KR20080024120A - 절삭 공구용 신속 교체 홀더 - Google Patents

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KR20080024120A
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Abstract

기계 공구 상의 커터 삽입체용 신속 교체 공구 홀더(10)가 제공되며, 이 신속 교체 공구 홀더는, 커터 삽입체(16)의 형상을 수용하고 그에 합치되도록 구성되는 하우징(13)을 포함한다. 피봇운동 아암(12)은 삽입체 하우징(13) 내에 장착되며, 하우징 내에서 피봇(30) 주위로 회전한다. 피봇운동 아암(12)은, 피봇(30)으로부터 시트부(18) 위의 위치로 연장되며 커터 삽입체(16)와 결합하도록 구성되는 클램프 부분(22)을 갖는다. 또한, 피봇운동 아암(12)은 클램프 부분(22)과 대향하여 피봇(30)으로부터 연장되는 아암(32)을 갖는다. 마지막으로, 상기 아암(32)의 원위 단부(34)와 캠(14)이 결합된다. 상기 캠(14)은 클램프 부분(22)이 커터 삽입체(16)와 결합되게 하는 클램프 위치와, 클램프 부분(22)이 커터 삽입체(16)로부터 결합해제되어 커터 삽입체의 제거 및 교체가 가능해지는 해제 위치를 갖는다. 상기 캠(14)은 상기 해제 위치와 클램프 위치 사이에서 이동한다.
커터 삽입체, 클램핑 아암, 로킹 기구, 세장형 구멍, 레버, 가압 로드

Description

절삭 공구용 신속 교체 홀더{QUICK CHANGE HOLDER FOR CUTTING TOOL}
본 발명은 일반적으로 절삭 공구 홀더 분야에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 절삭 공구를 교체할 필요가 없어서 기계 상점에서 필요에 따라 절삭 공구를 신속하게 교체할 수 있는 능력을 제공하는 개선된 절삭 공구 홀더에 관한 것이다.
금속 절삭 또는 가공 산업에서, 금속 및 기타 경질 재료는 다양한 절삭 작업에 의해 소정의 최종 형상으로 만들어진다. 이 산업에서 사용되는 절삭 공구는 날카로운 에지를 가지며, 절삭되는 것보다 훨씬 단단한 재료로 제조된다. 그러나, 금속 및 기타 경질 재료의 절삭에 관련된 힘은 상당하며, 따라서 절삭 공구 및 절삭되는 재료는 매우 높은 강성으로 극히 확실하게 유지되어야 한다. 또한, 상기 공구의 절삭 에지의 기하학적 형상은 예를 들어 칼날에 비하면 대단히 넓고 강하다. 이 매우 넓은 에지 역시 필요한 절삭력을 더 증가시킨다.
상기 산업에서 수행되는 절삭의 방식(mode)은 일반적으로 두 가지가 있다. 첫번째 방식은 원재료의 외표면 또는 가공될 부분으로부터 재료가 제거되는 외부 절삭이다. 유사한 절삭 기술은 사과 껍질 벗겨내기이다.
두번째 방식은 구멍 드릴링과 같이 재료 자체에 의해 둘러싸이는 표면으로부터 재료가 제거되는 내부 절삭이다. 유사한 내부 절삭의 예로는 사과의 속을 도려 내는 것이다.
양 절삭 방식에 사용될 수 있는 산업에서 채용되는 가공 기술에도 두 가지의 일반적인 형태가 있다. 첫번째 기술에서는, 가공될 재료(이하, "피가공물(workpiece)"로 지칭함)가 선반 스핀들에서 고속으로 연속 회전된다. 절삭 공구는 회전하는 피가공물과 접촉하여 재료의 제거를 초래한다. 이 기술은 당해 산업에서 선삭(turning)으로 공지되어 있으며, 현대 선반은 선삭 센터로 지칭된다.
두번째 기술에서는, 피가공물이 정지 위치에 단단히 유지되고, 고속 회전하는 절삭 공구가 피가공물과 접촉하여 재료의 제거를 초래한다. 이 기술은 밀링으로 공지되어 있으며, 기계는 밀링 머신이다. 그러나, 현대 기계 공구는 종종 동일 기계에서 밀링과 선삭 기능을 둘다 구비한다. 이러한 이중 능력 기계는 머시닝 센터(machining center)로 지칭된다.
오늘날 사용되는 공구의 형상은 일반적으로 세가지가 존재한다. 첫번째 형상은 리머(reamer) 및 보링 바(boring bar)와 같은 드릴 및 관련 구멍 제조 공구이다. 이 카테고리에서 보다 큰 공구의 일부는 후술하는 삽입체(insert)를 사용하지만, 대부분의 구멍 제조 공구는 중실형 재료로 제조된다. 구멍 제조 공구는 내부 절삭 방식으로만 사용된다.
두번째 형상은 그 측면으로 절삭하는 본질적으로 짧고 뚱뚱한 드릴인 엔드밀(end mill)이다. 엔드밀 공구는 밀(mill) 또는 머시닝 센터에 사용되며, 내부 절삭 방식으로도 외부 절삭 방식으로도 절삭될 수 있다. 보다 큰 직경의 엔드밀은 후술하듯이 삽입체를 사용할 수 있다.
마지막이면서 가장 보편적인 형상은 삽입체 공구(insert tool)이다. 삽입체는 보통 탄화규소(silicon carbide), 세라믹 또는 심지어 다이아몬드와 같은 매우 단단한 재료로 제조되거나 코팅된다. 삽입체는 장사방형(長斜方形:rhomboid), 원형, 삼각형 또는 그밖의 다각형 형상의 작고 평탄한 피스로 제조된다. 삽입체에는 종종 그 중심에 구멍을 구비하는 바, 이 구멍은 삽입체가 홀더에 끼워져서 그 안에 클램프와 나사로 고정될 수 있게 해준다.
