KR101995820B1

KR101995820B1 - 맨드렐 척

Info

Publication number: KR101995820B1
Application number: KR1020180019279A
Authority: KR
Inventors: 임종식
Original assignee: (주)디와이테크
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2019-07-03

Abstract

본 발명은 맨드렐 척에 관한 것으로서, 일측이 드로우바를 갖춘 공작기계에 고정되고 타측이 공작기계로부터 돌출되어 외측으로 피가공물이 끼워지며, 내부가 양단으로 관통되되 양단부 둘레면에는 내부와 연통되는 제1·2관통공이 각각 형성되고, 내부에 내향으로 돌출된 단턱부가 일체로 형성된 하우징; 상기 하우징의 제1·2관통공에 출몰가능하게 설치되는 제1·2척킹조; 상기 하우징의 일단을 통해 삽입되어 드로우바에 의해 직선왕복으로 이동되며, 둘레면에 제1척킹조가 안착되는 경사면이 형성된 제1홀더; 상기 하우징의 타단을 통해 삽입되어 제1홀더에 고정되는 연결부재; 상기 하우징의 타단을 통해 삽입되어 연결부재에 이동가능하게 고정되며 둘레면에 제2척킹조가 안착되는 경사면이 형성된 제2홀더; 상기 하우징에 내설되어 제2홀더에 의해 압축되는 제1탄성체; 상기 제2홀더에 내설되어 연결부재에 의해 압축되는 제2탄성체; 상기 하우징의 일측 둘레면에 설치되어 피가공물의 위치를 제한하는 스토퍼;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시 예에 의하면, 피가공물의 내경에 가공오차(공차)가 있는 경우라도 제1·2척킹조가 이에 상응하게 순차적으로 피가공물의 내주면을 가압해 고정할 수 있기 때문에 피가공물을 보다 견고하게 고정할 수 있으며, 이에 따라 회전시 발생할 수 있는 진동을 억제하여 가공정밀도를 크게 향상시켜 줄 수 있는 특징이 있다.

Description

맨드렐 척{Mandrel chuck}

본 발명은 피가공물을 견고하게 고정하여 피가공물의 진동을 방지해 가공정밀도를 크게 향상시켜 줄 수 있는 맨드렐 척에 관한 것이다.

일반적으로 맨드렐 척은 공작기계에 설치되어 통형상의 피가공물을 지지하는 부재이다.

이와 같은 종래의 맨드렐 척으로는 대한민국 등록특허 제10-0869138호(맨드렐 척)가 있다.

상기 종래 기술에 첨부된 도 1을 참조하여 맨드렐 척을 설명하면, 중앙부에 전후방향의 결합공(14)이 형성되고, 선단부 둘레면에는 내외부를 관통하는 관통공(13a)이 형성되며, 기단부가 공작기계에 결합되어 선단부 외부에 끼움 결합된 피가공물(1)을 지지하는 하우징(10)과; 하우징(10)의 관통공(13a)에 출몰가능하게 설치되는 처킹조(20)와; 하우징(10)의 결합공(14)에 전후진가능하게 설치되며 둘레부에는 처킹조(20)가 안착되는 경사면(31)이 형성된 드로우바(30)와; 하우징(10)의 기단부 둘레에 구비되어 하우징(10)에 끼워진 피가공물(1)의 위치를 제한하는 스토퍼(40)로 이루어지며, 하우징(10)의 중간부 외부에는 스페이서(50)가 끼움 결합된다.

이때, 상기 하우징(10)은 공작기계의 베이스(2)에 고정되는 디스크형상의 고정부(11)와, 고정부(11)의 전방으로 돌출되어 둘레부에 스토퍼(40)가 고정되는 스토퍼지지부(12)와, 스토퍼지지부(12)의 전방으로 돌출되어 외부에 피가공물(1)을 끼울 수 있도록 된 피가공물 지지부(13)로 이루어지고, 결합공(14)은 고정부(11)와 스토퍼지지부(12) 및 피가공물 지지부(13)를 관통하도록 형성되며, 관통공(13a)은 피가공물 지지부(13)의 선단부 둘레에 형성된다.

