KR101222682B1

KR101222682B1 - 이물질 유입이 방지되는 척

Info

Publication number: KR101222682B1
Application number: KR1020120070177A
Authority: KR
Inventors: 이현주
Original assignee: 이현주
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2013-01-16
Also published as: WO2014003350A1

Abstract

본 발명은 하단부의 안착면(223)을 기준으로 내측 방향으로 척 삽입홈(210)이 형성되고 하측으로 돌출되는 결합키(230)가 구비된 스핀들(Spindle, 200)에 착탈(着脫) 가능한 척(Chuck)에 있어서, 상측면이 상기 안착면과 맞닿도록 상기 외주면(110)으로부터 돌출되는 날개부(130)가 형성되고, 상기 날개부 상측이 상기 척 삽입홈에 삽입 결합되도록 형성되며, 상기 날개부에는, 상기 결합키가 삽입되되, 삽입된 결합키 부분이 내측에서 포위되도록 상측면만이 개방된 키 결합홈(131)이 형성된 이물질 유입이 방지되는 척에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 스핀들과 척이 결합된 경우 접촉되는 결합면이 이물질로부터 노출되는 것을 방지하여 스핀들에 결합되어 회전하는 척에 떨림 현상 등이 발생하는 것을 방지하고, 스핀들에 대한 척의 교체에도 불구하고 일정한 정밀 가공이 가능한 이물질 유입이 방지되는 척을 제공할 수 있다.

Description

이물질 유입이 방지되는 척{CHUCK}

본 발명은 콜렛 또는 각종 가공 툴이 결합되는 척(chuck)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스핀들의 결합키가 이물질과 접촉되지 않도록 하여 스핀들에 척을 교체하는 과정에서 스핀들과 척이 접촉되는 결합면에 스핀들의 결합키를 통한 이물질의 침투가 방지될 수 있는 이물질 유입이 방지되는 척에 관한 것이다.

본 발명은 스핀들에 결합되어 회전하고, 하단부에 콜렛(collet) 또는 각종 가공 툴이 결합되는 척(chuck)에 관한 것이다.

일반적으로 스핀들의 하단부에는 척이 결합되는 홈이 형성되고, 척의 하단부에는 콜렛 또는 각종 가공 툴이 결합되며, 척과 척에 결합된 가공 툴은 스핀들의 회전에 연동하여 회전되며 각종 가공 작업을 수행한다.

이때, 스핀들의 하측에는 척이 스핀들에 걸려 회전되도록 하는 결합키가 구비된다.

그러나, 기존의 척은 스핀들의 결합키가 외부와 노출된 상태로 척과 맞물리는 구조로서, 척과 맞물린 결합키는 칩 등과 같은 이물질에 그대로 노출되는 구조이다.

즉, 기존의 척은 스핀들의 결합키를 각종 가공 작업 과정에서 발생되는 칩(chip)이나 윤활유 내지 불순물 등의 각종 이물질에 그대로 노출시키는 구조이다.

이때, 척이 스핀들에 결합된 경우, 스핀들의 하측면은 척과 맞닿아 이물질 등이 침투될 확률이 낮다.

그러나, 기존의 척 구조에 의해 노출된 스핀들의 결합키는 가공 과정에서 발생되는 각종 이물질에 그대로 노출되어 많은 이물질이 달라붙게 되는 문제가 있다.

즉, 스핀들의 결합키가 외부에 그대로 노출된 기존의 척은 가공 작업 과정에서 결합키에 많은 이물질이 달라붙게 되고, 달라붙은 이물질은 스핀들에 척을 교체하는 경우 결합키를 따라 스핀들의 하측면, 즉 척과 접촉되는 스핀들의 결합면으로 이동하여 스핀들과 교체된 척 사이에 간극을 발생시키는 문제가 있다.

구체적으로, 가공 작업 과정에서 발생되는 이물질이 스핀들의 결합키에 계속 달라붙어 존재하게 되고, 결합키에 존재하는 이물질은 다음 공정을 위한 척의 교체시 결합키와 교체된 척의 접촉면 사이에 침투하여 스핀들과 교체된 척 사이에 간극을 발생시키고, 스핀들과 연동하여 회전하는 교체된 척에 떨림 현상 등을 발생시키는 문제가 있다. 또한, 이러한 떨림 현상 등에 의해 척에 결합되어 회전하는 가공 툴에 의한 가공 작업에 오차가 발생하여 가공 품질이 저하되는 문제가 있다.

