KR20140072350A

KR20140072350A - 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리

Info

Publication number: KR20140072350A
Application number: KR1020120138835A
Authority: KR
Inventors: 박종영
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-06-13
Also published as: KR101914040B1

Abstract

본 발명은 공구의 클램핑시 센서를 이용하여 공구를 자동으로 클램핑하기 위해, 후면 중앙에 돌출 형성된 생크와, 상기 생크의 반경방향에 일정한 간격으로 돌출 형성된 하나 이상의 체결돌기를 포함하는 공구와, 상기 공구의 생크를 클램핑 또는 언클램핑하는 스핀들 헤드와, 상기 공구의 체결돌기를 각각 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑 장치를 포함하며, 상기 스핀들 헤드 전방에 구비된 본네트와, 상기 스핀들 헤드 외주면에 구비되어 상기 클램핑 장치에 유압을 공급하는 제1 피스톤유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리를 제공한다.

Description

보링머신의 자동 클램핑 어셈블리{AUTOMATIC CLAIMPING ASSEMBLY FOR A BORING MACHINE}

본 발명은 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리에 관한 것이며, 구체적으로 공구의 클램핑시 센서를 이용하여 공구를 자동으로 클램핑하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리에 관한 것이다.

공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 모재)를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다.

구체적으로 이러한 공작기계는 모재를 가공하는 방식에 따라, 칩(chip)이 발생하는 방식의 절삭가공과 칩이 발생하지 않는 비절삭 방식의 성형가공으로 대별된다. 따라서, 가공 과정 중 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라 하고, 가공 과정 중 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 성형공작기계라고 한다.

이러한 절삭공작기계 중 보링 머신이란 드릴 또는 단조나 주조공정에서 이미 뚫린 구멍을 보링 또는 탭핑 하거나, 면의 페이싱 작업을 주로 하는 기계이다. 보링 또는 탭핑, 페이싱 가공을 하고자 하는 면이 깊이 있어 가공을 하기 위해 스핀들이 원하는 깊이만큼 접근하지 못할 경우 W축을 돌출하여 가공하게 된다.

여기서, 보링 머신에서의 W축은 밀링 스핀들과 함께 회전하는 보링 스핀들이 축방향으로 이동하는 축으로써 절삭 공구와 연결되는 축이다.

한편, 이러한 보링 머신의 스핀들 헤드의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래의 보링 머신 스핀들 헤드의 구조를 도시한 부분사시도이다.

도 1을 참조하면, 공구(10)는 스핀들 헤드(40)에 장착되어 회전하여 모재를 가공한다. 구체적으로, 상기 공구(10)는 후면에 돌출 형성된 생크(도 3 참조)를 구비하며, 상기 생크는 스핀들 헤드(40) 내측에 구비된 콜렛(미도시)으로써 클램핑되어 스핀들 헤드(40)에 회전가능하게 고정된다.

이러한 종래의 보링 머신 스핀들 헤드는 다음과 같은 문제점이 있다.

보링 머신에서는 다양한 종류의 공구를 장착하여 다양한 종류의 가공을 수행할 수가 있지만, 수동으로 공구를 장착하기 위해서는 스핀들 헤드 선단에 별도의 볼트 등의 고정 장치가 필요하며, 공구를 변환하여 장착하기 위해서는 현재 가공 상태를 정지시킨 후 작업자가 직접 크레인 등을 이용하여 스핀들 헤드에 장착한 뒤에 볼트 등의 체결 구조를 이용하여 스핀들 헤드에 고정해야 하는 등의 복잡한 과정이 필요하다.

이로 인해 공구를 장착한 후 가공 좌표를 새로 설정해야 하는 등 작업 시간이 많이 소요되게 되며, 항상 작업자가 공구의 장착 또는 탈착을 위해 대기해야 하므로 인력의 손실이 크고, 장착 이후 가공 좌표를 새로 설정해야 하므로 정밀한 가공 정도를 확보하기가 어렵게 된다.

