KR102103848B1 - 고속 탭 척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 회전에 특화된 고속 탭 척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 척 바디의 결합 및 분리가 용이하고 바디의 결합력 강화 및 공회전이 효과적으로 방지되는 고속 탭 척에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 일단에 구비된 개구부 및 내부에 구비된 장착부를 포함하는 하우징, 그리고 상기 개구부를 통해 상기 장착부에 삽입되는 삽입몸체, 상기 삽입몸체의 전단에 구비된 결합몸체 및 상기 삽입몸체와 결합몸체에 걸쳐 내부에 형성된 내장공간을 포함하는 바디, 그리고 상기 장착부에 삽입된 상기 삽입몸체의 이탈을 방지하는 결합유지수단, 그리고 상기 하우징과 상기 바디를 상호 고정하는 공회전방지수단을 포함한다.

Description

고속 탭 척{Tapping chuck}

본 발명은 고속 회전에 특화된 고속 탭 척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 척 바디의 결합 및 분리가 용이하고 바디의 결합력 강화 및 공회전이 효과적으로 방지되는 고속 탭 척에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 여러 개의 공구가 툴 박스에 구비되고, 특정 제어 명령에 의해 툴 박스의 공구들 중 특정한 공구가 선택되어 해당 작업을 수행하는데, 이 때 스핀들에 결합되어 특정 공구를 홀딩(Holding)하는 장치를 척(Chuck)이라고 한다.

척은 크게 하우징과 척 바디로 구성되며, 척 바디의 내부에는 콜릿이 삽입되고, 척 바디의 전단에는 조절캡이 결합되어, 조절캡에 의해 콜릿이 압박되면서 콜릿의 중심에 형성된 공구 결합공의 크기가 조절되면서 탭용 공구를 홀딩하게 된다.

이러한 척 중에서도 특히 고속 회전을 통해 탭을 형성하는 척을 고속 탭 척이라고 하는데, 고속 탭 척은 고속 회전 특성에 따라 하우징과 척 바디의 간의 결합이 견고하게 이루어져야 하는데, 하우징과 척 바디 간의 결합은 크게 바디의 전후 방향을 통제하는 이탈 방지 및 바디가 하우징으로부터 공회전 되지 않게 하는 공회전 방지가 있다.

탭 척에 관한 종래의 기술로, 등록특허 제10-1569085호(2015년11월09일)(이하 종래기술) 등이 있는데, 종래기술은 탭 척과 드릴 홀의 중심축이 어긋나 있거나, 탭 척에 대해 드릴 홀이 비스듬하게 되어 있어도 탭 척의 반경방향으로의 중심축 이동 메커니즘에 의해 탭과 드릴 홀 중심축을 일치시켜줌으로써 탭에 가해지는 충격을 완화시켜주고, 탭 가공 충격 완화부에 의해 탭 가공이 최저점에 도달하기 완료되기 직전과 드릴홀로부터 탭의 이탈을 위해 탭이 역회전을 시작하는 시점과 같이 탭의 회전과 진행 속도가 급격히 변화하는 과정에서 회전속도와 진행속도 간의 비동기로 인해 발생할 수 있는 충격을 흡수 및 완화하여, 공구의 파손 방지할 뿐만 아니라 공구 수명을 연장시키고 가공속도를 크게 높일 수 있는 기술을 제시하고 있다.

그러나 종래기술을 포함하는 종래의 기술들은 하우징과 바디로 구성되어 있지 않아서 척 바디의 탈착을 통한 공구 교환이 용이하지 않거나, 하우징과 바디 간의 결합이 견고하게 유지되지 못하여 고속 회전에 적합하지 않거나 또는 하우징과 바디 간의 결속이 견고하지 못하여 고속 회전 시에 바디가 헛도는 현상이 발생할 수 있는 등의 문제를 가지고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바디의 탈착을 통한 공구 교환이 용이함은 물론 그 결합 및 분리가 용이하게 이루어지고, 하우징과 바디 간의 결합이 견고하게 유지되어 바디의 이탈이 미연에 방지되며, 하우징과 바디 간의 결속이 견고하여 고속 회전 시에 바디가 헛도는 현상을 방지할 수 있는 고속 탭 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위한 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.

본 발명은, 일단에 구비된 개구부 및 내부에 구비된 장착부를 포함하는 하우징, 그리고 상기 개구부를 통해 상기 장착부에 삽입되는 삽입몸체, 상기 삽입몸체의 전단에 구비된 결합몸체 및 상기 삽입몸체와 결합몸체에 걸쳐 내부에 형성된 내장공간을 포함하는 바디, 그리고 상기 장착부에 삽입된 상기 삽입몸체의 이탈을 방지하는 결합유지수단, 그리고 상기 하우징과 상기 바디를 상호 고정하는 공회전방지수단을 포함한다.

