KR100872390B1 - 연결 요소 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공구 부품의 길이 방향으로 정향되는 나사 스핀들(7)에 의해 서로 체결되는 2개의 공구 부품간의 연결 요소(1)를 개시한다. 나사 스핀들은 공구 부품에 있는 나사 섹션(17, 19)과 연동하는 대향 나사 섹션(13, 15)을 구비한다. 본 발명에 따른 연결 요소(1)는 나사 스핀들(7)의 하나 이상의 단부 구역에 쇼울더(63)가 마련되고, 이 쇼울더(63)의 외경이 해당 나사 섹션(17)의 내경보다 작은 것을 그 특징으로 한다.
Description
단일의 첨부 도면 도 1은 본 발명에 따른 연결 요소의 분해도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
3 : 공구 홀더
5 : 공구 헤드
7 : 나사 스핀들
13, 14 : 나사 스핀들의 나사 섹션
17, 19 : 공구 부품의 나사 섹션
31, 51 : 리세스
63, 65 : 쇼울더
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 2개의 공구 부품간의 연결 요소에 관한 것이다.
본 명세서에서 언급되는 유형의 연결 요소는 공지되어 있는 것이다. 이러한 연결 요소는 2개의 공구 부품을 서로 체결시키는 역할, 예컨대 공작 기계의 바로 일부일 수 있거나 그 자체가 공작 기계에 넣어져 그곳에 고정되는 공구 홀더를 공구 헤드에, 공구 홀더를 중간 부품에, 2개의 중간 부품을 서로에, 및/또는 중간 부품을 공구 헤드에 각각 체결시키는 역할을 한다. 이와 같이 공구 부품을 체결시키는 데는 대향 나사 섹션을 구비한 나사 스핀들을 사용한다. 이러한 나사 스핀들은 서로 체결되는 공구 부품의 나사 섹션에 맞물린다. 나사 스핀들을 회전 이동시키면, 나사 스핀들이 2개의 공구 부품을 함께 끌어당겨 그들이 서로 확실하게 접하도록 하기 때문에 그 공구 부품이 서로 견고하게 체결된다.
2개의 공구 부품을 서로 체결하기 전에, 나사 스핀들이 공구 부품 중 어느 하나에 얼마만큼 나사 결합되고, 이로써 정해진 대로의 조임 고정력을 생성할 수 없기 때문에, 종종 2개의 공구 부품의 체결이 최적으로 이뤄지지 않게 되는 것으로 판명되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 2개의 공구 부품의 정해진 대로의 조임 고정을 보장하는 2개의 공구 부품간의 연결 요소를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 언급된 특징을 갖는 연결 요소를 제안한다. 이 연결 요소는 2개의 공구 부품을 체결시키는 역할을 하는 나사 스핀들이 하나 이상의 단부 구역에서 쇼울더를 구비하고, 이 쇼울더가 해당 공구 부품에 마련된 나사 섹션에 맞물릴 수 있는 것을 그 특징으로 한다. 이를 위해, 쇼울더는 그 외경이 해당 나사 섹션의 내경보다 작게 형성된다. 2개의 공구 부품을 체결시킬 경우, 나사 스핀들은 공구 부품 중 어느 하나 내에 삽입될 수 있으므로, 쇼울더는 공구 부품의 나사 섹션에 맞물리고, 나사 스핀들은 정해진 출발 위치에 배치되며 필요에 따라서는 그 위치에 유지된다. 이제, 이와 같이 나사 스핀들이 제1 공구 부품 내에 삽입되어 정해진 위치에 유지되어 있는 동안에, 제2 공구 부품을 제1 공구 부품에 끼워 넣고 나사 스핀들에서 회전시킬 수 있다. 이에 의해, 나사 스핀들의 대향 나사 섹션이 해당 공구 부품의 나사 섹션에 맞물림으로써, 공구 부품이 서로에 대해 확실하게 압박되고 서로 체결된다. 2개의 공구 부품을 체결시킬 때에 나사 스핀들은 쇼울더에 의해 정해진 위치에 배열된다. 즉, 제2 공구 부품을 제1 공구 부품에 끼워 넣기 전에, 나사 스핀들을 적어도 약간 제1 공구 부품 내에 나사 결합시켜 그 위치를 잃지 않게 유지시킬 필요가 없게 된다. 따라서, 나사 스핀들의 정해진 출발 위치가 얻어지고, 연결 요소의 구역에서 정해진 대로의 조임 고정이 이뤄진다.
