KR101477726B1 - 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그 및 그 작동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대직경 저강성 소재의 튜브형 피가공물의 내주면에 밀착되면서 피가공물의 형상진원도를 높은 수준으로 유지하면서 가공할 수 있도록 한 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그 및 그 작동방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그는, 일단부가 개방되게 형성된 중공의 원통형으로 이루어지며, 다른 일단부의 외주면에 길이방향 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 제1테이퍼부가 형성되어 있는 몸체와; 상기 몸체의 개방된 일단부에 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 일단부에 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 제2테이퍼부가 형성되어 있는 슬라이드블록과; 상기 몸체의 외면에 끼워져 결합되며, 양단부에 상기 제1테이퍼부 및 제2테이퍼부와 대응하는 형태로 경사져 제1테이퍼부 및 제2테이퍼부와 접촉하게 되는 제1협응테이퍼부 및 제2협응테이퍼부가 형성되어 있고, 일단부에서부터 길이방향을 따라 일정 길이로 절개된 제1절개홈과 다른 일단부에서부터 길이방향을 따라 일정 길이로 절개된 제2절개홈이 교대로 형성되어 있는 원통형의 콜릿과; 상기 몸체에 대해 슬라이드블록을 길이방향으로 이동시키는 작동수단을 포함하며; 피가공물은 상기 콜릿의 외면에 끼어져 슬라이드블록의 이동에 의해 상기 콜릿의 양단부가 외측으로 확장되면서 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그 및 그 작동방법{Collet Jig for Fixing Tube Shaped Object and Method for Working the Same}

본 발명은 튜브 형태의 피가공물을 고정하기 위한 콜릿 지그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 튜브와 같은 원통형태를 갖는 튜브형 피가공물의 내측으로 삽입되어 피가공물의 내주면을 고진원도로 유지하면서 고정하여 가공할 수 있도록 한 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그 및 그 작동방법에 관한 것이다.

원통형 튜브의 피가공물을 선삭 가공함에 있어서, 고강성 소직경의 튜브는 선삭가공기의 척(Chuck)에 바로 장착하여 가공을 하여도 튜브의 형상진원도의 변화가 미미하므로 가공에 큰 어려움이 없다. 이에 반해 알루미늄 튜브와 같은 대직경 저강성 튜브는 선삭가공기의 척에 고정할 경우 척의 조임력에 의해 대직경 튜브의 형상진원도에 심한 오차가 발생하게 된다.

통상적으로 선삭 가공시 대직경 튜브 형태의 피가공물을 고정하는 방법은 아버(Arbor) 형태의 지그(Jig)를 이용하는 방식과 콜릿(Collet) 형태의 지그를 이용하는 방식으로 나눌 수 있다. 아버 형태의 지그는 범용적으로 사용이 힘들고 치구의 크기가 하나의 가공소재에 한정적으로 사용되며, 가공을 마친 뒤 피가공물의 탈거가 어렵다는 단점이 있다. 반면에 콜릿 형태의 지그는 원통형의 지그를 서로 엇갈리게 양갈래로 절단하여 양쪽으로 확장되는 형태로 피가공물을 고정하는 방식의 지그로서, 그 형태가 복잡하고 만들기가 어렵다는 단점이 있다.

일본 공개특허공보 특개2001-121327(공개일자 2001년 5월 8일) : 원통형 워크의 내주용 척 대한민국 등록실용신안 제20-0451559호(등록일자 2010년12월15일) : 파이프 내경 지지용 지그

