KR100255740B1

KR100255740B1 - 인-다이 태핑 공구

Info

Publication number: KR100255740B1
Application number: KR1019940702531A
Authority: KR
Inventors: 디. 메이나드 스코트
Original assignee: 디. 메이나드 스코트; 로보틱스 오토메이션컨설팅 엔지니어링 인더스트리즈 인코포레이티드
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1993-01-21
Publication date: 2000-05-01
Also published as: ATE191379T1; AU3610893A; CA2127353A1; AU2754597A; US5173015A; WO1993013900A1; EP0624116B1; JP2838234B2; EP0624116A4; JPH07504851A; KR950700142A; AU690490B2; CA2127353C; DE69328292D1; DE69328292T2; EP0624116A1

Abstract

판금 공작물(106)내의 구멍(108)을 나사 가공하기 위한 점진적 다이 방법에 적용되는 인-다이 태핑 공구(1)에 관한 것이다. 상기 태핑 공구(1)는 나사식 샤프트 조립체(26)와 유성 롤러 너트(42)를 포함하는 전동 시스템을 구비한다. 상기 유성 롤러 너트(42)는 프레스의 하향 행정중에 태핑 공구(1)에 가해진 충격력을 반응하여 샤프트 조립체(26)를 따라 축방향으로 이동하게 되어 있다. 유성 롤러 너트(42)의 운동은 샤프트 조립체(26)의 회전을 유발하고 있으니, 이 회전은 나사식 리드 스크루(70)에 부여되어 리드 스크루(70)가 회전을 동시에 중공 원통체(6)의 나사벽(7)을 따라 이동할 수 있게 한다. 원통체를 통한 리드 스크루(70)의 회전 운동 및 축방향 운동은 탭(56)에 전달되고 그로 인해 탭(56)이 회전하여 나사 가공될 구멍(108)을 갖는 공작물(106)쪽으로 회전 및 전진하게 한다.

Description

[발명의 명칭]

인-다이 태핑 공구

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 판금형 공작물(a sheet metal workpiece)의 구멍을 나사가공하기 위한 콤팩트형 인-다이 태핑 공구(a compact in-die tapping tool)에 관한 것으로, 특히 공작물을 나사 구멍이 형성될 떨어진 위치의 드릴 프레스까지 이동시켜야 하는 제2의 작업과 관련한 비용 및 비효율성을 제거할 수 있는 점진적 다이 방법(a progressive die method)에 적용될 수 있는 태핑 공구에 관한 것이다.

[배경기술]

판금 산업 종사자 및 다이 방법에 익숙한 당업자에게 알려져 있듯이, 다이 방법의 일 단계로서 판금 공작물에는 초기에 구멍이 펀칭된다. 이후로는 제2 작업의 일부분으로서 구멍이 나사 가공될 수 있도록 피공작물을 이격 위치의 (드릴) 프레스로 이동시키는 것이 일반적이다. 구멍을 나사 가공하는 제2 작업의 필요성은 제작 시간 및 취급 요건을 증대시키며, 이에 따라 제작비도 증가된다.

본 발명의 태핑 공구는 공작물내의 구멍을 나사 가공하고 이격 위치에서의 나사 가공을 위해 공작물을 이송시켜야 하는 소모적인 제2 단계를 없애기 위해 점진적 다이 방법에서 사용되는 다이에 쉽게 설치 및 분리될 수 있다.

태핑 공구는 판금 가공 분야에서 사용된다. 그러나, 이같은 종래의 태핑 공구는 일반적으로, 큰 치수, 느린 작업, 높은 제작 비용으로 특징지어진다. 따라서, 이같은 공구는 점진적 다이 방법에 사용되기에는 이상적으로 적합하지 않다.

펀치 프레스와 협력하게 되어 있는 효과적이고 비교적 콤팩트한 태핑 공구의 한 예로서 1991 년 5 월 21 일자 미국 특허 제5,016,335 호가 있다. ＇335 특허의 태핑 공구와 본 발명의 태핑 공구의 중요한 차이점은 전자의 공구는 공작물내의 구멍을 나사 가공하려면 나사식(threaded) 샤프트 조립체가 공작물을 향해 축방향으로 전진할 것을 필요로 한다는 점이다. 그러나, 본 발명의 태핑 공구의 나사식 샤프트 조립체의 축방향 위치는 고정되고, 탭이 샤프트 조립체에 대하여 공작물을 향하여 전진된다.

[발명의 개요]

일반적으로 콤팩트형 인-다이 태핑 공구는 특히 판금 공작물에 형성된 구멍을 나사 가공하기 위한 점진적 다이 방법에 적용된다. 상기 태핑공구는 단부 캡, 베이스 및, 그 사이에서 연장되는 한쌍의 압축 다이 스프링을 포함한다. 상기 베이스로부터는 중공의 원통체가 태핑 공구의 단부 캡을 향해서 돌출한다. 상기 중공의 원통체내에는 샤프트 조립체가 회전하도록 지지된다. 상기 샤프트 조립체는 나사 형성된 제1 단부 및 이와 대향하는 다각형상의 단부를 갖는다. 샤프트 조립체의 나사 단부에는 유성(planetary) 롤러 너트가 커플링되어 이를 따라 축방향으로 이동한다. 상기 유성 롤러 너트는 태핑 공구의 단부 캡에 고정 부착되어 함께 이동가능한 롤러 너트 하우징에 의해 지지된다.

