KR20210073876A - 공구와 공작기계용 툴홀더의 조립체 - Google Patents

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KR20210073876A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더는, 공작기계와 공구를 연결하며, 피가공물의 가공 시, 냉각수제공부로부터 제공된 냉각수를 상기 공구와 상기 피가공물 사이에 분사되도록 하는 공작기계 툴홀더에 있어서, 공구, 상기 공구가 장착되는 장착공간을 제공하고, 상기 공작기계와 연결된 채, 상기 공작기계의 회전 운동에 연동되는 본체부, 상기 본체부의 외측면을 커버하는 하우징부, 상기 공작기계에 장착되며, 상기 냉각수제공부로부터 제공된 냉각수의 이동통로를 제공하고, 상기 본체부의 상기 공작기계로의 장착 위치를 결정하는 어댑터부 및 상기 하우징부의 측면에 연결된 채, 상기 어댑터부와 상기 하우징부를 연결하며, 상기 어댑터부로부터 공급된 냉각수를 상기 본체부로 이동되도록 하는 사이드로드부를 포함하며, 상기 공구는, 상기 피가공물과 접촉되는 일측과 상기 장착공간에 삽입되는 타측을 관통하여 형성된 연통홀을 구비하며, 상기 본체부와의 사이에 냉각수가 체류하는 매개공간을 형성하고, 상기 매개공간에 수용된 냉각수는, 상기 매개공간으로부터 상기 연통홀을 통해 배출되되, 상기 공구의 회전과 연동된 채, 배출되어 직진성이 확보될 수 있다.

Description

공작기계용 툴홀더{Tool holder for Machine tool}
본 발명은 공작기계 툴홀더에 관한 것으로, 상세하게는 공작기계와 공구를 연결하며, 피가공물의 가공 시, 냉각수제공부로부터 제공된 냉각수를 상기 공구와 상기 피가공물 사이에 분사하는 공작기계 툴홀더에 관한 것이다.
공작기계 절삭가공산업에서 냉각수 분사 효율성 문제는 가장 큰 난제이며, 작업환경과 생산성에 크게 영향을 미치나, 현재까지 효율성과 환경문제(미스트 발생 문제)가 해결되지 않고 있다.
또한, 절삭공구의 수명은 가공품의 품질, 생산성, 납기 및 가격을 결정하므로 절삭공구 사용량이 많은 자동차, 항공·우주, 의료 등의 산업에서는 절삭공구의 수명과 성능을 향상시켜주는 기술과 시스템에 대한 수요가 지속적으로 증가될 수 있다.
구체적으로, 가공 부품의 원가구성비에서 절삭공구 자체의 구매비용은 3~5%의 낮은 비중 차지하며, 절삭공구의 성능이 좋지 않으면 가공시간이 길어져 인건비, 전력, 가공기계의 유지비, 소모품비 등이 증가하여 원가가 또다시 상승될 수 있다.
만약, 냉각수 분사효율을 높임으로써, 절삭공구의 성능이 향상되어 가공속도가 20% 증가하면, 가공시간이 단축되어 생산비용이 15% 절감되고, 기존 공구보다 치수의 정밀도가 향상되어 정밀도 확보를 위한 후가공이 크게 줄어들 수 있다.
종래에는, 밀링 가공에서 측면의 외부 노즐에서 가공점에 냉각수를 분사하지만 분사효율의 한계, 절삭열, 칩 및 피가공물의 간섭 등으로 인하여 실제 절삭이 이루어지는 공구절삭면에 냉각수가 바로 침투하기 어렵고, 가장 효율적인 내부공급 방식에서 툴홀더를 통한 분사는 여러 해외업체에서 개발하고 있으나, 고속회전으로 냉각수가 비산하게 되어 냉각수의 가장 큰 역할인 냉각 및 윤활작용에 한계가 있으며, 대량 미스트 발생 작업환경문제를 유발할 수 있다.
따라서, 툴홀더 내부에 관로를 형성하여 Cutter 바로위에서 360도 전영역에서 냉각수를 분사함으로써 공구의 형상이 변경되더라도 항상 절삭이 일어나는 위치에 냉각수를 분사 할 수 있는 시스템의 개발이 필요한 실정이였다.