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 구성으로 이루어져, 튜브형태의 피가공물, 특히 대직경 저강성 소재의 튜브형 피가공물의 내주면에 밀착되면서 피가공물의 형상진원도를 높은 수준으로 유지하면서 가공할 수 있도록 한 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그 및 그 작동방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그는, 일단부가 개방되게 형성된 중공의 원통형으로 이루어지며, 다른 일단부의 외주면에 길이방향 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 제1테이퍼부가 형성되어 있는 몸체와; 상기 몸체의 개방된 일단부에 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 일단부에 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 제2테이퍼부가 형성되어 있는 슬라이드블록과; 상기 몸체의 외면에 끼워져 결합되며, 양단부에 상기 제1테이퍼부 및 제2테이퍼부와 대응하는 형태로 경사져 제1테이퍼부 및 제2테이퍼부와 접촉하게 되는 제1협응테이퍼부 및 제2협응테이퍼부가 형성되어 있고, 일단부에서부터 길이방향을 따라 일정 길이로 절개된 제1절개홈과 다른 일단부에서부터 길이방향을 따라 일정 길이로 절개된 제2절개홈이 교대로 형성되어 있는 원통형의 콜릿과; 상기 몸체에 대해 슬라이드블록을 길이방향으로 이동시키는 작동수단을 포함하며; 피가공물은 상기 콜릿의 외면에 끼어져 슬라이드블록의 이동에 의해 상기 콜릿의 양단부가 외측으로 확장되면서 고정되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그의 작동방법은, (A) 콜릿의 외면에 피가공물을 끼워서 장착하는 단계와; (B) 작동유닛을 작동시켜 슬라이드블록을 몸체의 내측으로 이동시키는 단계와; (C) 상기 슬라이드블록의 이동에 의해 콜릿의 양단부가 반경방향 외측으로 확장되면서 피가공물의 양단부 내주면을 가압하여 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 슬라이드블록의 길이방향 이동에 의해 콜릿의 양단부가 일정하게 확장되면서 피가공물의 내주면을 가압하여 고정하게 되고, 이에 따라 피가공물을 넓은 영역으로 고정하여 피가공물의 형상진원도를 정확하게 유지하면서 피가공물을 고정할 수 있게 된다. 따라서 진원도 오차를 최소화하여 피가공물을 가공할 수 있는 효과가 있다.

또한 콜릿이 피가공물의 내측에서 확장되면서 피가공물을 고정하는 구조이므로 피가공물의 크기가 달라지더라도 피가공물을 확실하게 고정할 수 있다. 따라서 다른 치수의 피가공물에도 범용적으로 적용할 수 있으므로 높은 호환성을 갖는 이점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 콜릿 지그의 일부 절개 사시도이다.
도 3은 도 1의 콜릿 지그의 종단면도이다.
도 4는 도 1의 콜릿 지그의 몸체를 나타낸 측면도 및 종단면도이다.
도 5는 도 1의 콜릿 지그의 플랜지를 나타낸 측면도 및 종단면도이다.
도 6은 도 1의 콜릿 지그의 슬라이드블록을 나타낸 측면도 및 종단면도이다.
도 7은 도 1의 콜릿 지그의 콜릿을 나타낸 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그 및 그 작동방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그는 원통형의 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 일단부에 결합되는 플랜지(20)와, 상기 몸체(10)의 다른 일단부에 길이방향(축방향)으로 이동 가능하게 결합되는 슬라이드블록(30)과, 상기 몸체(10)의 외면에 결합되어 피가공물(T)의 내주면을 고정하게 되는 콜릿(40)과, 상기 몸체(10)와 슬라이드블록(30)에 각각 결합되어 콜릿(40)의 길이방향 이동을 제한하는 제1스톱퍼(61) 및 제2스톱퍼(62) 및, 상기 몸체(10)에 대해 슬라이드블록(30)을 길이방향으로 이동시키는 작동수단을 포함한 구성으로 이루어진다.

여기서 상기 작동수단은 상기 몸체(10)의 내측에 슬라이드블록(30)을 관통하여 연결되고 일단부에 나사산(51)이 형성되어 있는 형성되어 샤프트(50)와, 상기 샤프트(50)의 나사산(51)에 나선 결합되어 나사산(51)을 따라 회전하여 길이방향으로 이동하면서 슬라이드블록(30)을 샤프트(50)에 대해 이동시키는 너트(52)를 포함한다.

도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 몸체(10)는 속이 빈 원통체로 이루어지며, 일단부 외주면에 길이방향 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 형태로 제1테이퍼부(11)가 형성되어 있다. 이 실시예에서 상기 제1테이퍼부(11)는 몸체(10)에 일체로 형성되지만, 이와 다르게 몸체(10)와는 개별체로 만들어진 다음 몸체(10)의 일단부 외주면에 용접 또는 볼트 등의 체결부재로 고정되게 결합될 수도 있다.