샤프트 조립체의 다각형 단부는 탭 지지 수단(tap carrying means)으로서의 탭 슬리브내에 수용되며, 그 일 단부는 리드 스크루에 의해 둘러싸이고 이에 결합 된다. 리드 스크루는 중공 원통체의 내부에서 대응 나사벽에 결합되어 이를 따라 이동할 수 있다. 상기 탭 슬리브의 대향 단부는 탭을 탭 슬리브내에 해제 가능하게 유지하는 탭 콜릿에 의해 둘러싸인다.

탭 콜릿은 탭 유지 스프링의 바이어스(bias)에 대항하여 탭 슬리브를 따라 활주하므로써 탭이 탭 슬리브로부터 쉽게 벗어날 수 있게 한다. 탭 슬리브에 의해 지지되는 충격 완화 스프링은 공작물에 형성되는 구멍이 아닌 단단한 공작물과 접촉하므로써 탭에 가해지는 모든 충격력을 흡수하여 탭에 대한 손상을 방지하도록 압축된다.

작동에 있어서, 태핑 공구가 공작물 위에 위치된 후, 프레스의 하향 행정중에 공구의 단부 캡에 충격력이 가해지며, 이로인해 단부 캡은 베이스쪽으로 이동하여 그 사이의 스프링을 압축한다. 단부 캡의 이동은 롤러 너트 하우징의 대응 이동을 유도하며 따라서 하우징에 의해 지지된 유성 롤러 너트는 샤프트 조립체의 나사식 샤프트 단부를 따라 축방향으로 이동한다. 따라서 샤프트 조립체는 그 축방향 위치가 중공 원통체에 대해 일정하게 유지되더라도 회전된다. 샤프트 조립체의 회전은 그 다각형 단부로부터 탭 슬리브로 부여되며, 이 회전은 이어서 리드 스크루에 부여된다. 리드 스크루의 회전은 상기 스크루가 중공의 원통체의 나사식 내벽을 따라 이동하도록 유도하며 따라서 탭 슬리브는 샤프트 조립체의 다각형 단부를 따라 미끄러진다. 탭 슬리브가 다각형 단부를 따라 이동하므로써 탭은 공작물의 구멍 안으로 전진한다.

프레스의 상향 행정중에, 태핑 공구의 단부 캡에 가해진 충격력이 제거되고 압축 스프링은 팽창되기 시작한다. 따라서, 단부 캡은 베이스로부터 멀리 구동되며 이로인해 롤러 너트 하우징과 이에 의해 지지되는 롤러 너트가 베이스로부터 멀리 이동된다. 따라서 샤프트 조립체는 반대 방향으로 회전하게 되고, 이로인해 탭은 공작물내의 구멍으로부터 빠져나와 프레스의 하향 행정을 대기한다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명을 형성하는 인-다이 태핑 공구에 힘이 전혀 가해지지 않은 언로드 상태에서의 태핑 공구의 사시도이다.

제2도는 제1도의 태핑 공구의 정면도이다.

제3도는 제1도의 태핑 공구의 측면도이다.

제4도는 제1도의 태핑 공구의 평면도이다.

제5도는 제1도의 태핑 공구의 저면도이다.

제6도는 제1도의 태핑 공구의 단면도이다.

제7도는 탭을 공작물과 구멍쪽으로 전진시키는 제1도의 태핑 공구의 동력 전달 조립체의 분해도이다.

제8도는 제1도의 태핑 공구의 분해도이다.

제9도는 제1도의 태핑 공구에 힘이 전혀 가해지지 않은 언로드 상태에서의 태핑 공구의 상세도이다.

제10도는 힘이 가해진 로드 상태에서의 태핑 공구의 단면도이다.

제11도는 탭이 공작물내 구멍 안으로 전진된 로드 상태에서의 태핑 공구의 상세도이다.

제12도는 탭이 분리될 수 있게 하는 태핑 공구의 상세도이다.

제13도는 탭이 공작물에 형성된 구멍이 아닌 공작물을 때리는 경우의 손상을 방지하기 위한 태핑 공구의 상세도이다.

