KR20070063500A

KR20070063500A - 보어 헤드

Info

Publication number: KR20070063500A
Application number: KR1020077003620A
Authority: KR
Inventors: 레이몬드 투젠드; 알라인 프레이어무트
Original assignee: 으.뻬.베 (쏘씨에떼 빠르 악씨옹 쌩쁠리삐에)
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-06-19
Also published as: FR2874522A1; US8322952B2; CN101010162B; EP1784271B1; JP4825804B2; FR2874522B1; KR101214283B1; ES2376625T3; ATE531470T1; JP2008511453A; PL1784271T3; WO2006027446A1; CN101010162A; CA2578805A1; US20080191429A1; DK1784271T3; EP1784271A1

Abstract

본 발명은 보어 공구(3)를 수용하기 위하여 방사상 피스톤(2)이 장착된 바디(1)로 구성되고, 체결 수단(4)을 이용하여 상기 방사상 피스톤(2) 내에 체결될 수 있으며, 상기 방사상 피스톤(2)의 위치는 마이크로메트릭 스크류에 의해 조절될 수 있고, 상기 방사상 피스톤은 안내 및 체결 수단(6, 6')을 이용하여 조정 위치에 체결되고 안내되며, 상기 바디는 밸런싱 웨이트(8, 9)를 포함하는 밸런싱 장치(7)가 제공되는 보어 헤드에 관한 것이며, 바디(1)의 방사상 피스톤(2) 내에 보어 공구(3)를 체결하기 위한 수단(4)은 스프링(12)에 의해 발생된 인장 하에서 이동식 센터 펀치(11)가 장착된 나사형 장치(10)의 형태로 형성되고, 방사상 피스톤(2)의 조정 위치에 체결하고 안내하기 위한 수단(6)은 상기 안내와 체결을 반경 방향으로 수행하는 간접 체결 수단이다.

본 발명은 다수의 목적을 위해 센터, 셀(cell) 및 워크샵을 기계 가공하고 디지털 컨트롤을 포함하는 기계 공구를 위한 부품 영역에 특히 적합하다.

Description

보어 헤드{BORE HEAD}

본 발명은 본 발명은 특히 다용도 머시닝센터(machining center), 셀(cell)들 및 워크샵(workshop)에 이용되고 디지털 제어되는 기계공구용 부속장치들의 분야에 관한 것이고, 본 발명의 목적은 교체 가능한 보어 공구에 의해 매우 정밀한 기하학적 특징을 가지는 정밀 홀을 제조하기 위한 보어 헤드로 구현된다.

보링 작업 동안 장치 내에서 웨이트 언밸런스(weight unbalance)가 발생되어 언밸런스 상태를 야기하고, 선택된 직경을 조절하기 위한 장치는 공지되었으며, 이러한 언밸런스 상태는 회전의 속도가 크면 클수록 더욱 가중된다. 그러나 최신 장치와 신규한 재료는 일반적으로 높은 절단 속도가 허용되도록 이용된다.

이러한 타입의 공구 홀더는 조정을 하는 동안 정밀성이 매우 중요하며, 이는 최종 고정 단계 공안 임의의 분산(dispersion)을 방지하기 위해 필수적이다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여, FR-A2 561 555호에 따라서 드릴링을 위한 밸런싱 장치(balancing device)가 제안되며, 상기 장치는 드릴링 공구 홀더 상에 장착되고 가요성 링크에 의해 단부에서 서로 연결되는 2개의 밸런싱 웨이트들의 형 태로 형성되며, 상기 밸런싱 웨이트들은 커버링에 의해 교대로 배치될 수 있으며, 단일-작동 슬리브는 일련의 스크류에 의해 조정된 위치에 고정될 수 있다.

이러한 장치는 오프셋 공구에 의해 발생된 언밸런스 상태를 교정할 수 있는 반면, 특히 공구가 고속으로 회전되어야 될 때 가요성 링크에 의해 서로 연결된 2개의 밸런싱 웨이트가 충분한 정확도로 조정되기가 어렵기 때문에 상기 장치는 언밸런스 상태를 정확히 제거시키기에 충분하지 못하다. 추가적으로, 상기 장치는 링크들이 밸런싱 웨이트에 링크 고정되는 마모가 발생되며, 이에 따라 상기 링크의 스트레칭(stretching)의 위험성이 발생되고 결과적으로 조정의 정확성이 저하된다.

