KR102349197B1 - 댐핑 장치 및 그러한 댐핑 장치를 구비한 툴-홀딩 장치 - Google Patents

댐핑 장치 및 그러한 댐핑 장치를 구비한 툴-홀딩 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작물의 가공 중에 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10)의 진동을 댐핑하기 위한 댐핑 장치에 관한 것이다. 댐핑 장치(25)는 제1 단부(39, 40)를 갖는 댐핑 본체(38)를 포함하고, 각각의 댐핑 디바이스(47, 48)가 2개의 단부 상에 배열되고, 댐핑 디바이스는, 댐핑 본체(38)에 강체 연결된 베어링 핀(51), 및 원주방향으로 베어링 핀(51)을 둘러싸는 베어링 부시(64)를 포함하고, 댐핑 유체로 충전된 환형 공간(71)이 베어링 핀(51)과 베어링 부시(64) 사이에 배열되고, 환형 공간(71)은, 2개의 탄성 변형 가능 밀봉 링(73, 74)에 의해서 축방향으로 밀봉된다. 사용자에 의한 수작업 조정이 없이 효과적인 진동 댐핑을 달성하기 위해서, 2개의 밀봉 링(73, 74)의 각각은 제1 및 제2 접경 영역(76, 77)뿐만 아니라 탄성적인 중간 영역(78)을 포함하고, 제1 접경 영역(76)은 베어링 핀(51)에 재료 결합되고 제2 접경 영역(77)은 베어링 부시(64)에 재료 결합되며, 중간 영역(78)은 2개의 접경 영역(76, 77) 사이에 배열되고 베어링 핀(51)에 대해서 그리고 베어링 부시(64)에 대해서 탄성적으로 변형될 수 있다. 또한, 상기 종류의 댐핑 장치(25)를 갖는 툴-홀딩 장치(10)가 제시된다.

Description

댐핑 장치 및 그러한 댐핑 장치를 구비한 툴-홀딩 장치
본 발명은 공작물의 가공 중에 툴-홀딩(tool-hoding) 장치의 진동을 피동적으로 댐핑하기 위한 댐핑 장치에 관한 것으로서, 상기 댐핑 장치는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 댐핑 본체를 포함하고, 각각의 댐핑 디바이스는 2개의 단부에 배열되고, 댐핑 디바이스는, 댐핑 본체에 강체 연결된(rigidly connected) 베어링 핀, 및 원주방향으로 베어링 핀을 둘러싸는 베어링 부시를 포함하고, 댐핑 유체로 충전된 환형 공간이 베어링 핀과 베어링 부시 사이에 배열되고, 환형 공간은, 댐핑 장치의 길이방향 축과 관련하여 서로로부터 축방향 거리를 두고 배열된 2개의 탄성 변형 가능 밀봉 링에 의해서 밀봉된다.
공작물, 특히 금속으로 제조된 공작물을 가공하기 위해서, 기계 도구의 기계 스핀들에 직접적으로 또는 별도의 인터페이스 부품을 이용하여 커플링될 수 있고 공작물을 가공하기 위한 도구, 예를 들어 선반 도구, 보어링 도구, 또는 밀링 도구를 보유할 수 있는 툴-홀딩(tool-hoding) 장치가 이용된다. 상기 종류의 툴-홀딩(tool-hoding) 장치는 보어링 막대의 형태로 구성될 수 있다. 툴-홀딩(tool-hoding) 장치는, 직경의 몇 배인 길이를 가질 수 있다. 이는 툴-홀딩(tool-hoding) 장치의 강성도 감소를 초래하고, 공작물의 가공 중에 툴-홀딩(tool-hoding) 장치의 진동 유발 결과를 초래할 수 있다. 상기 진동은 툴-홀딩(tool-hoding) 장치에 배열된 도구에 전달될 수 있고 가공 품질을 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 진동은 공작물의 표면 품질을 저하시킬 수 있고, 또한 치수적으로 불안정한 공작물을 초래할 수 있다. 또한, 도구가 상기 진동에 의해서 손상될 수 있다.
상기 진동을 상쇄하기 위해서, 툴-홀딩(tool-hoding) 장치 내로 통합될 수 있는, 진동을 피동적으로 댐핑하기 위한 댐핑 장치가 알려져 있다. 이를 위해서, 툴-홀딩(tool-hoding) 장치는, 댐핑 장치가 내부에 배열될 수 있는 공동을 포함할 수 있다. US 3,774,730 A에서, 원통형 댐핑 본체를 가지는 댐핑 장치가 이러한 목적을 위해서 제안되며, 원통형 댐핑 본체의 단부는 원통형 원뿔형 구성이고 그 각각은, O-링이 내부에 배열되는 원주방향을 따른 원주방향 환형 홈을 포함한다. 댐핑 본체의 장착은 탄성적으로 구성된 O-링에 의해서 이루어지고, 각각의 O-링은 댐핑 본체로부터 먼쪽의 그 외부 측면으로 댐핑 장치의 압력 판에 반하여 접경된다. 2개의 압력 판 중 하나는 축방향으로 이동 가능하도록 장착되고, 조정 나사에 의해서 댐핑 본체에 대해서 변위될 수 있고 그에 의해서 O-링에 작용하는 편향을 변경할 수 있다. 이는 댐핑 장치의 댐핑 특성의 변화를 초래한다. 최적의 편향 조정은 효과적인 진동 댐핑을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 편향을 조정하는 것은 종종 사용자에게 어렵고 오정렬 위험을 수반한다.
