KR950004664B1 - 공구홀더 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공구홀더

제1도는 제1실시예의 공구홀더의 정면도.

제2도는 제1실시예의 공구홀더의 확대단면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ 단면도.

제4도는 제2도의 Ⅳ-Ⅳ 단면도.

제5도는 제1실시예의 공구홀더의 변위검출자와 기준검출자의 원둘레방향 전체둘레의 전개도.

제6도는 제어장치의 블록도.

제7도는 제2실시예의 단면도.

제8도는 제3실시예의 단면도.

제9도는 제4실시예의 공구홀더의 단면도.

제10도는 제9도의 X-X 단면도.

제11도는 제4실시예의 공구홀더의 변위검출자와 기준검출자의 원둘레방향 전체둘레의 전개도.

제12도는 제4실시예의 공구홀더의 변위검출자와 기준변환자의 원둘레방향 전체둘레의 전개도.

제13도는 제5실시예의 단면도.

제14도는 제13도의 ⅩⅣ-ⅩⅣ 단면도.

제15도는 제5실시예의 공구홀더의 변위검출자와 기준검출자의 원둘레방향 전체둘레의 전개도.

제16도는 제5실시예의 변환기구의 설명도.

제17도는 제5실시예의 변형예.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 홀더몸체 3 : 지지축

6 : 공구유지체 7, 51, 55, 70, 200 : 공구홀더

11a : 지지구멍 12 : 가이드 홈

13 : 볼 14, 106, 214 : 변환기구

21, 24, 94, 96, 216, 217 : 검출자 104, 105 : 경사면

a : 회전어긋남

[산업상의 이용분야]

본 발명은 드릴, 탭 등의 절손을 미리 알 수 있는 공구홀더에 관한 것이다.

[종래의 기술]

드릴 등에 의한 절삭가공중에 절삭칩의 배출이 불량하면 절삭 토오크가 증가하여 드릴이 비틀려 끊기는 경우 혹은 드릴 마모 상태에서 일정한 이송으로 가공하면 과대한 추력이 발생하여 드릴이 좌굴하는 경우가 있었다.

상기와 같이 과대한 토오크 및 스러스트하중을 검출하는 공구홀더로서, 본 출원인이 선 출원한 것이 있는데(일본국 특원평 2-41678호), 이것은 홀더축에 공구유지통을 원둘레 및 축방향으로 각각 이동가능하게 지지하고, 공구유지통을 스러스트하중 설정 스프링으로 앞쪽으로 가압하고, 홀더축의 바깥둘레와 공구유지통의 바깥둘레에 설치한 복수의 검출자를 상호간에 마주보게 하여, 홀더축과 공구유지통을 연결하는 비틀림 코일스프링의 비틀림력으로 검출자를 맞닿게 하여 그 당접부에 축방향에 대하여 큰 각도로 경사져 있는 경사면을 설치하고, 그 경사면끼리의 걸어맞춤에 의해 공구유지통의 축방향이동을 원둘레방향 회전운동으로 변환시켜, 과부하 스러스트하중을 공구유지통과 홀더축의 소정량의 회전어긋남으로서 인출하는 것이다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

상기 종래의 공구홀더에서는 공규유지통과 홀더축의 바깥둘레부에 축방향에 대하여 큰 각도를 이루도록 설치한 경사면을 서로 걸어맞춤함으로써, 공구유지통의 축방향이동을 회전방향으로 변환시키고 있다.

이와 같은 공구홀더는 공구유지통의 축방향이동량이 구멍깊이에 영향을 미친다. 왜냐하면 추력이 상기 스러스트하중 설정스프링의 스프링 힘을 초과하고는 있으나, 이 추력에 의한 공구유지통의 축방향이동량으로서는 공구유지통과 홀더축간의 회전어긋남이 검출가능한 이동량으로 되지 않는 경우가 발생하며, 이때에는 과부하 스러스트하중이 검출되지 않고 정상가공으고서 구멍을 마무리가공하고 말지만, 구멍깊이가 얕아지게 되며 심한 경우에는 가공공차를 벗어나고 만다.

따라서 본 발명의 과제는 상기 종래의 공구홀더의 변환기구를 개량하여 공구유지통의 축방향이동량을 가능한 한 작게하고 구멍가공시의 구멍깊이에 대한 영향을 작게 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 공구홀더에 있어서는, 홀더몸체에 공구 유지체를 원둘레방향과 축방향으로 각각 이동이 가능하게 지지하고, 홀더몸체와 공구 유지체에 각각 대응하는 검출자를 형성하여 공구홀더 내부에 공구유지체의 축방항이동을 원둘레방향 회전운동으로 변환시키는 경사면을 이용한 변환기구를 구비하고 있으며, 적어도 공구유지체에 걸리는 과부하 스러스트를 공구유지체와 홀더몸체와의 소정량의 회전어긋남으로서 인출하도록 하였다.

또 상기 변환기구를 홀더몸체와 공규유지체의 어느 한쪽 부재의 중심으로부터 다른쪽 부재를 향하여 돌출한 지지축 바깥둘레와, 지지축에 끼워지는 다른쪽 부재의 지지구멍 안둘레에 각각 대향케하고, 공구홀더의 회전축선에 대하여 경사진 가이드 홈을 설치하여, 이 가이드 홈간에 볼을 개재시켜 구성하여도 무방하다.

