KR100590625B1

KR100590625B1 - 툴홀더 조립체

Info

Publication number: KR100590625B1
Application number: KR1020027002580A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에이. 에릭슨; 윌리엄 엠. 롱
Original assignee: 켄나메탈 인코포레이티드
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2006-06-15
Also published as: KR20020043212A; DK1293278T3; DE60004247D1; AU765865B2; EP1207976A1; DE60023191D1; CA2381929C; CA2614650C; ES2249534T3; ATE246065T1; WO2001015841A1; EP1293278A3; AU7067500A; JP3847625B2; DE1293278T1; EP1207976B1; MXPA02001874A; ES2203508T3; DE60004247T2; EP1293278A9

Abstract

장치(10)는 체결가능면(90, 95)을 가지 툴홀더 생크(30)와, 나사결합된 작동 너트(75)를 구비한 작동 볼트(20)를 사용하는 해제가능면(185)을 해제가능하게 보지하는 것으로 설명된다. 작동 볼트(20)가 체결 방향으로 회전할 때, 작동 너트(75)는 볼트(20)위로 당겨져서 툴홀더 생크(30)의 체결가능면(90, 95)에 대하여 클램핑된다. 작동 볼트(20)가 해제 방향으로 회전할 때, 해제부(170)는 툴홀더(25) 상에서 작동하여 그것을 툴 지지부재(15)로부터 배출한다.

Description

툴홀더 조립체 {TOOLHOLDER ASSEMBLY}

본 발명은 가공 공정용 툴에 관한 것으로 보다 자세하게는 툴홀더 및 가공 공정시에 툴 지지부재 내에 툴홀더를 고정하는 장치에 관한 것이다.

제조 환경에서 가공 툴의 하강 시간을 최소화하는 것은 가공상의 편의성을 달성하는데 있어서 중요한 사항이다. 역사적으로, 하강 시간에 영향을 주는 하나의 중요한 요소는 가공 툴에 의해 사용되는 절삭 툴의 마모나 손상을 변화시키는데 필요한 시간이었다. 절삭 툴은 가공 툴에 고정되는 툴 지지부재 내에 장착된 툴홀더에 의해 보지된다. 절삭 툴이 교체되어야 할 때, 절삭 툴을 구비한 전체적인 툴 홀더는 스핀들로부터 제거된다. 다수의 상업적 커플링은 툴 교환 과정을 편리하게 하는 스핀들을 향해 그리고 그로부터 툴홀더를 신속하게 연결, 분리할 수 있게 한다. 그러한 장치가 "툴홀더 생크를 보지용 장치"로 명명된 미국 특허 제4,736,659호에 설명된다. 상기 특허는 본 출원의 승계인에 의해 공유되며, 참조문헌에 의해 여기서 합체된다. 상기 특허에 설명된 장치는 툴홀더의 생크(sank) 상에 틈새를 연결하는 툴 지지부재 내의 반경방향 외측으로 밀리는 두개의 체결 볼을 사용한다. 상기 장치가 효과적이고, 짧은 시간에 툴 지지부재에 툴홀더를 제거하고 고정시킬 수 있는 반면에, 상기 장치의 설계는 그 응용예를 1인치나 그 이상의 폭을 가진 툴 홀더에 가하는 것을 제한할 수 있다. 많은 산업용 장치는 보다 더 작은 툴홀더 상에 장착되어져야 하는 절삭 툴의 사용을 필요로 하며, 1인치 이하의 폭을 가지도록 설계되는 툴홀더용 툴홀더 신속 교환 시스템의 존재 필요성이 존재한다.

이러한 시스템은 컴팩트한 디자인을 가져야 하며, 가공 툴 작동자에 의해 사용시에 효과적으로 툴홀더 지지부재로부터 툴홀더를 신속하게 연결, 분리할 수 있게 한다.

하기에서 설명되는 상기 시스템은 급속 툴 교체 시스템에 사용되는 다른 것보다 현저히 툴홀더 및 툴홀더 지지부재의 크기가 감소된 간단한 하드웨어를 사용하는 툴 지지부재로써 툴홀더를 고정하는 툴 교환 시스템이다.

본 발명의 하나의 실시예는 체결가능면 및 해제가능면을 구비한 생크를 가진 툴홀더를 해제가능하게 보지하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 전방 표면과 길이방향 축을 따른 보어를 구비하는 툴 지지부재를 포함하여, 보어는 전방 표면을 횡단하며, 툴홀더의 생크를 수용하기 위해 그로부터 후방으로 연장된다. 상기 장치는 길이방향 축에 대하여 반경방향 축(R1)을 따라 툴 지지부재 내에 위치되며, 툴 지지부재 내에 회동가능하게 고정된 작동 너트 및 볼트 체결면을 가지는 볼트 체결부를 구비한 제 1 단부를 구비한 작동 볼트를 포함하여, 상기 작동 너트는 작동 볼트의 제 2 단부에 나사 결합되고 너트 체결면을 구비한 너트 체결부를 구비한다. 체결 방향으로 작동 볼트를 회전시킴으로써 작동 너트는 볼트 제 1 단부로 당겨져서 툴홀더 체결가능면(lockable surface)을 연결하고 툴 지지부재 내에서 툴홀 더를 체결하는 볼트 체결면과 너트 체결면을 동시에 당긴다. 본 발명의 두번째 실시예는 길이 방향 축을 구비한 툴 지지부재와 전방 표면의 보어에 설치되며, 길이 방향 축에 반경 방향 축(R1)을 따라 상대적인 운동 및 그에 고정된 나사 고정 너트를 구비한 작동 볼트에 의해 보어 내에 축을 따라 후방으로 고정되는 툴홀더에 관한 것으로서, 상기 볼트 및 너트 각각은 체결면을 구비한 체결부를 가지며, 볼트는 해제면을 구비한 해제부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 툴홀더는 절삭 툴이 설치되는 전방 단부와 후방 접촉면에 인접하게 연결되면서 전방 단부로부터 후방으로 연장되는 생크를 포함한다. 생크는 볼트 해제면에 의해 연결가능한 해제가능면(releasable surface)을 구비한 해제부를 구비하며, 원주면 상에 이격된 위치의 천공부에 의해 형성된 체결가능면을 구비하며 볼트 및 너트 체결면에 의해 연결가능한 한 쌍의 체결가능부를 구비한다. 체결가능면 각각은 작동 볼트가 체결 방향으로 회전할 때 체결면 각각 중의 하나에 의해 후방으로 밀린다. 해제가능면은 작동 볼트가 해제 방향으로 회전할 때 작동 볼트의 해제면에 의해 전방으로 밀린다.

