KR20050094471A - 회전 공구용 공구 커플링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 회전 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 작동 상태에서 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 반경방향 (R) 으로 공구 본체 (5, 7) 의 상호 안내를 위한 부재 (9, 10, 11, 18) 를 포함하며, 상기 부재 (9, 10, 11, 18) 는 한편으로는 공구 본체 (5, 7) 의 원주와 관련하여 위치되며, 다른 한편으로는 수형부 및 암형부 (1, 3) 와 관련하여 위치되는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 공구용 공구 커플링{TOOL COUPLING FOR ROTARY TOOLS}
본 발명은, 칩 제거 기계가공을 위한 회전 공구용 공구 커플링으로서, 이 공구 커플링은 제 1 공구 본체와 제 2 공구 본체를 연결하기 위한 것이며, 제 1 공구 본체에 배치된 수형부 및 제 2 공구 본체에 배치된 암형부를 포함하며, 수형부와 암형부는 공구 커플링의 작동 상태에서 서로 결합하게 되며, 또한 공구 커플링은 수형부와 암형부에 축방향의 체결력을 가하기 위한 부재를 포함하는 공구 커플링에 관한 것이다.
수형부가 암형부와 상호 작용하는 공구 커플링은 이미 SE-B-457 623에서 공지되어 있으며, 수형부와 암형부는 원뿔형이며 그 단면은 원형이 아니다. 공구 커플링의 작동 상태에서, 수형부는 암형부에 수용되고, 암형부에 대한 수형부의 최종 변위시, 암형부의 탄성 변형이 그 개방 단부의 영역에서 발생한다. 수형부와 암형부 사이의 상호 안내와는 별도로, 공구 커플링의 반경방향으로의 추가적인 안내가 SE-B-457 623 에 따른 공구 커플링에서는 이루어지지 않는다.
수형부와 암형부를 포함하며, 이들 수형부와 암형부는 원통형 단면을 갖는 원뿔형으로 되어 있는 공구 커플링이 이미 US-A-4 621 960 에 공지되어 있다. 또한, 이 공구 커플링은 리세스와 상호 작용하는 버튼 형태의 구동 부재를 포함한다. 축방향으로 신장하는 나사는 수형부와 암형부를 결합하며, 또한 수형부/암형부로부터 반경방향으로 떨어져 위치된 공구 커플링에 포함된 멈춤면들 사이에 접촉이 발생한다. 이들 멈춤면은 공구 커플링의 반경방향으로는 어떠한 안내도 제공하지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조로 하여 설명된다:
도 1 은 본 발명에 따른 공구 커플링에 포함된 수형부가 제공된 제 1 공구 본체의 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 공구 커플링에 포함된 암형부가 제공된 제 2 공구 본체의 사시도이다.
도 3a 는 본 발명에 따른 공구 커플링이 제공된 개략적으로 도시된 공구의 길이방향 단면도이다.
도 3b 는 도 3a 에서 원으로 표시한 부분의 상세도이다.
도 4 는 수형부와 암형부가 서로 결합되었을 때, 도 3a 의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 수형부와 암형부의 단면도이다.
본 발명의 제 1 목적은 유극 (play) 이 없는 서두에서 언급한 종류의 공구 커플링을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공구 헤드 상에 장착되는 칩 제거 기계가공용 절삭 인서트에 의해 실시되는 칩 제거 기계가공에 대하여 특히 반경방향으로 높은 정확도를 보장할 수 있는 커플링을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 상호 정확한 위치에서 연결되는 공구 본체를 자동적으로 뿐만 아니라 사용자가 편리하게 조정할 수 있는 공구 커플링을 제공하는 데에 있다.
적어도 본 발명의 제 1 목적은 다음의 독립항 1 에서 기재된 구성을 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 구비한다. 수형부 (1) 는 제 1 공구 본체 (5) 의 제 1 접촉면 (2) 상에 배치되고, 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 CAPTO 공구 커플링이 제공될 수도 있다. 공구 본체 (5, 7) 는 본 특허 명세서에서 단지 개략적으로 도시되어 있다.
