KR100418639B1 - 척 - Google Patents

Abstract

척(chuck)통의 축경(縮徑)방향에의 탄성변형을 큰 체결력을 요하지 않고 척통의 대략 전장(全長)에 걸쳐 용이하게 하고, 또한 척통을 길게 하지 않고 그 유효 파지(把持)길이를 확대한다. 생크부(101), 생크부(101)의 대경(大徑)측에 형성한 플랜지(102), 플랜지(102)의 반(反)생크부측 단면(端面)으로부터 연설(延設)된 척통(103)을 가지는 홀더체(10)와, 척통(103)의 외주가 회전가능하게 또한 척통의 축방향으로 이동가능하게 계합된 체결통(50)과, 척통(103)과 체결통(50)간에 전주위에 걸쳐 배치된 다수의 니들롤러(40)를 구비하고, 체결통(50)의 회전에 의해 니들롤러를 자전시키면서 나선공전(螺旋公轉)하여 척통을 축경 또는 복원시키는 척으로, 플랜지(102)의 반생크부측 단면에 척통(103)의 플랜지(102)와의 연접기부(連接基部)에 위치하여 플랜지(102)의 두께방향으로 연재(延在)하는 소정 깊이의 홈(104)을 링형으로 형성했다.

Description

척{CHUCK}

본 발명은 드릴 등의 절삭공구를 파지(把持)하는 척에 관한 것이고, 특히 홀더본체의 척통의 외주에 니들롤러를 통해 결합되는 체결통을 체결방향으로 회전함으로써 척통을 축경(縮徑)시켜 목적공구를 긴밀히 파지하는 척에 관한 것이다. 이하, 본 명세서에서 "축경"이라 함은 "직경의 감소"를 의미한다.

도 8 및 도 9에 따라 종래의 척에 대하여 설명한다. 도 8은 공구파지용 척의 단면도, 도 9는 공구파지용 척을 분해하여 나타낸 각 구성부재의 사시도이다.

도 8 및 도 9에 있어서, 공구파지용의 척은 홀더체(1)를 가지고, 이홀더체(1)는 도시를 생략한 공작기계의 스핀들에 삽입 장착되는 테이퍼생크부(1A)와, 이 테이퍼생크부(1A)의 대경(大徑)측 단부에 형성한 파지용의 플랜지(1B)와, 이 플랜지(1B)의 반(反)테이퍼생크부측의 단면으로부터 테이퍼생크부(1B)와 반대의 방향으로 이 테이퍼생크부(1A)의 축선과 일치하여 연설(延設)되고, 외주면에 플랜지(1B)로부터 선단으로 감에 따라 직경이 작아지는 테이퍼면(1Ca)이 형성된 척통(1C)으로 구성되어 있다.

도면 부호 2는 척통(1C)의 외주에 여유를 가지고 끼워지는 롤러 지지통이고, 이 롤러 지지통(2)은 척통(1C)의 테이퍼면(1Ca)과 대략 동일한 테이퍼각도로 선단으로 감에 따라 경이 작아지는 통체로 형성되어 있다. 또, 이 롤러 지지통(2)은 척통(1C)의 선단부 외주에 배치된 스냅링(3)에 의해 척통(1C)으로부터 빠지지 않도록 지지되고 있다.

또, 롤러 지지통(2)에는 이 롤러 지지통(2)의 축선에 대하여 원주방향으로 소정의 각도 경사시켜 끼워 넣은 다수의 니들롤러(4)가 전체면에 걸쳐 다단(多段)으로 배치되어 있다. 또, 각 니들롤러(4)는 롤러 지지통(2)의 두께 치수보다 큰 경으로 형성되고, 이로써, 롤러 지지통(2)의 내주면측으로 돌출하는 각 니들롤러(4)를 척통(1C)의 테이퍼면(1C)에 맞닿게 하고, 롤러 지지통(2)의 외주면측으로 돌출하는 각 니들롤러(4)를 후술하는 체결통(5)의 내주면에 맞닿게 하는 구성으로 되어 있다.

체결통(5)은 척통(1C)을 축경시켜 목적하는 공구를 긴밀히 파지함으로써, 척통(1C)의 외주에 롤러 지지통(2)으로 지지된 니들롤러(4)를 통해 결합된다. 이 체결통(5)의 내주면은 플랜지(1B)와 대향하는 단으로부터 선단으로 감에 따라 경이 작아지는 테이퍼진 원통면으로 구성되어 있다. 또, 체결통(5)의 플랜지(1B)측의 기단부 내주에는 시일 겸용의 이탈방지링(6)이 장착되어 있고, 이 밀봉 겸용의 이탈방지링(6)은 척통(1C)의 외주면에 맞닿음으로써 밀봉 기능을 발휘하고, 또, 롤러 지지통(2)의 단면에 맞닿음으로써 체결통(5)의 척통(1C)으로부터의 탈락을 방지하고 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 척에 있어서, 공구(7)를 파지하는 경우는 공구(7)의 생크(7A)에 스프링콜릿(8)을 결합하고, 이 스프링콜릿(8)과 공구(7)의 생크(7A)를 척통(1C)의 원통공내에 삽입한다. 이러한 상태에서, 체결통(5)을 시계회전방향으로 회전하면, 체결통(5)의 테이퍼진 원통면과 맞닿는 각 니들롤러(4)는 자체의 축선에 직각의 방향으로 자전하면서 척통(1C)의 외주면을 나선형으로 공전전동(公轉轉動)하므로, 롤러 지지통(2)은 척통(1C)의 선단측으로부터 플랜지(1B)의 방향으로 니들롤러(4)의 공전에 따라 회전하면서 이동하고, 동시에 체결통(5)도 플랜지(1B)의 방향으로 이동한다. 이로써, 체결통(5)의 테이퍼진 원통면과 척통(1C)의 외주테이퍼면 사이의 간격이 감소하므로, 체결통(5)은 각 니들롤러(4)를 통해 척통(1C)을 외주로부터 내주방향으로 전 주위면으로부터 강압하여 축경시킨다. 그 결과, 척통(1C)의 원통공내에 삽입된 공구(7)의 생크는 스프링콜릿(8)을 통해 체결되어 파지된다.