또한, 공구를 장착하는 과정에서 작업자의 실수 또는 크레인 장치의 안전 사고 발생으로 비교적 무게가 있는 공구가 추락할 가능성이 있으므로 안전 사고 문제를 야기할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 자동으로 보링 머신에 공구를 클램핑하여 모재의 가공시간, 인력 손실 및 안전사고 발생을 저감시킬 수 있는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 모재의 가공성 증대 및 공구와 스핀들 헤드의 체결력을 향상시킴에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 후면 중앙에 돌출 형성된 생크(110)와, 상기 생크(110)의 반경 방향에 일정한 간격으로 돌출 형성된 하나 이상의 체결돌기(120)를 포함하는 공구(100)와, 상기 공구(100)의 생크(110)를 클램핑 또는 언클램핑하는 스핀들 헤드(40)와, 상기 공구(100)의 체결돌기(120)를 각각 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑 장치(230)를 포함하며, 상기 스핀들 헤드(40) 전방에 구비된 본네트(200)와, 상기 클램핑 장치(230)에 상기 체결돌기(120)를 클램핑하기 위한 유압을 공급하는 제1 피스톤유닛(300a)와, 상기 클램핑 장치(230)에 공기를 분사하는 제2 피스톤유닛(300b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리를 제공한다.

바람직하게, 상기 제1 피스톤유닛(300a)은 상기 클램핑 장치(230)에 유압을 공급하기 위한 클램핑 유압유로(315a)가 형성된 제1 피스톤(310a)과, 상기 제1 피스톤(310a)을 수용하여 직선운동을 가이드하며, 상기 제1 피스톤(310a)을 전방으로 이동시키기 위한 유압이 유입되는 제1 유로(321a)와, 상기 제1 피스톤(310a)의 전방 이동시 상기 클램핑 유압유로(315a)와 연통되어 상기 체결돌기(120)를 클램핑하기 위한 유압이 유입되는 제2 유로(322a)를 포함하는 제1 피스톤 부쉬(320a)와, 상기 제1 피스톤 부쉬(320a)의 후방을 고정하는 제1 피스톤 하우징(330a)과, 상기 제1 피스톤(310a)의 후방에 구비되되, 상기 제1 피스톤 하우징(330a) 내에서 직선 운동하는 몸체(341a)와 상기 몸체(341a)의 외주면에 돌출 형성되어 상기 제1 피스톤 하우징(330a) 안으로의 직선운동을 제한하는 돌출부(342a)로 이루어지는 제1 피스톤 도그(340a)와, 상기 제1 피스톤 도그(340a)와 상기 제1 피스톤 부쉬(320a) 사이에 구비되는 복원스프링(360a)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 클램핑 장치(230)의 후면에는 하나 이상의 유입홀(233)이 형성되고, 상기 제1 피스톤(310a)이 상기 유입홀(233)에 삽입시 기밀성을 유지할 수 있도록 커플러(370a)가 상기 제1 피스톤(310a) 전방에 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제1 피스톤 하우징(330a)에 구비되며, 상기 제1 피스톤 도그(340a)와 접하여 상기 제1 피스톤(310a)의 직선운동을 감지하는 제1 이동감지센서부(350a)를 더 포함하고, 상기 제1 이동감지센서부(350a)는 상기 제1 피스톤(310a)의 전방 이동을 감지하는 전방 센서부(351a)와, 상기 제1 피스톤(310a)의 후방 이동을 감지하는 후방 센서부(352a, 352aa)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 전방 센서부(351a)가 상기 제1 피스톤 도그(340a)와 접할 때, 상기 제2 유로(322a)에 유압유가 유입되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제2 피스톤유닛(300b)은, 상기 본네트(200)에 공기를 분사하는 에어유로(315b)가 형성된 제2 피스톤(310b)과, 상기 제2 피스톤(310b)을 수용하여 직선운동을 가이드하며, 상기 제2 피스톤(310b)을 전방으로 이동시키기 위한 유압이 유입되는 제3 유로(321b)와, 상기 제2 피스톤(310b)의 전방 이동시 상기 에어유로(315b)와 연통되는 제4 유로(322b)를 포함하는 제2 피스톤 부쉬(320b)와, 상기 제2 피스톤 부쉬(320b)의 후방을 고정하는 제2 피스톤 하우징(330b)과, 상기 제2 피스톤(310b)의 후방에 구비되되, 상기 제2 피스톤 하우징(330b) 내에서 직선운동하는 몸체(341b)와 상기 몸체(341b)의 외주면에 돌출 형성되어 상기 제2 피스톤 하우징(330b) 안으로의 직선운동을 제한하는 돌출부(342b)로 이루어지는 제2 피스톤 도그(340b)와, 상기 제2 피스톤 도그(340b)와 상기 제2 피스톤 부쉬(320b) 사이에 구비되는 복원스프링(360b)과, 상기 제2 피스톤 하우징(330b)에 구비되며, 상기 제2 피스톤 도그(340b)와 접하여 상기 제2 피스톤(310b)의 직선운동을 감지하는 제2 이동감지센서부(350b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제2 이동감지센서부(350b)는, 상기 제2 피스톤(310b)의 전방 이동을 감지하는 전방 센서부(351b)와, 상기 제2 피스톤(310b)의 후방 이동을 감지하는 후방 센서부(352b, 352bb)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 전방 센서부(351b)가 상기 제2 피스톤 도그(340b)와 접할 때, 상기 제4 유로(322b)에 공기가 유입되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 본네트(200)는 상기 공구(100)가 체결되는 것을 감지하는 근접센서(210)를 더 포함하고, 상기 근접센서(210)가 상기 본네트(200)에 공구(100) 체결을 감지하기 전에는 상기 제2 피스톤유닛(300b)이 상기 클램핑 장치(230)에 공기를 분사하고, 상기 근접센서(210)가 상기 본네트(200)에 공구(100) 체결을 감지한 이후에는 상기 제1 피스톤유닛(300a)이 상기 클램핑 장치(230)에 유압을 공급하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제1 피스톤유닛(300a) 및 제2 피스톤유닛(300b)은 상기 스핀들 헤드(40) 외주면에 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 보링 머신에서 다양한 형태의 가공을 하기 위해 사용하는 공구가 자동으로 탈착 또는 장착되므로 모재의 자동화 가공이 가능하게 된다.

