KR20100041749A

KR20100041749A - 중공 샤프트를 위한 텐셔닝 장치

Info

Publication number: KR20100041749A
Application number: KR1020107000272A
Authority: KR
Inventors: 유겐 한그라이테르
Original assignee: 룀 게엠베하
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2008-05-31
Publication date: 2010-04-22
Also published as: TW200909107A; KR101579986B1; EP2164662B1; EP2164662A1; DE102007033350A1; ES2351930T3; US20100201083A1; JP5341078B2; DE502008001273D1; CN101743085B; ATE479514T1; TWI438046B; US8556554B2; WO2009010037A1; JP2010533595A; CN101743085A

Abstract

본 발명은 중공 샤프트(hollow shaft: 1)를 위한 텐셔닝 장치(tensioning device)에 관한 것으로서, 상기 텐셔닝 장치는 텐셔닝 집게발들(tensioning claws: 3)을 포함하며, 상기 텐셔닝 집게발들(3)은 텐셔닝 구조(tensioning structure: 6)를 갖는 중공 샤프트 홀더(hollow shaft holder: 7)에 텐셔닝 집게발들(tensioning claws: 3)이 맞물리는 고정 위치와 작동 스핀들(working spindle: 4) 속에서 축 방향으로 이동가능하게 안내되는 텐셔닝 헤드(tensioning head: 5)에 의해 텐셔닝 구조(6) 속에 맞물리지 않는 개방 위치 사이에서 조정될 수 있다. 상기 개방 위치와 고정 위치 사이에서의 조정을 위해, 상기 텐셔닝 집게발들(3)은 첫 번째 회전 위치에서는 일 단에서, 이어서 두 번째 회전 위치에서는 타 단에서, 텐셔닝 헤드(5)에 의해 상기 작동 스핀들(4) 속에 이동가능하게 지지된다.

Description

중공 샤프트를 위한 텐셔닝 장치{TENSIONING DEVICE FOR A HOLLOW SHAFT}

본 발명은 관상체(tubular body), 특히 끝으로 갈수록 가늘어지는 다각형 관상체(polygonal tapered tubular body)와 같은, 비원형의 외측면을 갖는 관상체를 위한 척(chuck)에 관한 것으로서, 상기 척은 상기 관상체 내부에서 집게발들(claws)이 그리핑 구조(gripping formation)와 맞물리는 고정 위치와 자유로운 그리핑 구조를 갖는 개방 위치 사이에서 작동 스핀들(working spindle)에 있는 그리퍼 헤드(gripper head)에 의해 축방향으로 이동가능한 집게발들(claws)을 포함한다.

전술한 바와 같은 척은 독일특허 DE 299 22 642[미국특허 US 6,419,430]를 통해 알려져 있으며, 그 집게발들은 개방 위치와 고정 위치 사이에서 이동을 위해 상기 그리퍼 헤드에 의해 축을 중심으로 회전된다. 상기 척은 실제로 효과적임이 입증되었으나, 충분한 그립력(gripping force)의 제공을 위해 상기 그리퍼 헤드의 축방향 이동이 상대적으로 클 것이 요구되기 때문에, 결과적으로 상기 척의 구조가 길어지게 된다.

본 발명의 기본 목적은 상기 그리퍼 헤드를 위한 더 짧은 이동 경로(displacement path)에도 큰 그립력을 달성하기에 충분한 전술한 유형의 척을 제공하는 것이다.

상기 개방 위치와 상기 고정 위치 사이의 이동을 위해, 상기 집게발들이 첫 번째 회전 운동에 있어서는 일 단에서, 이어서 두 번째 회전 운동에 있어서는 타 단에서, 상기 그리퍼 헤드에 의해 상기 작동 스핀들 쪽으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 전술한 유형의 척을 통해 상기 목적이 달성된다.