US 7,661,912 B2에서, 툴-홀딩(tool-hoding) 장치의 피동적 진동 댐핑을 위해서, 댐핑 본체의 제1 단부 및 제2 단부에서 각각의 댐핑 디바이스를 지탱하는(bear), 댐핑 본체를 갖는 댐핑 장치가 제안된다. 각각의 댐핑 디바이스는, 댐핑 본체에 강체 연결되고 베어링 부시에 의해서 원주방향으로 둘러싸이는 베어링 핀을 갖는다. 베어링 부시는, 베어링 핀과 베어링 부시 사이에 환형 공간이 형성되도록, 베어링 핀으로부터 반경방향 거리를 두고 배열된다. 환형 공간은 점성 댐핑 유체를 수용하고 서로 축방향 거리를 두고 배열되는 2개의 밀봉 링에 의해서 축방향으로 밀봉된다. O-링들 사이의 축방향 거리를 설정하는 것에 의해서, 댐핑 장치의 댐핑 특성이 조정될 수 있다. 최적의 조정에서, 효과적인 진동 댐핑이 달성될 수 있으나, 댐핑 장치의 이러한 종류의 실시예에서도 오정렬 위험이 존재한다.
그에 따라, 본 발명의 목적은, 사용자에 의한 수작업 조정이 없이도 효과적인 진동 댐핑이 달성될 수 있는 방식으로, 도입부에서 설명된 종류의 댐핑 장치를 추가적으로 개발하는 것이다.
이러한 목적은 일반적인 종류의 댐핑 장치에서 본 발명에 따라 달성되고, 여기에서 2개의 밀봉 링의 각각은 제1 접경 영역 및 제2 접경 영역뿐만 아니라 탄성적인 중간 영역을 포함하고, 제1 접경 영역은 베어링 핀에 재료적으로 결합되고 제2 접경 영역은 베어링 부시에 재료적으로 결합되며, 중간 영역은 2개의 접경 영역 사이에 배열되고 베어링 핀에 대해서 그리고 베어링 부시에 대해서 탄성적으로 변형될 수 있다.
본 발명에 따른 댐핑 장치에서, 피동적인 진동 댐핑은 탄성적으로 변형 가능한 밀봉 링 및 댐핑 유체의 조합을 이용하는 것에 의해서 달성된다. 밀봉 링은 이중 기능을 가지며, 말하자면, 쌍-방식으로(pair-wise), 댐핑 유체를 수용하는 환형 공간을 밀봉하는 기능, 그리고 댐핑 장치의 댐핑 특성에 영향을 미치는 탄성 효과를 제공하는 다른 기능을 갖는다. 밀봉 링을 베어링 핀 및 베어링 부시에 재료 결합하는 것은, 밀봉 유체로 충전된 환형 공간이 신뢰 가능하게 밀봉될 수 있다는 장점을 갖는다. 밀봉 본체의 진동의 영향 하에서도, 댐핑 유체가 환형 공간의 외부로 누출될 수 있는 위험이 실질적으로 존재하지 않는다.
또한, 밀봉 링이 베어링 핀에 재료 결합된 제1 접경 영역, 베어링 부시에 재료 결합된 제2 접경 영역, 및 접경 영역들 사이에 배열된 중간 영역을 가지는 경우에, 재료 결합은, 댐핑 장치의 댐핑 특성이 계산될 수 있고 그에 따라 예측 가능하고 재현될 수 있다는 장점을 갖는다. 제1 접경 영역은 밀봉 링의 내측에서 링 상에 배열되고, 제2 접경 영역은 밀봉 링의 외측에서 링 상에 배열된다.
제1 접경 영역은 바람직하게 베어링 핀의 수용 홈 내로 들어 간다.
제2 접경 영역은 바람직하게 베어링 부시의 수용 홈 내로 들어 간다.
베어링 핀 및 베어링 부시 각각에 대한 접경 영역의 재료 결합으로 인해서, 2개의 접경 영역은 밀봉 링의 탄성 효과에 약간의 기여만을 한다. 밀봉 링의 탄성 효과는, 주로, 2개의 접경 영역 사이에서 반경방향으로 그리고 그에 따라 링 내측과 링 외측 사이의 영역 내에 배열되는 중간 영역에 의해서 보장된다.
중간 영역이 베어링 핀의 수용 홈 내로 들어가지 않도록 그리고 베어링 부시의 수용 홈 내로 들어가지 않도록 하는 방식으로, 밀봉 링이 특히 구성될 수 있다.
