KR20040076883A - 회전 공구용 공구 커플링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 칩 제거 기계가공을 위한 회전식 공구용 공구 커플링으로서, 상기 공구 커플링은 제 1 공구 본체 (5) 와 제 2 공구 본체 (7) 를 연결하기 위한 것으로, 제 1 공구 본체 (5) 에 배치된 수형부 (1) 및 제 2 공구 본체 (7) 에 배치된 암형부 (3) 를 포함하며, 수형부 (1) 와 암형부 (3) 는 공구 커플링의 작동상태에서 서로 결합하게되며, 또한 공구 커플링은 수형부 (1) 와 암형부 (3) 에 축방향의 체결력을 가하기 위한 부재 (20) 를 포함하는 공구 커플링에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공구 커플링의 특징은, 상기 공구 커플링은 반경방향으로 공구 본체 (5,7) 의 상호 스티어링을 위한 부재를 포함하며, 상기 부재는 수형부 (1) 에 포함된 설부 (12) 및 암형부 (3) 에 포함된 코너부 (16,17) 로 구성되며, 설부 (12) 는 축방향 (A) 으로 연장되어 있고 반경방향 (R) 으로 가요성인 것이다.

Description

회전 공구용 공구 커플링{TOOL COUPLING FOR ROTATING TOOLS}
수형부가 암형부와 협동작용하는 공구 커플링은 이미 SE-B-457 623으로부터 공지되어 있으며, 상기 공구 커플링은 원뿔형이며 그 단면은 원형이 아니다. 공구 커플링의 작동위치에서, 수형부는 암형부에 수용되고 암형부에 대한 수형부의 최종 변위시, 암형부의 탄성변위가 그 개방 단부의 영역에서 발생한다. 수형부와 암형부 사이의 상호 스티어링과는 별개인, 공구 커플링의 반경방향에서의 추가적인 스티어링은 SE-B-457 623 에 따른 공구 커플링에서는 발견되지 않는다.
수형부와 암형부를 포함하며, 원통형 단면의 커플링을 갖는 원뿔형 공구는 이미 US-A-4 621 960 으로부터 공지되어 있다. 또한, 상기 공구 커플링은 리세스와 협동 작용하는 핀 형태의 구동 부재를 포함한다. 축방향으로 연장하는 나사는 수형부와 암형부 사이를 결합하기 때문에, 수형부/암형부로부터 반경방향 거리에 위치한 공구 커플링내에 포함된 멈춤면들 사이에 접촉이 발생한다. 상기 멈춤면은 공구 커플링의 반경방향으로 어떤 스티어링도 제공하지 않는다.
본 발명은, 칩 제거 기계가공을 위한 회전식 공구용 공구 커플링으로서, 상기 공구 커플링은 제 1 공구 본체와 제 2 공구 본체를 연결하기 위한 것으로, 제 1 공구 본체에 배치된 수형부 및 제 2 공구 본체에 배치된 암형부를 포함하며, 수형부와 암형부는 공구 커플링의 작동상태에서 서로 결합하게되며, 또한 공구 커플링은 수형부와 암형부에 축방향의 체결력을 가하기 위한 부재를 포함하는 공구 커플링에 관한 것이다.
도 1 은 제 1 공구 본체상에 설치된, 본 발명에 따른 공구 커플링에 포함된 수형부의 사시도.
도 2 는 제 2 공구 본체상에 설치되고 도 1 에 따른 수형부가 장착되는, 본 발명에 따른 공구 커플링에 포함된 암형부의 사시도.
도 3 은 도 1 에 따른 제 1 공구 본체의 중심을 통하는 축방향 단면도.
도 4 는 공구 본체의 중심을 통해 축방향으로 절단된, 조립된 상태에서의 2개 공구 본체의 일부 사시도.