[실시예]

본 발명을 형성하는 콤팩트형 인-다이 태핑 공구(1)는 제1도 내지 제6도에 가장 양호하게 도시되어 있으며, 여기서 태핑 공구(1)는 일체의 충격력이 가해지지 않는 휴지(rest) 상태 또는 언로드(unloaded) 상태에 있는 것으로 도시되어 있다. 상기 태핑 공구(1)는 충격력을 발생시키는 (비도시의) 시판중인 프레스에서 다이와 접속될 수 있는 형태의 것이다. 태핑 공구(1)는 편평한 베이스(4)가 동일 공간에서 연결되어 있는 메인 하우징(2)과, 상기 베이스(4)로부터 상향 돌출된 중공의 원통체(6) 및, 상기 태핑 공구(1)를 다이내에 용이하게 위치시키기 위해 상기 베이스(4)로부터 하향 돌출된 위치설정 보스(5)를 구비한다. 사용시에, 메인 하우징(2)의 베이스(4)는 통상 공지의 스프링 리프터(비도시)에 장착된다. 메인 하우징(2)의 베이스 위에는 프레스에 의해 발생된 충격력을 흡수하기 위한 단부 캡(8)이 이격 배치된다. 상기 베이스(4)와 단부 캡(8) 상이에서는 (대략 600 파운드의 압력을 견디게 되어 있는) 한쌍의 나선형 압축 스프링(9,10)이 연장된다. 도시된 바와같이, 압축 스프링(9,10)은 그 비압축 상태에서, 메인 하우징(2)의 베이스(4)와 그 위의 단부 캡(8) 상이의 간격을 유지한다. 상기 베이스(4)는 원통체(6)의 대향 측부에 배치되는 한쌍의 환형 스프링 포켓(제8도에서의 99,100)을 구비한다. 압축 스프링(9,10)의 제1 단부는 각각의 스프링 포켓(99,100)에 수용된다. 압축 스프링(9,10)의 반대쪽 단부는 캡(8)의 하측과 맞닿는다.

한쌍의 원통형 스프링 안내 슬리브(12,13)가 압축 스프링(9,10) 각각과 동축으로 정렬되어 이를 통해 부분적으로 연장된다. 압축 스프링(9,10) 위의 단부 캡(8)에는 계단식 개구(102,103)가 관통형성되며, 그 내부에는 스프링 안내 슬리브(12,13)의 입술형 제1 단부가 설치된다. 상기 스프링 안내 슬리브(12,13)의 대향 단부를 통하여 구멍이 형성되며, 이들 단부는 상기 베이스(4) 위에서 끝난다. 한쌍의 숄더 스크루(15,17)가 각각의 스프링 안내 슬리브(12,13)와 메인 하우징(2)의 베이스(4) 사이에서 연장된다. 즉, 숄더 스크루(15,17)는 스프링 안내 슬리브(12,13)의 단부에 있는 구멍을 통해 돌출하며, 따라서 숄더 스크루(15,17)의 제1 단부에 형성된 스크루 헤드(18,20)는 스프링 안내 슬리브(12,13)로 부터 숄더 스크루가 분리되는 것을 방지하기 위해 슬리브내에 설치된다. 스크루 헤드(18,20)와 대향하는 숄더 스크루(15,17)의 단부(22,24)는 하우징(2)의 베이스(4)에 형성된 대응 나사식 수용부(제8도의 104, 105)와 결합되도록 나사 결합된다. 후술되듯이, 태핑 공구(1)가 로딩된 상태에서, 스프링 안내 슬리브(12,13)는 태핑 공구(1)의 단부 캡(8)에 대해 충격력이 인가 및 인가 해제될 때마다 스크루(15,17)의 헤드(18,20)가 스프링 안내 슬리브(12,13)를 통해 얹혀지도록 숄더 스크루(15,17)를 따라 미끄러질 것이다.

샤프트 조립체(26)는 메인 하우징(2)의 원통체(6)와 동축 정렬 상태로 지지된다. 후술되듯이 단부 캡(8)에는 틈새 구멍(25)이 형성되는데 이는 캡(8)을 베이스(4)쪽으로 이동시키기 위해 단부 캡에 충격력이 가해질 때 상기 구멍을 통해 샤프트 조립체(26)를 수용하기 위한 것이다. 제6도에서 샤프트 조립체(26)는 다각형 단부(30)에 착탈 가능하게 결합되는 길다란 왼방향 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 제7도와 관련하여 후술되듯이, 샤프트 조립체(26)는 원통체(6)의 베어링 캡(32)과 반경방향 내향 연장 베어링 시트(34) 사이에서 샤프트 조립체(26)의 다각형 단부(30)를 둘러싸는 상부 및 하부 베어링 조립체(36,38)에 의해 회전 지지된다.

이어서, 제6도에는 유성 롤러 너트(42)가 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 둘러싸는 것으로 도시되어 있다. 유성 롤러 너트(42)는 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 따라 축방향으로 중공 원통체(6)의 내부를 통해 이동하게 되어 있다. 예로서, 상기 유성 롤러 너트(42)는 에스케이에프 코포레이션의 제품이다. 상기 태핑 공구(1)에는 유성 롤러 너트(42)를 윤활시키기 위한 그리스(grease)를 선택적으로 공급하기 위한 그리스 공급부(45)가 제공된다. 유성 롤러 너트(42)는 너트 하우징(44)에 의해 둘러싸이며, 하우징(44)의 바닥에 고정되어 그 주위로 연장되는 유지 링(46)상에 얹혀진다. 롤러 너트 하우징(44)에 형성된 대응 구멍에 수용되도록 다수의 예를 들어 네 개의 편평한 헤드 탭 스크루(48)가 태핑 공구(1)의 단부 캡(8)에 있는 구멍을 통해서 연장된다. 이와 유사하게, 롤러 너트 하우징(44)에 형성된 대응 구멍에 수용되도록 단부 캡(8)에 있는 구멍을 통해서 한쌍의 은못(dowel) 핀(50)이 연장된다(제1도와 제4도에 가장 양호하게 도시). 이런식으로 상기 단부 캡이 압축 스프링(9,10)의 바이어스에 대항하여 그리고 프레스에 의해 가해진 충격력에 반응하여 축 방향으로 이동하므로써 롤러 너트 하우징(44)이 원통체(6)를 통해 하향 이동되오록 단부 캡(8)과 하우징(44)이 연결된다. 유성 롤러 너트(42)는 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 따라 하향 이동하도록 롤러 너트 하우징(44)에 의해 지지된다.

