KR100404552B1 - 절삭가루 흡인식 공작기계 - Google Patents

Abstract

공작물 가공중에 생성되는 절삭가루를 공기흡인에 의해 연속적으로 제거하는 절삭가루 흡인식 공작기계이다. 통기구멍(s1)이 형성된 절삭날 부착품(200)과, 상기 통기구멍(s1)과 연통되는 공기흡인구멍(s2)을 보유하는 주축헤드(100)를 구비한 절삭가루 흡인식 공작기계에 있어서, 절삭날 부착품(200)이 주축헤드(100)에 장착된 상태의 하에서 상기 통기구멍(s1)의 하류단부와, 상기 공기흡인구멍(s2)의 상류단부의 사이에 주축방향과 대략 60도 정도 이하의 협각(θ)으로 교차하는 경사면으로 되어서 근접형상으로 대향시킴과 아울러, 이들 하류단부와 상류단부의 적어도 어느 한쪽을 신축변형 가능하게 하고 또한 자유상태에서는 탄성부재(205)에 의해 그들 하류단부와 상류단부를 이반시키는 바와 같은 단축상태로 유지되는 것으로 한 신축통수단(201)을 개재시킨다.

Description

절삭가루 흡인식 공작기계{CHIP SUCTION TYPE MACHINE TOOL}

도 4는 본 출원인의 일본 특허 제2827003호에 관한 공작기계를 나타내고 있다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 절삭날(11)의 주위를 포위시킨 후드수단(13)의 안쪽을 거쳐 절삭가루 및 공기를 배출시키기 위한 통기구멍(s1)을 형성한 절삭날 부착품(200)과, 이 절삭날 부착품(200)이 장착됨과 아울러 상기 통기구멍(s1)과 연통되는 공기흡인구멍(s2)을 보유하는 주축헤드(100)를 구비한 절삭가루 흡인식 공작기계는 존재하고 있다.

이 종류의 공작기계에서는, 절삭날 부착품(200)의 장착 및 제거시의 처리의 간이성 등을 고려하여, 상기 통기구멍(s1)의 하류단부와 상기 공기흡인구멍(s2)의 상류단부의 결합장소는 주축(3) 선단부의 가로방향으로 위치되고, 또 상기 하류단부와 상기 상류단부를 주축(3) 방향과 직교한 면(fa0)상에서 밀접하게 압접시키는 것으로 되어 있다.

상기 공작기계는 매우 유용성이 높은 것이지만, 본 발명에서는 더욱 하기와 같은 점을 개선하고자 하는 것이다.

즉, 종래의 것에서는, 주축헤드(100)에 절삭날 부착품(200)을 장착하거나 혹은 제거할 때, 상기 통기구멍(s1)의 하류단부와 상기 공기흡인구멍(s2)의 상류단부의 접촉압의 영향을 받아서 원활하고 정확한 처리를 행하기 어렵다.

또, 주축헤드(100)에 절삭날 부착품(200)을 장착할 때, 상기 통기구멍(s1)의 하류단부와 상기 공기흡인구멍(s2)의 상류단부의 사이에 절삭가루가 존재하는 일이 있지만, 이것을 신중하게 제거하여 두지 않으면, 이 절삭가루가 그들의 사이에 끼인 상태로 되어, 그들 양자의 완전한 결합이 손상될 우려가 있다.

또, 상기 통기구멍(s1)의 하류단부와 상기 공기흡인구멍(s2)의 상류단부의 결합을 확실한 것으로 하는데는 이들의 상대위치가 특정위치에서 합치되도록 각각을 정밀하게 가공하지 않으면 안되어, 가공에 수고를 요하는 것이다.

또, 후드수단(13)이 통기구멍(s1)의 존재에 의해 주축(3) 방향과 직교하는 방향으로 크게 내뻗은 상태로 되어서 대형화 외에 언밸런스로 되어 취급에 불편하다.

또한 주축(3)을 특히 옆으로 향하게 하여 사용할 때는, 절삭날 부착품(200)의 중량이나 상기 통기구멍(s1)의 하류단부와 상기 공기흡인구멍(s2)의 상류단부의 접촉압의 영향을 받아서, 절삭날 부착품(200)의 가로로 내뻗은 방향이 정확히 되지 않아 정밀도에 악영향을 미칠 우려가 있다.

본 발명은 공작물의 가공중에 생성되는 절삭가루를 공기흡인에 의해 연속적으로 제거하는 것이 가능한 공작기계에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일시시예에 관한 절삭가루 흡인식 공작기계의 가공헤드부분을 나타내는 측면에서 본 단면도,

도 2는 상기 실시예의 일부확대도,

도 3은 상기 실시예의 변형예에 관한 절삭가루 흡인식 공작기계의 가공헤드부분을 나타내는 측면에서 본 단면도,

도 4는 종래의 절삭가루 흡인식 공작기계를 나타내는 측면에서 본 단면도이다.

본 발명은 절삭날의 주위를 포위시킨 후드수단의 안쪽을 거쳐 절삭가루 및 공기를 유출시키기 위한 통기구멍을 형성한 절삭날 부착품과, 이 절삭날 부착품이장착됨과 아울러 상기 통기구멍과 연통되는 공기흡인구멍을 보유하는 주축헤드를 구비한 절삭가루 흡인식 공작기계에 있어서, 절삭날 부착품이 주축헤드에 장착된 상태의 하에서 상기 통기구멍의 하류단부와, 상기 공기흡인구멍의 상류단부를 근접상태로 마주보게 함과 아울러, 이들 하류단부와 상류단부의 사이에 적어도 어느 한쪽을 신축변형가능하게 하고, 또한 자유상태에서는 탄성부재에 의해 그들 하류단부와 상류단부를 이반시키는 바와 같은 단축상태로 유지되는 것으로 한 신축통수단을 개재시키고, 절삭날 부착품이 주축헤드에 장착된 상태의 하에서 공기흡인구멍에 부압이 부여되면, 신축통수단이 이 부압에 기초하여 신장변형되어 상기 하류단부와 상기 상류단부를 밀접하게 연통시키도록 작동하는 구성으로 된다.

