KR100211555B1 - 평행력 장전 베어링을 지니는 콜릿 척 - Google Patents

Abstract

척 본체 (3), 본체 (3) 내에 배치된 콜릿 (11), 콜릿 (11) 을 방사상으로 압축시키는 노즈 링 (23), 및 노즈 링 (23) 을 콜릿 (11) 과 압축 계합되도록 축방향으로 이동시키는 고정 너트 (30) 를 갖는 콜릿 척 (1) 은, 척의 회전축 A 에 이롭게는 평행한 방향으로 압축력이 가해지는 콜릿 (11) 과 노즈 링 (23) 사이에 배치된 링 조립체 (45) 를 갖는다. 고정 너트 (30) 및 노즈 링 (23) 양자는 볼 베어링 (50) 의 구형 형태에 형태적으로 상보적이고 척의 회전축 A 에 평행한 라인 L 을 횡단하는 서로 마주보는 표면 (47, 49) 에 마주하는 플랜지 부분 (27, 43) 을 포함한다. 콜릿 척 (1) 은, 먼지 및 파편이 들어오지 못하도록 베어링 조립체를 밀봉시키고 윤활제를 보유해주는, 볼 베어링 (50) 의 전후방 양쪽으로 노즈 링 (23) 및 고정 너트 (30) 사이에 배치된 O 자형 링 (61, 65) 을 포함한다. 최종적으로, 콜릿 (11) 에 쐐기꼴로 계합하면서 내향으로 압축시키는 노즈 링 (23) 부분을, 노즈 링 (23) 과 콜릿 (11) 사이의 탄력을 증대시키기 위해서 그루브 (72) 로 잘라냄으로써 콜릿 (11) 주위에 균일하고 방사상의 압축력을 제공하여 그립 특성을 개선시키게 된다.

Description

평행력 장전 베어링을 지니는 콜릿 척

감마 베어링을 갖는 콜릿 척은 선행 기술로도 널리 공지되어 있다. 이러한 척은 일반적으로 콜릿을 끼우기 위한 개구를 포함하는 회전 공구의 스핀들에 탈· 부착가능한 하우징을 구비한다. 콜릿은 공구의 생크 주위를 방사상으로 압축시키기 위하여 본체주위에 평행하고 종방향으로 길게 뻗어있는 일련의 커트를 포함하고, 종동절면을 형성하는 절두체(截頭體)-원뿔 형상의 외부 에지로 종결된다. 콜릿의 외부 에지는 척 하우징내의 개구 외부로 돌출되어 있고 캠 표면을 갖는 노즈 링으로 둘러싸여 있다. 노즈 링의 캠 표면은 콜릿의 종동절 표면에 상보적인 형태이고, 척의 하우징쪽 축방향으로 구동될 경우 내향 방사상으로 콜릿의 단부를 쐐기꼴로 압축시킨다. 그러면 방사상으로 압축된 콜릿의 내면은 드릴 또는 밀링 커터와 같은 회전가능한 절단 공구의 생크를 그립 (grip) 한다.

축방향으로 노즈 링을 구동시켜 콜릿을 방사상으로 압축시키기 위해서, 척 본체에 일반적으로 관형의 고정 너트가 제공된다. 고정 너트의 한쪽 단부의 내경은 척 본체에 나사로 연결 계합되고, 고정 너트의 다른 쪽 단부는 베어링 조립체에 의해 노즈 링에 회전가능하게 연결되어 있다. 노즈 링과 고정 너트사이의 마찰을 줄이기 위해서 베어링 조립체를 사용하려면 고속으로 회전하는 대형 절단 공구의 생크를 단단히 그립하도록 콜릿 척을 정밀하게 설계해야 한다. 이러한 콜릿 척은 탄성을 이겨내고 절단 공구의 생크에 대하여 콜릿을 단단히 계합시키기 위하여 방사상으로 큰 힘을 가해야 하는 벽이 두꺼운 콜릿을 사용해야 한다. 노즈 링 및 고정 너트사이의 감마 베어링을 사용하지 않고, 콜릿을 적절하게 압축하기 위해서 척 하우징상의 축방향 위치로 고정 너트를 돌려넣는데 필요한 토크 양은 평균 기계 공구 운전자의 힘을 초과하기 쉽다. 운전자가 수동적으로 고정 너트를 회전시킬 수 있다 하더라도 수동적으로 가해야 하는 다량의 토크는 적어도 신속하게 공구를 변경시키는 작업에 대단히 방해가 될 것이다. 고정 너트와 노즈 링 사이의 토크를 기계 운전자가 용이하게 수동적으로 가할 수 있을 정도의 수준까지 줄이기 위해서, 선행 기술의 척 콜릿은 니들 베어링 또는 볼 베어링중 어느 하나를 사용하여왔다. 볼 베어링과는 달리 니들 베어링을 사용하면 고정 너트의 기저 부분이 콜릿의 외부 에지에 닿지 않기 때문에 기계 운전자는 일반적으로 니들 베어링보다 볼 베어링 배열을 선호한다. 그러나, 이러한 장점에도 불구하고, 본 출원인은 볼 베어링 척 설계상의 무수한, 그러나 개선시킬 수 있는 단점에 주목하였다.

