4)가 형성되고 공구(7)가 체결되어 있는 콜릿척(6)에는 장력조절너트(10)가 체결되어 있으며 스핀들에 형성된 외부나사(11)에 의해 스핀들과 결합된다.

이런 종래의 공구홀더는 공구교환을 하기 위해서는 장력조절너트를 어느 정도 푼 뒤 콜릿척에 형성된 절개부의 틈이 벌어지도록 하여 공구를 빼내고 새로운 공구를 체결하거나 콜릿척(6)과 장력조절너트(20) 전체를 빼내고 새로운 공구가 체결되어 있는 삽입클램프(23)를 스핀들에 끼우고 나사홀(20)에 체결스크류(30)를 죔으로써 콜릿척 또는 삽입클램프를 스핀들에 고정한다.

먼저, 전자의 경우 콜릿척에 체결될 수 있는 공구를 교환하기 위한 것으로서 공구교환 시 공구마다 일일이 정도 및 돌출길이 등의 조정작업이 필요하므로 공구세팅에 소모되는 시간이 많고 이로써 작업효율이 현저히 떨어지며, 어댑터 전체를 교체하는 후자의 경우 나사{도시된 도면에는 4개의 나사홀(20)이 형성되어 있다}를 모두 풀고 다시 죄는 형태로 삽입클램프(어댑터)를 고정하는 방식인데 이 역시 공구교환 시 세팅이 필요하므로 소모되는 시간이 많이 걸릴 수밖에 없다.

또한, 이러한 후자의 방식은 어댑터가 결합된 상태에서 분리된 뒤 다시 체결될 때 원상태 그대로 체결된다는 보장이 없으므로 이로 인해 원상태보다 가공정밀도가 떨어질 수 있는 우려가 있다.

이러한 불합리한 점을 해결하고자 상기 960 특허에서는 도 10과 같은 공구홀더를 제안하고 있다. 즉, 960 특허에서 제안하고 있는 공구홀더는 스핀들 내에 콜릿척 수용부(4)를 형성하고 상기 콜릿척 수용부(4)에 삽입클램프(23)가 형성되고 상기 삽입클램프(23)는 체결스크류(30)에 의해 스핀들에 체결되는 방식을 취하고 있다.

이러한 종래의 방식은 콜릿척을 사용하거나 사용하지 않는 어댑터 모두에 사용할 수는 있는 것으로 보이나, 이러한 방식 역시 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 종래의 공구홀더가 가지고 있는 문제점을 해결하지 못하고 있다.

먼저, 체결스크류(30)를 사용하여 체결함으로써 삽입클램프를 분리하고 재 체결할 경우 분리되기 전 결합상태를 유지할 수 없다는 단점이 있으며, 4개의 체결나사를 모두 풀고 다시 죄어야만 교환할 수 있으므로 나사를 풀고 죄는데 많은 시간이 걸리며, 나사가 삽입클램프에 고정되어 있지 않으므로 나사 분실의 우려가 있는 등 종래 공구홀더의 문제를 그대로 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 어댑터를 교환할 수 있어 다양한 공구를 하나의 공구홀더로서 사용할 수 있는 공구홀더를 제공하되, 상기 공구홀더의 어댑터에는 체결홈을 형성하고 스핀들에는 상기 체결홈에 착탈되는 블록 및 볼트를 형성하여 상기 블록이 스핀들에 결합되어 있는 힌지핀을 중심으로 회동될 수 있어 어댑터의 결합 및 분리가 편리한 공구홀더를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 어댑터의 일측에 키를 형성하고 상기 키의 형상과 부합되는 키결합홈을 스핀들에 형성하여 어댑터를 분리한 뒤 다시 체결할 경우 항상 일정한 위치로 어댑터가 결합될 수 있어 분리 전 원상태대로 결합되어 별도의 정도조정작업이 필요치 않은 공구홀더를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 공구홀더는 바디와, 상기 바디 내부에 형성된 스핀들과, 상기 스핀들에 삽입되는 어댑터를 포함하여 구성하며, 상기 어댑터는 일측에 하나 이상의 체결홈을 형성하고, 상기 스핀들에는 힌지핀을 중심으로 회동 가능한 블록과, 상기 블록에 형성된 볼트홀에 체결되는 볼트를 포함하여 구성하며, 상기 볼트가 블록에 체결될수록 어댑터를 스핀들에 견고하게 고정할 수 있도록 형성한다.