게다가 공구의 위치 설정은 오직, 세트 스크류에 의해 용이하게 고정되고 반경 방향으로 조정되고 변위될 수 있는 슬라이딩 너트에 제공된, 수용 보어에 의해 수행되며, 이에 따라 최종 고정 동안 분산이 방지될 수 없다.

또한 FR-A-2 662 103호는 보어 헤드를 공개하며, 상기 보어 헤드는 스크류에 의해 체결될 수 있는 보어 공구를 수용하기 위한 방사상 피스톤이 장착된 바디로 구성되며, 상기 피스톤의 위치는 마이크로메트릭 스크류에 의해 조정될 수 있다. 상기 보어 헤드에서, 바디는 독립적인 밸런싱 웨이트를 포함하는 밸런싱 장치뿐만 아니라 보어 공구를 수용하기 위한 피스톤용 스트로크 접합부(end-of-stroke abutment)와 방향 설정과 안내를 위한 슬라이딩 너트가 제공된다.

이러한 실시예에 따라 언밸런스 상태를 상쇄시키고 공구를 고정하고 조정하는 기능이 개선된다. 그러나 재료의 변형으로 인해 공구는 고정되지 않는다.

공구와 장치의 선회(evolution)를 고려하여, 단지 몇몇 미크론의 정도로 공 구의 위치 설정(positioning)을 조정하기 위한 정확도가 보장될 필요가 있으며, 이러한 요구 사항은 공구 홀더를 동시에 방향 설정하기 위한 체결 수단과는 적합하지 않다.

본 발명의 목적은 공구의 정확한 위치설정이 개선되도록 공일한 축을 따라 보어 공구를 수용하기 위한 방사상 피스톤을 체결하고 안내하는 보어 헤드를 제안함으로써 이러한 문제점들을 극복하는 데 있다.

이를 위해, 본 발명에 따르는 보어 헤드는 보어 공구를 수용하기 위하여 방사상 피스톤이 장착된 바디로 구성되고, 체결 수단을 이용하여 상기 방사상 피스톤내에 체결될 수 있으며, 상기 방사상 피스톤의 위치는 마이크로메트릭 스크류에 의해 조절될 수 있고, 상기 방사상 피스톤은 안내 및 체결 수단을 이용하여 조정 위치에 체결되고 안내되며, 상기 바디는 밸런싱 웨이트를 포함하는 밸런싱 장치가 제공되며, 바디의 방사상 피스톤 내에 보어 공구를 체결하기 위한 수단은 스프링에 의해 발생된 인장 하에서 이동식 센터 펀치가 장착된 나사형 장치의 형태로 형성되고, 방사상 피스톤의 조정 위치에 체결하고 안내하기 위한 수단은 상기 안내와 체결을 반경 방향으로 수행하는 간접 체결 수단이다.

본 발명은 첨부된 도면에 따라 설명되고 제한되지 않은 실례로서 주어진 선 호되는 실시예에 따라 보다 명확히 이해된다.

도 1은 본 발명에 따르는 보어 헤드를 절단한 단면도.

도 2는 보어 공구가 없는 도 1의 F를 따라 절단한 도면.

도 3은 도 2의 A를 확대한 도면.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 대안의 실시예인 도 1 내지 도 3의 유사도.

도 7은 밸런싱 장치(7)의 밸런싱 웨이트(9)를 도시하는 측면도.

실례로서 첨부된 도면의 도 1 내지 3과 도 4 내지 6은 2개의 보어 헤드를 도시하며, 상기 보어 헤드는 보어 공구(bore tool, 3)를 수용하기 위한 방사상 피스톤(2)이 장착된 바디(1)로 실질적으로 구성되고, 체결 수단(4)을 이용하여 상기 방사상 피스톤(2)에 체결될 수 있으며, 상기 방사상 피스톤(2)의 위치는 마이크로메트릭 스크류(micrometric screw, 5)에 의해 조절될 수 있으며, 방사상 피스톤은 안내 및 체결을 위해 수단(6)을 이용하여 조정 위치에 안내되고 체결되며, 상기 바디는 밸런싱 웨이트(balancing weight, 8, 9)를 포함하는 밸런싱 장치(balancing device, 7)가 제공된다.

