KR102108367B1 - 공작물 고정용 척 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공작물을 고정하는 척을 개선함에 있어서,
선반(2)과 같은 공작기계의 회전하는 하우징(4)에 결합이 되면서 공작물을 고정시키기 위한 척을 구비하되, 척(10)의 본체는 선단부로부터 후단부까지 중심부가 관통되게 구성하고,
척(10)의 선단부는 중심 삽입공(12)을 형성하여 볼스터드(100)와 같은 공작물이 끼워질 수 있도록 하고 삽입공(12)을 중심으로 방사상으로 다 수개의 슬릿(14)을 형성하여 선단부가 다 수개로 분할되게 하여 선단부 외주면에 대한 압력(하우징 내주면에 의한 압력)에 의하여 중심 삽입공(12)이 좁혀짐으로써 삽입공(12)에 삽입된 공작물이 견고하게 고정 및 고정해지 되게 하며,
척(10)의 후단 외주면에는 외측 나사부(16a)을 형성하여 하우징(4) 내부에 대한 나사체결 및 교체가 가능토록 하고, 척(10)의 후단 내주면에는 내측 나사부(16b)을 형성하여 상기 내측 나사부(16b)에 타격봉(24)을 포함하는 푸시부(20)를 나사결합 및 분리될 수 있도록 구성하며,
척(10)의 후방에 결합구성되는 선반(2)의 실린더(미도시)의 작동으로 푸시부(20)의 타격봉(24)이 전방으로 이동되어 가공 완료된 공작물을 척(10)으로부터 배출이 신속하고 원활하게 이루어지도록 하는 공작물 고정용 척 어셈블리를 구성함을 특징으로 한다.

Description

공작물 고정용 척 어셈블리{WORKPIECE CLAMPING ASSEMBLY}

본 발명은 공작기계에 관한 것으로서, 특히 선반 등에서 공작물을 고정 및 고정해제를 하는 척(Chuck)의 개선에 관한 것이다.

척(Chuck, 일명 ‘물림쇠’라고도 함)은 금속 절삭 기계와 같은 공작기계에서 공작물(작업물) 또는 절삭공구를 고정 및 고정해지하는 기능을 갖는다.

선반은 가장 기본적인 공작기계로서 수평으로 회전하는 공작물의 표면을 단일절삭점 공구로 깎거나 구멍을 뚫는데 사용된다. 선반은 자동차의 조향장치나 현가장치 등의 관절부에 사용되는 볼스터드(Ball Stud)를 비롯하여 여러 분야의 부품들을 필요한 모양과 치수로 가공하는데 사용된다.

이러한 선반에도 기본적으로 척(Chuck)이 구성되는데 상기 공작물의 일 예로 언급한 볼스터드를 가공함에 있어 우선적으로 볼스터드는 척(Chuck)에 의해 견고하게 고정이 이루어진다.

즉 도 1은 볼스터드(100)를 나타낸 것으로서 (b)를 참고하면 볼스터드(100)는 둥근 구형상의 헤드부(110), 플랜지부(120), 나사부(130)가 일체로 형성된다. 일반적으로 볼스터드(100)는 (a)와 같이 플랜지부(120)와 나사부(130)가 먼저 형성이 이루어지고 그 후 미가공 헤드부(110a)를 선반에 의해 가공되는바 미가공 헤드부(110a)의 가공을 위해서는 선반의 척(Chuck)에 나사부(130)가 고정되어야 한다.

도 2의 (a)는 선반에 의한 미가공 헤드부(110a)를 가공하는 단계를 도시한 것으로서 미가공 헤드부(110a) 상태의 볼스터드(100a)가 척(10, Chuck)에 고정되면 척(10)이 회전됨과 동시에 가공날(미도시)이 헤드부(110a)로 이동하여 원하는 헤드부(110)의 가공이 이루어진 후 가공날의 복귀 및 볼스터드(100)가 배출된다.

일반적으로 볼스터드(100)와 같은 공작물의 배출시에는 척의 후방에 위치하는 실린더에 의해 전후로 이동하는 타격봉(24)이 볼스터드(100)를 밀어냄으로써 배출이 된다.

