KR20070004015A - 팽창 척킹 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베이스 본체(2); 척킹될 부품을 위한 중앙 수용체(5)를 형성하는, 베이스 본체(2)의 축상 단부 영역에 제공된 팽창 슬리브(4); 및 팽창 슬리브(4)를 둘러싸서 그 사이에 위치된 환형 압력 챔버(7)를 형성하고, 베이스 본체(2)에 나선 결합된(thread-joined) 척킹 링(6)을 갖는데, 압력 챔버(7)는 유압 매체(11)로 채워지며, 팽창 슬리브(4)는 압력 챔버(7)의 체적 감소와 함께, 베이스 본체(2)에 대한 회전에 의해 척킹 링(6)이 축상으로 변위된다라는 사실에 의해 수용체(5)에 부품을 고정시키기 위해 탄성 변형될 수 있고, 다수의 슬릿(4b)이 축 방향으로 연장하고, 원주 방향에서 보았을 때 서로 간격지게 떨어져 있는 팽창 슬리브(4)에서 실현되고, 팽창 슬리브(4)는 유압 매체(11)가 슬릿(4a)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 압력 챔버에 대하여 밀폐되는 팽창 척킹 장치에 관한 것이다.

팽창 척킹 장치, 압력 챔버, 팽창 슬리브, 유압 매체

Description

팽창 척킹 장치{EXPANSION CHUCKING DEVICE}

본 발명은 베이스 본체; 척킹될 부품의 중앙 수용체(receptacle)를 형성하는 베이스 본체의 축상 단부 영역에 제공된 팽창 슬리브; 및 팽창 슬리브를 둘러싸서 그 사이에 위치된 환형 압력 챔버를 형성하고, 베이스 본체에 나선 결합된(thread-joined) 척킹 링을 갖는데, 압력 챔버는 유압 매체로 채워지며, 팽창 슬리브는 압력 챔버의 체적 감소와 함께, 베이스 본체에 대한 회전에 의해 척킹 링이 축상으로 변위된다라는 사실에 의해 수용체에 부품을 고정시키기 위해 탄성 변형될 수 있는 팽창 척킹 장치(expansion chucking device)에 관한 것이다.

이러한 종류의 팽창 척킹장치는 예를 들면, DE 195 25 574 C1으로 부터 알려져 있는데, 실제로는 예를 들면, 밀링 또는 드릴링 공구(tool)와 같은 공구를 상응하는 기계공구의 작업 스핀들(working spindle) 상에 고정시키기 위하여 사용된다. 그 목적을 위하여, 척킹될 공구의 샤프트는 팽창 척의 수용체에 삽입되고 척킹 링은 압력 챔버의 체적을 감소시키면서 팽창 슬리브 상에 나사고정(screw)되어 슬리브가 압력 챔버에서의 상승 압력에 의해 안쪽으로 변형되게 하고 수용체에 공구 샤프트를 고정시킨다.

공지의 척킹 장치의 팽창 슬리브는 일반적으로 필요한 변형력(deformation forces)이 낮게 유지되도록 얇은 벽 형상으로 이루어진다. 그러나, 얇은 벽 형상은 동시에 팽창 슬리브의 강성도(rigidity)가 특히 높지 않은 단점을 생성한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상승된 강성도를 갖는 방식으로 상기한 종류의 팽창 슬리브를 형상화하는 것이다.

본 발명에 따라서, 이러한 목적은 복수의 슬릿(slits)이 축 방향으로 연장하는 팽창 슬리브에 실현되고, 원주 방향에서 보았을 때 서로 떨어져 공간져 있으며, 팽창 슬리브는 슬릿트로 유압 매체의 유입을 방지하기 위하여 압력 챔버에 대하여 밀폐되어 있게 하므로서 달성된다. 본 발명에 따라 제공된 축상 슬릿의 결과는 팽창 슬리브가 방사 방향으로 "더 유연하게(softer)" 되어 일정한 벽 두께가 주어지면 변형을 위해 가해질 방사상 압축력이 감소되도록 하거나, 역으로 일정한 변형력이 주어지면 팽창 슬리브의 벽 두께가 변형성을 손상시키지 않고 증가될 수 있다는 것이다. 따라서, 본 발명에 따라 제공된 축상 슬릿은 가로 하중(lateral loads)에 대하여 실질적으로 더 저항성이며 동시에 높은 팽창 속도를 허용하는, 보다 큰 벽 두께 및 보다 큰 횡 강성(transverse rigidity)을 갖는 팽창 슬리브를 사용할 가능성을 생성한다. 횡 강성은 축상 슬릿에 의해 감소되지 않는다.

