KR102085265B1 - 콜렛 어답터 - Google Patents

Abstract

콜렛 어답터(20)는 워크피스 클램프 매커니즘(29)을 포함한다. 콜렛 어답터(20)는 제1 축 A 주위로 회전 가능하고, 워크피스 클램프 매커니즘(29)은 콜렛 어답터(20)와 회전하기 위해서 콜렛 어답터(20) 내에 탑재된다. 또한, 워크피스 클램프 매커니즘(29)은 콜렛 어답터(20)가 회전하는 동안 제1 축 A에 대해 측면으로 이동하기 위해서 콜렛 어답터(20) 내에 장착될 수 있다. 또한 워크피스 클램프 매커니즘(29)은 콜렛 어답터(20)가 회전하는 동안 제1출 A에 측면으로 회전 이동을 하기 위해서 콜렛 어답터(20) 내에 장착될 수 있다.

Description

콜렛 어답터{COLLET ADAPTER}

본 발명은 컴퓨터 수치 제어(Computer Numerically Controlled; CNC) 기계 또는 다른 그라인딩 또는 밀링 기계와 같은 공작 기계에서 주요 사용되기 위해 개발된 콜렛 어답터에 관한 것이다. 본 발명의 콜렛 어답터는 고정밀 CNC 기계에 특별히 사용되기 위해 개발되었으나, 그러한 유형의 기계에서의 사용에만 한정되도록 의도되지 않았음을 이해하여야 한다.

여기에서 언급되는 용어 워크피스(workpiece)는 절단 공구, 펀치, 핀, 치과용 버르(burr), 및 원통형 샤프트를 가진 실질적으로 모든 물건을 포함하는 넓은 그룹의 가공용 물건을 포함하도록 의도되었다.

콜렛 어답터는 가공을 위해 워크피스를 클램핑할 수 있는 콜렛을 포함할 수 있다. 서로 다른 크기의 콜렛이 콜렛 어답터에 장착될 수 있도록 콜렛은 콜렛 어답터로부터 일반적으로 분리될 수 있다. 다른 크기의 콜렛은 다른 크기의 워크피스를 가공하기 위해 사용된다. 콜렛은 클램핑과 언클램핑 상태 사이에서 방사상으로 움직이며 콜렛 어답터에 대한 콜렛의 전방과 후방 이동(movement)에 의해 이들 위치 사이에서 움직이는 종방향의 "핑거"를 가진다. 따라서 콜렛 아답터 내에서 콜렛의 전방 이동은 핑거가 방사상으로 외측으로 쉬프트하여 워크피스를 수용하거나 해제하기 위해 콜렛을 여는 반면(언클램핑 상태), 콜렛의 후방 이동은 핑거를 워크피스 주위로 방사상으로 내측으로 쉬프트하여 콜렛이 워크피스를 클램핑하게 한다. 또한, 클램핑과 언클램핑은 반대 방향으로도 일어날 수 있다. 클랭핑되면, 콜렛 어답터는 콜렛으로부터 연장된 워크피스의 일부를 가공하기 위해 회전하도록 구동될 수 있다.

콜렛에 의한 클램핑 이외에, 가공중인 워크피스는 콜렛 어답터와 분리된 워크피스 지지대에 의해 지지될 수 있다. 워크피스 지지대는 콜렛 어답터의 전단부로부터 이격되며 가공 공정에 의해 워크피스에 부과된 부하에 반응하거나 대응한다. 가공중인 워크피스는 가공하는 동안 워크피스 지지대에 클램핑되어 워크피스가 안정되게 지지되지만, 워크피스가 워크피스 지지대에 대한 워크피스의 중심선 주위를 회전되도록 하기 위해서 클램핑 부하가 있어야 한다.

도 1은 콜렛 아답터(10)를 나타내는 일반적인 구성으로 콜렛 홀더(11)와 콜렛 홀더(11) 내에 장착된 콜렛(12)을 포함한다. 실제로, 워크피스 W는 콜렛(12)내에 장착되고 그리핑되며, 워크피스의 일부는 도시된 바와 같이 가공을 위해 콜렛(12)에서 돌출된다. 콜렛 어답터(10)는 실제로 CNC 기계(미도시)의 헤드스톡 내에 장착되며 워크피스 W를 회전시키기 위한 헤드스톡의 구동장치를 통해서 회전 가능하다. 워크피스 W는 실제로 워크피스를 수용하기 위한 V 그루브를 구비한 워크피스 지지대(13) 상에서 또한 지지될 수 있다. 클램프 C는 워크피스 W와 접촉하도록 낮춰져서 중심선 주위에서 회전 이동 또는 워크피스 중심선을 따른 축 이동 이외에 워크피스 W의 이동을 워크피스 지지대(13) 내에서 제한할 수 있다.

콜렛 어답터(10)(콜렛(12)을 통해서)와 워크피스 지지대(13) 각각은 가공을 위해 워크피스 W를 클램핑한다. 그러므로, 콜렛 어답터와 워크피스 지지대의 축이 정렬되지 않으면, 워크피스 W는 가공하는 동안 정렬 불량 탑재를 겪게 된다. 어떠한 워크피스 지지대와 콜렛 어답터 사이의 정렬 불량도 워크피스 지지대 상의 워크피스의 위치에 부정확성을 초래할 수 있으며 그것은 워크피스를 정확하게 가공하는데 영향을 미칠 수 있다. 본 발명이 사용될 종류의 기계에서 정확성은 마이크론 레벨까지 요구되므로, 작은 부정확성은 정밀 가공된 워크피스의 생산에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 종래 기계의 문제점은 콜렛 어답터와 워크피스 지지대의 각 축 사이에서 허용 가능한 정렬을 구성하는데서 발생하며, 이는 상당한 비싸며 복잡하다.