예시된 실시예에서, 축방향 제 1 중앙 홀 (6) 은 제 1 공구 본체 (5) 의 일부를 관통해 있고, 축방향 제 2 중앙 홀 (8) 은 제 2 공구 본체 (7) 를 관통해 있다. 제 1 중앙 홀 (6) 에는 내부에 나사가 형성되며, 제 2 중앙 홀 (8) 에는 단차 (8A) 가 제공되며, 이 단차의 기능은 공구 본체 (5, 7) 의 연결과 관련하여 후술되며, 도 3a 에 도시되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 공구 커플링은 도 1 및 도 2 에 따른 실시예에서 원형 리지 (9) 를 포함하는 제 1 안내부를 포함하며, 이 안내부는 제 1 공구 본체 (5) 의 원주와 관련하여 수형부 (1) 로부터 일정한 반경방향 거리에서 제 1 접촉면 (2) 상에 배치된다. 이 안내부는 제 2 공구 본체 (7) 의 원주와 관련하여 암형부 (3) 로부터 일정한 반경방향 거리에서 제 2 접촉면 (4) 에 배치된 원형 그루브 (10) 를 더 포함한다. 원형 리지 (9) 와 원형 그루브 (10) 가 상호 작용하는 방법은 아래의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
도 1 에 도시된 수형부 (1) 는 일반적으로 수형부 (1) 의 원주 방향으로 볼록하며 둥근 제 1 원형 코너부 (12) 를 갖는 삼각형이다. 제 1 코너부 (12) 사이에서, 수형부 (1) 는 2 개의 부분 측면 (14, 15) 을 가지며, 제 1 부분 측면 (14) 은 평면이고, 제 2 부분 측면 (15) 은 수형부 (1) 의 원주방향으로 볼록하다.
또한, 수형부 (1) 는 일반적으로 수형부 (1) 와 제 1 접촉면 (2) 사이에 천이부를 형성하는 제 2 안내부 (11) 를 포함한다. 제 2 안내부 (11) 는 일반적으로 제 1 접촉면 (2) 과 평행한 평면인 정면 (13) 및 제 1 접촉면 (2) 과 정면 (13) 사이에 있는 원환형태의 원통형 외부 안내면 (17) 을 포함한다. 일반적으로, 제 2 안내부 (11) 는 제 2 접촉면 (2) 으로부터 돌출하는 부재를 형성한다.
암형부 (3)(도 2 참조) 는 또한 일반적으로 둥근 제 2 코너부 (16) 을 갖는 삼각형 형상이다. 제 2 코너부 (16) 사이에는 바람직하게 평면으로 된 측면 (19) 이 있다. 또한 암형부 (3) 에는 내부 안내면 (18) 이 존재하며, 이 안내면은 원환형태의 원통형상이며, 제 2 접촉면 (4) 과 제 2 접촉면 (4) 에 평행한 천이면 (27) 사이에 형성된다. 제 2 접촉면 (4) 과 안내면 (18) 사이에는, 챔퍼 (28) 가 있다.
도 1 에 도시된 수형부 (1) 와 도 2 에 도시된 암형부 (3) 사이에 작은 간극이 존재하기 때문에, 수형부 (1) 는 암형부 (3) 에 끼워질 수 있다. 이는, 암형부 (3) 에 수용될 때 수형부 (1) 가 반경 방향으로 능동적으로 안내되는 것이 아니라, 한편으로는 제 2 안내부 (11) 가 안내면 (18) 과의 상호 작용을 하고, 또한 다른 한편으로는 원형 리지 (9) 가 하기에 상세히 설명되는 방법으로 원형 그루브 (10) 와 상호 작용을 하기 때문에 반경방향 안내가 이루어짐을 의미한다.
도 3a 에서, 2 개의 공구 본체 (5, 7) 는 연결된 상태로 도시되어 있으며, 즉, 수형부 (1) 가 암형부 (3) 에 수용되어, 접촉면 (2, 4) 이 서로 맞닿아 원형 리지 (9) 가 원형 그루브 (10) 에 수용되어 있다(리지 (9) 와 그루브 (10) 가 상세히 도시된 도 3b 참조). 양방향 화살표 A 는 공구의 축방향을 나타내고, 양방향 화살표 R 은 공구의 반경방향을 나타낸다. 외부에 나사형성된 축방향 잠금 나사 (20) 가 그의 헤드 (26) 로 단차 (8A) 와 맞닿고, 제 2 홀 (8) 과 암형부 (3) 를 통과하여 제 2 접촉면 (4) 을 지나 있다. 잠금 나사 (20) 의 외부 나사 섕크 (24) 의 자유 단부가 제 1 홀 (6) 에 수용된다. 잠금 나사 (20) 를 회전시켜 공구 본체 (5, 7) 를 만족스럽게 연결하기 위하여 일반적으로 잠금 나사 (20) 의 헤드 (26) 에 내부 키홈 (21) 이 제공된다.
