KR20130107808A

KR20130107808A - 공구 섕크 자동 세척 장치 및 이를 포함하는 머시닝 센터

Info

Publication number: KR20130107808A
Application number: KR1020120029891A
Authority: KR
Inventors: 이남두; 김동윤; 이종규
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-02

Abstract

머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치가 개시된다. 개시된 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치는, 하우징 내부에서 다축 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 툴 홀더가 착탈 가능하게 구비되며 툴 홀더에 회전력을 제공하는 스핀들 어셈블리를 포함하는 머시닝 센터에 구성되는 것으로서, ⅰ)하우징의 일측에 장착되며, 툴 홀더의 회전 궤적을 감지하는 감지유닛과, ⅱ)하우징의 다른 일측에 장착되며, 툴 홀더를 선택적으로 클램핑 하는 클램핑유닛을 포함하고, 클램핑유닛에 클램핑 된 툴 홀더로부터 스핀들 어셈블리가 분리되며, 스핀들 어셈블리에서 분사되는 세척물로서 툴 홀더의 섕크부를 세척할 수 있다.

Description

공구 섕크 자동 세척 장치 및 이를 포함하는 머시닝 센터 {TOOL SHANK AUTOMATIC CLEANING DEVICE AND MACHINING CENTER WITH THE SAME}

본 발명의 실시예는 머시닝 센터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 툴 홀더의 섕크를 더욱 효과적으로 세척할 수 있도록 한 공구 섕크 자동 세척 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 머시닝 센터(Machining Center)는 여러 종류의 공구를 자동으로 교환하면서 선반, 밀링, 드릴링, 보링머신 등에서 할 수 있는 광범위한 가공을 수행하는 공작기계이다.

이러한 머시닝 센터는 크게 주축이 수직으로 장착되어 있는 수직형(Vertical) 머시닝 센터와 주축이 수평으로 장착되어 있는 수평형(Horizontal) 머시닝 센터로 나눌 수 있다.

기본적으로, 머시닝 센터는 툴 홀더가 결합되고 컬럼을 통해 다축 방향으로 이동 가능하게 설치되며 툴 홀더에 회전력을 제공하는 주축으로서의 스핀들과, 공구를 자동으로 교환하기 위한 자동 공구 교환장치를 구비하고 있다.

여기서, 상기 스핀들은 자동 공구 교환장치에 의해 툴 홀더가 분리되는 시점에 세척물을 툴 홀더의 섕크에 분사하여 그 섕크에 묻어 있는 각종 이물질(절삭 칩 등)을 제거할 수 있다.

그런데, 종래 기술에서와 같은 머시닝 센터는 공구의 교환 시에만 툴 홀더의 섕크를 세척하는 바, 섕크에 대한 세척 시간이 짧고, 세척 면적이 제한적이므로 섕크에 잔존하는 이물질을 효과적으로 제거할 수 없다.

또한, 종래 기술에서는 공구의 교환 시에만 툴 홀더의 섕크를 세척하므로, 미크론 단위의 미세한 이물질이 섕크에 잔존할 수 있는데, 이와 같은 미세 이물질의 잔존 여부를 확인하기가 불가능하다.

