KR20060097644A

KR20060097644A - 절삭 공구 홀딩 메커니즘 및 스핀들 유닛

Info

Publication number: KR20060097644A
Application number: KR1020060021779A
Authority: KR
Inventors: 타카스케 나카니시
Original assignee: 가부시키가이샤 나카니시
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2006-09-14
Also published as: CN100556614C; EP1700655A1; CN1830618A; JP2006247764A; JP4181556B2

Abstract

본 발명은 절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)의 탈/부착을 용이하게 하는 절삭 공구 홀딩 메커니즘 및 스핀들 유닛(20, 30, 70)에 관한 발명이다. 스핀들 유닛(20, 30, 70)은,

베어링(36, 37; 76a, 76b)에 의하여 하우징(38, 77) 안에서 회전 가능하게 지지되는 원통형주축(21, 31, 71)으로서, 그 후단에 계합부(21e, 31e, 71a, 60b, 61b, 62b, 63b)를 형성하여, 원통형주축(21, 31, 71) 내부로 삽입되는 절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)의 후단부에 형성되는 계합부(15, 83, 60a, 61a, 62a, 63a)와 계합되는 원통형주축,

고무 또는 수지 물질로 만들어지고, 원통형주축(21, 31, 71)의 전단 부근 원통형주축(21, 31, 71) 내부에 배치되는 환상 탄성 부재(22, 32, 72),

원통형주축(21, 31, 71)에 미끄러지도록 배치되어 환상 탄성 부재(22, 32, 72)에 맞닿는 슬라이딩 부재(23, 33, 73), 및

원통형주축(21, 31, 71)의 전단부에 탈착 가능하도록 배치되고, 슬라이딩 부재(23, 33, 73)를 통하여 환상 탄성 부재(22, 32, 72)를 누를 수 있는 시일링 부재(24, 34, 74)를 포함한다.

절삭 공구, 원통형주축, 소직경부, 대직경부, 환상 탄성 부재, 슬라이딩 블록, 다각형 각주부, 다각형 실린더부, 시일링 너트, 스핀들 유닛

Description

절삭 공구 홀딩 메커니즘 및 스핀들 유닛 {CUTTING TOOL HOLDING MECHANISM AND SPINDLE UNIT}

도 1(a) 내지 1(e)는 본 발명에 따른 스핀들 유닛의 실시예에서의 주요 부분을 나타내는 설명도.

도 2(a) 및 2(b)는 도 1(a)와는 다른 절삭 공구를 각각 나타내는 측면도.

도 3은 도 1(e)의 부분 확대도.

도 4(a) 내지 도 4(d)는 절삭 공구 및 원통형주축의 계합부의 다른 실시예를 각각 나타내는, 후단으로부터 바라본 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 스핀들 유닛의 실시예에 관한 단면도.

도 6은 도 5와는 다른, 본 발명에 따른 스핀들 유닛의 다른 실시예에 관한 단면도.

도 7은 종래 스핀들 유닛의 설명도.

본 발명은 절삭 공구 홀딩 메커니즘 및 스핀들 유닛에 관한 발명, 특히 치과용 기구, 외과용 기구, 공작기계 또는 이와 유사한 기계에 적용 가능한 절삭 공구 홀딩 메커니즘 및 스핀들 유닛에 관한 발명이다.

스핀들 유닛은 치과용 핸드피스, 외과용 핸드피스 및 공작기계와 같은 다양한 기계류에 구체화되고 사용된다. 종래 스핀들 유닛의 일례가 도 7에 도시되어 있다. 스핀들 유닛(50)은 그것의 전단부에 형성되어 있는 나사(51a) 및 중공(51b)을 가진 홀더(51), 전방 및 후방 테이퍼 표면(52a, 52b)을 가진 콜릿 척(52), 및 홀더(51)의 나사(51a) 위에 스크루 된 너트(53)를 포함한다. 너트(53)의 내부 둘레(53a) 상에, 콜릿 척(52)의 전방 테이퍼 표면(52a)과 상보적인 테이퍼 표면이 형성된다. 중공(51b)을 형성하는 홀더(51)의 내부 둘레 상에, 콜릿 척(52)의 후방 테이퍼 표면(52b)과 상보적인 테이퍼 표면이 형성된다. 콜릿 척(52)을 홀더(51)의 중공(51b) 안으로 삽입하고, 절삭 공구(54)의 후단을 콜릿 척(52) 안으로 삽입하며, 홀더(51)와 너트(53)에 의하여 콜릿 척(52)을 절삭 공구(54)를 향하여 누르기 위하여 홀더(51)의 전단부 상의 나사(51a) 위에 너트(53)를 조임으로써, 절삭 공구(54)는 홀더(51) 안에 고정된다.

