KR100642278B1 - 공작기계용 척 - Google Patents

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Abstract

각 마스터 조(17)는 슬라이딩 운동을 위해 척 보디(2) 내에 형성되는 구형 안내면(16)에 의해 안내되는 중간 구형 부분, 및 구동 부재(5)의 중간 부분에 부착되는 지지 부재 상에 지지되는 구형 베어링 부재(12)를 통해 슬라이드 가능하게 연장되는 둥근 후방 단부 부분(19)을 갖는다. 각 마스터 조(17)에는 자신의 전방 및 후방 단부 사이에 연장되는 관통구멍(26)이 제공되고, 상기 마스터 조(17)의 관통구멍 내에는 자신의 전방 단부를 통해 슬라이딩 부재가 삽입되어 척 보디(2)에 부착된 스토퍼와 슬라이딩 접촉되도록 한다. 따라서, 슬라이딩 부재(30)와 스토퍼(36) 사이의 슬라이딩 접촉 상태는 상기 척의 전방 부분 쪽에서 조정될 수 있고, 상기 슬라이딩 접촉 상태의 조정 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
공작기계, 척, 마스터 조, 슬라이딩 접촉, 척 보디, 구동 부재, 스토퍼

Description

공작기계용 척 {CHUCK FOR MACHINE TOOL}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에서의 척의 종단면도.
도 2는 상기 척에 포함되는 마스터 조의 전방 단부 부분 쪽에서 도시한 도 1의 척에 대한 정면도.
본 발명은 선반과 같은 공작기계용 척, 보다 구체적으로는 척 보디 및 구형 조인트(spherical joint)에 의해 상기 척 보디에 결합되는 마스터 조(master jaw)를 갖는 척, 즉, 소위 스윙 록 척(swing lock chuck)에 관한 것이다.
예를 들어, 일본국 실용신안등록 제1991-96106호에 개시된 공지된 스윙 록 척은, 구형 안내면이 제공되는 척 보디의 일부분에 끼워지는 중간 구형 부분을 각각 갖는 복수의 메인 스윙 부재(마스터 조)를 갖는다. 상기 복수의 메인 스윙 부재는, 상기 구형 안내면의 중심을 지나 횡방향으로 연장되는 축을 중심으로 상기 척 보디에 대하여 반경방향의 외측 또는 내측으로 회전하도록 각각 지지된다. 상기 척 보디에는 슬라이딩 튜브(구동 부재)가 축방향으로 슬라이딩 가능하게 놓인다. 회전 부재는 회전을 위해 상기 슬라이딩 튜브의 외주 상에 형성되는 지지구조 에 의해 지지된다. 메인 스윙 부재의 후방 단부 부분은 상기 회전 부재 내에 형성되는 편심 경사 구멍 내에 슬라이드 가능하게 삽입된다. 상기 메인 스윙 부재의 후방 단부 부분에는 리세스가 형성된다. 상기 리세스 내에는 가압 부재(슬라이딩 부재)가 놓여서 상기 메인 스윙 부재에 대하여 축방향으로 이동될 수 있도록 스프링에 의해 편향된다. 상기 가압 부재는 자신과 대면하는 상기 척 보디의 일부분에 대하여 가압된다. 상기 슬라이딩 튜브가 왕복동 함에 따라, 상기 메인 스윙 부재가 회전하여 상기 메인 스윙 부재의 전방 단부 부분 상에 지지되는 메인 클램핑 조(상단 조)를 개폐한다.
이러한 공지된 척에서, 상기 마스터 조의 중간 구형 부분과 상기 구형 안내면 사이에는 상기 척의 축과 평행한 방향으로 약간의 틈새가 형성된다. 상기 슬라이딩 부재가 스프링에 의해 상기 마스터 조의 후방 단부 부분에 대하여 가압되어 상기 척의 축을 따라 이동될 수 있도록 되므로, 상기 척 보디에 놓인 구동 부재가 수축되어 상기 마스터 조를 반경방향의 내측으로 이동시키는 경우, 상기 마스터 조가 반경방향의 내측으로 회전하여, 상기 마스터 조는 스프링의 탄성에 대항하여 축방향의 후방으로 이동한다. 가공물이 매우 강성인 경우에는 상기 마스터 조의 후방 이동은 전혀 문제가 없으며, 가공물을 기준 평면 쪽으로 끌어당기는 것이 바람직하다. 상기 척의 축을 따라 치수가 작은 얇은 가공물을 고정하는 경우, 상기 마스터 조의 후방 이동은 가공물을 휘게 하여 가공 정밀도에 악영향을 준다.