또한 상기 결합유지수단은, 볼부재, 상기 삽입몸체의 둘레를 따라 형성되고 상기 볼부재의 외면에 상응하는 굴곡을 갖는 걸림홈, 상기 하우징의 내측면에서 외면까지 이어지게 형성되고 상기 볼부재의 직경에 상응하는 폭을 갖는 수용홈, 상기 수용홈에 삽입되어 상기 수용홈을 폐쇄하고 외측면에 공구 결합부를 갖는 볼트부재 및 상기 수용홈에 삽입되고 일단은 상기 볼부재에 타단은 상기 볼트부재에 접하는 스프링부재를 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

또한 상기 공회전방지수단은, 키부재, 상기 삽입몸체의 외면에 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 키부재의 직경에 상응하는 폭을 갖는 결속홈, 상기 하우징의 내측면에서 외면까지 이어지게 형성되고 상기 키부재의 직경에 상응하는 폭을 갖는 삽입홈 및 상기 삽입홈에 삽입되어 상기 삽입홈을 폐쇄하고 외측면에 공구 결합부를 갖는 볼트부재를 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

또한 상기 공회전방지수단은, 제2볼부재, 상기 삽입몸체의 외면에 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 제2볼부재의 외면에 상응하는 굴곡을 갖는 제2걸림홈 및 상기 하우징의 내측면에서 외면까지 이어지게 형성되고 상기 제2볼부재의 직경에 상응하는 폭을 갖는 제2수용홈을 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 상호 착탈 결합되는 하우징과 바디로 구성되기 때문에 바디의 탈착을 통한 공구 교환이 용이함은 물론 그 결합 및 분리가 매우 용이하게 이루어진다.

또한 장착부에 삽입된 삽입몸체의 이탈을 방지하는 결합유지수단을 통해 하우징과 바디 간의 결합이 견고하게 유지되어 바디의 이탈이 미연에 방지된다.

아울러 하우징과 바디를 상호 고정하는 공회전방지수단을 통해 하우징과 바디 간의 결속이 견고하게 함으로써 고속 회전 시에 바디가 헛도는 현상을 방지할 수 있다는 효과를 갖는다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 제1실시예에 관한 도면.
도 1은 결합 상태를 도시한 측면도.
도 2는 분리 상태를 도시한 측면도.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 제2실시예에 관한 도면.
도 3은 결합 상태를 도시한 측면도.
도 4는 볼트부재 등에 관한 상세도.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 제3실시예에 관한 도면.
도 5는 결합 상태를 도시한 측면도.
도 6은 분리 상태를 도시한 측면도.
도 7은 본 발명의 추가 실시예.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 고속 회전에 특화된 고속 탭 척에 관한 것으로, 특히 척 바디의 결합 및 분리가 용이하고 바디의 결합력 강화 및 공회전이 효과적으로 방지되는 고속 탭 척에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 고속 탭 척(이하 본 장치)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 장치는 크게 하우징(1), 하우징(1)의 전단에 결합되는 바디(2), 하우징(1)과 바디(2) 간의 결합을 유지시키는 결합유지수단(3) 및 하우징(1)의 회전 시에 바디(2)가 동반 회전하도록 하는 공회전방지수단(4)을 포함한다.

특히 본 장치는 고속 탭 척에 관한 것으로, 바디(2)에 결합되는 콜릿, 그리고 바디(2)의 전단에 결합되어 콜릿을 압박함으로써 콜릿의 공구 결합공의 크기를 조절하는 조절캡 등을 더 포함하는데, 이들 구성은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로, 구체적인 내용은 기 공지된 기술 및 통상의 기술자의 일반 상식을 따르는 것으로 한다.

또한 도 1, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 장치는 결합유지수단(3) 및 공회전방지수단(4)을 구성하는 각 구성들의 마감을 위해 하우징(1)의 외면에 구비되는 커버(6) 및 마찬가지로 하우징(1)의 외면에 구비되어 상기 커버(6)를 하우징(1)에 결합시키는 링(7)을 더 포함할 수 있는데, 이는 후술하는 볼트부재(34)를 채용하는 경우 생략되는 구성에 해당한다.

각 구성 별로, 하우징(1)은 본 장치의 외형에 해당하는 구성으로, 회전동력원을 제공하는 메인장치, 예를 들면 밀링 머신, 그라인딩 머신, MCT 등과 같은 메인장치에 결합되며, 메인장치로부터 회전동력원을 제공받아 회전한다. 이는 결국 하우징(1)에 결합된 바디(2)의 회전에 기여하며, 궁극적으로 바디(2)에 결합된 콜릿 및 이 콜릿에 결합된 공구의 회전에 기여한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(1)은 일단에 구비된 개구부(11) 및 내부에 구비된 장착부(12)를 포함한다.

