KR20160087567A

KR20160087567A - Clamping device

Info

Publication number: KR20160087567A
Application number: KR1020150006692A
Authority: KR
Inventors: 이은
Original assignee: 두산공작기계 주식회사
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2016-07-22

Abstract

본 발명은 스핀들이 회전시킬 소재를 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑 장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 클램핑 장치는 볼스크류와, 상기 볼스크류를 회전시키는 구동 모터와, 상기 볼스크류에 결합되어 상기 볼스크류의 회전에 따라 전후 운동하는 가압 너트와, 상기 가압 너트가 전진 방향으로 이동하면 가압되어 전진하는 슬리브와, 상기 슬리브에 후진 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재, 그리고 상기 슬리브에 둘러싸이며 상기 슬리브가 전진하면 오므라들어 소재를 클램핑하고 상기 슬리브가 후진하면 벌어져 소재를 언클램핑하는 콜릿을 포함한다.The present invention relates to a clamping device for clamping or unclamping a workpiece to be rotated by a spindle. The clamping device according to an embodiment of the present invention includes a ball screw, a driving motor for rotating the ball screw, An elastic member for providing an elastic force to the sleeve in a backward direction, and an elastic member which is surrounded by the sleeve, And a collet for clamping the workpiece when the sleeve advances, and for unclamping the workpiece when the sleeve is retracted.

Description

[0001] CLAMPING DEVICE [0002]

본 발명의 실시예는 클램핑 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스핀들에 설치되어 클램핑 대상물을 클램핑하기 위한 클램핑 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clamping device, and more particularly, to a clamping device installed on a spindle for clamping a clamping object.

일반적으로 공작 기계는 여러 절삭 가공 방법 또는 비절삭 가공 방법으로 금속 또는 비금속의 공작물을 각종 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.In general, a machine tool refers to a machine that is used for machining a metal or non-metal workpiece with various tools to a desired shape and size by various cutting or non-cutting processing methods.

공작 기계는 가공 방법에 따라 크게 터닝 센터(turning center)와 머시닝 센터(machining center)로 분류된다. 여기서, 터닝 센터는 공작물이 회전하고 공구가 이동하면서 공작물을 가공하며, 머시닝 센터는 공구가 회전하고 가공될 공작물이 이동하면서 가공된다.Machine tools are classified into turning centers and machining centers depending on the machining method. Here, the turning center processes the workpiece while the workpiece rotates and the tool moves, and the machining center is machined while the tool rotates and the workpiece to be machined moves.

공구 또는 공작물을 회전시키기 위해 사용되는 스핀들(spindle) 장치는 스핀들 헤드(spindle head, 주축두)의 내부에 스핀들 본체를 회전 가능하게 설치하고 있다. 그리고 스핀들 본체는 중공부를 가지며, 스핀들 본체의 중공부에는 공구 또는 공작물을 클램핑하기 위한 클램프 장치가 설치되고 있다.A spindle device used to rotate a tool or a workpiece has a spindle body rotatably installed inside a spindle head (main spindle head). The spindle body has a hollow portion, and a hollow portion of the spindle body is provided with a clamping device for clamping a tool or a workpiece.

일반적으로 클램핑 장치는 유압을 이용하여 공구 또는 공작물을 클램핑하고 있다.Generally, the clamping device uses hydraulic pressure to clamp the tool or workpiece.

하지만, 클램핑 장치가 유압을 사용하기 위해서는, 유압 피스톤과 유압 피스톤에 의해 왕복 운동하는 드로우바와 유압을 공급하는 유압 펌프와 유압 펌프를 동작시키기 위한 구동 모터, 그리고 여러 유압 유로 등이 필요하므로, 전체적인 구조가 복잡하고, 클램핑 장치로 인해 스핀들의 전체 크기가 불필요하게 커지는 문제점이 있다.However, in order for the clamping device to use hydraulic pressure, a hydraulic pump for supplying a draw bar and a hydraulic pressure reciprocating by a hydraulic piston and a hydraulic piston, a driving motor for operating the hydraulic pump, and various hydraulic oil passages are required. And the entire size of the spindle becomes unnecessarily large due to the clamping device.