나사 스핀들은 양 단부에서 쇼울더를 구비하고, 서로 체결되는 공구 부품의 해당 나사 섹션에 상기 쇼울더가 맞물리는 연결 요소의 실시예가 특히 바람직하다. 이를 위해, 본 실시예에서도 역시 쇼울더의 외경이 해당 나사 섹션의 내경보다 작게 형성되도록 조치한다. 나사 스핀들의 양 단부에 마련되는 쇼울더에 의해, 공구 부품이 용이하게 서로 끼워질 수 있으며, 어느 쪽의 공구 부품에서도 나사 스핀들이 정해진 출발 위치를 확실하게 취하게 된다.
이하, 본 발명을 단일의 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명한다. 이 도면은 분해된 상태의 연결 요소를 뵤여준다.
첨부 도면에 도시된 연결 요소(1)는 여기에서 공구 홀더(3)로서 형성된 제1 공구 부품과, 여기에서 공구 헤드(5)로서 형성된 제2 공구 부품을 구비한다. 이들 2개의 공구 부품 사이에는, 즉 공구 홀더(3)와 공구 헤드(5)와의 사이에는, 공구 부품의 길이 방향으로 정향된, 즉 본 실시예에서 공구 홀더(3)의 중심 축선(9)과 공구 헤드(5)의 중심 축선(11)에 대해 동축상에 정향된 나사 스핀들(7)이 위치하게 된다. 나사 스핀들(7)은 대향하는 2개의 나사 섹션(13, 15)을 구비하는데, 이 나사 섹션(13, 15)은 수나사로서 형성되어, 공구 홀더(3) 및 공구 헤드(5)에 암나사로서 형성된 나사 섹션(17, 19)과 각각 연동한다. 공구 헤드(5)는 바람직하게는 원추형으로 형성되고 유지용 원추체(retaining cone)로도 지칭되는 돌출부(21)를 구비하는데, 이 돌출부(21)는 공구 헤드의 본체(23)로부터 좌측으로 테이퍼진 후, 원통형 섹션(25)으로 전환된다. 본체(23)에는 돌출부(21)를 둘러싸는 지지면(27)이 마련된다.
이에 상응하게, 공구 홀더(3) 또는 그 본체(29)에는 나사 스핀들(7)의 일부는 물론 공구 헤드(5)의 일부도 수납하는 리세스(31)가 마련된다. 리세스(31)는 우측으로부터 좌측으로 테이퍼진 제1 원추형 섹션(33)을 구비하는데, 이 제1 섹션(33)은 연결 요소(1)가 조립된 상태에서 돌출부(21)가 그에 확실하게 접하도록 하는 크기로 된다. 또한, 공구 헤드(5)의 원통형 섹션(25)을 수납하는 제2 원통형 섹션(35)이 마련된다. 제2 섹션(35)에 연접하는 제3 섹션(37)에는 나사 스핀들(7)의 좌측 나사 섹션(13)과 연동할 수 있는 나사 섹션(17)이 마련된다. 나사 섹션(17)에는 제4 원통형 섹션(38)이 연접한다. 끝으로, 리세스(31)는 관통 개구부(39)를 또한 구비하는데, 이 관통 개구부(39)를 통해 공구가 리세스(31) 내로 도입되어 나사 스핀들(7)을 회전 이동시키게 된다. 예컨대, 나사 스핀들(7)에 있는 대응 홈(41)에 맞물리는 다각형 키가 사용될 수 있다. 끝으로, 공구 홀더(3)로서 형성된 제1 공구 부품의 본체(29)에는 냉각제 채널(43)이 마련되어 그 냉각제 채널(43)에 윤활제의 역할도 하는 냉각제가 공급될 수 있다.