따라서, 종래 기술에서는 섕크에 잔존하는 이물질이 완전히 제거되지 않은 상태에서 가공을 실시하는 경우, 툴 홀더의 불완전 회전 운동으로 인해 소재의 가공 품질을 저하시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들은 공구의 교환 시 툴 홀더의 섕크를 세척하는 것과 함께 미세한 이물질의 잔존 여부를 확인하여 툴 홀더의 섕크를 자동으로 세척할 수 있도록 한 공구 섕크 자동 세척장치 및 이를 포함하는 머시닝 센터를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치는, 하우징 내부에서 다축 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 툴 홀더가 착탈 가능하게 구비되며 상기 툴 홀더에 회전력을 제공하는 스핀들 어셈블리를 포함하는 머시닝 센터에 구성되는 것으로서, ⅰ)상기 하우징의 일측에 장착되며, 상기 툴 홀더의 회전 궤적을 감지하는 감지유닛과, ⅱ)상기 하우징의 다른 일측에 장착되며, 상기 툴 홀더를 선택적으로 클램핑 하는 클램핑유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치는, 상기 클램핑유닛에 클램핑 된 툴 홀더로부터 상기 스핀들 어셈블리가 분리된 상태에서 상기 스핀들 어셈블리에서 분사되는 세척물로서 상기 툴 홀더의 섕크부를 세척할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치는, 상기 스핀들 어셈블리에 의해 상기 툴 홀더가 상기 감지유닛 및 클램핑유닛으로 이동될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치는, 상기 클램핑유닛에 클램핑 된 툴 홀더가 상기 스핀들 어셈블리의 이동에 의해 그 스핀들 어셈블리로부터 분리될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치에 있어서, 상기 감지유닛은 상기 하우징의 일측에 제1 장착 브라켓을 통해 설치되는 와전류 센서를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치에 있어서, 상기 클램핑유닛은 상기 하우징의 다른 일측에 제2 장착 브라켓을 통해 설치되며 상기 툴 홀더를 지지하는 지지 블록과, 상기 지지 블록에 회동 가능하게 연결되며 상기 지지 블록에 배치된 툴 홀더를 탄성력으로 클램핑 하는 클램핑 아암을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치에 있어서, 상기 지지 블록에는 상기 툴 홀더를 지지하는 반원 형상의 지지홈이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치에 있어서, 상기 지지홈의 내주면에는 상기 툴 홀더에 구비된 가이드 홈에 결합될 수 있는 가이드 돌기가 돌출 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치에 있어서, 상기 클램핑 아암은 상기 지지 블록에 장착된 링크부재에 링크 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치에 있어서, 상기 클램핑 아암은 탄성부재를 통해 상기 지지 블록에 연결되게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치에 있어서, 상기 클램핑유닛은 상기 지지 블록에 장착되며 상기 툴 홀더의 유무를 확인하는 제1 센서와, 상기 지지 블록에 설치되며 상기 툴 홀더의 장착 상태를 감지하는 제2 센서를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터는, 전술한 바와 같은 상기 공구 섕크 자동 세척 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 공구의 교환 시 툴 홀더의 섕크부를 세척하는 것과 함께 섕크부에 부착된 미크론 단위의 미세한 이물질 및 세척 후의 이물질 잔존 여부를 확인하여 툴 홀더의 섕크부를 자동으로 세척할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 스핀들 어셈블리의 다축 이동 등 머시닝 센터의 기본 기능을 최대한 활용하여 툴 홀더의 섕크부에 잔존하는 미세한 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 감지유닛을 이용하여 툴 홀더의 회전 궤적을 검출하고, 이상 궤적의 발생 시 툴 홀더의 섕크부를 자동으로 세척할 수 있으므로, 툴 홀더의 불완전 회전 운동으로 인한 소재의 가공 품질 저하를 사전에 차단할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 종래 기술과 달리 툴 홀더의 섕크부에 대한 세척 시간과 세척 면적을 증대시킬 수 있으며, 감지유닛에 의한 이물질 검출과 자동화 세척으로 작업자의 유지 보수 작업을 감소시킬 수 있고, 감지유닛의 이물질 감지 시에만 자동 세척이 이루어지므로 최적의 세척 횟수를 유지할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터의 주요 부위를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치에 적용되는 감지유닛 부위를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치에 적용되는 클램핑유닛 부위를 도시한 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치의 작동 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터의 주요 부위를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터(100)는 자동 공구 교환장치(ATC : Automatic Tool Changer) 등을 갖추고 여러 종류의 가공용 공구를 저장하며, 필요한 가공에 따라 자동으로 공구를 교환하면서 소재를 가공하는 것이다.

