KR20010043793A - 기계적 장점을 이용한 작용 측면을 갖는 공구 유니트클램핑장치 - Google Patents

Abstract

공구 유니트(210)를 종방향 축을 따라 공구 지지 하우징(237)에 분리가능하게 연결하는 작용 측면을 갖는 클램핑장치(235). 상기 공구 유니트(210)는 구멍들을 갖는 생크(216)를 가지며, 상기 생크는 공구 지지 하우징(237)속에 장착된 캐니스터(239)에서 구멍(255a,b)들로부터 반경방향으로 연장된 잠금 요소(257a,b)들에 의해 맞물린다. 잠금 요소 접촉 표면(230,276)들을 서로에 대하여 경사지게 함으로써 잠금 요소(257a,b)들의 기계적 장점들이 증가되어진다. 잠금 요소(257a,b)들은 왕복이동하는 잠금 로드(260)에서 볼 트랙(263)을 따라 구동된다. 접촉면(230,276)들 사이의 각도를 수용하기 위하여 볼 트랙(263)은 필수적으로 경사져야 한다.

Description

기계적 장점을 이용한 작용 측면을 갖는 공구 유니트 클램핑장치{SIDE ACTIVATED TOOL UNIT CLAMPING APPARATUS USING MECHANICAL ADVANTAGE}

공구 유니트를 공구 지지체에 분리가능하게 연결하는 클램핑하는 장치는 본 기술분야에서 잘 알려져 있다. 그러한 장치들은 전형적으로, 공구 유니트가 회전하는 금속 작업물을 절삭하도록 맞물리게 그리고 맞물림에서 해제되게 이동되는 절삭 인써트를 유지시키는 가공작업에 사용된다. 클램핑장치는 여러 가지 절삭 인써트들을 유지하는 여러 가지 공구 유니트들로 하여금 공구 지지체에 신속하게 장착되게 하고 또한 그로부터 분리되게 하며, 상기 공구 지지체는 다시 작업물에 대하여 공구 유니트의 이동을 제어하는 장치에 연결된다.

상업적으로 가장 성공적인 클램핑장치들중 하나는, 잠금 요소들이 공구 유니트에 형성된 요부들과 잠금 결합되도록 하는 구멍들을 가지며 공구 유니트의 관형 생크와 결합가능한 원통형의 캐니스터(canister)를 포함하는 것이다. 그러한 잠금 요소들은 전형적으로 구형으로서, 캠부분을 갖는 왕복운동하는 잠금 로드에 의해 캐니스터의 구멍을 통해 반경방향으로 이동된다. 그러한 클램핑장치의 예들은 에릭슨에게 허여되어 미국, 펜실베니아, 라트로브에 소재하는 케나메탈 인코포레이티드에게 양도된 미국 특허 제 4,708,040호, 제 4,747,735호, 제 4,836,068호 및 제 4,932,295호들에 개시되어 있다.

그러한 클램핑장치의 한 예가 도 1에 도시되어 있다. 측단면도로 도시된 캐니스터(39)의 외측 단부(53)는 캐니스터(39)의 벽을 관통하는 원형 보어 형태의 구멍(54a)을 포함한다. 구멍(54a)을 형성하는 상기 원형의 보어 내경은 구형의 잠금 요소(57a)의 외경과 거의 일치한다. 잠금 로드(60)는 경사면(68)으로 경사진 구형의 요홈(66)을 갖는 캠부분(64a)을 포함한다. 상기 구형의 잠금 요소(57a)가 상기 요홈(66)에 안착되고 잠금 로드(60)의 정지 플랜지(7)가 환형의 벽(71)에 접촉할 때, 구형의 요소(57a)는 비잠금 위치에 있게 되며, 그 위치에서는 공구 유니트(10)의 관형의 생크(16)가 연결부재(43)의 환형의 요부(59)속에 삽입된다. 그러나, 잠금 로드(60)가 도면에 도시된 위치에서 우측으로 이동되면, 캠부분(64a)의 경사면(68)이 구형의 잠금 요소(57a)와 쐐기식으로 맞물려서 잠금 위치로 상승시킨다. 그러한 위치에서, 구형의 잠금 요소(57a)는 공구 유니트(10)의 경사진 구멍 벽(30)에 대하여 쐐기식으로 그리고 잠금 방식으로 지지될 것이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와같은 선행기술의 공구 유니트(10)는 절삭 공구를 유지시키는 전방 단부(12)와, 공구 지지체에의 연결을 위하여 후방의 관형 생크(16)를 포함한다. 전방 단부(12)는 도면에 도시되지 않은 쐐기요소와, 잠금 브라켓, 인덱스가능한 절삭 인써트등을 수용하도록 통상적으로 설계되는 포켓 또는 요부(14)를 포함한다. 관형 생크(16)와 전방 단부(12) 사이의 접속부에는, 공구 유니트가 클램핑장치에 의해 지지체에 연결될 때, 공구 지지체의 환형의 표면과 맞물리도록 환형의 접촉면(17)이 형성되어 있다.

