KR101388595B1

KR101388595B1 - 커플링 장치

Info

Publication number: KR101388595B1
Application number: KR1020100059057A
Authority: KR
Inventors: 하루아키 코자와
Original assignee: 무라다기카이가부시끼가이샤
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2014-04-23
Also published as: EP2272625A2; CN101947657B; US20110005885A1; JP2011017388A; JP5272935B2; CN101947657A; KR20110005208A

Abstract

본 발명의 커플링 장치(1)는, 축방향으로 나란히 대향되며 상대적으로 축방향으로 이동시켜 서로 연결 및 분리시키는 제 1 부재(21) 및 제 2 부재(22)를 구비한다. 이들 양 부재(21,22)의 대향면에, 서로 맞물려 양 부재(21,22)의 원주방향의 위치결정을 수행하는 톱니(31,32)의 열을 동심(同心)의 원주 상에 각각 설치한다. 또한, 양 부재(21,22)의 대향면에, 양 부재(21,22)가 톱니(31,32) 열의 맞물림에 의해 연결된 상태에서 서로 축방향으로 마주하는 맞닿음면(33a,34a)에서 맞닿아 양 부재(21,22)의 축방향의 위치결정을 수행하는 맞닿음부(33,34)를 각각 설치한다.

Description

커플링 장치{COUPLING APPARATUS}

본 출원은, 2009년 7월 9일 출원된 특허출원 제2009-162547호의 우선권을 주장하는 것이며, 본원의 일부를 이루는 것으로서 그 전체를 참조를 통해 인용한다.

본 발명은, 축방향으로 나란한 2개의 부재를 서로의 원주방향 위치 및 축방향 위치를 위치결정할 수 있도록 연결하는 커플링 장치, 예컨대 선반의 주축과 척을 연결하는 커플링 장치에 관한 것이다.

척의 교환을 쉽게 하기 위하여, 커플링을 사이에 두고 주축과 척을 탈부착 가능하게 연결한 선반이 있다(일본 실용신안 공개공보 S63-57010호 참조). 예컨대, 공작기계인 터릿의 부착에 이용되는 커플링으로서, 커빅(curvic) 커플링이나 히르트(hirth)형 커플링이라 불리는 형식의 것이 알려져 있다. 이들은, 축방향으로 나란한 2개 부재의 대향면에 원주방향으로 나란한 복수의 톱니를 각각 설치하고, 양 부재의 톱니를 서로 맞물리게 함으로써, 양 부재의 연결 및 원주방향의 위치결정을 수행하는 형식으로서, 복원 정밀도, 자동조심(self-aligning)성이 뛰어나고, 또한 높은 힘 전달기능을 갖는다는 특장점이 있다.

상기 특장점에 착안하여 본 출원의 발명자는, 선반에 있어서의 주축과 척의 연결에 히르트형 커플링 형식을 채용하기로 했다. 이 경우, 이하의 문제가 있다는 것을 알았다. 도 10은 축방향으로 나란한 2개 부재(101,102)의 맞물림부를 나타내는 단면도이다. 본 예에 나타낸 바와 같이, 히르트형 커플링은, 양 부재(101,102)의 톱니(101a,102a)가 모두 단면(斷面)이 사다리꼴 형상이며, 양 부재(101,102)의 톱니(101a,102a)는 테이퍼형상의 측면에서 서로 접촉한다. 만일, 제 1 부재(101)쪽으로부터 제 2 부재(102)쪽으로 원주방향 하중(FC) 및 축방향 하중(FA)이 작용한다면, 앞서 기술한 바와 같이, 양 부재(101,102)의 톱니(101a,102a)는 서로 측면에서 접촉하기 때문에, 원주방향 하중(FC)에 대한 강성이 높아, 커다란 힘을 받을 수가 있다. 그러나, 축방향에 대해서는, 톱니(101a,102a)의 테이퍼형상 측면에서 축방향 하중(FA)을 지탱하고 있는 것에 불과하기 때문에, 축방향 하중(FA)의 분포가 원주방향으로 치우쳐 있을 경우, 원주방향의 일부에서 톱니(101a,102a)끼리의 맞물림 깊이가 얕아져, 양 부재(101,102)의 결합이 부분적으로 부상(浮上)된 상태가 될 가능성이 있다.

본 발명의 목적은, 축방향으로 나란한 2개의 부재를 서로의 원주방향 위치 및 축방향 위치를 고정밀도로 위치결정하여 연결할 수 있으며, 특히 축방향의 강성, 축방향의 위치결정 정밀도의 향상을 꾀할 수 있는 커플링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 선반 척의 교환작업의 효율화를 얻으면서, 상기 양 부재간의 축방향의 강성, 및 축방향의 위치결정 정밀도를 향상시키는 것이다.