또, 체결상태에 있는 체결통(5)을 상기와는 역의 반시계방향으로 회전하면, 롤러 지지통(2)이 척통(1C)의 선단측으로 이동하는 동시에 체결통(5)도 동일방향으로 이동한다. 그러므로, 축경되어 있던 척통(1C)은 원래의 경으로 복원하고, 공구(7)에의 파지력이 해제되는 결과, 공구(7)의 빼냄 또는 교환이 가능하게 된다.

이와 같은 종래의 척에 있어서의 척통(1C)은 플랜지(1B)의 반테이퍼생크부측 단면으로부터 테이퍼생크부(1B)와 반대의 방향으로 연설되는 구조로 되어 있으므로, 플랜지(1B)에 연접하는 척통(1C)의 기부에 인접하는 영역부분(1Ca)의 축경방향의 탄성변형강성(彈性變形剛性)이 이 영역부분(1Ca)이외의 다른 영역부분의 축경방향의 탄성변형강성에 비해 상당히 높게 되어 있다. 그러므로, 체결통(5)을 체결방향으로 회전하여 척통(1C)을 축경시켜도 상기 영역부분(1Ca)의 축경율은 다른 영역부분의 축경율에 비해 극단으로 낮다. 이것을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2(A)는 척통과 그 체결시의 축경내경 치수의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 2(B)는 종래에 있어서의 척통(1C)을 나타내고 있다.

도 2(B)에 나타낸 종래의 척통(1C)을 체결통(5)으로 체결하여 척통(1C)의 개구단으로부터 플랜지(1B)까지의 각 점 P1∼P12에 있어서의 축경내경 치수의 변화를 그래프로 나타내면, 도 2(A)의 곡선(62)으로 나타낸 바와 같이 된다, 이 곡선(62)으로부터 명백한 바와 같이, 점 P2∼P9의 범위에 있어서의 축경내경 치수의 변화비율은 비교적 크고 안정되어 있지만, 점 P10∼P12의 범위에 상당하는 영역부분(1Ca)에 있어서의 축경내경 치수의 변화비율은 극단으로 저하하여, 그 변화비율은 플랜지(1B)에 근접할수록 커진다.

이와 같이 되는 이유는, 점 P10∼P12의 범위에 상당하는 영역부분(1Ca)의 축경방향의 탄성변형강성이 플랜지(1B)에 근접할수록 커지므로, 이 영역부분(1Ca)에대향하는 체결통(5)의 부분이 확경(擴徑)방향으로 탄성 변형해 버리기 때문이다. 이 결과, 영역부분(1Ca)의 파지력이 저하하고, 척통(1C)에 삽입된 공구(7)의 생크를 전길이에 걸쳐 균일한 파지력으로 파지할 수 없게 되어버리는 외에, 척통(1C)의 공구에 대한 유효파지길이 L1이 짧게 되어 버린다.

특히, 이와 같은 유효파지길이 L1이 짧은 상태에서 파지한 공구로 중(重)절삭가공을 행하면, 공구가 척통(1C)의 선단측을 지점으로 한 진동운동이 발생하고, 이로써, 파지력이 낮은 영역부분(1Ca)에 대응하는 공구생크의 외주면과 척통(1C)의 내면과의 사이에 마찰이 생겨, 공구생크의 외주면 및 척통(1C)의 내면이 손상되어 버린다고 하는 문제가 있다.

또, 체결통(5)의 플랜지(1B)의 측단면이 홀더체(1)의 플랜지(1B)에 맞닿기까지 체결통(5)을 체결하면, 영역부분(1Ca)에 있어서의 축경내경 치수의 변화비율을 어느 정도 크게 할 수 있지만, 그 반면, 체결통(5)에 대하여 큰 체결력이 필요하게 되는 외에, 영역부분(1Ca)에 대응하는 니들롤러에의 하중이 필요이상으로 커지고, 최악의 경우는 니들롤러의 표면 및 이것에 접하는 척통의 외주면, 체결통의 내주면이 손상되어, 공구의 파지력에 지장을 초래하는 문제가 있었다.

또한, 척통(1C)의 공구에 대한 유효파지길이 L1을 충분히 확보하려고 하면, 척통(1C)이 길어지고, 홀더체(1)의 공구길이 L2도 길어져, 척이 대형이 되어 중량화된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 척통의 축경방향에의 탄성 변형을 척통의 대략 전길이에 걸쳐 용이하게 할 수 있고, 또한 척통을 길게 하지 않고 그 유효파지길이를 확대할 수 있는 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 제1 실시예를 나타낸 척(chuck)의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예 및 종래에 있어서의 척의 척통과 그 체결시의 축경내경(縮徑內徑) 치수의 변화를 나타낸 설명도로, (A)는 척통과 그 체결시의 축경내경 치수의 변화를 나타낸 그래프, (B)는 종래에 있어서의 척통의 설명도, (C)는 본 발명에 있어서의 척통의 설명도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 것으로, (A)는 척의 단면도, (B)는 척통의 횡단면도이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 것으로, (A)는 척의 단면도, (B)는 척통의 횡단면도이다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예를 나타낸 것으로, (A)는 척의 단면도, (B)는 척통의 횡단면도이다.

도 6은 본 발명의 제5 실시예를 나타낸 것으로, (A)는 척의 단면도, (B)는 요부(要部)의 확대 횡단면도이다.

도 7은 본 발명에 관한 제6 실시예를 나타낸 척의 단면도이다.

도 8은 종래에 있어서의 척의 단면도이다.

