KR20120034221A

KR20120034221A - 물품위치결정기구

Info

Publication number: KR20120034221A
Application number: KR20127002832A
Authority: KR
Inventors: 이치로 키타우라; 타카유키 무네치카
Original assignee: 파스칼 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-04-10
Also published as: TW201105441A; EP2452769A4; JP2011016192A; US20120112398A1; WO2011004732A1; CN102470450A; EP2452769A1; US9061387B2; JP5385709B2

Abstract

본 발명의 물품 위치결정기구(10)는, 기계장치의 가동부재의 부착부(2)에 부품 또는 공구로 이루어지는 물품을 위치결정하는 동시에 회전구속하기 위해, 물품이 고정된 홀더부재(11)와 부착부에 고정된 프레임형 부재(12)를 구비하고, 홀더부재(11)는, 위치결정용 규제면(17)과, 정다각형으로 형성되고 또한 부착부쪽으로 이행할수록 축심(2a)과 가까워지도록 경사진 테이퍼 걸림결합 수형부(18)를 가지며, 프레임형 부재(12)는, 위치결정용 규제면(17)을 받으며 축심방향으로 위치결정하는 기준면(37)과, 정다각형으로 형성되고 또한 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 동일 방향으로 경사진 테이퍼 걸림결합 암형부(38)를 가지며, 홀더부재(11)를 부착부(2)에 고정수단(4)에 의해 고정할 때, 축심(2a)으로부터 이격되는 지름방향과 부착부(2)에 접근하는 방향으로의 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 외주측벽부(12a)의 탄성변형을 통해, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)가 테이퍼 걸림결합 암형부(38)에 밀착상태로 걸림결합하도록 구성되어 있다.

Description

물품위치결정기구{ARTICLE POSITIONING MECHANISM}

본 발명은 물품 위치결정기구에 관한 것으로서, 특히 부품 또는 공구로 이루어지는 물품을 테이퍼 걸림결합 수형부(雄部)를 갖는 홀더부재에 유지시키고, 기계장치의 가동부재의 부착부에 테이퍼 걸림결합 암형부(雌部)를 갖는 프레임형 부재를 설치하여, 테이퍼 걸림결합 수형부를 테이퍼 걸림결합 암형부에 밀착상태로 걸림결합시킴으로써 위치결정 및 회전구속을 수행하는 것에 관한 것이다.

종래, 공작기계나 로봇 등의 각종 기계장치에 있어서, 작업물을 가공할 경우에 이러한 작업에 제공되는 부품 또는 공구로 이루어지는 물품을, 각종 기계장치의 가동부재의 부착부에 대하여, 홀더부재를 통해 위치결정하는 동시에 회전을 구속해야만 한다. 이를 위해, 양호한 정밀도로 위치결정할 수 있으면서 또한 확실한 회전구속이 가능한 각종 물품 위치결정기구가 개발되어 실용화되고 있다. 특히, 공작기계에서는, 작업물을 높은 정밀도로 가공하기 위해서는 회전공구나 선삭(旋削)공구 등을 유지시킨 공구홀더를, 공작기계의 주축이나 터릿(turret)에 대해 높은 정밀도로 위치결정하고 확실하게 회전구속할 필요가 있다.

여기서, 상기 물품 위치결정기구로서, 예컨대 특허문헌 1에는, 공구대의 터릿에 공구홀더를 높은 정밀도로 위치결정하기 위한 위치결정기구가 개시되어 있다. 상기 위치결정기구에서는, 공구홀더의 터릿 부착면 외주 근방부에 4개의 오목형상의 키 홈을 형성하고, 공구대의 터릿의 홀더 부착면에 상기 키 홈에 대응되는 3개의 볼록형상의 키를 형성하고 있다. 공구 홀더를 터릿에 부착할 경우, 공구홀더의 부착면을 터릿의 부착면에 맞닿게 하여 4개 중 3개의 키 홈을, 이들에 대응되는 3개의 키에 각각 걸림결합함으로써, 공구 홀더를 터릿의 부착면에 대해 연직방향과 수평방향으로 위치결정하며 또한 회전구속할 수가 있다.

일본 특허공개공보 제2006-167862호

그러나, 상기 특허문헌 1의 위치결정기구에서는, 복수의 키의 걸림결합면에, 복수의 키 홈의 걸림결합면을 확실하게 걸림결합시키기 위해, 각 키와 이것에 대응되는 각 키 홈의 사이즈를 미세 조절해야만 한다. 이러한 미세 조절은, 최종적으로는 사람의 손으로 조정할 필요가 있으며, 이러한 작업에는 다대한 노력과 시간이 소요된다. 복수의 키와 복수의 키 홈을 각각 걸림결합시키기 위해서는, 어느 하나의 키의 걸림결합면과 키 홈의 걸림결합면의 사이에 약간의 틈새가 발생하므로, 위치결정의 정밀도를 예컨대 2, 3㎛까지 높이기가 곤란하게 된다.

또, 공구 홀더의 터릿 부착면을 터릿의 홀더 부착면에 맞닿게 하면서, 복수의 키 홈을 대응하는 키에 각각 걸림결합시키는 작업은 수고스럽기 때문에, 키 홈의 걸림결합면과 키의 걸림결합면을 접촉시켜 손상이 발생함에 따라 내구성이 저하될 우려가 있다. 더욱이, 복수의 키와 키 홈에 의해 위치결정할 경우, 이들의 구성부재가 작은 사이즈이면 키나 키 홈의 강성(剛性)이 떨어지며 회전구속력이 약해지게 된다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 고정밀도의 위치결정이 가능하며 또한 확실한 회전구속이 가능한 물품 위치결정기구를 제공하는 것, 강도와 내구성이 뛰어난 물품 위치결정기구를 제공하는 것 등이다.

