KR0182288B1

KR0182288B1 - 신속 변환 클램핑 장치

Info

Publication number: KR0182288B1
Application number: KR1019920701823A
Authority: KR
Inventors: 로버트 알프레드 에릭슨; 테트 알 마사
Original assignee: 디. 티. 코퍼; 케나메탈 아이엔씨.
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1999-05-01
Also published as: WO1991011281A1; EP0513044A4; US5054344A; AU7170291A; CA2035242C; JP2777749B2; EP0513044B1; EP0513044A1; DE69017470D1; JPH05505349A; ATE119093T1; DE69017470T2; CA2035242A1; AU634352B2

Abstract

관형 생크(22)를 갖는 공구홀더(12)를 해제가능하게 보지하기 위한 클램핑 조립체(14)는 종축을 따라 연장하는 보어를 지닌 공구 지지블럭(32)을 포함한다. 공구홀더를 지지부재에 체결하기 위해 쇄정장치가 축방향 보어(44)에 배치된다. 쇄정장치는, 지지부재에 장착된 제1 및 제2 접촉표면을 지니는 쇄정로드(104)를 포함한다. 쇄정로드는 쇄정위치와 해제위치 사이에서 종축을 따라 이동한다. 종축에 대해 각지게 배치된 축을 따라 왕복이동하도록 웨지로드(130)가 지지부재에 장착된다. 웨지로드(130)는, 그 로드의 반대측 에지로부터 평행하게 경사지는 제1 및 제2 웨지면을 지닌다. 제1 및 제2 힘 전달요소(126)들이 웨지본체의 웨지면과 쇄정로드의 접촉표면 사이에 삽입된다. 쇄정로드가 제1 방향으로 이동하면, 제1 힘 전달요소는 횡축에 대해 외향으로 이동하여 제1 지지표면과 접촉하며 쇄정로드를 쇄정위치를 향해 밀어낸다. 웨지로드가 제2 방향으로 이동하면, 제2 힘 전달요소는 횡축에 대해 외향으로 이동하여 쇄정로드의 제2 접촉표면과 쇄정로드를 해제위치를 향해 이동시킨다.

Description

[발명의 명칭]

신속 변환 클램핑 장치

[발명의 상세한 설명]

[발명의 배경]

본 발명은 공구홀더를 지지부재에 해제가능하게 클램핑(clamping)시키기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 중이기의 관형 생크(shank)를 갖는 공구홀더를 클램핑 장치에 관한 것이다. 이러한 형태의 클램핑 장치에 있어서, 통상 공구홀더의 생크를 맞물리게 하여 보지하는데 볼(ball)형 쇄정 요소들이 사용된다. 이러한 형태의 클램핑 장치의 하나의 변형예는, 지지부재에 왕복가능하게 장착되는 길다란 쇄정로드(lock rod)를 사용한다. 쇄정로드는 일반적으로 2개의 램프(ramp)를 포함함으로써, 쇄정로드가 제1 방향으로 이동할 때 램프가 쇄정요소를 반경방향 외향으로 밀어내 생크와 맞물리게 하여 그 생크를 보지한다. 쇄정로드가 제2 방향으로 이동될 때 램프들에 인접한 오목한 함몰부들이 쇄정요소들을 반경방향 내향으로 이동시킴으로써, 생크를 해제시키며 공구홀더를 제거한다. 입력(入力 ; input force)이 쇄정로드의 축을 따라 가해지는 것이 일반적이다. 다른 한편, 어떤 경우에는 입력은 쇄정로드의 축에 대해 일정각 (대개 90°)으로 가해져야 한다. 그러나 클램핑 장치가 리터 등에 하여된 미합중국 특허 제 4, 615, 244호에 개시되어 있다. 리터의 장치는 관통 연장하는 중앙 통로를 갖는 쇄정로드를 포함한다. 중앙 통로의 내부벽들은 2개의 대향 웨지면으로 형성된다. 쇄정로드상에 웨지면들을 맞물리게 하기에 적합한 캠면을 지니는 제1 및 제2 캠은 쇄정로드의 축에 수직한 방향으로 이동가능하다. 상기 캘들을 서로를 향해 또는 그 반대로 이동시켜 쇄정로드의 종방향 변위를 달성하도록 스크류형 장치가 제공된다.

통상의 웨지를 사용하는 상기 90°장치에 관련된 단점은 웨지면들간의 활주접촉이 큰 마찰손실을 초래한다는 점이다. 마찰손실로 인하여, 출력(出力 ; output force)대 입력의 비가 저하됨으로써, 공구홀더를 클램핑하는데 필요한 토오크 또는 스프링력을 증가시킨다.

