KR20160068176A - 터닝 센터의 척킹 장치 - Google Patents

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Abstract

터닝 센터의 척킹 장치는 척(chuck), 드로 튜브(draw tube), 피스톤 및 전자석을 포함할 수 있다. 척은 소재를 회전시키는 스핀들(spindle)에 고정되어, 상기 소재를 클램핑할 수 있다. 드로 튜브는 상기 척에 연결되고, 상기 스핀들의 내주면에 상기 스핀들의 축 방향을 따라 이동 가능하게 결합될 수 있다. 피스톤은 상기 드로 튜브에 연결될 수 있다. 전자석은 상기 척이 상기 소재를 클램핑하도록 상기 피스톤을 자력을 이용해서 당길 수 있다. 따라서, 자력은 전자석으로 공급되는 전류량을 미세 조정하는 것에 의해서 정밀하게 제어할 수 있으므로, 척킹 장치는 얇은 박판과 같은 약한 내구성을 갖는 소재를 파손없이 클램핑할 수 있다.

Description

터닝 센터의 척킹 장치{CHUCKING APPARATUS OF A TURNING CENTER}
본 발명은 터닝 센터의 척킹 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 소재를 클램핑하는 터닝 센터의 척킹 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공작 기계는 터닝 센터와 머시닝 센터로 구분할 수 있다. 머시닝 센터는 회전하는 공구를 이용해서 소재를 가공할 수 있다. 반면에, 터닝 센터는 회전되는 소재를 공구를 이용해서 가공할 수 있다. 따라서, 터닝 센터는 소재를 척킹하기 위한 장치를 포함할 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 척킹 장치는 유압을 이용해서 소재를 클램핑할 수 있다. 유압을 정밀하게 제어하기 어렵기 때문에, 강한 유압에 의해서 소재가 파손될 수 있다. 특히, 낮은 압력의 유압 제어가 더욱 어려운 관계로, 척킹 장치가 얇은 박판 형태와 같은 내구성이 약한 소재를 너무 강한 유압으로 척킹할 수 있다. 이로 인하여, 박판 형태의 소재가 심하게 찌그러질 수 있다. 아울러, 척킹 장치는 유압 공급을 위한 복잡한 유압 유닛들을 포함할 수밖에 없다.
본 발명은 간단한 구조로 척킹 압력을 정확하게 제어할 수 있는 터닝 센터의 척킹 장치를 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 터닝 센터의 척킹 장치는 척(chuck), 드로 튜브(draw tube), 피스톤 및 전자석을 포함할 수 있다. 척은 소재를 회전시키는 스핀들(spindle)에 고정되어, 상기 소재를 클램핑할 수 있다. 드로 튜브는 상기 척에 연결되고, 상기 스핀들의 내주면에 상기 스핀들의 축 방향을 따라 이동 가능하게 결합될 수 있다. 피스톤은 상기 드로 튜브에 연결될 수 있다. 전자석은 상기 척이 상기 소재를 클램핑하도록 상기 피스톤을 자력을 이용해서 당길 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 척킹 장치는 상기 피스톤에 복원력을 부여하는 리턴 스프링을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 척킹 장치는 상기 피스톤, 상기 전자석 및 상기 리턴 스프링을 수용하는 전자석 실린더를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 척킹 장치는 상기 전자석에 보조 전기를 공급하기 위한 발전 축전 유닛을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 발전 축전 유닛은 상기 스핀들의 외주면에 결합된 풀리, 상기 풀리에 결합된 벨트, 및 상기 벨트에 결합되고 상기 전자석에 전기적으로 연결되어 상기 스핀들의 회전력을 전달받아 상기 보조 전기를 발생 및 충전하고 상기 보조 전기를 상기 전자석으로 공급하는 발전 축전기를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 발전 축전 유닛은 상기 스핀들의 외주면에 결합된 적어도 하나의 구동 기어, 및 상기 구동 기어와 치합되는 종동 기어를 가져서, 상기 스핀들의 회전력을 전달받아 상기 보조 전기를 발생 및 충전하고, 상기 보조 전기를 상기 전자석으로 공급하는 발전 축전기를 포함할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 척킹 장치는 자력을 이용해서 소재를 척킹할 수 있다. 자력은 전자석으로 공급되는 전류량을 미세 조정하는 것에 의해서 정밀하게 제어할 수 있으므로, 척킹 장치는 얇은 박판과 같은 약한 내구성을 갖는 소재를 파손없이 클램핑할 수 있다. 또한, 척킹 장치는 전자석으로 전기를 공급하는 간단한 구조를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터닝 센터의 척킹 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 척킹 장치가 소재를 클램핑한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 척킹 장치가 소재를 언클램핑한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터닝 센터의 척킹 장치를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터닝 센터의 척킹 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 터닝 센터의 척킹 장치는 척(120), 조(130), 드로 튜브(140), 전자석 실린더(150), 피스톤(160), 전자석(170) 및 리턴 스프링(180)을 포함할 수 있다.