예를들어, 볼 베어링을 사용하는 선행 기술상의 실질적으로 모든 콜릿 척에서, 고정 너트와 노즈 링사이에 전달되는 압축력은 척 하우징의 회전축에 평행하지 않은 각도로 가해진다. 볼 베어링을 가로질러 비스듬하게 장착된 것의 보기는 미합중국 특허 제 3,652,100 호에서 찾아볼 수 있을 것이다. 고정 너트의 나사산이 축방향으로 생성시킬 수 있는 고도의 압축력 때문에, 이러한 특정 척의 노즈 링내에 볼 베어링을 축방향으로 배향시키면 베어링 부근의 고정 너트의 바닥 에지에 후프 스트레스가 가해지게 된다. 시간이 경과한 후, 이러한 후프 스트레스는 고정 너트의 원통형 외형을 변형시키고 원활한 작용을 방해한다.

미합중국 특허 제 3,365,204 호에 기술된 다른 형태의 콜릿 척에서, 볼 베어링은 방사상으로 배향된 노즈 부분과 고정 너트내에 존재하는 서로 마주보는 그루브내에 배치되어 고정 너트와 노즈 링을 함께 고정시키는 역할을 한다. 불행히도, 설계면에서 각각의 볼 베어링 절반의 외부 및 내부로 가해지는 축방향으로 배향된 전단력은 시간이 지날수록 그루브의 형태를 비틀어지게 하는 경향이 있고 베어링의 원활한 작동을 해할 것이다. 매우 중요하게는, 이러한 특정한 설계는 볼 베어링이 고정 너트 내벽에 위치한 나사산 모양의 보어 (bore) 를 통하여 삽입됨으로써 척이 조립되도록 할 것을 요구한다. 보어는 모든 볼 베어링이 서로 마주보는 그루브내로 삽입된 후 한 세트의 나사로 채워지게 된다. 이러한 보어를 통하여 볼 베어링을 집어넣어야 하기 때문에 이 콜릿 척의 조립 및 해체가 장황하고 시간 소모적일 뿐 아니라 : 고정 너트 주변상의 한 지점에서 무게 불균형이 생기게 되는데 이는 콜릿 척이 고속으로 회전할 경우 어떤 종류의 균형 잡는 장치에 의해 보완되어져야 한다.

상기 선행 기술상의 콜릿 척에 관련된 또다른 단점은 몇몇 베어링 조립체의 그루브에서, 볼 베어링은 그루브의 표면과 한 점이나 선만으로 접촉된다는 점이다. 이러한 점 또는 선 접촉은 노즈 링과 고정 너트의 볼 리세스 (recess) 에 집중된 스트레스를 발생시키는데 이는 결국 그루브의 형태를 비틀어지게 하여, 베어링의 원활한 작동을 방해할 수 있다.

그외에도, 일반적으로 선행 기술의 다수의 콜릿 척에서, 노즈 링의 캠 표면은 콜릿 외부 에지상의 종동절의 절두체-원뿔형과 항상 딱 들어맞는 것은 아니다. 캠과 종동절 표면의 형태가 이렇게 딱 들어맞지 않기 때문에 콜릿은 불균일하게 방사상 압축되어질 수 있는데, 이로써 공구의 생크 주위를 그립하는 힘이 불균일하여질 수 있다. 결국, 상기와 같은 선행 기술의 콜릿 척에는 노즈 링과 고정 너트 사이의 베어링 조립체에 먼지 및 파편이 들어가는 것을 막아주거나 윤활제를 보유시키지 못하여, 이로써 원활한 작동이 방해받고 수명을 단축시키는 마모가 초래될 수 있다.

명백하게는, 볼 베어링을 통하여 반응력이 전달되어 고정 너트 또는 안에서 베어링이 회전하는 그루브에 목적하지 않은 비틀어짐이나 마모 패턴이 생성되지 않도록 콜릿 척을 개선시킬 필요가 있다. 이상적으로, 특정한 볼이 들어가는, 천천히 조립되게 하고 콜릿 척에 원하지 않는 불균형을 생성시키는 고정 너트 벽의 보어는 필요없이 상기 콜릿 척을 용이하게 조립할 수 있을 것이다. 이러한 콜릿 척은 또한 노즈 링의 캠 표면과 콜릿의 외부 에지주위의 종동절 표면 사이를 균일하게 계합시키고, 먼지 및 파편이 베어링 조립체로 들어가지 않도록 막아주고 볼 트랙 공간내에 윤활유를 보유시켜주는 혹종의 수단을 포함할 것이다.