예를 들면, 상기 머시닝 센터(100)는 하우징(H)의 내부에서 컬럼(도면에 도시되지 않음)을 통해 다축(X, Y, Z축) 방향으로 이동 가능하게 장착되는 스핀들 어셈블리(1)를 구비하고 있다.

상기 스핀들 어셈블리(1)에는 가공용 공구(T)가 결합되는 툴 홀더(3)를 구비하고 있는데, 툴 홀더(3)는 스핀들 어셈블리(1)에 착탈 가능하게 구비되며, 스핀들 어셈블리(1)로부터 회전력을 제공받게 된다.

여기서, 상기 툴 홀더(3)는 스핀들 어셈블리(1)에 결합되고 그 스핀들 어셈블리(1)로부터 분리될 수 있는 테이퍼 형상의 섕크부(5: 이하 도 4c 참조)를 구비하고 있다.

그리고, 상기 머시닝 센터(100)에는 여러 가지 종류의 가공용 공구(T)에 따라 툴 홀더(3)를 자동으로 교환하기 위한 자동 공구 교환장치(7)가 구비된다.

상기 자동 공구 교환장치(7)는 스윙 아암 방식으로 구성되는 바, 스핀들 어셈블리(1)에 결합된 툴 홀더(3)(가공 완료 공구)를 분리하고, 새로운 공구(T)가 결합된 툴 홀더(3)(교환 대기 공구)를 스핀들 어셈블리(1)에 장착할 수 있는 구조로 이루어진다.

이 때, 상기 스핀들 어셈블리(1)에 결합된 툴 홀더(3)를 분리하고, 새로운 공구(T)가 결합된 툴 홀더(3)를 스핀들 어셈블리(1)에 장착하는 과정은 자동 공구 교환장치(7)를 스핀들 어셈블리(1)에 대해 전후진시키는 작동으로 이루어진다.

한편, 상기 스핀들 어셈블리(1)는 자동 공구 교환장치(7)에 의해 툴 홀더(3)가 스핀들 어셈블리(1)로부터 분리되는 시점에 세척물을 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에 분사하여 그 섕크부(5)에 묻어 있는 각종 이물질(절삭 칩 등)을 제거할 수 있는 구조로 이루어진다.

예컨대, 상기 스핀들 어셈블리는 세척물로서 절삭유 또는 에어를 분사할 수 있으며, 절삭유와 에어를 동시에 분사할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 세척물로서 어느 하나의 특정한 것으로 한정되지 않는다.

상기에서와 같은 스핀들 어셈블리(1), 컬럼(도면에 도시되지 않음), 자동 공구 교환장치(7) 등은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술이므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터(100)는 공구의 교환 시 툴 홀더(3)의 섕크부(5)를 세척하는 것과 함께 섕크부(5)에 부착된 미크론 단위의 이물질 및 세척 후의 이물질 잔존 여부를 확인하여 툴 홀더(3)의 섕크부(5)를 자동으로 세척할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에서는 공구의 교환 시 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에서 완전히 제거되지 않은 이물질 등을 자동으로 감지하고, 그 이물질을 머시닝 센터(100)의 가공 영역 내에서 자동으로 세척할 수 있는 공구 섕크 자동 세척장치(200)를 제공한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척장치에 적용되는 감지유닛 부위를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척장치에 적용되는 클램핑유닛 부위를 도시한 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척장치(200)는 다축 방향으로 이동함과 아울러 세척물을 분사할 수 있는 스핀들 어셈블리(1)의 구조를 기본으로 하면서 감지유닛(10)과 클램핑유닛(30)을 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 감지유닛(10)은 하우징(H) 내부의 가공 영역에 구성되는 바, 스핀들 어셈블리(1)에 결합된 툴 홀더(3)의 회전 궤적을 감지하고, 그 감지 신호를 제어기(도면에 도시되지 않음)로 출력한다.

상기 감지유닛(10)은 하우징(H)의 일측에 제1 장착 브라켓(11)을 통해 설치되는 와전류 센서(21)를 포함한다.

