KR20130018128A - 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치 - Google Patents

초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치 Download PDF

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Abstract

[과제] 저비용이고 또한 소형의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치의 제공.
[해결 수단] 가공 공구(3)가 부착되는 가공 공구 홀더(4)와, 가공 공구 홀더(4)를 유지하는 홀더 받이 구멍이 복수 설치된 툴 스토커(5)와, 축선 주위에 회전구동되는 스핀들과, 스핀들에 형성된 중공의 본체 슬리브 속에 배치되는 초음파 진동자와, 초음파 진동자에 동축 상에 연접되고, 또한 본체 슬리브의 내주벽에 구속 고정되고, 초음파 진동자에 의해 여기된 초음파 진동을 가공 공구 홀더를 통하여 가공 공구에 전달하는 지지혼을 포함하는 초음파 스핀들 유닛(2)을 갖고, 가공 공구 홀더(4)는, 측동부에 툴 스토커(5)의 홀더 받이 구멍 내에서 회전을 구속받는 회전 구속부를 갖고, 툴 스토커(5)의 홀더 받이 구멍 내에 유지된 상태에서 스핀들의 회전에 의해 지지혼에 대하여 나사에 의해 착탈된다.

Description

초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치{AUTOMATIC TOOL CHANGER OF ULTRASONIC MACHINE}
본 발명은 초음파 가공기의 가공 공구를 자동적으로 교환하는 자동 공구 교환 장치에 관한 것이다.
머시닝 센터 등의 공작기계에는 가공 공구를 자동적으로 교환하는 자동 공구 교환 장치(ATC; Automatic Tool Changer)를 구비한 것이 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 공구 교환 암 유닛을 가지지 않고, 주축 머리의 X축방향과 Z축방향의 직교 2축방향의 이동위치 결정 동작으로, 주축 장착 공구의 주축, 공구 매거진 사이의 공구 교환을 행하는 머시닝 센터가 개시되어 있다.
공구 교환시에는, 주축 머리를 공구 매거진측에 수평으로 이동시켜 매거진의 파지 발톱으로 현재의 공구를 파지하고, 주축에 대한 현재의 공구의 클램핑을 해제하고, 주축 머리를 상측으로 상승시켜 현재의 공구로부터 떼어낸다. 이어서, 매거진을 선회시켜 다음 공구를 공구 교환 위치로 이동시키고, 주축 머리를 하측으로 이동하고, 다음 공구의 섕크부를 주축 테이퍼 구멍 내에 삽입하고 클램핑을 행하고, 주축 머리를 반 매거진측으로 수평으로 이동시킨다. 이것에 의해, 다음 공구가 공구 매거진으로부터 떨어져, 공구 교환이 행해진다.
또한 본 출원인은, 비특허문헌 1에 기재된 바와 같이, ATC 대응형 정밀 초음파 가공기를 개발하고 있다. 이 ATC 대응형 정밀 초음파 가공기에는, 독자의 초음파 로터리 스핀들이 탑재되어 있고, ATC에 대응하기 위하여, 초음파 가공 공구를 세팅한 복수의 초음파 아버를 스토커에 탑재하고, 초음파 아버를 테이퍼 맞춤에 의해 교환하는 방식을 채용하고 있다. 초음파 아버에는, 초음파 가공 공구 외에, 초음파 진동자, 초음파 혼이나 전원 접속부가 구비되어 있고, 가공기 본체의 전원 공급부에서의 급전에 의해 초음파 진동자가 구동된다.
일본 특허 제2829212호 공보
타케 요시히로, ATC 대응형 40kHz 정밀 초음파 가공기의 개발, 세라믹스, 공익사단법인 일본 세라믹스 협회, 2004년, 제39권, 12월호, 페이지 p.986-989
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
상기한 바와 같이, ATC 대응형 정밀 초음파 가공기에서는, 초음파 가공 공구에 초음파 진동을 발생시킬 필요가 있기 때문에, 초음파 아버에 초음파 진동자, 초음파 호른이나 전원 접속부 등의 초음파 발진부가 설치되어 있다. 그 때문에 교환용의 초음파 아버에 초음파 가공 공구마다 초음파 발진부가 구비되어 되어, 초음파 아버의 비용이 높아지고, 또한 장치가 커진다고 하는 문제가 있다.
