KR100536546B1 - 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

생크부를 갖는 삽입 부재(9, 27, 38)를 해제 가능하게 클램핑하기 위한 클램핑 장치(1, 25, 35)로서, 클램핑 장치는 접근 구멍부(19A, 31A, 41A)와 물림 구멍부(19B, 31B, 41B)의 결합으로 형성된 삽입 구멍(11, 26, 40)을 가지는 클램핑 부재를 포함하며, 상기 접근 구멍부에 대해 생크부가 자유롭게 미끄러져 삽입 및 방출될 수 있고 상기 접근 구멍부로부터 상기 물림 구멍부로의 생크부의 강제 이동시에 물림 구멍부의 클램핑 표면으로 생크부를 클램핑하는 것이며, 상기 접근 구멍부와 물림 구멍부는 적어도 그 일부를 따라서 이격되어 있는 종축(20A, 20B; 32A, 32B; 43A, 43B)을 구비한다.

Description

클램핑 장치 {CLAMPING DEVICE}

본 발명은 삽입 부재를 해제 가능하게 클램핑하기 위한 클램핑 장치에 관한 것이다.

클램핑 장치의 통상의 용도는 (클램핑 장치를 구성하는) 공구 홀더에 (삽입 부재를 구성하는) 절삭 공구를 해제 가능하게 클램핑하는 것이다. 일본 공개특허 공보 7-9212호에 따르면, 접근 구멍부와 물림 구멍부의 결합으로 형성된 삽입 구멍을 가지는 측면 고정 공구 홀더가 도시 및 기술되어 있는데, 접근 구멍부와 물림 구멍부는 공통의 종축을 공유하고 반경이 각각 r'와 r로서 r' > R > r의 관계(R은 절삭 공구의 직원기둥 형상의 생크의 반경)를 갖는다. 상기 접근 구멍부는 거의 180도에 근접한 호각에 걸쳐 연장됨으로써, 절삭 공구가 접근 구멍부에 대해 자유롭게 미끄러져 삽입 및 방출될 수 있고, 절삭 공구를 접근 구멍부로부터 물림 구멍부로 강제적으로 이동시킬 수 있게 한다. 이러한 공구 홀더는 물림 구멍부의 호각이 180도 미만이기 때문에 물림 구멍부의 물림 능력을 저하시켜 절삭 작업중의 안정성을 손상시키게 되는 단점을 가지게 된다.

본 발명과 그 용도에 대한 이해를 돕기 위하여, 첨부 도면을 참조하여 단지 비제한적인 예로써 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다.

도1은 공구 홀더를 해제 가능하게 클램핑하기 위한 공구 홀더 클램프 고정물의 부분 절개 사시도이다.

도2와 도3은 각각 공구 홀더의 초기 삽입 위치와 후속하는 클램핑된 위치를 도시하는 도1의 선I-I을 따른 공구 홀더 클램프 고정물의 횡단면도이다.

도4는 절삭 공구를 해제 가능하게 클램핑하기 위한 공구 홀더의 사시도이다.

도5는 도4의 공구 홀더에 대한 평면도이다.

도6은 도4의 선II-II를 따른 공구 홀더의 종단면도이다.

도7은 공구 홀더의 일부와 공구 홀더의 클램핑 너트를 풀거나 조이기 위한 렌치의 사시도이다.

도8은 도7의 렌치의 사시도이다.

도9a 내지 도9c는 각각 도8에서의 선III-III, IV-IV 및 V-V를 따른 도7의 렌치의 종단면도이다.

도10a와 도10b는 각각 공구 홀더가 초기 삽입 위치에 있는 상태를 도시하는 도7의 렌치와 공구 홀더에 대한 사시도와 종단면도이다.

도11a와 도11b는 각각 공구 홀더가 후속의 클램핑된 위치에 있는 상태를 도시하는 도7의 렌치와 공구 홀더에 대한 사시도와 종단면도이다.

