KR101312132B1 - 테이퍼형 칼라를 구비한 공구 혹은 공작물용 홀더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조오(5)들과 연동하는 척 헤드(6)를 작동시키기 위하여 몸체(3)에서 축 방향으로 이동가능한 되돌림(pull-back) 로드(4)를 가지며 테이퍼형 칼라(1) 등을 가지는 공구 혹은 공작물의 홀딩 장치에 관한 것이다. 상기 되돌림 로드(4)의 축 방향 위치는 자체-잠금 기구에 의해 인장 스프링의 힘을 이용하지 않고도 홀딩 위치에 유지된다.

공작물, 공구, 홀딩 장치, 되돌림(pull-back) 로드, 자체-잠금 기구, 인장 스프링

Description

테이퍼형 칼라를 구비한 공구 혹은 공작물용 홀더{Holder for a workpiece or tool having a tapered collar}

본 발명은 조오들과 연동하는 척 헤드를 구동하기 위하여 몸체에 축방향으로 이동가능한 되돌림(pull-back) 로드를 가지며, 중공의 테이퍼형 칼라(collar) 등을 가지는 공구 혹은 공작물을 홀딩하기 위한 장치에 관한 것이다.

이러한 장치의 작동은 공작물이나 공구를 유지하기 위하여 인장되며 공작물 혹은 공구의 고정을 해제시키기(releasing) 위하여 압축되며 재차 해제 위치로 이동하는 되돌림 로드를 축 방향으로 이동시킴으로써 이루어진다. 되돌림 로드의 축 방향 위치를 홀딩 위치에 유지하기 위하여, 상기 되돌림 로드에 장력이 더 이상 가해지지 않더라도 큰 힘으로 상기 되돌림 로드를 홀딩 위치로 가압하는 스프링 워셔들 혹은 볼트 디스크 스프링들의 스택(stack)을 통상 사용하여 인장 스프링에 의해 사전에 응력을 가하는 것은 종래기술에서는 일반적이다. 그러나, 한 가지 단점은 상기 장치를 지지하는 기계 공구의 회전 스핀들의 균형이 스프링 워셔들의 스택에 의해 부정적으로 영향을 받는다는 점이다.

따라서 본 발명은 균형이 향상되는 형태의 상기 설명한 형태의 장치를 제공하는 목적에 기초한다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 되돌림 로드의 축 방향 위치가 인장 스프링의 힘을 이용함이 없이 자체 잠금식(self-locking)으로 홀딩 위치에 유지되는 상기 설명한 형태의 장치를 통해 달성된다.

이러한 장치는 힘이 가해진 후에 장력이 해제될 수 있으며 저장된 힘이 인장 스프링을 필요로 함이 없이 되돌림 로드에서 자체 잠금 작용에 의해 저장될 수 있다. 기계 공구의 회전 스핀들의 균형은 상당히 향상되며, 더 높은 회전 속도가 달성될 수 있다. 또한, 이로써, 인장 스프링에 의해 방해됨이 없이 전방으로부터 축 방향으로 상기 몸체에 필요한 부품들이 간단하게 삽입될 수 있으므로 조립이 간단하게 되는 이점이 얻어진다.

본 발명의 범위에서 특히 바람직하기로는, 홀딩 슬리브가 몸체에 축 방향으로 고정되고 내면이 되돌림 로드와 접하는 그리퍼를 축 방향으로 안내하고, 되돌림 로드가 테이퍼형 헤드를 가지면, 그리퍼는 웨지 링을 가지며, 상기 홀딩 슬리브는 테이퍼형 내면을 가진다. 테이퍼형 헤드, 웨지 링, 및 테이퍼형 내면은 높은 회전 속도에서 공작물 혹은 공구를 안전하게 고정하기 위한 필요한 확실성을 유지하기 위하여 관련 부품들의 축 방향의 상대 이동을 통하여 필요한 높은 유지 힘을 생성하였다.