본 발명의 커플링 장치는, 축방향으로 나란히 대향되며 상대적으로 축방향으로 이동시켜 서로 연결 및 분리시키는 제 1 부재 및 제 2 부재를 구비하고, 이들 양 부재의 대향면에, 서로 맞물려 양 부재의 원주방향의 위치결정을 수행하는 톱니의 열을 동심(同心)의 원주상에 각각 설치하고, 또한 양 부재가 상기 톱니의 열의 맞물림에 의해 연결된 상태에서 서로 축방향으로 마주하는 맞닿음면에서 맞닿아 부재의 축방향의 위치결정을 수행하는 맞닿음부를 각각 설치하였다.

본 구성에 따르면, 제 1 부재 및 제 2 부재의 대향면에 각각 설치된 톱니를 서로 맞물리게 함으로써, 양 부재의 원주방향의 위치결정이 이루어진다. 또한, 제 1 부재 및 제 2 부재의 대향면에 각각 설치된 맞닿음부를 서로 축방향으로 마주하게 하여 맞닿게 함으로써, 양 부재의 축방향의 위치결정이 이루어진다. 이로써, 축방향으로 나란한 제 1 부재 및 제 2 부재를, 서로의 원주방향 위치 및 축방향 위치를 정확하게 위치결정하여 연결할 수가 있다. 맞닿음부의 맞닿음면은 축방향으로 마주하는 면이기 때문에, 커다란 축방향 하중을 받을 수 있다. 또한, 축방향 하중의 분포가 원주방향으로 치우쳐 있을 경우에도, 맞닿음부의 맞닿음면이 서로 맞닿은 상태로 유지됨에 따라, 양 부재가 서로 적정한 위치관계로 유지된다.

본 발명에 있어서, 상기 제 1 부재 및 제 2 부재는, 각각 회전가능하게 지지된 부재인 것이 좋다.

제 1 부재 및 제 2 부재가 각각 회전가능하게 지지된 부재, 즉, 회전체인 경우, 양 부재의 원주방향 위치를 정확하게 위치결정함으로써, 회전시의 양 부재의 위상 어긋남을 없애어 회전 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 또한 회전 전달부의 강성(剛性)의 향상을 꾀할 수가 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제 1 부재 및 제 2 부재 중 어느 하나 또는 이들 양 부재에 있어서의 상기 톱니에, 톱니의 강성을 저하시키는 부분절취부(肉取部)를 형성하는 것이 좋다. 예컨대, 상기 부분절취부는 반경방향의 홈으로 한다.

톱니에 강성을 저하시키는 부분절취부를 형성하면, 양 부재의 톱니가 서로 맞물려 톱니의 측면에 하중이 가해졌을 때, 톱니가 둘레방향으로 탄성변형하기 쉬워진다. 그 변형분만큼 톱니의 맞물림이 깊어져 양 부재의 축방향 거리가 접근하기 때문에, 양 부재의 맞닿음부를 확실하게 접촉시킬 수 있다. 이로써, 양 부재 사이에서 커다란 축방향 하중을 받을 수 있고, 또한 축방향의 위치결정이 확실하게 된다. 부분절취부를 반경방향의 홈으로 하면, 톱니의 강성을 효과적으로 저하시킬 수 있다. 게다가, 부분절취부가 반경방향의 홈이면, 구성이 간소하여 제조가 용이하다.

상기 반경방향의 홈은, 횡단면형상이 V자 형상인 홈 또는 홈폭이 홈의 깊이방향으로 균일한 슬릿으로 할 수 있다. 또한, 슬릿형상의 홈으로 할 경우, 홈을 복수로 형성하여도 무방하다. 혹은, 상기 부분절취부는 상기 톱니의 내부에 형성한 반경방향으로 연장되는 관통구멍으로 할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 맞닿음부는 상기 톱니의 지름방향 외측에 위치하며, 상기 제 1 부재 및 제 2 부재의 전체 둘레에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 맞닿음부에 의해, 그 내주측에 위치하는 제 1 및 제 2 부재의 톱니가 외부로부터 완전히 차폐된 상태가 되므로, 가공시에 생기는 절삭가루 등의 이물(異物)이 톱니의 맞물림부에 침입하는 것이 방지된다. 그 결과, 제 1 및 제 2 부재의 원주방향 위치 및 축방향 위치가 정확하게 위치결정된 상태를 유지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 맞닿음부가 상기 톱니의 지름방향 내측에 위치하고, 상기 제 1 부재 및 제 2 부재에 있어서의 톱니의 외주측은, 시일부재를 사이에 두고 서로 맞닿아 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 톱니의 열의 외주측에 시일부재가 설치되어 있기 때문에, 제 1 및 제 2 부재의 톱니가 외부로부터 차폐된 상태가 된다. 그 결과, 가공시에 생기는 절삭가루 등의 이물이 톱니의 맞물림부에 침입하는 것을 방지하여, 제 1 및 제 2 부재의 원주방향 위치 및 축방향 위치가 정확하게 위치결정된 상태를 유지할 수가 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제 1 부재 및 제 2 부재는, 선반의 주축과 척에 각각 부착되어, 이들 주축과 척을 분리가능하게 연결하는 연결부를 구성하고 있어도 무방하다.