또한, 자동화 가공을 통해 작업자가 별도의 신경을 쓰지 않아도 되므로 가공 시간이 단축되고 불필요한 인력의 손실 및 안전 사고 발생을 최소화할 수 있다.

그리고, 공구와 스핀들 헤드 간의 체결력이 향상되어 모재 가공 정밀도가 향상된다.

도 1은 종래의 보링 머신 스핀들 헤드의 구조를 도시한 부분사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리가 구비된 스핀들 헤드의 사시도.
도 3은 도 2에서 공구가 탈착된 것을 도시한 측단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤유닛의 사시도.
도 5a는 유압을 공급하기 위한 제1 피스톤유닛의 피스톤이 클램핑 장치에 삽입되기 위해 전방으로 이동한 것을 도시한 측단면도.
도 5b는 도 4에 따른 피스톤유닛의 피스톤이 클램핑 장치에 유압 공급 후 후방으로 이동한 것을 도시한 측단면도.
도 6은 공기를 공급하기 위한 제2 피스톤유닛의 측단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 공구의 체결돌기가 클램핑 장치에 장착되는 것을 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 일실시예에 따른 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리에 대하여 이하 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리가 구비된 스핀들 헤드의 사시도이며, 도 3은 도 2에서 공구가 탈착된 것을 도시한 측단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리는 크게 공구(100), 클램핑 장치(230)가 구비된 본네트(200), 스핀들 헤드(40), 피스톤유닛(300)을 포함한다.

상기 공구(100)는 후면 중앙에 돌출 형성된 생크(110)와, 상기 생크(110)의 반경방향에 일정한 간격으로 돌출 형성된 하나 이상의 체결돌기(120)를 포함한다.

