KR102086700B1 - 콜릿 척을 구비한 가공 장치 - Google Patents

Abstract

콜릿 척(50)과, 콜릿 척이 삽입되는 중공부(21)를 포함하는 헤드(20)와, 콜릿 척의 선단을 개폐하는 슬리브(30)를 갖는 가공 장치를 제공한다. 콜릿 척은, 후단(58)과, 원통형의 제1 외주면(57)과, 제1 외주면의 일부가 링형으로 함몰되어, 후단 측이 제1 테이퍼드면(56)이 된 오목부를 포함하고, 헤드는, 콜릿 척의 후단이 맞닿는 제1 베이스면(28)과, 콜릿 척의 제1 외주면과 접촉하는 원통형의 제1 내주면(24)과, 제1 내주면으로부터 헤드의 외주면을 향해 반경 방향으로 연장된 복수의 관통공으로서, 제2 테이퍼드면(46)을 구비한 복수의 로드형상 부재(42)가 각각 끼워 넣어지면, 콜릿 척의 오목부의 제1 테이퍼드면에 제2 테이퍼드면이 맞닿는 것에 의해 콜릿 척의 후단이 제1 베이스면에 맞닿아 콜릿 척이 헤드에 고정되는 복수의 관통공을 포함한다.

Description

콜릿 척을 구비한 가공 장치{PROCESSING DEVICE PROVIDED WITH COLLET CHUCK}

본 발명은, 콜릿 척(collet chuck)를 구비한 가공 장치에 관한 것이다.

일본 특개 제2000－218414호 공보에, 기존의 부품을 이용하여 필요한 최소한의 부품교환이나 개변(改變)으로 콜릿 척을 작업성 좋게 교환할 수 있는 콜릿 척 조인트 장치를 제공하는 것이 기재되어 있다. 회전가능한 원통형의 스핀들 본체에, 가공물(workpiece)을 유지할 수 있는 콜릿 척을 개폐가능하게 끼워 넣어 구성되는 이 콜릿 척 조인트 장치에 있어서는, 스핀들 본체 내에 진퇴운동가능하게 감입(嵌入)된 드로퍼(dropper)와, 상기 드로퍼에 연계하여 진퇴운동하는 조인트부와, 일단이 조인트부에 연계하여 상기 조인트부 측으로 바이어스(bias)되어 있고 타단(他端)이 콜릿 척의 개구부에 연계하여 진퇴운동하는 테이퍼드(tapered) 볼트를 구비하며, 콜릿 척은, 조인트부에 연계하는 테이퍼드 볼트의 상기 조인트부 측으로의 바이어스를 해제하고, 상기 조인트부와의 연계를 해제하여, 개구부로부터 테이퍼드 볼트를 떼어내는 것에 의해, 스핀들 본체에 탈부착가능하게 설치되어 있다.

일본 특개 제2000－218414호

한층 더 효율적으로 단시간에 교환이 가능한 콜릿 척을 장착한 가공 장치가 요구되고 있다.

본 발명의 하나의 양태는, 선단(先端) 측에서 가공물을 파지(把持)하는 콜릿 척과, 주축에 연결되는 헤드(head)로서, 콜릿 척이 삽입되는 중공부를 포함하는 헤드와, 콜릿 척의 선단을 개폐하는 슬리브(sleeve)를 갖는 가공 장치이다. 콜릿 척은, 후단과, 후단 측에 설치된 원통형의 제1 외주면, 제1 외주면의 일부가 링형으로 함몰되어 후단 측이 제1 테이퍼드면이 된 오목부를 포함한다. 헤드는, 중공부에 삽입된 콜릿 척의 후단이 맞닿는 제1 베이스면(基面)과, 중공부에 삽입된 콜릿 척의 제1 외주면과 접촉하는 원통형의 제1 내주면과, 제1 내주면으로부터 헤드의 외주면을 향해 반경 방향으로 연장된 복수의 관통공으로서, 제2 테이퍼드면을 구비한 복수의 로드형상(rod-shaped) 부재를 각각 끼워 넣으면, 중공부에 삽입된 콜릿 척의 오목부의 제1 테이퍼드면에 제2 테이퍼드면이 맞닿는 것에 의해 콜릿 척의 후단이 제1 베이스면에 맞닿아 콜릿 척이 헤드에 고정되는 복수의 관통공을 갖는다.