도 9는 종래에 있어서의 각 구성부재를 분해하여 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10. 홀더체 101. 테이퍼생크부

102. 플랜지 103. 척통

104. 링형 홈 20. 롤러 지지통

40. 니들롤러 50. 체결통

51. 환형(環形)형 요홈 60. 홈

67. 이탈방지링 68. O링

69. 스페이서 70. 구멍

80. 슬릿 91. 환형 홈

92. 환형 측판 93. 스냅링

청구항 1의 발명은, 공작기계스핀들에 삽입 장착되는 생크부, 상기 생크부의 일단부에 형성한 파지용(把持用)의 플랜지 및 상기 플랜지의 반(反)생크부측의 단면으로부터 상기 생크부와 반대의 방향에 상기 생크부의 축선(軸線)과 일치하여 연설(延設)되고, 외주면에 상기 플랜지로부터 선단으로 감에 따라 경(徑)이 작아지는 테이퍼면이 형성된 척(chuck)통을 가지는 홀더체, 상기 척통의 외주가 회전가능하고 또한 척통의 축방향으로 이동가능하게 계합되고, 내주면에 상기 플랜지로부터 선단으로 감에 따라 경이 작아지는 테이퍼면을 가지는 체결통 및 상기 척통의 외주면과 상기 체결통의 내주면 간에 전 주위에 걸쳐 배치되고, 상기 척통 및 상기 체결통의 축선에 대하여 주위 방향에 적절한 각도 경사진 다수의 니들롤러를 구비하고, 상기 체결통의 회전에 의해 상기 니들롤러를 자전시키면서 나선공전(螺旋公轉)하여 상기 척통을 축경(縮徑) 또는 복원시키는 척에 있어서, 상기 플랜지의 반생크부측의 단면에 상기 척통의 상기 플랜지와의 기부(基部)에 위치하고 상기 플랜지의 두께방향으로 연재(延在)하는 소정 깊이의 링 형상의 홈을 상기 척통의 원주방향에 따라 형성하여, 상기 홈에 의해 플랜지의 기부 영역의 탄성변형을 다른 영역의 탄성변형과 거의 동일하게 하여, 척통의 탄성변형을 평균화할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 제1항에 있어서 상기 척통의 내벽면에 이 내벽면의 전길이에 걸쳐 척통의 축선방향으로 뻗는 복수의 홈을 척통의 주위방향에 소정 간격 떨어지게 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 제1항에 있어서 상기 척통을 구성하는 벽부(壁部)내에 이 벽부의 대략 전길이에 걸쳐 척통의 축선방향으로 뻗는 복수의 구멍을 척통의 주위방향에 소정 간격 떨어지게 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은, 제1항에 있어서 상기 척통을 구성하는 벽부내에 이 벽부의 대략 전길이에 걸쳐 척통의 축선방향으로 뻗하는 복수의 구멍을 척통의 주위방향에 소정 간격 떨어지게 형성하는 동시에, 상기 척통에 상기 각 구멍에 대응하여 이 구멍으로부터 척통의 내벽면에 개구되는 복수의 슬릿을 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서 상기 척통의 선단부 외주면에 탄성을 가지는 금속제 환형(環形) 측판의 내주부를 고정하고, 상기 환형 측판의 외주 단부를 상기 체결통의 내주면에 압압(押壓)계합시킨 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 발명은, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서 상기 플랜지의 반생크부측의 단면에 형성된 홈에 탄성 변형하는 O링을 결합시키고, 상기 체결통의 플랜지측 단부의 내주부에 탄성 금속판제의 이탈방지링의 외주부를 고정하고, 이탈방지링의 내주부에 상기 롤러 지지통의 플랜지측단을 지지시키고, 체결통의 회전에 의해 상기 O링을 압축시켜 상기 홈의 바닥과 이탈방지링에 눌러 붙이도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 8의 발명은, 제7항에 있어서 O링과 이탈방지링과의 사이에 상기 척통에 끼운 환형 금속판으로 이루어지는 스페이서를 개재(介在)시키고, 체결통의 회전에 의해 상기 O링을 압축시켜, 상기 홈의 바닥에 O링을 눌러 붙이는 동시에 상기 이탈방지링에 상기 스페이서를 통해 O링을 눌러 붙이도록 한 것을 특징으로 한다.

다음에, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 제1의 실시예를 나타낸 척의 단면도이다.

도 1에 있어서, 공구 파지용의 척은, 홀더체(10)를 가지고, 이 홀더체(10)는, 도시 생략한 공작기계의 스핀들에 삽입 장착되는 테이퍼생크부(101)와, 이 테이퍼생크부(101)의 대경측 단부에 형성한 파지용의 플랜지(102)와, 이 플랜지(102)의 반테이퍼생크부측의 단면(102a)으로부터 테이퍼생크부(101)와 반대의 방향으로 이 테이퍼생크부(101)의 축선과 일치하여 연설되고, 외주면에 플랜지(102)로부터 선단으로 감에 따라 직경이 작아지는 테이퍼면(103a)이 형성된 척통(103)으로 구성된다.

또, 플랜지(102)의 반테이퍼생크부측의 단면(102a)에는, 척통(103)의 플랜지(102)와의 연접기부에 위치하여 플랜지(102)의 두께방향으로 연재하는 소정 깊이(3∼5mm 정도)의 홈(104)이 척통(103)의 원주방향에 따라 링형으로 형성되어 있고, 이 링형의 홈(104)에 의해 척통(103)의 길이를, 홀더체(10)의 공구길이 L3를 변경시키지 않고 플랜지(102)측으로 연장한 구조로 한다. 이로써, 척통(103)의 플랜지(102)에 근접하는 영역의 축경방향에의 탄성 변형을 척통(103)의 다른 영역의 축경방향에의 탄성 변형과 대략 동일하게 하는 것이고, 이것이 본 실시예의 특징부분이다.

