KR20190088187A

KR20190088187A - 구형 공작물 파지용 척

Info

Publication number: KR20190088187A
Application number: KR1020180006390A
Authority: KR
Inventors: 조창현
Original assignee: 조창현
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2019-07-26
Also published as: KR102129269B1

Abstract

본 발명은 몸체 및 파지면을 포함하는 구형 공작물 파지용 척을 제공한다. 상기 몸체는 슬릿을 경계로 하면서 원주 방향으로 나열된 복수의 척 죠를 갖는다. 상기 파지면은 몸체의 앞면 중앙에 마련되고, 복수의 척 죠가 조임 상태에 있을 때에는 구형 공작물의 전체 표면적의 절반을 초과하는 표면적을 갖는 구형 공작물의 피가압 부위를 가압하여 상기 구형 공작물을 파지하도록 마련되며, 복수의 척 죠가 조임 상태에 있지 않을 때에는 구형 공작물의 인입 및 배출을 허용하도록 마련된다.

Description

구형 공작물 파지용 척{CHUCK FOR CLAMPING BALL}

본 발명은 구형 공작물 파지용 척에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 볼(ball)과 같은 구형 공작물의 일 부위를 평면으로 잘라낼 때 구형 공작물을 견고하게 파지할 수 있는 구형 공작물 파지용 척에 관한 것이다.

척(chuck)은 공작물을 가공할 때 공작물을 견고하게 잡아주는 장치로서, 주로 수동 선반(범용 선반)이나 자동 선반(CNC 선반)의 일 구성품으로 사용된다. 그리고 척의 형태는 공작물의 유형에 따라 다양하게 설계되고 있기는 하나, 보통은 기둥 형태의 공작물의 외주면을 사방에서 가압하여 공작물을 견고하게 파지하도록 마련되고 있다.

한편, 자동차에는 연료탱크로부터 엔진으로 연료를 공급하기 위해 연료펌프가 마련되고 있다. 그리고 자동차의 연료펌프에는 엔진으로 공급되는 연료의 압력을 일정하게 유지시켜 주기 위해 레귤레이터가 마련되어 있으며, 이 레귤레이터는 공개특허 제10-2016-0058400호(자동차의 연료펌프 레귤레이터)에 개시된 바와 같이 볼(ball)을 일 부품으로 갖는다.

위 공개특허에는 레귤레이터의 부품으로 사용된 볼이 완전한 구형으로 개시되어 있다. 그러나 완전한 구형 볼의 일 부위를 잘라내어 그 잘린 면이 평면을 이루는 형태의 볼, 즉 평면으로 잘린 면을 갖는 볼로 완전한 구형 볼을 대체하려는 시도가 자동차 연료펌프 분야에서 이루어지고 있다.

평면으로 잘린 면을 갖는 볼을 만들기 위해서는 완전한 구형 볼을 먼저 제조한 후, 이 구형 볼의 일부를 잘라내야 한다. 그런데 기둥 형태의 공작물을 파지하도록 마련된 보통의 척으로 구형 볼을 파지한 경우에는 구형 볼을 자르는 과정에서 구형 볼이 척의 내부로 인입되는 현상이 발생한다. 따라서 보통의 척으로는 구형의 볼을 평면으로 잘린 면을 갖는 볼로 가공하는 것이 불가능하거나, 가능하더라도 정밀한 가공은 이루어질 수 없다.

공개특허 제10-2016-0058400호(자동차의 연료펌프 레귤레이터)

앞서 설명한 바와 같이 자동차 연료펌프 분야에서는 평면으로 잘린 면을 갖는 볼이 이미 요구되고 있고, 그 이외의 분야에서도 동일한 요구가 있을 것으로 예측된다.

그러나 기둥 형태의 공작물을 파지하도록 마련된 보통의 척은 구형의 볼을 견고하게 파지할 수 없어 구형의 볼을 평면으로 잘린 면을 갖는 볼로 가공하는데 사용될 수 없는바, 본 발명은 보통의 척이 갖는 위와 같은 문제를 해결할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.