도면에는 단지 공구 헤드(5)가 공작물의 절삭 가공에 사용되는 커터 팁(45)을 구비할 수 있는 것으로 도시되어 있다. 이 공구 헤드가 어떻게 구성되는지는 본 발명과 무관하므로, 본 명세서에서는 그에 관해 상세히 다루지 않기로 한다. 냉각제 채널(43)은 연결 요소(1)가 조립된 상태에서 냉각제가 가능한 한 커터 팁(45)의 구역으로 배출되어 가공 구역을 냉각시키고 윤활하도록 배치된다.
공구 부품간의 정확한 위치 설정 또는 정향을 보장하기 위해, 공구 홀더(3)의 표면에 있는 링형 지지면(47)과 연동하는 링형 지지면(27)에 하나 이상의 위치 설정 핀이 마련된다. 그 외에도, 공구 헤드(5)의 원통형 섹션(25)에 하나 이상의 단부면(end face)(49)이 마련될 수도 있는데, 이 단부면(49)은 공구 홀더(3)의 제2 원통형 섹션(35)의 구역에 있는 대응 단부면(도시 생략)과 연동하여 공구 부품간의 회전 정향을 미리 정한다. 아울러, 지지면은 공구 홀더(3)에 도입된 토크를 확실하게 공구 헤드(5)에 전달하여 양호한 동반 회전을 보장하는 역할도 한다.
공구 헤드(5)의 돌출부(21) 및 본체(23)에도 역시 나사 스핀들(7)을 수납하는 역할을 하는 리세스(51)가 마련된다. 이 리세스의 제1 섹션(53)은 암나사(19)를 포함한다. 제1 섹션(53)에는 제2 원통형 섹션(55)이 연접한다. 끝으로, 리세 스(51)가 관통 개구부(57)로 이어질 수 있고, 이 관통 개구부(57)는 공구 헤드(5)의 단부면(59)까지 연장되어 리세스(51)로의 출입구를 형성하며, 이 출입구를 통해 나사 스핀들(7)에 도달될 수 있음이 첨부 도면에 제시되어 있다. 예컨대, 여기에서도 역시 나사 스핀들(7)의 홈(61)에 맞물리는 다각형 키를 삽입하여 나사 스핀들(7)을 회전시킬 수 있다.
나사 스핀들(7)은 하나 이상의 단부 구역에 제1 쇼울더(63)를 구비하는데, 이 쇼울더(63)의 외경은 암나사로서 형성된 나사 섹션(17)에 맞물릴 수 있도록 선택된다. 이 외경은 나사 스핀들(7)을 리세스(31) 내에 삽입했을 때에 쇼울더(63)가 나사 섹션(17)에 유지되도록 나사 섹션(17)에 맞게 조정되는 것이 바람직하다. 도면에 도시된 연결 요소(1)의 실시예에서는 나사 스핀들(7)이 양 단부에 쇼울더를 구비한다. 즉, 본 실시예에서는 공구 헤드(5)의 나사 섹션(19) 내에 삽입되어 가능한 한 그곳에 유지될 수 있도록 그 외경이 설계되는 제2 쇼울더(65)가 마련된다. 이에 의해, 나사 스핀들(7)을 공구 부품 중 어느 하나에 삽입하는 것이 가능한데, 그 경우에 나사 스핀들(7)을 삽입된 위치에 고정시키는 미세한 유지력이 나타나게 된다.
제1 쇼울더(63) 및 제2 쇼울더(65)는 각각의 나사 섹션(13 또는 15)에 바로 연접한다. 즉, 쇼울더(63)가 나사 섹션(17)에 삽입되면, 나사 스핀들(7)의 수나사가 공구 홀더(3)의 암나사에 접촉하여 나사 스핀들(7)이 정해진 출발 위치를 취하게 된다. 마찬가지로, 제2 쇼울더(65)를 나사 섹션(19)에 삽입하면, 나사 섹션(15)의 수나사가 나사 섹션(19)의 암나사에 접촉하여 공구 헤드(5)의 경우에도 역시 나사 스핀들(7)이 정해진 출발 위치를 취하게 된다.
