KR20030007630A - 툴 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 툴 커플링, 바람직하게는 회전축선(10;10')을 중심으로 회전하도록 되어 있는 로터리 툴(1;1')을 위한 툴 커플링에 관한 것으로, 상기 툴 커플링은 툴 몸체(5;5')와 칩제거기계가공용 커팅인써트를 지니는 부분을 함께 결합시키고, 상기 툴 커플링은 서로 끼워지도록 되어 있는 수요소(7;7')와 암요소(9)를 포함한다. 또한, 본 발명은 툴 커플링에 포함되는 수요소(7;7')와 암요소(9)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 툴 커플링은, 수요소(7;7')가 상기 회전축선(10;10')으로부터의 방향으로 돌출되는 다수의 제1티스(11;11')를 포함하고, 상기 제1티스는 상기 회전축선(10;10')의 방향으로 연장되는 다수의 제1후퇴부(12;12')에 의하여 서로 이격되어 있고, 상기 제1후퇴부 또한 서로 이격되어 있고, 상기 제1후퇴부(12;12')는 제1티스(11;11') 사이에 위치하여 상기 제1티스와 상호연결되고, 상기 암요소(9)는 상기회전축선(10)의 방향으로 돌출되는 다수의 제2티스(14)를 포함하고, 상기 제2티스는 상기 회전축선(10)으로부터의 방향으로 연장되는 다수의 제2후퇴부(15)에 의하여 서로 이격되어 있고, 상기 수요소(7,7')와 암요소(9)의 티스(11,14;11')들 사이의 접점의 구동각은 각각 -5°내지 +45°, 바람직하게는 -2°내지 +25°의 범위내에 있는 것을 특징으로 한다.

Description

툴 커플링{TOOL COUPLING}

기술분야

본 발명은 툴 커플링, 바람직하게는 회전축선을 중심으로 회전하게 되어 있는 로터리 툴을 위한 툴 커플링에 관한 것으로, 상기 툴 커플링은 어댑터로 명명된 고정부 및 칩제거기계가공용 커팅인써트를 지니도록 되어 있는 툴 몸체를 함께 결합시키고, 상기 툴 커플링은 수요소 및 암요소를 포함하며, 상기 수요소와 암요소는 서로 끼워지도록 되어 있다. 또한, 본 발명은 수요소와 암요소를 별도로 다루고 있다.

배경기술

커플링요소는 다른 부재와 함께 그들 사이에서 회전운동을 전달할 수 있도록 결합되고, 상기 커플링요소는 스크루헤드로 이루어질 수 있으며, 그 예가 US-A-3 584 667에 이미 공지되어 있다.

US-A-3 584 667에 따른 커플링요소는, 이격되어 부분적으로 원통형의 볼록면인 제1연속체(first series)와 상기 제1연속체의 면과 번갈아 있고 그에 대하여 접선방향으로 연결되는 부분적으로 원통형인 오목면의 제2연속체를 포함한다. 제2연속체에 포함되는 부분적으로 원통형인 오목한 부분면의 곡률반경은 제1연속체에 포함되는 부분적으로 원통형의 볼록한 부분면의 곡률반경보다 상당히 크다. US-A-3 584 667에 따른 커플링요소로서 형성된 스크루헤드를 구비한 스크루는 TORX라는상표로 시판되고 있다. 회전운동의 전달시에는, 예를 들어, 반전된 디자인이지만 상기 스크루헤드와 대응하는 소켓 렌치가 사용되며, 상기 소켓 렌치는 스크루헤드에 부착된다. 소위 TORX시스템은 소켓 렌치와 스크루헤드간에 큰 토크의 전달을 가능케 한다. 또한, TORX시스템은 TORX구조를 특징으로 하는 카운터싱킹된 구멍을 가지는 스크루헤드를 포함한다.

샤프트에 부착되는, 소위 루즈 톱이라 불리는 교체가능한 커팅몸체가 DE-OS 3402547에 이미 공지되어 있다. 커팅몸체와 샤프트간는 커팅몸체쪽을 향하는 샤프트의 끝단부에 후퇴되어 있는 3개의 반경방향 홈과 커팅몸체상에 배치되는 3개의 반경방향 융기부에 의하여 연결된다. 실제 연결위치에서는, 축선방향 스크루가 커팅몸체를 통하여 샤프트내로 연장되며, 상기 융기부가 홈에 끼워진다. 이에 의하여 샤프트로부터 커팅몸체로 토크가 전달될 수 있다. 홈과 융기부의 상호작동 플랭크의 비교적 편평한 경사로 인하여, 샤프트로부터 커팅몸체로의 상기 연결에 필요한 크기의 토크를 전달하기 위하여 샤프트와 커팅몸체간에는 비교적 큰 축선방향 힘이 필요하다. 큰 축선방향의 힘은 스크루를 길어지게 할 수도 있다. 또한, 융기부와 홈은 직선 연장부를 가지기 때문에 그들 사이에 맞닿음이 일어나는 곳을 형성시키기 어렵다.