한국등록특허 제10-1394532호
본 발명의 목적은, 원심력에 의한 냉각수의 퍼짐 현상을 최소화하여, 냉각수를 공구 가장 가까운 부위에서 효율적으로 분사할 수 있는 기능을 갖춘 공작기계 툴홀더를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더는, 공작기계와 공구를 연결하며, 피가공물의 가공 시, 냉각수제공부로부터 제공된 냉각수를 상기 공구와 상기 피가공물 사이에 분사되도록 하는 공작기계 툴홀더에 있어서, 공구, 상기 공구가 장착되는 장착공간을 제공하고, 상기 공작기계와 연결된 채, 상기 공작기계의 회전 운동에 연동되는 본체부, 상기 본체부의 외측면을 커버하는 하우징부, 상기 공작기계에 장착되며, 상기 냉각수제공부로부터 제공된 냉각수의 이동통로를 제공하고, 상기 본체부의 상기 공작기계로의 장착 위치를 결정하는 어댑터부 및 상기 하우징부의 측면에 연결된 채, 상기 어댑터부와 상기 하우징부를 연결하며, 상기 어댑터부로부터 공급된 냉각수를 상기 본체부로 이동되도록 하는 사이드로드부를 포함하며, 상기 공구는, 상기 피가공물과 접촉되는 일측과 상기 장착공간에 삽입되는 타측을 관통하여 형성된 연통홀을 구비하며, 상기 본체부와의 사이에 냉각수가 체류하는 매개공간을 형성하고, 상기 매개공간에 수용된 냉각수는, 상기 매개공간으로부터 상기 연통홀을 통해 배출되되, 상기 공구의 회전과 연동된 채, 배출되어 직진성이 확보될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 매개공간에 수용된 냉각수는, 상기 매개공간으로 유입되는 냉각수의 수압에 의해 상기 연통홀을 통해 상기 공구의 끝단으로 배출되며, 상기 연통홀은, 상기 공구의 일측과 타측을 관통하는 제1-1 연통홀 및 상기 공구의 일측과 타측을 관통하며, 상기 제1-1 연통홀과 이격되어 배치되는 제1-2 연통홀로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 제1-1 연통홀 및 상기 제1-2 연통홀의 형성 방향은, 상기 공구의 회전축과 평행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 사이드로드부는, 상기 어댑터부에 착탈 가능하도록 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 사이드로드부는, 상기 어댑터부에 안착되는 경우, 상기 본체부와의 연결이 해제되고, 상기 어댑터부에서 탈거되는 경우, 상기 본체부와 연결되며, 상기 본체부는, 상기 사이드로드부를 매개로 상기 하우징부와의 결속 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 본체부는, 상기 사이드로드부와 연결되는 경우, 상기 하우징부에 종속되며, 상기 사이드로드부와 연결 해제되는 경우, 상기 하우징부로부터 종속 해제되어 상기 하우징부를 기준으로 회전 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 사이드로드부는, 높이방향으로 형성된 제1 수용공간 및 상기 제1 수용공간과 연통되되, 상기 높이방향과 수직하며, 상기 하우징부를 향한 제1 폭방향으로 형성된 제2 수용공간을 형성하는 수용부, 상기 제1 수용공간에 수용된 채, 상기 수용부를 따라 슬라이딩되며, 상기 어댑터부에 착탈 가능하게 연결되는 연결부, 상기 제1 수용공간에 수용되되, 상기 연결부의 하부측에 위치하여, 상기 연결부의 상기 높이방향으로 인가된 외력에 의해 탄성 변형되는 탄성부 및 상기 제2 수용공간에 수용된 채, 상기 연결부의 상기 높이방향으로의 위치 이동에 따라 연동되어 상기 제1 폭방향으로 위치 이동되는 종속결정부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 연결부는, 상기 어댑터부와 연결되는 경우, 상기 어댑터부로의 접속에 따라 상기 제1 수용공간을 따라 제1 위치에서 하부측으로 위치 이동되어 제2 위치에 위치하고, 상기 어댑터부와 연결 해제되는 경우, 상기 어댑터부와의 접속 해제에 따라 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 복귀하며, 상기 탄성부는, 상기 연결부의 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 위치 이동에 따라 압축 탄성 변형되며, 상기 연결부가 상기 어댑터부와 연결 해제되는 경우, 상기 압축 탄성 변형에 의한 복원력에 의해 상기 연결부를 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 복귀시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 종속결정부는, 상기 높이방향으로 관통되어 형성된 관통홀을 구비하며, 상기 연결부는, 상기 관통홀에 삽입된 채, 상기 관통홀을 따라 상기 높이방향으로 위치 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 연결부는, 상기 제1 폭방향과 수직한 제2 폭방향으로 관통된 가이드홀을 구비하며, 상기 가이드홀은, 일정한 폭으로 형성되되, 하측으로부터 상측으로 갈수록 상기 하우징부와 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 형성되며, 상기 종속결정부는, 상기 관통홀을 규정하는 측면에 형성된 측면공에 삽입되어 상기 제2 폭방향으로 연장된 슬라이딩부를 구비하고, 상기 슬라이딩부는, 상기 가이드홀에 삽입된 채, 상기 연결부의 상기 높이방향으로의 위치 이동에 따라 상기 가이드홀을 따라 슬라이딩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 하우징부는, 상기 사이드로드부와 대향하는 대향면으로부터 함입되며, 상기 제2 수용공간과 연통된 함입홀을 구비하며, 상기 함입홀은, 상기 본체부의 결합홈과 연통되고, 상기 종속결정부는, 상기 함입홀에 삽입된 채, 상기 연결부의 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 위치 이동에 따라 상기 본체부로부터 멀어지는 방향으로 위치 이동되어 상기 결합홈과 이격되고, 상기 연결부의 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로의 위치 이동에 따라 상기 본체부를 향해 이동되어 상기 결합홈과 결합되며, 상기 종속결정부가 상기 결합홈과 결합되면, 상기 본체부는 상기 하우징부에 종속되고, 상기 종속결정부가 상기 결합홈과 이격되면, 상기 본체부는 상기 하우징부로부터 