상기 하나 이상의 체결돌기(120)는 외주면에 오목한 그루브(120a)가 형성되어 있으며, 상기 그루브(120a)는 후술할 클램핑 장치(230) 내에 구비된 체결볼(231)과 유압에 의해 견고하게 장착된다. 이러한 체결돌기(120)는 상기 공구(100)에 볼트 등으로 조립될 수도 있으나, 견고한 고정력을 위해 일체로 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 스핀들 헤드(40)는 상기 공구(100)의 생크(110)를 클램핑 또는 언클램핑하는 콜렛(미도시), 디스크 스프링(미도시) 등을 내부에 수용하고 있으며 이러한 스핀들 헤드(40)의 구조는 당업자에게 자명한바, 이하 자세한 설명을 생략한다.

상기 본네트(200)는 상기 공구(100)의 체결돌기(120)를 각각 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑 장치(230)를 포함하며, 상기 스핀들 헤드(40) 전방에 구비된다. 이러한 본네트(200)는 상기 스핀들 헤드(40)에 볼트 등으로 체결될 수 있다.

상기 클램핑 장치(230)는 상기 공구(100)의 체결돌기(120)의 갯수 만큼 구비되며, 이러한 체결돌기(120) 및 클램핑 장치(230)에 의해 본 발명은 종래기술과 달리 스핀들 헤드(40)에 공구(100)의 삽입위치 조정이 유리하며, 더욱 견고한 체결력을 가질 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 각각의 클램핑 장치(230)의 내부에는 상기 체결돌기(120)의 그루브(120a)에 체결되는 두 개 이상의 체결볼(231)이 구비되며, 이러한 체결볼(231)과 상기 클램핑 장치(230)의 내주면은 스프링(232)으로 각각 연결되어 있다. 이러한 스프링(232)은 클램핑 장치(230)의 중심축 방향으로 상기 체결볼(231)에 스프링력을 부여한다.

또한, 상기 클램핑 장치(230)의 후면에는 상기 체결돌기(120)의 고정을 위한 유압이 유입되는 하나 이상의 유입홀(233)이 형성되고, 이러한 유입홀(233)로 유입된 유압으로 인해 상기 체결볼(231)이 상기 체결돌기(120)의 그루브(120a)를 견고히 고정한다.

한편, 상기 피스톤유닛(300)은 제1 피스톤유닛(300a)과 제2 피스톤유닛(300b)으로 구성된다.

상기 제1 피스톤유닛(300a)은 상기 스핀들 헤드(40) 외주면에 구비되어 상기 클램핑 장치(230)에 유압을 공급하며, 상기 제2 피스톤유닛(300b)은 상기 스핀들 헤드(40) 외주면에 구비되어 상기 본네트(200) 및 클램핑 장치(230)에 공기를 분사한다.

이러한 제1 피스톤유닛(300a) 및 제2 피스톤유닛(300b)에 대하여 자세하게 설명하자면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤유닛(300)의 사시도이며, 도 5a는 도 4에 도시된 제1 피스톤유닛(300a)의 피스톤(310)이 클램핑 장치(230)에 삽입되기 위해 전방으로 이동한 것을 도시한 측단면도이며, 도 5b는 도 4에 따른 제1 피스톤유닛(300a)의 피스톤(310)이 클램핑 장치(230)에 유압 공급 후 후방으로 이동한 것을 도시한 측단면도이다.

일단, 제1 피스톤유닛(300a)을 설명하자면, 상기 제1 피스톤유닛(300a)은 제1 피스톤(310a), 제1 피스톤 부쉬(320a), 제1 피스톤 하우징(330a), 제1 피스톤 도그(340a), 복원스프링(360a) 및 제1 이동감지센서부(350a)를 포함한다.

상기 제1 피스톤(310a)은 상기 체결돌기(120)의 클램핑을 위하여 상기 클램핑 장치(230)에 유압을 공급하는 클램핑 유압유로(315a)가 형성된다.

또한, 상기 제1 피스톤(310a)이 전방 이동하여 상기 클램핑 장치(230)에 유압 공급시 누유를 방지하기 위해, 상기 제1 피스톤(310a)이 상기 유입홀(233)에 삽입시 기밀성을 유지할 수 있도록 상기 제1 피스톤(310a) 전방에 커플러(370a)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 제1 피스톤 부쉬(320a)에는 상기 제1 피스톤(310a)을 수용하여 직선운동을 가이드하며, 상기 제1 피스톤(310a)을 전방으로 이동시키기 위한 유압이 유입되는 제1 유로(321a)와, 상기 제1 피스톤(310a)의 전방 이동시 상기 클램핑 유압유로(315)와 연통되는 제2 유로(322a)가 형성되어 있다.