종래 기술의 장치에 대한 다른 단점은 웨지의 각도들이 고정적이라는 점이다. 때때로 웨지의 각도를 변화시킬 필요가 있다. 예컨대, 행정을 감소시키기 원한다면 급격한 각도가 필요할 것이다. 힘이득비(mechanical advantage)를 증가시키기 원한다면, 더 얕은 각이 필요할 것이다. 종래 기술의 장치에 있어서, 하나의 구성요소상의 웨지각이 변할경우, 상응하는 변화가 각각의 결합 구성요소에서 이루어져야 된다. 단일 구성요소가 결합 구성요소들을 변화시키지 않고 변화될 수 없다면, 더 많은 수의 부품들이 제공되어야 한다.

종래 기술의 또 다른 단점은 제조에 용이함에 관한 것이다. 통상의 웨지를 사용하는 종래 기술의 장치들은 다중 조립 및 표면 마무리와 같은 수많은 제조상 문제들을 지닌다. 이같은 제조상 문제점들은 결국 여러 가지 비능률 및 높은 비용을 초래한다.

[발명의 개요]

본 발명은 중공의 관형 생크를 갖는 공구홀더를 체결시키기 위한 신속 변환 클램핑 (quick change clamping mechanism)에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 입력이 출력과 다른 방향으로 가해지는 신규한 클램핑 장치를 제공한다.

클램핑 장치는 공구홀더의 생크를 맞물리게 하여 보지하기 위한 쇄정수단을 포함한다. 쇄정수단은 쇄정위치와 해제위치 사이에서 종축을 따른 왕복이동을 위해 지지부재에 이동가능하게 장착된 쇄정로드를 포함한다.

종축을 따르는쇄정로드의 변위는 웨지로드에 의해 이루어진다.

횡축을 따른 왕복이동을 위해 지지블럭에 웨지로드가 장착된다. 웨지로드는 2개의 각진 웨지면을 포함한다. 웨지면들은 오목한 원통형 볼요홈(ball groove)으로 되는 것이 바람직하다. 웨지면은 웨지로드의 맞은편 에지로부터 평행관계로 경사진다.

웨지로드는쇄정로드의 횡방향 통로를 통해 연장하는 바, 그 로드의 내측벽들은 2개의 접촉표면으로 형성된다. 한쌍의 볼형 힘 전달요소들이 웨지로드와 쇄정로드사이에 배치딘다. 각각의 힘 전달요소는 웨지로드상의 각각의 웨지면 및 쇄정로드상의 접촉표면과 맞물린다. 따라서, 웨지로드가 제1 방향으로 이동되면, 제1 힘 전달요소는 제1 웨지면을 따라 외향으로 밀려질 것이다. 쇄정로드상의 상응하는 접촉표면에 대해 밀려져, 쇄정로드를 쇄정위치까지 후방으로 밀어낸다. 웨지로드가 제2 방향으로 이동되면, 제1 힘 전달요소는 횡축을 향해 내향으로 이동한다. 제2 힘 전달요소는 그 웨지면을 따라 외향으로 이동하고, 쇄정로드상의 제2 접촉표면에 대해 밀려져 쇄정로드를 해제위치를 향해 전방으로 밀어낸다.

따라서, 본 발명의 목적은 입력이 최종 출력과 다른 방향으로 가해지는 클램핑 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 장치보다 마찰손실이 작아 공구홀더를 클램핑시키는데 더 작은 토오크 또는 스프링력을 필요로 하는 더 효과적인 클램핑 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 구성요소들이 더 긴 사용수명을 지니는 클램핑 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 쇄정로드를 교체하지 않고서도 웨지로드가 교체될 수 있는 쇄정로드와 웨지로드를 구비한클램핑 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 각각의 구성요소들의 구조가 더 간단하며 제조가 더 용이한 클램핑 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 본 발명의 단순한 실시예인 첨부도면 및 후술설명을 고찰함으로써 명백하게 드러날 것이다. [도면의 간단한 설명]

제1a도는 본 발명의 클램핑 장치의 분해사시도로서, 나머지 부품은 제1b도에 도시되어 있음.

제1b도는 클램핑 조립체의 분해사시도로서, 나머지 부품은 제1a도에 도시되어 있음.

제2도는 공구홀더의 사시도.

제3도는 오목한 함몰부 및 블램프들을 예시하기 위해 일부가 단면으로 도시된 쇄정로드의 측면도.

제4도는중앙통로 및 접촉표면들을 예시하도록 일부가 단면으로 도시된 쇄정로드의 정면도.

제5도는 웨지로드의 측면도.

제6도는 웨지로드의 평면도.

제7a도는 웨지로드의 부분단면도.

제7b도는 웨지로드의 제2 변형예의 부분단면도.

제7c도는웨지로드의 제 3변형예의 부분단면도.