본 발명에 따른 척에 있어서 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 상기 첫 번째 회전 운동에서, 상기 집게발들이 상기 그리핑 구조로 이동되어 상기 그리핑 구조에 위치될 수 있어, 요구되는 그립력이 서로 간에 형성되고, 상기 그리퍼 헤드에 의한 이어지는 축 방향 이동은 필요한 강한 그립력을 생성할 것이 요구되지 않는다.

또한, 상기 집게발들이 각각 머리부(head)와 발부(foot)를 갖는 레버들(levers)이고, 상기 그리퍼 헤드가 축 방향으로 이격된 2개의 리지들(ridges)을 가지며, 그 중 제1 리지가 상기 머리부를 회전시키도록 작용하고, 제2 리지가 상기 발부를 회전시키도록 작용하는 경우, 유리하다는 것이 증명되었다. 이 실시예에서, 상기 집게발들을 위한 두 가지의 서로 다른 운동 유형들은 상기 그리퍼 헤드의 축 방향 선형 이동에 의해 달라지지 않게 생성되며, 상기 리지들의 축 방향 간격은, 상기 개방 위치에서 상기 고정 위치로 이동될 때, 먼저 상기 제1 리지가 상기 집게발들을 회전시켜 상기 머리부가 상기 그리핑 구조와 맞물리게 되도록 하고, 그 다음에 상기 발부에서 상기 제2 리지에 의해 두 번째 회전이 야기되도록 형성된다. 결과적으로, 상기 두 리지들 사이의 적절한 간격에 의해 시간-차(time-offset) 회전 운동이 조절된다.

상기 발부 각각이 상보적으로 각진 지지면을 갖는 상기 작동 스핀들에 기대는 방사상 바깥쪽 방향으로 형성된 제1 경사면을 가지며, 또한 상기 제2 리지에 마련된 상보적으로 각진 지지면을 갖는 상기 그리퍼 헤드와 협력하는 방사상 안쪽 방향으로 형성된 제2 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 실시예가 특히 바람직하다. 상기 그리핑 구조에서의 헤드들의 맞물림 및 상기 작동 스핀들의 지지면에 대한 상기 집게발들의 발부 이동에 따라 대응되는 상기 집게발들의 이동이 이루어지는 경우, 상기 지지면들과 경사면들의 위치맞춤(orientation)을 적절히 선택함으로써, 증가된 힘을 이용하여 상기 2개의 경사면들이 그립력을 증가시키고, 풀-다운 효과(pull-down effect)를 야기하는 기회를 제공한다. 상기 제1 경사면은 반지름 방향에 대해 15°~75°, 바람직하게는 45°경사진 반면, 상기 제2 경사면은 축 방향에 대해 5°~30°, 바람직하게는 15°경사진 것이 유용하다는 것이 증명되었다. 상기 경사각들은 잠김(locking)의 위험이 없는 양호한 트랜스미션(transmission)을 가능하게 한다.

균형 잡힌 양호한 그리핑 상태(gripping conditions)를 달성하기 위해, 각도상 동일 간격을 갖는 복수개의 집게발들(3), 바람직하게는 6개의 집게발들(3)이 본 발명의 프레임워크(framework)에 제공된다.

감소된 유극(reduced clearance)을 갖는 상기 제2 리지에 대한 상기 발부의 확실한 위치설정을 위해, 상기 집게발들의 발부는 바람직하게 환상 스프링(annular spring)에 의해 형성된, 방사상 안쪽 방향으로 압축 응력을 받은 구성요소(element)에 의해 작동된다.

본 발명에 따른 척의 조립 및 형성을 위해, 상기 작동 스핀들은 자신의 자유단(free end) 속으로 삽입될 수 있는 플랜지(flange)를 가지며, 상기 제1 경사면과 관련된 지지면이 상기 플랜지에 형성되는 것이 바람직한 데, 그 이유는 그래야만 먼저 상기 그리퍼 헤드 및 집게발들을 작동 위치에 위치시킬 수 있고, 그 후 상기 플랜지를 갖는 작동 스핀들을 최종적으로 조립할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 그리퍼 헤드는 유체가 통과하는 통로를 가져, 냉각제 및 윤활유가 관상체(tubular body)를 지지하는 공구(tool) 또는 공작물(workpiece)로 전달될 수 있도록 한다.