여기에, 신축통수단은 예를 들면 청구항 4에 나타낸 바와 같이, 신축가능하게 된 다중관 구조부와, 이 다중관 구조부를 단축방향으로 밀기 위한 스프링을 구비한 것으로 이루어진다.

본 발명에 있어서, 절삭날 부착품을 주축헤드에 장착 혹은 제거할 때에는, 신축통수단이 상기 통기구멍의 하류단부와 상기 공기흡인구멍의 상류단부를 비접촉상태로 유지시킬 수 있기 때문에, 그들의 접촉에 의한 언밸런스한 힘은 발생하지 않고, 원활하고 정확한 처리가 행해지게 된다.

또, 절삭날 부착품을 주축헤드에 장착한 후, 상기 공기흡인구멍에 부압을 부여하면, 후드수단의 안쪽에서뿐만 아니라 상기 통기구멍의 하류단부와 상기 공기흡인구멍의 상류단부의 사이에 형성되어 있는 틈에서도 대기가 공기흡인구멍 내로 흡인되게 되고, 따라서 예컨대 상기 틈 부분에 절삭가루가 부착되어 있어도 상기 흡인되는 대기와 함께 흡인제거되어, 상기 하류단부와 상기 상류단부의 사이에 절삭가루가 끼워넣어지는 일은 저지된다.

또, 절삭날 부착품을 주축헤드에 장착한 상태에 있어서, 상기 통기구멍의 하류단부와 상기 공기흡인구멍의 상류단부는 신축통수단의 신장작동에 의해 결합되기 때문에, 예컨대 상기 하류단부와 상기 상류단부의 상대위치에 제품제작상의 정밀도에 기인한 비교적 큰 오차가 발생하여도 기능상의 장해는 발생하지 않는다.

또한 상기 통기구멍의 하류단부와 상기 공기흡인구멍의 상류단부를 주축방향과 적당한 경사각도(θ)의 협각으로 교차하는 것으로 되어 근접상으로 대향시키는 것은 절삭날 부착품의 가로로 내뻗는 치수를 작게 하는 것에 기여한다.

상기 발명은 다음과 같이 구체화하는 것이 좋다.

즉, 청구항 2에 기재한 바와 같이, 후드수단이 절삭날의 주위를 포위시킨 본체부재와, 이 본체부재에 대하여 둥근부 방향의 진퇴이동 가능하고 또한 탄성부재에 의해 절삭날 방향의 앞측으로 향하여 밀림과 아울러 선단면에 절삭날이 출입하는 개구를 보유하는 것으로 된 통부재를 구비하여 이루어지고, 절삭날에 의한 공작물의 가공중, 통부재의 선단면이 공작물에 접촉하고, 절삭날이 생성한 절삭가루가 통부재 내에 유입되는 공기와 함께 본체부재, 통기구멍 및 공기흡인구멍을 거쳐 바깥쪽으로 배출되도록 작동하는 구성으로 된다.

혹은 이것 대신에 청구항 3에 기재한 바와 같이, 후드수단이 절삭날의 주위를 포위시킨 본체부재와, 이 본체부재에 대하여 둥근부 방향의 진퇴이동 가능하고 또한 탄성부재에 의해 절삭날 방향의 앞측으로 향하여 밀림과 아울러 선단면을 단면에서 보아 U형으로 되어서 중앙부에 절삭날이 출입하는 비교적 작은 개구를 보유하는 것으로 된 통부재를 구비하여 이루어지고, 절삭날에 의한 공작물의 가공중, 공기흡인구멍의 부압에 의한 공기의 유동에 기초하여 통부재의 선단면이 공작물에 근접한 비접촉상태를 유지하고, 절삭날이 생성된 절삭가루가 통부재 내에 유입되는 공기와 함께 본체부재, 통기구멍 및 공기흡인구멍을 거쳐 바깥쪽으로 배출되도록 작동하는 구성으로 된다.

또, 청구항 5에 기재된 바와 같이, 주축헤드의 공기흡인구멍의 상류단부와 절삭날 부착품의 통기구멍의 하류단부를 밀접시키는 곳을 후드수단의 횡측에 위치시킨다. 이것에 의하면, 후드수단이 통기구멍의 존재에도 불구하고 주축방향과 직교하는 방향으로 크게 내뻗는 일이 없게 되어서 소형화하는 외에 밸런스상태가 양호한 것으로 된다. 또, 둥근부 부착품을 옆으로 향하여 사용하는 경우에, 절삭날 부착품이 자체무게로 크게 휘는 일이 없게 된다.

또한, 청구항 6에 기재한 바와 같이, 주축헤드의 공기흡인구멍의 상류단부와 절삭날 부착품의 통기구멍의 하루단부가 밀접되는 접합면의 방향을 주축방향을 따르도록 경사시키고, 이 때 접합면은 주축의 앞쪽으로 향함에 따라서 주축 회전중심에서 멀어지게 된다. 이것에 의하면, 절삭날 부착품의 소형화가 촉진되는 것으로 되고, 또 절삭날 부착품을 주축에 장착 혹은 제거할 때, 접합면의 경사가 상기 통기구멍의 하류단부와 상기 공기흡인구멍의 상류단부의 걸림현상을 저지하게 된다.