본 출원인은 원주상의 이격된 위치에서 콜렛에 직접 체결되어 콜렛 어답터의 중심 종축에 대한 콜렛의 중심 종축의 각도를 조정하는 일련의 조정 핀에 의한 미세 조정을 구비한 콜렛 어답터를 개시하고 있는 미국 특허등록번호 제6,598,884호를 보유하고 있다. 이러한 유형의 콜렛 어답터는 미세하게 조정되어 정렬 불량 오류를 감소할 수 있는 반면, 수동적 조정의 특성은 조정하는 동안 셋업 시간이 증가함을 의미한다.

미국 특허등록번호 제4,776,734호는 셋 스크류(set screw)에 의해 함께 고정되며 링과 그러브 스크류(grub screw) 구성을 통해 조정되어 두 컴포넌트 사이의 상대적인 편심(eccentricity)을 수정하는 두 개의 조정 가능한 컴포넌트를 구비한 공구 홀더를 개시하고 있다. 이 또한 기계 셋업시 조정되는 수동 조정 메커니즘에 관한 내용이다.

도 2a와 2b는 종래 기계 내에서 발생할 수 있는 워크피스 W의 정렬 불량의 다른 형태들을 도시하고 있으며 그것은 본 발명이 수정하거나 조정하려고 의도하는 것이다. 양 도면은 콜렛(12)과 워크피스(15)를 포함하는 콜렛 어답터(10)의 일부를 나타내고 있다. 콜렛(12)은 콜렛 어답터(10) 내에 클램핑되어 있으며 워크피스(15)는 콜렛(12)으로부터 돌출된다. 각 도면에서 정렬 불량은 설명 목적을 위해 과장되어 있다.

도 2a에서, 콜렛 어답터(10)가 회전할 때 워크피스의 위치를 나타내기 위해서 동일한 워크피스(15)가 콜렛 어답터(10)의 회전축 주위에서 4개의 서로 다른 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 본 도면으로부터, 워크피스(15)의 축A는 콜렛 어답터(10)의 회전축 B에 대해 기울어져 있다. 이러한 유형의 정렬 불량은 콜렛 어답터 및 콜렛과 연관된 컴포넌트의 제조시 유발된 축 오차(axial error)의 결과로 발생한다.

도 2b에서, 콜렛 어답터(10)가 회전할 때 워크피스의 위치를 나타내기 위해서 동일한 워크피스(15)가 콜렛 어답터(10)의 회전축 주위에서 4개의 서로 다른 위치에 있는 것으로 도시되어 있으나, 도 2b에서는, 정렬 불량의 유형이 도 2a에 도시된 것과 다르다. 도 2b에서, 워크피스의 축 C는 콜렛 어답터(15)의 회전축 B에 평행하지만, 회전축 B으로부터 조금 오프셋되어 있다. 이러한 종류의 정렬 불량은 콜렛 어답터 및 콜렛과 연관된 컴포넌트의 제조시 유발된 반경 오차(radial error)의 결과로 발생한다.

도 2a와 2b에 도시된 각 정렬 불량 형태는 가공된 워크피스에 허용되지 않는 가공 오차를 야기할 수 있다. 따라서 본 발명의 목적은 종래 기술에 연관된 하나 이상의 문제점을 극복하거나 적어도 경감시키는 것이다.

본 발명에 따르면 워크피스 클램프 매커니즘을 포함하는 콜렛 어답터가 제공되며, 콜렛 어답터는 제1 축 주위를 회전 가능하고, 콜렛 어답터의 워크피스 클램프 매커니즘은 콜렛 어답터와 회전하기 위해서 그리고 콜렛 어답터가 회전하는 동안 제1 축에 대해 측면으로 이동하기 위해서 콜렛 어답터 내에 장착된다.

본 발명은 콜렛 어답터가 이용되는 기계에 의해 콜렛 어답터가 회전하도록 구동될 때 워크피스 클램프 매커니즘이 콜렛 어답터 내에서 방사상으로 및 축상으로, 또는 방사상으로 또는 축상으로 이동하게 효과적으로 허용한다. 워크피스 클램프 매커니즘이 상술한 대로 이동하도록 함으로써, 워크피스 지지대의 축과 콜렛 어답터의 축 사이의 정렬 불량은 클램프의 이동으로 조정될 수 있다. 따라서, 콜렛 어답터가 그 주위로 회전하는 제1 축이 워크피스 지지대의 축(이하에서 제2 축)에 정렬되지 않은 경우, 워크피스 클램프 매커니즘의 제1 축이 워크피스 지지대의 제2 축에 정렬하도록 워크피스 클램프 매커니즘은 콜렛 어답터 내에서 임의의 정렬 불량의 거리를 측면으로 쉬프트할 수 있다. 이것은 워크피스 지지대가 가공되는 워크피스가 그 주위로 회전하는 중요축을 규정하고 워크피스를 그 축으로부터 쉬프트하는 부하가 콜렛 어답터 내에서 워크피스 클램프 매커니즘의 이동에 의해 방지된다.

본 발명은 워크피스 지지대에 대해 워크피스 클램프 매커니즘의 위치가 콜렛 어답터가 회전할 때 동적인 방법으로 조정될 수 있도록 하는 장치를 제공함으로써 종래 구성에 대해 상당한 이점을 제공한다. 이것은 종래 기술과의 중요한 차이점인데, 종래 기술에서 콜렛 어답터의 제1 축과 워크피스 지지대의 제2 축 사이의 정렬 불량의 양은 콜렛 어답터가 회전하면서 달라질 수 있기 때문이다. 따라서, 종래 기술의 고정된 조정 구성은 콜렛 어답터의 360도 전체 회전에 대해 정렬 불량을 수정할 수 없다. 그러나, 워크피스 클램프 매커니즘과 콜렛 어답터가 동적으로 회전할 때 콜렛 어답터 내에서 워크피스 클램프 매커니즘의 이동을 허용함으로써, 워크피스 클램프 패커니즘은 필요한 만큼 360도 회전하는 동안 임의의 지점에서 동적으로 재위치되어 워크피스 지지대의 제2 축에 정렬된 워크피스 클램프 매커니즘의 제1축을 유지할 수 있다.

