KR20150092723A - 스카이빙 공구 - Google Patents

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카르스텐 룃트게르
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에코롤 아게 베르크초이그테크닉
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Abstract

스카이빙 공구는 공구 헤드(1), 적어도 하나의 스카이빙 나이프(6.1), 상기 스카이빙 나이프에 작용하는 수동력(Fp)에 대한 대항력(Fg)이 생성될 수 있게 하는 적어도 하나의 대항력 생성 부재(6.2, 6.3, 8.2), 및 나이프 홀더(4)를 포함하고, 상기 나이프 홀더 상에 적어도 하나의 스카이빙 나이프(6.1) 및 적어도 하나의 대항력 생성 부재(6.2, 6.3, 8.2)가 고정되고, 상기 나이프 홀더(4)는 상기 공구 헤드(1)와 관련된 반경방향 방향으로 이동될 수 있도록 상기 공구 헤드(1) 상에 배치된다.

Description

스카이빙 공구{Skiving tool}
본 발명은 (a) 공구 헤드, (b) 적어도 하나의 스카이빙 나이프(skiving knife), 및 (c) 적어도 하나의 대항력 생성 부재를 구비한 스카이빙 공구에 관한 것이며, 상기 적어도 하나의 대항력 생성 부재에 의하여 상기 스카이빙 공구에 작용하는 수동력에 대한 대항력이 상기 스카이빙 공구의 작동 동안에 생성될 수 있다.
이러한 종류의 스카이빙 공구는 파이프의 내측을 스카이빙하기 위한 특히 유압식 실린더의 생산 동안에 사용된다. 유압식 실린더가 그 형상의 편차와 관련된 높은 요구조건을 반드시 만족해야 하고: 한편으로, 높은 치수 안정성은, 특히 작은 원형 불규칙(circularity irregularity) 및 큰 치수 안정성을 반드시 달성해야 한다. 부가적으로, 공구는 특히, 인발된 정밀 스틸 파이프에서 야기됨에 따른 파이프 프리포옴(preform)의 진직도(straightness)의 에러를 수반할 수 있다. 진직도에서의 이들 에러는 파이프의 길이(미터) 당 1 밀리미터 내지 2 밀리미터의 값을 갖는다. 더욱이, 표면 품질과 관련하여 높은 요구조건이 설정된다.
완전한 유압식 실린더로 이들 요구조건을 만족하기 위하여, 냉간-인발된 파이프가 일반적으로 블랭크(blank)로 사용된다. 그러나, 냉간-인발된 파이프의 생산은 복잡하다. 이에 따라, 이러한 생산을 열간-압연된 파이프로 대체하려고 시도된다. 그러나, 열간-압연된 파이프가 형상에서의 동일한 정확도를 달성하지 못한다.
나사산부-절단(thread-cutting) 장치가 DE 198 45 948 A1에 개시되어 있으며, 반경방향으로 이송될 수 있도록, 스카이빙 헤드 상에 배치된 스카이빙 공구를 포함할 수 있다. 이러한 타입의 공구의 단점은 열간-압연된 파이프가 용이하게 처리되지 못하거나 또는 완전하게 처리될 수 없다는 점이다.
결합된 스카이빙 및 롤러 버니싱 공구(roller burnishing tool)가 DE 26 44 292 C2 및 EP 1 512 492 B1에 개시되어 있고, 상기 문헌에서 오실레이팅(oscillating) 나이프가 스카이빙 나이프 상에 장착되며, 이는 공구 헤드와 관련된 축선방향으로 이동될 수 있다. 이러한 타입의 시스템의 단점은 반경방향 방향에서 종종 저 강성(stiffness)이라는 것이다.
공지부에 따른 스카이빙 공구가 DE 10 2009 040 592 A1에 개시되어 있으며, 반경방향 오정렬을 허용하는 커플링에 의해 서로 분리된 거친 절삭 공구 및 스카이빙 공구를 포함한다. 이러한 타입의 공구의 단점은 열간-압연된 파이프가 용이하게 처리될 수 없다는 점이다.
본 발명은, 파이프 프리포옴이 낮은 치수 정확도 및 상당한 곡률을 갖는 경우에서도, 처리 시 부품의 큰 치수 안정성 및 일정한 표면 품질을 달성하는 것이 목적이다.
본 발명은 적어도 하나의 스카이빙 나이프 및 적어도 하나의 대항력 생성 부재가 고정되고, 그리고 공구 헤드와 관련하여 반경방향 방향으로 이동될 수 있도록 상기 공구 헤드 상에 장착된 나이프 홀더를 포함하는, 공지부에 따른 스카이빙 공구에 의한 문제점을 해결한다.
더욱이, 본 발명은, 구조적 구성요소의 보다 높은 품질을 달성하기 위하여, 이러한 장점이 달성될 상당하게 복잡한 구성을 필요로 하지 않기 때문에, 유리하다.
