KR102284552B1 - 클램핑 디바이스 - Google Patents

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키엘 엔그룬드
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산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

본 발명은 후방 단부에 맞물림 보어가 형성된 공구 홀더 섕크 (12) 를 해제 가능하게 홀딩하기 위한 클램핑 디바이스에 관한 것이다. 클램핑 디바이스는, 공구 홀더 섕크를 수용하기 위한 탑재 보어를 구비하는 하우징 (13); 하우징 내에서 왕복 이동 가능하게 탑재되고, 공구 홀더 섕크의 맞물림 보어 내에서 맞물림 포메이션 (28) 과 맞물리게 되어 있는 맞물림 수단 (23) 이 전방 단부에 제공되어 있는 드로우바 (19) 로서, 상기 드로우바에는 드로우바를 통해 연장하는 드로우바 구멍 (27) 이 후방 단부에 형성되어 있는, 상기 드로우바 (19); 및 드로우바 구멍을 관통하여 연장하고 캠 포메이션 (29) 을 포함하는 캠 샤프트 (16) 를 구비한다. 캠 샤프트는 하우징에서 회전 가능하게 저널링되고 또한 캠 샤프트의 회전 시에 캠 포메이션에 의해 하우징에 대하여 드로우바에 축방향 변위를 부여하게 된다. 캠 샤프트 (16) 는 리세스 (30) 에 의해 이격되어 있는 두 개의 동일한 캠 포메이션들 (29) 을 포함하고, 드로우바는 캠 샤프트의 회전 시에 캠 샤프트의 리세스에서 각각 끼움맞춤하는 구멍 (27) 의 각 측에서의 리지 (36) 가 구멍의 내측에 형성되어 있다.

Description

클램핑 디바이스{A CLAMPING DEVICE}
본 발명은 후방 단부에 맞물림 보어가 형성된 공구 홀더 섕크를 해제 가능하게 홀딩하기 위한 클램핑 디바이스에 관한 것으로:
전방으로 향하는 표면, 및 공구 홀더 섕크를 수용하기 위해 상기 전방으로 향하는 표면과 교차하고 상기 전방으로 향하는 표면으로부터 후방으로 연장하는 탑재 보어를 구비하는 하우징;
하우징 내에서 왕복 이동 가능하게 탑재되고 공구 홀더 섕크의 맞물림 보어 내에서 맞물림 포메이션과 맞물리도록 되어 있는 맞물림 수단이 전방 단부에 제공되어 있는 드로우바로서, 상기 드로우바는 드로우바의 길이방향 축에 관하여 가로지르는 방향으로 드로우바를 관통하여 연장하는 드로우바 구멍이 후방 부분에 형성되어 있는, 상기 드로우바; 및
드로우바 구멍을 통해 연장하고 캠 포메이션을 포함하는 캠 샤프트로서, 상기 캠 샤프트는 하우징에서 회전 가능하게 저널링되어, 캠 샤프트의 회전 시에 캠 포메이션에 의해 하우징에 대해 드로우바에 축방향 변위를 부여하게 되는, 상기 캠 샤프트를 포함한다.
도입부에서 전술된 바와 같은 클램핑 디바이스들은 충분히 공지되어 있고, 제조업 내에서 여러 재료들의 작업편들을 기계가공는 상이한 종류들의 공구들을 홀딩하기 위해 폭 넓게 사용되고 있다. 클램핑 디바이스는 예를 들어 드릴 또는 밀링 공구를 홀딩하기 위해 회전 가능한 스핀들에 대해 작동식으로 실행될 수도 있거나, 또는 예를 들어 선반용 공구 (lathe tool) 를 홀딩하기 위해 회전 불가능해질 수도 있다.
이러한 종류의 클램핑 디바이스가 갖는 일 중요한 이점은, 클램핑 디바이스가 간단하게는 캠 샤프트를 약 100 °내지 200°만큼 회전시킴으로써 공구의 재빠른 클램핑을 허용하고, 이는 공구가 큰 힘에 의해 하우징의 탑재 보어 내로 당겨지며, 그럼으로써 클램핑 디바이스에 의해 단단하게 홀딩되는 것을 초래하게 된다. 또한, 공구의 해제는 반대 방향으로 캠 샤프트를 회전시킴으로써 용이하게 그리고 재빨리 실시될 수 있다. 보통, 하우징의 보어뿐만 아니라 공구 홀더 섕크는 약간 원뿔로 만들어져서, 공구로부터 후방으로 축 방향으로 테이퍼링 (tapering) 된다. 이러한 방식으로, 공구와 클램핑 디바이스 사이의 연결에는 또한 전적으로 어떠한 유극도 없을 수 있으며, 이는 공구가 공구에 의한 고정밀 기계가공을 허용하는 정확한 위치 내에 홀딩되는 것을 초래하게 된다.