상기 몸체(10)의 제1테이퍼부(11)와 인접한 부분에는 상기 제1스톱퍼(61)가 나선결합되는 2개의 스톱퍼체결홀(13)이 서로 대향되게 형성되어 있다. 또한 상기 몸체(10)의 다른 일단부 부근에는 상기 제2스톱퍼(62)가 삽입되는 장공형의 가이드슬롯(14)이 관통되게 형성되어 있다. 상기 가이드슬롯(14)은 몸체(10)의 길이방향으로 긴 장공형으로 이루어져, 슬라이드블록(30)의 이동시 상기 제2스톱퍼(62)를 안내하는 작용을 하게 된다.

또한 상기 몸체(10)의 중간부분에는 경량화를 위해 복수개의 관통홀(15)들이 형성되어 있다.

상기 플랜지(20)가 결합되는 몸체(10)의 일단부에는 원주방향을 따라 복수개의 볼트체결홀(12)이 일정 간격으로 형성되고, 상기 플랜지(20)에는 상기 볼트체결홀(12)과 대응하는 복수개의 볼트체결홀(23)들이 형성되어 있다(도 5참조). 따라서 상기 플랜지(20)의 볼트체결홀(23)들과 몸체(10)의 볼트체결홀(12)들이 서로 맞대어진 상태에서 볼트(25)(도 1참조)가 체결됨으로써 플랜지(20)가 몸체(10)의 일단부에 고정된다.

상기 플랜지(20)의 중앙부에는 상기 샤프트(50)의 일단부가 삽입되는 샤프트결합공(21)이 형성되어 있고, 이 샤프트결합공(21)의 양측에 샤프트(50)를 고정하기 위한 볼트체결홀(22)이 형성된다. 그리고 상기 샤프트결합공(21)의 외측으로 경량화를 위한 복수개의 관통홀(24)들이 형성되어 있다.

도 6을 참조하면, 상기 슬라이드블록(30)은 상기 몸체(10)의 내경보다 작은 외경을 갖는 원통체로 이루어져 상기 몸체(10)의 개방된 일단부에 삽입되면서 몸체(10)의 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된다. 상기 슬라이드블록(30)의 일단부에는 길이방향 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 제2테이퍼부(31)가 일체로 형성되어 있다.

상기 슬라이드블록(30)의 중앙부에는 상기 샤프트(50)가 관통하는 샤프트관통홀(32)이 형성되어 있다. 또한 슬라이드블록(30)의 측면부에는 상기 제2스톱퍼(62)가 나선 결합되는 2개의 탭홀(33)이 형성되어 있다.

도 7에 도시된 것과 같이 상기 콜릿(40)은 양단이 개방된 원통형으로 이루어져 상기 몸체(10)의 외면에 끼워져 결합된다. 상기 콜릿(40)은 피가공물(T)의 내경보다 작은 외경을 갖도록 되어 콜릿(40)의 외면에 피가공물(T)이 끼워지게 된다.

상기 콜릿(40)의 양단부에는 상기 제1테이퍼부(11) 및 제2테이퍼부(31)와 대응하는 형태로 경사져 제1테이퍼부(11) 및 제2테이퍼부(31)와 접촉하게 되는 제1협응테이퍼부(41) 및 제2협응테이퍼부(42)가 반경방향 내측으로 돌출되게 형성되어 있다. 그리고, 상기 콜릿(40)에는 일단부에서부터 길이방향을 따라 일정 길이로 절개된 복수개의 제1절개홈(43)과 다른 일단부에서부터 길이방향을 따라 일정 길이로 절개된 복수개의 제2절개홈(44)이 교대로 배열되어 있다. 이와 같이 제1절개홈(43)과 제2절개홈(44)이 서로 엇갈리게 배열됨으로써 콜릿(40)의 양단부는 외측으로 벌어질 수 있게 된다. 상기 제1절개홈(43)과 제2절개홈(44)의 내측 단부에는 장공형의 관통홀(45)이 연통되게 형성되어 있다.