척(120)은 터닝 센터의 스핀들(110)의 우측에 배치될 수 있다. 스핀들(110)은 소재를 회전시킬 수 있다. 척(120)은 스핀들(110)의 우측 외주면에 결합될 수 있다. 따라서, 척(120)은 스핀들(110)과 함께 회전할 수 있다.
조(130)는 척(120)에 결합될 수 있다. 조(130)는 소재를 클램핑할 수 있다. 조(130)가 스핀들(120)의 중심을 향해서 오므려지는 것에 의해서, 소재가 조(130)에 클램핑될 수 있다. 반대로, 조(130)가 스핀들(120)의 반지름 방향으로 벌어지는 것에 의해서, 소재가 조(130)로부터 언클림핑될 수 있다.
드로 튜브(140)는 스핀들(110)에 축 방향을 따라 형성된 축공 내에 이동 가능하게 배치될 수 있다. 드로 튜브(140)는 척(120)에 연결될 수 있다. 따라서, 드로 튜브(140)의 이동에 의해서 척(120)도 드로 튜브(140)와 함께 이동될 수 있다.
전자석 하우징(150)은 스핀들(110)의 좌측에 배치될 수 있다. 전자석 하우징(150)은 드로 튜브(140)에 연결되지 않을 수 있다. 따라서, 드로 튜브(140)의 이동과 상관없이 전자석 하우징(150)은 정위치에서 움직이지 않을 수 있다.
피스톤(160)은 전자석 하우징(150)의 내부에 스핀들(110)의 축 방향을 따라 이동 가능하게 배치될 수 있다. 피스톤(160)은 드로 튜브(140)에 연결될 수 있다. 따라서, 피스톤(160)에 이동에 의해서 드로 튜브(140)도 피스톤(160)의 이동 방향을 따라 같이 이동될 수 있다. 피스톤(160)은 자력이 작용할 수 있는 자성 물질을 포함할 수 있다.
전자석(170)은 전자석 하우징(150)의 내측면에 배치될 수 있다. 전자석(170)은 터닝 센터의 메인 파워로부터 전기를 공급받을 수 있다. 전기가 공급된 전자석(170)은 피스톤(160)에 자력을 인가하여, 피스톤(160)을 전자석(170)을 향해서 이동시킬 수 있다. 따라서, 자력에 의한 피스톤(160)의 이동에 의해서, 드로 튜브(140)와 척(120)이 같이 이동될 수 있다. 결과적으로, 조(130)가 오므려지게 되어, 소재가 조(130)에 클램핑될 수 있다.
조(130)가 소재를 클램핑하는 척킹력은 전자석(170)이 피스톤(160)에 인가하는 자력에 의해서 결정될 수 있다. 자력은 전자석(170)으로 공급되는 전기를 미세하게 조정하는 것에 의해서 정밀하게 제어될 수 있다. 따라서, 조(130)가 소재를 클램핑하는 척킹력도 정밀하게 조정할 수 있다. 특히, 내구성이 낮은 얇은 소재를 소재의 파손없이 정확한 척킹력으로 견고하게 클램핑할 수 있다.
또한, 척킹 장치는 자력으로 소재를 클램핑하므로, 유압 회로와 같은 복잡한 구조가 요구되지 않을 수 있다. 따라서, 척킹 장치는 전자석(170)에 전기를 공급하는 간단한 구조를 가질 수 있다.
리턴 스프링(180)은 전자석 하우징(150)의 내측면에 배치될 수 있다. 리턴 스프링(180)은 피스톤(160)에 연결될 수 있다. 리턴 스프링(180)은 전자석(170)에 의해서 왼쪽으로 이동된 피스톤(160)에 복원력을 부여할 수 있다. 따라서, 피스톤(160)을 전자석(170) 방향으로 이동시키기 위해서는, 전자석(170)이 피스톤(160)에 인가한 전자력이 리턴 스프링(180)의 장력보다 높을 수 있다.