하지만, 이러한 종류의 종래 기술의 클램핑 디바이스들이 갖는 일 단점은, 드로우바가 비교적 큰 단면 치수를 갖게 되어서, 주로 사용되는 공구 홀더 섕크의 원하는 단면 측정치로 하우징의 전방 단부로부터 하우징의 보어를 관통하여 삽입될 수 없다는 것이다. 그 이유는, 드로우바가 이러한 큰 단면 치수를 가져야하기 때문에, 즉 드로우바 구멍이 클램핑 및 해제 동안 캠 샤프트의 회전을 실시하는 작동자에 대한 원하는 힘의 감소 및 캠 샤프트의 원하는 변위를 제공하기 위하여 충분한 크기의 캠 포메이션을 갖는 캠 샤프트를 수용해야 하기 때문이다. 하지만, 공구 홀더 섕크를 섕크 보어 내로 당기는 원하는 힘을 견디기 위해 드로우바의 충분한 인장 강도를 보장하기 위하여, 드로우바 구멍을 둘러싸는 드로우바의 남은 레그 부분들은 충분한 단면 치수로 만들어져야 한다. 클램핑 디바이스의 종래 기술 디자인의 예는 이하의 본 발명의 상세한 설명과 관련하여 더 상세하게 설명될 것이다. 따라서, 클램핑 디바이스의 조립 시에 드로우바를 제 위치에 위치시키기 위해, 드로우바는 현재까지 클램핑 디바이스의 후방 단부로부터 삽입되거나, 또는 섕크 보어 슬리브는 드로우바가 전방 단부로부터 하우징 내로 삽입된 후 클램핑 디바이스의 전방 단부에 탑재된다. 이러한 결과는, 클램핑 디바이스의 전반적인 치수들이 원하는 만큼 작고 슬림하게 만들어질 수 없다는 것이다. 다른 결과는, 재료 비용과 조립 비용에 관하여, 제조에 대해서는 클램핑 디바이스가 더 비싸게 되는 여분의 탑재 상세부들을 클램핑 디바이스가 포함한다는 것이다.
본 발명의 목적은, 드로우바가 하우징의 전방 단부로부터 하우징의 보어를 통해 하우징 내로 삽입 가능한 클램핑 디바이스를 제공하는 것이다. 적어도 이 목적은 청구항 1 에 따른 클램핑 디바이스에 의해 달성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 드로우바가 다소 작은 전체 단면 치수로 만들어질 수 있어서, 하우징의 전방 단부로부터 하우징 보어를 관통하여 삽입될 수 있다는 것을 기초하여 이해된다. 이는, 종래 기술의 클램핑 디바이스들과 같은 단일의 연속 캠 포메이션 대신에, 캠 포메이션을 두 개의 별개의 캠 포메이션들로 나누는 리세스가 캠 샤프트에 제공되어 있다는 점에서 달성된다. 이러한 방식으로, 드로우바의 길이 방향으로 보강 리지를, 드로우바의 전방 부분과 후방 부분으로 서로 연결하는 두 개의 레그 부분들의 내측 표면에 제공하는 것은 가능하고, 상기 리지들은 캠 샤프트의 회전 시에 캠 포메이션들 사이의 리세스 내에 끼움장착된다. 드로우바의 구조상 강도에 대한 이러한 리지들로부터의 기여로 인해, 드로우바의 전체 단면 치수는 매우 작아질 수 있어서, 드로우바가 하우징의 전방 단부로부터 하우징 보어를 통해 삽입될 수 있다. 드로우바를 관통한 캠 샤프트의 구멍은 축 방향에 수직한 방향보다 축 방향으로 더 큰 자유 공간이 형성될 수 있어서, 캠 샤프트의 가장 큰 치수는 구멍을 관통한 캠 샤프트의 삽입 동안 축 방향으로 배향될 수 있다.