도12a와 도12b는 공구 홀더를 반경방향 및 축방향으로 클램핑하기 위해 도4의 선II-II를 따라 취한 측면 고정 공구 홀더의 종단면도이다.

본 발명에 따르면, 삽입 부재를 해제 가능하게 클램핑하기 위한 클램핑 장치가 제공되는 바, 접근 구멍부와 물림 구멍부의 결합으로 형성된 삽입 구멍을 가지는 클램핑 부재를 포함하며 상기 접근 구멍부에 대해 생크부가 자유롭게 미끄러져 삽입 및 방출될 수 있고 상기 접근 구멍부로부터 상기 물림 구멍부로의 생크부의 강제 이동시에 물림 구멍부의 클램핑 표면으로 생크부를 클램핑하는 클램핑 장치에 있어서, 상기 접근 구멍부와 물림 구멍부는 적어도 그 일부를 따라서 이격되어 있는 종축을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 1 실시 모드에 따르면, 삽입 구멍은 각각 종축을 갖고 단면이 원형인 한쌍의 접근 구멍부와 물림 구멍부의 결합으로 형성되며, 이들 종축이 상호간에 평행하고 오프셋되어 있어서 삽입 부재를 접근 구멍부로부터 물림 구멍부로 강제적으로 측방 이동시킬 수 있게 한다. 바람직하게는, 접근 구멍부는 직원기둥 형상을 가지는 반면에, 물림 구멍부는 직원기둥 형상이나 또는 직원절두원추형(a right circular frusto-conical) 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 제 2 실시 모드에 따르면, 삽입 구멍은 각각 종축을 갖고 단면이 원형인 한쌍의 접근 구멍부와 물림 구멍부의 결합으로 형성되며, 이들 종축이 교차함으로써 삽입 부재를 접근 구멍부로부터 물림 구멍부로 강제적으로 피벗 방식으로 이동시킬 수 있게 한다. 접근 구멍부는 경사 원기둥 형상을 가지는 반면에, 물림 구멍부는 직원기둥 형상을 가지는 것이 바람직하다.

상기의 두가지 실시 모드에서, 접근 구멍부는 최소값이 삽입 부재의 생크부 직경 D₀보다 큰 직경 D₁을 가지는 반면, 물림 구멍부는 최대값이 D₀보다 작은 직경 D₂를 가지게 된다. 부가적으로, 제 1 실시 모드에서는 두개의 종축이 거리 D₃만큼 이격되어 있는 반면, 제 2 실시 모드에서는 두개의 종축이 경사각 γ만큼 경사지게 된다.

도1 내지 도3에서, (클램핑 장치를 구성하는) 공구 홀더 클램프 고정물(1)은 한쌍의 장착 나사(5A, 5B)에 의해 공구 홀더 클램프 고정물(1)을 작업대(4)에 설치하기 위한 수평 장착 부재(3)와 공구 홀더 클램프(8)가 설치되는 수직 지지대(7)를 가지는 L자형 장착 프레임(2)을 포함한다. 공구 홀더 클램프(8)는 (삽입 부재를 구성하는) 공구 홀더(9)를 해제 가능하게 클램핑하는데 사용되는 바, 상기 공구 홀더는 다양한 범위의 상이한 종류의 공구 홀더중 임의의 것, 예를 들어 직경이 D₀인 직원기둥 형상의 생크부(10)를 갖는 HSK-형 공구 홀더 같은 것일 수 있다. 공구 홀더 클램프(8)는 생크부(10)의 하부 접촉면(14)이 놓여지는 중간 지지 견부(13)가 형성된 삽입 구멍(11)을 가진다. 공구 홀더(9)는 생크부(10)를 누르는 슬리브(17)를 가진 고정 장치(16)에 의해서 지지 견부(13)의 상부에서 삽입 구멍(11)의 상부 보유부(15)에 고정된다.