부가적으로, 터닝 센터의 척킹 장치는 발전 축전 유닛(190)을 더 포함할 수 있다. 메인 파워의 이상으로 전기가 전자석(170)에 공급되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 자력으로 클램핑된 상태로 고속으로 회전하는 소재가 조(130)로부터 이탈될 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 발전 축전 유닛(190)은 메인 파워 이상시 전자석(170)으로 보조 전기를 공급할 수 있다.
발전 축전 유닛(190)은 풀리(192), 벨트(194) 및 발전 축전기(196)를 포함할 수 있다. 풀리(192)는 스핀들(110)의 외주면에 결합될 수 있다. 풀리(192)는 스핀들(110)과 함께 회전할 수 있다. 벨트(194)는 풀리(192)를 발전 축전기(196)에 연결시킬 수 있다. 따라서, 스핀들(110)의 회전력이 풀리(192)와 벨트(194)를 통해서 발전 축전기(196)에 전달될 수 있다.
발전 축전기(196)는 전자석(170)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발전 축전기(196)는 전달된 회전력으로 보조 전기를 발생시킬 수 있다. 메인 파워가 정상일 때는, 발전 축전기(196)는 발생된 보조 전기를 충전할 수 있다. 메인 파워가 이상일 때, 발전 축전기(196)는 충전된 보조 전기를 전자석(170)으로 공급하여, 조(130)가 소재를 계속 클램핑하도록 할 수 있다. 발전 축전기(196)는 스핀들(110)의 회전이 멈출 때까지 전자석(170)으로 보조 전기를 공급할 수 있다. 스핀들(110)이 정지하면, 발전 축전기(196)는 보조 전기를 전자석(170)으로 더 이상 공급하지 않을 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 척킹 장치가 소재를 클램핑한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 메인 파워로부터 전기가 전자석(170)으로 공급될 수 있다. 전기가 공급된 전자석(170)은 피스톤(160)에 자력을 인가할 수 있다. 따라서, 피스톤(160)은 자력에 의해서 전자석(170) 방향으로 이동되어, 전자석(170)에 접촉될 수 있다. 이때, 피스톤(170)은 리턴 스프링(180)을 압축시키면서 전자석(170)에 접촉될 수 있다. 따라서, 전자석(170)이 피스톤(160)에 인가하는 자력은 리턴 스프링(180)의 장력보다 클 것이 요구될 수 있다.
피스톤(160)이 왼쪽으로 이동되므로, 드로 튜브(140)와 척(120)도 피스톤(160)과 함께 왼쪽으로 이동될 수 있다. 조(130)는 스핀들(110)의 중심을 향해서 오므려지게 되어, 소재가 조(130)에 견고하게 클램핑될 수 있다. 조(130)에 클램핑된 소재는 스핀들(110)에 의해서 고속으로 회전될 수 있다.
한편, 스핀들(110)의 회전력은 풀리(192)와 벨트(194)를 통해서 발전 축전기(196)로 전달될 수 있다. 발전 축전기(196)는 보조 전기를 발생시키고, 발생된 보조 전기를 충전할 수 있다.
이러한 상태에서 메인 파워로부터 전자석(170)으로 전기 공급이 중단되면, 전자석(170)으로부터 피스톤(160)으로 인가되던 자력이 소멸될 수 있다. 이에 따라, 조(130)는 스핀들(110)의 반지름 방향으로 벌어지게 되어, 소재는 조(130)로부터 언클램핑될 수 있다. 반면에, 전기 공급의 중단에도 불구하고 스핀들(110)은 관성에 의해서 계속 고속으로 회전되므로, 조(130)와 소재도 계속 회전될 수 있다. 조(130)로부터 언클램핑된 상태로 고속 회전하는 소재는 대형 안전 사고를 유발할 수 있다.