따라서, 상기 하우징(10)의 피가공물 지지부(13)에 통형상의 피가공물(1)을 끼운 후 드로우바(30)를 하우징(10)의 기단쪽으로 후진시키면, 드로우바(30)의 경사면(31)에 의해 처킹조(20)가 하우징(10)의 외부로 돌출되어 피가공물(1)의 내부면에 밀착가압하게 되고, 이에 의해 피가공물(1)이 움직이지 않도록 고정할 수 있다.

이때, 상기 피가공물(1)은 기단부가 스토퍼(40)의 선단부에 밀착되어 더 이사 하우징(10)의 기단부쪽으로 움직이지 않도록 고정된다.

그런데 상기의 종래 기술의 경우 드로우바(30)에 의해 전후방에 위치된 처킹조(20)가 동시에 외부로 돌출되어 피가공물(1)을 고정하는 방식이기 때문에 전후방에 위치된 처킹조(20) 중 어느 하나라도 먼저 피가공물(1)의 내면에 밀착되면 다른 처킹조(20)는 피가공물(1)의 내면에 밀착될 수 없으며, 이에 의해 견고하게 피가공물(1)을 고정할 수 없게 되는 근본적인 문제가 있다.

또한, 상기와 같이 설치된 상태에서 회전가공을 실시할 경우 피가공물(1)이 견고하게 고정되어있지 않아 진동이 발생하기 쉽고, 이에 따라 정밀한 가공이 근본적으로 어려워지는 심각한 문제가 있다.

1. 대한민국 등록특허 제10-0869138호(맨드렐 척)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 피가공물을 견고하게 고정하여 피가공물의 진동을 방지해 가공정밀도를 크게 향상시켜 줄 수 있는 맨드렐 척을 제공하려는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

일측이 드로우바를 갖춘 공작기계에 고정되고 타측이 공작기계로부터 돌출되어 외측으로 피가공물이 끼워지며, 내부가 양단으로 관통되되 양단부 둘레면에는 내부와 연통되는 제1·2관통공이 각각 형성되고, 내부에 내향으로 돌출된 단턱부가 일체로 형성된 하우징;

상기 하우징의 제1·2관통공에 출몰가능하게 설치되는 제1·2척킹조;

상기 하우징의 일단을 통해 삽입되어 드로우바에 의해 직선왕복으로 이동되며, 둘레면에 제1척킹조가 안착되는 경사면이 형성된 제1홀더;

상기 하우징의 타단을 통해 삽입되어 제1홀더에 고정되는 연결부재;

상기 하우징의 타단을 통해 삽입되어 연결부재에 이동가능하게 고정되며 둘레면에 제2척킹조가 안착되는 경사면이 형성된 제2홀더;

상기 하우징에 내설되어 제2홀더에 의해 압축되는 제1탄성체;

상기 제2홀더에 내설되어 연결부재에 의해 압축되는 제2탄성체;

상기 하우징의 일측 둘레면에 설치되어 피가공물의 위치를 제한하는 스토퍼;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 하우징의 둘레면에 설치되어 제1·2척킹조의 이탈을 방지하는 제3탄성체가 더 보강 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에 의하면, 피가공물의 내경에 가공오차(공차)가 있는 경우라도 제1·2척킹조가 이에 상응하게 순차적으로 피가공물의 내주면을 가압해 고정할 수 있기 때문에 피가공물을 보다 견고하게 고정할 수 있으며, 이에 따라 회전시 발생할 수 있는 진동을 억제하여 가공정밀도를 크게 향상시켜 줄 수 있는 특징이 있다.

또한, 본 실시 예에 의하면, 하우징의 둘레면에 제3탄성체를 설치해 줌으로서 제1·2척킹조의 이탈을 방지토록 할 수 있다

도 1은 본 발명에 따른 맨드렐 척의 결합사시도.
도 2는 본 발명에 따른 맨드렐 척의 부분 단면 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 맨드렐 척의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 맨드렐 척의 정단면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 맨드렐 척의 작용을 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 맨드렐 척의 결합사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 맨드렐 척의 부분 단면 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 맨드렐 척의 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 맨드렐 척의 정단면도이며, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 맨드렐 척의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 5b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 맨드렐 척은 하우징(10)과 제1·2척킹조(20,30), 제1·2홀더(40,50), 연결부재(60), 제1·2탄성체(70,80), 스토퍼(90)로 구성되며, 이와 같은 구성에 제3탄성체(100)가 더 보강 구비될 수 있다.