본발명은 일반적으로 콜릿 척에 관하는데, 보다 구체적으로는 척 회전축에 대하여 평행한 방향으로, 고정 너트 (lock nut) 와 노즈 링 (nose ring) 사이에 장전된 감마 베어링을 갖는 콜릿 척에 관한다.

도 1 은 본발명 콜릿 척의 측, 횡단면도이다.

도 2 는 도 1 에 도시된 콜릿 척의 고정 너트, 노즈 링 및 볼 베어링의 한쪽을 확대시킨 확대도인데, 노즈 링 및 고정 너트내에 볼 베어링이 끼워지는 그루브의 구체적인 형태를 볼 수 있다.

도 3 은 본발명 콜릿 척의 노즈 링, 고정 너트, 및 베어링 조립체의, 부분적 횡단면도인 분해도인데, 이들 구성성분들이 조립 또는 분해될 때의 간단함과 속도를 도시하고 있다.

본발명은 선행 기술에 결합된 단점을 피하면서 상기한 종류 전부를 만족시킬 수 있는 콜릿 척이다. 본발명의 콜릿 척은 일반적으로 회전가능한 하우징내 배치된 콜릿, 콜릿 주위에 배치되고 콜릿의 탄성적인 외부 에지를 방사상으로 압축시키는 캠부분을 갖는 노즈 링, 척 하우징의 회전축에 평행한 방향으로 압축력을 가하는 노즈 링의 플랜지 부분에 마주하는 플랜지 부분을 갖는 척 하우징 주위에 배치되어 나사로 연결 계합된 고정 너트를 구비한다. 가장 중요한 것은, 콜릿 척은 노즈 링의 서로 마주보는 플랜지 부분과 고정 너트 사이에 평행 압축력을 전달하는 베어링 조립체를 추가로 포함한다는 것이다. 결국, 베어링 조립체는 각각 고정 너트 및 노즈 링의 서로 마주보는 플랜지상의 반대방향의 그루브, 및 각각의 횡단면에 척 하우징의 회전축을 평행 선으로 횡단하는 볼 베어링에 대하여 형태면으로 상보적인 아치형 부분과 균형잡힌 설계의 스냅 링을 갖는 그루브들 사이에 배치된 다수개의 볼 베어링을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 그루브의 아치형 부분은 노즈 링 및 고정 너트의 서로 마주보는 완전 반대방향의 플랜지 부분 표면을 형성한다. 그외에도, 각 그루브의 아치형 부분은 바람직하게는 볼 베어링의 주변 주위를 100°이상으로 둘러싼다. 볼 베어링 표면에 대하여 100°크기로 결합된 상보적 형태의 아치형 부분으로 인하여 압축력은 표면 대 표면 즉, 넓은 표면과, 그루브의 표면과 볼 베어링 사이의 접촉면을 통하여 고정 너트에서 노즈 링으로 전달되게 된다. 바람직하게는 10-100°이상 크기의 각 그루브는 척 하우징의 회전축에 평행한 선의 한쪽위에 배치되어 이들 압축력이 평행 방식으로 축방향으로 전달되도록 해준다.

노즈 링이 콜릿상의 종동절 표면주위에 방사상으로 균일하게 압축력을 가할 수 있도록 하기 위해서, 캠 표면이 콜릿의 종동절 표면에 보다 용이하게 일치되게 하는 노즈 링의 캠표면 아래에 컴플라이언스 그루브를 만든다. 이러한 그루브를 만들면 비교적 탄력이 있는 자유 단부를 갖는 노즈 링내 더 얇은 스커트-형의 캠 요소가 얻어진다.

먼지 및 파편이 베어링 조립체에 들어가는 것을 막고 윤활유를 보유시키기 위해서, 한 쌍의 O 자형 링을 볼 베어링 전후방의 노즈 링과 고정 너트의 인접한 표면 사이에 배치시킨다. O 자형 링은 장기간 오래 사용해야하기 때문에 바람직하게는 폴리우레탄과 같은 높은 항식성 및 낮은 마모성을 갖는 탄성중합체로 만들어진다.

결국, 노즈 링과 고정 너트의 플랜지와 같은 부분은 특정한 크기로 되어 있어 노즈 링이 기계적 방해를 받지않고 고정 너트내에 자유롭게 설치가능하기 때문에, 본발명의 베어링 조립체는, 고정 너트의 그루브내에 두개의 O 자형 링중 첫번째를 부착시키고, 고정 너트내 각각의 그루브에 볼 베어링을 배치시킨 다음 두개의 O 자형 링중 두번째를 부착시켜 노즈링을 볼 베어링 위쪽의 위치에 배치되게 하고, 이 때 볼 베어링 위쪽의 위치에 고정되도록 노즈 링 위쪽에 스냅 링을 설치함으로써 신속하게 조립된다. 고정 너트는 이때 나사로 연결되어 척 본체의 단부위에 끼워넣어져 있을 것이다.