또한, 테이퍼형 헤드가 어깨부에서 되돌림 로드를 향하여 진행할 때, 그리퍼는 상기 어깨부와 맞물리도록 내부 릿지가 형성되며, 그리퍼가 상기 내부 릿지를 홀딩 슬리브의 테이퍼형 내면의 축 방향 영역에 위치시킨 채로 펼쳐져서 상기 어깨부를 지나 이동할 수 있으므로 아주 효과적이다. 이러한 구조에 의해 되돌림 로드를 홀딩 위치로 축 방향으로 이동시키는 것이 테이퍼 칼라에 대해 조오들을 가압하고 고정 효과를 발생하기 위하여 척 헤드의 큰 축 방향 이동로서 그리퍼를 통해 전달되는 것을 처음부터 보장하며, 웨지 링을 따라 되돌림 로드가 이동함으로써, 그리퍼는 외부로 펼쳐지며, 그리퍼를 테이퍼형 헤드에 결합시킨다. 그리퍼의 축 방향 이동이 되돌림 로드의 일정한 축 방향 스트로크에 의해 감소되지만, 그러나, 증가하는 힘으로써 자체 잠금 작용이 발생하며 웨지 링은 테이퍼형 헤드와 홀딩 슬리브의 테이퍼형 내면 사이에서 그대로 고정된다. 그리퍼의 이러한 위치는 되돌림 로드의 축 방향 장력이 해제되어도 유지되므로 되돌림 로드는 기계 공구 및 다른 작동 시스템의 회전 스핀들과의 접촉이 해제되어 회전할 수 있다.

또한 본 발명의 범위에서는 그리퍼는 나사 형성 링만이 아니라 나사 형성 볼트를 통해 축 방향으로 이동하도록 척 헤드에 연동된다. 기본적으로, 그리퍼는 직접 척 헤드에 작용할 수도 있으며, 이러한 다수의 부품으로 이루어진 실시예에 의하면, 나사 형성(threaded) 볼트 및 나사 형성(threaded) 링을 사용함으로써 제조, 설치 및 냉각재 처리량에서 이점을 제공한다.

그리퍼가 중심에서 축 방향으로 벗어난 위치로 이동되어 규정되지 않은 유지력을 발생시키는 척 헤드에 대한 그리퍼의 회전을 피하기 위하여, 그리퍼는 홀딩 슬리브의 길이방향 슬롯으로 안내된다.

본 발명의 범위에서, 테이퍼형 헤드가 4° 내지 8°, 특히 6°의 꼭지점 각도(apex angle)를 가지면, 효과적임이 알려졌는 데, 홀딩 슬리브의 테이퍼형 내면에 대해 그리퍼가 가압되는 경우, 되돌림 로드의 이동 동안 그리퍼가 충분히 축 방향으로 이동하기 위하여 필요한 조건들을 이러한 각도가 충족하기 때문이다.

홀딩 슬리브의 테이퍼형 내면이 9° 내지 15°, 특히 12°의 꼭지점 각도를 가짐으로써 이 경우 웨지 링의 외면이 의도적으로 테이퍼형 헤드의 꼭지점 각도와 대응하는 각도를 가지며 웨지 링의 외면이 홀딩 슬리브의 꼭지점 각도에 대응하는 각도를 가져서 큰 결합면을 보장하면, 이는 더욱 촉진된다.

또한, 테이퍼형 헤드가 나사 형성 링과 접촉하는 결합면을 가지면, 그리퍼의 내부 릿지가 테이퍼형 헤드의 어깨부와 맞물리면 더욱 효과적이다. 이러한 구조에 의해 되돌림 로드와 결합하여 그리퍼가 약간의 틈새도 없이 이완 위치로부터 고정 위치로 이동된다, 즉, 그리퍼는 내부 릿지로써 되돌림 로드의 어깨부와 정확하게 결합한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 길이 방향 단면을 도시한다.

도면에 도시된 실시예와 관련하여 이하에서는 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다.

도면은 절두 원추형(frustoconical)의 테이퍼형 칼라(1)를 가지는 공구 혹은 공작물(2)을 고정하도록 작동하는 장치를 도시하는 데, 상기 장치는 조오(jaw)(5)들과 연동하는 척 헤드(6)를 작동시키도록 작용하며 즉, 도면의 하반부에 도시된 해제(release) 위치와 도면의 상반부에 도시된 홀딩(holding) 위치 사이에서 되돌 림 로드(4)를 축 방향으로 이동시킴으로써 몸체(3)에서 축 방향으로 이동가능한 되돌림 로드(4)를 단부에 가진다. 공작물(2)을 유지하기 위하여 되돌림 로드(4)는 도면에 도시되지 않은 액튜에이터(actuator)에 의해 해제 위치로부터 홀딩 위치로 복귀 이동되므로, 척 헤드(6)는 돌출형(tong-like) 그리퍼(7), 나사 형성 볼트(8), 및 나사 형성 링(9)을 경유하여 축 방향으로 이동되며, 이로써 조오(5)들의 외측 단부(10)들을 테이퍼형 칼라(1)와 결합하도록 반경 방향 외측으로 이동시킨다.