개구부(11)는 바디(2)의 결합을 위한 삽입 시, 바디(2)가 초기 진입하는 부분으로, 일단에 구비되며, 보다 명확하게는 하우징(1)의 전단에 구비된다. 이는 도 1 내지 도 6을 기준으로 우측에 해달하며, 여기에서 전, 후의 개념은 공구의 결합 방향을 기준으로 한 것으로, 공구가 결합되는 부분을 전방으로 하였다.

그리고 장착부(12)는 바디(2)의 일부가 삽입되어 하우징(1)과 바디(2) 간의 결합을 제공하는 부분으로, 내부에 구비되며, 상기한 개구부(11)에 연통된다. 즉 바디(2)는 개구부(11)를 통해 장착부(12)로 진입하여 삽입 및 결합되는 것이다.

이러한 하우징(1)은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 이에 보다 구체적인 하우징(1)에 관한 내용은 기 공지된 기술 및 통상의 기술자의 일반 상식을 따르는 것으로 한다.

다음으로, 바디(2)는 하우징(1)에 결합되고 내부에 콜릿이 장착되는 구성으로, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 개구부(11)를 통해 장착부(12)에 삽입되는 삽입몸체(21), 삽입몸체(21)의 전단에 구비된 결합몸체(22) 및 삽입몸체(21)와 결합몸체(22)에 걸쳐 내부에 형성된 내장공간(23)을 포함한다.

구체적으로, 삽입몸체(21)는 바디(2) 중에서 하우징(1)의 내부, 즉 장착부(12)에 삽입되는 부분으로, 바디(2)의 후단부 구성에 해당하며, 그 형상은 장착부(12)의 형상에 상응하고, 단면 형상이 다각형 또는 원형으로 구성된 실린더 형상으로 구성될 수 있다.

그리고 결합몸체(22)는 공구를 파지하는 콜릿이 결합되는 부분으로, 바디(2)의 전단부 구성에 해당하고, 이에 삽입몸체(21)의 전단에 구비되며, 그 형태는 어느 한 형태로 특정되지 않으며, 콜릿의 내장 및 회전에 적합한 형태를 가지면 족하다.

그리고 내장공간(23)은 콜릿이 내장되는 공간에 해당하는 부분으로, 삽입몸체(21)와 결합몸체(22)에 걸쳐 형성되는데, 즉 내장공간(23)의 일부는 삽입몸체(21)에 또 다른 일부는 결합몸체(22)에 구비되며, 그 형상은 어느 한 형태로 특정되지 않고 콜릿의 외형에 따라 결정된다.

이러한 바디(2) 역시 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 이에 보다 구체적인 바디(2)에 관한 내용은 기 공지된 기술 및 통상의 기술자의 일반 상식을 따르는 것으로 한다.

다음으로, 결합유지수단(3)은 하우징(1)의 장착부(12)에 삽입된 바디(2)의 삽입몸체(21)의 이탈을 방지하는 구성으로, 장착부(12)에 삽입된 삽입몸체(21)가 장착부(12) 외부로 이탈되지 않도록 결합을 유지시키는 역할을 한다.

구체적으로, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 결합유지수단(3)은 크게 볼부재(31), 걸림홈(32), 수용홈(33)을 포함한다.

각 구성 별로 구체적으로 설명하면, 볼부재(31)는 하우징(1)과 바디(2) 간의 결합 유지에 직접 관여하는 구성으로, 일반적인 볼 형태로 구성된다.

그리고 걸림홈(32)은 볼부재(31)의 일부가 삽입되는 구성으로, 삽입몸체(21)의 둘레를 따라 형성되고, 볼부재(31)의 외면에 상응하는 굴곡을 갖는다. 도 2 [B]에서는 삽입몸체(21)가 걸림홈(32)에 의해 걸림홈(32)이 구비된 위치에서 직경이 급감하는 것을 알 수 있고, 이 걸림홈(32)이 벽면과 바닥면을 갖는 홈의 형상이 아닌 라운드 형상의 굴곡홈인 것을 알 수 있다.