본 실시 예에 의하면, 피가공물(M)의 내경에 가공오차(공차)가 있는 경우라도 제1·2척킹조(20,30)가 이에 상응하게 순차적으로 피가공물(M)의 내주면을 가압해 고정할 수 있기 때문에 피가공물(M)을 보다 견고하게 고정할 수 있으며, 이에 따라 회전시 발생할 수 있는 진동을 억제하여 가공정밀도를 크게 향상시켜 줄 수 있는 특징이 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 하우징(10)은 일측이 공작기계(1)의 스핀들(1a)에 체결수단(볼트)을 매개로 고정되고, 타측이 공작기계로부터 돌출되어 외측(둘레면)으로 피가공물(M)이 끼워지며, 일측을 통해 공작기계(1)의 드로우바(16)가 전후방으로 직선왕복이동 가능하게 삽입되는 중공형부재이다.

상기 하우징(10)은 스핀들(1a)에 고정되는 고정부(11)와, 고정부(11)로부터 전방으로 돌출되어 외측(둘레면)으로 스토퍼(90)가 끼워져 체결수단(나사볼트)에 의해 고정되는 스토퍼지지부(12)와, 스토퍼지지부(12)로부터 전방으로 돌출되어 외측(둘레면)으로 피가공물(M)이 끼워지는 피가공물지지부(13)로 구성된다.

상기 고정부(11)에는 스핀들(1a)의 돌부와 용이하게 결합될 수 있게 이에 대응되는 홈이 형성되어 있다.

한편, 상기 하우징(10)의 내부 중간부에는 내부중심을 향해 돌출된 단턱부(14)가 일체로 형성되고, 단턱부(14)를 기준으로 일단부와 타단부 둘레면에는 내부와 연통되는 제1관통공(15)과 제2관통공(16)이 각각 일체로 형성되며, 단턱부(14)와 제1관통공(15) 사이에는 내부와 연통되는 제3관통공(17)이 일체로 형성된다.

여기서, 상기 제1·2관통공(15,16)은 하우징(10)의 둘레면을 따라 방사상으로 배열되며, 본 실시 예에서는 120°각도로 형성해 주었다.

한편, 상기 하우징(10)의 내부에 형성된 단턱부(14)를 기준으로 일측에는 제1홀더(40)가 이동가능하게 삽입되고, 타측에는 제2홀더(50)가 이동가능하게 삽입된다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 제1·2척킹조(20,30)는 하우징(10)의 제1·2관통공(15,16)에 출몰가능하게 설치되어 하우징(10)의 외측(둘레면)으로 끼워지는 피가공물(M)의 내주면을 가압해 고정하는 블록형 부재이다.

상기 제1·2척킹조(20,30)의 상단부는 하우징(10)의 외주연에 상응하게 호형상을 이루고 있고, 하단부는 제1·2홀더(40,50)의 경사면(41,51)에 상응하게 경사지게 형성되어 있다.

따라서, 상기 제1·2척킹조(20,30)의 경사진 하단면이 제1·2홀더(40,50)의 경사면(41,51)에 맞대어진 상태에서 제1·2홀더(40,50)가 일측으로 이동하게 되면, 제1·2척킹조(20,30)의 하단면이 제1·2홀더(40,50)의 경사면(41,51)을 타고 올라가 하우징(10)의 둘레면으로부터 돌출되고, 이에 따라 하우징(10)의 외측(둘레면)으로 끼워진 피가공물(M)의 내경이 제1·2척킹조(20,30)에 의해 견고하게 가압되면서 고정된다.

반대로 상기 제1·2홀더(40,50)가 타측으로 이동하게 되면, 제1·2척킹조(20,30)의 하단면이 제1·2홀더(40,50)의 경사면(41,51)을 타고 내려가 하우징(10)의 둘레면으로 인입되고, 이에 따라 피가공물(M)의 고정상태가 자연스럽게 해제된다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 제1·2홀더(40,50)는 하우징(10)의 내부에 직선왕복이동 가능하게 설치되어 제1·2척킹조(20,30)를 승·하강시켜주는 기능을 한다.

상기 제1·2홀더(40,50)의 둘레면에는 제1·2척킹조(20,30)의 경사진 하단면에 상응하는 경사면(41,51)이 일체로 형성된다.