종속 해제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 수용부는, 관통되어 형성된 제2 유로를 구비하고, 상기 연결부는, 관통되어 형성되며, 상기 연결부가 상기 어댑터부에 연결된 경우, 상기 어댑터부로부터 공급된 냉각수가 이동되는 통로를 제공하는 제1 유로를 구비하며, 상기 제1 유로는, 상기 연결부의 상기 제1 위치에서 상기 제2 유로와 연통되지 않으며, 상기 연결부의 상기 제2 위치에서 상기 제2 유로와 연통되고, 상기 제2 유로는, 상기 하우징부와 상기 본체부 사이의 제3 유로와 연통되며, 상기 제3 유로는, 상기 체류공간과 연통될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 제3 유로는, 상기 제1 유로로부터 분기되는 제3-1 유로 및 제3-2 유로, 상기 하우징부의 하부 내측에 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬부를 통해 냉각수가 회전되어 이동되도록 하는 제3-3 유로로 구성되며, 상기 제3-3 유로는, 상기 체류공간과 연통될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 하우징부는, 하부 외측에 수나사산을 형성하고, 상기 캡노즐부는, 상기 수나사산과 대응되는 형상으로 형성된 암나사산을 구비하여, 상기 하우징부와 나사산 결합을 통해 착탈될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 캡노즐부는, 상기 공구가 관통하는 공구삽입홀 및 상기 공구삽입홀을 기준으로 방사상으로 배치된 복수의 배출홀을 구비하며, 상기 복수의 배출홀은, 상기 공구의 회전축을 향해 경사지도록 형성되어, 상기 체류공간에 수용된 냉각수가 상기 공구의 회전축을 향해 편향되어 분사되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 복수의 배출홀은, 상기 공구삽입홀로부터 제1 거리에 배치되는 제1 홀배치부 및 상기 공구삽입홀로부터 상기 제1 거리보다 먼 제2 거리에 배치되는 제2 홀배치부로 구성되며, 상기 제2 홀배치부의 경사도는, 상기 제1 홀배치부의 경사도보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 제2 홀배치부를 통해 분사되는 냉각수는, 상기 제1 홀배치부를 통해 분사되는 냉각수가 상기 공구의 회전력에 의한 반발력으로 비산되는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 상기 제1 홀배치부를 구성하는 각각의 배출홀은, 경사도가 상이하게 형성되며, 상기 제2 홀배치부를 구성하는 각각의 배출홀은, 경사도가 상이하게 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 냉각수의 퍼짐 현상을 제어하여 냉각수 분사 효율을 극대화하여 가공생산성과 작업환경을 획기적으로 증대시킬 수 있다.
또한, 절삭가공 시 발생하는 절삭열을 효율적으로 낮춤으로써, 공구수명을 연장하고, 가공속도 및 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 냉각수 분사효율을 높임으로써, 절삭공구의 성능이 향상되어 가공속도를 높임으로써, 가공시간이 단축되어 생산비용이 절감되고, 기존 공구보다 치수의 정밀도가 향상되어 정밀도 확보를 위한 후가공이 크게 줄어들 수 있다.
또한, 절삭공구의 수명이 증가하여 공구 교체시간이 단축됨으로써, 생산비용이 절감되고, 가공제조업의 생산성 경쟁력을 확보할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더가 장착된 공작기계를 도시한 개략 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더를 도시한 개략 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더를 도시한 개략 단면도.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 사이드로드부를 설명하기 위한 개략도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 냉각수 이동경로를 설명하기 위한 개략도.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 캡노즐부를 설명하기 위한 개략도.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작기계 툴홀더를 설명하기 위한 개략도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더가 장착된 공작기계를 도시한 개략 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더를 도시한 개략 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더를 도시한 개략 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(M) 툴홀더(1, 이하, 툴홀더)는, 공작기계(M)와 공구(T)를 연결하며, 피가공물의 가공 시, 냉각수제공부(Q)로부터 제공된 냉각수를 상기 공구(T)와 상기 피가공물 사이에 분사하는 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 툴홀더(1)는, 본체부(10), 하우징부(20), 캡노즐부(30), 어댑터부(40) 및 사이드로드부(50)를 포함할 수 있다.
상기 본체부(10)는, 상기 공구(T)가 장착되는 장착공간(S1)을 제공하고, 상기 공작기계(M)와 연결된 채, 상기 공작기계(M)의 회전 운동에 연동될 수 있다.
상기 하우징부(20)는, 상기 본체부(10)의 외측면을 커버할 수 있다.
상기 캡노즐부(30)는, 상기 하우징부(20)의 하측에 연결된 채, 상기 공구(T)의 외주면을 포위하도록 배치되고, 상기 냉각수를 상기 공구(T)와 상기 피가공물 사이에 분사되도록 할 수 있다.
또한, 상기 캡노즐부(30)는, 상기 하우징부(20)와의 사이에 냉각수가 체류하는 체류공간(S2)을 형성하며, 상기 공구(T)의 외부 노출 방향과 나란한 방향으로 복수의 배출홀(H, 도 11 참조)을 구비할 수 있다.
상기 체류공간(S2, 도 4 및 도 9 참조)에 수용된 냉각수는, 상기 체류공간(S2) 내에서 상기 공구(T)의 회전에 의한 회전력을 인가 받아, 상기 공구(T)를 기준으로 상기 공구(T)와 동일한 방향으로 회전될 수 있다.