도면 부호 20은 척통(103)의 외주에 여유를 가지고 끼워지는 롤러 지지통이고, 이 롤러 지지통(20)은, 척통(103)의 테이퍼면(103a)과 대략 동일한 테이퍼각도로 선단으로 감에 따라 경이 작아지는 통체로 형성되어 있다. 또, 이 롤러 지지통(20)은 척통(103)의 선단부 외주에 설치된 스냅링(30)에 의해 척통(103)으로부터 빠지지 않도록 지지되어 있다.

또, 롤러 지지통(20)에는 이 롤러 지지통(20)의 축선에 대하여 원주방향으로 소정의 각도 경사시켜 끼워 넣은 니들롤러(40)가 도 9에 나타낸 경우와 동일하게 원주방향으로 다수 배치되고, 이 니들롤러(40)군은 척통(20)의 길이방향으로 복수단, 예를 들면, 도 9에 나타낸 경우보다 1단 적은 3단으로 형성되어 있다. 또, 각 니들롤러(40)는 롤러 지지통(20)의 두께 치수보다 큰 직경으로 형성되고, 이로써 롤러 지지통(20)의 내주면측으로 돌출하는 각 니들롤러(40)를 척통(103)의 테이퍼면(103a)에 맞닿게 하여, 롤러 지지통(20)의 외주면측으로 돌출하는 니들롤러(40)를 후술하는 체결통(50)의 내주면에 맞닿게 하는 구성으로 되어 있다.

체결통(50)은 척통(103)을 축경시켜 목적하는 공구를 긴밀히 파지하는 것으로서, 척통(103)의 외주에 롤러 지지통(20)으로 지지된 니들롤러(40)를 통해 결합된다. 이 체결통(50)의 내주면은 플랜지(102)와 대향하는 단부로부터 선단으로 감에 따라 경이 작아지는 테이퍼진 원통면으로 구성되어 있다. 또, 체결통(50)의 플랜지(102)측의 기단부 내주에는 실 겸용의 이탈방지링(67)이 장착되어 있고, 이 실겸용의 이탈방지링(67)은 척통(103)의 외주면에 맞닿음으로써 시일 기능을 발휘하고, 또, 롤러 지지통(20)의 단면에 맞닿음으로써 체결통(50)의 척통(103)으로부터의 탈락을 방지하고 있다.

상기와 같이 구성된 제1 실시예에 관한 척에 있어서, 공구(7)를 파지하는 경우는 공구(7)의 생크(7A)에 스프링콜릿(8)을 결합하고, 이 스프링콜릿(8)과 공구(7)의 생크(7A)를 척통(103)의 원통공내에 삽입한다. 이러한 상태에서, 체결통(50)을 시계회전방향으로 회전하면, 체결통(5)의 테이퍼진 원통면과 맞닿는 각 니들롤러(40)는 자체의 축선에 직각의 방향으로 자전하면서 척통(103)의 외주면을 나선형으로 공전전동하므로, 롤러 지지통(20)은 척통(103)의 선단측으로부터 플랜지(102)의 방향으로 니들롤러(40)의 공전에 따라 회전하면서 이동하고, 동시에 체결통(50)도 플랜지(102)의 방향으로 이동한다. 이로써, 체결통(50)의 테이퍼진 원통면과 척통(103)의 외주테이퍼면 사이의 간격이 감소하므로, 체결통(50)은 각 니들롤러(40)를 통해 척통(103)을 외주로부터 내주방향으로 전 주위면으로부터 강압하여 축경시키게 된다. 그 결과, 척통(103)의 원통공내에 삽입된 공구(7)의 생크는 스프링콜릿(8)을 통해 체결되어 파지된다.

또, 체결상태에 있는 체결통(50)을 상기와는 역의 반시계회전방향으로 회전하면, 롤러 지지통(20)이 척통(103)의 선단측으로 이동하는 동시에 체결통(50)도 동일방향으로 이동한다. 그러므로, 축경되어 있던 척통(103)은 원래의 경으로 복원되고, 공구(7)에의 파지력이 해제되는 결과, 공구(7)의 빼냄 또는 교환이 가능하게 된다.

다음에, 제1의 실시예에 있어서의 척의 척통과 그 체결시의 축경내경 치수의변화에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2(A)는 척통과 그 체결시의 축경내경 치수의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 2(C)는 제1 실시예에 있어서의 척통(103)을 나타내고 있다.

도 2(C)에 나타낸 바와 같이, 척통(103)의 길이는 링형의 홈(104)에 의해 홀더체(10)의 공구길이 L4를 확대하지 않고 플랜지(102)측으로 연장한 구조로 되어 있으므로, 이 척통(103)을 체결통(50)으로 체결하여 척통(103)의 개구단으로부터 플랜지(102)까지의 각 점 P1∼P12에 있어서의 축경내경 치수의 변화를 그래프로 나타내면 도 2(A)의 곡선(61)에 나타낸 결과가 얻어졌다.

이 곡선(61)으로부터 명백한 바와 같이, 점 P2로부터 P11의 범위까지 축경내경 치수의 변화비율은 비교적 크고, 안정되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 공구(7)의 생크에 대하여 유효 또한 강력하게 파지력을 발휘할 수 있는 척통(103)의 유효파지길이 L4는, 도 2(C)에 나타낸 바와 같이, 플랜지(102)에 연접하는 척통(103)의 기부로부터 개구선단 부근에 이르기까지 확대되어, 종래에 있어서의 척통(1C)의 유효파지길이 L1보다 대폭 확대할 수 있다.

따라서, 이와 같은 본 발명의 제1의 실시예에 의하면, 플랜지(102)의 반테이퍼생크부측 단면에, 척통(103)의 플랜지(102)와의 연접기부에 위치하여 플랜지(102)의 두께방향으로 연재하는 소정 깊이의 홈(104)을 척통(103)의 원주방향에 따라 링형으로 형성하고, 이 링형의 홈(104)에 의해 척통(103)의 길이를 홀더체(10)의 공구길이 L4를 확대하지 않고 플랜지(102)측으로 연장한 구조로 했으므로, 척통(103)의 플랜지(102)에 근접하는 기부영역의 축경방향에의 탄성 변형을 척통(103)의 다른 영역의 축경방향에의 탄성 변형과 대략 동일하게 할 수 있다.

