KR20230136389A - 워크 서포트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징, 상기 하우징 내에 구비되는 것으로 상기 하우징의 상부로 스트로크되는 플런저(plunger), 상기 플런저를 둘러싸도록 형성되고 외경이 소정 각도로 테이퍼지는 콜렛(collet), 상기 하우징 내에서 상기 콜렛을 둘러싸도록 형성되고 내경이 소정 각도로 테이퍼지는 피스톤, 상기 콜렛과 피스톤 사이 공간에 구비되는 복수 개의 볼(ball), 및 상기 하우징 하부에 구비되는 것으로 하부에서 상기 하우징과 피스톤 사이 틈까지 이어지는 제1 공압유로와 하부에서 상기 플런저와 콜렛 사이 틈까지 이어지는 제2 공압유로 및 내부에서 공압에 의해 상하 이동되는 하부 피스톤을 포함하는 커버를 포함하는 워크 서포트로서, 상기 콜렛은 상단에서 하단으로 절개된 상부측 절개부와 하단에서 상단으로 절개된 하부측 절개부가 더 구비되되, 상기 상부측 및 하부측 절개부는 각각 원주 방향으로 일정간격을 두고 상호 어긋나게 복수 개가 구비되어, 상기 제1 공압유로를 따라 공압이 유입되면, 상기 피스톤이 하부로 이동되고, 상기 콜렛의 상부측 및 하부측 절개부에 의해 상기 콜렛이 내측으로 압착되어 상기 플런저를 파지하는 것을 특징으로 한다.

Description

워크 서포트{WORK SUPPORT}

본 발명은 워크 서포트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공 정밀도 유지 및 공구의 떨림을 줄여 공구의 수명 연장이 가능하고, 특히, 파지력이 향상되는 워크 서포트에 관한 것이다.

워크 서포트(work support)는 가공 부하로 인한 공작물의 처짐 또는 떨림을 해결하기 위한 장치로서, 워크 서포트를 사용하면, 공작물의 가공 정밀도를 유지할 수 있고, 공구의 떨림을 줄여 공구의 수명을 연장할 수 있다.

이러한 종래의 워크 서포트는 하우징 내에서 상하방향으로 이동 가능한 로드(rod)가 구비되고, 하우징의 하부에 출력부재, 예컨대 하부 피스톤이 상하방향으로 이동 가능하게 삽입되며, 로드에 캡이 나사결합되어 있다. 캡과 출력부재 사이에 스프링이 장착되고, 스프링이 로드와 출력부재 사이의 간격을 유지시키도록 구비된다.

그리고 출력부재의 상방향 구동에 따라, 그 출력부재가 스프링을 통해 로드를 상방향으로 이동시키면, 서포트 블록의 상단면이 안착대 위에 놓인 가공물의 하면을 아래쪽으로 지지하게 된다.

이 때, 스프링의 지지력은 로드의 자중이나 마찰 저항 등에 대항하는 정도이지만, 안착대로부터 가공물 들어올리지 않을 정도의 지지력을 가지도록 설정된다.

또한, 출력부재의 상단부와 캡의 하단부 사이에 충분한 간격이 형성되어 있어, 로드가 최대로 하방향으로 이동됨과 동시에 출력부재가 최대로 상방향의 위치로 이동되더라도, 캡과 출력부재는 맞닿지 않게 된다.

이에 따라, 출력부재가 스프링을 통해 워크 서포트를 간접적으로 밀도록 구성되고, 그 결과, 출력부재가 워크 서포트를 통해 가공물을 안착대로부터 들어올리지 않도록 함에 따라, 가공물의 가공 정밀도가 나빠지는 것을 방지하게 되는 것이다.

이러한 워크 서포트는 파지력이 중요한 요건이 되는데, 파지력은 상하 이동되는 로드를 둘러싸도록 구비되는 내부 피스톤인 플런저(plunger)를 외부에 구비되는 콜렛(collet)으로 압착하는 것으로, 콜렛의 외부 압착력이 증가함으로써 충분한 파지력이 생성되도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