이하, 본 발명의 제1실시예를 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 서술한다.

도 1은 자동 절삭날 교환기능을 구비한 것으로 후드수단의 선단이 공작물에 접촉하는 형식으로 된 공작기계(복합공작기계;machining center)의 가공헤드부분을 나타내고, 도 2는 상기 복합공작기계의 일부확대도를 나타내고 있다.

도면에 있어서, 1은 주축헤드(100)를 형성하는 주축지지부재이고, 이 부재(1)의 내공에는 볼베어링(2) 등을 개재하여 주축(3)이 일정위치에서의 회전구동 가능하게 장착되어 있다.

4는 주축지지부재(1)의 선단면에 볼트고정된 고정링부재, 5는 주축(3)의 선단의 세경(細徑)부에 끼워맞춰져서 볼트고정된 덮개링부재, 그리고 6 및 6은 주축에 끼워부착된 홀더(7)의 회전을 규제하기 위한 2개의 키로, 그 각각은 볼트를 통하여 주축(3) 끝면에 내뻗은 형상으로 고정되어 있다.

200은 상기 홀더(7)나 이것과 동체적으로 장착된 후드수단(13) 등을 구비한 절삭날 부착품이다.

홀더(7)는 기단측에 테이퍼 섕크(8)를 구비한 것으로 되어 있고, 이 섕크(8)는 주축(3)의 중심부에 형성된 구멍에 끼워넣어지는 것으로 되어 있다. 섕크(8)의 상단에는 풀스터드(pullstuds)(9)가 설치되어 있고, 홀더(7)의 고정상태에서는 도시하지 않는 인장막대(draw bar)와 결합하여 주축(3)의 후방으로 인장되는 것으로 되어 있으며, 한쪽 홀더(7)의 빼낼 때는 인장막대에 의해 주축(3)의 선단측으로 압출되어 인장막대와의 결합을 해제하는 것으로 되어 있다.

홀더(7)의 대략 중앙부에는 플랜지부재(10)가 설치되어 있고, 주축(3)의 측단면의 2곳에 상기 2개의 키(6, 6)와 끼워맞추는 것으로 된 오목부(10a, 10a)가 형성되는 외에, 주면부에 고리형 오목홈(10b)이 형성되어 있다.

또, 홀더(7)의 선단부는 내뻗은 형상으로 되어 있고, 여기에는 드릴, 탭(swage) 혹은 리머(reamer) 등의 절삭날(11)이 삽입되는 중심구멍(7a)이 형성됨과 아울러, 이 중심구멍(7a)에 끼워진 절삭날(11)의 기부를 파악시키기 위한 파지수단(12)이 설치되어 있다.

후드수단(13)은 강성재로 형성됨과 아울러 드릴 등의 절삭날(11)의 주위에 밀폐공간을 형성하는 것으로 되는 것으로서, 구체적으로는 다음과 같이 되어 있다.

즉, 홀더(7)의 주위를 포위하는 것으로 한 금속제의 통형 후드 본체부재(외통부재)(14)는, 내측 중앙부분에 그 부를 축경시킨 상태의 칸막이벽(14a)을 설치함과 아울러 선단 외주부에 단차(14b)를 설치하여 소경부(14c)를 형성하는 외, 외통부재(14)의 일부(14A)를 홀더(7)의 길이방향과 직교하는 방향으로 조금 내뻗어 있고, 이 내뻗친 부분에 후술의 내통부재(16)의 내측공간과 대기측을 연통시킨 통기구멍(s1)이 형성되어 있다.

이 통기구멍(s1)의 하류단부에는 그 부를 특정방향(f1)의 신축변위 가능하게 하기 위한 신축통수단(201)이 형성되어 있다. 이 신축통수단(201)은 도 2에 나타낸 바와 같이 외통부재(14)의 일부(14A)에 통기구멍에 연통된 상태로 고정된 구금부재(202)와, 이 구금부재(202)의 구멍부에 나사부착된 안내통부재(203)와, 이 안내통부재(203)에 슬라이딩 변위가능하게 밖에서 끼어진 슬라이딩 통부재(204)와, 이 슬라이딩 통부재(204)를 안내통부재(203)의 앞측으로 향해서 압압하기 위한 스프링(205)으로 되어 있다.

이 때, 구금부재(202)는 이것의 구멍부의 내면의 일부에 암나사를 형성하고 있고, 또 안내통부재(203)은 직상의 통체로 상기 암나사에 나사부착되는 수나사(n1)를 기단부에 형성하고, 선단부에 플랜지부(t1)를 형성하고 있다.

슬라이딩 통부재(204)는 외주면에 단차면(d1)을 형성하고 또한 내주면에도 단차면(d2)을 형성하여 대경공과 소경공을 보유하는 것으로 되어 있고, 이 때, 소경공은 안내통부재(203)에 밀봉수단을 통하여 혹은 이것을 설치하지 않고 밀접하고 또한 슬라이딩 변위가능하게 밖에서 끼워지고, 대경공은 안내통부재(203)와의 사이에 고리형 공간을 형성시키고, 이 고리형 공간에는 스프링(205)이 압축상태로 안으로 삽입되어 있으며, 이 스프링(205)은 일단을 안내통부재(203)의 플랜지부(t1)에 지지됨과 아울러 타단을 슬라이딩 통부재(204)의 단차면(d2)에 지지되고, 슬라이딩 통부재(204)를 홀더(7)측으로 미는 것으로 되고, 또한 신축통수단(201)을 이것의 자유상태에서 단축상태로 유지시키는 것으로 되어 있다.

