KR100193087B1 - 기계 공구 연결용 시스템 - Google Patents

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KR100193087B1
KR100193087B1 KR1019960703121A KR19960703121A KR100193087B1 KR 100193087 B1 KR100193087 B1 KR 100193087B1 KR 1019960703121 A KR1019960703121 A KR 1019960703121A KR 19960703121 A KR19960703121 A KR 19960703121A KR 100193087 B1 KR100193087 B1 KR 100193087B1
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로버트 에이. 에릭슨
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디. 티. 코퍼
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Abstract

연결 시스템(1)이, 팔로워 표면(24)을 포함하는 먼 단부에서 요홈(19)을 갖는 숫 카플링(3)과, 숫 카플링(3)의 먼 단부를 수용하는 세로 축을 따라 배치된 개구부(31)를 갖는 암 카플링(9)과, 숫 카플링(3)의 팔로워 표면(24)과 정합할 수 있는 캠 표면(44)을 갖고 개구부(31)에 회동적으로 장착되는 한쌍의 대향된 죠오 부재(12)를 구성하는 기계공구 성분을 잠겨지도록 함께 연결하게끔 구비된다. 시스템(1)은, 죠오 부재(12)를 격리되게 움직이게 하는 죠오 부재(12) 내에 있는 대향된 요홈(50)에 배치된 축방향으로 움직일 수 있는 볼형 요소(52), 죠오 부재(12)의 자유 단부를 향해 축방향으로 볼형 구동요소(52)를 움직이게 하는 한쌍의 대향된 쐐기부재(58) 및 서로로부터 멀리 그리고 향하여 쐐기부재(58)를 움직이게 하는 단부중 어느 하나상에 오른 그리고왼 나사를 갖는 스쿠루(64)를 포함하는 암(5) 및 숫(3) 카플링의 캠(44) 및 팔로워 표면(24)을 상호 정합하기 위해 죠오 부재(12)를 격리되게 회동적으로 움직이게 하는 구동열(13)을 포함한다. 구동열(13)은, 고도의 기계적 장점을 가지면서 작은 엔벨로프내의 숫(3) 및 암(5) 카플링 사이에서 높은 연결력을 생성시킨다.

Description

[발명의 명칭]
기계 공구 연결용 시스템
[발명의 배경]
본 발명은 일반적으로 기계 공구 연결용 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는낮고 높은 회전속도 모두에서 모두 6도의 자유도로 정확하고 단단하게 공구를 연결케하는 높은 보지력을 갖는 작은 패키지(package)에 의해 모듈(module) 공구 시스템의 공구 홀더에 기계 공구를 떼어낼 수 있게 연결하는 시스템에 관한 것이다.
기계 공구를 상호 연결하는 연결 시스템은 종래 기술에서 잘 알려진 것이다. 이러한 연결 시스템은 암 성분내의 절두체 원추형 개구부와 짝이 맞는 공구의 부분을 형성하는 중공의 절두체 원추형 숫 성분을 포함한다. 암 성분(female component)은 전형적으로, 공구를 회전시키는 스핀들의 일부이다. 두 절두체 원추형 성분의 테이퍼(taper)는 종종, 공구의 세로 축에 관한 약 1에서 10의 경사도를 갖는다. 이렇게 경사짐으로써, 암 개구부 내부에 배치된 고정 매카니즘에 의해 성분들이 함께 당겨질 때 단단한 중심상의(on-center) 간섭 연결이 이루어지게 된다.
현재 종래 기술의 연결 시스템의 절두체 원추형 숫 및 암 성분을 함께 연결하는 다양한 매카니즘이 있다. 이 매카니즘의 몇몇에서는, 골구홀더상의 암 성분이 숫 성분의 벽내의 보충형의 소켓 개구부와 접합되는 방사상으로 움직이는 잠금 볼(ball)을 포함한다. 방사상 외부로 움직일 때, 잠금 볼 절두체 원추형 공구 쉥크(shank) 내에서 공구 홀더내의 절두체 원추형 개구부 안으로 당기고 고정시키는 기능을 한다. 캠 표면을 갖는 축방향으로 활주가능한 볼트는 소켓 개구부 안으로 잠금 볼을 외부로 방사상으로 강제한다. 다른 타입의 매카니즘에서는, 암 개구부가 절두체 원추형 숫 성분의 중공의 내부 안으로 연장될 수 있는 방사상으로 연장가능한 잠금 플런저(plunger)를 포함한다. 잠금 플런저는, 공구홀더의 암 성분 안으로 공구의 숫 성분을 강제적으로 밀어넣기 위해 절두체 원추형 모양의 숫 성분의 벽내의 개구부와 정합되는 둘 또는 그 이상의 방사상으로 움직일 수 있는 핑거(finger)를 포함한다.