상기 와전류 센서(21)는 툴 홀더(3)와의 근접 거리를 측정하여 그 툴 홀더(3)의 회전 궤적으로 감지하기 위한 것이다. 즉, 와전류 센서(21)는 스핀들 어셈블리(1)에 의해 이동된 툴 홀더(3)와의 근접 거리를 측정할 수 있다.

이러한 와전류 센서(21)는 코일에 전원이 인가되면 코일 전기장을 발생시키고, 감지 대상물의 도체가 근접하면 전자 유도 현상에 의해 도체 표면에 와전류를 발생시키는데, 와전류 전기장을 계측하여 도체와의 거리를 검출할 수 있는 구조로 이루어진다.

즉, 스핀들 어셈블리(1)에 결합된 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에 미세한 칩과 같은 이물질이 묻어 있지 않은 경우, 와전류 센서(21)는 툴 홀더(3)에 대하여 일정한 거리(기설정 거리)를 감지하면서 그 감지 신호를 제어기(도면에 도시되지 않음)에 출력할 수 있다.

그리고, 스핀들 어셈블리(1)에 결합된 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에 미세한 칩과 같은 이물질이 묻어 있는 경우, 그 이물질에 의해 툴 홀더(3)가 불완전한 궤적으로 회전하기 때문에, 와전류 센서(21)는 툴 홀더(3)에 대하여 일정하지 않은 거리(툴 홀더의 이상 궤적)을 감지하고 그 감지 신호를 제어기(도면에 도시되지 않음)에 출력할 수 있다.

여기서, 상기 제어기(도면에 도시되지 않음)는 머시닝 센터(100)의 전반적인 운용을 컨트롤 하는 것으로서, 와전류 센서(21) 및 그 외의 센서들로부터 제공되는 감지 신호를 판단하여 예컨대 스핀들 어셈블리(1)의 이동, 세척물 분사 등 머시닝 센터(100)의 전반적인 오퍼레이션을 제어한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 클램핑유닛(30)은 와전류 센서(21)에 의해 툴 홀더(3)의 이상 궤적을 감지한 경우, 제어기(도면에 도시되지 않음)에 의해 하우징(H) 내부의 가공 영역에서 소정의 위치로 이동된 스핀들 어셈블리(1)의 툴 홀더(3)를 클램핑/고정하기 위한 것이다.

상기 클램핑유닛(30)은 감지유닛(10)과 별개로 하우징(H)의 다른 일측에 구성되는 바, 지지 블록(41)과 클램핑 아암(51)을 포함하고 있다.

상기 지지 블록(41)은 와전류 센서(21)에 의해 툴 홀더(3)의 이상 궤적을 감지한 경우, 스핀들 어셈블리(1)에 의해 소정 위치로 이동된 툴 홀더(3)를 실질적으로 지지하기 위한 것이다.

이러한 지지 블록(41)은 하우징(H)의 다른 일측에 제2 장착 브라켓(43)을 통해 설치되는 바, 그 지지 블록(41)에는 툴 홀더(3)를 지지하는 반원 형상의 지지홈(45)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 지지 블록(41)에 있어 지지홈(45)의 내주면에는 툴 홀더(3)에 구비된 가이드 홈(4)에 결합될 수 있는 가이드 돌기(47)가 반원 형태로 돌출 형성된다.

상기에서, 클램핑 아암(51)은 지지 블록(41)에 배치된 툴 홀더(3)를 탄성력으로 클램핑 하는 것으로서, 그 지지 블록(41)에 회동 가능하게 장착된다.

상기한 클램핑 아암(51)은 지지 블록(41)에 장착된 링크부재(53)에 링크 핀(55)을 통해 링크 결합되며, 그 링크부재(53)를 중심으로 툴 홀더(3)의 외주면 측으로 회동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 클램핑 아암(51)은 지지 블록(41)의 측방에 배치되는 바, 그 지지 블록(41)의 지지홈(45) 내측으로 돌출되는 돌기부(52)를 형성하고 있다.