제6도와 제7도에서, 샤프트 조립체(26)의 다각형 단부(30)는 탭지지 수단으로서의 탭 슬리브(52)의 일단부에서 중공의 컵(84)내에 수용되는 것으로 도시되어 있다. 탭 슬리브(52)의 대향 단부는, 1.9 ㎝ (3/4 인치) 탭(56)을 가압하여 탭 슬리브(52)내에 해제 가능하게 유지하는 각각의 탭 유지 볼(54)을 수용하기 위해 한쌍의 대향 구멍을 구비한다. 탭 유지 볼(54)이 탭(56)에 가하는 힘이 제거되도록 상기 탭 유지 볼 (54)이 탭 슬리브(52)로부터 반경 방향 바깥쪽으로 변위되는 경우에 샤프트 조립체(26)의 다각형 단부(30)와 탭(56) 사이에서는 나사식 탭 방출 스프링(58)이 정상적으로 압축되어 탭을 탭 슬리브(52)로부터 방출되도록 바이어스 시킨다.

이를 위해, 중고 탭 콜릿(60)이 탭 슬리브(52)의 단부를 둘러싸며, 이 탭 슬리브(52)내에서 탭(56)은 탭 유지 볼(54)에 의해 해제가능하게 유지된다. 탭 콜릿(60)은 탭 유지 볼을 탭 슬리브(52)의 반경 방향 안쪽으로 밀어붙여 탭(56)의 분리 방지에 필요한 압축력을 인가한다. 탭 콜릿(60)에 형성된 스프링 포켓(90)과, 탭 슬리브(52)의 스프링 지지 베이스(53) 아래쪽에 형성된 대향 스프링 포켓(제9도에서 75 로 도시됨) 사이에는 다수의 탭 유지 스프링(62)이 배치된다. 상기 탭 유지 스프링(62)은 탭 콜릿(60)을 탭 슬리브(52)에 대해 축 방향 전진 위치로 바이어스시키며, 이 위치에서는 탭 유지 볼(54)을 탭 슬리브의 안쪽으로 밀어붙인다. 그러나, 탭 콜릿(60)에는 탭 유지 볼(54)을 수용하는 크기의 환형 탭 해제홈(64)이 제공된다.

특히 제12도에 가장 양호하게 도시되어 있듯이 탭 콜릿(60)에 가해진 손힘은 콜릿(60)이 탭 유지 스프링(62)의 바이어스에 대항하여 탭 슬리브(52)를 따라 위로 상기 탭 슬리브(52)에 대해 축방향으로 후퇴된 위치까지 미끄러지게 한다. 탭 콜릿(60)의 축방향 후퇴 위치에서 탭 유지 스프링(62)은 압축되고 콜릿(60)내의 탭 해제홈(64)은 탭 유지 볼(54)과 정렬된다. 따라서, 탭 유지 볼(54)은 탭 콜릿(60)내의 해제홈(64)으로 들어가 탭(56)을 해제시켜 탭 슬리브(52)로부터 분리되게 하기 위해 탭 슬리브(52)의 반경방향 외측으로 이동할 것이다. 탭(56)이 제거된 후, 탭 유지 스프링(62)은 신장되어 탭 콜릿(60)을 탭 슬리브(52)에 대해 그 축방향 전진 위치로 자동 복귀시킨다. 기존의 탭을 제거시키기 위해 신규 탭이 상기와 같은 방법에 의해 탭 슬리브(52)내로 삽입된다.

다시 제6도 및 제7도와 관련하여, 제1 유지링(66)이 탭 슬리브(52)를 둘러싸고 그 스프링 지지 베이스(53)를 지지한다. 제1 유지링(66)과 평행하게 정렬되고 이로부터 축방향으로 이격된 제2 탭 유지링(68)이 탭 콜릿(60)을 둘러싸서 지지한다. 유지링(66,68) 각각은 탭 슬리브(52)와 탭 콜릿(60)을 둘러싸는 중공의 원통형 리드 스크루(70)에 고정되어 지지된다.

