KR20220137259A - 공작기계의 툴헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1개 이상의 공구가 탈부착 가능하게 장착되는 공구홀더; 상기 공구홀더와 클램핑 또는 언클램핑 가능하게 결합하는 램스핀들; 상기 공구홀더에 장착된 공구를 교체하기 위해 상기 공구홀더에 설치되는 체인징 유닛;을 포함하고, 상기 공구홀더는 상기 공구홀더가 상기 램스핀들과 언클램핑된 상태에서 상기 램스핀들의 회전에 의해 인덱싱됨에 따라 상기 공구홀더에 장착된 공구의 위치를 변경하고, 상기 체인징 유닛은 상기 공구홀더의 인덱싱과는 독립적으로 상기 공구홀더가 상기 램스핀들과 클램핑된 상태에서 상기 램스핀들의 회전에 의해 상기 공구홀더에 장착된 상기 공구를 자동으로 교체하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드에 관한 것이다.

Description

공작기계의 툴헤드{Tool head of machine tool}

본 발명은 공작기계의 툴헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구홀더의 인덱싱과는 독립적으로 공구홀더가 램스핀들과 클램핑된 상태에서 램스핀들의 회전에 의해 공구홀더에 장착된 공구를 자동으로 교체하기 위한 공작기계의 툴헤드에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

공작기계 중 복합가공기란 선삭가공과 드릴, 탭핑, 밀링가공 등 가공형태가 다양한 가공을 수행하는 다기능의 자동공구교환장치(ATC)와 공구 매거진이 장착된 터닝센터를 의미한다. 복합가공기에서 작업자가 가공에 필요한 공구를 로딩하거나 교환시에 공구를 수동으로 공구 매거진에 장착한다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.

일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.

이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.

또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)를 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.

또한, 일반적으로 공작기계는 가공방법에 따라 크게 터닝센터(TURNING CENTER)와 머시닝센터(MACHINING CENTER)로 분류된다. 일반적으로 터닝센터는 공작물이 회전하고, 머시닝센터는 공구가 회전하면서 공작물의 가공이 수행된다.

이러한 공작기계는 주축의 배치 방향에 따라 수평형(Horizontal type) 공작기계와 수직형(Vertical type) 공작기계로 구분할 수 있다. 수평형 공작기계는 주축의 회전 중심축이 중력방향과 직각으로 배치되고, 수직형 공작기계는 주축의 회전 중심축이 중력방향과 일치하게 배치된다.

도 1에 도시된 것처럼, 종래 공작기계의 툴헤드는 테이블위에 가공될 소재(WORKPIECE, 미도시됨)가 안착되어 램스핀(200)들의 선단에 클램핑 또는 언클램핑 되는 공구홀더(100)에 탈부착 가능하게 장착되는 인서트(3)에 의해 가공된다.

종래 공작기계의 툴 헤드는 2개의 인서트(공구)만을 구비하여 다른 가공을 수행하기 위해 공구홀더를 교환하거나, 공구홀더에 장착되는 인서트를 교체함에 따라 비가공시간이 증가되어 생산성이 저하되고 가공비용이 증가되는 문제점이 있었다.

이를 개선하기 위해 종래 공작기계의 툴 헤드는 복수개(예를 들어, 도 1과 같이 4개)의 인서트(공구)를 구비하고 툴 헤드를 램스핀들로 인덱싱(INDEXING)하여 사용한다. 즉, 매거진으로부터 교환시에 많은 이송과 시간이 필요함에 따라 툴 헤드에 1번 공구와 2번 공구를 장착하고 가공에 필요한 공구로 가공하기 위해 공구홀더를 회전(INDEXING)시켜 원하는 인서트로 가공을 신속하게 수행한다. 구체적으로 1번 공구로 황삭가공을 수행하고, 인덱싱을 통해 2번 공구를 가공위치로 이동시켜 공구교환이나 툴 헤드의 교환없이 정삭가공을 수행하여 비가공시간 감소에 따른 생산성 향상을 도모하였다.