중간 영역은 베어링 핀에 대해서 그리고 베어링 부시에 대해서 변형될 수 있고 미리 계산될 수 있는 탄성 효과를 제공하며, 예를 들어 댐핑 본체의 질량, 사용되는 댐핑 유체의 종류, 그리고 환형 공간의 길이 및 폭과 같은, 또한 미리 계산될 수 있고 미리 결정될 수 있는 추가적인 영향 변수와 조합되어, 댐핑 장치의 댐핑 특성을 결정한다. 그에 따라 본 발명에 따른 댐핑 장치의 댐핑 특성은 댐핑 장치의 공장에서 미리 결정될 수 있고, 사용자에 의한 개별적인 댐핑 장치의 수작업 조정은 필요치 않다. 댐핑 장치는 실질적으로 일정한 댐핑 특성을 가지고 대량 생산될 수 있다.
댐핑 디바이스의 밀봉 링의 접경 영역과 베어링 핀 및 베어링 부시 사이의 재료 결합은, 각각, 예를 들어, 베어링 핀에 각각 접착 결합된 밀봉 링의 제1 접경 영역에 의한 그리고 베어링 부시에 각각 접착 결합된 밀봉 링의 제2 접경 영역에 의한 접착 결합의 형태로 구성될 수 있다.
밀봉 링의 접경 영역은, 횡단면에서, 다각형의 형상, 예를 들어 특히 삼각형 또는 사변형의 형상을 형성할 수 있다. 밀봉 링의 접경 영역은, 예를 들어, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 또는 다이아몬드-형상의 횡단면이 되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 밀봉 링의 2개의 접경 영역은, 횡단면에서, 원형 단면의 형상을 갖는다. 그에 따라, 이들은 바람직하게 원형 원호 및 코드(chord)에 의해서 경계 지어지는 원의 부분적 지역을 각각 형성한다. 원형 원호를 따라, 밀봉 링이 베어링 핀에 그리고 베어링 부시에 각각 재료 결합될 수 있다. 특히, 접경 지역이 원형 원호를 따라 연장될 수 있고, 접경 지역을 이용하여, 밀봉 링이, 면적 접촉으로, 베어링 핀에 반하여 그리고 베어링 부시에 반하여 각각 접경된다. 밀봉 링의 중간 영역은 코드와 인접할 수 있다.
접경 영역의 원형 원호가 적어도 120°의 각도 범위에 걸쳐, 바람직하게 150° 내지 180°의 각도 범위에 걸쳐 연장되는 경우에 특히 유리하다. 180°의 각도 범위에서, 밀봉 링의 접경 영역은, 횡단면에서, 반원형 구성이다.
밀봉 링의 2개의 접경 영역들이 동일한 구성인 경우가 유리하다.
접경 영역의 각각은 바람직하게 베어링 핀의 그리고 베어링 부시의 환형 홈에 의해서 각각 수용된다. 환형 홈은, 예를 들어, 횡단면에서, U-형상 또는 C-형상의 구성일 수 있다.
접경 영역이, 면적 접촉으로, 각각의 환형 홈의 벽에 반하여 접경되는 경우가 바람직할 수 있다. 환형 홈의 횡단면적은 유리하게, 환형 홈 내로 들어가는 접경 영역의 횡단면적에 상응한다.
2개의 접경 영역 사이에 배열되는 탄성적 중간 영역은 미리 결정될 수 있는 횡단면 기하형태를 가지며, 이는 댐핑 장치의 댐핑 특성의 계산을 단순화한다. 예를 들어, 횡단면에서 사다리꼴 또는 통-형상인 구성이 되도록 탄성적 중간 영역이 제공된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 탄성적 중간 영역은 횡단면에서 직사각형 또는 정사각형 구성이다.
이미 언급한 바와 같이, 댐핑 본체의 단부에 각각 배열된 댐핑 디바이스는, 댐핑 본체에 강체 연결된 베어링 핀을 포함한다.
베어링 핀은 하나의 단편으로 댐핑 본체에 연결될 수 있고, 즉 댐핑 본체와 함께, 베어링 핀은 동일 재료로 이루어진 1-단편 구성요소를 형성한다.
대안적으로, 베어링 핀은, 댐핑 본체에 기게적으로 연결된 분리된 구성요소를 형성할 수 있다. 특히, 베어링 핀이 댐핑 본체에 나사체결될 수 있다.
베어링 핀은, 댐핑 본체보다 더 비용-효과적인 재료로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 베어링 핀이 강으로 이루어질 수 있다.
공작물의 가공 중에, 댐핑 본체는, 댐핑 장치의 길이방향 축과 관련하여 축방향 및 반경방향 모두로 진동한다. 진동은 댐핑 본체로부터 상기 댐핑 본체에 강체 연결된 베어링 핀까지 전달된다. 베어링 핀으로부터, 진동은 밀봉 링 및 댐핑 유체를 통해서 베어링 부시까지 전달될 수 있고, 베어링 부시에서 진동이 댐핑된다.
축방향 배향 진동의 전달에서, 밀봉 링은, 축방향 진동의 진폭에 따라 달라지는 전단 응력을 받는다. 전단 부하를 제한하기 위해서, 베어링 부시가, 적어도 0.3 mm이고 1 mm 이하인 댐핑 본체로부터의 거리에서 축방향으로 배열되는 것이 유리하다.
