KR20130072391A

KR20130072391A - 공작기계의 클램핑 장치

Info

Publication number: KR20130072391A
Application number: KR1020110139782A
Authority: KR
Inventors: 이은
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-07-02
Also published as: KR101975841B1

Abstract

본 발명은 공작기계에 관한 것으로, 콜렛이 적용된 공작기계의 클램핑 장치에 있어서 토글을 제거하고 구조를 단순화하여 제조원가를 절감하고 기기의 유지보수가 편리한 공작기계의 클램핑 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 공작기계의 클램핑 장치는 콜렛(100) 및 상기 콜렛(100)이 삽입되는 스핀들 본체(200)를 포함하고, 상기 콜렛(100)은 상기 콜렛(100)에 형성된 외측 경사부(110)가 상기 스핀들 본체(200)에 밀착되어 공작물을 클램핑하는 제1 위치 및 상기 외측 경사부(110)가 상기 스핀들 본체(200)와 이격되어 공작물을 언클램핑하는 제2 위치로 동작하는 공작기계의 클램핑 장치에 있어서, 상기 콜렛(100)에 접촉하는 캡(300), 상기 캡(300)과 연결되는 풀리(400) 및 상기 풀리(400)를 회전시키는 구동부(500)를 포함하고, 상기 풀리(400)의 회전에 따라, 상기 풀리(400)가 제1 방향으로 회전하면 상기 캡(300)이 상기 콜렛(100)을 제1 위치로 이동시키고, 상기 풀리(400)가 제2 방향으로 회전하면 상기 캡(300)이 상기 콜렛(100)을 제2 위치로 이동시키도록 상기 스핀들 본체(200)와 결합하는 것을 특징으로 한다.

Description

공작기계의 클램핑 장치{CLAMPING APPARATUS FOR A MACHINE TOOL}

본 발명은 공작기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선반과 같은 터닝 머신에 있어서 콜렛을 적용한 공작기계의 클램핑 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계에서 소형선반과 같은 터닝 머신은 콜렛(Collet) 방식의 척(Chuck)을 사용하여 비교적 간단한 구조로서 작은 치수의 소재를 효율적으로 클램핑하여 절삭 가공하는 구조를 갖는다.

도 1은 종래의 콜렛척을 사용하는 공작기계의 클램핑 장치를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 일반적인 소형 터닝 머신에 사용하는 콜렛(10)의 클램프방식은 액추에이터(Actuator)(20)에 의해 레버(30)가 척킹 시프터(Chucking Shifter)(40)를 우측 방향으로 전진시키면, 토글(Toggle)(50)이 척킹 시프터(40)의 경사면을 타고 움직이면서 푸시 파이프(60)의 끝단을 좌측으로 밀고 콜렛(10)의 외측 경사부에 콜렛 슬리브(70)를 밀착시켜 공작물을 클램핑(clamping)시키는 구조를 가진다.

또한, 액추에이터(20)를 반대로 작동하면 레버(30)가 척킹 시프터(40)를 좌측 방향으로 이동시키면 토글(50)이 원상태로 복귀하여 푸시 파이프(60)가 우측으로 이동하고 콜렛 슬리브(70)와 콜렛(10)이 이격되면서 공작물을 언클램핑(un-clamping)시키는 구조로 되어 있다.

이와 같은 구조는 서보 모터(Servo Motor)에 의해 액추에이터(20)가 구동되고 콜렛(10)이 클램프 또는 언클램프하는 구조로서, 서보 모터 및 액추에이터(20)와 같은 구동부 이외에도 척킹 시프터(40), 토글(50) 및 푸시 파이프(60)와 같은 구성요소가 필요하여 비교적 구조가 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있다.

도 2는 종래의 토글이 적용된 콜렛척을 사용하는 공작기계의 클램핑 장치에 있어서 토글 및 관련 구성요소를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 척킹 시프터(40), 토글(50) 및 푸시 파이프(60)는 공작물의 클램핑 및 언클램핑 동작이 반복되면서 매우 빈번하게 작동되므로 마모 및 파손으로 인해 소모품으로서 주기적으로 교체하여야 하므로 공작기계의 유지보수에도 어려움이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 콜렛이 적용된 공작기계의 클램핑 장치에 있어서 토글을 제거하고 구조를 단순화하여 제조원가를 절감하고 기기의 유지보수가 편리한 공작기계의 클램핑 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 공작기계의 클램핑 장치는 콜렛 및 상기 콜렛이 삽입되는 스핀들 본체를 포함하고, 상기 콜렛은 상기 콜렛에 형성된 외측 경사부가 상기 스핀들 본체에 밀착되어 공작물을 클램핑하는 제1 위치 및 상기 외측 경사부가 상기 스핀들 본체와 이격되어 공작물을 언클램핑하는 제2 위치로 동작하는 공작기계의 클램핑 장치에 있어서, 상기 콜렛에 접촉하는 캡, 상기 캡과 연결되는 풀리 및 상기 풀리를 회전시키는 구동부를 포함하고, 상기 풀리의 회전에 따라, 상기 풀리가 제1 방향으로 회전하면 상기 캡이 상기 콜렛을 제1 위치로 이동시키고, 상기 풀리가 제2 방향으로 회전하면 상기 캡이 상기 콜렛을 제2 위치로 이동시키도록 상기 스핀들 본체와 결합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부는 모터 및 상기 모터와 상기 풀리를 연결하는 벨트를 포함하며, 상기 콜렛의 일측에는 제2 위치 방향으로 탄성 지지하는 탄성부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