제8도는 횡축(X-X)과 종축(Y-Y)이 동일 평면상에 있는 클램핑 조립체의 단면도.

제9도는 횡축(X-X)엥수직한 면에서 취해진 클램핑 조립체의 단면도.

제10도는 횡축(X-X)과 종축(Y-Y)이 동일 평면상에 있는 클램핑 조립체의 단면도.

제11도는 횡축(X-X)에 수직한 면에서 취해진 클램핑 조립체의 단면도.

[발명의 상세한 설명]

도면, 특히 제1a도 및 제1b도를 참조하면, 본 발명의 공구 조립체는 참조번호(10)으로 표시되어 있다. 공구 조립체(10 : 제9도 참조)는 공구홀더(12)및 클램핑 조립체(14)를 포함한다.

제2도에 도시된 공구홀더(12)는 관형 생크를 지니는 형태가 바람직하다. 이같은 형태의 공구홀더(12)가, 본원에 참조로 인용된 미합중국 특허 제 4,723,877호 및 4,747,735호에 상세히 개시되어 있다.

공구홀더(12)는 전방부(20) 및 관형 생크(22)를 포함한다. 전방부(20)는 통상의 심(shim)과 절삭 인서트(도시되지 않았음)를 수용하기에 적합한 공구 수용 포켓(26)으로 형성된다. 전방부(20)의 후방에 플랜지(24)가 형성된다. 관형 생크(22)는 플랜지(24)의 배면으로부터 연장한다. 관형 생크(22)는 배향으로 연장함에 따라 내향으로 테이퍼진 원추절단형으로 형성된다. 전방부(20)와 결합하는 관형 생크(22)의 상단부에서, 관형 생크(22)는 플랜지(24)보다 더 작은 직경으로 되며, 그 필랜지(24)는 관형 생크(22) 주위에 연장하는 배향 쇼울더를 형성한다.

관형 생크(22)의 관형 벽은 2개의 원주방향으로 이격된 위치에서 구멍(28)으로 천공되어 있다. 구멍(28)들은 180°이격되어 있으며, 관형 생크(22)의 관형 벽을 통하게 각지게 연장한다. 관형 생크(22)는 또한 구멍(28)에 대하여 90°위치에 배치되는 2개의 대향 키슬롯(30 ;key slot)을 포함한다. 후술되는 바와 같이, 키슬롯(30)의 기능은 클램핑 조립체(14)상에 상응하는 키를 수용함으로써, 공구홀더(12)를 회전하지 않도록 보지하는 것이다.

클램핑 조립체(14)는 지지블럭(32)을 포함하며, 그 지지블럭(32)은 전방으로 향하는 표면과 측면(38,40)을 지닌다. 지지블럭(32)은 측면(38)이 터릿 헤드와 접촉하도록 공작기계의 테릿 헤드에 장착되기에 적합하다. 이러한 목적으로 터릿 헤드(도시되지 않았음)에는 스프링 조립체를 수용하기 위한 개구부가 구비되어 있다. 제1도에 도시된 바와 같이, 4개의 볼트 구멍(42)을 통하여 연장하는 볼트(도시되지 않았음)에 의해 지지블럭(32)이 터릿 헤드에 체결된다.

지지블럭(32)의 배향면(36)으로부터 종축(Y-Y)을 따라 축방향보어(44)가 연장한다. 축방향 보어(44)의 하부(46)로부터 종방향 통로(48)가 연장하며, 그 종방향 통로(48)는 축방향 보어(44)와 동축이다. 횡방향 통로(50)가, 본 발명의 실시예에서 종축(Y-Y)에 대해 수직한 횡축(X-X)을 따라 지지블럭(32)을 통해 연장된다. (제8도 내지 11도를 참조하면) 횡축이 종축(Y-Y)에 대해 90°가 아닌 각도로 될 수도 있음을 이해할 것이다.

횡방향 통로(50)는 측면(40)에 볼트로 조여지는 베어링 캡(52)에 의해 일단부에서 폐쇄된다. 베어링 캡(52)은 경질의 내마모성 재료로 만들어진 베어링 벽(54)을 포함한다. 횡방향 통로(50)의 반대편단부상에는 횡방향 통로(50)의 개구부에 인접하게 오목부(56)가 형성되어 횡방향 통로(50)에 왕복가능하게 장착되는 웨지로드에 대한 간극을 제공한다. 횡방향 통로(50)의 개구부는 또한 얕은 공동(60)을 형성하는원형 벽 구조체(58)에 의해 포위된다.

슬리브(62)는 지지블럭(32)의 축방향 보어(44)내로 삽입되기에 적합하다. 슬리브(62)는 2가지 작용을 한다. 첫째, 슬리브(62)는 공구홀더(12)가 삽입될 수 있는 수용부를 제공한다. 둘째, 슬리브(62)는 클램핑 장치(14)의 부품인 볼 캐니스터(ball canister ; 80)를 지지블럭(32)의 축방향 보어(44)내에 체결시킨다.