본 발명의 세번째 실시예는 툴 지지부재의 전방면에서의 보어 내부로 툴홀더를 설치하는 결합체에 관한 것이다. 결합체는 톨 지지부재와 툴홀더를 포함한다. 툴 지지부재는 (i) 보어가 전방면을 횡단하며 툴홀더의 생크를 수용하기 위해 그로부터 후방으로 연장되며 길이 방향 축을 따른 보어 및 전방면, (ii) 길이 방향 축에 대하여 반경 방향 축(R1)을 따라 툴 지지부재 내에 위치되며 볼트 체결면을 구비한 볼트 체결부를 구비한 제 1 단부를 가지는 작동 볼트, (iii) 작동 볼트의 제 2 단부에 나사 결합되며 너트 체결면을 구비한 너트 체결부를 가지는, 툴 지지부재 내에 회동가능하게 고정된 작동 너트를 구비한다. 툴홀더는 절삭 툴이 설치되는 전방 단부를 구비하며, 후방 접촉면에 인접하여 연결되며 전방단부로부터 후방으로 연장되는 생크를 구비한다. 생크는 (i)볼트 해제면에 의해 연결가능하게 해제가능면을 구비한 해제가능부와, (ii) 원주면상에 이격된 위치에서의 천공부에 의해 형성되며 볼트 및 너트 체결면에 의해 연결될 수 있는 체결가능면을 구비한 한 쌍의 체결가능부를 구비한다. 각각의 체결가능면은 작동 볼트가 체결 방향으로 회전할 때 체결면 각각에 의해 후방으로 밀린다. 또한, 해제가능면은 작동 볼트가 해제방향으로 회전할 때 작동 볼트의 해제면에 의해 전방으로 밀린다.

본 발명들의 다른 특징들은 하기의 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명돌 것이다.

도 1은 본 발명의 툴홀더 조립체의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 툴홀더 조립체의 조립 사시도이다.

도 3은 작동 볼트 및 작동 너트의 측면도이다.

도 3A는 도 3의 화살표 3A가 가리키는 부분의 수정도이다.

도 4는 체결된 위치의 장치를 도시하는 도 2의 화살표 "4-4"를 따른 단면도이다.

도 5는 도 1의 화살표 "5-5"를 따라 절개한 툴홀더 생크의 단면도이다.

도 6은 도 4와 흡사하지만, 툴 지지 부재로부터 툴홀더를 배출하는 상승된 비체결 위치에서의 작동 볼트를 구비한 장치를 도시하는 단면도이다.

도 7은 도 6의 화살표 7이 나타내는 부분의 수정된 부분을 도시하는 도면이다.

도 8은 도 5의 화살표 "8-8"을 따라 절개한 툴홀더 생크의 평면도이다.

도 9는 도 8에 흡사하지만 다른 특징부를 나타내는 툴홀더 생크의 도면이다.

도 10은 도 4의 화살표 "10-10"를 따라 절개한 단면도이다.

도 11은 기계 툴에 설치되며 본 발명을 조립한 블럭에 관한 도면이다.

도 12는 특정 용도에 아직 사용되지 않는 툴홀더 블랭크의 사시도이다.

도 1 및 도 2는 각각 분해된 장치 및 조립된 장치로서의 본 발명을 나타내는데, 일반적으로, 장치(10)는 툴 지지부재(15), 작동 볼트(20), 및 원뿔형의 관 모양의 생크(30)를 구비한 툴홀더(25)로 이루어진다. 그러나, 본 발명은 툴 지지부재(15)의 보어(40) 내부에 생크(30)를 고정하는 데 목적을 둔 것으로써, 생크(30) 및 보어(40)는 본 명세서에서 설명된 작동 볼트(20)를 수용하기에 충분한 원통형, 사각형, 직사각형, 삼각형, 및 트로코이드 형상을 포함하는 다양한 형상일 수 있다. 또한, 생크(30)는 보어(40)내에서 인터퍼런스 결합(inteference fit)을 한다.

툴홀더(25)는 그 내부에 도시되지는 않았지만 절삭 인서트를 수용하는 포켓(27)을 구비한 지지부(26)를 가진다. 그러나, 툴홀더(25)는 하기에서 설명될 바와같이, 단지 도식적 목적을 위하여 구현되며, 본 발명의 생크(30)는 생크에 부 착되는 다양한 형상 중의 하나로 사용될 수 있다. 따라서, 여기서 사용되는 "툴홀더"라는 용어는 생크(30)를 통하여 툴 지지부재(15)에 고정되는 여러 형상을 포함한다.

툴 지지부재(15)는 길이방향 축(L)을 따라 전방 표면(35)과 보어(40)를 구비한다. 표면(35)은 툴홀더(25) 상에 대향 후방 접촉면(45)과 맞물릴 수 있으며, 이러한 표면은 다른 것과 맞물려 접촉하도록 원뿔이나 평면 같은 다른 형상 중의 하나일 수 있다. 보어(40)는 툴홀더(25)의 관형상 툴홀더 생크(30)를 수용하는 전방 표면(35)으로부터 후방으로 연장된다.

작동볼트(20)는 툴 지지부재(15)로부터 툴홀더(25)를 배출하거나 툴 지지부재(15) 내부로 툴홀더(25)를 고정하기 위하여 길이방향 축(L)에 대해 방사상으로 배치된 반경방향 축(R1)을 따라 툴 지지부재(15)에 위치된다. 작동볼트(20)는 축(R1)을 따라 툴 지지부재(15)를 통하여 연장되는 통로(50) 내부에 위치되어, 툴 지지부재(15) 내부에 제 1 틈새(55)와 제 2 틈새(60)를 형성하여, 제 2 틈새(60)는 제 1 틈새(55)에 직접적으로 대향하게 된다.