상기 스프링 및 슬라이딩 부재가 다른 것들로 대체되는 경우, 슬라이딩 부재는 상기 마스터 조의 중간 구형 부분과 상기 구형 안내면 사이의 축방향 틈새를 제 거하기 위해 상기 마스터 조의 후방 단부 부분의 후면에 고착되어, 상기 마스터 조가 축방향으로 이동할 수 없도록 하고 개폐조작이 가능하도록 한다. 그러나, 상기 척은, 상기 마스터 조가 개폐조작을 위해 부드럽게 이동할 수 있도록 항상 분해조립 되어야 하고, 상기 슬라이딩 부재가 상기 마스터 조의 후방 단부 부분의 후면에 고착되어 있기 때문에 상기 중간 구형 부분과 상기 구형 안내면 사이의 슬라이딩 접촉이 상기 마스터 조의 후방 이동을 허용하지 않을 수 있다. 그러므로, 공지된 척은 조정 작업이 매우 번거롭다.
따라서, 본 발명의 목적은, 척 보디 및 구형 조인트에 의해 상기 척 보디에 연결되는 마스터 조를 포함하고, 상기 구형 조인트에 틈새가 형성되더라도 가공물을 고정할 때 상기 마스터 조가 척의 축을 따라 후방으로 이동하지 않도록 조정 작업이 용이한 척을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 척은, 구형 안내면이 제공되는 척 보디; 상기 척 보디 상에 장착되고, 전방 단부 부분, 후방 단부 부분, 및 상기 전방과 후방 단부 부분 사이에 연장되고 상기 구형 안내면에 의해 안내되는 중간 구형 부분을 가지며, 상기 전방 단부 부분, 상기 중간 구형 부분, 및 상기 후방 단부 부분을 통과하여 연장되는 관통구멍이 제공되는 마스터 조; 상기 마스터 조의 전방 단부 부분 상에 장착되는 상단 조; 상기 척 보디에 슬라이드 가능하게 지지되고 구면 베어링 부재에 의해 상기 마스터 조의 후방 단부 부분에 연결되어 상기 척 보디 내에서 움직일 때 상기 구형 안내면에 맞물리는 중간 구형 부분 상의 상기 마스터 조를 회전 시키는 구동 부재; 상기 척 보디 상에서 상기 마스터 조의 후방 단부 부분과 대면하여 장착되는 스토퍼; 및 상기 마스터 조의 관통구멍 내에 삽입되고, 상기 스토퍼와 슬라이딩 접촉되어 상기 마스터 조가 회전되었을 때 상기 척 보디의 축과 평행한 방향으로 상기 마스터 조의 이동을 제한하도록 하는 후방 단부 부분을 갖는 슬라이딩 부재를 포함한다.
상기 척에서는, 상기 마스터 조의 관통구멍이 상기 마스터 조의 전방 단부 부분 및 일부분에 상기 상단 조가 부착되는 개구에 형성되는 카운터 보어 형성부, 상기 마스터 조의 후방 단부 부분에 형성되는 보어 형성부, 및 상기 카운터 보어 형성부와 상기 보어 형성부 사이에 연장되는 내측 나사부를 갖고; 상기 내측 나사부 내에서 상기 보어 형성부 내에 끼워지는 상기 슬라이딩 부재의 이동이 헤드와 나사부를 갖는 볼트에 의해 제한되는 것이 바람직하다.
상기 척에서, 상기 카운터보어 형성부의 바닥면과 상기 내측 나사부 내에 나사식으로 나사삽입되는 볼트의 헤드 사이에는 스페이서가 개재되는 것이 바람직하다.
상기 척에서, 상기 스토퍼는 상기 척 보디에 부착된 고내마모성 부재인 것이 바람직하다.