특히, 가공 작업에 따라 스핀들에 결합되는 척이 교체되는 경우, 교체 전 가공 과정에서 발생되어 스핀들의 결합키에 달라붙은 많은 이물질이 스핀들의 하단부 내지 척 삽입부 등(즉, 척과 스핀들이 결합하는 경우 서로 접촉되는 결합면)으로 침투하여 상기 떨림 현상 등의 발생이 빈번하게 발생된다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0079183호에 개시되어 있는 바와 같다.

그러나 상기 공개특허공보 제10-2008-0079183호의 경우에도 가공 작업 시 발생되는 이물질이 스핀들과 척 사이에 침투되는 것을 방지하는 구조는 제공하지 못하는 실정이다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 스핀들의 결합키가 척의 날개부에 형성된 키 결합홈에 삽입되되, 키 결합홈은 삽입된 결합키 부분이 외부에 노출되지 않도록 상측면만이 개방되도록 형성됨으로써, 스핀들의 결합키가 이물질과 접촉되지 않도록 하여 스핀들에 척을 교체하는 과정에서 스핀들과 척이 접촉되는 결합면에 스핀들의 결합키를 통한 이물질의 침투가 방지될 수 있도록 하는 이물질 유입이 방지되는 척을 제공하기 위한 것이다.

또한, 스핀들에 대한 척의 교체에도 불구하고 스핀들에 결합되어 회전하는 교체된 척에 이물질에 의한 떨림 현상 등이 발생하는 것을 방지하여 정밀 가공이 가능하도록 하는 이물질 유입이 방지되는 척을 제공하기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 하단부의 안착면(223)을 기준으로 내측 방향으로 척 삽입홈(210)이 형성되고 하측으로 돌출되는 결합키(230)가 구비된 스핀들(Spindle, 200)에 착탈(着脫) 가능한 척(Chuck)에 있어서, 상측면이 상기 안착면과 맞닿도록 외주면(110)으로부터 돌출되는 날개부(130)가 형성되고, 상기 날개부에는, 상기 결합키가 상측으로부터 삽입되되 삽입된 결합키 부분이 내측에서 포위되도록 상측면만이 개방된 키 결합홈(131)이 형성되고, 상기 날개부의 하단부 측면에는 자동 공구 교환장치(ATC, Automatic Tool Changer, 400)의 아암(Arm) 결합돌기(411)가 삽입되는 아암 결합홈(133)이 더 형성되되, 상기 아암 결합홈은 상기 키 결합홈과 격리되도록 형성되며, 상기 외주면(110)은 척 삽입홈(210)의 내주면(211)에 밀착 가능하도록 상기 내주면(211)과 대응되는 형태로 형성되고, 상기 날개부의 상측면(134)에는 상기 안착면(223)에 밀착 가능하도록 상기 안착면과 대응되는 형태로 형성된 밀착면(134)이 구비되며, 상기 외주면과 내주면 및 상기 안착면과 밀착면이 동시에 밀착되어 면접촉됨으로써 상기 스핀들에 결합되는 것을 특징으로 한다.

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이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 스핀들의 결합키가 이물질과 접촉되지 않도록 하여 스핀들에 척을 교체하는 과정에서 스핀들과 척이 접촉되는 결합면에 스핀들의 결합키를 통한 이물질의 침투가 방지될 수 있는 이물질 유입이 방지되는 척을 제공할 수 있다.

또한, 스핀들에 대한 척의 교체에도 불구하고 스핀들에 결합되어 회전하는 교체된 척에 이물질에 의한 떨림 현상 등이 발생하는 것을 방지하여 정밀 가공이 가능하도록 하는 이물질 유입이 방지되는 이물질 유입이 방지되는 척을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 척(Chuck)의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 이물질 유입이 방지되는 척의 구성을 나타내기 위한 스핀들과 척의 단면도이다.
도 4는 스핀들, 결합부재 및 척의 결합 단면도이다.
도 5는 자동 공구 교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)에 의해 스핀들에 척이 교체되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 이물질 유입이 방지되는 척을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 의한 척(Chuck)의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 이물질 유입이 방지되는 척을 나타내기 위한 스핀들과 척의 단면도이며, 도 4는 스핀들, 결합부재 및 척의 결합 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이물질 유입이 방지되는 척은, 스핀들(Spindle, 200)에 결합되는 척(100)에 관한 것이다.