리드 스크루(70)은 메인 하우징(2)의 원통체 내부에서 대응 나사벽(7)에 결합되는 나사식 외벽을 갖는다. 제11도를 참고하여 설명하듯이, 리드 스크루(70)는 원통체(6)를 통해 축방향으로 이동하므로써 그 내부의 탭 슬리브(52)와 탭(56)을 공작물내의 구멍을 향해 전진시킨다. 한 세트의 충격 완화 스프링(72)이 리드 스크루(70)에 형성된 스프링 포켓(76)으로부터 탭 슬리브(52)의 스프링 지지 베이스(53) 상부에 형성된 스프링 포켓(제9도의 88)으로 연장된다. 제13도와 관련하여 후술되듯이, 탭 슬리브(52)는 탭(56)이 부주의로 전진하여 공작물내의 구멍이 아닌 공작물과 접촉하는 경우에 충격 완화 스프링(72)의 수직 바이어스에 대항하여 샤프트 조립체(26)의 다각형 단부(30)를 따라 반동된다. 리드 스크루(70)를 관통하여 공동(78)이 형성되므로써 리드 스크루는 후술되듯이 탭 슬리브(52)에 커플링될 수 있다.

특히 제7도에는 샤프트 조립체(26)의 회전이 탭(56)의 축 방향 전진으로 전환되어 공작물에 형성된 구멍을 나사 가공하는 전동 시스템이 도시되어 있다. 전술된 바와같이, 샤프트 조립체(26)는 다각형 단부(30)에 착탈 가능하게 결합되는 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 갖는다. 즉 스크루-나사식 샤프트 단부(28)는 다각형 단부(30)의 대응 나사식 암형 수용부(female feceptacle)(82)에 수용되는 나사식 수형 플러그(male plug)(80)를 갖는다. 그러나, 이와달리, 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28) 및 이와 대향하는 다각형 단부(30)는 샤프트 조립체(26)가 착탈가능하게 상호 연결되는 한쌍의 샤프트 섹션과는 반대로 일체형 부재로서 제작되도록 상호 동일 공간에 걸쳐 있을 수 있다.

샤프트 조립체(26)의 다각형 단부(30)는 탭 슬리브(52)의 일단부에서 대응하는 형상의 컵(84)에 수용된다. 탭 슬리브(52)의 탭 단부(84)는 리드 스크루(70)의 공동내에 수용된다. 이러한 방식으로, 샤프트 조립체(26)의 회전은 그 다각형 단부(30)로부터 탭 슬리브(52)로 부여되며 이 회전은 다시 리드 스크루(70)에 부여된다. 따라서, 그 외부가 나사식으로 되어 있음으로 인해, 리드 스크루(70)는 메인 하우징(2)의 원통체(6)의 대응 나사벽(7)을 따라 축방향으로 이동하여(제11도 참조) 탭 슬리브(52)를 상기 원통체(6)를 통하여 그리고 공작물을 향하여 전진시킨다.

전술되었듯이, 샤프트 조립체(26)는 원통체(6)의 베어링 캡(32)과 베어링 시트(34) 사이에서 다각형 단부(30)를 둘러싸는 상부 및 하부 베어링 조립체(36,38)에 의해 그 종축 주위로 회전 지지된다. 베어링 조립체(36,38) 각각은 상부 및 하부 드러스트 와셔(85,87) 사이에 샌드위치되는 드러스트 베어링(86)을 구비한다.

탭 슬리브(52)는 그 둘레 주위로 연장되는 스프링 지지 베이스(58)를 구비한다. 스프링 지지 베이스(53)의 상부에는 복수개의(예: 10개) 스프링 포켓(88)이 형성되어 대응하는 복수개의 충격 완화 스프링(72)(두개만 도시됨)의 각 단부를 수용한다. 충격 완화 스프링(72)의 대향 단부는 리드 스크루(70)에 형성된 대응 스프링 포켓(제9도의 76)내에 수용된다. 마찬가지로, 탭 콜릿(60)에는 복수개의 (예로서 세개의) 스프링 포켓(90)이 형성되어 대응하는 복수개의 탭 유지 스프링(62)(하나만 도시)의 각 단부를 수용한다. 탭 유지 스프링(62)의 대향 단부는 탭 슬리브(52)의 스프링 지지 베이스(53)의 아래쪽에 형성된 각각의 스프링 포켓(제9도의 75)내에 수용된다. 탭 콜릿(60)에는 한쌍의 핀 구멍(92)이 형성된다. 한쌍의 은못핀(94)(하나만 도시)이 각각의 핀 구멍(92)과 스프링 지지 베이스(53)의 아래쪽에 형성된 (비도시의) 유사 구멍 사이에서 연장된다. 은못핀(94)은 탭 슬리브(52)가 탭 콜릿(60)에 대해 회전하는 것을 방지한다.