이 경우, 상기 클램핑 아암(51)은 툴 홀더(3)의 외주면 측으로 회동하며 탄성력으로서 툴 홀더(3)의 외주면을 클램핑 하기 위해 탄성부재(57)를 통해 지지 블록(41)에 연결되게 설치된다.

즉, 스핀들 어셈블리(1)의 이동으로서 툴 홀더(3)가 지지 블록(41)의 지지홈(45)으로 위치하는 경우, 툴 홀더(3)는 클램핑 아암(51)의 돌기부(52)와 간섭되고, 그 클램핑 아암(51)은 탄성부재(57)에 의해 탄성 바이어스되면서 한 쪽 방향으로 회동하며 툴 홀더(3)의 외주면을 클램핑 하게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 상기 클램핑유닛(30)은 툴 홀더(3)의 유무를 확인하는 제1 센서(61)와, 지지 블록(41)에 대한 툴 홀더(3)의 장착 상태를 감지하는 제2 센서(62)를 더 포함하고 있다.

상기 제1 및 제2 센서(61, 62)는 지지 블록(41)에 장착되는 것으로서, 제1 센서(61)는 근접 스위치로 이루어지며, 제2 센서(62)는 메트롤 센서로 이루어진다.

이러한 제1 및 제2 센서(61, 62)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 센서로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 공구 섕크 자동 세척장치(200) 및 이를 포함하는 머시닝 센터(100)의 작동 상태를 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치의 작동 상태를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에서는 머시닝 센터(100)의 가공 영역에서 소재의 가공이 완료된 공구(T)를 자동 공구 교환장치(7)를 통해 다른 공구(T)로 교환을 한다.

이 과정에 상기 자동 공구 교환장치(7)는 스윙 아암 방식으로 궤적을 따라 회전하면서 스핀들 어셈블리(1)에 결합된 툴 홀더(3)(가공 완료 공구)를 분리하고, 새로운 공구(T)가 결합되는 툴 홀더(3)(교환 대기 공구)를 스핀들 어셈블리(1)에 장착한다.

여기서, 상기 스핀들 어셈블리(1)에 결합된 툴 홀더(3)를 분리하고, 새로운 공구(T)가 결합되는 툴 홀더(3)를 스핀들 어셈블리(1)에 장착하는 과정은 스핀들 어셈블리(1)에 대하여 자동 공구 교환장치(7)를 전후진시키는 작동으로 이루어진다.

이 경우, 상기 스핀들 어셈블리(1)는 자동 공구 교환장치(7)에 의해 툴 홀더(3)가 스핀들 어셈블리(1)로부터 분리되는 시점에, 세척물을 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에 분사하여 그 섕크부(5)에 묻어 있는 각종 이물질(절삭 칩 등)을 제거한다.

상기와 같이 새로운 공구(T)가 결합되는 툴 홀더(3)를 스핀들 어셈블리(1)에 장착한 상태에서, 도 1 및 도 4a에서와 같이 본 발명의 실시예에서는 스핀들 어셈블리(1)를 하우징(H) 내의 가공 영역에서 본 발명의 실시예에 의한 감지유닛(10) 측으로 이동시킨다.

따라서, 상기 감지유닛(10)의 와전류 센서(21)는 툴 홀더(3)에 근접한 상태에서 전자 유도 현상에 의해 툴 홀더(3)의 표면에 와전류를 발생시키며, 와전류 전기장을 계측하여 틀 홀더(3)와의 거리를 검출할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에 미세한 칩과 같은 이물질이 묻어 있지 않은 경우, 와전류 센서(21)는 툴 홀더(3)에 대하여 일정한 거리(기설정 거리)를 감지하면서 그 감지 신호를 제어기(도면에 도시되지 않음)에 출력한다.

