KR0145216B1

KR0145216B1 - 고속 회전용 커플링 장치

Info

Publication number: KR0145216B1
Application number: KR1019950700825A
Authority: KR
Inventors: 테드 알 마싸; 데이비드 알 시들; 존 에스 반커크
Original assignee: 디.티.코퍼; 케나메탈 아이엔씨
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 1998-07-01
Also published as: JPH08500299A; RU2106935C1; KR950702887A; AU674883B2; EP0726827A1; US5292213A; EP0726827A4; WO1994005452A1; DE726827T1; RU95109095A; AU5016193A; CA2141942A1; CA2141942C

Abstract

본 발명은 고체 베이스(122)에 일체로 부착된 칼라(120)를 지니는 종축(114)에대한 제 1부재(112) 및 칼라(120)내부에 수용가능한 슬리브(136)를 지니는 종축(1140에 대한 제 2부제(130)로 구성되는 고속회전용 커플링 장치이다. 제 1부재(112)와 제 2부재(130)가 회전될 때, 슬리브(136)가 칼라(120)내부에서 확장하여, 슬리브(136)와 칼라(120)사이에 존재가능한 어떤 간극을 최소화 또는 배제한다. 그 커플링 장치는, 다른 적용들중, 밀링 커터들과 같은 공작 기계에 대하여 사용될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

고속 회전용 커플링장치

[발명의 배경]

본 발명은 기계의 커플링에 관한 것이며, 특히 고속으로 회전하는 공작 기계에 사용하기 위한 커플링에 관한 것이다.

고속회전 공구를 사용하는 기계가공이 공업 분야에서 더 널리 보급되어 있다. 그러한가공들은 다른 가공들중에 밀링, 드릴링 및 보링을 포함한다. 예컨대, 그릴링 가공 있어서, 고속 드릴과 같은 일회용 공구가 사용되어, 드릴이 수리 또는 교체될 필요가 있을 때, 척에 용이하게 삽입될 수 있으며 척으로부터 용이하게 제거될 수 있다. 통상적으로 기계 조작자는 단일 드릴 비트가 수리 또는 교체되는 중 드릴링 가공이 중단되지 않도록, 교체용 그릴의 재고를 가지고 있어야 한다. 반면에, 기계 가공에 사용되는 몇몇 회전 공구는 단일 드릴 비트보다 훨씬 더 비싸고, 부품들의 다량의 재고를 유지하는 것은 비경제적이다.

제 1 도에는, 그러한 공구의 일에인 밀링 커터(10)가 도시되어 있다. 전형적인 밀링 커터(10)는 후방 단부(40) 및 전방 단부(40) 및 전방단부(50)을 지닌 일체형 헤드(30)를구비한 생크(20)를 포함한다.전방 단부(50)의 헤드에 체결되는 다수의 절삭 인서트(60)들이 배치된다. 생크(20)상에 평칸부(80)가 제공되어, 밀링 가공의 실행중 밀링 커터(10)로 회전성 운동을 전달하기 위해 생크(20)를 파악하기 위한 평탄면을 제공한다. 재료내부에 구멍들을 보링하기 위해 사용되는 드릴과는 달리, 제 1도에 도시된 바와 같은 밀링 커터(10)는 목공의 대패질(planing)가공과 유사한 가공에 대하여 사용되어, 밀링 커터(10)는 커터축에 수직한 평면을 따라 재료의 층을 제거 한다. 밀링커터(10)는 생크(20)를 확실히 파악하고 회전을 부여하는 메카니즘에 의해 구속되고 구동된다.

절삭인서트(60)들의 절삭에지들은 전형적으로 마모되거나 또는 파괴되므로, 인서트(60)의 재분할(reindexing) 또는 교체를 필요로 한다. 제 1도의 절삭인서트(60)는 4개의 측면을 지니는 것을 볼 수 있는데,그 자체로 ,공작물에 대하여 사용되지 않은 에지들을 노출시키도록 분할될 수 있다.밀링 커터헤드(30)는 또한 전체 밀링 커터(10)가 교체되는 것을 필요로 하도록 손상될 수 있다. 따라서,밀링 커터들을 이용가능하도록 재고(在庫)로 지니는 것이 바람직하지만, 각각의 커터들의 비용은 상당히 고가이므로, 실용적이지 않다.