도 3에 표시되어 있듯이, 관형의 생크(16)는 뾰족한 상단부가 절단된 원추형, 즉 절두원추형(切頭圓錐型)의 형상을 가지며 한쌍의 대향된 구멍(18a,b)들을 포함하며, 그 구멍들은 후술되는 클램핑장치의 구형의 잠금 요소들을 수납하기 위한 것이다. 상기 구멍들의 벽(20)들은 그 원주 방향으로 일부분이 도 3에 도시된 바와같이 경사져 있어서 클램핑장치의 구형의 잠금 요소들과 생크(16) 사이의 잠금 맞물림이 용이하도록 한다. 관형 생크(16)의 내측면(22)은 잠금구조의 캐니스터의 외측면과 밀접하게 맞물리는 사실상 원형으로 되어 있다. 생크의 외측면(24)은 공구 지지체와 공구 유니트(10) 사이의 연결을 강화시키고 중심을 맞추기 위해 뾰족한 상단부가 절단된 원추형으로 되어 있다. 정렬을 위한 슬로트(26,28)들이 대향된 구멍(18a,b)들에 대하여 직각으로 배치되게 형성되어 있다. 상기 슬로트(26,28)들은 클램핑장치의 캐니스터에 형성된 (도면에 도시되지 않은) 돌출된 키(key)들이 끼워지도록 되어 클램핑장치의 구형 잠금 요소들과 구멍(18a,b)들 사이의 정렬을 확실하게 한다.

도 4에 있어서, 선행 기술의 클램핑장치(35)는 도면에 도시된 바와같이 선행 기술의 공구 지지체(37)속에 배치된다. 클램핑장치(35)는 연결부재(43)로부터 형성된 하우징(41)속에 장착되는 원통형의 형상으로 된 캐니스터(39)를 포함한다. 상기 연결부재(43)는 그 외측 단부가 환형의 접촉면(44)으로 종결되며, 그 접촉면(44)은 연결부재(43)와 공구 유니트(10)가 연결될 때 공구 유니트(10)의 접촉면(17)과 직면하게 된다. 공구 지지 하우징(37)은 연결부재(43) 뒤쪽에 배치된 하우징부재(45)를 더 갖는다. 상기 캐니스터(39)는 볼트(49)들에 의해 연결부재(43)에 고정되는 환형의 플랜지(47)에 의해 하우징(41)에 고정된다. 상기 연결부재(43)는 다시 볼트(51)들에 의해 하우징부재(45)에 고정된다. 이로써 캐니스터(39)는 클램핑장치(35)의 작동에 잠금 로드(60)에 대하여 정지된 상태로 유지된다.

캐니스터(39)의 외측 단부(53)는 구형의 형태로 된 잠금 요소(57a,b)들을 수납하도록 한쌍의 대향된 구멍(55a,b)들을 포함한다. 상기 잠금 요소(57a,b)들은, 연결이 잠금 위치에 있을 때는 가상선으로 그 위치가 도시되어 있으며, 클램핑장치가 풀려져 있을 때는 그 위치가 실선으로 도시되어 있다. 구멍(55a,b)들의 벽들은, 구형의 잠금 요소(57a,b)들의 외경보다 약간 더 큰 내경을 가지는 원형의 보어(bore)들인 것이 중요하다. 캐니스터(39)의 외측 단부(53)는 또한 상기 구멍(55a,b)들에 직각으로 배치된 (도면에 도시되지 않은) 한쌍의 정렬 러그(lug)들을 포함한다. 절두원추형의 형상으로 된 환형의 요부(59)는 공구 유니트(10)를 수용하도록 캐니스터(39) 외측 단부(62)의 외측면과 연결부재(43)의 내측면 사이에 형성된다.