이와 같이, 선반의 주축과 척의 연결부에 본 발명의 커플링 장치를 적용하면, 주축과 척의 분리 및 연결이 간단해져 척의 교환작업의 효율화를 꾀할 수가 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시형태에 관한 커플링 장치를 구비한 선반에서의 커플링 장치의 주변부의 일 상태예를 나타낸 파단 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 IB-IB면의 화살선도이다.
도 1c는 도 1a의 IC-IC면의 화살선도이다.
도 2는 상기 커플링 장치의 제 1 부재 및 제 2 부재의 톱니의 형상을 나타내는 전개도이다.
도 3은 상기 커플링 장치의 커플링 조작기구 및 척 크로(chuck claw) 개폐기구의 구동부를 나타내는 개략구성도이다.
도 4는 상기 커플링 장치의 주변부의 다른 상태를 나타낸 파단 측면도이다.
도 5는 상기 커플링 장치의 주변부의 또 다른 상태를 나타낸 파단 측면도이다.
도 6a는 상기 커플링 장치의 주변부의 또 다른 상태를 나타낸 파단 측면도이다.
도 6b는 도 6a의 VIB부 확대도이다.
도 7a는 커플링 장치의 제 2 부재에 형성된 부분절취부의 다른 형상을 나타낸 평면도이다.
도 7b는 도 7a의 전개 단면도이다.
도 8a는 커플링 장치의 제 2 부재에 형성된 부분절취부의 또 다른 형상을 나타낸 평면도이다.
도 8b는 도 8a의 전개 단면도이다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 커플링 장치를 구비한 선반 커플링 장치의 주변부의 일 상태를 나타낸 파단 측면도이다.
도 9b는 도 9a의 IXB부 확대도이다.
도 10은 히르트형 커플링의 톱니의 맞물림부를 나타내는 도면이다.

본 발명은, 첨부도면을 참고로 하는 이하의 적합한 실시형태의 설명을 통해 보다 명료하게 이해될 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부하는 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부도면에 있어서, 복수의 도면에서의 동일한 부품번호는 동일한 부분을 나타낸다.

본 발명의 일 실시형태를 도면과 함께 설명한다. 도 1a의 커플링 장치(1)는 선반의 주축(2)과 척(3)의 연결부에 이용된 것이다. 동 도면에서 선반은, 베드(도시생략)에 설치된 주축대(主軸臺 : 4)를 가지며, 상기 주축대(4)에 복수의 롤링 베어링(5,6)에 의해 주축(2)이 회전가능하게 지지되어 있다. 그리고, 주축(2)의 전단(도 1a의 우측)의 큰 지름으로 되어 있는 축헤드부(2a)에, 커플링 장치(1)를 사이에 두고 척(3)이 탈부착가능하게 연결된다. 도 1a는 주축(2)과 척(3)이 분리된 상태를 나타내고 있다.

주축(2)은 중공축이며, 그 중공홀(2b)에, 커플링 장치(1)의 연결 및 분리조작을 수행하는 커플링 조작기구(7)와, 척(3)의 척 크로(11)의 개폐조작을 수행하는 척 크로 개폐기구(8)가 설치되어 있다. 이들 커플링 조작기구(7) 및 척 크로 개폐기구(8)에 대해서는 이후에 설명한다.

척(3)은 척 본체(10)에, 서로 연동하여 반경방향으로 이동함으로써 개폐동작을 수행하는 복수의 척 크로(11)를 설치한 것이다. 복수의 척 크로(11)는, 원주방향으로 등간격으로 나란히 배열되어 있다. 척 본체(10)의 중앙부에 축방향으로 이동가능한 개폐조작부재(12)가 설치되며, 상기 개폐조작부재(12)의 축방향의 이동동작이 동작변환기구(13)에 의해 척 크로(11)의 서로 연동하는 반경방향의 이동동작으로 변환된다. 구체적으로는, 개폐조작부재(12)가 전진, 즉, 도 1a의 우측으로 진행하면 각 척 크로(11)가 개방동작하고, 후퇴하면 각 척 크로(11)가 폐쇄동작한다. 개폐조작부재(12)의 배면(후면)으로부터, 걸림결합돌기(14)가 후방으로 돌출되어 있다. 걸림결합돌기(14)는, 후단부에 외주측으로 팽출되는 팽출부(14a)를 가지며, 또한 후단면의 중앙부에 오목부(14b)를 갖는다. 상기 걸림결합돌기(14)에 상기 척 크로 개폐기구(8)가 작용함으로써, 개폐조작부재(12)가 진퇴동작한다.