이제 도 1 을 참조하면, 동일한 숫자는 전체 도면들을 통틀어 동일한 구성성분을 나타내고 있으며, 본발명의 콜릿 척 (1) 은 일반적으로 노즈 링 (23) 과 고정 너트 (30) 을 조합시킴으로써 공구의 생크 (미도시된) 주위를 방사상으로 압축가능한 콜릿 (11) 을 지지하는 원통형 하우징 (3)을 구비한다. 상세하게 기술해보자면 노즈 링 (23) 과 고정 너트 (30) 사이에 배치된 베어링 조립체 (45) 는 마모를 줄일 뿐 아니라, 잠재적으로 비틀어지기 쉬운 후프 스트레스가 가해지는 것을 피하기 위해서 이롭게는 축방향에 대하여 평행한 방식으로 압축력을 전달시킨다.

이제 여러 구성성분에 대하여 더 상세하게 기술해보자면, 원통형 하우징 (3) 은 축 A 에 대하여 회전가능하고 기단부 (5) 및 말단부 (7) 를 포함한다. 기단부 (5) 는 공구 연결 장치 (미도시된) 를 통하여 공구 스핀들에 탈·부착 가능하고 말단부 (7) 는 동심형으로 배치된 테이퍼된 개구 (9) 를 포함한다. 형태면에서 개구와 서로 상보적인 외면 (13), 및 드릴 또는 밀링 커터 (미도시된) 와 같은 공구의 생크를 끼워넣어 계합시키기 위하여 원통 형태인 내면 (15) 을 갖는 콜릿 (11) 이 개구 (9) 에 끼워진다. 콜릿 (11) 은 콜릿 본체를 방사상으로 압축가능하도록 해주는 콜릿 주변 둘레의 세로 길이가 다른 복수개의 커트 (17)를 포함한다. 콜릿 (11) 의 말단부 (19) 는 외부 에지 주위의 절두체-원뿔형 종동절 표면 (21) 내로 종결되어진다.

노즈 링 (23) 은 형태면에서 콜릿 (11) 의 절두체-원뿔형 종동절 표면 (21) 과 상보적인 표면을 갖는 캠 부분 (25) 을 포함한다. 노즈 링 (23) 은 도시된 바와 같은 플랜지 부분 (27) 를 추가로 포함한다. 고정 너트 (30) 는 관형 형태이고, 노즈 링 (23) 을 둘러싸는 하단부 (32) 와, 하우징 (3) 의 말단부 (7) 의 외경상에 존재하는 나사산 (36) 을 계합시키는 내경상의 나사산 (38) 을 갖는 상단부 (34) 를 포함한다. 바람직하게는 나사산 (36, 38) 은 고정 너트 (30) 를 수동으로 회전시킬 때 정확하게 일치되어 노즈 링 (23) 이동을 원활하게 작동시키는 동일한 형태의 안내봉 역할을 하는 나사산이다. 운전자가 고정 너트 (30) 주위를 용이하게 그립할 수 있도록 하기 위해서, 다수개의 스패너 슬롯 또는 렌치 그립 리세스 (40) 가 보여지는 바와 같은 위치들에 제공되어있다. 그외에도, 균형을 잡아주는 한 쌍의 링 (42a, b) 이 고정 너트 (30) 의 상단부 (34) 주위에 제공될 것이다. 균형 잡아주는 링 (42a, b) 은 콜릿 척 (1) 내의 불균형을 보정하기 위하여 조정될 수 있는데 그렇지 않을 경우에는 콜릿 (11) 내에 고정된 혹종의 공구가 목적하지도 않았는데 진동하고 이동가능하게 될 수 있다. 이러한 균형 잡아주는 링은 Kennametal Inc.에 양도된, 미합중국 특허 제 5,074,723 호에 기술되어 있고 청구범위로 청구하고 있으며 이 문헌의 전 명세서는 본원에 참고용으로 합체되어 있다. 고정 너트 (30) 의 하단부는 노즈 링 (23) 의 플랜지 부분 (27) 과 반대방향의 서로 마주보는 플랜지 부분 (43) 을 종결한다.