[작용]

본 발명의 공구홀더에서는, 경사면을 이용한 변환기구를 공구홀더 내부에 배열설치하였으므로 공구유지체의 축방향이동량은 공구홀더의 중심으로부터 경사면까지의 거리와 중심으로부터 공구홀더 바깥둘레까지의 거리의 비(比)에 의해 홀더바깥둘레의 검출자의 원둘레방향 이동량으로 확대된다.

[실시예]

제1, 2도는 본 발명의 제1실시예의 공작기계용 공구홀더(7)를 도시한다.

이 공구홀더(7)는 공작기계의 스핀들(1)과 일체로 연결되는 홀더몸체(2)와, 앞끝에 공구(4)를 유지하는 콜릿척(5)을 구비한 공구유지체(6)로 형성된다.

홀더몸체(2)는 테이퍼부(2a), 테이퍼부(2a)와 일체인 손잡이부(2b) 및 손잡이부(2b) 중심에서 아래쪽으로 뻗은 지지축(3)으로 형성된다. 이 지지축(3)에는 유지통(9)의 바깥둘레에 연결통(10)을 일체로 나사맞춤시켜, 이 양 부재에 의해 만들어지는 중공부분내에 지지통(11)을 끼워넣어서 구성되는 공구유지체(6)가 끼워넣어져 있다.

이 끼워넣음상태에 있어서, 지지통(11)에 뚫어져 있는 지지구멍 (11a)과 지지축(3) 바깥둘레에 공구홀더(7)의 회전축에 대하여 경사져 있는 가이드 홈(12 ; 리이드 홈)이 각각 대향하여 새겨져 있고, 이 가이드 홈(12)간에 볼(13)을 개재시켜 적어도 공구(4)에 과부하 스러스트하중이 걸렸을 때, 공구유지체(6)의 홀더몸체(2)에 대한 축방향이동을 원둘레방향 회전으로 변환시키는 변환기구(14)가 구성되어 있다.

또, 15는 지지통(11)내에 설치되어, 볼(13)을 순환시키도록 되어 있는 귀환튜브이다.

상기와 같이 공구홀더(7) 내부에 설치된 변환기구(14)는 볼 나사구조이며, 볼(13)과 지지축(3) 및 지지통(11)은 회전접촉하고 있어 마찰력이 작고 리이드각의 크기는 9도 정도 된다.

상기 공구유지체(6)의 연결통(10)에는, 토오크 전달용의 비틀림 코일스프링(16)의 한쪽끝(16a)이 연결되고, 스프링(16)의 다른쪽끝(16b)은 홀더몸체(2)의 손잡이부(2b)에 연결되어, 가공시 홀더몸체(2)의 회전을 공구유지체(6)에 전달한다.

또, 연결통(10)에는 제3도에 도시한 바와 같이, 다수의 걸림구멍(17)에 착탈되는 좌우 2개의 핀(18)이 끼워설치되어 있는 검출링(19)이, 손잡이부(2b)와의 사이에 개재된 스프링(28)에 의해 아래쪽으로 가압되어 일체로 부착되어 있다.

따라서, 비틀림 코일스프링(16)의 비틀림 강도는, 검출링(19)을 탄성력에 저항하여 후방(제2도 윗쪽)으로 이동시켜, 걸림구멍(17)과 위치결정핀(18)의 걸어맞춤을 해체하고, 그 상태로 연결통(10)을 원둘레방향으로 회전시킨 후 검출링(19)의 걸림구멍(17)과 위치결정핀(18)을 걸어맞춤함으로써 조정된다.

또, 비틀림 코일스프링(16)의 비틀림 강도는 공구(4)에 걸리는 스러스트하중과 토오크 양쪽에 대응하도록, 최대허용 스러스트하중과 최대허용 토오크중에서 작은 쪽의 값 이하로 대응시켜 설정된다.

검출링(19)의 바깥둘레에는 제4도에 도시한 바와 같이, 원둘레방향으로 등각도 간격(제5도에 도시한 각도 θ(120도)간격)의 3개의 변위검출자(21)가 형성되어 있다. 제5도에 도시한 바와 같이 변위검출자(21)는 공구홀더의 회전방향 양 가장자리가 뒤에 설명하는 근접스위치(35)에 의한 검출개시 또는 검출종료를 나타내는 검출표시부(22, 23)로 되어 있다.

인접하는 변위검출자(21) 서로를 향하여 손잡이부(2b)로부터 3개의 기준검출자(24 ; 돌기부)가 돌출설치되어 있다. 각 기준검출자(24)는 제5도에 도시한 바와 같이 중앙이 돌출한 계단형상을 이루고, 중앙돌출부(25)의 회전방향 양 가장자리가 뒤에 설명하는 근접스위치(35)에 의한 검출개시 또는 검출종료를 나타내는 한쌍의 검출표시부(26, 27)로 되어 있고, 호전방향 120도 사이에는 검출표시부(26, 23)사이 및 검출표시부(22, 27) 사이에서 한쌍의 회전어긋남의 검출영역(28, 29)이 형성되고, 이와 같은 검출영역 (28, 29)이 원둘레방향 1주 사이에 3쌍이 설정되어 있다.