그러나, 종래 공작기계의 툴 헤드는 다양한 가공을 수행하기 위해 복수개의 인서트를 공구홀더에서 분해하기 위해서는 다수의 위치에 설치된 볼트를 하나하나 해제해야 하므로, 하나의 공구홀더를 통해 다양한 가공을 수행하기 위해서는 다시 각각의 인서트를 분해하고 다시 재조립하는 작업을 수행해야 함에 따라 제조비용과 제조시간이 증가하고, 유지관리에도 많은 비용과 시간이 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 공작기계의 툴 헤드에 유압으로 공구를 클램핑하는 구조를 적용하게 되면 공구홀더에서 공구를 교체하는 시간은 줄일 수 있으나. 공구클램핑을 위한 또 다른 유압구조를 공작기계에 적용해야 하므로 구조적으로 복잡하고, 공작기계의 설계 초기부터 유압구조를 적용해야 하므로 이미 설계가 완료된 공작기계에는 추가적인 설치적용이 될 수 없는 한계점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2017-0109064호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 공구홀더에 장착된 공구의 교체를 위한 추가적인 유로설치나 추가적인 동력없이 램스핀들의 인덱싱기능을 활용하여 공구홀더의 인덱싱과는 독립적으로 홀더가 램스핀들과 클램핑된 상태에서 램스핀들의 회전에 의해 공구홀더에 장착된 공구를 자동으로 교체함에 따라 복수의 인서트(공구)를 구비하는 툴 헤드와 공작기계의 구조를 간소화하고 공작기계의 소형화를 도모하여 제조비용과 제조시간을 낮추고, 공구교체를 위한 시간을 최소화 하여 공작기계의 생산성을 향상시키며, 공작기계의 설계가 완료된 후에도 자동으로 공구를 교체할 수 있도록 최소의 비용과 노력으로 자동공구교체 구조를 추가하여 활용할 수 있는 공작기계의 툴 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 1개 이상의 공구가 탈부착 가능하게 장착되는 공구홀더; 상기 공구홀더와 클램핑 또는 언클램핑 가능하게 결합하는 램스핀들; 상기 공구홀더에 장착된 공구를 교체하기 위해 상기 공구홀더에 설치되는 체인징 유닛;을 포함하고, 상기 공구홀더는 상기 공구홀더가 상기 램스핀들과 언클램핑된 상태에서 상기 램스핀들의 회전에 의해 인덱싱됨에 따라 상기 공구홀더에 장착된 공구의 위치를 변경하고, 상기 체인징 유닛은 상기 공구홀더의 인덱싱과는 독립적으로 상기 공구홀더가 상기 램스핀들과 클램핑된 상태에서 상기 램스핀들의 회전에 의해 상기 공구홀더에 장착된 상기 공구를 자동으로 교체할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 체인징 유닛은, 상기 램스핀들에 인접하는 상기 공구홀더의 내부에 수직방향으로 배치되어 상기 램스핀들의 회전각도와 회전방향에 의해 공구를 상기 공구홀더에 클램핑 또는 언클램핑하기 위한 회전력을 입력받는 입력부; 상기 입력부에 대해 직교하도록 수평방향으로 상기 공구홀더에 배치되어 상기 입력부의 회전력을 전달받는 전달부; 및 상기 입력부에 대해 직교하고 상기 전달부와 수직방향으로 이격하면서 수평방향으로 평행하도록 상기 공구홀더에 배치되어 상기 전달부를 통해 전달된 회전력으로 상기 공구를 상기 공구홀더에 클램핑 또는 언클램핑시키는 출력부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 입력부는, 상기 램스핀들과 선택적으로 결합되어 회전 가능하도록 상기 공구홀더의 내부 일측에 수직방향으로 삽입 설치되는 구동축; 및 상기 구동축의 회전에 연동하여 회전하도록 상기 구동축에 설치되는 제1 기어부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 전달부는, 상기 구동축에 대해 직교하면서 수평방향으로 상기 공구홀더의 일부를 관통하여 회전 가능하게 설치되는 연결축; 상기 제1 기어부와 반대 방향으로 회전하면서 상기 제1 기어부와 치합하도록 상기 연결축의 일측에 설치되어 상기 연결축을 회전시키는 제2 기어부; 및 상기 연결축의 타측에 설치되어 상기 연결축과 함께 회전하는 제3 기어부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 출력부는, 일측이 상기 공구와 연결되고, 상기 구동축에 대해 직교하면서 상기 연결축과 수직방향으로 이격하면서 수평방향으로 평행하도록 상기 공구홀더의 외측에 회전 가능하게 배치되는 출력축; 및 상기 제3 기어부와 반대 방향으로 회전하면서 상기 제3 기어부와 치합하도록 상기 출력축에 설치되어 상기 램스핀들의 회전각도 및 회전방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 상기 출력축을 회전시켜 상기 공구를 상기 공구홀더에 클램핑 또는 언클램핑시키는 제4 기어부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 구동축은, 상기 공구홀더가 상기 램스핀들과 클램핑된 상태에서 상기 램스핀들의 회전력이 상기 구동축으로 입력되도록 상기 구동축 선단에 형성되어 상기 구동축과 상기 램스핀들을 결합시키는 키홈;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 체인징 유닛은, 상기 공구가 상기 공구홀더에 클램핑 또는 언클램핑된 상태를 감지하기 위해 상기 출력축에 배치되는 도그부와 상기 도그부에 인접하게 배치되는 센싱부를 구비하는 감지부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 체인징 유닛은, 상기 공구홀더에 형성되는 유로부를 구비하고, 상기 유로부를 통해 유체를 분사하여 상기 공구가 상기 공구홀더에 정상적으로 클램핑되었는지 여부를 확인하는 확인부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 제3 기어부, 상기 출력부, 및 상기 감지부는 상기 공구홀더의 외측에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 체인징 유닛은, 상기 제3 기어부, 상기 출력부, 및 상기 감지부를 보호하기 위해 상기 제3 기어부, 상기 출력부, 및 상기 감지부를 둘러싸면서 상기 공구홀더에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 