이러한 문제점에 대한 한가지 해결책은 절삭인서트들이 이미 부착된 교체용 헤드의 재고를 주어진 시간내에 이용할 수 있는 제거가능한 헤드를 지니는 밀링 커터를 제공하는 것이다. 이러한 방식에서는, 다수의 교체헤드를 지니는 밀링 커터의 단일 생크만이 필요된다.이것은 전체 밀링 커터들의 재고를 유지할 필요를 경감시킨다. 더구나, 헤드가 수리할 수 없을 정도로 손상될 경우, 전체 밀링 커터들의 재고를 유지할 필요를 경감시킨다. 더구나, 헤드가 수리할 수 없을 정도로 손상될 경우, 전체 밀링 커터보다는 헤드를 교체함으로써 비용이 절감될 수 있다.

그러나, 그러한 상황하에서는 ,본래의 밀링 커터(10)의 구성에 매우 유사한 방식으로 생크에 헤드를 고정함으로써, 생크에 관한 헤드의 정확한 센터링과 정열을 제공하는 것이 중요하다. 이것은 고속 밀링 커터가 사용될 때 특히 중요하다.그 이유는 생크에 관한 헤드의 불량 정렬 및 부적절한 배치가 공구의 고속 회전속도에 의해 악화될 수 있는 공구의 불균형 상태를 발생시킬 수 링기 때문이다. 본 발명의 목적은 밀링 커터 생크에 대하여 교체가능한 헤드를 제공하여, 전체 밀링 커터가 교체될 필요를 경감하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 밀링 커터에 대하여 간단하고 경제적인 교체가능한 헤드를 제공함으로써 비싸지 않은 가격의 헤드들의 재고를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 고속 가중 자체 -센터링되는 경향이 있는 밀링 커터에 대한 교체가능한 헤드를 제공하는 것이다.

본발명의 다른 목적은 고속 가공중 자체 - 센터링되는 경향이 있는 밀링 커터에 대한 교체가능한헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 커플링 장치의 더 빠른 정도로 증가하는 회전속도에 대하여 자체 - 센터링 되는 경향이 있는 커플링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고속으로 회전될 때 자체 - 균형될 수 있는 커플링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 교체가능한 헤드가 생크에 용이하게 설치 또는 생크로부터 용이하게 제거될 수 있는, 고속 가공가능한 밀링 커터를 제공하는 것이다.

[발명의 개요]

제 1중축에 관하여 대칭인 제 1부재로 구성되고,칼라 내부에 공동을 형성하도록 베이스로부터 칼라 전방면까지 연장하는 고정 칼라(captivating collar)를 지니는, 고속회전용 커플링 장치가 제공된다. 또한, 제 1종축으로부터 오프셋될 수 있는 제 2종축에 관하여 대칭이며, 공동 내부에 수용가능한 고정된 슬리브를 지니는 제 2부재가 제공된다.그정 칼라는 탄성재료로 제조되고, 반경 방향 강도를 지니며, 고정된 슬리브가 고정칼라 내부에 삽입되고, 제 1 부재및 제 2 부재들이 회전될 때,고정된 슬리브는 고정 칼라보다 더 큰 비율로 반경방향 팽창하여, 회전속도가 증가함에 따라 고정칼라를 접촉시킴으로써, 제 1 부재와 제 2부재 사이의 오프셋을 감소 또는 제거시킨다.

커플링 장치의 제 2실시예에 있어서, 제 2부재는 슬리브가 일체로 부착되는 베이스로 구성된다. 더욱이 슬리브 내경은 칼라 내경보다 적고, 슬리브 강도를 지니는 슬리브를 제공한다. 이러한 방식으로 ,슬리브는 칼라 내부에서 더 팽창할 수 있지만, 그러나, 다른 적용을 위해 슬리브의 팽창을 제공수 있다. 첨부도면과 관련하여 후슬 상세한 설명을 참조할 때 본 발명의 정확한 특징이 더 명백히 이해될 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 종래기술의 밀링 커터를 제시하는 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 커플링 장치의 실시예를 제시하는 분해사시도.

제3도는 제2도의 선 III-III을 따라 도시된 커플링 장치의 분해 단면도.

제4,5 및 6도는 커플링 장치를 도시하는 개략도.