한편, 제1 피스톤 하우징(330a)은 상기 제1 피스톤 부쉬(320a)의 후방을 고정하며, 상기 제1 피스톤 도그(340a)의 직선 운동을 가이드한다.

상기 제1 피스톤 도그(340a)는 제1 피스톤(310a)의 후방에 구비되되, 상기 제1 피스톤 하우징(330a) 내에서 직선 운동하는 몸체(341a)와 상기 몸체(341a)의 외주면에 돌출 형성되어 상기 피스톤 하우징(330) 안으로의 직선 운동을 제한하는 돌출부(342a)로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 복원스프링(360a)은 상기 제1 피스톤 도그(340a)와 상기 제1 피스톤 부쉬(320a) 사이에 구비되어 상기 제1 피스톤(310a)을 후방으로 직선운동할 수 있도록 스프링력을 제공한다. 즉, 상기 제1 유로(321a)에서 제1 피스톤(310a)을 전방으로 이동시키는 유압이 더 이상 공급되지 않으면, 상기 복원스프링(360a)은 스프링력으로 상기 제1 피스톤(310a)을 후방으로 이동시키는 기능을 한다.

한편, 상기 제1 이동감지센서부(350a)는 상기 제1 피스톤 하우징(330a)에 구비되며, 상기 제1 피스톤 도그(340a)와 접하여 상기 제1 피스톤(310a)의 직선운동을 감지한다.

이러한 제1 이동감지센서부(350a)는 상기 제1 피스톤(310a)의 전방 이동을 감지하는 전방 센서부(351a)와, 상기 피스톤(310)의 후방 이동을 감지하는 후방 센서부(352a)를 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 제1 이동감지센서부(350a)는 상기 제1 피스톤 도그(340a)의 돌출부(342a)와 접하여 상기 제1 피스톤(310a)의 이동을 감지할 수 있다.

또한, 상기 후방 센서부(352a)는 상기 피스톤 도그(340)의 돌출부(342a)와 접하여 상기 피스톤(310)의 후방 이동을 감지하는 제1 후방 감지센서(352a)와, 상기 피스톤 도그(340)의 몸체(341a)와 접하여 상기 피스톤(310)의 후방 이동을 감지하는 제2 후방 감지센서(352aa)를 포함할 수 있다.

상기 후방 센서부(352a)를 두 개 구비하는 이유는, 상기 스핀들 헤드(40)가 공구(100) 체결 후 회전할 때 상기 본네트(200)도 함께 회전하므로, 상기 제1 피스톤(310a)이 상기 본네트(200)에 구비된 클램핑 장치(230)에 삽입되어 있을 때에 스핀들 헤드(40)가 회전한다면 상기 제1 피스톤(310a)은 파손될 우려가 있기 때문이다.

따라서, 제1 피스톤(310a)의 후방 이동을 감지하는 후방 센서부(352a)는 제1 후방 감지센서(352a)와 제2 후방 감지센서(352aa) 두 개가 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6을 참조하면, 상기 제2 피스톤유닛(300b)은 전술한 상기 제1 피스톤유닛(300a)의 구조와 대부분 유사하다. 도 6은 공기를 공급하기 위한 제2 피스톤유닛(300b)의 측단면도이다.

상기 제2 피스톤유닛(300b)과 전술한 제1 피스톤유닛(300a)의 차이를 살펴보자면 다음과 같다.

첫째, 상기 제2 피스톤(310b)의 전방 이동시 상기 에어유로(315b)와 연통되는 제4 유로(322b)를 포함하는 것에 차이가 있다. 즉, 제2 피스톤유닛(300b)은 유압이 아닌 공기를 상기 클램핑 장치(230)에 분사하여 이물질을 제거 하는 기능을 수행한다.