본 발명의 물품 위치결정기구는, 기계장치의 가동부재의 부착부에 부품 또는 공구로 이루어지는 물품을 위치결정하는 동시에 회전구속하기 위한 물품 위치결정기구로서, 상기 물품이 고정된 홀더부재와 상기 부착부에 고정된 프레임형 부재를 구비하고, 상기 홀더부재는, 상기 부착부의 축심과 직교하는 형상의 위치결정용 규제면과, 상기 축심과 직교하는 방향의 단면이 외측으로 볼록한 복수의 원호형상 모서리부와 복수의 변(邊)부분을 갖는 정다각형적 형상으로 형성되고 또한 상기 부착부쪽으로 이행할수록 상기 축심과 가까워지도록 경사진 테이퍼 걸림결합 수형부를 가지며, 상기 프레임형 부재는, 상기 위치결정용 규제면을 받으며 상기 축심방향으로 위치결정하는 기준면과, 상기 축심과 직교하는 방향의 단면이 외측으로 볼록한 복수의 원호형상 모서리부와 복수의 변부분을 갖는 정다각형적 형상으로 형성되고 또한 상기 테이퍼 걸림결합 수형부와 동일 방향으로 경사진 테이퍼 걸림결합 암형부를 가지며, 상기 홀더부재를 상기 부착부 또는 프레임형 부재에 고정수단에 의해 고정할 때, 상기 축심으로부터 이격되는 지름방향과 상기 부착부로 접근하는 방향으로의 상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 외주측벽부의 탄성변형을 통해, 상기 테이퍼 걸림결합 수형부가 테이퍼 걸림결합 암형부에 밀착상태로 걸림결합하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 홀더부재를 상기 부착부 또는 프레임형 부재에 고정수단에 의해 고정할 때, 상기 축심으로부터 이격되는 지름방향과 상기 부착부로 접근하는 방향으로의 상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 외주측벽부의 탄성변형을 통해, 상기 테이퍼 걸림결합 수형부가 테이퍼 걸림결합 암형부에 밀착상태로 걸림결합하므로, 이러한 물품 위치결정기구에 의해, 물품이 고정된 홀더부재를 부착부에 대해 높은 정밀도로 위치결정할 수 있으며 회전을 확실하게 구속할 수가 있다. 특허문헌 1의 복수 세트의 키와 키 홈과 같이 작은 구성부재를 사용하여 위치결정하고 회전구속하는 경우에 비해, 본원에서는 정다각형적 형상의 테이퍼 걸림결합 암수형부를 사용하여 위치결정 및 회전구속하므로, 위치결정기구의 강성을 높일 수가 있다. 1세트의 테이퍼 걸림결합 수형부와 테이퍼 걸림결합 암형부를 걸림결합시키므로, 복수 세트의 키 홈과 키의 조합과 비교하여 원활히 걸림결합시킬 수 있으며, 걸림결합면에 대한 불필요한 접촉을 회피할 수 있기 때문에, 내구성이 뛰어난 물품 위치결정기구가 얻어진다.

본 발명의 상기 구성에 추가하여 다음과 같은 각종 구성을 채용하여도 무방하다.

(1) 상기 테이퍼 걸림결합 수형부의 상기 복수의 변 부분의 각각은, 그 중앙부에 형성된 릴리프 오목부와, 상기 릴리프 오목부의 양측에 형성된 한 쌍의 접촉면을 가지며, 상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 상기 복수의 변부분의 각각은, 그 중앙부에 형성된 릴리프 오목부와, 상기 릴리프 오목부의 양측에 형성된 한 쌍의 접촉면을 갖는다. 이러한 구성에 따르면, 테이퍼 걸림결합 수형부와 테이퍼 걸림결합 암형부가 밀착상태로 걸림결합할 때, 한 쌍의 접촉면에 의해 밀착 부위의 수가 2배가 되어 부착부의 축심과 직교하는 방향으로의 위치결정 정밀도와 회전구속력이 향상된다. 또한, 변부분에 릴리프 오목부를 설치함으로써 한 쌍의 접촉면의 압축응력이 증대되므로, 지름확대방향으로의 탄성변형을 촉진시켜 밀착성을 향상시킬 수가 있다. 더욱이, 릴리프 오목부의 표면을 연마가공할 필요가 없으므로 연마가공비용을 저감시킬 수가 있다.

(2) 상기 테이퍼 걸림결합 수형부와 상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 정다각형적 형상이 정사각형적 형상이며, 상기 테이퍼 걸림결합 수형부의 복수의 변부분의 각각이 외측으로 약간 부푼 원호형상으로 형성되고, 상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 복수의 변부분의 각각이 외측으로 약간 부푼 원호형상으로 형성된다. 이러한 구성에 따르면, 테이퍼 걸림결합 수형부와 테이퍼 걸림결합 암형부가 밀착상태로 걸림결합할 때, 테이퍼 걸림결합 수형부의 변부분과 테이퍼 걸림결합 암형부의 변부분의 접촉면적이 증가하여, 높은 정밀도로 공구홀더를 센터링할 수 있어 구심성(求心性)을 향상시킬 수가 있다.