상기 제1홀더(40)의 일단은 드로우바(1b)와 상호 연결되며, 드로우바(1b)에 의해 직선왕복으로 이동된다.

상기 제1홀더(40)의 타단에는 이후에 설명될 연결부재(60)의 일단부가 체결되어 고정된다.

또한, 상기 제1홀더(40)의 둘레면에는 길이방향을 따라 키홈(42)이 일체로 형성되며, 키홈(42)에는 하우징(10)의 제3관통공(17)에 체결되는 스터드볼트(B)의 하단이 맞대어짐에 따라 제1홀더(40)가 드로우바(1b)에 의해 직선왕복으로 이동될 때에 하우징(40)의 내부에서 회전하는 것을 제한함은 물론 흔들림을 억제하면서 가이드하는 역할을 한다.

상기 제2홀더(50)는 내부가 양단으로 관통되되, 일단 내측에는 하향으로 돌출된 단턱부가 일체로 마련된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 연결부재(60)는 장볼트로서, 하우징(10)의 내부로 삽입되어 제1홀더(40)와 제2홀더(50)를 상호 연결시켜주는 기능을 한다.

본 실시 예의 경우 상기 연결부재(60)의 일단에는 제1홀더(40)의 타단이 고정되고, 타단에는 제2홀더(50)가 이동가능하게 끼워진다.

상기 연결부재(60)의 타단부(볼트머리)는 제2홀더(50)가 하우징(10)의 내부로부터 외부로 이탈되는 방지하는 역할을 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 제1·2탄성체(70,80)는 공지의 코일스프링으로서, 본 실시 예의 경우 하우징(10)에 내설되어 제1·2홀더(40,50) 및 연결부재(60)를 일방향으로 밀어주는 즉, 초기상태로 복귀시켜주는 기능을 한다.

상기 제1탄성체(70)는 하우징(10)에 내설되어 연결부재(60)에 끼워지되, 일단이 단턱부(14)에 맞대어지고 타단이 제2홀더(50)에 맞대어져 제2홀더(50)에 의해 압축된다.

상기 제2탄성체(80)는 제2홀더(50)에 내설되어 연결부재(60)에 끼워지되, 일단이 제2홀더(50)에 맞대어지고 타단이 연결부재(60)의 타단(볼트머리)에 맞대어져 연결부재(60)에 의해 압축된다.

일 예로서, 공작기계(1)의 드로우바(1b)가 일측으로 이동하게 되면, 드로우바(1b)와 연결된 제1홀더(40)가 함께 이동하게 되고, 제1홀더(40)와 연결된 연결부재(60)가 이동하게 되며, 연결부재(60)의 이동에 의해 제2홀더(50) 및 제2탄성체(80)가 이동되면서 제1탄성체(70)가 압축된다.

이때, 상기 제1탄성체(70)가 최대로 압축되거나 제2홀더(50)의 이동에 의해 제2척킹조(30)가 승강되어 피가공물(M)의 내경을 가압하게 되면, 제2홀더(50)는 더 이상 이동되지 않고 연결부재(60)만 이동되면서 제2탄성체(80)를 가압하게 된다.

따라서, 상기와 같이 제2홀더(50)가 더 이상 움직일 수 없더라도 연결부재(60)는 이동이 가능해 이에 의해 제1홀더(40)가 더 이동되면서 제1척킹조(20)를 상방으로 밀어 올려줄 수 있으며, 이에 따라 피가공물(M)의 내경에 가공오차(공차)가 있는 경우라도 제1·2척킹조(20,30)가 이에 상응하게 순차적으로 피가공물(M)의 내주면을 가압해 고정하기 때문에 피가공물(M)을 보다 견고하게 고정할 수 있는 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 스토퍼(90)는 하우징(10)의 스토퍼지지부(12) 둘레면에 설치되어 피가공물(M)의 위치를 제한하는 역할을 한다.

상기 스토퍼(90)는 스터드볼트 또는 핀을 매개로 스토퍼지지부(12)에 고정된다.

한편, 상기 하우징(10)의 제1·2관통공(15,16)에 출몰가능하게 설치된 제1·2척킹조(20,30)의 이탈을 방지할 수 있도록 제1·2척킹조(20,30)의 형상을 사각뿔대로 제작하고, 제1·2관통공(15,16) 역시 이에 상응하게 제작하게 되면 제1·2관통공(15,16)으로부터 제1·2척킹조(20,30)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

하지만, 상기와 같은 형상으로 제작하는 것이 쉽지 않고 가공비용 또한 상당하다는 점에서 여러모로 불편한 점이 있다.