15는 주축(3)의 외측에 고정된 관부재로 이것의 안쪽이 공기흡인구멍(s2)으로 되어 있다. 이 공기흡인구멍(s2)의 상류단부는 후드 본체부재(14)의 정확히 옆에 위치되어 구멍부를 보유하는 것으로 된 시트부재(101)로 형성되어 있다. 이 시트부재(101)는 고정링부재(4)에 고정된 내뻗음 지지부재(102)에 볼트고정되어 있고, 홀더(7)가 주축(3)에 장착된 상태의 하에서 상기 통기구멍(s1)의 하류단부의 최종단을 이루는 슬라이딩 통부재(204)와 근접상태로 대향시키고 있다. 이 때, 시트부재(101)의 앞면(fa)과 슬라이딩 통부재(204)의 앞면(fb)은 주축방향과의 협각(θ)이 적당한 각도로 되도록, 바람직하게는 대략 40도~10도의 범위에서 주축방향으로 가능한 한 따르도록 경사시키고, 또한 주축(3)의 앞쪽으로 향함에 따라서 주축 회전중심에서 멀지는 것으로 되고, 또 시트부재(101)의 구멍부에는 관부재(15)를 조인트부재(103, 104)를 통하여 연통시킨다.

또 상기 소경부(14c)의 내측에는 금속제의 내통부재(16)를 슬라이딩 변위가능 또한 기밀상으로 삽입함과 아울러, 내통부재(16)의 외주에는 이것의 축방향을 따른 세홈(16a)을 형성하고, 한쪽에서는 소경부(14c)의 주면부에 안내나사체(17)를 나사부착 고정하여 이 나사체(17)의 선단부를 세홈(16a) 내에 결합시키고, 내통부재(16)를 그 둘레방향의 회전이 규제된 상태로 또한 세홈(16a)의 길이의 범위 내에서 후드 본체부재(14)에 대하여 자유자재로 출입하는 것으로 한다.

상기 내통부재(16)의 선단에는 플랜지부(16b)를 설치하고, 이 플랜지부(16b)와 상기 단차(14b) 사이의 소경부(14c)에는 압축된 스프링(18)을 장착하고, 이 스프링(18)의 힘으로 내통부재(16)를 그 선단측으로 압압시킨다.

이 때, 내통부재(16)의 내측에는 역시 금속제의 내뻗음 길이조정용 통부재(19)를 슬라이딩 변위가능하게 삽입함과 아울러 전자 통부재(16)의 주면부에 고정용 나사(20)를 나사부착하고, 이 고정용 나사(20)의 조작에 의해 후자 통부재(19)의 전후방향(f2)의 위치변경 조정을 가능하게 하는 것이 좋다. 또 필요하다면 후자 통부재(19)의 선단개구 끝면(19a)의 둘레방향 적당간격 위치에 이것의 안쪽과 대기측을 연통시키기 위한 절결(k)을 형성하도록 한다. 이 절결(k)은 통부재(19) 선단에 설치된 투과구멍으로 바꿔 놓아도 된다.

상기 홀더(7)의 외주에는 디스크부재(21)를 밖에 끼우는 것이고, 이 디스크부재(21)는 일단을 후술의 볼베어링(2a, 2b) 및 돌출부(7b)에 걸리게 하고, 타단을 홀더(7)의 외주에 형성한 나사부(m)에 나사맞춤시킨 너트체(22)로 체결함으로써 고정시킨다. 여기에, 23은 디스크부재(21)와 너트체(22)의 사이에 개재시킨 와셔(washer)이다. 그리고 칸막이벽(14a)의 앞측 끝면에는 고리형 홈(n)을 설치하고, 이것에 밀봉패킹(24)을 끼워부착하고, 이 패킹(24)과 디스크부재(21)의 반경방향면을 접촉시켜 홀더(7)의 회전가능상태 하에서의 기밀을 유지시키도록 한다.

절삭날 부착품(200)은 각종의 것이 도시되지 않은 매거진 내로 수축준비되어 있고, 이것을 마찬가지로 도시하지 않은 자동 공구교환장치 내의 공구교환 암이 홀더(7)의 고리형 홈(10b)을 파지하여 적절히 교환하게 되는 것이고, 이 때의 탈착을 위한 결합수단(26)은 도시예와 같이, 외통부재(14)의 일부(14A)의 정반대의 내뻗음 장소에 투과구멍(v)을 돌출설치하고, 이 투과구멍(v)에 압축스프링(27)을 통하여 삽입된 봉부재(28) 및, 이 봉부재(28)에 캡부재(29)를 통하여 볼트 고정된 결합부재(30) 등으로 이루어지고, 결합부재(30)의 선단(30a)은 플랜지부재(10)에 설치된 홀더 축방향의 도시하지 않은 홈에 결합가능하게 됨과 아울러, 결합부재(30)의 기단부(30b)는 외통부재(14)에 고정된 안내편(25)에 설치한 주축방향의 홈(25a)에 결합되고, 절삭날 부착품(200)의 탈착의 때에, 적절한 슬라이딩 기능을 가지도록 되어 있다.