이러한 종래의 절삭 공구 홀딩 메커니즘은 여러 가지 단점이 있다. 홀더와 너트의 테이퍼 표면은 정밀하게 가공하기가 힘들다. 불충분한 정밀도를 가진 테이퍼 표면은 콜릿 척의 테이퍼 표면과 불충분한 접촉을 낳아, 불리한 조건으로 흔들림, 진동, 및 스핀들의 마모를 초래할 수 있다. 콜릿 척, 홀더, 및 너트는 일반적으로 금속으로 제조되고, 그러므로 이러한 부품들 사이에서 간격이 형성되는 경향이 있으며 이 때문에 파편이 침투하게 된다. 콜릿 척은 그것의 원뿔형 표면 상에 서 압박되어, 그것의 원주 방향으로 미끄러지는 경향이 있으며, 홀더와 너트에 의한 강한 압력이 없으면 절삭 공구를 안전하게 고정할 수 없다. 게다가, 절삭 공구를 부착하기 위해서, 정렬이 이루어져야 하며, 이는 그것의 부착/탈착에 있어서 복잡성을 증대시킨다.

본 발명은 종래 기술에서 이러한 단점들에 비추어 만들어진다. 그러므로 본 발명의 목적은 절삭 공구 홀딩 메커니즘 및 스핀들 유닛을 제공하는 데 있으며, 이로 인해 구성 부품의 정밀도가 상대적으로 쉽게 만족 되며, 부품들 사이에 간격이 쉽게 형성되지 않으며, 절삭 공구가 쉽게 탈착 및 부착된다.

절삭 공구를 수용하기 위하여 원통형 주축을 가지고 있고, 상기 원통형주축은 베어링에 의하여 하우징 내에 회전가능하게 지지된 스핀들 유닛(20, 30, 70)용 절삭 공구 홀딩 메커니즘에 있어서:

상기 원통형주축에서 제공되는 계합부, 및 절삭 공구상에서 제공되는 계합부,

절삭 공구의 중간부에 형성되는 소직경부 또는 스텝,

고무 또는 수지 물질로 만들어지고, 상기 스텝 또는 소직경부를 대면하도록 절삭 공구와 원통형주축 사이에 형성된 틈 안에 배치되는 환상 탄성 부재,

상기 환상 탄성 부재에 맞닿도록 상기 틈 안에 미끄러지게 배치되는 슬라이딩 부재, 및

원통형주축의 전단부에 탈착가능하게 배치되고, 슬라이딩 부재를 통하여 환 상 탄성 부재를 누를 수 있는 시일링 부재를 포함하고,

상기 계합부들은 서로 맞물려서 원통형주축 안에서 절삭 공구의 상대적인 원주방향 움직임을 방지하고,

상기 환상 탄성 부재가 시일링 부재에 의해 슬라이딩 부재를 통하여 눌러질 때, 상기 환상 탄성 부재는 절삭 공구의 스텝 또는 소직경부에 대하여 눌러지도록 압축되고 변형되는 것을 특징으로 한다.

여기서 사용된 것과 같이, 절삭 공구는 치과용 치료 공구, 외과용 치료 공구, 공작기계용 공구, 및 이와 유사한 공구들을 포함하고, 절삭 공구 홀딩 메커니즘 및 스핀들 유닛은 치과용 장치, 외과용 장치, 공작기계, 또는 이와 유사한 기계에 응용될 수 있다.