그래서, 본 발명에서는, 저비용이고 또한 소형의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치는 가공 공구가 부착되는 가공 공구 홀더와, 가공 공구 홀더를 유지하는 홀더 받이 구멍이 복수 설치된 툴 스토커와, 축선 둘레로 회전 구동되는 스핀들과, 스핀들에 형성된 중공의 본체 슬리브 중에 배치되는 초음파 진동자와, 초음파 진동자에 동축 상에 연접되고, 또한 본체 슬리브의 내주벽에 구속 고정되어, 초음파 진동자에 의해 여기된 초음파 진동을 가공 공구 홀더를 통하여 가공 공구에 전달하는 지지혼을 포함하는 초음파 스핀들 유닛을 갖고, 가공 공구 홀더는 측동부에 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내에서 회전을 구속되는 회전 구속부를 갖고, 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내에 유지된 상태에서 스핀들의 회전에 의해 지지혼에 대하여 나사에 의해 착탈되는 것이다.
본 발명의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치에 의하면, 툴 스토커의 홀더 받이 구멍에 유지된 상태의 가공 공구 홀더에 대하여, 지지혼을 스핀들에 의해 회전시켜, 나사에 의해 착탈할 수 있다. 이 때, 가공 공구 홀더는, 측동부에 갖는 회전 구속부에 의해, 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내에서 회전이 구속되므로, 가공 공구 홀더가 스핀들에 의해 회전시키는 지지혼에 대하여 동반 회전하지 않고, 가공 공구 홀더는 지지혼에 대하여 죄어서 장착되거나, 또는 풀어서 탈리된다.
회전 구속부는 규격화된 너트의 2면 폭치수에 준하는 평행한 2면을 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 지지혼에 고정된 가공 공구 홀더를, 규격화된 너트와 동일하게 스패너 등의 공구를 사용하여 회전 구속부의 평행한 2면을 협지하고, 회전시켜서, 수작업에 의해 죄거나, 또는 푸는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치는 스핀들을 회전구동하는 모터이며, 스핀들의 회전각도를 제어하여 가공 공구 홀더의 회전각도를 설정 가능한 모터를 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해 가공 공구 홀더를 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내로 되돌릴 때에, 스핀들을 회전시켜 가공 공구 홀더의 회전 구속부가 툴 스토커의 홀더 받이 구멍과 대응하는 배치가 되도록 회전각도를 설정하여, 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내에 원활하게 끼워 넣는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치는 스핀들을 회전구동하는 모터이며, 가공 공구 홀더에 가해지는 회전 토크를 검출 가능한 모터를 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 스핀들을 회전시켜 가공 공구 홀더를 지지혼에 나사에 의해 장착할 때에, 가공 공구 홀더가 지지혼에 대하여 초음파 전달에 최적인 억압 토크에 의해 고정하는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치는 툴 스토커를 지지하는 충격흡수재를 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 가공 공구 홀더에 지지혼을 내리 눌렀을 때에 충격흡수재가 수축하고, 가공 공구 홀더가 지지혼에 눌려진 상태에서 스핀들을 회전시켜, 가공 공구 홀더가 지지혼에 대하여 죄어져 장착된다. 또한, 충격흡수재로서는 스프링, 고무나 수지 등을 사용하는 것이 가능하다.
또한 초음파 스핀들 유닛은, 지지혼에 대하여 가공 공구 홀더를 착탈할 때마다, 초음파 진동자에 의해 초음파 진동을 여기시킴과 아울러, 지지혼과 가공 공구 홀더와의 접촉면에 에어 블로잉 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 지지혼에 대하여 가공 공구 홀더를 착탈할 때마다, 지지혼과 가공 공구 홀더와의 접촉면에 부착된 먼지, 기름이나 물 등을 초음파 진동에 의해 흔들어 떨어뜨림과 아울러, 지지혼과 가공 공구 홀더와의 접촉면에 부착된 먼지, 기름이나 물 등을 에어 블로잉에 의해 날려버릴 수 있다.