본 발명이 청구 범위 내에서 여러 상이한 방식들로 다양해지고 수정된다는 것은 자명하다. 예를 들어, 이하에서 설명되고 도시되는 본 발명의 예시적인 실시형태에서, 클램핑 디바이스의 탑재 보어는 원뿔형으로 형성되고, 유사하게 형상화된 탑재 섕크를 구비하는 공구 홀더를 클램핑하기 위해 다소 "삼각형" 또는 다각형 형상의 단면을 가진다. 하지만, 탑재 보어는 다른 유형들의 탑재 섕크들을 클램핑하기 위해 상이한 형상을 또한 가질 수 있다. 게다가, 예시적인 실시형태에서, 클램핑 디바이스의 드로우바에는 전방 단부에서 별개의 분리 가능한 볼트가 제공되어 있다. 이는 그 중에서도 드로우바를 관통한 냉각 매체용 유체 채널들을 더 쉽게 배치하게 하기 때문에 유리하다. 하지만, 드로우바는 물론 드로우바의 나머지와 통합되는 적합한 형상의 전방 배향된 스터드가 또한 형성되어 있을 수 있다.
이 출원을 통한 상세한 설명 및 청구항들에서, 용어 "전방으로" 은 클램핑 동안 공구 홀더 섕크가 삽입되는 탑재 보어의 외부 개구를 향한 방향 또는 위치를 나타내기 위해 사용된다. 유사하게, 용어 "후방" 또는 "후방으로" 는 탑재 보어의 외부 개구로부터 먼 방향 또는 위치를 나타내기 위해 사용된다.
종래 기술의 클램핑 디바이스의 실시형태뿐만 아니라, 본 발명에 따른 클램핑 디바이스의 예시적인 실시형태도 이하에서 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 내지 도 3 은 종래 기술의 클램핑 디바이스의 실시형태를 도시한다.
도 4 는 공구 홀더에 커플링된 본 발명에 따른 클램핑 디바이스의 사시도이다.
도 5 는 도 4 에 따른 확대 사시도이다.
도 6 은 클램핑 디바이스의 캠 샤프트의 사시도이다.
도 7 은 도 6 의 캠 샤프트를 아래에서 본 도면이다.
도 8 은 클램핑 디바이스의 드로우바의 사시도이다.
도 9 는 도 8 의 드로우바의 컷-오프된 사시도이다.
도 10 은 클램핑 디바이스의 하우징, 드로우바 및 캠 샤프트의 부분적으로 컷-스루 (cut-through) 된 사시도이다.
도 11 은 초기에 잠금되지 않은 단계에서 도 12 의 라인 XI-XI 를 따라서 클램핑 디바이스 및 공구 홀더를 관통한 길이방향 단면이다.
도 12 는 도 11 에 따른 측면도이다.
도 13 은 도 11 및 도 12 에 따른 부분적으로 컷-스루된 사시도이다.
도 14 는 작동되어 잠금된 단계에서 도 12 의 라인 XI-XI 를 따라서 클램핑 디바이스 및 공구 홀더를 관통한 길이방향 단면이다.
도 15 는 도 14 의 라인 XV 을 따르는 길이방향 단면이다.
도 16 은 도 14 의 라인 XVI 을 따르는 길이방향 단면이다.
도 17 은 도 14 의 라인 XVII-XVII 을 따르는 단면도이다.
도 18 은 해제되어 잠금되지 않은 단계에서 도 12 의 라인 XI-XI 를 따라서 클램핑 디바이스 및 공구 홀더를 관통한 길이방향 단면이다.
도 19 는 도 18 의 라인 XIX 을 따르는 길이방향 단면이다.
도 20 은 도 18 의 라인 XX 를 따르는 길이방향 단면이다.