커버부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 제1 기어부와 상기 제2 기어부는 베벨기어로 형성되고, 상기 제3 기어부와 상기 제4 기어부는 스퍼기어로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 제4 기어부의 직경은 상기 제3 기어부의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 공구홀더에 장착된 공구의 교체를 위한 추가적인 유로설치나 추가적인 동력없이 램스핀들의 인덱싱기능을 활용하여 공구홀더의 인덱싱과는 독립적으로 홀더가 램스핀들과 클램핑된 상태에서 램스핀들의 회전에 의해 공구홀더에 장착된 공구를 자동으로 교체함에 따라 복수의 인서트(공구)를 구비하는 툴 헤드와 공작기계의 구조를 간소화하고, 입력부, 전달부 및 출력부의 배치를 통해 자동공구교체를 위한 공간을 컴팩트화하여 공작기계의 소형화를 도모하여 공간활용도를 극대화함에 따라 툴 헤드와 공작기계의 제조비용과 제조시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 공구홀더에 다양한 종류의 공구를 추가적인 동력없이 램스핀들의 인덱싱기능을 활용하여 자동으로 교체할 수 있으므로, 종래와 같이 공구(인서트)교체를 위한 시간 및 노력을 줄여 비가공시간을 최소화 함에 따라 가공비용을 절감하고, 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 툴헤드는 별도의 공구교체를 위한 동력제공을 위한 구조나 공구교체를 위한 복잡한 유압구조 등이 필요하지 않고, 램스핀들의 인덱싱기능을 활용하여 자동공구교체를 구현하되, 공구홀더의 인덱싱구동과는 독립적으로 공구가 교체되도록 공구홀더와 램스핀들이 언클램핑된 상태에서 램스핀들이 회전하는 경우에는 공구의 위치를 변경하기 위한 공구홀더의 인덱싱작동을 구현하고, 공구홀더와 램스핀들이 클램핑된 상태에서 램스핀들이 회전하는 경우에는 공구를 공구홀더에서 탈부착하여 자동으로 공구를 교체하기 위한 공구교체작동을 구현하여 램스핀들의 회전력을 구동력으로 활용하여 공구홀더의 인덱싱구동과 공구의 교체기능을 독립적으로 구현함에 따라 가공정밀도 및 가공효율성을 극대화하여 공작기계의 신뢰성과 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 툴헤드는 공작기계의 제작 초기부터 설계에 반영이 되어야지만 작동구현이 가능한 복잡한 유압구조등을 구비할 필요 없이 램스핀들의 회전력을 동력으로 하여 램스핀들의 회전력을 손실없이 직접입력받아 전달하기 위한 최소한의 구조는 공구홀더의 내부에 배치하고, 그 외에 공구를 공구홀더에서 클램핑 또는 언클램핑하기 위한 나머지 구조는 공구홀더의 외부에 배치하여 공작기계의 컴팩트화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 공작기계의 설계가 완료된 후에도 사후적으로 필요한 경우에 선택적으로 공구홀더의 외측에 출력부와 감지부를 편리하게 설치하여 최소의 비용과 노력으로 공구를 자동으로 교체할 수 있는 구조를 기존의 공작기계에 용이하게 추가하여 활용할 수 있으므로 공작기계의 사용자의 만족도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한. 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 다양한 가공을 위해 다양한 종류의 공구가 필요한 경우에 종래와 같이 작업자가 각각의 인서트를 분해하기 위해 반복하여 여러개의 볼트 등 체결부재를 풀었다가 다시 재조립하여 교체하는 작업을 수행할 필요 없이 램스핀들의 회전을 통해 공구홀더에 장착된 공구를 자동으로 손쉽게 교체할 수 있으므로 작업자의 작업편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 공작기계의 툴헤드의 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공구가 부착된 상태의 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공구가 탈착된 상태의 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 커버부가 제거된 상태의 도면을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공구홀더와 체인징 유닛의 평면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 체인징 유닛의 세부구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 체인징 유닛의 확인부를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공구가 부착된 상태의 사시도를 나타내고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공구가 탈착된 상태의 사시도를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 커버부가 제거된 상태의 도면을 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 공구홀더와 체인징 유닛의 평면도를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 체인징 유닛의 세부구성을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 툴 헤드의 체인징 유닛의 확인부를 나타낸 도면이다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 6에서 X축 방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향의 높이방향인 Y축 방향을 의미한다. 또한, "상부(상승)"이란 도 6에서 지면에 대해 위쪽 방향으로 올라가는 방향 즉 Y축의 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, "하부(하강)"이란 도 6에서 지면에 대해 아래쪽 방향으로 내려가는 방향 즉 Y축의 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다.