슬리브(62)의 외표면(68)은 축방향 보어(44)에 적합하게 고정되는 크기로 된다. 슬리브(62)의 내표면(66)은 공구홀더의 관형 생크(22)상의 테이퍼에 상응하도록 테이퍼짐으로써, 관형 생크(22)에 대한 수용부를 제공한다. 그러나, 슬리브(62)는 본 발명의 필수 구성요소가 아니며, 이는 공구홀더(12)가 슬리브 없이 축방향 보어(44)에 직접 장착될 수 있기 때문이라는 것이 이해될 것이다.

슬리브(62)는, 플랜지(64)의 볼트 구멍(74)을 통해 연장하는 볼트(도시되지 않았음)에 의해 지지블럭(32)에 체결된다. 볼트들이 지지블럭(32)내의 상응하는 개구부내로 나사 결합됨으로써, 플랜지(64)가 지지블럭(32)의 전방 표면에 설치된다.

볼 캐니스터(80)는, 나형의 플랜지(bare flange;82)를 갖는 일반 원통형 구조체이다. 서로에 대해 180°위치에 배치되는 2개의 층이진 키(94)가 볼 캐니스터(80)와 일체로 형성되어 있다. 각각의 키(94)는 하부(96)및 상부(98)를 포함한다. 볼 캐니스터(80)는 축방향 보어(44)내에 장착되어 슬리브(62)에 의해 체결된다. 슬리브(62)가 축방향 보어(44)내에 삽입되어 플랜지(64)가 지지블럭(32)의 배향면(36)에 대해 정치되면, 하부에지(70)가 축방향 보어의 하부(46)위쪽에 배치됨으로써 환형 채널을 형성한다. 슬리브(62)의 길이는, 볼트들이 조여질 때, 그 슬리브(62)가 볼 캐니스터(80)의 나형 플랜지(82)상에 하향력을 가하여 볼 캐니스터(80)를 견고하게 체결시키도록 되어야 한다. 볼 캐니스터(80)는 하부에지(70)에 인접한 슬리브(62)의 내표면(66)에 형성된 상응하는 키홈(keyway;76)과 키(94)의 하부(96)의 맞물림에 의해 회전할 수 없게 보지된다.

수직 통로(84)가 볼 캐니스터(80)를 통해 연장하여, 종축(Y-Y)과 정렬된다. 수직 통로(84)는 상부(86) 및 하부(88)를 포함한다. 하부(88)는 상부(86)보다 직경이 더 크게 됨으로써 하향 쇼울더(90)를 형성한다. 수직 통로(84)로부터 반경방향으로 연장하는 볼 캐니스터(80)의 벽에 2개의 대향 배치된 구멍(92)이 형성된다.

제8도 및 제10도에 상세히 도시된 바와같이, 볼 캐니스터(80) 및 슬리브(62)는, 공구홀더(12)의 관형 생크(22)가 삽입될 수 있는 환형 공간(100)을 형성한다. 관형 생크(22)가 환형 공간(100)내로 삽입되면, 키(94)들의 상부(98)들은 관형 생크(22)내의 키슬롯(30)과 맞물린다. 따라서, 공구홀더(12)는 키(94)와 키슬롯(30)과의 상호맞물림에 의해 클램핑 조립체에 대해 회전할 수 없게 보지된다.

공구홀더의 관형 생크(22)는 볼 캐니스터(80)의 구멍(92)에 느슨하게 보유되는 한쌍의 쇄정요소(102)에 의해 환형공간(100)에 체결된다. 도시된 실시예에 있어서, 쇄정요소(102)들은 한쌍의 경화강으로 만들어진 볼로 된다. 쇄정요소(102)들은 반경 방향으로 이격되게 강제되어, 공구홀더의 관형 생크(22)내의 구멍(28)과 맞물릴 수 있다. 쇄정요소(102)들은, 지지블럭(32)의 종방향 통로(48)에 왕복가능하게 장착된 쇄정로드(104)에 의해 작동된다.

제3도 및 제4도를 참조하면, 쇄정요소(102)들을 작동시키는데 사용되는 쇄정로드(104)가 도시되어 있다. 쇄정로드(104)는 전방부(106) 및 후방부(108)를 포함한다. 전방부(106)의 형상은 원통형이며, 볼 캐니스터(80)내의 수직통로(84)내로 연장한다. 전방부(106)는 쇄정로드(104)가 전방으로 밀려져 지지부재로부터 공구홀더(12)를 해제시킬 때, 플랜지(24)의 후면에 대해 지지되도록 사용될 수 있는 단면(110)을 지닌다. 이같은 방식으로, 쇄정로드(104)는 공구홀더의 관형 생크(22)가 슬리브(62)에 마찰쇄정될 때, 지지부재로부터 공구홀더(12)를 해제시켜 들어올리는데 사용될 수 있다.