이들 검출영역(28, 29)을 검출하였을 때 근접스위치(35)는 OFF가 된다.

상기 비틀림 코일스프링(16)의 비틀림력 및 변환기구(14)에 의해 변위검출자(21)의 일측면(22)과 돌기부(24)의 저단부(30)의 일측면(30a)이 맞닿았을 때, 저단부(30)이 다른 측면(30b)과 대향하는 검출표시부(23) 사이에는 약간의 원둘레방향의 유극(제5도 a, 절대치(2a)에 대응하는 펄스 카운트치가 뒤에 설명하는 설정치(t)보다 커지도록 하고 있다)이 존재하도록 하고, 상기 한쌍의 검출영역(28, 29)과 중앙돌출부(25) 및 변위검출자(21)의 원둘레방향길이(L)모두 동일(30도)하게 설정되어 있다.

상기 검출영역(28, 29)을 검출하는 근접스위치(35)는, 제1도에 도시한 바와 같이 주축헤드(36)의 전면에 고착된 브래킷(37)에 1개가 부착되어 있다.

이 근접스위치(35)로부터의 신호는 제6도에 도시하는 과부하 토오크(또는 스러스트 하중)의 판별수단(40)에 이송되도록 되어 있다.

판별수단(40)에 있어서, 41은 주파수-전압변환기(42)와 전압-주파수 변환기(43)에 의해 근접스위치(35)로부터의 신호펄스를 평균하고, 소정배수체배(遞倍)하여 스핀들(1)의 1회전으로 소정수의 기준펄스가 발생되도록 한 스핀들 각도펄스발생기, 44는 근접스위치(35) 신호의 하강으로 상승하고, 상승으로 하강하는(근접스위치(35)가 OFF된 동안 개방)게이트 회로, 45는 게이트 회로(44)가 열려있는 동안에 입력되어 오는 스핀들 각도펄스(Ps)를 가산 또는 감산하는 카운터, 46은 근접스위치(35)의 ON, OFF신호를 1주기로 카운터(45)에 대한 가산 또는 감산지령을 전환시키는 동시에, 이 신호의 상승으로 판정지령신호를 비교회로(47)에 출력시키는 가산, 감산전환회로, 47은 판정지령시에 카운터(45)내의 카운트치가 설정회로(48)에서 미리 설정되는 설정치(t)의 초과여부를 판정하는 비교회로, 49는 비교회로(47)에서의 판정후에 상기 카운터(45)를 리세트하는 리세트 회로, 50은 비교회로(47)에서의 비교결과가 설정치(t)를 초과했을 때에 과부하 토오크(또는 스러스트) 검출신호를 출력신호로서 출력시키는 출력회로이다. 상기 설정치(t)는 절삭전의 무부하시에 근접스위치(35)가 상기 한쌍의 검출영역(28, 29)을 검출했을 때의 카운터(45)의 펄스카운터치의 차에 허용치를 더한 것이 설정된다. 제작오차가 없다고 하면, 이 실시예에서는 한쌍의 검출영역(28, 29)에서의 펄스카운트치의 차는 0이 된다.

그리고, 상기와 같은 구성에 의하면 정상 절삭시 홀더몸체(2)의 회전은, 비틀림 코일스프링(16)을 통하여 공구유지체(6)에 전달되어 가공이 행해진다.

근접스위치(35)로부터는, ON, OFF신호가 반복출력된다. 검출영역(28)에서는 OFF되며, 그 사이에 게이트회로(44)가 열려 가산, 감산전환회로(46)의 가산지령하에 카운터(45)내에 스핀들 각도펄스(Ps)가 가산되고, 근접스위치(35)가 중앙돌출부(25)를 검출하여 ON이 되면 게이트 회로(44)가 닫혀져 감산으로 전환되고, 재차 근접스위치(35)가 검출영역(29)을 검출하여 OFF가 되면, 카운터(45)내에 먼저 가산한 펄스카운터치로부터 스핀들 각도펄스(Ps)가 감소하고, 근접스위치(35)가 변위검출자(21)를 검출하여 ON이 되면, 판정지령신호가 출력되어서 카운터(45)내의 카운터치가 설정치(t)와 비교된다.

정상가공의 경우, 비틀림 코일스프링(16) 및 변환기구(14)에 의해 변위검출자(21)의 일측면(22)과 기준검출자(24)의 저단부(30)의 일측면(30a)이 맞닿은 상태로서, 검출영역 (28, 29)의 길이는 동일하므로 카운터(45)내의 카운트치는 0으로 되어 과부하 토오크의 출력신호는 출력되지 않는다.

다음에 공구마모에 의해 과부하 스러스트하중만이 공구(4)에 발생한 경우에 대하여 설명한다. 비틀림 코일스프링(16)의 비틀림 강도를 초과하는 과부하 스러스트하중이, 공구(4)에 발생할 때까지는 비틀림 코일스프링(16)은 비틀림되지 않고, 변위검출자(21)와 기준검출자(24)는 제5도에 도시하는 관계에 있다. 공구(4)에 과부하 스러스트하중이 발생하면, 공구유지체(6)가 홀더몸체(2)에 대하여 후퇴하고, 이 축방향이동이 변환기구(14)에 의해 회전방향과 반대방향인 원둘레방향 회전으로 변환된다.

