KR101582626B1

KR101582626B1 - 공작기계용 무유압 척킹장치

Info

Publication number: KR101582626B1
Application number: KR1020140138257A
Authority: KR
Inventors: 박태규
Original assignee: 주식회사 나이스맥
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-01-06

Abstract

본 발명은 공작기계용 무유압 척킹장치에 관련되며, 구성에 특징을 살펴보면, 공작기계(1)의 구동축(2)에 설치되어 로드봉(12)의 전후이송력에 의해 클램핑 또는 언클램핑 작동되도록 구비되는 척(10); 상기 로드봉(12)을 후방향으로 가압하여 척(10)이 클램핑상태로 유지되도록 구비되는 탄성부(20); 상기 로드봉(12)을 전방향으로 가압하여 척(10)이 언클램핑되도록 구동부(32)에 의해 전후작동되는 밀편부(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 척의 클램핑작동력이 탄성부의 탄성력에 의해 유지되면서 밀편부가 일시적으로 작동하여 척이 언클램핑되는 무유압방식으로 제어됨에 따라 장비의 소형화 및 소음ㆍ중량이 감소되고, 특히 오일누수로 인한 주변 오염이 미연에 방지되어 작업현장이 청결하게 유지됨과 더불어 미립자, 공기의 온ㆍ습도, 실내 압력 등이 일정하게 유지되어야 하는 클린룸에서 운전가능한 효과가 있다.

Description

공작기계용 무유압 척킹장치{Non-hydraulic chucking device for machine tools}

본 발명은 공작기계용 무유압 척킹장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선반을 포함하는 공작기계의 척이 무유압방식으로 제어되어 장비의 소형화 및 소음ㆍ중량이 감소되고, 특히 오일누수로 인한 주변 오염이 미연에 방지되는 공작기계용 무유압 척킹장치에 관한 것이다.

통상적으로 범용 선반 및 CNC 선반을 포함하는 공작기계는 소재가 회전하고 공구가 직선이송되면서 절삭가공이 이루어지고, 이때 소재가 클램핑되는 척은 작업속도 향상 및 무인자동화 생산라인 구축을 위해 자동으로 클램핑 또는 언클램핑되는 사양을 요구하고 있다.

이에 종래에 개시된 등록특허 제10-563589호의 상세한 설명에서, 가공물이 콜렛에 삽입된 상태에서 체결너트의 나사에 고정된 유압실린더를 후진시키면, 후진하면서 콜렛의 환상의 체결홈에 끼워진 체결너트의 콜렛고정부가 콜렛을 잡아당기게 된다. 이때, 콜렛 각각의 조가 척본체의 테이퍼진 원통면에 의하여 가압되어 내부로 오므라지고, 이때 공작물이 클램핑할 수 있게 되는 기술이 선 등록된바 있다.

그러나, 상기 종래기술에서 가공물을 클램핑하는 척본체의 콜렛이 유압실린더에 의해 작동되도록 구비됨에 따라 유압펌프, 유압탱크 및 유압실린더를 포함하는 유압제어장치가 별도로 구비되어야 하므로 장비가 대형화됨과 더불어 중량이 증가되어 설치공간확보 및 주변 장비와의 연계설치를 필요로 하는 자동화 설비 구축에 어려움이 따랐다.

뿐만 아니라, 유압제어장치의 특성상 유압펌프가 상시 구동상태로 유지되므로 작업현장의 소음공해가 심각한 수준이고, 주기적인 오일 교환 및 보충작업이 뒤따르면서 오일 누수시 주변이 쉽게 오염되는 문제점으로 인해 클린룸을 포함하는 청결이 유지되어야 하는 장소에서 운전이 불가능한 폐단이 따랐다.