캐니스터(39)와 구형의 잠금 요소(57a,b)들에 더하여, 클램핑장치(35)는 축(A)을 따라 가상선으로 도시된 위치로 왕복이동가능한 잠금 로드(60)를 더 포함한다. 잠금 로드(60)는 캐니스터(39)의 외측 단부(53)에 대하여 슬라이드되어 이동가능하고 그 속에서 동일중심으로 배치되는 외측 단부(62)를 갖는다. 상기 잠금 로드(60)의 외측 단부(62)는 구형의 잠금 요소(57a,b)들을 환형의 요부(59)속으로 반경방향으로 이동시키고 또한 그로부터 벗어나게 이동시키도록 하는 대향된 캠부분(64a,b)들을 포함한다. 이러한 목적으로, 상기 캠부분(64a,b)들 각각은, 구형의 잠금 요소(57a,b)들에 부분적으로 상보적인 형상으로 된 요홈(66)과 상기 잠금 로드(60)의 외측 단부(62)를 향하여 요홈(66)의 이측으로부터 연장된 경사면(68)을 포함한다. 상기 캠부분(64)은 잠금 로드르 따라 잠금 요소들의 경로를 형성한다. 상기 경로는 볼 트랙으로서 알려져 있다.

잠금 로드(60)는 또한 일체로 형성된 정지 플랜지(70)를 가지며, 그 정지 플랜지는 캐니스터(39)의 환형의 벽(71)과 맞물려서 외측 방향으로의 잠금 로드(60)의 행정을 구속하게 된다. 잠금 로드(60)의 내측 단부(63)는 캐니스터(39)의 근접 단부속에 슬라이드식으로 장착되는 원통형의 샤프트(72)로부터 형성된다. 원통형의 샤프트(72)의 끝에는 탄성의 유지수단(73)이 제공된다. 적층된 벨레빌 와셔(Belleville washer:74)로부터 형성된 스프링 팩은 탄성 유지수단(73)에 인장력을 가하여 잠금 로드(60)를 도면에서 가상선으로 도시된 잠금 위치로 치우치게 한다.

잠금 로드(60)의 외측 단부(62)는, 공구 유니트(10)가 풀려져야 할 때 연결부재로부터 공구 유니트(10)와 물리적으로 부딪히는데 이용된다. 그러한 이유로, 공구 유니트(10)는 연결부재(43)를 해제시키기 위해 외측으로 밀려야 하는 경우, 잠금 로드(60)의 외측 단부는 공구 유니트(10)에 대하여 접촉하도록 배치된다.

클램핑장치(35)는, 스프링 팩 와셔(74)의 작용력에 반대 방향으로의 힘을 가하여 잠금 로드(60)를 좌측으로 이동시킴으로써 조작된다. 공구 유니트(10)의 관형의 생크(16)가 (도 3 참조) 환형의 요부(59)속으로 삽입되어 잠금 로드(60)에 작용되는 힘을 제거함으로써 스프링 팩 와셔(74)는 잠금 로드(60)를 우측으로 이동시키도록 작용하여 잠금 요소(57a,b)들이 경사면(68)을 따라 반경방향 외측으로 이동하게 하고 (도 1 참조) 공구 유니트 생크(16)의 구멍(18a)의 경사진 벽(30)과 맞물리게 한다.

이러한 선행 기술에서, 캐니스터(39)의 구멍(54a)은 클램핑장치(35)의 종방향 축(L)에 직각으로 연장된 원형의 보어이다.

공구 유니트 생크(16)의 경사진 벽(30)에 대향되게 배치된 캐니스터 구멍 벽을 경사지게 함으로써, 동일한 경사각을 갖는 잠금 로드(60)에 대하여 동일한 힘을 사용할 때 공구 유니트(10)에 대한 클램핑력은 경사지지 않은 벽에서 보다 더 증가된다. 도 5를 참조하면, 이것은 구멍 벽(75)과 대향된 구멍 벽(76)을 경사지게 함으로써 성취된다. 캐니스터 구멍(55a,b)들 각각의 구멍 벽(76)은 구멍 벽(75)와 비슷하게 경사진다. 보다 구체적으로 설명하면, 구멍 벽(76)은 종축(L)로부터 반경방향으로 연장된 축(R)에 대하여 10도와 20도 사이, 바람직하게는 15도의 각도로 경사진다. 그러한 구멍 벽(76)의 경사는 클램핑장치(35)의 유지력을 증가시키는 잇점을 갖는다.

이러한 배치구조를 이용하는 클램핑장치는 케나메탈 인코포레이티드에게 양도된 미국 특허 제 5,694,820호에 개시되어 있으며, 본 명세서에 참고로 기재하였다.