또한, 척 본체(10)에는, 개폐조작부재(12)의 동작에 관계없이 각 척 크로(11)를 폐쇄하는 쪽으로 가압하는 척 크로 가압수단(15)이 설치되어 있다. 척 크로 가압수단(15)은, 예컨대 압축 코일 스프링으로 이루어진다. 상기 척 크로 가압수단(15)은, 척(3)이 주축(2)으로부터 분리되어 척 크로 개폐기구(8)의 작용이 개폐조작부재(12)에 미치지 않을 때에도, 척 크로(11)가 작업물(W)을 파지한 상태로 유지할 수 있게 하는 것이다.

커플링 장치(1)는, 주축(2)의 축헤드부(2a) 전단면에 볼트(16)에 의해 고정된 링형상의 제 1 부재(21)와, 척 본체(10)의 배면에 볼트(17)에 의해 고정된 링형상의 제 2 부재(22)로 이루어진다. 제 1 부재(21)의 내주 가장자리부에는, 전방, 즉 제 1, 제 2 양 부재(21,22)가 연결된 상태에서의 제 2 부재(22)쪽으로 돌출하는 원통형상의 돌출 테두리(23)가 설치되고, 상기 돌출 테두리(23)의 원주방향 복수 부위에 반경방향으로 관통하는 관통구멍(24)이 뚫려 있다. 관통구멍(24)에는, 반경방향으로 이동가능하도록 볼(25)이 수용되어 있다. 볼(25)의 일부는 관통구멍(24)으로부터 외주측으로 돌출가능하지만, 볼(25)이 관통구멍(24)으로부터 완전히 일탈하는 일이 없도록, 관통구멍(24)은 외단측이 끝으로 갈수록 좁아지는 형상으로 되어 있다.

한편, 제 2 부재(22)는, 내주면에 지름방향 내측으로 돌출된 링형상의 돌출부분으로 이루어지는 최소 내경부(內徑部)(26)를 가지며, 상기 최소내경부(26)의 내경인 최소 내경은 상기 돌출 테두리(23)의 외경(外俓)과 같거나, 또는 약간 큰 치수로 되어 있어, 돌출 테두리(23)의 외주에 끼움결합이 가능하다. 제 2 부재(22)의 최소 내경부(26)는, 후단부, 즉, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)가 연결된 상태에서의 제 1 부재(21)쪽의 단부에 위치한다. 최소 내경부(26)로부터 후단면에 걸치는 내주면은, 단면이 원호형상인 모따기부(27)로 되어 있다. 최소 내경부(26)보다 앞쪽의 내주면은, 최소 내경부(26) 전방쪽의 단차면을 구성하여 전방으로 갈수록 지름이 커지는 테이퍼형상부(28)와, 상기 테이퍼형상부(28)에 이어지는 일정한 내경(內徑)의 대경(大徑)부(29)로 이루어진다.

제 1 부재(21) 및 제 2 부재(22)의 대향면에는, 각각 복수의 톱니(31,32)가 동심의 원주상에 설치되어 있다. 도 1b, 도 1c에 각각 나타내는 바와 같이, 제 1 부재(21)의 톱니(31)는 축방향과 직교하는 면에서 볼 때 부채형상이며, 제 2 부재(22)의 톱니(32)는 축방향과 직교하는 면에서 볼 때 대략 직사각형이다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 톱니(31,32)는, 원주방향의 단면형상이 대략 사다리꼴 형상을 하고 있으며, 사다리꼴의 사변(斜邊)이 되는 측면(31a,32a)이 서로 접촉하며 맞물린다. 톱니(31,32)가 서로 맞물림으로써, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 원주방향의 위치결정이 이루어진다.

본 예에서는 가공의 사정상, 도 1a에 나타낸 바와 같이 제 1, 제 2 양 부재(21,22) 모두, 톱니(31,32)의 열을 구성하는 링형상의 톱니열 구성부(21a,22a)가 링형상의 본체부(21b,22b)와 별개로 형성되어 있으며, 이들 톱니열 구성부(21a,22a) 및 본체부(21b,22b)는 볼트(16,17)로 체결되어 있다. 톱니열 구성부(21a,22a)는, 본체부(21b,22b)에 형성된 링형상 홈에 끼움결합되어 상기 볼트(16,17)에 의해 체결된다. 볼트(16,17)가 관통삽입되는 구멍은, 톱니 열 구성부(21a,22a)에서의 톱니(31,32)와 톱니(31,32) 사이의 톱니 바닥부분에 형성되어 있으며, 도 1b, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 체결상태에서 볼트(16,17)는 상기 톱니 바닥부분에 위치한다. 볼트(16)는, 제 1 부재(21)를 주축(2)의 축헤드부(2a)에 고정하는 역할도 갖는다. 제 1, 제 2 양 부재(21,22)는 각각 전체를 일체로 형성한 것이어도 무방하다.