둘째, 전방 센서부(351b)와 후방 센서부(352b)의 기능은 전술한 제1 피스톤유닛(300a)의 그것과 동일하나, 이하 구동설명을 위해 명칭만 다르게 구성한다. 즉, 제2 피스톤유닛(300b)은 상기 제2 피스톤(310b)의 전방 이동을 감지하는 전방 센서부(351b)와, 상기 제2 피스톤(310b)의 후방 이동을 감지하는 후방 센서부(352b, 352bb)를 포함할 수 있으며, 상기 후방 센서부(352b, 352bb)는 제2 피스톤 도그(340b)의 돌출부(342b)와 접하여 상기 제2 피스톤(310b)의 후방 이동을 감지하는 제3 후방 감지센서와(352b), 상기 피스톤 도그(340)의 몸체(341a)와 접하여 상기 피스톤(310)의 후방 이동을 감지하는 제4 후방 감지센서(352bb)로 구비될 수 있다.

셋째, 제2 피스톤유닛(300b)은 상기 클램핑 장치(230)에 공기를 분사하여 이물질 제거를 위한 것이므로, 상기 제1 피스톤유닛(300a)과 달리 기밀성에 대한 문제가 발생하지 아니하므로 커플러(370a)가 구비되지 아니할 수 있다.

한편, 상기 제2 피스톤유닛(300b)은 도 4에 도시된 바와 같이 제1 피스톤유닛(300a)과 일체형으로 형성될 수 있으나, 스핀들 헤드(40) 외주면에 독립적으로 구비될 수도 있음은 자명하다.

한편, 상기 본네트(200)는 상기 공구(100)가 체결되는 것을 감지하는 근접센서(210)를 더 포함할 수 있다. 상기 근접센서(210)는 스프링(220)에 의해 전방으로 소정 간격 돌출되어 있으며, 공구(100)의 후면과 접하여 본네트(200)에 공구(100)의 체결을 감지한다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리의 작동과정을 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하자면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 공구(100)의 체결돌기(120)가 클램핑 장치(230)에 장착되는 것을 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리의 작동과정은 공구 및 클램핑 장치의 이물질 제거과정 이후 공구 클램핑 과정으로 구분할 수 있다.

상기 공구 및 클램핑 장치의 이물질 제거과정은 다음과 같다. 이를 설명하기 위해, 제2 피스톤유닛(300b)의 구성은 상술한 것과 같이 제1 피스톤유닛(300a)과 유사한 바, 제2 피스톤유닛(300b)의 작동상태는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.

공구(100)는 보링 머신 내에 구비된 콘트롤러(미도시)에 의해 선택되어 별도의 장치(미도시)에 의해 스핀들 헤드(40)의 전방, 즉, 본네트(200)의 전방으로 이동한다.

이 후, 본네트(200) 전방에 돌출된 근접센서(210)는 상기 공구(100)의 후면이 접하게 될 때까지 공작기계 내에 구비된 콘트롤러(미도시)에 신호를 전송하고 근접센서(210)의 신호를 수신받은 콘트롤러는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 피스톤유닛(300b)을 구동한다.

구체적으로, 상기 제2 피스톤유닛(300b)의 제3 유로(321b)에 유압이 공급되면 제2 피스톤(310b)은 복원스프링(360b)의 스프링력을 극복하고 전방으로 제2 피스톤 부쉬(320b)에 형성된 제4 유로(322b)와 클램핑 유압유로(315b)가 연통되는 위치까지 이동한다.

이 후, 전방 센서는 피스톤 도그(340)와 접하게 되고 이 때 발생하는 신호를 콘트롤러로 송신한다.

상기 신호를 송신 받은 콘트롤러는 제4 유로(322b)로 공기를 유입시키도록 제어하며, 상기 제4 유로(322b)에 유입된 공기는 상기 제2 피스톤(310b)의 에어유로(315b)를 통해 제2 피스톤(310b) 전방으로 분사되어 공구 및 클램핑 장치의 이물질을 제거한다.

이러한 공구 및 클램핑 장치의 이물질 제거과정이 완료된 후 진행되는 공구 클램핑 과정은 다음과 같다. 다만, 작업 환경에 따라 상기 공구 및 클램핑 장치의 이물질 제거과정은 생략될 수 있다.

