KR100724221B1 - 중공축(中空軸)의 클램핑장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공축 홀더(2)와 함께 중공축(1)을 가지는 가공소재(3)와 공작 기계의 가공 스핀들과의 결합을 위한 클램핑 장치에 관한 것으로서 중공축(1)은 중공축 홀더(2) 내에서 경사져 있는 클램핑 경사면(7)을 가진다. 클램핑 경사면(7)에는 중공축(1)과 가공스핀들(4) 사이에 압축 하중을 발생시키기 위하여 축 방향으로 이동하는 가공 스핀들(4)에 들어 있는 클램핑 헤드(11)를 움직일 수 있는 가공 스핀들(4)에 지지되어 있는 클램핑클로(8)에 의하여 이에 대응하여 경사져 있는 경사면(9)에 의하여 장치에 부착될 수 있다. 클램핑헤드(13)에는 클램핑클로(8)의 안내를 위하여 반경 방향에 따라 융기한 날개(18)가 형성되어 있다.

Description

중공축(中空軸)의 클램핑장치{clamping device for a hollow shaft}

다음에서 본 발명은 도면에 도시되어 있는 실시예에서 보다 상세히 설명하고 있으며 도면의 내용은 다음과 같다:

도 1 은 클램핑장치의 중공축을 지지하고 있는 축방향단부의 종단면도; 위에서는 클램핑자세를 아래에서는 풀린 자세를 각각 도시하고 있다.

도 2 는 날개를 가지고 있는 클램핑헤드의 투시도,

도 3 은 도 2의 클램핑헤드의 종단면도,

도 4 는 도2의 클램핑헤드평면도,

도 5 는 세그먼트클램핑집게에 포함된 클램핑클로,

도 6 은 도 5의 세그먼트클램핑클로의 종단면도,

도 7 은 도 5의 세그먼트클램핑클로의 평면도,

도 8 은 클램핑클로부 클램핑장치의 자유단의 전면도로서 중공축의 클램핑경사와 물려 있는 클램핑헤드의 축방향자세로 인하여 상부1/2과 물려 있지 않은 하부1/2에서 한가지 실시예에서는 모두 7개의 클램핑클로와 클램핑헤드에 이에 대응하는 7개로 된 날개를 가지고 있으며,

도 9 는 6개의 클램핑클로와 이에 대응하는 6개의 날개를 가진 도 8에 상당하는 한가지 실시예.

본 발명은 중공축홀더(holder)와 함께 중공축을 가진 공구, 가공소재 또는 그러한 것의 공작기계의 가공스핀들(working spindel)과의 결합을 위한 크램핑장치에 관한 것으로 그 안에 중공축리홀더가 경사져 있는 클램핑경사면이 있는 중공축을 가지며 여기에 중공축과 가공스핀들사이에 압축하중을 발생시키기 위하여 축방향에 따라 이동이 가능하고 가공스핀들내에 들어 있는 클램핑헤드내에서 작동 가능한 가공스핀들에 지지되어 있는 클램핑클로(clamping claw)에 의하여 이에 대응하는 경사진 경사면에 의하여 장치에 부착 가능하다.

이러한 클램핑장치는 DE 41 38 974 A1에 공지되어 있으며 여기에서 클램핑클로는 클램핑헤드가 중공축과 물리지 않는 위치로부터 클램핑헤드의 텐션바에 의하여 이루어진 축방향변위에 의하여 한 위치로 이동되며 여기에서 클램핑클로는 중공축과 물리게 되는 데 이는 보통 클램핑장치의 로딩장치(loading device)에 의하여 피딩(feeding)된다. 가공스핀들에 한 쪽으로만 길게 뻗어 지지되어 있는 클램핑클로는 자유단에 측방향에 따른 운동성분에 의한 정확한 반경방향에 따른 운동을 불가하게 하는 틈새를 가지게 됨으로 그의 자유단에서 클램핑클로의 정확한 균일 분포는 원주방향에 주어지지 않는다. 이로 인하여 언배란싱(unbalancing)이 생기는 데 이는 범용공작기계에서는 별문제가 없으나 40.000rpm에 이르는 회전수로 작업하는 현대적인 공작기계에는 불리하다.