이러한 일반적 타입의 두 종래기술 연결 시스템이 원하던 목적을 달성하고 있지만, 다른 제조자가 만든 시스템들은 불행하게도 호환성이 없다. 그리하여, 공구 시스템의 최종 사용자는 최근까지 하나의 특별한 독점 타입의 공구와 연결 시스템 또는 다른 것들 중에서 선택해야 했다. 이 문제를 없애기 위해, 1987년에 독일 정부는, 이러한 연결 시스템이 DIN 69890으로 명명된 선언에 부합되게 엔벨로프(envelope)의 치수를 표준화했다. 그러나, 이 선언은 절두체 원추형 숫 및 암 연결 성분을 함께 고정하도록 된 연결 매카니즘의 종횡비(aspect ratio) 또는 타입을 표준화하지 못했다. 성분들을 함께 고정하는 절두체 원추형 숫 성분 및 암 테이퍼 지역의 치수를 상술한 1993년에 DIN 69893이 발생될 때까지 독일에서는 호환성이 있도록 충분히 표준화된 연결 시스템 시방서가 없었다. 이 선언은 또한, 팔로워(follower) 표면을 한정하는 내부를 제한하는 환형 견부를 숫 성분이 갖도록 명시했다. 암 성분은, 두 성분을 함께 잠그도록 숫 팔로워 표면과 정합하는 캠 표면을 갖는 부재를 갖는 것이 암시된다. DIN 69893에 상술된 표준화된 카플링 시스템은 독일에 있는 여러 공구회사에 의해 제조된 것이며 이 회사의 공구 시스템은 독일의 여러 주 자동차 제조회사에 판매되고 있다. 독일 및 외국에서 DIN 69893를 점점더 사용하게 됨으로써 이러한 같은 시방서를 국제적으로 사용하게 됐다.
DIN 69893은 일반적으로, 성분을 함께 연결하는데 사용되는 숫 성분내의 팔로워 표면의 치수와 타입을 상술하고 있다. 그러나, 다른 캠 부재와 구동 매카니즘이 다른 제조회사가 만든 연결 시스템의 호환성을 손상시키지 않고 사용될 수 있으므로 암 성분내의 어떤 캠 부재가 택하는 형태 또는 어떤 구동 매카니즘이 숫 성분내에서 팔로워 표면과 정합되는 캠 부재를 움직이게 하는데 사용되는지를 명시하지 않았다. 현재, 많은 이러한 캠 설계와 구동 매카니즘이 있다. 불행하게도, 각각과 관련된 다수의 단점이 있다.
예를들어, 모든 종래 기술 드라이브 매카니즘의 대부분은 캠 작용에 의해 캠 부재를 확장시키는 축상으로 움직일 수 있는 인발 막대(draw bar)를 사용한다. 이러한 인발 막대가, 있어도 매우 적은 축 공간 제한이 있게되는 응용품에 사용될 수 있는 반면(연결 시스템이 공구를 기계가공 작업소에 있는 스핀들에 연결하는데 사용될 때 처럼), 불가능하지 않다면, 연결 엔벨로프의 전체크기가 특정한 명시된 길이를 넘지 않는 모듈 공구 시스템에 사용되기 어렵다. 인발 막대 타입 매카니즘과 관련된 또다른 단점은 연결력을 생성하는데 사용되는 기계적 장점의 대부분이 측부 보다는 공구의 단부로만 접근될 수 있는 축방향으로 배향된 스쿠루 나사로부터 도출된다는 사실이다. 이러한 스쿠루 나사의 축 배향은 공구가 가깝게 이격되고 공구를 빨리 교체하는 조작자의 능력을 방해하지 않는 모듈 공구 시스템에 접근하기 어렵게 한다. 부가적으로, 기계적 장점을 만들기 위해 스쿠루 나사에 주로 의존하게 되면 스쿠루 나사와 이것을 수용하는 나사난 구멍 사이에서 과도한 마모가 일어나고, 이어서, 과도하게 사용되면 일관성이 없는 연결력을 갖게 된다.
고정 매카니즘에 의해 생긴 인장력이 억지 끼워맞춤으로 작이 맞게되는 절두체 원추형의 숫 및 암 연결 성분을 함께 단단히 밀어넣게 하므로, 몇몇 수단이, 공구를 교환하기 원할 때 이러한 성분을 확실히 당기거나 부딪치게 하도록 구비되야 한다. 이 목적을 위해, 많은 종래 기술 플런저 타입 연결 시스템은 몇몇 종류의 부딪치는 매카니즘을 포함한다. 그러나, 많은 이러한 매카니즘은 숫 및 암 성분을 부딪치게하도록 필요한 충격을 제공하는 스프링에 의존한다. 스프링을 사용하면 연결 매카니즘이 복잡해질 뿐 아니라 신뢰성없는 부딪치는 작용을 초래한다. 플런저 타입 고정 매카니즘의 언급된 단점중 몇몇은 잠금볼을 사용하면 공구의 숫 성분의 끝이 가늘어지는 벽을 관통하는 구멍이 필요하다. 이러한 구멍은 DIN 69893의 시방서에는 허용되지 않는다.