발명의 추가적인 구체예에서는 특히 베이스 본체 및/또는 팽창 슬리브에 고정될 수 있는 중간 슬리브에 의해 수행되도록 압력 공간에 대한 팽창 슬리브의 필요한 밀폐가 제공된다.

이것은 축상 슬릿들이 그들의 두 축상 단부에서 폐쇄되지 않도록, 즉, 팽창 척킹 장치의 전방측을 향하여 개방되는 형태가 아니도록 축상 슬릿을 구현하는데 잇점이 있는 것으로 입증되었다. 이 경우에 축상 슬릿은 예를 들면, 전기방전 기계 가공 법(electrodischarge machining method)을 사용하여 제조될 수 있다.

그러한 중간 슬리브가 사용되는 경우에 중간 슬리브가 특히 팽창 척킹 장치의 전방 단부에서 척킹 링과 접촉하지 않는다는 것이 보장되어야 한다. 그렇지 않으면 실험에서는 작업 정확성이 손상될 수 있는 것으로 나타났다.

추가적인 구체예에 따라서, 본 발명에 따른 팽창 척킹 장치로 달성될 수 있는 높은 팽창 속도에서 조차도 신뢰할만하게 밀폐하도록 충분히 유연한 플라스틱으로 제조된 밀폐 링에 의해, 어떤 유압 매체의 발생에 대해서 베이스 본체를 향하여 마주하는 그 단부에서 밀폐되는 압력 챔버가 제공된다.

이러한 종류의 밀폐는 압력 챔버가 추가적인 구체예에 따라서 유압 매체로서의 탄성 고형체(solid body)로 채워지고, 슬라이딩 링 요소가 척킹 링으로부터 고형체로 축상의 압축력을 전달하기 위해 탄성 고형체와 척킹 링의 압력 표면 사이에 배치될 때도 바람직하다. 이러한 형태는 압력 챔버를 기존의 기술에서와 같이 액체 유압 매체가 아니라 탄성의 그리고 환형의 고형체로 채워서 복잡한 밀폐 특성이 없어지도록 하는 사상에 기인한 것이다. 압력 챔버에 삽입된 슬라이딩 링은 척킹 링의 압력 표면을 향하여 마주하는 그 단부 표면의 영역에서 환형 고형체가 척킹 링의 회전운동으로부터 그리고 따라서 압축력으로부터 적어도 크게 분리되지만 마찰력 또는 비틀림력이 그 단부 표면을 거쳐 고형체로 유입되지 않도록 보장한다. 이러한 형태에서 탄성 고형체 물질의 밀어냄이 없으며 마모가 매우 낮게 유지될 수 있는 것으로 발견되었다. 예를 들면, 적절한 금속 합금, 플라스틱 또는 세라믹 물질로 제조될 수 있는 슬라이딩 링은 더구나 동시에 밀폐 기능을 가질 수 있다.

본 발명의 이러한 구체예의 추가적인 개발에서는, 압력 공간에 나란히 놓이도록 배치된 다수의 환형 요소들로 이루어질 수 있는 고형체가 제공된다. 압력 챔버는 적어도 실질적으로 일정한 내부 및 외부 직경을 가져야 한다.

압력 챔버 내부에서 최대의 달성가능한 압력이 한정된 형태로 한계가 정해지는 방법으로 척킹 링의 축상 변위 이동의 한계를 정하는 정지부가 제공될 수 있다.