따라서 공구유지체(6)의 바깥둘레에 설치된 변위검출자(21)가 기준검출자(24)에 대하여 회전지연이 발생하여, 상대적으로 기준검출자(24)가 제5도에 도시하는 유극(a)만큼만 회전운동하여 저단부(30)의 측면(30b)이 검출표시부(23)에 맞닿는다.

이 상대회전에 의해 검출영역(28)의 원둘레방향길이는 L-a로, 또 검출영역(29)의 원둘레 방향길이는 L+a로 된다. 따라서 검출영역(28)에서 가산하고, 검출영역(29)에서 감산한 결과는 -2a로 되며, 그 절대값(2a)은 설정치(t)보다 커지므로 출력회로(50)로부터 과부하 스러스트의 출력신호가 출력된다. 이 과부하 스러스트의 출력신호에 의해, 스핀들 구동모터에 정지지령을 출력하거나, 혹은 스탭 백 동작을 지령하거나 또는, 이 출력신호를 수명카운터로 계수하여, 수명카운터내의 계수치가 소정회수를 초과했을 때에, 가공도중이라도 그 공구와 동일한 새로운 공구로 공구교환을 행한다.

그런데 변환기구(14)는 공구홀더(7)내부에 설정되어 있으므로, 공구유지체(6)의 축방향이동량은, 변환기구(14)에 의해 변환기구(14)의 가이드 홈(12)위치에서 가이드 홈(12)의 경사각에 의해 결정되는 소정의 원둘레 방향이동량으로 변환되고, 이 변환기구(14)에 의한 원둘레방향이동량은 공구홀더(7)의 회전중심으로부터 변환기구(14)의 가이드 홈(12)까지의 반경과, 중심으로부터 검출자(21, 24)까지의 반경의 비율에 의해 바깥둘레 위치에서 확대된다.

따라서, 상기 검출자(21, 24)의 유극(a)만큼만 검출자를 원둘레방향으로 이동시키는데 필요한 공구유지체(6)의 축방향이동량은, 종래의 경우에 비하여 상기 비율분의 1로 감소한다. 더구나 변환기구가 볼 나사기구로서, 그 리드각도 또한 작으므로 축방향 이동량은 이 완만한 리드각에 의해 더욱 작아진다.

이에 의해 구멍깊이에 미치는 공구유지체(6)의 축방향이동량의 영향이 작아진다. 또한 상기한 바와 동일한 작용이 공구 비틀림 코일스프링(16)의 비틀림 강도를 초과하는 과부하 토오크에만, 또는 과부하 토으크와 과부하 스러스트하중이 동시에 발생한 경우에도 행하여진다.

다음에 제7도에 있어서 제2실시예의 공구홀더(51)에 대하여 설명한다.

이 공구홀더(51)는 홀더몸체(2)와 일체인 지지축(3) 바깥둘레에, 유지통(9), 연결통(10) 및 지지통(11)으로 이루어진 공구유지체(6)를 끼워넣어 지지축(3) 상부 바깥둘레와, 이 지지축(3)의 상부와 대응하는 축선방향길이를 갖는 지지통(11)의 지지구멍(11a)에, 상기 제1실시예와 동일하게 각각 가이드 홈(12)이 뚫어져 있으며, 이 가이드 홈(12)간에 볼(13)을 개재시켜 변환기구(14)가 구성되어 있다.

또, 지지축(3) 하부 바깥둘레와 유지통(9) 안둘레간에는 볼 베어링(52)이 개재되어 있다. 이 공구홀더(51)의 공구유지체(6)를 구성하는 지지통(11)은 제1실시예의 공구홀더(7)의 지지통(11)에 비하여 축선방향길이를 짧게 했기 때문에, 공구유지체(6)의 질량이 비교적 가벼워진다. 따라서 스핀들의 기동 및 정지시의 관성력을 억제할 수 있다.

또한, 이 공구홀더(51)의 변환기구(14)를 구성하는 한쌍의 가이드 홈(12)은 리드홈으로 되어 있으나, 리드홈 대신에 리드홈의 궤적에 따라 복수의 캠홈을 설치하여 전체로서 가이드 홈이 되어도 무방하다.

다음에 제8도에 있어서 제3실시예에 대하여 설명한다.