본 발명의 보호범위 내에서, 공구 헤드라는 용어는 특히, 스카이빙 공구가 사용중일 때, 부품의 내측 표면상에서 가이드 되는 스카이빙 공구의 섹션이나 구조적 구성요소를 의미한다는 것을 알 수 있을 것이다. 공구 헤드는 바람직하게는 구부러질 수 없다. 특히, 공구 헤드는 토오크 흐름에서 스카이빙 나이프의 전방에 배치된 구조적 구성요소나 섹션이며; 달리 말하자면, 상기 공구 헤드는 토오크를 직접적으로 또는 간접적으로 스카이빙 나이프에 전달한다.
나이프 홀더(knife holder)는 경사 저항성(tilt-resistant)이 있도록, 바람직하게는 공구 헤드 상에 장착된다. 달리 말하자면, 나이프 홀더는 공구 헤드와 관련된 임의의 상당한 경사 운동을 실행할 수 없지만, 이와 달리 반경방향 방향에서의 운동만을 실행할 수 있도록 고정된다.
스카이빙 나이프라는 용어는 특히, 스카이빙 나이프가 작동 중일 때, 칩을 절결하는 스카이빙 공구의 구조적 구성요소를 의미한다는 것을 알 수 있을 것이다. 절단 엣지가 스카이빙 나이프 상에 배치되며: 이는 칩을 처리하고 절결하는 동안에 부품과 접촉하게 되는 상기 스카이빙 나이프의 섹션을 의미한다.
바람직한 실시예는, 스카이빙 나이프가 나이프 홀더에 단단하게 연결될 수 있는 절단 엣지 부착부(attachment)로 설계된다는 것을 나타낼 수 있다. 이러한 경우에, 스카이빙 나이프는 특히 확실한 재료 연결부(positive material connection)나, 마찰 연결부나 또는 나이프 홀더와의 형상-끼워맞춤 연결부를 구비한다. 대안적으로 바람직한 실시예는 스카이빙 나이프가 나이프 홀더의 일체형 구성요소일 수 있다는 것을 나타낸다. 절단 엣지 부착부가 코팅되거나 코팅되지 않은 카바이드, 도성 합금(cermet), 또는 절단 세라믹으로 만들어지는 것이 바람직하다.
적어도 하나의 스카이빙 나이프가 나이프 홀더 상에 고정되는 특징은 특히 상기 나이프 홀더와 상기 스카이빙 나이프의 절단 엣지 사이의 상대 운동이 방지되도록, 상기 스카이빙 나이프가 상기 나이프 홀더 상에 고정된다는 것을 의미한다는 것임을 알 수 있을 것이다. 그러나, 의도된 바람직한 실시예에 따라, 스카이빙 공구는 적어도 두 개의 스카이빙 나이프를 포함하고 그리고 스카이빙 나이프 중 하나의 스카이빙 나이프는 다른 하나의 스카이빙 나이프나 또는 나이프에 대한 그의 위치가 보정될 수 있도록, 나이프 홀더 상에 고정될 수 있다. 스카이빙 나이프는, 상기 스카이빙 나이프에 작용하는 일시적으로 변하는 수동력의 영향 동안에서도, 외접원의 직경이 일정하게 유지되도록, 상기 스카이빙 나이프가 나이프 홀더와 관련하여 모두 고정되는 위치에 놓일 수 있다는 것이 단지 중요하다.
적어도 하나의 스카이빙 나이프 및 적어도 하나의 대항력 생성 부재가 나이프 홀더에 고정된다는 사실은 상기 스카이빙 나이프의 절단 엣지가 오프셋 벡터(offset vector)에 대해 반경방향 내측으로, 즉 스카이빙 공구의 길이방향 축선을 따라서 이동할 때, 대항력 부재는 또한 동일한 오프셋 벡터에 대해 이동한다는 것을 의미한다. 2개, 3개 또는 그 이상의 스카이빙 나이프가 이용가능하다면(바람직한 실시예에 따른 경우로서), 나이프 홀더 상에 고정된 모든 스카이빙 나이프가 동일한 오프셋 벡터에 대해 이동한다.
적어도 하나의 스카이빙 나이프 및/또는 적어도 하나의 대항력 생성 부재는 바람직하게는 형상-끼워맞춤 연결, 마찰 연결 또는 확실한 재료 연결에 의해 나이프 홀더에 고정된다.
외접원의 직경은 윤곽을 생성하는 스카이빙 나이프의 지점이 위치되는 원의 직경이다. 외접원의 직경은 스카이빙 공구에 의해 만들어진 실린더의 내경에 가깝게 대응한다. 마감처리된 실린더의 내경과 외접원의 직경 사이의 가능한 어느 한 불일치가 스카이빙 나이프의 절단 엣지의 바로 뒤에서 재료의 스프링-백에 의해 발생할 수 있다.
대항력 생성 부재가 나이프 홀더의 부재를 의미하는 것을 알 수 있으며, 상기 부재에 의해 대항력이 스카이빙 공구에 작용하는 수동력에 반하는(counteract), 스카이빙 공구의 작동 동안에 생성된다.