이에 따라, 공구(7)의 생크에 대하여 유효 또한 강력하게 파지력을 발휘할 수 있는 척통(103)의 유효파지길이 L3를 플랜지(102)에 연접하는 척통(103)의 기부로부터 개구선단 부근에 이르기까지 확대할 수 있는 동시에, 척통(103)의 플랜지(102)와의 연접기부영역도 축경방향으로 탄성 변형하기 쉽게 되고, 체결통(50)의 플랜지(102)측 단면이 홀더체(10)의 플랜지(102)에 맞닿을 때까지 종래와 같이 큰 체결력을 요하지 않고 체결통(50)을 용이하게 체결할 수 있어, 이 연접기부영역에 있어서의 공구생크에의 파지력도 충분히 발휘할 수 있다.

또, 척통(103)과 플랜지(102)와의 연접기부영역에 있어서의 공구생크에의 파지력을 크게 할 수 있으므로, 중절삭가공을 행하더라도, 공구가 척통(103)의 선단측을 지점으로 한 진동운동을 일으키거나 하는 것을 방지할 수 있고, 또한 공구생크의 외주면과 척통(103)의 내면과의 사이가 마찰되어 공구생크의 외주면 및 척통(103)의 내면이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또, 척통(103)의 유효파지길이 L4의 확대와, 체결통(50)의 플랜지(102)측 단면이 홀더체(10)의 플랜지(102)에 맞닿을 때까지 체결통(50)을 체결할 수 있으므로, 척통(103)의 길이를 종래의 것보다 짧게 할 수 있고, 이에 따라, 홀더체(10)의 공구길이 L3를 짧게 할 수 있어서 척의 경량화 및 소형화가 가능하게 된다.

그리고, 상기 실시예에 있어서, 플랜지(102)의 반테이퍼생크부측의 단면(102a)에는 척통(103)의 플랜지(102)와의 연접기부에 위치하여 플랜지(102)의 두께방향으로 연재하는 소정 깊이(3∼5mm)의 홈(104)이 척통(103)의 원주방향에 따라 링형으로 형성된 구성으로 했지만, 연속된 링홈에 한정되지 않고, 원주방향에 따라 부분적인 홈에 의한 불연속의 홈으로 해도 대략 동일한 효과를 기대할 수 있다.

다음에, 도 3(A) 및 도 3(B)에 의해 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 이 도 3에 있어서, 도 1과 동일한 구성요소에는 동일 부호를 붙여 그 구성 설명을 생략하고, 도 1과 상이한 부분을 중점으로 설명한다.

이 제2 실시예에 있어서, 특징으로 하는 점은 척통(103)의 실질적인 길이 확대용의 링형 홈(104)을 플랜지(102)의 단면에 형성하는 것에 더하여, 척통(103)의 내벽면에 이 내벽면의 전길이에 걸쳐 척통(103)의 축선방향으로 뻗는 복수의 홈(60)을 척통(103)의 주위방향에 등간격으로 형성한 것에 있다.

제2 실시예에서의 척에서는, 척통(103)의 내벽면에 복수의 홈(60)을 형성함으로써 체결통(50)에 의한 척통(103)의 축경방향에의 탄성 변형을 더욱 용이하게 한다. 그리고 도 2(C)에 나타낸 점 P2로부터 P11의 범위에 있어서의 축경내경 치수의 변화비율이 더욱 크게 되고, 또한, 그 범위의 변화비율을 도 2(A)에 나타낸 곡선(61)보다 균일화할 수 있다.

따라서, 척통(103)의 축경방향에의 탄성 변형이 큰 체결력을 요하지 않고 척통의 대략 전길이에 걸쳐 용이하게 되고, 또한 척통을 길게 하지 않고 그 유효파지 길이를 확대할 수 있는 동시에, 체결통(50)의 두께를 얇게 하는 것이 가능하게 된다. 또, 척통(103)의 내벽면에 홈(60)을 형성함으로써, 척통(103)내에 삽입된 공구가 체결되었을 때, 공구에 부착하는 오일의 퇴피를 용이하게 한다.

다음에, 도 4(A) 및 도 4(B)에 의해 본 발명의 제3 실시예에 대하여 설명한다. 이 도 4에 있어서, 도 1과 동일한 구성요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 도 1과 상이한 부분을 중점으로 설명한다.

이 제3 실시예에 있어서, 특징으로 하는 점은 척통(103)의 실질적인 길이 확대용의 링형 홈(104)을 플랜지(102)의 단면에 형성하는 것에 더하여, 척통(103)을 구성하는 벽부내에 이 벽부의 대략 전길이에 걸쳐 척통(103)의 축선방향으로 뻗는 복수의 구멍(70)을 척통(103)의 주위방향에 등간격으로 형성한 것에 있다.

제3 실시예에 있어서의 척에서는, 척통(103)을 구성하는 벽부내에 복수의 홈(70)을 형성함으로써 체결통(50)에 의한 척통(103)의 축경방향에의 탄성 변형을 더욱 용이하게 한다. 그리고, 도 2(C)에 나타낸 점 P2로부터 P11의 범위에 있어서의 축경내경 치수의 변화비율이 더욱 크게 되고, 또한, 그 범위의 변화비율을 도 2(A)에 나타낸 곡선(61)보다 균일화할 수 있다.

따라서, 척통(103)의 축경방향에의 탄성 변형이 큰 체결력을 요하지 않고 척통(103)의 대략 전길이에 용이하게 되고, 또한 척통을 길게 하지 않고 그 유효파지 길이를 확대할 수 있는 동시에, 체결통(50)의 두께를 얇게 하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 도 5(A) 및 도 5(B)에 의해 본 발명의 제4 실시예에 대하여 설명한다. 이 도 5에 있어서, 도 1과 동일한 구성요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 도 1과 상이한 부분을 중점으로 설명한다.