본 발명은 본 발명에서 사용되기 위해 예정된 클램프 매커니즘의 형태인 콜렛 장치로 개발되었다. 콜렛 장치는 콜렛 홀더 및 연관된 컴포넌트들을 포함하도록 의도되었다. 그러나, 본 발명은 콜렛을 이용하지 않지만 그럼에도 불구하고 콜렛 어답터에서 사용되는 유압식 및 공압식 클램프 매커니즘과 같은 다른 형태의 콜렛 매커니즘을 배제하지 않는다.

본 발명의 장치에서, 클램프 매커니즘은 측면으로 이동하거나 콜렛 어답터 내에서 플로팅하기 때문에, 콜렛 어답터에 의해 콜렙 어답터와 워크피스 지지대 양쪽에 그리핑된 워크피스에 적용되는 부하가 회전 또는 비틀림 부하에 제한될 것으로 예상된다. 따라서 워크피스는 콜렛 어답터에 의해 회전하도록 구동되지만 워크피스를 중앙선을 따라 구부리는 경향이 있는 부하의 대상이 되지 않거나 무시 가능한 대상이 된다. 이로 인해, 본 발명은 콜렛 어답터의 회전 중에 상술한 제1 축과 제2 축의 더욱 정확한 정렬을 제공함으로써 가공된 워크피스의 수용할 수 없는 가공 오차를 제거하거나 적어도 경감한다. 그 결과, 가공 정확성이 향상된다.

클램프 매커니즘은 콜렛 어답터 내에 임의의 적합한 방법으로 동적으로 탑재될 수 있다. 일부 장치에서, 클램프 매커니즘은 콜렛 어답터의 회전축에 수직한 이동을 위해 탑재된다. 이동은 제1 축과 제2 축을 따르는 선형 이동이다. 제1 축과 제2 축은 서로에 대해 0도 이상이고 90도까지의 각도로 연장될 수 있다. 따라서 축들은 수직하거나 또는 수직 미만일 수 있다. 축들은 동일한 평면에 있을 수 있다.

일부 장치에서, 클램프 매커니즘은 제1 및 제2 측면축 모두의 주위를 회전하기 위해 장착된다.

제1 측면축은 클램프 매커니즘을 통해 연장되는 핀에 의해 형성될 수 있으며 클램프 매커니즘은 핀을 따라 이동할 수 있는 방법으로 핀 상에 장착된다. 클램프 매커니즘은 클램프 매커니즘이 핀을 따라 자유롭게 이동하도록 개구 또는 보어를 포함할 수 있고, 핀은 개구 또는 보어 내에 느슨하게 맞춰진 상태로 개구 또는 보어를 통하여 연장된다. 제1 측면축의 핀의 각 단부는 클램프 매커니즘 주위로 동축인 링으로 연장될 수 있고 링에 고정될 수 있다. 여유가 링과 클램프 매커니즘 사이에 제공되어 클램프 매커니즘이 핀을 따라 링으로부터 전방으로 이동할 수 있다.

제2 측면축은 클램프 매커니즘의 대향하는 측면으로부터 각각 연장되는 한 쌍의 축상에 정렬된 핀에 의해 형성될 수 있다. 핀은 클램프 매커니즘이 핀의 축을 따라 핀과 함께 이동할 수 있도록 클램프 매커니즘에 대해 고정될 수 있다. 클램프 매커니즘으로부터 먼 핀의 단부들은 콜렛 어답터의 하우징 또는 바디부에 있는 것과 같은 콜렛 어답터의 보어 내로 연장될 수 있으며 보어 내에서 축상으로 이동 가능하다. 핀은 상술한 링을 통해서 보어와 클램프 매커니즘으로 연장되기 전에 연장될 수 있으며 링은 한 쌍의 축상에 정렬된 핀의 축을 따라 함께 이동가능할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에서, 클램프 매커니즘은 동축 링 장치 내에 장착될 수 있는데, 제1 링은 콜렛 어답터에 고정되고, 제2 링은 제1 링에 고정되며 제3 링은 제2 링에 고정된다. 본 발명의 이러한 형태에서, 제2 및 제3 링은 제1 링과 콜렛 어답터에 대해 회전 가능하거나 틸트 가능하고 쉬프트 가능하다. 제2링과 제3링이 회전하거나 틸트하고 쉬프트하는 방법은 콜렛 어답터 내에 장착되고 제3 링에 직접 또는 간적접으로 연결된 클램프 매커니즘이 선형과 회전 이동을 하여 워크피스 지지대의 축과의 정렬 불량을 조정 또는 수정하게 한다.

본 발명의 상술한 형태를 상세히 설명하면, 제2 링은 제1 링에 제1 쌍의 축상에 정렬된 핀에 의해 고정될 수 있으며 제3 링은 제2 링에 제2 쌍의 축상에 정렬된 핀에 의해 고정될 수 있다. 각 쌍의 축상에 정렬된 핀의 축은 서로 0도 이상이고 90도까지의 각도로 배향될 수 있다. 따라서 본 발명의 이전 형태와 같이, 축들은 수직하게 또는 수직 미만으로 배향될 수 있으며 동일한 평면 상에 있을 수 있다.

제1 링은 링의 지름상에서 대향하는 부분으로부터 연장된 한 쌍의 돌출부를 포함할 수 있으며 제2 링이 한 쌍의 돌출부와 제1 쌍의 축상에 정렬된 핀 사이의 연결에 의해 제1 링에 연결될 수 있도록 한 쌍의 돌출부는 제1 쌍의 축상에 정렬된 핀을 수용하거나 위치시키기 위한 보어를 포함할 수 있다.