또 홀더(7)는 외통부재(14)에 볼베어링(2a, 2b)을 통하여 일정위치에서의 회전변위 가능하게 장착되어 있고, 이 때, 볼베어링(2a)의 일단은 홀더(7)에 형성한 돌출부(7b)에 걸리게 하고, 다른쪽의 볼베어링(2b)은 디스크부재(21)의 끝면에 걸리게 한다. 4a는 외통부재(14)에 볼트 고정된 고정링부재이다. 또 내뻗음 지지부재(102)의 특정곳에는 주축(3)의 반경방향으로 향한 걸림홈(g)이 설치되어 있고, 결합수단(26)의 캡부재(29)가 끼워맞춰지도록 되어 있다. p1은 홀더에 형성된 중심구멍이고 이것의 주축(3)측 개구는 대기에 개방되거나 혹은 외부로부터 압축공기가 공급되는 것으로 되어 있고, 11a는 절삭날(11)에 형성된 통기구멍이다.

이상의 홀더(7), 후드수단(13), 절삭날(11), 신축통수단(201) 및 결합수단(26)은, 절삭날 부착품(200)으로서 독립형의 일체형으로 되어 있고, 이 절삭날 부착품(200)은 매거진 내에 단체(單體)로서 수납되어, 필요에 따라서 자동 공구교환장치의 공구교환 암이 홀더(7)의 고리형 홈(10b)을 파악하여 이 절삭날 부착품(200)을 적당히 이동시킨다. 이 절삭날 부착품(200)의 주축(3)으로의 장착시에 있어서, 홀더(7)는 결합부재(30)의 선단(30a)과 플랜지부재(10)의 특정부분과의 결합에 의해 그 회전방향 위치를 특정각도로 규제하고 있기 때문에, 홀더(7)의 오목부(10a, 10a)는 주축(3)의 오리엔테이션 기능으로 그 회전방향의 특정위치에 정지된 상태의 키(6, 6)와 정확히 대향하는 것으로 된다. 그리고 캡부재(29)가 걸림홈(g)에 끼워진 상태에 있어서 공구교환 암이 궁근구 부착품(200)을 도 1중의 왼쪽으로 압압하도록 작동하기 때문에, 결합부재(30)의 선단(30a)은 플랜지부재(10)의 특정부분에 대하여 캡부재(29)와 동체적으로 변위하여 홀더(7)의 회전규제를 해제하고, 홀더(7)를 회전가능한 상태로 한다. 이것과 동시에 홀더(7)는 도시하지 않은 인장막대와의 관련에서 주축(3)에 고정된 상태로 된다. 이 때, 캡부재(29)와 걸림홈(g)의 끼워맞춤은 후드수단(13)의 주축(3) 둘레로의 회전을 규제하는 것이다. 또 절삭날 부착품(200)의 장착시에 있어서는 슬라이딩 통부재(204)는 도 1에 나타낸 바와 같이 시트부재(101)의 앞면(fa)에서 약간 떨어진 상태에 있기 때문에, 장착처리가 원활하고 또한 정확하게 행해지게 된다.

상기와 같이 구성한 본 발명 장치의 사용예 및 그 작동을 설명한다. 도시하지 않은 작업테이블상에 공작물(w)을 고정함과 아울러, 고정용 나사(20)의 조작에 의해 통부재(19)의 앞쪽측으로의 내뻗음 치수를 적당히 설정한다. 이 후, 공작기계를 작동상태로 하고, 주축헤드(100)를 이동시킴으로써, 주축(3)을 공작물(w)에 근접이동시킨다. 한쪽에서는 별도로 준비한 공기흡인장치에 의해 공기흡인구멍(s2)를 통하여 후드수단(13)의 내측공간 내의 공기를 연속적으로 흡인시킨다. 이 흡인에 의해 공기흡인구멍(s2)이나 통기구멍(s1)의 안쪽은 부압으로 되고, 슬라이딩 통부재(204)의 앞면(fb)과 시트부재(101)의 앞면(fa)의 사이에서 대기가 기세좋게 흡인되는 것으로 되고, 이것에 의해 각 앞면(fa, fb)에 부착되어 있는 절삭가루 등의이물은 대기와 함께 흡인제거된다. 그리고 공기흡인구멍(s2)이나 통기구멍(s1)의 안쪽의 부압이 일정크기 이상으로 되면, 슬라이딩 통부재(204)의 앞면(fb)에 작용하는 압력과, 그 단차면(d1)에 작용하는 대기압과, 스프링(205)의 탄력과의 삼자의 밸런스가 변화하고, 슬라이딩 통부재(204)는 스프링(205)의 탄력에 저항하여 이동하게 되고, 그 앞면(fb)은 시트부재(101)의 앞면(fa)를 접합면으로 하여 밀접하게 압접된다. 이 후는 공기흡인구멍(s2) 및 통기구멍(s1)을 통하여 후드수단(13)의 내측 공간 내의 공기는 연속적으로 흡인된다.

주축(3)이 앞쪽으로 이동하면, 통부재(19)의 선단의 개구끝면(19a)이 공작물(w)과 접촉하고, 절삭날(11)의 주위에는 후드 본체부재(14), 내통부재(16), 통부재(19), 디스크부재(21) 등으로 둘러싸인 차폐공간이 형성된다. 그 후의 주축(3)의 앞쪽으로의 이동에 따라서, 내통부재(16) 및 통부재(19)는 일체로 되어서 스프링(18)의 신장력에 저항하여 외통부재(14)의 안쪽으로 밀려들어간다. 이 상태에서 후드수단(13)의 안쪽에는 와실(窩室)(p2), 중심구멍(p1), 통기구멍(11a)을 통함으로써 대기가 강제적으로 유입되고, 그 후 공기흡인구멍(s2)에서 배출되는 것으로 된다.