나이프 홀더가 공구 헤드와 관련하여 반경방향 방향으로 이동될 수 있도록 장착되는 특징은 상기 나이프 홀더가 중앙 위치로부터의 사전결정된 편차를 유도할 수 있고 그리고 다른 편차가 방지된다는 것을 의미함을 알 수 있을 것이다. 나이프 홀더가 적어도 하나의 스프링 부재에 의해 공구 헤드와 관련하여 고정될 수 있다. 이러한 구성은, 파이프 프리포옴의 개구로의 스카이빙 공구의 삽입 시, 비-중심적으로 회전하는 나이프 홀더에 의해 상기 파이프 프리포옴에서의 진입 지점의 손상이 피해질 수 있다는 장점을 갖는다. 대안적으로, 나이프 홀더는 베어링 느슨함(slackness)을 갖는 공구 헤드 상에 장착된다. 이러한 구성은 중앙 위치로부터 증가하는 편차를 갖는 증가하는 힘이 나이프 홀더 상에 작용하지 않는다는 것을 의미한다.
나이프 홀더는 바람직하게는 공구 헤드와 관련하여 축선방향 방향으로 가이드된다. 특히, 나이프 홀더가 공구 헤드와 관련하여 축선방향 방향으로 가이드된다. 예를 들면, 나이프 홀더는 나이프 헤드 상에 장착되고, 그리고 상기 나이프 헤드는 상기 나이프 헤드와 관련하여 축선방향 방향으로 상기 나이프 홀더의 이동을 방지하지만, 그러나 반경방향 방향으로 이동을 가능하게 하는 베어링 가이드 또는 롤러 가이드를 포함한다.
바람직한 실시예에 따른, 대항력 생성 부재는, 공구 헤드가 실린더의 내측 벽부에서 가이드 되도록, 스카이빙 공구의 작동 동안에, 상기 실린더의 내측 벽부와 접촉하는 가이드 부재, 특히 가이드 레일을 포함한다. 이러한 경우에, 또한 나이프 홀더가 가이드 부재와 관련하여 반경방향 방향으로 이동할 수 있도록, 장착된다는 것을 알 수 있을 것이다.
스카이빙 공구는 바람직하게는 적어도 3개의 스카이빙 나이프, 특히 정확하게 3개의 스카이빙 나이프나 또는 정확하게 6개의 스카이빙 나이프를 포함한다. 이러한 타입의 스카이빙 공구의 장점은 높은 표면 품질이 치수 안정적이지 않는 블랭크로써도 달성될 수 있다는 점이다. 예를 들면, 블랭크가 진직도 에러를 갖는다면, 칩 두께가 각각의 스카이빙 나이프에 대해 조정된다. 이 결과, 다양한 수동력이 스카이빙 나이프에 작용한다. 나이프 홀더에서의 최종적인 총 힘은 스카이빙 나이프를 새로운 위치로 가압하고 그리고 상기 새로운 위치에서 칩 두께와 이에 따른 수동력이 서로 유사하다. 또한 스카이빙 공구가 두 개 이상의 나이프 홀더를 구비할 수 있다. 이들 나이프 홀더는 스카이빙 공구의 길이방향 축선을 따라서 서로의 뒤에 배치되는 것이 바람직하다.
종래 기술에 따른 스크라이빙 공구로써, 마찰 력은, 스카이빙 나이프가 그 새로운 위치에 도달할 수 있기 전에, 가장 먼저 반드시 극복되어야 한다. 스틱킹(sticking)으로부터 슬라이딩(sliding)까지의 전달 때문에, 이는 표면 품질을 손상시키는, 스카이빙 나이프의 위치의 급격한 변화를 초래한다.
그러나, 이러한 타입의 스카이빙 공구 상의 스카이빙 나이프가 공구 베이스와 관련하여 반경방향 방향으로 이동할 수 있도록, 나이프 홀더에 장착되어 고정된다. 따라서 스카이빙 나이프가 원형 불규칙의 경우에 그 위치를 보다 용이하게 변경한다. 위치의 갑작스런 변화가 피해져, 표면 품질의 향상이 가능하게 된다. 상기 기재된 메카니즘은 또한 원형 불규칙의 경우에서의 절차에 적용된다.
본 발명의 장점은 보다 큰 진직도 에러(예를 들면, 파이프 길이(미터) 당 2.5 밀리미터 이상)를 갖는 파이프 프리포옴이 사용될 때에도 또한 마감처리된 파이프 내측 표면의 높은 표면 품질이 달성될 수 있다는 것이다.
스카이빙 공구가 공구 헤드 및 나이프 홀더를 연결하는 토오크 전달 장치를 포함하여, 이들이 적어도 한 회전 방향으로 토오크에 대해 저항성을 갖는다면 특히 유리하다. 토오크 전달 장치는 예를 들면, 올덤 커플링을 포함하거나 상기 올덤 커플링으로 만들어질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 토오크 전달 장치는 클로(claw) 커플링을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 대항력 생성 부재는 제 2 스카이빙 나이프를 포함한다. 이러한 경우에, 바람직한 실시예는 제 1 스카이빙 나이프 및 적어도 제 2 스카이빙 나이프가, 예를 들면, 확실한 재료 연결에 의하여, 서로 단단하게 고정될 수 있다는 것을 나타내고 있다. 특히, 제 1 스카이빙 나이프 및 적어도 제 2 스카이빙 나이프가 조인트(joint) 없이, 단일 부품으로서 함께 결합된다. 소 직경을 갖는 파이프 프리포옴이 이러한 방식으로 처리될 수 있다.
