주축장치 document_id A220623019544

본 발명은 프린트기판 천공기 등의 공작기계에 있어서의 주축장치에 관련되고, 상세하게는 슬릿을 구비하는 콜릿척에 공구를 홀딩시키도록 한 주축장치에 관한 것이다. 도 6은 프린트기판 천공기에 있어서의 종래의 주축장치를 나타내는 정면 단면도이다. 동일도면에 있어서, 케이스(10)의 중심부에는 주축(1)이 배치되어 있다. 주축(1)의 축 방향의 중심부에는 바닥부착구멍(7)과, 이 바닥부착구멍(7)의 바닥면의 중심부분에 접속하고, 선단측(도면의 하단측)에 확경(擴徑)하는 암컷 형의 테이퍼면(1t)이 형성되어 있다. 콜릿척(2)의 바깥둘레는 데이터면(1t)과 동일한 각도를 갖는 수컷 형의 테이퍼면(2t)이 형성되어 있고, 중심부분에는 드릴(공구, 3)을 걸어 맞추게 하는 구멍(4)이 축 방향으로 연장하도록 천공 설치되어 있다. 또, 콜릿척(2)은 테이퍼면(2t)으로부터 구멍(4)에 이르도록 또한 원둘레 방향으로 등각도 간격이 되도록 형성된 복수의 절삭홈(슬릿)(도시하지 않음)을 갖고 있다. 또한, 프린트기판 가공기에 있어서 사용되는 공구(3)의 섕크부(콜릿척(2)에 홀딩되는 부분)의 지름은 공구(3)의 호칭지름에 관계없이 동일지름으로 형성되어 있다. 콜릿척(2)의 후단측(도면의 상측)에는 로드(5)가 고정되고, 로드(5)의 바깥둘레에는 가이드부시(6)가 고정되어 있다. 바닥부착구멍(7)의 바닥면과 가이드부시(6)의 사이에는 콜릿척(2)을 도면의 위쪽을 향해서 부세(付勢)하도록 접시스프링(8)이 압축 설치되어 있다. 그리고 테이퍼면(2t)이 테이퍼면(1t)에 밀착함으로써 콜릿척(2)이 안지름 방향으로 탄성 변형하여 닫히고, 구멍(4) 내면과 드릴(3) 표면 사이의 마찰력에 의해 드릴(3)이 강고하게 홀딩된다. 케이스(10)에는 슬라이딩 및 회전 자유롭게 주축(1)이 끼워 맞추는 구멍(11)이 형성되어 있다. 이 구멍(11)의 축 방향 대략 중앙부의 로터(9)와 대향하는 위치에는 코일(고정자, 12)이 배치되어 있다. 코일(12)은 도시를 생략하는 인버터전원에 접속되어 있다. 케이스(10)의 구멍(11)에 면하는 부분에는 오리피스교축형의 저널기체축받이를 구성하는 복수의 급기구멍(13)이 지름방향을 향하도록 또한 축선(○) 방향으로 소정의 간격을 두게 하여 설치되어 있다. 급기구멍(13)이 기체(여기에서는 압축공기)를 토출하는 방향은 축선(○)과 직교하는 방향이며, 도시의 경우, 코일(12)의 상하에 각각 2열씩 배치되어 있다. 급기구멍(13)은 각각 도시를 생략하는(제 1)공급구에 접속(연통)되어 있다. 구멍(11)의 후단측(도면의 상측)에는 주축(1)의 후단측에 배치된 플랜지(1f)를 수용 가능하게 형성된 환상(環狀)오목부(11d)가 설치되어 있다. 이 환상오목부(11d)에 있어서의 플랜지(1f)와 대향하는 상하 2면에는 원둘레 방향으로 복수의 급기구멍(15)이 형성되어 있다. 이들 복수의 급기구멍(15)은 급기방향이 각각 축선(○) 방향을 향하고, 도시를 생략하는 (제 2)공급구에 접속된 형으로 스러스트기체축받이를 구성하고 있다. 케이스(10)의 상부에는 실린더(25)가 고정되어 있다. 푸시로드(20)의 일단(도면의 상단)은 피스톤(22)에 고정되어 있다. 피스톤(22)은 실린더(25)의 챔버(25a)내에 배치되어 있고, 이들 피스톤 및 실린더에 의해 공기압 액추에이터가 구성된다. 