상기 척에서, 상기 스토퍼와 슬라이딩 접촉하고 있는 상기 슬라이딩 부재의 후방 단부 부분의 표면은 상기 마스터 조의 중간 구형 부분의 중심에 자신의 중심을 갖는 원의 형상을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 마스터 조에는 자신의 전방 단부로부터 후방 단부 사이에 연장되는 관통구멍이 제공되고, 상기 슬라이딩 부재는 상기 마스터 조의 관통구멍 내에 상기 관통구멍의 전방 단부를 통해 삽입되어 상기 척 보디에 부착되는 상기 스토퍼와 슬라이딩 접촉하도록 된다. 그러므로, 상기 슬라이딩 부재와 상기 스토퍼 사이의 슬라이딩 접촉 상태는 상기 척의 전방 부분 쪽에서 조정될 수 있고, 상기 척은 슬라이딩 접촉의 상태를 조정하기 위해 분해조립 될 필요가 없으며, 슬라이딩 접촉의 상태를 조정하기 위한 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 마스터 조의 관통구멍은 상기 마스터 조의 전방 단부 부분 및 일부분에 상기 상단 조가 부착되는 개구에 형성되는 카운터보어 형성부, 상기 마스터 조의 후방 단부 부분에 형성되는 보어 형성부, 및 상기 카운터 보어 형성부와 상기 보어 형성부 사이에 연장되는 내측 나사부를 가지며, 이로 인해 상기 슬라이딩 부재와 상기 스토퍼 사이의 슬라이딩 접촉 상태는, 상기 내측 나사부 내에 나사삽입된 볼트의 헤드와 상기 카운터보어 형성부의 바닥면 사이에 적절한 두께의 스페이서를 개재시킴으로써 간단하고 적절하게 조정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 척 보디에는 고내마모성 부재가 부착되어 스토퍼를 형성하며, 이로 인해 상기 척의 내구성이 개선될 수 있다.
상기 스토퍼와 슬라이딩 접촉하고 있는 상기 슬라이딩 부재의 후방 단부 부분의 표면이 상기 마스터 조의 중간 구형 부분의 중심에 자신의 중심을 갖는 원 형상을 가지므로, 상기 슬라이딩 부재는 자신이 상기 스토퍼와 슬라이딩 접촉하고 있더라도 상기 마스터 조의 회전 동작을 방해하지 않는다.
본 발명의 상기 목적과 다른 목적들, 특징, 및 장점은 첨부된 도면을 참조하 여 이하에서 설명함으로써 명백해질 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 척(1)은 보디 부재(3) 및 상기 보디 부재(3)의 후방 단부 부분에 부착되는 백 플레이트(4)를 갖는 척 보디(2)를 갖는다. 백 플레이트(4)는 도시되지 않는 스핀들의 전방 단부 부분 상에 장착된다. 척 보디(2) 내에는 구동 부재(플런저)(5)가 삽입된다. 구동 부재(5)의 전방 단부 부분(5a) 및 후방 단부 부분(5b)은 보디 부재(3)에 형성되는 지지구멍(6) 및 백 플레이트(4)에 형성되는 지지구멍(7) 내에 각각 축방향으로 슬라이드 가능하게 끼워진다. 지지구멍(6, 7)은 척(1)과 동축이다. 구동 부재(5)에는 중심 보어가 형성되고, 상기 중심 보어 내에는 인출 나사(8)가 삽입된다. 인출 나사(8)는 둥근 너트(9)에 의해 구동 부재(5)에 조여진다. 도시되지 않은 로터리 실린더의 피스톤 로드가 인출 나사(8)에 연결되어 인출 나사(8)를 축방향으로 이동시킨다. 구동 부재(5)의 중간 부분에는 지지 부재(10)가 부착된다. 지지 부재(10)에는 구형 개구(11)가 형성되어 리테이너(15)와 대응하도록 하며, 이것은 후술한다. 구형 개구(11) 내에는 구면 베어링 부재(로커 볼)(12)가 슬라이드 가능하게 끼워진다.