상기 복수의 척 죠 각각의 앞면에는 동일한 곡률의 파지면용 곡면이 마련되고, 상기 파지면은 상기 파지면용 곡면들에 의해 형성된 오목 구면 형태를 갖는다. 이때 상기 파지면의 중심은 상기 파지면용 곡면들 앞단의 후방에 위치하도록 마련된다.

상기 복수의 척 죠 각각에는 상기 파지면용 곡면의 뒷단으로부터 후방으로 연장하는 핀홀용 곡면이 마련되고, 상기 핀홀용 곡면들은 상기 파지면의 직경보다 작은 직경의 핀홀을 형성한다.

상기 복수의 척 죠 각각의 앞면은, 상기 몸체의 중심축에 수직하도록 상기 파지면용 곡면의 앞단 둘레에 위치하는 수직 평면; 및 후방을 향해 경사진 자세로 상기 수직 평면의 둘레에 위치하는 경사면;으로 이루어진다. 상기 몸체의 앞면은 상기 수직 평면들 및 경사면들로 이루어진다.

본 발명에 의하면, 구형 공작물이 견고하게 파지되므로 구형 공작물의 정밀한 가공이 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 가공이 완료된 구형 공작물이 이젝트 핀에 의해 아주 쉽게 배출될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 절단 공구와 척 간 간섭이 확실히 방지되고, 그러면서도 척의 변형이 방지된다.

도 1은 본 발명에 따른 구형 공작물 파지용 척을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구형 공작물 파지용 척에 척 슬리브 및 이젝트 핀이 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 구형 공작물 파지용 척으로 구형 공작물을 파지한 상태를 확대하여 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 구형 공작물 파지용 척의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 구형 공작물 파지용 척(100)은 구형 공작물(10)을 가공하고자 할 때 상기 구형 공작물(10)을 견고하게 파지하기 위한 것으로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 몸체(110) 및 파지면을 포함한다.

상기 몸체(110)는 중공을 갖는 원기둥의 앞단에 헤드가 마련된 형태를 갖는다. 상기 헤드는 앞쪽으로 가면서 점차적으로 커지는 외경을 갖는다. 또한, 몸체(110)는 동일한 형태를 갖는 복수의 척 죠(chuck jaw)(114)를 포함하는데, 위 척 죠들(114)은 몸체(110)의 헤드로부터 원기둥의 대략 중앙 부위까지 연장하는 슬릿(112)을 경계로 서로 구분되어 있고, 몸체(110)의 원주 방향을 따라 나열되어 있다.

평상시에 척 죠들(114)은 슬릿(112)의 폭만큼의 간격으로 서로 떨어져 있다가, 외력을 받으면 조임 상태로 된다. 조임 상태에서는 슬릿(112)의 폭이 평상시보다 좁아지는바, 척 죠들(114)은 평상시보다 더 가까워지게 된다. 이러한 조임 상태는 척 슬리브(20)의 전진에 의해 형성된다. 즉, 몸체(110)의 원기둥 부위를 미끄럼 가능하게 감싸고 있는 척 슬리브(20)가 몸체(110)의 헤드까지 전진하면 척 슬리브(20)에 의해 척 죠들(114)이 몸체(110)의 중심축 방향으로 가압되고, 그러면 슬릿(112)의 폭이 평상시보다 좁아지면서 척 죠들(114)이 서로 가까워진 상태, 즉 조임 상태가 형성된다.

상기 척 죠들(114) 각각의 앞면(116) 부위 중 몸체(110)의 중심축 주변에 위치하는 부위에는 파지면용 곡면(118)이 마련되어 있다. 따라서 파지면용 곡면들(118)은 척 죠들(114)과 동일한 개수로 마련되고, 척 죠들(114)과 마찬가지로 슬릿(112)을 경계로 서로 구분되어 있다. 위 파지면용 곡면들(118)은 모두 동일한 곡률을 갖는다.