제8도는 태핑 공구(1)의 분해도이다. 압축 스프링(9,10)은 메인 하우징(2)의 베이스(4)에 형성된 단부 캡(8)과 각각의 스프링 포켓(99,100) 사이에서 연장되는 것으로 도시되어 있다. 스프링 안내 슬리브(12,13)는 단부 캡(8)에 형성된 계단식 개구부(102,103)로부터 압축 스프링(9,10)을 통하여 아래로 부분 연장된다. 숄더 스크루(15,17)는 스프링 안내 슬리브(12,13)의 바닥 구멍을 통해 연장되고, 그 스크루 나사식 단부(22,24)는 베이스(4)에 형성된 나사식 수용부(104,105)에 수용된다. 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)는 단부 캡(8)의 틈새구멍(25) 아래에서 유성 롤러 너트(42)와 결합한다. 유성 롤러 너트(42)를 둘러싸는 롤러 너트 하우징(44)은 헤드 탭 스크루(48)와 은못 핀(50)에 의해 단부 캡(8)의 아래쪽에 고정된다. 키이(96)는 유성 롤러 너트(42)가 샤프트 조립체(26)를 따라 축 방향으로 이동함에 따라 유성 롤러 너트(42)가 하우징(44)에 대해 회전하는 것을 방지하기 위해 유성 롤러 너트(42)에 형성된 키이 구멍(98)내의 수용부로부터 롤러 너트 하우징(44)에 형성된 대향 키이 구멍(비도시)으로 연장된다.

이제본 발명의 인-라인 태핑 공구(1)의 작동을 제9도 및 제10도를 참조하여 기술한다. 프레스의 하향 행정중에 태핑 공구(1)는 탭(56)이 나사 가공될 구멍(108) 위로 이격되어 있도록 먼저 아래로 이동하여 판금 공작물(106)과 접촉한다. 이어서, 태핑 공구(1)의 단부 캡(8)에는 프레스에 의해 충격력이 가해지고 단부 캡(8)이 메인 하우징(2)의 베이스(4)를 향하여 강제이동된다. 단부 캡(8)이 베이스(4)를 향해 이동함에 따라 그 사이의 압축 스프링(9,10)이 압축된다. 그 제1 단부가 단부 캡(8)에 부착되는 스프링 안내 슬리브(12,13) 또한 베이스(4)를 향해 이동하고 숄더 스크루(15,17)를 따라 하향 이동하며 그 나사식 단부(22,24)는 베이스(4)에 부착된다. 마찬가지로 헤드 탭 스크루(48)에 의해 단부 캡(8)에 부착되는 롤러 너트 하우징(44)이 메인 하우징(2)의 원통체(6)를 통해 하향 이동하며, 유성 롤러 너트(42)는 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 따라 하향 이동한다.

본 발명의 태핑 공구(1)와 종래의 태핑 공구의 중요한 차이점은 단부 캡(8)이 메인 하우징(2)의 베이스(4)를 향해 이동할 때 샤프트 조립체(26)가 공작물(106)을 향해 원통체(6)를 통해 축방향으로 이동하지 않는 점이다. 따라서 단부 캡(8)이 프레스에 의해 발생한 충격력에 반응하여 베이스(4)쪽으로 이동함에 따라, 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)는 캡(8)내의 틈새 구멍(25)을 통해 바깥쪽으로 돌출한다(제10도에 가장 잘 도시되어 있음). 그럼에도 불구하고 베이스(4)를 향한 단부 캡(8)의 이동은 스크루-나사식 샤프트 단부(28)가 그 종축 주위로 회전하여 탭(56)을 공작물(106)쪽으로 축방향 전진시킨다. 특히 단부 캡(8)의 이동은 롤러 너트 하우징(44)을 베이스(4)쪽으로 이동시키고, 유성 롤러 너트(42)를 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 따라 하향 이동시킨다. 그러나, 메인 프레임(2)의 원통체(6)에 대한 샤프트 조립체(26)의 축방향 위치는 변하지 않는다.

전술되었듯이, 샤프트 조립체(26)는 상부 및 하부 베어링 조립체(36,38)에 의해 회전 지지된다. 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)의 회전은 샤프트 조립체(26)의 대향 단부에서 다각형 단부(30)의 대응 회전을 유발한다. 다각형 단부(30)가 탭 슬리브(52)의 컵(제7도의 84)에 수용되어 있는한 다각형 단부(30)의 회전은 탭 슬리브(52)에 부여된다. 이어서 탭 슬리브(52)에 부여된 회전은 탭 슬리브(52)가 리드 스크루(70)의 공동(제7도의 78)에 수용 결합되어 있는한 리드 스크루(70)에 부여된다. 리드 스크루(70)와 탭(56)은 동일 피치로 기계 가공된다. 따라서 리드 스크루(70)의 회전은 리드 스크루가 원통체(6) 내부에서 나사벽(7)을 따라 축방향으로 하향 이동하게 한다. 상기 원통체(6)를 통한 리드 스크루(70)의 축방향 이동은 탭 슬리브(52)의 대응 축방향 이동을 유발하며, 이로인해 탭 슬리브는 샤프트 조립체(26)의 다각형 단부(30)를 따라 아래로 미끄러진다. 따라서 탭 슬리브(52)에 의해 유지되는 탭은 샤프트 조립체(26)에 의해 회전되면서 공작물을 향해 전진한다.