상기 공구 및 클램핑 장치의 이물질 제거과정이 완료되면, 즉, 본네트(200) 전방에 돌출된 근접센서(210)에 의해 공구(100)가 본네트(200)에 접하게 되면 상기 제2 피스톤유닛(300b)의 작동이 종료되고 본 발명의 일실시예에 따른 제1 피스톤유닛(300a)이 구동된다.

구체적으로, 공구(100)의 체결돌기(120)는 클램핑 장치(230) 내의 체결볼(231)을 내주면 방향으로 밀며 클램핑된다. 이 상태에서는 단지 스프링력으로만 체결볼(231)을 중심축 방향으로 밀고 있을 뿐이다.

이 후, 상기 제1 피스톤유닛(300a)의 제1 유로(321a)에 유압이 공급되면 제1 피스톤(310a)은 복원스프링(360a)의 스프링력을 극복하고 전방으로 제1 피스톤 부쉬(320a)에 형성된 제2 유로(322a)와 클램핑 유압유로(315a)가 연통되는 위치까지 이동한다. 이 상태에서, 피스톤(310) 전방에 구비된 커플러는 클램핑 장치(230)의 유입홀(233)에 삽입되어 누유를 방지한다.

이때, 전방 센서부(351a)는 제1 피스톤 도그(340a)와 접하게 되고 이때 발생하는 신호를 콘트롤러로 송신한다.

상기 신호를 송신 받은 콘트롤러는 상기 제2 유로(322a)로 유압을 유입시키게 하고, 유입된 유압은 상기 제1 피스톤(310a)의 클램핑 유압유로(315a)를 통해 제1 피스톤(310a) 전방으로 분사되어 클램핑 장치(230) 내의 체결볼(231)을 공구(100)의 체결돌기(120)의 그루브(120a)에 견고하게 밀착되게 한다.

이렇게 상기 클램핑 장치(230) 내로 유압이 채워지면, 상기 제1 유로(321a)의 유압 공급이 중단되며 이후 복원스프링(360a)의 스프링력에 의해 제1 피스톤(310a)은 후방으로 이동하여 상기 제1 피스톤(310a)은 클램핑 장치(230), 즉 본네트(200)를 빠져나와 이격된다.

상기 제1 피스톤(310a)이 후방으로 이동하는 경우, 후방 센서부(352a, 352aa)는 제1 피스톤 도그(340a)와 접하게 되며, 이러한 신호가 콘트롤러에 수신되면 비로소 콘트롤러가 스핀들 헤드(40)를 회전하게 제어한다.

후방 센서부(352a, 352aa)에 의한 신호가 콘트롤러에 수신된 이후에 스핀들을 회전시키는 이유는 상기 제1 피스톤 도그(340a)가 상기 후방 센서부(352a, 352aa)와 접하지 않게 되었을 때 상기 제1 피스톤(310a)이 클램핑 장치(230)와 간섭이 생겨 스핀들 회전시 피스톤유닛(300)이 파손될 우려가 있기 때문이다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리로 인해 자동으로 공구를 클램핑 장치에 정확하게 장착 가능하며, 더욱 견고한 장착을 가능하게 하므로 종래의 보링 머신에 비해 가공시간 단축, 안정성 확보 및 가공성 향상을 꾀할 수 있다.

이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.

100: 공구 110: 생크
120: 체결돌기 120a: 그루브
200: 본네트 210: 근접센서
220: 스프링 230: 클램핑 장치
231: 체결볼 232: 스프링
233: 유입홀 300: 피스톤유닛
310: 피스톤 315: 유로
320: 피스톤 부쉬 330: 피스톤 하우징
340: 피스톤 도그 350: 이동감지센서부
360: 복원스프링 370: 커플러

