KR0173998B1 - 내장된 토오크 판독장치를 지니는 조임장치 - Google Patents

Abstract

척(150)에 쇄정 너트(165)를 조이기 위한 조임장치(10)는, 쇄정 너트를 조이는데 가해진 토오크를 측정하기 위한 토오크 판독장치(240)를 포함한다. 조임장치는, 회전가능하게 내장된 토오크 전달 칼라(40)를 갖는 고정 지지블럭(12)을 포함한다. 토오크 전달 칼라는 척을 수납 및 보지하도록 설계됨으로써, 척이 칼라에 대해 회전할 수 없게 보지된다. 쇄정 너트를 척에 조이는데 토오크가 가해지면, 척과 칼라는 하나의 유닛으로 회전한다. 토오크 표시기(200)는 고정 블럭에 장착되어 토오크 전달 칼라의 회전에 응답하여 쇄정 너트를 조이는데 가해진 토오크의 표시를 제공한다.

Description

[발명의 명칭]

내장된 토오크 판독장치를 지니는 조임장치

[발명의 상세한 설명]

본 출원은 현재 계류중인 내장된 토오크 판독장치를 지니는 조임장치라는 명칭의 1990년 7월 6일자 미합중국 특허출원 제 07/549,348 호의 CIP 출원이다.

[발명의 배경]

본 발명은 척(chuck)용 조임장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 척의 쇄정 너트를 조이는데 가해진 토오크를 측정하기 위한 내장된 (built-in) 토오크 판독장치에 관한 것이다.

고속의 선반가공시, 척의 쇄정 너트를 특정 토오크로 조이는 것을 중요하다. 쇄정 너트가 충분히 조여지지 않는다면, 공구는 작동중 느슨하게 될 수 있어 근처에 서 있는 작업자에게 위험을 줄 수 있다.

최근 조임장치들은 척에 쇄정너트를 조이는데 도움을 주도록 사용된다. 일반적으로 말해서, 조임장치는 내부에 형성된 개구부를 갖는 고정 블럭을 포함하여 공구 홀더 또는 척을 수납한다. 전형적으로, 공구 홀더는 하나 또는 그 이상의 키이웨이(keyway)를 갖는 플랜지를 포함한다. 고정 블럭에 고정된 키이들은 공구 홀더상의 키이웨이에 계합되어 조임장치에 대한 공구 홀더의 회전을 방지한다. 따라서, 조임장치는 바이스 또는 클램프와 유사한 방식으로 작용하여 쇄정 너트가 조여짐으로써 공구 홀더를 고정위치에 보지시킨다.

현재 척에 쇄정 너트를 조이는데 가해지는 조임 토오크를 측정할 수 있는 능력을 갖는 조임장치는 없다. 쇄정 너트를 조이는데 통상의 토오크 렌치를 사용함으로써 토오크가 결정된다. 그러나, 토오크 렌치는 그것이 필요할때 항상 사용가능하지는 않다. 더우기, 토오크 렌치들은 모든 응용물에 사용될 수 없다.

[발명의 개요 및 목적]

본 발명은, 조임장치에 토오크 측정장치를 합체시킴으로써 조임 토오크를 측정하는데 토오크 렌치의 필요성을 제거한다.

본 발명의 토오크 측정 장치의 하나의 실시예는, 고정 블럭의 중심으로부터의 소정의 반경에서 고정 블록내에 장착된 다이얼 표시기(dial indicator)를 포함한다. 토오크 전달 칼라는 고정 블럭에 회전가능하게 장착되어 있어 척을 수납 보지하는데 적합하게 된다. 토오크를 가해 척에 쇄정 너트를 조일때, 칼라가 액튜에이터 로드에 대해 회전하며, 그 액튜에이터 로드는 다이얼 표시기의 바늘을 상응하게 이동시키게 하는 다이얼 표시기에 대해 밀려나간다.

토오크 측정장치의 제2실시예는, 스트레인 게이지(strain gauge)가 부착된 캔틸레버된 부재(cnatilevered member)를 포함한다. 이 부재는 고정 블럭에 장착되어 그 고정 블럭에 회전가능하게 장착된 토오크 전달 칼라내의 노치내로 돌출한다. 칼라는 척을 수납, 보지하는데 적합하다. 칼라의 회전에 의해 초래된 캔틸레버된 부재의 편향에 의해 가해진 토오크가 결정된다.

전술된 설명을 기초로하면, 본 발명의 주목적은 내장된 토오크 측정장치를 지니는, 척에 쇄정 너트를 조이기위한 조임장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다양한 크기의 척을 수납하는데 적합한, 척에 쇄정 너트를 조이기위한 조임장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 적은 수의 이동 부품들로 구성된 비교적 단순한 구조체를 지니는, 척에 쇄정 너트를 조이기 위한 조임장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 사용이 간편한, 척에 쇄정 너트를 조이기 위한 조임장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적 및 장점이 본 발명을 단지 예시만 하는 첨부도면 및 후술설명을 고찰함으로써 명백하고 자명하게 될 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 조임장치의 제1실시예의 부품 분해 배열 사시도.

제2도는 본 발명을 예시하기 위해 부분적으로는 단면으로 도시된 부분을 갖는 조임장치의 제1실시예의 정면도.

제3도는 지지 블럭의 측면들에 평행한 평면을 통해 취한 조임장치의 제1실시예의 단면도.

제4a도는 본 발명에 사용된 토오크 전달 칼라 및 어댑터 플레이트의 사시도.

제4b도는 토오크 전달 칼라의 저부측부를 예시하는 부분 사시도.

제5도는 척이 장착된 것을 도시하는 조립된 조임장치의 제1실시예의 사시도.