그리고 수용홈(33)은 상기한 걸림홈(32)과 함께 볼부재(31)의 일부가 삽입되는 구성으로, 볼부재(31)의 직경에 상응하는 폭을 갖는다. 즉, 수용홈(33)은 볼부재(31)의 직경에 상응하는 폭을 갖는 공간의 개념이면 족하고, 상기한 걸림홈(32)과 같이 특별히 그 형상이 어느 한 형태로 한정되지 않는데, 바람직하게는 볼부재(31)의 직경에 상응하는 내경을 갖는 구멍의 형태로 실시될 수 있다. 상기 수용홈(33)에 삽입되는 볼부재(31)는 일부가 수용홈(33)의 외부(하우징(1)의 입장에서는 내측)로 노출되고, 그 노출된 일부가 걸림홈(32)에 삽입되게 되는 것이다.

이러한 결합유지수단(3)의 실시를 설명하면, 도 1, 도 3 및 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 바디(2)의 삽입몸체(21)가 하우징(1)의 장착부(12)에 삽입되는 과정에서, 바디(2)가 장착부(12) 내에서 후방으로 계속 이동함에 따라 걸림홈(32)이 볼부재(31)가 구비된 위치, 즉 수용홈(33)이 구비된 위치에 도달하게 되면, 삽입몸체(21)의 외면에 의해 움직임이 제한되던 볼부재(31)가 하강하여 그 일부가 걸림홈(32)에 삽입되게 되고, 이 때 볼부재(31)는 일부는 걸림홈(32)에 또 다른 일부는 수용홈(33)에 삽입된 상태로 배치되며, 볼부재(31)에 의한 걸림에 의해 바디(2)는 더 이상 전진 또는 후진하지 않고, 결과적으로 하우징(1)과 바디(2) 간의 결합이 그 상태로 유지된다.

추가로, 상기한 결합유지수단(3)의 실시에서, 볼부재(31)는 걸림홈(32) 측으로의 이동을 위한 외력이 부가되어야 하고, 걸림홈(32)에 삽입된 볼부재(31)가 걸림홈(32)에서 빠지지 않으면 바디(2)를 하우징(1)으로부터 분리할 수 없다는 문제가 발생한다. 본 발명은 이를 해결하기 위한 수단으로, 결합유지수단(3)이 수용홈(33)에 삽입되어 수용홈(33)을 폐쇄하고 외측면에 공구 결합부를 갖는 볼트부재(34) 및 수용홈(33)에 삽입되고 일단은 볼부재(31)에 타단은 볼트부재(34)에 접하는 스프링부재(35)를 더 포함하도록 구성하였다.

구체적으로, 볼트부재(34) 및 스프링부재(35)의 실시에 관한 제2실시예에 따르면, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 볼트부재(34)는 측면에 나사산이 구비되고, 외측면에 해당하는 상면에 회전을 위한 공구가 결합되는 공구 결합부를 구비하며, 수용홈(33)의 직경에 상응하는 외경을 갖는다. 이러한 볼트부재(34)는 공구에 의한 회전에 따라 수용홈(33) 내부에서 승강하는데, 볼트부재(34)의 승강에 따라 볼부재(31) 역시 함께 승강하게 되므로, 볼트부재(34)의 상승에 의해 볼부재(31)가 걸림홈(32)에서 빠져 나올 수 있고, 이에 따라 바디(2)가 하우징(1)으로부터 분리 가능하게 된다. 특히 볼트부재(34)는 하우징(1)의 외면으로 돌출된 부분이 없도록 하기 위해 헤드가 없는 무두볼트로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 스프링부재(35)는 수용홈(33)에 삽입되어 수용홈(33) 내부에 배치되고, 보다 명확하게는 볼부재(31)와 볼트부재(34)의 사이에 구비되며, 일단은 볼부재(31)에 타단은 볼트부재(34)에 접촉하도록 구비된다. 이러한 스프링부재(35)는 볼부재(31)를 밀어내는 역할을 하며, 이를 통해 볼부재(31)의 걸림홈(32) 측 이동을 위한 동력을 제공한다.

다음으로, 공회전방지수단(4)은 하우징(1)에 결합된 바디(2)가 하우징(1)과 동반 회전하도록 하기 위한 구성으로, 상기한 결합유지수단(3)은 하우징(1)과 바디(2) 간의 결합에 있어서, 바디(2)의 전후 방향 이동만을 제한하기 때문에, 이 상태에서 하우징(1)이 회전하면 바디(2)는 그대로 멈춰서 하우징(1)만 공회전 되는 문제가 발생한다. 공회전방지수단(4)은 하우징(1)과 바디(2)를 상호 고정함으로써 하우징(1) 또는 바디(2) 중 어느 하나에 회전력이 부가되어도 두 구성이 동반 회전할 수 있도록 한다.