한편 선반은 척(10)에 의해 고정된 공작물(110, 볼스터드)을 수평으로 회전하도록 하여 표면을 깎거나 구멍을 뚫는 공작기계로서 상기 일 예로 설명한 볼스터드(100) 이 외에도 도 2의 (b)와 같은 모양 즉 길이 방향으로 중공(210)이 형성된 공작물(200)을 비롯하여 다양한 부품의 가공에도 사용된다. 이 경우 (b)와 같이 공작물(200) 가공 후 배출할 때 (a)와 동일한 타격봉(24)을 사용할 경우 타격봉(24)이 전후로 이동하더라도 공작물(200)의 중공(210) 즉 허공을 가르며 이동하기 때문에 공작물의 원활한 배출이 어렵다.

즉 (b)와 같은 공작물(200)의 가공 후 공작물의 원활한 배출을 위해서는 타격봉(24) 선단부의 직경은 적어도 공작물(200)의 중공(210)의 내경 보다는 넓어야 가능하다.

그리고 (a)의 볼스터드(100)와 (b) 모양의 공작물(200)은 그 외경의 크기가 다르기 때문에 동일한 선반의 본체를 기반으로 하면서도 다양한 크기(외경)의 공작물에 대하여 가공이 이루어질 수 있도록 척(10)의 교체도 이루어지면 작업이 능률이 향상되고 경제적일 것이다.

국내 등록특허 제10-1620657호“회전가능 고정 기구를 갖는 공구 척”

따라서 본 발명은 동일한 선반의 본체를 기반으로 하되 다양한 모양과 크기의 공작물도 원활하게 고정시켜줄 수 있는 척으로 교체할 수 있고, 아울러 척에 고정된 공작물의 가공이 완료되면 타격봉의 푸시동작에 의한 공작물의 배출에 적합한 타격봉으로의 교체도 가능하게 하는 공작물 고정용 척 어셈블리를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공작물을 고정하는 척을 개선함에 있어서,

선반(2)과 같은 공작기계의 회전하는 하우징(4)에 결합이 되면서 공작물을 고정시키기 위한 척을 구비하되, 척(10)의 본체는 선단부로부터 후단부까지 중심부가 관통되게 구성하고,

척(10)의 선단부는 중심 삽입공(12)을 형성하여 볼스터드(100)와 같은 공작물이 끼워질 수 있도록 하고 삽입공(12)을 중심으로 방사상으로 다 수개의 슬릿(14)을 형성하여 선단부가 다 수개로 분할되게 하여 선단부 외주면에 대한 압력(하우징 내주면에 의한 압력)에 의하여 중심 삽입공(12)이 좁혀짐으로써 삽입공(12)에 삽입된 공작물이 견고하게 고정 및 고정해지 되게 하며,

척(10)의 후단 외주면에는 외측 나사부(16a)을 형성하여 하우징(4) 내부에 대한 나사체결 및 교체가 가능토록 하고, 척(10)의 후단 내주면에는 내측 나사부(16b)을 형성하여 상기 내측 나사부(16b)에 타격봉(24)을 포함하는 푸시부(20)를 나사결합 및 분리될 수 있도록 구성하며,

척(10)의 후방에 결합구성되는 선반(2)의 실린더(미도시)의 작동으로 푸시부(20)의 타격봉(24)이 전방으로 이동되어 가공 완료된 공작물을 척(10)으로부터 배출이 신속하고 원활하게 이루어지도록 하는 공작물 고정용 척 어셈블리를 구성함을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 공작물 고정용 척 어셈블리(9)는 하우징(4)에 결합되는 척(10)과 상기 척(10)에 대하여 푸시부(20)를 결합 및 결합해지되게 하고, 아울러 푸시부(20)는 메인결합대(22)를 매개로 하여 공작물의 배출게 적합한 선단부 직경을 갖는 타격봉(24)으로의 교체도 쉽게 가능토록 하여 작업의 능률이 오르고 경제적인 효과를 창출할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 볼스터드의 구성도,
도 2는 선반에 의한 공작물을 가공하는 구성을 도시한 도면,
도 3은 공작기계 중 선반에 대하여 특정부분을 찍은 사진도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 공작물 고정용 척 어셈블리를 이용한 공작물의 가공 단계를 도시한 도면,
도 5는 도 4의 공작물 고정용 척 어셈블리의 구성도,
도 6은 공작물 고정용 척 어셈블리를 구성하는 푸시부의 구성을 도시한 도면,
도 7 및 도 8은 동일한 메인결합대에 대하여 선단부의 직경이 다양한 타격봉으로의 교체가 가능함을 도시한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 공작기계 중 선반(2)에 대하여 특정부분을 찍은 사진도면으로서 공작물의 중에서도 일 예로 볼스터드(100)를 가공이 이루어지는 부분의 모습을 보여주고 있다. 도 4는 선반(2)에 의한 미가공 상태의 볼스터드(100a)의 공급과 가공된 볼스터드(100)를 배출하는 과정을 도시한 것이다.