제6도는 본 발명의 제2실시예의 부품 분해 배열 사시도.

제7도는 본 발명의 제2실시예의 토오크 측정장치의 캔틸레버 부재의 등각도.

제8도는 본 발명을 예시하기 위해 부분적으로는 단면으로 도시한 본 발명의 제2실시예의 정면도.

제9도는 본 발명의 제2실시예에 사용된 토오크 전달 카랄 및 어댑터 플레이트의 사시도.

제10도는 지지블럭의 측면들에 평행한 평면을 통해 취한 본 발명의 제2실시예의 단면도.

제11도는 척이 장착된 것을 도시하는 조립된 조임장치의 제2실시예의 사시도.

[도면의 상세한 설명]

도면을 참조하면, 본 발명의 조임장치가 참조번호(10)로 표시되어 있다. 조임장치(10)는 재래식 척의 쇄정너트를 조이기 위해 사용된다. 일반적으로 말해, 척은 플랜지에 의해 분리된 끝이 가늘어지는 후방 단부와 전방 단부를 포함한다. 끝이 가늘어지는 보어는 콜릿(collet)을 수용하는 전방 단부에 형성된다. 쇄정 너트를 척의 전방 단부상에서 나사가 나 있다. 쇄정 너트가 조여지면, 콜릿은 끝이 가늘어지는 보어내로 강제되어 콜릿을 공구와 파지 계합되게 압축한다. 그같은 척은 후술될 제6도에 도시되어 있다. 본 발명의 조임장치(10)는, 쇄정 너트를 조이는데 가해진 토오크량을 표시하는 내장된 토오크 측정장치를 포함한다.

조임장치(10)는 고정 지지블럭(12) ; 척을 수납 보지하는 지지블럭(12)에 회전가능하게 장착된 토오크 전달 칼라(40) ; 토오크 전달 칼라(40)에 대해 회전 불가능하게 척을 보지하는 쇄정 수단(50) ; 및 고정 블럭에 장착되어 쇄정 너트에 가해진 토오크를 표시하기위해 토오크 전달 칼라(40)의 회전에 응답하는 토오크 표시기 조립체(76)를 포함한다.

지지블럭(12)은 저탄소강으로 만들어지는 블럭이다. 지지블럭(12)에는 전방면으로부터 후방면까지 연장되는 중앙 개구부(14)가 형성되어 있다. 중앙 개구부(14)의 벽에는 토오크 전달 칼라(40)를 수납하는 연속적인 환형 채널(16)이 형성되어 있다.

지지블럭(12)은 2개의 부품, 즉, 상부 절반부(18) 및 하부 절반부(20)로 구성되어 있다. 상부 절반부(18)는 하부 절반부(20)의 상부에 놓여있으며, 그 2개의 절반부는 한쌍의 체결 볼트(22)에 의해 체결된다. 체결볼트(22)는 상부 절반부내의 요홈형 관통 구멍(24)을 통과하며 하부 절반부(20)내의 나사형 구멍(26)들 내로 체결된다. 상부 절반부(18)에는 또한 블럭(12)의 전방면으로부터 연장되는 쇄정 스크류 노치(28)가 형성되어 있어 후술된 척 쇄정 스크류(56)를 수용한다.

지지블럭(12)의 하부 절반부(20)는, 지지블럭(12)의 일측면으로부터 연장되어 채널(16)의 저부내의 타원형 개구부(32)를 형성하는 최하부 지점에서 환형 채널(16)을 가로지르는 액튜에이터 로드 구멍(30)을 포함한다. 액튜에이터 로드 구멍(30)의 맞은편 단부는 요홈(34)으로 개방되어 있다. 쇼울더(36)는, 액튜에이터 로드 구멍(30)의 요홈(34)의 원통형 벽을 접합시킨다. 액튜에이터 로드 구멍(30)은, 환형 채널(16)에 대해 접선적으로 연장되는 것이 바람직하다. 즉, 액튜에이터 로드 구멍(30)의 축은 환형 채널(16)에 대해 접한다.

제4a도 및 4b도에 최선으로 도시된 토오크 전달 칼라(40)를 참조하면, 칼라(40)는 원형이다. 칼라(40)의 외경은 지지블럭(12)의 환형 채널(16)의 직경보다 약간 작아 칼라(40)로 하여금 채널(16)내에서 자유롭게 회전하게 한다. 전방부(42) 및 후방부(44)를 포함하는 계단형 개구부가 칼라(40)내에 형성된다. 전방을 향하는 계단 또는 쇼울더(46)는 계단형 개구부의 전방부(42)와 후방부(44) 사이에 형성된다.

개구부의 후방부(44)는 척의 끝이 가늘어지는 단부로 하여금 자유롭게 통과하도록 하는 크기로 되지만 척의 플랜지 보다는 작다. 계단형 개구부의 전방부(42)는 척의 플랜지를 수용하기에 충분할만큼 크다. 2개의 키이웨이(48)가 직경적으로 마주하는 위치에서 칼라(40)의 전방부(42)에 형성되어 있다. 제1도에 도시된 바와같이, 키이(50)는 최하부 키이웨이(48)에 고정되어 있으며 쇼울더(46)내의 나사형 키이 볼트구멍(54)내로 체결되는 키이볼트(52)에 의해 체결된다. 키이(50)는 척의 플랜지에 형성된 키이웨이와 계합하여 칼라(40)에 대해 회전 불가능하게 척을 보지하는데 적합하다.