또한, 상기 개방 위치에서 개방되고, 상기 고정 위치에서는 닫혀져, 상기 냉각제 및 윤활유가 상기 작동 스핀들 내부의 그리퍼 헤드의 베어링 속으로 침투하는 것을 방지하는 체크 밸브(check valve)가 상기 집게발들의 축 방향 안쪽 측면에 배치되며, 상기 체크 밸브는 상기 척이 개방 위치에 있을 때, 압축 공기를 이용하여 상기 작동 스핀들로부터 상기 냉각제 및 윤활유를 제거하는 것을 가능하게 한다.

상기 체크 밸브는 슬리브 스프링(sleeve spring)에 의해 작동되는 밸브 슬리브(valve sleeve)를 가지며, 상기 밸브 슬리브는 개방 위치에서 상기 체크 밸브의 개방을 위해 상기 그리퍼 헤드에 마련된 받침대(abutment)에 기대고, 상기 집게발들에 기대는 고정 슬리브(fixed sleeve) 속에 유지되며, 상기 슬리브 스프링을 수용한다.

도 1은 플랜지(flange)를 갖는 본 발명에 따른 척(chuck)의 사시도이다.
도 2는 플랜지가 없는 상태의 도 1에 도시된 척을 보여준다.
도 3은 작동 스핀들(working spindle)에 장착된 척의 개략적 종단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따른 단면도이다.
도 6은 개방 위치에서 작동 스핀들(working spindle)에 장착된 척의 종단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 척의 그리핑 프로세스(gripping process)의 초기 단계를 보여준다.
도 8은 도 6에 도시된 척의 고정 위치에서의 모습을 보여준다.
도 9는 도 6에 도시된 척의 그리핑 프로세스의 최후 단계를 보여준다.

첨부된 도면들에 도시된 실시예를 참조로 한 이하의 설명을 통해 본 발명이 더욱 상세히 설명될 것이다.

도 2는 그립될(to be gripped) 관상체(1)와 함께 척을 보여주며, 상기 관상체(1)는 비원형 모양의 끝으로 갈수록 가늘어지는 다각형 단면의 외측면(2)을 가져, 홈들(grooves)과 같은 복잡한 구조에 의존할 필요없이 토크(torque)를 전달할 수 있다. 작동 스핀들(working spindle: 4)은, 상기 끝으로 갈수록 가늘어지는 다각형 관상체의 외측면에 맞도록, 도 1에 도시되어 있으나, 도 2에는 도시되어 있지 않은 플랜지(flange: 18)를 가지며, 상기 작동 스핀들(4)의 내측면은, 도 3의 절단선을 따른 단면도인 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 관상체(1)의 외측면(2)과 상보적이다.

상기 척은 또한 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같은 집게발들(claws: 3)을 가지며, 상기 집게발들(3)은 그리퍼 헤드(gripper head: 5)에 의해 작동될 수 있으며, 상기 집게발들(3)이 관상체 내부(7)에 있는 그리핑 구조(gripping formation: 6)와 맞물리는 고정 위치 및 상기 그리핑 구조(6)와 맞물리지 않는 개방 위치 사이의 상기 작동 스핀들(4) 내에서 축 방향으로 이동될 수 있다. 상기 집게발들(3)은 각각 머리부(head: 8)와 발부(foot: 9)를 갖는 그리핑 레버들(gripping levers)로서 형성되며, 상기 그리퍼 헤드(5)는 상기 머리부(8)를 회전시키도록 작용하는 제1 헤드 리지(head ridge: 10) 및 상기 발부(9)를 회전시키도록 작용하는 제2 헤드 리지(11)와 동일한 축 간격을 갖도록 형성된다. 개방 위치에서 고정 위치로 이동될 때, 먼저 상기 제1 헤드 리지(10)가 상기 집게발들을 회전시켜 상기 머리부(8)가 상기 그리핑 구조(6)와 맞물리게 되도록 하고, 그 다음에 상기 제2 헤드 리지(11)와 상기 발부(9)의 맞물림에 의해 두 번째 회전이 야기되어 그립력(gripping force)을 증가시킬 수 있도록 상기 헤드 리지들(10, 11)의 축 간격이 형성된다.