한쌍의 오목한 표면의 함몰부(112)들이 전방부(106)에 형성된다. 오목한 함몰부(112)들은 단면(110)으로부터 동일하게 이격되어, 원주방향으로 상호 180° 이격배치된다. 함몰부(112)들은 쇄정로드(104)가 해제위치에 있을 때 쇄정요소(102)들을 수용할 수 있는 크기로 된다. 함몰부(112)들의 깊이는 쇄정요소(102)들이 공구홀더 생크(22)내의 구멍(28)으로부터 해제되도록 반경 방향 내향으로 충분히 이동하여 공구홀더(12)를 해제시킬 수 있도록 설정된다.

제3도에 더 명확히 도시되어 있듯이, 한쌍의 볼 구동램프(114)가 각각 함몰부(112)와 연결된다. 각각의 램프(114)는 단면(110)으로부터 멀리 연장함에 따라 종축(Y-Y)을 향해 내향으로 경사진다. 각각의 램프(114)표면은 쇄정요소(102)들의 반경보다 약간 더 큰 반경을 지니는 오목한 원통형 표면이다. 램프(114)와 종축(Y-Y)사이의 각은 10° 내지 20°로 되는 것이 바람직하다. 이러한 각을 더 작게함으로써 더 우수한 힘이득비를 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 각이 감소하면 램프(114)의 길이 및 쇄정로드(104)의 행정의 증가를 초래할 것이다. 10°내지 20°각은 이같은 2개의 필적할만한 관심사들 사이에 최상의 절충안을 제공한다.

쇄정로드(104)의 원통형 후방부(108)는 종방향 통로(48)에 수용된다. 후방부(108)는 전방부(106)보다 직경이 약간 더 크며, 쇄정로드(104)의 전방이동을 제한하도록 볼 캐니스터(80)의 쇼울더(90)와 맞물리는 쇼울더(116)를 형성한다(제3도 및 제4도 참조). 후방부(108)에는 횡방향 통로(118)가 형성된다. 횡방향 통로(118)의 내측벽들에는 제1 및 제2 접촉표면들이 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 접촉표면들은 제1 및 제2 볼 시이트(120, 122)를 형성하는 오목한 구형 표면들이다. 볼 시이트(120, 122)는 한쌍의 볼형 힘 전달요소(126)를 수용하는 크기로 형성된다. 제4도에 상세히 도시된 바와같이, 볼 시이트(120, 122)는쇄정로드(104)의 반대측부로부터 연장하여, 2개의 볼 정지부(128)를 형성하도록 종결된다.

쇄정로드(104)는 볼형 힘 전달요소들(126)과 상호 작용하는 웨지로드(130)에 의해 전방 및 후방으로 변위된다. 웨지로드(30)는횡방향 통로(50)내로 수용되는 헤드부(132)및 생크부(134)를 포함한다.

헤드부(132)는원형 플랜지(136)및 그 플랜지(136)로부터 전방으로 연장하는 웨지본체(138)를 지닌다. 웨지본체(138)는 대향 에지(142, 144)에 의해 연결되는 2개의 평평한 측표면(140)을 포함한다. 2개의 웨지면이 웨지본체(138)의 에지(142,144)에 형성된다. 바람직한 실시예에 있어서, 웨지면들은 힘 전달요소(126)들보다 약간 더 큰 반경을 갖는 2개의 오목한 원통형 볼요홈(148, 150)을 포함한다. 각각의 볼요홈(148, 150)은 포켓 또는 볼 간극 영역(152)을 형성한다.

볼 간극 영역(152)으로부터 각각의 에지(142, 144)를 향해 연장하는 볼요홈(148, 150)부분은 램프 부분(154)으로 칭해진다. 제5도 및 제7도에서 명확히 알 수 있듯이, 볼요홈(148)의 램프부분(154)은 단면(146)을 향해 연장함에 따라 에지(142)로부터 내향으로 경사진다. 한편, 볼요홈(150)의 램프 부분(154)은 램프가 단면(146)으로부터 이격이동함에 따라 횡축(X-X)을 향해 내향으로 경사진다. 따라서, 각각의 볼요홈(148, 150)의 램프부분들이 횡축(X-X)에 대해 동일각으로 경사지는 반면 그들은 반대방향으로도 경사진다. 따라서, 각각의 볼요홈들의 램프부분(154)들은 상호 평행하게 될 것이다.