원통형주축 안에서 절삭 공구의 상대적인 원주방향 운동을 막기 위한 계합부는, 절삭 공구의 후단 또는 중간부를 원통형이 아닌 형상(예를 들어, 하나의 평면을 가진 원통형상 또는 다각형 각주형상)으로 형성하고, 이러한 절삭 공구의 후단 또는 중간부의 형상과 상보적인 형상을 한 원통형 부분을 원통형주축에 형성함으로써 제공될 수 있다. 절삭 공구 홀딩 메커니즘이 상기한 계합부를 가지고 있는 상태에서는, 절삭 공구가 원통형주축 안으로 삽입되고 원통형주축에 위치될 때, 절삭 공구의 후단 또는 중간부는 원통형주축의 상보적인 원통형 부분과 계합되어 원통형주축 안에서 프리 스핀(free spinning)과 같은 절삭 공구의 상대적인 원주방향 움직임이 방지된다. 절삭 공구와 원통형주축 사이의 계합이 원통형주축의 회전 중에 유지되기만 하면 계합부의 정밀도는 충분하다. 그러므로 정밀도에 대한 요구는 종 래 제품과 비교하여 상당히 낮아지고, 제품의 생산을 촉진한다.

본 발명의 절삭 공구 홀딩 메커니즘에 따르면, 절삭 공구가 원통형주축 안으로 삽입되고 그 안에 위치하며, 시일링 부재가 원통형주축의 전단부 상에 조여질 때, 슬라이딩 부재는 고무 또는 수지 물질로 만들어진 환상 탄성 부재를 누르도록 미끄러지고, 이에 따라 환상 탄성 부재는 절삭 공구의 스텝 또는 소직경부와 가압 접촉되도록 탄성 변형된다. 이러한 절삭 공구와 환상 탄성 부재의 가압 접촉으로 인하여, 축방향 또는 원주방향의 미끄러짐, 프리 스핀, 또는 변위와 같은, 원통형주축에서 절삭 공구의 상대적인 움직임을 방지할 수 있다. 환상 탄성 부재의 탄성 변형은 절삭 공구와 원통형주축 사이의 틈을 차단하여 틈을 통하여 부스러기의 침투를 방지한다. 게다가, 시일링 부재를 원통형주축의 전단부 상에 조이거나 전단부로부터 풀어서 원통형주축에서 절삭 공구를 부착하거나 탈착할 수 있으므로, 절삭 공구의 부착 및 탈착이 종래 제품과 비교하여 상당히 용이하다.

본 발명의 절삭 공구 홀딩 메커니즘에 따르면, 절삭 공구의 전체 길이에 걸친 직경은 슬라이딩 부재 및 시일링 부재의 내부 직경보다 더 작게 하는 것이 좋다. 이러한 구조에서, 단순히 시일링 부재를 느슨하게 하는 것만으로, 환상 탄성 부재는 절삭 공구의 스텝 또는 소직경부와의 가압 접촉으로부터 해제되고, 절삭 공구와 환상 탄성 부재 사이에 공차가 형성된다. 이러한 공차 때문에, 시일링 부재와 슬라이딩 부재가 원통형주축으로부터 완전히 탈착되지 않고서도 절삭 공구를 원통형주축으로부터 빼낼 수 있게 되고, 그러므로 절삭 공구의 빠른 교체가 달성된다.

본 발명에 따르면, 스핀들 유닛이 제공되는데, 상기 스핀들 유닛은:

베이링에 의하여 하우징 내부에서 회전가능하도록 지지되는 원통형주축,

고무 또는 수지 물질로 만들어지고, 원통형주축의 전단 근처 원통형주축 내부에 배치되는 환상 탄성 부재,

상기 환상 탄성 부재에 맞닿도록 원통형주축 안에 미끄러지게 배치되는 슬라이딩 부재, 및

상기 원통형주축의 전단부에 탈착가능하도록 배치되고, 슬라이딩 부재를 통하여 환상 탄성 부재를 누를 수 있는 시일링 부재를 포함하고,

상기 원통형주축은 그 후단부에 계합부를 가지고 있어 원통형주축 안에 삽입되는 절삭 공구의 후단부에 형성된 계합부와 계합되는 것을 특징으로 한다.

