KR20140011759A

KR20140011759A - 어댑터 교환식 공구홀더

Info

Publication number: KR20140011759A
Application number: KR1020120078756A
Authority: KR
Inventors: 최영미
Original assignee: 낙우산업(주)
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-01-29

Abstract

본 발명에 따른 어댑터 교환식 공구홀더는,
공구홀더의 하우징 내부에서 외부동력을 전달받아 회동하는 스핀들과,
상기 스핀들의 일단에 결합되어 공구를 파지하는 어댑터 및 상기 어댑터를 상기 스핀들에 고정결합시키는 어댑터 체결부재를 포함하여 구성되되,
상기 스핀들은 상기 스핀들의 일단에 형성된 어댑터 수용홈에 착탈이 가능하도록 결합되고,
상기 체결부재는 상기 스핀들의 중심축을 관통하여 스핀들 내부에 삽입 설치되고, 선단에 드로볼트가 형성되어 상기 어댑터의 후방 중심에 형성된 나사홈과 결합하여 체결부재의 회전에 따라 상기 어댑터를 당겨 상기 스핀들에 밀착 고정시키는 것을 특징으로 한다.

Description

어댑터 교환식 공구홀더{ADAPTER EXCHANGEABLE TOOL HOLDER}

본 발명은 어댑터 교환식 공구홀더에 관한 것으로서, 스핀들을 관통하는 어댑터 체결부재의 회전에 의해 어댑터를 스핀들에 밀착 결합함으로써, 어댑터의 결합과 분리가 용이하고 정밀도를 높인 어댑터 교환식 공구홀더에 관한 것이다.

일반적으로 터렛공구대에는 다수개의 공구홀더가 장착되며, 공구홀더에는 회전공구를 비롯한 다양한 절삭공구가 장착된다.

이런 공구홀더는 어댑터가 공구홀더와 일체로 제작되는 것이 있고, 어댑터를 탈부착하는 것이 있는데, 공구교체의 편리성을 증대시키기 위해 공구홀더는 그대로 터렛공구대에 고정결합되어 있는 상태에서 어댑터의 탈부착으로 공구를 교환하는 방식의 사용이 증가되고 있다.

어댑터가 스핀들에 고정되어 탈부착을 할 수 없는 종래의 공구홀더의 경우에는 공구가 교환될 경우 공구홀더 전체가 교환되어야 하므로 공구교환 시간이 길며 공구홀더 전체를 교환함으로써 가공준비 시간이 과다하게 소요되며, 공구의 종류에 따라서 다량의 공구홀더를 별도로 구비하여야 함으로써 투자비용이 증가하고, 보관 공간 확보 및 관리에 많이 비용과 신간이 소모되어 가격 경쟁력이 저해되는 단점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 최근에는 어댑터 교환식 공구홀더의 사용이 증가하고 있는데, 도 5 내지 도 6은 최근에 가장 많이 사용되고 있는 어댑터 교환식 공구홀더의 대표적인 예이다. 도 5에 도시된 공구홀더는 어댑터의 아버가 테이퍼면을 가지고 형합하는 스핀들의 테이퍼면에 어댑터가 결합되되, 어댑터를 스핀들에 고정함에 있어 4개의 테이퍼볼트를 이용한다. 이 방식은 어댑터의 제작이 용이한 장점이 있으나 4개의 테이퍼볼트가 동일한 체결력을 가지도록 조이는 것이 사실상 불가능하다. 따라서 어댑터의 중심축과 스핀들의 중심축이 정확하게 일치하지 아니함에 따른 가공 오차를 발생시키는 문제점이 있으며, 4개의 볼트를 조이고 푸는데 다소 시간이 걸리는 단점이 있다.

도 6에 도시된 공구홀더는 아버가 테이퍼면을 가지지 아니하고 원통형으로 어댑터 수용부와 아버의 직경에 미세한 공차를 두어 스핀들에 어댑터를 슬라이딩 결합하고 볼트에 의해 고정하는 방식이다. 이러한 공구홀더는 공구교환시간을 단축시킬 수 있는 장점은 있으나 가공후 열 발생 시 탈착이 용이하지 못한 단점을 가지고 있으며, 어댑터와 어댑터 수용부 사이의 공차로 인해 일정한 가공 공차를 발생시킬 수밖에 없다는 단점이 있다.