특히, 베어링 부시와 댐핑 본체 사이의 축방향 거리가 0.3 mm 내지 0.8 mm, 예를 들어 0.5 mm 내지 0.6 mm인 것이 제공될 수 있다.
축방향으로 제한된 댐핑 본체와 베어링 부시 사이의 거리의 제공은, 툴-홀딩(tool-hoding) 장치의 공동 내에 고정될 수 있는 베어링 부시가, 축방향 진동이 매우 큰 진폭을 가질 때 댐핑 본체가 타격하는 정지부를 형성하도록 보장한다. 그에 의해서, 탄성적으로 변형 가능한 밀봉 링의 전단 응력이 제한된다.
댐핑 장치에 의해서 축방향 진동을 효과적으로 댐핑시키는데 있어서, 댐핑 본체와 베어링 부시 사이의 0.3 mm의 최소 거리가 유리한 것으로 입증되었다.
환형 공간을 축방향으로 각각 경계 짓는 밀봉 링은 바람직하게 탄성적으로 변형 가능한 재료로, 특히 탄성중합체 재료로 이루어진다.
밀봉 링이 실리콘 재료로 이루어지는 것이 유리하다. 실리콘 재료는 상당한 온도 안정성을 가지며, 그에 따라 밀봉 링은, 밀봉 본체의 진동에 의해서 유발되는 온도 부하를 신뢰 가능하게 견딘다.
댐핑 유체는 바람직하게 실리콘 오일이다.
댐핑 본체는 바람직하게 중금속, 특히 복합 재료 형태의 중금속으로 구성된다.
댐핑 본체는 바람직하게 적어도 90%의 텅스텐 함량을 갖는다.
댐핑 본체의 밀도는 유리하게 적어도 17 g/cm3이다.
각각의 댐핑 디바이스의 2개의 밀봉 링이 동일한 구성인 것이 제공될 수 있다.
댐핑 본체의 2개의 단부에 배열되는 댐핑 디바이스가 유리하게 동일한 구성이다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 댐핑 본체는 원통형, 특히 원형의 원통형 구성이다.
댐핑 본체의 길이, 즉 댐핑 본체의 축방향 연장범위는 바람직하게 댐핑 본체의 직경보다 길다.
댐핑 본체의 2개의 단부에 배열된 댐핑 디바이스가 댐핑 본체에 해제 가능하게 연결될 수 있는 것이 특히 유리하다.
특히, 댐핑 본체에 나사체결될 수 있는 댐핑 디바이스가 제공될 수 있다.
댐핑 본체의 2개의 단부에 배열된 베어링 핀이 중공형 핀으로서 구성되는 것이 유리하다.
중공형 핀 형태의 베어링 핀의 구성은, 연결 나사에 의해서 베어링 핀을 댐핑 본체에 강체 연결하기 위해서, 각각의 연결 나사를 베어링 핀을 통해서 안내할 수 있게 한다.
댐핑 본체의 단부에 배열된 댐핑 디바이스의 각각이 상호 교환 가능 댐핑 모듈을 형성하는 것이 특히 유리하다.
댐핑 본체의 단부에 배열된 댐핑 모듈은 바람직하게 동일한 구성이다. 이는 댐핑 모듈이 더 많은 양으로 생산될 수 있게 하고 그에 의해서 생산 비용이 감소될 수 있게 한다.
본 발명은 또한, 유지 본체 및 전술한 종류의 댐핑 장치를 갖춘 툴-홀딩(tool-hoding) 장치에 관한 것이다. 유지 본체는, 유지 본체의 공동 기부로부터 면 측면까지 연장되는 중앙 공동을 가지며, 댐핑 장치가 중앙 공동 내에 배열되고, 댐핑 장치의 베어링 부시가 유지 본체에 고정된다. 이미 언급한 바와 같이, 유지 본체의 공동 내에 배열된 댐핑 장치를 이용함으로써, 공작물의 가공으로 인해서 툴-홀딩(tool-hoding) 장치의 이용 중에 발생되는 진동의 효과적인 댐핑이 달성될 수 있다.
댐핑 장치의 베어링 부시의 각각이 적어도 하나의 포지티브-록킹 요소(positive-locking element)에 의해서 유지 본체에 연결되는 것이 유리하다. 예를 들어 핀 또는 나사, 특히 원통형 또는 테이퍼(taper) 핀, 예를 들어 나사산형 테이퍼 핀이 포지티브-록킹 요소로서 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 툴-홀딩(tool-hoding) 장치의 유리한 실시예에서, 유지 본체의 공동 내에서, 도구-수용 부분은 유지 본체의 면 측면을 향하는 방향으로 댐핑 장치와 인접하고, 도구-수용 부분은 적어도 유지 본체의 면 측면까지 연장되고 공작물을 가공하기 위한 도구에 해제 가능하게 연결되도록 구성된다. 도구-수용 부분에 의해서, 공작물을 가공하기 위해서 이용되는 도구, 예를 들어 보어링 도구가 유지 본체의 면 측면 상에 고정될 수 있다. 유지 본체가, 도구에 대한 해제 가능한 직접적인 연결을 위해서, 댐핑 장치에 인접하는 수용부를 포함하는 것이 제공될 수 있다. 상기 실시예에서, 댐핑 장치는 도구로부터 짧은 거리에 배열된다. 짧은 거리로 인해서, 공작물의 가공 중에 발생되는 진동이 특히 효과적으로 댐핑될 수 있다.