도 3 및 도 4를 함께 참고하면, 볼스터드(100)는 하우징(4)에 삽입 결합되는 척(10)에 의해 견고하게 고정된 후 회전되며, 이때 절삭날(5)이 볼스터드(100)쪽으로 이동함에 따라 볼스터드(100)의 헤드부(110)가 원하는 형태로 절삭이 이루어지다.

미가공 상태의 볼스터드(100a)는 공급집게(6)에 집혀져 이동되어 척(10)에 공급되고, 가공 후 척(10)으로부터 이탈되는 볼스터드(100)는 수거용기(7)로 낙하되어 배출이 이루어지는데 이러한 공급부터 배출까지 일련의 과정은 자동으로 이루어진다. 이러한 일련의 자동공정 및 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하며 본 발명과 관련되어 필요할 경우 개략 설명한다.

본 발명에 특징부라 할 수 있는 부분은 척 어셈블리(9)로서, 척 어셈블리(9)는 다양한 모양과 크기의 공작물도 원활하게 고정시켜줄 수 있도록 척(10)을 하우징(4)으로부터 쉽게 교체할 수 있도록 하고, 아울러 공작물의 배출에 적합한 타격봉(24)으로의 교체도 쉽게 가능하도록 하는 선반 척 어셈블리(9)를 제공한다.

본 발명의 척 어셈블리(9)의 구성에 대하여 상세히 설명하면 하기와 같다.

척 어셈블리(9)는 하우징(4)에 결합되는 척(10)과 상기 척(10)의 내부에 결합되는 푸시부(20)를 포함하여 구성된다.

먼저 도 4 및 도 5를 참고하면, 척(10)은 선반(2)과 같은 공작기계의 회전하는 하우징(4)에 결합이 되는 것으로서 척(10)의 본체는 선단부로부터 후단부까지 중심부가 관통되게 구성한다.

척(10)의 선단부는 중심 삽입공(12)을 형성하여 볼스터드(100)와 같은 공작물이 삽입되어 끼워질 수 있도록 한다. 그리고 삽입공(12)을 중심으로 방사상으로 다 수개의 슬릿(14)을 형성하여 선단부가 다 수개로 분할되게 한다. 이는 선단부 외주면에 대한 압력(하우징 내주면에 의한 압력)에 의하여 중심 삽입공(12)이 좁혀짐으로써 삽입공(12)에 삽입된 공작물이 견고하게 고정 및 고정해지 되게 한다.

척(10)의 후단 외주면에는 외측 나사부(16a)을 형성하여 하우징(4) 내부에 대한 나사체결 및 교체가 가능토록 한다. 그리고 척(10)의 후단 내주면에는 내측 나사부(16b)을 형성하여 내측 나사부(16b)를 통하여 타격봉(24)을 포함하여 구성되는 푸시부(20)가 척(10)의 내부에 나사결합 및 분리될 수 있도록 구성한다.

이러한 구성에 의하여 척(10)의 후방에 결합구성되는 선반(2)의 실린더(미도시)가 작동되면 푸시부(20)의 타격봉(24)이 전방으로 이동되어 가공 완료된 공작물을 척(10)으로부터 배출이 신속하고 원활하게 이루어지게 된다.

도 6을 참고하면, 본 발명에서 푸시부(20)는 척(10)의 후단부 내측에 나사결합 및 분리 가능토록 메인결합대(22)를 구비한다.