이 제4 실시예에 있어서, 특징으로 하는 점은 척통(103)의 실질적인 길이 확대용의 링형 홈(104)을 플랜지(102)의 단면에 형성하는 것에 더하여, 척통(103)을 구성하는 벽부내에 이 벽부의 대략 전길이에 걸쳐 척통(103)의 축선방향으로 뻗는 복수의 구멍(70)을 척통(103)의 주위방향에 등간격으로 형성하는 동시에, 척통(103)에는 상기 각 구멍(70)에 대응하여 구멍(70)으로부터 척통(103)의 내면벽에 개구되는 복수의 슬릿(80)을 형성한 것에 있다.

제4 실시예에서의 척에서는 척통(103)을 구성하는 벽부내에 복수의 홈(70)을 형성하고, 또한 이 구멍(70)으로부터 척통(103)의 안쪽으로 연통하는 슬릿(80)을 형성함으로써 체결통(50)에 의한 척통(103)의 축경방향에의 탄성 변형을 더욱 용이하게 한다. 그리고 도 2(C)에 나타낸 점 P2로부터 P11의 범위에 있어서의 축경내경 치수의 변화비율이 더욱 크게 되고, 또한, 그 범위의 변화비율을 도 2(A)에 나타낸 곡선(61)보다 더욱 균일화할 수 있다.

따라서, 척통(103)의 축경방향에의 탄성 변형이 큰 체결력을 요하지 않고 척통(103)의 대략 전길이에 걸쳐 용이하게 되고, 또한 척통을 길게 하지 않고 그 유효파지길이를 확대할 수 있는 동시에, 체결통(50)의 두께를 얇게 하는 것이 가능하게 된다. 또, 슬릿(80)을 형성함으로써 척통(103)내에 삽입된 공구가 체결되었을 때에, 공구에 부착하는 오일의 퇴피를 용이하게 한다.

다음에, 도 6(A) 및 도 6(B)에 의해 본 발명의 제5 실시예에 대하여 설명한다. 이 도 6에 있어서, 도 1과 동일한 구성요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 도 1과 상이한 부분을 중점으로 설명한다.

이 제5 실시예에 있어서, 특징으로 하는 점은 척통(103)의 실질적인 길이 확대용의 링형 홈(104)을 플랜지(102)의 단면에 형성하는 것에 더하여, 척통(103)의 선단부의 외주부에 선단방향으로 개방한 환형 단부(段部)(90)를 형성하는 동시에, 이 환형 단부(90)에 인접하여 환형 홈(91)을 형성하고, 환형 단부(90)에 탄성을 가지는 금속제의 환형 측판(92)의 내주부를 계합하고, 환형 홈(91)에는 스냅링(93)을 끼워 장착함으로써, 환형 측판(92)을 척통(103)으로부터 탈락하지 않도록 지지하고, 이 환형 측판(92)의 외주 단부를 체결통(50)의 내주면에 계합시킨 것에 있다.

상기와 같이 구성된 제5 실시예에 있어서, 공구(7)를 파지하는 경우는 공구(7)의 생크(7A)를 척통(103)의 원통공내에 삽입하고, 체결통(50)을 시계회전방향으로 회전시킨다. 그러면, 체결통(50)의 테이퍼진 원통면과 맞닿는 각 니들롤러(40)는 자체의 축선에 직각의 방향으로 자전하면서 척통(103)의 외주면을 나선형으로 공전전동하므로, 롤러 지지통(20)은 척통(103)의 선단측으로부터 플랜지(102)의 방향으로 니들롤러(40)의 공전에 따라 회전하면서 이동하고, 동시에 체결통(50)도 플랜지(102)의 방향으로 이동한다. 이로써, 체결통(50)은 각 니들롤러(40)를 통해 척통(103)을 외주로부터 내주방향으로 축경함으로써, 공구(7)의 생크를 파지한다.

한편, 환형 측판(92)은 그 외주 단부가 체결통(50)의 선단측 테이퍼 내주면과 압접(壓接)하여 척통(103)방향으로 눌려짐으로써, 척통(103)의 선단부를 축경한다. 이로써, 척통(103)의 선단부분에도 공구생크에 대한 강력한 파지력을 발휘시킨다.

따라서, 제5 실시예에 의하면, 척통(103)의 플랜지연접기부로부터 선단부분까지 공구생크에 대하여 강력한 파지력을 발휘시킬 수 있어, 공구의 파지를 더욱 확실히 할 수 있다.

다음에, 도 7에 의해 본 발명의 제6 실시예에 대하여 설명한다. 이 도 7에 있어서, 도 1과 동일한 구성요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 도 1과 상이한 부분을 중점으로 설명한다.

이 제6 실시예에 있어서, 특징으로 하는 점은 체결통(50)의 플랜지(102)측의 기단부 내주에 형성된 환형 요홈(凹溝)(51)에 이탈방지링(67)의 외주부를 결합하여 고정시키고, 척통(103)의 외주에 맞닿게 하거나 또는 근접시켜, 이탈방지링(67)에 롤러 지지통(20)의 플랜지(102)측단을 맞닿게 하고 있다. 상기 이탈방지링(67)은, 스테인레스 등의 탄성을 가지는 금속제로 하고, 1개소에 분리부를 형성한 C자형의 스냅링이다.

또, 플랜지(102)의 반생크부측의 단면에 형성한 링형의 홈(104)에는 탄성 변형 가능한 합성수지 또는 합성고무의 O링(68)을 결합시키고, 이 O링(68)과 이탈방지링(67)과의 사이에 환형의 스페이서(69)를 척통(103)에 끼워 개재시키고, O링(68)을 홈(104)의 바닥에 지지하는 동시에 스페이서(69)에 지지하고, 스페이서(69)를 이탈방지링(67)에 맞닿게 하고 있다. 그리고, O링(68)은 불소수지 등의 합성수지나 합성고무를 사용하고, 스페이서는 스테인레스 등의 환형 금속판을 사용하고 있다.