방사상으로 연장하는 쇄정 스크류 구멍(58)이 키이(50)에 대해 직경적으로 맞은편에 있는 지점에서 칼라(50)내에 형성된다. 척 쇄정 스크류(56)가 칼라(40)내의 쇄정 스크류 구멍(58)내로 나사 결합되어 최상부 키이웨이(48)를 통과한다. 척 쇄정 스크류(56)는 척의 플랜지 내의 키이웨이들중 하나와 계합하여 칼라(40)내의 척에 체결되는데 적합하다. 척 쇄정 스크류(56)는, 그 스크류를 파지하여 돌리는 손잡이(50)를 갖는 통상의 수동 토글 스크류이다. 그 스크류는 칼라로부터 상방으로 연장되어 지지블럭(12)의 상부 절반부(18)내의 쇄정 스크류 노치(28)를 통과한다. 그러므로 쇄정 스크류 노치(28)는, 칼라(40)가 지지블럭(12)내에서 회전될때 척 쇄정 스크류(56)의 이동을 허용하기에 충분한 크기로 되야한다.

제2도에서 참조번호 (70)로 표시된 토오크 표시기 조립체의 제1실시예를 참조하면, 그 조립체는 액튜에이터 로드(72), 저향요소(74), 및 토오크 표시기(76)를 포함한다.

액튜에이터 로드(72)는 지지블럭(12)내의 액튜에이터 로드 구멍(30)에 배치되어 축방향으로 이동한다. 액튜에이터 로드(72)의 일단부는 토오크 전달 칼라(40)상의 노치(45)와 계합된다. 액투에이터 로드의 반대편 단부는 저항요소(74) 및 토오크 표시기(76)를 동시에 밀어낸다. 저항 요소는 판스프링이어 액튜에이터 로드(72)의 축방향 이동을 저지한다. 물론 스프링의 스프링 상수는, 높은 스프링 상수가 액튜에이터 로드(72)를 이동시키는데 더 큰 힘이 필요하다는 것을 뜻하므로 토오크 표시기(76)의 측정에 영향을 줄것이다. 따라서 어떠한 적절한 스프링율을 지닌 판 스프링의 선택에 신중을 기할 필요가 있다.

토오크 표시기(76)를 참조하면, 이것은 통상적 토오크 표시기, 또는 변위 측정 수단으로서, 면(80)상에 눈금을 갖는 토오크 헤드(78)를 포함한다. 바늘(pointer ; 82)이 면(80)상에서 원을 이루며 이동하여 저항 요소(74)에 대한 액튜에이터 로드(72)의 변위를 표시한다. 저항 요소(74)의 스프링 율과 변위를 알면, 액튜에이터 로드(72)에 의해 가해진 힘이 예상될 수 있고, 그 변위 및 힘의 곱에 의해 토오크가 계산될 수 있다. 바늘(82)은, 표시기(76)의 시템(86)을 통해 연장되는 푸쉬로드(84)에 작동적으로 연결된다. 푸쉬로드(84)가 눌려지면, 바늘(82)이 그에 상응하게 움직인다. 토오크 표시기의 면(80)상의 눈금은, 그 면상의 판독이 토오크로 표시될 수 있도록 증가된다. 이같은 형태의 토오크 표시기들은 본 기술분야의 당업자에게는 공지된 사실이며, 간략화하기 위해 상세한 설명은 생략되었다.

토오크 표시기(76)는, 표시기 장착 블럭(88)에 의해 지지블럭(12)의 측면에 장착된다. 표시기 장착 블럭(88)은 표시기(76)의 스템(86)을 수납하는 스템 개구부(90)를 포함한다. 표시기 장착 블럭(88)내의 세트 스크류 구멍(94)내로 나사 결합된 세트 스크류(92 ; 제1도)는 토오크 표시기(76)를 체결시킨다. 토오크 표시기(76)를 장착하는외에, 표시기 장착 블럭(88)은 고정 블럭(12)의 요홈(34)내에 저항 요소를 유지시킨다.

상기 설명으로부터, 토오크 전달 칼라(40)에 의한 액튜에이터 로드(76)의 축방향 변위가 바늘(82)의 상응하는 이동을 일으킴은 명백하다. 토오크 표시기(76)는 조임장치의 중심으로 부터의 적절한 반경에서 액튜에이터 로드(72)에 배치시킴으로써 그리고 저항요소(74)로써 적절한 스프링률을 갖는 판스프링을 선택함으로써 눈금을 읽게 한다. 도시된 실시예에 있어서, 액튜에이터 로드(72)는 조임장치(10)의 중심으로부터 3인치의 반경에 배치되며, 저항요소(74)의 스프링률은 40,000 lbs/inch이다. 따라서, 액튜에이터 로드(72)의 0.001 inch 이동은 10ft.lb의 토오크와 같다.

척들이 많은 상이한 크기로 되기 때문에, 본 발명은 어댑터를 포함한다. 제4a도에는, 다양한 크기의 척을 수납하도록 칼라(40)를 적합하게 하는데 본 발명과 관련되어 사용되는 어댑터 플레이트(96)가 도시되어 있다. 어댑터 플레이트(96)는, 통상의 척내의 키이웨이와 계합하는데 적합한 2개의 내부로 연장되는 프롱(prong)(98)을 갖는 아치형 플레이트이다. 키이웨이(100)는 어댑터 플레이트(90)의 저부에 형성되어 칼라(40)에 고정된 키이(50)와 짝이 맞는다.

어댑터 플레이트(96)는, 쇼울더(46)와 면대면(face-to-face) 접촉을 이룰때까지 칼라(40)의 전방부분(42)내로 삽입된다. 칼라(40)에 고정된 키이(50)는 칼라(40)에 대한 어댑터 플레이트(96)의 회전을 막는다. 유사하게, 내향 돌출 프롱(98)은 척내의 키이웨이와 계합하여 척이 회전하는 것을 방지한다.