이 공구홀더(55)는 홀더통(56), 지지통(11) 및 지지통(58)을 구비한 홀더몸체(2)와, 지지축(3)의 하부 바깥둘레에 검출통(59)을 일체로 나사맞춤시켜 이루어진 공구유지체(6)로 구성되어 있다. 홀더통(56)은 상부에 형성된 테이퍼부(56a), 테이퍼부(56a)와 일체인 손잡이부(56b) 및 손잡이부(56b)에서 아래쪽으로 뻗는 원통부(56c)로 형성되며, 이 원통부(56c)의 끼움구멍 (60)내에 지지통(11)을 끼워넣고, 아래쪽으로부터 이 끼움구멍(60)에 지지통(58) 바깥둘레를 일체로 나사맞춤시켜 홀더몸체(2)가 구성되어 있다. 이 지지통(11)의 지지구멍(11a)에 공구유지체(6)의 지지축(3)상부를 끼워넣고, 이렇게 끼워넣은 상태에서 지지구멍(11a)에 공구유지체(6)의 지지축(3) 상부를 끼워넣고, 이렇게 끼워넣은 상태에서 지지구멍(11a)과 지지축(3) 상부 바깥둘레에 상기 제1실시예와 동일하게 각각 가이드홈(12)이 뚫어져 있으며, 이 가이드홈(12) 사이에 볼(13)을 개재시켜 변환기구(14)가 구성된다. 또, 지지축(58) 안둘레와 지지축(3)의 대략 중간부 바깥둘레 사이에 볼베어링(52)을 개재시키고 있다.

상기 홀더몸체(2)의 테이퍼부(56a) 내부에 끼움구멍(60)으로 개방된 중심구멍(62)이 뚫어져 있고, 이 중심구멍(62) 하부에는 중심구멍(62)에 삽입되는 원기둥블록(63)의 칼라부(63a)를 걸리게 하는 계단부(62a)가 구비되고, 이 원기둥블록(63) 하단면과 상기 지지축(3) 상단면에 각각 뚫어져 있는 지지구멍(63b, 3a)간에 스틸볼(66)을 개재시키고, 다시 원기둥블록(63)을 스프링(67)에 의해 아래쪽으로 가압하여 지지기구(68)가 구성된다. 이 지지기구(68)의 원기둥블록(63)과, 스틸볼(66) 및 지지축(3) 상단면과 스틸볼(66)간의 가압력에 의해 홀더몸체(2)의 회전을 공구유지체(6)에 전달하고 있다. 또 공구에 발생되는 과부하 스러스트하중 또는 토오크를 받는 스프링(67)의 압축강도는 풀 스터드(69 : pull stud)를 제거하여 스프링(67)을 상이한 압축강도를 가지는 스프링과 교환함으로써 조정할 수 있다.

상기 홀더몸체(2)를 구성하는 홀더통(56)의 바깥둘레에 일체로 나사맞춤되는 기준검출자(24) 및 공구유지체(6)를 구성하는 검출통(59) 바깥둘레에 형성되는 변위검출자(21)의 형상, 구성 등은 제 1실시예와 동일하다.

또, 과부하 토오크(또는 스러스트하중)의 판별수단(40) 등도 제1실시예와 동일하다.

다음에 공구마모에 의해 과부하 스러스트하중만(과부하 토오크만 또는 과부하 스러스트하중과 과부하 토오크가 동시에 발생한 경우도 동일하다) 이 공구에 발생한 경우에 대하여 설명한다. 드릴링 가공시 스프링(67)의 압축강도를 초과하는 과부하스러스트하중이, 공구에 발생할 때까지는 지지기구(68)에 의해 홀더몸체(2)의 회전은 공구유지체(6)에 전달되어 가공이 행해진다.

또, 지지기구(68) 및 변환기구(14)에 의해 제5도에 도시한 바와 같이 변위검출자(21)의 일측면과 기준검출자(24)의 저단부(30)의 일측면(30a)이 맞닿은 상태가 되고, 과부하 스러스트하중의 출력신호는 출력되지 않는다.

공구에 과부하 스러스트가 발생하면, 지지기구(68)에 있어서, 스프링(67)이 후방으로 이동하는 동시에, 스틸볼(66)과 원기둥블록(63)과의 압접점에서 미끄러짐이 발생한다. 따라서 공구유지체(6)는 홀더몸체(2)에 대하여 후퇴하고, 이 축방향이동이 변환기구(14)에 의해 원둘레방향 회전운동으로 변환되어, 변위검출자(21)가 기준검출자(24)에 대하여 회전방향과 반대방향으로 소정각도(본 실시예의 경우 유극(a)) 회전한다. 이 회전에 의해 검출영역(28, 29)사이에서 카운트되는 펄스수에 차가 발생하므로, 이에 의해 과부하 스러스트하중의 검출신호가 출력신호로서 출력된다.

다음에, 제9도, 10도, 11도 및 12도에 대하여 제4실시예의 공구홀더(70)에 대하여 설명한다. 홀더몸체(2)는 상부에 형성된 테이퍼부(71), 테이퍼부(71)와 일체인 손잡이부(73), 테이퍼부(71)의 중심에 축방향 미끄럼운동가능하게 삽입된 지지축(74) 및 지지축(74)을 아래쪽으로 가압하는 스러스트하중 설정스프링(75)을 구비하고 있다. 이 스프링(75)은 뒤에 설명하는 공구유지체(6)의 드릴 등의 공구에 발생하는 스러스트하중을 받는 것으로, 일정한 설정 스러스트하중을 초과할 때까지는 축방향후방으로 압축되지 않는다.

지지축(74)의 앞끝면은 원추면(76)으로 형성되는 동시에, 지지축(74)에는 슬리브(77)가 헐겁게 끼워지고, 슬리브(77)의 뒤끝면은 원추면(78)으로 형성되어 있다.