나아가, 상기 캡과 상기 풀리는 회전 부재로 연결되고, 상기 풀리가 회전하더라도 상기 캡은 상기 콜렛이 제1 위치 및 제2 위치로 동작하는 방향으로 움직이는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 공작기계의 클램핑 장치는 작업자의 종래의 복잡한 토글 구조를 배제하고 모터와 같은 구동부에서 직접 연결되는 풀리와 벨트로 콜렛의 클램핑 및 언클램핑 동작을 구현하여 제조원가를 절감할 수 있다.

또한, 종래의 소모품과 같이 주기적인 교체를 요하는 구성요소를 없애 공작기계의 유지보수 비용을 절감하는 장점이 있다.

도 1은 종래의 콜렛척을 사용하는 공작기계의 클램핑 장치를 도시한다.
도 2는 종래의 토글이 적용된 콜렛척을 사용하는 공작기계의 클램핑 장치에 있어서 토글 및 관련 구성요소를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 클램핑 장치를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 클램핑 장치에서 캡과 콜렛의 구조를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 클램핑 장치에서 클램핑 상태를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 클램핑 장치에서 언클램핑 상태를 도시한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 클램핑 장치에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 클램핑 장치를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 공작기계의 클램핑 장치는 콜렛(100) 및 상기 콜렛(100)이 삽입되는 스핀들 본체(200)를 포함하고, 상기 콜렛(100)은 상기 콜렛(100)에 형성된 외측 경사부(110)가 상기 스핀들 본체(200)에 밀착되어 공작물을 클램핑하는 제1 위치 및 상기 외측 경사부(110)가 상기 스핀들 본체(200)와 이격되어 공작물을 언클램핑하는 제2 위치로 동작하는 공작기계의 클램핑 장치에 있어서, 상기 콜렛(100)에 접촉하는 캡(300), 상기 캡(300)과 연결되는 풀리(400) 및 상기 풀리(400)를 회전시키는 구동부(500)를 포함한다.

상기 콜렛(100)은 상기 스핀들 본체(200)의 일단에 삽입되고, 상기 외측 경사부(110)가 상기 스핀들 본체(200)의 내측에 밀착되면 상기 콜렛(100)의 콜렛 부가 안쪽으로 오므려지는 공작물의 클램핑 위치인 제1 위치에 있게 된다.

또한, 반대로 상기 외측 경사부(110)가 상기 스핀들 본체(200)의 내측에서 이격되면 상기 콜렛(100)의 콜렛 부가 벌어지는 공작물의 언클램핑 위치인 제2 위치에 있게 된다.

따라서 상기 콜렛(100)은 제1 위치 및 제2 위치로 상호 움직이면서 공작물을 클램핑 또는 언클램핑 하게 되며, 이와 같은 동작은 상기 콜렛척에 접촉하는 상기 캡(300)의 움직임에 따라 구현된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 클램핑 장치에서 캡과 콜렛의 구조를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 상기 캡(300)은 상기 콜렛(100)의 적어도 일단 또는 일측에 접촉하고, 상기 캡(300)은 상기 풀리(400)와 연결되며 상기 풀리(400)는 상기 구동부(500)에 의해 회전하도록 마련된다.

상기 풀리(400)는 일반적으로 상기 콜렛(100) 및 스핀들 본체(200)의 외주면에 장착되는 원형의 회전 부재로 제공되며, 상기 풀리(400)의 회전 방향에 따라 상기 캡(300)이 스핀들 본체(200)에 대해 접근 또는 이격되는 방향으로 움직이는 구조를 가질 수 있다.

예를 들면, 상기 풀리(400)는 상기 스핀들 본체(200)의 일측과 나사 결합을 하여 상기 풀리(400)의 회전 방향에 따라 상기 스핀들 본체(200)와의 거리가 짧아지거나 멀어지도록 구성될 수 있다.

따라서, 상기 풀리(400)와 연결되는 상기 캡(300) 또한 상기 스핀들 본체(200)와 접근 또는 이격되는 방향으로 움직일 수 있으며, 상기 캡(300)과 접촉하는 상기 콜렛(100)의 움직임을 구현할 수 있다.

결국, 상기 풀리(400)의 회전에 따라, 상기 풀리(400)가 제1 방향으로 회전하면 상기 캡(300)이 상기 콜렛(100)을 제1 위치로 이동시키고, 상기 풀리(400)가 제2 방향으로 회전하면 상기 캡(300)이 상기 콜렛(100)을 제2 위치로 이동시키는 구조를 가질 수 있다.