종래 기술의 클램핑 디바이스의 상세한 설명
청구항 1 의 전제부에 따른 종래 기술의 클램핑 디바이스는 도 1 내지 도 3 을 참조함으로써 지금부터 간략하게 설명될 것이다. 이러한 종래 기술의 클램핑 디바이스는 예를 들어 선반용 공구 (lathe tool) 를 홀딩하기에 적합한 회전 불가능한 종류이다. 도 1 에서 명백한 바와 같이, 클램핑 디바이스 (1) 의 외부 하우징은 일반적으로 상자형이고, 개략적으로 도시된 공구 홀더 (2) 에 연결되어 도시된다. 도 2 는 클램핑 디바이스 내에 포함된 별개의 컴포넌트들을 모두 도시하는 클램핑 디바이스 및 공구 홀더의 확대 사시도이다. 컴포넌트들 중 하나는 보어 (4) 의 하우징으로 삽입되는 드로우바 (3) 이다. 드로우바 (3) 는, 공구 홀더가 클램핑 메커니즘에 단단하게 커플링된 잠금 단계와 공구 홀더가 클램핑 디바이스로부터 해제되는 해제 단계 사이에서 클램핑 메커니즘을 조절하고, 상기 클램핑 메커니즘의 기능은 본 명세서에서 설명되지 않는다. 클램핑 메커니즘의 조절은 하우징 내의 보어 (4) 의 축선 방향으로 드로우바 (3) 의 변위에 의해 실시된다. 드로우바의 변위는 캠 샤프트 (5) 를 회전시킴으로써 차례로 실시되고, 상기 캠 샤프트 (5) 는 하우징을 통해 그리고 드로우바의 구멍을 통해 연장하며, 상기 캠 샤프트 (5) 에는 드로우바를 후방으로 변위시키는 드로우바를 관통한 구멍의 후방 표면에 또는 드로우바를 그에 상응하게 전방으로 변위시키는 구멍의 전방 표면에 원하는 대로 작용할 수 있는 캠 포메이션 (cam formation) 이 제공되어 있다.
하지만, 잠금 캠 표면뿐만 아니라 해제 캠 표면을 포함하는 캠 포메이션으로 인해, 캠 샤프트는 다소 큰 단면 치수를 가질 것이고, 따라서 드로우바의 구멍은 캠 샤프트를 그의 캠 포메이션과 함께 수용하기 위하여 상응하게 큰 단면 치수로 형성되어야 한다. 그 결과, 드로우바는 다소 큰 단면 치수들로 형성될 것인데, 이는 드로우바의 전방 부분 및 후방 부분을 연결하고 또한 드로우바 구멍의 각각의 측에 위치되는 레그 부분들이 발생할 힘들을 견디기 위하여 특정한 단면 치수를 또한 가져야만 하기 때문이다. 이는, 통로가 너무 작아지기 때문에, 공구들 및 공구 홀더들에 대한 탑재 섕크들의 흔히 사용된 치수들로는 드로우바가 클램핑 디바이스의 전방 단부로부터 삽입될 수 없다는 것을 초래하게 된다. 본 명세서에 개시된 종래 기술의 클램핑 디바이스에서, 이러한 문제점은 공구 홀더의 탑재 섕크에 대한 섕크 보어를 규정할 하우징의 보어 (4) 내에 별개의 슬리브 (6) 를 탑재시킴으로써 해결되었다. 따라서, 드로우바는 섕크 보어 슬리브 (6) 를 탑재하기 이전에 하우징 내로 탑재된다.
이러한 해결책이 갖는 문제점은 클램핑 디바이스의 제조 비용이 증가한다는 것이다. 다른 문제점은, 별개의 섕크 보어 슬리브의 사용은 그 자체의 제조 허용 오차들을 갖는 하나의 추가의 컴포넌트를 도입한다는 것이고, 이는 공구에 의해 실시된 기계가공 작업의 정밀성을 저하시킬 것이다.
본 발명에 따른 클램핑 디바이스의 실시형태의 상세한 설명
본 발명에 따른 클램핑 디바이스 (10) 및 상기 클램핑 디바이스의 전방 단부에 커플링된 개략적인 그리고 컷-오프된 홀더 (11) 가 사시도로 도시되어 있는 도 4 가 우선 참조된다. 공구 홀더는 여기에서 개략적으로 도시되어, 공구 홀더의 컷-오프된 후방 단부만이 도시되어 있지만, 실제로는, 공구 홀더와 통합된 또는 별개로 연결된 부재로서 기계가공 공구의 일부 형태는 공구 홀더에 연결된다. 클램핑 디바이스는 예를 들어 작업 기계 등의 도시되지 않은 회전 스핀들에 연결되기에 적합한 탑재 섕크 (12) 가 후방 단부에 제공되어 있다. 클램핑 디바이스는 내부 보어 (14; 도 5) 를 갖는 다소 세장형의 원통 형상의 하우징 (13) 을 포함한다. 하우징에는, 캠 샤프트의 단부에서 헥스 소켓 드라이브 (17; hex socket drive) 의 형태로 맞물림 포메이션 (engagement formation) 으로의 접근을 허용하는, 하우징을 관통하는 캠 샤프트 (16) 를 탑재하기 위한 관통 홀 (15) 이 하우징의 엔빌로프 표면에 장착되어 있다.
