KR20170122549A - 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛은 맨드릴과 척 중의 어느 하나를 설치하여 맨드릴과 척 중의 하나로 공구를 설치하는 것으로 이루어지는 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛에 있어서, 본체의 내부에 중공의 스핀들이 회전 가능하게 설치되고, 상기 스핀들의 일측에 타이밍휠이 설치됨과 아울러 상기 스핀들의 타측에 맨드릴 또는 척을 설치하기 위한 설치부가 형성되고, 상기 스핀들의 일측에 유압실린더가 설치되고, 선단부에 암나사부를 구비함과 아울러 선단부 둘레면에 외부스크류부를 구비하는 이동로드가 상기 스핀들의 중공부에서 길이 방향으로 이동 가능하도록 상기 유압실린더의 로드에 연결되고, 상기 이동로드의 외부스크류부에 결합되는 내부스크류부를 구비한 척구동체가 상기 스핀들 타측의 중공부에 회전 가능하게 설치되어 상기 척구동체에 형성된 다수의 돌부가 상기 스핀들의 타측으로 돌출 형성되며, 상기 이동로드의 길이 방향으로 직진 이동을 가이드하는 가이드부를 구비하는 로드가이드부재가 상기 스핀들의 중공부에 고정 설치되는 것을 포함하여 이루어진다.
따라서 본 발명은 스핀들의 설치부에 맨드릴을 설치함과 아울러 맨드릴에 구비된 공구삽입부재를 이동로드의 암나사부에 체결하여 유압실린더로 이동로드를 길이 방향으로 이동시켜 맨드릴의 공구삽입부재 상에 위치한 숫돌 등과 같은 다수의 공구를 용이하게 고정할 수 있으며, 스핀들의 설치부에 척을 설치함과 아울러 척에 구비된 회전체와 척구동체의 돌부를 결합시켜 유압실린더로 이동로드를 길이 방향으로 이동함으로써 척구동체를 회전시켜 척으로 공구를 용이하게 고정할 수 있어, 하나의 클램핑유닛으로 필요에 따라 맨드릴과 척 중의 하나를 작업 공정에 따라 용이하게 착탈할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

Description

맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛{CLAMPING UNIT WHICH CAN BE ATTACHED TO MANDREL OR CHUCK}

본 발명은 맨드릴 및 척을 공정에 따라 장착하거나 분리할 수 있는 클램핑유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 맨드릴을 이용하여 공구를 설치하거나 척을 이용하여 공구를 설치할 수 있어 하나의 클램핑유닛으로 필요에 따라 맨드릴과 척 중의 하나를 작업 공정에 따라 용이하게 착탈할 수 있도록 하는 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛에 관한 것이다.

일반적으로 연삭기, 밀링센터 및 머시닝센터 등과 같은 공작기계에는 공구를 클램핑하는 장치가 구비되어 있으며, 이는 주축과 공구생크(tool shank)의 테이퍼부 접촉에 의한 1면 구속을 통해 공구를 고정하게 된다.

예컨대 종래에는 특허출원 제10-2009-0099270호로 출원되어 등록된 기술이 개발되었는 바, 이는 클램핑 동작과 언클램핑(unclamping) 동작이 원활하게 이루어짐과 더불어, 실제 공작기계에 용이하게 적용할 수 있는 새로운 클램핑 메커니즘을 갖는 공구 클램핑 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 공구 클램핑장치는, 축방향을 따라 관통홀이 형성되며, 선단부에 공구생크가 삽입되는 스핀들과; 상기 스핀들의 관통홀 내측에 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 드로우바(drawbar)와; 상기 드로우바의 선단부에 고정되어 스핀들의 관통홀의 선단부에서 축방향으로 이동하는 클램핑콘과; 상기 클램핑콘의 외주부에 원주방향을 따라 배치되며, 선단부 외측면에 상기 공구생크의 후단부에 해제 가능하게 걸림 결합되는 공구결합부가 형성되고, 후단부 외측면에 상기 관통홀의 내측으로 돌출된 걸림턱부에 해제 가능하게 걸림 결합되는 그리퍼지지부가 형성되고, 상기 클램핑콘의 축방향에 이동에 의해 관통홀의 반경방향으로 이동하되, 전방에서 후방으로 외측방향으로 기울어진 상태로 반경방향으로 이동하다가 마지막 구간에서 평행 상태가 되면서 공구생크를 고정 또는 해제하는 복수개의 그리퍼와; 상기 그리퍼의 후방에서 그리퍼에 반경방향 내측으로 탄성력을 가하면서 지지하는 스페이서를 포함하여 구조를 이루고 있다.