바람직한 실시예에 따른, 스카이빙 공구는 적어도 제 3 스카이빙 나이프를 포함한다. 이러한 경우에 바람직한 실시예는 제 2 스카이빙 나이프 및 적어도 제 3 스카이빙 나이프가 예를 들면, 확실한 재료 연결에 의하여, 서로 단단하게 연결될 수 있다는 것을 나타낸다. 특히, 제 2 스카이빙 나이프 및 적어도 제 3 스카이빙 나이프는 단일 부품으로, 즉 조인트 없이 함께 결합된다. 이에 더하여, 바람직한 실시예는 모든 3개의 스카이빙 나이프가 나이프 홀더 상에 배치되고 그리고 바람직하게는 확실한 재료 연결에 의해 연결되거나 단일 부품으로 결합된다는 것을 나타낼 수 있으며 나타내고 있다.
제 2 스카이빙 나이프 및 적어도 제 3 스카이빙 나이프가 서로 단단하게 연결된다면, 제 1 스카이빙 나이프가 나이프 홀더에 고정되어 그 반경방향 위치가 예를 들면 스크류 드라이브 및/또는 엑츄에이터에 의하여, 특히 피에조 엑츄에이터에 의하여, 무한으로 변할 수 있는지의 여부가 중요하다. 이러한 경우에, 외접원의 직경이 무한으로 변할 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 스카이빙 나이프는 적어도 하나의 조정 장치, 특히 모터를 포함하고, 상기 조정 장치에 의해 상기 스카이빙 나이프의 절단 엣지가 위치되는 외접원의 직경이 무한으로 조정될 수 있다. 조정 장치가 바람직하게는 나이프 홀더에 고정되고, 이에 따라 특히 높은 조정 정확도가 달성된다. 예를 들면, 모터는 스크류 드라이브를 포함하여, 외접원의 직경이 수동으로 조정될 수 있다.
스카이빙 나이프의 수가 3의 배수라면 특히 유리하다. 3개의 스카이빙 나이프가 특히 바람직하다. 이러한 경우에, 의도된 바람직한 실시예에 따라, 스카이빙 나이프 중 단 하나의 스카이빙 나이프가 나이프 홀더와 관련하여 이동할 수 있도록 만족스럽게 배치된다. 이러한 경우에, 외접원의 직경은 스카이빙 나이프 중 단 하나의 스카이빙 나이프의 위치를 나이프 홀더와 관련하여 그리고 이에 따라 2개의 다른 스카이빙 나이프와 관련하여 변경시킴으로써 용이하게 조정될 수 있다.
조정 장치는 외접원의 직경을 전자적으로 변경하도록 설계되는 것이 바람직하다. 달리 말하자면, 조정 장치는 외접원의 직경이 엑츄에이터를 기동시킴으로써 변경될 수 있도록 배치된 엑츄에이터를 포함한다. 이후 공구가 부품 내로 삽입됨에 따라, 상기 부품의 내측 표면이 처리될 수 있다. 처리 종료시에, 외접원의 직경은 엑츄에이터를 기동시킴으로써 감소될 수 있고 그리고 스카이빙 나이프는 최종 마감처리된 내측 표면을 손상시키는 스카이빙 나이프의 임의의 돌출 가능성 없이 제거될 수 있다.
스카이빙 나이프가 특히 고 표면 품질을 초래하는, 등 각도(equidistant angle)의 절결부에 배치된다면 특히 유리하다. 스카이빙 나이프 중 하나의 스카이빙 나이프가 나이프 홀더와 관련하여 이동할 수 있도록 정확하게 배치된다면, 상기 스카이빙 나이프의 이동이 발생하고 그리고 상기 스카이빙 나이프가 회전하는 레벨에, 즉 스카이빙 공구의 길이방향 축선에 평행한 레벨에 수직하는 레벨로 2개의 다른 스카이빙 나이프가 대칭적으로 배치되는데 충분하다.
바람직한 실시예에 따라, 적어도 제 1 스카이빙 나이프가 나이프 홀더와 관련하여 반경방향 방향으로 이동될 수 있도록, 조정 장치가 설계된다. 그러나, 조정 장치가 수동 조정 및/또는 전자 조정을 위해 설계될 수 있다. 스카이빙 나이프의 넘버링은 자의적이라는 것을 알 수 있을 것이다. 달리 말하자면, 어느 스카이빙 나이프가 제 1 스카이빙 나이프로서 인식될 수 있는지가 중요하지 않다.
이에 대안적으로 또는 부가적으로, 외접원의 직경이 변하는 방식으로 나이프 홀더가 엑츄에이터에 의해 탄성적으로 변형될 수 있도록, 조정 장치가 설계된다. 특히, 조정 장치가 두 개 이상의 엑츄에이터를 구비할 수 있으며, 이중 하나의 엑츄에이터는 스카이빙 나이프 중 하나의 스카이빙 나이프를 반경방향 방향으로 이동시키고 다른 하나의 엑츄에이터는 나이프 홀더를 전체로서 변형시켜서, 외접원의 직경을 변경시킨다.