(3) 상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 외주측벽부의 안쪽에는, 상기 테이퍼 걸림결합 수형부가 상기 테이퍼 걸림결합 암형부에 밀착상태로 걸림결합할 때의 상기 부착부에 접근하는 방향으로의 탄성변형을 촉진하기 위한 링형상 공간이 형성된다. 이러한 구성에 따르면, 상기 링형상 공간에 의해, 상기 프레임형 부재의 테이퍼 걸림결합 암형부의 상기 부착부에 접근하는 방향으로의 탄성변형을 촉진할 수가 있다.

(4) 상기 홀더부재는, 상기 테이퍼 걸림결합 수형부를 형성하는 걸림결합 수형부 형성부재와, 상기 걸림결합 수형부 형성부재가 복수의 볼트로 고정되는 홀더 본체를 갖는다. 이러한 구성에 따르면, 상기 홀더 본체에 테이퍼 걸림결합 수형부를 일체적으로 형성하는 경우보다 생산성이 향상되며, 상기 걸림결합 수형부 형성부재는, 복수의 볼트로 홀더 본체에 고정되므로, 각종 형상의 홀더 본체에 적용가능하다.

(5) 상기 기계장치의 가동부재는, 터릿식 선반의 터릿이며, 상기 터릿은 그 외주부에 복수의 상기 부착부를 가지고, 이들 부착부에 상기 프레임형 부재가 각각 설치된다. 이러한 구성에 따르면, 상기 터릿식 선반의 터릿의 복수의 부착부에 대하여, 복수의 홀더 부재를 높은 정밀도로 위치결정하며 또한 확실하게 회전구속할 수가 있다.

(6) 상기 프레임형 부재는, 상기 부착부에 복수의 녹핀(knock pin)으로 위치결정되어 복수의 볼트로 고정된다. 이러한 구성에 따르면, 상기 프레임형 부재는, 부착부에 대해 반복하여 탈부착 가능하므로 재현성이 향상되며, 상기 부착부에 테이퍼 걸림결합 암형부를 일체적으로 형성하는 경우보다 생산성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 터릿과 물품 위치결정기구의 사시도이다.
도 2는 터릿과 물품 위치결정기구의 주요부 확대 사시도이다.
도 3은 물품 위치결정기구의 사시도이다.
도 4는 물품 위치결정기구의 홀더부재의 측면도이다.
도 5는 물품 위치결정기구의 평면도이다.
도 6은 도 5의Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.
도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도이다.
도 8은 물품위치결정기구의 홀더부재의 저면도이다.
도 9는 도 8의 주요부 확대 저면도이다.
도 10은 물품위치결정기구의 프레임형 부재의 평면도이다.
도 11은 도 10의 주요부 확대 저면도이다.
도 12는 다른 변경형태에 관한 프레임형 부재의 평면도이다.
도 13은 다른 변경형태에 관한 기계장치와 물품위치결정기구의 측면도이다.

이하에서는 본 발명을 실시하기 위한 형태에 관해 도면에 기초하여 설명하도록 한다.

(실시예)

먼저, 본 발명의 물품위치결정기구(10)가 적용되는 터릿(1)에 대해 설명한다.

상기 터릿(1 ; 기계장치의 가동부재에 상당함)은, 터릿식 선반에 부착되는 것이다. 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 터릿(1)은, 링형상으로 구성되며, 그 외주부에 복수의 부착부(2)를 갖는다. 이들 부착부(2)에는, 물품위치결정기구(10)의 프레임형 부재(12)가 각각 설치되어 있다. 부착부(2)의 축심(2a)방향으로 추진하여 깎는 드릴(T1)이나 축심(2a)방향과 직교하는 방향으로 구멍을 내어 벌리는 엔드 밀(T2) 등의 회전공구를 유지시키는 회전공구용 홀더부재(11,11A)나, 바이트(S1,S2) 등의 선삭공구를 유지시키는 선삭공구용 홀더부재(11B,11C) 등의 복수의 홀더부재(11~11C)가, 복수의 부착부(2)에 프레임형 부재(12)를 통해 각각 고정되어 있다.

상기 터릿(1)은, 도시는 생략되어 있으나, 터릿식 선반의 공구대 본체에 회전구동이 가능하도록 지지되어 있다. 할출(割出) 기구(도시생략)에 의해, 터릿(1)을 회전시켜 터릿(1)에 부착된 복수의 홀더부재(11~11C) 중 예컨대 엔드밀(T1)이 유지된 회전공구용 홀더부재(11)를 가공위치로 분할하고, 회전구동기구(도시생략)에 의해, 홀더부재(11)에 유지된 회전공구(T1)를 회전시켜 작업물을 절삭가공할 수 있다.

여기서, 물품위치결정기구(10)에 대해 설명하겠는데, 터릿(1)에는 복수의 부착부(2)에 동일 구조의 복수의 물품위치결정기구(10)가 적용되어 있으므로, 여기서는 그 중 1개의 물품위치결정기구(10)에 대해 설명하도록 한다. 또, 홀더부재(11)에는 선삭공구용 홀더부재(11,11A)나 회전공구용 홀더부재(11B,11C)가 있는데, 여기서는 엔드밀(T1)을 고정한 회전공구용 홀더부재(11)를 예로 하여 설명하도록 한다.