제3 링은 또한 링의 지름상에서 대향하는 부분으로부터 연장된 한 쌍의 돌출부를 포함할 수 있으며 유사하게 제3 링이 한 쌍의 돌출부와 제2 쌍의 축상에 정렬된 핀 사이의 연결에 의해 제2 링에 연결될 수 있도록 한 쌍의 돌출부는 제2 쌍의 축상에 정렬된 핀을 수용하거나 위치시키기 위한 보어를 포함할 수 있다.

상술한 장치로로, 제1 링은 콜렛 홀더에 대해 이동하지 않도록 콜렛 홀더의 일부에 고정될 수 있는 반면, 제2 링은 제1 링의 한 쌍의 돌출부와 제1 쌍의 축상에 정렬된 핀 사이의 연결을 통해 회전하거나 쉬프트하거나 틸트하거나 또는 이들 중 하나 이상을 할 수 있다. 유사하게, 제3 링은 제3 링의 한 쌍의 돌출부와 제2 쌍의 축상에 정렬된 핀 사이의 연결을 통해 회전하거나 쉬프트하거나 틸트하거나 또는 이들 중 하나 이상을 할 수 있다. 제1 및 제2 쌍의 축상에 정렬된 핀이 서로 각도를 가지기 때문에 본 발명은 콜렛 어답터의 360도 회전을 통해 클램프의 정렬 이동을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 콜렛 어답터의 클램프 매커니즘이 콜렛이면, 콜렛은 콜렛 홀더를 통해 드로우바에 간접적으로 연결될 수 있으며 정상적인 종래 구성에 따라 콜렛 어답터의 축상으로 드로우바와 함께 이동할 수 있다. 기술 분야에서 숙련된 자에 의해 이해될 수 있듯이, 콜렛은 콜렛 홀더에 연결될 수 있으며, 콜렛 홀더의 단부는 드로우바에 연결되어 콜렛을 콜렛 홀더에 대해 축상으로 이동한다. 본 발명에 적용된 바와 같이, 드로우바, 콜렛 홀더 및 콜렛 각각은 콜렛 어답터와 회전하기 위해서 그리고 콜렛 어답터의 제1 축에 측면으로 이동하기 위해서 콜렛 어답터 내에 장착될 수 있다.

콜렛은 슬리브 내에 장착될 수 있으며 슬리브는 슬리브의 방사 플랜지를 통해서와 같이 제3 링에 연결될 수 있다. 콜렛은 슬르브에 대해 축상으로 드로우바와 이동 가능하여 워크피스를 해제하거나 클램핑할 수 있다. 슬리브와 콜렛 각각은 슬리브에 대한 콜렛의 축 이동으로 콜렛의 핑거가 축상으로 닫히거나 열려서 클램핑 위치와 해제 위치 사이에서 쉬프트하도록 연동하는 테이퍼면을 포함할 수 있다. 본 발명의 이 형태에서, 슬리브는 동축 링 장치를 통해 콜렛과 같은 동일한 정렬 이동을 가진다.

콜렛 또는 드로우바에 연결되는 콜렛 어답터의 다른 컴포넌트들은 콜렛 어답터와 회전하기 위해서 그리고 콜렛을 구비한 콜렛 어답터에 대해 제1 축에 측면으로 이동하기 위해서 콜렛 어답터 내에 또한 장착될 수 있다.

본 발명은 상술한 콜렛 어답터를 포함하는 기계로 확장될 수 있다. 그러한 기계는 워크피스 지지대를 포함하며 기계는 예를 들어 그라인딩 또는 밀링 기계일 수 있다.

본 발명이 더욱 완전히 이해되기 위하여, 일부 실시예들은 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 콜렛 어답터의 전단 부분과 콜렛 어답터에 의해 클램핑되는 워크피스를 지지하는 워크피스 지지대의 사시도이다.
도 2a와 2b은 콜렛 어답터에 장착된 워크피스의 과장된 정렬 불량 이동을 나타낸다.
도 3 내지 5는 본 발명에 따른 콜렛 어답터의 전단부의 측면도, 사시도 및 정면도이다.
도 6은 도 3 내지 5의 콜렛 어답터의 전단부의 90도 단면도이다.
도 7과 8은 도 5의 각각 A-A와 B-B를 통한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 콜렛 어답터의 컴포넌트의 분해도이다.
도 10은 도 9의 컴포넌트를 사용하는 본 발명에 따른 콜렛 어답터의 단면도이다.
도 11은 도 10의 콜렛 어답터의 90도 단면도이다.
도 12는 도 9의 컴포넌트의 조립된 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시되었지만 본 발명에 따라 변경된 콜렛 아답터부(10)를 나타낸다. 따라서 도 3은 베이스(21)와 캡(22)을 포함하는 콜렛 바디의 전단부(20)를 도시하고 있다. 캡(22)은 4 개의 스크류(23)(도 4와 5 참조)에 의해 베이스(21)에 연결되며 베이스(21)는 기계 스핀들(미도시)에 스크류(24)를 통해 연결될 수 있다.