제11도는 프레스의 하향 행정의 종료시점에서의 인-다이 태핑 공구(1)를 도시하며, 여기서는 탭이 원통체(6)의 바깥쪽으로 공작물(106)내 구멍안으로 전진하도록 리드 스크루(70)가 원통체(6)를 통해 하향 이동하고 탭 슬리브(52)가 샤프트 조립체(26)의 다각형 단부(30)를 따라 하향 이동한 상태이다. 탭(56)이 회전하면서 동시에 전진하므로 공작물(106)내의 구멍은 탭이 그 내부에 수용됨에 따라 나사 가공된다.

프레스의 하향 행정이 종료되면 태핑 공구(1)에 가해지는 충격력은 없어진다. 따라서 프레스의 하향 행정중에 압축되어 있던 압축 스프링(9,10)(제10도)은 상향 행정중에 신장되기 시작한다. 태핑 공구(1)를 제6도의 휴지 및 언로드 상태로 복귀시키기 위해 특히 공구(1)의 단부 캡(8)은 스프핑(9,10)에 의해 베이스(4)로부터 위로 멀리 이동한다. 롤러 너트 하우징(44)은 단부 캡(8)에 의해 상향 이동되며, 하우징(44)의 유지 링(제6도의 46)은 유성 롤러 너트(42)를 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 따라 축방향 위로 이동시킨다. 따라서 스크루-나사식 샤프트 단부(28)는 프레스의 하향 행정중에 그 회전에 대해 역방향으로 회전한다. 스크루-나사식 샤프트 단부(28)의 역회전은 다각형 단부(30)를 거쳐 탭 슬리브(52)에 부여되며 이 회전은 이어서 리드 스크루(70)에 부여된다. 그러므로 리드 스크루(70)는 원통체의 나사벽(7)을 따라 상향 이동하여 탭 슬리브(52)를 샤프트 조립체(26)의 다각형 단부(30)를 따라 상향 미끄러지게 하며, 따라서 탭 슬리브(52)에 의해 지지되는 탭(56)은 공작물로부터 분리되어 프레스의 다음 행정까지 원통체(6)내로 축방향 상방으로 후퇴된다.

프레스의 하향 행정에 의해 샤프트 조립체(26)는 상향 행정중에 회전하지만, 하우징(2)의 원통체(6)에 대한 샤프트 조립체(26)의 축방향 위치는 그대로 유지되는 것에 주의해야 한다. 그러나 유성 롤러 너트(42)는 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 따라 축방향으로 이동하여 샤프트 조립체(26)를 회전시키므로써 탭(56)이 공작물로부터 원통체(6)로 후퇴하게 한다.

전술했듯이, 태핑 공구(1)는 탭(56)이 공작물(106)의 구멍에 수용되지 않고 그 단단한 부분을 실수로 가격한 결과로 인한 프레스 하향 행정중의 손상을 방지하게 되어 있다. 특히, 제13도에서는 탭(56)이 원통체(6)를 통해 하향 전진하여 공작물(106)의 구멍이 없는 부분과 접촉하는 경우, 리드 스크루(70)는 탭 슬리브(52) 주위로 계속 회전하여 하향 이동한다. 탭(56)이 공작물(106)과 접촉할 때, 충격 완화 스프링(72)은 탭 슬리브(52)의 스프링 지지 베이스(53)내의 스프링 포켓(88)과 스프링(72)이 수용되는 리드 스크루(70)의 스프링 포켓(76) 사이에서 압축된다. 충격 완화 스프링(72)은 충격력을 흡수하고 탭(56) 및 탭을 지지하는 탭 슬리브(52)에 가해지는 일체의 쇼크를 분산시킨다. 태핑 공구(1)가 프레스의 상향 행정중에 공작물(106)로부터 상승될 때, 충격 완화 스프링(72)은 팽창하고, 탭(56)은 이어지는 프레스의 하향 행정중에 공작물(106)내의 신규 구멍을 나사가공하기 위해 공작물(106)에 대하여 위치된다.

전술했듯이, 나사식 샤프트(26)는 종래기술(특히 미국 특허 제5,0116,335호)의 나사식 샤프트처럼 축방향으로 이동하지 않는다. 오히려, 나사식 샤프트(26)는 회전하고, 그로 인해 리드 스크루(70)를 터닝시켜 그 나사식 경로를 따라 하강시킨다. 이러한 배치이므로 축방향 이동으로부터의 원치않는 벗어남(diversion)을 최소로 하면서 (즉 측방향 이동이 없이) 그 정확한 배치 및 제어를 할 수 있다. 종래의 장치는 그 내부에서 콜렛(collet)이 회전하는 커다란 공동으로 인하여 상당한 자유도를 갖게 된다. 본 발명이 종래기술에 비해 갖는 다른 특징은 탭이 공작물내의 구멍이 아닌 공작물과 접촉하는 경우에 탭의 손상을 방지하는 보호성 특징을 제공한다는 것이다. 본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 종래기술에서는 개시되어 있지 않은 스프링을 필요로 하고 있다.