그 외, 어댑터를 스핀들에 결합시키는 다양한 방식이 채택되고 있으나, 통상적으로 어댑터의 교환이 용이한 경우에는 정밀도가 떨어지고 정밀도가 뛰어난 경우에는 어댑터의 교환이 불편하거나 그 구조가 복잡하여 제작이 어려운 단점을 가진다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스핀들을 후방에서 전방으로 관통하는 체결부재에 의해 어댑터를 스핀들로 당겨 어댑터의 테이퍼면과 어댑터 수용부의 테이퍼면이 체결부재의 회전에 의해 밀착 고정되는 어댑터 교환식 공구홀더를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 체결부재의 회전에 따라 어댑터를 쉽게 결합 또는 분리 할 수 있고, 어댑터의 중심축과 스핀들의 중심축을 정확하게 일치시켜 착탈이 용이하고 공작기계의 정밀도를 향상시키는 어댑터 교환식 공구홀더를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 어댑터 교환식 공구홀더는,

공구홀더의 하우징 내부에서 외부동력을 전달받아 회동하는 스핀들과,

상기 스핀들의 일단에 결합되어 공구를 파지하는 어댑터 및 상기 어댑터를 상기 스핀들에 고정 결합시키는 어댑터 체결부재를 포함하여 구성되되,

상기 스핀들은 상기 스핀들의 일단에 형성된 어댑터 수용홈에 착탈이 가능하도록 결합되고,

상기 체결부재는 상기 스핀들의 중심축을 관통하여 스핀들 내부에 삽입 설치되고, 선단에 드로볼트가 형성되어 상기 어댑터의 후방 중심에 형성된 나사홈과 결합하여 체결부재의 회전에 따라 상기 어댑터를 당겨 상기 스핀들에 밀착 고정시키는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 어댑터는 상기 어댑터 수용홈에 결합되는 아버(arbor)와, 상기 아버에 결합되는 콜렛척 및 콜렛너트를 포함하여 구성되되, 상기 아버와 이에 대응하는 어댑터 수용홈은 테이퍼 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 체결부재는 상기 스핀들의 타단에서 상기 어댑터 수용부에 이르는 원형 샤프트와 상기 샤프트의 일단에 형성된 드로볼트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이 경우, 상기 체결부재는, 상기 체결부재의 전방으로의 움직임을 제한하도록 상기 샤프트의 직경보다 큰 직경을 가지는 원통형의 스토퍼와, 상기 스핀들의 내부에 결합되어 상기 스토퍼의 후방으로의 움직임을 제한하는 스톱너트를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 어댑터 교환식 공구홀더의 상기 스핀들 일단에는 둘레를 따라 돌출된 적어도 하나 이상의 슬립방지돌기가 형성되며, 상기 어댑터에는 상기 슬립방지돌기에 대응하는 슬립방지홈이 형성된 플랜지부가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 어댑터 교환식 공구홀더의 상기 드로볼트는 끝단으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼볼트이며, 상기 어댑터의 나사홈도 형합하는 테이퍼 형상을 이루는 것을 특징으로 할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 스핀들을 관통하는 체결부재의 회전으로 어댑터를 스핀들에서 착탈되도록 함으로써 어댑터를 쉽게 결합 또는 분리할 수 있고, 공구의 장착 시간을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 어댑터를 후방 중심으로 당겨 어댑터와 스핀들의 회전중심을 정확히 일치시킬 수 있으므로 공작기계의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 어댑터 교환식 공구홀더의 성능을 테스트한 결과 아래 표 1과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

NO	측정항목	기준치(mm)	측정치	측정방법	결과
1	원주흔들림 Spindle Run-Out(Cone)	0.005	0.002 이하	2DVectra Touch(TRIMOS) & DIALGUAGE	Accept
2	원주흔들림 (Using Master Test Bar)	0.01	0.004 이하	2DVectra Touch(TRIMOS) & DIALGUAGE	Accept
3	대칭도 (Symmetry)	0.02	0.01 이하	2DVectra Touch(TRIMOS) & DIALGUAGE	Accept
4	평행도 (Parallelism)	0.02	0.01 이하	2DVectra Touch(TRIMOS) & DIALGUAGE	Accept
5	경운전 (Light-Running)	Max. 6000rpm	Max. 3800rpm	Attached Machine	Pass
6	이상소음 (Unusual Noise Check)	-	-	-	Pass

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 어댑터 교환식 공구홀더를 장착하여 공작기계의 정밀도에 직접적인 영향을 미치는 원주흔들림, 대칭도, 평행도 등을 측정한 결과, 일반적인 정밀기계로 분류되기 위한 기준을 모두 만족할 뿐만 아니라, 기준에 비해 두배 이상의 정밀도를 나타냄을 알 수 있다.