주축(3)의 이동이 더욱 증대하였을 때, 절삭날(11)의 선단은 공작물(w) 표면에 달하고, 공작물(w)의 절삭이 개시된다. 이 때, 절삭가루가 생성되게 되지만, 대기가 절삭날(11)의 선단에서 기세 좋게 유입되고, 공기흡인구멍(s2) 내로 흡인되기 때문에, 절삭가루는 그 공기의 흐름을 타고 이동하여 특정의 장소로 반출된다.

이 후, 절삭날(11)이 공작물(w)을 깊게 천공한 상태로 된 때도, 역시 대기는절삭날(11)의 선단에서 연속적으로 유입되게 되므로, 절삭가루는 그 유동을 방해하지 않고 절삭날(11)의 절삭부분에서 즉시 또한 원활하게 공작물(w)의 바깎으로 배제된다.

공작기계의 구조나 공작물의 가공조건에 따라서는 후드수단(13)의 밀폐공간 내에 유입되어야 할 대기가, 절삭날(11)의 선단에서 유입되는 것 만으로는 불충분하게 되는 일이 있지만, 이와 같은 경우, 절결(k)은 후드수단(13)의 밀폐공간 내에 대기를 유입시켜서 그 부족을 보충하게 된다.

후드수단(13)은 공작물(w)에 접촉한 상태에서 주축(3)과 직교하는 방향으로 끌리거나, 벽면을 예리한 절삭가루로 기세 좋게 두드려지게 되지만, 금속 등의 강성재로 형성된 외통부재(14)나, 내통부재(16) 및 통부재(19)는 이것에 충분이 견딜수 있다.

작업이 종료되면, 주축(3)은 그 오리엔테이션 기능에 의해 다시 장착시의 위치에 정지됨과 아울러 공기흡인구멍(s2)에서의 공기의 흡인도 적시에 정지된다. 이 흡인의 정지는 공기흡인구멍(s2)이나 통기구멍(s1) 내의 부압을 소실시키게 되고, 이것에 의해 슬라이딩 통부재(204)의 앞면(fb)에 작용하는 압력과, 그 단차면(d1)에 작용하는 대기압과, 스프링(205)의 탄력과의 삼자의 밸런스가 변화하여, 슬라이딩 통부재(204)는 스프링(205)의 단력에 의해 원위치로 복귀이동하게 되고, 그 앞면(fb)은 시트부재(101)의 앞면(fa)에서 멀어진다. 계속하여 공기교환 암이 장착시의 역의 순서로 절삭날 부착품(200)를 주축(3)에서 제거하고, 매거진 내에 수납된다. 이 때, 시트부재(101)와 슬라이딩 통부재(204)가 멀어지고 있는 것이 절삭날부착품(200)의 제거를 원활하고 또한 확실하게 한다. 또 캡부재(29)에 작용하고 있던 도면 우측으로의 압압력이 소실되어 결합부재(30)가 스프링(27)의 힘에 의해 원위치로 복귀되기 때문에, 홀더(7)의 특정장소는 결합부재(30)의 선단(30a)과 결합하고, 다시 그 회전방향 위치를 특정각도로 규제한다. 이렇게 하여 홀더(7)는 주축(3)으로의 다음 장착으로 준비되는 것이다.

다음에 본 발명의 변형예를 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 자동 절삭날 교환기능을 구비한 것으로 후드수단의 선단이 공작물로부터 멀어지는 형식으로 된 공작기계(복합공작기계)의 가공헤드 부분을 나타내고 있다.

이것의 많은 부분이 제1실시예와 동일하기 때문에 제1실시예와 다른 곳을 중점적으로 설명하고, 그것과 동일한 곳에 대해서는 동일부호를 붙인다.

후드 본체부재(14)의 두께부에는 홀더(7) 축방향을 따른 안내구멍(206)을 형성하고 있다. 207은 통부재로, 안내구멍(206)에 슬라이딩 변위가능하게 삽입시킨 본체부재(208)와 이 본체부재(208)의 앞측에 끼워부착한 연장부재(209)로 이루어진다. 본체부재(208)는 선단에 플랜지부(208a)를 보유하고, 이 플랜지부(208a)의 특정장소에는 안내구멍(206)에 안으로 삽입된 안내봉(210)이 홀더(7) 축방향을 따라서 고정되어 있다. 이 안내봉(210)은 길이방향 도중에 팽대 슬라이딩부(210a)가 형성되고, 이 팽대 슬라이딩부(210a)가 안내구멍(206) 내를 슬라이딩하는 것으로 되어 있다. 그리고 안내구멍(206)의 단부(h1)와 팽대 슬라이딩부(210a)의 단부(h2)의 사이에 압축상태로 된 스프링(211)이 장착되어 있다. k1은 본체부재(208)에 형성한절결로, 동 부재(208)의 슬라이딩 변위시에 그 내부공간이 통기구멍(s1)과 연통상태로 되도록 하기 위한 것이다.

연장부재(209)는 선단을 절삭날(11) 중심으로 향해서 단면에서 보아 U자형으로 꼰 형태로 되어 있고 선단의 중심부분에 절삭날(11) 단면보다도 다소 큰 직경으로 된 개구(p)가 형성된 것으로 되는 것이고, 이 때, 그 기단부는 본체부재(208)에 삽입함과 아울러 본체부재(208)의 플랜지부(208a)에 나사부착한 고정나사(209a)로 체결되는 구조로 되어, 이 고정나사(209a)의 조작에 의해 연장부재(209)의 내뻗음 치수가 조정되게 되는 것이 좋다.

이와 같이 구성한 제2실시예의 사용예 및 그 작용을 설명한다. 도시하지 않은 공기흡인장치의 정지시에서 공기흡인구멍(s2)에 부압이 부여되지 않을 때는, 통부재(207)는 안내봉(210)을 통하여 스프링(211)의 탄력으로 절삭날(11) 선단측으로 압출되고, 절삭날(11)의 선단은 통부재(207)의 안쪽으로 투입된 상태로 된다.

