KR102130635B1 - 제진합금을 이용한 저진동 열박음척 - Google Patents

제진합금을 이용한 저진동 열박음척 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내부에 장착 공간이 형성된 홀더; 상기 장착 공간에 구비된 너트; 상기 너트에 단부가 나사 결합되는 콜렛; 및 상기 장착 공간을 형성하는 내부면과, 상기 콜렛 사이에 삽입되어, 상기 콜렛의 진동을 저감시키는 진동저감부를 포함하는 저진동 열박음척을 제공한다.

Description

제진합금을 이용한 저진동 열박음척{LOW VIBRATION SHRINK FIT CHUCK USING DAMPING ALLOY}
본 발명은 열박음척에 관한 것이다.
열박음척은 홀더와 홀더에 결합되는 콜렛을 포함하고, 홀더는 스핀들(spindle)에 결합되고 콜렛에는 공구가 열박음되어 고정된다. 따라서 스핀들이 회전하면 홀더 및 콜렛이 회전하고, 이때 콜렛에 고정된 공구가 회전하여 공작물을 가공할 수 있다.
도 1은 대한민국 등록실용신안 제20-0449752호의 열박음척의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 열박음척은, 홀더(10)와, 콜렛(20)을 포함하고, 상기 홀더(10)는 단부에 형성된 제1안착면(12)과 상기 제1안착면(12)에서 내측방향으로 형성된 제1 테이퍼면(13)를 포함하고, 상기 콜렛(20)은 제1 테이퍼면(13)에 면접촉된 상태로 삽입되는 제2 테이퍼면(21)과 제2 테이퍼면(21)에서 돌출되어 제1안착면(12)과 접촉되는 제2안착면(23)을 구비한 단턱부(24)를 포함한다.
이러한 열박음척은 콜렛(20)의 잦은 교환으로 인한 홀더(10)에 형성된 콜렛체결나사홈(14)와 콜렛(20)에 형성된 나사부(22)의 마모 및 공작물의 가공시 발생하는 열팽창, 회전력, 충격 등에 의한 변형 등으로, 열박음척을 반복적으로 사용할 경우, 진동이 증가하여 공작물의 정밀한 가공이 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 수명을 증가시킬 수 있는 제진 합금을 이용한 저진동 열박음척을 제공한다.
본 발명의 저진동 열박음척은, 내부에 장착 공간이 형성된 홀더; 상기 장착 공간에 구비된 너트; 상기 너트에 단부가 나사 결합되는 콜렛; 및 상기 장착 공간을 형성하는 내부면과, 상기 콜렛 사이에 삽입되어, 상기 콜렛의 진동을 저감시키는 진동저감부를 포함한다.
상기 장착 공간을 형성하는 내부면은, 상기 너트가 배치되는 제1공간을 형성하는 제1내부면과, 일측이 상기 제1공간을 향하여 좁아지는 제2공간을 형성하는 제2경사면을 구비한 제2내부면과, 상기 제2공간을 하여 좁아지는 제3공간을 형성하는 제3내부면을 포함할 수 있다.
상기 제2내부면과 상기 제3내부면 사이에 단차가 마련되도록 단차턱이 형성될 수 있다.
상기 진동저감부는, 내부에는 상기 콜렛이 접촉되어 관통하는 제1접촉공이 형성되고, 일면이 상기 너트와 접촉되는 제1슬리브와, 일면이, 상기 제1슬리브의 타면과 및 상기 제2경사면과 각각 접촉되며, 내부에는 상기 콜렛이 접촉되어 관통하는 제2접촉공이 형성된 제2슬리브와, 외면이 상기 제3내부면과 접촉되고 내면은 상기 제2슬리브 측으로 향할수록 좁아지는 제3접촉공을 형성하고, 일측이 단부면은 상기 단차턱과 이격된 제3슬리브를 포함할 수 있다.
상기 제3슬리브는 제진 합금으로 만들어진 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3슬리브의 외면에는 스파이럴 형상의 홈이 형성될 수 있다.