보디 부재(3)는 균일한 각도 간격으로 배열되는 복수의 리테이너 장착구멍(14)(본 실시예에서는 3개의 리테이너 장착구멍)이 제공되는 전방 단부 부분(13)을 갖는다. 리테이너(15)는 각 리테이너 장착구멍(14) 내에 끼워져 고정된다. 리테이너(15)에는 구형 안내면(16)에 의해 정의되는 구형 개구가 제공된다. 각 마스터 조(17)의 중간 구형 부분(18)은 각 리테이너(15)의 구형 안내면(16) 상 에 슬라이드 가능하게 놓인다. 각 마스터 조(17)는 둥근 후방 단부 부분(19)을 갖는다. 둥근 후방 단부 부분(19)은 구면 베어링 부재(12)에 형성되는 개구(20) 내에 슬라이드 가능하게 척(1)의 축에 대하여 경사지게 삽입되고, 구면 베어링 부재(12)에 대하여 키(key) 고정된다. 마스터 조(17)는 상단 조(21)를 홀딩하기 위한 조 홀딩 부분(22)이 제공되는 전방 단부 부분을 갖는다. 조 홀딩 부분(22)에는 T자 형상의 단면을 갖는 T-슬롯(23)이 제공된다. 상단 조(21)는 T-슬롯(23) 내에 끼워진 T-너트(24) 내에 조 조임 볼트(25)를 조임으로써 마스터 조(17A)에 조여진다.
마스터 조(17)에는 자신의 전방 단부와 후방 단부 사이에 연장되는 관통구멍(26)이 제공된다. 상기 관통구멍(26)은 조 홀딩 부분(22)과 T-슬롯(23)의 바닥면(23a) 내의 개구와 대응되는 카운터보어 형성부(27), 마스터 조(17)의 후방 단부 부분과 백 플레이트(4)의 전방 단부면 쪽 개구와 대응되는 보어 형성부(28), 및 상기 카운터보어 형성부(27)와 보어 형성부(28) 사이에 연장되는 내측 나사부(29)를 갖는다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 관통구멍(26)의 카운터보어 형성부(27) 직경은 T-슬롯(23)의 스로트(throat) 폭 보다 크다. 카운터보어 형성부(27)는 마스터 조(17)의 전방 단부 부분으로부터 T-슬롯(23)을 통해 종방향으로 연장된다. 보어 형성부(28)에는 카운터보어 형성부(27)를 통해 슬라이딩 로드(30)가 삽입된다. 슬라이딩 로드(30)의 후방 단부 부분은 마스터 조(17)의 후방 단부면으로부터 돌출한다. 척(1)의 축 방향에 대한 슬라이딩 로드(30)의 포지션은 내측 나사부(29) 내에 나사삽입된 볼트(31)에 의해 제어된다. 볼트(31)의 헤드와 카운터보어 형성부(27)의 바닥면 사이에는 스페이서가 개재된다. 슬라이딩 로드(30)의 후방 단부에는 마스터 조(17)의 중간 구형 부분(18) 중심에 자신의 중심을 갖는 원형의 슬라이딩 면(33)이 형성된다.
마스터 조(17)의 후방 단부와 대면하는 백 플레이트(4)의 일부분에는 리세스(34)가 형성된다. 슬라이딩 플레이트(35)는 리세스(34) 내에 놓이고, 백 플레이트(4)에 조여진다. 백 플레이트(4)에 조여진 슬라이딩 플레이트(35)는 스토퍼(36)의 역할을 한다. 슬라이딩 플레이트(35)는 고내마모성 부재이다. 슬라이딩 로드(30)와 스토퍼(36) 사이의 슬라이딩 접촉은 스페이서(32)에 의해 최적의 슬라이딩 접촉 상태로 조정되며, 즉, 스페이서(32)의 두께는 마스터 조(17)의 중간 구형 부분(18)과 구형 안내면(16) 사이에 임의의 축방향 틈새가 형성되지 않아서, 마스터 조(17)가 회전할 때 마스터 조(17)가 척(1)의 축과 평행한 방향으로 움직이는 것을 방지하고, 마스터 조(17)의 중간 구형 부분(18)이 구형 안내면(16) 상에서 부드럽게 슬라이드 될 수 있다. 이러한 최적의 슬라이딩 접촉 상태의 조정은, 슬라이딩 로드(30)를 척(1)의 전방 단부면(3a)의 측부로부터 마스터 조(17)의 관통구멍(26) 내에 삽입하고, 볼트(31)를 척(1)의 전방면(3a)의 측부로부터 관통구멍(26) 내에 삽입하고, 볼트(31)를 관통구멍(26)의 내측 나사부(29) 내에 나사삽입할 때, 스페이서(32)의 두께를 선택적으로 결정함으로써 달성될 수 있다. 그러므로, 상기 마스터 조의 후방 단부 부분에 부착된 슬라이딩 부재가 제공되는 종래의 척을 최적의 접촉 상태가 되도록 조정하기 위해 반복적으로 분해조립 작업을 할 필요가 없다. 본 발명의 척(1)은 슬라이딩 접촉의 상태를 조정하기 위한 작업을 용이하게 한다. 도 1에 표시되는 참조부호(37)는 보디 부재(3)의 전방 단부면(3a) 상에 놓이는 시트이며, 그 위에 가공품 W가 놓인다.