본 발명의 조임장치를 사용하기 위하여, 척이 토오크 전달 칼라(40)내로 삽입되어, 척상의 하나의 키이웨이가 제5도에 도시된 바와같이 토오크 전달 칼라(40)의 키이(50)와 계합한다. 척 쇄정 스크류(56)는, 척내의 맞은편 키이웨이와 계합할때까지 조여진다. 일단 척이 조임장치(10)내에 체결되면, 통상의 6각형 렌치 또는 스패너렌치가 척상의 쇄정 너트를 조이는데 사용될 수 있다. 척이 칼라(40)에 대해 회전할 수 없게 보지되기 때문에, 쇄정 너트를 조이는데 가해진 토오크는 토오크 전달 칼라(40)로 하여금 회전되게 한다. 액튜에이터 로드(72)는, 토오크 전달 칼라가 액튜에이터 로드(40)에 대해 회전할 때 토오크 전달 칼라(40)의 하부측내의 노치에 의해 계합된다. 액튜에이터 로드(40)는 축방향을 이동되어 저항 수단(74) 및 다이얼 표시기(76)의 푸쉬로드를 동시에 눌러 바늘(82)을 이에 상응하게 이동시킨다. 토오크가 제거되면, 저항 수단(74)은, 액튜에이터 로드(72)를 비표시 위치로 복귀시킨다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 토오크 표시기 조립체는 척의 중심으로부터의 알려진 거리에서 힘을 측정하는 토오크 측정장치로 구성된다. 이같은 힘과 거리의 곱은 쇄정 너트에서의 토오크를 나타낸다.

이점을 염두해두면, 액튜에이터 로드(72)에 전달된 힘을 측정하는데 사용될 수 있는 많은 다른 장치들이 있음을 알 수 있다. 액튜에이터 로드(72)에 토오크 전달 칼라(40)에 의해 전달된 힘이 가해지면, 토오크 표시기 조립체는, 압전 크리스탈상에 가해진 힘이 크리스탈에 걸쳐있는 전압을 변화시키고 이러한 변화가 균일한 힘으로 변환될 수 있게 하는 압전 크리스탈과 같은 힘 측정장치가 될 수 있다.

다른 방법으로, 액튜에이터 로드(72)가 기송라인(pneumatic line)내의 공지된 직경을 갖는 피스톤에 작동하는 유압장치가 이용될 수도 있다. 피스톤에 가해진 힘은, 기송 라인에 부착된 압력 게이지에 의해 측정될 수 있는 상기 라인내에 압력을 발생시킬 것이다. 압력 및 피스톤의 직경을 알면, 피스톤상에 가해진 힘이 계산될 수 있다. 척 중심선 또는 조임장치 중심으로부터 액튜에이터 로드(72)의 거리와 관련된 결합의 힘은 토오크를 계산하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 있어서, 관련된 액튜에이터 로드(72)를 갖는 제1도에 도시된 토오크 표시기 조립체는 제6-11도에 도시된 토오크 표시기 조립체(200)로 대체된다. 제1도의 액튜에이터 로드(72)가 저항을 지닌 토오크 표시기 조립체에 대해 압축되는 반면, 제6-11도에 도시된 조립체(200)는 액튜에이터 로드의 압축에 의존하는 것이 아니라, 블럭(12)과 저항용의 토오크 전달 칼라(40)사이에 연장되는 캔틸레버된 부재의 굼힘에 의존한다.

제6-11도에 도시된 조임장치의 상세한 설명은, 예시를 위한 끝이 가늘어지는 척을 부가한 것과 토오크 표시기 조립체와 관련된 상세한 설명을 제외하고는 모든점에서 제1-5도의 상세함과 동일하다. 따라서, 유사부품은 동일 참조번호로 표시될 것이다.

중심선(152)을 지닌 척(150)은 끝이 가늘어지는 타입이고 끝이 가늘어지는 척(46)이 칼라의 쇼울더(46)와 인접할 때까지 토오크 전달 칼라(40)의 개구부내로 끼워맞춰진다. 또한 칼라의 키이(50)는 척(150)의 쇼울더(155)내의 키이웨이(160)와 계합한다. 이같은 관점에서, 척 쇄정 스크류(56)는, 스크류가 끝이 가늘어지는 척(150)의 쇼울더(155) 내의 키이웨이(160)로 들어갈때까지 칼라(40)내의 구멍(58)을 통해 전진된다. 스크류(56)가 더 전진되어 칼라(40)내에 척(150)을 체결시킨다. 일단 척(150)이 조임장치내에 체결되면, 쇄정 너트(165)는 회전될 수 있고 소기의 토오크로 조여질 수 있어 척(150)내에 공구(170)를 체결시킨다.

그러나 본 발명의 제2실시예에 있어서, 액튜에이터 로드(72)는 제거되고, 베어스(210)에 체결된 캔틸레버된 부재(205 ; 제7도)로 교체된다. 스트레인 게이지와 같은 변위 측정수단(215)이 부재(205)에 부착됨으로써, 베이스(210)가 고정되고 힘(F)이 부재(205)상에 가해질때 굽힘 모멘트(M)가 발생되어 부재(205)의 벽(217)의 신장 및 팽창을 일으킨다. 스트레인 게이지는 전형적으로, 게이지의 변형에 의해 초래된 게이지내의 2개의 단자에 걸쳐있는 전기 저항의 변화를 측정함으로써 변위를 측정하는데 사용된다. 굽힘시 부재(205)의 특성을 알면, 스트레인 게이지를 변형시키는 이같은 팽창은 부재상의 특정위치에서의 힘(F)과 관련시킬 수 있다. 힘(F)들의 범위가 주어지면, 각각의 힘에 대한 스트레인 게이지에서의 저항의 팽창 및 결과적인 변화는 모니터될 수 있어 토오크 표시기 조립체에 대한 측정 곡선을 설정할 수 있다.