도 1 내지 도 2는 공회전방지수단(4)에 관한 제1실시예를 도시하고 있고, 도 5 내지 도 6은 공회전방지수단(4)에 관한 제3실시예를 도시하고 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1실시예에 따른 공회전방지수단(4)을 제1공회전방지수단(4A), 제3실시예에 따른 공회전방지수단(4)을 제2공회전방지수단(4B)으로 명명하기로 한다.

먼저 제1실시예에 따른 공회전방지수단(4)인 제1공회전방지수단(4A)은 크게 키부재(41), 결속홈(42) 및 삽입홈(43)을 포함한다.

구체적으로, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 키부재(41)는 하우징(1)과 바디(2) 간의 고정 결합을 제공하는 구성으로, 다각형 또는 원형의 평단면 형상을 갖는 기둥체로 구성될 수 있으며, 일단은 결속홈(42)에 타단은 삽입홈(43)에 삽입된다. 이러한 키부재(41)는 후술하는 결속홈(42) 및 삽입홈(43)의 개수에 따라 단수 또는 복수로 구비된다.

그리고 결속홈(42)은 키부재(41)의 일부가 삽입되는 구성으로, 삽입몸체(21)의 외면에 적어도 하나 이상 구비되고, 키부재(41)의 직경에 상응하는 폭을 갖는다. 이러한 결속홈(42)은 다수 구비되는 경우에는 각 홈끼리 소정 간격으로 배치되는 것이 바람직한데, 이는 공회전을 방지하기 위한 지지력이 균형있게 작용하도록 하기 위함이며, 도 2 [B]에서는 삽입몸체(21)의 둘레를 따라 상호 120도의 간격으로 총 3개의 결속홈(42)이 구비된 실시를 확인할 수 있다.

그리고 삽입홈(43)은 키부재(41)의 또 다른 일부가 삽입되는 구성으로, 하우징(1)의 내측면에서 외면까지 이어지게 형성되고 키부재(41)의 직경에 상응하는 폭을 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 삽입홈(43)은 키부재(41)의 직경에 상응하는 폭을 갖는 공간의 개념이면 족하고, 특별히 어느 한 형태로 한정되지 않으며, 바람직하게는 키부재(41)의 직경에 상응하는 내경을 갖는 구멍의 형태로 실시될 수 있다. 상기 삽입홈(43)에 삽입된 키부재(41)는 일부가 삽입홈(43) 외부(하우징(1)의 입장에서는 내측)로 노출되고, 그 노출된 일부가 결속홈(42)에 삽입되게 되는 것이다.

추가로, 삽입홈(43)의 외측을 마감할 수 있는 구성을 더 필요로 하는데, 본 발명은 이를 위해 상기한 결합유지수단(3)에서와 같이 볼트부재(44)를 통해 삽입홈(43)의 외측을 마감하였다. 이러한 볼트부재(44)는 삽입홈(43)에 삽입되어 삽입홈(43)을 폐쇄하고 외측면에 공구 결합부를 갖는다. 이러한 볼트부재(44)는 상기한 결합유지수단(3)의 볼트부재(34)의 구성과 동일하므로, 중복 설명은 생략하기로 한다.

이러한 공회전방지수단(4)의 실시를 설명하면, 도 1 내지 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 바디(2)의 삽입몸체(21)가 하우징(1)의 장착부(12)에 삽입되는 과정에서, 상기한 결합유지수단(3)을 통해 이탈이 방지된 후, 키부재(41)를 삽입홈(43)을 통해 삽입하면, 그 단부가 결속홈(42)에 삽입되게 되고, 이후 볼트부재(44)를 통해 삽입홈(43)을 폐쇄하면 하우징(1)과 바디(2)가 키부재(41)에 의해 결속되어 동반 회전되게 된다.

다음 제3실시예에 따른 공회전방지수단(4)인 제2공회전방지수단(4B)은 크게 제2볼부재(46), 제2걸림홈(47), 제2수용홈(48)을 포함한다.(참고로, 제2공회전방지수단(4B)의 각 구성은 상기한 결합유지수단(3)의 구성과 구별하기 위해 제2로 명명하기로 한다.)

제2볼부재(46), 제2걸림홈(47) 및 제2수용홈(48)은 상기한 결합유지수단(3)의 구성과 동일한데, 다만 차이점은 제2걸림홈(47)은 공회전 방지를 위해 구비되는 것이어서 삽입몸체(21)의 둘레를 따라 형성되지 않고, 삽입몸체(21)의 외면에 적어도 하나 이상 구비되며, 이에 상응하여 제2수용홈(48) 역시 하우징(1)의 내측면의 둘레를 따라 구비되지 않고, 하나 이상 비연속적으로 구비된다.