미국 특허번호 5,346,344의 영어로된 외국 출원인 유럽 특허출원번호 0 507 147 A1에는 쐐기에 대해 인발 막대를 당김으로써 공구의 숫 성분에 대해 방사상으로 팽창되는 부유하는 쐐기를 갖는 연결 장치가 개시되어 있다. 그러나, 쐐기와 정합하도록 숫 성분안으로 잘 전방으로 뻗어있는 인발 막대를 이 장치는 필요로 한다. 이런 이유로 해서, 장치는 긴 길이의 숫 성분을 필요로 한다. 부가적으로, 이 장치의 쐐기 작용은 숫 성분을 고정하는 어떤 기계적 장점도 제공하지 않는다.
미국 특허번호 4,615,244의 영어로된 외국 출원인 유럽 특허출원번호 0 155 539 A1에는 숫 성분을 고정하도록 연결핀에 대해 인발 막대를 움직이게끔 한쌍의 직교하게 움직일 수 있는 대향된 쐐기를 갖는 공구 연결 시스템이 개시되어 있다.
분명히, 모듈 공구 시스템에 쉽게 사용되도록 축 방향으로 충분히 소형인 DIN 69893 연결 시스템에 필요한 캠 부재를 방사상으로 확장시키는 구동 매카니즘이 필요하다. 이상적으로는, 구동 매카니즘이 기계 조작자가 공구를 빠르게 교체시키는 것을 용이케하도록 쉽게 접근할 수 있는 방사상으로 배향된 작동기를 제공하며, 고도의 기계적 장점을 갖도록 절두체 원추형의 숫 및 암 성분 사이에 많은 양의 뒤로 당기는 힘을 가할 수 있어야 한다. 바람직하기로는, 구동 매카니즘이, 과도한 마모, 짧아진 공구 수멍, 그리고 숫 및 암 연결부재 사이의 부정확한 연결력을 일으키게 되는, 성분의 특정 부분에 과도한 압력을 집중을 막아야 한다. 마지막으로, 공구 교체를 효율적으로 빨리하기 위해 숫 및 암 성분 사이에 확실하고 신뢰성있는 부딪치는 작용을 구동 매카니즘이 제공해야 하며, 제조하기가 상대적으로 쉽고 싸야하며, 조립 및 해체 그리고 보수가 쉬어야 한다.
[발명의 요약]
일반적으로 말해, 발명은 종래 기술과 관련된 어떠한 단점도 없이 상기 기준을 모두채울 수 있는 연결 시스템이다. 이 목적을 위해, 발명은, 팔로워 표면을 포함하는 요홈을 갖는 숫 카플링과, 숫 카플링을 수용하는 개구부를 갖는 암 카플링, 및 죠오(jaw) 부재가 이격될 때 숫 카플링의 팔로워 표면과 정합하는 캠 표면을 갖는 개구부에 움직일 수 있게 장착된 한 쌍의 대향된 죠오 부재를 함께 잠글 수 있도록 연결하는 연결 시스템이다. 시스템은, 죠오 부재 사이에 배치된 바람직하기로는 볼 형태인 축방향으로 움직일 수 있는 구동 요소 및 쐐기 부재가 서로를 향해 움직일 때 핀치(pinch) 타입의 기계적 작용으로 구동 요소를 축방향으로 움직이게 하는 한쌍의 대향된 쐐기 부재를 포함하는, 죠오 부재를 강제적으로 이격시키는 구동 열을 구성한다. 스쿠루 부재는, 롤러 스케이트 클램프(roller-skate clamp)와 매우 닮은 형태로 서로를 향해 그리고 멀리 쐐기 부재를 구동시키는 단부중 하나에 오른 및 왼 나사 모두를 바람직하게 포함하도록 구비된다. 스쿠루 부재는 공구를 빠르게 교체시키는 암 카플링의 측벽내의 개구부를 통해 방사상으로 접근할 수 있는 육변형 소켓을 갖는 헤드(head)를 포함한다.
이중 나사난 스쿠루가 서로를 향해 쐐기 부재를 움직이게 할 때 볼형 구동요소를 축방향으로 움직이게 하는 쐐기 표면을 갖는 외에, 쐐기 부재는, 스쿠루 부재가 쐐기 부재를 서로 멀리 움직이게 하도록 회전할 때 암 카플링 내의 개구부로부터 숫 카플링의 먼 단부를 밀어넣는 표면을 더 포함한다. 그리하여 간단한 확실한 부딪치는 작용이, 스프링 또는 복잡하고 잠재적으로 신뢰성이 없는 형상의 기계적 요소를 필요로 하지 않으면서 이루어진다.
연결 시스템의 구동열이, 시스템 조작자로 하여금 숫 및 암 카플링 사이에 빨리 그리고 편리하게 뒤로 당기는 큰 연결력을 만들게 하는 스쿠루 부재의 피치(pitch)외에 기계적 장점의 지역을 제공하는 것이 유리하다. 첫째 볼형 구동 요소 및 대향된 죠오 부재 사이의 쐐기 정합 각이, 죠오 부재 각각의 직교운동이 구동 요소의 축 방향 운동보다 작도록 되어있다. 둘째, 쐐기 부재와 볼형 구동 요소 사이의 쐐기 정합각이, 구동요소의 축방향 운동이 쐐기 부재중 어느 하나의 직교 운동보다 작도록 되어있다. 마지막으로, 볼형 구동 요소가 죠오 부재의 한단부와 정합하기 때문에 그리고 대향된 죠오 부재상의 캠 표면이 죠오 부재 각각의 단부 사이에 위치되기 때문에, 죠오 부재 각각의 길이의 한 부분이 숫 카플링내의 팔로워 표면과 죠오 부재의 캠 표면을 강제적으로 상호 정합시키는 레버 역할을 한다.