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 터릿(1)의 복수의 부착부(2)에는 연직의 축심(2a)과, 홀더부재(11)에 유지된 회전공구(T1)의 회전축(도시생략)이 관통삽입되는 축구멍(3)과, 홀더부재(11)를 부착부(2)에 고정하기 위한 4개의 홀더(4)가 각각 나사결합되는 4개의 홀더구멍(5)과, 프레임형 부재(12)를 부착부(2)에 고정하기 위한 4개의 볼트(6)가 각각 나사결합되는 4개의 볼트구멍(7)과, 프레임형 부재(12)를 위치결정하기 위한 녹핀(8)이 삽입되는 2개의 핀 구멍(9)이 형성되어 있다. 또, 본 실시예의 터릿(1)은 그 외주부에 12개의 부착부(2)를 갖는다.

도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 물품위치결정기구(10)는 공구(T1)가 고정된 홀더부재(11)와, 부착부(2)에 고정된 프레임형 부재(12)를 구비한다. 상기 물품위치결정기구(10)는, 터릿(1)의 부착부(2)에 프레임형 부재(12)를 통해 홀더부재(11 ; 부품 또는 공구로 이루어진 물품에 상당함)를 위치결정하는 동시에 회전을 구속하기 위한 것이다.

다음으로, 프레임형 부재(12)에 대해 설명한다.

도 1~도 3, 도 6, 도 7, 도 10, 도 11에 나타낸 바와 같이, 프레임형 부재(12)는 평면에서 볼 때 정방형인 강제(鋼製)의 판형상 부재로 형성되어 있다. 프레임형 부재(12)는 개구(40)와, 외주측벽부(12a, 도 7 참조)와, 홀더부재(11)의 위치결정용 규제면(17)을 받으며 축심(2a) 방향으로 위치결정하는 기준면(37)과, 홀더부재(11)의 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 동일한 방향으로 경사진 테이퍼 걸림결합 암형부(38) 등을 갖는다. 프레임형 부재(12)는, 부착부(2)에 2개의 녹핀(8)으로 위치결정되어 4개의 볼트(6)로 고정되어 있다. 프레임형 부재(12)의 상면부에는, 그 한 변이 변 부분의 약 0.5~0.6배의 길이를 갖는 개구(40)가 형성되어 있다.

다음으로, 기준면(37)에 대해 설명한다.

도 2, 도 10에 나타낸 바와 같이 기준면(37)은, 프레임형 부재(12)의 상면으로 구성되어 있다. 상기 기준면(37)에는, 4개의 볼트(4)가 관통삽입되는 4개의 관통삽입 구멍(43)과, 4개의 볼트(6)가 삽입되는 볼트 장착구멍(44)과, 2개의 녹핀(8)이 삽입되는 2개의 핀 구멍(45)이 형성되어 있다.

다음으로, 테이퍼 걸림결합 암형부(38)에 대해 설명한다.

도 2, 도 3, 도 10, 도 11에 나타낸 바와 같이, 테이퍼 걸림결합 암형부(38)는, 축심(2a)과 직교방향의 단면이 외측으로 볼록한 4개의 원호형상 모서리부(46)와 4개의 변부분(47)을 가지며, 정사각형적 형상(의사(擬似) 정사각형 또는 대략 정사각형 또는 정사각형에 가까운 형상)으로 형성되어 있다. 테이퍼 걸림결합 암형부(38)는, 터릿(1)의 축심(1a)쪽으로 이행할수록 축심(2a)에 가까워지도록 경사형상으로 형성되어 있다. 테이퍼 걸림결합 암형부(38)는, 프레임형 부재(12)의 개구(40)의 상부 둘레벽(41)에 일체적으로 형성되어 있다. 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 복수의 변부분(47)의 각각이 외측으로 약간 부푼 미소한 곡률의 원호형상으로 형성되어 있다.

테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 복수의 변부분(47)의 각각은, 그 중앙부에 형성된 릴리프 오목부(48)와, 상기 릴리프 오목부(48)의 양측에 형성된 한 쌍의 접촉면(49)을 갖는다(도 11 참조). 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 릴리프 오목부(48)는, 프레임형 부재(12)의 개구(40)의 상부 둘레벽(41)에 축심(2a) 방향을 따라 얕은 홈형상으로 형성되어 있다. 릴리프 오목부(48)는 변부분(47)의 약 1/2의 영역에 형성되어 있다.

다음으로, 링형상 공간(40a)에 대해 설명한다.

도 3, 도 6, 도 7에 나타낸 바와 같이, 링형상 공간(40a)은, 개구(40)의 상부 둘레벽(41)의 안쪽에 형성되어 있다. 상기 링형상 공간(40a)은, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)가 테이퍼 걸림결합 암형부(38)에 밀착상태로 걸림결합할 때의 부착부(2)에 접근하는 방향으로(안쪽)의 탄성변형을 촉진하기 위한 것이다. 링형상 공간(40a)은, 개구(40)의 하부 둘레벽(42)의 내주측에 형성되어 있다.

다음으로, 홀더부재(11)에 대해 설명한다.

도 1~도 9에 나타낸 바와 같이, 홀더부재(11)는 테이퍼 걸림결합 수형부(18)를 형성하는 걸림결합 수형부 형성부재(14)와, 상기 걸림결합 수형부 형성부재(14)가 복수의 볼트(15)로 고정되는 홀더본체(16)를 갖는다.