상기 메인결합대(22)는 외주면에 나사부(22a)를 형성하여 척(10)의 후단부 내주면의 나사산(16b)에 결합 및 분리 가능토록 한다. 그리고 중앙부에는 결합공(22b)을 형성하여 전후 방향으로 연장되는 타격봉(24)이 삽입되어 전후로 슬라이딩 이동 가능하도록 가이드 역할을 하도록 한다.

상기 구성으로 인하여 동일한 메인결합대(22) 즉 하나의 메인결합대(22)에 대하여 선단부의 직경이 다른 다수의 타격봉(24)들 중 공작물의 배출에 적합한 타격봉(24)으로 교체결합이 가능토록 하게 된다.

즉 도 7 및 도 8과 같이 가운데 중공(210)이 형성된 공작물(200)을 가공 후 척(10)으로부터 배출시에는 중공(210)의 직경 대비 타격봉(24)의 선단부 직경이 커야 되므로 이러한 요건에 맞는 타격봉(24)으로의 교체가 용이하게 이루어지게 된다. 부연 설명하자면, 도 8에 여러 종류의 타격봉(24)이 도시된 바와 같이 동일한 메인결합대(22)의 결합공(22b)에 결합될 수 있도록 타격봉(24)의 본체 직경은 정해져 있는 반면 선단부의 직경은 다양하게 형성될 수 있는 것이다.

상기 메인결합대(22)의 나사부(22a)는 척(10)의 회전방향을 고려하여 형성하는 것이 바람직한바 척(10)의 회전으로 인하여 메인결합대(22)가 척(10)으로부터 풀리지 않도록 오히려 더 조이도록 방향으로 나사산을 형성하는 것이 바람직하며, 이에 준하여 척(10)의 후단 내측 나사부(16b)도 이에 대응하여 나사산을 형성하여야 한다.

메인결합대(22)의 후단부에는 면취부(22c)를 형성하게 되면 메인결합대(20)를 포함하는 푸시부(20)를 척(10)의 후단부 내측에 대하여 나사결합 및 분리하고자 할 때 도구(ex, 스패너, 펜치 등)를 면취부(22c)에 위치시켜 쉽게 견고한 결합 및 쉬운 분리작업을 구현하게 된다.

도 6 및 도 8을 참고하면 타격봉(24)은 선단부로터 후방으로 일정 위치에 전방 걸림대(24a)를 구성하여 메인결합대(22)의 결합공(22b)에 타격봉(24)을 후방으로 삽입시 메인결합대(22)의 전단면에 타격봉(24)의 전방 걸림대(24a)가 걸림되어 후방으로의 이동이 제한되게 한다.

그리고 메인결합대(22)의 결합공(22b)에 타격봉(24)이 삽입된 상태에서 타격봉(24)의 후단부에는 후방 걸림대(26)가 결합되게 하되, 상기 후방 걸림대(26)의 선단면과 메인결합대(22)의 후단면 간에는 탄성스프링(28)이 위치되게 구성한다.

상기 탄성스프링(28)에 의해 타격봉(24)이 전방 걸림대(24a)가 메인결합대(22)의 전단면에 걸림된 상태(후방으로 최대한 이동된 상태)를 유지하다가 선반의 실린더(미도시) 작동으로 전방으로 이동하였다가 탄성스프링(28)에 의하여 후방으로 자동 복귀된다.

한편 푸시부(20)를 구성함에 있어서, 타격봉(24)의 후단부에는 나사부(24b)을 형성하고 후방 걸림대(26)의 중앙부에는 관통공(26a)을 형성하여 체결볼트(30)를 통하여 타격봉(24)의 후단부에 후방 걸림대(26)를 결합되게 하여 메인결합대(22)에 대하여 타격봉(24)의 결합 및 교체가 용이하게 된다.