(1) 가공 공구가 부착되는 가공 공구 홀더와, 가공 공구 홀더를 유지하는 홀더 받이 구멍이 복수 설치된 툴 스토커와, 축선 주위로 회전구동되는 스핀들과, 스핀들에 형성된 중공의 본체 슬리브 중에 배치되는 초음파 진동자와, 초음파 진동자에 동축 상에 연접되고, 또한 본체 슬리브의 내주벽에 구속 고정되고, 초음파 진동자에 의해 여기된 초음파 진동를 가공 공구 홀더를 통하여 가공 공구에 전달하는 지지혼을 포함하는 초음파 스핀들 유닛을 갖고, 가공 공구 홀더는 측동부에 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내에서 회전을 구속받는 회전 구속부를 갖고, 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내에 유지된 상태에서 스핀들의 회전에 의해 지지혼에 대하여 나사에 의해 착탈되는 구성에 의해, 스핀들, 초음파 진동자 및 지지혼을 포함하는 초음파 스핀들 유닛에 대하여, 가공 공구 홀더를 스핀들의 회전에 의해 나사에 의해 착탈하여, 자동적으로 교환할 수 있다. 이것에 의해, 가공 공구 홀더는 초음파 진동자를 구비할 필요가 없어, 저비용이고 또한 소형의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치를 제공할 수 있다.
(2) 회전 구속부가 규격화된 너트의 2면 폭치수에 준하는 평행한 2면을 가짐으로써, 자동 공구 교환 장치에 의해 자동적으로 교환된 가공 공구 홀더를, 스패너 등의 공구를 사용하여 수작업에 의해 용이하게 교환하는 것이 가능하게 된다.
(3) 스핀들을 회전구동하는 모터이며, 스핀들의 회전각도를 제어하여 가공 공구 홀더의 회전각도를 설정 가능한 모터를 가짐으로써, 가공 공구 홀더를 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내로 되돌릴 때에, 스핀들을 회전시켜 가공 공구 홀더의 회전 구속부가 툴 스토커의 홀더 받이 구멍과 대응하는 배치가 되도록 회전각도를 설정하여, 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내에 원활하게 끼워 넣는 것이 가능하게 된다.
(4) 스핀들을 회전구동하는 모터이며, 가공 공구 홀더에 가해지는 회전 토크를 검출 가능한 모터를 가짐으로써, 스핀들을 회전시켜 가공 공구 홀더를 지지혼에 나사에 의해 장착할 때에, 가공 공구 홀더가 지지혼에 대하여 초음파 전달에 최적인 죔 토크에 의해 고정하는 것이 가능하게 된다.
(5) 툴 스토커를 지지하는 충격흡수재를 가짐으로써, 충격흡수재에 의해 가공 공구 홀더가 지지혼에 눌려진 상태에서 스핀들을 회전시켜, 가공 공구 홀더를 원활하게 장착하는 것이 가능하게 된다.
(6) 초음파 스핀들 유닛이, 지지혼에 대하여 가공 공구 홀더를 착탈할 때마다, 초음파 진동자에 의해 초음파 진동을 여기시킴과 아울러, 지지혼과 가공 공구 홀더와의 접촉면에 에어 블로잉 하는 것에 의해, 지지혼에 대하여 가공 공구 홀더를 착탈할 때마다, 지지혼과 가공 공구 홀더와의 접촉면을 청소하여, 지지혼에 가공 공구 홀더를 장착할 때에 그 접촉면에 먼지, 기름이나 물 등이 개재하지 않도록 하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 초음파 가공기의 정면도.
도 2는 도 1의 우측면도.
도 3은 도 1의 평면도.
도 4는 도 1의 A-A 단면도.
도 5는 도 1의 초음파 스핀들 유닛의 주요부 단면도.
도 6은 가공 공구 홀더를 도시하는 도면으로, (a)는 정면도, (b)는 (a)의 B-B 단면도, (c)는 다른 예를 도시하는 단면도, (d)는 또 다른 예를 도시하는 단면도.