일본 특개 2020-28968(공개일자: 2020.02.27.) 등록특허 제10-0915754호(등록일자: 2009.08.28.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 충분한 파지력이 생성될 수 있는 워크 서포트를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 콜렛의 형상, 예컨대 절개부가 구비되는 형상에 의해 피스톤 및 콜렛의 밀착력 및 파지력이 상승될 수 있는 워크 서포트를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 함께 본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 더욱 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하우징, 상기 하우징 내에 구비되는 것으로 상기 하우징의 상부로 스트로크되는 플런저(plunger), 상기 플런저를 둘러싸도록 형성되고 외경이 소정 각도로 테이퍼지는 콜렛(collet), 상기 하우징 내에서 상기 콜렛을 둘러싸도록 형성되고 내경이 소정 각도로 테이퍼지는 피스톤, 상기 콜렛과 피스톤 사이 공간에 구비되는 복수 개의 볼(ball), 및 상기 하우징 하부에 구비되는 것으로 하부에서 상기 하우징과 피스톤 사이 틈까지 이어지는 제1 공압유로와 하부에서 상기 플런저와 콜렛 사이 틈까지 이어지는 제2 공압유로 및 내부에서 공압에 의해 상하 이동되는 하부 피스톤을 포함하는 커버를 포함하는 워크 서포트로서, 상기 콜렛은 상단에서 하단으로 절개된 상부측 절개부와 하단에서 상단으로 절개된 하부측 절개부가 더 구비되되, 상기 상부측 및 하부측 절개부는 각각 원주 방향으로 일정간격을 두고 상호 어긋나게 복수 개가 구비되어, 상기 제1 공압유로를 따라 공압이 유입되면, 상기 피스톤이 하부로 이동되고, 상기 콜렛의 상부측 및 하부측 절개부에 의해 상기 콜렛이 내측으로 압착되어 상기 플런저를 파지하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 콜렛의 상부측 및 하부측 절개부의 길이는 상기 콜렛의 높이×1/2 보다 길고, 상기 콜렛의 높이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 플런저는, 상부에서 상기 하우징의 상단으로 돌출되어 구비되는 캡, 하부에 구비되어 상기 하부 피스톤에 의해 상하 이동되는 로드, 상기 캡과 로드 사이에 구비되는 플런저 스프링, 및 상기 커버 내부에서 상기 로드를 둘러싸도록 구비되는 로드 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 피스톤은, 상기 피스톤 내부에서 상기 커버 상에 구비되어, 상기 콜렛 하부를 둘러싸도록 구비되는 피스톤 스프링과, 상기 피스톤 내부에서 상기 피스톤 스프링과 상기 볼들 중 최하단 볼 사이에 구비되는 스파이럴 하우징 링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

워크 서포트의 파지력이 향상되는 효과가 있다. 즉, 플런저를 둘러싸도록 형성되는 콜렛에 복수 개의 상부측 절개부와 하부측 절개부가 구비되어, 공압 유입 시, 절개부에 의해 콜렛이 내측으로 압착되면서 오므라들게 되고, 이와 동시에 테이퍼진 형상으로 인해 외부의 피스톤이 하부로 이동하게 되어, 콜렛의 내측으로 더욱 압착력을 가하게 되므로 콜렛은 플런저를 상당한 힘으로 파지할 수 있는 효과가 있다.

여기서, 복수 개의 상부측 및 하부측 절개부가 일정 간격으로 구비되므로, 콜렛 내측으로 압착되는 힘은 균일하게 형성되어, 파지력 향상과 동시에 내구성도 향상될 수 있는 효과도 있다.

이와 함께 본 발명의 다른 효과는 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

도 1은 본 발명에 따른 워크 서포트를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 워크 서포트의 동작을 나타낸 단면도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 워크 서포트의 콜렛을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 설명에 앞서 본 발명의 이점 및 특징 및 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며, 이러한 용어 중 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하는 것이고, 설명 상에 방향을 지칭하는 단어는 설명의 이해를 돕기 위한 것으로 시점에 따라 변경 가능함을 주지하는 바이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워크 서포트를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 워크 서포트를 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 워크 서포트(100)는 하우징(housing; 10), 플런저(plunger; 20), 콜렛(collet; 30), 피스톤(40), 복수 개의 볼(ball; 50), 및 커버(60)를 포함한다.

먼저, 워크 서포트(100)는 가공물의 종류 및 작업의 종류에 따라 다양한 곳에 설치될 수 있는데, 하우징(10)은 해당 위치에 나사 등을 통해 고정 설치된다. 이러한 하우징(10)의 내부에는 내부 피스톤인 플런저(20)가 구비되고, 하부에는 커버(60)가 끼워진다. 여기서, 플런저(20)는 공압에 의해 상하로 피스톤 이동이 가능하다.