본 발명의 실시예는 간소한 구조를 가지고 유지 보수가 용이한 클램핑 장치를 제공한다.The embodiment of the present invention provides a clamping device having a simple structure and easy maintenance.

본 발명의 실시예에 따르면, 스핀들이 회전시킬 소재를 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑 장치는 볼스크류와, 상기 볼스크류를 회전시키는 구동 모터와, 상기 볼스크류에 결합되어 상기 볼스크류의 회전에 따라 전후 운동하는 가압 너트와, 상기 가압 너트가 전진 방향으로 이동하면 가압되어 전진하는 슬리브와, 상기 슬리브에 후진 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재, 그리고 상기 슬리브에 둘러싸이며 상기 슬리브가 전진하면 오므라들어 소재를 클램핑하고 상기 슬리브가 후진하면 벌어져 소재를 언클램핑하는 콜릿(collet)을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a clamping device for clamping or unclamping a workpiece to be rotated by a spindle includes a ball screw, a driving motor for rotating the ball screw, and a driving motor coupled to the ball screw, A pressing nut which is moved in a forward direction when the pressing nut moves in a forward direction, a sleeve which is pressurized and advances, an elastic member which provides an elastic force to the sleeve in a backward direction, and an elastic member which is surrounded by the sleeve, And a collet that flares when the sleeve is retracted to unclamp the workpiece.

상기한 클램핑 장치는 상기 볼스크류의 일영역에 결합된 종동 기어와, 상기 구동 모터의 구동축에 결합되어 상기 종동 기어와 맞물리는 구동 기어를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 구동 모터의 구동축은 상기 볼스크류와 평행하게 배치될 수 있다.The clamping device may further include a driven gear coupled to one side of the ball screw, and a driving gear coupled to the driving shaft of the driving motor to engage with the driven gear. The driving shaft of the driving motor may be disposed in parallel with the ball screw.

상기 스핀들은 상기 종동 기어의 일부를 드러내는 개구부를 가지며, 상기 볼스크류, 상기 가압 너트, 상기 슬리브, 상기 탄성 부재, 및 상기 콜릿을 둘러쌀 수 있다.The spindle has an opening that exposes a portion of the driven gear and may surround the ball screw, the pressure nut, the sleeve, the elastic member, and the collet.

상기 구동 모터는 상기 스핀들의 외측에 배치되며, 상기 스핀들의 개구부를 통해 상기 종동 기어와 상기 구동 기어가 맞물릴 수 있다.The drive motor is disposed outside the spindle, and the driven gear can be engaged with the driven gear through the opening of the spindle.

상기한 클램핑 장치는 상기 스핀들의 내측에 설치되어 상기 가압 너트의 전후 운동을 가이드하는 가이드 키를 더 포함할 수 있다.The clamping device may further include a guide key installed inside the spindle for guiding the forward and backward movement of the pressing nut.

본 발명의 실시예에 따르면, 클램핑 장치는 간소한 구조를 가지고 유지 보수가 용이해질 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the clamping device can have a simple structure and can be easily maintained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치가 사용된 스핀들을 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선에 따른 클램핑 장치가 사용된 스핀들의 단면도이다.1 is a front view showing a spindle in which a clamping device according to an embodiment of the present invention is used.
2 is a sectional view of a spindle in which a clamping device according to the II-II line of Fig. 1 is used.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element or component appearing in more than one drawing, the same reference numerals are used to denote similar features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically illustrate ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치 (101)를 설명한다.Hereinafter, a clamping device 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치(101)는 스핀들(200)이 회전시킬 소재를 클램핑 또는 언클램핑시킨다.The clamping device 101 according to an embodiment of the present invention clamps or unclamps a workpiece to be rotated by the spindle 200.