도 1 및 도 2 를 참조하자면, 콜릿 척 (1) 은 콜릿 (11) 의 종동절 표면 (21) 에 대하여 노즈 링 (23) 의 캠 부분 (25) 을 축방향으로 압축하기 위하여 고정 너트 (30) 를 회전시킬 때 고정 너트 및 노즈 링 (23) 사이의 마찰을 감소시키고, 또 회전축 A 에 평행한 선을 따라 상기 압축력이 전달되도록 하기 위한 베어링 조립체 (45) 를 포함한다. 처음에 나타낸 바와 같이, 축 A 를 따라 상기 압축력이 평행하게 전달되면 노즈 링 (23) 및 고정 너트 (30) 를 비틀어지게 하거나 과도하게 마모시키는 상기 구성성분에 목적하지 않은 후프 스트레스 및 전단 스트레스가 가해지지 않도록 한다. 결국, 베어링 조립체 (45) 는 각각 플랜지 부분 (27) 과, 노즈 링 (23) 및 고정 너트 (30) 의 서로 마주보는 표면을 형성하는 그루브 (47, 49) 를 포함한다. 이들 그루브 (47, 49) 양자는 이들 사이에 배치된 복수개의 볼 베어링 (50) 굴곡면에 형태면으로 상보적이다. 이들 그루브 (47, 49) 의 볼 베어링의 굴곡된 형태에 상보적인 형태는 이롭게는 볼 베어링과 그루브 사이의 한 점 또는 선을 중심으로 서로 마주보는 표면을 통하여 노즈 링 (23) 및 고정 너트 (30) 사이로 압축력을 전달한다.

도 2 와 관련하여 가장 잘 도시된 바, 노즈 링 (23) 의 플랜지 부분 (28) 상의 그루브 (49) 의 단면 형태가 대략 100°를 이루는 호이고 이중 약 10°는 회전축 A 에 평행하고 볼 베어링 (50) 의 중심을 통과하는 라인 L 을 반시계 방향으로 횡단하거나 가로질러 뻗어있는 오버센터 부분 (53) 을 형성한다. 호 (51) 의 크기가 100°인 것은 볼 베어링 (50) 과 그루브 (47) 의 상보적으로 분할된 표면 사이를 넓은 면적으로 접촉되게 해준다. 호 (51) 의 오버 센터 부분 (53) 은 고정 너트 (30) 에 의해 발생된 압축력이 라인 L 과 관련하여 중심을 통하여 볼 베어링 (50) 에 전달되어져 노즈 링 (23) 상에 목적하지 않은 후프 또는 전단 스트레스를 가할 수 있는 측면-배향된 힘 성분이 생성되지 않도록 한다. 고정 너트 (30) 의 플랜지 부분 (43) 의 마주보는 표면을 이루는 그루브 (49) 의 단면은 대략 153°를 이루고 이중 약 26°는 회전축 A 에 대하여 평행한 라인 L 을 반시계 방향으로 횡단하거나 가로질러 뻗어있는 오버센터 부분 (57) 을 형성한다. 또한, 호 (55) 의 크기가 153°인 것은 고정 너트 (30) 의 그루브 (49) 및 베어링 (50) 사이로 넓은 표면 대 표면 접촉이 되게 해주는 반면, 오버센터 부분 (57) 의 크기가 26°인 것은 고정 너트 (30) 에 의해 발생된 압축력이 회전축 A 에 평행한 라인 L 을 따라 볼 베어링 (50) 통하여 전달되도록 한다. 따라서, 로그너트 (30) 의 그루브 (49) 의 형태 및 배향은, 고정 너트 (30) 이 하우징 (3) 의 기단부 (5) 쪽으로 상향하여 수동으로 조여질 때 볼 베어링 (50) 의 반응력에 의해 고정 너트 (30) 의 플랜지 부분 (43) 에 목적하지 않은 후프 또는 전단력이 가해지지 않도록 한다.

베어링 조립체 (45) 에 먼지 및 파편이 들어가 손상이 일어나는 것을 막기 위하여, 또 윤활제를 보유시키기 위하여, 본발명의 콜릿 척 (1) 은 보여지는 바와 같이 볼 베어링 (50) 의 전후방으로 O 자형 링 (61, 65) 양자를 추가로 포함한다. O 자형 링 (61) 이 끼워질 고정 너트 (30) 하단부의 내부 에지를 환형 리세스 (59) 가 둘러싸고 있으며, 상기 링은 바람직하게는 폴리우레탄과 같은 탄성이 있으면서 마찰이 적고 감마성의 탄성중합체로 제조된다. O 자형 링 (61) 의 횡단 직경은, 이 O 자형 링이 도 2 에 도시된 위치에서 환형 리세스 (59) 에 부착될 때 각각 고정 너트 (30) 및 노즈 링 (23)의 인접 전방 표면 (62a, b) 사이가 밀봉될 수 있도록 하는 값으로 선택된다. 유사하게는, 베어링 그루브 (49) 의 바로 위 고정 너트 (30) 의 하단부 (32) 내에 또다른 환형 리세스 (63) 가 있다. 또한 두번째 O 자형 링의 횡단 직경은, 인접 표면 (66a, b) 사이를 기밀(氣密) 밀봉시켜 목적하지 않은 먼지 및 파편이 베어링 조립체 (45) 안으로 들어가지 않게 하면서 윤활유는 보유되도록 하는 값으로 선택된다. 기계 작동중에 사용된 냉각제 분무액에서 나온 액체를 함유하는 불규칙적인 파편이 콜릿 척 (1) 의 전면에 부딪칠 뿐 아니라 냉각제 압력의 결과로 고정 너트 베어링 면안으로 들어가기 때문에 먼지와 파편이 들어가지 않도록 베어링 조립체 (45) 의 후면을 밀봉시키는 O 자형 링 (65) 을 사용하는 것은 특히 이롭다.