또한, 제 1 부재(21) 및 제 2 부재(22)의 대향면에서의 톱니(31,32) 열의 외주측 본체부(21b,22b)에는, 서로 축방향으로 마주하는 맞닿음면(33a,34a ; 도 1a)을 갖는 맞닿음부(33,34)가 각각 설치되어 있다. 맞닿음부(33,34)는 전체 둘레에 걸쳐 설치되어 있다. 제 1, 제 2 양 부재(21,22)가 상기 톱니(31,32) 열의 맞물림에 의해 연결된 상태에 있어서, 도 1a에 나타낸 각각의 맞닿음부(33,34)가 맞닿음면(33a,34a)에서 맞닿음으로써, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 축방향의 위치결정이 이루어진다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재(21)의 톱니(31)에는, 톱니(31)의 강성을 저하시키는 부분절취부(35)가 형성되어 있다. 본 실시형태의 부분절취부(35)는, 톱니(31)의 선단면(31b)의 중앙부에 형성된 반경방향으로 연장된, 횡단면형상이 V자 형상인 홈이다. 홈의 깊이는, 톱니(31) 근원(根源)의 깊이보다 조금 깊은 정도로 되어 있다. 부분절취부(35)를 형성하여 톱니(31)의 강성을 저하시킴으로써, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 톱니(31,32)가 서로 맞물려 톱니의 측면(31a)에 하중이 가해졌을 때, 톱니(31)가 둘레방향으로 탄성변형하기 쉬워진다. 톱니(31,32)는 단면이 대략 사다리꼴 형상이기 때문에, 변형분만큼 톱니(31,32)의 맞물림이 깊어져 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 축방향 거리가 접근되어, 도 1a에 나타낸 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 맞닿음부(33,34)를 확실하게 접촉시킬 수 있다. 이로써, 제 1, 제 2 양 부재(21,22) 사이에서 커다란 축방향 하중을 받을 수 있으며, 또한 축방향의 위치결정이 확실히 이루어지게 된다. 본 실시형태에서는, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재(21)의 톱니(31)에만 부분절취부(35)가 형성되어 있지만, 제 2 부재(22)의 톱니(32)에도 부분절취부(35)를 형성하여도 무방하다.

부분절취부(35)는 도 7에 나타낸 바와 같은, 홈 폭이 홈의 깊이방향으로 균일한 슬릿형상의 홈으로 하여도 무방하다. 이러한 경우에도, 반경방향의 홈으로 하면, 톱니(31)의 강성을 효과적으로 저하시킬 수 있다. 홈의 수는 복수여도 무방하다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이 부분절취부(35)를, 톱니(31)의 내부에 형성된 반경방향의 관통구멍으로 하여도, 톱니(31)의 강성을 저하시킬 수 있다.

도 1a에 있어서, 커플링 조작기구(7)는, 슬라이딩 가이드(40)를 사이에 두고 주축(2)의 내주면에 대해 축방향으로 진퇴할 수 있도록 커플링 조작 구동원(41, 도 3)에 의해 진퇴구동되는 통(筒)형상의 커플링용 진퇴부재(42)를 갖는다. 상기 커플링용 진퇴부재(42)의 전단 외주의 나사부(42a)에, 볼 걸림/걸림해제부재(43)가 나사부착되어 있다. 볼 걸림/걸림해제부재(43)도 통형상이며, 그 외주면에서의 제 1 부재(21)의 상기 관통구멍(24)에 대응하는 둘레방향 위치에, 상기 볼(25)이 끼워 넣어지는 반구(半球)형상의 오목부(44)가 형성되어 있다. 또한, 볼 걸림/걸림해제부재(43)의 내주면은, 축방향 중앙부의 소경(小經)부(45)와, 소경부(45)보다 선단쪽인 대경(大徑)부(46)를 갖는다. 소경부(45)의 내경은, 커플링용 진퇴부재(42)의 내경과 거의 같다.