증가된 클램핑력은 도 5에서 각도(M,N)들을 참고하면 가장 잘 이해된다. 구형의 잠금 요소(57a)가 도 5에 도시된 잠금 위치로 반경방향 외측으로 밀려지는 경우에, 그 구형의 벽들은 공구 유니트(10)의 구멍 벽들의 경사부분(30)과 구멍(55a)의 각도 M으로 경사진 벽(76) 모두와 맞물리게 된다. 상기 각도 M은 공구 유니트 구멍 벽(30)의 경사진 부분과 구멍 벽(76)으로부터 연장선들에 의해 한정된다. 이러한 투사선들은 점(77)에서 교차된다.

이와 달리, 각도 N은 전술한 구멍 벽(76) 방향의 선과 공구 유니트 구멍 벽(30)들 경사진 방향의 선 R에 의해 한정된다. 구형의 잠금 요소(57a)은 잠금 로드(60)의 경사면(68)으로 부터의 강제된 변위에 의해 상기 표면들과 쐐기식으로 맞물린다. 상기 각도 M이 각도 N 보다 작기 때문에, 구형의 잠금 요소(57a)는 각도 N에 의해 한정된 것보다 각도 M에 의하여 한정된 표면들 사이에서 더 큰 기계적 장점을 나타낸다. 이러한 변경된 배치구조는 원래의 배치구조에 의해 발생되는 클램핑력 보다 30% 더 큰 클램핑력을 제공한다.

상기한 선행기술의 클램핑장치는 그 하우징에서 종방향으로 잠금 로드가 이동하는 구조에 대하여 증가된 클램핑력을 제공하지만, 많은 클램핑장치에서 잠금 로드는 클램핑장치의 측방으로부터 작동된다. 케나메탈 인코포레이티드와 크루프 비디아 게엠베하에게 양도된 미국 특허 제 4,736,659호는 작용 측면을 갖는 구조에 대한 것이다. 그러한 작용 측면을 갖는 클램핑장치는 현재까지 존재하는 것과 마찬가지로 벽이 경사진 구멍을 갖는 캐니스터를 사용하면 작동되지 않는다. 캐니스터의 경사진 벽들은 잠금 볼들이 클램핑장치의 종방향 축을 따라 이동하게 하고 이러한 이동은 작용 측면을 갖는 잠금 로드의 볼 트랙을 볼들이 벗어나게 한다.

그러므로 작용 측면을 갖는 클램핑장치에 이용되는 상술한 기계적인 장점들을 이용할 수 있는 구조가 이용가능하다면 매우 유익할 것이다.

본 발명은 공구 지지체에 공구 유니트를 분리가능하게 연결하는 개선된 잠금 로드 클램핑장치에 관한 것으로, 특히 기계적 장점을 이용한 작용 측면을 갖는 클램핑장치에 관한 것이다.

도 1은 선행기술의 클램핑장치에서의 잠금 로드의 캠부분과, 캐니스터 및 구형의 잠금 요소에 대한 확대된 측단면도.

도 2는 클램핑장치에 의해 고정된 유형의 선행 기술의 공구 유니트의 사시도.

도 3은 도 1에서 선 3-3에 의한, 도 1에 도시된 선행 기술의 공구 유니트의 측단면도.

도 4는 도 1과 도 2의 공구 유니트를 공구 지지체에 분리가능하게 연결하는, 선행기술의 클램핑장치의 측단면도.

도 5는 구멍 벽들이 경사진 선행 기술의 클램핑장치의 확대된 부분단면도.

도 6은 본 발명에 따른 작용 측면을 갖는 클램핑장치의 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 작용 측면을 갖는 클램핑장치의 평면도.

도 8은 도 1의 작용 측면을 갖는 클램핑장치의 선 8-8에 의한 단면도.

도 9a는 잠금 위치의 클래핑장치를 도시하는 도 7의 선 9-9를 따라 취한 단면도.

도 9b는 잠금 해제 위치의 클램핑장치를 도시하는, 도 7의 선 9-9을 따라 취한 단면도.

도 10은 본 발명에 따른 잠금 로드의 측면도.

도 11은 본 발명의 구성 요소들의 관계를 보여주는 분해사시도.