또한, 상기 체류공간(S2)에 수용된 냉각수는, 상기 복수의 배출홀(H, 도 11 참조)을 통해 배출되되, 상기 체류공간(S2) 내에서 형성된 구심력에 의해 상기 공구(T)의 끝단을 향한 직진성이 확보될 수 있다.
상기 어댑터부(40)는, 상기 공작기계(M)에 장착되며, 상기 냉각수제공부(Q)로부터 제공된 냉각수의 이동 통로를 제공하고, 상기 본체부(10)의 상기 공작기계(M)로의 장착 위치를 결정할 수 있다.
구체적으로, 상기 본체부(10)는, 특정 방향으로 배치된 상태에서 상기 공작기계(M)에 장착될 수 있으며, 상기 어댑터부(40)로의 상기 사이드로드부(50)의 장착에 따라 상기 본체부(10)는 상기 공작기계(M)로의 장착 위치인 특정 방향으로 배치될 수 있다.
상기 사이드로드부(50)는, 상기 하우징부(20)의 측면에 연결된 채, 상기 어댑터부(40)와 상기 하우징부(20)를 연결하며, 상기 어댑터부(40)로부터 공급된 냉각수를 상기 캡노즐부(30)로 이동되도록 할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 12를 참조로, 본 발명의 툴홀더(1)를 구성하는 각각의 구성요소 및 구성요소 간의 관계에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 사이드로드부를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 툴홀더(1)의 사이드로드부(50)는, 상기 어댑터부(40)에 착탈 가능하도록 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 사이드로드부(50)는, 상기 어댑터부(40)에 안착되는 경우(도 5 참조), 상기 본체부(10)와의 연결이 해제되고, 상기 어댑터부(40)에서 탈거되는 경우(도 6 참조), 상기 본체부(10)와 연결될 수 있다.
상기 본체부(10)는, 상기 사이드로드부(50)를 매개로 상기 하우징부(20)와의 결속 여부가 결정될 수 있다.
구체적으로, 상기 본체부(10)는, 상기 사이드로드부(50)와 연결되는 경우, 상기 하우징부(20)에 종속되며, 상기 사이드로드부(50)와 연결 해제되는 경우, 상기 하우징부(20)로부터 종속 해제되어 상기 하우징부(20)를 기준으로 회전 가능할 수 있다.
상기 사이드로드부(50)는, 수용부(51), 연결부(53), 탄성부(55) 및 종속결정부(57)를 구비할 수 있다.
상기 수용부(51)는, 높이방향(Z, 도 7 참조)으로 형성된 제1 수용공간(V1, 도 7 참조) 및 상기 제1 수용공간(V1)과 연통되되, 상기 높이방향(Z)과 수직하며, 상기 하우징부(20)를 향한 제1 폭방향(X, 도 7 참조)으로 형성된 제2 수용공간(V2, 도 7 참조)을 형성할 수 있다.
상기 연결부(53)는, 상기 제1 수용공간(V1)에 수용된 채, 상기 수용부(51)를 따라 슬라이딩되며, 상기 어댑터부(40)에 착탈 가능하게 연결될 수 있다.
상기 탄성부(55)는, 상기 제1 수용공간(V1)에 수용되되, 상기 연결부(53)의 하부측에 위치하여, 상기 연결부(53)의 상기 높이방향(Z)으로 인가된 외력에 의해 탄성 변형될 수 있다.
상기 종속결정부(57)는, 상기 제2 수용공간(V2)에 수용된 채, 상기 연결부(53)의 상기 높이방향(Z)으로의 위치 이동에 따라 연동되어 상기 제1 폭방향(X)으로 위치 이동될 수 있다.
상기 연결부(53)는, 상기 어댑터부(40)와 연결되는 경우, 상기 어댑터부(40)로의 접속에 따라 상기 제1 수용공간(V1)을 따라 제1 위치(도 5 참조)에서 하부측으로 위치 이동되어 제2 위치(도 6 참조)에 위치하고, 상기 어댑터부(40)와 연결 해제되는 경우, 상기 어댑터부(40)와의 접속 해제에 따라 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 복귀할 수 있다.
상기 탄성부(55)는, 상기 연결부(53)의 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 위치 이동에 따라 압축 탄성 변형되며, 상기 연결부(53)가 상기 어댑터부(40)와 연결 해제되는 경우, 상기 압축 탄성 변형에 의한 복원력에 의해 상기 연결부(53)를 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 복귀시킬 수 있다.
상기 종속결정부(57)는, 상기 높이방향(Z)으로 관통되어 형성된 관통홀(571)을 구비할 수 있다.
상기 연결부(53)는, 상기 관통홀(571)에 삽입된 채, 상기 관통홀(571)을 따라 상기 높이방향(Z)으로 위치 이동될 수 있다.
또한, 상기 연결부(53)는, 상기 제1 폭방향(X)과 수직한 제2 폭방향(Y)으로 관통된 가이드홀(531)을 구비할 수 있다.
상기 가이드홀(531)은, 일정한 폭으로 형성되되, 하측으로부터 상측으로 갈수록 상기 하우징부(20)와 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 형성될 수 있다.