다음으로, 플런저(20)는 하우징(10) 내부에 구비되고, 공압에 의해 하우징(10)의 상부로 스트로크(stroke)된다. 플런저(20)는 상부에 구비되어 하우징(10)의 상단으로 돌출되는 캡(21), 하부에 구비되어 하부 피스톤(65)에 의해 상하 이동되는 로드(23), 캡(21)과 로드(23) 사이에 구비되는 플런저 스프링(25), 및 커버(60) 내부에서 로드(23)를 둘러싸도록 구비되는 로드 스프링(27)을 포함한다.

여기서, 캡(21)은 가공물, 또는 가공물이 안착되는 안착대와 맞닿는 부분으로, 공압에 의한 플런저(20)의 피스톤 이동에 따라 상부로 스트로크되어, 가공물 또는 안착대와 맞닿게 된다.

그리고 로드(23)는 플런저(20) 내부에 구비되되, 캡(21) 하부에 구비되는 플런저 스프링(25)과 연결되고, 플런저(20)의 하부를 관통하여, 커버(60) 하부에 구비되는 하부 피스톤(65)의 상부에 끼워져서 구비된다. 이러한 로드(23)는 하부를 둘러싸도록 로드 스프링(27)이 구비되고, 이 로드 스프링(27)은 커버(60) 내부 공간에 구비되는데, 하부 피스톤(65)의 상부와 커버(60)의 상부 내벽 사이에 구비된다.

이러한 구조로 인하여, 공압으로 하부 피스톤(65)이 상승되면, 플런저(20)가 상승되는데, 로드 스프링(27)의 압축력과 함께 로드(23)가 상승하고, 로드(23)에 연결된 플런저 스프링(25)이 압축되면서 상승하여, 캡(21)이 상승된다. 이 때, 공압유로, 예컨대 제1 공압유로(61)로 유입되는 공압에 의해, 피스톤(40)이 하부로 이동되면서 콜렛(30)을 내측으로 압착시켜, 콜렛(30)의 파지력이 상승하게 된다.

다음으로, 콜렛(30)은 플런저(20)를 둘러싸도록 형성되고, 외경이 소정 각도로 테이퍼지는 형상이다. 즉, 콜렛(30)은 내경이 모두 동일한 크기로 플런저(20)를 둘러싸도록 구비되고, 외경은 하부로 갈수록 커지도록 형성되어 테이퍼지는 형상이 된다.

이러한 콜렛(30)은 도 3에 좀 더 상세히 도시된다. 도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 워크 서포트의 콜렛을 나타낸 도면이다. 도 3a와 도 3b를 참조하면, 콜렛(30)은 상단에서 하단으로 절개된 상부측 절개부(31)와 하단에서 상단으로 절개된 하부측 절개부(33)가 구비되되, 상부측 절개부(31) 및 하부측 절개부(33)는 각각 원주 방향으로 일정 간격을 두고 상호 어긋나게 복수 개가 구비된다. 본 실시예에 따른 상부측 및 하부측 절개부(33)는 일정 간격을 두고 각각 3 개가 구비되는 것을 예로 들어 도시하였지만, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.

이러한 상부측 절개부(31) 및 하부측 절개부(33)는 그 길이(L)가 콜렛(30)의 길이(H)의 반보다 길고, 콜렛(30)의 길이(H)보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.

위 식과 같이, 각 절개부(31, 33)의 길이(L)는 (콜렛(30)의 길이(H))/2 보다 길고, 콜렛(30)의 길이(H)보다 짧게 형성된다. 이러한 각 절개부(31, 33)의 길이(L)의 한정은, 각 절개부(31, 33)의 길이(L)가 (콜렛(30)의 길이(H))/2 보다 짧은 경우, 콜렛(30)의 중간 부분에서 수축력이 줄어들게 되고, 각 절개부(31, 33)의 길이(L)가 콜렛(30)의 길이(H)와 같을 경우, 콜렛(30)의 상단과 하단을 관통하게 되어 콜렛(30)이 분할되므로, 콜렛(30)을 장착하거나 가공 작업이 어려운 문제점이 있기 때문이다.

이러한 구조로 인하여, 콜렛(30)의 외부에서 공압이 가해지게 되면, 각 절개부(31, 33)로 인해, 콜렛(30)이 내측으로 압착되면서 오므라들게 되어, 밀착력이 높아져서 결국 파지력이 향상되는 효과가 있다. 이러한 공압에 따른 콜렛(30)의 동작은 아래에서 좀 더 상세히 설명한다.