상기와 같이 구성된 제6 실시형태에 있어서, 공구(7)를 파지하는 경우에는, 공구(7)의 생크(7A)를 척통(103)의 원통공내에 삽입하고, 체결통(50)을 시계회전방향으로 회전시키면, 각 니들롤러(40)가 자전하면서 척통(103)의 외주면을 나선형으로 공전하고, 롤러 지지통(20)이 척통(103)의 선단측으로부터 플랜지(102)의 방향으로 이동하고, 동시에 체결통(50)도 플랜지(102)의 방향으로 이동하고, 이로써, 체결통(50)이 각 니들롤러(40)를 통해 척통(103)을 외주로부터 내주방향으로 축경함으로써, 공구(7)의 생크를 파지한다. 그리고 체결통(50)의 플랜지(102)의 방향에의 이동에 의해, 동 방향으로 이탈방지링(67)도 이동하고, 스페이서(69)를 통해 O링(68)을 탄성 변형시켜 압축시킨 상태에서, 홈(104)의 바닥과 이탈방지링(67)에 눌러 붙이도록 한다.

따라서, 제6 실시예에 관한 척을 사용하고, 이것에 파지된 공구(7)에 의해 가공을 행할 때에 슬라이트 웨이브니스(slight waveness) 등의 진동을 O링(68)에서 흡수할 수 있어, 양호한 절삭가공을 할 수 있고, 또, 먼지나 가공시의 절삭액이 플랜지(102)의 선단면과 체결통(50)의 플랜지(102)측 단면과의 사이로부터 니들롤러(40)부로 침입하는 것 및 먼지가 플랜지(102)의 홈(104)에 침입하는 것을 확실히 방지할 수 있다.

제6 실시예에 있어서, 스페이서(69)를 생략하고, 홈(104)에 끼워진 O링(68)을 이탈방지링(67)에 직접 눌러 붙이도록 하여 구성을 간단히 해도 된다.

그리고 제6 실시예에 관한 척의 플랜지는, 홀더체(10)의 테이퍼생크부(101)로부터 척통(103) 말단까지, 즉 체결통(50)의 단면이 맞닿는 면까지이다.

또, 제6 실시예에 관한 척은, 스페이서(69)의 유무 어느 것이라도, 제5 실시예의 특징으로 하는 점을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 실시예에서는 공구(7)의 생크를 스프링콜릿(8)을 통해 척통(103)에 삽입하여 파지하는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명에 한하지 않고, 공구(7)의 생크(7A)를 직접 척통(103)에 삽입하여 파지하는 방식이라도 된다.

또, 홀더체(10)의 생크부(101)는 테이퍼진의 것에 한하지 않고, 스트레이트 생크구성의 홀더체에도 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 청구항 1의 발명에 의하면, 홀더체의 플랜지의 반생크부측의 단면에, 척통의 플랜지와의 연접기부에 위치하여 플랜지의 두께방향으로 연재하는 소정 깊이의 홈을 척통의 원주방향에 따라 형성하고, 상기 홈에 의해 척통의 길이를, 홀더체의 공구길이를 확대하지 않고 플랜지측으로 연장할 수 있는 구조로 했으므로, 척통의 플랜지에 근접하는 기부영역의 축경방향에의 탄성 변형을 척통의 다른 영역의 축경방향에의 탄성 변형과 대략 동일하게 할 수 있다.

이로써, 척통을 길게 하지 않고 그 유효파지길이를 확대할 수 있는 동시에, 척통의 축경방향에의 탄성 변형이 용이하게 되고, 큰 체결력을 요하지 않고 체결통의 플랜지측 단면이 홀더체의 플랜지에 맞닿을 때까지 체결통을 용이하게 체결할 수 있다. 또, 척통의 연접기부영역에 있어서의 공구생크에의 파지력을 크게 할 수 있으므로, 중절삭가공을 행해도, 공구가 척통의 선단측을 지점으로 한 진동운동을 일으키거나 하는 것을 방지할 수 있다.

또, 척통의 유효파지길이의 확대와, 체결통의 플랜지측의 단면이 홀더체의 플랜지에 맞닿을 때까지 체결통을 체결할 수 있으므로, 척통의 길이를 종래의 것보다 짧게 할 수 있고, 이에 따라, 홀더체의 공구길이를 짧게 할 수 있어, 척을 경량화 및 소형화할 수 있다.

또한, 척통의 길이 확대용의 홈을 원주방향에 따른 링형 홈으로 함으로써, 척통의 축경방향에의 탄성 변형이 더욱 용이하게 되어, 홀더체의 공구길이를 짧게 해도 강력한 파지력을 발휘시키는 것을 더욱 확실히 할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 척통의 길이 확대용의 홈에 더하여, 척통의 내벽면에 척통의 축선방향으로 뻗는 복수의 홈을 형성함으로써, 체결통에 의한 척통의 축경방향에의 탄성 변형이 더욱 용이해 지고, 또한 척통을 길게 하지 않고 그 유효파지길이를 확대할 수 있는 동시에, 체결통의 두께를 얇게 하는 것이 가능하게 된다. 또, 척통의 내벽면에 홈을 형성함으로써, 척통내에 삽입된 공구가 체결되었을때에, 공구에 부착하는 오일을 용이하게 퇴피시킬 수 있다.

청구항 3 또는 4의 발명에 의하면, 또, 본 발명에 의하면, 척통의 길이 확대용의 홈에 더하여, 척통을 구성하는 벽부내에 척통의 축선방향으로 뻗는 복수의 구멍을 형성하고, 또는 상기 각 구멍으로부터 척통의 내벽면에 개구되는 슬릿을 형성함으로써, 체결통에 의한 척통의 축경방향에의 탄성 변형이 더욱 용이하게 되어, 척통의 대략 전길이에 걸쳐 축경내경 치수의 탄성 변형의 변화비율을 균일화할 수 있는 외에, 체결통의 두께를 얇게 하는 것이 가능하게 된다.