도 1 및 도 2에 도시되는 척(1)의 구동 부재(5)가 축방향 후방으로 이동되면, 각 구면 베어링 부재(12)는 구형 개구(11) 내에서 슬라이딩되고, 연관된 마스터 조(17)의 중간 구형 부분(18)의 중심에 대하여 회전하여 상단 조(21)에 의해 가공물 W를 고정하도록 한다. 마스터 조(17)의 중간 구형 부분(18)과 연관된 구형 안내면(16) 사이에 틈새가 형성되더라도, 슬라이딩 로드(30)는 스토퍼(36)와 슬라이딩 접촉하고 있고 후방으로 이동되지 않도록 억제되어 있으므로, 마스터 조(17)가 후방으로 이동할 수 없다. 그러므로, 척(1)에 의해 가공물 W가 고정될 때 상기 가공물 W는 척 보디(2) 쪽으로 끌려나오지 않게 되고, 이로 인해 가공물 W의 두께, 즉, 척(1)의 축을 따르는 치수가 작은 경우에도 가공물 W가 구부러지지 않게 된다. 결과적으로, 가공 정밀도가 저하되지 않는다.
본 발명이 특정의 특성을 갖는 바람직한 실시예에 기술되었지만, 여기에는 명백하게 많은 변경과 변형이 가해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 척은 구형 조인트에 틈새가 형성되더라도 가공물을 고정할 때 마스터 조가 척의 축을 따라 후방으로 이동하지 않도록 조정 작업이 용이하다.

Claims (5)

  1. 공작기계용 척에 있어서,
    구형 안내면이 제공되는 척 보디;
    상기 척 보디 상에 장착되고, 전방 단부 부분, 후방 단부 부분, 및 상기 전방과 후방 단부 부분 사이에 연장되고 상기 구형 안내면에 의해 안내되는 중간 구형 부분을 가지며, 상기 전방 단부 부분, 상기 중간 구형 부분, 및 상기 후방 단부 부분을 통과하여 연장되는 관통구멍이 제공되는 마스터 조;
    상기 마스터 조의 전방 단부 부분 상에 장착되는 상단 조;
    상기 척 보디에 슬라이드 가능하게 지지되고 구면 베어링 부재에 의해 상기 마스터 조의 후방 단부 부분에 연결되어 상기 척 보디 내에서 움직일 때 상기 구형 안내면에 맞물리는 중간 구형 부분 상의 상기 마스터 조를 회전시키는 구동 부재;
    상기 척 보디 상에서 상기 마스터 조의 후방 단부 부분과 대면하여 장착되는 스토퍼; 및
    상기 마스터 조의 관통구멍 내에 삽입되고, 상기 스토퍼와 슬라이딩 접촉되어 상기 마스터 조가 회전되었을 때 상기 척 보디의 축과 평행한 방향으로 상기 마스터 조의 이동을 제한하도록 하는 후방 단부 부분을 갖는 슬라이딩 부재
    를 포함하는 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 조의 관통구멍이 상기 마스터 조의 전방 단부 부분 및 일부분에 상기 상단 조가 부착되는 개구에 형성되는 카운터 보어 형성부, 상기 마스터 조의 후방 단부 부분에 형성되는 보어 형성부, 및 상기 카운터 보어 형성부와 상기 보어 형성부 사이에 연장되는 내측 나사부를 갖고; 상기 내측 나사부 내에서 상기 보어 형성부 내에 끼워지는 상기 슬라이딩 부재의 이동이 헤드와 나사부를 갖는 볼트에 의해 제한되는 척.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 카운터보어 형성부의 바닥면과 상기 내측 나사부 내에 나사식으로 나사삽입되는 볼트의 헤드 사이에 스페이서가 개재되는 척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 척 보디에 부착된 고내마모성 부재인 척.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼와 슬라이딩 접촉하고 있는 상기 슬라이딩 부재의 후방 단부 부분의 표면은 상기 마스터 조의 중간 구형 부분의 중심에 자신의 중심을 갖는 원의 형상을 갖는 척.
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