이러한 스핀들 유닛에서, 슬라이딩 부재 및 시일링 부재의 내부 직경은 절삭 공구의 직경보다 더 크게 하는 것이 좋다.

(실시예)

본 발명은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스핀들 유닛의 주요 부분에 관하여 설명하는 도이다. 도 1(a)는 절삭 공구(10)의 측면도이고, 도 1(b)는 절삭 공구(10)의 후단을 나타내는 도이다.

절삭 공구(10)는 공작 기계와 같은 장치에 구체화되고 사용되는 어떤 공구라도 될 수 있다. 절삭 공구(10)는 소재를 절삭하기 위하여 자루의 전단에 형성되어 있는 절삭날(11)을 가지고 있다. 절삭날(11)과 접촉하며, 소직경부(13)가 자루의 전단부에 형성되어 있다. 대직경부(12)는 소직경부(13) 보다 상대적으로 더 두꺼운데, 소직경부(13)는 대직경부(12)보다 작은 직경을 가진다. 스텝(14)은 소직경부(13)와 대직경부(12) 사이에 형성된다. 다각형 각주부(15)는 자루의 후단부에 형성된다. 예를 들어, 다각형 각주부(15)는 볼트 머리와 같은 6각형 각주의 형상일 수 있다.

절삭 공구(10)의 대직경부(12), 소직경부(13), 및 스텝(14)은 도 1(a)에 도시된 것과 다른 어떠한 형상일 수도 있다. 즉, 도 2(a)는 소직경부(14a)를 가진 절삭 공구(10A)를 나타내는데, 소직경부(14a)는 자루부(12a, 13a) 사이에 형성되고, 반원형 단면을 가진 홈의 형상을 하고 있다. 도 2(b)는 소직경부(14b)를 가진 절삭 공구(10B)를 나타내는데, 소직경부(14b)는 자루부(12b, 13b) 사이에 형성되고, 직사각형 단면을 가진 홈의 형상을 하고 있다.

도 1(c)는 스핀들 유닛의 주요 부분(20)에 관한 측면도이고, 도 1(d)는 그것의 후단을 나타내는 도이며, 도 1(e)는 그것의 단면도이고, 도 3은 도 1(e)의 부분을 확대한 도이다.

스핀들 유닛의 주요 부분은 원통형주축(21), 환상 탄성 부재(22), 슬라이딩 부재(23), 및 시일링 너트(24)를 포함한다.

원통형주축(21)은 그 안에 절상 공구(10)을 수용하기 위하여 원통 형상을 하고 있다. 원통형주축(21)의 전단부에서, 그 외부 표면상에 나사(21a)가 형성되어 있고, 다른 부분보다 비교적 큰 내부 직경을 가지고 있는 대내직경부(larger inner diameter section, 21b)가 그 내부 표면상에 형성되어 있다. 대내직경부(21b)의 후방에 소내직경부(smaller inner diameter section, 21c)가 있고, 스텝(21d)이 대내직경부(21b)와 소내직경부(21c) 사이에 형성되어 있다. 원통형주축(21)의 후단부에서, 다각형 실린더부(21e)가 내부에 형성되어 있고, 나사(21f)가 외부 표면에 형성되어 있다. 나사(21f)는 선택 사항이며, 후단부의 외부 표면은 매끄러운 표면일 수 있다.