본 발명은 어댑터를 교환할 수 있어 다양한 공구를 하나의 공구홀더로서 사용할 수 있는 공구홀더를 제공하되, 상기 공구홀더의 어댑터에는 체결홈을 형성하고 스핀들에는 상기 체결홈에 착탈되는 블록 및 볼트를 형성하여 상기 블록이 스핀들에 결합되어 있는 힌지핀을 중심으로 회동될 수 있어 어댑터의 고정 및 분리가 편리하며, 상기 어댑터의 일측에 키를 형성하고 상기 키의 형상과 부합되는 키 결합홈을 스핀들에 형성하여 어댑터를 스핀들에 끼워넣을 때 어댑터에 마련된 체결홈이 블록 및 볼트에 정확히 위치할 수 있도록 하며, 어댑터를 분리한 뒤 다시 체결할 경우 항상 일정한 위치로 어댑터가 결합될 수 있어 분리 전 원상태대로 결합되어 별도의 정도조정작업이 필요치 않다.

도 1은 본 발명의 사시 구성예시도
도 2는 본 발명의 구성도
도 3은 어댑터의 형상 예시도
도 4는 스핀들에 블록이 결합된 예시도
도 5와 도 6은 본 발명의 작동상태 예시도
도 7은 본 발명의 일부구성도
도 8 내지 도 10은 종래 공구홀더의 구성도

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 사시 구성예시도이고, 도 2는 본 발명의 구성도이며, 도 3은 어댑터의 형상 예시도이고, 도 4는 스핀들에 블록이 결합된 예시도이며, 도 5와 도 6은 본 발명의 작동상태 예시도이고, 도 7은 본 발명의 일부구성도로서, 본 발명에 의한 공구홀더는 스핀들(2)로 회전력을 전달받아 회전공구(13)로 전달하는 공구홀더에 있어서, 상기 공구홀더는 바디(1)와, 상기 바디(1) 내부에 형성된 스핀들(2)과, 상기 스핀들(2)에 삽입되는 어댑터(3)를 포함하여 구성되며, 상기 어댑터(3)는 일측에 하나 이상의 체결홈(4)이 형성되고, 상기 스핀들(2)에는 힌지핀(7)을 중심으로 회동 가능한 블록(5)과, 상기 블록(5)에 형성된 볼트체결홀(5a)에 체결되는 볼트(6)를 포함하여 구성되되, 상기 볼트(6)가 블록(5)에 체결될수록 어댑터(3)는 스핀들(2)에 밀착 고정할 수 있다.

먼저, 본 발명이 제안하는 공구홀더는 회전동력이 스핀들(2)로 전달되는 모든 종류의 공작기계에 사용될 수 있는데, 특히 정밀성이 요구되는 공작기계 즉, 머시닝센터나 자동선반용 공구홀더로 사용할 수 있고 이러한 공작기계에 장착되어 사용되는 터렛공구대에도 사용될 수 있다.

즉, 바디(1)와 일체로 형성되거나 분할 형성된 생크(16)가 공작기계에 형성된 생크결합홈(도시하지 않음)에 체결되면 공작기계에 형성된 모터의 동력이 다양한 형태의 동력전달구성을 거쳐 스핀들(2)로 전달되고{도시된 실시예는 스핀들(2)에 키(15)가 결합되어 있는 형태로서 키(15)를 통해 동력이 전달된다} 전달된 동력은 스핀들(2)에 결합되는 어댑터(3)를 거쳐 회전공구(13)로 전달이 이루어진다.

상기 바디(1)는 내부에 스핀들(2)이 내장되어 있으며 일측에 커버(11)가 형성되어 있는데, 본 발명에 의한 공구홀더는 상기 커버(11)는 바디(1)에 고정되어 있어 커버(11)와 바디(1)를 하나의 구성품으로 보아도 무방하다.

상기 스핀들(2)은 스핀들(2)의 일측 외주면에 형성된 베어링(12)에 의해 지지 받으며 특히 도시된 실시예의 베어링(12)은 테이퍼 롤러베어링이며, 상기 스핀들(2)에는 어댑터(3)가 삽입된다.