본 발명은 공구 유니트를 종방향 축을 따라 공구 지지 하우징에 분리가능하게 연결하는, 작용 측면을 갖는 클램핑장치이다. 상기 클램핑장치에 수납된 공구 유니트는 구멍들과 관련 벽들을 갖는 생크(shank)를 갖는다. 기준으로서 배향 평면은 종방향 축에 직각으로서 한정된다. 본 발명의 클램핑장치는 적어도 하나의 잠금 요소와, 잠금 요소를 수용하는 구멍을 포함하며 공구 유니트와 결합가능한 캐니스터(canister), 및 잠겨지지 않은 위치에서 공구와 잠금 결합되는 위치로 캐니스터의 구멍을 통하여 잠금 요소를 이동시키도록 볼 트랙을 가지며 종방향 축에 반경방향의 제 1 축을 따라 왕복이동가능한 잠금 로드를 포함한다. 상기 캐니스터의 구멍은 공구 유니트 생크(shank)의 구멍 벽에 대향된 벽을 가지며, 상기 캐니스터의 벽은 종방향 축에 반경방향의 제 2 축을 따라 형성되어 있고 배향 평면과 양(+)의 각도를 이룬다. 상기 캐니스터 벽과 생크 구멍 벽 사이에서 제 2 축에 의해 형성된 상기 양(+)의 각도는 배향 평면에 평행한 선과 생크 구멍 벽 사이에 형성된 각도 보다 작다.

상기 캐니스터 벽에 따른 상기 제 2 축은 상기 배향 평면과 10도 내지 30도 사이의 각도를 이룬다.

클램핑장치는 공구 지지 하우징속에서 회전가능하게 그리고 나사 결합되는 토크 스크류를 더 포함할 수 있다. 상기 토크 스크류는 그의 회전으로 잠금 로드를 왕복이동시키도록 잠금 로드에 부착된다.

도 6은 전술한 공구 유니트(10)와 동일한 공구 유니트를 종방향 축(L)을 따라 공구 지지체에 분리가능하게 연결하는 클램핑장치의 사시도이다. 상기 클램핑장치(235)는, 도 6에는 도시되지 않은 잠금 로드(260)가 도 6에서처럼 원형 보어(205)에 직경방향으로 대향된 위치에 장착되는 식으로 측부에 배치되어 작용하도록 되어 있다. (도 2의) 공구 유니트(10)의 생크(16)는 환형의 요부(259)속으로 연장되고 공구 유니트(10)의 구멍(18a,b)들은 클램핑장치(235)의 환형의 요부(259)속에서 잠금 요소(257a,b)에 의해 맞물려진다.(도 7 참조)

도 7은 도 6에 제공된 사시도의 평면을 도시하고 있다. 공구지지 하우징(237)은 단일의 일체형 부품으로 되거나, 또는 금속 가공 분야에서 숙련된 기술자에게 잘 알려진 기술을 사용하여 서로 연결된 부품들로 구성될 수도 있다.

도 8은 도 7에서 선 8-8을 따라 취한 클램핑장치(235)의 단면구조를 보여준다. 상기 클램핑장치(235)는 종방향 축(L)을 중심으로 대칭이며, 상기 종방향 축(L)을 중심으로 양쪽의 부분들에 대하여 도면부호에 "a"와 "b"를 부기하여 표시하였지만, 그러한 부기 표시가 없으면 부품들이 동일한 것으로 이해되어야 한다.

캐니스터(239)는 도 7의 부착용 보어(240)를 통하여 연장된 (도면에 도시되지 않은) 볼트들을 사용하여 공구지지 하우징(237)에 고정된다. 전술한 바와같이, 잠금 요소(257a,b)들은 도 8에서 도면에 대하여 수직방향으로 왕복이동하는 잠금 로드(260)에 의해 종방향 축(L)으로부터 반경방향 외측으로 밀려진다. 공구 유니트(210)의 생크(216)의 일부가 잠금 조립체를 보여주기 위해 도시되어 있다. 본 발명을 설명하기 위하여 도 8에서 가동부분들은 잠금 요소(257a,b)들과, 잠금 로드(260) 및 충돌부재(280)들이다.

도면에 대하여 수직으로 왕복 이동하는 잠금 로드(260)는 잠금 요소(257a,b)들을 그 종방향 축(L)으로부터 반경방향 외측으로 변위시켜 공구 유니트(210)의 생크(216)와 맞물리게 하거나, 또는 충돌부재(280)를 우측으로 이동시켜 공구 유니트를 잠금 위치로부터 이동되게 할 수 있다. 도 8에 도시된 단면도는 잠금 요소(257a,b)들이 반경방향으로 외측으로 이동되어 잠금 로드(260)가 잠금 위치에 있는 것을 보여주고 있다.