도 2는 툴 지지부재(15) 내부에 고정된 툴 홀더(25)를 도시한다. 하기에서 서술되는 바와 같이, 툴홀더 지지부재(15)는 슬롯(400) 내부 또는 기계 툴(405) 상에 고정될 수 있다.

도 3에 도시된 바와같이, 작동 볼트(20)는 제 1 단부(22)와 제 2 단부(24)를 구비한다. 제 1 단부(22)에서 볼트 체결면(70)을 가지는 볼트 체결부(65)를 구비한다. 작동 너트(75)는 툴 지지부재(15) 내부에 회동가능하게 고정되며, 작동 볼 트(20)의 제 2 단부(24)에 나사산으로 고정된다. 작동 너트(75)는 너트 체결면(85)을 구비한 너트 체결부(80)를 구비한다. 도 1에서 화살표 T 로 도시된 체결방향으로 작동 볼트(20)를 회전시키면, 작동 너트(75)는 볼트의 제 1 단부(22)를 향하여 이동되어 툴홀더 상에서 체결가능한 표면을 결합하는 볼트 체결면(70)과 너트 체결면(85)은 같이 당겨지게 된다. 작동 볼트(20)의 제 2 단부(24)는 작동 너트(75)를 통하여 연장되는 보어(135)의 내벽에서 나사산(130)과 맞물려 결합하는 나사산(125)을 구비한다. 작동 볼트(20)는 육각형이며 작동 볼트(20)를 회전시키는 툴을 수용하도록 그 내부에서 연장된 캐비티(145)를 구비한 작동 볼트 헤드(140)를 구비한다. 선택적으로, 작동 볼트(20)를 회전시키는 툴을 수용하는 소정의 형상이 가능하며, 그러한 형상은 파스너를 설계하는 당업자에게 공지되어 있다. 또한, 볼트를 회전시키는 대신, 볼트는 회동가능하게 고정될 수 있으며, 작동 너트는 이러한 회동이 가능하도록 설계된 적절한 너트를 사용하여 회전될 수 있다.

도 4는 툴 지지부재(15) 내부에 툴홀더(25)를 고정하는 체결 위치상의 작동 볼트(20)와 작동 너트(75)를 도시한다. 지지부재(15)의 제 1 틈새(55)와 제 2 틈새(60)는 각각 작동 볼트(20)와 작동 너트(75)에 측면 지지부를 제공하여, 반경방향 축(R1)을 따라 작동 너트(75) 및 작동 볼트(20)의 제한된 이동을 가능하게 한다. 작동 볼트(20)나 작동 너트(75)는 툴 지지부재(15)의 제 1 틈새(55)나 제 2 틈새(60)에 나사 결합으로 고정되지 않는 다는 것에 주목할 필요가 있다. 이러한 이유 때문에, 장치가 비체결 상태일 때 발생하는 바와같이 툴홀더(25)의 생크(30) 가 툴 지지부재(15)로부터 제거될 때, 작동 볼트(20)와 작동 너트(75)는 반경방향 축(R1)을 따라 자유롭게 움직일 수 있다. 이러한 움직임으로 인하여, 툴홀더(25)가 툴 지지부재(15) 내부에 위치되고 작농 볼트(20)가 체결방향으로 회전할 때, 작동 너트(75)는 작동 볼트(20)의 제 1 단부(22) 방향으로 당겨지며, 생크(30)의 체결가능면(99, 95)은 동일한 힘으로 결합한다.

툴홀더(25)가 툴 지지부재(15)에 삽입되지 않을 때 볼트(20)와 너트(75)는 틈새(55, 60) 에서 자유롭게 미끄러질 수 있기 때문에, 실제적인 문제로서, 볼트(20)는 툴 지지부재(15)로부터 미끄러져 나오지 않아야 한다. 도 4에 도시된 바와같이, 제 1 틈새(55)는 작동 볼트(20)의 제 1 단부(22) 상에서 플랜지(110)의 어깨부(105)를 연결하는 어깨부(100)를 형성하는 작은 제 1 틈새 볼트와 제 1 틈새 플랜지 직경(D1)을 구비하여 작동 볼트(20)와 작동 너트(65)의 축(R1)을 따라 화살표(DN)가 가리키는 하방향 운동을 제한한다. 유사한 형태로, 제 2 틈새(60)는 작동 너트(75)의 대응 어깨부(120)를 연결하는 어깨부(115)를 헝성하는 제 1 틈새 너트 폭(D3)과 폭(D4)을 구비하여 제 2 틈새(60)는 작동 볼트(20)와 작동 너트(75)의 축(R1)을 따라 화살표(UP)가 가리키는 상방향 운동을 제한한다.

작동 볼트(20) 상에서 작동 너트(75)를 전진시키기 위해, 작동 볼트(20)가 회전할 때 작동 너트(75)의 회전을 제한하는 것이 필요하다. 도 1에 도시된 실시예와 같이, 작동 너트(75)는 사각형상을 가진다. 또한, 너트(75)는 비원형이나 다른 다각형을 가지는 것도 가능하다. 제 2 틈새(60)는 작동 너트(75)의 형상에 따르는 캐비티를 제공하여, 제 2 틈새(60) 내부에서 작동 너트(75)를 회동가능하게 고정시킨다. 이러한 방식으로, 작동 볼트(20)가 회전할 때, 회동가능하게 고정된 작동 너트(75)는 반경방향 축(R1)을 따라서만 유일하게 선형 운동을 할 것이다.

도 5는 툴홀더(25)의 단면도를 도시하며, 생크(30)의 특징을 드러내도록 도 4와 결합되어 사용될 것이다. 생크(30)는 후방 접촉면(45)에 인접하여 연결되며, 설치될 절삭 툴이나 다른 형상의 툴홀더 전방 단부(28)로부터 후방향으로 연장된다. 전술한 바와같이, 생크(30)는 제 1 툴홀더 체결가능면(90)과 제 2 체결가능면(95)을 구비한다. 이러한 면은 생크의 벽(32)을 통하여 연장되는 원주면상으로 이격된 위치의 천공부(150, 155)에 의해 형성된다.