다음으로, 홀더본체(16)에 대해 설명한다.

도 1~도 7에 나타낸 바와 같이, 홀더본체(16)는, 본체부(31)와, 걸림결합 수형부 형성부재(14)가 고정되는 평판부(32)와, 공구 유지부(33) 등으로 구성되어 있다. 상기 공구 유지부(33)에는, 엔드밀(T1)이 고정되어 있다. 엔드밀(T1)이 회전구동될 경우, 엔드밀(T1)의 회전축이 회전구동기구의 회전축에 연결되는데, 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. 상기 홀더본체(16)의 평판부(32)의 네 모서리부에는, 홀더부재(11)를 터릿(1)의 부착부(2)에 고정하기 위해, 4개의 볼트(4)가 삽입되는 4개의 볼트 장착구멍(34)이 형성되어 있다.

다음으로, 걸림결합 수형부 형성부재(14)에 대해 설명한다.

걸림결합 수형부 형성부재(14)는, 평면에서 볼 때 정방형인 강제의 판형상 부재로 형성되어 있다. 걸림결합 수형부 형성부재(14)는, 부착부(2)의 축심(2a)과 직교형상인 위치결정용 규제면(17)과, 부착부(2)쪽으로 이행할수록 축심(2a)에 가까워지도록 경사진 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와, 부착부(2)의 축구멍(3)에 연통되는 관통구멍(19)을 갖는다.

다음으로, 위치결정용 규제면(17)에 대해 설명한다.

도 3, 도 8에 나타낸 바와 같이, 위치결정용 규제면(17)은, 걸림결합 수형부 형성부재(14)의 바닥면쪽 네 모서리부에 있어서, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)보다 외측의 부분에 평면에서 볼 때 개방각이 약 45°인 원호형상으로 형성되어 있다. 이들 위치결정용 규제면(17)의 각각의 중심부에는, 볼트(4)가 관통삽입되는 관통삽입구멍(21)이 각각 형성되어 있다(도 6 참조). 상기 위치결정용 규제면(17)이, 기준면(37)에 맞닿아 축심(2a)방향 위치의 위치결정이 이루어진다.

이들 위치결정용 규제면(17)의 지름방향 내측에는, 얕은 링형상 오목홈(22)이 형성되어 있다. 얕은 링형상 오목홈(22)에는, 4개의 볼트(15)가 삽입되는 4개의 볼트 장착구멍과, 걸림결합 수형부 형성부재(14)를 홀더본체(16)에 위치결정하기 위한 2개의 녹핀이 삽입되는 2개의 핀 구멍(24)이 형성되어 있다.

다음으로, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)에 대해 설명한다.

도 3, 도 4, 도 6~도 9에 나타낸 바와 같이, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)는, 축심(2a)과 직교방향인 단면이 외측으로 볼록한 4개의 원호형상 모서리부(26)와 4개의 변부분(27)을 가지며, 정사각형적 형상(의사 정사각형 또는 대략 정사각형 또는 정사각형에 가까운 형상)으로 형성되어 있다. 테이퍼 걸림결합 수형부(18)는, 걸림결합 수형부 형성부재(14)의 바닥면으로부터 일체적으로 돌출하도록 형성되어 있다. 테이퍼 걸림결합 수형부(18)의 부착부(2)의 축심(2a)에 대한 경사각은, 7°~12°정도가 바람직하다(도 6, 도 7 참조). 테이퍼 걸림결합 수형부(18)의 4개의 변부분(27)의 각각은, 외측으로 약간 부푼 미소 곡률의 원호형상으로 형성되어 있다(도 9의 가상선 참조).

테이퍼 걸림결합 수형부(18)의 복수의 변부분(27)의 각각은, 그 중앙부에 형성된 릴리프 오목부(28)와, 상기 릴리프 오목부(28)의 양측에 모따기된 한 쌍의 접촉면(29)을 갖는다(도 9 참조). 테이퍼 걸림결합 수형부(18)의 릴리프 오목부(28)는, 걸림결합 수형부 형성부재(14)의 테이퍼면에 축심방향을 따라 얕은 홈형상으로 형성되어 있다. 릴리프 오목부(28)는 변부분의 약 1/2의 영역에 형성되어 있다.

상기 물품위치결정기구(10)는 홀더부재(11)를 프레임형 부재(12)를 통해 부착부(2)에 4개의 볼트(4 ; 고정수단)에 의해 고정할 때, 축심(2a)으로부터 이격되는 지름방향과 부착부(2)로 접근하는 방향으로의 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 외주측벽부(12a)의 수 ㎛의 탄성변형을 통해, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)가 테이퍼 걸림결합 암형부(38)에 밀착상태로 걸림결합하도록 구성되어 있다. 테이퍼 걸림결합 수형부(18)가 테이퍼 걸림결합 암형부(38)에 밀착상태로 걸림결합하고 있는 상태에서는, 원호형상 모서리부(26)와 원호형상 모서리부(46)의 사이와 릴리프 오목부(28)와 릴리프 오목부(48)의 사이에 미소한 틈새가 형성되며(도 6 참조), 한 쌍의 접촉면(29)이 한 쌍의 접촉면(49)에 밀착상태로 걸림결합된다(도 7 참조). 또, 홀더부재(11)를 프레임형 부재(12)에 볼트 등의 고정수단으로 고정하도록 구성하여도 무방하다.