상기 종속결정부(57)는, 상기 관통홀(571)을 규정하는 측면에 형성된 측면공(575)에 삽입되어 상기 제2 폭방향(Y)으로 연장된 슬라이딩부(573)를 구비할 수 있다.
상기 슬라이딩부(573)는, 상기 가이드홀(531)에 삽입된 채, 상기 연결부(53)의 상기 높이방향(Z)으로의 위치 이동에 따라 상기 가이드홀(531)을 따라 슬라이딩될 수 있다.
한편, 상기 하우징부(20)는, 상기 사이드로드부(50)와 대향하는 대향면으로부터 함입되며, 상기 제2 수용공간(V2)과 연통된 함입홀(21)을 구비할 수 있다.
상기 함입홀(21)은, 상기 본체부(10)의 결합홈(11)과 연통될 수 있다.
상기 종속결정부(57)는, 상기 함입홀(21)에 삽입된 채, 상기 연결부(53)의 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 위치 이동에 따라 상기 본체부(10)로부터 멀어지는 방향으로 위치 이동되어 상기 결합홈(11)과 이격될 수 있다.
구체적으로, 상기 연결부(53)가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 위치 이동을 위해 하강하면, 상기 슬라이딩부(573)는, 상기 가이드홀(531)을 따라 상기 본체부(10)로부터 멀어지는 방향으로 위치 이동되며, 이에 따라 상기 종속결정부(57) 또한 상기 본체부(10)로부터 멀어지는 방향으로 위치 이동되어 상기 결합홈(11)으로부터 이격될 수 있다.
또한, 상기 종속결정부(57)는, 상기 연결부(53)가 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로의 위치 이동에 따라 상기 본체부(10)를 향해 이동되어 상기 결합홈(11)과 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 연결부(53)의 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로의 위치 이동을 위해 상승하면, 상기 슬라이딩부(573)는, 상기 가이드홀(531)을 따라 상기 본체부(10)를 향해 위치 이동되며, 이에 따라 상기 종속결정부(57) 또한 상기 본체부(10)를 향해 위치 이동되어 상기 결합홈(11)과 접촉/결합될 수 있다.
상기 종속결정부(57)가 상기 결합홈(11)과 결합되면, 상기 본체부(10)는 상기 하우징부(20)에 종속될 수 있다.
여기서, 종속된다는 것은, 상기 본체부(10)와 상기 하우징부(20)가 체결되어, 상기 본체부(10)가 상기 하우징부(20)와 별개로 회전되지 못한다는 것을 의미한다.
그리고, 상기 종속결정부(57)가 상기 결합홈(11)과 이격되면, 상기 본체부(10)는 상기 하우징부(20)로부터 종속 해제될 수 있다.
여기서, 종속 해제된다는 것은, 상기 본체부(10)와 상기 하우징부(20)가 체결되지 않아, 상기 본체부(10)가 상기 하우징부(20)와 별개로 회전될 수 있다는 것을 의미한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 냉각수 이동경로를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 툴홀더(1)의 상기 연결부(53)는, 관통되어 형성되며, 상기 연결부(53)가 상기 어댑터부(40)에 연결된 경우, 상기 어댑터부(40)로부터 공급된 냉각수가 이동되는 통로를 제공하는 제1 유로(F1, 도 5 및 도 9 참조)를 구비할 수 있다.
또한, 수용부(51)는, 관통되어 형성된 제2 유로(F2, 도 5 및 도 9 참조)를 구비할 수 있다.
상기 어댑터부(40)는, 상기 냉각수제공부(Q)로부터 제공된 냉각수가 이동되는 공급 유로가 형성될 수 있다.
상기 제1 유로(F1)는, 상기 연결부(53)의 상기 제1 위치에서 상기 제2 유로(F2)와 연통되지 않으며, 상기 연결부(53)의 상기 제2 위치에서 상기 제2 유로(F2)와 연통될 수 있다.
이에 따라, 상기 연결부(53)가 상기 어댑터부(40)와 연결되지 않는 경우는, 상기 제1 유로(F1)를 통해 유입된 냉각수는 상기 제2 유로(F2)로 유입되지 않으며, 상기 연결부(53)가 상기 어댑터부(40)와 연결되는 경우는, 상기 제1 유로(F1)를 통해 유입된 냉각수는 상기 제2 유로(F2)로 유입될 수 있다.
상기 제2 유로(F2)는, 상기 하우징부(20)와 상기 본체부(10) 사이의 제3 유로(F3)와 연통될 수 있다.
상기 제3 유로(F3)는, 상기 체류공간(S2)과 연통될 수 있다.
구체적으로, 상기 제3 유로(F3)는, 상기 제1 유로(F1)로부터 분기되는 제3-1 유로(F3-1) 및 제3-2 유로(F3-2)와, 상기 하우징부(20)의 하부 내측에 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬부(25, 도 4 참조)를 통해 냉각수가 회전되어 이동되도록 하는 제3-3 유로(F3-3)로 구성될 수 있다.
상기 제3-1 유로(F3-1) 및 상기 제3-2 유로(F3-2)는, 상기 사이드로드부(50)의 공간 최적화를 위해, 상기 종속결정부(57)의 위치를 우회하기 위하여, 2개로 분기될 수 있다.