이때 상기 어댑터(3)는 도시된 바와 같이 콜릿척(8)이 형성되어 있는 형태의 어댑터(3)일 수도 있고 콜릿척(8)이 없는 타입 즉, 사이드 록형, 밀링 아바형 등이 될 수도 있다.

상기 어댑터(3)는 일측에 하나 이상의 체결홈(4)이 형성되는데 도시된 실시예는 어댑터(3)의 원주면을 따라 총 3개의 체결홈(4)이 등간격으로 분할 형성되어 있으며, 상기 스핀들(2)에는 힌지핀(7)을 중심으로 회동가능한 블록(5)이 형성되고 상기 블록(5)에는 볼트체결홀(5a)이 형성되어 볼트(6)가 체결된다.

이러한 기본적인 구성을 가지는 본 발명에 의한 공구홀더는 블록(5)의 회동에 의하여 어댑터(3)를 스핀들(2)에 결합 및 분리할 수 있다.

즉, 도 1의 상태는 어댑터(3)가 스핀들(2)에 결합되어 있는 상태의 구성도로서, 블록(5)이 어댑터(3) 쪽으로 회동되어 볼트(6)의 머리부(6a)의 상부끝단면과 스핀들(2)의 상부끝단면이 평행한 상태로서, 이 상태에서 볼트(6)를 죄게 되면 볼트(6)의 머리부(6a)가 어댑터(3)와 스핀들(2)을 더욱 밀착시키는 방향으로 힘이 작용하여 결국 어댑터(3)가 스핀들(2)에 완전히 밀착 고정된다.

공구교환을 위해 어댑터(3)를 스핀들(2)에서 분리할 때에는 볼트(6)의 머리부(6a)가 체결홈(4)의 테이퍼홈(4a)을 빠져나올 정도로 볼트(6)를 블록(5)에서 푼 뒤 볼트(6)와 블록(5)을 회동시키면 어댑터(3)를 스핀들(2)에서 빼낼 수 있다.

결국, 볼트(6)의 머리부(6a)에 형성된 테이퍼면(6b)과 어댑터(3)에 형성된 체결홈(4)의 테이퍼홈(4a)은 볼트(6)가 블록(5)에 결합될수록 서로 밀착되게 되어 결합중심점을 찾아서 볼트(6)가 결합되므로 어댑터(3)의 결합위치를 자연스럽게 보정해주게 된다.

상기 어댑터(3)의 일측에는 스핀들(2)로 전달된 동력을 어댑터(3)로 전달하기 위해서는 키(9)가 형성되는 것이 바람직한데 어댑터(3)에 키(9)를 형성할 경우 상기 키(9)의 형상과 동일한 형상의 키결합홈(10)이 스핀들(2)에 형성되어 어댑터(3)의 결합위치를 항상 일정하게 유지해주는 효과가 발생하므로 키(9)와 키결합홈(10)을 구성해주는 것이 더욱 바람직하다.

즉, 도 3과 같은 형상의 키(9)가 형성되면 상기 키(9)와 결합되는 키결합홈(10)의 중심축 역시 키(9)의 중심축과 평행하여야 하므로 이러한 상태를 유지하면서 반복 결합될 수 있다.

실제로 일반적인 공구홀더의 경우 최초 결합시에는 정밀도 조정이 이루어져서 소망하는 가공정밀도가 얻어지나 어댑터(3)를 분리한 뒤 다시 결합할 때 최초 결합상태와 다르게 결합이 이루어지면서 가공정밀도가 급격히 떨어질 수 있다. 따라서, 어댑터(3) 역시 공구교환을 위해 분리하였더라도 최초 결합상태를 유지하면서 다시 결합될 수 있다면 이러한 가공정밀도의 확보가 용이하므로 본 발명은 이러한 키(9)와 상기 키(9)의 형성과 동일한 형성의 키결합홈(10)을 이용하여 어댑터(3)의 결합상태를 분리하기 전 결합상태 즉, 초기에 정도를 맞추어 놓은 결합상태를 지속적으로 유지할 수 있다.

