KR20120112512A

KR20120112512A - 회전공구의 착탈장치 및 그 회전공구

Info

Publication number: KR20120112512A
Application number: KR1020127017386A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 미야나가
Original assignee: 가부시키 가이샤 미야나가
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-10-11
Also published as: TWI395625B; CN102665980A; TW201127523A; EP2537611A1; EP2537611A4; JPWO2011099100A1; WO2011099100A1

Abstract

큰 회전 토크가 작용하더라도 소성변형이 생기기 어려운 회전공구 등을 제공하는 것을 목적으로 하고, 선단부에 날끝이 앞쪽을 향하여 배치되어 있는 날부(14)와, 기단부에 아버(A)의 삽착공(1)에 삽착되는 생크부(11)를 구비하고, 해당 생크부(11)에 상기 삽착공(1)으로부터 내주 방향으로 돌출 가능하게 아버 측에 설치되 걸림부재(2)와 걸림 결합하는 걸림 오목부(15)와 해당 걸림 오목부(15)에 걸림부재를 도입 가능하게 통과 오목부(18)를 구비하여, 회전공구(B)가 아버(A)로부터 빠져나오는 것을 방지하도록 구성된 회전공구(B)에 있어서, 생크부(11)의, 걸림 오목부(15)가 형성되어 있지 않은 부위에, 또는 형성되어 있는 부위에, 아버(A)의 삽착공(1)에 형성된 볼록부(3)가 면접촉적으로 걸림 결합하는 홈부(16)를 형성한다.

Description

회전공구의 착탈장치 및 그 회전공구{ROTATION TOOL INSTALLATION AND REMOVAL DEVICE AND SAID ROTATION TOOL}

본 발명은 후판(厚板)인 금속에 천공하는 이른바 '중절삭(重切削)'에 적합한 드릴 등의 회전공구와 그것을 장착하는 아버(arbor)의 「착탈장치」 및 해당 「회전공구」에 관한 것이다.

회전공구, 예를 들면, 드릴과, 해당 드릴의 생크(shank)부를 삽착 가능한 이른바 '아버(arbor)'의 「착탈장치」에 관하여, 본 출원인은 여러 가지 출원을 하고, 이미 특허를 취득하고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 것이 있다.

상기 착탈 장치는, 그 이전의 것에 비해 아래와 같이 뛰어난 작용효과를 가진다. 즉, 이른바 「원터치 식」 착탈장치의 경우에는, 드릴을 아버에 장착할 때에는 드릴의 생크부를 아버의 장착공 안으로 간단하게 삽입하는 것만으로 장착이 완료되며, 이른바 「셔터 식」 착탈장치의 경우에는 아버 삽입용의 조작 슬리브를 조작한 상태에서 생크부를 아버의 삽입공 안으로 삽입하는 것만으로 장착이 완료된다. 그 결과, 아버 측으로부터 드릴 측으로 회전이 전달되는 한편, 축방향에 대해서도 아버에 드릴이 고정된다.

국제공개번호 WO98/37999호 공보

그런데 상기 착탈장치의 경우, 상기 드릴이 아버의 삽착공 안으로 장착되면, 아버의 삽착공의 외경 방향으로 후퇴 가능하게 배치된 구(球)형의 걸림부재가 드릴 측의 생크부에 형성된 걸림 오목부에 걸림 결합하여 회전 토크를 전달하도록 구성되어 있다.

그러나 상기 구성의 경우, 천공 가공 중에 일시적으로 소정 이상의 큰 회전 토크가 상기 걸림부재와 걸림 오목부 사이에 작용하면, 해당 걸림부재와 걸림 오목부 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가 소성변형 하게 된다. 특히, 중절삭용 드릴을 사용하는 경우에는 소성변형이 일어나기 쉽다.

전술한 바와 같이 소성변형이 일어나면, 드릴과 아버 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 새로운 것으로 교환해야할 필요가 있다.

일반적으로, 드릴은 소모품이므로, 상기 아버를 드릴에 비해 경도가 더 높은 재질의 것으로 사용하고 있고, 따라서 일반적으로는 드릴을 교환하게 된다.

이와 같이, 날 끝 부분이 아직 소모되지 않았음에도 불구하고, 상기 걸림 오목부가 소성 변형함에 따라 드릴 자체를 교환할 필요가 생긴다.