제7도는 본 발명에 따라커플링 장치의 측면도.

제8도는 제7도에 도시된 커플링 장치의 단면도.

제9,10 및 11도는 본 발명 커플링 장치의 기구를 도시하는 제 2실시예의 개략도.

[발명의 상세한 설명]

제 2도 및제 3도는 밀링 커터(110)에 가해진 본 발명의 일실시예를 제시한다. 제 1부재 또는 생크(112)는 제 1종축(114)에 관하여 대칭이다. 그 생크(112)는 전방 단부(116) 및 후방 단부(118)를 지닌다. 고정 칼라(120)는 강철과 같은 탄성 재료로 제조되어 그 결과, 반경방향 팽창할 수 있다. 제 2부재 또는 헤드(130)는 일반적으로 제 1종축(114)에 평행한 제 2종축(131)에 관하여 대칭이며,또한 전방단부(132) 및 후방단부(134)를 지닌다. 생크 공동(124)내부에 수용가능한 고정된 슬리브(136)가 후방단부(134)까지 연장한다. 고정된 슬리브(136)또한 탄성재료로 제조데며, 또한 반경방향 팽창가능하다.일반적으로, 중실 샤프트(solid shaft)가 회전될 때 샤프트의 중심축으로 부터 외향으로 샤프트의 반경방향 팽창을 발생시키는 경향이 있는 샤프트 내부에 원심력이 발생된다. 부재상의 원심력은, 회전축으로부터, 부재의 거리, 또는 부재의 부품과 같은 구성 요소에 의존한다. 중실 사프트에서,샤프트 재료는 샤프트의 반경방향 팽창을 제한하도록 작용한다. 그러나, 관통 보어를 지닌 샤프트에서, 샤프트의 외축부는 여전히 원심력을 받지만 팽창을 제한하는 재료는 더 적다.이러한 이유로, 회전에 의해 발생되는 원심력에 종속될 때, 관통 보어를 지닌 샤프트의 반경방향 팽창은 중심 샤프트의 그것보다 더 크게 된다.

명세서 전반을 통하여, 반경 방향 팽창 강도 또는 팽창 강도라는 용어는, 부재 중축에 관한 회전에 종속될 때 반경 방향 팽창하는 경향의 부재를 기술하는데 사용된다. 이러한 반경방향 팽창강도 및 부재의 회전속도의 함수이다.이러한관계를 설명하는 더 상세한 공식이 1989년 , Warren C.Young에 의한, Roark's foumulas for Stress and Strain제 6판에 있다. 높은 팽창강도는 반경방향 팽창에 대한높은 저항을 지시하는 반면, 낮은팽창 강도는 반경방향 팽창에 대한 낮은 저항을 지시한다. 이러한 목적으로 제 1부재와 제 2부재 양자에 대한재료는 동일한 강철인 것으로 가장된다. 본 발명의 잇점은 어떠한 회전속도에서도 달성되지만, 커플링 장치는 분당5,000회전 및그 이상의 고속 회전에서 사용하는 것이 바람직하다. 제 2도 및 제 3도를 참조하면, 생크(112)와 헤드(130)의 상대적 위치에 따라, 제 1종축(114)은 제 2종축(131)으로부터 거리(d)만큼 오프셋 될 수 있다. 고정된 슬리브(136)가 고정 칼라(120)의 공동내부에 삽입되어, 생크(112)와 헤드 (130)가 회전될 때 오프셋은 칼라(120)내부에서 슬리브(136)의 구성으로 인하여, 고정된 슬리브(136)가 회전하면 고정 칼라보다 더 큰 비율로 반경방향 팽창한다. 이러한 이유로, 오프셋(d)이 슬리브(1360와 칼라(120)사이에서 제한될 뿐만 아니라,회전속도가 증가함에 따라 고정된 슬리브(136)는 고정 칼라(120)내부에서 칼라(120)을 향해 팽창하여, 2개의 부품들 사이의 간극을 감소시키며, 슬리브(136)가 칼라(120)에 접촉하면, 오프셋(d)을 감소시켜, 칼라(120)내부에서 슬리브(1360를 자체 - 센터링 하는 경향이 있다. 생크(112)에 헤드(130)를 체결시키기 위하여, 헤드(130)내부에 구경(138)이 존재함으로써,생크(112)내부에 수용구멍(142)들과 인접될 수 있는 볼트(140)들의 삽입을 허여한다. 절삭인서트(144)들이 헤드(130)의 주변에 대하여 체결되어, 헤드(130)의 전방단부(132)로부터 돌출한다. 이러한 절삭인서트(1440들은 공지된 기술을 사용하여 헤드(130)에 땜질(braze)될 수 있다.