저항을 측정하기 위해, 와이어(225, 230)가 스트레인 게이지(215)로 부터 연장된다.

제8도에 도시된 바와같이, 토오크 표시기 조립체(200)가 고정 지지블럭(12)의 상부 절반부(18)의 개구부(235)내에 장착된다. 블럭(12)의 상부 절반부(18)의 개구부(235)내에 장착된다. 블럭(12)의 하나의 코너가 둥그렇게 되어 있어 조립체(200)를 수용한다. 이는 단지 편외성을 위한 것으로 ; 조립체(200)는 제1도에 도시된 블럭(12)에 부착될 수 있다.

제8도를 참조하면, 개구부(235)는 블럭(12)을 통해 연장한다. 조립체(200)의 베이스(210)는 블럭(12)의 개구부(235) 내에 체결된다. 이것은, 베이스(210)가 개구부 보다 약간 크게되는 마찰 끼워맞춤을 통해 달성될 수 있어, 베이스(210)가 개구부(235)내로 강제되어 유지될 수 있다. 다른 방법으로, 베이스(210)는 접착 또는 다른 접합기술을 사용하여 블럭(12)에 체결될 수 있다.

제7도를 간략히 참조하면, 부재(205)상에 작용하는 힘(F)의 위치가 스트레인 게이지(215)에서의 변형에 영향을 주는 것을 안다는 것은 중요하다. 하나의 예로서, 힘(F)이 베이스(210)에 더 근접한 부재(215)를 따라 있는 한 위치에 가해진다면, 스트레인 게이지(215)에서 일어나는 편향은 더 작게 될 것이다. 이로부터, 스트레인 게이지(215)상에서의 측정은 힘의 크기 및 부재(205)를 따라 있게되는 힘의 위치 모두의 함수임을 알아야 한다.

이같은 이유 때문에, 제8도에 있어서, 조립체(200)가 블럭(12)의 개구부(235)내에 위치되야 하므로, 토오크 전달 칼라(40)가 부재(205)상의 특정한 소정위치에 힘을 가하는바, 그 위치에서 스트레인 게이지가 측정된다.

이같은 측정을 달성하기 위해, 액튜에이터 로드(72)를 계합하는데 사용된 제4(b)도의 타원형 노치(45)와는 반대로, 제9도에느 토오크 표시기 조립체(208)의 부재(205)를 수납하도록 칼라(40)내로 연장된 노치(245)를 갖는 토오크 전달 칼라(40)가 도시되어 있다. 제8도를 참조하면, 칼라(40)내의 동일 노치(245)는 토오크 표시기 조립체(208)가 있는 위치에 있다. 토오크 표시기 조립체(208)가 블럭(12)내에 위치됨으로써, 캔틸레버된 부재(205)가 블럭(12)의 개구부(235)를 통해 칼라(40)의 노치(245)내로 연장된다.

칼라(40)가 회전되면, 노치(245)가 제7도에 표시된 힘(F)의 위치와 거의같은 위치에서 부재(205)와 접촉한다. 부재(205)는 이같은 정렬을 위해 신중히 배치된다. 그같은 방식에 있어서, 토오크 표시기 조립체(200)상에서 이미 행해진 측정이 이용된다. 캔틸레버된 부재(205)와 칼라(40)의 노치(250) 사이의 접촉은 단일지점만이 아닐 수 있으며, 실행될 수 있는 하나의 설계 선택은 노치(245)를 열장이음(dovetailing)시켜 부재(205)와 칼(240)의 접촉점이 칼라(40)의 외경에서 에지(247)를 따라 있게 되는 것이 가능하다. 제8도에 도시된 배열에 따르면, 칼라(40)가 시계방향으로 회전할때, 힘이 부재(205)상에 가해짐으로써, 굽힘 모멘트를 가하여 부재(205)의 외측섬유가 팽창되어 스트레인 게이지(220)가 변위된다.

와이어(225, 230)가 토오크 표시기 조립체(208)로부터 측정장치(240)까지 연장된다. 그같은 측정장치는 부재(205)의 편향에 의해 초래된 스트레인 게이지(215)의 저항의 변화를 측정할 수 있으며, 전술된 바와같이, 그같은 정보로써 부재(205)상에 작용하는 힘(F)이 예상될 수 있다. 그같은 측정장치(240)는 본 기술분야의 당업자에게는 공지된 사실이다. 전술된 바와같이, 칼라(40)의 에지와 척 중심선 사이의 알려진 거리 및 힘이 주어지면, 척상에 가해진 토오크를 쉽게 예상될 수 있다.

제7도 및 8도에는, 부재(205)의 일측면(217)상에서만 스트레인 게이지(215)를 갖는 부재(205)가 도시되어 있다. 스트레인 게이지(215)가 길어질때 가장 효과적이기 때문에, 제8도에 도시된 배열은 칼라(40)의 시계방향 회전에 대해 가장 효과적이다. 제2스트레인 게이지가 부재(205)의 반대측면상에 위치될 수 있으므로, 칼라(40)의 반시계방향 회전에 의해 발생된 힘을 모니터 할 수 있다. 제6-11도에는 고정지지블럭(12)에 체결되며 칼라(40)내에 노치(245)를 계합시키는 캔틸레버된 부재(205)가 도시되어 있고, 변형예(도시되지 않았음)에서 캔틸레버된 부재(205)가 칼라(40)에 체결될 수 있고 고정블럭(12)내의 노치와 계합됨을 알 수 있다.