소재를 회전시키기 위해 사용되는 스핀들(spindle) 장치는 스핀들 헤드(spindle head, 주축두)의 내부에 스핀들(200)이 회전 가능하게 설치된다. 그리고 스핀들(200)은 중공부(205)를 가지며, 스핀들(200)의 중공부(205)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치(101)의 일부가 설치된다.A spindle device used for rotating a workpiece is provided with a spindle 200 rotatably installed inside a spindle head (spindle head). The spindle 200 has a hollow portion 205 and a hollow portion 205 of the spindle 200 is provided with a part of the clamping device 101 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치(101)는 볼스크류(300), 구동 모터(800), 가압 너트(400), 슬리브(500), 탄성 부재(450), 및 콜릿(collet, 600)을 포함한다.1, a clamping device 101 according to an embodiment of the present invention includes a ball screw 300, a driving motor 800, a pressing nut 400, a sleeve 500, an elastic member 450, , And a collet (600).

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치(101)는 종동 기어(730), 구동 기어(780), 베어링(380), 및 가이드 키(470)를 더 포함한다.Further, the clamping device 101 according to an embodiment of the present invention further includes a driven gear 730, a drive gear 780, a bearing 380, and a guide key 470.

볼스크류(300)는 스핀들(200) 내에 형성된 중공부(205)에 회전 가능하게 설치된다. 즉, 볼스크류(300)는 스핀들(200)의 회전과 별개로 회전될 수 있다. 이때, 베어링(380)이 스핀들(200) 내부에 마련되어 볼스크류(300)의 양단을 회전 가능하게 지지한다.The ball screw 300 is rotatably installed in the hollow portion 205 formed in the spindle 200. That is, the ball screw 300 can be rotated separately from the rotation of the spindle 200. At this time, a bearing 380 is provided inside the spindle 200 to rotatably support both ends of the ball screw 300.

가압 너트(400)는 볼스크류(300)에 결합되어 볼스크류(300)의 회전에 따라 전후 운동한다. 즉, 볼스크류(300)의 회전 방향에 따라 가압 너트(400)는 전진 또는 후진하게 된다.The pressing nut 400 is coupled to the ball screw 300 and moves back and forth according to the rotation of the ball screw 300. That is, the pressing nut 400 moves forward or backward in accordance with the rotational direction of the ball screw 300.

가이드 키(470)는 스핀들(200) 내 중공부(205)에 설치되어 가압 너트(400)의 전후 운동을 가이드한다. 구체적으로, 가이드 키(470)는 볼스크류(300)와 함께 가압 너트(400)가 회전하여 헛돌지 않고, 볼스크류(300)의 회전에 따라 가압 너트(400)가 전후 운동하도록 가압 너트(400)의 움직임을 가이드한다.The guide key 470 is installed in the hollow portion 205 in the spindle 200 to guide the forward and backward movement of the pressing nut 400. Specifically, the guide key 470 is rotated together with the ball screw 300 so that the pressure nut 400 is rotated in the forward and backward directions as the ball screw 300 rotates, ).

슬리브(500)는 가압 너트(400)의 전방에 마련되며, 볼스크류(300)가 회전하여 가압 너트(400)가 전진하여 슬리브(500)를 가압한다. 즉, 슬리브(500)는 가압 너트(400)가 전진하면 함께 전진한다.The sleeve 500 is provided in front of the pressing nut 400 so that the ball screw 300 rotates and the pressing nut 400 advances to press the sleeve 500. That is, the sleeve 500 advances together when the pressing nut 400 advances.

탄성 부재(450)는 슬리브(500)에 후진 방향으로 탄성력을 제공한다. 일례로, 탄성 부재(450)는 스프링일 수 있다.The elastic member 450 provides an elastic force to the sleeve 500 in the backward direction. In one example, the elastic member 450 may be a spring.

볼스크류(300)가 반대로 회전하여 가압 너트(400)가 후진하면, 슬리브(500)는 탄성 부재(450)의 탄성력에 의해 후진하게 된다.When the ball screw 300 rotates in the opposite direction and the pressing nut 400 is retracted, the sleeve 500 is moved backward by the elastic force of the elastic member 450.

콜릿(collet, 600)은 스핀들(200)의 단부에 설치되며, 슬리브(500)에 일부 또는 전부가 둘러싸인다.A collet 600 is installed at the end of the spindle 200 and is partially or fully enclosed in the sleeve 500.