금속 절삭이 진행될수록, 삽입체는 마모될 것이며 주기적으로 다른 동일 삽입체로 교체되어야 한다. 종종 삽입체는 사용될 수 있는 하나 이상의 절삭날(cutting edge) 또는 선단(tip)을 가질 것이다. 따라서, 삽입체는 다른 선단이 사용되도록 뒤집어지거나 회전될 수 있으며, 또는 둘다 이루어질 수 있다. 정방형 또는 장사방형 삽입체는 폐기될 때까지 사용될 수 있는 선단을 여덟개까지 가질 수 있다. 삽입체는 재사용을 위해서는 거의 절대로 날카로워지지 않지만, 그 코발트 함량으로 인해 재생된다. 대조적으로, 삽입체 홀더는 일반적으로 영구적으로 재사용될 수 있다.
오늘날, 모든 삽입체 교체는 공구를 사용하여 수동으로 이루어져야 한다. 대부분의 삽입체는 크기가 다른 두 개의 알렌 나사(allen screw)에 의해 적소에 유지되기 때문에, 삽입체의 교체에는 비교적 긴 시간이 걸린다. 이러한 삽입체를 교체 또는 재정렬하기 위한 자동화된 기술은 존재하지 않는다. 조작자는 상기 삽입체를 적절히 교체하거나 재정렬하기 위해 고도로 숙련되어야 하며, 역으로 이 숙련도가 빈번한 부정확한 설치로 이어진다. 이러한 부정확한 설치는 상당한 스크랩 손실을 초래할 수 있다. 또한, 상기 삽입체를 유지하는 나사와 상기 나사를 수용하는 나사구멍은 둘다 마모되거나 벗겨진다. 그 결과, 기계류가 구비된 삽입체의 조작자는 삽입체 교체를 정말로 좋아하지 않는다.
이 문제를 해결하려는 몇가지 시도가 있어왔다. 1997년 11월 4일자로 시리노(Cirino) 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "공구 시스템의 테이퍼진 중공 생크용 클램핑 조립체"인 미국 특허 제5,683,212호는 버튼(40)을 구비하는 커터 홀더 공구용 클램핑 조립체를 개시하고 있는 바, 상기 버튼은 상기 공구가 축소된 직경의 랜드(60)에 착좌된 스프링(도시되지 않음)에 의해 내측으로 가압되도록 테이퍼진 생크에 대해 클램핑한다.
1983년 12월 13일자로 구스타프손(Gustafson)에게 허여되고 발명의 명칭이 "공구 블록"인 미국 특허 제4,420,280호는 절삭 삽입체 홀더(12), 및 피봇 배치된 레버(20)로 구성된 클램핑 장치가 제공되는 레버 작동식 신속 해제 기구용 공구 블록을 개시하고 있으며, 상기 레버의 일 단부는 절삭 삽입체 홀더(12)에 작용하고 그 타 단부는 스프링 로딩된 장치(21)와 협력한다.
1976년 9월 21일자로 요르겐센(Jorgensen)에게 허여되고 발명의 명칭이 "착탈가능하고 인덱싱가능한 절삭 삽입체를 구비한 보링 바"인 미국 특허 제3,981,607호는, 눌렸을 때 웨지(wedge) 샤프트(74)의 전방 단부(83)와 접촉하여 웨지 샤프트(74)를 우측으로 밀어서 볼(84)과 클램프 해제 핀(60)이 강하되게 하는 수동 버튼(100)에 의해 클램프 삽입체(14)를 통해서 핑거(28)에 가해지는 압력을 해제함으로써 제거될 수 있는 절삭 삽입체(12)용 수동 버튼(100) 해제 기구를 개시하고 있 다.
1980년 7월 1일자로 힐(Hill)에게 허여되고 발명의 명칭이 "안내 가동 커터를 갖는 선반"인 미국 특허 제4,210,038호는 커터 홀더의 위치결정을 조정하기 위해 수직 위치결정 노브(knob)(16)와 조도 선택기 핸들(17)을 구비하는 절삭 공구 홀더를 제공한다.
공지된 종래의 어떤 기술도 본 명세서에 기재된 조합을 개시하지 못하고 있다.
본 발명의 목적은 커터 삽입체의 신속 교체를 위한 개선된 홀더를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 커터 삽입체를 고정하거나 제거하기 위한 공구 또는 나사를 전혀 필요치 않는 개선된 홀더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수동 조작용으로 설계되지만 자동화될 수 있는 개선된 홀더를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 부정확한 설치 시에도 폐쇄되지 않음으로써 스크래핑을 감소시키는 커팅 삽입체용 개선된 홀더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수초 이내에 교체될 수 있는 절삭 삽입체용 개선된 홀더를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적 및 장점은 하기 설명이 진행됨에 따라서 명백해질 것이며, 본 발명을 특징짓는 신규한 특징은 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 청구범위에서 특히 언급될 것이다.
본 발명은 첨부도면을 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 커터 삽입체가 설치된 본 발명의 사시도이다.
도2는 커터 삽입체가 제거된 본 발명의 사시도이다.
도3은 캠을 도시하는 본 발명의 부분 단면 측면도이다.
도4는 커터 삽입체와 결합되는 클램핑 아암의 단면도이다.
도5는 클램핑 아암의 측면도이다.
도6은 클램핑 아암의 배면도이다.
도7은 클램핑 아암의 저면도이다.
도8은 캠의 평면도이다.
도9는 캠의 배면도이다.
도10은 캠의 측면도이다.
도11은 캠의 정면도이다.
도12는 본 발명에 사용되는 절취 벤치의 측면도이다.
도13은 본 발명의 대체 실시예의 사시 평면 및 측면도이다.
도14는 도13의 실시예의 부분 절취 측면 및 평면 사시도이다.
도15는 본 발명의 또 다른 실시예의 부분 절취 측면 및 평면 사시도이다.
도16은 본 발명의 또 다른 실시예의 부분 절취 측면 및 평면 사시도이다.
도17은 본 발명의 또 다른 실시예의 부분 절취 측면 및 평면 사시도이다.
도18은 본 발명의 또 다른 실시예의 부분 절취 측면 및 평면 사시도이다.