체결위치에서의 장치를 도시하는 도 4에 있어서, 작동 볼트(20)가 조여지면, 작동볼트(20)의 체결면(70)은 제 1 툴홀더 체결가능면(90)에 대하여 강제로 밀려지며, 작동 너트(75)의 체결면(85)은 툴 지지부재(15) 내부의 생크(30)를 강제로 밀어주는 제 2 툴홀더 체결가능면(95)에 대하여 강제로 밀린다.

편의상, 도 4에 도시된 바와 같이, 작동 볼트(20)의 전방 반쪽은 160 으로 참조번호를 매기고 후방 반쪽은 165 로 번호를 매긴다.

체결 작동시에 생크(30) 상의 작동 볼트(20) 및 작동 너트(75)에 의해 가해지는 모든 힘은 반경 방향 축(R1)의 후방향으로 가해진다. 작동 볼트(20)의 전방 반쪽(160)에서, 작동 볼트(20)의 체결면(70)과 천공부(150) 사이에는 간격(C1)이 존재하며, 또한, 작동 너트(75)의 체결면(85)와 천공부(155) 사이에는 간격 (C2)이 존재한다. 이러한 방식으로, 체결 위치에서의 작동 볼트(20)와 작동 너트(75)에 의해 가해진 힘은 작동 볼트(20)의 후방 반쪽(165)을 향하여 생크(30)를 강제로 민 다.

도 3에 있어서, 작동 볼트(20)는 지지부재(15)로부터 툴홀더 생크(30)를 배출하는 생크(30)의 해제가능면(185 : 도 4)을 전방으로 접촉하여 밀어주는 해제면(175)을 구비한 해제부(170)를 추가로 포함한다. 해제부(170)는 작동 볼트(20)의 제 1 단부(22)와 제 2 단부(24) 사이에 놓인다. 해제면(175)은 볼트(20)의 생크(21) 내에 리쎄스를 구비하며, 그러한 리쎄스는 오목한 형상이다. 또한, 해제면(175)은 일반적으로 원뿔형을 가진다.

도 3에서 강조된 부분(3A)을 도시하지만 수정된 형태인 도 3A에 도시된 바와같이, 해제부(170)가 볼록한 형상인 돌출면을 제공하는 작동 볼트(20)의 생크(21)로부터 돌출되는 해제면(176)을 가지는 것에 주의해야 한다. 이러한 볼록면은 점접촉을 제공하도록 툴홀더상에 선형표면에 대하여 작동한다. 툴홀더(25)의 해제가능면(185)과 선을 따른 볼트(20)의 해제면(176) 사이에서 접촉하는 것이 양호한 반면, 본 발명의 범위내에서 그러한 접촉을 제공하는 장치 및 점접촉이나 면접촉을 가지는 것도 가능하다.

도 4에서, 장치가 체결 위치에 있을 때, 해제면(175)이 툴홀더(25)의 돌출부(180)에 인접하여 위치되는 것에 주의해야 한다. 돌출부(180)는 해제가능면(185)을 가진다. 그러나, 이러한 두 부분 사이에는 접촉점이 없다. 도 6에 도시된 바와같이, 장치가 비체결 위치에 있고, 작동 볼트(20)가 비체결 방향으로 회전한 후에, 작동 너트(75)는 작동 너트(75) 및 작동 볼트(20) 상의 각각의 체결면(70, 85)이 생크(30)의 제 1 툴홀더 체결가능면(90) 및 제 2 툴홀더 체결가능 면(95)을 빠져나갈 때까지 작동 너트(75)는 작동 볼트(20)의 제 1 단부(22)로부터 멀리 이동된다. 그 결과, 생크(30)는 작동 볼트(20) 및 작동 너트(75)에 의해 더이상 제한되지 않는다.

툴 지지부재(15)로부터 툴홀더(25)의 제거를 촉진시키기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 툴홀더 생크(30)는 생크(30)의 상부에 한 쌍의 편평한 면(33, 34)을 구비하며, 생크(30)의 바닥면 상에는 역시 비슷한 한 쌍의 편평한 면(도시 않음)을 구비한다. 이러한 평면은 여유 틈새를 제공하고 툴 지지부재(15)로부터 툴홀더(25)의 제거를 위하여 볼트(20)와 너트(75) 사이에 거리를 작게한다. 양자 사이에서 볼트(20)와 너트(75)가 비슷한 거리로 작동하기 때문에, 더욱 컴팩트가 설계가 가능해진다.

작동 볼트(20)와 작동 너트(75)에 의한 확실한 체결 작용이 완화된 직후에 툴홀더(25)의 생크(30)가 툴 지지부재(15) 내부에서 마찰결합되는 것은 특별한 것이 아니다. 그러한 상황하에서, 툴 지지부재(15)로부터 툴홀더(25)를 해제하도록 작동 볼트(20)의 전방 반쪽을 향하여 툴홀더(25)를 확실하게 배치하는 것이 필요하다.

도 6에 도시된 바와 같이, 작동 볼트(20)가 충분히 회전되었을 때, 작동 볼트(20)의 해제면(175)은 작동 볼트(20)의 전방 반쪽(160)을 향하여 툴홀더(25)를 확실히 변위시키도록 툴홀더(25)의 해제가능면(185)을 연결한다. 그러한 변위가 발생한 후, 툴홀더(15)는 툴 지지부재(15)로부터 수동적으로 제거될 수 있는 툴 지지부재(15) 내에서 충분히 느슨해진다.

전술한 바와같이, 작동 볼트(20)와 작동 너트(75)는 반경방향 축(R1)을 따라 툴 지지부재(15)에 의해 축방향으로 구속되지 않는다. 따라서, 작동 너트(75)를 축방향으로 구속하여 작동 볼트(20)가 위로 움직이고 툴 지지부재(15)로부터 툴 홀더(25)를 밀어준다. 이러한 작업을 수행하는데 있어서 여러가지 다른 메커니즘이 존재한다.