그러면, 상기 제어기(도면에 도시되지 않음)는 이를 판단하고 스핀들 어셈블리(1)를 가공 소재 측으로 이동시킨다. 이에 스핀들 어셈블리(1)는 공구(T)를 회전시키며 가공 소재를 가공할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서, 상기 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에 미세한 칩과 같은 이물질이 묻어 있는 경우, 그 이물질에 의해 툴 홀더(3)가 불완전한 궤적으로 회전하는 바, 와전류 센서(21)는 툴 홀더(3)에 대하여 이상 궤적을 감지하고 그 감지 신호를 제어기(도면에 도시되지 않음)에 출력한다.

이에, 도 1 및 도 4b에서와 같이 상기 제어기(도면에 도시되지 않음)는 스핀들 어셈블리(1)를 본 발명의 실시예에 의한 클램핑유닛(30) 측으로 이동시킨다.

상기 과정에서, 툴 홀더(3)는 스핀들 어셈블리(1)의 이동으로서 지지 블록(41)의 지지홈(45)에 위치하게 되는데, 클램핑 아암(51)의 돌기부(52)에 간섭되면서 반원형의 지지홈(45)에 배치된다.

이 경우, 상기 툴 홀더(3)는 이의 가이드 홈(4)에 지지홈(45)의 가이드 돌기(47)가 결합되면서 지지 블록(41)에 정위치하게 되고, 클램핑 아암(51)은 탄성부재(57)에 의해 탄성 바이어스되면서 한 쪽 방향으로 회동하며 툴 홀더(3)의 외주면을 클램핑 하게 된다.

따라서 상기 툴 홀더(3)는 지지홈(45)의 가이드 돌기(47)와 클램핑 아암(51)에 의해 지지 블록(41)에 견고하게 고정될 수 있다.

상기와 같은 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 도 1 및 도 4c에서와 같이 스핀들 어셈블리(1)를 지지 블록(41)으로부터 후진 이동시킨다. 그러면, 툴 홀더(3)는 클램핑 아암(51)을 통해 지지 블록(41)에 고정되어 있기 때문에 스핀들 어셈블리(1)로부터 분리될 수 있다.

이와 동시에, 본 발명의 실시예에서는 툴 홀더(3)가 스핀들 어셈블리(1)로부터 분리된 상태에서, 스핀들 어셈블리(1)를 통해 세척물을 툴 홀더(3)의 섕크부(5)로 분사한다. 그러면 섕크부(5)에 묻어 있는 미세한 이물질(절삭 칩 등)을 세척물로서 세척할 수 있게 된다.

이 후, 상기 툴 홀더(3)의 세척이 완료되면, 스핀들 어셈블리(1)를 지지 블록(41) 측으로 전진 이동시킨다. 그러면, 툴 홀더(3)는 클램핑 아암(51)을 통해 지지 블록(41)에 고정된 상태에서 스핀들 어셈블리(1)와 결합하게 된다.