도 8에서 특히 주목해야 하는 것은 캐니스터(239)의 대향된 구멍(255a,b)들이다. 도면에의 도시를 간편하게 하기 위하여, 종방향의 축(L)에 대하여 직각인 방향 P인 평면은 도 8에서 단지 P로만 표시되어 있다. 선행 기술에서와 같은 구멍(255a,b)들은 방향 P의 평면에 대하여 약 10도 내지 20도, 바람직하기로는 15도인 각도 α로 제 2 축(S)을 따라 배향되어 있다. 그 결과, 잠금 요소(257a,b)들이 잠금 로드(260)에 의해 반경방향 외측으로 이동될 때, 그 잠금 요소들은 클램핑장치(235)의 접촉면(244)을 향하여 이동된다. 이런 구조는, 전술한 바와같이 상기와 같은 각도로 경사져 있지 않았던 종래 기술에서의 구멍들에서는 이용할 수 없었던 증가된 기계적 힘을 제공한다.

도 8에서와 같은 장치에 상기한 구조를 적용하면, 증가된 클램핑력은 도 8에 도시된 각도 M과 N을 참조하여 볼 때 분명해진다. 구형의 잠금 요소(257a)가 반경방향 외측으로, 도 8에 도시된 잠금 위치로 밀려지는 경우, 그 구형의 잠금 요소의 벽이 공구 유니트(210)의 구멍벽의 경사진 부분(230)과 구멍(255a)의 경사진 벽(276) 모두와 각도 M으로 맞물리게 된다. 상기 각도 M은 공구 유니트의 구멍 벽(230)의 경사진 부분을 따라 연장된, 축(T)로서 정의된 선과 구멍 벽(276)으로부터 연장된 축(S)이 형성하는 각도로 정의된다. 이들 선들은 점(277)에서 교차된다. 공구 유니트의 구멍 벽(230)은 축(R)과 약 30도의 각도를 형성할 수 있다.

다른 한편으로, 각도 N은 공구 유니트의 구멍 벽(230)의 경사진 부분과, 종래 기술의 구멍 벽(276)의 배향을 나타내는 축(R)에 의해 한정된다. 잠금 요소(257a)는 잠금 로드(260)의 경사면(268)으로 부터의 강제 변위에 의해 상기 구멍 벽들의 표면들과 쐐기식으로 맞물린다. 각도 M은 각도 N 보다 작기 때문에, 잠금 요소(257a)는 각도 N에 의해 한정되는 것들 보다 각도 M에 의해 한정되는 구멍 벽들 표면들 사이에서 더 큰 기계적 잇점을 발생한다. 이러한 개선된 구조는 종래 기술의 구조에 의해 발생되는 클램핑력보다 30% 이상 증가된 클램핑력을 발생한다.

전술한 구조에서, 잠금 로드가 잠금 요소(257)들의 이동과 같은 종방향으로 이동됨으로써 잠금 요소(257)는 잠금 로드의 볼 트랙을 따라 이동하게 된다. 그러나, 잠금 요소(257)들은 경사진 구멍에 의해 야기되는 이동량 만큼 측방으로 이동될 것이다. 종래 기술에서의 작용 측면 장치는 도 8에서 도시된 방향 P의 평면에 기본적으로 평행한 볼 트랙을 갖기 때문에, 경사진 구멍들은 볼트랙의 중심을 벗어나서 잠금 요소(257)를 이동시키게 된다.

이러한 일탈을 수용하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상에서는 볼 트랙(263)은, 각도 P의 평면에 평행한 제 1 축(Q)와 각도 β로 배향된 (도 9a) 볼트랙(263)을 한정하는 경사면(268)과 요홈부(266)을 갖는 캠부분(264)을 포함한다.(도 9a, 9b 및 도 10 참조) 상기 각도 β는 제 1 축(Q)과 0이 아니며 양(+)의 각도를 이룬다. 도 9a와, 도 9b에 도시되어 있지는 않지만, 잠금 요소(257a)가 캐니스터 구멍(255a)을 통해 안내되면서(도 8) 잠금 로드(260)가 방향 P에 평행한 축(Q)을 따라 전후로 이동됨에 따라, 잠금 요소(257a)는 볼 트랙(263)을 따라 이동한다. 이런 구조에서, 제 2 축(S)을 따라 구멍(255a)을 통해 반경방향 외측으로 이동하는 캐니스터(239)의 구멍(255a)의 잠금 요소(257a)의 이동 범위 전체를 통해 잠금 요소(257a)는 (도 8) 경사진 볼 트랙(263)을 따라 이동한다(도 9a, 9b 참조).