한편, 상기 파지면은 이러한 파지면용 곡면들(118)로 구성된 것으로서, 몸체(110)의 앞면 중앙에 마련된다. 여기서, 몸체(110)의 앞면은 척 죠들(114)의 앞면(116)으로 이루어진 면을 의미한다. 또한, 파지면은 몸체(110)의 앞면 중앙으로부터 후방으로 오목하게 들어간 구면 형태, 즉 오목 구면 형태를 갖는다. 또한, 파지면의 중심(117)은 도 2에 도시된 바와 같이 파지면용 곡면들(118) 앞단의 후방에 위치한다.

이와 같이 이루어진 파지면으로 인해, 몸체(110)의 앞면 중앙 부위에는 개구가 존재한다. 그리고 평상시, 즉, 척 죠들(114)이 조임 상태에 있지 않을 경우, 구형 공작물(10)은 이 개구를 통해 파지면으로 둘러싸인 공간, 즉 파지 공간으로 인입될 수 있고, 위 파지 공간으로부터 배출될 수 있다. 반면, 도 3에 도시된 바와 같이 구형 공작물(10)이 위 파지 공간으로 인입된 후 척 죠들(114)이 조임 상태로 되면, 파지면이 구형 공작물(10)의 피가압 부위를 가압하여 구형 공작물(10)을 견고하게 파지한다.

여기서, 구형 공작물(10)의 피가압 부위는 구형 공작물(10)의 후방 반구, 즉 도 3에서 L1 구간에 위치하는 부위를 포함한다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 파지면의 중심(117)은 파지면용 곡면들(118) 앞단의 후방에 위치하므로, 구형 공작물(10)의 피가압 부위는 후방 반구(L1)의 앞단과 파지면용 곡면들(118)의 앞단 사이에 위치하는 전방 반구의 부위, 즉 도 3에서 L2 구간에 위치하는 부위도 포함한다. 따라서 구형 공작물(10)의 피가압 부위는 구형 공작물(10)의 전체 표면적의 절반을 초과하는 표면적을 갖게 된다.

구형 공작물(10)의 피가압 부위가 위와 같으면, 조임 상태에 있는 척 죠들(114)에 의해 가압된 구형 공작물(10)은 모든 방향으로의 직선 이동 및 회전을 할 수 없게 되므로, 구형 공작물(10)의 절단 가공이 정확하게 이루어질 수 있다. 한편, 구형 공작물(10)의 절단 가공이 완료되면, 도 3에 도시된 바와 같이 전방 반구의 일 부위(16)가 잘려 나가고 파지면용 곡면들(118)의 앞단으로부터 소정의 거리(L3)만큼 떨어진 구형 공작물(10)의 부위에 평면 형태의 절단면(14)이 형성된다.

척 죠들(114)은 파지면용 곡면(118)과 더불어 핀홀용 곡면(119)도 포함한다. 핀홀용 곡면(119)은 파지면용 곡면(118)의 뒷단으로부터 후방으로 연장하도록 척 죠(114)에 마련된다. 따라서 파지면용 곡면들(118)과 마찬가지로, 핀홀용 곡면들(119)도 척 죠들(114)과 동일한 개수로 마련되고 슬릿(112)을 경계로 서로 구분되어 있다. 이러한 핀홀용 곡면들(119)은 파지면의 직경보다 작은 직경의 핀홀(120)을 형성한다.

구형 공작물(10)의 가공이 완료되면 척 슬리브(20)가 후퇴하는데, 그러면 조임 상태에 있던 척 죠들(114)이 평상시의 상태로 복귀하므로, 가공된 구형 공작물(10)이 파지 공간으로부터 외부로 배출될 수 있는 상태가 된다. 이와 같은 상태가 되면, 이젝트 핀(30)이 전진하면서 핀홀(120)을 통과한 후 파지 공간 내 구형 공작물(10)을 전방으로 가압하고, 그러면 가공이 완료된 구형 공작물(10)이 파지 공간으로부터 외부로 배출된다.

몸체(110)의 앞면을 구성하는 척 죠들(114)의 앞면(116)은 수직 평면(116a) 및 경사면(116b)으로 이루어진다. 수직 평면(116a)은 몸체(110)의 중심축에 수직하도록 파지면용 곡면(118)의 앞단 둘레에 위치한다. 그리고 경사면(116b)은 후방을 향해 경사진 자세로 수직 평면(116a)의 둘레에 위치한다.