상술한 실시예에서, 절삭 공구(10) 및 원통형주축(21)의 계합부는 절삭 공구(10) 자루의 후단에 있는 다각형 각주부(15)를 제공하고, 원통형주축(21)의 후단에 있는 다각형 실린더부(21e)를 제공함으로써 형성된다. 그러나. 계합부는 도 4(a) 내지 도 4(d)에 도시된 바와 같이 계합부(60 내지 63)에 의해 선택적으로 형성될 수 있다. 상세하게는, 하나의 평면을 가진 원통형 몸체(60a), 두 개의 마주하는 평면을 가진 원통형 몸체(61a), 십자 형상의 교차부를 가지는 축형 몸체(62a), 또는 하나 이상의 위치로부터 뻗어나온 하나 또는 복수 개의 축형 몸체(63a)가 자루의 후단에 제공되고, 절삭 공구의 후단에 결합될 상보적 형상을 가진 원통형 부(60b 내지 63b)가 원통형주축의 후단에 제공되고, 그에 따라 계합부(60 내지 63)를 형성한다.

환상 탄성 부재(22)는 고무나 수지 물질과 같은 외부 힘에 의해 탄성적으로 변형되는 물질로 이루어진다. 슬라이딩 부재(23)는 환상 부재이고, 원통형주축(21)의 대내직경부(21b) 내부로 슬라이딩 부재(23)가 삽입될 수 있도록 하는 외부 직경, 및 절삭 공구(10)의 소직경부(13) 주위로 슬라이딩 계합될 수 있도록 하고 절삭 공구(10)의 대직경부(12)보다 큰 내부 직경을 가지고 있다. 시일링 너트(24)는 원통형주축(21)의 전단부 상의 나사(21a) 위로 조여지고, 또한 시일링 너트(24)는, 반경방향 안쪽으로 뻗어나와 슬라이딩 부재(23)가 맞닿는 표면을 제공하며 절삭 공구(10)의 대직경부(12)의 직경보다 더 큰 내부 직경을 가진 환상 내부 돌출부(24a)를 가지고 있다.

도 1(e) 및 도 3에 도시된 바와 같이, 절삭 공구(10)가 원통형주축(21) 내부로 삽입되고 그 안에 위치할 때, 스텝(14 및 21d)은 일반적으로 서로 정렬되고, 절삭 공구(10)의 소직경부(13)와 원통형주축(21)의 대내직경부(21b) 사이에 틈이 형성된다. 환상 탄성 부재(22)는 스텝(14 및 21d)에 맞닿도록 틈 안에 배치되고, 슬라이딩 부재(23)는 환상 탄성 부재(22)에 맞닿도록 틈 안에 배치된다. 시일링 너트(24)는 원통형주축(21)의 전단부에서 나사(21a) 위로 조여져서, 내부 돌출부(24a)가 슬라이딩 부재(23)에 맞닿도록 한다. 그러므로, 조여진 시일링 너트(24)는 슬라이딩 부재(23)을 미끄러지게 하여, 차례로 환상 탄성 부재(22)를 눌러 탄성 변형되도록 한다. 이러한 탄성 변형에 의하여, 환상 탄성 부재(22)는 반경방향 안쪽으로 뻗어나와 절삭 공구(10)의 소직경부(13) 및 스텝(14)의 접촉부를 누르고, 이에 따라 절삭 공구(10)의 축 방향 및 원주 방향의 운동을 방지한다.

역으로, 시일링 너트(24)가 느슨해질 때, 환상 탄성 부재(22)는 소직경부(13) 및 절삭 공구(10)의 스텝(14)과의 압력 접촉이 해제되고, 절삭 공구(10)와 환상 탄성 부재(22) 사이에 공차가 형성된다. 절삭 공구(10)의 대직경부(12) 및 소직경부(13)의 직경은 슬라이딩 부재(23) 및 시일링 너트(24)의 내부 직경보다 작기 때문에, 슬라이딩 부재(23)와 시일링 너트(24)가 원통형주축(21)으로부터 완전히 분리되지 않고서 원통형주축(21)으로부터 절삭 공구(10)를 빼낼 수 있다. 따라서 절삭 공구(10)를 빨리 교체할 수 있다.

절삭 공구(10)가 원통형주축(21) 내부로 삽입되고 그 내부에 위치할 때, 절삭 공구(10)의 다각형 각주부(15)는 원통형주축(21)의 다각형 실린더부(21e)와 계합되어, 원통형주축(21) 안에서 프리 스핀과 같은 절삭 공구(10)의 상대적인 원주방향 움직임이 방지된다.