작업개시에 앞서서 공기흡인장치가 작동을 개시하면, 앞의 실시예와 마찬가지로 신축통수단(201)이 신장되어 공기흡인구멍(s2)과 통기구멍(s1)이 결합되고, 후드 본체부재(14) 내의 공기는 신축통수단(201)을 통하여 배출되며, 한쪽에서는 개구(p)로부터 공기가 흡인되게 되지만, 공기희 유동저항에 의해 후드 본체부재(14) 내는 부압으로 된다.

이 부압은 통부재(207)를 둘러싸는 대기압과의 관련으로 통부재(207)를 스프링(211)의 탄력에 저항하여 주축(3)측으로 끌어당기는 경향으로 되지만, 이 시점에서는 공기의 유동저항은 크지 않기 때문에 통부재(207)는 그다지 변위하지 않고,절삭날(11)은 아직 통부재(207)의 개구(p)로부터 외부로 돌출되지 않는다.

그 후, 공작물(w)을 가공하기 위해 통부재(207) 선단을 공작물(w)로 근접시키면, 통부재(207)의 개구(p)가 공작물(w)의 표면에서 덮여지는 상태로 되고, 이 때 개구(p)에서의 공기의 유입이 제한되어 그 유동저항이 증대하기 때문에, 후드 본체부재(14) 내의 읍압은 더욱 상승하고, 통부재(207)는 한층 강함 힘으로 스프링(211)의 힘에 저항하여 끌어당겨진다. 이 때문에 통부재(207)는 주축(3)측으로 이동하지만, 이 이동량이 크게 되면, 개구(p)로부터 유입되는 공기의 유동저항이 감소하고, 개구(p)로부터 후드 본체부재(14) 내로 유입되는 공기의 양은 다시 증가한다. 이것에 관련하여 후드 본체부재(14) 내의 부압은 저하하고, 통부재(207)는 스프링(211)의 힘으로 절삭날(11) 선단측으로 되돌아오게 되고, 이것에 의해 후드 본체부재(14) 내의 부압은 다시 상승하고, 결국 작동의 반복으로 통부재(207)는 공작물(w)로부터 일정치수 떨어진 위치에서 스프링(211)의 힘과 균형이 잡힌 상태로 유지된다. 이와 같은 통부재(207)의 작동은 공작물(w)에 대한 절삭날(11)의 칼집 깊이의 대소에 관계없이 얻어지게 되고, 따라서 통부재(207)는 가공중, 항상 공작물(w)에서 일정길이 떨어진 상태로 되는 것이고, 이것에 의해 통부재(207)와 공작물(w)의 접촉에 의해 발생할 우려가 있는 공작물(w)의 손상은 방지되게 된다.

또 공작물(w)의 가공중에는 절삭날(11)이 절삭가루를 생성하게 되지만, 이 절삭가루는 통부재(207)의 선단과 공작물(w)의 사이를 거쳐 개구(p)에서 흡인되는 공기의 흐름을 타고 연속적으로 후드 본체부재(14) 내로 운반되고, 그 후, 공기와 함께 통기구멍(s1), 신축통수단(201), 공기흡인구멍(s2)을 거쳐 특정의 장소로 수집된다.

절삭날(11)이 엔드밀 등인 경우는 절삭날(11)은 공작물(w)을 절삭하면서 그 표면을 따라서 이동하지만, 이와 같은 경우도 통부재(207)는 공작물(w)로부텨 일정길이 떨어진 상태로 되기 때문에, 통부재(207)가 공작물(w) 표면을 상처내거나 혹은 동 표면의 단부 등에 걸리는 바와 같은 사태는 발생하지 않는 것이다.

상기한 본 발명에 의하면, 둥근부 부착품을 주축헤드에 장착 혹은 제거할 때에, 공기흡인구멍(s2)의 상류단부와 통기구멍(s1)의 하류단부의 압접에 의한 언밸런스한 힘은 발생하지 않고, 원활하고 정확한 처리가 행해지게 된다.

또, 예컨대 공기흡인구멍과 통기구멍의 틈 부분에 절삭가루가 부착되어 있어도 공기흡인구멍에 흡인되는 대기와 함께 흡인제거되기 대문에, 통기구멍의 하류단부와 공기흡인구멍의 상류단부의 사이에 절삭가루가 끼어들어가는 것을 방지할 수 있다.

또 절삭날 부착품을 주축헤드에 장착한 상태에 있어서, 상기 통기구멍의 하류단부와 상기 공기흡인구멍의 상류단부의 상대거리는 엄밀한 특정치수로 되는 것이 요구되지 않기 때문에, 제품제작을 그 오차의 허용범위가 넓은 상태의 하에서 용이하게 행할 수 있다. 또한 절삭날 부착품의 가로로 내뻗는 치수를 작게 할 수 있다.

청구항 2에 의하면, 절삭날의 주위를 통부재에 의해 넓게 둘러싸는 것이 가능한 절삭날 부착품에 대해서 상기 효과를 얻을 수 있고, 청구항 3에 의하면 통부재가 공작물에 접촉하지 않는 절삭날 부착품에 대해서 상기 효과를 얻을 수 있는 것이다.

청구항 4에 의하면, 확실한 작동을 얻을 수 있고, 또한 간단하고 저렴하게 제조할 수 있는 것이다.