상기 제3-3 유로(F3-3)는, 상기 체류공간(S2)과 연통될 수 있다.
이에 따라, 상기 냉각수제공부(Q)로부터 제공된 냉각수는 상기 어댑터부(40)의 공급 유로, 상기 제1 유로(F1), 상기 제2 유로(F2) 및 상기 제3 유로(F3)를 통해 상기 체류공간(S2)으로 유입될 수 있다.
상기 체류공간(S2)으로 유입된 냉각수는, 상기 복수의 배출홀(H, 도 11 참조)을 통해 배출될 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 캡노즐부를 설명하기 위한 개략도이다.
도 12 (b)는 도 12 (a)의 AA에 대한 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 툴홀더(1)의 하우징부(20)는, 하부 외측에 수나사산(23)을 형성할 수 있다.
상기 캡노즐부(30)는, 상기 수나사산(23)과 대응되는 형상으로 형성된 암나사산(31)을 구비할 수 있으며, 상기 하우징부(20)에 나사산 결합을 통해 착탈될 수 있다.
또한, 상기 캡노즐부(30)는, 상기 공구(T)가 관통하는 공구삽입홀(33) 및 상기 공구삽입홀(33)을 기준으로 방사상으로 배치된 복수의 배출홀(H)을 구비할 수 있다.
상기 복수의 배출홀(H)은, 상기 공구(T)의 회전축을 향해 경사지도록 형성되어, 상기 체류공간(S2)에 수용된 냉각수가 상기 공구(T)의 회전축을 향해 편향되어 분사되도록 할 수 있다.
또한, 상기 복수의 배출홀(H)은, 상기 공구삽입홀(33)로부터 제1 거리에 배치되는 제1 홀배치부(H1) 및 상기 공구삽입홀(33)로부터 상기 제1 거리보다 먼 제2 거리에 배치되는 제2 홀배치부(H2)로 구성될 수 있다.
상기 제2 홀배치부(H2)의 경사도(A2)는, 상기 제1 홀배치부(H1)의 경사도(A1) 보다 크게 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 홀배치부(H1)의 경사도는 상기 제2 홀배치부(H2)의 경사도보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 홀배치부(H1)의 경사도를 연장한 가상의 제1 연장선과 상기 제2 홀배치부(H2)의 경사도를 연장한 가상의 제2 연장선은 상기 공구(T)와 상기 피가공물의 접촉 지점을 향할 수 있다.
그리고, 상기 제2 홀배치부(H2)를 통해 분사되는 냉각수는, 상기 제1 홀배치부(H1)를 통해 분사되는 냉각수가 상기 공구(T)의 회전력에 의한 반발력으로 비산되는 것을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 홀배치부(H1)를 통해 분사되는 냉각수가 상기 공구(T)의 외측 방향으로 비산되는 것을, 상기 제2 홀배치부(H2)를 통해 분사되는 냉각수가 막아, 냉각수의 직진도를 향상시킬 수 있다.
상기 제1 홀배치부(H1)를 구성하는 각각의 배출홀은, 경사도가 상이하게 형성될 수 있으며, 상기 제2 홀배치부(H2)를 구성하는 각각의 배출홀은, 경사도가 상이하게 형성될 수 있다.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작기계 툴홀더의 냉각수 이동경로를 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 공작기계 툴홀더는, 도 18과 같이 공작기계 툴홀더의 캡노즐부에 배출홀이 존재하지 않고, 공구가 추가되었으며, 본체부의 매개공간이 형성된 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 12를 참조로 설명한 공작기계 툴홀더와 동일하므로, 이하, 공구 및 본체부에 관한 설명만 하기로 한다. 또한, 동일한 구성요소의 도면부호는 그대로 사용하기로 한다.
도 13 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작기계 툴홀더는, 공작기계(M)와 공구(T')를 연결하며, 피가공물의 가공 시, 냉각수제공부(Q)로부터 제공된 냉각수를 상기 공구(T')와 상기 피가공물 사이에 분사되도록 하는 장치일 수 있다.
상기 공작기계 툴홀더는, 공구(T'), 본체부(10), 하우징부(20), 어댑터부(40) 및 사이드로드부(50)를 포함할 수 있다.
상기 공구(T')는, 상기 피가공물과 접촉되는 일측과 상기 장착공간(S1)에 삽입되는 타측을 관통하여 형성된 연통홀(TH, 도 17 참조)을 구비하며, 상기 본체부(10)와의 사이에 냉각수가 체류하는 매개공간(S3, 도 15 참조)을 형성할 수있다.
상기 매개공간(S3)에 수용된 냉각수는, 상기 매개공간(S3)으로부터 상기 연통홀(TH)을 통해 배출되되, 상기 공구(T')의 회전과 연동된 채, 배출되어 직진성이 확보될 수 있다.
또한, 상기 매개공간(S3)에 수용된 냉각수는, 상기 매개공간(S3)으로 유입되는 냉각수의 수압에 의해 상기 연통홀(TH)을 통해 상기 공구(T')의 끝단으로 배출될 수 있다.