도19는 커터 삽입체와 결합된 본 발명의 또 다른 실시예의 부분 절취 측면 및 평면 사시도이다.
도20은 커터 삽입체로부터 결합해제된 도19의 실시예의 부분 절취 측면 및 평면 사시도이다.
도면을 참조하면, 도1 내지 도3은 기계 공구 상에 커터 삽입체(16)를 유지하기 위한 내장형(self contained), 무공구(toolless) 신속 교체 공구 홀더(10)의 부품을 구성하는 특징부들의 조합을 나타낸다. 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더(10)는 커터 삽입체(16)의 형상을 수용하고 그에 합치되도록 구성되는 적어도 하나의 시트부(18)를 갖는 하우징(13)을 포함한다. 하우징(13) 내에는 클램핑 아암(12)이 가동 장착된다. 클램핑 아암(12)은 시트부(18) 위로 연장되는 클램프 부분(22)을 가지며, 상기 클램프 부분(22)은 커터 삽입체(16)와 결합하도록 구성된다. 하우징(13) 내에는 로킹 기구(15)가 완전히 수용되며, 따라서 상기 로킹 기구를 작동시키기 위한 어떠한 외부 도구도 필요치 않다. 로킹 기구(15)는 클램핑 아암(12)의 클램프 부분(22)을 커터 삽입체(16)와 강제로 결합시키는 클램프 위치, 및 상기 커터 삽입체를 제거 및 교체할 수 있도록 클램프 부분(22)을 커터 삽입체(16)로부터 결합해제시키는 해제 위치를 가지며, 로킹 기구(15)는 알렌 렌치(wrench) 등과 같은 외부 공구를 사용하지 않고서 해제 위치와 클램프 위치 사이에서 이동할 수 있다.
도1 내지 도12에서 가장 잘 알 수 있듯이, 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더(10)의 일 실시예는 클램핑 아암(12)이 구비된 커터 삽입체 하우징(13)을 포함한다. 이 실시예에서, 로킹 아암(15)은 커터 삽입체(16)의 교체 과정을 신속히 하기 위해 클램핑 아암(12) 및 캠(14)을 포함한다.
본 예에서, 커터 삽입체(16)는 장사방형 단면을 갖는다. 커터 삽입체(16)를 수용하기 위해, 커터 삽입체 하우징(13)은, 커터 삽입체(16)의 형상을 수용하고 그에 합치되는 절취 벤치(20)에 시트부(18)를 위치시킨다. 시트부(18)는 별도 부재로서 도시되었으나, 실제로는 삽입체 하우징(13)과 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 시트부(18) 역시 교체가능한 부품일 수 있다. 전술했듯이, 커터 삽입체(16)는 여러가지 형상을 가질 수 있다. 당업자라면 본 발명이 도시된 형상 및 크기에 한정되지 않으며 속성상 예시적인 것에 불과함을 알 것이다. 또한, 도12에서 가장 잘 알 수 있듯이, 절취 벤치(20)는 삽입체(12)의 정점을 향햐여 내측으로 경사지는 측벽(21)을 구비한다. 클램핑 아암(12)은 삽입체 하우징(13) 내의 클램핑 아암 슬롯(27)에 장착된다.
클램핑 아암(12)은 세장형 구멍(28)을 가지며, 이 구멍을 통해서 피봇축(30)이 연장되어 클램핑 아암(12)이 그 주위로 도1 및 도4에 도시된 클램핑 위치로부터 도2에 도시된 해제 위치로 회전할 수 있게 만든다. 피봇운동 아암(12)은 클램핑 아암 슬롯(27) 밖의 상기 세장형 구멍으로부터 시트부(18) 및 커터 삽입체(16) 위의 위치로 연장되는 클램프 부분(22)을 갖는다. 도시된 실시예에서 반원형 프로파일을 갖는 핀 부재(24)는 클램프 부분(22)으로부터 커터 삽입체(16)를 향하여 연장 되며, 커터 삽입체(16) 내의 대응 구멍(26)과 결합된다. 커터 삽입체(16)가 종종 역전된 자세로 장착되고 일단 해제되면 지면으로 간단히 떨어지므로 핀 부재(24)의 사용 역시 바람직하다. 본 발명을 사용하면, 역전된 커터 삽입체(16)는 조작자가 쉽게 파지하여 제거할 수 있도록 핀 부재(24)에 의해 적소에 유지된다. 또한, 내측으로 경사지는 측벽(21)은 삽입체(16)가 핀 부재(24)에 의해 벤치(20)를 향해 견인될 때 삽입체(16)에 대해 약간의 하향 힘을 제공한다. 대안적으로, 핀 부재(24) 및 대응 구멍(26)은, 삽입체(16)를 시트(18) 쪽으로 보다 단단히 견인하도록 작용하는 경사 측부를 가질 수 있다.
당업자라면 핀 부재(24)의 정확한 프로파일 및 형상이 도면에 도시된 반원형 프로파일에 제한되지 않으며, 원형과 같은 다른 형상이 확실히 본 발명의 범위에 포함됨을 알 것이다.
핀 부재(24)가 커터 삽입체(16)와 결합되면, 세장형 구멍(28)은 일정 각도로 조정되며, 따라서 클램핑 아암(12)은 클램핑력의 일부에 의해 내측으로 견인되고 그로인해 커터 삽입체(16)를 클램핑된 위치에 단단히 착좌된다. 클램프 부분(22)과 대향하여 세장형 구멍(28)으로부터 클램핑 아암 슬롯(27)으로 일정 각도로 연장되는 것은 아암(32)이며, 클램핑 아암(12)의 원위 단부(34)는 캠(14) 상에 놓인다.
클램핑 아암(12)은, 삽입체 하우징(13)에 형성되고 아암(32) 내의 대응 채널(40)과 정렬되는 채널(38)에 장착되는 클램핑 아암 압축 스프링(36)에 의해 해제 위치로 편의된다. 클램핑 아암 압축 스프링(36)은 세장형 구멍(28)과 원위 단부(34) 사이에서 아암(32)과 결합하도록 배치된다.