상기 척(100)의 하단부에는 콜렛(collet) 내지 각종 가공 툴이 결합되는 툴 결합부(150)가 구비되고, 상기 스핀들(200)의 하단부에 상기 척(100)이 결합된다.

즉, 본 발명에 따른 이물질 유입이 방지되는 척은 상단부가 스핀들(200)에 착탈(着脫) 가능하도록 결합되고 하단부에 가공 툴 내지 콜렛이 결합되는 척(Chuck, 100)의 구조에 관한 것이다.

이때, 스핀들(200)은 하단부의 안착면(223)을 기준으로 내측 방향으로 척 삽입홈(210)이 형성되고 하측으로 돌출되는 결합키(230)가 구비된다.

본 발명에 따른 척(100)은 상단부가 상기 척 삽입홈(210)에 착탈 가능하도록 삽입 결합되는 구조로서 구체적인 구성은 다음과 같다.

본 발명에 따른 이물질 유입이 방지되는 척은, 상측면이 상기 안착면과 맞닿도록 외주면(110)으로부터 돌출되는 날개부(130)가 형성되고, 상기 날개부(130) 상측이 상기 척 삽입홈(210)에 삽입 결합되도록 형성된다.

이때, 상기 날개부(130)에는, 상기 결합키(230)가 삽입되되, 삽입된 결합키(230) 부분이 내측에서 포위되도록 상측면만이 개방된 키 결합홈(131)이 형성된다.

즉, 본 발명에 따른 척(100)은, 외주면(110)에 날개부(130)가 형성되되, 상기 날개부(130)의 상측이 척 삽입홈(210)에 삽입됨으로써 스핀들(200)과 결합될 때, 상기 날개부(130)에는 상기 결합키(230)가 내부에서 포위되도록 삽입되는 키 결합홈(131)이 형성되고, 상기 날개부(130)의 상측면은 상기 스핀들의 안착면(223)과 맞닿도록 형성된다.

상기 결합키(230)는 척(100)이 스핀들(200)에 맞물려 스핀들과 함께 회전될 수 있도록 하는 구성으로, 키 결합홈(131)에 삽입된다.

즉, 본 발명에 따른 척(100)은 상측이 상기 척 삽입홈에 삽입 결합되되, 외주면에 상기 안착면과 맞닿는 날개부(130)가 형성되고, 상기 날개부에는 상측면만 개방된 키 결합홈(131)이 형성되어 상기 결합키가 상기 키 결합홈에 삽입된다.

즉, 상기 결합키(230)가 키 결합홈(131)에 외부와 격리되도록 삽입됨으로써, 가공 과정에서 발생되는 이물질이 결합키(230)에 달라붙는 것을 방지한다. 따라서, 스핀들(200)에 척(100)을 교체하는 과정에서 결합키(230)을 통해 안착면(223) 등에 이물질이 옮겨 붙는 것을 사전에 방지하게 된다.

상기 스핀들(200)에는 하단부 테두리 부분의 안착면(223)을 기준으로 내측으로 형성된 홈인 척 삽입홈(210)이 형성된다.

상기 척 삽입홈(210)의 내주면(211)은 상기 안착면(223)으로부터 내측으로 형성되되, 상기 척 삽입홈(210)의 직경이 하측에서 상측으로 직경이 줄어드는 테이퍼 형태로 형성된다.

상기 척 삽입홈(210)의 상측 내주면에는 상기 척(100)과 체결되는 결합부재(300)의 머리부(320)가 끼움방식에 의해 결합되는 결합부재 끼움홈(220)구비된다.

이때, 상기 머리부(320)와 결합부재 끼움홈(220)은 머리부(320)가 결합부재 끼움홈(220)에 끼움 결합된 경우, 결합부재(300)가 스핀들(200)의 회전과 연동하여 회전될 수 있도록 서로 맞물리는 형태로 형성됨은 당연하다.

상기 결합부재(300)의 하단부 외주면에는 나사산(310)이 형성된다.

상기 척(100)은 상측으로부터 외주면(110)이 상기 스핀들(200)의 척 삽입홈(210) 내주면에 밀착되도록 삽입된다.