이들 원추면(76, 78)을 지지하는 대, 소의 피벗 볼베어링(78, 80)이 공구유지체(6)의 유지통(81)에 끼워져 있다.

지지축(74)에 축방향 전방으로 이동불가능하게 장착된 스페이서(82)와 슬리브(77)의 칼라부(77a) 사이에는 스프링(83)이 끼워장착되고, 이 스프링(83)의 탄성력으로 2개의 원추면(76, 78)을 통하여 피벗 볼베어링(79, 80)에 예압이 가해진다. 이 탄성력은 피벗 볼베어링(79, 80)에 의한 마찰토오크를 필요 최소로 하는 예압이 되도록 설정되어 있다. 유지통(81)의 앞끝에는 공구를 유지하는 콜릿척이 부착되어 있다.

또한, 피벗 볼베어링에 대신하여 깊은 홈 볼베어링을 사용하여도 된다.

유지통(81)에는 연결통(84)이 바깥둘레에 일체로 나사맞춤되고, 이 연결통(84)에는 토오크 전달용의 비틀림 코일스프링(85)의 한쪽끝(85a)이 접속되며, 스프링의 다른끝(85b)은 상기 손잡이부(73)에 연결되어 있다.

이 연결통(84)에는 2개의 위치결정핀(86)이 끼워설치되고, 이 위치결정핀(86)이 착탈되는 다수의 걸림구멍(87)을 갖는 검출링(88)이 손잡이부(73)와의 사이에 끼워진 스프링(89)에 의해 전방으로 가압되어 있다.

따라서, 비틀림 코일스프링(85)의 비틀림 강도는, 검출링(88)을 스프링 힘에 저항하여 위쪽으로 이동시켜 걸림구멍(87)과 위치결정핀(86)의 걸어맞춤을 해제하고, 그 상태로 유지통(81)과 연결통(84)을 원둘레방향으로 회전시킨 후 검출링(88)의 걸림구멍(87)과 위치결정핀(86)을 걸어맞춤함으로써 조정된다.

검출링(88)의 상부는 대소 2개의 원통부(90, 91)로 형성되고, 이 양 원통부(90, 91)에는 제10도에 도시바는 바와 같이, 각각 복수개의 오목부(92, 93 ; 본도에서는 3개씩)가 깍아져 있고, 그 사이에는 원둘레방향으로 등각도 간격(제11도, 제12도에 도시하는 각도(θ ; 120도)간격)의 3개의 변위검출자(94) 및 변위변환자(95)가 형성되어 있다. 대직경 원통부(90)의 3개의 오목부(92)에는 손잡이부(73)로부터 3개의 기준검출자(96)가 돌출설치되고, 소직경 윈통부(91)의 3개의 오목부(93)에는 손잡이부(73)로부터 3개의 기준변환자(97)가 돌출설치되어 있다. 제11도에 도시한 바와 같이, 상기 변위검출자(94) 및 기준검출자(96)의 각각의 회전방향 가장자리는 제1실시예와 동일한 근접스위치(35)에 의한 검출개시 또는 검출종료를 도시하는 한쌍의 검출표시부(90, 100) 및 검출표시부(101, 98) 사이에서 각각 한쌍의 회전어긋남의 검출영역 (102, 103)이 형성되고, 이와 같은 검출영역(102, 103)이 원둘레방향 1주 사이에 3쌍이 설치되어 있다.

이들의 검출영역(102, 103)를 검출했을 때 근접스위치(35)는 OFF가 된다.

제12도에 있어서, 기준변환자(97)의 1측면에는 변위변환자(95)의 한쪽에 설치된 경사면(104)과 걸어맞춤되는 경사면(105)이 형성되어 있고, 상기 비틀림 코일스프링(85)의 비틀림력으로 양 경사면(104, 105)을 맞닿게하여 공구에 과부하 스러스트하중이 발생했을 때, 공구유지체(6)의 축방향이동을 원둘레방향 회전으로 변환시키는 변환기구(106)가 구성되어 있다. 또, 양 경사면(104, 105)의 맞닿은 상태로, 기준변환자(97)의 다른 측면과, 회전방향을 향하여 인접한 변위변환자(95)의 한측면과의 사이에 약간의 원둘레방향의 유극(제11, 12도의 a)이 있도록 하고 있다.

또, 상기 한쌍의 검출영역(102, 103), 기준검출자(96), 변위검출자(94) 및 변위변환자(95)의 원둘레방향길이(L)는 모두 동일(30도)하게 설정되어 있고, 상기 대소원통부(90, 91)의 각각의 오목부(92, 93)의 원둘레방향길이(3L) 및 기준변환자(97)는 동일(90도)하게 설정되어 있다. 또한, 과부하 스러스트하중(또는 과부하 토오크)의 판별수단(40)은 상기 제1실시예와 동일한 것으로 한다.

다음에 공구마모에 의해 과부하 스러스트하중만이 공구에 발생한 경우에 대하여 설명한다.

절삭가공시 스프링(75)의 설정 스러스트하중을 초과하는 과부하 스러스트하중이 공구에 발생할 때까지는 비틀림 코일 스프링(85)에 의해 홀더몸체(2)의 회전은 공구유지체(6)에 전달되어 가공이 행해진다. 또, 이 정상가공시에 있어서, 비틀림 코일스프링(85)에 의해 변위변환자(95)와 기준변환자(97)의 각각의 경사면(104, 105)이 맞닿은 상태이며, 과부하 스러스트하중의 출력신호는 출력되지 않는다.