도 1a에 나타낸 바와 같은, 주축(2)에 대하여 척(3)이 분리된 상태에서는, 볼 걸림/걸림해제부재(43)의 오목부(44)가 제 1 부재(21)의 관통구멍(24)과 축방향으로 동일한 위치에 있다. 이 때문에, 관통구멍(24) 내의 볼(25)의 내주측 일부가 오목부(44)에 끼워 넣어질 수 있다. 볼(25)이 오목부(44)에 끼워 넣어지면, 제 2 부재(22)의 최소 내경부(26)가 제 1 부재(21)의 돌출 테두리(23)의 지름방향 외측을 통과하도록 제 2 부재(22)를 후방으로 상대이동시켜 제 2 부재(22)가 제 1 부재(21)에 끼움결합할 때 볼(25)이 장해가 되지 않기 때문에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 톱니(31,32)가 서로 맞물리며, 또한 맞닿음부(33,34)가 서로 맞닿을 때까지 제 1, 제 2 양 부재(21,22)를 끼움결합시킬 수 있다. 제 2 부재(22)의 최소 내경부(26)로부터 후단면에 걸친 내주면은 모따기부(27)로 되어 있기 때문에, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 끼움결합은 원활하게 수행된다.

도 4의 상태로부터, 커플링용 진퇴부재(42)를 후방으로 후퇴시키면, 볼 걸림/걸림해제부재(43)의 오목부(44)로부터 볼(25)이 밀려나와, 볼(25)의 일부가 제 1 부재(21)의 관통구멍(24)으로부터 외주측으로 돌출된다. 도 5, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이, 이러한 볼(25)의 돌출부분은, 제 2 부재(22)의 내주면의 테이퍼형상부(28)에 걸림결합된다. 이로써, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 상대적인 축방향 이동이 구속되어 커플링 장치(1)가 일체화된다.

도 1a에 나타낸 바와 같이, 척 크로 개폐기구(8)는, 척 크로 폐쇄조작 구동원(50, 도 3)에 의해 축방향으로 진퇴구동되는 척 크로용 진퇴부재(51)와, 상기 척 크로용 진퇴부재(51) 전단 외주의 나사부(51a)에 나사부착되며 외주면이 상기 커플링용 진퇴부재(42)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 접하는 슬라이딩 부재(52)와, 상기 슬라이딩 부재(52)의 선단 부근의 소경부(52a)와 커플링용 진퇴부재(42)의 사이에 설치된 척 드로우 바(chuk draw bar) 선단부재(53)를 구비한다. 척 크로용 진퇴부재(51)와 슬라이딩 부재(52)와 척 드로우 바 선단부재(53)에 의해, 척 드로우 바를 구성한다. 척 드로우 바 선단부재(53)는, 원주방향으로 나란히 배치된 복수의 드로우 바 분할체(54)로 이루어지고, 각 드로우 바 분할체(54)의 베이스부(후단부 : 54a)가 결속부재(55)에 의해 결속되어 있다. 드로우 바 분할체(54)의 베이스부(54a)는 슬라이딩 부재(52)의 소경부(52a)의 전후 양측의 단차면에 끼워져 있어, 척 드로우 바 선단부재(53)는 축방향 이동이 구속되어 있다. 드로우 바 분할체(54)는, 베이스부(54a)로부터 전방으로 연장되며, 그 선단부에 지름방향의 내외 양측으로 팽출된 팽출부(54b)가 설치되어 있다. 드로우 바 분할체(54)는 전체적으로 탄성을 갖는다.

또한, 상기 척 크로용 진퇴부재(51)의 내부에는 실린더 챔버(56)가 형성되며, 상기 실린더 챔버(56) 내에 피스톤(57)이 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 있다. 실린더 챔버(56)와 피스톤(57)에 의해, 척 크로 개방 동작용 구동원을 구성한다. 피스톤(57)에는 로드(58)가 부착되며, 상기 로드(58)는 슬라이딩 부재(52)를 관통하여 전방으로 돌출되어 있다. 피스톤(57)은, 피스톤 가압 스프링(59)에 의해 전방으로 가압되어 있다. 실린더 챔버(56) 내에 오일 등의 유체를 공급하는 유체공급로(60)는, 척 크로용 진퇴부재(51)의 내부를 축방향으로 관통하여 설치되어 있다.

도 1a에 나타낸 바와 같은, 주축(2)에 대하여 척(3)이 분리된 상태에서는, 척 드로우 바 선단부재(53)의 드로우 바 분할체(54)의 팽출부(54b)가 상기 볼 걸림/걸림해제부재(43)의 대경부(46)와 동축방향 위치에 있으며, 각 드로우 바 분할체(54)는 곧바로 전방으로 연장되어 있다. 이 때문에, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 커플링 장치(1)의 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)를 연결하는 과정에서, 척(3)의 걸림결합돌기(14)가 척 드로우 바 선단부재(53)에 닿지 않는다. 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 연결에 따라, 걸림결합돌기(14)의 오목부(14b)에 로드(58)의 선단이 걸림결합한다.