도 5 는 클램핑 디바이스의 일부를 형성하는 여러 컴포넌트들을 도시하는 도 4 에 따른 클램핑 디바이스 및 공구 홀더 (11) 의 확대 사시도이다. 클램핑 디바이스와 마찬가지로, 공구 홀더에는 탑재 섕크 (18) 가 또한 제공되어 있고, 상기 탑재 섕크 (18) 는 도시된 실시형태에서 축방향 보어를 갖는 원뿔형 섕크를 포함하는 US 5340248 에 개시된 종류를 가지고, 또한 상응하게 형상화된 탑재 보어 (14) 내로 당겨지기에 적합한 다소 "삼각형" 또는 다각형, 비원형 단면을 갖는다. 원뿔형 형상은 축 방향뿐만 아니라 방사상 방향으로 유극 없이 연결을 보장하는 반면, "삼각형" 형상은 탑재 보어와 관련하여 탑재 섕크의 회전 불가능한 고정을 보장한다. 공구 홀더의 탑재 섕크 (18) 를 클램핑 디바이스의 탑재 보어 내로 당기기 위하여, 클램핑 디바이스의 탑재 보어에는 원통으로 형성된 하우징 (13) 의 보어 (14) 내에 배치된 드로우바 (19), 압축 스프링 (20), 리테이너 링 (21; retainer ring), 탄성 o-링 (22), 복수의 맞물림 세그먼트들 (23) 및 단부 볼트 (24) 를 포함하는 커플링 메커니즘이 제공되어 있다. 두 개의 밀봉 링들 (25) 은 하우징의 내부 보어와 드로우바 사이에 또한 배치된다. 관통 홀 (15) 은 하우징의 중앙 축선 (26) 에 수직하게 하우징을 관통하여 형성되고 조립 상태에서 캡 샤프트 (16) 는 관통 홀 내로 삽입되어 드로우바 내의 구멍 (27) 을 관통한다.
캠 샤프트 (16) 는 도 6 에 따른 사시도로 그리고 도 6 을 아래에서 본 도 7 의 단면도로 더 상세하게 도시되어 있다. 일 단부에서 캠 샤프트는 캠 샤프트의 설정을 위해 헥스 소켓 렌치 (hex socket wrench) 에 의해 맞물려지기에 적합한 헥스 소켓 드라이브 (17) 형태의 맞물림 포메이션이 형성된 헤드를 포함한다. 헤드는 하우징의 일 측에서 회전 가능하게 저널링 (journalled) 되도록 베어링 표면 (28) 의 역할을 하는 대형의 원형 표면이 헥스 소켓 드라이브 주위에 제공되어 있다. 캠 샤프트의 중간 부분에는 캠 샤프트의 원주 방향으로 연장하는 리세스 (30) 에 의해 이격된 두 개의 동일한 캠 포메이션들 (29) 이 형성되어 있다. 캠 샤프트는 하우징과 관련하여 회전 범위를 제한하기 위한 스톱 러그 (32) 뿐만 아니라 하우징의 다른 측에서 회전 가능하게 저널링되도록 베어링 표면 (31) 의 역할을 하는 소형의 원형 표면이 다른 단부에 제공되어 있다. 도 7 에서 볼 수 있는 바와 같이, 캠 포메이션들 각각은 두 개의 캠 표면들을 가진다. 더 구체적으로는, 제 1 잠금 캠 표면 (33) 은 드로우바를 탑재 보어로부터 멀리 축 방향으로 후방으로 변위시켜서 공구를 클램핑 디바이스에 잠그기 위해 작동되고, 제 2 해제 캠 표면 (34) 은 드로우바를 탑재 보어를 향해 축 방향으로 전방으로 변위시켜서 공구를 클램핑 디바이스로부터 해제하기 위해 작동된다.