우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 툴 지지부재(15)가 기계 툴(405 : 파선) 상의 슬롯(400 : 파선) 내에서 설치되는 것은 일반적인 것이다. 기계 분야의 당업자에게 공지된 다수의 일반적인 기술을 사용한 슬롯(400) 내에 툴 지지부재(15)가 고정된다. 툴 지지부재(15)가 이러한 슬롯(400)으로 장착될 때, 작동 너트는 슬롯(400)의 바닥면(410)에 의해 물리적으로 차단되어 툴 지지부재(15)의 경계를 넘어서 작동 너트(도시 않음)의 축방향 움직임을 방지한다.

선택적으로, 세부적으로 수정된 도 6의 화살표 7에 의해 강조된 툴 지지부재(15)의 일부분인 도 7에 도시된 바와 같이, 툴 지지부재(15) 내부로 연장되며 작동 너트(200)의 축방향 운동을 제한하는 리쎄스(205)의 측부를 연결하는 제한 핀(210)에 의해 연결되는 일측부 상에 슬로팅된 리쎄스(205)를 구비하는 작동 너트(200)를 제공하는 것도 가능하다.

작동 너트(200)는 비-원형이어서, 툴 지지부재(15)의 맞물리는 틈새 내부에 놓을 때 회동가능하게 구속된다. 도 7에 도시된 바와 같은 유사한 핀(210)을 사용함으로써, 축방향 운동은 제한되며 작동 너트(200)는 원통형을 가질 수 있다. 따라서, 핀(210)은 작동 너트의 축방향 운동을 제한하고 작동 너트(200)의 회전을 동 시에 제한하는 이중 기능을 수행한다.

도 8은 도 5의 화살표 "5-5"를 따라 생크(30)의 상부를 도시한다. 도식적 목적으로, 반경방향 축(R1)은 페이지에서 나오는 방향으로 연장되며 천공부(150) 내의 점으로 도시된다. 제 3 축(R2)은 반경방향 축(R1) 및 길이 방향 축(L)에 수직하다. 작동 볼트(20)의 체결면(70)은 파선으로 도시된다. 체결면(70)은 크로스 해칭부(CH)에 의해 도시된 바와같이 생크(30)의 제 1 툴 홀더 체결가능면(90)을 연결한다. 체결가능면(90)의 연결부는 5 내지 80도 사이의 각 (C), 양호하게는 50 도 내지 60도의 범위, 을 이루는 접촉면을 형성하는 반경방향 축(R2)의 후방 위치로부터 작동 볼트(20)의 체결면(70)과 접촉한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이러한 접촉면은 1 내지 30도 범위의 수치를 가지는 각(D)으로 축(R2)의 후방으로 약간 경사지는 것이 바람직하다.

도시된 것은 그것이 작동 볼트(20)에 의해 연결되는 것처럼 제 1 툴홀더 체결가능면(90)의 상세한 부분인 반면, 제 2 툴홀더 체결가능면(95 : 도 4)이 동일하다는 것과 너트 체결면(85)이 동일한 형상과 동일한 각으로 제 2 툴홀더 체결면(95)과 접촉한다는 것에 주의할 필요가 있다.

슬롯(220)은 툴 지지부재(15) 내의 작동 볼트(20) 및 작동 너트(75) 주위로 생크(30)가 삽입되도록 생크(30)를 통하여 천공부(150)로부터 후방으로 연장된다. 또한, 슬롯(220)은 생크(30)의 측부(225) 및 측부(230)가 축(R2)을 따라 반경 외측으로 연장되게 하며, 동시에 툴홀더(25)가 툴 지지부재(15) 내부에 체결되는 동안 후방으로 밀린다. 생크(30)의 측부(225, 230)가 툴 지지부재(15)의 보어(40 : 도 1)와 접촉하도록 외측으로 연장되어야 할 때 이러한 신장은 유용하다. 그러나, 생크(30)가 인터퍼런스 결합으로 틀 지지부재(15)의 보어(40) 내부로 끼워맞춤될 때, 이러한 신장은 필요하지 않다.

슬롯(220)과 동일한 슬롯이 생크(30)의 반대편 측부에 존재하며, 슬롯(220)에 표현된 동일한 논의가 그러한 슬롯에도 적용된다.

슬롯(220)의 폭과 생크(30)의 대향 슬롯은 툴홀더(25)가 단지 한 방향으로 툴 지지부재(15) 내부에 설치되게 하는 작동 너트(75)의 폭및 작동 볼트(20)의 폭과 관련하여 보정될 수 있다.

생크(30)가 인터퍼런스 결합으로 보어(40) 내에서 끼워맞춰 질 때, 반경방향 인터퍼런스의 양은 0.0002 - 0.0010 인치 사이이어야 하며, 0.004 - 0.008 인치 사이인 것이 바람직하다.

작동 볼트(20)가 체결을 위해 회전하기 때문에, 작동 볼트(20)의 체결면(70)은 볼트(20)의 주변으로 연장된다. 따라서, 체결면(70)은 볼트 축(R1)에 대하여 중심선을 가지는 원뿔을 형성한다.

한편, 작동 너트(75)가 회전하기 않기 때문에, 작동 볼트(20)의 주변부는 체결면(85)을 가져야 한다. 그러나, 편의를 고려하고, 너트(75)의 부적절한 위치 설정을 방지하기 위하여, 체결면(85)은 볼트(20)의 주변부로 연장되는 된다.

체결면(70, 85)은 일반적으로 원뿔 형상이며, 축(R1)을 따라 공통의 중심선을 가진다. 따라서, 체결면(70)은 맞물리는 원뿔형상을 가지는 생크(30)의 제 1 툴홀더 체결가능면(90)을 완전히 연결한다. 발생한 힘은 두개의 표면 사이의 접촉 면 위에 분포되기 때문에 이러한 장치로 인하여 체결면과 제 1 툴홀더 체결가능면(90) 사이에는 상당히 큰 힘이 생긴다. 똑같은 개념이 체결 웨지 표면(85)에 대한 제 2 툴홀더 체결가능면(95)에 적용된다.