본 발명과 첨부된 도면의 도 1 내지 도 3에 도시된 제 1 실시예에 따라서, 바디(1)의 방사상 피스톤 내에 보어 공구(3)를 체결하기 위한 수단(4)은 스프링(12)에 의해 발생된 인장 하에서 이동식 센터펀치(movable center punch, 11)가 장착된 나사형 장치(screwing device, 10)의 형태로 형성되며, 방사상 피스톤(2)의 조정 위치에 체결하고 안내하기 위한 수단(6)은 상기 안내와 체결을 반경 방향으로 수행하는 간접 체결 수단이다(도 2 및 도 3). 공지된 방법으로 공구(3)는 바디(1)의 전방 면에 위치된 베어링 플랜지(31)가 형성되며, 공구(3)의 마주보는 측면으로 상기 플랜지(31)를 초과하여 연장되고 이동식 피스톤(2)내에 위치된 커플링 부분(3')이 형성된다.

스프링(12)에 의해 발생된 인장 하에서 이동식 센터펀치(11)가 장착된 나사형 장치(10)는 마이크로메트릭 스크류(5)와 마주보는 이동식 피스톤(2)의 단부에서 바디(1)의 외측을 향하여 개방되는 상기 장치의 단부에 교대로 구동시키기 위한 수단을 수용하는 홀이 형성되고, 원뿔형 단부에 의해 공구(3)의 커플링 부분(3')에 제공된 원뿔형 홀(13)과 협력하도록 구동되고 스프링(12)에 의해 발생된 인장 하에 있는 센터 펀치(11)가 형성되는 나사산 슬리브(10)의 형태로 형성되며, 상기 편평한 부분은 센터 펀치(11)를 둘러싸는 나사산 슬리브(10)의 대응 단부를 위한 베어링 면을 형성한다.

공구(3)의 부분(3')에 제공된 원뿔형 홀(13)은 센터 펀치(11)의 폭보다 큰 폭을 가지는 것이 선호되며, 바디(1) 상에서 플랜지(31)의 대응 베어링 면과 축 사이의 거리는 보어 공구(3)를 체결하기 위한 수단(4)을 형성하는 나사형 장치(10)의 축과 바디의 전방 면 사이의 거리보다 작게 형성되는 것이 선호된다. 이 결과, 수단(4)이 이동식 피스톤(2) 내에 체결되는 동안, 공구(3)가 배치된 후 이동식 피스톤(2)의 대응 스레딩(threading)에 장치(10)가 스크류 고정됨에 따라 공구(3)의 커플링 부분(3')의 편평한 영역(3'')에 제공된 원뿔형 홀(13)에서 센터 펀치(11)의 헤드가 센터링되고, 접촉 요소들의 코니시티(conicity)로 인해 슬리브(10)의 대응 면과 편평한 부분(3'')은 완벽히 정렬되며, 커플링 부분(3')에서 바디(1)의 전방 면에 대해 공구(3)의 플랜지(31)의 후방 면에 트랙션(traction)이 가해질 수 있다.

공구(3)의 이러한 변위와 연관된 체결 움직임(tightening movement)으로 슬리브(10)는 공구(3)의 커플링 부분(3')의 편평한 부분(3'')에서 대응 면에 제공되어 공구(3)는 정확하고 완전히 방향 설정되고, 이동식 피스톤(2)에서 바디(1)의 대응 면에 대해 플랜지(31)는 해당 위치에 체결된다.

방사상 피스톤(2)의 조정 위치에 체결하고 안내하기 위한 수단(6)은 첨부된 도면의 도 2 및 도 3에 보다 명확히 도시된다. 상기 수단(6)은 간접 체결을 수행하고, 바디(1)에 안내된 공구(3)를 수용하기 위하여 방사상 피스톤(2)에 제공된 편평한 부분(16) 상의 밀폐된 단부에 위치되며 편평한 포인트 스크류(15)를 수용하는 블라인드 나사산 슬리브(blind threaded sleeve, 14)의 형태로 구성되는 것이 선호되며, 슬리브(14)의 벽(14')은 탄성적으로 변형 가능하고 작은 두께로 형성되는 방사상 피스톤(2) 상에서 베어링 단부를 밀폐한다. 편평한 포인트 스크류(15)는 교대로 구동시키기 위한 공지된 수단이 장착된다.