콜렛 홀더(25)는 바디(20) 내에 배치되며 바디의 양측면을 통해 돌출한다. 콜렛 홀더(25)의 단면이 도 6에 도시되어 있으며, 도면을 참조하면, 콜렛 홀더(25)는 푸쉬 아웃 튜브(26), 외부 슬리브(27) 및 내부 슬리브(28)를 포함하고 있다. 콜렛 홀더(25)는 클램핑 콜렛(29)과 너트(30)를 수용한다. 콜렛 홀더(25)는 위에서 확인된 컴포넌트의 측면에서 보면 상대적으로 표준 형태이며, 방사상으로 확장하고 콜렛(29)에 탑재되는 워크피스 주위로 수축하는 콜렛(29)에 의해 작동한다. 콜렛(29)은 복수의 길이 방향 슬릿(31)을 포함하며, 슬릿(31) 사이의 부분들은 너트(30)의 테이퍼 형상의 내측면에 체결되는 테이퍼 형상의 선단부를 포함한다. 너트(30)의 테이퍼 면이 내부 슬리브(28)의 테이퍼면에 대해 쉬프트하도록 튜브(26), 외부 슬리브(27) 및 너트(30)를 내부 슬리브(28)에 대해 전방으로 이동시켜서 콜렛(29)이 확장될 수 있다. 그 이동으로, 클램핑 콜렛(29)에 클램핑된 워크피스가 해제되도록 슬릿(31) 사이의 콜렛(29)의 섹션은 방사상으로 외측으로 벌어진다.

반대로, 워크피스를 콜렛 홀더(25)에 클램핑하기 위해서, 워크피스는 콜렛(29) 내부에 위치되고, 외부 슬리브(27)의 선단부에 너트(30)로 채워지며, 튜브(26), 외부 슬리브(27) 및 너트(30)는 내부 슬리브(28)에 대해 후방으로 이동하여, 콜렛(29)과 내부 슬리브(28)의 각 테이퍼면은 슬릿(31) 사이의 콜렛(29)의 부분들이 안쪽으로 클램핑 위치로 쉬프트하게 한다.

너트(30)는 콜렛 어답터의 초기 설정 단계에서만 적용되며, 일단 적용되면, 다른 크기의 콜렛으로 변경하는 경우를 제외하고는 제거되지 않는다.

도 3 내지 6에 도시된 장치는 콜렛 홀더(25)가 축 A(도 3 참조)에 대해 측면으로 이동하여 콜렛 어답터의 회전축과 워크피스 지지대의 축 사이의 어떠한 정렬 불량도 조정하거나 수정할 수 있도록 한다. 그 이동은 핀(35, 36)을 포함하는 도 6에 도시된 장치에 의해 가능하다. 하나의 핀(35)만 도 6에 도시되어 있는 반면, 두 번째 핀은 핀(35)의 반대편에 배치되어 동일한 축을 따라 연장되며, 도 5의 A-A를 따라 절개된 단면도인 도 7에 도시되어 있다. 도 8은 도 5의 B-B를 따라 절개한 단면도이며 핀(36)의 전장을 나타내고 있다. 핀(35, 36)의 이러한 구성에 의해서, 콜렛 홀더(25)는 이하에서 설명되듯이 핀(35, 36)의 각 축을 따라 축 A의 측면으로 이동 가능하다.

콜렛 홀더(25)는 도 6에 도시된 바와 같이 중공 구조이다. 핀(36)은 콜렛 홀더(25)와 콜렛 링(38)을 통해서 연장된다. 콜렛 링(38)은 베이스(21)와 캡(22) 사이에 형성된 환형 리세스(39) 내에 위치된다. 내부 슬리브(28)는 핀(36)에 고정되며 핀(36)은 링(38)에 형성된 보어 내의 부쉬(40) 내에서 이동 가능하다. 따라서 핀(36)에 고정된 내부 슬리브(28)에 의해서 콜렛 홀더(25)는 핀(36)과 함께 핀(36)의 축을 따라 쉬프트할 수 있다.

추가 핀(35) 쌍은 핀(36)에 수직하게 연장되며 링(38)의 개구를 통해서 캡(22)의 보어(37) 내로 연장된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 핀(35)은 콜렛 홀더(25)를 통해서 연장되지 않지만, 외부 슬리브(27)의 면에 인접한 위치에서 콜렛 홀더(25)로부터 멀리 연장된다. 핀(35)는 보어(37) 내에 고정되는 반면, 링(38), 부쉬(41) 및 콜렛 홀더(25)는 핀(35)의 축을 따라 핀(35)에 대해 모두 이동할 수 있다.

따라서, 도 6에 도시된 배향에서, 콜렛 홀더(25)는, 핀(35)에 대해 핀(35)의 축을 따라 상하뿐 아니라, 핀(36)과 함께 이동하여 핀(36)의 축을 따라 측면으로 쉬프트할 수 있다. 측면 이동은 링(38)에 대한 콜렛 홀더(25)와 핀(36)의 이동인 반면, 상하 이동은 콜렛 홀더(25), 핀(36) 및 링(38)의 결합된 이동이다.

핀(35, 36)의 축을 따라 콜렛 홀더(25)의 측면 이동에 더하여, 콜렛 홀더(25)는 도 3과 4에서 화살표 R1에 의해 표시된 바와 같이 핀(36) 주위를 회전할 수 있고, 도 4에서 화살표 R2로 표시된 바와 같이 핀(35) 주위를 회전할 수 있다. 이 회전 이동에 의해 그리고 핀(35, 36)의 축을 따른 이동으로 콜렛은 방사상으로 구동축 주위로 360도 회전할 수 있음을 이해할 수 있다.

본 발명의 콜렛 어답터는 콜렛 어답터의 회전축과 워크피스 지지대간의 정렬 불량을 핀(35, 36)의 회전 이동뿐 아니라 콜렛 홀더(25)의 수평과 측면 이동에 의해 조정할 수 있다. 실제로, 콜렛 어답터에 콜렛 바디를 적합하게 탑재함으로써, 콜렛 홀더(25)는 워크피스 지지대의 축에 정렬된 워크피스를 유지하여야 할 때 콜렛 어답터에 대해 플로팅할 수 있으며 콜렛 어답터는 회전 부하와 축 이동을 저지하는 부하 이외에 무시할 수 있는 정도의 부하를 워크피스에 부가한다.