체결된 위치에서, 볼트(20) 및 너트(75)의 체결면(70, 85)의 중심선은 제 1 및 제 2 툴홀더 체결가능면(90, 95)의 중심선(CN)과 축을 공유한다. 이러한 표면 각각은 맞물리는 원뿔에 의해 형성되기 때문에, 길이 방향 축(L)에 대하여 툴 지지부재(15) 내에 생크(30)는 반경방향으로 정렬된다.

이러한 반경방향 조정은 원뿔 형상을 가지지 않지만 생크의 관련된 체결가능면 상의 맞물리는 면과 일치하는 작동 너트 상의 평면 웨지면 및 작동 볼트 상의 원뿔을 사용하여 달성된다.

도 9는 본 발명의 장치의 특징을 나타내는 툴홀더를 설명하는 데 사용되지만 도 8에 도시된 것과 동일한 툴홀더(25)를 도시한다. 도 8과 마찬가지로, 반경방향 축(R1)은 점으로 표시되며, 제 3 축(R2로 표시)은 반경방향 축(R1)및 길이 방향 축(L)에 대하여 수직하게 연장된다. 작동 볼트(20)의 해제부(170)의 해제면(175)은 파선으로 도시된다.

도 5에 있어서, 툴홀더(25) 상의 돌출부(180)의 해제가능면(185)은 생크(30)의 벽(32)을 통하여 연장되는 일정한 반경을 가지는 채널(235)로 구성되며, 축(CN)의 전방에 위치된다.

채널(235) 및 작동 볼트(20)의 해제웨지(175)에 관한 해제가능면(185)이 도 4의 선 "10-10"을 따라 절개한 단면인 도 10에 추가로 도시되어 있다. 그러나, 도 10은 이러한 표면이 다른것과 분리되는 것을 도시한다는 것을 주목해야 한다. 해제부(175)의 외측 반경(R3)이 채널(235)의 해제가능면(185)의 반경(R4)보다 작아서, 작동 볼트(20)가 조여질 때 작동 너트(75)가 위로 이동하고 해제부(175)가 채널(235)의 해제가능면(185)에 대하여 직접 움직여서 툴홀더(25)를 배출하는 채널(235)에 대하여 선접촉한다는 것은 분명하다.

도 3 및 도 4에 있어서, 작동 볼트(20)의 체결면(70)은 반경방향 축(R1)에 대하여 각(A)을 이룬다. 각(A)의 범위는 10 내지 60도이며, 30도가 양호하다. 작동 너트(75)의 체결면(85)은 반경방향 축(R1)에 대하여 유사한 각(A)을 이룬다. 마찬가지로, 도 4에 도시된 바와같이, 제 1 툴홀더 체결가능면(90) 및 제 2 툴홀더 체결가능면(95)은 중앙선(CN : 도 5)과 중심을 공유하는 반경방향 축(R1)에 대하여 동일한 각(A)을 이루어, 생크(30)는 툴 지지부재(15)내부에서 고정된다.

도 3 및 도 6에 있어서, 해제부(170)의 해제가능면(175)은 반경방향 축(R1)에 대하여 각(B)을 이룬다. 각은 10 내지 60 도 사이의 범위를 가지며 30도가 양호하다. 또한, 툴홀더(25 : 도 5)상의 채널(235)의 해제가능면(185)은 반경방향 축(R1)에 대하여 동일한 각(B)을 이룬다.

이제까지 설명된 툴홀더 지지부재(15)는 도 11의 기계 툴 상의 슬롯에 장착되기에 적합한 사각형의 생크 부재이며, 본 발명의 마이너 보정에 따른 설계는 전술한 바와같이 동일한 작동 볼트(20) 및 작동 너트(도시 않음)를 사용하여 블럭(500) 내부로 합체된다. 블럭(500)은 설치된 볼트 구멍(505, 510)을 통하여 면으로 연장되는 볼트를 사용하는 기계 툴 스핀들의 면에 직접 설치된다. 툴홀더(25)는 전술한 바와같이 툴홀더(25)가 툴 지지부재(15) 내에 장착되듯이 동일한 방식으로 블럭(500)에 장착된다. 도 7에 도시된 핀 장치는 작동 너트를 제한하는 보어(515) 내에 사용된다.

도 1에는 툴홀더(25)가 절삭 툴을 수용하는 포켓(27)을 구비한 채 도시되어 있다. 모듈식 생크(30)가 가공되지 않은 재료의 큰 덩어리(305)에 부착되는 점에서 도 12는 툴홀더 블랭크(300)로서 산업계에서 불리는 상품을 도시한다. 도 1에 도시된 절삭 툴을 수용하는 장치를 포함하는 바람직한 형상으로 블랭크를 가공하고 이러한 종류의 블랭크로 시작하는 것은 금속가공업계에서는 일반적인 것이다.

그러나, 이러한 블랭크를 가공하는 가능성은 제한되지 않으며, 고정 절삭툴, 회전 절삭툴을 수용하는 블랭크를 가공하거나, 또는 연장편이나 다른 툴홀더용 커플링으로 작용하는 블랭크를 가공하는 것은 전형적인 것이다. 따라서, 본 발명은 생크 상의 툴홀더에 한정되지 않으며, 도 1에 도시된 바와 유사한 생크(30)를 사용하는 금속 가공 공정용 장치로 확장될 수 있음을 이해해야 한다.

관련된 툴 지지부재(15)의 생크(30)와 보어(40)가 관형상으로 도시되는 반면, 본 발명은 그러한 형상에 한정되지 않는다.

작동 볼트(20)가 툴 지지부재(15)로부터 툴홀더(25)를 배출하는데 사용되더라도, 마이너 보정이 가해진 작동 너트(75)는 선택적으로 도시된 작동 볼트(20)와 유사한 해제부(175)를 가질 수 있음을 주의해야 한다.

마지막으로, 비록 이러한 장치가 작동 툴의 이상적인 형태이더라도, 그 사용 면에 있어서 제한되지 않으며, 이러한 장치는 크기나 스타일면에서 툴홀더의 용도로 기능한다.