즉, 연결 요소(1)의 조립 시에 나사 스핀들(7)은 공구 부품 중 어느 하나, 예컨대 공구 홀더(3)에 삽입되는데, 그 때에 제1 쇼울더(63)는 나사 섹션(17)에 배치된다. 그 후, 연결 요소(1)의 제2 공구 부품, 즉 본 실시예에서는 공구 헤드(5)가 제1 공구 부품, 즉 공구 홀더(3)에 체결되는데, 이 때에 공구 헤드(5)의 돌출부(21)가 원통형 섹션(25)과 함께 공구 홀더(3)의 리세스(31)내로 삽입된다. 그 과정에서, 나사 스핀들(7)의 제2 쇼울더(65)는 공구 헤드(5)의 나사 섹션(19) 내로 들어가서 나사 섹션(15)이 나사 섹션(19)에 접할 때까지 나사 스핀들(7)을 안내하게 된다. 이로써, 나사 스핀들(7)이 양쪽에서 모두 정해진 출발 위치를 취하게 되기 때문에, 나사 스핀들(7)을 단단히 조일 때에 그것이 잘못 기울어져서 나사를 손상시키는 일이 발생하지 않게 된다. 이러한 정해진 출발 위치는 쇼울더(63 또는 65) 중 어느 하나만이 존재할 경우에도 이미 실현될 수 있는 것임이 명백하다. 그러나, 공구 부품을 연결 요소(1)의 구역에서 체결할 때에도 어느 정도의 안내성을 보장하게 되는 2개의 쇼울더(63, 65)가 나사 스핀들(7)에 마련되는 경우에 공구 부품의 결합이 매우 용이해진다.
어느 경우든지, 연결 요소(1)를 조립하는 동안에 나사 스핀들(7)은 공구 부품 중의 하나에 확실하게 유지된다. 그러고 나면, 관통 개구부(39, 57) 중 어느 하나를 통해 적절한 공구로 나사 스핀들(7)을 회전시킬 수 있고, 그에 따라 나사 스핀들(7)의 나사 섹션(13, 15)이 공구 부품, 즉 공구 홀더(3) 및 공구 헤드(5)의 나사 섹션(17, 19)에 맞물리게 되며, 이들 공구 부품을 중심축(9, 11)의 방향에 있어서 서로를 향해 이동시킨다. 이로써, 공구 헤드(5)의 돌출부(21)가 공구 헤드(3)의 제1 섹션의 구역에 유지된다. 공구 홀더(3)에 대한 공구 헤드(5)의 정해진 회전 위치는 돌출부(21)의 단면(49)에 의해 미리 정해진다.
나사 스핀들(7)을 계속해서 조이면, 최종적으로 공구 헤드(5)의 지지면(27)이 공구 홀더(3)의 지지면(47)에 확실하게 접하게 된다.
공구 부품이 지지면(27, 47)의 구역에서 접촉하게 됨으로써 연결 요소의 구역에서 높은 강성이 얻어지게 된다. 또한, 제1 섹션(33)에서는 공구 부품의 간단하고 매우 정확한 센터링이 돌출부(21)에 의해서 보장된다. 아울러, 연결 요소(1)가 매우 콤팩트하고 간결하게 구성된다. 이는 직경이 10 ㎜ 이하인 공구에서도 실현될 수 있다.
연결 요소(1)를 완전히 나사 결합시킨 상태에서는 공구 부품의 내부에 배치되는 나사 스핀들(7)이 보강재를 형성하게 된다. 이는 나사 스핀들(7)의 쇼울더(63, 65)가 공구 부품의 대응 섹션에 견고하게 접함으로써 더욱 증진된다. 예컨대, 나사 스핀들(7)의 쇼울더(63)는 공구 홀더(3)의 제4 원통형 섹션(38)에, 그리고 쇼울더(65)는 공구 헤드(5)의 제2 원통형 섹션(55)에 확실하게 끼워 맞춰져 스너그 피트(snug fit)와 유사한 결합을 제공함으로써 연결 요소(1)를 안정화시키게 된다.