도면에 도시된 장치에서 홀딩 슬리브(11)가 몸체(1)에서 축 방향으로 고정되고 내면들이 테이퍼 헤드를 가지는 되돌림 로드(4)와 접하는 그리퍼(7)를 축 방향으로 안내하는 것이 중요한 데, 여기서 그리퍼(7)는 반경 방향으로 펼칠 수 있는 웨지(wedge)를 가지며 홀딩 슬리브(11)는 해제 위치로부터 홀딩 위치로 상기 되돌림 로드(4)가 이동하는 중에 액튜에이터와 같이 되돌림 로드(4) 위에 장력을 유지할 필요도 없이 그리퍼(7)의 축 방향 위치를 유지하는 자체-잠금(self-locking) 작용을 발생시키는 절두 원추형 내표면(14)을 가진다.

따라서 액튜에이터에 의해 되돌림 로드(4)에 가해지는 힘은 이 자체-잠금 기구에 의해 효과적으로 저장되며, 몸체(3) 혹은 홀딩 슬리브(11)에 대한 장력을 가지면서 홀딩 위치에 되돌림 로드(4)의 축 방향 위치를 유지하기 위한 인장 스프링을 사용함이 없이도 테이퍼형 칼라(1)에서 공작물(2)을 안전하게 유지하는 것은 보장된다. 따라서 이러한 안전한 유지는 인장 스프링에서의 어떠한 피로도 초래하지 않는다.

또한, 본 발명에 의해 제공된 자체-잠금 기구를 사용하여 되돌림 로드(4)는 인장 스프링과 결합하지 않으며 액튜에이터에 연결될 필요 없이 스핀들 혹은 몸체(3)와 같이 회전할 수 있으므로, 균형이 향상되며 회전 속도가 증가될 수 있다.

도면에 의하면 또한, 테이퍼형 헤드(12)가 어깨부(shoulder)(15)에서 상기 되돌림 로드(4)를 향하여 반경 방향으로 이동되며, 그리퍼(7)는 어깨부(15)와 맞물리는 내부 릿지(ridge)(16)를 형성하고, 그리퍼(7)는 홀딩 슬리브(11)의 테이퍼형 내면(14) 영역에 내부 릿지(16)를 위치시키면서 펼쳐져서 어깨부(15)를 지나갈 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서, 테이퍼형 헤드(12)는 꼭지점 각도(apex angle)(6°)를 가지는 데 대해, 홀딩 슬리브(11)의 테이퍼형 내면(14)은 꼭지점 각도(12°)를 가진다. 웨지 링(13)의 외면의 각도와 같이 내면의 각도는 각각의 대향면들의 각도에 대응한다.

상기 장치의 작동은 이하에서 간단하게 설명된다. 도면의 하반부에 도시된 해제 위치에 기초하여, 예시없는 액튜에이터에 의해 되돌림 로드(4)에 장력이 가해지며, 이로써 되돌림 로드(4)는 도면의 좌측으로 되돌림 된다. 이러한 운동에 의해, 불균형을 피하기 위하여 홀딩 슬리브의 두 개의 슬롯(17)들 내부로 안내되는 그리퍼(7)에 편승(entrain)하기 위하여 그리고 나사 형성 볼트(8) 및 나사 형성 링(9)을 통하여 헤드(6)에 편승하기 위하여 우선 되돌림 로드(4)의 상기 어깨부 위에서 그리퍼(7)의 내부 릿지(16)들과 되돌림 로드(4)가 결합하게 되며, 이로써 조오(5)들의 외단부(10)들은 외측으로 피벗되며 테이퍼형 칼라(1)의 어깨부(18)와 결합한다. 어깨부(15)와 내부 릿지(16)가 맞물리면 척 헤드(6)를 신속하게 축 방향으로 이동시키며 일정한 짧은 축 방향 스토로크를 이동한 후에 그리퍼(7)의 내부 릿지(16)는 펼쳐져서 어깨부(15)를 지나 축 방향으로 이동하며, 이 때, 테이퍼형 헤드의 웨지 링(13)의 내면 위에 올라타고 동시에 웨지 링의 외면은 홀딩 슬리브(11)를 가압한다.

되돌림 로드(4)의 계속적인 축 방향 이동에 따라, 그리퍼(7)는 따라서 아주 짧은 축 방향 스트로크를 편승하여 이어서 상기 기구가 자체로 잠금되어, 액튜에이터가 되돌림 로드(4)로부터 분리되더라도 소정의 장력을 제공하기까지 증가된 힘으로써 테이퍼형 헤드(12)와 홀딩 슬리브(11) 사이에 고정된다.