이 가공 장치에 있어서는, 반경 방향으로 열린 관통공에, 콜릿 척의 오목부의 테이퍼드면(제1 테이퍼드면)과 접하도록, 선단 또는 그에 가까운 개소(箇所)가 테이퍼드면(제2 테이퍼드면)이 된 로드형상 부재를 삽입하는 것에 의해 콜릿 척을 헤드에 장착할 수 있다. 또한, 로드형상 부재를 뽑는 것에 의해 콜릿 척을 헤드로부터 해방시킬 수 있다. 따라서, 콜릿 척의 후단 측의 제1 외주면의 외경을 슬리브의 내경보다 작게 하는 것에 의해, 로드형상 부재를 떼어내거나 부착하는 것만으로, 콜릿 척을 간단하게 헤드에 대해 탈부착할 수 있다. 이 때문에, 콜릿 척의 교환을 간단하게 단시간에 행하는 것이 가능해진다. 로드형상 부재는 헤드에 나사로 고정될 수 있는 것이어도 좋고, 핀 등의 잠금용의 부재를 이용하여 헤드에 고정할 수 있는 것이어도 좋다.

이 가공 장치에 있어서는, 측면이 테이퍼드된 링형의 홈(오목부)과, 홈에 들어가는 부분이 테이퍼드면이 된 로드형상 부재(스토퍼(stopper))를 조합하여 헤드에 콜릿 척을 고정한다. 따라서, 로드형상 부재를 관통공에 넣을 때 헤드와 콜릿 척간의 위치 정렬은 실질적으로 불필요하다. 또한, 테이퍼드면끼리의 조합으로 콜릿 척의 후단을 헤드의 제1 베이스면에 눌러 붙여 콜릿 척을 헤드에 고정한다. 이 때문에, 콜릿 척의 후단 전체 둘레와, 제1 베이스면의 전체 둘레가 기본적으로 가압된 상태로 콜릿 척이 주축과 함께 회전하여, 콜릿 척의 회전에 덜그럭거림(백래시)이 발생할 가능성은 적다. 게다가, 콜릿 척의 회전에 의해 느슨해질 것 같은 기구가 생략되어 있기 때문에, 가공 중에 콜릿 척은 헤드에 완전하게 고정된다. 이 때문에, 이 가공 장치에 의해, 정밀도가 높은 가공을 안정되게 행하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 상이한 양태의 하나는, 선단 측에서 가공물을 파지하는 콜릿 척으로서, 후단과, 후단 측에 설치된 원통형의 제1 외주면과, 제1 외주면의 일부가 링형으로 함몰되어 후단 측이 제1 테이퍼드면이 된 오목부를 갖는 콜릿 척이다. 콜릿 척은, 선단의 외경보다 제1 외주면의 외경이 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양태의 하나는, 주축에 연결되는 헤드이다. 이 헤드는, 콜릿 척이 삽입되는 중공부와, 콜릿 척의 선단을 개폐하는 슬리브와, 중공부에 콜릿 척을 삽입했을 때 콜릿 척의 후단이 맞닿는 제1 베이스면과, 중공부에 콜릿 척을 삽입했을 때 콜릿 척의 후단 측의 원통형의 제1 외주면과 접촉하는 원통형의 제1 내주면과, 제1 내주면으로부터 헤드의 외주면을 향해 반경 방향으로 연장된 복수의 관통공으로서, 제2 테이퍼드면을 구비한 복수의 로드형상 부재를 각각 끼워 넣으면, 중공부에 삽입된 콜릿 척의 오목부의 후단 측의 제1 테이퍼드면에 제2 테이퍼드면이 맞닿는 것에 의해 콜릿 척의 후단이 제1 베이스면에 맞닿아 콜릿 척이 헤드에 고정되는 복수의 관통공을 갖는다. 이 헤드와 상술된 콜릿 척을 갖고, 헤드의 중공부에 콜릿 척이 삽입된 가공 장치도 본건의 특허청구범위에 포함된다.