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 선반을 포함하는 공작기계의 척이 무유압방식으로 제어되어 장비의 소형화 및 소음ㆍ중량이 감소되고, 특히 오일누수로 인한 주변 오염이 미연에 방지되어 작업현장이 청결하게 유지됨과 더불어 미립자, 공기의 온ㆍ습도, 실내 압력 등이 일정하게 유지되어야 하는 클린룸에서 운전가능한 공작기계용 무유압 척킹장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 공작기계(1)의 구동축(2)에 설치되어 로드봉(12)의 전후이송력에 의해 클램핑 또는 언클램핑 작동되도록 구비되는 척(10); 상기 로드봉(12)을 후방향으로 가압하여 척(10)이 클램핑상태로 유지되도록 구비되는 탄성부(20); 상기 로드봉(12)을 전방향으로 가압하여 척(10)이 언클램핑되도록 구동부(32)에 의해 전후작동되는 밀편부(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 척(10)은 조(11)가 설치되면서 로드봉(12)과 연결되는 복수의 탄성편(14)과, 탄성편(14)이 수용되는 하우징(16)과, 탄성편(14)이 후방향으로 이송시 조(11)가 클램핑작동되도록 탄성편(14)과 하우징(16)이 대응하는 위치에 경사면(18)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 탄성부(20)는 복수의 스프링(22)이 구비되고, 스프링(22)은 일단이 공작기계(1) 본체 또는 구동축(2)에 지지되면서 다른 일단은 베어링(24)과 함께 설치되어 로드봉(12)을 후방향으로 가압하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밀편부(30)는 일단이 힌지(34)를 축으로 선회되도록 설치되고, 다른 일단은 모터, 실린더를 포함하는 구동부(32)에 의해 전후이송되면서 로드봉(12)을 전방향으로 이송하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밀편부(30)의 힌지(34)는 공작기계(1) 본체에서 길이조절가능하게 구비되는 연장바(35)상에 설치되어, 힌지(34)와 연결되는 밀편부(30)의 단부 위치가 조절되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 척의 클램핑작동력이 탄성부의 탄성력에 의해 유지되면서 밀편부가 일시적으로 작동하여 척이 언클램핑되는 무유압방식으로 제어됨에 따라 장비의 소형화 및 소음ㆍ중량이 감소되고, 특히 오일누수로 인한 주변 오염이 미연에 방지되어 작업현장이 청결하게 유지됨과 더불어 미립자, 공기의 온ㆍ습도, 실내 압력 등이 일정하게 유지되어야 하는 클린룸에서 운전가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공작기계용 무유압 척킹장치를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 공작기계용 무유압 척킹장치의 탄성부를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 공작기계용 무유압 척킹장치의 척 클램핑 및 언클램핑 작동상태를 나타내는 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 공작기계용 무유압 척킹장치에 관련되며, 이때 공작기계용 무유압 척킹장치는 선반을 포함하는 공작기계의 척이 무유압방식으로 작동되어 장비의 콤팩트화, 소음ㆍ중량 감소 및 오일누수로 인한 주변 오염이 미연에 방지되도록 하기 위해 척(10), 탄성부(20), 밀편부(30)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

본 발명에 따른 척(10)은 공작기계(1)의 구동축(2)에 설치되어 로드봉(12)의 전후이송력에 의해 클램핑 또는 언클램핑 작동되도록 구비된다. 도 1에서 상기 척(10)은 소형 CNC선반에 적용된 상태를 도시하고 있지만, 이에 국한되지 않고 범용선반을 포함하는 공작물이 회전하면서 절삭가공이 이루어지는 공작기계에 적용가능하다.

여기서, 상기 척(10)는 가공물(A)이 클램핑된 상태로 회전되도록 구동축(2)과 연결되고, 구동축(2)은 서보모터(servo-motor)를 포함하는 동력원에 의해 회전방향 및 회전속도가 조절가능하게 구비된다.

그리고, 상기 구동축(2)은 내부가 빈 중공의 파이프형태로 형성되어 로드봉(12)이 삽입되고, 로드봉(12)은 후술하는 탄성부(20)와 밀편부(30)에 의해 전후이송이 제어되면서 척(10)이 클램핑 또는 언클램핑작동되는바, 도 3에서는 탄성부(20)에 의해 로드봉(12)이 후방향으로 이송시 척(10)이 가공물(A)을 클램핑작동하고, 밀편부(30)에 의해 전방향으로 이송시 가공물(A)이 언클램핑작동되는 상태를 도시한다.

한편, 상기 척(10)이 가공물(A)의 외경을 외측에서 내측방향으로 클램핑하여 가공공정을 수행하는 방식에 적용되고, 이와 반대로 척(10)이 가공물(A)의 내경을 내측에서 외측방향으로 클램핑하여 가공공정을 수행하는 방식에서는 탄성부(20)가 로드봉(12)을 전방향으로 가압하고, 밀편부(30)에 의해 로드봉(12)이 후방향으로 이송되어 클램핑 또는 언클램핑작동되도록 구조변경 가능하다.