캠(14)은 캠 공동(42)에서 삽입체 하우징(13) 내에 장착되는 대체로 직선 원통형 프로파일이다. 캠 공동(42) 외부에서 캠(14)의 일 단부에는 버튼(44)이 배치된다. 캠(14)의 타 단부는, 버튼(44)과 대향하여 캠 공동(42)에 배치된 압축 스프링인 캠 스프링(46)과 결합된다. 캠 공동(42)과 클램핑 아암 슬롯(27)은 삽입체 하우징(13) 내에서 연결되며, 따라서 클램핑 아암(12)의 원위 단부(34)가 캠(14) 상에 놓인다.
도3 및 도10에 가장 잘 나타나 있듯이, 버튼(44)과 캠 스프링(46) 사이의 중간에서, 캠(14)은 캠 스프링(46)에 가까운 얕은 절단부(52)로부터 깊은 절단부(54)로 버튼(44) 방향으로 내측 경사지는 경사부(50)를 구비한다. 홈통(56)은 버튼(44)에 가까운 깊은 절단부(54)로부터 버튼(44)을 향해서 캠(14) 내로 더 연장된다.
캠 스프링(46)은 캠(14)을 버튼(44)을 향해 편의시켜, 원위 단부(34)가 경사부(50) 위에 놓인다. 경사부(50)는 클램핑 아암(12)을 클램프 위치로 회전시키고 그 위치에 유지한다. 이 금속대 금속 푸시는 결국 그 설계에 있어서 임의의 스프링을 제거함으로써 확고한 클램프 위치로 귀결된다.
클램프 위치에서 해제 위치로 변경하기 위해, 버튼(44)은 삽입체 하우징(13)을 향하여 확고하게 가압되며, 이는 캠(14)을 캠 스프링(46)에 대해 내측으로 밀어낸다. 클램핑 아암(12)의 원위 단부(34)는 가파른 하강부(55)를 거쳐서 홈통(56) 내로 떨어지도록 경사부(50)로부터 이동한다. 원위 단부(34)가 홈통(56)에 도달하면, 캠(14)은 클램핑 아암(12)을 해제 위치로 떨어뜨릴 수 있는 완전히 결합해제된 위치에 있으며, 상기 회전은 클램핑 아암 압축 스프링(36)에 의해 보조된다. 전술했듯이, 클램핑 아암 압축 스프링(36)은 클램핑 아암(12)을 해제 위치에 유지함으로써, 사용자가 간단히 오래된 커터 삽입체(16)를 제거하고 새로운 커터 삽입체(16)로 교체할(또는 간단히 오래된 삽입체를 새로운 절단면이 담당하도록 회전시킬) 수 있게 한다.
이러한 홈통(56) 낙하의 사용은 클램프 부분을 쉽게 제거할 수 있도록 충분히 멀리 유지하며, 또한 이제는 장치를 "핸즈 프리(hands free)" 작업을 위한 제거 위치로 편의시킨다. 또한, 핀 부재(24)가 구멍(26)과 완전히 결합하지 않으면, 구멍(26) 내의 취약한 위치결정 또는 먼지나 부스러기로 인해, 원위 단부(34)는 투명한 홈통(56)으로 상승될 수 없고, 따라서 신속 교체 공구 홀더(10)는 해제 위치에 남아있으며, 불안정하거나 부적절한 상태를 조작자에게 경고한다. 또한, 하강부(55)의 경사도는 클램프 위치로 복귀하는데 필요한 힘을 제어한다.
클램프 위치로 복귀하려면, 사용자는 간단히 클램프 부분(22)을 내리 누른다. 클램핑 아암 압축 스프링(36)의 저항이 극복되고, 클램핑 아암(12)의 원위 단부(34)는 캠 스프링(46)으로부터의 도움으로 밀어내기 위해 캠(14)의 경사부(50)와 재결합한다. 캠(14)은 이후 커터 삽입체(16) 사용을 위해 완전히 클램핑된 위치로 되돌아간다. 클램프 위치로 복귀하는데 필요한 힘은 하강부(55)의 각도에 의해 제어된다. 예를 들어 매우 높은 마력과 같은 일부 용도에서는, 작은 각도가 바람직하며, 따라서 조작자는 작은 각도에 의해 초래되는 재밍(jamming: 걸림)을 감소시키기 위해 클램프 부분(22)을 재결합하도록 하향 가압하기 전에 그리고 하향 가압 하는 동안 버튼(44)을 조작해야 한다.
이제 도13 내지 도20을 참조하면, 다수의 로킹 기구(15)의 대체 실시예가 도시되어 있다. 본 발명은 도시된 실시예에 제한되지 않음을 알아야 한다. 이들 대체 실시예는 예시적인 목적으로 제공되며, 당업자라면 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더(10)에 사용하기에 다른 로킹 기구(15)가 적합하다는 것을 알 것이다.
도13 및 도14에 도시하듯이, 클램핑 아암(130)은 그 중간점 근처에서 샤프트(132)의 일 단부에 회전가능하게 장착된다. 피봇운동 아암(130)은 상기 중간점으로부터 시트부(18) 및 커터 삽입체(16) 위의 위치로 연장되는 클램프 부분(138)을 갖는다. 핀 부재(11)는 클램프 부분(138)으로부터 커터 삽입체(16)를 향하여 연장되며, 커터 삽입체(16) 내의 대응 구멍(26)과 결합된다. 핀 부재(131)의 사용 역시, 종종 커터 삽입체(16)가 역전된 자세로 장착되고 해제되면 간단히 지면으로 떨어지므로 바람직하다. 본 발명을 사용하면, 역전된 커터 삽입체(16)는 조작자가 쉽게 잡아서 제거할 수 있도록 핀 부재(131)에 의해 적소에 유지된다.
클램핑 아암(130)은 중간점으로부터 상기 클램프 부분(138)과 대향하여 연장되는 브레이스(brace) 부분(133)을 구비한다. 브레이스 부분(133)은, 하우징(13) 상에 놓여서 샤프트(132)가 이동될 때 그것에 대해 지렛대 작용(leverage)을 제공하는 하향 연장 에지(135)를 구비한다.