바람직한 실시예에서, 구동요소는 58과 60C 사이의 록웰 경도를 갖는 베어링 스틸로부터 형성된 볼이다. 부가적으로, 죠오 부재와 쐐기 부재 모두의 위에 있는 정합 표면은, 탄성 변형으로 인해 부재들과 구동 요소 사이에 양면이 볼록한 형태의 표면-대-표면 접촉부는 유리하게도, 구동열의 요소를 과도하게 마모시키는 힘을 점 또는 선형으로 집중되게 하는 것을 막는다. 마지막으로, 시스템은 스쿠루 부재상의 볼형 구동요소의 반작용력을 상쇄시키는 지지부를 포함한다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 발명의 연결 시스템의 부품분해 배열 사시도이고,
제2도는 시스템의 숫 및 암 카플링을 쉽게 맞추도록 하기 위해 죠오 부재 사이에서 구동안된 상태에 있는 구동 볼이 조립된 것을 도시하는 제1도의 선 2,3-2,3을 따라 본 연결 시스템의 평면적 횡단면도이고,
제3도는 마찬가지로 짝이 맞는 숫 및 암 카플링을 함께 강제적으로 고정하기 위해 죠오 부재의 내부 표면과 단단히 정합되게 구동 볼을 구동열이 구동시키도록 조립된 형태로 도시된 제1도의 선 2,3-2,3을 따라 본 연결시스템의 평면적 횡단면도이고,
제4도는 조립된 형태로 도시된 제1도의 선 4-4를 따라 본 연결 조립체의 횡단면적 측면도이고,
제5도는 90°반시계 방향으로 회전되 있고 조립된 형태로 되어있는 제1도의 선 5-5를 따라본 죠오 부재, 구동 볼, 및 볼 드라이버 조립체만의 단면도(end view)이고,
제6도는 구동볼과 정합 표면(54b) 사이의 정합각을 도시하는 제3도의 점선으로 표시되어 있는 원(6)에 의해 둘러싸여진 지역의 확대도이고,
제7도는 구동 볼과 내부 쐐기 표면(68a)과 외부 범프(bump) 표면(70a) 사이의 정합각을 보여주는 제4도에 예시된 점선으로된 타원(7)에 의해 둘러싸인 지역의 확대도이다.
[발명의 상세한 설명]
유사 부재가 여러 도면 전체에서 유사한 성분을 표시하게 되어 있으며, 제1도를 참조하면, 발명의 연결 시스템(1)은, 예를들어, 기계 금속에 사용되는 타입의 인서트(7)를 보지하는 공구 몸체(5)의 부분인 숫 카플링(3)을 구성한다. 시스템(1)은, 예를들어, 숫 카플링(3)에 부착되는 공구 몸체(5)를 회전시키는 스핀들인 공구홀더(11)의 부분인 암 카플링(9)을 더 포함한다. 특정 작동시, 숫 및 암 카플링(3, 9) 모두는 정지해 있는 작업편을 기계가공하도록 회전축 둘레로 회전한다. 그러나, 다른 작동시, 숫 및 암 카플링(3, 9)은 정지되고 작업편이 회전하기도 한다. 후에 보다 상세히 기술되는 것처럼, 암 카플링(9)은 대체로 중공 형태이고 한쌍의 대향된 죠오 부재(12a, b)를 내장한다. 이 죠오 부재(12a, b)는 구동열(13)에 의해 방사상으로 확장될 수 있고, 시스템(1)의 숫 및 암 카플링(3, 9)을 강제로 맞추게하고 맞물리게 한다.
제2도와 제3도에 도시된 것처럼, 숫 카플링(3)은, 숫 및 암 카플링(3과, 9)의 세로 축에 관해 약 1에서 10의 경사도로 바람직하게 끝이 가늘어지는 절두체 원추형 외부 표면(16)을 갖는 중공의 쉥크(15)를 포함한다. 절두체 원추형 쉥크(15)의 가까운 단부는 도시된 것처럼 공구 몸체(5)에 일체로 연결된다. 환형 연결면(17)은 쉥크(15)와 공구 몸체(5) 사이의 접합부를 한정한다. 쉥크(15)는 고리형이며 절두체 원추형 내부(19)를 둘러싼다. 쉥크(15)의 먼 내부 단부는, 후방면에서 절두체 원추형 팔로워 표면(24)을 한정하는 환형 견부(22)에 의해 한정된다. 제1도에 가장 잘 도시된 것처럼, 쉥크(15)의 먼 단부는 또한, 연결 작동에 수반되는 것으로 암 카플링(9)의 내부내에 숫 카플링(3)을 적절히 정렬시키는 한 쌍의 대향된 정렬 스롯(20a, b)을 포함한다.