또한, 예를 들면, 롤러 스패너(spanner), 식클(sickle) 스패너와 같은 구동 요소를 위한 체결 수단이 척킹링 상에 제공될 수 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 팽창 척킹 장치는 샤프트/허브 연결을 위해 사용될 수 있다. 이것은 마찬가지로 작업대 등의 상부에 고정된 형태로 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 팽창 척킹 장치는 또한 아버(arbor) 척으로서 실현될 수 있다. 이 경우에, 이 장치는 베이스 본체; 베이스 단부의 하나의 축상 단부 영역에 제공된 팽창 슬리브; 팽창 슬리브에 계합되어 그 사이에 위치한 환형 압력 챔버를 형성하고, 베이스 본체에 나사 결합되는 척킹 링을 갖는다. 아버 척으로서의 이러한 형태에서 팽창 슬리브는 압력이 압력 챔버에 축적될 때 팽창 슬리브 상에 부품 슬리드를 보장하기 위하여 외향하여 변형된다.

본 발명의 추가적인 바람직한 구체예와 관련하여, 첨부된 도면을 참고로 예 시화한 하기의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 설명된다.

도 1은 팽창 척으로서 실현된 비 구동 상태의 본 발명에 따른 팽창 척 장치의 구체예의 세로 단면을 도시한 것이다.

도 2는 구동된 상태의, 도 1의 팽창 척을 도시한 것이다.

도 3은 팽창 척의 분해도이다.

도 1은 빠른-해제 테이퍼 공구 홀더로서 도시된 본 발명에 따른 팽창 척(1)의 구체예를 세로 단면으로 도시한 것이다. 팽창 척(1)은 치수 안정적인 물질로 제조된 베이스 본체(2)를 포함하는데 이것은 그 좌측(도면에서) 단부 영역에 기계가공 공구의 회전 구동 작업 스핀들 상에 척킹하기 위한 설치 테이퍼(3)를 포함한다. 베이스 본체(2)의 다른 축 단부에 제공된 것은 여기에서는 베이스 본체(2)와 일체로 구체화되었지만 선택적으로 베이스 본체(2)에 고정 결합된 별개의 부품으로 될 수 있는 얇은-벽 팽창 슬리브이다. 팽창 슬리브(4)는 예를 들면, 척킹될 드릴 또는 밀링 커터와 같은 공구의 원주형 샤프트가 삽입될 수 있는 중앙 수용체(5)를 형성한다.

팽창 슬리브(4)는 설치 테이퍼(3)을 향하여 마주하는 그 축상 단부에서 베이스 본체(2)에 나사 결합되는 커플링 너트로서 실현된 척킹 링(6)에 의해 둘러싸여 있는데 이 목적을 위하여 상응하는 나사 톱니바퀴(9a, 9b)가 베이스 본체 상에 그리고 척킹 링(6)의 내측 상에 실현된다. 팽창 슬리브(4)와 척킹 링(6)은 그 사이에 팽창 슬리브(4)의 정지부(4b)에 의해 설치 테이퍼(3)을 향하여 마주하는 그 축 상 단부에서, 그리고 척킹 링(6)의 숄더(6a)에 의해 다른 단부에서 경계가 정해지는, 일정한 내, 외부 직경을 갖는 환형 압력 챔버(7)를 형성한다. 압력 챔버(7)는 도시된 구체예에서, 나란히 위치된 두 개의 환형요소들(11a, 11b)에 의해 형성된 탄성 고형체(11)로 채워진다. 압력 챔버(7)의 우측 단부에서는 척킹 링(6)의 숄더(6a)와 이 숄더(6a)를 향하여 마주하는, 외부 위치된 환형 요소(11a, 11b)의 단부 표면 사이에, 한편으로는 숄더(6a)의 영역에 있는 고형체(11)로부터 척킹 링(6)을 분리하고, 다른 한편으로는 밀폐요소로서 작용하는 슬라이딩 링(12)이 추가적으로 제공된다.