청구항 5에 의하면, 후드수단이 주축방향과 직교하는 방향으로 크게 내뻗는 일이 없게 되어 소형화되는 외에 밸런스 상태도 양호하게 되어, 절삭날 부착품의 장착, 제거의 취급을 용이하게 행할 수 있게 된다. 또, 절삭날 부착품을 옆으로 향하여 사용하는 경우에, 절삭날 부착품이 자체무게에 의해 크게 휘는 일어 없게 되어 정확한 가공을 행할 수 있게 된다.

청구항 6에 의하면, 절삭날 부착품의 한층 소형화를 가능하게 하고, 또 절삭날 부착품을 주축에 장착, 제거할 때, 접합면(fa)의 경사에 의해 통기구멍의 하류단부와 공기흡인구멍의 상류단부의 걸림현상을 방지할수 있게 된다.

Claims (7)

1. 적삭날(11)의 주위를 포위시킨 후드수단(13)의 안쪽을 거쳐 절삭가루 및 공기를 배출시키기 위한 통기구멍(s1)이 형성된 절삭날 부착품(200)과, 이 절삭날 부착품(200)이 장착됨과 아울러 상기 통기구멍(s1)과 연통되는 공기흡인구멍(s2)을 보유하는 주축헤드(100)를 구비한 절삭가루 흡인식 공작기계에 있어서, 절삭날 부착품(200)이 주축헤드(100)에 장착된 상태하에서 상기 통기구멍(s1)의 하류단부와 상기 공기흡인구멍(s2)의 상류단부를 근접상태로 마주보게 함과 아울러, 이들 하류단부와 상류단부의 사이에 적어도 어느 한쪽을 신축변형 가능하게 하고 또한 자유상태에서는 탄성부재(205)에 의해 그들 하류단부와 상류단부를 이반시키는 단축상태로 유지되는 것으로 한 신축통수단(201)을 개재시키고, 절삭날 부착품(200)이 주축헤드(100)에 장착된 상태하에서 공기흡인구멍(s2)에 부압이 부여되면, 신축통수단(201)이 이 부압에 기초하여 신장변형되어 상기 하류단부와 상기 상류단부가 밀접하게 연통되도록 작동하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 절삭가루 흡인식 공작기계.
2. 제1항에 있어서, 후드수단(13)은 절삭날(11)의 주위를 포위시킨 본체부재(14)와, 이 본체부재(14)에 대하여 절삭날 방향의 진퇴이동이 가능하고 또한 탄성부재(18)에 의해 절삭날 방향의 앞측으로 향해서 밀림과 아울러, 선단면(19a)에 절삭날이 출입하는 개구를 보유하는 것으로 된 통부재(19)를 구비하여 이루어지고, 절삭날(11)에 의한 공작물의 가공중, 통부재(19)의 선단면(19a)이 공작물에 접촉하여 폐쇄되고, 절삭날(11)이 생성한 절삭가루가 통부재(19) 내에 유입되는 공기와 함께 본체부재(14), 통기구멍(s1) 및 공기흡인구멍(s2)을 거쳐 바깥으로 배출되도록 작동하는 것을 특징으로 하는 절삭가루 흡인식 공작기계.
3. 제1항에 있어서, 후드수단(13)은 절삭날(11)의 주위를 포위시킨 본체부재(14)와, 이 본체부재(14)에 대하여 절삭날 방향의 진퇴이동이 가능하고 또한 탄성부재(211)에 의해 절삭날 방향의 앞측으로 향해서 밀림과 아울러, 선단면을 단면에서 보아 U형으로 되어 중앙부에 절삭날(11)이 출입하는 비교적 작은 개구(p)를 보유하는 것으로 된 통부재(207)를 구비하여 이루어지고, 절삭날(11)에 의한 공작물의 가공중, 공기흡인구멍(s2)의 부압에 의한 공기의 유동에 기초하여, 통부재(207)의 선단면이 공작물에 근접한 비접촉상태를 유지하고, 절삭날(11)이 생성한 절삭가루는 통부재(207) 내에 유입되는 공기와 함께 본체부재(14), 통기구멍(s1) 및 공기흡인구멍(s2)을 거쳐 바깥으로 배출되도록 작동하는 것을 특징으로 하는 절삭가루 흡인식 공작기계.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 신축통수단(201)은 신축가능하게 된 다중관 구조부와, 이 다중관 구조부를 단축방향으로 밀기 위한 스프링(205)을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭가루 흡인식 공작기계.
5. 제4항에 있어서, 주축헤드(100)의 공기흡인구멍(s2)의 상류단부와 절삭날 부착품(200)의 통기구멍(s1)의 하류단부를 밀접시키는 곳을 후드수단(13)의 횡측에 위치시킨 것을 특징으로 하는 절삭가루 흡인식 공작기계.
6. 제4항에 있어서, 주축헤드(100)의 공기흡인구멍(s2)의 상류단부와 절삭날 부착품(200)의 통기구멍(s1)의 하류단부가 밀접되는 접합면의 방향을 주축방향으로 경사시키고, 이 때, 접합면은 주축(3)의 앞쪽으로 향함에 따라서 주축 회전중심에서 멀어지게 되는 것을 특징으로 하는 절삭가루 흡인식 공작기계.
7. 제5항에 있어서, 주축헤드(100)의 공기흡인구멍(s2)의 상류단부와 절삭날 부착품(200)의 통기구멍(s1)의 하류단부가 밀접되는 접합면의 방향을 주축방향으로 경사시키고, 이 때, 접합면은 주축(3)의 앞쪽으로 향함에 따라서 주축 회전중심에서 멀어지게 되는 것을 특징으로 하는 절삭가루 흡인식 공작기계.