도 7은 홀더 받이를 도시하는 도면으로, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 도 6의 (c)에 대응하는 홀더 받이 구멍의 단면 형상을 도시하는 도면, (d)는 도 6의 (d)에 대응하는 홀더 받이 구멍의 단면 형상을 도시하는 도면이다.
도 8은 가공 공구 홀더의 탈리 수순을 나타내는 설명도.
도 9는 가공 공구 홀더의 장착 수순을 나타내는 설명도.
(발명을 실시하기 위한 형태)
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 초음파 가공기의 정면도, 도 2는 도 1의 우측면도, 도 3은 도 1의 평면도, 도 4는 도 1의 A-A 단면도, 도 5는 도 1의 초음파 스핀들 유닛의 주요부 단면도, 도 6은 가공 공구 홀더를 도시하는 도면으로, (a)는 정면도, (b)는 (a)의 B-B 단면도, 도 7은 홀더 받이를 도시하는 도면으로, (a)는 평면도, (b)는 정면도이다.
도 1～도 4에 있어서, 본 발명의 실시형태에 있어서의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치(1)는, 도 3에 도시하는 X축, 도 2에 도시하는 Y축 및 Z축의 3축방향으로 이동 가능한 초음파 스핀들 유닛(2), 가공 공구(3)가 부착되고, 초음파 스핀들 유닛(2)의 선단에 착탈되는 가공 공구 홀더(4)나, 복수의 가공 공구 홀더(4)를 유지하는 툴 스토커(5) 등을 갖는다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 초음파 스핀들 유닛(2)은, 중공 원통형의 하우징(10) 내에, 모터(11) 및 구동기구(12)에 의해 Z축방향의 1축선 주위로 회전구동되는 스핀들(13)이 베어링(14)을 통하여 편입되어 있다. 모터(11)는 스핀들(13)의 회전각도를 제어 가능한 것이다. 또한 모터(11)에는 그 회전 토크를 검출 가능한 센서를 구비하고 있다.
스핀들(13)은 하단이 개방된 중공 원통형의 본체 슬리브(15)와, 본체 슬리브(15) 속에 배치되는 초음파 진동자(16)와, 초음파 진동자(16)의 하단에 초음파 진동자(16)와 동축 상에 연접되고, 본체 슬리브(15)의 내주벽에 구속 고정되는 지지혼(17)을 구비한다.
초음파 진동자(16)는 세라믹스제의 압전 소자(16a)를 정부의 전극 플레이트(16b, 16c) 사이에 협지하고, 그 하단 부분을 초음파 진동을 증폭시키는 질점(質點)으로서 기능하는 출력부(16d)로 한 것이다. 이 초음파 진동자(16)는 전극 플레이트(16b, 16c)에 전원 공급부(17)로부터 통전이 됨으로써, 압전 소자(16a)가 작동하여, 출력부(16d)에 그 축선방향을 진동방향으로 하는 20kHz～100kHz의 초음파 진동이 여기된다. 그리고, 스핀들(13)의 본체 슬리브(15) 내에서는, 초음파 진동자(16) 및 지지혼(17)이 동축 상에서 연접 배치되어 있기 때문에, 출력부(16d)에 여기된 초음파 진동은 지지혼(17)을 경유하여 가공 공구 홀더(4)에 전달된다.
지지혼(17)은, 예를 들면, 스테인리스강을 소재로 하는 일체 성형품이며, 초음파 진동자(16)와 동축 상에 연접되는 중실 원주 형상의 본체(17a)와, 본체(17a)의 외주면의 상하 중앙부에 칼라 형상으로 형성된 기부(基部)(17b)와, 기부(17b)의 외주를 축선방향의 일방(가공 공구 홀더(4)측)에 연장하여 설치된 탄성을 갖는 원통 형상의 완충 슬리브(17c)와, 완충 슬리브(17c)의 가공 공구 홀더(4)측의 단부에 형성된 축접촉 플랜지(17d)를 가지고 있다. 지지혼(17)은 축접촉 플랜지(17d)에 의해 본체 슬리브(15)에 고정된다. 또한 본체(17a)의 축선상의 하단부에는 가공 공구 홀더(4)를 부착하기 위한 암 나사부(18)가 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 지지혼(17)은 초음파 진동자(16)에 의해 인가되는 어떤 특정 길이로 설정되어 있다. 또한 기부(17b)는 축선방향의 위치가 변위하지 않는 노드 위치에 형성되어 있다.