청구항 5의 발명에 의하면, 척통의 길이 확대용의 홈에 더하여, 척통의 선단부 외주부에 탄성을 가지는 금속제의 환형 측판의 내주부를 고정하고, 상기 환형 측판의 외주 단부를 상기 체결통의 내주면에 누름계합시킴으로써, 척통의 플랜지연접기부로부터 선단부분까지 공구생크에 대하여 강력한 파지력을 발휘시킬 수 있어, 공구의 파지를 더욱 확실히 할 수 있다.

청구항 7의 발명에 의하면, 척통의 길이 확대용의 홈에 O링을 결합시키고, 체결통의 플랜지측 단부에 고정한 이탈방지링에 의해 지지통의 플랜지측단을 지지시키고, 체결통의 회전에 의해, O링을 압축시켜 상기 홈의 바닥과 이탈방지링에 눌러 붙이도록 했으므로, 공구에 의해 가공을 행할 때에 슬라이트 웨이브니스 등의 진동을 O링에서 흡수할 수 있어, 양호한 절삭가공을 할 수 있고, 또, 먼지나 가공시의 절삭액이 플랜지의 선단면과 체결통의 플랜지측 단면과의 사이로부터 니들롤러부에 침입하는 것, 및 먼지가 플랜지홈에 침입하는 것을 확실히 방지할 수 있다.

청구항 8의 발명에 의하면, 청구항 7의 발명에 있어서, O링과 이탈방지링과의 사이에 환형 금속판의 스페이서를 개재시켰으므로, C자형의 이탈방지링을 사용해도, 이 링의 개구부에 탄성 변형한 O링의 일부가 파고 들지 않고, 안정된 진동의 흡수, 먼지, 절삭액의 니들부에의 침입을 방지할 수 있어, 더욱 O링의 피로방지에도 도움이 된다.

Claims (7)

1. 공작기계스핀들에 삽입 장착되는 생크부,

   상기 생크부의 일단부에 형성한 파지용(把持用)의 플랜지 및

   상기 플랜지의 반(反)생크부측의 단면으로부터 상기 생크부와 반대의 방향에 상기 생크부의 축선(軸線)과 일치하여 연설(延設)되고, 외주면에 상기 플랜지로부터 선단으로 감에 따라 경(徑)이 작아지는 테이퍼면이 형성된 척(chuck)통을 가지는 홀더체,

   상기 척통의 외주가 회전가능하고 또한 척통의 축방향으로 이동가능하게 계합되고, 내주면에 상기 플랜지로부터 선단으로 감에 따라 경이 작아지는 테이퍼면을 가지는 체결통 및

   상기 척통의 외주면과 상기 체결통의 내주면 간에 전 주위에 걸쳐 배치되고, 상기 척통 및 상기 체결통의 축선에 대하여 주위 방향에 적절한 각도 경사진 다수의 니들롤러

   를 구비하고, 상기 체결통의 회전에 의해 상기 니들롤러를 자전시키면서 나선공전(螺旋公轉)하여 상기 척통을 축경(縮徑) 또는 복원시키는 척에 있어서,

   상기 플랜지의 반생크부측의 단면에 상기 척통의 상기 플랜지와의 기부(基部)에 위치하고 상기 플랜지의 두께방향으로 연재(延在)하는 소정 깊이의 링 형상의 홈을 상기 척통의 원주방향에 따라 형성하여, 상기 홈에 의해 플랜지의 기부 영역의 탄성변형을 다른 영역의 탄성변형과 거의 동일하게 하여, 척통의 탄성변형을평균화할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 척.
2. 제1항에서,

   상기 척통의 내벽면에 이 내벽면의 전길이에 걸쳐 척통의 축선방향으로 뻗는 복수의 홈을 척통의 주위방향에 소정 간격 떨어지게 형성한 것을 특징으로 하는 척.
3. 제1항에서,

   상기 척통을 구성하는 벽부내에 상기 벽부의 대략 전길이에 걸쳐 척통의 축선방향으로 뻗는 복수의 구멍을 척통의 주위방향에 소정 간격 떨어지게 형성한 것을 특징으로 하는 척.
4. 제1항에서,

   상기 척통을 구성하는 벽부내에 이 벽부의 대략 전길이에 걸쳐 척통의 축선방향으로 뻗는 복수의 구멍을 척통의 주위방향에 소정 간격 떨어지게 형성하는 동시에, 상기 척통에 상기 각 구멍에 대응하여 이 구멍으로부터 척통의 내벽면에 개구되는 복수의 슬릿을 형성한 것을 특징으로 하는 척.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,

   상기 척통의 선단부의 외주부에 탄성을 가지는 금속제 환형(環形) 측판의 내주부를 고정하고, 상기 환형 측판의 외주단부를 상기 체결통의 내주면에 압압(押壓)하여 계합시킨 것을 특징으로 하는 척.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,

   상기 플랜지의 반생크부측의 단면에 형성된 홈에 탄성 변형하는 O링을 결합시키고, 상기 체결통의 플랜지측 단부의 내주부에 탄성 금속판제의 이탈방지링의 외주부를 고정하고, 이탈방지링의 내주부에 상기 롤러 지지통의 플랜지측단을 지지시키고, 체결통의 회전에 의해, 상기 O링을 압축시켜 상기 홈의 바닥과 이탈방지링에 눌러 붙이도록 한 것을 특징으로 하는 척.
7. 제6항에 있어서,

   O링과 이탈방지링과의 사이에 상기 척통에 끼운 환형 금속판으로 이루어지는 스페이서를 개재(介在)시키고, 체결통의 회전에 의해 상기 O링을 압축시켜, 상기 홈의 바닥에 O링을 눌러 붙이는 동시에 상기 이탈방지링에 상기 스페이서를 통해 O링을 눌러 붙이도록 한 것을 특징으로 하는 척.