고정 너트 (30) 내의 직각 그루브 (69) 내에 탄성적으로 부착가능하도록 설계된 균형잡힌 스냅 링 (68) 은 노즈 링 (23) 및 고정 너트 (30) 사이에 형성된 베어링 조립체 (45) 를 지지한다. 나중에 더 자세하게 기술하겠지만, 노즈 링 (23) 및 고정 너트 (30) 를 함께 유지할 수 있도록 균형이 잡힌 한개의 간단한 스냅 링 (68) 을 사용하면 베어링 조립체 (45) 의 조립 뿐 아니라 분해도 원활하게 할 수 있다.

이제 노즈 링 (23) 의 이로운 특징을 보다 자세하게 살펴보면, 환형 컴플라이언스 그루브 (72) 가 캠 부분 (25) 에 제공되어 있다. 캠 요소 (74) 는 꽤 단단한 기단부 (76) 를 포함하긴 하지만, 한편으로 말단부 (78) 도 포함하는데 이는 컴플라이언스 그루브 (72) 없이도 캠 부분 (25) 보다 훨씬 더 탄성이 있다. 따라서, 캔틸레버 캠 요소 (74) 가 콜릿 (11) 의 절두체-원뿔형 종동절 표면 (21) 에 쐐기꼴로 계합되어 콜릿을 방사상으로 내향 압축시킬 수 있도록 노즈 링 (23) 을 축방향으로 이동시키기 위하여 기계 운전자가 고정 너트 (30) 를 회전시킬 경우, 캠 요소 (74) 의 가요성 기단부 (78) 의 탄성 특성은 종동절 표면과 캠 사이가 균일하게 접촉되게 하고 그립 특성이 개선되게 한다. 또한 이와같이 균일하게 접촉되면 내면 (15) 이 균일하게 계합하면서 주변 전체를 통하여 공구 생크 (미도시된) 를 그립하는 방식으로 콜릿 (11) 을 내향 방사상으로 균일하게 압축시킨다.

도 3 은 노즈 링 (23), 고정 너트 (23), 베어링 조립체 (45) 가 조립되거나 해체될 때의 간편성 및 속도에 대하여 도시하고 있다. 조립하기 위해서는, 먼저 거의 O 자형 링 (61) 바닥을 고정 너트 (30) 의 환형 리세스 (59) 에 부착시킨다. 다음에 고정 너트 (30) 을 레벨 표면상에 위치시키고 볼 베어링 (50) 을 그루브 (49) 안으로 위치시킨다. 오버 센터 부분 (57) 의 대략 26°크기의 각도와 조합하여 그루브 (49) 의 아치가 비교적 큰 각도, 대략 153°인 것은 그루브 안에 충전시킨 볼 (50) 이 그루브 (49) 밖으로 쉽게 떨어지지 않도록 해준다. 그다음, 후면의 O 자형 링 (65) 을 환형 리세스 (63) 에 부착한다. 플랜지 부분 (27) 의 외경이 볼 베어링 (50) 위에 위치한 고정 너트 (32) 의 어떤 부분의 내경보다도 작기 때문에 노즈 링 (23) 을 볼 베어링 (50) 위로 쉽게 부착시킬 수 있다. 최종적으로, 스냅 링 (68) 을 직각 형태의 그루브 (69) 에 부착시키고 관형 고정 너트 (30) 을 하우징의 기단부 (7) 주위에 위치시킨 다음 상호-계합되는 나사산 (36, 38) 을 이용하여 안으로 돌려넣는다. 노즈 링 (23), 고정 너트 (30), 및 베어링 조립체 (45) 의 조립 및 해체의 용이함으로 인하여, 베어링 조립체 (45) 를 주기적으로 쉽게 세정시킬 수 있고, 필요하다면 O 자형 링 (59, 65) 을 교체하거나 또는 이들 구성성분상에서 또다른 정비 또는 교체 작업을 수행할 수 있다.

본발명은 바람직한 실시예와 관련하여 기술되었으나, 이러한 바람직한 실시예의 변경, 개선 및 수정이 업계의 숙련자에게는 자명할 것이다. 이러한 모 변경, 개선 및 수정은 첨부한 청구의 범위에 의해서만 한정되어지는 본발명의 영역내에 포함된다.