도 1은 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 가공 장치의 헤드의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 헤드로부터 콜릿 척을 떼어낸 상태를 나타내는 단면도이다.

도 1에, 콜릿 척을 구비한 가공 장치의 개략을 나타내고 있다. 가공 장치(1)는 전형적으로는 선반이며, 가공물(5)을 파지하여 선회시키는 선회 유닛(19)과, 파지된 가공물(5)을 가공하는 툴이 탑재된 툴 홀더(18)를 포함한다. 선회 유닛(19)은, 주축대(17)와, 주축대(17)에 회전가능하게 지지되며, 축선(12)을 따라 관통공(13)이 설치된 주축(10)과, 주축(10)을 회전구동하는 모터(15)를 포함한다. 관통공(13)은 가공물(5)의 공급로로서 기능한다. 선회 유닛(19)은, 공급로(13)로 연결되어(연통되어), 공급로(13)를 통해 공급된 가공물(5)을 파지하는 척(콜릿 척)(50)과, 콜릿 척(50)을 지지하고 주축(10)과 함께 회전하는 헤드(20)를 더 포함한다. 가공 장치(1)는, 가공물(워크피스(workpiece), 부재)(5)을, 공급로(12)를 통해 가공 장치(1)의 콜릿 척(50)과 반대쪽으로부터 공급하는 공급 유닛(16)을 더 포함한다.

도 2에 헤드 부분의 구성을 단면도에 의해 나타내고 있다. 도 3에, 콜릿 척(50)을 가공 장치(1)로부터 떼어낸 모습을 나타내고 있다. 가공 장치(1)는, 주축(10)의 한쪽의 끝에 부착되어, 주축(10)과 함께 회전하는 헤드(20)와, 헤드(20)에 수납된 콜릿 척(50)을 포함한다. 가공 장치(1)는, 축(13)을 따라 주축(10)을 관통하는 공급로(12)를 형성하는 중공의 공급용 슬리브(11)를 더 포함한다. 공급로(12)는 콜릿 척(50)에 도달한다. 가공 장치(1)에서는, 콜릿 척(50)에 의해 파지되는 가공물(워크피스, 부재)을 공급로(12)를 통해 가공 장치(1)의 콜릿 척(50)과 반대쪽으로부터 공급하는 것이 가능하다. 가공물을 콜릿 척(50)의 선단 측으로부터 공급해도 좋다.

헤드(20)는 전체가 원기둥형으로, 회전축(중심축)(13)을 따라 콜릿 척(50)을 수납하는 중공부(21)와, 헤드(20)의 선단(29)에 위치하도록 중공부(21)에 수납된 슬리브(30)를 포함한다. 슬리브(30)는, 중공부(21)에 수납된 콜릿 척(50)의 선단(59) 측에서 선단(59)을 향해 넓어지는 테이퍼드부(51)를 가이드하는 것에 의해 콜릿 척(50)을 개폐한다. 슬리브(30)의 내주면(31)은 헤드(20)의 선단(29) 측을 향해 넓어지는 테이퍼드형이다. 콜릿 척(50)의 테이퍼드부(51)의 외주면(52)을 따라 내주면(31)이 슬라이딩하도록 슬리브(30)를 앞뒤로 이동시키는 것에 의해, 콜릿 척(50)의 테이퍼드부(51)의 내주면(53)이 변형되어, 가공물을 파지하거나 떼어 놓거나(클램핑(clamp)하거나 언클램핑(unclamp)하거나) 할 수 있다.