피스톤(22) 상측의 챔버(25a)는 실린더(25)에 형성된 공급구(23) 및 공급구(23)에 접속된 관로(40)에 의해 3포트 전자밸브(30)의 실린더포트(30A)에 접속되어 있다. 피스톤(22) 하측의 챔버(25a)는 실린더(25)의 하부에 형성된 관통구멍(24) 및 구멍(25b)에 의해 구멍(11)에 연통하고 있다. 챔버(25a)내에 배치된 스프링(26)은 피스톤(22)을 도면의 위쪽으로 부세하고 있다. 3포트 전자밸브(30)의 공급포트(30P)는 관로(41)에 의해 압축공기원(90)에 접속되고, 배출포트(30R)는 개방되어 있다. 3포트 전자밸브(30)의 코일(30C)은 프린트기판가공기 전체를 제어하는 NC장치(100)에 접속되어 있다. 다음으로, 상기 구성을 갖는 종래 주축장치의 동작을 설명한다. 드릴(3)을 교환할 경우에는 3포트 전자밸브(30)를 ON, 즉 코일(30C)에 전력을 공급한다. 그러면 공급포트(30P)와 실린더포트(30A)가 연통하고, 압축공기원 (90)으로부터의 압축공기가 공급구(23)로부터 챔버(25a)내에 공급되며, 스프링(26)에 대항하여 피스톤(22)을 하강시킨다. 피스톤(22)의 하강에 추종하여 푸시로드(20)가 도면의 아래쪽으로 이동하여 로드(5)를 누르고, 접시스프링(8)의 부세력에 대항하여 콜릿척(2)을 도면의 아래쪽으로 이동시킨다. 콜릿척(2)의 테이퍼면(2t)이 테이퍼면(1t)으로부터 떨어지면, 콜릿척(2)의 안지름 방향으로 작용하고 있었던 힘이 없어지므로 드릴(3)을 콜릿척(2)으로부터 용이하게 떼어낼 수 있다. 다음으로, 다른 드릴(3)을 콜릿척(2)에 삽입한 후, 3포트 전자밸브(30)를 OFF하면, 실린더포트(30A)와 배출포트(30R)가 연통하고, 상기 챔버(25a)내의 압축공기를 개방하며, 피스톤(22)은 스프링(26)의 부세력(복원력)에 의해 상승한다. 이에 추종하여 푸시로드(20)가 도면의 위쪽으로 이동하고, 접시스프링(8)의 부세력에 의해 테이퍼면(2t)이 테이퍼면(1t)에 누름 접합되어 콜릿척(2)이 닫히고, 이에 따라 드릴(3)이 주축(1)에 강하게 홀딩된다. 다음으로, 도시를 생략하는 공급구로부터 압축공기를 공급한다. 그러면 주축(1)은 저널기체축받이의 기능에 의해 그 축선을 구멍(11)의 축선(○)과 일치시키도록 하여 지름방향으로 지지되는 동시에, 스러스트기체축받이의 기능에 의해 축선(○) 방향으로 지지된다. 이 상태에서 코일(12)에 전류를 공급하면, 코일(12)에 발생하는 자계에 의해 로터(9)에 회전토크가 발생하고, 주축(1)이 회전한다. 이하, NC장치(100)는 도시를 생략하는 수단에 의해 케이스(10)를 축선(○) 방향으로 이동시키고, 드릴(3)에 의해 워크를 가공한다. 그런데 공구홀딩수단인 콜릿척(2)의 내면에 먼지가 부착되거나, 스프링(8)이 수명이 된 경우에는 콜릿척(2)이 공구(1)를 홀딩하는 힘(이하, 「공구홀딩력」이라 한다.)이 저하한다. 공구홀딩력이 저하되면, 가공시에 드릴(3)이 콜릿척(2)에 대해서 지름방향 및/ 또는 축 방향으로 슬립하여 버려 가공불량이 발생한다. 그래서 워크를 지지하는 테이블 위에 공구홀딩력을 검사하는 공구홀딩력 검사장치를 배치하고, 공구홀딩력을 검사하고 나서 가공을 실행하도록 한 가공장치가 있다(특허문헌 1). 이 기술에 따르면, 작업자가 공구홀딩력을 검사할 필요가 없기 때문에 보수관리가 용이하고, 또한 가공품질 및 작업능률을 향상시킬 수 있다. [특허문헌 1] 일본국 특개2004-130502호 공보