샤프트(132)의 타 단부는 편심부(134)에 피봇 장착되며, 상기 편심부는 이어서 레버(136)의 일 단부에 작동적으로 연결된다. 레버(136)는 클램프 위치와 해제 위치를 갖는다. 도13에서, 레버(136), 편심부(134), 샤프트(132), 및 클램핑 아 암(130)의 작용은 커팅 삽입체(16)를 절단을 위한 시트부(18)에 확고하게 유지한다. 그러나, 레버(136)가 상방 리프팅되면, 편심부(134)의 회전은 샤프트(132) 및 클램핑 아암(130)을 상방으로 강제로 해제 위치로 상승시키며, 따라서 커팅 삽입체(16)가 필요에 따라 회전 또는 교체될 수 있다.
클램핑 아암(130)과 유사한 클램핑 아암을 사용하는 변형예가 도15 및 도16에 도시되어 있다. 도15에서, 샤프트(154)의 일 단부는 도13 및 도14에 관한 설명과 관련하여 전술했듯이 클램핑 아암(130)의 중간점과 결합한다. 웨지 로크(152)를 갖는 가압 로드(150)는 샤프트(154)의 타 단부와 결합된다. 샤프트(154)의 타 단부는 웨지 로크(152)와 결합하는 삼각형상 웨지(156)를 구비한다. 가압 로드(150)는 하우징(13)으로부터 연장되고, 가압 로드(150)의 일부는 하우징(13)으로부터 연장됨으로써 버튼(158)을 형성한다. 도15는 커터 삽입체(16)가 쉽게 제거 또는 재배치될 수 있는 해제 위치를 도시한다. 클램프 위치로 이동하기 위해, 사용자는 클램핑 아암(130)을 내리누른다. 이어서, 샤프트(154)와 웨지(156)가 하향 이동한다. 가압 로드(150)는 외측으로 이동하도록 편의되며, 따라서 웨지(156)가 가압 로드(150)의 평탄 영역(151)과 만나서 클램프 위치에 놓일 때까지 그 방향으로 이동한다. 사용자는 해제 위치로 복귀하기 위해 버튼(158)을 누른다.
도16에서, 샤프트(160)의 일 단부는 도13 및 도14에 관한 설명과 관련하여 전술했듯이 클램핑 아암(130)의 중간점과 결합한다. 가압 로드(162)는 샤프트(160)의 타 단부와 결합된다. 또한, 제2 샤프트(163)의 일 단부는 샤프트(160)의 타 단부와 결합하며 그곳에서 가압 로드(162)와 결합된다. 제2 샤프트(163)의 타 단부는 샤프트(160)로부터 일정 각도로 하우징(13)에 회전가능하게 장착된다. 가압 로드(162)는 하우징(13)으로부터 연장되고, 가압 로드(162)의 일부는 하우징(13)으로부터 연장됨으로써 버튼(164)을 형성한다. 도15는 커터 삽입체(16)가 쉽게 제거 또는 재배치될 수 있는 해제 위치를 도시한다. 클램프 위치로 이동하기 위해, 사용자는 클램핑 아암(130)을 내리누른다. 이어서, 샤프트(160)가 하향 이동한다. 제2 샤프트(163)의 작용 하에, 가압 로드(162)는 외측으로 이동하며, 따라서 클램프 위치에서 휴지될 때까지 그 방향으로 이동한다. 사용자는 해제 위치로 복귀하기 위해 버튼(164)을 누른다.
도17에 도시하듯이, 클램핑 아암(170)은 그 중간점 근처에서 피봇(171)에 회전가능하게 장착된다. 피봇운동 아암(170)은 상기 중간점으로부터 시트부(18) 및 커터 삽입체(16) 위의 위치로 연장되는 클램프 부분(172)을 갖는다. 핀 부재(173)는 클램프 부분(172)으로부터 커터 삽입체(16)를 향하여 연장되며, 커터 삽입체(16) 내의 대응 구멍(26)과 결합된다. 핀 부재(173)의 사용 역시, 종종 커터 삽입체(16)가 역전된 자세로 장착되고 해제되면 간단히 지면으로 떨어지므로 바람직하다. 본 발명을 사용하면, 역전된 커터 삽입체(16)는 조작자가 쉽게 잡아서 제거할 수 있도록 핀 부재(173)에 의해 적소에 유지된다.
클램핑 아암(170)은 피봇(171)으로부터 상기 클램프 부분(172)과 대향하여 연장되는 후방 부분(174)을 구비한다. 후방 부분(174)은, 하우징(13) 내로 연장되는 제1 샤프트(175)의 일 단부에 장착된다. 제1 샤프트(175)의 타 단부는 가압 로드(176)와 결합한다. 또한, 제2 샤프트(177)의 일 단부는 제1 샤프트(175)의 타 단부와 결합하고 그곳에서 가압 로드(176)와 결합한다. 제2 샤프트(177)의 타 단부는 클램핑 아암(170)으로부터 대향하여 하우징(13)에 회전가능하게 장착된다. 가압 로드(176)는 하우징(13)으로부터 연장되고, 가압 로드(176)의 일부는 하우징(13)으로부터 연장됨으로써 버튼(178)을 형성한다. 도17은 커터 삽입체(16)가 쉽게 제거 또는 재배치될 수 있는 해제 위치를 도시한다. 클램프 위치로 이동하기 위해, 사용자는 클램프 부분(172)을 내리누름으로써 클램핑 아암(170)이 피봇(171) 주위로 회전하도록 초래한다. 이어서, 제1 샤프트(175)가 제2 샤프트(177)에 의해 구속 하에 상향 이동한다. 샤프트(175, 177)의 작용 하에, 가압 로드(176)는 클램프 위치에서 휴지될 때까지 외측으로 이동한다. 사용자는 해제 위치로 복귀하기 위해 버튼(178)을 누른다.