그러나 종래에는 드로우바를 길이 방향으로 이동하여 다수의 공그생크를 이격 또는 근접시켜서 공구를 고정하는 방식이기 때문에, 맨드릴과 척 중의 하나를 작업 공정에 따라 설치할 수 없어 하나의 클램핑장치로 작업에 맞는 공구를 고정하지 못한다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 숫돌과 같은 외경을 이용하여 작업하기 위한 공정에서 맨드릴을 설치하거나 축부를 구비한 공구로 작업하기 위한 공정에서 척을 설치할 수 있어 하나의 클램핑유닛으로 필요에 따라 맨드릴과 척 중의 하나를 작업 공정에 따라 용이하게 장착하거나 분리할 수 있는 클램핑유닛을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 맨드릴과 척 중의 어느 하나를 설치하여 맨드릴과 척 중의 하나로 공구를 설치하는 것으로 이루어지는 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛에 있어서, 본체의 내부에 중공의 스핀들이 회전 가능하게 설치되고, 상기 스핀들의 일측에 타이밍휠이 설치됨과 아울러 상기 스핀들의 타측에 맨드릴 또는 척을 설치하기 위한 설치부가 형성되고, 상기 스핀들의 일측에 유압실린더가 설치되고, 선단부에 암나사부를 구비함과 아울러 선단부 둘레면에 외부스크류부를 구비하는 이동로드가 상기 스핀들의 중공부에서 길이 방향으로 이동 가능하도록 상기 유압실린더의 로드에 연결되고, 상기 이동로드의 외부스크류부에 결합되는 내부스크류부를 구비한 척구동체가 상기 스핀들 타측의 중공부에 회전 가능하게 설치되어 상기 척구동체에 형성된 다수의 돌부가 상기 스핀들의 타측으로 돌출 형성되는 것을 포함하여 이루어지는 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛을 제공한다.

또한 상기 이동로드의 길이 방향으로 직진 이동을 가이드하는 가이드부를 구비하는 로드가이드부재가 상기 스핀들의 중공부에 고정 설치되는 것을 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛은 스핀들의 설치부에 맨드릴을 설치함과 아울러 맨드릴에 구비된 공구삽입부재를 이동로드의 암나사부에 체결하여 유압실린더로 이동로드를 길이 방향으로 이동시켜 맨드릴의 공구삽입부재 상에 위치한 숫돌 등과 같은 다수의 공구를 용이하게 고정할 수 있으며, 스핀들의 설치부에 척을 설치함과 아울러 척에 구비된 회전체와 척구동체의 돌부를 결합시켜 유압실린더로 이동로드를 길이 방향으로 이동함으로써 척구동체를 회전시켜 척으로 공구를 용이하게 고정할 수 있어, 하나의 클램핑유닛으로 필요에 따라 맨드릴과 척 중의 하나를 작업 공정에 따라 용이하게 착탈할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛에 적용되는 이동로드를 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛에 적용되는 척구동체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛에 적용되는 로드가이드부재를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 클램핑유닛에 맨드릴을 설치한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 클램핑유닛에 척을 설치한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 척을 나타내는 확대 단면도이다.
도 8은 도 7의 A - A선 단면도이다.
도 9는 도 7의 척의 상부를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 7의 척의 하부를 나타내는 사시도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 7은 본 발명에 의한 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛을 나타내는 도면으로서, 본 발명에 의한 클램핑유닛은 맨드릴(100)과 척(200) 중의 어느 하나를 작업 공정에 따라 착탈하여 맨드릴(100)과 척(200) 중의 하나로 작업 공정에 맞는 공구(a,b)를 선택하도록 한 것이다.

즉 본 발명에서는 본체(1)의 내부에 중공의 스핀들(2)이 회전 가능하게 설치되어 있으며, 상기 스핀들(2)의 일측에는 타이밍휠(3)이 설치됨과 아울러 상기 스핀들(2)의 타측에는 맨드릴(100) 또는 척(200)이 설치되는 설치부(2a)가 형성된다.