드로우바 (19) 가 완전한 사시도 및 컷-오프된 사시도로 각각 도시되어 있는 도 8 및 도 9 를 참조한다. 이러한 종류의 종래 기술의 클램핑 디바이스들과 마찬가지로, 구멍 (27) 은 드로우바의 길이방향 축에 수직한 방향으로 드로우바를 관통하여 형성되고, 캠 샤프트는 클램핑 디바이스의 조립 상태에서 상기 구멍을 관통하여 연장한다. 하지만, 본 발명에 따라, 드로우바의 전방 부분과 후방 부분을 서로 연결하는 두 개의 레그 부분들 (35) 의 내측 표면들에는 드로우바의 길이 방향으로 보강 리지들 (36) 이 제공되어 있고, 상기 리지들은 캠 샤프트의 회전 시에 캠 포메이션들 (29) 사이의 리세스 (30) 내에 끼움장착된다. 드로우바의 구조적 강도에 대한 이러한 리지들로부터의 기여로 인해, 드로우바의 전반적인 단면 치수는 다소 작게 만들어질 수 있어서, 드로우바는 하우징의 전방 단부로부터 하우징 보어를 관통하여 삽입될 수 있다. 드로우바를 관통한 캠 샤프트용 구멍은 축 방향에 수직한 방향에서 보다 축 방향 (26) 으로 더 큰 자유 공간이 형성되어서, 캠 샤프트의 가장 큰 치수는 도 10 에 도시된 바와 같이 구멍 (27) 을 관통한 캠 샤프트 (16) 의 삽입 동안 축 방향으로 배향될 수 있다.
도 11 은 모든 컴포넌트들이 제 위치에 탑재된 조립 상태에서 클램핑 디바이스 (10) 및 공구 홀더 (11) 의 길이방향 또는 중앙 축선을 따르는 단면이다. 클램핑 디바이스는, 공구 섕크 (18) 가 탑재 보어 내로 단지 삽입되는 초기 단계에 있지만, 공구 섕크가 클램핑 디바이스에 커플링되고 하우징 (13) 의 탑재 보어 내로 큰 힘으로 당겨지도록 캠 샤프트 (16) 가 작동되기 이전이다. 볼 수 있는 바와 같이, 단부 볼트 (24) 는 드로우바 (19) 의 전방 단부의 홀 내로 나사 고정되어 드로우 바의 중앙 축선 (26) 과 동심이 된다. 게다가, 맞물림 세그먼트들 (23) 은 드로우바의 전방 단부와 단부 볼트뿐만 아니라 공구 홀더의 후방 단부의 맞물림 보어의 내부 표면 사이에 형성된 공간에서 단부 볼트와 드로우바의 주위에 탑재된다. 맞물림 세그먼트들은, 리테이너 링 (21) 내의 내부 그루브와 맞물리게 되는 각각의 맞물림 세그먼트들의 외향 연장 플랜지 부분 (37) 및 맞물림 세그먼트들의 후방 단부에서 외향 그루브 포메이션 내에 위치되는 탄성 o-링 (22) 에 의해 제 위치에서 홀딩된다. 맞물림 세그먼트들의 전방 단부들에는, 공구 홀더의 맞물림 보어 내에 내부 맞물림 그루브 (48) 와 맞물리게 되기에 접합하지만 이러한 초기 단계에서는 맞물림 그루브와의 맞물리지 않게 되는 외향 맞물림 플랜지들 (38) 이 형성되어 있다. 게다가, 압축 스프링 (20) 은 드로우바 (19) 와 리테이너 링 (21) 사이에 탑재되고, 리테이너 링과 맞물림 세그먼트들을 전방으로 변위시키기 위해 작용한다. 이러한 초기 단계에서, 캠 샤프트는 해제 캠 표면들 (34) 이 드로우바 구멍의 전방 표면에 작용하여 드로우바를 전방으로 강제하도록 회전된다.
도 11 에 따른 초기 단계로부터, 캠 샤프트는 도 12 에 도시된 바와 같이 해제 위치로부터 잠금 위치로 약 105°로 회전될 수 있고, 여기서 캠 포메이션들의 잠금 캠 표면들 (33) 이 드로우바 구멍의 후방 표면에 작용하여 드로우바 (19) 를 후방으로 강제한다. 이러한 잠금 위치는 도 13 에 따른 클램핑 디바이스 및 공구 홀더의 중앙 축 (26) 을 따르는 부분적으로 컷 스루된 사시도로 그리고 도 14 에 따른 중앙 축을 따르는 길이방향 단면으로 도시되어 있다. 이러한 도면들로부터 볼 수 있는 바와 같이, 리테이너 링 (21) 및 맞물림 세그먼트들 (23) 은 압축 스프링 (20) 에 의해 공구 홀더 섕크 (18) 의 단부 표면을 향해 여전히 전방으로 밀려지는 반면, 드로우바 (19) 및 단부 볼트 (24) 는 드로우바 구멍의 후방 표면에 작용하는 캠 샤프트 (16) 의 잠금 캠 표면들 (33) 에 의해 후방으로 당겨진다. 이는 맞물림 세그먼트들의 전방 단부들이 단부 볼트 (24) 에서의 후방을 향해 경사진 표면 (39) 에 대해 슬라이딩함으로써 외향으로 변위되는 것을 초래하게 된다. 이러한 방식으로, 맞물림 세그먼트들의 맞물림 플랜지들 (38) 은 외향으로 변위될 것이고 또한 공구 홀더의 맞물림 보어 내측의 맞물림 그루브와 맞물리게 될 것이어서, 공구 홀더 섕크 (18) 는 하우징의 탑재 보어의 표면들에 대향하여 단단한 베어링 내로 드로우바 (19) 에 의해 당겨질 것이다.