또한, 상기 스핀들(2)에는 키결합홈(10)을 형성하되 상기 키결합홈(10)의 중심축 연장선상에는 하나의 블록(5)만 위치하도록 형성하는 것이 더욱 바람직한데, 이는 스핀들(2)에 대한 어댑터(3)의 결합위치의 안내를 용이하게 하여 사용자의 편리성을 돕기 위함이다.

상술한 실시예에서, 키(9)의 길이방향 중심축의 연장선상에 형성된 볼트(6)는 나머지 볼트(6)와는 색상을 다르게 하거나 별도의 식별표시를 하여 구분이 용이하도록 형성하면 사용자는 어댑터(3)의 결합위치를 더욱 쉽게 파악할 수 있다.

이때, 볼트(6) 이외에 블록(5)에도 이러한 색상이나 식별표시를 할 수 있고 경우에 따라 스핀들(2)의 단면에도 별도의 표시가 가능하다.

도 7은 본 발명의 일부구성도로서, 블록(5)과 결합되는 힌지핀(7)의 일측에 어댑터(3)의 결합과 분리에 따라 작동하는 볼플란자(22)의 볼(23)이 안착할 수 있는 위치홈(7a)을 마련하여 블록(5)의 스토퍼장치(20)를 형성한 것이다. 상기 스토퍼장치(20)는 블록(5)이 특정한 위치 즉, 도 1과 같은 어댑터(3)의 결합위치나 도 6과 같이 어댑터(3)를 분리하기 위한 위치에 도달했을 경우 사용자 등에 의해서 외력이 작용하지 않는 이상 움직임이 제한되도록 형성할 수 있는데, 이러한 스토퍼장치가 없는 경우에는 도 5와 도 6을 참고로 하나의 블록(5)은 자중에 의해 어댑터(3)를 결합할 수 있는 쪽으로 향하고 나머지 두 개의 블록(5)은 자중에 의해 어댑터의 외부 쪽으로 향하고 있을 경우, 사용자는 상부의 블록(5)에 하나의 볼트(6)를 죄고 난 뒤 하부 블록(5) 중 하나를 어댑터(3) 쪽으로 회동시킨 뒤 블록(5)과 볼트(6)가 체결홈(4)에서 빠지지 않도록 이를 잡고 있는 상태에서 볼트(6)를 죄어 주어야 하는 불편함이 있을 수 있다.

따라서, 이러한 상태에서도 그 위치를 유지시켜 줄 수 있는 스토퍼장치(20)가 필요한데, 상기 스토퍼장치(20)는 도 7에 도시된 바와 같이 블록(5)과 결합되어 있는 힌지핀(7)에 형성된 위치홈(7a)과 스핀들(2)에 장착되어 있는 볼플란자(22)를 포함하여 구성된다.

즉, 블록(5)을 스핀들(2)에 결합할 때 힌지핀(7)에 마련되어 있는 위치홈(7a)의 방향성을 감안하여 힌지핀(7)을 블록(5)에 단단히 압입 결합한다. 이후 추가로 고정스크류(14)를 추가 결합하여 힌지핀(7)의 방향성을 잃지 않도록 하며, 대신 스핀들(2)과 힌지핀(7)은 헐거운 결합으로 하여 힌지핀(7)의 회동운동이 원활하도록 한다.

좀 더 상세하게 동작을 살펴보면, 도 7과 같이 블록(5)이 결합상태로 향한 경우에는 힌지핀(7)의 오른쪽에 형성된 위치홈(7a)에 볼플란자(22)의 볼(23)이 안착되는 반면 왼쪽에 형성된 위치홈(도시하지 않음)에는 볼플란자(22)의 볼(23)이 끼워지지 않은 상태가 되어 볼(23)이 볼플란자(22)의 내부에 들어가 있는 상태가 된다. 반대로, 블록이 분리상태로 향한 경우에는 도면의 오른쪽 볼플란자(22) 내부로 볼이 들어가 있는 상태가 되고 왼쪽 볼플란자(22)의 볼(22)이 힌지핀(7)에 형성된 위치홈에 끼워져 그 위치를 유지한다.

즉, 블록(5)은 볼플란자(22)와 힌지핀(7) 상에 마련된 위치홈(7a)과의 상호작용에 의하여 블록(5)에 별도의 외력이 작용하지 않는 이상 결합과 분리를 위한 위치를 유지할 수 있다.