결과적으로 본 발명은 어댑터의 교환 장착이 용이하면서도 고정밀을 제공하는 공구홀더인 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 어댑터 교환식 공구홀더의 결합 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 어댑터 교환식 공구홀더의 분리 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 어댑터 교환식 공구홀더의 사시도.
도 4는 본 발명의 어댑터 교환식 공구홀더의 정밀도를 측정하는 상태를 나타낸 도.
도 5는 종래기술에 따른 어댑터 교환식 공구홀더.
도 6은 종래기술에 따른 어댑터 교환식 공구홀더.

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

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 어댑터 교환식 공구홀더의 바람직한 일 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 어댑터 교환식 공구홀더의 결합단면도 이며, 도 2는 분리단면도 이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 어댑터 교환식 공구홀더는 하우징(5) 내부에 장착된 스핀들(100)과, 스핀들(100)의 일단에 결합하는 어댑터(300) 및 어댑터(300)를 스핀들(100)에 고정결합하는 체결부재(200)를 포함하여 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이 어댑터(300)는 아버(310)(arbor)와 아버(310)에 결합되는 콜렛척(330) 및 콜렛너트를 포함하여 구성된다. 어댑터(300)는 스핀들(100)의 일단에 아버(310) 부분이 수용되도록 결합된다. 아버(310)는 끝단으로 갈수록 직경이 줄어드는 테이퍼 형상을 이루며, 스핀들(100)에는 아버(310)가 수용되도록 어댑터 수용홈(130)이 형성되고 아버(310)의 형상에 형합하는 테이퍼 형상을 가진다. 테이퍼 형상의 아버(310)의 경우 원통형의 아버(310)에 비해 스핀들(100)과의 밀착력을 높일 수 있고, 착탈이 용이하다는 장점이 있다. 어댑터(300)의 아버(310) 후방에는 나사홈(311)이 형성되어 체결부재(200)의 선단에 형성된 드로볼트(220)와 결합된다. 콜렛은 통상적으로 사용되는 것을 채용한다. 도 3에 도시된 바와 같이 어댑터(300)의 콜렛은 공구의 직경에 따라 수용한도가 있어, 하나의 콜렛으로 모든 공구를 파지할 수 없으며 공구의 직경에 따라 적합한 콜렛이 선택된다. 따라서 공구의 직경에 따라 이에 적합한 콜렛이 장착된 어댑터(300)를 선택하여 사용하게 된다. 어댑터 교환이 불가능한 공구홀더의 경우에는 이 경우 공구홀더 전체를 바꾸어야 하므로 비용증가, 세팅 시간 증가 등의 문제가 발생하게 되는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이 어댑터(300)에는 플랜지(320)가 형성되고 플랜지(320)에는 적어도 하나 이상의 슬립방지홈이 형성되는 것이 바람직하다.

도 1에서 도시된 바와 같이 스핀들(100)은 공구홀더의 하우징(5) 내부에 장착되어 회전할 수 있도록 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이 터렛으로부터 동력을 전달받아 구동샤프트(10)가 회전하게 되면 기어(20)에 의해 스핀들(100)로 동력이 전달되고, 스핀들(100)에 결합된 어댑터(300)와 공구가 회전하면서 가공하게 된다. 스핀들(100)의 일단에는 상기 기술된 바와 같이 어댑터 수용홈(130)이 형성되고, 스핀들(100)의 내부 중심축을 따라 체결부재(200)가 수용되는 체결부재 수용부(120)가 형성된다. 또한 스핀들(100)의 일단에는 하나 이상의 슬립방지돌기(105)가 형성되어 어댑터(300)의 플랜지(320)에 형성된 슬립방지홈에 결합된다. 공구에 큰 힘이 가해지는 경우에 어댑터(300)가 스핀들(100)에 대해 회전하는 것을 방지하기 위해 스핀들(100)에는 슬립방지돌기(105)가 어댑터(300)에는 슬립방지홈이 형성되는 것이다.