이때, 상기 척(100)의 하측에는 외주면으로부터 돌출되는 날개부(130)가 형성되고, 상기 스핀들(200)의 안착면(223)이 상기 날개부(130)의 상측면과 맞닿아 밀착된다.

상기 척(100)의 상측면에는 상기 결합부재(300)가 삽입되는 체결홈(120)이 형성되고, 상기 체결홈(120)의 내주면에는 상기 결합부재(300)의 외주면에 형성된 나사산(310)과 나사결합 될 수 있도록 하는 나사부(121)가 형성된다.

즉, 상기 결합부재(300)의 하단부는 나사부(121)에 나사산(310)이 나사결합 됨으로써 상기 척(100)과 결합되고, 상기 결합부재(300)의 상단부, 즉 머리부(320)는 상기 스핀들(200)의 결합부재 끼움홈(220)에 끼움 결합됨으로써 스핀들(200)과 결합된다.

또한, 상기 날개부(130)에는 상기 결합키(230)가 삽입 결합되도록 하는 홈 형태의 키 결합홈(131)이 형성된다.

이때, 상기 키 결합홈(131)은 상기 날개부(130)의 상측면만이 개방된 형태로서 측면과 하측면은 밀폐되도록 형성된다.

즉, 상기 결합키(230)가 키 결합홈(131)에 삽입된 경우 삽입된 결합키(230) 부분의 측면은 키 결합부(131)의 내주면에 포위됨으로써, 하단부에 가공 툴이 결합된 척(100)이 스핀들(200)과 연동하여 회전하며 제품을 가공할 때 발생되는 각종 이물질이 상기 결합키(230)에 달라붙는 것이 방지되고, 상기 결합키를 통해 이물질이 척(100)과 스핀들 사이에 침투되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 이물질이 스핀들(200)의 안착면(223)이나 후술하는 날개부(130)의 밀착면(134) 등에 붙는 것을 방지하여 스핀들(200)에 척(100)이 교체되더라도 결합키(230)를 통해 스핀들(200)과 척(100)의 결합면으로 이물질이 옮겨 붙는 것을 방지하고 이물질에 의한 떨림 현상 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 5는 자동 공구 교환장치(ATC, Automatic Tool Changer, 400)에 의해 스핀들(200)에 척(100)이 교체되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

척(100)의 날개부(130)에는 아암 결합홈(133)이 더 형성될 수 있다.

즉, 상기 날개부(130)에는 상기 키 결합부(131) 아래 부분 측면으로, 즉 상기 날개부(130)의 하단부 측면에 자동 공구 교환장치(ATC, Automatic Tool Changer, 400)의 아암(Arm) 결합돌기(411)가 삽입되는 아암 결합홈(133)이 더 형성된다.

이때, 상기 아암 결합홈(133)은 격벽(132)에 의해 상기 키 결합홈(131)과 격리되도록 형성된다.

자동 공구 교환장치(ATC, Automatic Tool Changer, 400)는 복합 공작 기계의 경우 1대가 구멍을 뚫고, 나사를 깎고, 파고, 면을 절삭하는 등 각종 공작 기능을 갖고 있는데 이를 위한 공구를 필요에 따라 자동적으로 교환하는 장치를 말한다. 즉, 콜렛 또는 가공 툴이 결합된 2 개 이상의 척들을 필요에 따라 자동적으로 교환하는 장치로서, 자동 공구 교환장치 의 아암(arm, 410)이 척(100)을 잡아 회전시켜 다른 가공 위치로 이동시키는 역할을 수행한다.

상기 공구 교환장치(400)에는 회전하는 아암(arm, 410)이 구비되고, 상기 아암(410)의 양 단부에는 척(100)과 결합되는 아암 결합돌기(411)와 지지부(412)가 대칭적으로 형성된다.

이때, 상기 아암 결합돌기(411)는 척(100)의 날개부(130)에 형성된 아암 결합홈(133)에 삽입되고 상기 지지부(412)는 척(100)의 날개부(130)와 하측날개부(140) 사이의 홈부에 삽입됨으로써, 아암(410)이 척(100)을 지지하며 이동시킬 수 있도록 한다.

상기 아암 결합돌기(411)와 아암 결합홈(133)의 결합에 의해 자동 공구 교환장치(400)에 의한 척(100)의 교체 이동이 보다 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.