가장 간단한 실시예에 있어서, 램프부분(154)들은 제7a도에 도시된 바와같이 일정각을 지닌다. 램프부분(154)과 횡축(X-X)사이의 각은 함이득비를 최대로 하도록 가능하면 작게 형성된다. 그러나 이같은 이상적인 형상은 더 작은 각이 웨지로드(130)의 행정을 증가시키는 관계에 대해 조절되어야 한다. 즉, 램프부분(154)의 각을 더 작게 할수록, 쇄정로드(104)의 동일 변위를 달성하도록 이동되야하는 웨지로드(130)의 길이는 더 커진다. 제7a도에 도시된 실시예에 있어서, 횡축(X-X)에 대한 램프부분(154)의 경사각은 약 30°이다.

본 발명에 있어서는, 램프부분(154)의 각을 변화시키는 것 또한 가능하다. 제7b도에 도시된 바와같이, 유동부(154A ; idle portion)로 지칭되는 볼 간극 영역(152)에 근접한 웨지 램프부분(154)의 일부는 작동부(154B)보다 가파른 각을 지닐 수 있다. 유동부(154A)의 비교적 가파른 각은 웨지로드(130)의 행정을 감소시킨다. 그러나, 작동부(154B)는 유동부(154A)보다 더 얕은 각을 지닌다. 따라서, 작동부 (154B)는 더 큰 힘이득비를 제공할 것이다.

제7c도에는 웨지로드의 또 다른 변형예가 도시되어 있다. 이같은 실시예에 있어서, 볼 간극 영역(152)과 램프부분(154)사이에는 급격한 수준의 변화가 존재한다. 급격한 수준의 변화는 웨지로드(130)의 행정을 짧게 한다. 힘 전달요소(126)가 볼 간극 영역(152)내에 있는 한 그 요소는 볼요홈과 쇄정로드의 법촉 표면 모두와 접촉할 수 없다. 따라서, 쇄정로드(104)는 움직이지 않는다. 그러나 힘 전달요소(126)가 램프부분(154)과 충돌하면, 양쪽표면과 접촉하게 될 것이다. 이러한 순간 이후의 웨지로드(130)의 이동은 쇄정로드(104)의 상응하는 이동을 초래할 것이다.

웨지로드(130)의 헤드부(132)는 목부(156;neck)에 의해 생크부(134)에 연결된다. 생크(134)는 일반 원통형이며, 횡축(X-X)에 평행한 중심선을 지닌다. 나사가공된 개구부(158)가 생크부(134)의 단부로부터 중심선을 따라 연장한다.

웨지로드의 헤드부(132)는 지지블럭(32)의 횡방향 통로(50)내로 수용되어, 쇄정로드(104)의 횡방향 통로(118)를 통해 연장된다. 힘 전달요소(126)들은, 제8-11도에 도시된 바와 같이 웨지로드(130)가 제1 방향으로 (제8도 및 제10도에 도시된 바와같이 좌측으로)이동하면, 제1 힘 전달요소는 볼요홈(150)에 의해 횡축(X-X)에 대해 외향으로 밀려진다. 동시에, 제2힘 전달요소(126)는 볼요홈(148)을 따라 볼 간극영역(152)을 향해 내향으로 이동한다. 제1힘 전달요소는 후방 볼 시이트(122)에 대해 밀려져 쇄정로드(104)를 후방으로 변위시킨다.

웨지로드(130)가 제2 방향으로 (제8도 및 제10도에 도시된 바와같이 우측으로) 이동하면, 제2 힘 전달요소(126)는 볼요홈(148)에 의해 횡축(X-X)에 대해 외향으로 이동된다. 동시에, 제1힘 전달요소는 볼 간극 영역(152)을 향해 볼요홈(150)을 따라 내향으로 이동한다. 이 방향에 있어서, 제2힘 전달요소는 전방 볼 시이트(120)에 대해 밀려져, 쇄정로드를 전방으로 변위시킨다. 따라서, 웨지로드(130)는 2가지 방향으로 쇄정로드(104)의 정(+)의 변위(positive displacement)를 실행한다.

쇄정로드(104) 및 웨지로드(130)는 스프링 조립체에 의해 쇄정 위치인 제1 방향으로 바이어스된다. 스프링 조립체는 스프링 가이드(172), 베벨스프링(bevel spring ; 182) 및 스프링 캡(184)을 포함한다.

스프링 가이드(172)는 지지블럭(32)에 장착되기에 적합하다. 이러한 목적으로, 스프링 가이드(172)에는 원 형벽 구조체(58)와 거의 같은 직경을 지니는 베이스 플랜지(174)가 제공된다. 베이스 플랜지(174)에는 지지블럭(32)에 스프링 가이드(172)를 체결시키도록 볼트(도시되지 않았음)가 연장하는 4개의 볼트구멍(176)들이 제공된다. 스프링 가이드(172)의 반대측 단부(180)들은, 스프링 가이드(172)와 스프링 캡(184)을 서로에 대해 회전할 수 없게 보지시키도록 스프링 캡(184)상의 상응하는 돌출부(196)와 결합하기에 적합하다.