본 발명 및 그 의도된 장점은 전술한 내용으로부터 이해될 수 있으며, 본 발명의 목적과 범위를 벗어나지 않는 정도로 다양한 변형이 형상이나 구조, 장치에 가해질 수 있다.

Claims

툴홀더의 생크를 해제가능하게 보지하는 장치에 있어서, 상기 장치는

(a) 툴홀더의 생크를 수용하는 보어를 구비하는 툴 지지부재와;

(b) 볼트 체결면을 구비하는 볼트 체결부를 가진 제 1 단부를 구비한 툴 지지부재 내에 위치되는 회동가능한 작동 볼트와;

(c) 툴 지지부재내에 회동가능하게 고정되며 작동 볼트의 제 2 단부에 고정되며 너트 체결면을 구비한 너트 체결부를 가지는 작동 너트를 구비하여;

(d) 체결 방향으로 작동 볼트를 회전시키면 작동 너트가 볼트 제 1 단부로 당겨져서 툴홀더를 연결하고 툴 지지부재 내에 툴홀더를 체결하는 볼트 체결면과 너트 체결면을 동시에 당기는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 작동 볼트는 툴 지지부재를 통하여 연장되는 통로 내에 위치되어 지지부재 내에서 서로 대향하는 제 1 틈새와 제 2 틈새를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 제 1 틈새와 제 2 틈새는 작동 볼트와 작동 너트 각각에 측면 지지부를 제공하고, 너트와 볼트가 미끄럼 운동할 수 있게 하며, 너트와 볼트가 동일한 힘으로 툴홀더의 생크를 클램핑하게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 3 항에 있어서, 체결부의 체결면은 반경방향 축(R1)에 대하여 10°- 60°사이의 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 4 항에 있어서, 체결부의 체결면은 반경방향 축(R1)에 대하여 약 30°의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 장치.
제 3 항에 있어서, 각 체결면은 원뿔형인 것을 특징으로 하는 장치.
제 6 항에 있어서, 각 체결면의 원뿔형은 볼트의 축(R1)과 축을 공유하는 중심선을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 작동 볼트의 제 1 단부는 작동 볼트를 회전시키는 툴과 상응하는 캐비티를 구비한 헤드를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 작동 볼트는 툴 지지부재로부터 툴홀더 생크를 배출하기 위해 생크의 해제가능면과 접촉하여 전방으로 밀어주는 해제면을 구비한 해제부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항에 있어서, 해제부는 작동 볼트의 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 10 항에 있어서, 작동 볼트는 생크를 구비하며, 해제면은 생크 내에서 리쎄싱되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 10 항에 있어서, 작동볼트는 생크를 구비하며, 해제면은 생크로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 12 항에 있어서, 해제부의 해제면은 반경방향 축(R1)에 대하여 10°-60° 사이의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 장치.
제 13 항에 있어서, 해제부의 해제면은 반경방향 축(R1)에 대하여 약 30°의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 장치.
제 10 항에 있어서, 해제면은 원뿔형인 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항에 있어서, 작동 너트는 통로에서 구속되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 16 항에 있어서, 그루브는 너트의 측부로 연장되며, 핀은 그루브를 연결하는 툴 지지부재를 통하여 연장되어 너트를 구속하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 작동 너트는 다각형이며, 너트를 회동가능하게 구속하는 툴 지지부재의 맞물리는 다각형과 끼워맞춰지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 18 항에 있어서, 다각형은 사변형인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 너트는 원형이며, 그 내부로 연장되는 그루브를 구비하며, 핀은 툴 지지부재 내부로 연장되며 너트의 회전과 축방향 운동을 구속하는 그루브의 측부를 연결하는 것을 특징으로 하는 장치.
체결가능면과 해제가능면을 구비한 생크를 가진 툴홀더를 해제가능하게 보지하는 장치에 있어서, 상기 장치는,

(a) 길이 방향 축을 따라 보어와 전방면을 가지며, 상기 보어는 전방면을 횡단하며 툴홀더의 생크를 수용하기 위해 그로부터 후방으로 연장되는 툴 지지부재와;

(b) 길이 방향 축에 대한 반경방향 축(R1)을 따라 툴 지지부재 내에 위치되며,

(i) 반경방향 축(R1)과 각을 이루는 볼트 체결면과;

(ii) 상기 지지부재로부터 툴홀더 생크를 배출하도록 생크의 해제가능면과 접촉하여 전방으로 밀어주는 해제부를 가지는 해제부를 구비한 제 1 단부를 가지는 작동 볼트와;

(c) 툴 지지부재 내에 회동가능하게 고정되고, 작동 볼트의 제 2 단부에 결합되며, 반경방향 축(R1)과 각을 이루는 표면을 구비한 너트 체결부를 가지는 작동 너트를

가지는 것을 특징으로 하는 장치.
툴 지지부재를 보어에 설치하는 툴홀더에 있어서, 상기 툴홀더는,

(a) 절삭툴이 장착되는 전방 단부와;

(b) 후방 접촉면에 인접하여 결합되고 전방 단부로부터 후방으로 연장되는 생크를 가지며,

생크는

(i) 해제가능면을 구비한 헤제가능부와;