조정 장치가 적어도 하나의 피에조 모터를 포함한다면 특히 바람직하다. 의도된 바람직한 실시예에 따라, 피에조 모터가 피에조 소자의 스택을 포함할 수 있다. 엑츄에이터가 500 ㎛의 리프팅을 갖는다면 특히 유리하다. 피에조 엑츄에이터는, 상기 피에조 엑츄에이터가 스카이빙 나이프 상에 작용하는 수동력을 흡수할 수 있다는 것을 의미하는 보다 큰 강성을 갖는다는, 장점을 갖는다. 더욱이, 피에조 엑츄에이터의 전기 용량을 계산함으로써 상기 피에조 엑츄에이터의 편차가 측정될 수 있다.
스카이빙 공구는 바람직하게는 기동 장치를 포함하며, 상기 기동 장치에 의해 모든 스카이빙 나이프가 반경방향으로 내측으로 집중적으로 이동될 수 있다. 이러한 기동 장치는 예를 들면, 바이너리 모터(binary motor), 특히 유압식 모터를 포함할 수 있다. 달리 말하자면, 기동 장치는 스카이빙 나이프가 반경방향으로 외측 위치에 있는 기동 상태(active state)에 놓여, 파이프의 내측 벽부가 스카이빙 가공될 수 있고, 그리고 비기동 상태에서, 상기 스카이빙 나이프가 내측 표면을 손상시키지 않으면서, 상기 스카이빙 나이프가 반경방향으로 후퇴되며, 이는 공구가 상기 스카이빙 파이프로부터 후퇴될 수 있다는 것을 의미한다.
바람직한 실시예에 따른, 스카이빙 공구는 외접원의 직경 및/또는 마감처리된 파이프의 내경을 결정하기 위한 직경 결정 장치를 포함한다. 예를 들면, 직경 결정 장치는 파이프의 내측에 예하중을 받는, 촉각으로 알 수 있는 몸체(tactile body)를 포함하며, 이러한 구성은 파이프의 내경이 상기 촉각으로 알 수 있는 몸체의 편차로부터 결정될 수 있다는 것을 의미한다. 스카이빙 공구가 롤러 버니싱 공구를 포함한다면(바람직한 실시예에서 의도된 바와 같이), 직경 결정 장치가 내경을 결정하는 측정 위치는 바람직하게는 공급 방향에서 롤러 버니싱 공구 뒤쪽에 위치된다.
예를 들면, 직경 결정 장치는, 피에조 엑츄에이터가 조정 장치의 부품이 된다면, 상기 피에조 엑츄에이터의 전기 용량을 측정하도록 설계된 장치를 포함한다. 편차는 피에조 엑츄에이터의 전기 용량으로부터 결정되고, 그리고 이로부터, 외접원의 직경이 결정된다. 이는 예를 들면, 예비 테스트에서의 전기 용량으로부터의 편차의 의존도를 계산함으로써 그리고 상기 의존도를 그래프 상에 표시함으로써 행해질 수 있다. 편차는 이후 그래프의 보간법(interpolation)에 의해 측정된 전기 용량으로부터 결정될 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 직경 결정 장치는 게이지 관련 스카이빙 나이프의 위치가 판독될 수 있거나 자동적으로 판독될 수 있도록, 제 1 스카이빙 나이프와 관련하여 배치된 게이지, 예를 들면 유리 게이지(glass guage)를 포함한다. 따라서 조정 장치는 바람직하게는 스크류를 포함하며, 상기 스크류의 회전은 제 1 스카이빙 나이프의 반경방향 위치를 변경시킨다. 스카이빙 나이프나 또는 스카이빙 나이프 수용부(accommodation)는 상기 스카이빙 나이프의 반경방향 위치 변경 동안에 게이지를 지나 이동하며, 이는 위치 변경이 판독될 수 있다는 것을 의미한다. 특히, 게이지는 눈금을 포함하며, 스카이빙 나이프나 상기 스카이빙 나이프의 홀더는 상기 게이지에 대한 상기 스카이빙 나이프의 위치가 2개의 눈금을 사용해 결정될 수 있게 하는 마커, 특히 제 2 눈금을 포함한다. 예를 들면, 두 개의 눈금은 버니어 캘리퍼스에 의해 동일한 방식으로 배치된다.
조정 장치가 나이프 홀더를 변형시키도록 설계된다면, 상기 나이프 홀더는 바람직하게는 변형 동안에 개방되는 노치 또는 어느 한 재료 취약부(weakness)를 구비한다. 직경 결정 장치는 이후 외접원의 직경을 결정하기 위하여, 리세스의 크기를 측정하도록 설계된다.
바람직한 실시예에 따라, 스카이빙 공구는 조정 장치 및 직경 결정 장치와 연결된 위치 제어부를 구비하고, 그리고 외접원의 직경을 사전결정될 수 있는 공칭 직경으로 자동적으로 조정하도록 설계된다. 이는 스카이빙 나이프의 마모 및 파손이 마감처리된 실린더의 치수 안정성의 감소를 야기시키지 않는다는 것을 의미한다.