본 발명에 있어서는 이에 따라서 클램핑시에 발생하는 언배란싱을 방지하기 위하여 상기선행기술의 클램핑장치를 제작하기 위한 과제를 기본으로 하고 있다.

본 과제는 상기선행기술의 클램핑장치에서 본 발명에 따라 클램핑헤드에 클램핑클로를 안내하기 위하여 반경방향에 따라 떨어져 있는 날개(wing)를 조성함으로서 해결된다.

본 발명은 우선 클램핑클로자유단의 인근에 이르기까지 뻗어 있어서 클램핑클로의 측방향에 따른 도피운동을 안전하게 방지하는 클램핑클로의 측방향에 따른 안내가 구비되는 장점을 제공한다. 이러한 클램핑클로에 대하고 클램핑클로가 이미 한 측으로 지지되어 있는 가공스핀들에 대하지 않는 안내면의 역할을 하는 날개의 배열은 제작을 간단하게 할 수 있으며 가공스핀들에 적용 가능한 중공축의 길이가 제약을 받지 않는다.

각 클램핑클로가 경사면을 가지고 있는 클램핑헤드에 의하여 방향이 바뀐 단부에서 각각의 클램핑클로가 가공스핀들의 원주방향에 따라 존재하는 링홈과 물리는 클램핑클로를 가질 때, 클램핑클로에 키운동을 조성하기 위하여 각각의 클램핑클로의 클램핑헤드와 함께 작용하고 있는 원추면과 클램핑을 풀기 위하여 클램핑푸트(clamping foot)에 배열되어 있는 조정면이 형성되고 원추면과 조정면사이에 날개가 배열되어 있을 때 더욱더 유리한 것으로 판명되었다.

날개의 배열에 대한 이러한 선택의 결과는 클램핑하고 풀을 때 클램핑의 작동을 위하여 필요한로 하는 작동면은 날개에 따르는 축방향의 제형배치(梯形配置) 는 수정하면 안 된다는 것을 확인하게 되었다.

유리한 것으로 판명된 것은 날개가 날개의 종방향확장이 클램핑헤드의 축방향에 따라서 반경방향으로 내측에서 외측으로 확장될 때이다. 이러한 형상은 간단한 제작의 이점과 날개의 될수록 큰 안내길이의 이점을 결합한다 왜냐하면 클램핑헤드는 그의 길이확장의 대부분에 걸쳐서 선삭이 가능하고 날개사이의 영역에서만이 밀링가공을 해야만 하기 때문이다.

본 발명의 바람직한 실시예로 클램핑클로는 그의 클로푸트(claw foot)에서 스프링부재에 의하여 세그멘트스프리트척(segment split chuck)에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다. 클램핑클로와 세그먼트스프리트척의 결합으로 조립시와 클램핑장치의 조작을 간단하게 한다 왜냐하면 조립을 위하여 세그먼트스프리트척의 클램핑클로 함께 눌러져야 하며 그 다음 가공스핀들의 원주방향에 따르는 링홈내에 삽입될 수 있어서 여기에서 세그먼트스프리트척은 스프링부재에 의하여 자체고정(self lock)이 되기 때문이다. 세그먼트스프리트척의 개별클램핑클로는 스프링부재에 의하여 자체 서로간에 보정이 되며 이것은 더욱이 또한 클램핑푸트의 측방향 틈새에 의하여 결합된다. 이것은 또한 날개의 안내길이가 길어서 원주방향에 따라 클램핑클로의 균일한 분포가 되어 있기 때문에 언배런싱의 문제가 되지 않는다.

제작 기술적인 이유로 스프링부재가 클로후트의 원주방향에 따르는 홈안에서 지지되어 있으며 원주방향에서 클램핑클로사이에 이루어지고 있는 틈새사이에 물리며 클로후트의 반경면과 결합되어 있는 탄성고무링에 의하여 구성되어 있을 때에 특히 유리하다.