이때, 상기 척(10)은 조(11)가 설치되면서 로드봉(12)과 연결되는 복수의 탄성편(14)과, 탄성편(14)이 수용되는 하우징(16)과, 탄성편(14)이 후방향으로 이송시 조(11)가 클램핑작동되도록 탄성편(14)과 하우징(16)이 대응하는 위치에 경사면(18)이 구비된다.

그리고 상기 탄성편(14)은 복수개로 분할되어 방사형으로 이격배치되면서 일단이 로드봉(12)과 연결되고, 다른 일단에 조(11)가 구비된다. 조(11)는 가공물(A)의 형상, 사이즈 및 클램핑 위치에 따라 교체가능하도록 탈부착가능하게 구비된다.

이에 상기 로드봉(12)이 후방향으로 이송시 탄성편(14)이 하우징(16) 내면에 형성된 경사면(18)을 타고 후방향으로 미끄럼운동되면서 조(11)와 함께 축소되어 가공물(A)이 클램핑되고, 반대로 로드봉(12)이 전방향으로 이송시 탄성편(14)이 확장되어 가공물(A)이 언클램핑된다.

또한, 본 발명에 따른 탄성부(20)는 로드봉(12)을 후방향으로 가압하여 척(10)이 클램핑상태로 유지되도록 구비된다. 상기 탄성부(20)는 복수의 스프링(22)이 구비되고, 스프링(22)은 일단이 공작기계(1) 본체 또는 구동축(2)에 지지되면서 다른 일단은 로드봉(12)을 후방향으로 가압하도록 구비되는바, 도 2 (a)에서는 스프링(22)의 다른 일단이 로드봉(12)에 구비되는 고정너트(22a)에 의해 지지되는 상태를 도시하고, 도 2 (b)(c)는 스프링(22)의 다른 일단이 로드봉(12)상에 구비되는 베어링(24)에 가압되고, 베어링(24)의 내륜은 로드봉(12) 단부에 구비되는 스토퍼(와셔, 너트)(22b)에 지지되어 스프링(22)의 탄성력이 베어링(24)을 통하여 로드봉(12)으로 전달되며, 이때 베어링(24)은 커버에 수용된 상태로 대기된다.

이에 상기 스프링(22) 탄성력에 의해 로드봉(12)이 상시 후방향으로 가압되고, 이때 로드봉(12)에 연결된 척(10)의 탄성편(14)이 후방향으로 당겨지면서 하우징(16)의 경사면(18)과 미끄럼운동되어 조(11) 간견이 축소되어 가공물(A)이 클램핑된다.

한편, 상기 탄성부(20)의 스프링(22)은 홀더(21)에 수용된 상태로 지지되고, 이때 홀더(21)는 복수개의 스프링(22)을 수용하여 일정한 등각으로 간격유지하면서 스프링(22)의 추가 장착이 용이하도록 복수개의 수납홀이 등각으로 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 밀편부(30)는 로드봉(12)을 전방향으로 가압하여 척(10)이 언클램핑되도록 구동부(32)에 의해 전후작동된다. 밀편부(30)는 구동부(32)에 의해 로드봉(12)을 직접가압하는 방식으로 설치가능하지만, 이때 구동부(32)의 부하를 감소시키고 저출력의 구동부(32)를 이용하여 작동가능하도록 도 2처럼 밀편부(30)는 일단이 힌지(34)를 축으로 선회되도록 설치되고, 다른 일단은 모터, 에어실린더를 포함하는 구동부(32)에 의해 전후이송되면서 로드봉(12)을 전방향으로 이송하도록 구비된다.

즉, 상기 밀편부(30)는 탄성부(20) 및 로드봉(12)을 가압하도록 탄성부(20)와 대향하는 위치에 설치되고, 구동부(32)의 작동에 의해 밀편부(30)가 힌지(34)를 축으로 선회되면서 탄성부(20) 또는 로드봉(12)을 가압하여 로드봉(12)이 전방향으로 이송되고, 이때 탄성편(14)이 하우징(16) 전방으로 돌출되면서 조(11) 간격이 확장되어 가공물(A)이 언클램핑된다.