도 5 는 수형부와 암형부가 서로 결합되었을 때, 수형부와 암형부를 통해 공구 본체의 축방향에 수직인 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 수형부 2 제 1 접촉면
3 암형부 4 제 2 접촉면
5 제 1 공구 본체 6 제 1 중앙 홀
7 제 2 공구 본체 8 제 2 중앙 홀
9 원형 리지 10 원형 그루브
11 베이스부 12 탄성 설부
13 코너 14 제 1 부분 측면
15 제 2 부분 측면 16,17 코너의 부분
18 천이부 19 측면
20 잠금 나사 21 내부 키 리세스
24 섕크 25 공간
26 헤드
본 발명의 제 1 목적은 유극(play)이 없는 서두에서 언급한 유형의 공구 커플링을 구현하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 커플링이 공구 헤드상에 장착되는 칩 제거 기계가공용 절삭 인서트에 의해 실시되는 칩 제거 기계가공에 대하여 특히 반경방향으로 높은 정확도를 보장하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 본 발명에 따른 공구 커플링은 상호 정확한 위치에서 함께 연결되는 공구 본체를 자동적으로 뿐만 아니라 사용자가 편리하게 조정하는 것이다.
적어도 본 발명의 제 1 목표는 다음의 독립항 1 에서 정의된 특징을 갖는 공구 커플링에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에서 정의된다.
도 1 및 도 2 에 도시된 본 발명에 따른 공구 커플링의 실시예는 수형부 (1)(도 1 참조) 및 암형부 (3)(도 2 참조) 를 포함한다. 상기 수형부 (1) 는 제 1 공구 본체 (5) 의 제 1 접촉면 (2) 상에 배치되고 상기 암형부 (3) 는 제 2 공구 본체 (7) 의 제 2 접촉면 (4) 에 배치된다. 제 1 공구 본체 (5) 는, 예를 들어, 커터 헤드로 구성될 수 있으며, 제 2 공구 본체 (7) 는, 예를 들어, 익스텐더 (extender)등으로 구성될 수 있다. 암형부 (3) 의 반대편 단부에서, 제 2 공구 본체 (7) 에는 다른 유형의 공구 커플링, 예를 들어 에이비 샌드빅 코로만트에 의해 판매되는 COROMANT CAPTO공구 커플링이 제공될 수도 있다. 공구 본체 (5,7) 는 본 특허 명세서에서 개략적으로 도시되어 있다.
예시된 실시예에서, 축방향 제 1 중앙 홀 (6) 은 제 1 공구 본체 (5) 를 관통해 있고 축방향 제 2 중앙 홀 (8) 은 제 2 공구 본체 (7) 의 적어도 일부분을 관통해 있다. 제 1 중앙 홀 (6) 에는 스텝이 제공되며, 제 2 중앙 홀 (8) 은 내부에 나사가 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 공구 커플링은 도 1 및 도 2 에 따른 실시예에서 원형 리지 (9) 를 포함하는 스티어링을 포함하며, 이 리지는 제 1 공구본체 (5) 의 원주와 관련하여 수형부 (1) 로부터 일정한 반경거리에서 제 1 접촉면 (2) 상에 배치된다. 또한, 상기 스티어링은 제 2 공구 본체 (7) 의 원주와 관련하여 암형부 (3) 로부터 일정한 반경거리에서 제 2 접촉면 (4) 에 배치된 원형 그루브 (10) 를 포함한다. 원형 리지 (9) 와 원형 그루브 (10) 가 협동작용하는 방법은 아래의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
도 1 에 도시된 것처럼, 수형부 (1) 는 제 1 공구 본체 (5) 에 가장 가깝게위치한 베이스부 (11) 를 포함하며, 이 베이스부는 삼각형상이며 3개의 탄성 설부 (12) 를 구비하는데, 이 설부는 베이스부 (11) 로부터 제 1 공구 본체 (5) 의 축방향으로 연장되어 있다. 3개의 설부 (12) 는 삼각형 베이스부 (11) 의 코너 (13) 에 위치한다. 삼각형 베이스부 (11) 의 코너 (13) 는 둥글며, 즉, 이 코너는 수형부의 원주방향으로 볼록하기 때문에, 설부 (12) 도 수형부 (1) 의 원주방향에서 뿐만 아니라 수형부 (1) 의 축방향에서 모두 외면이 볼록하다. 삼각형 베이스부 (11) 의 측면은 2 부분의 표면으로 분할되는데, 제 1 부분 측면 (14) 은 평면이고, 제 2 부분 측면 (15) 은 수형부 (1) 의 원주방향으로 다소 볼록하다. 이것은 도 5 에 도시된 단면에서 더욱 명확하게 나타난다.