본 발명의 양호한 실시예를 도시 및 기술하였으나 발명의 취지 및 범주를 벗어나지 않는 여러 가지 수정 및 변경이 가능하다. 예를들어, 본 발명의 인-라인 태핑 공구는 특히 점진적 다이 방법에 적용되는 것으로 기술되었으나, 비록 한정하고자 하는 것은 아니지만 공압식, 유압식, 기계식 프레스를 포함하는 다른 프레스 작업에 적용되거나 별도의 드릴링 작업과 대조되는 프레싱 작업에 구멍을 나사가공 해야 할 경우에 적용될 수도 있다.

Claims

공작물(106)내의 구멍(108)을 나사 가공하기 위한 태핑 공구에 있어서, 베이스(4)와, 충격력이 가해지는 부재로서 충격력이 가해지면 상기 베이스를 향하여 이동 가능한 단부 캡(8)과, 상기 단부 캡과 베이스 사이에 위치하는 스프링 수단(9,10)과, 스크루-나사식 샤프트 단부(28)와 대향 단부를 갖는 샤프트 조립체(26)와, 상기 샤프트 조립체(26)가 회전하도록 단부 캡(8)이 베이스(4)를 향해 이동할 때 상기 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 따라 축방향으로 이동하는 고정밀 너트와, 탭(56)을 유지하고 그 대향 단부(30)에서는 상기 샤프트 조립체(26)에 결합되어 샤프트 조립체의 회전을 부여받는 탭 지지 수단을 포함하며, 상기 단부 캡은 충격력이 가해졌을 때 스프링 수단의 수직 바이어스에 대항하여 베이스를 향하여 이동할 수 있고, 상기 탭 지지 수단은 탭을 공작물내 구멍(108)을 향해 전진시키기 위해 샤프트 조립체의 회전에 반응하여 샤프트 조립체(26)의 대향 단부(30) 위로 공작물(106)을 향해 축방향으로 미끄러지게 되어 있는 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제1항에 있어서, 상기 공작물(106)에 대한 샤프트 조립체(26)의 축방향 위치가 일정하게 유지되도록 샤프트 조립체(26)를 그 종축 주위로 회전할 수 있게 지지하는 베어링 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제1항에 있어서, 상기 단부 캡(8)에 연결되어 베이스(4)를 향해 함께 이동가능한 롤러 너트 하우징(44)을 부가로 포함하며, 상기 롤러 너트 하우징(44)은 상기 단부 캡(8)이 베이스를 향해 이동할 때 유성 롤러 너트가 상기 샤프트 조립체(26)의 스크루-나사식 샤프트 단부(28)를 따라 축방향 이동하도록 고정밀 너트를 지지하는 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제1항에 있어서, 상기 샤프트 조립체(26)는 다각형 단부(30)를 가지며, 상기 탭지지 수단은 상기 샤프트 조립체의 다각형 단부를 수용하고 샤프트 조립체의 회전이 탭 지지 수단에 부여되도록 탭 지지 수단을 샤프트 조립체에 결합시키기 위해 탭 슬리브(52)를 구비하는 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제4항에 있어서, 상기 탭 지지 수단의 탭 슬리브(52)를 수용하여 탭 지지 수단과 결합되도록 내부에 공동(78)을 갖는 스크루(70)를 부가로 포함하며, 상기 탭 지지 수단의 회전이 리드 스크루에 부여되는 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제5항에 있어서. 상기 베이스(4)로부터 단부 캡(8)을 향해 연장되고 그 내벽(7)에는 나사가 형성되어 있는 중공의 원통체(6)를 부가로 포함하며, 상기 리드 스크루(70)는 탭 지지 수단(52)으로부터 부여된 회전이 리드 스크루를 회전시켜 원통체의 나사벽을 따라 축방향으로 이동하도록 원통체에 결합되어 탭 지지 수단을 샤프트 조립체(26)의 다각형 단부(30)에 대해 축방향으로 그리고 공작물(106)을 향하여 전진시키는 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제1항에 있어서, 탭 지지 수단을 둘러싸고 탭(56)을 탭 지지 수단내에 유지하도록 힘을 가하는 탭 콜릿(60)을 부가로 포함하며, 상기 탭 콜릿은 탭을 해제하도록 탭 지지 수단을 따라 축방향으로 미끄럼 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제1항에 있어서, 상기 단부 캡(8)과 베이스(4) 사이의 스프링 수단은 나선형 압축 스프링(9,10)인 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제8항에 있어서, 상기 단부 캡(8)에 연결되는 제1 단부와 베이스(4) 위로 이격되어 있는 대향 단부를 갖는 복수개의 스프링 안내 슬리브(12,13) 및, 상기 베이스에 연결된 제1 단부(22,24)와 상기 단부 캡이 베이스를 향해 이동할 때 스프링 안내 슬리브(12,13) 각각에 수용되어 이를 통해 얹혀 이동하는 대향 단부를 갖는 숄더 스크루(15,17)를 부가로 포함하며, 상기 스프링 안내 슬리브는 각각의 압축 스프링(9,10)과 동축으로 정렬하여 이를 통해 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제1항에 있어서, 상기 고정밀 너트는 롤러 너트인 것을 특징으로 하는 태핑 공구.
제10항에 있어서, 상기 롤러 너트는 유성 롤러 너트(42)인 것을 특징으로 하는 태핑 공구.