따라서, 2 개의 공구 본체 (5, 7) 를 연결할 때, 수형부 (1) 가 암형부 (3) 에 삽입되어, 초기 단계에서 수형부 (1) 의 제 1 코너부 (12) 가 암형부 (3) 의 제 2 코너부 (16) 에 의해 안내된다. 수형부 (1) 의 암형부 (3) 내로의 변위는 잠금 나사 (20) 의 회전에 의해 이루어지며, 잠금 나사의 외부 나사부는 제 1 내부 나사홀 (8) 과 결합된다. 수형부 (1) 가 암형부 (3) 의 바닥에 닿는 경우, 수형부 (1) 의 부분 측면 (14, 15) 은 암형부 (3) 의 측면 (19) 에 정확하게 대향한다. 이 단계에서, 또한 제 1 공구 본체 (5) 의 리지 (9) 는 제 2 공구 본체 (7) 의 그루브 (10) 에 수용되는데, 즉 리지 (9) 와 그루브 (10) 사이에서 접촉이 이루어진다. 이와 관련하여, 리지 (9) 와 그루브 (10) 사이에서 접촉이 발생하는 것을 보장하기 위해서, 접촉면 (2, 4) 은 서로 접촉되지 않는다. 안내부 (11) 는 안내면 (18) 과 결합하게 된다. 안내부 (11) 가 도입되어 안내면 (18) 과 결합하는 것은 챔퍼 (28) 에 의해 용이하게 이루어진다.
한편으로는, 안내부 (11) 와 안내면 (18) 사이의 상호 작용, 다른 한편으로는 리지 (9) 와 그루브 (10) 사이의 상호 작용에 의해, 2 개의 공구 본체 (5, 7) 가 반경 방향으로 상호 안내될 수 있다. 부분 측면 (14, 15) 과 측면 (19) 사이의 일정한 유극으로 인해 수형부 (1) 와 암형부 (3) 사이에 간극 (도 5 참조) 이 존재하기 때문에, 안내부 (11) 와 안내면 (18) 사이의 상호 작용 및 리지 (9) 와 그루브 (10) 사이의 상호 작용에 의해 이루어지는 안내는, 코너부 (12, 16) 및 부분 측면 (14, 15) 과 측면 (19) 에 의해 각각 이루어지는 안내보다 우세하게 된다. 바람직하게, 도 3b 에 도시된 단면도에서, 리지 (9) 는 그루브 (10) 의 곡률반경 (R2) 보다 약간 더 작은 곡률반경 (R1) 을 갖는다. 이는 리지 (9) 와 그루브 (10) 의 실제 가공 정밀도에 관한 요건이 다소 완화됨을 의미한다.
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) 사이의 상호 상호 작용에 의해 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 관련해서는, 수형부 (1) 와 암형부 (3) 의 작동위치에서 이들 수형부와 암형부의 단면도가 도시된 도 4 를 참조하면 된다. 도 4 에 도시된 것처럼, 회전방향은 R로 표시되어 있으며, 암형부 (3) 의 회전중, 측면 (19) 이 볼록한 부분 측면 (15) 과 접촉하게 되어, 이들 3개의 접촉 영역 (15/19) 에 의해 회전력이 전달된다.
도 4 에서 또한, 잠금 나사 (20) 가, 바람직하게 잠금 나사 (20) 의 전체 섕크 (24) 를 따라 형성된 길이방향 챔퍼 (23) 를 구비하고 있는 것이 가장 명확하게 나타나 있다. 상기 챔퍼 (23) 는 잠금 나사의 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 어떻게 더 분배되는가는 도 3 에 나타나 있지 않다. 이와 관련하여, 잠금 나사 (20) 의 설계, 즉, 길이방향 챔퍼 (23) 의 제공은, 냉각 매체 공급용 공간을 제공하는 것이 중요한 칩 제거 기계가공용 공구에 대해 일반적인 용도를 갖는다.
제 1 공구 본체 (5) 가 제 2 공구 본체 (7) 로부터 분해되어야 하는 경우, 공구 본체 (5, 7) 를 연결할 때와 비교하여 반대방향으로 잠금 나사 (20) 를 회전시킨다.