도 15 는 드로우바 구멍 (27) 의 후방 표면에 작용하고 상응하여 드로우바 (19) 를 잠금 단계로 후방으로 강제하는 잠금 캠 표면 (33) 을 도시하는 도 14 의 라인 XV 를 따르는 길이방향 단면이다.
도 16 은 잠금 위치에 있는 캠 샤프트의 스톱 러그 (32) 를 도시하는 도 14 의 라인 XVI 를 따르는 길이방향 단면이다. 하지만, 정지 위치는 예를 들어 클램핑 디바이스의 잠금 메커니즘의 일부인 컴포넌트들 및 공구 홀더 섕크의 정확한 측정을 따라 다소 다양할 수 있기 때문에 정확하게 미리 정의된 위치가 아니다.
도 17 은 잠금 단계에서 드로우바의 캠 부분들 (29) 사이의 리세스 내에 위치되는 드로우바의 레그 부분들 (35) 중 하나의 내측 표면에서의 보완 리지 (36) 를 도시하는 도 14 의 라인 XVII-XVII 를 따르는 단면도이다.
도 18 에는 해제 단계에서 클램핑 디바이스 (10) 및 공구 홀더 (11) 의 중앙 축선 (26) 을 따르는 길이방향 단면이 도시되어 있다. 명백한 바와 같이, 캠 샤프트 (16) 는 해제 위치로 회전되어, 각각의 캠 부분의 해제 캠 표면 (34) 이 드로우바 구멍의 전방 표면에 작용하고, 따라서 드로우바 (19) 는 전방으로 강제된다. 따라서, 맞물림 세그먼트들 (23) 은 내측으로 변위되어, 그들의 맞물림은 공구 홀더 섕크의 맞물림 보어의 내측에서 맞물림 그루브로부터 해제될 것이고, 이는 따라서 이제부터 하우징 (10) 의 탑재 보어로부터 밖으로 당겨질 수 있다.
도 19 는 드로우바 구멍 (27) 의 전방 표면에 작용하여 드로우바를 전방 방향으로 강제하는 캠 샤프트의 해제 캠 표면 (34) 을 도시하는 도 18 의 라인 XIX 를 따르는 길이방향 단면이다.
도 20 은 해제 위치에 있는 캠 샤프트의 스톱 러그 (32) 를 도시하는 도 18 에서 라인 XX 를 따르는 길이방향 단면이다. 잠금 위치와 달리, 해제 위치는, 캠 샤프트가 해제 위치보다 더 멀리 회전될 수 있어야 한다는 점에서 바람직하지 않기 때문에, 하우징에 형성된 리세스에 의해 정의된 별개의 위치이다.