스핀들(100)의 내부에는 스핀들(100)의 중심축을 따라 체결부재(200)가 수용된다. 체결부재(200)는 스핀들(100)의 타단 중심에서 어댑터 수용홈(130)에 이르는 스핀들(100) 내부를 관통하도록 장착된다. 체결부재(200)는 어댑터(300)와 결합되는 드로볼트(220), 샤프트(210), 스토퍼(230), 스톱너트(240)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 스핀들(100) 내부에 형성된 체결부재 수용부(120)를 따라 스핀들(100)의 후방에서 전방으로 체결부재(200)를 삽입하고, 스톱너트(240)를 체결하면 체결부재(200)의 장착이 완료된다. 스톱너트(240)가 풀리는 것을 방지하기 위하여 고정볼트를 채택할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 체결부재(200)는 스핀들(100)의 내부를 관통하는 원형의 샤프트(210)의 선단에는 드로볼트(220)가 형성된다. 드로볼트(220)는 아버(310)의 후방 중심부에 형성된 나사홈(311)에 결합된다. 체결수단은 스핀들(100) 내부에 장착된 상태에서 축방향으로는 이동하지 아니하며 회전운동만 할 수 있다. 축방향으로의 움직임을 제한하기 위하여 샤프트(210)에는 샤프트(210)보다 큰 직경을 가지는 원통형의 스토퍼(230)가 형성된다. 스토퍼(230)는 샤프트(210)보다 직경이 크므로 샤프트수용부(121)의 입구에서 걸려 전방으로의 움직임이 제한되고, 스톱너트(240)를 결합하게 되면 스톱너트(240)에 걸려 후방으로의 움직임도 제한된다. 이렇게 하면 축방향으로의 움직임은 제한되고 회전운동만 가능하게 된다. 본 발명에서 채택된 스톱너트(240)는 스토퍼(230)의 움직임을 제한하는 일 예에 불과하고, 이와 동일한 기능을 하는 다른 구성이 채택될 수 있으며, 이는 본 발명에 기재된 스톱너트(240)의 균등범위에 속함은 자명하다 할 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 스핀들(100)의 체결부재수용부(120)는 체결부재(200)의 각 부분에 형합하는 샤프트수용부(121), 스토퍼수용부(122), 스톱너트수용부(123)로 구분될 수 있다. 스토퍼수용부(122)는 샤프트수용부(121)에 비해 상대적으로 큰 직경을 가지게 되며, 스톱너트수용부(123)에는 나사가 형성되어 있어 스톱너트(240)가 나사결합될 수 있다. 체결부재수용부(120)는 전체적으로 체결부재(200)의 각 부분의 직경보다 미세하게 크게 제작되어 체결부재(200)가 회전이 용이하면서도 가공 오차를 발생시키지 않도록 정밀하게 가공되어야 할 것이다.

체결부재(200)의 타단에는 렌치 등의 공구를 이용해 체결부재(200)를 회전시킬 수 있도록 너트홈(250)이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서 너트홈(250)으로 기재하였으나 오목하게 패어진 형상이외에도 외부로 돌출된 형상을 가져 공구를 이용해 체결부재(200)를 회전시킬 수 있는 구조이면 상기의 너트홈(250)과 동일한 구성으로 파악되어야 할 것이다. 너트홈(250)은 커버(30)의 외부로 노출되도록 하여 커버(30)를 제거하지 아니한 상태에서 공구를 결합해 조이고 풀 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 어댑터 교환식 공구홀더에 어댑터(300)를 결합 또는 분리하는 과정을 살펴본다. 먼저 체결부재(200)를 스핀들(100)에 장착하려면 도 2에 도시된 분리 상태에서 체결부재(200)를 스핀들(100) 내부로 삽입하고, 스톱너트(240)를 스핀들(100) 내부에 결합하면 체결부재(200)의 장착이 완료된다. 이 때 체결부재(200)의 드로볼트(220)는 어댑터 수용홈(130)으로 돌출된다. 체결부재(200)가 장착된 상태에서 어댑터(300)를 어댑터 수용홈(130)에 삽입한 상태에서 너트홈(250)에 렌치를 끼워 체결부재(200)를 회전시키면 어댑터(300)의 나사홈(311)과 체결부재(200)의 드로볼트(220)가 결합하고 어댑터(300)가 스핀들(100) 방향으로 끌려 들어오게 된다. 어댑터(300)가 스핀들(100)에 잘 밀착되도록 체결부재(200)를 회전시키면 어댑터(300)의 결합이 완료된다. 체결부재(200)를 반대로 회전시키면 어댑터(300)가 스핀들(100)로부터 분리된다. 어댑터(300)의 아버(310) 부분과 스핀들(100)의 어댑터 수용홈(130)이 테이퍼 형상이므로 어댑터(300)를 중심에서 잘 당겨주기만 하면 어댑터(300)와 스핀들(100)이 접촉하는 모든 방향으로 균일한 접촉력이 형성되어 어댑터(300)의 중심축이 스핀들(100)의 중심축과 거의 정확하게 일치하도록 장착이 되며 어느 한 방향으로 어댑터(300)가 쏠리는 현상이 발생하지 않게 되므로, 공작기계의 정밀도를 높일 수 있다.