또한, 도 6을 통해 알 수 있는 바와 같이, 상기 발부(9) 각각은 상기 작동 스핀들(4)의 상보적으로 각진 표면(angled surface: 13)에 기대는, 방사상 바깥쪽 방향으로 형성된 제1 경사면(12)을 갖는다. 상기 발부(9)는 또한 상기 제2 헤드 리지(11)에 마련된 대응하는 경사진 지지면(15)을 갖는 그리퍼 헤드(5)에 기대는, 방사상 안쪽 방향으로 형성된 제2 경사면(14)을 갖는다. 각 지지면들(13, 15)과 상기 경사면들(12, 14)의 위치맞춤(orientation)을 적절히 선택하는 것이 상기 관상체(1)의 확실한 그리핑(gripping)으로 이끄는 힘 및 풀-다운 효과(pull-down effect)를 증가시키도록, 상기 제1 경사면(12)은 반지름 방향에 대해 15°~75°, 바람직하게는 45°경사진 반면, 상기 제2 경사면(14)은 축 방향에 대해 5°~30°, 바람직하게는 15°경사진다.

도 4 및 도 5를 통해 알 수 있는 바와 같이, 각도상 동일 간격을 갖는 복수개의 집게발들(3), 구체적으로는 6개의 집게발들(3)이 제공된다. 상기 발부(9)는 바이어싱 유닛(biasing unit: 16), 구체적으로는 방사상 안쪽 방향으로 압축 응력을 받은 환상 스프링(annular spring: 17)에 의해 작동된다. 상기 그리퍼 헤드(5)는 내부로 흘러 상기 플랜지(18)에 의해 둘러싸인 공간을 채우며, 상기 관상체(1) 내부로 흐르는 유체, 구체적으로 냉각제 및 윤활유가 축 방향으로 통과하는 통로(19)를 가지며, 또한 상기 집게발들(3)의 축 방향 안쪽 측면에 배치되어 개방 위치에서 개방되고, 고정 위치에서는 닫혀져, 상기 유체가 채워진 공간을 밀봉하는 체크 밸브(check valve: 20)를 갖는다. 상기 체크 밸브(20)는 슬리브 스프링(sleeve spring: 21)에 의해 작동되는 밸브 슬리브(valve sleeve: 22)를 가지며, 상기 밸브 슬리브(22)는 개방 위치에서 상기 체크 밸브(20)의 개방을 위해 상기 그리퍼 헤드(5)에 마련된 받침대(abutment: 23)에 기대며, 상기 집게발들(3)에 기대면서 상기 슬리브 스프링(21)을 붙잡고 있는 고정 슬리브(fixed sleeve: 24) 속에 유지된다. 상기 고정 슬리브(24)는 상기 집게발들(3)에 기댈 뿐만 아니라, 상기 집게발들(3)을 상기 지지면(13) 쪽으로 누르며, 개방 위치에서 상기 발부(9)에 있는 경사진 지지면들을 이용하여 상기 집게발들(3)을 회전시킨다.