기타 감안되어 있는 바로는 클로후트에 클램핑헤드에 나타나 있는 벌브(bulb)가 클램핑헤드의 조정면에 조성된 축방향에 따라 일정한 경을 가진 링콜릿(ring collet)과 함께 작용하기 위한 것이다. 이러한 링콜릿은 클로헤드가 중공축의 클램핑경사와 맞물림에서 풀려서 중공축이 가공스핀들로부터 제거되거나 또는 이 안에 삽입될 수 있도록 가공스핀들의 홈에 그의 클로후트와 함께 클램핑클로를 돌려주기 위하여 사용된다. 링콜릿은 클램핑클로의 이에 필요한 위치를 유지하며 축방향에 따라 부여되어 있는 링콜릿의 일정한 직경은 클램핑헤드의 축방향위치와 무관하게 링콜릿의 축방향길이의 영역에 대한 클램핑클로의 이러한 위치를 정해준다.

중공축의 클램핑시에 가장 중요한 것은 클램핑클로가 중공축의 클램핑경사로 즉 클램핑경사와 클램핑면은 축방향에서 충분히 큰 클로스트로크(claw torque)에 의하여 겹치도록 장치에 장착 가능하다. 이를 보장하기 위하여 클램핑클로(clamping claw) 자체를 축방향에 따라 연장할 필요 없이 클로후트(claw foot)를 수용하기 위하여 가공스핀들내에 형성되어 있는 링홈은 클로헤드(claw head)에 대하여 경사져 있는 홈벽(groove wall)을 가지고 있어서 이에 의하여 클로헤드는 경사면에 의하여 반경방향의 변위시에 외측에 따라 축방향으로 또한 앞방향에 따라서 중공축에 도달한다. 그럼에도 불구하고 가공스핀들내에서 클램핑클로의 안전한 수용을 이루기 위하여 홈벽은 홈베이스로부터 그의 1/2높이에 이르기까지 직각으로 뻗어 있으며 전 높이에선 10°의 경사각도를 가지고 있다.

도 1에는 공작기계의 가공스핀들(4)에 의한 중공축홀더(2)와 함께 중공축(1)을 가지는 가공소재(3)가 풀릴 수 있는 카풀링이 도시되어 있다. 중공축(1)과 가공스핀들(4)사이에는 평면(5)이 형성되어 있으며 더욱이 반경방향에 따라 방향을 잡은 평면(5) 및 중공축(1)의 형상에 의하여 중공축원추로서 종축(6)에 대하여 경사져 있는 평면(5)이 형성되어 있다. 이러한 평면(5)에 대하여 안전한 클램핑을 위하여 중공축(1)을 누를 수 있도록 중공축홀더(2)내에서 경사져 있는 클램핑경사면(7)이 형성되어 있으며 여기에 클램핑클로(8)가 이에 대하여 경사져 있는 경사면(9)에 의하여 장치에 밀착할 수 있게 되어 있다. 클램핑클로(8)는 가공스핀들(4)의 원주방향에 따라 링홈(10)내에 지지되어 있으며 일반적으로 축방향으로 클램핑장치의 종축(6)에 따라 평행하게 뻗어 있으며 클램핑클로(8)는 링홈(10)안에서 클로푸트(11)와 맞물려 있으며 이와 반대방향에 위치한 자유단에 클로헤드(12)를 가지고 있는 데 여기에 경사면(9)이 형성되어 있다. 클램핑클로(8)의 변위 및 이에 따르는 클램핑장치의 작동을 위하여 가공스핀들(4)에는 축방향에 따라 이동하는 클램핑헤드(13)가 들어 있어서 클로헤드와 키운동을 조성하기 위하여 이와 함께 작용하는 경사면을 가지며 클램핑을 풀기 위하여 클로푸트(11)에 배열되어 있는 클로푸트(11)에 형성되어 있는 벌브(17)와 함께 작용하는 축방향으로 일정한 직경을 가진 링콜릿(ring collet)이 형성되어 있는 조정면(15)을 가지고 있다.

클램핑헤드(13)의 원추면(14)과 조정면(15)사이에는 클램핑클로(8)를 안내하 기 위하여 반경방향에 따라 거리를 둔 날개(18)가 형성되어 있으며 그의 길이연장은 클램핑헤드(13)의 축방향으로 반경방향에 따라서 안에서 밖으로 확대되고 있다.