도 1a의 상태에서는 피스톤(57)이, 피스톤 가압 스프링(59)에 의해 전방으로 가압되어, 실린더 챔버(56) 내의 이동범위의 전단에 위치되어 있다. 이 때의 로드(58)의 선단은, 커플링 장치(1)의 제 1 부재(21)의 톱니(31)에서의 제 2 부재(22)의 톱니(32)와의 맞물림 중심의 축방향 위치보다 Δz만큼 전방에 위치한다.

도 5의 상태로부터, 척 크로용 진퇴부재(51)를 후퇴시키면, 척 드로우 바 선단부재(53)의 각 드로우 바 분할체(54)의 팽출부(54b)가 볼 걸림/걸림해제부재(43)의 소경부(45)에 의해 지름방향 내측으로 눌려, 드로우 바 분할체(54)의 선단측이 내측으로 휜다. 이로써, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 드로우 바 분할체(54)의 팽출부(54b)가 걸림결합돌기(14)의 팽출부(14a)에 걸림결합한다. 더욱이, 척 크로용 진퇴부재(51)를 후퇴시키면, 척 드로우 바 선단부재(53)가 걸림결합돌기(14)를 후방으로 잡아당김에 따라 개폐조작부재(12)가 후퇴하여, 각 척 크로(11)가 폐쇄동작한다. 이로써, 척 크로 가압수단(15)에 의한 파지력에 더하여, 척 크로 폐쇄조작 구동원(50, 도 3)의 유체압에 의한 강력한 파지력에 의해, 각 척 크로(11)가 작업물(W)을 파지(把持)한다. 한편, 척 크로용 진퇴부재(51)를 후퇴시키면, 그 후퇴분만큼 피스톤(57)이 피스톤 가압 스프링(59)의 탄성 반발력에 의해 전진하기 때문에, 걸림결합돌기(14)의 오목부(14b)에 로드(58)의 선단이 걸림결합한 상태로 유지된다.

도 6a의 상태로부터 척 크로용 진퇴부재(51)를 전진시킴으로써, 척 크로 폐쇄조작 구동원(50, 도 3)에 의한 각 척 크로(11)의 폐쇄동작이 해제되어 도 5의 상태로 돌아간다. 이 상태에서 피스톤(57)을 전방으로 이동시키면, 로드(58)가 걸림결합돌기(14)를 전방으로 누름에 따라 개폐조작부재(12)가 전진하여, 척 크로 가압수단(15)의 가압력에 저항하며 각 척 크로(11)가 개방동작한다.

도 3은 커플링 조작기구(7) 및 척 크로 개폐기구(8)의 구동부의 일례를 나타내는 개략구성도이다. 커플링 조작 구동원(41)은, 예컨대 유압 실린더 등의 유체압 실린더로서, 고정 설치된 실린더 본체(41a)의 실린더 챔버 내에, 상기 커플링용 진퇴부재(42)의 후단에 고정된 피스톤(41b)이 축방향으로 슬라이딩할 수 있는 동시에 축둘레로 회전할 수 있도록 끼움결합되어 있다. 실린더 챔버에는 유체공급로(41c)로부터 유체가 공급된다. 척 크로 폐쇄조작 구동원(50)도, 예컨대 유압 실린더 등의 유체압 실린더이며, 고정 설치된 실린더 본체(50a)의 실린더 챔버 내에, 상기 척 크로용 진퇴부재(51)에 고정된 피스톤(50b)이 축방향으로 슬라이딩할 수 있는 동시에 축둘레로 회전할 수 있도록 끼움결합되어 있다. 실린더 챔버에는 유체공급로(50c)로부터 유체가 공급된다.

도 1a에 도시된 작업물(W)의 가공은, 각 척 크로(11)에 의해 작업물(W)을 파지한 상태에서 수행된다. 이 때, 도 6b의 부분 확대도에 나타낸 바와 같이, 커플링 장치(1)의 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)의 각 외주에 위치하는 맞닿음부(33,34)가, 전체 둘레에 걸쳐 설치된 맞닿음면(33a,34a)에서 서로 접하기 때문에, 맞닿음부(33,34)의 내주측에 위치하는 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 톱니(31,32)가 외부로부터 완전히 차폐된 상태가 된다. 이 때문에, 가공시에 생기는 절삭가루 등의 이물이 톱니(31,32)의 맞물림부에 침입하는 것을 막을 수 있으며, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 원주방향 위치 및 축방향 위치가 정확하게 위치결정된 상태를 유지할 수가 있다. 또한, 제 1 부재(21) 및 제 2 부재(22)는 회전가능하게 지지된 부재, 즉, 회전체이며, 이 회전체인 제 1 부재(21) 및 제 2 부재(22)의 원주방향 위치를 정확하게 위치결정함으로써, 회전시의 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 위상 어긋남을 없애어 회전 정밀도를 향상시킬 수가 있다.