보지용 노브(160 ; retention knob)가 생크(112)의 후반단부(118)에서 베이스(122)로부터 연장하여,테이퍼진 홀더 (162)내부에 생크(112)를 보지하기 위한 축방향력을 제공하는데 사용된다. 보지용 노브(160)내부에 생크(1120를 보지한다. 종종, 공작기계에 대하여, 참조번호(112)로 도시된 바와같은 생크들을 운반하기 위하여, 로봇식 아암들 또는 다른 기계장치들이 사용되며, 그러한 이유로 베이스(122)의 주변에 대하여 환형 그루브(164)가 제공된다. 비록 2개의 분리된 요소로 도시되었지만, 테이퍼진 홀더(162)와 생크(112)를 포함하는 단 하나의 일체로 된 요소를 지니는 것이 가능하다. 제 4-6도를 참조하여, 본 발명의 일 실시예의 작동을 설명한다. 제 4도는 제 2도 및 제 3도에서 설명된 부품들의 전형을 지니는 개략도를 제시한다. 더 자세히 설명하면, 제1부재 또는 생크(112)내부에 공동(124)을 형성하는 고정 칼라(120)의 내경(dc1)은 고종된 슬리브(136)의 외경(ds1)보다 약간 더 커서 ,슬리브(136)와 칼라(120)사이에 간극(150)이 존재할 수 있으며, 더우기, 제 1종축(114)과 제 2종촉(131)사이에 오프셋(d)이 존재할 수 있다. 제 5도는 종축에 대하여 회전할 때, 생크(112) 및 헤드(130)의 역학을 도시한다. 슬리브(136)가 그 둘레를 회전하는 제 2종축(131)과 헤드(130)의 고정된 슬리브(136)을 주목하면,상기 회전은 종축(131)으로부터 이격되게 슬리브(136)의 벽을 미는 원심력을 발생시켜, 의경(ds1: 제 4도 참조)으로부터 외경(ds2)까지 직경을 증가시킨다. 제 5도에는 슬리브(136)가 구속되지 않게 도시되어 있는데, 반경방향 팽창의 량은 반경방향 팽창 강도에 의해 경정된다. 슬리브(136)의 반경방향 팽창강도가 칼라(120)의 그것보다 더 작을 경우, 슬리브(136)에 대하여 상이한 재료 강도를 지니는 상이한 재료를 사용하는 것이다. 따라서, 칼라(120)와 슬리브(136)보다 더 큰 재료 강도를 지닐 경우, 슬리브는 중실체로 될 수 있으며,여전히 칼라(120)내부에서 팽창될 수 있다. 이렇게 되면, 팽창의 차이를 발생시키기 위하여, 참조번호(144)로 도시된 바와같은 보어는 필요하지 않다. 이러한 설명을 위하여 보어(144)가 도시되었다. 이제 제 1부재 또는 생크(112)에 초점을 맞추면, 제 1종축(114)에 대하여 회전할 때, 제 5도에서 중실체로 도시된 베이스 (112)는 반경방향 외축으로 팽창할 것이며,판라(120)또한 베이스(122)보다 더 큰 정도로 팽창할 것이다. 칼라(120)가 베이스(122)에 일체로 부착되기 때문에, 상기