면 측면으로부터 먼 쪽의 후방 측면에서, 유지 본체는, 본 발명의 유리한 실시예에서, 툴-홀딩(tool-hoding) 장치를 기계 도구의 기계 스핀들에 연결하기 위해서 인터페이스 부품에 해제 가능하게 연결되도록 구성되는 연결 요소를 포함한다.
툴-홀딩(tool-hoding) 장치가 기계 스핀들에 직접적으로 연결될 수 있는 것이 또한 제공될 수 있다. 연결을 위해서, 툴-홀딩(tool-hoding) 장치는, 예를 들어, 면 측면으로부터 먼 쪽의 유지 본체의 후방 측면에 배열되는 가파른 테이퍼 또는 중공형 샤프트 테이퍼를 포함할 수 있다.
툴-홀딩(tool-hoding) 장치는, 인터페이스 부품, 도구-수용 부분 및 도구와 함께, 모듈형 도구 시스템을 바람직하게 형성한다. 인터페이스 부품은, 기계 도구의 기계 스핀들에 대한 도구 시스템의 연결을 가능하게 하는 도구 시스템의 제1 모듈을 구성할 수 있다. 툴-홀딩(tool-hoding) 장치는, 전술한 종류의 댐핑 장치가 통합되고 도구-수용 부분을 면 측면 상에서 가지는 제2 모듈 형태로 제1 모듈에 인접할 수 있다. 공작물을 가공하기 위해서 이용되는, 도구, 예를 들어 밀링 도구 또는 보어링 도구 형태의 제3 모듈이 제2 모듈에 인접할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 관한 이하의 설명은 도면과 함께 추가적인 설명을 위한 역할을 한다.
도 1은 댐핑 장치가 통합된 툴-홀딩(tool-hoding) 장치의 단면도로서, 댐핑 장치는 동일한 구성의 2개의 댐핑 디바이스를 포함하고, 댐핑 디바이스들 사이에는 댐핑 본체가 배열된다.
도 2는 도 1의 댐핑 장치의 댐핑 디바이스의 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 댐핑 디바이스의 밀봉 링의 단면도를 도시한다.
도 4는 도 1의 툴-홀딩(tool-hoding) 장치와 함께 모듈형 도구 시스템의 측면도를 도시한다.
참조 번호 10으로 전체가 표시된, 본 발명에 따른 툴-홀딩(tool-hoding) 장치의 바람직한 실시예가 도면에 개략적으로 도시되어 있다. 마찬가지로 개략적으로 도시된, 본 발명에 따른 댐핑 장치(25)의 유리한 실시예가 툴-홀딩(tool-hoding) 장치 내로 통합된다.
툴-홀딩(tool-hoding) 장치는, 도시된 실시예에서 원형의 원통형이고 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10)의 길이방향 축(14)과 동축적으로 정렬된 원통형 공동(16)을 포함하는 세장형 유지 본체(12)를 포함한다. 공동(16)은 유지 본체(12)의 공동 기부(17)로부터 면 측면(18)까지 연장된다.
면 측면(18)으로부터 먼 쪽의 후방 측면(19) 상에서, 유지 본체(12)는, 도시된 실시예에서, 연결 핀(20)으로 구성된 연결 요소를 형성한다.
댐핑 장치(25)가 공동(16) 내에 배열된다. 공동(16) 내에서, 도구-수용 부분(28)이, 공동 기부(17)로부터 먼 쪽에 위치되는 댐핑 장치(25)의 측면에 인접한다. 도구-수용 부분(28)은 길이방향 축(14)에 동축적으로 정렬된 함몰부(30)를 갖는다. 도구-수용 부분(28)은, 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10)가 도 4에 개략적으로 도시된 도구(32)에 연결될 수 있게 하고, 연결 핀(20)은 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10)가 도 4에 개략적으로 도시된 인터페이스 부품(34)에 연결될 수 있게 하며, 그에 의해서 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10)는 기계 도구의 기계 스핀들에 연결될 수 있다. 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10)는, 도구-수용 부분(28), 도구(32), 및 인터페이스 부품(34)과 함께, 공작물의 가공을 위해서 길이방향 축(14)을 중심으로 하는 회전으로 설정될 수 있는 모듈형 도구 시스템(36)을 형성한다.
가공 중에 발생되는 진동을 댐핑하기 위해서, 댐핑 장치(25)가 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10) 내로 통합된다. 댐핑 장치(25)는, 중금속 복합 재료로 이루어지는 세장형 댐핑 본체(28)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 댐핑 본체(38)는 적어도 90%의 텅스텐 함량을 갖는 복합 재료로 이루어진다. 도시된 실시예에서 댐핑 본체(38)의 밀도는 적어도 17 g/cm3이다.