다음으로, 물품위치결정기구(10)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

우선, 터릿(1)의 부착부(2)에 홀더부재(11)를 고정하기 위해, 홀더부재(11)의 걸림결합 수형부 형성부재(14)와 부착부(2)에 고정된 프레임형 부재(12)의 축심(2a) 둘레의 회전위상을 일치시킨 상태에서, 홀더부재(11)를 프레임형 부재(12)에 걸림결합시키고, 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 접촉면(49)에 테이퍼 걸림결합 수형부(18)의 접촉면(29)을 가볍게 맞닿게 한다. 또한, 이때 홀더부재(11)의 걸림결합 수형부 형성부재(14)의 4개의 위치결정용 규제면(17)과 프레임형 부재(12)의 기준면(37)의 사이에는 약 0.03~0.15㎛의 틈새가 형성된다.

다음으로, 4개의 볼트(4)를 홀더부재(11)의 볼트 장착구멍(34)에 각각 삽입하고, 걸림결합 수형부 형성부재(14)의 관통삽입구멍(21)과 프레임형 부재(12)의 관통삽입구멍(43)에 관통삽입시켜, 터릿(1)의 부착부(2)의 볼트 구멍(5)에 나사결합하여, 홀더부재(11)를 프레임형 부재(12)를 통해 부착부(2)에 고정하면, 축심(2a)으로부터 이격되는 지름방향과 부착부(2)에 접근하는 방향으로의 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 외주측벽부(12a)의 탄성변형을 통해, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)의 접촉면(29)이 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 접촉면(49)에 밀착상태로 걸림결합하며, 그 후, 위치결정용 규제면(17)이 기준면(37)에 맞닿아 상기 탄성변형이 멈추는 동시에 축심(2a)방향의 위치결정이 완료된다. 이러한 탄성변형은, 상부 둘레벽(41)의 지름방향 탄성 압축변형과 축심(2a)방향으로의 탄성변형을 포함하는 것이다.

홀더부재(11)의 위치결정용 규제면(17)을 프레임형 부재(12)의 기준면(37)에 밀착시킴으로써, 홀더부재(11)를 부착부(2)의 축심(2a)방향으로 높은 정밀도로 위치결정할 수 있다. 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 접촉면(49)을 테이퍼 걸림결합 수형부(18)의 접촉면(29)에 밀착시킴으로써, 홀더부재(11)를 축심(2a)으로부터 이격하는 지름방향으로 높은 정밀도로 위치결정할 수 있다. 더욱이, 부착부(2)의 축심(2a) 둘레의 회전위상을 높은 정밀도로 위치결정할 수 있으며, 부착부(2)에 대해 홀더부재(11)가 축심(2a) 둘레로 회전하지 않도록 구속할 수 있다. 이와 같이, 위치결정용 규제면(17) 또는 기준면(37)의 높이방향 위치를 미세 조절하지 않고, 또한, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38) 중 어느 하나에 가동부재를 이용하지 않고도 2면 구속을 확실히 달성할 수가 있다.

이와 같이, 홀더부재(11)를 부착부(2) 또는 프레임형 부재(12)에 볼트(4 ; 고정수단)에 의해 고정할 때, 축심(2a)으로부터 이격되는 지름방향과 부착부(2)에 접근하는 방향으로의 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 외주측벽부(12a)의 탄성변형을 통해, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)가 테이퍼 걸림결합 암형부(38)에 밀착상태로 걸림결합하기 때문에, 본 물품위치결정기구(10)에 의해, 공구(T1)가 고정된 홀더부재(11)를 부착부(2)에 대해 높은 정밀도로 위치결정할 수 있으며, 또한 확실하게 회전구속할 수가 있다. 복수 세트의 키와 키 홈과 같이 작은 구성부재를 사용하여 위치결정하고 또한 회전구속하는 경우와 비교할 때, 본원에서는 정사각형적 형상의 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38)를 사용하여 위치결정하고 또한 회전구속하므로, 물품위치결정기구(10)의 강성을 높일 수가 있다. 1세트의 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38)를 걸림결합시키므로, 복수 세트의 키 홈과 키의 조합에 비해 원활히 걸림결합시킬 수 있어, 테이퍼 걸림결합 암수형부(18,38)에 대한 불필요한 접촉을 회피할 수 있으므로, 내구성이 뛰어난 물품위치결정기구(10)가 얻어진다.

테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 복수의 변부분(27,47)의 각각은, 그 중앙부에 형성된 릴리프 오목부(28,48)와, 상기 릴리프 오목부(28,48)의 양측에 형성된 한 쌍의 접촉면(29,49)을 가지므로, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38)가 밀착상태로 걸림결합할 때, 한 쌍의 접촉면(29,49)에 의해 밀착부위의 수가 2배가 되어 부착부(2)의 축심(2a)과 직교하는 방향으로의 위치결정 정밀도와 회전구속력이 향상된다. 또, 변부분(27,47)에 릴리프 오목부(28,48)를 설치함으로써 한 쌍의 접촉면(29,49)의 압축응력이 증대되므로 지름확대방향으로의 탄성변형을 촉진하여 밀착성을 향상시킬 수가 있다. 더욱이, 릴리프 오목부(28,48)의 표면을 연마가공할 필요가 없으므로, 연마가공비용을 저감시킬 수 있다.