부착 지점에서,칼라는 베이스(122)에 의한 팽창으로부터 제한되며, 그 자체로 ,더 큰 팽창을 경험할 것이다. 결과적으로 공동 바닥(1250에 인접한 칼라(120)의 한 극단위치에서, 칼라(120)는 dc2의 직경을 지니고,생크(112)의 전방 단부(116)에서 칼라(120)는 dc3의 직경을 지닐 것이다. 생크(112)의 베이스(122)가 중실체이기 때문에, 제 4도의 dc1과 제 5도의 dc2사이의 차이는 dc1과dc3사이의 차이에 비하여 적게 될 것이다. 그러나, 슬리브(136)의 dc2는 칼라(120)의 dc2보다 더 크게 될 것이다. 지시된 바와같이,제 5도에서 설명된 생크(112)와 헤드(136)는 2개의 부재들 사이의 상호작용 없이 팽창다니것으로 도시되어 있다. 제 6도는 2개의 부재들이 상호작용할 때의 구성을 도시한다. 팽창되지 않은 상태에서,슬리브(136 : 제 4도 참조)는 기존의 간극(150)을 지니는 칼라(120)내부에 용이하게 삽입된다.제 6도에 도시된 바와같이,슬리브(136)가 팽창함으로써 첫 번째로 접촉되는 것은 상기 영역이다.슬리브(136)의 팽창은 칼라(120)의 윤곽(contour)에 의해 제한될 것이다. 이러한 방식으로, 간극(150)은 감소되고 제거되며, 그로인해 슬리브(136)와 칼라(120)사이의 죔쇠 끼워맞춤이 완료된다. 슬리브(136)와 칼라(120)사이의 초기 접촉은 공동(124)내부에 삽입되고 회전된 이후 슬리브의 후방단부(134)에서 발생하며, 칼라(120)는 베이스(122)에 의해 반경방향 팽창으로부터 제한되지만, 슬리브의 후방단부(134)에서 발생하며, 칼라(120)는 베이스(122)에 의해 반경방향 팽창으로부터 제한되지만, 슬리브(136)는 그러한 제한을 받지 않는다는 것이 주되어야 한다. 만일, 슬리브(136)가 축(114)과 축(131)이 일치하지 않는 위치에서 공동(124)내로 배치될 경우, 반경방향으로 팽창하는 동시에 슬리브(136)가 칼라(120)내부에 자체 센터링되는 경향이 있다는 것 또한 주목되어야 한다. 이러한 이유로, 종축(114 및 131)들은 제 6도에서와 같이 일치하게 도시된다.팜라(120)내부에서 슬리브(136)의 팽창은 2개의 종축(114및131)이 일치하도록 정렬되기에 충분하지 않을 수 있으며, 칼라(120)에 대한 슬리브(136)의 어떠한 접촉도 축들을 상호 강제할 것이며, 그렇게 함으로써, 2개의 축들 사이에 오프셋 거리(d)를 감소감소시키는 경향이 있다는 것이 이해 되어야 한다. 제 7 - 9도는 제 2도 및 제 3도에 도시된 밀링 커터(110)를 더 상세히 도시하며, 제 4-6도에 관계된 설명의 관점에서 제시될 것이다. 제 7도 및 제 8도를 참조하면, 제 2부재 또는 헤드(130)가 제 1 부재 또는 생크(112)에 부착되어 조시되어 있다. 제 2도에서 도시된 바와같이, 절삭인서트(144)들은 헤드(130)의 전방단부(132)로부터 돌출한다는 것이 주목되어야 한다. 볼트(140)들이 헤드(130)의 주변에 대하여 배치되어 있다. 절삭인서트(144)들은 헤드(130)의 전방 단부(132)로부터돌출한다는 것이 주목외어야 한다. 볼트(140)들이 헤드 (130)와 생크(112)의 적절한 접합을 제공하기 위하여, 헤드 (130)의 후방 단부(134)가 종축(131)과 수직으로되고, 생크(112)의 전방 단부(116)에서 종촉(114)과 수직으로 되어, 부품들이 접합될 때, 2개의 축들이 상호평행하게 되는 것이 중요하다. 제 8도에서는, 생크(1120에 헤드(130)를 체결시키기 위하여, 볼트(140)들이 사용된다는 것이 주목되어야 한다. 이러한 볼트들은 슬리브(1360를축방향으로 제한하기에 적합한 토크로 체결되어야 한다. 