베벨 스프링(182)이 스프링 가이드(172)주위에 배치되어 있으며, 스프링 캡(184)에 의해 그곳에 보지된다. 스프링 캡(184)은 내부(186), 중앙부(188) 및 외부(190)를 포함한다. 4개의 홈(flute ; 194)이 내부(186) 및 중앙부(188)의 길이를 따라 연장하여, 4개의 동일이격 돌출부(196)를 형성한다. 내부(186) 스프링 가이드(172)내측에 꼭 맞는 크기로 형성된다. 중앙부(188)가 스프링 가이드(172)의 외부주변과 대략 동일한 직경으로 됨으로써, 돌출부(196)들은 스프링 가이드(172)의 노치(180)에 맞물린다.

외부(190)는 베벨 스프링(182)의 일단부에 의해 맞물리는 각진 플랜지(192)를 포함한다. 베벨 스프링(182)의 반대쪽 단부는 스프링 가이드(172)의 베이스 플랜지(174)와 맞물린다. 볼트(도시되지 않았음)가 스프링 캡(184)내의 구멍(200)을 통해 연장하여, 웨지로드(130)의 단부내의 나사가공된 개구부(158)내로 나사결합된다. 볼트는 소기의 스프링력이 획득될 때까지 베벨 스프링(182)을 압축하도록 충분하게 조여진다. 대부분의 적용에 있어서, 약 200 1bs(파운드)의 스프링력이면 충분할 것이다.

베벨 스프링(182)이 웨지로드(130) 및 쇄정로드(104)를 바이어스시킴으로써, 그 로드들은 정상적으로 제8도 및 제9도에 도시된 쇄정위치를 취한다. 쇄정위치에 있어서, 쇄정로드(104)의 볼 구동램프(114)는 공구홀더(12)의 생크의 구멍(28)과 맞물리도록 쇄정요소(102)들을 반경외향으로 밀어낸다. 공구홀더의 관형 생크(22)의 구멍(28)과 쇄정요소(102)들이 맞물려 공구홀더(12)를 후방으로 밀어냄으로써, 플랜지(24)는 슬리브(62)의 전방면에 대해 배치된다.

공구홀더(12)를 해제시키기 위해, 베벨 스프링(182)을 극복하기에 충분한 힘이 스프링 캡(184)의 굵은 단부(198)에 가해진다. 웨지로드(130)가 헤제위치를 향해 제2방향으로 이동함에 따라, 제1 볼요홈(148)은 힘 전달요소(126)들중 하나와 상호 작용하여 쇄정로드(104)를 전방으로 변위시킨다. 쇄정로드가 전방으로 이동함에 따라, 단면(110)이 공구홀더(12)와 맞물려, 클램핑 조립체(14)로부터 공구홀더(12)를 해제시킨다. 쇄정요소(102)들이 쇄정로드(104)의 오목한 함몰부(112)내로 반경방향 내향으로 이동하여 공구홀더의 관형 생크(22)를 해제시킨다.

볼형 힘 전달요소들을 웨지로드(130)와 쇄정로드(104)사이에 삽입시킴으로써 그들 요소들간의 작용이 더 유연하고 더 효과적으로 된다. 마찰손실이 크게 감소되어 출력대 입력의 비율을 증가시킨다. 따라서 공구홀더를 클램핑시키는데 필요한 토오크 또는 스프링력 또한 감소된다. 또한, 접촉 표면상의 마모가 감소하여 기계의 수명을 더 길게 한다.

본 발명은 본 발명의 사상 및 근본적 특징을 벗어나지 않고, 본원에 설명된것 이외의 다른 방식으로 실시될 수 있다. 예컨대, 힘 전달요소들은 볼들 대신에 짧은 은못 핀(dowel pin)으로 될 수 있으며, 웨지로드 및 쇄정로드의 접촉표면들은 오목한 대신 평평하게 될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 설명된 바와 같은 모든 관점으로 고찰되는 것이지 한정적인 것은 아니며, 또한 첨부된 청구범위의 의미 및 동등한 범위에서 행해지는 모든 변형예들이 본원의 범위내에 포함된다.