잠금 로드(260)는 헤드(267)를 가지며, 상기 헤드는 경사면(272)과 평탄면(274)으로 된 충돌 탭(270)과 함께 경사면(268)과 요홈(266)이 형성된 캠부분(264)을 포함한다. 도 9a에 도시된 잠금 위치에서, 잠금 로드는 우측으로 연장되어 있고, (도 9a에서 보이지 않는) 잠금 요소(257a,b)들은 지점(284)에서 볼 트랙(263)상에 위치하고 도 8에 도시된 바와같이 반경방향으로 연장되어 있다. 이 위치에서 상기 충돌부재(280)는 요홈에 배치된다.

잠금 로드(260)가 도 9b에 도시된 바와같이 좌측으로 해제된 위치로 이동되면, (도 9b에 도시되지 않은) 잠금 요소(257a,b)들은 볼 트랙(263)을 따라 지점(286)에 배치되고, 충돌 탭(270)의 경사면(272)이 반경방향 외측으로 충돌부재(280)를 향하여 충돌부재(280)의 경사면(281)과 맞물린다. 잠금 로드(260)는 계속하여 좌측으로 이동될 수 있으며, 이에 따라 충돌탭(270)의 평탄면(274)은 충돌부재(280)의 평탄면(282)와 맞물림으로써 도면에 도시되지 않은 공구 유니트(210)의 바디와 접촉하게 되고 이어서 캐니스터(239)의 환형의 요홈(259)으로부터 공구 유니트(210)에 물리적 힘을 가한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예의 사시도로서 관통하여 연장된 종방향 축(L)을 갖는 공구 유니트(210)를 보여준다. 도면에의 도시 목적으로 비율과 치수는 자유롭게 취해졌다. 방향 P의 평면은 종방향 축(L)에 직각인 원으로서 도시되어 있다. 제 1 축(Q)은 종방향 축(L)으로부터 잠금 로드 후단부(269)를 토하여 반경방향으로 연장되어 있다. 축(R)은 종방향 축(L)으로부터 방향 P의 평면에 평행한 방향으로 반경방향으로 연장되어 있다. 볼 트랙(263)은 제 1 축(Q)에대하여 각도 β로 되어 있다. 캐니스터(255)의 경사진 구멍 벽(276)은 축(R)과 각도 α를 형성하여 제 2 축(S)을 형성한다. 가상선으로 도시된 잠금 요소(257)는 캠부분(264)의 볼 트랙(263)을 따라 이동하여 공구 유니트(210)의 경사진 구멍 벽(230)과 캐니스터(239)의 경사진 구멍 벽(276)과 맞물린다.

잠금 로드(260)는 나사가 형성된 외측면을 갖는 잠금 로드 후단부(269)를 이용하여 축(Q)을 따라 왕복이동되며, 상기 외측면은 토크 스크류(290)의 나사가 형성된 내측면(292)에 적합한 크기로 되어 있다. 상기 토크 스크류(290)는 더욱이 공구지지 하우징(237)의 나사가 형성된 내측면(296)에 적합한 크기의 나사가 형성된 외측면(294)을 갖는다. 상기 나사가 형성된 내측면(292)과 관련된 나사들의 피치는 나사가 형성된 외측면(294)과 관련 나사들의 피치 보다 크게 되어 있어서 토크 스크류(290)의 회전으로, 공구지지 하우징(237)속에서 토크 스크류(290)가 이동하는 것보다 더 빠른 속도로 잠금 로드(260)를 이동시킨다. 토크 스크류(290)는 육각 렌치를 사용하여 쉽게 회전시킬 수 있도록 그 개방된 단부에 육각형의 홈이 형성되어 있다.

도 9a와 도 9b는 방향 P의 평면에 평행한 축(Q)을 따라 이동하는 잠금 로드(260)를 도시하고 있는 것으로 이해되어야 한다. 잠금 로드(260)와 관련 토크 스크류(290)가 전체적으로 볼 트랙(263)에 평행한 방향으로 배향될 수 있어서, 잠금 로드(260)는 축(Q)을 따라 이동하지 않고 대신에 볼 트랙(263)에 해당하는 경로를 따라 이동할 수 있다.

축(Q)에 대한 볼 트랙(263)의 각도 β는 1도 내지 10도 사이의 범위로 될 수 있다. 이러한 각도는 잠금 로드(260)의 행정 길이와 캐니스터(239) 속의 구멍(254a) 방향의 함수이다. 한 예로 캐니스터(239)의 구멍(254a)이 15도의 각도 α를 형성하는 경우, 볼 트랙의 각도 β는 2°48"이다. 이러한 계산 또한 잠금 로드(260)의 경사면(268)이 방향 P의 평면과 형성하는 각도의 함수이다.