또한, 상기 아암 결합홈(133)과 키 결합홈(311)은 서로 격리되도록 형성됨으로써 이물질이 스핀들(200)의 키(230) 등과 접촉되지 않도록 할 수 있다.

이때, 상기 자동 공구 교환장치(400)에 관한 아암 결합돌기(411) 및 지지부(412) 이외의 구성은 이미 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 공지된 사항이므로 이에 관한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 척(100)의 외주면(110)은 상기 척 삽입홈(210)의 내주면(211)과 밀착되도록 대응되는 형태로 형성되고, 상기 날개부의 상측면(134)에는 상기 안착면(223)과 밀착되는 밀착면(134)이 구비된다.

상기와 같은 척의 외주면(110)과 밀착면(134)의 구성은, 척(100)이 상기 스핀들(200)에 이면구속 되며 결합될 수 있도록 한다.

즉, 상기 날개부(130) 상측의 외주면(110)이 스핀들(200)의 척 삽입홈(210)에 삽입되며 결합하는 경우, 척(100)의 외주면(110)과 스핀들(200)의 내주면(211)이 서로 면접촉되어 밀착되고, 동시에 상기 날개부(130)의 밀착면(134)과 상기 스핀들(200)의 안착면(223)이 서로 면접촉되어 밀착되는 이면구속 구조를 제공할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따른 척(100)이 상술한 이면구속 구조를 갖는 경우에는, 상기 이물질이 날개부(130)의 밀착면(134) 및/또는 스핀들(200)의 안착면(223)에 존재함으로써 척(100)의 교체 등에 의해 척과 스핀들의 결합면 사이에 간극이 발생되고 이러한 간극은 척의 떨림 현상 등을 야기하여 정밀 가공의 품질을 크게 저하시킬 수 있으나, 스핀들(200)의 결합키(230)를 상기 날개부(130)에 형성된 키 결합홈(131) 내부에 삽입되어 외부에서 발생되는 칩 등의 이물질이 침투되지 못하도록 함으로써, 척과 스핀들의 결합면에 이물질이 존재하는 것을 방지할 수 있다.

이때, 스핀들(200)의 내주면(211)은 척 삽입홈(210)의 직경이 하측에서 상측으로 갈수록 작아지는 테이퍼 형태로 형성되고, 척(100)의 외주면은 상기 내주면(211)과 대응되는 테이퍼 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 척(chuck) 110: 외주면
120: 체결홈 121: 나사부
130: 날개부 131: 키 결합홈
132: 격벽 133: 아암 결합홈
134: 밀착면 150: 툴 결합부
200: 스핀들 210: 척 삽입홈
211: 내주면 220: 결합부재 끼움홈
223: 안착면 230: 결합키
300: 결합부재 310: 나사산
320: 머리부 400: 자동 공구 교환장치
410: 아암 411: 아암 결합돌기
412: 지지부

Claims

하단부의 안착면(223)을 기준으로 내측 방향으로 척 삽입홈(210)이 형성되고 하측으로 돌출되는 결합키(230)가 구비된 스핀들(Spindle, 200)에 착탈(着脫) 가능한 척(Chuck)에 있어서,
상측면이 상기 안착면과 맞닿도록 외주면(110)으로부터 돌출되는 날개부(130)가 형성되고,
상기 날개부에는, 상기 결합키가 상측으로부터 삽입되되 삽입된 결합키 부분이 내측에서 포위되도록 상측면만이 개방된 키 결합홈(131)이 형성되고,
상기 날개부의 하단부 측면에는 자동 공구 교환장치(ATC, Automatic Tool Changer, 400)의 아암(Arm) 결합돌기(411)가 삽입되는 아암 결합홈(133)이 더 형성되되, 상기 아암 결합홈은 상기 키 결합홈과 격리되도록 형성되며,
상기 외주면(110)은 척 삽입홈(210)의 내주면(211)에 밀착 가능하도록 상기 내주면(211)과 대응되는 형태로 형성되고,
상기 날개부의 상측면(134)에는 상기 안착면(223)에 밀착 가능하도록 상기 안착면과 대응되는 형태로 형성된 밀착면(134)이 구비되며,
상기 외주면과 내주면 및 상기 안착면과 밀착면이 동시에 밀착되어 면접촉됨으로써 상기 스핀들에 결합되는 것을 특징으로 하는 이물질 유입이 방지되는 척.
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