도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 툴 헤드를 설명한다. 도 2 내지 도 7에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)는 공구홀더(100), 램스핀들(200), 및 체인징 유닛(300)을 포함한다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 공구홀더(100)는 1개 이상의 공구(2)가 탈부착 가능하게 장착되고 후술하는 램스핀들(200)에 클램핑 또는 언클램핑되고, 램스핀들(200)에 의해 인덱싱된다.

공구홀더(100)는 수평형 공구홀더와 수직형 공구홀더로 이루어 질 수 있으며, 하나의 공구홀더에 수평형과 수직형이 동시에 구비되는 컴비네이션형 공구홀더로 이루어 질 수 도 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 램스핀들(200)은 공구홀더(100)와 클램핑 또는 언클램핑 가능하게 결합된다.

구체적으로, 램스핀들(200)은 공구홀더(100)를 클램핑하여 공구홀더를 고정하거나, 공구홀더(100)에 장착된 공구(2)(인서트)의 위치를 변경하기 위해 공구홀더를 인덱싱할 수 있도록 램스핀들(200)은 공구홀더(100)를 언클램핑하게 된다.

또한, 램스핀들(200)은 램스핀들에 장착되는 구동부의 구동력에 의해 회전하고, 이러한 회전을 통해 공구홀더를 인덱싱시킨다.

램스핀들(200)은 공작기계의 베드 또는 베이스의 상부에 수평방향으로 왕복 이동가능하게 설치되는 컬럼과 컬럼에 높이방향으로 상하 이동가능하게 설치되는 크로스레일에 수평방향으로 이동가능하게 설치되어 공구홀더 또는 공구를 클램핑하여 테이블에 안착되는 소재를 가공할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 체인징 유닛(300)은 공구홀더(100)에 장착된 공구(2)를 교체하기 위해 공구홀더(100)에 설치된다. 구체적으로 체인징 유닛(300)은 입력부(310), 전달부(320), 및 출력부(330)를 포함한다.

입력부(310)는 램스핀들(200)의 회전각도와 회전방향에 의해 공구(2)를 공구홀더(100)에 부착하거나 탈착할 수 있도록 공구(2)를 공구홀더(100)에 클램핑 또는 언클램핑하기 위한 회전력을 입력받기 위해 램스핀들(200)에 인접하는 공구홀더(100)의 내부에 수직방향으로 배치된다. 램스핀들(200)의 회전각도란 램스핀들이 회전하는 정도를 각으로 나타낸 것으로 0°에서 360°사이를 의미하고, 회전방향이란 램스핀들이 회전하는 방향 즉, 시계방향 또는 반시계방향을 의미한다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 입력부(310)는 구동축(311)과 제1 기어부(313)를 포함한다.

구동축(311)은 램스핀들(200)과 선택적으로 결합되어 회전 가능하도록 공구홀더의 내부 일측에 수직방향으로 삽입 설치되며, 입력부(310)의 회전시 회전의 중심축이 된다.

또한, 도 5를 참조하면, 구동축(311)은 구동축의 선단에 키홈(312)이 형성된다. 키홈(312)은 공구홀더(100)가 램스핀들(200)과 클램핑된 상태에서 램스핀들(200)의 회전력이 구동축(311)으로 입력되도록 구동축(311)과 램스핀들(200)을 결합시키는 역할을 한다.

제1 기어부(313)는 구동축(311)의 회전에 연동하여 회전하도록 구동축(311)에 설치되고, 후술하는 제2 기어부(322)와 치합되어 제2 기어부를 회전시킴에 따라 수직방향으로 배치된 구동축의 회전력을 수평방향으로 배치된 연결축으로 전달시킨다.

전달부(320)는 입력부(310)로부터 입력부의 회전력을 전달받아서 회전한 뒤 출력부(330)로 회전력을 전달하기 위해 입력부(310)에 대해 직교하도록 수평방향(즉, 도 6에서 X축 방향)으로 공구홀더(100)에 배치된다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 전달부(320)는 연결축(321), 제2 기어부(322), 및 제3 기어부(323)를 포함한다. 연결축(321)은 구동축(311)에 대해 직교하면서 수평방향으로 공구홀더(100)의 일부를 관통하여 회전 가능하게 설치되며, 전달부(320)의 회전의 중심축이 된다.

제2 기어부(322)는 입력부(310)의 제1 기어부(313)와 반대 방향으로 회전하면서 제1 기어부(313)와 치합하도록 연결축(321)의 일측에 설치됨에 따라 제1 기어부로부터 전달된 회전력을 전달받아 연결축(321)을 회전시키게 된다.

제3 기어부(323)는 연결축(321)의 타측에 설치되어 연결축(321)과 함께 회전하여 후술하는 제4 기어부(332)와 치합되어 제4 기어부를 회전시킴에 따라 수평방향으로 배치된 연결축의 회전력을 수평방향으로 배치된 출력축으로 전달시킨다.

출력부(330)는 입력부(310)에 대해 직교하고 전달부(320)와 수직방향(즉, 도 6에서 Y축 방향)으로 이격하면서 수평방향(즉, 도 6에서 X축 방향)으로 평행하도록 공구홀더(100)에 배치된다.

즉, 출력부(330)는 전달부(320)를 통해 전달된 회전력으로 공구(2)를 공구홀더(100)에 부착하기 위해 공구홀더에 공구를 클램핑하거나 공구홀더에서 공구를 언클램핑시키게 된다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 출력부(330)는 출력축(331) 및 제4 기어부(332)를 포함한다.

출력축(331)은 일측이 공구(2)와 연결되고, 구동축(311)에 대해 직교하면서 연결축(321)과 수직방향으로 이격하면서 수평방향으로 평행하도록 공구홀더(100)의 외측에 회전 가능하게 배치되어 출력부(330)의 회전의 중심축이 된다.

제4 기어부(332)는 제3 기어부(323)와 반대 방향으로 회전하면서 제3 기어부와 치합하도록 출력축(331)에 설치되어 램스핀들(200)의 회전각도 및 회전방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 출력축(330)을 회전시켜 공구(2)를 공구홀더(100)에 클램핑 또는 언클램핑시키게 된다.