도 5는 외과용 핸드피스에서 구체화된 본 발명에 따른 스핀들 유닛을 도시한다. 도 5의 실시예에서 주요 부분은 도 1의 경우와 동일한 요소로 구성되어 있지만, 몇몇 부재들은 다소 다른 형상으로 형성된다. 상세하게는, 도 5에서 스핀들 유닛(30)의 주요 부분은 원통형주축(31), 환상 탄성 부재(32), 슬라이딩 부재(33), 및 시일링 너트(34)로 구성되고, 슬라이딩 부재(33)의 형상 및 슬라이딩 부재(33)와 시일링 너트(34) 사이의 계합 방법을 제외하고는 도 1에서의 스핀들 유닛의 주요 부분과 대체로 동일하다.

슬라이딩 부재(33)는 그 안에 절삭 공구(도면에 미 도시)를 삽입하도록 하는 내부 직경을 가진 환상 부재이다. 슬라이딩 부재(33)는 원통형주축(31)의 대내직경부로 삽입되는 삽입부(33a), 및 원통형주축(31)으로부터 축방향으로 뻗어나가는 외부 돌기(33b), 시일링 너트(34)의 내향(inward) 돌출편(34a)과 결합되는 플랜지 부(33c)를 가지고 있다.

이러한 구조를 가진 도 5의 스핀들 유닛(30)에서, 시일링 너트(34)가 원통형 주축(31) 위로 조여질 때, 내향 돌출부(34a)는 슬라이딩 부재(33)의 플랜지 부(33c)에 맞닿고, 원통형주축(31) 안으로 슬라이딩 부재(33)를 민다. 차례로, 슬라이딩 부재(33)는 환상 탄성 부재(32)를 눌러 탄성 변형이 일어나도록 한다. 이러한 탄성 변형에 의하여, 환상 탄성 부재(32)는 반경방향 안쪽으로 뻗어나와 절삭 공구의 소직경부 및 스텝의 접촉부를 누르고, 이에 따라 절삭 공구의 축 방향 및 원주 방향 미끄러짐과 프리 스핀을 방지한다.

역으로, 시일링 너트(34)가 느슨해질 때, 시일링 너트(34)가 원통형주축(31)으로부터 완전히 분리되지 않고서 원통형주축(31)으로부터 절삭 공구를 빼낼 수 있다. 따라서, 도 1의 실시예에서와 같이, 절삭 공구(10)를 빨리 교체할 수 있다.

도 1의 실시예에서와 유사하게, 스핀들 유닛(30)에서 또한, 절삭 공구가 원통형주축(31) 안으로 삽입되고 그 안에 위치할 때, 절삭 공구의 다각형 각주부는 원통형주축(31)의 다각형 실린더부와 계합되어, 원통형주축(31) 안에서 프리 스핀과 같은 절삭 공구의 상대적인 원주방향 움직임이 방지된다.

주요 부분 이외에 도 5의 스핀들 유닛의 구조를 간략히 설명한다. 원통형주축(31)은 베어링 시일 캡(39)으로 시일된 전방 베어링(36) 및 후방 베이링(37)에 의해 하우징(38)안에 지지된다. 원통형주축-측 기어(35)는 원통형주축(31)의 외부 표면에 고정되어 있고, 구동-측 기어(40)은 원통형주축-측 기어(35)와 치합 되도록 배열되어 있다. 구동-측 기어(40)는 구동축(41)을 통하여 구동부(도면 미 도시)로부터 전달되는 동력에 의해 회전된다. 각각의 전방 및 후방 베어링 시일 캡(39)은 원통형주축(31)에 고정된 로터리 캡(39a)과, 하우징(38)에 고정된 고정 캡(39b)으 로 구성된다. 캡(39a, 39b)은 그 사이에 틈을 두고 배치되어 있으며, 이 틈은 베어링 내부로 먼지의 침투를 막기 위하여 먼지 방지 래버린스를 제공한다. 원통형주축(31)의 후단은 축 부재(42)로 시일된다.