바람직한 실시예에 따라, 스카이빙 공구는 적어도 하나의 스프링을 포함하고, 상기 스프링에 의하여 나이프 홀더가 중앙 위치로 예하중을 받게 된다. 중앙 위치라는 용어는 원형의 중간 점이 스카이빙 공구의 길이방향 축선에 놓이거나, 또는 스프링이 없는 경우보다 길이방향 축선에 적어도 더 근접하여 놓인 위치를 의미한다는 것을 알 수 있을 것이다.
스카이빙 공구는 바람직하게는 기계가공 방향에서 스카이빙 나이프의 전방에 배치된 보오링 헤드를 포함한다. 보오링 헤드가 특히 탈착될 수 있는 방식으로 공구 헤드에 단단하게 연결된다면: 이는 원통형 형상 및 진직도에서의 큰 에러를 갖는 파이프의 처리도 가능하게 하므로 유리하다.
아래에서는 본 발명이 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1에서 우측 부분 이미지는 본 발명에 따른 스카이빙 공구의 길이방향 단면도이고, 좌측 부분 이미지는 상기 우측 부분 이미지에서의 선 A-A에 따른 단면도이고,
도 2는 도 1에 따른 스카이빙 공구의 부품인 올덤 커플링 형태의 토오크 전달 장치의 도면이고,
도 3은 도 1에 따른 스카이빙 공구의 위치 제어부의 작동의 개략적인 이미지이고,
도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 스카이빙 공구의 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 스카이빙 공구의 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 스카이빙 공구의 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 스카이빙-롤러 버니싱 공구의 3차원 도면이다.
도 1의 우측 부분 이미지에 있어서, 본 발명에 따른 스카이빙 공구(10)를 통한 단면이 공구 몸체로 또한 기술될 수 있는 공구 헤드(1)를 포함한 결합된 스카이빙-롤러 버니싱 공구의 형태로 나타나 있다. 선 A-A에 따른 절결부를 나타낸 좌측 부분 이미지에 있어서, 스카이빙 공구(10)가 스카이빙 나이프(6.1)를 포함하는 것이 명확하게 나타나 있다. 스카이빙 공구(10)의 작동 동안에, 수동력(Fp)은 스카이빙 나이프(6.1) 상에 작용한다. 스카이빙 공구(10)는 또한 제 2 스카이빙 나이프(6.2) 및 제 3 스카이빙 나이프(6.3)를 구비한다. 각각의 스카이빙 나이프(6)(부재번호에 첨자가 없는 부재번호는 동일한 타입의 모든 물체를 의미함)는 절단 엣지(5)를 갖는다. 달리 말하자면, 스카이빙 나이프(6.1)는 절단 엣지(5.1)를 구비하고, 스카이빙 나이프(6.2)는 절단 엣지(5.2)를 구비하며, 그리고 스카이빙 나이프(6.3)는 절단 엣지(5.3)를 구비한다.
스카이빙 공구(10)는 작동 동안에 수동력(Fp)에 대한 대항력(Fg)을 생성하는 가이드 레일(8.2)의 형태의 제 1 대항력 생성 부재를 포함한다. 이에 더하여, 스카이빙 나이프(6.2 및 6.3)는 또한 수동력(Fp)의 생성에 기여하는 대항력 생성 부재로서 작동한다.
스카이빙 공구(10)는 본 경우에 올덤 커플링(3) 및 커플링 허브(2)를 포함한 토오크 전달 장치(11)를 포함한다. 커플링 허브(2)는 스크류(13)에 의하여 공구 헤드(1)와 연결된다. 스카이빙 공구(10)는 바람직하게는 디스크-형상이며 이에 따라 스크라이빙 디스크로 지시될 수 있는 나이프 홀더(4)를 구비한다. 토오크 전달 장치(11)는 토오크에 저항하도록 나이프 홀더(4)와 결합된다. 스카이빙 나이프(6.1, 6.2, 6.3)가 나이프 홀더에 장착된다.
공구 헤드(1)는 가이드 플랜지(19), 및 가이드 칼라 상에 착좌된 제 1 가이드 표면(15)을 포함한 반경방향 가이드(14)를 구비한다. 가이드 플랜지(19)는 적어도 하나의 스크류(16)에 의해 고정된다. 반경방향 가이드(14)는 나이프 홀더(4)가 단지 반경방향 방향으로, 즉 길이방향 축선(L)에 수직하여 이동할 수 있다는 것을 보장한다.
스카이빙 공구(10)는 본 경우에 피에조 소자의 스택을 구비한 조정 장치(7)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 조정 장치(7)는 나이프(6.1)의 절단 엣지(5.1)를 반경방향 외측 및 내측으로 이동시킬 수 있도록 배치된다. 절단 엣지(5.1)가 반경방향 내측으로 이동하도록 조정 장치(7)가 기동된다면, 외접원의 직경(D)이 증가한다. 외접원의 직경(D)은, 스카이빙 나이프(6)의 모든 절단 엣지(5)의 엣지가 위치되는 확실하게 형성된 원, 즉 외접원의 직경(K)이다.