도 2 에서, 암형부 (3) 는 또한 둥근 코너를 갖는 통상의 삼각형상을 가지며, 상기 코너는 2 부분 (16, 17) 을 포함한다. 제 1 코너부 (16) 는 제 2 코너부 (17) 의 저면보다 제 2 공구 본체 (7) 의 원주에 더 가깝게 위치하는 저면을 구비한다. 코너부 (16,17) 의 저면 사이에는, 제 2 공구 본체 (7) 의 축방향으로 연장된 천이부 (18) 가 배치되어 있다. 각각의 코너부 (16,17) 사이에서, 측면 (19) 이 있으며, 이 측면은 평면인 것이 바람직하다.
2개의 공구 본체 (5,7) 가 연결되는 경우, 수형부 (1) 가 암형부 (3) 에 삽입되어, 제 1 단계에서 설부 (12) 는 암형부 (3) 의 제 1 코너부 (16) 에 지지된다. 그런후, 설부 (12) 는 천이부 (18) 를 활주하여 제 2 코너부 (17) 까지 오른다. 이러한 상황에서, 언로드 위치에서 설부 (12) 의 외면은 제 2 코너부 (17) 에 접하는 원보다 조금 더 큰 직경을 갖는 원에 접하게 되는 공차가 존재한다. 상기 원의 직경간의 차이는 약 5/100 mm 가 적합하다. 이것은, 수형부 (1) 가 암형부 (3) 에 수용되는 최종 단계에서 설부 (12) 가 정확한 스티어링으로서 작용하게 됨을 의미한다.
도 4 에서, 2개의 공구 본체 (5,7) 가 연결된 상태로 도시되어 있으며, 즉, 수형부 (1) 가 암형부 (3) 에 수용되어, 접촉면 (2,4) 이 서로 맞닿고 원형 리지 (9) 가 원형 그루브 (10) 에 수용된다. 양방향 화살표 A 는 공구의 축방향을 나타내고, 양방향 화살표 R 은 공구의 반경방향을 나타낸다. 축방향으로 연장하며 외부에 나사형성된 잠금 나사 (20) 가 제 1 홀 (6) 에 끼워져 제 2 홀 (8) 안으로 들어간다. 잠금 나사 (20) 를 회전하여 공구 본체 (5,7) 를 만족스럽게 연결하기 위하여 잠금 나사 (20) 에는 통상의 방법으로 내부 키 리세스 (21) 가 제공된다. 잠금 나사 (20) 에는 또한 잠금 나사 (20) 내 반경방향 그루브에 수용되는 클램프 링 (22) 이 제공된다. 상기 클램프 링 (22) 의 기능은 아래에서 서술할 것이다.
따라서, 2개의 공구 본체 (5,7) 를 연결할 때, 수형부 (1) 가 암형부 (3) 에 삽입되어, 초기 단계에서 수형부 (1) 의 설부 (12) 가 코너부 (16,17) 에 지지된다. 수형부 (1) 의 암형부 (3) 안으로의 변위는 잠금 나사 (20) 의 회전에 의해 이루어지기 때문에, 잠금 나사의 외부 나사부와 내부 나사홀 (8) 이 결합된다. 수형부 (1) 가 암형부 (3) 의 바닥에 닿는 경우, 수형부 (1) 의 부분 측면 (14,15) 은 암형부 (3) 의 측면 (19) 과 정확하게 대향한다. 이 단계에서, 또한 접촉면 (2,4) 은 서로 맞닿게 되어, 제 1 공구 본체 (5) 의 리지 (9) 가 제 2 공구 본체(7) 의 그루브 (10) 에 수용된다. 리지 (9) 와 그루브 (10) 사이의 협동작용에 의해, 2개의 공구 본체 (5,7) 의 반경방향으로 상호 스티어링이 달성될 것이다. 부분 측면 (14,15) 과 측면 (19) 사이의 일정한 간극의 존재 (도 5 참조) 뿐만 아니라 설부 (12) 의 가요성으로 인해, 리지 (9) 와 그루브 (10) 에 의해 달성되는 스티어링이, 설부 (12) 와 코너부 (16,17) 및 부분 측면 (14,15) 과 측면 (19) 에 의해 각각 달성되는 스티어링을 압도한다. 바람직하게, 도 4 에 도시된 단면도에서, 리지 (9) 는 그루브 (10) 보다 약간 더 작은 곡률반경을 갖는다. 그 결과, 실제 제조시 리지 (9) 와 그루브 (10) 의 정밀도에 관한 요구가 다소 감소된다.