제3도 및 제4도를 참조하면, 암 카플링(9)은, 숫 부재(3)의 쉥크(15)의 외부 표면(16)에 형상적으로 보충적인 절두체 원추형 내부벽(32)에 의해 한정되는 중공의 내부(31)(제1도 참조)를 갖는 대체로 원통형인 몸체(30)를 갖는다. 한쌍의 대향된 아치형(arcuate)의 러그(33a, b)는 가까운 단부 근처의 원통형 몸체(30)의 내부벽(32)을 부분적으로 한정한다. 이 아치형 러그(33a, b)는 내부(31)의 가까운 단부에서 한쌍의 대향된 요홈(35a, b)을 한정한다. 제1도 및 제4도에 가장 잘 도시된 것처럼, 암 카플링(9)의 원통형 몸체(30)는 또한, 바로 밑에서 명백해지는 목적을 위해 가까운 단부를 향하는 한쌍의 대향된 원형 개구부(37a, b)(37b는 미도시)를 갖는다.
제1, 3 및 5도를 참조하면, 죠오 부재(12a, b) 각각은 긴 몸체 부분(40a, b)을 포함한다. 제5도의 도면은 90°반시계 방향으로 회전된 것이다. 각각의 몸체 부분(40a, b)의 먼 단부는 아치형 레지(ledge)(42a, b)를 포함한다. 이 레지 각각은, 숫 카플링(3)의 중공의 내부(19)안으로 제2도에 예시된 확장안된 상태에 있는 죠오 삽입을 용이케하는 끝이 가늘어지는 도입(lead-in) 표면 (43a, b)을 포함한다. 이 레지(42a, b) 각각은, 숫 카플링(3)의 내부를 한정하는 환형 견부(22)의 절두체 원추형 팔로워 표면(24)에 형태적으로 보충적인 캠 표면(44a, b)을 더 포함한다.
죠오 부재(12a, b)의 긴 몸체 부분(40a, b) 각각의 가까운 단부는 끝이 가늘어지는 측부(48a, b)를 갖는 푸트(foot)(46a, b)를 포함한다. 죠오 부재(12a, b) 각각의 푸트(46a, b)는 요홈(35a, b) 각각의 가까운 표면에서 회동적으로 움직일 수 있다. 푸트(46a, b) 각각의 끝이 가늘어지는 측부(48a, b)는 암 카플링(9)의 내부 표면 간섭없이 푸트들을 회동케 한다. 죠오 부재(12a, b) 각각의 내부 표면상에 도시된 것처럼 오목한 요홈(50a, b)이 구비된다.
제1,2 및 3도를 참조하면, 시스템(1)의 구동열(13)은 죠오 부재(12a, b)의 대향된 오목한 요홈(50a, b) 내에 갇혀있는 구동 볼(52) 및 제2도에 예시된 위치에서 제3도의 위치까지 볼(52)를 강제로 이동시키는 볼 드라이버 조립체(56)를 구성한다. 바람직한 실시예에서, 구동볼(52)은 약 58에서 60C 사이의 록웰 경도를 갖는 광택이나는 베어링 스틸로 형성된다. 제2도에 예시된 위치에 있을 때 구동볼(52)을 갇히도록 내장하는 오목한 요홈(50a, b) 외에, 죠오 부재(12a, b) 각각은, 볼 드라이버 조립체(56)가 제3도에 예시된 위치로 구동볼을 밀 때 구동볼을 수용하는 오목한 요홈(50a, b)의 가까운 단부에 배치된 정합 표면(54a, b)을 더 포함한다. 정합 표면(54a, b) 각각의 윤곽은 원통형이어서 양면이 볼록한 접촉부가 성분들의 탄성적 변형으로 인해 정합표면(54a, b)과 구동볼(52) 표면 사이에 만들어진다.
볼 드라이버 조립체(56)는 한 쌍의 대향된 쐐기 부재(58a, b)로부터 형성되며, 그 각각은 이중 나사난 스쿠루(64)로부터 형성되며, 그 각각은 이중 나사난 스쿠루(64)의 나사난 대향 단부(62a, b)를 수용하는 나사난 구멍(60a, b)을 포함한다. 스쿠루(64)의 상부 단부(62a)(제1도에 도시됨)는 알렌 렌치(allen wrench)(미도시)의 단부를 수용하는 육변형 소켓(66)을 포함한다. 대향된 단부(62a, b)상의 나사난의 피치는 쐐지부재(58a, b)의 구멍(60a, b)의 나사산처럼 대향된 방향으로 되어 있다. 이 나사의 대향성은 알렌 렌치가 스케이트 클램프 방식으로 이중 나사난 스쿠루(64)를 한 방향 또는 다른 방향으로 회전시키는데 사용될 때 쐐기 부재(58a, b)를 서로를 향해 내부로 또는 서로로부터 멀리 외부로 움직이게 한다.