본 발명의 목적 및 특징

본 발명의 주 목적은 독립청구항 제1항의 도입부에 정의된 종류의, 큰 토크를 전달할 수 있는 툴 커플링에 대하여 설명하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보통의 축선방향 프리텐션(pre-tension)으로도 토크의 전달이 실패할 확률을 상당히 작아지도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 툴 커플링이 자동조심(self-centering) 되도록 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 툴 커플링의 일 실시예에 따른 유극이 없는 툴 커플링을 얻는 것이다.

적어도 본 발명의 주 목적은 후속 독립청구항 제1항에 제시된 특징을 갖는 툴 커플링에 의하여 실현된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 정의되어 있다.

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명에 따른 툴 커플링의 수요소가 제공되는 슬리팅 커터몸체의 이면에서 본 사시도,

도 2는 도 1에 따른 슬리팅 커터의 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 툴 커플링의 수요소가 제공되는 샤프트의 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 툴 커플링에 포함되는 요소의 도면으로서, 상기 요소가 도 1에 따른 슬리팅 커터몸체, 도 2에 따른 샤프트 및 볼트로 이루어져 있는 것을 나타낸 분해도,

도 5는 본 발명에 따른 툴 커플링의 조립된 상태를 나타낸 도면으로, 상기 슬리팅 커터몸체와 샤프트가 상기 툴 커플링에 의하여 연결되어 있는 것을 나타낸 측면도,

도 6은 도 8의 A-A를 따른, 조립된 상태의 툴 커플링에 포함되는 수요소와암요소간의 접촉영역의 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 툴 커플링에 포함되는 수요소가 제공되는 밀링커터의 루즈 톱을 나타낸 도면,

도 8은 2개의 티스가 본 발명에 따른 툴 커플링에서 어떻게 상호작동하는지를 나타낸 도면,

도 9 내지 도 13은 본 발명에 따른 툴 커플링에 포함되는 티스의 추가 실시예들을 나타낸 도면이다.

실시예

도 1 내지 도 5에 예시되어 있는 본 발명에 따른 툴 커플링은 슬리팅 커터 형태의 제1로터리 툴(1)과 관련되어 배치되고, 상기 제1로터리 툴(1)은 슬리팅 커터 몸체(3) 형태의 어댑터와 샤프트(5) 형태의 툴 몸체를 포함하고, 상기 슬리팅 커터 몸체(3)와 샤프트(5)는 본 발명에 따른 툴 커플링에 의하여 연결된다. 상기 툴 커플링은 수요소(7)와 암요소(9)를 포함하고, 이들은 서로 끼워지도록 형성되어 있으며, 공통의 회전축선(10)을 가지는 샤프트(5)와 슬리팅 커터 몸체(3)간의 토크의 전달을 위하여 힘이 서로 상호작용하도록 형성되어 있다.

도 1에 가장 잘 표현되어 있는 수요소(7)는, 서로 이격되어 회전축선(10)을 중심으로 하는 가상의 원과 접해 있으며 상기 회전축선(10)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 다수의 제1티스(11)를 포함한다. 상기 제1티스(11)는, 역시 서로 이격되어 회전축선(10)을 중심으로 하는 가상의 원과 접하며 상기 회전축선(10)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 다수의 제1후퇴부(12)에 의하여 이격되어 있다. 도 2에 가장잘 표현되어 있는 바와 같이, 수요소(7)는 약간 원뿔형상을 가진다. 원뿔각(β)(도 6 참조)은 1°내지 30°, 바람직하게는 2°내지 14°정도로 되어 있다. 수요소(7)의 중심에는, 제1원통구멍(6)이 회전축선(10)을 중심으로 하여 후퇴되어 있다.