콜릿 척(50)은 전체가 원통형으로 내부는 중공이며, 선단(59) 측에 테이퍼드부(51)를 포함한다. 콜릿 척(50)은, 후단(58) 측에, 원통형의 제1 외주면(57)과, 제1 외주면(57)의 일부가 링형으로 함몰되어 후단(58) 측이 후단(58)을 향해 외측으로 넓어지는 제1 테이퍼드면(56)이 된 오목부(55)를 포함한다. 제1 외주면(57)은, 중공부(21)에 콜릿 척(50)을 삽입할 때 중공부(21)의 내면(제1 내주면)(24)에 맞닿아, 콜릿 척(50)의 중심축(54)과 헤드(20)의 중심축, 즉, 주축(10)의 중심축(13)을 일치시키는 기준이 되는 면(제1 기준 외주면, 기준 외면, 베이스 외면)이다. 콜릿 척(50)을 중공부(21)에 셋팅(삽입, 수납)하면, 콜릿 척(50)의 후단(58)이 재료 공급용의 슬리브(11)의 선단(11a)에 면(面)하여, 공급로(12)를 통해 공급되는 가공물을 콜릿 척(50)의 내부로 원활하게 인도할 수 있게 되어 있다.

헤드(20)는, 게다가, 중공부(21)에 있어서, 중공부(21)에 수납 또는 삽입된 콜릿 척(50)의 후단(58)이 맞닿는 제1 베이스면(저면(底面), 단면(端面))(28)과, 중공부(21)에 있어서 콜릿 척(50)의 축정렬의 기준이 되는 제1 외주면(57)과 접촉하는 원통형의 제1 내주면(제1 기준 내주면)(24)과, 고정 기구(40)를 포함한다. 콜릿 척(50)을 중공부(21)에 수납하거나 삽입하는 경우에, 콜릿 척(50)의 제1 외주면(57)이 중공부(21)의 제1 내주면(24)과 접촉한다. 콜릿 척(50)의 제1 외주면(57)을 중공부(21)의 제1 내주면(24)에 접한 상태로 제1 내주면(24)을 따라 슬라이딩시키는 것에 의해, 이들 면(57 및 24)을 기준으로 하여, 콜릿 척(50)의 중심축(54)을 주축(10)의 중심축(13)에 일치시킨 상태로 콜릿 척(50)을 헤드(20)에 셋팅할 수 있다.

고정 기구(40)는, 기준이 되는 제1 내주면(24)으로부터 헤드(20)의 외주면(27)을 향해 반경 방향으로 연장된 복수의 관통공(41)과, 복수의 관통공(41)에 각각 끼워 넣어지는 로드형상의 스토퍼(로드형상 부재)(42)를 포함한다. 복수의 관통공(41)으로서는, 3개 또는 4개 이상의 관통공(41)이 중심축(13)을 중심으로 회전 대칭의 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 120도 피치(pitch)로 3개의 관통공(41)을 배치하거나, 90도 피치로 4개의 관통공(41)을 배치할 수 있다. 관통공(41)의 수는 5개 이상이어도 좋다. 제1 내주면(24)의 주위에 배치되는 로드형상의 스토퍼(42)는, 선단(43)에 선단(43)을 향해 좁아지는 제2 테이퍼드면(46)을 포함한다. 제2 테이퍼드면(46)의 각도는, 콜릿 척(50)의 오목부(55)의 제1 테이퍼드면(56)의 각도와 공통되거나 대응하는 각도이다.