수학적 모델에 개시된 바와같은 커터의 그러한 볼트들에 대한 제안된 토크는 70인치 - 파운드(in - 1bs)이러한 볼트들에 상기토크를 가하는 것은 또한 슬리브(136)가 칼라고속 회전공구에 의해 경험되는 실질적인 작동상태에 종속될 때, 헤드(130)에 의해 발생된 원심력을 따르는 유도된 진동들로 인하여,볼트(140)들과 헤드(130)사이에, 그리고, 헤드(130)와 칼라(120)사이에 약간의 상대적인 미끄럼이 발생할 것으로 믿어진다. 부가적으로, 헤드(130)내부의 구경(138 :제 2도 참조)은 볼트(140)나 사산 직경보다도 약간 더 큰 직경으로되며, 이러한 이유로, 볼트(140)들과헤드(130) 사이의 상대이동이 존재하지 않을 경우에는, 고속 회전에서, 슬리브(136)에 의해 발생된 원심력은 볼트(140)들을 구부리기에 충분하여, 헤드의 반경방향 팽창을 허여한다. 그러나, 이러한 상황하에서, 헤드의 반경방향 팽창강도는 볼트(140)들의 재료 강도에의해 영향받는다는 것이 주목되어야 한다. 본 발명의 설계를 사용하면 제 2도 및 제 3도에 도시된 바와같은 중축(114 및 131)들은 슬리브(136)가 칼라(120)와 접촉할 때 발생된 양보다 더 큰 양으로 오프셋되지 않을 것이다. 그러나, 칼라(120)에 관한 헤드(130)의 증가된 회전속도와 팽창으로, 상기2개의 종축(114 및 131)이 서로 더 가까이 이동함으로써 두 부품들 사이의 편심을 최소화 하는 것이 가능하다.헤드(130)와 칼라(120)를 접촉시키기에 충분한, 큰 전속도에서, 헤드(130)는 칼라(120)는 생크(112)의 중실베이스(122)와 일체로 된다. 본 발명의 수학적 모델은 프로토타입(prototype)에 사용된 치수들을 포함하여 제작된다. 그러나, 제 2,3 및 7도에 도시된 세부들과는 다르게, 슬리브(136)와 칼라(120)는 맞물리기 위해 테이퍼져있지 않다. 상기 모델에서,칼라(120)와 슬리브(136)를 포함하는 생크(112)와 헤드(130)양자는 4340강철로 제작되었다. 생크(112)의 칼라(120)는 1.6760인치(4,000cm)외경과 1.3780인치(3.500cm)의 내경을 지니며, 길이는 0.285인치(0.725cm)로 그 깊이의 공동(124)을 형성한다.헤드(130)의 슬리브(136)는 1.3778인치(3.500cm)의 외경과 0.827인치(2.101cm)의 내경을 지니며,그 길이는 0.276인치(0.701cm)이다. 이러한 방식으로 슬리브(136)와 칼라(120)사이의 반경방향 간극(150)은0.0001인치(0.0003cm)로 된다.분당 30,000회전으로 모델된 속도에서, 슬리브는 칼라(120)에 관하여0.0001인치(0.0003cm)만믐 팽창되어, 슬리브(136)와 칼라사이의 간극을 제거한다. 더 상세히 설명하면, 분당 30.000회로 회전하면, 후방단부(134)에서 슬리브(136)는 0.000006인치(0.0002cm) 반경방향 팽창하고, 공동바닥(125)에서 칼라(120)는 0.00000인치(0.0001cm)반경방향 팽창하여,칼라(120)내부에서 슬리브(136)의0.00003인치(0.0001cm)의 팽창차이를 제공한다. 이 시점에서, 슬리브(136)는 칼라(120)내부에서 팽창하지만, 칼라(120)에 균일한 양으로 접촉하지는 않는다. 지금까지 설명된 것은 본 발명의 한가지 실시예로서, 헤드(130)를 통하여 연장하는 보어로 인하여, 헤드(130)를 보지하지만, 본 발명의 커플링 장치에 대하여 다른 적용도 가능하도록 중실체 부분을 헤드(130)에 부착하고 있다. 이러한 방식으로, 커플링 장치는 2개의 사프트들을 은결시키는데 사용될 수 있는마, 상기 샤프트들중 어느것도 관통 연장하는 보어를 지니는 것을 필요로 하지 않으며