도2와 도3에 도시된 바와 같이, 상부 보유부(15)는 각각 고정 장치(16)에 인접해 있고 그로부터 떨어져 있는 직원기둥 형상의 접근 구멍부(19A)와 물림 구멍부(19B)의 결합으로 형성되어 있다. 상기 접근 구멍부(19A)와 물림 구멍부(19B)는 각각 직경 D₁과 D₂를 가지며 평행한 종축(20A, 20B)이 상호간에 오프셋 거리 D₃만큼 오프셋된다. 상기 접근 구멍부(19A)와 물림 구멍부(19B)의 내면은 물림 구멍부(19B)의 일반적으로 반원기둥형인 클램핑 표면(21)이 180도보다 큰 호각을 갖도록 구분하는 접합선(도시되지 않음)에서 교차하게 된다.

사용시에, 고정 장치(16)는 초기에 공구 홀더 클램프(8)로부터 바깥쪽으로 나사를 풀어 공구 홀더의 생크부(10)가 접근 구멍부(19A)에 용이하게 미끄러져 삽입될 수 있도록 한다(도2 참조). 그 후에, 고정 장치(16)는 공구 홀더 클램프(8) 속으로 나사를 조여서 고정 장치의 슬리브(17)가 공구 홀더의 생크부(10)를 압박함으로써 공구 홀더의 생크부가 강제 팽창하면서 물림 구멍부(19B)에 의해 클램핑되어 수용된다. 일단 클램핑되면, 새로운 절삭 공구가 공구 홀더의 절삭 공구 수용 구멍(22)에 클램핑되거나, 또는 마모된 절삭 공구를 교체할 수도 있다. 최종적으로, 고정 장치(16)가 바깥쪽으로 나사를 풀고 공구 홀더(9)가 다시 접근 구멍부(19A) 쪽으로 수동 이동함으로써 공구 홀더가 그로부터 용이하게 미끄러져 방출될 수 있다. 접근 구멍부(19A)로의 복귀 이동은 공구 홀더(9)가 접근 구멍부(19A)와 물림 구멍부(19B)사이의 접합선을 통과할때 발생하게 될 클릭음에 의해 전형적으로 표시나게 된다.

도4 내지 도6에 따르면, (클램핑 장치를 구성하는) 측면 고정 공구 홀더(25)를 도시하고 있는 바, 이는 외부 관형부(25A)와, 직원기둥 형상의 생크부(28)를 가지는 (삽입 부재를 구성하는) 절삭 공구(27)를 이를 누르는 횡방향으로 배향된 클램핑 나사(29)에 의해서 해제 가능하게 클램핑하기 위한 삽입 구멍(26)이 형성된 내부 관형 코어부(25B)의 두 부재로 구성되어 있다. 이들 부재 25A와 25B는 공구의 덜걱거림을 현저히 약화시키기 위해서 다른 재질로 제작되는 바, 예를 들어 관형부(25A)는 강철로 제작되는 반면에 코어부(25B)는 주철로 제작될 수 있다.

삽입 구멍(26)은 각각 서로에 대해 평행하고 오프셋된 종축(32A, 32B)을 가지는 접근 구멍부(31A)와 물림 구멍부(31B)의 결합으로 형성되어 있다는 점에서 삽입 구멍(15)과 유사하다(도5와 도6 참조). 그러나, 삽입 구멍(26)은 한쪽 단부가 폐쇄되어 있으므로, 그 개방 단부가 폐쇄 단부보다 강제적 팽창에 더욱 민감하게 되는 바, 만약 물림 구멍부(31B)가 원기둥 형상이라면, 그에 의해 분배되어지는 물림력이 균일하지 못할 것이다. 직원기둥 형상의 생크부(28)가 물림 구멍부(31B)의 전체 길이를 따라서 균일하게 물리도록 하기 위해서, 물림 구멍부(31B)는 원기둥 형상 대신에, 직원절두원추형의 형상을 가지게 된다. 축(32B)에 대해 수직으로 취한 물림 구멍부(31B)의 단면은 개방 단부보다 폐쇄 단부에서 더 크게 된다. 각각의 접근 구멍부(31A)와 물림 구멍부(31B)의 내면은 접합선(33A, 33B)에서 교차하게 된다. 상술한 절두원추 형상에 의해서, 절삭 공구(27)가 물림 구멍부(31B)에 클램핑될 때 물림 구멍부의 클램핑 표면(33)이 양 단부에서 동일한 호각을 가지게 함으로써, 물림 구멍부의 전체 길이를 따라서 동일한 물림 능력을 달성할 수 있게 한다.