제4,5 및 7도에 가장 잘 도시된 것처럼, 쐐기 부재(58a, b) 각각은, 쐐기 부재(58a, b)가 이중 나사난 스쿠루(64)에 의해 내부로 당겨질 때, 죠오 부재(12a, b)의 먼 단부를 향해 구동볼(52)과 정합하고 들어가도록 미는 내부 쐐기 표면(68a, b)을 포함한다. 외부 범프(bump) 표면(70a, b)은 또한, 쐐기 부재가 이중 나사난 스쿠르(64)에 의해 외부로 당겨질 때, 암 카플링(9)으로부터 숫 카플링(3) 외부 단부를 움직이게 하도록 쐐기 부재(58a, b) 각각에 구비된다. 마지막으로, 쐐기 부재(58a, b) 각각은, 암 카플링(9)의 원통형 몸체(30) 내의 대향된 원형 개구부(37a, b) 안에서 활주가능하게 움직일 수 있는 외부 단부에서 원형 캡 부재(71a, b)를 포함한다.
지지 받침대(72)는 암 카플링(9)의 중공의 내부(31) 바닥과 이중 나사난 스쿠루(64)의 중앙 부분 사이에 배치된다. 받침대(72)는 도시된 것처럼 나사난 구멍(76)안으로 나사죄어지는 장착 스쿠루(74)에 의해 제1위치로 고정되며, 구동볼(52)에 의해 나사에 대해 반작용력에 의해 이중 나사난 스쿠루(64)의 중앙 부분을 지지하는 기능을 한다.
연결 시스템(1)의 작동은 제2,3,6 및 7도를 참조하면 가장 잘 이해된다. 우선 쐐기 부재(58a, b)는, 내부 쐐기 표면(68a, b)의 내부 엣지만이 구동볼(52)과 접촉하는 위치로 나사 죄어진다. 쐐기 부재(58a, b)가 이렇게 위치되면, 구동볼(52)는 죠오 부재(12a, b)의 내부 표면에 위치한 대향된 오목한 요홈(50a, b) 사이에 느슨하게 갇혀있게 된다. 구동볼(52)이 이렇게 위치되면, 죠오 부재의 먼 단부는, 나사난 도입 표면(43a, b)의 도움으로 숫 카플링(3)의 내부(19) 안으로 죠오 부재(12a, b)를 쉽게 삽입되게 하는 제2도에 예시된 위치로 방사상 내부로 회동할 수 있다. 그후, 시스템 조작자는 손으로 숫 및 암 카플링(3, 9)을 밀게되고, 죠오 부재(12a, b)의 캠표면(44a, b)이 견부(22)를 한정하는 팔로워 표면(24) 위에 놓일 때까지 정렬 슬롯(26a, b)은 이중 나사난 스쿠루(64)와 정렬된다. 연결 작동의 다음 단계에서, 시스템 조작자는, 쐐기 부재(58a, b)를 서로를 향해 움직이게 하는 방향으로 스쿠루(64)의 소켓(66)안으로 삽입된 육변형 렌치(미도시)에 의해 이중 나사난 스쿠루(64)를 회전시킨다. 내부 쐐기 표면(68)이 세로 축(A)에 수직한 선(O)으로부터 30°가 되는 각 (C)으로 기울어지므로, 내부 쐐기 표면(68a, b) 각각과 구동볼(52) 사이에서 기계적 장점이 실현된다.
구동볼(52)이 쐐기 부재(58a, b)에 의해 죠오 부재(12a, b)의 먼 단부를 향해 강제적으로 이동되므로, 구동볼(52)은 오목한 요홈(50a, b)에서 나와 제6도에 가장 잘 도시된 정합 표면(54a, b)안으로 구르게 된다. 정합 표면(54a, b)의 곡선이 형상적으로 구동볼(52)의 구형 표면의 곡선에 보충적이므로, 볼(52)은 다시, 볼이 전방으로 구동될 때 이들 표면과의 탄성적 변형으로 인한 양면이 볼록한 형태의 접촉부를 만드는 것이 유리하다. 둥근 정합 표면(54a, b) 각각이 숫 및 암 카플링(3, 9)의 회전축과 평행한 선(A)에 관해 약 30°의 각(B)으로 기울어지므로, 다른 2대 1 기계적 장점이 실현된다. 다른 말로하면, 구동볼(52)의 선(A)을 따라 이동하는 매 ㎜마다 죠오 부재(12a, b)의 먼 단부는 0.5㎜만 방사상 외부로 흔들린다. 구동볼이 제3도에 예시된 위치에 마지막으로 도달할 때, 죠오 부재(12a, b)의 단부상의 캠 표면(44a, b)은, 숫 쉥크(15)의 외부표면(16)이 암 카플링(9)의 내부벽과 정합되게 단단히 당겨지고 암 카플링(9)의 원통형 몸체(30)의 먼 단부가 숫 카플링(3)을 한정하는 환형 카플링(17)과 정합되는 범위까지 숫 카플링(3)의 환형 견부(22)상의 절두체 원추형 팔로워와 들어가게 되며 정합한다. 이렇게 위치되게하고 단단하고 견고한 연결은 숫 및 암 카플링(3과 9) 사이에서 이루어진다. 쐐기 부재(58a, b)를 내부로 당기는 이중 나사난 스쿠루(64)의 피치에 의해 제공되는 기계적 장점과 죠오 부재(12a, b)의 정합표면(54a, b)과 내부 쐐기 표면(68a, b)과 구동볼(52) 사이에서 제공되는 2대 1 기계적 장점(이들 성분사이의 전체적인 4대 1 기계적 장점에 상당함)외에도, 죠오 부재(12a, b)의 긴 몸체 부분(40a, b)과 구동볼(52) 사이에서 일어나는 지렛대비의 유리한 성분이 더 있다. 특히, 제3도에 관해 가장 잘 알수 있는 것처럼, 죠오 부재(12a, b)상의 정합 표면(54a, b)이 이들 부재의 캠표면(44a, b) 너머로 멀리 뻗어있으므로, 볼(52)이 제3도에 예시된 위치로 죠오 부재(12a, b)를 방사상으로 확장시킬 때 죠오 부재(12a, b)의 먼 단부와 구동볼(52) 사이에 상당량의 지렛대비(leverage)가 있다. 구동볼(52), 이중 나사난 스쿠루(64), 쐐기 부재(58a, b), 및 죠오 부재(12a, b) 사이에 제공되는 모든 기계적 장점 전체의 합은 시스템(1)으로 하여금 매우 소형의 패캐지내의 숫 및 암 카플링(3과 9) 사이에 매우 큰 연결력을 생성하도록 한다.