상기 제3슬리브의 외면에는 상기 제2슬리브 방향으로 길게 형성된 복수의 홈이 서로 이격되어 있을 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 저진동 열박음척은 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 수명을 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래의 열박음척의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저진동 열박음척의 사시도이고,
도 3은 도 1의 저진동 열박음척의 분해사시도이고,
도 4는 도 1의 저진동 열박음척의 단면도이고,
도 5는 도 1의 저진동 열박음척의 분해 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저진동 열박음척의 진동저감부를 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 저진동 열박음척의 진동저감부를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 저진동 열박음척을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저진동 열박음척의 사시도이고, 도 3은 도 1의 저진동 열박음척의 분해사시도이고, 도 4는 도 1의 저진동 열박음척의 단면도이고, 도 5는 도 1의 저진동 열박음척의 분해 단면도이다.
도 2내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저진동 열박음척(100)은 홀더(110)와, 너트(120)와, 콜렛(130)과, 및 진동저감부(140)를 포함한다.
상기 홀더(110)는 회전력을 발생시키는 스핀들(spindle)에 결합되어 회전될 수 있다.
그리고 상기 홀더(110)의 내부에는 상기 콜렛(130)이 장착되는 있는 장착 공간(111a)이 형성된다. 상기 장착 공간(111a)에는 상기 너트(120)가 고정된다.
공작물을 가공하는 공구가 열박음되는 상기 콜렛(130)은 상기 너트(120)에 의해 상기 홀더(110)에 결합된다.
따라서 상기 스핀들(spindle)이 회전축(X)을 중심으로 회전하면, 서로 결합된 상기 홀더(110), 상기 너트(120), 상기 콜렛(130) 및 공구도 상기 회전축(X)을 중심으로 회전될 수 있다.
예컨대, 상기 콜렛(130)에는 엔드 밀(end mill)이 열박음될 수 있고, 스핀들(spindle)이 회전하면 상기 홀더(110) 및 상기 콜렛(130)은 엔드 밀(end mill)이 회전되고, 회전되는 엔드 밀(end mill)에 의해 공작물은 가공될 수 있다.
상기 장착 공간(111a)을 형성하는 내부면(112)은 제1내부면(1121)과, 제2내부면(1122)과, 제3내부면(1123)을 포함할 수 있다.
그리고 상기 콜렛(130)은 제1접촉면(131)과 제2접촉면(132)을 포함할 수 있다.
상기 제1접촉면(131)은 상기 너트(120)가 결합되는 측의 상기 회전축(X)과 평행한 상기 콜렛(130)의 외면을 의미한다.
그리고 상기 제2접촉면(132)은 상기 콜렛(130)이 공구와 결합되는 측의 상기 회전축(X)과 경사진 상기 콜렛(130)의 외면을 의미한다.
더 상세히 설명하면 상기 제2접촉면(132)은 상기 너트(120)을 향할 수록 상기 회전축(X)과 가까워지는 경사면을 의미한다.
상기 제1내부면(1121)은 상기 너트(120)가 배치되는 원기둥 형상의 제1공간(1111a)을 형성한다.
상기 너트(120)의 외면은 상기 제1내부면(1121)과 접촉된 상태로 고정될 수 있다.
상기 너트(120)에 상기 콜렛(130)이 결합되면 상기 제1공간(1111a)의 중심과 상기 콜렛(130)의 회전축(X)은 일치된다.
상기 제2내부면(1122)은 제2공간(1112a)을 형성하고, 상기 제2내부면(1122)은 상기 제2공간(1112a)의 일측이 상기 제1공간(1111a)을 향하여 좁아지도록 하는 제2경사면(1122s)을 구비한다.
상기 제3내부면(1123)은 상기 제2공간(1112a)을 하여 좁아지는 제3공간(1113a)을 형성할 수 있다.
그리고 상기 제2내부면(1122)과 상기 제3내부면(1123) 사이에는 단차가 형성되도록 단차턱(1124)이 마련될 수 있다.
한편, 상기 장착 공간(111a)에 고정된 상기 너트(120)에는 상기 콜렛(130)의 단부가 결합될 수 있다.