도 3에 가장 잘 표현되어 있는 암요소(9)는 수요소(7)와 끼워맞춤 되도록 형성되어 있다. 즉, 수요소(7)가 암요소(9)에 끼워져야 한다. 따라서, 수요소(7)와 관련하여, 암요소(9)는, 서로 이격되어 회전축선(10)을 중심으로 하는 가상의 원과 접하며 상기 회전축선(10)쪽을 향하는 다수의 제2티스(14)를 포함한다. 제2티스(14)는, 역시 서로 이격되어 회전축선(10)을 중심으로 하는 가상의 원과 접하며 상기 회전축선(10)의 방향으로 연장되는 다수의 제2후퇴부(15)에 의하여 이격되어 있다. 도 3에서 알 수 있듯이, 암요소(9) 역시 수요소(7)의 원뿔형과 동일한 원뿔성을 갖도록 약간 원뿔의 모양으로 되어 있다. 암요소(9)의 중심에는, 암나사 가공된 제2원통구멍(8)이 회전축선(10)을 중심으로 하여 후퇴되어 있다.

도 1 내지 도 5에 따른 실시예에서, 티스(11, 14)는 볼록한 자유단을 가지고 후퇴부(12, 15)는 오목한 저부를 가진다. 하지만, 티스(11, 14)와 후퇴부(12, 15)의 형상은 본 발명의 범위안에서 도 9 내지 도 13에 예시되어 있는 것과 같이 폭넓게 변화할 수 있다.

도 5에는, 툴(1), 즉 샤프트(5)와 슬리팅 커터 몸체(5)가 서로 연결되어 있는 슬리팅 커터의 조립된 상태가 도시되어 있으며, 이러한 연결은 툴 커플링에 포함되는 수요소(7)와 툴 커플링에 포함되는 암요소(9)에 축선방향의 힘을 가하는 스크루(16)에 의하여 이루어진다.

도 6에는, 수요소(7)와 암요소(9)가 상호 맞닿는 접촉영역에서의 도 8의 A-A에 따른 단면이 도시되어 있으며, 이 도면에서, 원뿔형상면들 사이에서는 직접적인 맞댐이 일어나는 반면, 회전중심으로부터 가장 멀리 위치한 본 발명에 따른 툴 커플링의 표면들 사이에는 작은 유극이 존재한다. 수요소(7)의 끝단면과 암요소(9)의 저부 사이에는 더 큰 유극이 있다. 이는 서로를 향하여 수요소(7)와 암요소(9)가 축선방향으로 추가로 변위할 때, 회전중심으로부터 최외곽에 위치하는 표면들은 서로 맞닿는 한편, 수요소(7)와 암요소(9)의 대향면들은 서로 맞닿지 않는다는 것을 의미한다. 회전중심으로부터 최외곽에 위치한 표면에서 맞댐이 일어난다는 사실로 인해, 수요소(7)와 암요소(9)의 대향면들이 서로 맞닿는 경우와 비교하여 툴 커플링의 안정성, 특히 굽힘하중과 관련된 안전성이 향상된다.

도 7에는, 밀링커터 형태인 툴(1')의 소위 루즈 톱(3')이 도시되어 있다. 루즈 톱(3')은 본 발명에 따른 툴 커플링의 수요소(7')를 가지고, 상기 수요소(7')는 원칙적으로 상술된 수요소(7)와 동일한 디자인을 가진다. 이것은 수요소(7')가, 서로 이격되어 회전축선(10')을 중심으로 하는 가상의 원과 접하며 상기 회전축선(10')으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 다수의 제1티스(11')를 포함한다는 것을 의미한다. 제1티스(11')는, 역시 서로 이격되어 회전축선(10')을 중심으로 하는 가상의 원과 접하며 상기 회전축선(10')의 방향으로 연장되는 다수의 제1후퇴부(12')에 의하여 이격되어 있다. 따라서, 수요소(7)와 관련하여, 수요소(7')는 약간 원뿔형상을 가진다.

루즈 톱(3')은 툴 몸체(도시 안됨)상에 장착되도록 되어 있고, 상기 툴 몸체에는 수요소(7')와 끼워맞춰지는 암요소가 제공되고, 상기 암요소는 원칙적으로 암요소(9)와 동일한 디자인을 가진다.

도 8 내지 도 13에는, 본 발명에 따른 툴 커플링에 포함되는 상호작동하는 티스와 각각의 후퇴부들의 실시예 다수가 도시되어 있다. 즉, 통상적으로 예시된 티스들은 수요소에 포함되는 한편 예시된 후퇴부들은 암요소에 포함된다.