절삭 공구(27)를 클램핑하기 위한 공구 홀더(25)의 용도는 공구 홀더 클램프 고정물(1)의 용도와 유사하다. 예를 들면, 생크부 직경이 D₀=20.00 mm인 절삭 공구(27)에 대해 사용되는 공구 홀더(25)는 D₁=20.07 mm, D₂=19.985 mm 내지 D₂=19.995 mm, D₃=1 mm인 세개 1세트의 삽입 구멍으로 한정된 삽입 구멍(26)을 가지게 된다. 이 경우에, 절삭 공구(27)가 물림 구멍부(31B)에 클램핑될 때, 클램핑 표면(33)의 호각은 물림 구멍부(31B)의 양 단부에서 대략 181도가 된다.

도7 내지 도11에 따르면, (클램핑 장치를 구성하는) 렌치(35)는 (삽입 부재를 구성하는) 공구 홀더(38)의 직경 D₀인 직원기둥 형상의 (생크부를 구성하는) 클램핑 너트(39)를 풀거나 조이기 위해 사용되는 렌치 헤드(37)에서 끝나는 길다란 아암(36)을 포함한다. 상기 렌치 헤드(37)는 직경이 D₂인 직원기둥 형상의 물림 구멍부(41B)와 직경이 D₁인 경사원기둥 형상의 접근 구멍부(41A)의 결합으로 형성된 삽입 구멍(40)을 가지며, 그럼으로써 이들 각각의 종축(43B, 43A)이 상호간에 경사각 γ(도8과 도9a 참조)를 이루게 된다. 상기 종축(43A, 43B)은 각각의 접근 구멍부(41A)와 물림 구멍부(41B)의 중간점에서 교차하게 됨으로써 그들 표면들이 한쌍의 초승달 모양의 접합선(44A, 44B)에서 교차하게 되어, 접근 구멍부(41A)에 대해 한쌍의 초승달 모양의 표면(45A, 45B)을 이루게 한다.

사용시에, 렌치(35)는 수직으로 보유된 공구 홀더(38)에 대해 초기에는 경사지게 놓여 공구 홀더 상으로 미끄러져서 클램핑 너트(39)가 접근 구멍부(41A)에 끼워지게 한다(도10a와 도10b 참조). 그 후에, 렌치(35)는 도10b에서 점선 화살표로 도시되어 있는 바와 같이 공구 홀더(38)에 대해 시계 방향으로 회전되어 강제적으로 클램핑 너트(39)를 물림 구멍부(41B)에 삽입시키게 되며, 이에 의해 렌치(35)를 클램핑 너트(39)상에 클램핑한다. 이러한 위치에서, 렌치(35)를 축(43B) 주위로 회전시킴으로써 클램핑 너트(39)를 풀어 준다(도11a와 도11b 참조). 그런 다음, 마모된 절삭 공구를 새로운 절삭 공구로 교체할 수 있으며, 렌치(35)를 공구 홀더(38)에 대해 축(43B) 주위로 반대 방향으로 회전시킴으로써 클램핑 너트(39)를 조이게 된다. 클램핑 너트(39)의 재조임 시에, 렌치(35)는 도10b의 점선 화살표로 도시된 방향과 반대 방향으로 반시계 방향으로 회전된다. 그 결과, 클램핑 너트(39)와 물림 구멍부(41B)사이의 접촉이 풀려지고 렌치(35)가 공구 홀더(38)로부터 상방으로 제거될 수 있다.