나아가, 상기 캡(300)과 상기 풀리(400)는 회전 부재(410)를 매개로 연결되고, 상기 풀리(400)가 회전하더라도 상기 캡(300)은 상기 콜렛(100)이 제1 위치 및 제2 위치로 동작하는 방향으로 움직이도록 마련될 수 있다.

상기 캡(300)은 상기 콜렛(100)의 이동을 구현하기 위한 구성요소로서, 상기 풀리(400)의 회전에 따라 같이 회전하도록 마련되면 접촉하는 상기 콜렛(100)이 회전하거나 마찰이 발생하게 되므로 상기 풀리(400)의 회전과 독립적으로 움직이는 것이 바람직하기 때문이다.

상기 회전 부재(410)는 일반적으로 베어링과 같은 구성요소로 제공될 수 있으며 그 밖에 유사한 기능을 수행하는 다양한 구성으로 구현될 수 있을 것이다.

또한, 상기 구동부(500)는 모터(510) 및 상기 모터(510)와 상기 풀리(400)를 연결하는 벨트(520)를 포함하여 마련될 수 있으며, 상기 모터(510)의 회전 방향에 따라 상기 풀리(400)를 상기 벨트(520)를 매개로 직접 구동할 수 있다. 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 이러한 모터(510)는 서보 모터일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 클램핑 장치에서 클램핑 상태를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 상기 풀리(400)가 제1 방향으로 회전하여 상기 스핀들 본체(200)와 접근하면 상기 캡(300)도 연동하게 되며 상기 캡(300)과 접촉하는 상기 콜렛(100)을 클램핑하는 제1 위치로 이동시키게 된다.

즉, 상기 캡(300)의 움직임은 상기 풀리(400)의 회전에 의해 제공되고, 상기 캡(300)의 움직임에 따라 상기 콜렛(100)이 이동되므로 클램핑 및 언클램핑을 구현할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 클램핑 장치에서 언클램핑 상태를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 상기 풀리(400)가 제2 방향으로 회전하여 상기 스핀들 본체(200)와 이격되면 상기 캡(300)도 연동하게 되며 상기 캡(300)과 접촉하는 상기 콜렛(100)을 언클램핑하는 제2 위치로 이동시키게 된다.

이때, 언클램핑하는 제2 위치로의 상기 콜렛(100)의 이동을 안정적으로 구현하기 위해, 상기 콜렛(100)을 제2 위치 방향으로 탄성 지지하는 탄성부(600)를 더 포함할 수 있으며, 상기 탄성부(600)는 일반적으로 스프링과 같은 탄성 부재로 제공될 수 있다.

따라서, 상기 풀리(400)가 제2 방향으로 회전하면, 상기 탄성부(600)의 반발력이 더해져서 좀 더 안정적으로 상기 콜렛(100)이 제2 위치로 이동하게 되므로 언클램핑 상태로 신속하게 복귀할 수 있는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 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.

100; 콜렛 110; 외측 경사부
200; 스핀들 본체 300; 캡
400; 풀리 410; 회전 부재
500; 구동부 510; 모터
520; 벨트 600; 탄성부

Claims

콜렛(100) 및 상기 콜렛(100)이 삽입되는 스핀들 본체(200)를 포함하고,
상기 콜렛(100)은, 상기 콜렛(100)에 형성된 외측 경사부(110)가 상기 스핀들 본체(200)에 밀착되어 공작물을 클램핑하는 제1 위치 및 상기 외측 경사부(110)가 상기 스핀들 본체(200)와 이격되어 공작물을 언클램핑하는 제2 위치로 동작하는 공작기계의 클램핑 장치에 있어서,
상기 콜렛(100)에 접촉하는 캡(300);
상기 캡(300)과 연결되는 풀리(400); 및
상기 풀리(400)를 회전시키는 구동부(500)를 포함하고,
상기 풀리(400)의 회전에 따라, 상기 풀리(400)가 제1 방향으로 회전하면 상기 캡(300)이 상기 콜렛(100)을 제1 위치로 이동시키고, 상기 풀리(400)가 제2 방향으로 회전하면 상기 캡(300)이 상기 콜렛(100)을 제2 위치로 이동시키도록 상기 스핀들 본체(200)와 결합하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 클램핑 장치.
제 1항에 있어서,
상기 구동부(500)는 모터(510) 및 상기 모터(510)와 상기 풀리(400)를 연결하는 벨트(520)를 포함하며,
상기 콜렛(100)의 일측에는 제2 위치 방향으로 탄성 지지하는 탄성부(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 클램핑 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 캡(300)과 상기 풀리(400)는 회전 부재(410)로 연결되고,
상기 풀리(400)가 회전하더라도 상기 캡(300)은 상기 콜렛(100)이 제1 위치 및 제2 위치로 동작하는 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 공작기계의 클램핑 장치.