더 상세히 설명하면, 상기 콜렛(130)의 단부에는 나사산이 형성되어 상기 너트(120)에 나사 결합될 수 있다.
상기 진동저감부(140)는 상기 장착 공간(111a)을 형성하는 내부면(111a)과, 상기 콜렛(130) 사이에 삽입되어 상기 콜렛(130)이 회전할 때, 상기 콜렛(130)의 진동을 저감시킬 수 있다.
상기 진동저감부(140)는, 제1슬리브(141)와, 제2슬리브(142)와, 제3슬리브(143)를 포함할 수 있다.
상기 제1슬리브(141)의 내부에는 상기 콜렛(130)은 상기 제1접촉면(131)이 접촉되어 관통하는 제1접촉공(141h)이 형성되고, 상기 제1슬리브(141)은 제1일면(141a)이 상기 너트(120)와 접촉될 수 있다.
상기 제2슬리브(142)는 제2일면(142a)은 상기 제1슬리브(141)의 제1타면(141b)과 및 상기 제2경사면(1122s)과 각각 접촉되며, 내부에는 상기 콜렛(130)이 접촉되어 관통하는 제2접촉공(142h)이 형성된다.
그리고 상기 제3슬리브(143)의 제3외면(143a)은 상기 제3내부면(1123)과 면접촉되고, 상기 제3슬리브(143)의 제3내면(143b)은 상기 제2슬리브(142) 측으로 향할수록 좁아지는 제3접촉공(143h)이 형성할 수 있다.
상기 콜렛(130)의 상기 제2접촉면(132)은 상기 제3접촉공(143h)에 삽입되어 상기 제3슬리브(143)의 제3내면(143b)과 면접촉될 수 있다. 따라서, 상기 너트(120)에 상기 콜렛(130)의 단부가 나사결합될 때, 상기 콜렛(130)의 제2접촉면(132)과 상기 제3슬리브(143)의 제3내면(143b)과의 마찰력은 증가하고, 이에 따라 상기 제3내부면(1123)과 상기 제3외면(143a)과 상기 제3내부면(1123)의 마찰력도 증가한다.
한편, 상기 제3슬리브(143)의 일측 단부면(143c)은 상기 단차턱(1124) 및 상기 제2슬리브(142)는 제2타면(142b)과 이격되도록 배치된다. 따라서 상기 제3슬리브(143)와 상기 제2슬리브(142)가 서로 이격될 수 있다.
그리고 상기 제3슬리브(143)는 제진 합금으로 만들어진 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서 상기 제3슬리브(143)는 공작물 가공시 공구에 의해 상기 콜렛(130)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있고, 가공시간 증가, 충격, 열, 변형 등의 원인으로 인하여 공작물 가공시 상기 콜렛(130)의 진동이 증가한다고 하더라도 상기 제3슬리브(143)만 교체로 진동을 억제할 수 있다.
또한, 상기 제3슬리브(143)와 상기 제2슬리브(142)가 서로 이격되도록 배치되기 때문에, 공작물 가공시 상기 제3슬리브(143)와 상기 제2슬리브(142)의 열 변형에 대응할 수 있다.
한편, 상기 제3슬리브(143)는 제진 합금(damping alloy)으로 만들어지고, 상기 홀더(110) 및 상기 콜렛(130)은 스테인리스스틸로(SUS303)로 만들어진 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고 상기 제3슬리브(143)의 탄성계수는 상기 홀더(110) 및 상기 콜렛(130)의 탄성계수보다 65%~55%인 것을 특징으로 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저진동 열박음척의 진동저감부를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 저진동 열박음척의 진동저감부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 더 참조하면 상기 제3슬리브(143)의 외면에는 스파이럴 형상(S1)의 홈이 형성될 수 있다.
상기 제3슬리브(143)의 외면에는 상기 제2슬리브(142) 방향으로 길게 형성된 복수의 홈(S2)이 서로 이격되어 있을 것을 특징으로 할 수 있다.
실험예 1_감쇠비 실험
도 1에 도시된 종래의 열박음척(비교예 1)과, 본 발명의 실시예의 열박음척(실시예 1 내지 실시예 3)을 해머링 충격 실험을 통해 감쇠비를 측정하였다.