한편 다시 도 3을 참조하면, 상기 제1스톱퍼(61) 및 제2스톱퍼(62)는 몸체(10) 및 슬라이드블록(30)에 나선 결합되는 볼트로 구성될 수 있다. 상기 제1스톱퍼(61)는 제1협응테이퍼부(41)와 인접한 부분에 설치되어 제1협응테이퍼부(41)의 내측단부에 걸려지면서 몸체(10)에 대한 콜릿(40)의 일측 방향으로의 이동을 제한한다. 그리고, 제2스톱퍼(62)는 2개가 180도 간격으로 이격되어 서로 대향되게 설치되며, 제2협응테이퍼부(42)와 인접한 부분에 배치되어 제2협응테이퍼부(42)의 내측단부에 걸려지면서 몸체(10)에 대한 콜릿(40)의 다른 일측 방향으로의 이동을 제한한다. 따라서 상기 제1스톱퍼(61) 및 제2스톱퍼(62)는 콜릿(40)이 몸체(10)의 중앙부에 위치하도록 하는 작용을 하게 된다.

상기 제2스톱퍼(62)들은 몸체(10)의 가이드슬롯(14) 내측에 위치되어 슬라이드블록(30)의 이동시 상기 가이드슬롯(14)의 안내를 받는다. 또한 상기 제2스톱퍼(62)는 몸체(10)에 대한 슬라이드블록(30)의 과다 이동을 방지함과 더불어 몸체(10)에 대해 슬라이드블록(30)이 회전하는 것을 방지하는 기능도 하게 된다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 콜릿 지그의 작동방법에 대해 설명한다.

먼저 콜릿(40)의 외면에 피가공물(T)을 끼워서 장착한다. 여기서 상기 피가공물(T)은 대직경(예를 들어 직경 500㎜ 내외)의 알루미늄 튜브일 수 있다.

상기와 같이 콜릿(40)의 외측에 피가공물(T)이 장착되면, 너트(52)를 돌려서 샤프트(50)의 안쪽으로 이동시켜 슬라이드블록(30)을 몸체(10)의 내측으로 이동시킨다. 이 때 슬라이드블록(30)에 결합된 제2스톱퍼(62)가 몸체(10)의 가이드슬롯(14)의 안내를 받게 되고, 슬라이드블록(30)이 몸체(10)의 길이방향으로만 슬라이딩하게 된다.

상기 슬라이드블록(30)의 이동에 의해 제2테이퍼부(31)가 콜릿(40)의 제2협응테이퍼부(42)와 맞접촉하면서 제2협응테이퍼부(42)를 반경방향 외측으로 밀어냄과 동시에, 콜릿(40)의 제1협응테이퍼부(41)가 제1테이퍼부(11)와 맞접촉하면서 반경방향 외측으로 밀려나게 된다.

상기 콜릿(40)의 양단부는 제1,2절개홈(43, 44)에 의해 서로 엇갈리면서 일정하게 절개되어 있으므로 콜릿(40)의 양단부가 반경방향 외측으로 확장되면서 피가공물(T)의 양단부 내주면을 가압하여 고정하게 된다. 이 때, 콜릿(40)의 양단부의 외주면은 전체가 피가공물(T)의 양단부 내주면 전체에 걸쳐 균일하게 밀착되므로 피가공물(T)의 형상진원도가 정확하게 유지될 수 있게 된다.

피가공물(T)이 콜릿 지그에 고정된 상태에서 피가공물(T)에 대한 가공(예를 들어 선삭 가공)이 완료되면, 너트(52)를 이전과 반대 방향으로 돌려 샤프트(50)의 외측을 이동시키면 콜릿(40)이 원상태로 수축되면서 슬라이드블록(30)이 몸체(10)의 외측으로 이동하게 되고, 피가공물(T)과 콜릿(40) 간의 고정 상태가 해제되어 피가공물(T)이 콜릿(40)에서 자유롭게 분리될 수 있는 상태가 된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 슬라이드블록(30)의 길이방향 이동에 의해 콜릿(40)의 양단부가 일정하게 확장되면서 피가공물(T)의 내주면을 가압하여 고정하게 되고, 피가공물(T)의 형상진원도를 정확하게 유지하면서 피가공물을 고정할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