즉, 제4 기어부(332)는 제3 기어부(323)와 치합되어 제3 기어부의 회전력에 의해 제3 기어부와 반대방향으로 회전하게 되고, 제4 기어부는 출력축(331)에 설치되어 출력축을 회전시킴에 따라 출력축에 연결된 공구(2)에 회전력을 전달하여 회전방향에 따라 공구를 공구홀더에 클램핑시켜 부착하거나 공구를 공구홀더에서 언클램핑하여 탈착시키게 된다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 공구홀더에 다양한 종류의 공구를 추가적인 동력없이 램스핀들의 인덱싱기능을 활용하여 자동으로 교체할 수 있으므로, 종래와 같이 공구(인서트)교체를 위한 시간 및 노력을 줄여 비가공시간을 최소화 함에 따라 가공비용을 절감하고, 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있다.

또한. 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 다양한 가공을 위해 다양한 종류의 공구가 필요한 경우에 종래와 같이 작업자가 각각의 인서트를 분해하기 위해 반복하여 여러개의 볼트 등 체결부재를 풀었다가 다시 재조립하여 교체하는 작업을 수행할 필요 없이 램스핀들의 회전을 통해 공구홀더에 장착된 공구를 자동으로 손쉽게 교체할 수 있으므로 작업자의 작업편의성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 제1 기어부(31)와 제2 기어부(322)는 베벨기어(Bevel Gear)로 형성되고, 제3 기어부(323)와 제4 기어부(332)는 스퍼기어(Spur Gear)로 형성될 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 제4 기어부(332)의 직경(도 6에서 D2)은 제3 기어부(323)의 직경(도 6에서 D1)보다 작게 형성될 수 있다.

즉, 제3 기어부는 램스핀들의 회전력에 의해 전달되는 연결축의 회전력이 전달되고, 제3 기어부의 회전력은 제3 기어부와 치합되는 제4 기어부를 통해 출력축에 전달되어 공구를 공구홀더에서 자동으로 탈부착하게 된다.

이 경우에 램스핀들의 회전력을 전달받는 제3 기어부의 직경(도 6에서 D1)이 공구의 탈부착을 구현하기 위한 회전력을 전달하는 제4 기어부의 직경(도 6에서 D2)보다 크게 되면, 예를 들어 램스핀들의 회전각도가 크지않아 제3 기어부가 회전되는 회전각도가 5°정도밖에 되지 않더라도 제3 기어부와 치합되는 제4 기어부는 제3 기어부의 직경보다 작으므로 실질적으로 제3 기어부를 통해 회전되는 제4 기어부의 회전각도는 5°보다 큰 각도인 20°로 될 수 있으므로 최소의 램스핀들의 회전력 및 회전각도로도 공구를 공구홀더에 클램핑하거나 언클램핑하기 위한 최대의 회전력을 전달할 수 있게 된다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 입력부는 수직방향으로 배치되는 램스핀들의 회전력을 직접적으로 입력받기 위해 입력부를 램스핀들에 인접하는 공구홀더의 내부에 수직방향으로 배치하고, 전달부는 입력부에 대해 직교하도록 수평방향으로 배치되고 제1 기어부와 제2 기어부를 통해 입력부의 수직방향의 회전축과는 직교하도록 회전축을 변경하였으며, 출력부는 입력부에 대해서는 직교하고, 전달부와는 수직방향으로 이격하면서 수평방향으로 평행하도록 배치되어 자동으로 공구를 교체하기 위한 공간을 컴팩트화함에 따라 공작기계의 소형화를 도모할 뿐만 아니라 다른 장비와의 간섭을 사전에 예방할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드는 제4 기어부의 직경이 제3 기어부의 직경보다 작게 형성되어 최소의 회전 구동력(램스핀들의 회전력 및 회전각도)을 통해 출력부의 회전력을 극대화 함에 따라 공구를 공구홀더에 견고하게 부착할 수 있고, 공구의 탈부착 동작을 정확하게 구현할 수 있어 공작기계의 오작동을 사전에 예방하고, 공작기계의 유지 및 보수 비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 공구홀더(100)는 공구홀더(100)가 램스핀들(200)과 언클램핑된 상태에서 램스핀들(200)의 회전에 의해 인덱싱됨에 따라 공구홀더(100)에 장착된 공구의 위치를 변경하고, 체인징 유닛(300)은 공구홀더(100)의 인덱싱과는 독립적으로 공구홀더(100)가 램스핀들(200)과 클램핑된 상태에서 램스핀들(200)의 회전에 의해 공구홀더(100)에 장착된 공구(2)를 자동으로 교체한다.

즉, 상술한 바와 같이 램스핀들(200)은 공구홀더(100)와 클램핑 또는 언클램핑 가능하게 결합된다. 구체적으로 램스핀들(200)에 공구홀더(100)가 클램핑되면 공구홀더가 램스핀들에 인접하는 방향으로 이동한 뒤 공구홀더가 램스핀들에 고정결합되고, 이와는 반대로 램스핀들(200)에서 공구홀더(100)가 언클램핑되면 공구홀더가 램스핀들에서 멀어지는 방향으로 이동하게 되어 공구홀더가 램스핀들에 고정되었던 것이 해제된다.