그리고 상기 스핀들(2)의 일측에는 유압실린더(4)가 설치되고, 상기 유압실린더(4)의 로드(4a)에는 이동로드(5)가 연결된다.

물론 상기 유압실린더(4)의 외측에는 유압을 공급하거나 배출하기 위한 유니버설조인트(미도시)를 결합하기 위한 유압출입부(4b)가 설치되어 유압실린더(4)가 스핀들(2)와 함께 회전되더라도 유압을 원활하게 출입시킬 수 있는 것이다.

아무튼 상기 이동로드(5)의 선단부에는 암나사부(5a)가 형성되어 도 5와 같이 맨드릴(100)에 구비된 공구삽입부재(101)를 결합할 수 있고, 상기 이동로드(5)의 선단부 둘레면에는 외부스크류부(5b)가 구비되어 이동로드(5)의 길이 방향의 직선 이동에 따라 척구동체(6)를 회전하게 된다.

그리고 상기 이동로드(5)는 상기 스핀들(2)의 중공부에서 길이 방향으로 이동 가능하게 배치되어 상기 유압실린더(4)의 로드(4a)에 연결된다.

상기 척구동체(6)는 상기 스핀들(2) 타측의 중공부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 척구동체(6)의 내부에는 도 3과 같이 상기 이동로드(5)의 외부스크류부(5b)에 결합되는 내부스크류부(6a)가 구비되어 있으며, 상기 척구동체(6)에 형성된 다수의 돌부(6b)가 상기 스핀들(2)의 타측으로 돌출된다.

그러면 상기 척구동체(6)의 돌부(6b)가 도 6과 같이 척(200)에 구비된 회전체(201)와 결합되어 척(200)으로 작동할 수 있는 것이다.

한편 도시하지 않았지만 상기 이동로드(5)의 중앙부위에 다각형 단면으로 형성하고, 상기 이동로드(5)의 다각형 단면에 맞추어서 스핀들의 중공부의 중앙부위에 다각형 면을 형성하여 이동로드(5)가 회전하지 않도록 하면서 직선 이동을 실현할 수 있으나, 제조 작업의 편의성을 위하여 본 발명에서는 상기 이동로드(5)의 길이 방향으로 직진 이동을 가이드하는 가이드부(7a)를 구비하는 도 4와 같은 로드가이드부재(7)가 상기 스핀들(2)의 중공부에 고정 설치되는 구조를 포함하며, 상기 이동로드(5)의 중앙부위에도 상기 로드가이드부재(7)의 가이드부(7a)와 일치하는 가이드부(5c)를 구비하게 된다.

물론 상기 맨드릴(100)에는 상기 스핀들(2)의 설치부(2a)에 설치되는 제1공구지지체(102)가 구비되어 숫돌이나 밀링커터 등과 같은 공구(a)의 한쪽을 지지하게 되며, 상기 이동로드(5)의 암나사부(5a)에 체결되는 수나사부를 구비한 상기 제1공구삽입부재(101)의 한쪽 단부가 공구지지체(102)의 중앙부를 관통하게 되고, 상기 공구삽입부재(101)의 다른쪽 단부에는 공구(a)의 다른쪽을 지지하는 제2공구지지체(103)가 결합되며, 상기 제1공구지지체(102)에는 척구동체(6)의 돌부(6a)와 간섭되지 않도록 하기 위한 간섭방지홈(102a)이 형성되어 있다.

또한 상기 척(200)은 리머 등과 같은 공구(b)를 잡아서 고정하는 것으로서, 도 6 내지 도 10에 도시한 바와 같이 3개의 조(202)를 구비하고 있으며, 회전체(201)에 다수의 링크(203)의 한쪽 단부가 힌지 결합됨과 아울러 다수의 링크(203)의 다른쪽 단부가 직진이동체(204)에 힌지 결합되고, 상기 직진이동체(204)에 조(202)가 각각 결합되어 있으며, 척(200)의 하우징(205)이 상기 스핀들(2)의 설치부(2a)에 결합되면 상기 회전체(201)에 구비된 돌부(201a)와 상기 척구동체(6)의 돌부(6a)가 상호 결합하게 된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛는 다음과 같이 작용한다.