숫 및 암 카플링(3과 9)을 부정합시키기 위해, 스쿠루(64)는 반대 방향으로 회전되어 쐐기 부재(58a, b)를 강제로 당겨 떨어지게 한다. 구동볼(52)이 오목한 요홈(50a, b) 안으로 물러간 후 외부 범프표면(70a, b)은 숫 성분(3)의 외부 엣지를 들어가도록 정합한다. 이러한 들어가게 하는 작용은 암 성분(9)의 절두 원추체 내부 밖으로 숫 성분(3)을 강제적으로 그리고 신뢰성 있게 움직이도록 한다.
제1도를 참조하면 알 수 있는 것처럼 시스템(1)의 여러 성분의 형상은 시스템을 매우 쉽고 편리하게 조립되게 한다. 조립의 제1단계에서, 지지 받침대(72)는 장착 스쿠루(74)에 의해 설치된다. 다음에는, 죠오 부재(12a, b) 각각의 푸트(46a, b) 각각이 암 카플링(9)의 내부(31)에 배치되는 아치형 러그(38a, b) 각각에 걸리게 된다. 그 다음에, 구동볼(52)이 원형 개구부(37a, b) 중 하나를 통해 떨어지고 대향된 인발부재(12a, b)의 오목한 요홈(50a, b) 사이에 안치된다. 그후, 이중 나사난 스쿠루(64)의 한 단부(62a)가 여러번 회전하면서 쐐기 부재(58a)중 하나의 나사난 구멍(60a)안으로 나사죄어진다. 그 다음, 이중 나사난 스쿠루(64)의 자유단부가 대향된 원형 개구부(37a, b) 중 하나를 통해 삽입된다. 이 위치에서, 다른 쐐기 부재(58b)의 나사난 구멍(60b)은 이중 나사난 스쿠루(64)의 자유단부 안에서 나사죄어진다. 그후 이중 나사난 스쿠루(64)는, 쐐기 부재(58a, b) 각각의 캡 부분(71a, b)이 암 커플링(9)의 외부표면과 수준이 맞춰질때까지 회전한다.