도 1a의 커플링 장치(1)를 구비한 선반은, 주축(2)으로부터 척(3)을 분리 및 연결하기가 용이하기 때문에, 작업물(W)에 따라 척(3)을 교환하는 것으로 한정하지 않고, 이하에 나타낸 바와 같은 운용이 가능해진다. 즉, 작업물(W)을 파지한 채 척(3)을 교환함으로써, 1개의 척(3)을 주축(2)에 장착하여 작업물(W)의 가공작업을 수행하는 동안에, 다른 척(3)에 대하여 작업물(W)의 탈부착 및 척(3)의 세정작업 등을 수행할 수 있다. 이로써, 가공능률의 향상을 꾀할 수 있다. 주축(2)으로부터 척(3)이 어긋난 상태에 있을 때에는, 각 척 크로(11)를 폐쇄하는 쪽으로 가압하는 척 크로 가압수단(15)의 힘에 의해 작업물(W)이 유지된다.

도 9a, 도 9b는 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸다. 본 커플링 장치(1)는 상기 실시형태와 달리, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재(21) 및 제 2 부재(22)의 대향면에서의 톱니(31,32) 열의 내주측에, 서로 축방향으로 마주하는 맞닿음면(33a',34a')을 갖는 맞닿음부(33',34')가 각각 설치되어 있다. 이 경우, 맞닿음부(33',34')는, 반드시 전체 둘레에 걸쳐 설치할 필요는 없다. 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 대향면에서의 톱니(31,32) 열의 외주측은, 제 1 부재(21) 또는 제 2 부재(22)에 부착된 시일부재(62)를 사이에 두고 맞닿는다. 도 9b의 예에서는 나사부재(63)에 의해, 제 1 부재(21)에 시일부재(62)가 부착되어 있다. 이와 같이, 톱니(31,32) 열의 외주측에 시일부재(62)를 설치하는 것에 의해서도, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 톱니(31,32)가 외부로부터 완전히 차폐된 상태로 할 수 있다. 이로써, 가공시에 생기는 절삭가루 등의 이물이 톱니(31,32)의 맞물림부에 침입하는 것을 막아, 제 1, 제 2 양 부재(21,22)의 원주방향 위치 및 축방향 위치가 정확하게 위치결정된 상태를 유지할 수 있다.

상기 이외에는 도 1∼도 5에 나타낸 실시형태와 같다. 동일 구성의 부위에 대해서는 동일 부호를 붙여 나타내었다. 단, 지면(紙面)의 사정상, 주요한 부위에만 부호를 붙였다.

상기 각 실시형태에서는, 본 발명의 커플링 장치(1)를 선반의 주축(2)과 척(3)을 연결하는 연결부에 이용한 예를 나타내었으나, 본 발명의 커플링 장치(1)는, 다른 공작기계 또는 그 이외의 기계에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 커플링 장치(1)의 제 1 부재(21) 및 제 2 부재(22)는 회전체가 아니어도 무방하다.

이상과 같이, 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태를 설명하였으나, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 각종 추가, 변경 또는 삭제가 가능하다. 따라서, 이러한 것도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

1 : 커플링 장치
2 : 주축
3 : 척
21 : 제 1 부재
22 : 제 2 부재
31,32 : 톱니
33,34 : 맞닿음부
33',34' : 맞닿음부
33a,34a : 맞닿음면
33a',34a' : 맞닿음면
35 : 부분절취부

Claims

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축방향으로 나란히 대향되며 상대적으로 축방향으로 이동시켜 서로 연결 및 분리시키는 제 1 부재 및 제 2 부재를 구비하고, 이들 양 부재의 대향면에, 서로 맞물려 양 부재의 원주방향의 위치결정을 수행하는 톱니의 열을 동심(同心)의 원주 상에 각각 설치하고, 또한 양 부재가 상기 톱니 열의 맞물림에 의해 연결된 상태에서 서로 축방향으로 마주하는 맞닿음면에서 맞닿아 양 부재의 축방향의 위치결정을 수행하는 맞닿음부를 각각 설치하며,
상기 제 1 부재 및 제 2 부재 중 어느 하나 또는 이들 양 부재에서의 상기 톱니에, 상기 톱니의 강성을 저하시키는 부분절취부(肉取部)를 형성한 커플링 장치.
제 3항에 있어서,
상기 부분절취부는 반경방향의 홈인 커플링 장치.
제 4항에 있어서,
상기 반경방향의 홈은 횡단면형상이 V자 형상의 홈인 커플링 장치.
제 4항에 있어서,
상기 반경방향의 홈은 홈 폭이 홈의 깊이방향으로 균일한 슬릿인 커플링 장치.
제 3항에 있어서,
상기 부분절취부는 상기 톱니의 내부에 형성된 반경방향으로 연장되는 관통구멍인 커플링 장치.
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