도시된 실시예에서, 댐핑 본체(38)는 원형의 원통형 구성이고, 제1 단부(39), 제2 단부(40), 및 측방향 표면(41)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 댐핑 본체(38)의 길이 즉, 길이방향 축(14)에 평행한 연장범위는 길이방향 축(14)에 횡방향인 그 직경보다 길다. 그러나, 본 발명은 상기 종류의 실시예로 제한되지 않고, 댐핑 본체의 길이가 또한 그 직경보다 짧을 수 있다. 댐핑 본체(38)는 길이방향 축(14)과 동축적으로 정렬되고, 측방향 표면(41)은 공동(16)의 내부 벽(43)으로부터 거리를 갖는다. 상기 거리는 바람직하게 2 mm 이하, 바람직하게 0.5 내지 0.8 mm이다.
댐핑 본체(38)는, 냉각제 도관(45)이 통과하는 중앙 관통 보어(44)를 포함한다. 냉각제는, 공작물의 가공 중에, 냉각제 도관(45)을 통해서, 도구-수용 부분(28)에 의해서 유지 본체(12)의 면 측면(18) 상에 배열된 도구(32)에 공급될 수 있다.
공동(16) 내의 댐핑 본체(38)의 장착은, 제1 단부(39)에 배열된 제1 댐핑 디바이스(47) 및 제2 단부(40)에 배열된 제2 댐핑 디바이스(48)에 의해서 이루어진다. 도시된 실시예에서, 2개의 댐핑 디바이스(47, 48)는 동일한 구성이고, 댐핑 본체(38)에 해제 가능하게 연결 가능한, 특히 나사체결될 수 있는 상호 교환 가능 댐핑 모듈을 각각 형성한다.
제1 댐핑 디바이스(47)는 도 2에서 확대 도시되어 있고 이하에서 더 구체적으로 설명되며, 상기 설명은 동일하게 구성된 제2 댐핑 디바이스(48)에도 같은 방식으로 적용된다.
댐핑 디바이스(47)는, 중앙 관통-개구부(52)를 갖는 중공형 핀 형태의 베어링 핀(51)을 포함한다. 중공형 나사(54)가 관통-개구부(52)를 통과하고, 그에 의해서 베어링 핀(51)이 댐핑 본체(38)에 강체식으로 그리고 해제 가능하게 연결된다.
베어링 핀(51)은, 댐핑 본체(38)를 향해서 대면되고 단부 섹션(57)을 이용하여 댐핑 본체(38)의 면-측면 함몰부(59) 내로 들어가는 칼라(56)를 포함하고, 상기 칼라(56)는, 반경방향 외측으로 지향된 단차부(61)를 통해서, 확장된 칼라 섹션(62)에 인접한다. 베어링 핀(51)은 단차부(61)에 의해서 댐핑 본체(38)에서 지지된다.
베어링 핀(51)은, 중공형의-원통형 구성이고 측방향 함몰부(65)를 포함하는 베어링 부시(64)에 의해서 원주방향으로 둘러싸인다. 댐핑 장치(25)의 조립된 상태에서, 도시된 실시예에서 나사산형 테이퍼 핀(67)으로서 구성된 포지티브-록킹 요소가 측방향 함몰부(65) 내로 들어간다. 나사산형 테이퍼 핀(87)은 유지 본체(12)의 측벽(69)을 통과하고, 이는 공동(16)을 원주방향으로 제한한다. 베어링 부시(64)는 나사산형 테이퍼 핀(67)에 의해서 공동(16) 내에 고정된다.
보다 양호한 도시를 달성하기 위해서 도면에 도시하지 않은 댐핑 유체로 충전된 환형 공간(71)이 베어링 핀(51)과 베어링 부시(64) 사이에서 연장된다. 도시된 실시예에서, 실리콘 오일이 댐핑 유체로서 이용된다.
축방향으로, 제1 밀봉 링(73) 및 제2 밀봉 링(74)에 의해서, 환형 공간(71)이 제한되고 밀봉된다. 2개의 밀봉 링(73, 74)은, 댐핑 유체가 환형 공간(71)을 빠져 나갈 수 없도록 보장한다.
2개의 밀봉 링(73, 74)은 동일한 구성이고, 각각 탄성적으로 변형될 수 있다. 도시된 실시예에서, 2개의 밀봉 링(73, 74)은 실리콘 재료로 이루어진다.
