1. 발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술

본 발명은 머시닝센터 스핀들의 공구 클램프 및 언클램프장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공구의 클램프 및 언클램프 동작을 실시하는 실린더로드의 승강동작을 캠에 의한 회전레버의 회전동작에 의해 구현하도록 한 머시닝센터 스핀들의 공구 클램프 및 언클램프장치에 관한 것이다.
공작기계 중에서 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 하고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭공작기계를 금속가공기계라고 한다.
절삭공작기계는 산업전반적인 성력화 추세에 힘입어 자동화 및 수치제어(NC)화가 급속히 진전되고 있고, 최근에는 회전형 선반계열과 밀링계열로 양분되어 진행되어 온 공작기계의 수치제어(NC)화가 서로 복합적으로 결합되어 있는 다기능 머시닝센터가 출현한 바 있으며, 산업현장의 폭넓은 수요에 힘입어 그 시장이 급속히 확대되고 있다.

머시닝센터는 몇 가지 종류의 절삭가공을 하나의 기계에서 자동적으로 수행하는 절삭공작기계로서, 자동공구 교환장치(ATC;Automatic Tool Changer), 툴매거진, 자동파레트 교환장치(APC;Automatic Pallet Changer), 자동가공물 교환장치(AL;Automatic Loader)등이 조합되어 있으며, 공구자동교환기능과 가공물의 2개면 이상을 자동적으로 깎고 또한 분할할 수 있는 기능을 구비하고 있다.
또한 자동공구교환장치(ATC)에는 공구를 자동으로 클램프하거나 언클램프 시킬 수 있는 공구 클램프 및 언클램프장치가 설치되어 있다.
종래에는 공급되는 오일의 유압에 의해 실린더 로드를 작동시켜 공구가 클램프 및 언클램프되기 때문에 온도가 큰폭으로 변화하는 환경에서는 유압량의 변동이 발생되어 공구의 교환 시 공구가 이탈되거나 마모되는 문제가 있다.

2. 기술적 과제 및 구성

본 발명의 목적은 유압을 사용하지 않고 기구적인 동작에 의하여 로드 실린더를 작동시켜 공구의 교환시 정확한 클램프 및 언클램프 동작을 실시하도록 하려는 것이다.
따라서, 스핀들과 일체로 형성되는 스핀들헤드 바디에 회전가능하게 설치되어 일단이 실린더 로드에 결합되고 타단에 캠팔로우가 설치된 회전레버와 캠팔로우와 접촉되도록 컬럼에 회전가능하게 설치되어 스핀들헤드 바디의 승강 동작시 회전레버를 회전시켜 상기 실린더 로드를 승강시키는 캠을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 회전레버의 캠팔로우가 설치되는 타단에 일단이 고정되고 타단이 상기 스핀들헤드 바디에 고정되어 회전 레버가 회전된 상태에서 복귀하는 방향으로 탄력을 지지하는 복귀스프링이 스핀들헤드 바디에 더 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 <도 1>은 본 발명에 의한 머시닝센터 스핀들의 공구 클램프 및 언클램프장치의 구성도로서, 일반적인 스핀들의 공구 클램프 및 언클램프장치의 구성과 동일하다.
여기서 스핀들과 일체로 형성되는 스핀들헤드 바디(10)와 스핀들헤드 바디(10)에 회전가능하게 설치되어 일단이 실린더 로드(12)에 결합되고 타단에 캠팔로우(22)가 설치된 회전레버(20)와, 컬럼(30)에 설치되어 스핀들헤드의 승강 동작시 회전레버에 의해 실린더 로드를 승강 작동시키기 위한 회전레버의 캠팔로우(22)와 접촉되는 곡면(42)을 갖는 캠(40)을 포함한다. 스핀들헤드 바디(10)에는 회전레버(20)가 복귀하는 방향으로 탄력을 지지하는 복귀스프링(50)이 설치되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
스핀들헤드 바디(10)가 하강(화살표 A방향)되면 회전레버(20)의 캠팔로우(22)는 원호형으로 형성된 캠(40)의 곡면(42)을 따라 아래쪽으로 안내되어 회전레버(20)가 축(20a)을 중심으로 시계방향으로 회전된다. 회전레버(20)가 시계방향으로 회전되면서 회전레버(20)의 일단부는 실린더 로드(2)를 상측방향으로 잡아당기게 되어 실린더 로드(2)가 상승되면서 공구(3)는 클램핑 된다. 이때, 스핀들에 장착된 코일스프링(4)이 탄성복원력에 의해 팽창되면서 실린더 로드(2)의 상승 동작을 동시에 구현하게 된다.
또한, 스핀들헤드 바디(10)가 상승(화살표 B방향)되면 회전레버(20)의 캠팔로우(22)가 캠(40)의 곡면(42)의 상측방향으로 안내되므로 회전레버(20)는 축(20a)을 중심으로 반시계방향으로 회전되고, 회전레버(20)의 일단부는 실린더 로드(2)를 하측방향으로 당기게 되어 실린더 로드(2)가 하강되면서 공구(3)가 언클램핑 된다.
이와 같이 회전레버(20)가 반시계방향으로 회전된 상태에서 다시 원위치로 복귀 시에는 복귀스프링(50)의 복원력에 의하여 회전레버(20)가 원활하게 회전된다.

3. 발명의 효과

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 머시닝센터 스핀들의 공구 클램프 및 언클램프장치는 유압 또는 공압을 사용하지 않고 Z축 이송이 가능해져 추가 제조비용이 소요되지 않으면서 공구의 클램프 및 언클램프에 의한 공구의 교환시간을 단축시키는 효과가 있다. 아울러 유․공압을 사용하지 않기 때문에 친환경적인 이점도 있다.