이와 같은 일반적으로 램스핀들과 공구홀더의 클램핑 또는 언클램핑 동작에 의해 램스핀들(200)에 공구홀더(100)가 클램핑된 상태에서는 공구홀더가 견고하게 램스핀들에 고정되어 있으므로 정밀가공을 수행할 수 있으며, 램스핀들(200)에서 공구홀더(100)가 언클램핑된 상태에서는 공구홀더가 램스핀들에 구속되지 않고 회전될 수 있으므로 공구홀더(100)에 장착된 공구(2)(인서트)의 위치를 변경하기 위해 공구홀더를 인덱싱할 수 있다.

그러나 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)는 상술한 램스핀들과 공구홀더의 클램핑 또는 언클램핑 동작에 따라 가공(선삭가공)을 수행하거나 공구의 위치를 변경하는 작동외에, 공구홀더(100)가 램스핀들(200)과 클램핑된 상태에서 램스핀들이 회전을 하게 되면 상술한 공구홀더가 인덱싱되는 동작과는 독립적으로 공구홀더에 장착된 공구를 자동으로 교체할 수 있는 작동구조를 추가적으로 구현할 수 있다.

구체적으로, 상술한 바와 같이 도 5를 참조하면, 구동축(311)은 구동축의 선단에 키홈(312)이 형성되고, 키홈(312)은 공구홀더(100)가 램스핀들(200)과 클램핑된 상태에서 램스핀들(200)의 회전력이 구동축(311)으로 입력되도록 구동축(311)과 램스핀들(200)을 결합시키는 역할을 하게 된다.

즉, 공구홀더(100)가 램스핀들(200)과 클램핑되면 공구홀더가 램스핀들에 인접하는 방향으로 이동한 뒤 램스핀들에 결합고정되고, 이 과정에서 구동축(311)에 형성된 키홈(312)이 램스핀들과 결합됨에 따라 램스핀들의 회전력이 구동축으로 전달되게 된다.

구동축으로 전달된 회전력은 제1 기어부와 제2기어부를 통해 회전방향이 수직방향에서 수평방향으로 변환된 뒤 연결축으로 전달되고, 연결축으로 전달된 회전력은 다시 제3 기어부와 제4 기어부를 통해 출력축에 전달되며, 출력축에 전달된 회전력은 출력축의 일측에 결합된 공구로 전달되어 공구를 공구홀더에 클램핑시키거나 언클램핑하여 공구를 공구홀더에 자동으로 부착하거나 탈착하게 된다.

한편, 공구홀더와 램스핀들은 클램핑된 상태를 유지하게 되므로 램스핀들의 회전에 따라 상술한 바와 같은 매커니즘으로 공구가 공구홀더에 탈부착되며 자동으로 공구가 교체되는 작동이 이루어지는 동안에는 공구홀더(100)에 장착된 공구(2)(인서트)의 위치를 변경하기 위한 공구홀더의 인덱싱 작동은 이루어지지 않게 된다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴헤드는 별도의 공구교체를 위한 동력제공을 위한 구조나 공구교체를 위한 복잡한 유압구조 등이 필요하지 않고, 램스핀들의 인덱싱기능을 활용하여 자동공구교체를 구현하되, 공구홀더의 인덱싱구동과는 독립적으로 공구가 교체되도록 공구홀더와 램스핀들이 언클램핑된 상태에서 램스핀들이 회전하는 경우에는 공구의 위치를 변경하기 위한 공구홀더의 인덱싱작동을 구현하고, 공구홀더와 램스핀들이 클램핑된 상태에서 램스핀들이 회전하는 경우에는 공구를 공구홀더에서 탈부착하여 자동으로 공구를 교체하기 위한 공구교체작동을 구현하여 램스핀들의 회전력을 구동원으로 활용하여 공구홀더의 인덱싱구동과 공구의 교체기능을 독립적으로 구현함에 따라 가공정밀도 및 가공효율성을 극대화하여 공작기계의 신뢰성과 안정성을 높일 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 체인징 유닛(300)은 출력축(331)에 배치되는 도그부(341, 342)와 도그부에 인접하게 배치되는 센싱부(343, 344)를 구비하는 감지부(340)를 더 포함하여 공구(2)가 공구홀더(100)에 클램핑 또는 언클램핑된 상태를 감지할 수 있다.

구체적으로 도그부(341, 342)는 공구가 공구홀더에 클램핑된 상태를 감지하는 도그부와 공구가 공구홀더에 언클램핑된 상태를 감지하는 도그부로 복수개로 이루어 질 수 있다.

또한, 도그부가 복수개인 경우에는 각각의 도그부에 인접하게 배치되는 센싱부도 도그부와 동일하게 복수개로 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 것을 참조하면 공구의 클램핑을 감지하는 도그부(341)는 출력축(331)의 위부분에 형성되고, 공구의 언클램핑을 감지하는 도그부(342)는 출력축의 아래부분에 형성될 수 있다.