제9도에는, 토오크 전달 칼라(40) 및 노치(245)가 예시되어 있다. 칼라(40)상의 노치(245)의 방사상 위치는 칼라(40)의 원주 둘레에 다수가 있을 수 있다. 제한되는 것은, 그같은 배열이 조임장치의 다른부분을 물리적으로 간섭하지 않는다는 것 뿐이다. 제8도에 도시된 블럭(12)의 상부 절반부(18)가 둥근 코너를 포함하는 것은 이미 지적되었다. 토오크 표시기 조립체(200)가 블럭(12)의 다른 부분에 위치되는 것이 좋을 수 있고, 만일 그같은 경우라면, 칼라(40)내의 노치(245)는 마찬가지로 칼라(40)의 원주둘레의 다른 위치에 있게 된다.

제9도에는 또한 제4(a)도에 도시된 것과 유사한 어댑터가 도시되어 있다. 이 도면은 칼라(40)에 대한 변화가 노치(40)의 원주둘레에 노치(245)가 부가된 것일 뿐이라는 것을 예시하고 있다. 제9도에 도시된 어댑터의 특징은 제4(a)도에 도시된 것들과 동일하며, 그 도면에 연관된 설명이 제9도에 적용된다.

전술된 바와같이, 제3도에 도시되어 있으며 본 발명의 제1실시예를 위해 이용된 액튜에이터(72)는 본 발명의 제2실시예의 토오크 표시기 조립체(200)에 대해서는 필요치 않다. 그 이유 때문에, 제3도에 도시된 액튜에이터 로드(72)의 단면이 제2실시예를 설명하기 위해 제10도에서 수정됨으로써, 칼라(40) 및 블럭(12)의 하부 절반부(14)는 액튜에이터 로드(72)가 있던 영역에 고정될 수 있다.

제6도에 도시된 끝이 가늘어진 척은 조임 장치가 보지하는 척의 유일한 형태가 아님을 알아야 한다. 제10도에 도시된 바와같이, 중심선(252)을 지닌 직선형 생크척(258)은 조임장치 내에 체결될 수 있다. 그러나, 끝이 가늘어지는 척(150)의 쇼울더(155)와는 반대로, 직선형 생크 척은 생크(260)의 마주하는 부분들상에서 편평한 표면(255)을 지닌다. 이같은 방식에 있어서, 척(250)은, 생크(260)의 편평한 부분(255)들이 키이(50) 및 척 쇄정 스크류(56)와 정렬될때까지 조임장치의 칼라(40)내로 전진될 수 있다. 이때, 전처럼, 척 쇄정 스크류(56)가 전진될 수 있어 칼라(40), 및 더욱이 조임장치 내에 생크(260)를 체결시킨다. 적절히 기능하기 위한 조임장치에 대한 하나의 요구사항은 조임장치 내에 체결되는 척의 회전이 제한되다는 것뿐이라는 것을 알아야 한다. 척을 축방향으로 체결시킬 필요가 없으나, 그같은 상황에 있어서, 척은 조임장치로부터 덜 이동된다.

제11도는 제6도의 부품 분해 사시도의 조립도이다. 관찰될 수 있는 바와같이, 끝이 가늘어지는 생크 척(150)이 칼라(40)내에 체결됨으로써 조임장치내에 체결된다. 공구(170)를 척(150)내에 조이기 위해, 너트(165)를 회전시켜 공구(170) 둘레의 척(158)의 조우(jaw ; 도시되지 않았음)들을 체결시킬 필요가 있다. 조임장치내의 척에 대해서, 너트(165)가 척(150)에 대해 조여지기 시작하면, 척(150)은 회전하도록 강제되어 칼라(40)를 회전시키도록 강제한다. 칼라(40)가 회전하면, 노치(도시되지 않았음)내에 계합된 토오크 표시기 조립체의 캔틸레버된 부재(도시되지 않았음)는 칼라(40)의 회전에 의해 이동될 것이다. 측정된 토오크 표시기 조립체(200)에 대해서, 스트레인 게이지(215)에서의 변위는 칼라의 원주로 부터 척의 중심선까지의 거리를 알면, 쇄정너트(165)에 가해진 토오크를 예상하는 것은 간단하다. 이런 방법으로, 쇄정너트(165) 둘레의 토오크가 모니터될 수 있어 최적의 토오크가 선택된다.

본 발명은 물론, 본 발명의 사상 및 필수적 특성을 벗어나지 않고, 본원에 개시된 것과 다른 특정방식으로 실행될 수 있다. 그러므로 본 실시예들은 모든면에서 예시적이며 비제한적이며, 첨부된 청구범위의 사상 및 등가의 범위내에 속하는 모든 변형예들이 본원에 속하게 된다.