도18은 도17과 매우 유사하지만 제2 샤프트(177)가 제공되지 않은 다른 버전을 도시한다.
도19 및 도20에 도시하듯이, 하우징(13)에는 L자형 클램핑 아암(190)이 미끄러질 수 있게 장착된다. 이 실시예에서, 하우징(13)은 클램핑 아암(190) 위에서 연장되는 클램핑 아암 커버(191)를 구비한다. L자형 클램핑 아암(190)의 한 다리부는 시트부(18) 및 커버 삽입체(16) 위의 위치로 연장되는 클램프 부분(192)이다. 핀 부재(193)는 클램프 부분(192)으로부터 커터 삽입체(16)를 향하여 연장되며, 커터 삽입체(16) 내의 대응 구멍(26)과 결합된다. 핀 부재(193)의 사용 역시, 종종 커터 삽입체(16)가 역전된 자세로 장착되고 해제되면 간단히 지면으로 떨어지므로 바람직하다. 본 발명을 사용하면, 역전된 커터 삽입체(16)는 조작자가 쉽게 잡아 서 제거할 수 있도록 핀 부재(193)에 의해 적소에 유지된다.
L자형 클램핑 아암(190)의 다른 다리부는 상기 클램프 부분(192)과 대향하여 하향 연장되는 후방 부분(194)을 형성한다. 후방 부분(194)은 가압 로드(196)와 결합한다. 가압 로드(196)는 하우징(13)으로부터 연장되고, 가압 로드(196)의 일부는 하우징(13)으로부터 연장됨으로써 버튼(198)을 형성한다. 도20은 커터 삽입체(16)가 쉽게 제거 또는 재배치될 수 있는 해제 위치를 도시한다. 클램프 위치로 이동하기 위해, 사용자는 클램핑 아암(130)을 눌러서 클램핑 아암(190) 및 가압 로드(196)가 도19에 도시된 위치로 슬라이딩하도록 초래한다. 사용자는 해제 위치로 복귀하기 위해 버튼(198)을 당긴다.
상기 실시예는 시동 이후 클램프 위치와 해제 위치 사이에서 이동하기 위한, 대개 가압 버튼을 통한 수동 시동 및 이동을 언급한다. 당업자라면 이 과정이 자동화를 겪게 되고 따라서 변화의 시작이 특히 타이머에 의해, 기계 발생된 컴퓨터 프로그램에 의해서뿐 아니라, 수동으로 이루어질 수 있음을 알 것이다. 또한, 두 위치 사이에서의 실제 이동은 솔레노이드 스프링에 의해, 기계적으로, 전기적으로, 유압식으로, 공기압식으로, 자기적으로, 탄성 플라스틱을 사용하여, 전자기계적으로, 전자기적으로, 수동으로 이루어질 수 있다. 본 발명은 도시된 실시예에 제한되지 않음을 알아야 한다.
특정 실시예에 대해서만 도시하고 기술했지만, 당업자라면 본 발명의 정신 또는 청구범위의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 알 것이다.

Claims (19)

  1. 기계 공구 상의 커터 삽입체용 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더이며,
    커터 삽입체를 수용하고 커터 삽입체의 형상에 합치되도록 구성되는 시트부를 갖는 하우징,
    삽입체 하우징 내의 피봇운동 아암 슬롯에 장착되고 삽입체 하우징 내에서 피봇 주위로 회전하는 피봇운동 아암으로서, 피봇으로부터 시트부 위의 위치로 연장되는 클램프 부분을 가지며, 상기 클램프 부분은 커터 삽입체와 결합하도록 구성되고, 상기 피봇운동 아암은 클램프 부분과 대향하여 피봇으로부터 연장되는 아암을 갖는, 피봇운동 아암, 및
    상기 아암의 원위 단부와 결합되는 캠으로서, 피봇운동 아암의 클램프 부분이 커터 삽입체와 결합되게 하는 클램프 위치와, 클램프 부분이 커터 삽입체로부터 결합해제되어 커터 삽입체의 제거 및 교체가 가능해지는 해제 위치를 가지며, 상기 해제 위치와 클램프 위치 사이에서 공구를 사용하지 않고 수동으로 이동가능한 캠을 포함하는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커터 삽입체 하우징은 장착 아암의 일 단부에 장착되는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피봇은 피봇운동 아암이 클램핑 위치에서 해제 위치로 회전할 수 있도록 피봇축이 통과 연장되는 세장형 구멍이며, 상기 세장형 구멍은 각도를 가지고 설치되어, 피봇운동 아암은 클램핑된 위치에 있을 때 커터 삽입체를 착좌시키도록 약간 견인되는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  4. 제1항에 있어서, 상기 클램프 부분은 커터 삽입체 내의 대응 구멍과 결합하도록 구성도고 상기 클램프 부분으로부터 연장하는 핀 부재를 구비하는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  5. 제4항에 있어서, 상기 핀 부재는 반원형 프로파일을 갖는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  6. 제1항에 있어서, 상기 피봇운동 아암은, 삽입체 하우징에 형성되고 피복 운동 아암 내의 대응 채널과 정렬되는 채널에 장착되는 피봇운동 아암 압축 스프링에 의해 해제 위치로 편의되며, 상기 대응 채널은 피봇과 아암의 원위 단부 사이에 배치되는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  7. 기계 공구 상의 커터 삽입체용 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더이며,
    커터 삽입체를 수용하고 커터 삽입체의 형상에 합치되도록 구성되는 시트부를 갖는 하우징,
    삽입체 하우징 내의 피봇운동 아암 슬롯에 장착되고 삽입체 하우징 내에서 피봇 주위로 회전하는 피봇운동 아암으로서, 피봇으로부터 시트부 위의 위치로 연장되는 클램프 부분을 가지며, 상기 클램프 부분은 커터 삽입체와 결합하도록 구성되고, 상기 피봇운동 아암은 클램프 부분과 대향하여 피봇으로부터 연장되는 아암을 갖는, 피봇운동 아암, 및