전기 공급 중단과 동시에 발전 축전기(196)는 보조 전기를 전자석(170)으로 공급할 수 있다. 보조 전기가 공급된 전자석(170)은 피스톤(160)을 자력으로 계속 당길 수가 있게 되므로, 고속 회전하는 조(130)는 소재를 계속 클램핑할 수가 있다. 따라서, 메인 파워 이상시 발생될 수 있는 소재의 분리 사고를 방지할 수가 있다. 발전 축전기(196)는 스핀들(110)이 멈출 때까지 보조 전기를 전자석(170)으로 공급할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 척킹 장치가 소재를 언클램핑한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 메인 파워로부터 전기가 전자석(170)으로 공급되지 않을 수 있다. 따라서, 전자석(170)은 피스톤(160)으로 자력을 인가하지 않을 수 있다. 피스톤(160)은 리턴 스프링(180)의 복원력에 의해서 우측으로 이동되어, 원위치로 복귀될 수 있다. 드로 튜브(140)와 척(120)도 우측으로 이동하게 되어, 조(130)는 스핀들(110)의 반지름 방향을 따라 벌어질 수 있다. 소재는 조(130)로부터 언클램핑될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터닝 센터의 척킹 장치를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 터닝 센터의 척킹 장치는 발전 축전 유닛을 제외하고는 도 1에 도시된 터닝 센터의 척킹 장치의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 4를 참조하면, 발전 축전 유닛(190a)은 구동 기어(192a), 종동 기어(194a) 및 발전 축전기(196a)를 포함할 수 있다.
구동 기어(192a)는 스핀들(110)의 외주면에 결합될 수 있다. 구동 기어(192a)는 스핀들(110)과 함께 회전될 수 있다. 구동 기어(192a)는 적어도 하나일 수 있다.
종동 기어(194a)는 구동 기어(192a)에 치합될 수 있다. 스핀들(110)의 회전력은 구동 기어(192a)를 통해서 종동 기어(194a)로 전달될 수 있다.
발전 축전기(196a)는 종동 기어(194a)에 연결될 수 있다. 발전 축전기(196a)는 종동 기어(194a)를 통해 전달된 회전력을 이용해서 보조 전기를 발생 및 충전할 수 있다. 또한, 발전 축전기(196a)는 보조 전기를 전자석(170)으로 공급할 수 있다. 본 실시예에서, 종동 기어(194a)는 발전 축전기(196a)의 외주면에 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 종동 기어(194a)는 발전 축전기(196a)와 별도로 구비될 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예들에 따르면, 척킹 장치는 자력을 이용해서 소재를 척킹할 수 있다. 자력은 전자석으로 공급되는 전류량을 미세 조정하는 것에 의해서 정밀하게 제어할 수 있으므로, 척킹 장치는 얇은 박판과 같은 약한 내구성을 갖는 소재를 파손없이 클램핑할 수 있다. 또한, 척킹 장치는 전자석으로 전기를 공급하는 간단한 구조를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 스핀들 120 ; 척
130 ; 조 140 ; 드로 튜브
150 ; 전자석 하우징 160 ; 피스톤
170 ; 전자석 180 ; 리턴 스프링
190 ; 발전 충전 유닛 192 ; 풀리
194 ; 벨트 196 ; 발전 축전기
192a ; 구동 기어 194a; 종동 기어
196a ; 발전 축전기

Claims (6)

  1. 소재를 회전시키는 스핀들(spindle)에 고정되어, 상기 소재를 클램핑하는 척(chuck);
    상기 척에 연결되고, 상기 스핀들의 내주면에 상기 스핀들의 축 방향을 따라 이동 가능하게 결합된 드로 튜브(draw tube);
    상기 드로 튜브에 연결된 피스톤; 및
    상기 척이 상기 소재를 클램핑하도록 상기 피스톤을 자력을 이용해서 당기는 전자석을 포함하는 터닝 센터의 척킹 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤에 복원력을 부여하는 리턴 스프링을 더 포함하는 터닝 센터의 척킹 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤, 상기 전자석 및 상기 리턴 스프링을 수용하는 전자석 실린더를 더 포함하는 터닝 센터의 척킹 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석에 보조 전기를 공급하기 위한 발전 축전 유닛을 더 포함하는 터닝 센터의 척킹 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 발전 축전 유닛은
    상기 스핀들의 외주면에 결합된 풀리;
    상기 풀리에 결합된 벨트; 및
    상기 벨트에 결합되고 상기 전자석에 전기적으로 연결되어, 상기 스핀들의 회전력을 전달받아 상기 보조 전기를 발생 및 충전하고, 상기 보조 전기를 상기 전자석으로 공급하는 발전 축전기를 포함하는 터닝 센터의 척킹 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 발전 축전 유닛은
    상기 스핀들의 외주면에 결합된 적어도 하나의 구동 기어; 및
    상기 구동 기어와 치합되는 종동 기어를 가져서, 상기 스핀들의 회전력을 전달받아 상기 보조 전기를 발생 및 충전하고, 상기 보조 전기를 상기 전자석으로 공급하는 발전 축전기를 포함하는 터닝 센터의 척킹 장치.
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