Claims

후면 중앙에 돌출 형성된 생크와, 상기 생크의 반경 방향에 일정한 간격으로 돌출 형성된 하나 이상의 체결돌기를 포함하는 공구;
상기 공구의 생크를 클램핑 또는 언클램핑하는 스핀들 헤드;
상기 공구의 체결돌기를 각각 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑 장치를 포함하며, 상기 스핀들 헤드 전방에 구비된 본네트;
상기 클램핑 장치에 상기 체결돌기를 클램핑하기 위한 유압을 공급하는 제1 피스톤유닛; 및
상기 클램핑 장치에 공기를 분사하는 제2 피스톤유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 제1 피스톤유닛은,
상기 클램핑 장치에 유압을 공급하기 위한 클램핑 유압유로가 형성된 제1 피스톤;
상기 제1 피스톤을 수용하여 직선운동을 가이드하며, 상기 제1 피스톤을 전방으로 이동시키기 위한 유압이 유입되는 제1 유로와, 상기 제1 피스톤의 전방 이동시 상기 클램핑 유압유로와 연통되어 상기 체결돌기를 클램핑하기 위한 유압이 유입되는 제2 유로를 포함하는 제1 피스톤 부쉬;
상기 제1 피스톤 부쉬의 후방을 고정하는 제1 피스톤 하우징;
상기 제1 피스톤의 후방에 구비되되, 상기 제1 피스톤 하우징 내에서 직선 운동하는 몸체와 상기 몸체의 외주면에 돌출 형성되어 상기 제1 피스톤 하우징 안으로의 직선운동을 제한하는 돌출부로 이루어지는 제1 피스톤 도그; 및
상기 제1 피스톤 도그와 상기 제1 피스톤 부쉬 사이에 구비되는 복원스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 클램핑 장치의 후면에는 하나 이상의 유입홀이 형성되고,
상기 제1 피스톤이 상기 유입홀에 삽입시 기밀성을 유지할 수 있도록 커플러가 상기 제1 피스톤 전방에 구비되는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 제1 피스톤 하우징에 구비되며, 상기 제1 피스톤 도그와 접하여 상기 제1 피스톤의 직선운동을 감지하는 제1 이동감지센서부를 더 포함하고,
상기 제1 이동감지센서부는 상기 제1 피스톤의 전방 이동을 감지하는 전방 센서부와, 상기 제1 피스톤의 후방 이동을 감지하는 후방 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 제2 피스톤유닛은,
상기 본네트에 공기를 분사하는 에어유로가 형성된 제2 피스톤;
상기 제2 피스톤을 수용하여 직선운동을 가이드하며, 상기 제2 피스톤을 전방으로 이동시키기 위한 유압이 유입되는 제3 유로와, 상기 제2 피스톤의 전방 이동시 상기 에어유로와 연통되는 제4 유로를 포함하는 제2 피스톤 부쉬;
상기 제2 피스톤 부쉬의 후방을 고정하는 제2 피스톤 하우;
상기 제2 피스톤의 후방에 구비되되, 상기 제2 피스톤 하우징 내에서 직선운동하는 몸체와 상기 몸체의 외주면에 돌출 형성되어 상기 제2 피스톤 하우징 안으로의 직선운동을 제한하는 돌출부로 이루어지는 제2 피스톤 도그;
상기 제2 피스톤 도그와 상기 제2 피스톤 부쉬 사이에 구비되는 복원스프링; 및
상기 제2 피스톤 하우징에 구비되며, 상기 제2 피스톤 도그와 접하여 상기 제2 피스톤의 직선운동을 감지하는 제2 이동감지센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 제2 이동감지센서부는,
상기 제2 피스톤의 전방 이동을 감지하는 전방 센서부와, 상기 제2 피스톤의 후방 이동을 감지하는 후방 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 본네트는 상기 공구가 체결되는 것을 감지하는 근접센서를 더 포함하고,
상기 근접센서가 상기 본네트에 공구 체결을 감지하기 전에는 상기 제2 피스톤유닛이 상기 클램핑 장치에 공기를 분사하고, 상기 근접센서가 상기 본네트에 공구 체결을 감지한 이후에는 상기 제1 피스톤유닛이 상기 클램핑 장치에 유압을 공급하는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 제1 피스톤유닛 및 제2 피스톤유닛은 상기 스핀들 헤드 외주면에 구비되는 것을 특징으로 하는 보링머신의 자동 클램핑 어셈블리.