    상기 아암의 원위 단부와 결합되는 캠으로서, 피봇운동 아암의 클램프 부분이 커터 삽입체와 결합되게 하는 클램프 위치와 클램프 부분이 커터 삽입체로부터 결합해제되어 커터 삽입체의 제거 및 교체가 가능해지는 해제 위치를 가지며, 해제 위치와 클램프 위치 사이에서 이동 가능하며, 일 단부에 버튼을 포함하고 상기 버튼과 대향하여 캠을 클램프 위치로 편의시키는 캠 스프링을 구비하는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  8. 제7항에 있어서, 캠은 상기 버튼과 캠 스프링 사이의 중간에서 캠 스프링에 가까운 얕은 절단부로부터 깊은 절단부로 버튼 방향으로 내향 경사진 경사부를 포함하며, 상기 캠은 미리 설정된 각도를 갖는 하강부에 의해 상기 경사부에 연결되는 홈통을 더 포함하고, 상기 홈통은 버튼에 가까운 깊은 절단부로부터 버튼을 향해서 캠 내로 더 연장되며, 상기 캠 스프링은 캠을 버튼을 행햐 편의시켜, 원위 단부가 피봇운동 아암을 클램프 위치로 회전시키는 경사부 위에 놓이고, 미리 설정된 각도는 해제 위치로부터 클램프 위치로 이동하는데 필요한 힘을 제어하는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  9. 제8항에 있어서, 버튼을 삽입체 하우징 쪽으로 가압함으로써 캠을 캠 스프링에 대항하여 내측으로 가압하여 피봇운동 아암의 원위 단부가 경사부로부터 홈통으로 이동하여 피봇운동 아암이 해제 위치로 회전할 수 있으며, 클램프 부분을 하향 가압하면 해제 위치로의 피봇운동 아암의 편의를 극복하여 원위 단부가 다시 클램프 위치에서 경사부와 결합될 수 있는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  10. 기계 공구 상의 커터 삽입체용 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더이며,
    커터 삽입체를 수용하고 커터 삽입체의 형상에 합치되도록 구성되는 시트부를 가지며, 장착 아암의 일 단부에 장착되는 하우징,
    삽입체 하우징 내의 피봇운동 아암 슬롯에 장착되고 삽입체 하우징 내에서 피봇 주위로 회전하는 피봇운동 아암으로서, 피봇은 피봇운동 아암이 클램프 위치와 해제 위치 사이에서 회전할 수 있도록 피봇축이 통과 연장되는 세장형 구멍이며, 상기 세장형 구멍은 각도를 가지고 설치되어 피봇운동 아암은 클램핑된 위치에 있을 때 커터 삽입체를 착좌시키도록 약간 견인되고, 상기 피봇운동 아암은 피봇으로부터 시트부 위의 위치로 연장되는 클램프 부분을 가지며, 상기 클램프 부분은 커터 삽입체 내의 대응 구멍과 결합하도록 구성되고 상기 클램프 부분으로부터 연장되는 반원형 프로파일을 갖는 핀 부재를 포함하고, 상기 피봇운동 아암은 클램프 부분과 대향하여 피봇으로부터 연장되는 아암을 가지며, 상기 피봇운동 아암은, 삽입체 하우징에 형성되고 아암 내의 대응 채널과 정렬되는 채널에 장착되는 피봇운동 아암 압축 스프링에 의해 해제 위치로 편의되며, 상기 대응 채널은 피봇과 아암 의 원위 단부 사이에 배치되는, 피봇운동 아암, 및
    일 단부에 버튼을 포함하고 상기 버튼과 대향하여 캠 스프링을 갖는 캠으로서, 상기 캠은 캠 스프링 근처의 얕은 절단부로부터 깊은 절단부로 버튼 방향으로 내향 경사진 경사부를 버튼과 캠 스프링 사이의 중간에 배치하고, 상기 캠은 버튼 근처의 깊은 절단부로부터 버튼을 향해서 캠을 더 연장시키는 홈통을 더 구비하며, 상기 홈통은 미리 설정된 각도를 갖는 하강부에 의해 깊은 절단부에 연결되고, 상기 캠 스프링은 캠을 버튼쪽을 향해 편의시켜 상기 원위 단부는 피봇운동 아암을 클램프 위치로 회전시키는 경사부에 놓이고, 상기 아암은 캠과 결합하는 원위 단부를 갖는, 캠을 포함하며,
    상기 버튼을 삽입체 하우징 쪽으로 이동시킴으로써 캠을 캠 스프링에 대항하여 내측으로 가압하여 피봇운동 아암의 원위 단부가 경사부로부터 홈통으로 이동하여 피봇운동 아암이 해제 위치로 회전할 수 있으며, 클램프 부분을 하향 가압하면 해제 위치로의 피봇운동 아암의 편의를 극복하여 원위 단부가 다시 클램프 위치에서 경사부와 결합될 수 있으며, 상기 미리 설정된 각도는 해제 위치로부터 클램프 위치로 이동하는데 필요한 힘을 제어하는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  11. 기계 공구 상의 커터 삽입체용 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더이며,
    커터 삽입체를 수용하고 커터 삽입체의 형상에 합치되도록 구성되는 적어도 하나의 시트부를 갖는 하우징,
    삽입체 하우징에 장착되고 삽입체 하우징 내에서 이동가능한 클램핑 아암으 로서, 시트부 위에서 연장되며 커터 삽입체와 결합하도록 구성된 클램프 부분을 갖는 클램핑 아암, 및