이와 관련하여, 측방향 힘이 제 1 공구 본체 (5) 에 가해지는 경우, 공구 본체 (5,7) 의 상호 측방향 변위는, 리지와 그루브가 잠금 나사 (20) 에 의해 축방향으로 함께 유지되기 때문에 리지 (9) 와 그루브 (10) 가 상호 협동작용하여 예외적으로 높은 정도까지 억제됨을 언급하고자 한다.
제 2 공구 본체 (7) 에 회전이 가해지는 경우, 암형부 (3) 가 물론 회전하기 때문에, 수형부 (1) 와 제 1 공구 본체 (5) 가 따라서 구동된다. 이와 관련하여, 도 5 를 참조하면, 수형부 (1) 와 암형부 (3) 의 작동위치에서 이들 수형부와 암형부를 통한 단면도가 도시되어 있다. 도 5 에 도시된 것처럼, 회전방향은 W로 표시되어 있으며, 암형부 (3) 가 회전하자마자, 측면 (19) 이 볼록한 부분 측면 (15) 과 접촉하게 되어, 상기 3개의 접촉 영역 (15/19) 을 통해 회전력이 전달된다.
도 5 에서 또한, 잠금 나사 (20) 가, 바람직하게 잠금 나사 (20) 의 전체 섕크 (24) 를 따라 연장하는 종방향 챔퍼 (23) 를 구비하고 있는 것이 가장 명확하게 나타나 있다. 상기 챔퍼 (23) 는 잠금 나사 (20) 의 섕크와 홀 (6,8) 사이에 공간 (25) 을 제공하여, 상기 공간에 냉각 매체가 공급될 수 있다. 냉각 매체가 잠금 나사 (20) 의 헤드 (26) 영역에 더 분배되는 방법은 도 4 에 나타나 있지 않다. 이와 관련하여, 잠금 나사 (20) 의 설계, 즉, 종방향 챔퍼 (23) 의 배치는, 냉각 매체의 공급 공간을 제공하는 것이 중요한 칩 제거 기계가공용 공구에 대해 일반적인 용도를 갖는다.
제 1 공구 본체 (5) 를 제 2 공구 본체 (7) 로 부터 해체할 필요가 있는 경우, 공구 본체 (5,7) 를 연결할 때와 비교하여 반대방향으로 잠금 나사 (20) 를 회전시킨다. 그런 후, 섕크 (24) 의 원주 밖으로 일정거리 돌출한 클램프 링 (22) 이 제 1 공구 본체 (5) 에 맞닿게 되고 제 1 공구 본체와 함께 클램프 링을 당겨서, 수형부 (1) 를 암형부 (3) 로부터 제거한다.
본 발명의 상술한 실시예에서, 공구 본체 (5,7) 는 통상적인 원통형 요소의 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 그러나, 실제로 동일한 상기 공구 본체 (5,7) 는 공구 본체가 포함될 공구의 형태에 따라 기계가공된다. 그러면, 상기 공구 본체 (5,7) 의 주변부는 여기 저기서 단절되며, 완성된 공구상의 원형 리지 (9) 와 원형 그루브 (10) 가 연속적이지 않고 여기 저기서 단절된다. 그러한 이유로, 이후의 청구항에서는 "원형" 대신에 "호형"이라는 용어가 사용된다.
본 발명의 가능한 변형예
상술한 실시예에서, 수형부 (1) 는 제 1 공구 본체 (5), 즉, 예를 들어 커터 헤드를 구성할 수도 있는 부분에 배치된다. 그러나, 본 발명의 범위내에서, 암형부 (3) 가 제 1 공구 본체 (5) 에 형성되고, 이러한 경우 예를 들어 익스텐더를 구성할 수도 있는 제 2 공구 본체상에 수형부 (1) 가 배치되는 것도 가능하다.
상술한 실시예의 설명과 관련하여, 리지 (9) 와 그루브 (10) 에 의해 달성되는 스티어링은, 설부 (12) 와 코너부 (16,17), 및 부분 측면 (14,15) 과 측면 (19) 에 의해 각각 달성되는 스티어링을 압도할 것이다. 그러나, 리지 (9) 와 그루브 (10) 에 의해 달성되는 스티어링은 특정 경우에는 이용되지 않으며, 즉 설부 (12) 와 제 2 코너부 (17), 즉, 제 2 공구 본체 (7) 의 원주부로부터 가장 먼 저면을 갖는 코너부에 의해 달성되는 반경방향의 스티어링이면 충분하다. 그러한 경우, 접촉면 (2,4) 은 서로 맞닿는 부분에서 완전히 평면이기 때문에, 상기 부분은 공구 본체의 주변부에 인접하게 위치한다.