도 6(a)에 도시하는 바와 같이, 가공 공구 홀더(4)는, 예를 들면, 스테인리스강을 소재로 하는 일체 성형품이며, 어떤 특정 길이의 본체(4a)를 갖고, 본체(4a)의 상반분의 측면 동체부에 1/4 파장 길이의 회전 구속부(4b)가 형성되고, 본체(4a)의 축선상의 상단부에 지지혼(17)의 암 나사부(18)에 체결되는 수나사부(4c)가 형성되고, 본체(17a)의 축선상의 하단부에 가공 공구(3)가 삽입되는 공구 삽입부(4d)가 형성된 것이다.
회전 구속부(4b)는, 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, JIS(일본공업규격)나 ISO(국제 표준화 기구) 등에서 규격화된 너트와 동일한 대략 정육각 기둥 형상으로 형성되어 있고, 스패너 등의 공구를 사용하여 협지하여, 회전시킬 수 있게 되어 있다. 또한, 회전 구속부(4b)는 대략 정육각 기둥 형상일 필요는 없지만, 규격화된 너트의 2면 폭 치수에 준하는 2면을 적어도 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 회전 구속부(4b)의 형상은 가공 공구 홀더(4)의 회전이 구속되면 어떤 형상이어도 좋다. 예를 들면, 도 6(c) 및 (d)에 도시하는 바와 같은 단면 형상으로 하는 것이 가능하다.
도 1, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 툴 스토커(5)는 Z축방향을 중심으로 회전하는 회전 테이블(5a)을 갖고, 소정의 동일 회전 반경 위에 복수의 홀더 받이(6)를 구비하고 있다. 각각의 홀더 받이(6)는 도 7(a), (b)에 도시하는 바와 같이, 가공 공구 홀더(4)를 유지하는 홀더 받이 구멍(6a)을 구비하고 있다. 홀더 받이 구멍(6a)은 유지한 가공 공구 홀더(4)가 회전하지 않도록 가공 공구 홀더(4)의 회전 구속부(4b)에 대응하는 형상으로 되어 있고, 회전 구속부(4b)의 단면 형상이 전술의 도 6(c) 및 (d)인 경우, 대응하는 형상은 도 7(c) 및 (d)에 도시하는 바와 같은 형상으로 된다. 또한 홀더 받이(6)는 스프링, 고무나 수지 등의 충격흡수재(7)에 의해 회전 테이블(5a) 위에 지지되어 있다.
다음에 상기 구성의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치(1)에 의한 가공 공구의 교환동작에 대하여 설명한다. 도 8은 가공 공구 홀더의 탈리 수순을 나타내는 설명도, 도 9는 가공 공구 홀더의 장착 수순을 나타내는 설명도이다.
가공 공구의 교환동작은, 우선, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 초음파 스핀들 유닛(2)을 툴 스토커(5)의 상방의 가공 공구의 교환 위치까지 이동한다. 이 때, 툴 스토커(5)의 회전 테이블(5a)을 회전하여, 탈리할 가공 공구 홀더(4)를 수납하는 홀더 받이(6)를 가공 공구의 교환 위치에 배치한다. 또한 모터(11)에 의해 스핀들(13)을 회전시켜서 가공 공구 홀더(4)를 회전시켜, 가공 공구 홀더(4)의 회전 구속부(4b)가 홀더 받이 구멍(6a)에 끼워지도록 회전각도를 설정한다.