도 3에서 명확한 바와 같이, 2개의 밀봉 링(73, 74)의 각각이 제1 접경 영역(76), 제2 접경 영역(77), 및 제1 접경 영역(76)과 제2 접경 영역(77) 사이에 배열된 중간 영역(78)을 갖는다. 각각의 밀봉 링(73, 74)의 제1 접경 영역(76)은 외부 환형 홈(81) 내로 들어가고, 외부 환형 홈(81)은 원주방향으로 베어링 핀(51)을 둘러싸고, 도시된 실시예에서, 제1 접경 영역(76)을 포지티브-록킹 방식으로 수용한다. 각각의 밀봉 링(73, 74)의 제2 접경 영역(77)은 베어링 부시(64)의 내측에 형성된 내부 환형 홈(83) 내로 들어가고, 환형 홈(83)은, 도시된 실시예에서, 제2 접경 영역(77)을 포지티브-록킹 방식으로 수용한다. 전체적으로, 베어링 핀(51)은 서로 축방향으로 거리를 두고 배열된 2개의 외부 환형 홈(81)을 가지고, 베어링 부시(64)는 서로 축방향으로 거리를 두고 배열된 2개의 내부 환형 홈(83)을 갖는다. 2개의 접경 영역(76, 77)은 동일한 구성이고, 각각의 접경 영역은, 횡단면에서, 원형 원호(85) 및 코드(87)에 의해서 경계 지어지는 원형 단면의 형상을 갖는다. 접경 면이 원형 원호(85)를 따라서 연장되고, 상기 접경 면을 이용하여 밀봉 링(73, 74)이, 면적 접촉으로, 베어링 핀(51)에 반해서 그리고 베어링 부시(61)에 반해서, 도면에 도시되지 않은 접착제 층을 사이에 두고, 각각 접경되고, 중간 영역(78)은 코드(87)에 인접한다.
제1 접경 영역(76)은 베어링 핀(51)에 재료 결합되고, 도시된 실시예에서, 제1 접경 영역(76)은 베어링 핀(51)에 접착 결합된다. 상응 방식으로, 제2 접경 영역(77)은 베어링 부시(64)에 재료 결합되고, 도시된 실시예에서, 제2 접경 영역(77)은 베어링 부시(64)에 접착 결합된다.
2개의 접경 영역(76, 77) 사이에 배열된 중간 영역(78)은 도시된 실시예에서 직사각형 횡단면적을 가지며, 베어링 핀(51) 및 베어링 부시(64) 모두에 대해서 탄성적으로 변형될 수 있다. 중간 영역을 제공하는 것에 의해서, 베어링 핀(51) 및 베어링 부시(64) 각각에 대한 접경 영역(76, 77)의 재료 결합에도 불구하고, 2개의 밀봉 링(73, 74)이 탄성 효과를 제공하도록 보장된다.
이미 설명한 바와 같이, 베어링 핀(51)은 칼라(56)의 단차부(61)의 영역 내에서 댐핑 본체(38)에 반하여 직접적으로 접경되고 댐핑 본체(38)에 강체 연결된다. 그에 따라, 댐핑 본체(38)의 진동이 베어링 핀(51)에 직접 전달된다.
베어링 핀(51)과 대조적으로, 베어링 부시(64)는 축방향으로 댐핑 본체(38)로부터 거리를 가지며, 상기 거리는 1 mm 이하이다. 특히, 거리가 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm, 바람직하게 0.5 mm인 것이 제공될 수 있다.
공작물 가공 중에 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10)로부터의 진동이 댐핑 장치(25)에 의해서 효과적으로 댐핑될 수 있다. 댐핑 효과는, 예를 들어, 댐핑 본체(38)의 질량, 환형 공간(71)의 길이 및 폭, 댐핑 유체의 종류, 및 밀봉 링(73, 74)의 탄성 효과에 의해서 결정된다. 밀봉 링(73, 74)이 베어링 핀(51) 및 베어링 부시(64)에 재료 결합되기 때문에, 포지티브-록킹 방식으로 환형 홈(81 및 83) 내로 각각 들어가는 접경 영역(76, 77)의 탄성 효과는 제1 개산(approximation)에서 무시될 수 있을 정도로 작고, 밀봉 링(73, 74)의 탄성 효과는 각각의 중간 영역(78)에 의해서 실질적으로 미리 결정되고, 중간 영역(78)은, 도시된 실시예에서, 비-변형 상태에서 직사각형 횡단면적을 가지고 베어링 핀(51) 및 베어링 부시(64)에 의해서 그 탄성 변형이 손상되지 않는다. 이는, 밀봉 링(73, 74)의 탄성 효과뿐만 아니라 댐핑 장치(25) 전체로서의 댐핑 특성을 계산할 수 있게 하고, 그에 따라 댐핑 본체(38)의 질량, 댐핑 유체의 종류뿐만 아니라 댐핑 유체로 충전되는 환형 공간(71)의 길이 및 폭을 선택하는 것에 의해서, 그리고 밀봉 링(73, 74)의 재료 특성을 선택하는 것에 의해서 공장에서 댐핑 특성을 미리 결정할 수 있게 한다. 사용자에 의한 댐핑 장치(25)의 수작업 조정은 필요치 않다.
이미 언급한 바와 같이, 댐핑 장치(25)가 통합되고 도구-수용 부분(28)이 통합된 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10)는, 도구(32) 및 인터페이스 부품(34)과 조합되어 모듈형 도구 시스템(36)을 형성하는 상호 교환 가능 모듈을 형성한다. 그에 의해서, 상이하게 구성된 기계 스핀들의 장치들의 수용 장치에 커플링될 수 있게 하는 상이한 인터페이스 부품들(34)이 사용될 수 있다. 동일한 방식으로, 상이한 방식들로 공작물을 가공하기 위해서, 달리 구성된 도구(32)가 이용될 수 있다. 가공하는 동안 발생되는 진동이 댐핑 장치(25)에 의해서 효과적으로 댐핑될 수 있다.