또한, 콜릿(600)에는 소재의 일부가 삽입되며, 슬리브(500)가 전진하면 콜릿(600)이 오므라들어 소재를 클램핑하게 된다. 구체적으로, 콜릿(600)과 슬리브(500)의 일영역에는 각각 서로 대향하는 경사부(604, 504)가 형성되며, 이로 인해 콜릿(600)을 둘러싼 슬리브(500)가 전진하면 콜릿(600)이 오므라들게 된다.Part of the material is inserted into the collet 600. When the sleeve 500 advances, the collet 600 is broken and the material is clamped. Specifically, in one region of the collet 600 and the sleeve 500, sloped portions 604 and 504 facing each other are formed, so that when the sleeve 500 surrounding the collet 600 advances, This is a shrink.

반대로, 슬리브(500)가 후진하면 콜릿(600)이 벌어져 소재를 언클램핑하게 된다.On the contrary, when the sleeve 500 is retracted, the collet 600 is opened to unclamp the material.

전술한 가압 너트(400), 가이드 키(470), 슬리브(500), 탄성 부재(450), 및 콜릿(600)은 스핀들(200) 내 중공부(205)에 설치된다.The pressing nut 400, the guide key 470, the sleeve 500, the elastic member 450, and the collet 600 are installed in the hollow portion 205 in the spindle 200.

종동 기어(730)는 볼스크류(300)의 일영역에 결합된다. 즉, 종동 기어(730)는 볼스크류(300)와 함께 회전하며, 종동 기어(730)와 볼스크류(300)의 회전 중심은 일치한다.The driven gear 730 is coupled to one region of the ball screw 300. That is, the driven gear 730 rotates together with the ball screw 300, and the rotational center of the driven gear 730 and the ball screw 300 coincide with each other.

종동 기어(730)는 볼스크류(300)와 함께 스핀들(200) 내 중공부(205)에 설치되나, 스핀들(200)은 종동 기어(730)의 일부를 드러내는 개구부(209)를 갖는다.The driven gear 730 is installed in the hollow portion 205 in the spindle 200 together with the ball screw 300 but the spindle 200 has the opening 209 that exposes a part of the driven gear 730.

그리고 구동 기어(780)는 종동 기어(730)와 맞물리도록 배치된다. 이때, 구동 기어(780)는 스핀들(200)의 개구부(209)를 통해 종동 기어(730)와 맞물린다. 즉, 구동 기어(780)는 스핀들(200)의 외측에 배치된다.The drive gear 780 is arranged to engage with the driven gear 730. At this time, the drive gear 780 meshes with the driven gear 730 through the opening 209 of the spindle 200. That is, the drive gear 780 is disposed outside the spindle 200.

구동 모터(800)의 구동축은 구동 기어(780)와 결합된다. 즉, 구동 기어(780)는 구동 모터(800)의 구동축과 함께 회전하며, 구동 모터(800)의 구동축과 구동 기어(780)의 회전 중심은 일치한다. 따라서, 구동 모터(800)의 구동축은 볼스크류(300)와 평행하게 배치될 수 있다.The drive shaft of the drive motor 800 is coupled to the drive gear 780. That is, the driving gear 780 rotates together with the driving shaft of the driving motor 800, and the driving shaft of the driving motor 800 and the rotational center of the driving gear 780 coincide with each other. Therefore, the driving shaft of the driving motor 800 can be disposed in parallel with the ball screw 300.

또한, 구동 모터(800)도 구동 기어(780)와 함께 스핀들(200)의 외측에 배치된다.The drive motor 800 is also disposed on the outer side of the spindle 200 together with the drive gear 780.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치(101)의 동작 원리를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation principle of the clamping device 101 according to one embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, 클램핑 장치(101)가 소재를 클램핑시키기 위해, 구동 모터(800)가 볼스크류(300)를 회전시키면, 볼스크류(300)의 회전에 따라 가압 너트(400)가 전진하게 된다.First, when the driving motor 800 rotates the ball screw 300 to clamp the workpiece by the clamping device 101, the pressing nut 400 moves forward in accordance with the rotation of the ball screw 300.

가압 너트(400)는 전진하면서 슬리브(500)를 가압하여 함께 전진시키고, 슬리브(500)는 전진하면서 콜릿(600)을 오므라들게 한다.The pressing nut 400 presses the sleeve 500 forward while advancing, and the sleeve 500 advances the collet 600 as it advances.