클램핑장치(235)는, 공구 지지 하우징(237)의 두께 부분을 관통하여 연장되는 도 1에 도시된 볼트(300)를 사용하여 도면에 도시되지 않은 머신 툴에 장착된다. 상기 볼트들은 예시적인 목적으로 도시되어 있으며, 장치(235)의 요소들의 이동을 방지하도록 반경방향으로 조정될 필요가 있을 수 있다.

도 2는 공구 유니트(10)의 정렬을 위한 슬로트(26,28)들을 도시하고 있다. 공구 유니트(210)는 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 유사한 슬로트들을 가지며, 그러한 슬로트들의 하나는 유지 볼트(310)에 의해 원형 보어속에 고착된 구동 키(305)에 의해 맞물려진다.

도 6에 도시된 바와같이, 충돌부재(280)는 두 개의 볼트(315,320)에 의해 공구 지지 하우징(237)속에 고정된다.

본 발명은 바람직한 실시예들에 대하여 기술되어 있지만, 여러 가지의 변형, 변경, 수정 및 추가 사항들은 본 기술 분야의 숙련자들에게 자명하다. 그러한 모든 변경, 수정 및 추가 사항들은 본 발명의 기술 사상에 포함되며, 본 발명은 오로지 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (12)

1. 구멍들과 그에 관련된 벽들을 가지며 배향된 평면이 종방향의 축에 직각인 공구 유니트를 종방향 축을 따라 공구 지지 하우징에 분리가능하게 연결하는 클램핑장치로서, 적어도 하나의 잠금 요소와, 잠금 요소를 수용하는 구멍을 포함하며 공구 유니트와 결합가능한 캐니스터(canister), 및 잠겨지지 않은 위치에서 공구와 잠금 결합되는 위치로 캐니스터의 구멍을 통하여 잠금 요소를 이동시키도록 볼 트랙을 가지며 종방향 축에 반경방향의 제 1 축을 따라 왕복이동가능한 잠금 로드를 포함하며, 상기 캐니스터의 구멍은 공구 유니트 생크(shank)의 구멍 벽에 대향된 벽을 가지며, 상기 캐니스터의 벽은 종방향 축에 반경방향의 제 2 축을 따라 형성되어 있고 배향 평면과 양(+)의 각도를 형성하고, 상기 캐니스터 벽과 생크 구멍 벽 사이에서 제 2 축에 의해 형성된 상기 양(+)의 각도는 배향 평면에 평행한 선과 생크 구멍 벽 사이에 형성된 각도 보다 작은 클램핑장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 캐니스터 벽에 따른 상기 제 2 축은 상기 배향 평면과 10도 내지 30도 사이의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 캐니스터 벽에 따른 상기 제 2축은 상기 배향 평면과 15도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 볼 트랙은, 잠금 요소가 캐니스터의 구멍을 통하여 이동할 때 잠금 요소가 볼 트랙을 따르도록 상기 배향 평면에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 볼 트랙은 배향 평면과 1-10도 사이에서 경사진 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 볼 트랙은 배향 평면과 2-3도 사이에서 경사진 볼인 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
7. 제 4항에 있어서, 상기 잠금 로드는 제 1 축을 따라 왕복이동하는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
8. 제 4항에 있어서, 상기 잠금 로드는 볼 트랙에 평행한 축을 따라 왕복이동하는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
9. 제 1항에 있어서, 상기 잠금 로드의 볼 트랙은 비-잠금 위치에서 잠금 요소를 수용하는 요홈과, 상기 잠금 요소를 잠금 위치로 반경방향 및 축방향으로 이동시키도록 상기 요홈에 인접한 경사면을 갖는 캠부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 축과 제 2 축은, 배향 평면에서 종방향 축을 따라 연장할 때, 서로 직각으로 되는 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
11. 제 1항에 있어서, 상기 공구 지지 하우징속에서 나사로 결합되고 호전가능하게 장착되는 토크 스크류를 더 포함하며, 상기 토크 스크류는 그의 회전으로 잠금 로드를 황복이동시키도록 잠금 로드에 부착된 것을 특징으로 하는 클램핑장치.
12. 제 1항에 있어서, 상기 잠금 요소는 구형의 볼인 것을 특징으로 하는 클램핑장치.