그리고 상기 밀편부(30)는 탄성부(20)와 대향하는 위치에 가압롤러(31)가 구비되어, 밀편부(30)의 가압력이 가압롤러(31)를 통하여 전달됨에 따라 반복적인 가압작동으로 인한 밀편부(30)의 마모가 방지되고, 또 밀편부(30)의 가압력이 작용하는 중에도 구동축(2)의 회전이 허용되어 장비를 정지한 상태로 척을 회전시켜면서 조의 교체 또는 구조변경이 용이한 이점이 있다.

이때 구동부(32)는 가공물(A)을 교환시 척(10)을 일시적으로 언클램핑하기 위한 동력으로 사용되므로 모터 또는 에어실린더를 적용가능함에 따라 선반을 포함하는 공작기계의 척(10)이 무유압방식으로 제어된다. 이에 장비의 콤팩트화, 소음ㆍ중량 감소 및 오일누수로 인한 주변 오염이 미연에 방지되어 주변이 청결하게 유지됨과 더불어 미립자, 공기의 온ㆍ습도, 실내 압력 등이 일정하게 유지되어야 하는 클린룸에서 운전가능한 이점이 있다.

즉, 도 3 (a)와 같이 척(10)의 클램핑작동력이 탄성부(20)의 탄성력에 의해 유지되고, 도 3 (b)처럼 밀편부(30)가 일시적으로 작동하여 가공물(A)을 언클램핑되므로, 종래에 유압장치를 적용하지 않고도 가공공정 중에 클램핑력이 견고하게 유지되는 이점이 있다.

또한, 상기 밀편부(30)의 힌지(34)는 공작기계(1) 본체에서 길이조절가능하게 구비되는 연장바(35)상에 설치되어, 힌지(34)와 연결되는 밀편부(30)의 단부 위치가 조절되도록 구비된다. 상기 연장바(35)는 나사식으로 공작기계(1) 본체상에 연결되어 회전방향에 따라 길이가 조절되고, 연장바(35)의 길이에 따라 힌지(34)의 위치가 전후 방향으로 조절되어 구동부(32)의 작동에 따른 밀편부(30)의 작동구간이 변경된다.

이에 상기 연장바(35)에 의해 밀편부(30)의 작동범위를 변경하는 방식으로 로드봉(12)의 작동구간을 조절함으로서, 가공물(A)의 직경에 따라 척(10)의 탄성편 확장 또는 축소되는 범위가 간단하게 가변되는 이점이 있다.

10 : 척 20: 탄성부
30: 밀편부

Claims

공작기계(1)의 구동축(2)에 설치되어 로드봉(12)의 전후이송력에 의해 클램핑 또는 언클램핑 작동되도록 구비되는 척(10);
상기 로드봉(12)을 후방향으로 가압하여 척(10)이 클램핑상태로 유지되도록 구비되는 탄성부(20);
상기 로드봉(12)을 전방향으로 가압하여 척(10)이 언클램핑되도록 구동부(32)에 의해 전후작동되는 밀편부(30);
상기 척(10)은 조(11)가 설치되면서 로드봉(12)과 연결되는 복수의 탄성편(14)과, 탄성편(14)이 수용되는 하우징(16)과, 탄성편(14)이 후방향으로 이송시 조(11)가 클램핑작동되도록 탄성편(14)과 하우징(16)이 대응하는 위치에 경사면(18)이 구비되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 무유압 척킹장치.
삭제
제 1항에 있어서,
탄성부(20)는 복수의 스프링(22)이 구비되고, 스프링(22)은 일단이 공작기계(1) 본체 또는 구동축(2)에 지지되면서 다른 일단은 베어링(24)과 함께 설치되어 로드봉(12)을 후방향으로 가압하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 무유압 척킹장치.
제 1항에 있어서,
상기 밀편부(30)는 일단이 힌지(34)를 축으로 선회되도록 설치되고, 다른 일단은 모터, 실린더를 포함하는 구동부(32)에 의해 전후이송되면서 로드봉(12)을 전방향으로 이송하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 무유압 척킹장치.
제 3항에 있어서,
상기 밀편부(30)의 힌지(34)는 공작기계(1) 본체에서 길이조절가능하게 구비되는 연장바(35)상에 설치되어, 힌지(34)와 연결되는 밀편부(30)의 단부 위치가 조절되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 무유압 척킹장치.