이와 같이, 콜릿(600)이 오므라들면서 클램핑 장치(101)는 소재를 클램핑한다.Thus, the clamping device 101 clamps the workpiece as the collet 600 is broken.

다음, 클램핑 장치(101)가 소재를 언클램핑시키기 위해, 구동 모터(800)가 볼스크류(300)를 반대 방향으로 회전시키면, 볼스크류(300)의 회전에 따라 가압 너트(400)가 후진하게 된다.Next, when the driving motor 800 rotates the ball screw 300 in the opposite direction to unclamp the workpiece by the clamping device 101, the rotation of the ball screw 300 causes the pressing nut 400 to move backward do.

가압 너트(400)가 후진하면 슬리브(500)에 대한 가압 너트(400)의 가압이 해제된다. 그러면, 슬리브(500)는 탄성 부재(450)의 탄성력에 의해 후진하면서 콜릿(600)을 벌어지게 한다. 이와 같이, 콜릿(600)이 벌어지면서 클램핑 장치(101)는 소재를 언클램핑하게 된다.When the pressing nut 400 is retracted, the pressing of the pressing nut 400 to the sleeve 500 is released. Then, the sleeve 500 is retracted by the elastic force of the elastic member 450, causing the collet 600 to open. Thus, the clamping device 101 unclamps the workpiece as the collet 600 is opened.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 장치(101)는 간소한 구조를 가지고 유지 보수가 용이해질 수 있다.With such a configuration, the clamping device 101 according to the embodiment of the present invention can have a simple structure and can be easily maintained.

즉, 본 발명의 일 실시에에 따른 클램핑 장치(101)는 복잡한 유압 장치를 사용하지 않고도 간단하게 소재를 클램핑 또는 언클램핑할 수 있다.That is, the clamping device 101 according to one embodiment of the present invention can easily clamp or unclamp the workpiece without using a complicated hydraulic device.

그리고 구동 모터(800)와 볼스크류(300)를 이용하여 클램핑 동작을 수행하므로, 유압 장치를 사용하는 경우보다 상대적으로 유지 보수가 용이하다.Since the clamping operation is performed using the driving motor 800 and the ball screw 300, the maintenance is relatively easier than when the hydraulic device is used.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

101: 클램핑 장치
200: 스핀들
205: 중공부
209: 개구부
300: 볼스크류
380: 베어링
400: 가압 너트
450: 탄성 부재
470: 가이드 키
500: 슬리브
504, 604: 경사부
600: 콜릿
730: 종동 기어
780: 구동 기어
800: 구동 모터101: Clamping device
200: spindle
205: hollow
209:
300: Ball Screw
380: Bearings
400: Pressurizing nut
450: elastic member
470: guide key
500: Sleeve
504, 604:
600: Collet
730: driven gear
780: drive gear
800: drive motor

Claims

CLAIMS 1. A clamping device for clamping or unclamping a workpiece to be rotated by a spindle,
Ball screw;
A driving motor for rotating the ball screw;
A pressing nut coupled to the ball screw and moving back and forth in accordance with rotation of the ball screw;
A sleeve pressurized and advanced when the pressing nut moves in a forward direction;
An elastic member for applying an elastic force to the sleeve in a backward direction; And
A collet which is enclosed by the sleeve and is clamped when the sleeve advances, clamps the material, and when the sleeve is retracted, opens and unclamps the material,
&Lt; / RTI >

The method of claim 1,
A driven gear coupled to one region of the ball screw;
And a drive gear coupled to a drive shaft of the drive motor to engage with the driven gear,
And a driving shaft of the driving motor is disposed in parallel with the ball screw.

3. The method of claim 2,
Wherein the spindle has an opening that exposes a part of the driven gear and surrounds the ball screw, the pressing nut, the sleeve, the elastic member, and the collet,
Wherein the drive motor is disposed outside the spindle and the driven gear is engaged with the driven gear through an opening of the spindle.

4. The method of claim 3,
And a guide key installed inside the spindle for guiding the forward and backward movement of the pressing nut.