압력 챔버(7) 내부의 압력은 척킹 링(6)이 베이스 본체에 대하여 그리고 축상으로 변위되는 형태로 회전되어 압력 챔버(7)의 체적이 변화되도록 한다는 사실에 의해 변화될 수 있다. 구체적으로는, 척킹 링(6)의 우측편 단부 위치(도 1에 도시된)에서, 압력 챔버(7)의 체적은 압력 챔버(7)에 있는 탄성 환형 요소(11)가 릴랙스되기에 충분히 크도록 된 배치이다. 척킹 링(6)이 베이스 본체(2)의 축상 정지부(10)에 대해 놓여지는, 도 3에 도시된 좌측 단부 위치(1)에 도달할 때 까지 척킹 링(6)이 베이스 본체(2) 상에 도 1에 도시된 단부 위치 밖에서 나사 결합 될 때 압력 챔버(7)의 축상 길이 및 그 체적은 연속적으로 감소된다. 탄성 환형 요소(11a-11d)는 탄성 압축되어 압력 챔버 내(7)부의 압력이 상승되고 얇은-벽 팽창 슬리브(4)가 수용체(5)에 삽입된 부품을 척킹하기 위해서 안쪽을 향하여 분리되도록 한다. 도 1에 도시된 단부 위치 밖에서 도 3에 도시된 단부 위치로 척킹 링(6)의 변위라는 맥락에서는 실질적으로 독점적인 축상의 압축력이 환형 요소들(11)로 유입 되는데 이는 환형 요소들(11)이 존재하는 윤활유에 의해 그들의 외부 원주에서 그리고 슬라이딩 링(12)에 의해 숄더(6a)를 향하여 마주하는 단부표면에서 척킹 링(6)과 분리되어 척킹 링(6)이 고형체(11)에 대하여 실질적으로 자유롭게 이동할 수 있도록 하기 때문이다.

도면으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 팽창 척(1)의 팽창 슬리브(4)는 두꺼운 벽과는 비교할 만하게 실현된다; 이것은 원주 방향으로 서로 규칙적인 간격으로 배치되고 팽창 슬리브(4)를 통하여 방사상으로 통과하는 여섯 개의 축상 슬릿(4b)를 포함한다. 슬릿(4b)은 그 단부에서 폐쇄되는데, 즉 그들은 팽창 슬리브(4)의 축상 단부로부터 일정한 거리에서 종료한다.

도시된 예시적인 구체예에서, 슬릿(4b)은 원주 방향으로 그리고 동일한 길이로 서로 규칙적으로 간격지게 떨어져 있도록 실현된다. 그러나, 또한 가능한 것은 슬릿(4b)의 불규칙한 배치 그리고 다른 길이를 갖는 구체예이다. 슬릿(4b)은 또한 팽창 슬리브(4)로 전기방전 기계가공되는데 슬릿(4b)의 전방 단부에 있는 출발 홀(4c)은 도면에서 쉽게 명백하다.

척킹 작업 중에 고형체(11)의 압출된 플라스틱 물질이 슬릿(4b)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 팽창 슬리브(4) 상으로 슬라이드되고 베이스 본체 단부에서 고정된 중간 슬리브(13)에 의해 팽창 슬리브(4)가 압력 챔버(7)에 대하여 밀폐된다. 플라스틱, 스틸, 또는 황동으로 제조될 수 있는 중간 슬리브는 그 베이스 본체 단부에서 압력 챔버(7)의 경계를 짓는 방사상으로 외향하여 돌출된 플랜지(13a)를 그 베이스 본체 단부에 포함한다. 압력 챔버(7)에서 플랜지(13a)와 고형체(11) 사이에 제공된 것은 특히 높은 팽창 속도로 발생하는, 척킹 링(6)과 중간 슬리브(13) 사이의 압출 갭을 밀폐시키기에 적절한, 플라스틱으로 제조된 밀폐 링(14)이다.

중간 슬리브(13)가 클램핑 링(6)과 접촉하지 않는다는 것, 즉 환형 갭이 작업 정밀도의 손상을 방지하기 위해서 두 부품들 사이에 제공된다는 것이 도면으로부터 명백하지 않다.