따라서 체결 수단(4)을 이용하여 체결하고 마이크로메트릭 스크류(5)에 의해 공구(3)의 위치를 조정한 뒤, 방사상 피스톤(2)-공구(3) 조립체는 적소에 체결하고 안내하기 위한 수단(6)과 최종적으로 체결될 수 있다. 이를 위하여, 블라인드 나사산 슬리브(14)가 방사상 피스톤(2)의 편평한 영역(16)으로 제공되어 이는 방향 설정되고, 그 뒤 편평한 포인트 스크류(15)는 슬리브(14) 내에 체결되어 슬리브(14) 의 벽(14')은 약간 변형되고, 이에 따라 상기 방사상 피스톤(2)은 보다 점-형태의 상보적인 체결이 구현된다. 이 결과, 방사상 피스톤(2)의 완벽한 방향 설정 후, 상기 방사상 피스톤(2)의 안내에 따른 임의의 작동 상 허용오차는 편평한 포인트 스크류(15)에 의해 형성된 상보적인 체결에 의해 상쇄되고, 이에 따라 방사상 피스톤(2)을 고정시키기 위한 체결은 전적으로 동일한 축을 따라 반경 방향으로 수행된다.

첨부된 도면의 도 4 내지 도 6은 본 발명의 변형된 실시예를 도시하며, 여기서 방사상 피스톤(2)의 체결과 방향 설정은 2개의 수직한 축, 축방향 축 및 반경방향 축을 따라 각각 수행된다.

본 실시예에서, 방사상 피스톤(2)의 조정 위치에서 체결하고 안내하기 위한 수단(6')은 간접 체결 수단이지만 바디(1)에 수용되는 축방향 푸셔 요소(axial pusher element, 17)로 구성되고, 방사상 피스톤(2)의 편평한 영역(2') 상의 단부에 배열되며, 조절 스크류(18)를 이용하여 마주보는 단부에 위치되고, 나사산 슬리브(19)의 상기 방사상 피스톤(2)은 바디(1) 내에 수용되고, 상기 나사산 슬리브(19)는 벽의 두께를 일정하게 유지시키는 주변 요홈(21)과 얇은 벽(20)상에 배치되고 슬리브(19)내에서 안내되는 편평한 포인트 스크류(22)에 의하여 이동식 피스톤(2)의 가이드 상에서 한정된 얇은 벽(20)으로 연장된다.

본 발명의 특징에 따라서, 축방향 푸셔 요소(17)는 안내 쿠션(guidance cushion)을 형성하는 레신의 압력 하에 주입에 의해 조절되거나 체결에 의해 조절되도록 바디(1)내에 수용된다(도 4에 부분적으로 도시).

따라서 방사상 피스톤(2)의 방향 설정은 스크류(18)에 의해 축방향 푸셔 요소(17)와 함께 수행된다. 공구(3)의 위치를 조정한 뒤, 방사상 피스톤(2)의 위치에서의 체결은 나사산 슬리브(19)에 체결된 편평한 포인트 스크류(22)에 의해 수행된다. 이러한 체결 상태에서, 얇은 벽(20)은, 방사상 피스톤(2)을 하우징에 체결하기 위한 힘으로 변환되는, 편평한 포인트 스크류(22)에 의해 가해진 힘의 하중으로 노출된다.