본 발명의 상술한 실시예에서, 공구 본체 (5, 7) 는 통상적인 원통형 부재의 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 그러나, 실제로 이들 공구 본체 (5, 7) 는 공구 본체가 포함될 공구의 종류에 따라 기계가공된다. 이에 의해, 이들 공구 본체 (5, 7) 의 주변부는 통상 여러 부위에서 단절되며, 따라서 완성된 공구의 원형 리지 (9) 와 원형 그루브 (10) 가 연속적이지 않고 여러 부위에서 단절될 수 있다. 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 범위 내에서, 암형부 (3) 가 제 1 공구 본체 (5) 에 형성되고, 이러한 경우 예를 들어 익스텐더를 구성할 수도 있는 제 2 공구 본체 상에 수형부 (1) 가 배치되는 것도 가능하다.
상술한 실시예에서, 리지 (9) 와 그루브 (10) 는 원형이며, 상술한 이유로 여러 부위에서 단절될 수 있다. 그러나, 리지/그루브는 호형일 필요는 없고, 이들은 다른 곡선형상을 가지거나 또는 심지어 직선이어도 좋다.
*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 안내부 12 제 1 코너부
13 정면 14 제 1 부분 측면
15 제 2 부분 측면 16 제 2 코너부
17 원환형태의 원통면 18 안내면
19 측면 20 잠금 나사
21 내부 키 홈 23 챔퍼링
24 섕크 25 공간
26 헤드 27 천이면
28 챔퍼

Claims (10)

  1. 칩 제거 기계가공을 위한 회전 공구용 공구 커플링으로서,
    상기 공구 커플링은 제 1 공구 본체 (5) 와 제 2 공구 본체 (7) 를 연결하기 위한 것이며, 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 작동 상태에서 서로 결합하게 되며, 또한 공구 커플링은 수형부 (1) 와 암형부 (3) 에 축방향의 체결력을 가하기 위한 부재 (20) 를 포함하는 회전 공구용 공구 커플링에 있어서,
    상기 공구 커플링은 공구 본체 (5, 7) 를 반경방향 (R) 으로 상호 안내하기 위한 안내 부재 (9, 10, 11, 18) 를 포함하며, 이 안내 부재 (9, 10, 11, 18) 는 한편으로는 공구 본체 (5, 7) 의 원주와 관련하여 위치되며, 다른 한편으로는 수형부 및 암형부 (1, 3) 와 관련하여 위치되는 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
  2. 제 1 항에 있어서, 반경 방향 (R) 으로의 상기 안내 부재는 일측 공구 본체 (5) 에 있는 리지 (9) 및 타측 공구 본체 (7) 에 있는 그루브 (10) 를 포함하며, 이 리지 (9) 와 그루브 (10) 는 공구 본체 (5, 7) 의 원주와 관련하여 위치되며, 리지 (9) 는 공구 커플링의 작동 상태에서 그루브 (10) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반경 방향 (R) 으로의 상기 안내 부재는 일측 공구 본체 (5) 에 있는 외부 안내면 (17) 을 또한 타측 공구 본체 (7) 에 있는 내부 안내면 (18) 을 구비하며, 이 안내면 (17, 18) 은 수형부 (1) 및 암형부 (3) 와 관련하여 위치되며, 또한 이 안내면 (17, 18) 은 서로에 맞는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 리지 (9) 및 그루브 (10) 는 호형상인 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 리지 (9) 는 일측 공구 본체 (5) 의 접촉면 (2) 에 배치되며, 상기 그루브 (10) 는 타측 공구 본체 (7) 의 접촉면 (4) 에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 단면 상에서 볼 때 상기 리지 (9) 는 상기 그루브 (10) 보다 다소 작은 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 안내면 (17, 18) 은 그 원주 방향으로 원환형태의 원통형 (circular cylindrical) 인 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 수형부 (1) 와 암형부 (3) 는 일반적으로 삼각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 수형부 (1) 는, 수형부 (1) 의 원주방향으로 오목한 하나 이상의 부분 측면 (15) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구 본체 (5, 7) 를 축방향으로 체결하기 위한 상기 부재는 잠금 나사 (20) 로 구성되며, 이 잠금 나사는 그 섕크부 (24) 상에 길이방향 챔퍼 (23) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 공구용 공구 커플링.
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