10 : 몸체 11 : 제1테이퍼부
14 : 가이드슬롯 20 : 플랜지
21 : 샤프트결합공 30 : 슬라이드블록
31 : 제2테이퍼부 40 : 콜릿
41 : 제1협응테이퍼부 42 : 제2협응테이퍼부
43 : 제1절개홈 44 : 제2절개홈
50 : 샤프트 51 : 나사산
52 : 너트 61 : 제1스톱퍼
62 : 제2스톱퍼 T : 피가공물(튜브)

Claims (8)

1. 일단부가 개방되게 형성된 중공의 원통형으로 이루어지며, 다른 일단부의 외주면에 길이방향 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 제1테이퍼부(11)가 형성되어 있는 몸체(10)와;
   상기 몸체(10)의 개방된 일단부에 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 일단부에 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 제2테이퍼부(31)가 형성되어 있는 슬라이드블록(30)과;
   상기 몸체(10)의 외면에 끼워져 결합되며, 양단부에 상기 제1테이퍼부(11) 및 제2테이퍼부(31)와 대응하는 형태로 경사져 제1테이퍼부(11) 및 제2테이퍼부(31)와 접촉하게 되는 제1협응테이퍼부(41) 및 제2협응테이퍼부(42)가 형성되어 있고, 일단부에서부터 길이방향을 따라 일정 길이로 절개된 제1절개홈(43)과 다른 일단부에서부터 길이방향을 따라 일정 길이로 절개된 제2절개홈(44)이 교대로 형성되어 있는 원통형의 콜릿(40)과;
   상기 몸체(10)의 내측에 슬라이드블록(30)을 관통하여 연결되고 일단부에 나사산(51)이 형성되어 있는 형성되어 샤프트(50)와, 상기 샤프트(50)의 나사산(51)에 나선 결합되어 나사산(51)을 따라 회전하여 길이방향으로 이동하면서 슬라이드블록(30)을 샤프트(50)에 대해 이동시키는 너트(52)를 포함한 구성으로 되어, 상기 몸체(10)에 대해 슬라이드블록(30)을 길이방향으로 이동시키는 작동수단을 포함하며;
   피가공물은 상기 콜릿(40)의 외면에 끼어져 슬라이드블록(30)의 이동에 의해 상기 콜릿(40)의 양단부가 외측으로 확장되면서 고정되는 것을 특징으로 하는 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그.
2. 제1항에 있어서, 상기 몸체(10)의 일단부에는 몸체(10)의 일단부를 폐쇄하는 원반형의 플랜지(20)가 고정되게 결합된 것을 특징으로 하는 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 제1테이퍼부(11)는 몸체(10)와 개별체로 되어 몸체(10)의 일단부 외면에 고정되게 결합되는 것을 특징으로 하는 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그.
5. 제1항에 있어서, 상기 몸체(10)의 일측에 결합되어 상기 제1협응테이퍼부(41)의 내측단부에 걸려지면서 몸체(10)에 대한 콜릿(40)의 일측 방향으로의 이동을 제한하는 제1스톱퍼(61)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그.
6. 제5항에 있어서, 상기 몸체(10)에 형성된 장공형의 가이드슬롯(14)을 관통하여 슬라이드블록(30)에 결합되어 상기 제2협응테이퍼부(42)의 내측단부에 걸려지면서 몸체(10)에 대한 콜릿(40)의 다른 일측 방향으로의 이동을 제한하는 제2스톱퍼(62)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1스톱퍼(61) 및 제2스톱퍼(62)는 몸체(10) 및 슬라이드블록(30)에 나선 결합되는 볼트로 된 것을 특징으로 하는 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그.
8. 제1항과 제2항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그의 작동방법으로서,
   (A) 콜릿(40)의 외면에 피가공물(T)을 끼워서 장착하는 단계와;
   (B) 작동수단을 작동시켜 슬라이드블록(30)을 몸체(10)의 내측으로 이동시키는 단계와;
   (C) 상기 슬라이드블록(30)의 이동에 의해 콜릿(40)의 양단부가 반경방향 외측으로 확장되면서 피가공물(T)의 양단부 내주면을 가압하여 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 피가공물 고정용 콜릿 지그의 작동방법.
   

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