상기 연통홀(TH)은, 상기 공구(T')의 일측과 타측을 관통하는 제1-1 연통홀(TH-1) 및 상기 공구(T')의 일측과 타측을 관통하며, 상기 제1-1 연통홀(TH-1)과 이격되어 배치되는 제1-2 연통홀(TH-2)로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제1-1 연통홀(TH-1) 및 상기 제1-2 연통홀(TH-2)의 형성 방향은, 상기 공구(T')의 회전축과 평행할 수 있다. 이는, 상기 제1-1 연통홀(TH-1)과 제1-2 연통홀(TH-2)을 따라 이동하는 냉각수가 상기 공구(T')의 회전에 따라 좌우로 흐트러지지 않고, 직진성을 유지하도록 할 수 있다.
만약, 제1-1 연통홀과 제1-2 연통홀이 공구(T')의 회전축과 평행하지 않도록 형성된다면, 공구(T')의 회전에 의해 이동 경로가 좌우로 요동치게 되어, 이를 따라 이동되는 냉각수 또한 좌우로 요동치게 될 수 있는데, 본 발명은 이와 같은 문제점이 발생하지 않도록, 제1-1 연통홀(TH-1)과 제1-2 연통홀(TH-2)이 공구(T')의 회전축과 평행하게 배치되도록 한다.
또한, 상기 어댑터부(40)로부터 공급된 냉각수는 제1 유로(F1) 및 제2 유로(F2)를 통해 상기 제3 유로(F3)로 이동될 수 있다.
상기 제3 유로(F3)는, 상기 제1 유로(F1)로부터 분기되는 제3-1 유로(F3-1) 및 제3-2 유로(F3-2), 상기 하우징부(20)의 하부 내측에 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬부를 통해 냉각수가 회전되어 이동되도록 하는 제3-3 유로(F3-3) 및 상기 제3-3 유로(F3-3)로부터 상기 장착공간(S1)을 규정하는 상기 본체부(10)의 내측벽면을 따라 형성된 제3-4 유로(F3-4)로 구성될 수 있다.
상기 제3-4 유로(F3-4)는, 상기 매개공간(S3)과 연통될 수 있다.
또한, 상기 제3-4 유로(F3-4)는, 상기 제3-3 유로(F3-3)로부터 상측 방향을 따라 형성될 수 있으며, 이는 공구(T')의 본체부(10)로의 장착을 위한 장착공간(S1)을 우회하여, 매개공간(S3)으로의 냉각수 이동을 위한 것이다.
즉, 상기 구조를 통해 본 발명의 일실시례에 따른 냉각수의 이동과정은 냉각수제공부로부터 냉각수가 공급되고, 내부에 마련된 콜렛에 냉각수가 도달하면, 상기 콜렛의 길이방향으로 마련된 다수의 홈을 따라 상방으로 냉각수가 역류하고, 상기 역류된 냉각수가 기설정된 압력 이상이 되면 상기 콜렛 내부에 삽입된 공구에 마련된 연통홀을 통해 하방으로 냉각수가 배출되는 과정으로 설명될 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1: 공작기계 툴홀더
T, T': 공구
M: 공작기계
10: 본체부
20: 하우징부
30: 캡노즐부
40: 어댑터부
50: 사이드로드부

Claims (13)

  1. 공작기계와 공구를 연결하며, 피가공물의 가공 시, 냉각수제공부로부터 제공된 냉각수를 상기 공구와 상기 피가공물 사이에 분사되도록 하는 공작기계 툴홀더에 있어서,
    공구;
    상기 공구가 장착되는 장착공간을 제공하고, 상기 공작기계와 연결된 채, 상기 공작기계의 회전 운동에 연동되는 본체부;
    상기 본체부의 외측면을 커버하는 하우징부;
    상기 공작기계에 장착되며, 상기 냉각수제공부로부터 제공된 냉각수의 이동통로를 제공하고, 상기 본체부의 상기 공작기계로의 장착 위치를 결정하는 어댑터부; 및
    상기 하우징부의 측면에 연결된 채, 상기 어댑터부와 상기 하우징부를 연결하며, 상기 어댑터부로부터 공급된 냉각수를 상기 본체부로 이동되도록 하는 사이드로드부;를 포함하며,
    상기 공구는,
    상기 피가공물과 접촉되는 일측과 상기 장착공간에 삽입되는 타측을 관통하여 형성된 연통홀을 구비하며, 상기 본체부와의 사이에 냉각수가 체류하는 매개공간을 형성하고,
    상기 매개공간에 수용된 냉각수는, 상기 매개공간으로부터 상기 연통홀을 통해 배출되되, 상기 공구의 회전과 연동된 채, 배출되어 직진성이 확보되는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매개공간에 수용된 냉각수는,
    공구의 회전력에 의해 상기 매개공간으로 유입되는 냉각수의 수압이 상승하고, 상기 상승된 수압에 의해 상기 연통홀을 통해 상기 공구의 끝단으로 배출되며,
    상기 연통홀은,
    상기 공구의 일측과 타측을 관통하는 하나 이상의 연통홀로 구성되고,
    상기 하나 이상의 연통홀의 형성 방향은,
    상기 공구의 회전축과 평행한 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하우징부의 하측에 연결된 채, 상기 공구의 외주면을 포위하도록 배치되는 캡노즐을 더 포함하고,
    상기 캡노즐은,
    중심부에 상기 공구가 관통되는 공구삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사이드로드부는,
    상기 어댑터부에 착탈 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사이드로드부는,
    상기 어댑터부에 안착되는 경우, 상기 본체부와의 연결이 해제되고, 상기 어댑터부에서 탈거되는 경우, 상기 본체부와 연결되며,
    상기 본체부는,