Claims (19)

  1. 공작물의 가공 중에 툴-홀딩(tool-hoding) 장치(10)의 진동을 댐핑하기 위한 댐핑 장치로서, 상기 댐핑 장치(25)는 제1 단부(39) 및 제2 단부(40)를 갖는 댐핑 본체(38)를 포함하고, 각각의 댐핑 디바이스(47, 48)가 상기 2개의 단부(39, 40)에 배열되고, 상기 댐핑 디바이스는, 댐핑 본체(38)에 강체 연결된 베어링 핀(51), 및 원주방향으로 상기 베어링 핀(51)을 둘러싸는 베어링 부시(64)를 포함하고, 댐핑 유체로 충전된 환형 공간(71)이 상기 베어링 핀(51)과 상기 베어링 부시(64) 사이에 배열되고, 상기 환형 공간(71)은, 상기 댐핑 장치(25)의 길이방향 축(14)과 관련하여 서로로부터 축방향 거리를 두고 배열된 2개의 탄성 변형 가능 밀봉 링(73, 74)에 의해서 밀봉되는, 댐핑 장치에 있어서, 상기 2개의 밀봉 링(73, 74)의 각각은 제1 접경 영역(76) 및 제2 접경 영역(77)뿐만 아니라 탄성적인 중간 영역(78)을 포함하고, 상기 제1 접경 영역(76)은 상기 베어링 핀(51)에 재료 결합되고 상기 제2 접경 영역(77)은 상기 베어링 부시(64)에 재료 결합되며, 상기 탄성적인 중간 영역(78)은 상기 2개의 접경 영역(76, 77) 사이에 배열되고 상기 베어링 핀(51)에 대해서 그리고 상기 베어링 부시(64)에 대해서 탄성적으로 변형될 수 있는, 댐핑 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접경 영역(76)은 상기 베어링 핀(51)에 접착 결합되고, 상기 제2 접경 영역(77)은 상기 베어링 부시(64)에 접착 결합되는, 댐핑 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 접경 영역(76, 77)이 횡단면에서 원형 단면의 형상을 가지는, 댐핑 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 접경 영역(76, 77)이 횡단면에서 반원형이 되도록 구성되는, 댐핑 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접경 영역(76, 77)의 각각이 베어링 핀(51) 및 베어링 부시(64) 각각의 환형 홈(81, 83)에 의해서 수용되는, 댐핑 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성적 중간 영역(78)이 횡단면에서 직사각형 또는 정사각형이 되도록 구성되는, 댐핑 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베어링 부시(64)가, 적어도 0.3 mm인 그리고 1 mm 이하인 댐핑 본체(38)로부터의 축방향 거리에 배열되는, 댐핑 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 밀봉 링(73, 74)이 실리콘 재료로 이루어지는, 댐핑 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 댐핑 유체가 실리콘 오일인, 댐핑 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 댐핑 본체(38)가 적어도 90%의 텅스텐 함량을 가지는, 댐핑 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 댐핑 본체(38)의 밀도가 적어도 17 g/cm3인, 댐핑 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 댐핑 디바이스(47, 48)의 2개의 밀봉 링(73, 74)이 동일한 구성인, 댐핑 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 댐핑 디바이스(47, 48)가 동일한 구성인, 댐핑 장치.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 댐핑 디바이스(47, 48)가 상기 댐핑 본체(38)에 해제 가능하게 연결될 수 있는, 댐핑 장치.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 댐핑 디바이스(47, 48)의 각각이 상호 교환 가능한 댐핑 모듈을 형성하는, 댐핑 장치.
  16. 중앙 공동(16)을 포함하는 유지 본체(12)를 구비한 툴-홀딩(tool-hoding) 장치로서, 상기 공동(16)은 상기 유지 본체(12)의 공동 기부(17)로부터 면 측면(18)까지 연장되고, 제1항 또는 제2항에 따른 댐핑 장치(25)가 상기 공동(16) 내에 배열되고, 상기 댐핑 장치(25)의 베어링 부시(64)가 상기 유지 본체(12) 상에 고정되는, 툴-홀딩(tool-hoding) 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베어링 부시(64)의 각각이 적어도 하나의 포지티브-록킹 요소(67)에 의해서 상기 유지 본체(12)에 연결되는, 툴-홀딩 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 공동(16) 내에서, 상기 댐핑 장치(25)는, 상기 유지 본체(12)의 면 측면(18)을 향하는 방향으로, 상기 유지 본체(12)의 면 측면(18)까지 연장되고 공작물 가공용 도구(32)에 해제 가능하게 연결되도록 구성된 도구-수용 부분(28)에 인접되는, 툴-홀딩 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 유지 본체(12)는 상기 면 측면(18)으로부터 먼 쪽의 후방 측면(19) 상에서 연결 요소(20)를 포함하고, 상기 연결 요소(20)는 상기 툴-홀딩 장치(10)를 기계 도구의 기계 스핀들에 연결하기 위해서 인터페이스 부품(34)에 해제 가능하게 연결되도록 구성되는, 툴-홀딩 장치.
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