테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 정다각형적 형상이 정사각형적 형상이며, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 복수의 변부분(27,47)의 각각이 외측으로 약간 부푼 원호형상으로 형성되었기 때문에, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38)가 밀착상태로 걸림결합할 때, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)의 변부분(27)과 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 변부분(47)의 접촉면적이 증가하여, 높은 정밀도로 홀더부재(11)를 센터링할 수 있어 구심성을 향상시킬 수가 있다.

테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 외주측벽부(12a)의 안쪽에는, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)가 테이퍼 걸림결합 암형부(38)에 밀착상태로 걸림결합할 때의 부착부(2)에 접근하는 방향으로의 탄성변형을 촉진하기 위한 링형상 공간(40a)이 형성되었기 때문에, 상기 링형상 공간(40a)에 의해, 프레임형 부재(12)의 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 부착부(2)에 접근하는 방향으로의 탄성변형을 촉진할 수가 있다.

홀더부재(11)는 테이퍼 걸림결합 수형부(18)를 형성하는 걸림결합 수형부 형성부재(14)와, 상기 걸림결합 수형부 형성부재(14)가 복수의 볼트(15)로 고정되는 홀더본체(16)를 가지기 때문에, 상기 홀더본체(16)에 테이퍼 걸림결합 수형부(18)를 일체적으로 형성하는 경우보다 생산성이 향상되며, 상기 걸림결합 수형부 형성부재(14)는 복수의 볼트(15)로 홀더본체(16)에 고정하므로, 각종 형상의 홀더본체(16)에 적용가능하다.

기계장치의 가동부재는, 터릿식 선반의 터릿(1)이며, 상기 터릿(1)은 그 외주부에 복수의 부착부(2)를 가지고, 이들 부착부(2)에 프레임형 부재(12)가 각각 설치되었기 때문에, 상기 터릿식 선반의 터릿(1)의 복수의 부착부(2)에 대하여, 복수의 홀더부재(11)를 높은 정밀도로 위치결정하고 또한 회전구속할 수가 있다.

프레임형 부재(12)는, 부착부(2)에 복수의 녹핀(8)으로 위치결정되고 복수의 볼트(6)로 고정되었기 때문에, 상기 프레임형 부재(12)는 부착부(2)에 대해 반복적으로 탈부착가능하여 재현성이 향상되며, 상기 부착부(2)에 테이퍼 걸림결합 암형부(38)를 일체적으로 형성하는 경우보다 생산성이 향상된다.

또한, 본 실시예는 홀더부재(11)를 예로 하여 설명하였으나, 홀더부재(11A~11C)도 홀더부재(11)와 마찬가지로, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)를 형성하는 걸림결합 수형부 형성부재(14)를 가지며, 상기 걸림결합 수형부 형성부재(14)가 복수의 볼트(15)로 고정되는 각 공구(T2,S1,S2)에 대응된 형상의 홀더본체(16A~16C)를 갖는다. 홀더본체(16A~16C)에서도, 홀더본체(16)와 마찬가지로, 4개의 볼트(4 ; 고정수단)를 통해 부착부(2)에 각각 고정하기 위한 4개의 볼트 장착구멍(34)이 각각 형성되어 있다.

다음으로, 상기 실시예를 부분적으로 변경한 변경예에 대해 설명한다.

[1] 도 12에 나타낸 바와 같이, 프레임형 부재(12A)의 테이퍼 걸림결합 암형부(38A)의 원호형상 모서리부(46A)에 탄성변형 촉진부로서 지름방향 외측을 향해 복수의 슬릿(53)을 형성하여도 무방하다. 이러한 구성에 따르면, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38A)가 밀착상태로 걸림결합할 때, 테이퍼 걸림결합 암형부(38A)의 외주측벽부(12a)의 축심(2a)으로부터 이격되는 지름방향과 부착부(2)에 접근하는 방향으로의 탄성변형을 촉진할 수 있다.

[2] 도 13에 나타낸 바와 같이, 물품위치결정기구(10)는 터릿식 선반의 터릿(1)에 적용될 뿐만 아니라, 물품위치결정기구(10A)와 같이 압조(壓造)성형기(60)나 그 밖의 각종 성형기에도 적용가능하다. 이 경우, 물품위치결정기구(10A)에 의해, 펀치(61)나 다이(62)를 램(ram : 63)이나 기대(機臺 : 가동부에 상당함(64))의 부착부에 대해 각각 높은 정밀도로 위치결정하고 또한 확실하게 회전구속할 수 있다.

[3] 복수의 변부분(27,47)의 각각의 형상은, 외측으로 약간 부푼 원호형상으로 한정할 필요는 없으며, 직선형상으로 형성하여도 무방하다.

[4] 테이퍼 걸림결합 수형부(18)와 테이퍼 걸림결합 암형부(38)의 형상은 정사각형적 형상으로 한정할 필요는 없으며, 정오각형적 형상이나 정육각형적 형상 등 각종 정다각형적 형상으로 구성하여도 무방하다.

[5] 본 실시예에서는, 테이퍼 걸림결합 수형부(18)가 형성된 걸림결합 수형부 형성부재(14)를 홀더본체(16)에 고정하고, 테이퍼 걸림결합 암형부(38)가 형성된 프레임형 부재(12)를 부착부(2)에 고정하였으나, 이러한 구성으로 특별히 한정할 필요는 없으며, 걸림결합 수형부 형성부재(14)를 부착부(2)에 고정하고, 프레임형 부재(12)를 홀더본체(16)에 고정하도록 구성하여도 무방하다.