그리고, 초음파 스핀들 유닛(2)을 하강시켜, 동 도면 (b)에 도시하는 바와 같이, 가공 공구 홀더(4)를 홀더 받이(6)의 홀더 받이 구멍(6a) 내에 삽입한다. 다음에, 동 도면 (c)에 도시하는 바와 같이, 모터(11)에 의해 스핀들(13)을 지지혼(17)의 암 나사부(18)의 풀리는 방향으로 회전시키면서 초음파 스핀들 유닛(2)을 상승시키고, 동 도면 (d)에 도시하는 바와 같이, 지지혼(17)의 암 나사부(18)를 가공 공구 홀더(4)의 수나사부(4c)로부터 탈리한다. 이 때, 가공 공구 홀더(4)는 그 회전 구속부(4b)가 홀더 받이 구멍(6a)에 의해 구속되므로, 홀더 받이 구멍(6a) 내에서 회전하지 않는다. 그리고, 동 도면 (e)에 도시하는 바와 같이, 모터(11)(스핀들(13))의 회전을 정지하여, 초음파 스핀들 유닛(2)을 상승시킨다.
이어서, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 툴 스토커(5)의 회전 테이블(5a)을 회전하여, 다음에 장착하는 가공 공구 홀더(4)를 수납하는 홀더 받이(6)를, 초음파 스핀들 유닛(2)의 하방에 배치한다. 그리고, 동 도면 (b)에 도시하는 바와 같이, 지지혼(17)이 가공 공구 홀더(4)에 맞닿고, 충격흡수재(7)를 수축시켜 소정량 가라앉을 때까지, 초음파 스핀들 유닛(2)을 하강시킨다.
다음에 동 도면 (c)에 도시하는 바와 같이, 충격흡수재(7)에 의해 가공 공구 홀더(4)가 지지혼(17)에 눌려진 상태에서, 모터(11)에 의해 스핀들(13)을 지지혼(17)의 수나사부(18)의 나사가 조여지는 방향으로 회전시켜, 지지혼(17)의 암 나사부(18)를 가공 공구(4)의 수나사부(4c)에 체결한다. 이 때, 가공 공구 홀더(4)는 나사의 체결에 따라, 동 도면 (d)에 도시하는 바와 같이 홀더 받이 구멍(6a) 내로부터 상승해 간다. 또한 가공 공구 홀더(4)는 그 회전 구속부(4b)가 홀더 받이 구멍(6a)에 의해 구속되므로, 홀더 받이 구멍(6a) 내에서 회전하지 않는다.
그리고, 모터(11)에 의해 가공 공구 홀더(4)에 가해지는 회전 토크가 소정량으로 된 것이 검출되면, 모터(11)(스핀들(13))의 회전을 정지하고, 동 도면 (e)에 도시하는 바와 같이 초음파 스핀들 유닛(2)을 상승시킨다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치(1)에 의하면, 툴 스토커(5)의 홀더 받이 구멍(6a)에 유지된 상태의 가공 공구 홀더(4)에 대하여, 지지혼(17)을 스핀들(13)에 의해 회전시킴으로써 가공 공구(3)와 함께 가공 공구 홀더(4)를 초음파 스핀들 유닛(2)으로부터 나사에 의해 착탈하여, 자동적으로 교환할 수 있다. 이 때, 가공 공구 홀더(4)는, 측동부에 갖는 회전 구속부(4b)에 의해, 툴 스토커(5)의 홀더 받이 구멍(6a) 내에서 회전이 구속되므로, 가공 공구 홀더(4)가 스핀들(13)에 의해 회전시키는 지지혼(17)에 대하여 동반 회전하지 않고, 가공 공구 홀더(4)는 지지혼(17)에 대하여 죄어서 장착하거나, 또는 풀려서 탈리된다.
또한 본 실시형태에 있어서의 자동 공구 교환 장치(1)에서는, 가공 공구 홀더(4)의 회전 구속부(4b)가 규격화된 너트의 2면 폭 치수에 준하는 평행한 2면을 가지므로, 지지혼(17)에 고정된 가공 공구 홀더(4)를, 규격화된 너트와 마찬가지로 스패너 등의 공구를 사용하여 회전 구속부(4b)의 평행한 2면을 협지하고, 회전시켜, 수작업에 의해 죄거나, 또는 푸는 것이 가능하다. 즉, 자동 공구 교환 장치(1)에 의해 자동적으로 교환된 가공 공구 홀더(4)를, 스패너 등의 공구를 사용하여 수작업에 의해 용이하게 교환하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한 본 실시형태에 있어서의 자동 공구 교환 장치(1)에서는, 스핀들(13)을 회전구동하는 모터(11)가 스핀들(13)의 회전각도를 제어하여 가공 공구 홀더(4)의 회전각도를 설정 가능하기 때문에, 가공 공구 홀더(4)를 툴 스토커(5)의 홀더 받이 구멍(6a) 내로 되돌릴 때에, 스핀들(13)을 회전시켜 가공 공구 홀더(4)의 회전 구속부(4b)가 툴 스토커(5)의 홀더 받이 구멍(6a)과 대응하는 배치가 되도록 회전각도를 설정하여, 툴 스토커(5)의 홀더 받이 구멍(6a) 내에 원활하게 끼워 넣는 것이 가능하게 되어 있다.