(ii) 생크에 대하여 원주방향으로 이격된 천공부에 의해 형성된 체결가능면을 구비한 한 쌍의 체결가능부를 가지는

것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 22 항에 있어서, 생크는 그 단부로 연장되는 각각의 천공부의 후방 영역에서 하나의 슬롯을 구비하는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 22 항에 있어서, 툴 지지부재의 전방면과 접하는 툴홀더의 전방 단부에 인접하여 결합되는 후방 접촉면을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 22 항에 있어서, 각각의 체결면은 원뿔형이며, 상기 원뿔형은 원뿔 중심선을 가지는 곳을 특징으로 하는 툴홀더.
제 22 항에 있어서, 각각의 체결면은 원뿔 중심선의 후방에 위치되는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 26 항에 있어서, 툴 지지부재는 길이 방향 축, 및 나사 결합으로 결합되는 너트를 구비한 작동 볼트에 의해 보어 내부에서 축을 따라 후방으로 고정되며 반경 방향 축을 따라 길이 방향 축으로 상대적 운동이 가능한 전방면을 구비하며, 볼트와 너트 각각은 체결면을 구비한 체결부를 가지며, 볼트는 해제면을 구비한 해제부를 추가로 가지며, 원뿔 중심선은 작동 볼트의 체결면의 중심선과 축을 공유하는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 25 항에 있어서, 원뿔의 체결가능면은 원뿔 중심선의 후방 위치로부터 체결가능한 천공부를 연결하는 원뿔 주위로 부분적으로 연장되는 특징으로 하는 툴홀더.
제 28 항에 있어서, 원뿔의 체결가능면은 5° 내지 80° 사이의 접촉각(C)을 이루는 반경방향 선에 의해 경계를 이루는 원뿔 중심선의 원뿔부를 따라 후방으로 연장되는 특징으로 하는 툴홀더.
제 29 항에 있어서, 각(C)는 약 50° 내지 60° 사이인 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 28 항에 있어서, 체결가능면의 일부가 아닌 체결가능한 천공부의 부분은 작동 볼트의 체결면으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 22 항에 있어서, 해제가능면은 작동 볼트 중심선의 전방에 위치되는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 32 항에 있어서, 해제가능면은 원뿔형인 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 33 항에 있어서, 해제가능한 원뿔은 작동 볼트의 해제면의 중심선과 축을 공유하는 중심선을 가지며, 생크의 해제가능한 천공부와 해제가능한 천공부의 중심선의 후방 영역의 볼트의 해제면 사이에는 간격이 존재하는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 33 항에 있어서, 해제가능한 원뿔은 해제가능한 볼트의 해제면의 중심선 과 오프세트된 중심선을 가지며, 생크의 체결가능한 천공부와 해제가능한 천공부의 후방 영역의 볼트의 해제면 사이에는 간격이 존재하는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 35 항에 있어서, 작동 볼트 중심선의 전방에서 툴홀더의 해제가능면과 볼트의 해제면 사이의 접촉이 일어나는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
제 22 항에 있어서, 툴홀더 생크는 원뿔인 것을 특징으로 하는 툴홀더.
지지부재를 보어에 설치하는 툴홀더에 있어서, 툴홀더는

(a) 절삭 툴이 장착되는 전방 단부와;

(b) 후방 접촉면에 인접하여 연결된 전방 단부로부터 후방으로 연장되며

(i) 해제가능면을 구비한 해제가능부와;

(ii) 생크에 대하여 원주방향으로 이격된 천공부에 의해 형성된 체결가능면을 구비한 한 쌍의 체결가능부를

가지는 생크를 포함하여;

(c) 체결가능부의 체결가능면은 5° 내지 80°사이의 접촉각(C)을 이루는 반경방향 선에 의해 경계지워진 원뿔 중심선의 후방으로 원뿔부를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 툴홀더.
툴 지지부재의 보어 내부에 툴홀더를 설치하는 결합체로서, 상기 결합체는

(a) 툴 지지부재와;

(b) 절삭 툴이 장착되는 전방 단부와, 후방 접촉면에 인접하여 연결되어 전방 단부로부터 후방으로 연장되는 생크를 구비한 툴홀더를 구비하며,

상기 툴 지지부재는

(i) 보어가 전방면을 횡단하며 툴홀더의 생크를 수용하도록 그로부터 후방으로 연장되는 전방면 및 보어와;

(ii) 툴 지지부재 내에 위치되며 볼트 체결면을 가진 볼트 체결부를 구비한 제 1 단부를 가지는 작동 볼트와;

(iii) 툴 지지부재 내에 회동가능하게 고정되고 작동 볼트의 제 2 단부에 결합되며 너트 체결면을 가진 너트 체결부를 가지는 작동 너트를 구비하며,

상기 생크는

(i) 볼트 해제면에 의해 연결가능한 해제가능면을 구비한 해제가능부와;

(ii) 생크에 대하여 원주 방향으로 이격된 천공부에 의해 형성되며 볼트 및 너트 체결면에 의해 연결가능한 체결면을 구비한 한 쌍의 체결가능부를 구비하는 것을 특징으로 하는 결합체.
제 39 항에 있어서, 작동 볼트는 툴 지지부재에 반경방향으로 축을 따라 위치되며, 작동 볼트의 체결면은 반경방향 축의 후방 영역의 생크의 체결가능면을 연 결하는 것을 특징으로 하는 결합체.
제 39 항에 있어서, 작동 볼트는 툴 지지부재 길이방향 축에 반경방향으로 축을 따라 위치되며, 작동 볼트의 해제면은 반경방향 축의 전방 영역의 생크의 해제가능면을 연결하는 것을 특징으로 하는 결합체.
제 39 항에 있어서, 툴 홀더 생크는 원뿔형이며, 툴 지지부재는 생크를 수용하도록 일치되는 것을 특징으로 하는 결합체.
제 42 항에 있어서, 툴홀더 생크와 툴 지지부재는 0.0002 - 0.0010 인치 사이의 반경 인터퍼런스를 가지는 인터퍼런스 결합으로 맞물리는 것을 특징으로 하는 결합체.
제 43 항에 있어서, 반경 인터퍼런스는 0.0004 - 0.0008 인치 사이인 것을 특징으로 하는 결합체.
제 39 항에 있어서, 툴 홀더의 체결가능면의 쌍은 공통의 체결가능한 원뿔 중심선을 가지는 원뿔형인 것을 특징으로 하는 결합체.
제 45 항에 있어서, 체결가능면은 원뿔 중심선의 후방에 위치되는 것을 특징 으로 하는 결합체.
제 45 항에 있어서, 작동 볼트와 작동 너트의 체결면은 공통의 체결 원뿔 중심선을 구비한 원뿔형이며, 체결가능한 원뿔 중심선은 체결 원뿔 중심선과 축을 공유하는 것을 특징으로 하는 결합체.
제 47 항에 있어서, 툴홀더의 체결가능면의 원뿔은 작동 너트 및 볼트의 체결면의 원뿔과 일치하여, 생크는 예정된 반경 방향 위치의 길이 방향 축에 대하여 확실하게 위치되는 것을 특징으로 하는 결합체.