도 6은 그것을 통해서 핀(36)이 연장되는 슬롯(42)을 포함함에 유의하여야 한다. 그 슬롯(42)은 튜브(26), 외부 슬리브(27) 및 너트(30)의 축 이동을 허용하고 콜렛(29)으로부터 워크피스의 클램핑 또는 언클램핑을 가능하게 하기 위해서 구비된다. 스프링(미도시)은 환형 리세스(43) 내에 수용되고, 클램핑을 위해서 튜브(26), 외부 슬리브(27) 및 너트(30)를 콜렛(29)에 대하여 후방으로 밀어내도록 가압한다. 콜렛은 튜브(26), 외부 슬리브(27) 및 너트(30)를 푸쉬바(미도시)에 의해 전방으로 밀어서 언클램핑된다. 슬롯(42)은 튜브(26)와 외부 슬리브(27) 각각에 형성되지만, 내부 슬리브(28)에는 형성되지 않는다.

도 9는 도 3 내지 8에 도시된 장치와 다른 형태를 갖는 콜렛 어답터의 컴포넌트를 도시하고 있다. 도 9에 도시된 장치(50)는 도 10과 11에 도시된 종류의 콜렛 어답터(51)에 포함되며, 이전 도면에 도시된 것과 다른 형태이다. 도 10과 11을 참조하면, 콜렛 어답터(51)는 나사 체결된 전방 바디부(52)와 후방 바디부(53), 및 대향하는 쇼율더(55, 56) 사이에 압축되어 위치된 복수의 디스크 스프링(54)을 포함한다. 스프링(54)은 쇼율더(55)를 포함하는 링(57)을 전방 바디부(52)로부터 쉬프트하려고 하며 그것은 드로우바(58)를 동일한 후방 방향으로 밀려고 한다. 드로우바(58)는 나사 연결된 단부(60)와 내부부(61)를 포함한다. 드로우바(58)의 후방 이동은 콜렛(62)에 나사 연결된 내부부(61)의 후방 이동을 초래한다.

정상적인 구조에 따르면, 콜렛(62)은 환형 슬리브(65)의 매칭하는 테이퍼 면(64)을 지탱하는 테이퍼 형상의 헤드(63)를 가지며, 콜렛(62)의 축 이동은 헤드(63)를 테이퍼 면(64)에 대해 쉬프트하여 콜렛(62)이 워크피스를 그리핑하거나 해제할 수 있게 한다. 테이퍼 면(64)에 대한 헤드(63)의 이동은 콜렛(62)의 슬릿(66)을 열거나 닫으며, 슬릿을 열면 테이퍼 헤드(63)의 섹션이 외측으로 벌어지므로 워크피스를 해제하거나 그리핑을 위해 워크피스를 삽입할 수 있다.

디스크 스프링(54)은 콜렛(62)을 그리핑 위치인 도 10에 도시된 위치로 저절로 복귀시키는 반면, 스프링(54)의 바이어스에 대한 드로우바(58)의 이동은 콜렛(62)을 축상으로 전방으로 쉬프트하여 헤드(63)를 열고 워크피스가 해제되거나 삽입되도록 한다.

도 10은 이상에서 설명되지 않은 다수의 다른 컴포넌트들을 포함하지만 이들 대부분은 본 발명과 무관하므로 이하에서 설명하지 않음을 이해할 수 있다. 본 기술 분야에서 숙련된 자는 도시된 콜렛 어답터(51) 구성의 대부분을 쉽게 이해할 수 있다.

도 9의 장치(50)가 콜렛 어답터(51)의 전방 바디부(52) 내에 배치된다. 도 9로 돌아가면, 장치(50)는 전방과 후방 링(70, 71) 및 중간 링(72)을 포함한다. 도 12는 조립된 형태의 장치(50)를 도시하고 있다.

도 9에서, 링(70)은 링(72)을 관통하는 보어(75) 내의 부쉬(74)(도 9에는 한 개만 도시되어 있음)에 수용된 핀(73)을 통해서 링(72)에 연결된다.

유사하게, 링(71)은 링(72)의 보어(도면번호 없음)의 부쉬(77)에 수용된 핀(76)을 통해서 링(72)에 연결된다. 각각의 링(70, 71)은 돌출부(78)를 포함하며, 각각의 돌출부(78)는 각 핀(73 또는 76)이 통과하는 보어(79)를 포함한다.

장치(50)는 각 핀(73, 76) 주위로 각 링(70, 71, 72)간 상대적인 이동을 허용한다. 그 이동은 병진 및 회전 이동으로 볼 수 있다. 링(72)은 핀(76)의 축을 따라 회전 또는 틸트(tilt)될 수 있고, 핀(76)의 축을 따라 이동하거나, 쉬프트하거나 또는 병진(translate)할 수 있는 반면, 링(70)은 링(72)에 대한 임의의 틸팅 또는 병진시 링(72)과 함께 이동하며, 추가적으로, 링(70)은 핀(76)의 축에 수직하는 핀(73)의 축을 따라 회전 또는 그 주위로 틸트될 수 있고, 핀(73)의 축을 따라 이동하거나, 쉬프트하거나 또는 병진할 수 있다. 링(70)은 링(72)에 대해 독립적으로 이동할 수 있다.

링(71)은 보어(80)를 포함하며, 보어를 통해서 스크류(미도시)가 통과하여 링(71)을 전방 바디부(52)의 대향면(82)(도 10 참조)에 고정시킬 수 있다. 링(71)을 대향면(82)에 고정시킴으로써, 링(71)은 전방 바디부(52)와 후방 바디부(53)에 대하여 이동하지 않도록 방지된다. 그러나, 링(72, 70)은 링(71)과 서로에 대해 상술한 방식으로 자유롭게 이동할 수 있다.