상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 공작물 고정용 척 어셈블리(9)는 하우징(4)에 결합되는 척(10)과 상기 척(10)에 대하여 푸시부(20)를 결합 및 결합해지되게 하고, 아울러 푸시부(20)는 메인결합대(22)를 매개로 하여 공작물의 배출게 적합한 선단부 직경을 갖는 타격봉(24)으로의 교체도 쉽게 가능토록 하여 작업의 능률이 오르고 경제적인 효과를 창출하게 된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

(2)--선반 (4)--하우징
(5)--절삭날 (6)--공급집게
(7)--수거용기 (9)--척 어셈블리
(10)--척 (12)--삽입공
(14)--슬릿 (16a)(16b)--나사부
(20)--푸시부 (22)--메인결합대
(22a)--나사부 (22b)--결합공
(24)--타격봉 (24a)--전방 걸림대
(24b)--나사부 (26)--후방 걸림대
(28)--탄성스프링 (30)--체결볼트
(100)(100a)--볼스터드 (110)(11a)--헤드부
(120)--플랜지부 (130)--나사부
(200)--공작물 (210)--중공

Claims (3)

1. 선반(2)과 같은 공작기계의 회전하는 하우징(4)에 결합이 되면서 공작물을 고정시키기 위한 척을 구비하되, 척(10)의 본체는 선단부로부터 후단부까지 중심부가 관통되게 구성하고,
   척(10)의 선단부는 중심 삽입공(12)을 형성하여 볼스터드(100)와 같은 공작물이 끼워질 수 있도록 하고 삽입공(12)을 중심으로 방사상으로 다 수개의 슬릿(14)을 형성하여 선단부가 다 수개로 분할되게 하여 선단부 외주면에 대한 압력(하우징 내주면에 의한 압력)에 의하여 중심 삽입공(12)이 좁혀짐으로써 삽입공(12)에 삽입된 공작물이 견고하게 고정 및 고정해지 되게 하며,
   척(10)의 후단 외주면에는 외측 나사부(16a)을 형성하여 하우징(4) 내부에 대한 나사체결 및 교체가 가능토록 하고, 척(10)의 후단 내주면에는 내측 나사부(16b)을 형성하여 상기 내측 나사부(16b)에 타격봉(24)을 포함하는 푸시부(20)를 나사결합 및 분리될 수 있도록 구성하되,
   상기 푸시부(20)는 척(10)의 후단부 내측의 나사부(16b)에 나사결합 및 분리 가능토록 외주면에 나사부(22a)를 형성한 메인결합대(22)를 구비하고, 메인결합대(22)의 중앙부에는 결합공(22b)을 형성하여 전후 방향으로 연장되는 타격봉(24)이 삽입되어 전후로 슬라이딩 이동 가능하도록 가이드 하며,
   상기 타격봉(24)은 선단부로터 후방으로 일정 위치에 전방 걸림대(24a)를 구성하여 메인결합대(22)의 결합공(22b)에 타격봉(24)을 후방으로 삽입시 메인결합대(22)의 전단면에 타격봉(24)의 전방 걸림대(24a)가 걸림되어 후방으로의 이동이 제한되게 하고, 메인결합대(22)의 결합공(22b)에 타격봉(24)이 삽입된 상태에서 타격봉(24)의 후단부에는 후방 걸림대(26)가 결합되게 하되 상기 후방 걸림대(26)와 메인결합대(22) 간에는 탄성스프링(28)을 구성하여, 탄성스프링(28)에 의해 타격봉(24)이 전방 걸림대(24a)가 메인결합대(22)의 전단면에 걸림된 상태(후방으로 최대한 이동된 상태)를 유지하다가 선반의 실린더(미도시) 작동으로 전방으로 이동하였다가 탄성스프링(28)에 의하여 후방으로 자동 복귀하도록 하여 가공 완료된 공작물을 척(10)으로부터 배출이 신속하고 원활하게 이루어지도록 하며,
   타격봉(24)의 후단부에는 나사부(24b)을 형성하고 후방 걸림대(26)의 중앙부에는 관통공(26a)을 형성하여 체결볼트(30)를 통하여 타격봉(24)의 후단부에 후방 걸림대(26)를 결합되게 하여 동일한 메인결합대(22)에 대하여 다른 타격봉(24)으로의 교체결합이 가능토록 함으로써 가공 완료된 공작물에 대하여 푸시동작으로 배출이 가능한 선단부의 직경으로 구비된 타격봉(24)으로 교체가 가능케 함을 특징으로 하는 공작물 고정용 척 어셈블리.
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