상기에서 본 바와 같이 본 발명에 따른 어댑터 교환 방식은 종래의 어댑터 교환방식에 비해 간단하고 시간이 단축될 뿐만 아니라 우수한 정밀도를 제공할 수 있는 것이다.

5 : 하우징 10 : 구동샤프트
20 : 기어 30 : 커버
100 : 스핀들 105 : 슬립방지돌기
120 : 체결부재수용부 121 : 샤프트수용부
122 : 스토퍼수용부 123 : 스톱너트수용부
130 : 어댑터수용홈 200 : 체결부재
210 : 샤프트 220 : 드로볼트
230 : 스토퍼 240 : 스톱너트
250 : 너트홈 300 : 어댑터
310 : 아버 311 : 나사홈
320 : 플랜지 330 : 콜렛척
340 : 콜렛너트

Claims

공구홀더의 하우징 내부에서 외부동력을 전달받아 회동하는 스핀들과,
상기 스핀들의 일단에 결합되어 공구를 파지하는 어댑터 및 상기 어댑터를 상기 스핀들에 고정결합시키는 어댑터 체결부재를 포함하여 구성되되,
상기 스핀들은 상기 스핀들의 일단에 형성된 어댑터 수용홈에 착탈이 가능하도록 결합되고,
상기 체결부재는 상기 스핀들의 중심축을 관통하여 스핀들 내부에 삽입 설치되고, 선단에 드로볼트가 형성되어 상기 어댑터의 후방 중심에 형성된 나사홈과 결합하여 체결부재의 회전에 따라 상기 어댑터를 당겨 상기 스핀들에 밀착 고정시키는 것을 특징으로 하는 어댑터 교환식 공구홀더.
제 1항에 있어서,
상기 어댑터는 상기 어댑터 수용홈에 결합되는 아버(arbor)와, 상기 아버에 결합되는 콜렛척 및 콜렛너트를 포함하여 구성되되, 상기 아버와 이에 대응하는 어댑터 수용홈은 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 어댑터 교환식 공구홀더.
제 1항에 있어서,
상기 체결부재는 상기 스핀들의 타단에서 상기 어댑터 수용부에 이르는 원형 샤프트와 상기 샤프트의 일단에 형성된 드로볼트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 어댑터 교환식 공구홀더.
제 3항에 있어서,
상기 체결부재는, 상기 체결부재의 전방으로의 움직임을 제한하도록 상기 샤프트의 직경보다 큰 직경을 가지는 원통형의 스토퍼와, 상기 스핀들의 내부에 결합되어 상기 스토퍼의 후방으로의 움직임을 제한하는 스톱너트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 교환식 공구홀더.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 체결부재의 타단에는 공구를 결합해 체결부재를 회전시킬 수 있도록 너트홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 어댑터 교환식 공구홀더.
제 1항에 있어서,
상기 스핀들 일단에는 둘레를 따라 돌출된 적어도 하나 이상의 슬립방지돌기가 형성되며, 상기 어댑터에는 상기 슬립방지돌기에 대응하는 슬립방지홈이 형성된 플랜지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 어댑터 교환식 공구홀더.
제 1항에 있어서,
상기 드로볼트는 끝단으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼볼트이며, 상기 어댑터의 나사홈도 상기 테이퍼볼트에 형합하는 테이퍼 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 어댑터 교환식 공구홀더.