본 발명의 정신를 벗어나지 않는 범위에서 상술한 형태에 대해 다양한 수정 및 변경이 가능하다. 본 발명은 첨부된 청구 범위의 범주내에서 상기의 모든 수정 및 변경을 포함한다. 예를 들면, 삽입 구멍의 접근 구멍부와 물림 구멍부의 종축은 삽입 부재가 그 사이에 배치될 수 있는 한 반드시 단일 평면상에 놓여있지 않아도 될 것이다.

부가적으로, 도12a와 도12b에 도시되어 있는 바와 같이, 측면 고정 공구 홀더(25)는 오목부(42A)가 형성된 절삭 공구(42)와 함께 사용되는 바, 상기 오목부는 경사면에 공구 홀더의 클램핑 나사(29)를 맞물리게 하여 나사의 클램핑하는 힘 F_s의 반경방향 분력인 F_sr에 의해 절삭 공구(42)를 공구 홀더의 접근 구멍부(31A)로부터 물림 구멍부(31B)로 강제 이동시키는 한편, 동시에 나사의 클램핑하는 힘 F_s의 축방향 분력인 F_sa에 의해 절삭 공구(42)를 공구 홀더의 선단 접촉면(30)에 대해 축방향으로 가압시킴으로써, 절삭 공구(42)를 단단하게 클램핑한다. 상기 오목부(42A)는 가령 회전 절삭 공구에 대해서 적당한 F₂ > F₁의 관계를 갖도록 비교적 얕을 수도 있으며(도12a 참조), 또는 가령 드릴링이나 밀링 절삭 공구에 대해서 적당한 F₂ = F₁의 관계를 갖도록 비교적 깊을 수도 있다(도12b 참조). (여기서, F₁과 F₂는 축방향 접촉력을 의미한다.)

Claims (10)

1. 생크부를 갖는 삽입 부재를 해제 가능하게 클램핑하기 위한 클램핑 장치이며,

   접근 구멍부와 물림 구멍부의 결합으로 형성된 삽입 구멍을 가지는 클램핑 부재를 포함하며, 상기 접근 구멍부와 물림 구멍부가 상기 클램핑 부재의 횡단면에서 볼 때 원형 단면을 가지며, 상기 접근 구멍부는 생크부를 자유롭게 미끄러져 삽입 및 방출될 수 있게 하고, 클램핑 표면을 갖는 상기 물림 구멍부는 상기 접근 구멍부로부터 생크부의 강제 이동시에 상기 횡단면에서 볼 때 생크부의 원주면의 호형부에 접촉하며, 상기 접근 구멍부와 상기 물림 구멍부는 적어도 그 일부를 따라서 이격되어 있는 종축을 구비하고,

   상기 클램핑 표면은 180도보다 큰 호각을 갖는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 종축들은 단일 평면을 한정하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 종축들은 상호간에 평행하고 오프셋되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 접근 구멍부와 물림 구멍부는 각각 직원기둥 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 접근 구멍부는 직원기둥 형상을 가지며, 상기 물림 구멍부는 직원절두원추형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
6. 삭제
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 클램핑 부재는 외부 관형부와 상기 삽입 구멍이 형성된 내부 관형 코어부를 포함하며, 상기 외부 관형부와 내부 관형 코어부는 서로 다른 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 삽입 부재를 축방향으로 지지하는 선단 접촉면과, 삽입 부재의 경사면에 맞물려서 삽입 부재를 상기 접근 구멍부로부터 상기 물림 구멍부로 강제 이동시킴과 동시에 상기 선단 접촉면에 대해 삽입 부재를 축방향으로 가압시키는 클램핑 나사를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
9. 제2항에 있어서, 상기 종축들은 상호간에 경사져 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 접근 구멍부는 경사원기둥 형상을 가지며, 상기 물림 구멍부는 직원기둥 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.