도 6은 공작 기계에 구체화되기 위한 구조를 하고 있는 본 발명에 따른 스핀들 유닛을 도시한다. 도 6의 실시예의 주요 부분은 도 1의 경우와 같이 동일한 요소로 구성되어 있는 반면에, 몇몇 부재는 다소 다른 형상과 크기로 형성된다. 도 6에서 스핀들 유닛(70)의 주요 부분은 원통형주축(71), 환상 탄성 부재(72), 슬라이딩 부재(73), 및 시일링 너트(74)로 구성된다. 스핀들 유닛(70)에서, 시일링 너트(74)가 원통형주축(71) 위에 조여질 때, 너트(74)의 내향 돌출부(74a)는 슬라이딩 부재(73)에 맞닿고, 그것을 원통형주축(71) 방향으로 누른다. 차례로, 슬라이딩 부재(73)는 환상 탄성 부재(72)를 눌러 탄성 변형을 일으킨다. 이러한 탄성 변형에 의하여, 환상 탄성 부재(72)는 반경방향 안쪽으로 뻗어나와 절삭 공구(80)의 소직경부(81) 및 스텝(82)의 접촉부를 누르고, 이에 따라 절삭 공구(80)의 축 방향 및 원주 방향 미끄러짐과 프리 스핀을 방지한다.

역으로, 시일링 너트(34)가 느슨해질 때, 시일링 너트(74)가 원통형주축(71)으로부터 완전히 분리되지 않고서 원통형주축(71)으로부터 절삭 공구(80)를 빼낼 수 있다. 따라서, 도 1 및 도 5의 실시예에서와 같이, 절삭 공구(80)를 빨리 교체할 수 있다.

상술한 실시예들에서와 유사하게, 스핀들 유닛(70)에서 또한, 절삭 공구(80)의 다각형 각주부(83)는 원통형주축(71)의 다각형 실린더부(71a)와 계합되어, 원통 형주축(71) 안에서 프리 스핀과 같은 절삭 공구(80)의 상대적인 원주방향 움직임이 방지된다.

주요 부분 이외에 도 6의 스핀들 유닛(70)의 구조를 간략히 설명한다. 원통형주축(71)의 후단에 링크 부재(75)가 제공되는데, 여기에 구동 유닛(도면에 미 도시)이 연결되어 구동부(도면에 미 도시)로부터 전달되는 동력에 의해 원통형주축(71)을 회전하도록 한다. 원통형주축(71)은 전방 및 후방 베어링(76a, 76b)에 의해 하우징(77) 내부에서 회전가능하도록 지지된다. 전방 베어링(76a)은 베어링 고정 부재(78a) 및 베어링 시일 캡(78b)으로 시일되고, 반면에 후방 베어링(76b)는 베어링 고정 부재(79)로 시일된다. 베어링 고정 부재(78a) 및 베어링 시일 캡(78b)은 그 사이에 틈을 두고 배치되어 있으며, 이 틈은 베어링 내부로 먼지의 침투를 막기 위하여 먼지 방지 래버린스를 제공한다.

본 발명에 의하면, 원통형주축의 계합부와 절삭 공구의 계합부는 서로 계합되고, 고무 또는 수지 물질로 만들어진 환상 탄성 부재는 탄성 변형되어 절삭 공구의 스텝 또는 소직경부와 가압 접촉을 일으킨다. 그러므로 미끄러짐과 프리 스핀, 또는 축방향 변위를 포함한 원주방향의 움직임과 같이, 원통형주축 내에서 절삭 공구의 상대적 움직임이 방지된다. 이런 부품들은 어떠한 테이퍼 표면도 가지지 않고, 대체로 직선형상으로 만들어지므로, 생산 중 정확도가 쉽게 만족되고, 흔들림, 진동, 및 원통형주축과 절삭 공구의 마모가 방지될 수 있다. 게다가, 환상 탄성 부재의 탄성 변형은 원통형주축과 절삭 공구 사이의 틈을 줄여, 이러한 부품들 사 이에 틈이 좀처럼 형성되지 않도록 하고, 부스러기의 침투를 효과적으로 방지한다. 덧붙여, 절삭 공구는 환상 탄성 부재에 의하여 전체 원주 방향에서 균일하게 압박되므로, 정렬되는 효과 또한 얻을 수 있다.