    상기 하우징 내에 완전히 수용되는 로킹 기구로서, 클램핑 아암의 클램프 부분을 커터 삽입체와 결합시키는 클램프 위치와, 클램프 부분이 커터 삽입체로부터 결합해제되어 상기 커터 삽입체의 제거 및 교체를 가능하게 하는 해제 위치를 가지며, 상기 해제 위치와 클램프 위치 사이에서 이동가능한 로킹 기구를 포함하는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  12. 제11항에 있어서, 상기 로킹 기구는 샤프트를 포함하며, 상기 샤프트의 일 단부는 클램핑 아암의 중간점 근처에 회전가능하게 장착되고, 상기 샤프트의 타 단부는 레버의 일 단부에 작동적으로 연결되는 편심부에 피봇식으로 장착되며, 상기 레버, 편심부, 샤프트, 및 클램핑 아암은 커팅 삽입체를 시트 내에 유지하는 클램프 위치를 가지며, 상기 레버는 편심부를 회전시키도록 상승하여 샤프트와 클램핑 아암을 해제 위치로 상승시키고 커팅 삽입체가 시트로부터 분리될 수 있는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  13. 제12항에 있어서, 상기 클램핑 아암은 중간점으로부터 클램프 부분과 대향하여 연장되는 브레이스 부분을 가지며, 상기 브레이스 부분은 하우징과 결합하여 지렛대 작용을 제공하는 에지를 포함하는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  14. 제11항에 있어서, 상기 로킹 기구는 샤프트를 포함하며, 상기 샤프트의 일 단부는 클램핑 아암의 중간점 근처에 회전가능하게 장착되고, 상기 샤프트의 타 단부는 가압 로드에 장착된 웨지 로크와 결합하도록 구성되는 웨지를 가지며, 상기 가압 로드, 웨지 로크, 웨지, 샤프트, 및 클램핑 아암은 커팅 삽입체를 시트 내에 유지하는 클램프 위치를 가지며, 상기 가압 로드는 샤프트와 클램핑 아암을 해제 위치로 이동시키기 위해 웨지 로크와 웨지를 작동시키도록 측방 이동하여 커팅 삽입체가 시트로부터 분리될 수 있고, 상기 측방 이동은 클램핑 아암을 클램프 위치로 이동시키도록 역전될 수 있는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  15. 제14항에 있어서, 상기 클램핑 아암은 이 클램핑 아암과 대향하여 중간점으로부터 연장되는 브레이스 부분을 가지며, 상기 브레이스 부분은 지렛대 작용을 제공하도록 하우징과 결합하도록 에지를 포함하는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  16. 제11항에 있어서, 상기 로킹 기구는 샤프트를 포함하며, 상기 샤프트의 일 단부는 클램핑 아암의 중간점 근처에 회전가능하게 장착되고, 상기 샤프트의 타 단부는 가압 로드와 결합하며, 제2 샤프트의 일 단부 역시 샤프트의 타 단부와 결합하고, 제2 샤프트의 타 단부는 샤프트로부터 예각으로 하우징에 회전가능하게 장착되며, 상기 클램핑 아암, 제1 샤프트, 제2 샤프트, 및 가압 로드는 커팅 삽입체를 시트 내에 유지하는 클램프 위치를 형성하고, 상기 가압 로드는 샤프트와 클램핑 아암을 해제 위치로 이동시키기 위해 샤프트와 제2 샤프트를 회전 작동시키도록 측방 이동하여 커팅 삽입체가 시트로부터 분리될 수 있고, 상기 측방 이동은 클램핑 아암을 클램프 위치로 이동시키도록 역전될 수 있는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  17. 제11항에 있어서, 상기 로킹 기구는 클램핑 아암의 중간점 근처의 피봇에 클램핑 아암을 회전가능하게 장착하는 것을 포함하며, 상기 로킹 기구는 제1 샤프트를 더 포함하고, 상기 제1 샤프트의 일 단부는 클램핑 아암의 일 단부에 회전가능하게 장착되며, 상기 제1 샤프트의 타 단부는 가압 로드와 결합되고, 제2 샤프트의 일 단부 역시 제1 샤프트의 타 단부와 결합되며, 제2 샤프트의 타 단부는 제1 샤프트에 대향하여 연장되는 위치에서 하우징에 회전가능하게 장착되며, 상기 클램핑 아암, 제1 샤프트, 제2 샤프트, 및 가압 로드는 커팅 삽입체를 시트 내에 유지하는 클램프 위치를 형성하고, 상기 가압 로드는 샤프트와 클램핑 아암을 해제 위치로 이동시키기 위해 제1 샤프트와 제2 샤프트를 회전 작동시키도록 측방 이동하여 커팅 삽입체가 시트로부터 분리될 수 있고, 상기 측방 이동은 클램핑 아암을 클램프 위치로 이동시키도록 역전될 수 있는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  18. 제11항에 있어서, 상기 로킹 기구는 클램핑 아암의 중간점 근처의 피봇에 클램핑 아암을 회전가능하게 장착하는 것을 포함하며, 상기 로킹 기구는 샤프트를 더 포함하고, 상기 제1 샤프트의 일 단부는 클램핑 아암의 일 단부에 회전가능하게 장 착되며, 상기 샤프트의 타 단부는 가압 로드와 결합되고, 상기 클램핑 아암, 샤프트, 및 가압 로드는 커팅 삽입체를 시트 내에 유지하는 클램프 위치를 형성하고, 상기 가압 로드는 샤프트와 클램핑 아암을 해제 위치 및 이동 작동하기 위해 측방 이동하여 커팅 삽입체가 시트로부터 분리될 수 있고, 상기 측방 이동은 클램핑 아암을 클램프 위치로 이동시키도록 역전될 수 있는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
  19. 제11항에 있어서, 상기 로킹 기구는 하우징에 클램핑 아암을 슬라이드가능하게 장착하는 것을 포함하고, 상기 클램핑 아암은 L자 형상이며, 상기 L자 형상의 한 다리부는 클램핑 부분을 형성하고, 상기 L자 형상의 다른 다리부는 가압 로드와 결합하며, 상기 클램핑 아암과 가압 로드는 커팅 삽입체를 시트 내에 유지하는 클램프 위치를 형성하고, 상기 가압 로드는 클램핑 아암을 해제 위치로 슬라이딩시키기 위해 측방 이동하여 커팅 삽입체가 시트로부터 분리될 수 있고, 상기 측방 이동은 클램핑 아암을 클램프 위치로 이동시키도록 역전될 수 있는 내장형 무공구 신속 교체 공구 홀더.
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