복수의 로드형상의 스토퍼(42)를 헤드(20)의 외주면(27)으로부터 복수의 개소의 관통공(41)에 삽입하면, 선단(43)의 제2 테이퍼드면(46)이 중공부(21)에 수납(삽입)된 콜릿 척(50)의 오목부(55)의 제1 테이퍼드면(56)에 맞닿는다. 스토퍼(42)를 중심축(13)의 방향으로 삽입하는 것에 의해, 스토퍼(42)의 선단의 제2 테이퍼드면 (46)과 콜릿 척(50)의 오목부(55)의 제1 테이퍼드면(56)의 사이에서, 콜릿 척(50)을 중공부(21)의 뒤쪽으로 누르는 힘이 발생한다. 이 때문에, 콜릿 척(50)의 후단(58)은 중공부(21)의 제1 베이스면(저면, 단면)(28)에 눌려 콜릿 척(50)을 헤드(20)에 기계적으로 연결할 수 있다. 이 상태로 스토퍼(42)를 고정하는 것에 의해, 콜릿 척(50)을 헤드(20)와 함께 안정되게 회전시킬 수 있다. 스토퍼(42)의 일부에 수나사부(48)가 설치되어 있어, 관통공(41)의 외측에 설치된 너트부(47)를 통해 육각 렌치 등으로 나사로 고정하는 것에 의해, 콜릿 척(50)을, 그 후단(58)을 헤드(20)의 제1 베이스면(28)에 누른 상태로 헤드(20)에 고정할 수 있다. 스토퍼(42)를 고정하는 방법은 나사에 한정되지 않고, 핀을 이용한 잠금 기구 등이어도 좋다.

이 가공 장치(1)에 있어서는, 측면(56)이 테이퍼 형상인 링형의 홈(오목부)(55)과, 홈(55)에 들어가는 부분이 테이퍼드면(46)이 된 로드형상 부재(스토퍼)(42)를 조합하여 헤드(20)에 콜릿 척(50)을 고정한다. 따라서, 스토퍼(42)를 관통공(41)에 넣을 때, 헤드(20)와 콜릿 척(50)의 원주 방향의 위치정렬은 불필요하다.

또한, 테이퍼드면끼리(46 및 56)의 조합으로, 콜릿 척(50)의 후단(58)을 헤드(10)의 제1 베이스면(28)에 눌러 붙여 콜릿 척(50)을 헤드(20)에 고정한다. 이 때문에, 콜릿 척(50)의 후단(58)의 전체 둘레와, 헤드(20)의 제1 베이스면(28)의 전체 둘레가 가압(접합)된 상태로 콜릿 척(50)은 주축(10)과 함께 회전한다. 따라서, 콜릿 척(50)의 회전에 덜그럭거림이 발생하기 어렵다. 게다가, 콜릿 척(50)의 회전에 의해 느슨해질 것 같은 기구가 생략되어 있기 때문에, 가공 중에 콜릿 척(50)은 헤드(20)에 완전하게 고정된다. 이 때문에, 이 가공 장치(1)에 의해, 정밀도가 높은 가공을 안정되게 행할 수 있다.

헤드(20)는, 그 후방에서, 공급용 슬리브(11)와 연동하여 움직이는 구동 링(35)과, 구동 링(35) 및 슬리브(30)를 연결하는 연결 부재(36)를 포함한다. 개폐용의 슬리브(30)는, 중공부(21)와 연결되며, 헤드(20)의 선단(전방)(29)에 개구(開口)된 오목부(26)에 수납되어, 오목부(26)의 내주면(26a)과 슬리브(30)의 외주면(30a)이 접촉하면서 슬라이딩한다. 공급용 슬리브(11)를 드로워(drawer)로서 축(13)을 따라 앞뒤로 이동시키는 것에 의해, 슬리브(30)를 앞뒤로 이동시킬 수 있어, 콜릿 척(50)의 테이퍼드부(51)를 개폐할 수 있다.