이에 본 실시 예에서는 하우징(10)의 둘레면에 제3탄성체(100)를 설치하여 제1·2척킹조(20,30)의 이탈을 방지하였다는 점에 주목해 주기 바란다.

상기 하우징(10)에는 둘레면(외주면)을 따라 요홈(18,19)이 각각 형성되고, 제1·2척킹조(20,30)의 상면에는 이 요홈(18,19)과 상호 연통되는 요홈(21,31)이 일체로 형성되며, 이 요홈(18,19,21,31)으로 링형상의 제3탄성체(100)가 끼워져 하우징(10)으로부터 제1·2척킹조(20,30)가 외부로 이탈되는 것을 방지토록 하였다.

여기서, 상기 제3탄성체(100)는 코일스프링으로서 양단을 서로 결합하여 링형상으로 제작한 것이다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 맨드렐 척의 일단부를 공작기계(1)의 스핀들(1a)에 맞대어 준 다음 체결수단(볼트)을 매개로 고정하고, 본 발명에 따른 맨드렐 척의 제1홀더(40)는 공작기계(1)의 드로우바(1b)와 체결해 상호 연결되도록 한다.

상기와 같이 세팅된 상태에서 하우징(10)의 외측(둘레면)으로 피가공물(M)을 끼워준 다음 스토퍼(90)에 의해 피가공물(M)의 위치가 제한될 때까지 밀어준다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 피가공물(M)이 하우징(10)에 끼워진 상태에서 드로우바(1b)를 이동시키게 되면, 드로우바(1b)와 연결된 제1홀더(40)가 함께 이동하게 되고, 제1홀더(40)와 연결된 연결부재(60)가 이동하게 되며, 연결부재(60)의 이동에 의해 제2홀더(50) 및 제2탄성체(80)가 이동되면서 제1탄성체(70)가 압축된다.

상기와 같이 피가공물(M)이 견고하게 물리면 공작기계(1)의 스핀들(1a)을 돌려 피가공물(M)의 가공작업을 진행하면 된다.

본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에 있어서 당연한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1: 공작기계 1a: 스핀들 1b: 드로우바
10: 하우징 11: 고정부 12: 스토퍼지지부
13: 피가공물지지부 14: 단턱부 15: 제1관통공
16: 제2관통공 17: 제3관통공 18: 요홈
19: 요홈 20: 제1척킹조 21: 요홈
30: 제2척킹조 31: 요홈 40: 제1홀더
41: 경사면 42: 키홈 50: 제2홀더
51: 경사면 60: 연결부재 70: 제1탄성체
80: 제2탄성체 90: 스토퍼 100: 제3탄성체

Claims

일측이 드로우바를 갖춘 공작기계에 고정되고 타측이 공작기계로부터 돌출되어 외측으로 피가공물이 끼워지며, 내부가 양단으로 관통되되 양단부 둘레면에는 내부와 연통되는 제1·2관통공이 각각 형성되고, 내부에 내향으로 돌출된 단턱부가 일체로 형성된 하우징;
상기 하우징의 제1·2관통공에 출몰가능하게 설치되는 제1·2척킹조;
상기 하우징의 일단을 통해 삽입되어 드로우바에 의해 직선왕복으로 이동되며, 둘레면에 제1척킹조가 안착되는 경사면이 형성된 제1홀더;
상기 하우징의 타단을 통해 삽입되어 제1홀더에 고정되는 연결부재;
상기 하우징의 타단을 통해 삽입되어 연결부재에 이동가능하게 고정되며 둘레면에 제2척킹조가 안착되는 경사면이 형성된 제2홀더;
상기 하우징에 내설되어 제2홀더에 의해 압축되는 제1탄성체;
상기 제2홀더에 내설되어 연결부재에 의해 압축되는 제2탄성체;
상기 하우징의 일측 둘레면에 설치되어 피가공물의 위치를 제한하는 스토퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨드렐 척.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 둘레면에 설치되어 제1·2척킹조의 이탈을 방지하는 제3탄성체가 더 보강 구비되는 것을 특징으로 하는 맨드렐 척.