도 8에는 수요소(7)의 티스(11)와 암요소(9)의 티스(14)들이 상세히 도시되어 있다. 상술된 실시예에서, 암요소(9)의 티스가 수요소(7)의 티스(11)와 접촉된다는 사실로 인해 암요소(9)는 수요소(7)가 회전되도록 한다. 그렇게 하여, 이들 상호작동하는 티스 11과 14 사이에서 하나 이상의 접촉영역(P)이 발생한다. 구동각(α)과 관련하여, 상기 구동각(α)은 티스 11과 14 사이의 접촉영역(P)의 힘(F)의 평면과 직각인 선(L)과 수요소(7)의 티스(11)들에 대한 대칭선(CL) 사이에 형성된다는 점을 이해해야 한다.

도 9 내지 도 13에는, 본 발명에 따른 수요소(7)와 암요소(9)의 티스와, 상호작동하는 후퇴부의 다양한 실시예에 대한 구동각(α)이 도시되어 있다. 도 9 내지 도 13에서 알 수 있듯이, 티스와, 상호작동하는 후퇴부는 서로 동일한 형상을 가질 필요는 없다. 이와 관련하여, 티스 11과 14 사이에 접촉영역(P)이 형성되며, 원칙적으로 상기 접촉영역(P)을 제외한 티스와 부속 후퇴부는 상호간에 어떠한 맞닿음도 있어서는 안된다는 점이 중요하다. 본 발명에 따르면, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 구동각(α)은 -5°내지 +45°, 바람직하게는 -2°내지 +25°의 범위내에 있어야 한다.

수요소(7;7')와 암요소(9)의 티스의 개수는 각각 4 내지 12개, 바람직하게는 6 내지 8개여야 한다.

일반원칙으로서, 원뿔형 수요소 및 암요소를 갖는 툴 커플링은 특히 높은 스핀들 속도(대략 15000 내지 25000rpm)에 적합하다.

산업상이용가능성

상술된 실시예에서, 수요소와 암요소의 전체 원주 주위에는 동일형태의 티스가 형성되어 있다. 하지만, 본 발명의 범위안에서는 본 발명에 따른 수요소와 암요소의 티스가 수요소와 암요소 각각의 원주를 따라 상이한 디자인을 가지도록 할 수도 있다. 이에 의하여, 수요소와 암요소 상호간의 인덱싱을 안내할 수 있다. 즉, 그들이 제한된 수의 위치에서만 서로 끼워맞춰지도록 할 수 있다.

상술된 실시예에서, 모든 티스는 회전축선(10;10')으로부터 동일한 길이의 연장부를 가진다. 하지만, 본 발명의 범위안에서는 일부 티스(들)가 다른 티스로부터 편향된 회전축선(10;10')으로부터의 연장부를 가지도록 할 수도 있다. 이러한 예로는 툴 커플링이 특정 위치로 인덱싱되는 것이 바람직한 경우가 있을 수 있다.

상술된 로터리 툴 몸체의 실시예는 칩제거기계가공용 루즈 커팅인써트가 장착되도록 되어 있으며, 상기 커팅인써트는 적절히 형성된 툴의 툴 홀더에 끼워진다. 하지만, 본 발명의 범위안에서는 커팅부재를 툴 몸체와 일체로 형성시키는 것 또한 가능하다.

상술된 실시예에서, 수요소(7;7')는 칩제거기계가공용 커팅부재를 지니는 툴의 일부에 위치되는 한편, 암요소(9)는 툴 몸체/샤프트 프로퍼(proper)(5)에 끼워진다. 하지만, 본 발명의 범위안에서는, 수요소(7;7')가 툴 몸체/샤프트(5)상에 위치되는 한편, 암요소(9)가 칩제거기계가공용 커팅부재를 지니는 툴의 일부에 끼워지는 것도 가능하다.

상술된 실시예에서, 수요소(7;7')와 암요소(9)는 약간 원뿔형이지만 본 발명의 범위안에서는 수요소와 암요소를 일반적인 원통형이 되도록 하는 것도 전적으로 가능하다. 하지만, 이와 관련하여, 원통형 변형례에 의해서는 유극없는 커플링을 얻기 어렵지만, 수요소와 암요소가 약간 원뿔형을 취할 경우에는 유극없는 커플링이 얻어질 수 있다는 점에 주목해야 한다.