이 경우에 센싱부(343)는 각각의 도그부에 인접하게 배치되어 공구의 클램핑을 감지하는 센싱부(343)와 공구의 언클램핑을 감지하는 센싱부(344)로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이 출력축은 램스핀들의 회전력 및 회전각도에 의해 회전하게 되는데 예를 들어 출력축이 시계방향으로 0°에서 30°로 30°회전된다면 공구의 클램핑을 감지하는 도그부(341)가 센싱부(343)에 의해 감지되어 공구가 공구홀더에 클램핑되었음을 감지하게 된다,

만약, 출력축이 반시계방향으로 0°에서 -30°로 회전된다면 공구의 언클램핑을 감지하는 도그부(342)가 센싱부(344)에 의해 감지되어 공구가 공구홀더에서 언클램핑되었음을 감지하게 된다,

도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 체인징 유닛(300)은 공구홀더(100)에 형성되는 유로부(351)를 구비하고, 유로부(351)를 통해 유체를 분사하여 공구(2)가 공구홀더(100)에 정상적으로 클램핑되었는지 여부를 확인하는 확인부(350)를 더 포함할 수 있다.

즉, 공구가 공구홀더에 정상적으로 밀착 결합되어 있는 경우에는 공구와 공구홀더 사이에 이격된 간격(틈새)이 없으므로 유로부를 통해 유체를 분사한뒤 유입된 유체의 압력을 체크하는 체킹부(352)를 통해 공구가 공구홀더에 정상적으로 밀착 결합되었음을 확인할 수 있다.

이와는 반대로 공구가 공구홀더에 정상적으로 밀착 결합되어 있지 않고, 공구와 공구홀더 사이에 이격된 간격(틈새)이 있는 경우에는 이격된 간격을 통해 유로부를 통해 유입된 유체가 유출되게 되므로 유체의 압력을 체크하는 체킹부(352)에는 유입된 유체의 압력보다 낮은 압력을 체크하게 되어 공구가 공구홀더에 정상적으로 결합되지 않았음을 확인할 수 있다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴헤드는 감지부(340) 및/또는 확인부(350)를 구비하고, 필요에 따라 감지부를 통해 공구가 공구홀더에 클램핑되었는지 여부를 감지한 후에 공구가 클램핑된 경우 공구가 정상적으로 공구홀더에 밀착결합되어 있는지 여부를 확인부를 통해서 다시 이중검수를 하여 가공을 수행하게 되므로 공구가 장착되지 않은 상태에서 가공을 수행하는 등 공작물의 품질을 저하시키는 공작기계의 오작동을 사전에 예방하고, 공구가 제대로 클램핑되지 않은상태에서 가공을 진행하여 가공 중 공구가 이탈되는 등의 작업자의 인명피해가 발생되는 것을 사전에 차단하여 공작기계의 신뢰성 및 안정성을 높이고 인사사고를 예방하여 작업자의 안전을 도모할 수 있다.

도 2 내지 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 제3 기어부(323), 출력부(330), 및 감지부(340)는 공구홀더(100)의 외측에 설치될 수 있다.

그리고 본 발명에 의한 공작기계의 툴 헤드(1)의 체인징 유닛(300)은 공구홀더의 외측에 배치되는 제3 기어부(323), 출력부(331), 및 감지부(340)를 보호하기 위해 제3 기어부(323), 출력부(331), 및 감지부(340)를 둘러싸면서 공구홀더(100)에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 커버부(360)를 더 포함할 수 있다.

즉, 램스핀들은 공구홀더와 클램핑 가능하게 결합되고, 공구홀더와 램스핀들이 클램핑된 상태에서 램스핀들의 회전력은 공구홀더의 내측에 배치되는 입력부(구동축 및 제1 기어부)로 입력된 뒤 공구홀더의 내측에 배치되는 전달부 중 일부(제2 기어부와 연결축의 일부)로 전달되어 램스핀들의 회전력이 손실되지 않도록 직접적으로 램스핀들의 회전력이 체인징 유닛에 입력되어 전달된다.

이와 같이 전달된 램스핀들의 회전력은 전달부 중 공구홀더의 내측에 배치되지 않는 나머지 부분(연결축의 일부 및 제3 기어부)은 공구홀더의 외측에 배치되어 램스핀들의 회전력이 공구홀더의 외측으로 전달되고, 이는공구홀더의 외측에 배치되는 출력부(330)로 출력되어 공구가 공구홀더에 부착되거나 탈착되게 된다,

또한, 공구가 공구홀더에 클램핑되었는지 여부를 감지하기 위한 감지부(340) 또한, 공구홀더의 외측에 배치되고, 외측에 배치되는 제3 기어부(323), 출력부(330), 및 감지부(340)가 가공중 발생되는 비산되는 칩이나 절삭유 등 및/또는 그 외의 원인에 의해 발생되는 이물질로 부터 오염되어 공작기계의 내구성이 저해되는 방지할 수 있도록 커버부에 의해 보호된다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴헤드는 공작기계의 제작 초기부터 설계에 반영이 되어야지만 작동구현이 가능한 복잡한 유압구조등을 구비할 필요 없이 램스핀들의 회전력을 동력으로 하여 램스핀들의 회전력을 손실없이 직접입력받아 전달하기 위한 최소한의 구조는 공구홀더의 내부에 배치하고, 그 외에 공구를 공구홀더에서 클램핑 또는 언클램핑하기 위한 나머지 구조는 공구홀더의 외부에 배치하여 공작기계의 컴팩트화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 공작기계의 설계가 완료된 후에도 사후적으로 필요한 경우에 선택적으로 공구홀더의 외측에 출력부와 감지부를 편리하게 설치하여 최소의 비용과 노력으로 공구를 자동으로 교체할 수 있는 구조를 기존의 공작기계에 용이하게 추가하여 활용할 수 있으므로 공작기계의 사용자의 만족도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100 : 공구홀더
200 : 램스핀들
300 : 체인징 유닛
310 : 입력부
320 : 전달부
330 : 출력부
340 : 감지부
350 : 확인부.
360 : 커버부.