전술한 바와 같이, 연결 요소(1)는 공구 홀더를 공구 헤드에 체결시키는 영역에서만이 아니라, 2개의 중간 부품간의 체결 영역 또는 공구 홀더와 중간 부품간의 체결 영역 및 공구 헤드와 중간 부품간의 체결 영역에 제공될 수 있다. 즉, 이러한 연결 요소는 공구의 모듈식 구성에 최적으로 사용될 수 있다. 정해진 회전 위치에 의거하여 하나의 공구 부품으로부터 다른 공구 부품으로 냉각제 채널이 연속될 수 있기 때문에, 매우 광범위한 변경 가능성이 주어진다. 냉각제/윤활제는 가공 요소 또는 커터 팁(45)에까지 직접 도달될 수 있기 때문에, 연결 요소(1)는 소위 최소량 윤활과 관련지어서도 사용될 수 있다.
본 발명에서는 연결 요소(1)가 간단하게 구현될 수 있다는 것이 핵심적이다. 즉, 나사 스핀들(1)은 단지 체결되는 공구 부품 중 하나에 삽입되고 쇼울더(63 또는 65)에 의해 그곳에 확실하게 유지되기만 하면 된다. 또한, 나사 스핀들(7)의 나사 섹션은 해당 공구 부품의 나사 섹션에 대해 정해진 출발 위치에 정렬된다. 그리고 나서, 특히 나사 스핀들에 2개의 쇼울더가 마련된 경우에는, 제2 공구 부품을 나사 스핀들 상에 간단한 방식으로 끼워 넣어서 제2 공구 부품도 또한 해당 쇼울더에 의해 안내될 수 있다. 끝으로, 연결 요소(1)의 2개의 공구 부품은 나사 스핀들이 양쪽에서 모두 정해진 출발 위치를 취하도록 체결된다. 이제, 나사 스핀들(7)을 회전시키면, 이 나사 스핀들(7)의 나사 섹션(13, 15)이 동시에 2개의 공구 부품, 즉 공구 홀더(3)와 공구 헤드(5)의 나사 섹션(17, 19)에 맞물리게 된다. 나사 섹션(17, 19)의 다른 측의 공구 부품에는 중공 공간이 또한 존재하는데, 이 중공 공간은 나사 스핀들(7)이 조여진 상태에서 쇼울더(63, 65)를 수납하고, 필요에 따라서는 전술된 바와 같이 연결 요소(1)를 안정화시킬 수 있도록 한다. 이러한 중공 공간은 공구 홀더(3)에서는 리세스(31)의 제4 섹션(38)이고 공구 헤드(5)에서는 리세스(51)의 제2 섹션(55)이다. 즉, 연결 요소(1)의 조립 시에 나사 스핀들과 공구 부품간의 나사 결합이 아직 완결되지 않은 동안에는 나사 스핀들(7)이 공구 부품의 어느 것에서도 멈춰 서지 않는다. 따라서, 어떤 경우에도 공구 부품이 지지면(27, 47)의 구역에서 최대의 힘으로 서로 압박되는 것이 보장되게 된다.
나사 스핀들(7)의 2개의 나사 섹션(13, 15)은 첨부 도면에 도시된 바와 같이 동일한 외경으로 형성되고, 역시 그 내경이 동일한 2개의 공구 부품의 나사 섹션(17, 19)과 연동하게 된다.