다음으로, 피스톤(40)은 하우징(10) 내에서 콜렛(30)을 둘러싸도록 형성되고, 내경이 소정 각도로 테이퍼지는 형상이다. 즉, 피스톤(40)은 콜렛(30)의 외경과 대응되도록, 콜렛(30)과 닿는 내경이 테이퍼지는 형상을 갖는데, 외경이 하부로 갈수록 커지도록 형성되어 테이퍼지는 형상이 된다. 이러한 형상으로 인해, 공압이 제1 공압유로(61)를 통해 피스톤(40)과 하우징(10) 사이로 유입되면, 피스톤(40)이 하부로 이동되어, 콜렛(30)을 내측으로 압착시킨다.

이러한 피스톤(40)은 피스톤(40) 내부에서 커버(60) 상에 구비되어 콜렛(30) 하부를 둘러싸도록 구비되는 피스톤 스프링(41)과, 피스톤(40) 내부에서 피스톤 스프링(41)과 볼들(50) 중 최하단 볼 사이에 구비되는 스파이럴 하우징 링(43)을 포함한다.

여기서, 피스톤 스프링(41)은 피스톤(40)이 하우징(10) 내부에서 상하 이동이 가능하도록 피스톤(40) 하부의 내부에 구비되되, 피스톤(40)의 하부 내벽에 형성되는 단턱과 커버(60)의 상부 사이에 구비된다. 그리고 스파이럴 하우징(43)은 콜렛(30)과 피스톤(40) 사이 공간에 구비되는 복수 개의 볼들(50)이 하부로 이탈되지 않도록 구비된다.

이러한 구조로 인하여, 공압이 가해지면, 피스톤(40)과 하우징(10) 사이의 틈으로 공압이 유입되어 피스톤(40)의 테이퍼진 형상에 의해 피스톤(40)이 하부로 이동되고, 이러한 피스톤(40)에 의해 콜렛(30)이 내측으로 압착되어 플런저(20)를 파지하게 된다. 이러한 공압에 따른 피스톤(40)의 동작은 아래에서 좀 더 상세히 설명한다.

다음으로, 볼(50)은 콜렛(30)과 피스톤(40) 사이 공간, 즉 콜렛(30)의 외부와 피스톤(40) 내부 사이의 공간에 구비된다. 즉, 콜렛(30)은 외벽 상부에 형성되는 단턱으로 인해 피스톤(40) 내벽과의 사이에 공간이 존재하고, 하부로는 스파이럴 하우징(43)이 구비되므로, 볼(50)은 콜렛(30)과 피스톤(40) 사이 공간에서 이탈되지 않고 구비될 수 있다.

이러한 볼(50)이 콜렛(30) 외벽을 둘러서 복수 개가 구비되어, 공압에 의해 피스톤(40)이 하부로 이동될 때, 볼들(50)이 콜렛(30)을 압착하여 콜렛(30)은 플런저(20)를 파지하게 된다.

다음으로, 커버(60)는 하우징(10) 하부에 끼워지는 것으로, 하부에서 하우징(10)과 피스톤(40) 사이 틈까지 이어지는 제1 공압유로(61), 하부에서 플런저(20)와 콜렛(30) 사이 틈까지 이어지는 제2 공압유로(62), 및 내부에서 공압에 의해 상하 이동되는 하부 피스톤(65)을 포함한다. 여기서, 하부 피스톤(65)은 커버(60)의 하부 중심에 끼워지고, 하부 피스톤(65)의 상부에는 전술한 로드(23)가 연결된다. 이 때, 하부 피스톤(65)은 커버(60) 내벽의 단턱에 의해 최대 상승 길이가 제한된다.

공압이 워크 서포트(100)의 하부로 유입되면, 하부 피스톤(65)이 상부로 이동되고, 제1 공압 유로(61)를 통해 하우징(10)과 피스톤(40) 사이 틈으로 공압이 유입되며, 워크 서포트(100) 내부의 공기는 제2 공압 유로(62)를 통해 외부로 배출된다.