Claims (12)

1개 이상의 공구가 탈부착 가능하게 장착되는 공구홀더;
상기 공구홀더와 클램핑 또는 언클램핑 가능하게 결합하는 램스핀들;
상기 공구홀더에 장착된 공구를 교체하기 위해 상기 공구홀더에 설치되는 체인징 유닛;을 포함하고,
상기 공구홀더는 상기 공구홀더가 상기 램스핀들과 언클램핑된 상태에서 상기 램스핀들의 회전에 의해 인덱싱됨에 따라 상기 공구홀더에 장착된 공구의 위치를 변경하고,
상기 체인징 유닛은 상기 공구홀더의 인덱싱과는 독립적으로 상기 공구홀더가 상기 램스핀들과 클램핑된 상태에서 상기 램스핀들의 회전에 의해 상기 공구홀더에 장착된 상기 공구를 자동으로 교체하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제1항에 있어서,
상기 체인징 유닛은,
상기 램스핀들에 인접하는 상기 공구홀더의 내부에 수직방향으로 배치되어 상기 램스핀들의 회전각도와 회전방향에 의해 공구를 상기 공구홀더에 클램핑 또는 언클램핑하기 위한 회전력을 입력받는 입력부;
상기 입력부에 대해 직교하도록 수평방향으로 상기 공구홀더에 배치되어 상기 입력부의 회전력을 전달받는 전달부; 및
상기 입력부에 대해 직교하고 상기 전달부와 수직방향으로 이격하면서 수평방향으로 평행하도록 상기 공구홀더에 배치되어 상기 전달부를 통해 전달된 회전력으로 상기 공구를 상기 공구홀더에 클램핑 또는 언클램핑시키는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제2항에 있어서,
상기 입력부는,
상기 램스핀들과 선택적으로 결합되어 회전 가능하도록 상기 공구홀더의 내부 일측에 수직방향으로 삽입 설치되는 구동축; 및
상기 구동축의 회전에 연동하여 회전하도록 상기 구동축에 설치되는 제1 기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제3항에 있어서,
상기 전달부는,
상기 구동축에 대해 직교하면서 수평방향으로 상기 공구홀더의 일부를 관통하여 회전 가능하게 설치되는 연결축;
상기 제1 기어부와 반대 방향으로 회전하면서 상기 제1 기어부와 치합하도록 상기 연결축의 일측에 설치되어 상기 연결축을 회전시키는 제2 기어부; 및
상기 연결축의 타측에 설치되어 상기 연결축과 함께 회전하는 제3 기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제4항에 있어서,
상기 출력부는,
일측이 상기 공구와 연결되고, 상기 구동축에 대해 직교하면서 상기 연결축과 수직방향으로 이격하면서 수평방향으로 평행하도록 상기 공구홀더의 외측에 회전 가능하게 배치되는 출력축; 및
상기 제3 기어부와 반대 방향으로 회전하면서 상기 제3 기어부와 치합하도록 상기 출력축에 설치되어 상기 램스핀들의 회전각도 및 회전방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 상기 출력축을 회전시켜 상기 공구를 상기 공구홀더에 클램핑 또는 언클램핑시키는 제4 기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제3항에 있어서,
상기 구동축은,
상기 공구홀더가 상기 램스핀들과 클램핑된 상태에서 상기 램스핀들의 회전력이 상기 구동축으로 입력되도록 상기 구동축 선단에 형성되어 상기 구동축과 상기 램스핀들을 결합시키는 키홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제5항에 있어서,
상기 체인징 유닛은,
상기 공구가 상기 공구홀더에 클램핑 또는 언클램핑된 상태를 감지하기 위해 상기 출력축에 배치되는 도그부와 상기 도그부에 인접하게 배치되는 센싱부를 구비하는 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제2항에 있어서,
상기 체인징 유닛은,
상기 공구홀더에 형성되는 유로부를 구비하고, 상기 유로부를 통해 유체를 분사하여 상기 공구가 상기 공구홀더에 정상적으로 클램핑되었는지 여부를 확인하는 확인부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제7항에 있어서,
상기 제3 기어부, 상기 출력부, 및 상기 감지부는 상기 공구홀더의 외측에 설치되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제9항에 있어서,
상기 체인징 유닛은,
상기 제3 기어부, 상기 출력부, 및 상기 감지부를 보호하기 위해 상기 제3 기어부, 상기 출력부, 및 상기 감지부를 둘러싸면서 상기 공구홀더에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 커버부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제5항에 있어서,
상기 제1 기어부와 상기 제2 기어부는 베벨기어로 형성되고,
상기 제3 기어부와 상기 제4 기어부는 스퍼기어로 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

제5항에 있어서,
상기 제4 기어부의 직경은 상기 제3 기어부의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴헤드.

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