공구에 과부하 스러스트하중이 발생하면, 스프링(75)이 후방으로 압축되며, 공구유지체(6)가 홀더(2)에 대하여 후퇴하고 경사면(104)과 경사면(105)의 걸어맞춤에 의해 변위변환자(95)가 기준변환자(97)에 대하여 회전방향과 반대방향으로 소정각도(유극(a))회전운동한다. 이 회전에 의해 변위검출자(94)는 기준검출자(96)에 대하여 회전지연(원둘레방향으로 유극(a))이 되고, 검출영역(102, 103)사이에서 카운트되는 펄스수의 차가 발생하므로, 이에 의해 과부하 스러스트하중의 검출신호가 출력신호로서 출력된다.

이 공구홀더(70)는 공구홀더(70)의 바깥둘레에 설치된 변위검출자(94)와 기준검출자(96)는 원둘레방향으로 충분한 간격이 있고 또, 제1실시예의 공구홀더(7)와 같이 변위검출자(21)의 한측면이, 변위검출자(21)의 소정량(유극(a))의 원둘레방향 회전운동에 의해 기준검출자(24)의 한측면이 맞닿는 일은 없으므로, 검출자(94, 96)간의 상대적인 원둘레방향 회전운동시, 절삭액, 먼지 등의 외적 영향을 받지 않고 이 원둘레방향 회전운동이 행하여진다.

또한, 제13~16도에 따라 제5실시예를 설명한다. 공구홀더(200)에 있어서, 홀더몸체(2)는 그 손잡이부(2b)로부터 앞쪽에 원통부(201)가 돌출설치되어 있다.

원통부(201)의 중심에 뚫어져 있는 지지구멍(202)에 공구유지체(6)의 지지축(203)이 볼베어링(204)을 통하여 회전운동가능하게 지지되어 있다.

지지구멍(202)에 연속되는 홀더몸체(2)내의 중심구멍(205)에는 압접블록(206)이 축방향이동가능하게 끼워장착되어 있고, 홀더몸체(2)의 뒤끝에는 나사맞춤된 풀 스터드(207)와의 사이에 토오크 전달용의 압축스프링(208)이 개재되어 압접블록(206)이 스틸볼(209)을 통해 상기 지지축(203)을 앞쪽으로 가압하고, 스틸볼(209)의 가압력으로 홀더몸체(2)의 회전을 공구유지체(6)에 전달하도록 되어 있다. 상기 압축스프링(208)의 탄성력은 공구(4)에 걸리는 스러스트하중과 토오크 양쪽에 대응하도록 최대허용 스러스트하중과 최대허용 토오크 중에서 작은쪽의 값 이하의 값에 대응하여 설정된다.

지지축(203)의 후단에는 제14도에 도시한 바와 같이 좌우에 캠홈(211)이 깎아져 있다. 캠홈(211)의 형상은 제16도에 도시한 바와 같이 축방향 후방을 향하여 하향구배가 되도록 형성되어 있다. 또, 상기 홀더몸체(2)의 원통부(201)에는 캠홈(211)과 대향한 위치에 가이드핀(210)이 각각 끼워설치되고, 가이드핀(210)의 안쪽 끝부분이 캠홈(211)내에 미끄럼접합가능하게 끼워져 있다.

따라서, 이들 가이드핀(210)과 캠홈(211)에 의해 공구유지체(6)의 축방향으로 후퇴이동이 있으면, 가이드핀(210)에 캠홈(211)이 안내되어 공구유지체(6)가 원둘레방향으로 이동하는 변환기구(214)가 구성된다.

다음에 지지축(203)과 함께 공구유지체(6)를 구성하는 검출통(215)의 뒤끝 바깥둘레에는 원둘레방향으로 120도 간격으로 변위검출자(216)가 돌출설치되어 있다. 또, 변위검출자(216)사이에 놓이도록 홀더몸체(2)의 손잡이부(2b)로부터 기준검출자(217)가 원둘레방향으로 120도 간격으로 앞쪽에 돌출설치되어 있다.

기준검출자(217)는 저단부(217a)와 돌출부(217b)로 형성되며, 저단부(217a), 돌출부(217b) 및 변위검출자(216)의 원둘레방향길이는 각각 30도로 설정되어 있다.

그리고, 과부하 스러스트하중이나 과부하 토오크가 없는 상태에서는, 압축스프링(208)의 탄성력으로 상기 변환기구(214)를 통하여 검출통(215)이 제15도의 Z방향(회전방향과 동일)으로 가압되므로 저단부(217a)와 변위검출자(216)가 맞닿은 상태를 유지한다. 또, 이때의 가이드핀(210)의 위치는 캠홈(211)에 대하여 제16도에 도시하는 실선위치이다.

이 공구홀더(200)에서는, 과부하 스러스트하중 및/또는 과부하 토오크가 공구(4)에 걸리기 까지는, 압축스프링(208)의 탄성력에 의해 변위검추라(216)와 기준검출자(217)는 제15도의 관계를 유지하면서 회전하여 가공을 한다.