또한 본 실시형태에 있어서의 자동 공구 교환 장치(1)에서는, 스핀들(13)을 회전구동하는 모터(11)가, 가공 공구 홀더(4)에 가해지는 회전 토크를 검출 가능하기 때문에, 스핀들(13)을 회전시켜 가공 공구 홀더(4)를 지지혼(17)에 나사에 의해 장착할 때에, 가공 공구 홀더(4)가 지지혼(17)에 대하여 초음파 전달에 최적인 억압 토크에 의해 고정하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한 초음파 스핀들 유닛(2)은, 지지혼(17)에 대하여 가공 공구 홀더(4)를 착탈할 때마다, 초음파 진동자(16)에 의해 초음파 진동을 여기시킴과 아울러, 지지혼(17)과 가공 공구 홀더(4)와의 접촉면에 에어 블로잉하는 구성으로 하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 지지혼(17)에 대하여 가공 공구 홀더(4)를 착탈할 때마다, 지지혼(17)과 가공 공구 홀더와의 접촉면에 부착된 먼지, 기름이나 물 등을 초음파 진동에 의해 흔들어 떨어뜨릴 수 있다. 또한 지지혼(17)과 가공 공구 홀더(4)와의 접촉면에 에어 블로잉 함으로써, 이 접촉면에 부착된 먼지, 기름이나 물 등을 날려버릴 수 있다. 이것에 의해, 지지혼(17)에 대하여 가공 공구 홀더(4)를 착탈할 때마다, 지지혼(17)과 가공 공구 홀더(4)와의 접촉면을 청소하여, 지지혼(17)에 가공 공구 홀더(4)를 장착할 때에 그 접촉면에 먼지, 기름이나 물 등이 개재하지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치는 초음파 가공을 행하는 가공 공구를 자동적으로 교환하는 장치로서 유용하다.
1 자동 공구 교환 장치
2 초음파 스핀들 유닛
3 가공 공구
4 가공 공구 홀더
5 툴 스토커
10 하우징
11 모터
12 구동기구
13 스핀들
14 베어링
15 본체 슬리브
16 초음파 진동자
16a 압전 소자
17 지지혼

Claims (6)

  1. 가공 공구가 부착되는 가공 공구 홀더와,
    가공 공구 홀더를 유지하는 홀더 받이 구멍이 복수 설치된 툴 스토커와,
    축선 주위에 회전구동되는 스핀들과, 상기 스핀들에 형성된 중공의 본체 슬리브 속에 배치되는 초음파 진동자와, 상기 초음파 진동자에 동축 상에 연접되고, 또한 상기 본체 슬리브의 내주벽에 구속 고정되어, 상기 초음파 진동자에 의해 여기된 초음파 진동을, 상기 가공 공구 홀더를 통하여 상기 가공 공구에 전달하는 지지혼을 포함하는 초음파 스핀들 유닛을 갖고,
    상기 가공 공구 홀더는 측동부에 상기 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내에서 회전을 구속받는 회전 구속부를 갖고, 상기 툴 스토커의 홀더 받이 구멍 내에 유지된 상태에서 상기 스핀들의 회전에 의해 상기 지지혼에 대하여 나사에 의해 착탈되는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 구속부는 규격화된 너트의 2면 폭 치수에 준하는 평행한 2면을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스핀들을 회전구동하는 모터이며, 상기 스핀들의 회전각도를 제어하여 상기 가공 공구 홀더의 회전각도를 설정 가능한 모터를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스핀들을 회전구동하는 모터이며, 상기 가공 공구 홀더에 가해지는 회전 토크를 검출 가능한 모터를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 툴 스토커를 지지하는 충격흡수재를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초음파 스핀들 유닛은, 상기 지지혼에 대하여 상기 가공 공구 홀더를 착탈할 때마다, 상기 초음파 진동자에 의해 초음파 진동을 여기시킴과 아울러, 상기 지지혼과 상기 가공 공구 홀더와의 접촉면에 에어 블로잉 하는 것을 특징으로 하는 초음파 가공기의 자동 공구 교환 장치.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120128702A (ko) * 2010-03-02 2012-11-27 그롭-베르케 게엠베하 운트 코. 카게 공작 기계