Claims

관상체(tubular body: 1), 특히 끝으로 갈수록 가늘어지는 다각형의 관상체(2)와 같이, 비원형의 외측면을 갖는 끝으로 갈수록 가늘어지는 관상체(2)를 위한 척(chuck)에 있어서,
집게발들(claws: 5)이 관상체 내부(7)에 있는 그리핑 구조(gripping formation: 6)와 맞물리는 고정 위치 및 상기 그리핑 구조(6)와 맞물리지 않는 개방 위치 사이에서 작동 스핀들(working spindle: 4) 내에 있는 그리퍼 헤드(gripper head: 5)에 의해 축 방향으로 이동될 수 있는 집게발들(3)을 포함하며,
상기 개방 위치와 상기 고정 위치 사이의 이동을 위해, 상기 집게발들(3)은 첫 번째 회전 운동에 있어서는 일 단에서, 이어서 두 번째 회전 운동에 있어서는 타 단에서, 상기 그리퍼 헤드(5)에 의해 상기 작동 스핀들(4) 쪽으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제1항에 있어서,
상기 집게발들(3)은 각각 머리부(head: 8)와 발부(foot: 9)를 갖는 레버들(levers)이며, 상기 그리퍼 헤드(5)는 상기 머리부(8)를 회전시키도록 작용하는 제1 리지(ridge: 10)와 상기 발부(9)를 회전시키도록 작용하는 제2 리지(11)를 가지며, 상기 리지들(10, 11)은 축 방향으로 이격된 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제2항에 있어서,
상기 개방 위치에서 상기 고정 위치로 이동될 때, 먼저 상기 제1 리지(10)가 상기 집게발들(3)을 회전시켜 상기 머리부(8)가 상기 그리핑 구조(6)와 맞물리게 되도록 하고, 그 다음에 상기 발부(9)에서 상기 제2 리지(11)에 의해 두 번째 회전이 일어나도록 상기 리지들(10, 11)의 축 방향 간격이 형성된 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제3항에 있어서,
상기 발부(9) 각각은 상기 작동 스핀들(4)의 상보적으로 각진 지지면(13)에 기대는, 방사상 바깥쪽 방향으로 형성된 제1 경사면(12)을 가지며, 상기 발부(9) 각각은 또한 각 그리퍼 헤드(5)에 있는 상기 제2 리지(11)에 마련된 상보적으로 각진 지지면(15)과 맞물릴 수 있는, 방사상 안쪽 방향으로 형성된 제2 경사면(14)을 갖는 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제4항에 있어서,
상기 제1 경사면(12)은 반지름 방향에 대해 15°~75°, 바람직하게는 45°경사진 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 제2 경사면(14)은 축 방향에 대해 5°~30°, 바람직하게는 15°경사진 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
복수개, 바람직하게 6개의 각도상 동일 간격을 갖는 집게발들(3)이 제공된 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제7항에 있어서,
상기 집게발들(3)의 발부(9)는 방사상 안쪽 방향으로 압축 응력을 받은 바이어싱 유닛(biasing unit: 16)에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제8항에 있어서,
상기 바이어싱 유닛(16)은 환상 스프링(annular spring: 17)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 스핀들(4)은 자신의 자유단(free end) 속으로 삽입될 수 있는 플랜지(flange: 18)를 가지며, 상기 제1 경사면과 관련된 지지면이 상기 플랜지에 형성된 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 그리퍼 헤드(5)는 유체가 통과하는 통로(19)를 갖는 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개방 위치에서 개방되고, 상기 고정 위치에서는 닫혀지는 체크 밸브(check valve: 20)가 상기 집게발들(3)의 축 방향 안쪽 측면에 배치된 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제12항에 있어서,
상기 체크 밸브(20)는, 슬리브 스프링(sleeve spring: 21)에 의해 작동되며, 개방 위치에서 상기 체크 밸브(20)의 개방을 위해 상기 그리퍼 헤드(5)에 마련된 받침대(abutment: 23)에 기대는 밸브 슬리브(valve sleeve: 22)를 갖는 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제13항에 있어서,
상기 밸브 슬리브(22)는 상기 집게발들(3)에 기대면서 상기 슬리브 스프링(21)을 붙잡고 있는 고정 슬리브(fixed sleeve: 24) 속에 유지되는 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.
제14항에 있어서,
상기 슬리브 스프링(21)을 이용하여 상기 개방 위치에서 상기 집게발들(3)을 안쪽으로 회전시킴으로써 상기 집게발들(3)을 작동시키기 위해, 상기 고정 슬리브(24)가 상기 지지면(13)과 협력하는 것을 특징으로 하는 관상체를 위한 척.