도 1에서의 좌측 부분 이미지는 나이프 홀더(4)가 제 1 가이드 레일(8.1), 제 2 가이드 레일(8.2) 및 제 3 가이드 레일(8.3)의 형태를 취한 3개의 가이드 부재(8)를 포함하는 것을 나타내고 있다. 스카이빙 공구(10)가 사용 중 일 때, 이들 가이드 레일(8)이 처리될 부품(18)의 내측 벽부(9)와 접촉한다. 제 1 가이드 부재(8.1)가 대항력 생성 부재의 부품이다.
도 2는 올덤 커플링(3)의 사시도이다. 올덤 커플링(3)은 나이프 홀더(4)와 마주한 제 1 레일과 같은 상승부(31)를 포함하는 것을 알 수 있을 것이다. 올덤 커플링(3)은 70°와 110°사이의 각도(예를 들면, 직각)로 오프셋되는, 나이프 홀더로부터 멀리 향하는 제 2 상승부(32)를 구비한다. 제 1 상승부(31)는 나이프 홀더(4)에서 그루브(42)와 인터로크한다. 제 2 상승부(32)는 커플링 허브(2) 상에 배치된 제 2 그루브(22)와 인터로크한다. 이러한 구성은 공구 헤드(1)와 나이프 홀더(4) 사이에서 토오크-저항상 연결을 만든다.
도 3은 위치 제어부(21)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 위치 제어부(21)는 조정 장치(7)의 편차를, 외접원의 직경에 대한 사전결정된 공칭 직경(DSoll)에 대응하는, 사전결정된 공칭 편차로 조정하도록 설계된 장치를 의미한다. 위치 제어부(21)가 한 측에서 조정 장치(7)와 전기 접속되고 그리고 다른 한 측에서 직경 결정 장치(17)와 전기 접속된다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 경우에, 직경 결정 장치(17)는 교류를 조정 장치(7)의 피에조 소자에 만들고, 전압과 전류 사이의 위상 변위를 판독해 측정하는 전자 회로로 이루어진다. 이로부터, 전자 회로는 피에조 소자의 용량과 이 결과 조정 장치(7)의 편차를 계산한다. 위치 제어부(21)는 이러한 편차를 등록하여 공칭 편차와 비교하고 및/또는 외접원의 직경을 상기 편차로부터 계산하여 공칭 직경(DSoll)과 비교한다. 계산된 실제 값(D)이 사전결정된 공칭 값(DSoll)으로부터 벗어난다면, 위치 제어부(21)는 차이 값(ID-DSollI)이 감소하도록, 이상적으로는 영이 되도록 조정 장치(7)를 제어한다. 전기 에너지는 예를 들면, 케이블이나 슬라이드 접촉부를 통해, 또는 인덕션을 통해 무선으로 전자 회로에 전달된다.
도 4는 가이드 부재(8.1, 8.2, 8.3)가 커플링 허브(2) 및 가이드 플랜지(19) 상에 장착되는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 스카이빙 공구(10)를 나타낸 도면이다. 이에 더하여, 가이드 부재(8)는 가이드 레일 지지부(28.1, 28.2 및 28.3) 그리고 스크류로써 각각 스크류결합된다(screw). 가이드 부재(8)는 이에 따라 공구 헤드(1)에 단단하게 연결된다. 그루브(44.1, 44.2, 44.3)는 가이드 부재(8)와 관련된 나이프 홀더(4)의 운동을 가능하게 한다.
도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 스카이빙 공구(10)를 나타낸 도면이며, 본 발명의 나이프 홀더(4)는 그 전체 반경방향 연장부를 가로지른 나이프 홀더(4)를 지지하는 슬릿(23)을 포함한다. 나이프 홀더(4)는, 조정 장치(7)에 의해 만들어진 여러 변형 중 한 변형에 따른 상기 나이프 홀더(4)에서의 유연성이 다른 한 방향에서의 변형에 따라 더 크도록, 배치된 리세스(27)를 포함한다. 본 경우에 피에조 엑츄에이터를 포함한 조정 장치(7)는 나이프 홀더(4)를 펼침으로써 탄성 변형을 만들어 슬릿(23)이 증대되거나 감소될 수 있도록 배치된다. 슬릿(23)이 크면 클수록, 외접원의 직경(D)은 더 크다.
도 6은 조정 장치(7)가 축선방향 방향으로 콘(24, cone)에 작용하는, 본 발명에 따른 제 4 실시예의 스카이빙 공구(10)를 나타낸 도면이다. 조정 장치(7)가 기동된다면, 상기 조정 장치는 접촉 표면(26.1, 26.2, 26.3)에 대해 콘(24)을 가압한다. 접촉 표면(26)은 나이프 홀더(4)에서 두 개의 리세스(27.1, 27.2, 27.3) 사이에 각각 배치된다. 콘(24)이 축선방향으로 이동하면, 접촉 표면(26) 상에서의 압력이 증대하여, 나이프 홀더(4)의 변형을 야기시키게 된다. 접촉 표면(26)은 스카이빙 나이프(6)처럼 동일한 각도로 각각 배치되어, 상기 스카이빙 나이프(6)가 이러한 변형에 의해 반경방향 외측으로 가압된다. 조정 장치(7)를 기동시킴으로써, 외접원의 직경(D)이 증대된다.