이상으로, 슬리팅 커터와 밀링 커터와 관련하여 본 발명에 따른 툴 커플링에 대하여 기술하였다. 하지만, 이는 본 발명에 따른 툴 커플링이 적용될 수 있는 툴의 예시에 지나지 않는다. 본 발명에 따른 툴 커플링을 위하여 추가적으로 실행가능한 적용례로는 다른 종류의 밀링 커터, 루즈 톱을 구비한 드릴, 브로치가 있다. 이 목록은 단지 예를 든 것이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1슬리팅 커터

1'밀링 커터

3슬리팅 커터 몸체

3'루즈 톱

5샤프트

7수요소

7'수요소

8원통구멍

9암요소

10공통 회전축선

10'공통 회전축선

11제1티스

11'제1티스

12제1후퇴부

12'제1후퇴부

14제2티스

15제2후퇴부

16스크루

Claims (6)

1. 툴 커플링, 바람직하게는, 회전축선(10;10')을 중심으로 회전하도록 되어 있는 로터리 툴(1;1')을 위한 툴 커플링으로서, 상기 툴 커플링은 툴 몸체(5;5')와 칩제거기계가공용 커팅인써트를 지니는 부분을 함께 결합시키고, 상기 툴 커플링은 서로 끼워지도록 되어 있는 수요소(7;7')와 암요소(9), 및 상기 툴 커플링의 축선방향으로 상기 수요소(7;7')와 암요소(9)를 함께 지지하는 요소(16)를 포함하는 툴 커플링에 있어서,

   상기 수요소(7;7')는 상기 회전축선(10;10')으로부터의 방향으로 연장되는 다수의 제1티스(11;11')를 포함하고, 상기 제1티스는 상기 회전축선(10;10')의 방향으로 연장되는 다수의 제1후퇴부(12;12')에 의하여 서로 이격되어 있고, 상기 제1후퇴부는 상기 제1티스(11;11')들 사이에 위치하여 상기 제1티스를 상호연결하고, 상기 암요소(9)는 상기 회전축선(10)의 방향으로 돌출되는 다수의 제2티스(14)를 포함하고, 상기 제2티스는 상기 제2티스 사이에 위치한 상기 회전축선(10)으로부터의 방향으로 연장되는 다수의 제2후퇴부(15)에 의하여 서로 이격되어 있고, 상기 수요소(7,7')와 상기 암요소(9)의 티스들(11,14;11') 사이의 접점의 구동각(α)은 각각 -5°내지 +45°, 바람직하게는 -2°내지 +25°의 범위내에 있으며, 상기 수요소(7;7')와 암요소(9)는 약간 원뿔형인 것을 특징으로 하는 툴 커플링.
2. 제1항에 있어서,

   상기 티스(11;11')는 상기 회전축선(10;10')을 중심으로 하는 제1가상의 원과 접하고, 상기 후퇴부(12;12')는 상기 회전축선(10;10')을 중심으로 하는 제2가상의 원과 접하는 것을 특징으로 하는 툴 커플링.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 티스(11,14;11') 및 상기 후퇴부(12,15;12')는 상기 회전축선(10;10') 주위에서 일정한 피치로 배치되는 것을 특징으로 하는 툴 커플링.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 티스(11,14;11')는 볼록한 자유끝단부를 가지고, 상기 후퇴부(12,15)는 오목한 저부를 가지는 것을 특징으로 하는 툴 커플링.
5. 툴 커플링에 포함되는 수요소(7;7')로서, 바람직하게는 회전축선(10;10')을 중심으로 회전되도록 되어 있는 로터리 툴을 위한 수요소(7;7')에 있어서,

   상기 수요소(7;7')는 상기 회전축선(10;10')으로부터의 방향으로 돌출되는 다수의 제1티스(11;11')를 포함하고, 상기 티스는 상기 회전축선(10;10')의 방향으로 연장되는 다수의 제1후퇴부(12;12')에 의하여 서로 이격되어 있고, 상기 후퇴부는 상기 티스(11;11') 사이에 위치하여 상기 티스를 상호결합하며, 상기 수요소(7;7')는 약간 원뿔형인 것을 특징으로 하는 수요소.
6. 툴 커플링에 포함되는 암요소(9)로서, 바람직하게는 회전축선(10;10')을 중심으로 회전하도록 되어 있는 로터리 툴을 위한 암요소(9)에 있어서,

   상기 암요소(9)는 상기 회전축선(10)의 방향으로 돌출되는 다수의 제2티스(14)를 포함하고, 상기 티스는 상기 회전축선(10)으로부터의 방향으로 연장되는 다수의 제2후퇴부(15)에 의하여 서로 이격되어 있고, 상기 후퇴부는 상기 제2티스(14) 사이에 위치하여 상기 티스를 상호연결하고, 상기 암요소는 약간 원뿔형인 것을 특징으로 하는 암요소.