또한, 본 발명의 도시된 실시형태에는, 탑재 섕크로부터 공구 홀더의 외부 단부의 개시되지 않은 기계가공 공구까지 냉각 매체의 분배를 허용하기 위해 선택적으로 액체 또는 가스일 수 있는 냉각 매체용 유체 채널들의 시스템이 제공되어 있다. 참조 번호 40 에 의해 보통 나타낸 유체 채널들은, 도 11, 도 14, 및 도 18 로부터 볼 수 있는 바와 같이 하우징의 탑재 섕크 (12) 의 후방 단부로부터 하우징의 보어까지 연장하고, 도 8, 도 9, 도 10, 및 도 17 로부터 볼 수 있는 바와 같이 드로우바 (19) 및 그의 레그 부분들 (35) 을 관통하며, 도 5 로부터 볼 수 있는 바와 같이 드로우바의 전방 단부로 진출한다. 그 후, 냉각 매체는 클램핑 디바이스의 맞물림 메커니즘을 통해 유동할 수 있고, 그 후 도 5, 도 10, 도 11, 및 도 18 로부터 볼 수 있는 바와 같이 단부 볼트에 형성된 채널들을 통해 공구 홀더의 맞물림 보어에 도달할 수 있다. 이와 같이 배치된 유체 채널들의 시스템이 갖는 이점은, 냉각 매체가 드로우바 구멍과 그 안에 위치된 캠 샤프트를 절대 통과하지 않아서, 캠 샤프트는 캠 샤프트와 하우징 사이의 냉각 유체의 누출을 회피하기 위해 밀봉되지 않아도 된다. 대신에, 이는 드로우바 구멍의 각각의 측에서 하우징의 내부 보어와 드로우바 사이에 밀봉 링들 (25) 을 배치시키는 것으로 충분하다.

Claims (4)

  1. 후방 단부에 맞물림 보어가 형성된 공구 홀더 섕크 (18) 를 해제 가능하게 홀딩하기 위한 클램핑 디바이스로서,
    전방으로 향하는 표면, 및 상기 공구 홀더 섕크를 수용하기 위해 상기 전방으로 향하는 표면과 교차하고 상기 전방으로 향하는 표면으로부터 후방으로 연장하는 탑재 보어 (14) 를 구비하는 하우징 (13);
    하우징 내에서 왕복 이동 가능하게 탑재되고, 상기 공구 홀더 섕크의 상기 맞물림 보어 내에서 맞물림 포메이션 (48; engagement formation) 과 맞물리도록 되어 있는 맞물림 수단 (23) 이 전방 단부에 제공되어 있는 드로우바 (19) 로서, 상기 드로우바에는 드로우바의 길이방향 축에 관하여 가로지르는 방향으로 드로우바를 관통하여 연장하는 드로우바 구멍 (27) 이 후방 부분에 형성되어 있는, 상기 드로우바 (19); 및
    상기 드로우바 구멍을 통해 연장하고 또한 캠 포메이션 (29) 을 포함하는 캠 샤프트 (16) 로서, 상기 캠 샤프트는 상기 하우징에서 회전 가능하게 저널링 (journalled) 되어, 상기 캠 샤프트의 회전 시에 상기 캠 포메이션에 의해 상기 하우징에 대해 상기 드로우바에 축방향 변위를 부여하게 되는, 상기 캠 샤프트 (16) 를 포함하고,
    상기 캠 샤프트 (16) 는 리세스 (30) 에 의해 이격되어 있는 두 개의 동일한 캠 포메이션들 (29) 을 포함하고, 상기 캠 포메이션들 (29) 각각은, 공구 홀더 섕크 (12) 를 클램핑 디바이스에 단단하게 잠그는 잠금 위치로 상기 드로우바 (19) 를 후방으로 강제하기 위해 작동 가능한 제 1 캠 표면 (33), 및 상기 공구 홀더 섕크가 상기 클램핑 디바이스에서 해제되는 비잠금 위치로 상기 드로우바를 전방으로 포지티브하게 (positively) 변위시키기 위해 작동 가능한 제 2 캠 표면 (34) 을 포함하고,
    상기 구멍의 내측에서 상기 드로우바는 상기 캠 샤프트의 회전 시에 상기 캠 샤프트의 상기 리세스 내에 각각 끼움장착되는 상기 구멍 (27) 의 각각의 측에 상기 드로우바의 길이방향 축에 평행한 방향으로 리지 (36; ridge) 가 형성되어 있는, 클램핑 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 드로우바 (19) 에는 상기 드로우바의 상기 전방 단부에 단부 볼트 (24) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 클램핑 디바이스에는 상기 클램핑 디바이스의 후방 단부로부터 상기 하우징의 내부 보어까지 연장할 뿐만 아니라, 상기 드로우바 (19) 를 관통하고 상기 드로우바의 레그 부분들 (35) 을 관통하며, 또한 상기 드로우바의 전방 단부로 진출하는 냉각 매체용 유체 채널들 (40) 이 제공되어 있고, 상기 드로우바 구멍 (27) 의 각 측에서 상기 하우징의 상기 내부 보어와 상기 드로우바 사이에 밀봉 링들 (25) 이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    냉각 매체용 유체 채널들 (40) 은 단부 볼트 (24) 를 통해 또한 배치되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
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