생크에 취부될 수 있는 공구의 종류가 증가된다. 제 9-11도는 이러한 내용을 개략적으로 도시한다. 제 9도를 참조하면, 제 1부재 또는 생크(112)는 제 1종축(114)에 관하여 대칭이며, 선행 도면들에서 생크(114)에 관하여 대칭이며, 선행 도면들에서 생크(112)로 이미 설명된 것과 유사한특성을 지닌다. 그러나, 제 2부재 또는 헤드(230)는 제 2종축(231)에 관하여 대칭이며, 거리(d)만큼 오프셋될 수 있지만, 제 2-8도에서 관통 보여로 도시된 바와같은 고정 슬리브(236)로 구성된다. 선행 실시예에서와 같이 ,칼라(120)의 내경(dc1)은 고정된 슬리브(236)의 외경(ds1)보다 더 적게 된다. 그러나, 제 5도에 도시된 고정 슬리브(136)의 비교적 균일한 반경방향 팽창과는 다르게 ,제 9도에 도시된 고정된 슬리브(236)는 제한되며, 따라서 생크(112)의 칼라(120)와 유사한 방식으로 팽창한다. 제 10도에서, 생크(112)의 칼라는 생크(112)의 전방 단부(116)에서 직경(dc3)은 공동바닥(125)에서 칼라(120)의 팽창된 직경(dc2)보다 더 크게 된다. 제 11도는 제 1부재 또는 생크(112)와 제 2부재 또는 헤드(230)가 상호맞물린 상해를 도시한다. 제 10도에서 설명된 바와같이 2개의 부재들이 일체로 회전하면, 슬리브(236)와 칼라(120)사이의 접촉은 헤드(230)의 제 2종축 (231)을향해 ,제11도에서 도시된 바돠같이 축이 일체로 될 수 있는 지점까지, 생크(112)의 제 1종축(114)을 강제하는 경향이 있다. 제 9-11도에 도시된 배치는 슬리브(236)의 길이가 칼라(120)의 길이보다 길어서 생크(112)와 생크(240)가 접촉하지 않도록 되어 있다. 제10도에 도시된 팽창프로파일로부터, 슬리브(236)오 칼라((120)의 길이가 동등하며,생크(112)와 생크(240)가 접촉할 수 있을 때 조차,일정한회전속도에서 발생하는 공동바닥(125)근처의 칼라(120)오 슬리브(236)의 후방단부(246)에서 칼라(120)와 슬리브(236)사이에 접촉이 여전히 존재한다는 것을 알 수 있다. 제 4,5 및 6도에서 도시되지 않는 바와같이, 제 9, 10 및 11도에서도 도시되지 않았지만, 제1 부재 또는 생크(112)는 제 2, 3, 7 및 8도에서 도시된 것과 같이 측방향으로, 제 2부재또는 헤드(230)에 체결될 수 있다. 중실 생크(240)의 축을 따라 그루브를 도입하여 상기 나사가공된 보어를 제공하고 ,중실생크(240)의 축을 ㅌ 그루브를 도입하여 상기 나사가공된 보어의 한측을 노출시킴으로써 축방향 볼트들이 중실 생크(240)내로 도입될 수 있다. 변형적으로, 생크(112)는 2개의 플렌지들 사이에 볼트들을 사용하여 축방향으로 부착된,외부장착 플렌지들을 사용하여 헤드(230)에 취부될 수 있다. 설명 전체를 통하여,칼라 내부에서 슬리브의 팽창은 칼라의 길이를 따라 어떤 지점에서 슬리브가 칼라에 접촉하는 상태로 행해진다. 그렇게 함으로써 부재들의 종축들 사이의 오프셋은 감소되며, 슬리브는 칼라 내부에서 센터링된다. 슬리브가 칼라에접촉하도록 팽창하지 않을지라도, 본 발명의 장점을 수용하는 것이 가능하다. 더 자세히 설명하면, 본 발명에서 설명된 구성에 의해 슬리브가 칼라 내부에 장착되고, 부품들이 고속 회전에 종속된 상황에서 칼라의 종축과 슬리브의 종축이 일치하지 않고, 슬리브가 칼라의 단지 일부에서 칼라와 접촉하여 오프셋이 존재할 경우, 본 발명의 설계에 의해 ,현심이 그대로 유지되거나 또는 감소된다. 그러나, 상기편심이 증가하지는 않는다. 슬리브와 칼라 사이의 간극을 감소시키지만 작용하여, 2개의 부품들 사이의 간극을 감소시키고, 각각의 종축을 상호 더 인접하게 이동시킨다. 제 2, 3 및 7도는 슬리브(136)와 칼라(120)내부의 약간의 테이퍼를 도시한다. 이것은칼라(120)내부에 슬리브(1360의 용이한 삽입을 목적으로 한다.커플링 장치의 회전시, 슬리브(136)의 반경방향 팽창은 칼라(120)에 슬리브(136)를 강제하는 경향이 있다. 볼트(140)들이 슬리브(136)와 칼라(120)가 서로 평행한 벽돌을 지니는 제 4도 및 제 9도의 개략도에 도시되어 있다. 본 발명의 커플링 장치는 회전에 의해 작동되기 때문에, 그 장치는 역학적으로 불균형일 수 있다. 균형 회전 샤프트들에 대한 통상의 수단이 이러한 상황을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 방법들은 Massa등에 의한 Method and Aooaratus for Baiancing a Rotary Tool Assembly 라는 제목의, 1991년 12월 24 일자 미합중국 특허 제 4,074,723호에 개시된 바와같은 장치들로부터 재료를 선택적으로 제거하고, 상기 장치의 주변에 관하여 편심중량(eccentric weight)을 배치시키는 것을 포함하는바, 상기 특허는 본 출원인에거 양도되고,참고문헌으로 본원에서 구체화되었다. 지금까지 설명된 것은 공작기계, 더 구체적으로 밀링 커터에 적용된 커플링 장치이지만, 본 발명은 고속회전에 적용을 위한 커플링 장치와 같은 공작기계들의 다른 영역에서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 지금까지 설명된 것은 회전시 칼라 내부에서 팽창하는 슬리브를 지니는 커플링 장치이다. 첨부된 특허청구 범위의 범주내에서 변형물들이 제조될 수 있다.