특히 도 5에서 보는 바와 같이 클램핑클로(8)는 그의 클로푸트(11)에서 스프링부재(19)에 의하여 세그먼트클램핑집게(20)에 결합되어 있으며 스프링부재(19)는 탄성고무에 의하여 클로푸트(11)에 탄성고무로 가공된 링이 형성되어 있어서 클로푸트(11)에서 원주방향에 따른 홈(21)안에 지지되어 있으며 원주방향에 따라서 클램핑클로(8)사이에서 구성되어 있는 틈새(22)에서 뻗어 있어서 클로푸트(11)의 반경방향면과 결합되어 있다.

클로푸트(11)의 수용을 위하여 가공스핀들(4)내에 형성되어 있는 링홈(10)은 홈벽(23)을 가지고 있는 데 이것은 홈베이스로부터 그의 1/2높이까지 뻗어 있으며 이것이 중공축(1)의 삽입을 위하여 충분한 클로스트로크를 가지도록 이 높이로부터는 클로헤드(12)에 대하여 10°의 경사각으로 기울어져 있다.

클램핑장치는 원칙적으로 임의의 짝수 또는 홀수의 클램핑클로(8)로 할 수 있다. 6개 또는 7개의 클램핑클로(8)를 가진 실시예가 유리한 것으로 판명되었으며 이를 도 8과 9에 도시하였다.

Claims (8)

1. 중공축홀더(2)에 의한 중공축(1)을 가지는 공구, 가공소재(3) 또는 그러한 것의 공작기계의 가공스핀들(4)과의 결합을 위한 클램픽장치에 있어서 중공축(1)은 중공축홀더(2)내에서 경사진 클램핑경사면(7)을 가지며 이에 중공축(1)과 가공스핀들(4)사이에서 축방향에 따라 이동하는 가공스핀들(4)에 안내되어 있는 클램핑헤드(13)를 작동 가능한 가공스핀들(4)에 지지되어 있는 클램핑클로(8)에 의하여 작용하는 누름 하중을 발생하기 위하여 장치에 부착할 수 있으며 클램핑클로(8)를 안내하기 위하여 클램핑헤드(13)에 반경방향에 따라 융기하는 날개(18)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
2. 제 1 항에 있어서 각각의 클램핑클로(8)는 경사면(9)을 가지는 클로헤드(12)와 방향이 반대인 단부에서 가공스핀들(4)의 원주방향에 따르는 링홈(10)을 물고 있는 클로푸트(11)를 가지며, 키구동을 형성하기 위하여 클램핑헤드(13)에 각각의 클램핑클로(8)의 클로헤드(12)와 함께 작용하는 원추면(14)과 클램핑을 풀기 위하여 클로푸트(11)에 배열되어 있는 조정면(15)이 형성되어 있으며 날개(18)는 원추면(14)과 조정면(15)사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서 날개(18)의 종방향확장은 클램핑헤드(13)의 축방 향에 따라서 반경방향으로 내측에서 외측으로 확장되는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
4. 제 1항에 있어서 클램핑클로(8)는 그의 클로푸트(11)에서 스프링부재(19)에 의하여 세그먼트클램핑집게(20)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
5. 제 4 항에 있어서 스프링부재(19)는 탄성고무링에 의하여 구성되어 있어서 클로푸트(11)에서 원주방향에 따르는 홈(21)안에 지지되어 있으며 원주방향으로 클램핑클로(8)사이에 형성되어 있는 틈새(22)사이에 물리며 클로푸트(11)의 반경방향면과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
6. 제 2항에 있어서 클로푸트(11)에는 클램핑헤드(13)의 조정면(15)에 형성되어 있는 축방향으로 일정한 직경을 가진 링콜릿(16)고 함께 작용을 위하여 클램핑헤드(13)에 나타난 벌브(17)로 구성되어있는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
7. 제 2항에 있어서 클로푸트(11)의 수용을 위하여 가공스핀들(4)에 형성되어 있는 링홈(10)은 클로헤드(12)에 대하여 경사져 있는 홈벽(23)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
8. 제 7 항에 있어서 홈벽(23)은 그의 1/2높이에 이르기까지는 홈베이스로부터 직각으로 뻗어 있으며 그 1/2높이로부터는 10°의 경사각도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.

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