그 외, 보다 구체적인 설명은 상기한 결합유지수단(3)의 특징 및 제1공회전방지수단(4A)의 특징을 참고하는 것으로 한다.

이와 같이 공회전방지수단(4)을 볼부재(31)를 통해 구현한 제2공회전방지수단(4B)은 바디(2)의 삽입 및 분리가 기둥 형태의 키부재(41)를 사용하는 경우에 비하여 보다 수월하게 이루어진다는 장점을 갖는다.

한편, 상기한 하우징(1)은 그 특성상 외부에 상시 노출되므로, 충격, 자상, 침습 등으로부터 보호될 필요가 있다. 본 발명은 하우징(1)에 관한 보호수단으로서, 하우징(1)의 외면에 구비되는 보호막(G)을 더 포함하되, 도 7에 도시된 바와 같이, 이 보호막(G)이 하우징(1)의 외면에 접하는 침투층(G1), 침투층(G1)의 상부에 구비된 발열층(G2) 및 발열층(G2)의 상부에 구비된 보호층(G3)을 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

이러한 보호막(G)은 자체적으로 완충 및 방수 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 특히 발열층(G2)에 전기를 인가하면 약 300℃로 발열되어 침투층(G1)이 용융되면서 외면의 미세공이나 미세굴곡 등을 채운 후에 소결됨으로써, 향상된 결합력을 가질 뿐만 아니라 들뜸 현상까지 방지하고, 이를 통해 보다 견고한 보호 및 방수를 제공한다.(첨부된 도면에는 미세공 및 미세굴곡이 과장되게 도시되어 있음)

구체적인 실시예로, 침투층(G1)은 폴리에틸렌 100 중량부 대비, 폴리비닐 아세테이트계 저수축제 20 중량부 및 수소첨가 로젠이스테르 수지와 폴리브텐을 포함하는 점착제 50 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 폴리에틸렌은 석유의 나프타로부터 분취되는 구성으로, 열가소성 수지로서 첨가되며, 방수성이 우수하다는 점과 약 130℃ 내외의 녹는점을 가진다는 점에서 채택되었다. 상기 침투층(G1)의 각 조성물은 이 폴리에틸렌 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 폴리비닐 아세테이트계 저수축제는 침투층(G1)의 소결 시에 과도하게 수축되어 들뜸이 발생하는 현상을 방지하기 위한 수축방지제로서 첨가된다. 이러한 폴리비닐 아세테이트계 저수축제는 20 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 수축 방지 효과가 부족하고, 상기 범위를 초과하는 경우 소결이 잘되지 않는 문제가 있다.

그리고 점착제는 침투층(G1)에 점착성을 부여하여 미세공, 미세굴곡 등에의 결착력을 강화하기 위해 첨가되는데, 특히 수소첨가 로젠이스테르 수지(Hydrogenated ester of Resin)와 폴리브텐(Polybutene)을 포함한다. 수소첨가 로젠이스테르는 초기점착성을 부여하면서 소결 후의 내열성이 기여하고, 폴리브텐은 점착성질을 부여한다. 이러한 점착제는 50 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 점착력이 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우 소결 후의 점착성이 급격하게 하락하는 문제가 있다.

상기 침투층(G1)은 폴리에틸렌이 용융될 수 있는 130℃ 이상의 온도 하에서 각 조성물들을 폴리에틸렌 용액에 투입하여 교반한 다음 소결하여 형성한다.

다음으로, 발열층(G2)은 이산화루테늄 100 중량부 대비, 은 200 중량부 및 이산화티타늄과 이규화몰리브덴을 포함하는 기능성 결착제 200 중량부를 포함한다. 이러한 발열층(G2)을 페이스트의 형태로 침투층(G1) 상부에 도포 시공되는 것을 특징으로 한다.

각 조성물 별로, 이산화루테늄은 백금족의 전이금속으로, 페이스트 형태의 발열층(G2)을 구성하기 위해 분말 형태로 구비된다. 이러한 이산화루테늄은 과도하게 사용되는 경우 발열온도가 너무 과하여 후술하는 보호층(G3)을 손상시킬 수 있기 때문에 발열층(G2) 전체 조성물 대비 20 중량%를 넘지 않는 것이 바람직하다. 상기 발열층(G2)의 각 조성물은 이 이산화루테늄 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 은(Ag)은 이산화루테늄과 마찬가지로 전이금속으로, 역시 페이스트 형태의 발열층(G2)을 구성하기 위해 분말 형태로 구비된다. 이러한 은은 200 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우 발열층(G2)이 전류 생성을 위한 충분히 낮은 저항값을 가지기 어려우며, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우 발열 온도가 과도해지는 문제가 있다.