이 상태에서는 예컨대 근접스위치(35)가 변위검출자(216)의 검출표시부(216c)에서 ON되어, 다음의 기준검출자(217)의 검출표시부(217c)에서 재차 ON되는 동안의 거리가 60도로 일정하며, 과부하 신호는 출력되지 않는다. 그러나 과부하 스러스트하중이 공구(4)에 걸리면, 스틸볼(209)이 압접블록(206)을 통하여 압축스프링(208)을 압축하여 공구유지체(6)가 후퇴하고, 변환기구(214)에 의해 가이드핀(210)에 따라 가이드 홈(211)이 안내되어 변위검출자(216)가 후퇴하면서, 상기 Z방향과 반대방향으로 회전한다.

이때, 스틸볼(209)과 압접블록(206)사이에는 미끄럼이 발생한다.

이와 같이하여 변위검출자(216)가 회전하면, 검출표시부(216c, 217c)의 간격이 변화하므로, 이 간격의 변화를 포착하여 정상시의 값(상기 60도)과 비교하고, 미리 결정되어 있는 허용치를 벗어난 경우에는 과부하 신호를 출력한다.

또, 과부하 토오크 발생시에는 공구유지체(6)가 홀더몸체(2)에 대하여 상대회전하므로, 변위검출자(216)는 변환기구(214)를 통하여 회전하면서 후퇴하게 된다. 또한, 본 실시예에 있어서 압접블록(206)과 스틸볼(209)을 없애고, 지지축(203)의 뒤끝과 풀스터드(207)와의 사이에 토오크 전달용의 비틀림 코일스프링을 끼워장착해도 된다.

다음에 제17도에서 또다른 실시예를 설명한다.

제17도에서는 홀더몸체(2)의 중심으로부터 앞쪽으로 돌출된 지치축(220)에 회전이 자유롭게 지지된 공구유지체(6)에 가이드핀(221)을 끼워설치하고, 가이드핀(221)과 대향하는 지지축(220) 바깥둘레에 캠홈(222)을 형성하여 변환기구(223)를 구성하고 있다. 공구유지체(6)는 압축스프링(208)과 미끄럼 운동핀(224) 및 스틸볼(225)을 통하여 전방으로 가압된다.

공구유지체(6)의 후단에는 검출링(226)이 일체로 고정부착되고, 이 검출링(226)에 형성되는 변위검출자(216) 및 홀더몸체(6)의 기준검출자(217)는 제15도와 동일하다.

[발명의 효과]

이상과 같이 본 발명의 공구홀더에서는 경사면을 이용한 변환기구를 공구홀더 내부에 배열설치함으로써 공구유지체의 축방향이동량을 검출자의 원둘레방향 회전운동량으로 확대하고 있으므로, 적어도 과부하 스러스트하중의 검출이 가능한 검출자의 소정량의 회전운동을 얻기 위한 공구유지체의 축방향이동량을 극히 적게할 수 있다. 따라서 이와 같이 공구유지체가 스러스트하중 검출을 위해 축방향으로 이동하는 공구홀더라도, 그 축방향이동량이 가공구멍깊이에 미치는 영향을 적게할 수 있다.

Claims (3)

1. 공작기계의 주축에 착탈자유롭게 장착된 홀더몸체(2)에 공구(4)를 장착한 공구유지체(6)를 원둘레방향과 축방향으로 각각 이동이 가능하게 지지하고, 홀더몸체(2)와 공구유지체(6)에 각각 대응하는 검출자(21, 24, 94, 96, 216, 217)를 형성하며, 공구홀더(7, 51, 55, 70, 200)내부에 공구유지체(6)의 축방향이동을 원둘레방향 회전운동으로 변환시키는 경사면(104, 105)을 이용한 변환기구(14, 106, 214)를 구비하고, 적어도 공구유지체(6)에 걸리는 과부하 스러스트를 공구유지체(6)와 홀더몸체(2)와의 소정량의 회전어긋남(a)으로서 인출하도록 한 것을 특징으로 하는 공구홀더.
2. 제1항에 있어서, 홀더몸체(2)와 공구유지체(6)의 어느 한쪽 부재의 중심으로부터 다른쪽의 부재를 향하여 돌출한 지지축(3) 바깥둘레와, 지지축(3)에 끼워진 다른쪽 부재의 지지구멍(11a) 안둘레에 각각 대향하여, 공구홀더의 회전축선에 대하여 경사진 가이드 홈(12)을 설치하고, 이 가이드홈(12) 사이에 볼(13)을 개재시켜 상기 변환기구(14)를 구성한 것을 특징으로 하는 공구홀더.
3. 제1항에 있어서, 홀더몸체(2)와 공구유지체(6)의 어느 한쪽 부재의 중심으로부터 다른쪽 부재를 향하여 돌출한 지지축(3)에, 공구홀더의 회전축선에 대하여 경사진 캠홈(211)을 설치하고, 이 캠홈(211)에 다른쪽 부재와 일체로 설치한 가이드핀(210)을 미끄럼운동이 가능하게 끼워장착하여 상기 변환기구(214)를 구성한 것을 특징으로 하는 공구홀더.