Claims (22)

1. 회전축에 대하여 회전가능한 하우징내에 동심원으로 배치된 콜릿의 탄성 에지를 방사상으로 압축시키는 콜릿 척으로서,

   (a) 상기 탄성 에지를 방사상으로 압축시키기 위한 캠 부분을 갖고 상기 콜릿 주변에 위치한 노즈 링 ;

   (b) 상기 노즈 링 주위에 배치되고, 상기 노즈 링의 상기 캠 부분이 상기 탄성 에지를 방사상으로 압축시키기 위하여 상기 노즈 링에 축방향으로 압축력을 가할 수 있도록 상기 하우징의 회전축을 따라 상기 노즈 링 부분과 마주보는 부분을 갖는 고정 너트 ; 및

   (c) 상기 회전축에 평행한 방향으로 면 전체를 통하여 축방향으로 마주보는 부분들 사이로 압축력을 전달시키는 베어링 수단으로서, 상기 마주보는 고정 너트와 노즈링 부분들에 각각 제 1 및 제 2 의 그루브와 상기 그루브 사이에 배치된 복수개의 볼 베어링을 포함하고, 상기 각 그루브는 횡단면에, 상기 축에 평행하고 각 볼 베어링의 중심을 통과하는 라인을 횡단하는 상기 볼 베어링의 형태에 상보적인 호 부분을 갖는 베어링 수단

   을 구비하는 콜릿 척.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 그루브의 상기 호 부분은 상기 노즈 링 부분과 대면하고 있는 고정 너트의 마주하는 부분의 표면을 이루는 콜릿 척.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 그루브의 상기 호 부분은 상기 고정 너트 부분과 대면하고 있는 노즈 링의 마주하는 부분의 표면을 이루는 콜릿 척.
4. 제 1 항에 있어서, 각 그루브의 상기 호 부분은 상기 볼 베어링의 주변 주위를 100°이상의 각도로 둘러싸고 있는 콜릿 척.
5. 제 4 항에 있어서, 크기가 100° 인 각 호 부분중 적어도 10°는 상기 볼 베어링의 중심을 횡단하는 축방향 라인 너머로 뻗어있는 콜릿 척.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 대면하고 있는 고정 너트 및 노즈 링 부분위의 서로 마주보는 그루브 사이의 공간에 먼지 및 파편이 들어가지 못하게 막고 이 공간내에 윤활유를 보유시키기 위한 수단을 추가로 포함하는 콜릿 척.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 먼지 방지 수단은 O 자형 링을 포함하는 콜릿 척.
8. 제 1 항에 있어서, 노즈 링은 상기 고정 너트가 상기 하우징에서 분리될 때 이 고정 너트로부터 상기 쉽게 분리되어 나오는데, 상기 고정 너트에 대면하는 위치에 상기 노즈 링을 유지시켜주는 균형잡힌 스냅 링을 추가로 포함하는 콜릿 척.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 노즈 링의 상기 캠 부분이 상기 콜릿의 방사상의 탄성 에지에 대하여 탄력을 갖도록 해주는 수단을 추가로 포함하는 콜릿 척.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 컴플라이언스 수단 (compliance means) 은 상기 캠 부분에 탄성을 제공하기 위하여 상기 캠 부분 아래에 위치한 노즈 링의 외부 에지를 감싸는 그루브를 포함하는 콜릿 척.
11. 회전축에 대하여 회전가능하고 하우징내에 배치된 콜릿의 탄성 에지를 방사상으로 압축시키는 콜릿 척으로서,

    (a) 상기 콜릿 주위에 배치되고, 상기 탄성 에지를 쐐기꼴로 방사상 압축시키기 위하여 표면이 테이퍼된 캠 부분을 갖는 노즈 링 ;

    (b) 상기 노즈 링 주위에 배치되고, 포획되어 상기 노즈 링의 부분에 축방향으로 대면하는 고정 너트로서, 상기 하우징에 대하여 회전시킬 때 상기 노즈 링에 축방향으로 압축력이 가해지도록 상기 하우징에 나사로 연결 계합되어 상기 캠 부분이 상기 탄성 콜릿 에지를 방사상으로 압축시키게 되는 고정 너트 ;

    (c) 상기 회전축에 평행한 방향의 면 전체를 통하여 축방향으로 대면하는 부분들 사이로 압축력을 전달시키는 베어링 수단으로서, 각각 상기 대면하는 고정 너트 및 노즈 링 부분들상에 서로 마주보는 첫번째 및 두번째 그루브와, 상기 그루브들 사이에 배치된 복수개의 볼 베어링을 포함하며, 상기 각 그루브가 횡단면에, 상기 축에 평행하고 각 볼 베어링의 중심을 통과하는 라인을 횡단하는 상기 볼 베어링의 형태에 상보적인 호 부분을 갖는 베어링 수단 ; 및