발명의 연결 시스템(1)이 바람직한 실시예에서 기술되었지만, 다양한 수정, 변형 및 첨가가 기술에 익숙한 당업자에게는 명백해진다. 또한 이러한 변형, 수정 및 첨가는 본 발명의 범위내에 있도록 되어있고 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (13)

  1. 팔로워 표면(24)을 포함하는 먼 단부에서 요홈(15)을 갖는 숫 카플링(3), 및 축(X)을 갖는 몸체(30)와 벽(32)을 갖고 상기 숫 카플링(3)의 먼 단부를 수용하는 상기 축(X)을 따라 배치된 전방을 향한 개구부(19)를 갖는, 기계공구 성분을 잠겨지도록 함께 연결하는 연결시스템(10)에 있어서, 개선된 부분이, (a) 상기 벽(32)으로부터 뻗어있는 상기 개구부(19) 내의 복수의 러그(33a, b)를 더 암 커플링, (b) 죠오 부재(12a, b)가 숫(3) 및 암(9) 카플링을 함께 짝을 맞추도록 상기 축(X)에 관해 직교하게 격리되게 움직일 때 상기 축(X)을 따라 세로로 그리고 상기 축(X)으로부터 방사상 외부로 상기 표면(24)을 강제하고 상기 팔로워 표면(24)을 정합하는 캠 표면(44a, b)를 갖는 상기 죠오 부재(12a, b)와 전방 방향으로 강제될 때 상기 부재(12a, b)의 축 이동을 제한하도록 상기 러그(33a, b)와 정합하는 푸트(46a, b)를 갖고 상기 개구부(19) 내에 움직일 수 있게 장착된 복수의 대향된 죠오 부재(12a, b) 및 (c) (ⅰ) 상기 죠오 부재(12a, b)를 격리되게 구동시키는 전방으로 축방향으로 움직일 수 있는 구동요소(52), (ⅱ) 상기 구동요소(52)를 축방향으로 움직이게 하는 상기 축(X)에 관해 직교되게 움직일 수 있는 한쌍의 대향된 쐐기 부재(58a, b) 및 (ⅲ) 서로로부터 멀리 그리고 향하여 상기 축(X)에 관해 직교되게 상기 쐐기 부재(58a, b)를 구동시키는 스쿠루 부재(64)를 포함하는, 상기 죠오 부재(12a, b)를 격리되게 움직이게 하는 구동열(13)을 포함하는 연결 시스템(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 나사 부재(64)가 서로로부터 멀리 쐐기 부재(58a, b)를 직교하게 구동시킬 때 암 카플링(9)의 개구부(19)로부터 숫 카플링(3)의 먼 단부를 상기 쐐기 부재(58a, b)가 들어가도록 정합하고 구동시키는 연결 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 죠오 부재(12a, b)와 구동 요소(52) 사이의 쐐기 접촉 각이, 죠오 부재(12a, b) 각각이 상기 축(X)에 관해 직교하게 움직이는 거리가 구동 요소(52)에 의해 이동된 축방향의 거리보다 작아 구동 요소(52)와 죠오 부재(12a, b) 사이에서 기계적 장점이 얻어지도록 되어 있는 연결 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 구동 요소(52)와 쐐기 부재(58a, b) 사이의 쐐기 접촉 각이, 쐐기 요소(58a, b) 각각이 직교하게 움직이는 거리가 구동요소(52)가 축 방향으로 이동하는 거리보다 작아서 한 쌍의 쐐기 부재(58a, b)와 구동요소(52) 사이에서 기계적 장점이 얻어지도록 되어있는 연결 시스템.
  5. 제1항에있어서, 죠오 부재(12a, b)가 한 단부상에서 암 카플링(9)에 회동적으로 장착되고, 숫 카플링(3)과 죠오 부재(12a, b)의 캠(44a, b) 및 팔로워(24) 표면 각각 사이에서의 상호 정합 및 죠오 부재(12a, b)를 격리되게 구동시키는 구동요소(52)의 작용 사이에서 기계적 장점을 제공하도록 상기 캠 표면(44a, b)보다 각각의 한 단부로부터 멀리 떨어지는 각각의 대향된 단부상의 한 지점에서 죠오 부재(12a, b)를 구동 요소(52)가 정합하는 연결 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 스쿠루 부재(64)가 상기 축(X)에 관해 직교되게 배향되고, 암 카플링(9)의 측벽으로부터 접근될 수 있는 스쿠루 헤드(66)를 포함하는 연결 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 죠오 부재(12a, b)의 다른 나사 각각에 정합되는 오른 및 왼 나사를 스쿠루 부재(64)가 포함하는 연결 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 구동요소(52)가 상기 죠오 부재(12a, b)내의 대향된 요홈(50a, b)에 의해 생성되는 공간에 자유롭게 부유하는 연결 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 구동요소(52)가 볼인 연결 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 죠오 부재(12a, b)와 상기 쐐기 부재(58a, b)에 각각이, 상기 볼(52)과 상기 죠오 부재(12a, b)와 쐐기 부재(58a, b) 사이에 양면이 볼록한 타입의 표면 접촉부를 제공하도록 상기 볼의 구형 외부 표면에 곡선적으로 보충적인 원통형 쐐기 표면(68a, b)을 포함하는 연결 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 구동요소(52)가 상기 쐐기 부재(12a, b)에 가하는 반작용 전단력을 상쇄시키는 상기 암 카플링(9)의 상기 원통형 개구부(31)를 한정하는 바닥벽과 상기 스쿠루 부재(64) 사이에 배치된 지지 받침대(72)를 더 구성하는 연결 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 나사 부재(64)가 상기 암 카플링(9)의 측벽에 관해 방사상으로 배치되고, 상기 스쿠루 부재(64)에 방사상으로 접근하도록 하는 스쿠루 헤드(66)와 상기 쐐기 부재(12a, b) 각각과 정합하는 오른 그리고 왼 나사(62a, b)를 포함하는 연결 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 숫 카플링(3)과 죠오 부재(12a, b)의 캠(44a, b) 및 팔로워(24) 표면 각각의 사이의 상호 정합 및 죠오 부재(12a, b)를 격리되게 구동시키는 구동요소(52)의 작용 사이에 기계적 장점을 제공하도록 상기 캠 표면(44a, b)보다 상기 푸트(46a, b)로부터 더 멀리 있게되는 상기 푸트(46a, b)로부터 대향된 단부상의 한 지점에서 볼(52)이 죠오 부재(12a, b)를 정합하는 연결 시스템.
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