바디(1) 상에 제공된 밸런싱 웨이트(8, 9)를 이용하여 밸런싱하기 위한 장치(7)는 밴런싱 웨이트(8, 9)를 형성하는 2개의 톱니형 크라운(toothed crown)으로 구성되며, 상기 톱니형 크라운은 바디(1)내에서 반경 방향으로 안내되는 적어도 2개의 원뿔형 피니언(conical pinion, 23)과 연결되고, 밸런싱 웨이트들 중 한 밸런싱 웨이트, 즉 첨부된 도면의 도 1 및 3에 도시된 실례에서의 밸런싱 웨이트(9)는 스크류(25)를 이용하여 조정 링(24)에 연결된다. 따라서 밸런싱 웨이트(9)를 회전 방향으로 구동시키고 링을 작동시킴으로써 불균형 상태를 조절할 수 있으며, 이에 따라 밸런싱 웨이트(8)는 원뿔형 피니언(23)과 상반된 방향으로 회전한다. 불균형 상태를 조절한 뒤, 장치(7)는 구동 스크류(25)내에 완벽히 스크류 고정시킴으로써 제 위치에 고정될 수 있으며, 그 뒤 밸런싱 웨이트(9)의 가이드의 바닥에 대해 배치된다.

본 발명의 특징에 따라서, 각각의 밸런싱 웨이트(8, 9)는 요홈 형태인 언밸런스 또는 추가적인 밸런싱 웨이트(8', 9')를 가지며, 이의 밀도는 밸런싱 웨이트의 구성 재료와 상이하다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 밸런싱 웨이트(8, 9)를 형성하는 톱니형 크라운은 핀(9'')과 서로 연결되는 2개의 반-링의 형태로 형성되는 것이 선호된다. 반-링의 형태인 밸런싱 웨이트(8, 9)의 본 실시예는 바디(1)의 안내 요홈내에 최적의 오차 범위로 설치하고 밸런싱 웨이트의 보다 정밀한 기계 가공을 위함이다. 이를 위해, 기계 가공 후, 밸런싱 웨이트(8, 9)는 톱질(sawing)에 의해 직경 방향으로 절단되고, 2개의 직경 방향의 마주보는 드릴링된 보어를 형성한 뒤, 상기 보어의 직경은 핀(9'')의 직경과 정밀하게 일치한다. 따라서 얻어진 반-링 상에서 제조되는 기어 날의 피치(pitch)가 완벽히 보장된다.

원뿔형 피니언(23) 뿐만 아니라 밸런싱 웨이트(8, 9)의 장착은 용이하게 수행되고, 이들의 바디(1) 내에 유지는 장착된 피스상에서 드라이버(24)를 용이하게 슬라이딩하고 스크류(25)를 대응 밸런싱 웨이트(9)에 스크류 고정시킴으로써 구현된다.

첨부된 도면의 도 7은 밸런싱 웨이트(9)의 측면도이다. 밸런싱 웨이트(8)는 구동 스크류(25)를 수용하기 위한 스레딩을 제외하고 밸런싱 웨이트(9)와 동일하다.

본 발명에 따라서, 불균형 상태를 매우 정밀하게 조정할 수 있을 뿐만 아니라 공구의 완벽하고 신뢰성 있는 위치 설정을 구현할 수 있는 보어 헤드를 제조할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시되고 기술된 실시예에 제한되지 않는다. 본 발명의 보호 범위를 초과함이 없이 다양한 요소 또는 기술적인 균등 수단을 포함하는 대체물의 구성에 대해 임의의 변형이 가능하다.