그리고 기능성 결착제는 이산화루테늄 및 은의 결합을 위해 첨가되며, 부가적으로 구성 간의 분산을 용이하게 함과 더불어 발열 포화 시간 단축 및 발열 효과 지속을 제공한다. 기능성 결착제는 이산화티타늄과 이규화몰리브덴을 포함하는데, 이산화티타늄은 발열 효과 지속에 기여하고, 특히 이규화몰리브덴은 몰리브덴과 실리콘의 몰비가 1:2로 이루어진 화합물로서, 높은 융점을 가져 발열층(G2)의 발열 시에 발열층(G2)이 용융되는 것을 방지하고, 고온 하에서 실리카를 형성하여 발열 효과 지속은 물론 발열 포화시간을 상당히 단축시킨다. 이러한 기능성 결착제는 200 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우 효과 발현이 부족하고, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우 고온 발열 시의 전기 흐름이 불안정해지는 문제가 발생한다.

상기 발열층(G2)은 에틸렌글리콜(테르펜), 부틸칼비톨, 에틸셀로솔브, 에틸벤젠, 이소프로필벤젠, 메틸에틸케톤, 디옥산, 아세톤, 시클로헥사논, 3-메톡시부틸 아세테이트 등과 같은 유기용매에 상기 조성물들을 혼합한 후 혼련 과정을 거쳐 제조된다.

다음으로, 보호층(G3)은 부틸 합성고무 100 중량부 대비, 탄산칼슘과 벤토나이트를 포함하는 충진제 300 중량부, 나프텐 오일 100중량부 및 바륨알루미네이트와 지르코니아를 포함하는 내열제 50 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 부틸 합성고무는 적정 내한성과 내열성을 갖고, 비교적 고탄성을 구비하며, 단열 효과가 우수하다는 점에서 채용되었다. 상기 보호층(G3)은 부틸 합성고무 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 충진제는 탄산칼슘과 벤토나이트를 포함하는데, 탄산칼슘은 방수성을 부가하기 위해 사용되며, 벤토나이트는 양이온 교환능이 상대적으로 우수하여 견고한 결합이 가능하고, 보호층(G3)에 크랙이 발생하는 경우, 흡습을 통해 팽창하면서 누수를 막는 효과를 갖는다. 특히 충진제는 모두 결합력이 우수한 조성물로 구성되어 보호층(G3)과 침투층(G1) 간의 융화가 훌륭하게 이루어질 수 있다. 이러한 충진제는 특별히 그 사용량이 한정되지는 않으나, 결합력 증대 및 경제성 측면에서 300 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

그리고 나프텐 오일은 가소제로서 첨가되며, 고온에서의 증발 손실이 적고, 내한성이 우수하며, 탄성유지 효과를 부가할 수 있다는 점에서 채용되었다. 이러한 나프텐 오일은 100 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우 유연성 및 시공성이 저하되고, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우 점도가 과도하게 저하되어 발열층(G2)의 동작 시에 흘러내림이 발생하고 또한 보호층(G3)의 울음 현상이 발생하게 된다.

그리고 내열제는 발열층(G2)의 발열에 보호층(G3)이 용융되지 않고 견딜 수 있도록 내열 특성을 부가하기 위해 첨가되며, 특히 보호층(G3)이 300℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있도록 한다. 상기 내열제는 바륨알루미네이트와 지르코니아를 포함하는데, 바룸알루미네이트는 지르코니아를 기타 조성물과 결합시키는 결합재로서 부가되고, 지르코니아는 녹는점이 약 2700℃로, 급격한 온도 변화에 대한 저항성이 우수하며, 최소 1000 ℃ 이상의 고온 하에서도 낮은 열전도도와 내열성 및 내화성을 통해 보호층(G3)이 견딜 수 있도록 하기 위해 부가된다. 특히 상기 내열제에 의하여 보호층(G3)은 복수의 내부 기공을 갖게 되고, 이러한 기공들은 열전도도를 낮추고 내열성을 부가하게 된다. 이러한 내열제는 50 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나 사용되는 경우 내열 특성이 오히려 저하되는 현상이 나타났다.

상기 보호층(G3)은 각 조성물을 분말형태로 구비하여 나프텐 오일에 혼화하는 방식으로 제조되며, 필요에 따라 소정의 기능성 첨가제를 더 포함할 수도 있다.