콜렛(62)은 방사 플랜지(67)를 가진 환형 슬리브(65)에 의해 장치(50)에 연결된다. 방사 플랜지(67)는 스크류(미도시)를 수용하기 위한 복수의 보어(68)를 포함하며 보어(68)는 링(70)의 보어(69)에 정렬되어 스크류가 각 보어(68, 69)를 통해서 연장되어 방사 플랜지(67)를 링(70)에 고정할 수 있다. 이하에서 설명하듯이, 방사 플랜지(67)의 후방으로, 콜렛 어답터(51)의 많은 컴포넌트들이 바디부(52, 53)내에서 콜렛(62) 및 슬리브(65)와 함께 이동하기 위하여 바디부(52, 53) 내에 충분한 여유를 두고 장착된다.

상술한 설명으로부터 명확해지듯이, 링(72)은 링(71)에 대해 핀(76)의 축 주위로 틸트될 수 있다. 또한, 링(70)은 핀(73)의 축 주위로 링(71)과 링(72) 모두에 대해 틸트될 수 있다. 또한, 링(72)은 핀(76)의 축을 따라 쉬프트할 수 있는 반면, 링(70)은 핀(73)의 축을 따라 쉬프트할 수 있다. 따라서, 링(71)에 대해, 각각의 링(70, 72)은 틸트될 수 있으며, 모두 핀(76, 73)에 의해 규정된 각각의 축을 따라 쉬프트할 수 있다. 링(70, 71, 72) 사이에 가능한 이동량은 링 사이의 체결에 의해 제한된다. 따라서 도시된 예시에서, 링(72)에 대한 링(70)의 틸팅은 각 링이 접촉하게 되어 추가적인 틸팅을 막기 전까지 약 3도로 제한된다. 틸팅량은 링(70, 72)의 인접면 사이의 갭에 의해 제어될 수 있다. 링(70, 71, 72) 사이의 쉬프트량은 0mm 이상이고 3mm보다 작은 영역에 있다. 명확히 더 큰 틸팅 또는 쉬프트 이동이 링의 다른 치수와 그 사이의 여유(clearance)에 의해 제공될 수 있다.

또한, 도 9의 장치가 도 3 내지 8에 도시된 장치와 다른 구조인 반면, 각 장치에 의해 가능한 이동은 실질적으로 동일하다.

도 10과 11로 돌아가면, 콜렛 어답터(51)에 장치(50)를 적용하면 콜렛(62)이 각 링(70, 72)과 함께 이동할 수 있다. 이것은 콜렛(62)이 방사 플랜지(67)에 의해 장치(50)에 장착된 환형 슬리브(65) 내에 장착되기 때문이다. 환형 슬리브(65)는 이전에 설명된 바와 같이 스프링(54)을 통해서 링(57)과 드로우바(58)에 연결된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 이 모든 컴포넌트들은 바디부와의 여유에 의해 바디부(52, 53) 내에서 실질적으로 쉬프트할 수 있다. 스프링(83)은 집중된 부하를 링(57)에 제공하지만, 이상에서 설명한 컴포넌트들은 콜렛 어답터(51) 내에서 링(70, 72)의 위치에 따라 자유롭게 플로팅, 이동 또는 쉬프트한다. 이것은 콜렛(62)의 축이 도 1에 도시된 종류의 워크피스 지지대 내에 클램핑된 워크피스의 축을 따르기 위해 필요한대로 쉬프트 및 틸트할 수 있음을 의미한다. 워크피스 지지대에 클램핑된 워크피스의 축은 우세축(dominant axis)이 되며 본 발명은 워크피스가 콜렛 어답터에 클램핑되지만 워크피스 지지대의 축에 정렬되기 위해 이동할 수 있는 방법을 제공한다. 따라서 콜렛(62)의 이동은 워크피스를 워크피스 지지대 상에서 쉬프트하려는 방법으로 워크피스가 탑재되는 것을 방지하며 따라서 워크피스가 정확성을 가지고 가공되는데 영향을 미친다.

이상에서 설명한 바와 같이 콜렛이 콜렛 어답터 내에서 이동 가능하기 때문에, 콜렛 어답터(51)는 관련된 기계에서 가공되는 워크피스와 워크피스 지지대의 초기 정렬을 위한 콜렛 어답터의 셋업시에 콜렛(62)의 외부면을 밀어서 콜렛(62)을 위치시키는데 사용될 수 있는 스크류(84)를 포함한다. 전방 바디부(52)의 주위에 동일한 거리로 이격된 세 개의 스크류(84)가 구비된다. 본 발명의 장치에 의한 수정의 필요를 최소화하도록, 정렬 연습은 콜렛의 축 그리고 따라서 콜렛에 의해 클램핑되거나 그리핑된 워크피스의 축을 워크피스 지지대에 가능한 정확하게 정렬하도록 의도되었다. 스크류(84)가 없다면, 콜렛은 자체의 무게에 의해 아래쪽으로 기울어지는 경향이 있으며 이는 정렬을 어렵게 한다.

도 3 내지 8 및 9 내지 12에 도시된 장치는 서로 다른 장치가 여전히 콜렛 어답터의 회전축과 워크피스 지지대의 축 사이에 어떠한 정렬 불량도 조정하거나 수정하기 위해 필요한 콜렛 이동을 할 수 있게 한다는 것은 도시하고 있다. 유사한 이동을 제공하는 다른 장치가 있으며, 이들은 본 발명의 범위 내에 있음이 분명하다.