Claims

보어 공구(3)를 수용하기 위한 방사상 피스톤(2)이 장착된 바디(1)로 구성되고, 체결 수단(4)을 이용하여 상기 방사상 피스톤(2) 내에 체결될 수 있으며, 상기 방사상 피스톤(2)의 위치는 마이크로메트릭 스크류에 의해 조절될 수 있고, 상기 방사상 피스톤은 안내 및 체결 수단(6, 6')을 이용하여 조정 위치에 체결되고 안내되며, 상기 바디는 밸런싱 웨이트(8, 9)를 포함하는 밸런싱 장치(7)가 제공되는 보어 헤드에 있어서, 바디(1)의 방사상 피스톤(2) 내에 보어 공구(3)를 체결하기 위한 수단(4)은 스프링(12)에 의해 발생된 인장 하에서 이동식 센터 펀치(11)가 장착된 나사형 장치(10)의 형태로 형성되고, 방사상 피스톤(2)의 조정 위치에 체결하고 안내하기 위한 수단(6)은 상기 안내와 체결을 반경 방향으로 수행하는 간접 체결 수단인 것을 특징으로 하는 보어 헤드.
제 1 항에 있어서, 스프링(12)에 의해 발생된 인장 하에서 이동식 센터 펀치(11)가 장착된 나사형 장치(10)는 마이크로메트릭 스크류(5)에 마주보는 이동식 피스톤(2)의 단부에 바디(1)의 외측으로 개방되는 단부에 교대로 구동하기 위한 수단을 수용하는 홀이 제공되고, 이동식 피스톤(2)내에서 공구(3)의 커플링 부분(3')을 향하여 회전하는 단부에 원뿔형 단부에 의해 공구(3)의 커플링 부분(3')의 편평한 영역(3'')에 제공된 원뿔형 홀(13)과 협력하도록 작동되고 스프링(12)에 의해 발생된 인장 하에 있는 센터 펀치가 제공되며, 상기 편평한 부분은 센터 펀치(11) 를 둘러싸는 나사산 슬리브(10)의 대응 단부를 위한 베어링 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 보어 헤드.
제 2 항에 있어서, 공구(3)의 커플링 부분(3') 상에 제공된 원뿔형 홀(13)은 센터 펀치(11)의 폭보다 큰 폭을 가지며, 보어 공구(3)를 체결하기 위한 수단(4)을 형성하는 나사형 장치(10)의 축과 바디(1)의 전방 면 사이의 거리보다 작은 바디(1)상에 위치된 플랜지의 대응 베어링 면과 축 사이의 거리를 가지는 것을 특징으로 하는 보어 헤드.
제 1 항에 있어서, 안내 및 체결 수단(6)은, 바디(1)내에서 안내되고 공구(3)를 수용하기 위하여 방사상 피스톤(2) 상에 제공된 편평한 영역(3)상의 밀폐된 단부와 정지된 상태로 유지되며 편평한 포인트 스크류(15)를 수용하는 블라인드 나사산 슬리브(14)의 형태로 형성되는 간접 체결 수단이며, 방사상 피스톤(2) 상에서 베어링 단부를 밀폐시키는 슬리브(14)의 벽(14')은 탄성적으로 변형 가능하고 작은 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 보어 헤드.
제 1 항에 있어서, 방사상 피스톤(2)의 조정 위치에서 체결하고 안내하기 위한 수단(6')은 바디(1)에 수용되는 축방향 푸셔 요소(17)로 구성된 간접 체결 수단이며 방사상 피스톤(2)의 편평한 영역(2') 상의 단부에 배열되고 조절 스크류(18)를 이용하여 마주보는 단부에 위치되며, 상기 수단(6')은 얇은 벽(20)상에 배치되 고 슬리브(19)내에서 안내되는 편평한 포인트 스크류(22)와 벽의 두께를 일정하게 유지시키는 주변 요홈(21)에 의해 이동식 피스톤(2)의 가이드 상에 한정되는 얇은 벽(20)으로 연장되고 바디(1) 내에 수용되는 나사산 슬리브(19)로 구성되는 것을 특징으로 하는 보어 헤드.
제 5 항에 있어서, 축방향 푸셔 요소(17)는 안내 쿠션을 형성하는 레신의 압력 하에 주입에 의해 조절되거나 체결에 의해 조절되도록 바디(1)내에 수용되는 것을 특징으로 하는 보어 헤드.
제 1 항에 있어서, 바디(1)상에 제공되는 밸런싱 웨이트(8, 9)를 포함한 밸런싱 장치(7)는 밴런싱 웨이트(8, 9)를 형성하는 2개의 톱니형 크라운으로 구성되며, 상기 톱니형 크라운은 바디(1) 내에서 반경 방향으로 안내되는 2개 이상의 원뿔형 피니언(23)과 연결되고, 한 밸런싱 웨이트(9)는 스크류(25)를 이용하여 조정 링(24)에 연결되는 것을 특징으로 하는 보어 헤드.
제 7 항에 있어서, 각각의 밸런싱 웨이트(8, 9)는, 밀도가 밸런싱 웨이트의 구성 재료와 상이한, 요홈 형태인 언밸런스 또는 추가적인 밸런싱 웨이트(8', 9')를 가지는 것을 특징으로 하는 보어 헤드.
제 7 항에 있어서, 밸런싱 웨이트(8, 9)를 형성하는 톱니형 크라운은 핀(9'')과 서로 연결되는 2개의 반-링의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 보어 헤드.