구형 공작물(10)의 절단에 사용되는 절단 공구(미도시)는 몸체(10)의 중심축에 수직한 방향으로 구형 공작물(10)에 접근하게 되는데, 이때 척 죠들(114)의 앞면(116)과 절단 공구 간에 간섭이 발생할 우려가 있다. 따라서 본 발명에서는 척 죠들(114)의 앞면(116)에 경사면(116b)을 두어 척 죠들(114)의 앞면(116)과 절단 공구 간 간섭을 확실히 방지한다.

척 죠들(114)의 앞면(116)과 절단 공구 간 간섭 문제만을 고려하면 척 죠들(114)의 앞면(116) 전체를 위 경사면(116b)으로 구성하여도 되나, 그러면 파지면용 곡면(118)의 앞단이 너무 첨예하게 되어 쉽게 변형되어 버린다. 즉, 구형 공작물(10)을 절단 가공할 때에는 절단 공구가 구형 공작물(10)에 강한 힘을 가하게 되고, 이 힘은 파지면용 곡면(118)의 앞단에도 전달되는데, 너무 첨예한 파지면용 곡면(118)의 앞단이 매 절단 가공시마다 반복해서 힘을 받으면 쉽게 변형되어 버리는 것이다.

파지면용 곡면(118)의 앞단이 변형되면 구형 공작물(10)이 견고하게 파지될 수 없으므로 정밀한 절단 가공이 이루어질 수 없는바, 본 발명에서는 척 죠들(114)의 앞면(116)에 수직 평면(116a)을 둠으로써 파지면용 곡면(118)의 앞단이 너무 첨예해지지 않게 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있고, 상술한 실시예들이 다양하게 조합될 수 있음은 물론이다.

10 : 구형 공작물 12 : 구형 공작물의 중심
L1, L2 : 구형 공작물의 피가압 부위 14 : 절단면
20 : 척 슬리브 30 : 이젝트 핀
100 : 구형 공작물 파지용 척 110 : 몸체
112 : 슬릿 114 : 척 죠
116 : 척 죠의 앞면 116a : 수직 평면
116b : 경사면 117 : 파지면의 중심
118 : 파지면용 곡면 119 : 핀홀용 곡면
120 : 핀홀

Claims

슬릿을 경계로 하면서 원주 방향으로 나열된 복수의 척 죠를 갖는 몸체; 및
상기 몸체의 앞면 중앙에 마련되고, 상기 복수의 척 죠가 조임 상태에 있을 때에는 구형 공작물의 전체 표면적의 절반을 초과하는 표면적을 갖는 구형 공작물의 피가압 부위를 가압하여 상기 구형 공작물을 파지하도록 마련되며, 상기 복수의 척 죠가 조임 상태에 있지 않을 때에는 상기 구형 공작물의 인입 및 배출을 허용하도록 마련된 파지면;을 포함하는 구형 공작물 파지용 척.
제1항에 있어서,
상기 복수의 척 죠 각각의 앞면에는 동일한 곡률의 파지면용 곡면이 마련되고, 상기 파지면은 상기 파지면용 곡면들에 의해 형성된 오목 구면 형태이며, 상기 파지면의 중심은 상기 파지면용 곡면들 앞단의 후방에 위치하는 구형 공작물 파지용 척.
제2항에 있어서,
상기 복수의 척 죠 각각에는 상기 파지면용 곡면의 뒷단으로부터 후방으로 연장하는 핀홀용 곡면이 마련되고, 상기 핀홀용 곡면들은 상기 파지면의 직경보다 작은 직경의 핀홀을 형성하는 구형 공작물 파지용 척.
제2항에 있어서,
상기 복수의 척 죠 각각의 앞면은,
상기 몸체의 중심축에 수직하도록 상기 파지면용 곡면의 앞단 둘레에 위치하는 수직 평면; 및
후방을 향해 경사진 자세로 상기 수직 평면의 둘레에 위치하는 경사면;으로 이루어지고,
상기 몸체의 앞면은 상기 수직 평면들 및 경사면들로 이루어진 구형 공작물 파지용 척.