우선 도 5와 같이 맨드릴(100)을 본 발명의 클램핑유닛에 결합하여 맨드릴(100)을 이용하여 공구(a)를 설치할 경우, 스핀들(2)의 설치부(2a)에 맨드릴(100)의 제1공구지지체(102)를 고정함과 아울러 이동로드(5)의 암나사부(5a)에 공구삽입부재(101)를 연결한 뒤, 제2공구지지체(103)가 분리된 공구삽입부재(101) 상에 다수의 공구(a)를 배치하고, 제2공구지지체(103)를 공구삽입부재(101)의 단부에 결합한다.

그리고 유압실린더(4)를 작동하면, 이동로드(5)가 이동되면서 공구삽입부재(101)가 이동되어 제1공구지지체(102)와 제2공구지지체(103) 사이에서 다수의 공구(a)가 맨드릴(100)에 고정되는 것이다.

이러한 상태에서 외부의 동력으로 타이밍휠(3)을 회전시키면 타이밍휠(3)과 함께 스핀들(2)와 유압실린더(4), 이동로드(5), 맨드릴(100) 및 공구(a)가 모두 회전되어 공구(a)에 맞은 작업을 실현할 수 있다.

한편 도 6와 같이 척(200)을 본 발명의 클램핑유닛에 결합하여 척(200)을 이용하여 공구(b)를 설치할 경우, 척(200)의 하우징(205)을 스핀들(2)의 설치부(2a)에 고정하면서 척(200)의 회전체(201)와 척구동체(6)의 돌부(6a)를 결합시킨다.

그리고 다수의 조(202) 사이에 공구(b)의 축부를 위치시킨 뒤, 유압실린더(4)를 작동하면, 이동로드(5)가 이동되면서 척구동체(6)이 회전되면서 척(200)의 회전체(201)가 회전되어 링크(203)와 직진이동체(204)를 통하여 다수의 조(202) 사이의 간격이 좁혀지면서 공구(b)를 고정하게 된다.

이러한 상태에서 외부의 동력으로 타이밍휠(3)을 회전시키면 타이밍휠(3)과 함께 스핀들(2)와 유압실린더(4), 이동로드(5), 척(200) 및 공구(b)가 모두 회전되어 공구(b)에 맞은 작업을 실현할 수 있다.

이렇게 본 발명에서는 작업 공정에 맞추어서 공구를 선택하게 되고, 공구에 적합한 맨드릴 또는 척을 클램핑유닛에 장착하거나 분리할 수 있어, 결과적으로 하나의 클램핑유닛으로 다양한 공구로 공작물을 원활하게 작업할 수 있는 것이다.

1 : 본체 2 : 스핀들
2a : 설치부 3 : 타이밍휠
4 : 유압실린더 4a : 로드
5 : 이동로드 5a : 암나사부
5b : 외부스크류부 6 : 척구동체
6a : 내부스크류부 6b : 돌부
7 : 로드가이드부재 100 : 맨드릴
200 : 척 a,b : 공구

Claims (2)

1. 맨드릴과 척 중의 어느 하나를 설치하여 맨드릴과 척 중의 하나로 공구를 설치하는 것으로 이루어지는 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛에 있어서,
   본체의 내부에 중공의 스핀들이 회전 가능하게 설치되고,
   상기 스핀들의 일측에 타이밍휠이 설치됨과 아울러 상기 스핀들의 타측에 맨드릴 또는 척을 설치하기 위한 설치부가 형성되고,
   상기 스핀들의 일측에 유압실린더가 설치되고, 선단부에 암나사부를 구비함과 아울러 선단부 둘레면에 외부스크류부를 구비하는 이동로드가 상기 스핀들의 중공부에서 길이 방향으로 이동 가능하도록 상기 유압실린더의 로드에 연결되며,
   상기 이동로드의 외부스크류부에 결합되는 내부스크류부를 구비한 척구동체가 상기 스핀들 타측의 중공부에 회전 가능하게 설치되어 상기 척구동체에 형성된 다수의 돌부가 상기 스핀들의 타측으로 돌출 형성되는 것을 포함하여 이루어지는 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동로드의 길이 방향으로 직진 이동을 가이드하는 가이드부를 구비하는 로드가이드부재가 상기 스핀들의 중공부에 고정 설치되는 것을 포함하여 이루어지는 맨드릴 및 척을 공정에 따라 착탈 가능한 클램핑유닛.

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