이하에서는 본 실시예에 따른 워크 서포트(100)의 파지 동작에 대하여 살펴본다. 도 2는 본 발명에 따른 워크 서포트의 동작을 나타낸 단면도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같은 워크 서포트(100)의 일반적인 상태에서 가공물이 감지되면, 워크 서포트(100)의 하부로 공압이 유입되어, 도 2와 같은 상태가 된다. 즉, 하부로 공압이 유입되면, 화살표 A와 같이 하부 피스톤(65)이 상승되어, 로드(23)가 상승되고, 플런저(20)가 화살표 A'와 같이 상승된다.

이 때, 제1 공압유로(61)를 따라 화살표 B와 같이 공압이 유입되고, 유입된 공압은 하우징(10)과 피스톤(40) 사이의 틈으로 유입되어, 화살표 C와 같이 상부에서 하부로 피스톤(40)을 이동시키게 되며, 피스톤(40)의 하방향 이동에 따라 화살표 B'와 같이 피스톤(40)이 콜렛(30)을 내측으로 압착시키게 된다.

이와 같이 피스톤(40)이 하부로 이동되면서 피스톤(40) 내부의 볼들(50)이 압착되어 콜렛(30)을 내측으로 압착시켜, 플런저(20)를 파지하게 된다. 이 때, 콜렛(30)의 압착 시, 콜렛(30)의 상부측 및 하부측 절개부(31, 33)에 의해 콜렛(30)이 내측으로 용이하게 압착되어 플런저(20)를 충분한 힘으로 파지하게 된다.

여기서, 워크 서포트(100) 내부의 공기는 제2 공압 유로(62)를 통해 화살표 D와 같이 외부로 배출된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 그리고 상술한 바와 같이 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 워크 서포트
10: 하우징
20: 플런저
21; 캡
23; 로드
25; 플런저 스프링
27; 로드 스프링
30: 콜렛
31, 33; 절개부
40: 피스톤
41; 피스톤 스프링
43; 스파이럴 하우징 링
50; 볼
60; 커버

Claims (4)

1. 하우징, 상기 하우징 내에 구비되는 것으로 상기 하우징의 상부로 스트로크되는 플런저(plunger), 상기 플런저를 둘러싸도록 형성되고 외경이 소정 각도로 테이퍼지는 콜렛(collet), 상기 하우징 내에서 상기 콜렛을 둘러싸도록 형성되고 내경이 소정 각도로 테이퍼지는 피스톤, 상기 콜렛과 피스톤 사이 공간에 구비되는 복수 개의 볼(ball), 및 상기 하우징 하부에 구비되는 것으로 하부에서 상기 하우징과 피스톤 사이 틈까지 이어지는 제1 공압유로와 하부에서 상기 플런저와 콜렛 사이 틈까지 이어지는 제2 공압유로 및 내부에서 공압에 의해 상하 이동되는 하부 피스톤을 포함하는 커버를 포함하는 워크 서포트에 있어서,
   상기 콜렛은 상단에서 하단으로 절개된 상부측 절개부와 하단에서 상단으로 절개된 하부측 절개부가 더 구비되되, 상기 상부측 및 하부측 절개부는 각각 원주 방향으로 일정간격을 두고 상호 어긋나게 복수 개가 구비되어,
   상기 제1 공압유로를 따라 공압이 유입되면, 상기 피스톤이 하부로 이동되고, 상기 콜렛의 상부측 및 하부측 절개부에 의해 상기 콜렛이 내측으로 압착되어 상기 플런저를 파지하는 것을 특징으로 하는 워크 서포트.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 콜렛의 상부측 및 하부측 절개부의 길이는 상기 콜렛의 높이×1/2 보다 길고, 상기 콜렛의 높이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 워크 서포트.
3. 제1 항에 있어서, 상기 플런저는,
   상부에서 상기 하우징의 상단으로 돌출되어 구비되는 캡,
   하부에 구비되어 상기 하부 피스톤에 의해 상하 이동되는 로드,
   상기 캡과 로드 사이에 구비되는 플런저 스프링, 및
   상기 커버 내부에서 상기 로드를 둘러싸도록 구비되는 로드 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워크 서포트.
4. 제1 항에 있어서, 상기 피스톤은,
   상기 피스톤 내부에서 상기 커버 상에 구비되어, 상기 콜렛 하부를 둘러싸도록 구비되는 피스톤 스프링과,
   상기 피스톤 내부에서 상기 피스톤 스프링과 상기 볼들 중 최하단 볼 사이에 구비되는 스파이럴 하우징 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워크 서포트.