그러나, 나사 스핀들의 다른 실시예에서는 나사 섹션(13, 15)의 외경이 서로 다른 크기로 형성될 수도 있다. 나사 스핀들(7)의 제1 회전 방향으로 나사 스핀들(7)을 회전시킬 때에 공구 부품이 서로 끌어당겨지고, 나사 스핀들(7)의 제2 회전 방향으로 나사 스핀들(7)을 회전시킬 때에 공구 부품을 서로 멀어지게 이동시키는 것을 보장하기 위해, 나사 섹션은 필연적으로 서로 다른 회전 방향을 갖는다. 즉, 연결 요소(1)의 조립 시에 나사 스핀들(7)을 올바른 정향으로 공구 부품 내에 삽입하여, 오른 나사를 갖는 나사 섹션이 역시 오른 나사를 갖는 나사 섹션과 연동하도록 해야 한다. 마찬가지로, 왼 나사도 역시 왼 나사와 서로 조합되어야 한다. 나사 스핀들(7)의 나사 섹션(13, 15)이 서로 다른 나사 직경으로 형성될 경우에는 나사 스핀들(7)의 잘못된 정향이 용이하게 방지될 수 있다. 이와 상응하게, 쇼울더(63, 65)의 치수를 나사 섹션에 맞게 설정하여, 외경이 보다 큰 나사 섹션이 외경이 보다 큰 쇼울더를 구비하도록 함은 물론이다. 즉, 그럼으로써 외경이 보다 큰 나사 섹션의 쇼울더가 작은 나사의 나사 섹션 내에 삽입될 수 없게 된다. 이와 같은 방식으로, 연결 요소(1)의 조립 시에 나사 스핀들(7)의 올바른 정향이 용이하게 지켜질 수 있어 나사의 손상을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 연결 요소에서는 나사 스핀들의 하나 이상의 단부에 쇼울더가 마련됨으로써, 나사 스핀들을 공구 부품 내에 삽입했을 때에 이 쇼울더에 의해 나사 스핀들의 나사 섹션이 정해진 출발 위치를 취하게 되어 미리 정해진 대로의 조임 고정을 보장할 수 있게 된다.
Claims (9)
- 2개의 공구 부품이 공구 부품의 길이 방향으로 정향되는 나사 스핀들에 의해 서로 체결되고, 이 나사 스핀들은 공구 부품에 있는 나사부와 연동하는 대향 나사 섹션을 구비하는 것인 2개의 공구 부품 간의 연결 요소로서,나사 스핀들(7)의 하나 이상의 단부 구역에는 하나 이상의 보호 쇼울더(63)가 마련되고, 이 보호 쇼울더(63)의 외경은 해당 나사부(17)의 내경보다 작으며,상기 하나 이상의 보호 쇼울더는 동일 축선을 중심으로 하면서 축방향 내측으로 연장된 개구를 가지고, 이 개구는 상기 하나 이상의 보호 쇼울더가 공구 부품 내에 삽입될 때 상기 나사 스핀들의 회전에 영향을 미치며 축방향으로 배치되는 공구를 수용하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 연결 요소.
- 제1항에 있어서, 나사 스핀들(7)은 양 단부에 쇼울더(63, 65)를 구비하고, 이 쇼울더(63, 65)의 외경은 해당 나사 섹션(17, 19)의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 연결 요소.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 나사 스핀들(7)의 나사 섹션(13, 15)은 반대 방향으로 정향되고, 공구 부품의 대응 나사 섹션(17, 19)에 배속되는 것을 특징으로 하는 연결 요소.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 나사 스핀들(7)의 나사 섹션(13, 15)은 서로 다른 외경을 갖고, 공구 부품의 나사 섹션(17, 19)은 상기 외경에 상응하게 맞춰진 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 연결 요소.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 나사 스핀들(7)의 하나 이상의 쇼울더(63, 65)는 해당 나사 섹션(17, 19)의 내경에 맞게 형성되는 것을 특징으로 하는 2개의 공구 부품의 연결 요소.
- 제3항에 있어서, 나사 스핀들(7)의 나사 섹션(13, 15)은 서로 다른 외경을 갖고, 공구 부품의 나사 섹션(17, 19)은 상기 외경에 상응하게 맞춰진 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 연결 요소.
- 제3항에 있어서, 나사 스핀들(7)의 하나 이상의 쇼울더(63, 65)는 해당 나사 섹션(17, 19)의 내경에 맞게 형성되는 것을 특징으로 하는 2개의 공구 부품의 연결 요소.
- 제4항에 있어서, 나사 스핀들(7)의 하나 이상의 쇼울더(63, 65)는 해당 나사 섹션(17, 19)의 내경에 맞게 형성되는 것을 특징으로 하는 2개의 공구 부품의 연결 요소.
- 제6항에 있어서, 나사 스핀들(7)의 하나 이상의 쇼울더(63, 65)는 해당 나사 섹션(17, 19)의 내경에 맞게 형성되는 것을 특징으로 하는 2개의 공구 부품의 연결 요소.
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