Claims

(a)제 1종촉(114)에 관하여 대칭이며, 베이스(122)로부터 칼라 전방단부(116)까지 연장하여 칼라(120)내부에 공동(124)을 형성하는 연속벽을 구비한 고정칼라(120)를 지니는 제 1부재 또는 생크(112): 및 (b) 상기 제 1종촉(114)으로부터 오프셋될수 있는 제 2종촉(131)에 관하여 대칭이며,헤드(130)와 일체로 되고 균일한반경방향 팽창을 촉진시키기 위한 중실 연속벽을 지니는 실린더로 구성되며, 상기 공동(124)내부에 수용가능한 고정된 슬리브(136)를 지니는 제 2부재또는 헤드(130): 포함하여 구성되며, (c)휴지중일 때 슬리브(136)와 칼라(120) 사이에 죔쇠 끼워맞춤(intrference fit)이 존재하며, 회전속도가 증가함에따라 슬리브(136)는 더 큰 반경방향력(radical force)으로 칼라(120)에 대하여 애립(embed)되는 고속회전용 커플링 장치(110).
제1항에 있어서. (a)상기 고정칼라(120)는 탄성재료로 제조되고, 반경방향 강도를 지니며 (b)상기 고정된 슬리브(136)는 탄성재료로 제조되고,상기 고정칼라(120)보다 더 작은 반경방향 강도를 지녀, 고정된 슬리브(136)는 탄성재료로 제조되고, 상기 고정칼라(120)보다 더 작은 반경방향 강도를 지녀, 슬리브(136)가 고정칼라(120) 내부에 삽입되고, 생크(112)와 헤드(130)가 회전될 때,고정된 슬리브(1360는 고정칼라(120)보다 더 큰 비율로 반경방향 팽창하여, 회전속도가 증가함에 따라 고정칼라(120)와 접촉함으로써 제 1부재와 제 2부재사이의 오프셋을 최소화하거나 배제하는 커플링 장치.
제 2항에 있어서, 상기 생크(112)의 베이스(122)는 중실체이고, 칼라(120)에 연결되어, 슬리브(130)에 비해 높은 반경방향 강도를 칼라(120)에 제공하는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 슬리브는 칼라의 내경보다 더 작은 내경을 지니며, 슬리브(236)길이는 칼라(120)길이와 같거나 또는 칼라(120)길이보다 더 길게됨으로써, 칼라(120)보다 더 작은 반경방향 강도를 슬브에 제공하는 장치.
제 4항에 있어서, 상기 헤드(230)의 생크(240)는 관통 보여를 지니며, 상기 보어는 슬리브(236)의 내경보다 더 작은 직경을 지니는 장치.