그리고 나서, 상기 스핀들 어셈블리(1)의 이동으로서 툴 홀더(3)를 지지 블록(41)으로부터 분리하고 그 툴 홀더(3)를 감지유닛(10) 측으로 이동시키며 앞서 설명한 바와 같이 감지유닛(10)을 통해 툴 홀더(3)의 회전 궤적을 감지하여 미세 이물질의 잔존 여부를 재확인한다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 일련의 과정을 거치며, 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에 미세 이물질이 검출되지 않으면, 가공 소재의 가공을 수행하고, 미세 이물질이 검출되면 전술한 바와 같은 과정으로 이물질을 세척하게 된다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 공구(T)의 교환 시 툴 홀더(3)의 섕크부(5)를 세척하는 것과 함께 섕크부(5)에 부착된 미크론 단위의 미세한 이물질 및 세척 후의 이물질 잔존 여부를 확인하여 툴 홀더(3)의 섕크부(5)를 자동으로 세척할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 스핀들 어셈블리(1)의 다축 이동 등 머시닝 센터(100)의 기본 기능을 최대한 활용하여 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에 잔존하는 미세한 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 감지유닛(10)을 이용하여 툴 홀더(3)의 회전 궤적을 검출하여 이상 궤적의 발생 시 툴 홀더(3)의 섕크부(5)를 세척할 수 있으므로, 툴 홀더(3)의 불완전 회전 운동으로 인한 소재의 가공 품질 저하를 사전에 차단할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 툴 홀더(3)의 섕크부(5)에 대한 세척 시간과 세척 면적을 증대시킬 수 있으며, 감지유닛(10)에 의한 이물질 검출과 자동화 세척으로 작업자의 유지 보수 작업을 감소시킬 수 있고, 감지유닛(10)의 이물질 감지 시에만 자동 세척이 이루어지므로 최적의 세척 횟수를 유지할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1... 스핀들 어셈블리 3... 툴 홀더
4... 가이드 홈 5... 섕크부
7... 자동 공구 교환장치 10... 감지유닛
11... 제1 장착 브라켓 21... 와전류 센서
30... 클램핑유닛 41... 지지 블록
43... 제2 장착 브라켓 45... 지지홈
47... 가이드 돌기 51... 클램핑 아암
52... 돌기부 53... 링크부재
55... 링크 핀 57... 탄성부재
61... 제1 센서 62... 제2 센서
H... 하우징 T... 공구

Claims

하우징 내부에서 다축 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 툴 홀더가 착탈 가능하게 구비되며 상기 툴 홀더에 회전력을 제공하는 스핀들 어셈블리를 포함하는 머시닝 센터에 구성되는 것으로서,
상기 하우징의 일측에 장착되며, 상기 툴 홀더의 회전 궤적을 감지하는 감지유닛; 및
상기 하우징의 다른 일측에 장착되며, 상기 툴 홀더를 선택적으로 클램핑 하는 클램핑유닛
을 포함하되,
상기 클램핑유닛에 클램핑 된 툴 홀더로부터 상기 스핀들 어셈블리가 분리되며, 상기 스핀들 어셈블리에서 분사되는 세척물로서 상기 툴 홀더의 섕크부를 세척하는 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치.
제1 항에 있어서,
상기 스핀들 어셈블리에 의해 상기 툴 홀더가 상기 감지유닛 및 클램핑유닛으로 이동되며,
상기 클램핑유닛에 클램핑 된 툴 홀더가 상기 스핀들 어셈블리의 이동에 의해 그 스핀들 어셈블리로부터 분리되는 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치.
제1 항에 있어서,
상기 감지유닛은,
상기 하우징의 일측에 제1 장착 브라켓을 통해 설치되는 와전류 센서를 포함하는 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치.
제1 항에 있어서,
상기 클램핑유닛은,
상기 하우징의 다른 일측에 제2 장착 브라켓을 통해 설치되며, 상기 툴 홀더를 지지하는 지지 블록과,
상기 지지 블록에 회동 가능하게 연결되며, 상기 지지 블록에 배치된 툴 홀더를 탄성력으로 클램핑 하는 클램핑 아암
을 포함하는 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치.
제4 항에 있어서,
상기 지지 블록에는 상기 툴 홀더를 지지하는 반원 형상의 지지홈이 형성되고,
상기 지지홈의 내주면에는 상기 툴 홀더에 구비된 가이드 홈에 결합될 수 있는 가이드 돌기가 돌출 형성되는 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치.
제4 항에 있어서,
상기 클램핑 아암은,
상기 지지 블록에 장착된 링크부재에 링크 결합되며, 탄성부재를 통해 상기 지지 블록에 연결되게 설치되는 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치.
제4 항에 있어서,
상기 클램핑유닛은,
상기 지지 블록에 장착되며 상기 툴 홀더의 유무를 확인하는 제1 센서와,
상기 지지 블록에 설치되며 상기 툴 홀더의 장착 상태를 감지하는 제2 센서
를 더 포함하는 머시닝 센터용 공구 섕크 자동 세척 장치.
청구항 1의 공구 섕크 자동 세척 장치를 포함하는 머시닝 센터.