종래의 열박음척(비교예 1)의 홀더 및 콜렛은 스테인리스스틸(SUS303)으로 구성하고, 본 발명의 열박음척(실시예 1, 실시예 2, 실시예 3)의 홀더 및 콜렛을 스테인리스스틸(SUS303)로, 제3슬리브를 스테인리스스틸(SUS303)의 탄성계수의 65%~55%의 탄성계수를 가진 제진합금으로 구성하였으며, 홀더의 형상 및 장착공간의 크기 등은 동일하게 하였다.
실시예 1에서는 도 3에 도시된 제3슬리브가 장착되었고, 실시예 2에서는 도 6에 도시된 제3슬리브가 장착되었고, 실시예 3에서는 도 7에 도시된 제3슬리브가 장착되었다.
표 1은 비교예 1 및 실시예 1 내지 실시예 3의 각 주파수별 감쇠비를 나타낸 것이다.
비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3
0.0125 (1200 Hz) 0.0195 (1120 Hz) 0.0201 (1125 Hz) 0.0292 (1115 Hz)
0.0187 (1350 Hz) 0.0402 (1500 Hz) 0.0432 (1540 Hz) 0.0658 (1830 Hz)
0.0216 (2000 Hz) 0.0326 (1850 Hz) 0.0386 (1850 Hz) 0.0375 (2000 Hz)
모든 주파수에서 비교예 1보다 실시예 1 내지 실시예 3에서 모두 감쇠비가 개선되었고, 특히 실시예 3에서 가장 좋은 감쇠비가 측정되었다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
그리고 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 저진동 열박음척
110: 홀더
120: 너트
130: 콜렛
140: 진동저감부

Claims (7)

  1. 내부에 장착 공간이 형성된 홀더;
    상기 장착 공간에 구비된 너트;
    상기 너트에 단부가 나사 결합되는 콜렛; 및
    상기 장착 공간을 형성하는 내부면과 상기 콜렛 사이에 삽입되어, 상기 콜렛의 진동을 저감시키는 진동저감부를 포함하고,
    상기 장착 공간을 형성하는 내부면은,
    상기 너트가 배치되는 제1공간을 형성하는 제1내부면과,
    일측이 상기 제1공간을 향하여 좁아지는 제2공간을 형성하는 제2경사면을 구비한 제2내부면과,
    상기 제2공간을 향하여 좁아지는 제3공간을 형성하는 제3내부면을 포함하고,
    상기 제2내부면과 상기 제3내부면 사이에 단차가 마련되도록 단차턱이 형성되고,
    상기 진동저감부는,
    내부에는 상기 콜렛이 접촉되어 관통하는 제1접촉공이 형성되고, 일면이 상기 너트와 접촉되는 제1슬리브와,
    일면이, 상기 제1슬리브의 타면과 및 상기 제2경사면과 각각 접촉되며, 내부에는 상기 콜렛이 접촉되어 관통하는 제2접촉공이 형성된 제2슬리브와,
    외면이 상기 제3내부면과 면접촉되고, 내면은 상기 제2슬리브 측으로 향할수록 좁아지는 제3접촉공을 형성하고, 일측 단부면은 상기 단차턱 및 상기 제2슬리브의 타면과 각각 이격된 제3슬리브를 포함하고,
    상기 콜렛은,
    상기 제3접촉공에 삽입되어 상기 제3슬리브의 내면과 면접촉하는 제2접촉면을 포함하고,
    상기 제3슬리브는 제진 합금으로 만들어지고, 상기 홀더 및 상기 콜렛은 스테인리스스틸(SUS303)로 만들어지고,
    상기 제진 합금의 탄성계수는 상기 스테인리스스틸(SUS303)의 탄성계수의 65%~55%인 것을 특징으로 하는 저진동 열박음척.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서
    상기 제3슬리브의 외면에는 스파이럴 형상의 홈이 형성된 저진동 열박음척.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3슬리브의 외면에는 상기 제2슬리브 방향으로 길게 형성된 복수의 홈이 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 저진동 열박음척.
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