상기 보호막(G)의 시공에 관한 실시예로, 미세공과 미세굴곡을 형성한 시험용 블록에 침투층(G1)을 적층하고, 그 상부에 발열층(G2)을 도포한 후, 그 상부에 보호층(G3)을 적층한 다음, 발열층(G2)에 전기를 인가하여 보호막(G)을 형성하였다. 보호막(G)이 형성된 시험용 블록을 잘라 단면을 확대 관찰한 결과, 미세공과 미세굴곡 내에 침투층(G1)이 침투되어 경화된 것을 확인할 수 있었다. 또한 형성된 보호막(G)에 크로스-컷(cross-cut) 시험, 스크래칭 시험, 물 분사를 통한 내부 침습도 시험을 수행한 결과, 박리율은 0.5% 미만이었으며, 파손율은 3% 미만이었고, 내부 침습이 전혀 검출되지 않았다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 하우징
11: 개구부 12: 장착부
2: 바디
21: 삽입몸체 22: 결합몸체
23: 내장공간
3: 결합유지수단
31: 볼부재 32: 걸림홈
33: 수용홈 34: 볼트부재
35: 스프링부재
4: 공회전방지수단
4A: 제1공회전방지수단 41: 키부재
42: 결속홈 43: 삽입홈
44: 볼트부재
4B: 제2공회전방지수단 46: 제2볼부재
47: 제2걸림홈 48: 제2수용홈

Claims (4)

1. 일단에 구비된 개구부(11) 및 내부에 구비된 장착부(12)를 포함하는 하우징(1);
   상기 개구부(11)를 통해 상기 장착부(12)에 삽입되는 삽입몸체(21), 상기 삽입몸체(21)의 전단에 구비된 결합몸체(22) 및 상기 삽입몸체(21)와 결합몸체(22)에 걸쳐 내부에 형성된 내장공간(23)을 포함하는 바디(2);
   상기 장착부(12)에 삽입된 상기 삽입몸체(21)의 이탈을 방지하는 결합유지수단(3); 및
   상기 하우징(1)과 상기 바디(2)를 상호 고정하는 공회전방지수단(4);
   을 포함하고,
   상기 결합유지수단(3)은,
   볼부재(31), 상기 삽입몸체(21)의 둘레를 따라 형성되고 상기 볼부재(31)의 외면에 상응하는 굴곡을 갖는 걸림홈(32), 상기 하우징(1)의 내측면에서 외면까지 이어지게 형성되고 상기 볼부재(31)의 직경에 상응하는 폭을 갖는 수용홈(33), 상기 수용홈(33)에 삽입되어 상기 수용홈(33)을 폐쇄하고 외측면에 공구 결합부를 갖는 볼트부재(34) 및, 상기 수용홈(33)에 삽입되고 일단은 상기 볼부재(31)에 타단은 상기 볼트부재(34)에 접하는 스프링부재(35)를 포함하고,
   상기 공회전방지수단(4)은, 제2볼부재(46), 상기 삽입몸체(21)의 외면에 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 제2볼부재(46)의 외면에 상응하는 굴곡을 갖는 제2걸림홈(47), 상기 하우징(1)의 내측면에서 외면까지 이어지게 형성되고 상기 제2볼부재(46)의 직경에 상응하는 폭을 갖는 제2수용홈(48) 및, 상기 제2수용홈(48)에 삽입되어 상기 제2수용홈(48)을 폐쇄하고 외측면에 공구 결합부를 갖는 볼트부재(44)를 포함하고,
   상기 볼트부재(34)(44)는 무두볼트로 구성되고,
   상기 제2걸림홈(47)은 상기 삽입몸체(21)의 둘레를 따라 둘 이상이 비연속적으로 구비되되,
   상기 삽입몸체(21)의 둘레를 따라 상호 120도의 간격으로 구비되는 것을 특징으로 하는 고속 탭 척.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징(1)의 외면에 구비되는 보호막(G)을 더 포함하되,
   상기 보호막(G)은 상기 하우징(1)의 외면에 접하는 침투층(G1), 침투층(G1)의 상부에 구비된 발열층(G2) 및 발열층(G2)의 상부에 구비된 보호층(G3)을 포함하고,
   상기 침투층(G1)은 폴리에틸렌 100 중량부 대비, 폴리비닐 아세테이트계 저수축제 20 중량부 및 수소첨가 로젠이스테르 수지와 폴리브텐을 포함하는 점착제 50 중량부를 포함하고,
   상기 발열층(G2)은 이산화루테늄 100 중량부 대비, 은 200 중량부 및 이산화티타늄과 이규화몰리브덴을 포함하는 기능성 결착제 200 중량부를 포함하고,
   상기 보호층(G3)은 부틸 합성고무 100 중량부 대비, 탄산칼슘과 벤토나이트를 포함하는 충진제 300 중량부, 나프텐 오일 100중량부 및 바륨알루미네이트와 지르코니아를 포함하는 내열제 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 탭 척.
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