도 7은 다른 실시예에 따른 스카이빙 공구(10)의 사시도이다. 스카이빙 공구(10)가 공구 헤드(1)에 단단하게 연결된 롤러 버니싱 공구(46)를 포함한다. 롤러 버니싱 공구(46)는 복수의 롤링 부재(rolling element)(48.1, 48.2,...)를 구비하며, 반경방향으로 느슨하게 케이지(50, cage)로 가이드된다. 케이지(50)가 공구 헤드(1) 상에 장착되어, 원주 방향으로 회전될 수 있다.
나이프 홀더(4)는 나이프 헤드(52) 상에 장착되어, 반경방향으로 이동될 수 있다. 나이프 헤드(52)는 가이드 부재(8)를 포함하고 그리고 공구 헤드(1)에 단단하게 연결된다. 공구 헤드(1)는 가이드 부품(54)을 구비하며, 이 가이드 부품에 의해 파이프의 마감처리된 내측 면 상에 폐쇄되게 놓인다는 것을 알 수 있을 것이다. 공구 헤드(1)는 이에 따라 자동-중심맞춤 방식으로 가이드된다.
1 공구 헤드 2 커플링 허브
3 올덤 커플링 4 나이프 홀더
5 절단 엣지 6 스카이빙 나이프
7 조정 장치, 모터 8 가이드 부재
9 내측 벽부 10 스카이빙 공구
11 토오크 전달 장치 13 스크류
14 반경방향 가이드 15 가이드 표면
16 스크류 17 직경 결정 장치
19 가이드 플랜지 21 위치 제어
22 그루브 23 슬릿
24 콘 26 접촉 표면
27 리세스 28 가이드 레일 지지부
31 상승부 32 상승부
42 그루브 44 그루브
46 롤러 버니싱 공구 48 롤링 부재
50 케이지 52 나이프 헤드
54 가이드 부품 L 길이방향 축선
D 외접원의 직경 K 외접원
Fp 수동력 Fg 대항력

Claims (10)

  1. (a) 공구 헤드(1);
    (b) 적어도 하나의 스카이빙 나이프(6.1);
    (c) 상기 스카이빙 나이프에 작용하는 수동력(Fp)에 대한 대항력(Fg)이 생성될 수 있게 하는 적어도 하나의 대항력 생성 부재(6.2, 6.3, 8.2); 및
    (d) 상기 적어도 하나의 스카이빙 나이프(6.1) 및 상기 적어도 하나의 대항력 생성 부재(6.2, 6.3, 8.2)가 고정되는 나이프 홀더(4);를 갖는 스카이빙 공구로서,
    (e) 상기 나이프 홀더(4)는 상기 공구 헤드(1)와 관련된 반경방향 방향으로 이동될 수 있도록 상기 공구 헤드(1)에 장착되는 스카이빙 공구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    (a) 토오크 전달 장치(11)를 포함하고,
    (b) 상기 토오크 전달 장치(11)는 상기 공구 헤드(1) 및 상기 나이프 홀더(4)와 연결되어, 이들 구성요소가 적어도 하나의 회전 방향에서 토오크 저항성을 갖는 스카이빙 공구.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 대항력 생성 부재(6.2, 6.3, 8.2)는 적어도 제 2 스카이빙 나이프를 포함하는 스카이빙 공구.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스카이빙 나이프의 절단 엣지가 위치되는 외접원(D)의 직경이 적어도 제 3 스카이빙 나이프(6.3) 및/또는 적어도 하나의 조정 장치(7), 특히 모터에 의해 무한으로 변하는 스카이빙 공구.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스카이빙 나이프(6.1)가, 특히 정확하게 하나의 스카이빙 나이프(6.1)가 상기 나이프 홀더(4)와 관련하여 반경방향 방향으로 이동될 수 있도록, 조정 장치(7)가 설계되는 스카이빙 공구.
  6. 청구항 3 또는 5에 있어서,
    외접원(D)의 직경이 변하는 방식으로, 상기 나이프 홀더(4)가 모터(7)에 의해 탄성적으로 변경될 수 있도록, 조정 장치(7)가 설계되는 스카이빙 공구.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 스카이빙 나이프(6)가 기동 장치에 의해 반경방향 내측으로 집중적으로 이동될 수 있는 스카이빙 공구.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    외접원(D)의 직경을 결정하기 위한 직경 결정 장치(17)를 포함하는 스카이빙 공구.
  9. 청구항 8에 있어서,
    - 외접원(D)의 직경을 전자적으로 변경시키기 위한 모터를 조정 장치(7)가 포함하고,
    - 상기 스카이빙 공구(10)는 위치 제어부(21)를 포함하고, 상기 위치 제어부는 상기 조정 장치(7) 및 상기 직경 결정 장치(17)와 연결되고 그리고 외접원(D)의 직경을 사전결정될 수 있는 공칭 직경으로 자동적으로 조정하도록 설계되는 스카이빙 공구.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구 헤드(1)와 단단하게 연결된 롤러 버니싱 공구(46), 및/또는 상기 공구 헤드(1)와 단단하게 연결된 보오링 헤드를 포함하는 스카이빙 공구.
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