Claims (29)

1. 척을 보지하며, 쇄정 너트가 상기 척상에서 척 중심선에 대해 회전가능하게 조여지는 동안 척에 부착된 쇄정 너트에 가해진 토오크를 표시하기 위한 조임장치로서, (a) 고정블럭 ; (b) 상기 척을 수납 및 보지하며, 상기 고정 블럭내에서 상기 척 중심선 둘레로 회전하도록 장착된 토오크 전달 칼라 ; (c) 상기 척을 상기 칼라에 대해 회전 불가능하게 보지하여 상기 척 및 칼라가 하나의 유닛으로 회전하도록 하는 쇄정 수단 ; 및 (d) 척의 쇄정 너트에 가해지는 조임 토오크를 표시하기 위해, 칼라의 회전에 응답하는 토오크 표시기 수단 ; 및 (e) 환경 요홈을 포함하는 상기 고정 블럭과 환형 요홈에서 회전가능하도록 장착되는 상기 토오크 전달 칼라를 포함하는 조임장치.
2. 제1항에 있어서, 토오크 표시기 수단은 칼라의 회전을 저지하기 위한 저항 수단 및 쇄정 너트에 가해진 토오크의 결과로서 척 중심선으로부터 알려진 거리에서 칼라상에서의 접선력을 결정하는 변위 측정수단으로 구성되는 조임장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 저항 수단은 칼라와 계합하도록 정지 블럭을 통해 연장되고 고정 블럭에 고정된 액튜에이터 로드상에 작용하는 알려진 스프링률을 지니는스프링이며, 상기 변위 측정수단은 척 중심선으로 부터의 힘의 거리와 관련되어 칼라와 쇄정 너트상의 토오크를 결정하는데 사용되는 힘을 결정하도록 스프링 변위를 측정하는 변위 표시기인 조임장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 칼라는 노치를 지니며, 상기 액튜에이터 로드는 칼라와 계합하도록 노치와 접촉하는 조임장치.
5. 제4항에 있어서, 척을 칼라에 대해 회전 불가능하게 보지하는 쇄정 수단이 척상의 키이웨이와 계합하는 칼라에 고정된 키이를 포함하는 조임장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 칼라가 나사형 개구부 및 개구부를 관통하는 척 쇄정 스크류를 포함하여 척을 칼라내에 고정시키도록 척 쇄정 스크류가 조절될 수 있는 조임장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 저항 수단은 상기 고정 블럭 또는 칼라중 하나에 고정되며 다른 하나와 계합된, 알려진 스프링률을 갖는 캔틸레버된 부재이며, 상기 변위 측정 수단이 척 중심선으로 부터의 힘의 거리와 관련되어 칼라와 쇄정 너트상의 토오크를 결정하는데 사용되는 캔틸레버된 부재의 변위를 통한 힘을 결정하도록 캔틸레버된 부재에 부착된 적어도 하나의 스트레인 게이지인 조임장치.
8. 제7항에 있어서, 캔틸레버된 부재는 상기 고정블럭에 고정되며, 상기 칼라는 캔틸레버된 부재가 칼라와 계합하도록 끼워맞춰지는 노치를 지니는 조임장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 캔틸레버된 부재는 칼라에 고정되며, 상기 고정 블럭은 상기 캔틸레버된 부재가 상기 고정 블럭과 계합하도록 끼워맞춰지는 노치를 지니는 조임장치.
10. 제2항에 있어서, 척을 칼라에 대해 회전할 수 없게 보지하는 쇄정 수단이 척상의 키이웨이와 계합하는 칼라에 고정된 키이를 포함하는 조임장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 칼라가 나사형 개구부 및 개구부를 관통하는 척 쇄정 스크류를 지님으로써 척 쇄정 스크류가 척을 칼라내에 고정시키도록 조절되는 조임장치.
12. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 척 어댑터, 및 상이한 크기의 척들을 수용하도록 조임장치를 조절하는 토오크 전달 칼라에 척 어댑터를 장착하는 수단을 더 포함하는 조임장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 척 어댑터는 어댑터에 의해 보지되는 척의 키이웨이내로 삽입하기 위한 적어도 하나의 키이를 지니는 반원형 어댑터 플레이트를 포함하는 조임장치.
14. 척을 보지하며, 너트가 상기 척상에서 척 중심선에 대해 회전가능하게 조여지는 동안 척에 부착된 쇄정 너트가 가해진 토오크를 표시하는 조임장치로서, (a) 환형 요홈을 갖는 고정 블럭 ; (b) 상기 척을 수납 및 보지하며, 상기 고정 블럭의 환형 요홈에서 척 중심선에 대해 회전하도록 장착된 토오크 전달 칼라 ; (c) 척을 상기 칼라에 대해 회전할 수 없게 보지시켜 척 및 칼라를 하나의 유닛(unit)으로 회전시키는 쇄정 수단 ; 및 (d) 척의 쇄정 너트에 가해지는 조임 토오크를 표시하기 위해 칼라의 회전에 응답하며, (i) 고정 블럭 또는 칼라중 하나에 고정되고 다른 하나와 계합되는, 알려진 스프링률을 갖는 캔틸레버된 부재로 구성된 칼라의 회전을 저지하는 저항 수단 ; 및 (ii) 척 중심선으로부터의 힘의 거리와 관련되어 칼라 및 쇄정 너트상의토오크를 결정하는데 사용될 수 있는 캔틸레버된 부재의 변위를 통해 힘을 결정하도록 캔틸레버된 부재에 부착된 적어도 하나의 스트레인 게이지로 구성된, 쇄정 너트에 가해진 토오크의 결과로써 척중심선으로부터의 알려진 거리에서 칼라상의 접선력을 결정하는 변위 측정 수단으로 구성하는 토오크 표시기 수단을 포함하는 조임장치.