[6] 본 실시예에서는, 홀더부재(11)에 위치결정용 규제면(17)과 테이퍼 걸림결합 수형부(18)를 형성하고, 프레임형 부재(12)에 기준면(37)과 테이퍼 걸림결합 암형부(38)를 형성하였으나, 이 구성과는 반대로, 프레임형 부재(12)에 위치결정용 규제면(17)과 테이퍼 걸림결합 수형부(18)를 형성하고, 홀더부재(11)에 기준면(37)과 테이퍼 걸림결합 암형부(38)를 형성하도록 구성하여도 무방하다.

[7] 그 밖에, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 상기 실시예에 각종 변형을 부가한 형태로 실시할 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명의 물품위치결정기구는 공작기계나 로봇 등의 각종 기계장치, 그 밖의 용도에 이용될 수 있다.

1 : 터릿
2 : 부착부
2a : 축심
4 : 볼트(고정수단)
8 : 녹핀
10,10A : 물품위치결정기구
11~11C : 홀더부재
12 : 프레임형 부재
12a : 외주 측벽부
14 : 걸림결합 수형부 형성부재
16~16C : 홀더본체
17 : 위치결정용 규제면
18 : 테이퍼 걸림결합 수형부
26 : 원호형상 모서리부
27 : 변부분
28 : 릴리프 오목부
29 : 접촉면
37 : 기준면
38,38A : 테이퍼 걸림결합 암형부
40a : 링형상 공간
46 : 원호형상 모서리부
47 : 변부분
48 : 릴리프 오목부
49 : 접촉면

Claims

기계장치의 가동부재의 부착부에 부품 또는 공구로 이루어지는 물품을 위치결정하는 동시에 회전구속하기 위한 물품 위치결정기구로서,
상기 물품이 고정된 홀더부재와 상기 부착부에 고정된 프레임형 부재를 구비하고,
상기 홀더부재는, 상기 부착부의 축심과 직교하는 형상의 위치결정용 규제면과, 상기 축심과 직교하는 방향의 단면이 외측으로 볼록한 복수의 원호형상 모서리부와 복수의 변부분을 갖는 정다각형적 형상으로 형성되고 또한 상기 부착부쪽으로 이행할수록 상기 축심과 가까워지도록 경사진 테이퍼 걸림결합 수형부를 가지며,
상기 프레임형 부재는, 상기 위치결정용 규제면을 받으며 상기 축심방향으로 위치결정하는 기준면과, 상기 축심과 직교하는 방향의 단면이 외측으로 볼록한 복수의 원호형상 모서리부와 복수의 변부분을 갖는 정다각형적 형상으로 형성되고 또한 상기 테이퍼 걸림결합 수형부와 동일 방향으로 경사진 테이퍼 걸림결합 암형부를 가지며,
상기 홀더부재를 상기 부착부 또는 프레임형 부재에 고정수단에 의해 고정할 때, 상기 축심으로부터 이격되는 지름방향과 상기 부착부로 접근하는 방향으로의 상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 외주측벽부의 탄성변형을 통해, 상기 테이퍼 걸림결합 수형부가 테이퍼 걸림결합 암형부에 밀착상태로 걸림결합하도록 구성한 것을 특징으로 하는 물품위치결정기구.
제 1항에 있어서,
상기 테이퍼 걸림결합 수형부의 상기 복수의 변부분의 각각은, 그 중앙부에 형성된 릴리프 오목부와, 상기 릴리프 오목부의 양측에 형성된 한 상의 접촉면을 가지고,
상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 상기 복수의 변부분의 각각은, 그 중앙부에 형성된 릴리프 오목부와, 상기 릴리프 오목부의 양측에 형성된 한 쌍의 접촉면을 갖는 것을 특징으로 하는 물품위치결정기구.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 테이퍼 걸림결합 수형부와 상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 정다각형적 형상이 정사각형적 형상이며,
상기 테이퍼 걸림결합 수형부의 복수의 변부분의 각각이 외측으로 약간 부푼 원호형상으로 형성되고, 상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 복수의 변부분의 각각이 외측으로 약간 부푼 원호형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 물품위치결정기구.
제 3항에 있어서,
상기 테이퍼 걸림결합 암형부의 외주측벽부의 안쪽에는, 상기 테이퍼 걸림결합 수형부가 상기 테이퍼 걸림결합 암형부에 밀착상태로 걸림결합할 때의 상기 부착부에 접근하는 방향으로의 탄성변형을 촉진하기 위한 링형상 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 물품위치결정기구.
제 3항에 있어서,
상기 홀더부재는, 상기 테이퍼 걸림결합 수형부를 형성하는 걸림결합 수형부 형성부재와, 상기 걸림결합 수형부 형성부재가 복수의 볼트로 고정되는 홀더 본체를 갖는 것을 특징으로 하는 물품위치결정기구.
제 1항에 있어서,
상기 기계장치의 가동부재는, 터릿식 선반의 터릿이며, 상기 터릿은 그 외주부에 복수의 상기 부착부를 가지며, 이들 부착부에 상기 프레임형 부재가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 물품위치결정기구.
제 6항에 있어서,
상기 프레임형 부재는, 상기 부착부에 복수의 녹핀으로 위치결정되어 복수의 볼트로 고정된 것을 특징으로 하는 물품위치결정기구.