여기서 설명된 발명은 특별히 설명된 것 이외에도 변형, 수정 및/또는 추가될 여지가 있으며, 본 발명은 본 명세서의 사상과 범위 내에 속하는 그러한 모든 변형, 수정 및/또는 추가를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (21)

1. 워크피스를 클램핑하기 위한 콜렛(collet)을 포함하는 콜렛 어답터로서,
   상기 콜렛 어답터는 제1 회전축 주위로 회전 가능하고,
   상기 콜렛은, 상기 콜렛 어답터와 회전하기 위해서, 그리고 상기 콜렛 어답터가 회전하는 동안 상기 제1 회전축에 대해 측면 이동을 위해서, 그리고 상기 콜렛 어답터가 회전하는 동안 상기 제1 회전축에 측면 회전 이동하기 위해서, 상기 콜렛 어답터 내 및 동축 링 장치 내에 장착되고,
   상기 측면 이동은 제1 측면축 및 제2 측면축 각각을 따르는 선형 이동을 포함하고, 상기 제1 측면축은 상기 콜렛 어답터의 상기 제1 회전축에 수직하며 상기 제2 측면축은 상기 콜렛 어답터의 상기 제1 회전축에 수직하며 상기 콜렛의 상기 제1 측면축에 대해 0도 이상이고 90도까지의 각도를 가지며,
   상기 측면 회전 이동은 상기 제1 측면축과 상기 제2 측면축 각각의 주위로의 회전이며, 상기 제1 측면축과 상기 제2 측면축 각각은 핀에 의해 형성되고,
   상기 동축 링 장치는, 상기 콜렛 어답터에 고정된 제1 링, 상기 제1 링에 고정된 제2 링, 상기 제2 링에 고정된 제3 링 및 상기 제3 링에 고정된 상기 콜렛을 포함하고,
   상기 제1 및 제2 측면축에 대한 상기 측면 이동 및 상기 측면 회전 이동을 제공하기 위하여, 상기 제2 링과 상기 제3 링은 상기 제1 링과 상기 콜렛 어답터에 대해 회전 가능하고 쉬프트 가능한 콜렛 어답터.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 측면축 및 상기 제2 측면축은 서로 90도 각도를 이루는 콜렛 어답터.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 측면축 및 상기 제2 측면축은 동일한 평면에 있는 콜렛 어답터.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 측면축은 상기 콜렛을 통해서 연장되는 핀에 의해 형성되며 상기 콜렛은 상기 핀을 따라 이동 가능한 콜렛 어답터.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 측면축의 상기 핀의 각 단부는 상기 콜렛과 동축인 링으로 연장되어 상기 링에 고정되며 상기 링과 상기 콜렛 사이의 여유는 상기 콜렛이 상기 링에 대해 상기 핀을 따라 이동 가능하게 하는 콜렛 어답터.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 측면축은 상기 콜렛의 대향하는 측면으로부터 각각 연장되며 콜렛에 대해 고정되는 한 쌍의 축상에 정렬된 핀에 의해 형성되어 상기 콜렛이 상기 한 쌍의 축상에 정렬된 핀의 축을 따라 상기 한 쌍의 축상에 정렬된 핀과 함께 이동할 수 있는 콜렛 어답터.
7. 제6항에 있어서, 상기 한 쌍의 축상에 정렬된 핀은 상기 콜렛 어답터의 보어로 연장되며 상기 보어 내에서 축상으로 이동 가능한 콜렛 어답터.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 측면축은 상기 콜렛을 통해서 연장되는 핀에 의해 형성되며 상기 콜렛은 상기 핀을 따라 이동 가능하고,
   상기 제1 측면축의 상기 핀의 각 단부는 상기 콜렛과 동축인 링으로 연장되어 상기 링에 고정되며 상기 링과 상기 콜렛 사이의 여유는 상기 콜렛이 상기 링에 대해 상기 핀을 따라 이동 가능하게 하고,
   상기 한 쌍의 축상에 정렬된 핀은 상기 보어를 통해 연장되기 전에 상기 링을 통해서 연장되며 상기 콜렛과 상기 링은 상기 한 쌍의 축상에 정렬된 핀의 축을 따라 함께 이동 가능한 콜렛 어답터.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서, 상기 제2 링은 제1 쌍의 축상에 정렬된 핀에 의해 상기 제1 링에 고정되고 상기 제3 링은 제2 쌍의 축상에 정렬된 핀에 의해 상기 제2 링에 고정되며, 각 쌍의 축상에 정렬된 핀의 축은 서로에 대해 0도 이상이고 90도까지의 각도를 갖는 콜렛 어답터.
11. 제10항에 있어서, 각 쌍의 축상에 정렬된 핀의 축은 서로 90도 각도를 이루는 콜렛 어답터.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 링은 상기 제1 링의 지름상에서 대향하는 부분으로부터 연장된 한 쌍의 돌출부를 포함하고 상기 한 쌍의 돌출부는 상기 제1 쌍의 축상에 정렬된 핀이 위치하는 보어를 포함하며 상기 제2 링은 상기 한 쌍의 돌출부에 의해 상기 제1 링에 연결되는 콜렛 어답터.
13. 제10항에 있어서, 상기 제3 링은 상기 제3링의 지름상에서 대향하는 부분으로부터 연장된 한 쌍의 돌출부를 포함하고 상기 한 쌍의 돌출부는 상기 제2 쌍의 축상에 정렬된 핀이 위치하는 보어를 포함하며 상기 제3 링은 상기 한 쌍의 돌출부에 의해 상기 제2 링에 연결되는 콜렛 어답터.
14. 제1항에 있어서, 상기 콜렛은 드로우바에 연결되고 상기 콜렛 어답터의 축상으로 상기 드로우바와 함께 이동 가능하며, 상기 드로우바와 상기 콜렛 각각은 상기 콜렛 어답터와 회전하기 위해 그리고 상기 콜렛 어답터에 대해 상기 제1 회전축의 측면으로 이동하기 위해 상기 콜렛 어답터 내에 장착되는 콜렛 어답터.
15. 제1항에 따른 콜렛 어답터를 포함하는 기계.
16. 제15항에 있어서, 워크피스 지지대를 포함하는 기계.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 기계는 그라인딩 또는 밀링 기계인 기계.
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