15. 척을 보지하며, 상기 척상에 쇄정 너트를 조이는데 가해지는 토오크를 표시하기 위한 조임장치로서, (a) 고정블럭, (b) 고정 블럭내에 회전가능하게 장착되어 척을 수납 및 보지하는 토오크 전달 칼라, (c) 척을 칼라에 대해 회전할 수 없게 보지시켜, 쇄정 너트를 조이는데 토오크가 가해질때 척 및 칼라가 하나의 유니트로 회전하는 쇄정 수단 ; 및 (d) 척의 쇄정 너트에 가해지는 조임 토오크를 표시하기 위해 칼라의 회전에 응답하는 토오크 표시기 조립체, 및 (e) 환경 요홈을 포함하는 상기 고정 블럭과 환형 요홈에서 회전가능하게 장착되는 토오크 전달 칼라를 포함하는 조임장치.
16. 제15항에 있어서, 토오크 표시기는, 칼라가 회전될때 액튜에이터가 축방향으로 이동하도록 고정 블럭에 장착되며 회전 칼라와 계합되는 이동가능한 액튜에이터 ; 및 쇄정 너트를 척상에 조이는데 가해진 토오크를 표시하도록 액튜에이터의 축방향 이동에 응답하는 토오크 표시기를 포함하는 조임장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 칼라는 액튜에이터 수납용 노치를 포함하는 조임장치.
18. 제17항에 있어서, 토오크 표시기는 액튜에이터에 의해 정합되는 자체로부터 연장되는 푸쉬로드를 지니는 다이알 표시기이어서, 액튜에이터가 칼라에 의해 축방향으로 이동될때 액튜에이터가 다이얼 표시기의 푸쉬로드를 밀어내 척의 쇄정 너트에 가해지는 조임 토오크를 다이얼이 표시하게하는 조임장치.
19. 제18항에 있어서, 토오크 전달 칼라가 척의 쇄정 너트에 가해지는 조임 토오크로 인해 회전될때 액튜에이터의 축방향 이동을 저지하기 위한 저항 수단을 포함하는 조임장치.
20. 제15항에 있어서, 적어도 하나의척 어댑터, 및 상이한 크기의 척들을 수용하기 위해 조임장치를 조절하는 토오크 전달 칼라에 척 어댑터를 장착하는 수단을 더 포함하는 조임장치.
21. 제20항에 있어서, 척 어댑터는 어댑터에 의해 보지되는 척의 키이웨이내로 삽입하기 위한 적어도 하나의 키이를 지니는 반원형 어댑터 플레이트를 포함하는 보임장치.
22. 제15항에 있어서, 척을 칼라에 대해 회전 불가능하게 보지시키는 쇄정 수단은 척상의 키이웨이와 계합하는 칼라에 고정된 키이를 포함하는 조임장치.
23. 척을 보지하며, 쇄정 너트를 척에 조이는데 가해지는 토오크를 표시하기 위한 조임장치로서, (a) 내부에 형성된 환형 채널을 지니는 고정 블럭 ; (b) 척을 수납 및 보지하는 블럭의 환형 채널내의 회전가능하게 장착된 토오크 전달 칼라 ; (c) 쇄정 너트를 조이는데 토오크가 가해질때 척과 칼라가 하나의 유닛으로 회전하도록, 칼라에 대해 고정 위치에 척을 보지하는 토오크 전달 칼라에 연결된 수단 ; (d) 고정 블럭을 통해 연장되고 토오크 전달 칼라로 개방되는 보어 ; (e) 보어에서 축방향 이동하도록 이동가능하게 장착되며, 회전시, 칼라가 액튜에이터를 축방향으로 이동시키도록 칼라와 계합되는 액튜에이터 ; (f) 액튜에이터의 이동을 억제하기 위해 액튜에이터에 계합된 저항수단 ; 및 (g) 액튜에이터에 의해 계합되며, 쇄정 너트를 척상에 조이는데 가해진 토오크를 표시하기 위해 액튜에이터의 축방향 이동에 응답하는 토오크 표시기 ; 를 포함하는 조임장치.
24. 제23항에 있어서, 칼라는 액튜에이터의 일단부와 계합하는 칼라의 외표면에 형성된 액튜에이터 노치를 포함하는 조임장치.
25. 제23항에 있어서, 적어도 하나의 척 어댑터, 및 상이한 크기의 척을 수납 및 보지하기 위해 척 조임장치를 조절하는 회전 칼라에 어댑터를 장착하는 수단을 포함하는 척 조임장치.
26. 제23항에 있어서, 척을 칼라에 대해 회전할 수 없게 보지하는 수단은 칼라에 고정되며 척내에 형성된 키이웨이내로 삽입되는 키이를 포함하는 척 조임장치.
27. 제26항에 있어서, 척을 조임장치에 고정하는 고정수단을 더 포함하는 척 조임장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 고정 수단은 칼라내로 나사가 나 있고 칼라에 의해 보지된 척과 계합가능한 척 쇄정 스크류를 포함하는 조임장치.
29. 척을 보지하고, 쇄정 너트에 연계된 쇄정 너트를 조이며, 쇄정 너트에 가해지는 토오크를 표시하는 방법으로서, (a) 쇄정 너트를 갖는 척을, 고정 블럭내에 회전가능하게 장착된 토오크 전달 칼라에 삽입시키는 단계; (b) 척이 칼라에 대해 회전할 수 없지만 척과 칼라가 하나의 유닛으로 회전하도록 회전 칼라내에 척을 고정하는 단계 ; (c) 척의 쇄정 너트를 조여 토오크 전달 칼라를 회전시키는 단계 ; (d) 쇄정 너트가 조여질때 토오크 전달 칼라와 액튜에이터를 계합시켜 액튜에이터를 칼라의 회전에 응답하여 이동시키는 단계 ; 및 (e) 회전하는 칼라에 의해 액튜에이터에 가해진 힘을 토오크 표시장치로 전달시켜 쇄정 너트에 가해지는 조임 토오크를 표시하는 단계를 포함하는 척의 보지, 쇄정 너트의 조임 및 토오크의 표시 방법.