Claims (12)

1. 베이스 본체(2); 척킹될 부품을 위한 중앙 수용체(5)를 형성하는, 베이스 본체(2)의 축상 단부 영역에 제공된 팽창 슬리브(4); 및 팽창 슬리브(4)를 둘러싸서 그 사이에 위치된 환형 압력 챔버(7)를 형성하고, 베이스 본체(2)에 나선 결합된(thread-joined) 척킹 링(6)을 갖는데, 압력 챔버(7)는 유압 매체(11)로 채워지며, 팽창 슬리브(4)는 압력 챔버(7)의 체적 감소와 함께, 베이스 본체(2)에 대한 회전에 의해 척킹 링(6)이 축상으로 변위된다라는 사실에 의해 수용체(5)에 부품을 고정시키기 위해 탄성 변형될 수 있고,

   다수의 슬릿(4b)이 축 방향으로 연장하고, 원주 방향에서 보았을 때 서로 간격지게 떨어져 있는 팽창 슬리브(4)에서 실현되고, 팽창 슬리브(4)는 유압 매체(11)가 슬릿(4a)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 압력 챔버에 대하여 밀폐되는 것을 특징으로 하는 팽창 척킹 장치.
2. 베이스 본체(2); 베이스 본체(2)의 축상 단부 영역에 제공된 팽창 슬리브(4); 및 팽창 슬리브(4)에 계합하여 그 사이에 위치된 환형 압력 챔버(7)를 형성하고, 베이스 본체(2)에 나선 결합된 척킹 링(6)을 갖는데, 압력 챔버(7)는 유압 매체(11)로 채워지며, 팽창 슬리브(4)는 압력 챔버(7)의 체적 감소와 함께, 베이스 본체(2)에 대한 회전에 의해 척킹 링(6)이 축상으로 변위된다 라는 사실에 의해 수용체(5)에 부품을 고정시키기 위해 탄성 변형될 수 있고,

   다수의 슬릿(4b)이 축 방향으로 연장하고, 원주 방향에서 보았을 때 서로 간격지게 떨어져 있는 팽창 슬리브(4)에서 실현되고, 팽창 슬리브(4)는 유압 매체(11)가 슬릿(4a)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 압력 챔버에 대하여 밀폐되는 것을 특징으로 하는 팽창 척킹 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 중간 슬리브(13)가 압력 공간(7)에 대하여 팽창 슬리브(4)의 밀폐를 위해 제공되는 팽창 척킹 장치.
4. 제 3항에 있어서, 중간 슬리브(13)가 베이스 본체(2) 및/또는 팽창 슬리브(4)에 고정되는 팽창 척킹 장치.
5. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 축상의 슬릿(4b)이 그들의 두 축상 단부에서 폐쇄되는 팽창 척킹 장치.
6. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 압력 챔버(7)가 어떤 유압 매체의 유입에 대하여, 플라스틱으로 제조된 밀폐 링(14)에 의해 베이스 본체(2)를 향하여 마주하는 그 단부에서 밀폐되는 팽창 척킹 장치
7. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 압력 챔버(7)가 유압매체로서의 탄성 고형체(11)로 채워진 팽창 척킹 장치.
8. 제 7항에 있어서, 슬라이딩 링 요소(12)가 고형체(11)로 척킹 링(6)으로부터의 축상 압축력을 전달하기 위해서 척킹 링(6)의 압력 표면(6a)과 탄성 고형체(11) 사이에 배치되는 팽창 척킹 장치.
9. 제 8항에 있어서, 슬라이딩 링 요소(12)가 밀폐 기능을 갖는 팽창 척킹 장치.
10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 고형체(11)가 서로 나란히 놓이도록 배치된 다수의 환형 요소들(11a, 11b, 11c, 11d)을 포함하는 팽창 척킹 장치.
11. 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 챔버(7)가 실질적으로 일정한 내부 및/또는 외부 직경을 갖는 팽창 척킹 장치.
12. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 슬릿들(4b)이 팽창 슬리브(4)의 원주 방향에서 보았을 때 서로 규칙적으로 간격지게 떨어져 있는 팽창 척킹 장치.

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