상술한 실시예에서, 수형부 (1) 는 3개의 설부 (12) 를 가지고 암형부 (3) 는 3개의 코너부 (16,17) 를 갖는다. 그러나, 본 발명의 범위내에서 수형부는 4개 이상의 설부를 구비하고 암형부는 4개 이상의 코너부를 구비하는 것도 가능하다. 그러나, 실제로, 6개의 설부와 6개의 코너부가 각각 최대수이다.
상술한 실시예에서, 리지 (9) 및 그루브 (10) 는 원형이며, 상술한 이유로 여기 저기서 단절될 수 있다. 그러나, 리지/그루브는 호형일 필요는 없고, 이들은 다른 곡선형상을 가지거나 또는 심지어 직선이어도 좋다.

Claims (10)

  1. 칩 제거 기계가공을 위한 회전식 공구용 공구 커플링으로서, 상기 공구 커플링은 제 1 공구 본체 (5) 와 제 2 공구 본체 (7) 를 연결하기 위한 것으로, 제 1 공구 본체 (5) 에 배치된 수형부 (1) 및 제 2 공구 본체 (7) 에 배치된 암형부 (3) 를 포함하며, 수형부 (1) 와 암형부 (3) 는 공구 커플링의 작동상태에서 서로 결합하게되며, 또한 공구 커플링은 수형부 (1) 와 암형부 (3) 에 축방향의 체결력을 가하기 위한 부재 (20) 를 포함하는 공구 커플링에 있어서,
    상기 공구 커플링은 반경방향으로 공구 본체 (5,7) 의 상호 스티어링을 위한 부재를 포함하며, 상기 부재는 수형부 (1) 에 포함된 설부 (12) 및 암형부 (3) 에 포함된 코너부 (16,17) 로 구성되며, 설부 (12) 는 축방향 (A) 으로 연장되어 있고 반경방향 (R) 으로 가요성인 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
  2. 제 1 항에 있어서, 수형부 (1) 와 암형부 (3) 는 통상적으로 삼각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 암형부 (3) 의 각각의 코너부는 2부분 (16,17) 을 포함하며, 그 중 제 1 부분 (16) 은 제 2 부분 (17) 의 저면보다 제 2 공구 본체 (7) 의 원주부에 더 가깝게 위치한 저면을 갖는 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 공구 본체를 반경방향으로 스티어링하기 위한 추가적인 부재 (9,10) 가 수형부 (1) 와 암형부 (3) 로부터 일정한 반경방향 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
  5. 제 4 항에 있어서, 추가적인 스티어링 부재는 공구 본체 (5) 상의 리지 (9) 및 제 2 공구 본체 (7) 상의 그루브 (10) 를 포함하며, 리지 (9) 는 공구 커플링의 작동 상태에서 그루브 (10) 에 수용되는 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
  6. 제 5 항에 있어서, 리지 (9) 와 그루브 (10) 는 호형인 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 리지 (9) 는 공구 본체 (5) 의 접촉면 (2) 상에 배치되고, 그루브 (10) 는 제 2 공구 본체 (7) 의 접촉면 (4) 에 배치되며, 리지 (9) 및 그루브 (10) 는 각각의 공구 본체 (5,7) 의 주변부에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 수형부 (1) 는 수형부 (1) 의 원주부의 방향으로 오목한 1이상의 부분 측면 (15) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 공구 본체 (5,7) 를 축방향으로 체결하기 위한 부재는 잠금 나사 (20) 로 구성되며, 이 잠금 나사는 그 섕크부 (24) 상에 종방향 챔퍼 (23) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 공구 본체 (5,7) 를 축방향으로 체결하기 위한 부재는 잠금 나사 (20) 로 구성되며, 이 잠금 나사는 잠금 나사 (20) 의 섕크 (24) 의 원주부 바깥쪽으로 일정거리 돌출하는 클램프 링 (22) 이 수용되는 반경방향 그루브를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 커플링.
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