상기와 같은 고정이 해제되려면, 되돌림 로드(4)는 홀딩 위치로부터 해제 위치로 좌우로 밀어져서 테이퍼형 헤드(12)와 홀딩 슬리브(11) 사이에 고정된 그리퍼(7)를 해제시키며, 되돌림 로드(4)는 또한 단부(19)로서 나사 형성 링(9)과 결합하기까지 그리퍼(7)에 대해 이동하며, 내부 릿지(16)는 재차 되돌림 로드(4)의 어깨부(15) 뒤에 결합할 수 있다. 되돌림 로드(4)를 계속 이동시키면, 조오(5)들이 그 외측 단부(10)들로 상기 공작물(2)을 분리시키도록 척 헤드(6)를 민다.

따라서, 본 발명에 따르면, 힘이 가해진 후에 장력이 해제될 수 있으며 저장된 힘이 인장 스프링을 필요로 함이 없이 되돌림 로드에서 자체 잠금 작용에 의해 저장될 수 있다.

또한, 기계 공구의 회전 스핀들의 균형은 상당히 향상되며, 더 높은 회전 속도가 달성될 수 있다. 이로써, 인장 스프링에 의해 방해됨이 없이 전방으로부터 축 방향으로 상기 몸체에 필요한 부품들이 간단하게 삽입될 수 있으므로 조립이 간단하게 되는 장점이 얻어진다.

Claims (9)

1. 조오(5)들과 연동하는 척 헤드(6)를 작동시키기 위하여 몸체(3) 내에서 축 방향으로 이동가능한 되돌림 로드(4)를 구비한 테이퍼형 칼라(1) 등을 갖는 공구 혹은 공작물(2)을 홀딩하기 위한 장치에 있어서,

   상기 되돌림 로드(4)의 축 방향 위치는 자체-잠금 기구에 의해 인장 스프링의 힘을 이용하지 않고 홀딩 위치에 유지되고,

   상기 되돌림 로드(4)와 결합하는 내면을 가지는 그리퍼(7)를 축 방향으로 안내하기 위하여 홀딩 슬리브(11)가 상기 몸체(3)에 축 방향으로 고정되며,

   상기 되돌림 로드(4)는 테이퍼형 헤드(12)를 가지며,

   상기 그리퍼(7)는 내부 릿지(16)가 형성되고 웨지 링을 가지며,

   상기 홀딩 슬리브(11)는 절두 원추형 내표면(14)을 가지며,

   상기 테이퍼형 헤드(12)가 상기 되돌림 로드(4)를 향하여 복귀 이동될 때, 상기 내부 릿지(16)는 상기 테이퍼형 헤드(12)의 되돌림 로드 방향 말단부에 형성된 어깨부(15)와 맞물리고,

   상기 그리퍼(7)는 상기 내부 릿지(16)를 상기 홀딩 슬리브(11)의 절두 원추형(frustoconical) 내표면(14)의 축 방향 영역에 위치시키도록 펼쳐져서 상기 어깨부(15)를 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 홀딩 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 그리퍼(7)는 나사 형성 볼트(8)와 나사 형성 링(9)에 의해 축 방향으로 이동시키도록 상기 척 헤드(6)에 결합되는 것을 특징으로 하는 홀딩 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 그리퍼(7)는 상기 홀딩 슬리브(11)의 적어도 하나의 길이 방향 슬롯(17) 내부로 안내되는 것을 특징으로 하는 홀딩 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 테이퍼형 헤드(12)는 6°의 꼭지점 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 홀딩 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀딩 슬리브(11)의 절두 원추형 내표면(14)은 12°의 꼭지점 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 홀딩 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 웨지 링(13)의 내면은 상기 테이퍼형 헤드(12)의 꼭지점 각도에 대응하는 꼭지점 각도를 가지며, 상기 웨지 링(13)의 외면은 상기 홀딩 슬리브(11)의 꼭지점 각도에 대응하는 꼭지점 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 홀딩 장치.
9. 제 4 항에 있어서,

   상기 테이퍼형 헤드(12)는, 상기 그리퍼(7)의 내부 릿지(16)가 상기 테이퍼형 헤드(12)의 상기 어깨부(15) 뒤에 결합하는 때, 상기 나사 형성 링(9)과 같은 높이의 표면(19)을 가지는 것을 특징으로 하는 홀딩 장치.

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