상기 실시예에서 볼플란자(22)와 힌지핀(7) 상의 위치홈(7a)은 좌우의 위치를 서로 바뀌어서 적용할 수는 있으나 결합과 분리의 짝은 유지하여야만 적절한 결과를 얻을 수 있음은 당연하다.

또한, 상술한 실시예에서 어댑터(3)가 스핀들(2)에 밀착되는 면에는 스핀들(2)에 체결되어 있는 볼플란자(22)로 인하여 돌출이 발생하는데 이를 흡수하기 위하여 어댑터(3)에 홈(25)을 형성하는 것 또한 당연하다.

본 발명의 설명 중 블록(5)을 회동시킨다는 표현은 블록(5)과 함께 결합되어 있는 볼트(6)를 회동시킨다는 뜻으로서 실제 사용에 있어서는 볼트(6)를 이용해 블록(5)을 회동시켜야할 것이다.

1. 바디 2. 스핀들
3. 어댑터 4. 체결홈
4a. 테이퍼홈 5. 블록
5a. 볼트체결홀 6. 볼트
6a. 머리부 6b. 테이퍼면
7. 힌지핀 7a. 위치홈
8. 콜릿척 9. 키
10. 키결합홈 11. 커버
12. 베어링 13. 회전공구
14. 고정스크류 15. 키
16. 생크 20. 스토퍼장치
21. 고정볼트 22. 볼플란자
23. 볼 24. 너트
25. 홈

Claims

스핀들(2)로 회전력을 전달받아 회전공구로 전달하는 공구홀더에 있어서,
상기 공구홀더는 바디(1)와, 상기 바디(1) 내부에 형성된 스핀들(2)과, 상기 스핀들(2)에 삽입되는 어댑터(3)를 포함하여 구성되며, 상기 어댑터(3)는 일측에 하나 이상의 체결홈(4)이 형성되고, 상기 스핀들(2)에는 힌지핀(7)을 중심으로 회동 가능한 블록(5)과, 상기 블록(5)에 형성된 볼트체결홀(5a)에 체결되는 볼트(6)를 포함하여 구성되되, 상기 볼트(6)가 블록(5)에 체결될수록 어댑터(3)를 스핀들(2)에 밀착 고정할 수 있는 것이 특징인 공구홀더
제1항에 있어서,
상기 볼트(6)는 머리부에 테이퍼면이 형성되어 있고, 어댑터(3)에 형성된 체결홈(4) 역시 테이퍼홈(4a)이 형성되어 있어, 상기 볼트(6)가 블록(5)과 결합되면서 테이퍼부가 서로 접하면서 어댑터(3)의 위치를 보정하는 것이 특징인 공구홀더
제1항에 있어서,
상기 어댑터(3)의 일측에는 키가 형성되고, 스핀들(2)에는 상기 키의 형상에 부합되는 키결합홈이 형성되어 어댑터(3)를 분리한 뒤 다시 체결할 경우 항상 일정한 위치로 결합될 수 있는 것이 특징인 공구홀더
제1항에 있어서,
상기 스핀들(2)에는 키결합홈을 형성하되 상기 키결합홈의 중심축 연장선상에는 하나의 블록(5)만 위치하도록 형성된 것이 특징인 공구홀더
제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 키의 길이방향 중심축의 연장선상에 형성된 볼트(6)나 블록(5) 중 적어도 하나는 다른 볼트(6)나 블록(5)과는 색상이나 식별표시로 인해 구분되도록 형성되어 있는 것이 특징인 공구홀더
제1항에 있어서,
상기 블록(5)은 특정한 위치에 도달했을 경우 외력이 작용하지 않는 이상 움직임이 제한될 수 있도록 스토퍼장치(20)가 형성되어 있는 것이 특징인 공구홀더
제6항에 있어서,
상기 스토퍼장치(20)는 블록(5)과 결합되어 있는 힌지핀(7)에 형성된 위치홈(7a)과 스핀들(2)에 장착되어 있는 볼플란자(22)와, 상기 볼플란자(22)에 일부가 삽입되어 있는 볼(23)과, 상기 볼플란자(22)를 스핀들(2)에 고정시켜주는 고정볼트(21)를 포함하여 구성 구성된 것이 특징인 공구홀더