CN114952410A (zh) * 2022-06-08 2022-08-30 广东工业大学 一种智能可移动超声刀柄刀库
CN116000649A (zh) * 2022-12-15 2023-04-25 中国机械总院集团江苏分院有限公司 一种符合iso标准的全耦合无线传输超声刀柄及超声系统

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016058294A1 (zh) * 2014-10-14 2016-04-21 山东新安凯科控科技有限公司 一种多功能机床
CN104900981B (zh) * 2015-06-15 2017-11-24 广东金弘达自动化科技股份有限公司 一种天线振子自动组装机
TWI699256B (zh) * 2019-11-12 2020-07-21 李慧玲 超音波刀把總成
KR102406476B1 (ko) 2020-09-16 2022-06-13 주식회사 알피에스 자동공구교환이 가능한 초음파 스핀들 장치
KR102463249B1 (ko) 2021-01-07 2022-11-07 (주) 카스윈 빌트인 방식의 초음파 스핀들 및 이를 이용한 가진 방법
KR20220104899A (ko) 2021-01-19 2022-07-26 (주) 카스윈 외부 전원 공급 방식의 초음파 스핀들 가공 장치
KR20220104901A (ko) 2021-01-19 2022-07-26 (주) 카스윈 자가 발전 방식의 초음파 스핀들 가공 장치
KR102705274B1 (ko) 2023-02-06 2024-09-11 주식회사 알피에스 초음파 에어베어링 스핀들 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04111799A (ja) * 1990-08-31 1992-04-13 Ikegai Corp 超音波加工機
JP2001225246A (ja) * 2000-02-16 2001-08-21 Olympus Optical Co Ltd 球面創成方法及び球面創成装置
JP2009028882A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Takemasa:Kk 超音波加工機のスピンドル構造およびこれに用いる支持ホーン
JP2010155300A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 工作機械

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005224865A (ja) * 2002-01-18 2005-08-25 Takemasa:Kk 超音波スピンドル加工機およびこれに用いる先端ユニット
JP4989503B2 (ja) * 2008-02-12 2012-08-01 川崎重工業株式会社 摩擦撹拌接合装置の工具取付け構造、摩擦撹拌接合装置、及び摩擦撹拌接合設備

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04111799A (ja) * 1990-08-31 1992-04-13 Ikegai Corp 超音波加工機
JP2001225246A (ja) * 2000-02-16 2001-08-21 Olympus Optical Co Ltd 球面創成方法及び球面創成装置
JP2009028882A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Takemasa:Kk 超音波加工機のスピンドル構造およびこれに用いる支持ホーン
JP2010155300A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 工作機械

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120128702A (ko) * 2010-03-02 2012-11-27 그롭-베르케 게엠베하 운트 코. 카게 공작 기계
CN114952410A (zh) * 2022-06-08 2022-08-30 广东工业大学 一种智能可移动超声刀柄刀库
CN114952410B (zh) * 2022-06-08 2023-10-03 广东工业大学 一种智能可移动超声刀柄刀库
CN116000649A (zh) * 2022-12-15 2023-04-25 中国机械总院集团江苏分院有限公司 一种符合iso标准的全耦合无线传输超声刀柄及超声系统
CN116000649B (zh) * 2022-12-15 2024-04-19 中国机械总院集团江苏分院有限公司 一种符合iso标准的全耦合无线传输超声刀柄及超声系统

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