Claims

절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)를 수용하기 위하여 원통형 주축(21, 31, 71)을 가지고 있고, 상기 원통형주축은 베어링(36, 37; 76a, 76b)에 의하여 하우징(38, 77) 내에 회전가능하게 지지된 스핀들 유닛(20, 30, 70)용 절삭 공구 홀딩 메커니즘에 있어서:

상기 원통형주축(21, 31, 71)에서 제공되는 계합부(21e, 31e, 71a, 60b, 61b, 62b, 63b), 및 절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)상에 제공되는 계합부(15, 83, 60a, 61a, 62a, 63a),

절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)의 중간부에 형성되는 소직경부(13, 14a, 14b, 81) 또는 스텝(14, 82),

고무 또는 수지 물질로 만들어지고, 상기 스텝(14, 82) 또는 소직경부(13, 14a, 14b, 81)를 대면하도록 절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)와 원통형주축(21, 31, 71) 사이에 형성된 틈 안에 배치되는 환상 탄성 부재(22, 32, 72),

상기 환상 탄성 부재(22, 32, 72)에 맞닿도록 상기 틈 안에 미끄러지게 배치되는 슬라이딩 부재(23, 33, 73), 및

원통형주축(21, 31, 71)의 전단부에 탈착가능하게 배치되고, 슬라이딩 부재(23, 33, 73)를 통하여 환상 탄성 부재(22, 32, 72)를 누를 수 있는 시일링 부재(24, 34, 74)를 포함하고,

상기 계합부들은 서로 맞물려서 원통형주축(21, 31, 71) 안에서 절삭 공구 (10, 10A, 10B, 80)의 상대적인 원주방향 움직임을 방지하고,

상기 환상 탄성 부재(22, 32, 72)가 시일링 부재(24, 34, 74)에 의해 슬라이딩 부재(23, 33, 73)를 통하여 눌러질 때, 상기 환상 탄성 부재는 절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)의 스텝(14, 84) 또는 소직경부(13, 14a, 14b, 81)에 대하여 눌러지도록 압축되고 변형되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 홀딩 메커니즘.
제 1 항에 있어서,

상기 절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)의 길이 방향에 걸친 직경이 슬라이딩 부재(23, 33, 73) 및 시일링 부재(24, 34, 74)의 내부 직경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 절삭 공구 홀딩 메커니즘.
스핀들 유닛(20, 30, 70)에 있어서:

베이링(36, 37; 76a, 76b)에 의하여 하우징(38, 77) 내부에서 회전가능하게 지지되는 원통형주축(21, 31, 71),

고무 또는 수지 물질로 만들어지고, 원통형주축(21, 31, 71)의 전단 근처 원통형주축 내부에 배치되는 환상 탄성 부재(22, 32, 72),

상기 환상 탄성 부재(22, 32, 72)에 맞닿도록 원통형주축(21, 31, 71) 안에 미끄러지게 배치되는 슬라이딩 부재(23, 33, 73), 및

상기 원통형주축(21, 31, 71)의 전단부에 탈착가능하게 배치되고, 슬라이딩 부재(23, 33, 73)를 통하여 환상 탄성 부재(22, 32, 72)를 누를 수 있는 시일링 부 재(24, 34, 74)를 포함하고,

상기 원통형주축(21, 31, 71)은 그 후단부에 계합부(21e, 31e, 71a, 60b, 61b, 62b, 63b)를 가지고 있어, 원통형주축(21, 31, 71) 안에 삽입되는 절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)의 후단부에 형성된 계합부(15, 83, 60a, 61a, 62a, 63a)와 계합되는 것을 특징으로 하는 스핀들 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 슬라이딩 부재(23, 33, 73) 및 상기 시일링 부재(24, 34, 74)의 내부 직경이 상기 절삭 공구(10, 10A, 10B, 80)의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 스핀들 유닛.