    상기 사이드로드부를 매개로 상기 하우징부와의 결속 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 본체부는,
    상기 사이드로드부와 연결되는 경우, 상기 하우징부에 종속되며, 상기 사이드로드부와 연결 해제되는 경우, 상기 하우징부로부터 종속 해제되어 상기 하우징부를 기준으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사이드로드부는,
    높이방향으로 형성된 제1 수용공간 및 상기 제1 수용공간과 연통되되, 상기 높이방향과 수직하며, 상기 하우징부를 향한 제1 폭방향으로 형성된 제2 수용공간을 형성하는 수용부,
    상기 제1 수용공간에 수용된 채, 상기 수용부를 따라 슬라이딩되며, 상기 어댑터부에 착탈 가능하게 연결되는 연결부,
    상기 제1 수용공간에 수용되되, 상기 연결부의 하부측에 위치하여, 상기 연결부의 상기 높이방향으로 인가된 외력에 의해 탄성 변형되는 탄성부 및
    상기 제2 수용공간에 수용된 채, 상기 연결부의 상기 높이방향으로의 위치 이동에 따라 연동되어 상기 제1 폭방향으로 위치 이동되는 종속결정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 어댑터부와 연결되는 경우, 상기 어댑터부로의 접속에 따라 상기 제1 수용공간을 따라 제1 위치에서 하부측으로 위치 이동되어 제2 위치에 위치하고, 상기 어댑터부와 연결 해제되는 경우, 상기 어댑터부와의 접속 해제에 따라 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 복귀하며,
    상기 탄성부는,
    상기 연결부의 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 위치 이동에 따라 압축 탄성 변형되며, 상기 연결부가 상기 어댑터부와 연결 해제되는 경우, 상기 압축 탄성 변형에 의한 복원력에 의해 상기 연결부를 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 종속결정부는,
    상기 높이방향으로 관통되어 형성된 관통홀을 구비하며,
    상기 연결부는,
    상기 관통홀에 삽입된 채, 상기 관통홀을 따라 상기 높이방향으로 위치 이동되는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 제1 폭방향과 수직한 제2 폭방향으로 관통된 가이드홀을 구비하며,
    상기 가이드홀은,
    일정한 폭으로 형성되되, 하측으로부터 상측으로 갈수록 상기 하우징부와 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 형성되며,
    상기 종속결정부는,
    상기 관통홀을 규정하는 측면에 형성된 측면공에 삽입되어 상기 제2 폭방향으로 연결된 슬라이딩부를 구비하고,
    상기 슬라이딩부는,
    상기 가이드홀에 삽입된 채, 상기 연결부의 상기 높이방향으로의 위치 이동에 따라 상기 가이드홀을 따라 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하우징부는, 상기 사이드로드부와 대향하는 대향면으로부터 함입되며, 상기 제2 수용공간과 연통된 함입홀을 구비하며,
    상기 함입홀은, 상기 본체부의 결합홈과 연통되고,
    상기 종속결정부는, 상기 함입홀에 삽입된 채, 상기 연결부의 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 위치 이동에 따라 상기 본체부로부터 멀어지는 방향으로 위치 이동되어 상기 결합홈과 이격되고, 상기 연결부의 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로의 위치 이동에 따라 상기 본체부를 향해 이동되어 상기 결합홈과 결합되며,
    상기 종속결정부가 상기 결합홈과 결합되면, 상기 본체부는 상기 하우징부에 종속되고, 상기 종속결정부가 상기 결합홈과 이격되면, 상기 본체부는 상기 하우징부로부터 종속 해제되는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 연결부는,
    관통되어 형성되며, 상기 연결부가 상기 어댑터부에 연결된 경우, 상기 어댑터부로부터 공급된 냉각수가 이동되는 통로를 제공하는 제1 유로를 구비하며,
    상기 수용부는,
    관통되어 형성된 제2 유로를 구비하고,
    상기 제1 유로는,
    상기 연결부의 상기 제1 위치에서, 상기 제2 유로와 연통되지 않으며, 상기 연결부의 상기 제2 위치에서, 상기 제2 유로와 연통되고,
    상기 제2 유로는,
    상기 하우징부와 상기 본체부 사이의 제3 유로와 연통되며,
    상기 제3 유로는,
    상기 매개공간과 연통되는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 유로는,
    상기 제1 유로로부터 분기되는 제3-1 유로 및 제3-2 유로, 상기 하우징부의 하부 내측에 헬리컬 형상으로 형성된 헬리컬부를 통해 냉각수가 회전되어 이동되도록 하는 제3-3 유로 및 상기 제3-3 유로로부터 상기 장착공간을 규정하는 상기 본체부의 내측벽면을 따라 형성된 제3-4 유로로 구성되며,
    상기 제3-4 유로는,
    상기 매개공간과 연통되는 것을 특징으로 하는 공작기계 툴홀더.
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