    (d) 상기 캠 부분에 탄성을 제공하기 위하여 상기 노즈 링의 외부 에지를 둘러싸는 수단

    을 구비하는 콜릿 척.
12. 제 11 항에 있어서, 각 그루브의 상기 호 부분은 상기 볼 베어링의 주변 주위를 100°이상의 각도로 둘러싸고 있는 콜릿 척.
13. 제 12 항에 있어서, 크기가 100° 인 각 호 부분중 적어도 10°는 상기 볼 베어링의 중심을 횡단하는 축방향 라인 너머로 뻗어있는 콜릿 척.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 베어링 수단의 상기 첫번째 및 두번째의 서로 마주보는 그루브들 사이의 공간에 먼지 및 파편이 들어가는 것을 방지하고 이 공간내에 윤활제를 보유시키는 수단으로서, 상기 노즈 링과 고정 너트의 인접 에지 사이에 배치된 O 자형 링을 포함하는 수단을 추가로 포함하는 콜릿 척.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 O 자형 링은 상기 고정 너트의 대면하는 부분의 표면과 상기 노즈 링의 인접 표면 에지 사이에 배치된 콜릿 척.
16. 제 14 항에 있어서, 먼지 및 파편을 방지하는 수단은, 모든 방향에서 먼지와 파편이 들어오지 못하게 상기 마주보는 그루브들 사이의 공간을 완전히 밀봉시킬 수 있도록 상기 고정 너트의 대면하는 부분의 에지와 상기 노즈 링의 인접 에지 사이에 배치된 첫번째 O 자형 링, 및 상기 노즈 링의 대면하는 부분의 에지와 상기 고정 너트의 인접 에지 사이에 배치된 두번째 O 자형 링을 포함하는 콜릿 척.
17. 제 11 항에 있어서, 상기 고정 너트의 대면하는 부분이 마주보고 상기 노즈 링의 상기 부분을 포획하는 위치에서 상기 노즈 링이 상기 고정 너트의 내경안으로 자유롭게 삽입 가능함으로써 척의 베어링 수단이 용이하게 조립되는 콜릿 척.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 고정 너트의 마주보는 부분의 그루브는 베어링을 충전시킬 필요없이 베어링 수단의 조립중에 볼 베어링을 끼워넣고 보유하는 작용을 하며, 상기 노즈 링은 상기 노즈 링 부분위의 그루브가 계합하여 상기 볼 베어링을 포획할 때까지 상기 고정 너트내로 자유롭게 삽입가능한 콜릿 척.
19. 제 11 항에 있어서, 상기 척내에 회전 균형을 유지하기 위한 파일럿 나사를 이용하여 상기 고정 너트는 하우징의 외경에 나사로 연결 계합되는 콜릿 척.
20. 회전축에 회전가능하고 하우징내에 배치된 콜릿의 탄성 에지를 방사상으로 압축시키는 콜릿 척으로서,

    (a) 상기 콜릿 주위에 배치되고, 상기 탄성 에지를 쐐기꼴로 방사상 압축시키기 위하여 표면이 테이퍼된 캠 부분을 갖는 노즈 링 ;

    (b) 상기 노즈 링 주위에 배치되고, 배치되어 상기 노즈 링의 부분에 축방향으로 대면하는 고정 너트로서, 상기 하우징에 대하여 회전시킬 때 상기 노즈 링에 축방향으로 압축력이 가해지도록 상기 하우징에 나사로 연결 계합되어 상기 캠 부분이 상기 탄성 콜릿 에지를 방사상으로 압축시키게 되는 고정 너트 ; 및

    (c) 상기 회전축에 평행한 방향의 면 전체를 통하여 축방향으로 대면하는 부분들 사이로 압축력을 전달시키는 베어링 수단으로서, 각각 상기 대면하는 고정 너트 및 노즈 링 부분들상에 서로 마주보는 첫번째 및 두번째 그루브와, 상기 그루브들 사이에 배치된 복수개의 볼 베어링을 포함하며, 상기 각 그루브가 횡단면에, 상기 축에 평행하고 각 볼 베어링의 중심을 통과하는 라인을 횡단하는 상기 볼 베어링의 형태에 상보적인 호 부분을 갖고, 상기 그루브의 상기 호부분이 대면하는 부분의 표면을 이루는 베어링 수단

    을 구비하는 콜릿 척.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 노즈 링의 상기 캠 부분이 상기 콜릿의 방사상으로 탄력이 있는 에지에 대하여 탄력을 갖도록 해주는 수단을 추가로 포함하는 콜릿 척.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 노즈 링이, 상기 고정 너트가 대면하면서 상기 노즈 링 부분을 포획하는 위치의 상기 고정 너트의 내경안으로 자유롭게 삽입 가능함으로써 척의 베어링 수단을 용이하게 조립할 수 있는 콜릿 척.

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