이와 같이, 본 예시의 가공 장치(1)에 있어서는, 콜릿 척(50)의 수납부인 헤드(20)에 설치된 중공부(21)에 콜릿 척(50)을 삽입할 때, 중공부(21)의 제1 내주면(24)에 콜릿 척(50)의 제1 외주면(57)이 접하도록 슬라이딩시키는 것에 의해, 콜릿 척(50)의 중심축(54)과 주축(10)의 중심축(13)을 맞출 수 있다. 게다가, 관통공(41)을 통해 로드형상의 스토퍼(42)를 반경 방향으로 중심축(13)을 향해 삽입하는 것에 의해, 콜릿 척(50)을 중공부(21)의 후단의 베이스면(28)에 눌러 붙여 콜릿 척(50)을 헤드(20)에 고정할 수 있다.

한편, 콜릿 척(50)을 떼어낼 때는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수의 로드형상의 스토퍼(42)를 관통공(41)으로부터 떼어내거나, 혹은 스토퍼(42)의 선단(43)이 중공부(21)의 내주면(제1 내주면)(24)으로부터 후퇴할 때까지 스토퍼(42)를 외주면(27)의 방향으로 빼내는 것에 의해, 콜릿 척(50)을 헤드(20)의 중공부(21)로부터 매우 간단하게 떼어낼 수 있다. 따라서, 가공 장치(1)에서 척킹하는(클램핑하는) 가공물의 직경이 상이한 경우 등에, 콜릿 척(50)을 간단하게 단시간에 교환할 수 있다.

게다가, 콜릿 척(50)의 후단(후방)(58)의 제1 외주면(57)의 직경(외경)(R2)을 선단(전방)(59)의 테이퍼드부(51)의 최소 외경(R1)보다도 작게 하는 것에 의해, 외주면(57)의 외경(R2)을 슬리브(30)의 최소 내경(r1)보다도 작게 할 수 있다. 따라서, 슬리브(30)를 떼어내지 않아도, 헤드(20)에 대해 콜릿 척(50)을 탈부착할 수 있다. 이 때문에, 한층 더 단시간에 콜릿 척(50)을 교환할 수 있다.

덧붙여, 상기에서는 드로우 백형(drawback type)의 콜릿 척을 예로 설명하고 있지만, 정지형 콜릿, 푸시형(push type) 콜릿 등의 다른 타입의 콜릿 척이어도 좋다.

Claims (7)

1. 선단(先端) 측에서 가공물을 파지(把持)하는 콜릿 척(collet chuck)과,
   주축에 연결되는 헤드(head)로서, 상기 콜릿 척이 삽입되는 중공부(中空部)를 포함하는 헤드와,
   상기 콜릿 척의 선단을 개폐하는 슬리브(sleeve)를 갖고,
   상기 콜릿 척은,
   후단(後端)과,
   상기 후단 측에 설치된 원통형의 제1 외주면과,
   상기 제1 외주면의 일부가 링형으로 함몰되어, 상기 후단 측이 제1 테이퍼드면이 된 오목부를 포함하고,
   상기 헤드는,
   상기 중공부에 삽입된 상기 콜릿 척의 상기 후단이 맞닿는 제1 베이스면(基面)과,
   상기 중공부에 삽입된 상기 콜릿 척의 상기 제1 외주면과 접촉하는 원통형의 제1 내주면과,
   상기 제1 내주면으로부터 상기 헤드의 외주면을 향해 반경 방향으로 연장된 복수의 관통공으로서, 제2 테이퍼드면을 구비한 복수의 로드형상 부재를 각각 끼워 넣으면, 상기 중공부에 삽입된 상기 콜릿 척의 상기 오목부의 상기 제1 테이퍼드면에 상기 제2 테이퍼드면이 맞닿는 것에 의해 상기 콜릿 척의 상기 후단이 상기 제1 베이스면에 맞닿아 상기 콜릿 척이 상기 헤드에 고정되는 복수의 관통공을 포함하는, 가공 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 콜릿 척의 상기 제1 외주면의 외경은 상기 슬리브의 내경보다 작은, 가공 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 헤드에 나사로 고정되는(screwed) 부분을 포함하는 상기 복수의 로드형상 부재를 갖는, 가공 장치.
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