Claims

관형 생크(22)를 갖는 공구홀더(12)를 해제가능하게 보지하기 위한 클램핑 조립체(14;clamping assembly)로서, (a) 공구홀더(12)의 관형 생크(22)를 수용하기 위해 종축(y-y)을 따라 연장하는 보어(44;bore)를 지니는 공구 지지블럭(32), (b) 공구홀더(12)를 상기 지지블럭(32)에 체결하기 위해 보어(44)에 배치되며, 공구홀더(12)의 관형 생크(22)와 해제가능하게 맞물리게 하기 위해 하나 또는 그 이상의 이동가능 한쇄정요소(102)를 지니는 쇄정장치, (c) 상기 쇄정요소(102)를 반경방향 외향으로 밀어 공구홀더(12)의 관형 생크(22)와 맞물리게 하며, 제1 및 제2 접촉표면(120, 122)을 지니며 쇄정위치와 해제위치 사이에서 종축(y-y)을 따른 왕복이동을 위해 지지블럭(32)에 장착되는 쇄정로드(104), (d) 횡축(x-x)을 따른 왕복이동을 위해 상기 지지블럭(32)에 장착되며, 횡축(x-x)에 관한 경사각을 따라 배향된 제1 및 제2 웨지면(148,150)을 지니는 웨지로드(130), 및 (e)상기 웨지로드(130)의 각각의 웨지면(148,150)과 쇄정로드(104)의 접촉표면(120,122)에 각각 맞물리는 제1 및 제2 힘 전달요소(126)로서, 웨지로드(130)가 제1 방향으로 이동하면, 제 1 힘 전달요소(126)가 횡축(x-x)에 대해 외향으로 이동하여 쇄정로드(104)의 제 1 접촉표면(120)에 접촉하고 쇄정로드(104)를 쇄정위치를 향해 이동시키며, 웨지로드(130)가 제2 방향으로 이동하면, 제2 힘 전달요소(126)가 횡축(x-x)에 대해 외향으로 이동하여 쇄정로드(104)의 제2 접촉표면(122)과 맞물리며 쇄정로드(104)를 해제위치로 이동시키는 제1 및 제2 힘 전달요소(126)를 포함하는 클램핑 조립체(14).
제1항에 있어서, 상기 쇄정로드(104)가 쇄정위치에 정상적으로 배치되도록 웨지로드(130)를 제1 방향으로 바이어스(biasing)시키는 수단을 더 포함하는 클램핑 조립체.
제2항에 있어서, 상기 바이어스 수단은 웨지로드(130)를 제1 방향으로 강제하기 위한 스프링 조립체를 포함하는 클램핑 조립체.
제3항에 있어서, 상기 스프링 조립체는 공구 지지블럭(32)에 장착된 스프링 가이드(172), 스프링 가이드(172) 주위에 배치된 스프링(182)및 스프링 가이드(172)상에 스프링(182)을 보지 하도록 웨지로드(130)에 체결된 하나의 단부를 지니는 스프링 캡(184)을 포함하는 클램핑 조립체.
제1항에 있어서, 상기 공구 지지블럭(32)으로부터 공구홀더의 관형 생크(22)를 해제시키도록 공구홀더(12)를 전방으로 밀기 위한 푸싱수단을 더 포함하는 클램핑 조립체.
제5항에 있어서, 상기 푸싱수단은 쇄정로드(104)가 해제위치로 이동될 때 공구홀더(12)와 맞물리기에 적합한 쇄정로드의 전방부(106)상에 형성된 단면(110)을 포함하는 클램핑 조립체.
제1항에 있어서, 상기 쇄정로드(104)는 웨지로드(130)가 연장하는 횡방향 통로(118)를 포함하며, 상기 제1 및 제2 접촉표면(120, 122)이 횡방향 통로(118)의 내벽에 형성되는 클램핑 조립체.
제1항에 있어서, 상기 힘 전달요소(126)들은 볼(ball)로 되는 클램핑 장치.
제8항에 있어서, 상기 각각의 웨지면(148,150)은 웨지로드(130)에 형성된 볼요홈을 각각 포함하며, 힘 전달요소(126)들이 각각의 볼요홈과 맞물리는 클램핑 조립체.
제8항에 있어서, 상기 쇄정로드(104)의 접촉표면(120,122)은 볼 시이트를 형성하는 오목한 함몰부(112)이며, 힘 전달요소(126)들이 오목한 함몰부(112)에 맞물리는 클램핑 조립체.
제1항에 있어서, 상기 웨지면(148,150)의 경사각은 웨지면(148,150)의 길이를 따라 변하는 클램핑 조립체.
제1항에 있어서, 상기 웨지로드(130)는 각각의 웨지면(148,150)에 인접한 제1 및 제2 볼 간극영역(152)을 포함하며, 볼 간극 영역(152)의 표면과 쇄정로드(104)의 접촉표면(120,122)사이의 간격은 힘 전달요소(126)가 상기 표면들 모두와 동시에 맞물릴 수 없도록 되는 클램핑 조립체.