또한, 상기 착탈장치에서는, 그 구조상, 상기 구형의 걸림부재와 테이퍼 구멍 모양의 걸림 오목부가 「점접촉」 또는 「선접촉」 하고 있기 때문에, 천공 가공 중 단위면적당 매우 큰 응력이 작용하게 된다. 특히, 절삭날이 피가공물에 대해 「씹혀 들어가는」 경우 등에는, 일반적으로 큰 회전 토크가 충격적으로 작용한다. 이 때문에, 상기 착탈장치의 경우, 소성변형을 방지하는 것이 어려운 실정이다. 특히 중절삭을 수행하는 드릴을 사용하는 경우에 문제가 된다.

그런데 세계에서 가장 수량적으로 많은 형태의 착탈장치는, 나사 고정식의 것, 즉, 상기 드릴의 생크부의 둘레 면의 일부를 오목하게 하여 형성된 평면에, 아버 측의 멈춤 나사를 상기 평면에 누르는 것에 의해 고정하는 형태의 것이 있다. 세계적 수준에서, 이러한 수량적인 비율은, 전자가 90퍼센트 이상을 차지하고 있는 것이 현실이다.

또한, 전술한 바와 같이, 드릴은 이른바 '소모품'인데 비해, 아버는 내구품이기 때문에, 다음에 제공되는 새로운 형태의 드릴도 기존의 아버에 삽착되는 것이 아니라면 시장에서 대량으로 판매되기가 어렵다.

본 발명은, 이와 같은 상황을 고려하여 이루어진 것으로서, 일반적으로 큰 회전 토크가 드릴 측과 아버 측의 전달부분에 작용하더라도 상기 소성변형이 생기기 어려운 구성의 회전공구와, 그것을 아버에 장착하는 착탈장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 회전공구는, 회전공구의 상단부에 형성되는 생크부가, 선단 쪽을 방향을 향하여 개구되고 구동축 측에 장착된 아버의 삽착공에 천공가공 시에 회전 토크의 전달과 축방향의 고정이 가능하게 삽착되도록 구성된 회전공구와 아버의 착탈장치로서,

상기 회전공구의 생크부와 상기 아버의 삽착공 사이에 회전 토크를 전달하는 회전 토크 전달기구와 축방향의 고정을 하는 축방향 고정기구를 각각 독립하여 형성한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 회전공구의 착탈장치에 의하면, 회전 토크를 전달하는 회전 토크 전달기구와 축방향의 고정을 하는 축방향 고정기구를 독립하여 형성하고 있는 것에 기인하여, 해당 회전 토크 전달기구의 회전 토크를 전달하기 위한 접촉면적을 자유롭게(크게) 설정할 수 있기 때문에, 일반적으로 큰 회전 토크가 작용하더라도 소성 변형하는 사태를 방지할 수 있는 착탈장치를 실현할 수 있다. 또한, 축방향 고정기구는 단순히 회전공구를 아버 측에 축방향으로 보호유지만 하기 때문에 소형화할 수가 있다.

상기 착탈장치에 있어서, 상기 아버와 회전공구 중 어느 한쪽에, 축방향으로 연장되는 볼록부를 형성하고, 다른 쪽에 축방향으로 연장되고 상기 볼록부에 걸림 결합하는 홈부를 형성하는 것에 의해서, 상기 회전 토크 전달기구를 구성하고,

상기 회전공구의 생크부에 형성된 걸림 오목부와, 상기 아버의 삽착공 내에 내경방향으로 돌출 가능하게 배치되어 상기 걸림 오목부에 걸림 결합하는 걸림부재로 상기 축방향 고정기구를 구성하면,

아버 측으로부터 회전공구 측으로, 회전 토크는, 상기 볼록부와 상기 홈부의 걸림 결합 부분에 의해서 면접촉으로 전달되기 때문에, 큰 회전 토크가 작용한 경우에도 확실하고도 소성변형 없이 전달할 수가 있다. 또한, 회전공구는 아버에 대해서, 축방향으로 상기 걸림부재와 걸림 오목부의 걸림 결합에 의해 걸려 고정되게 되고, 여기에는 회전 토크가 작용하지 않기 때문에 소성변형할 일이 없고, 또한 소형화할 수 있다.

상기 착탈장치에 있어서, 상기 회전 토크 전달기구로서, 상기 생크부에 축방향으로 연장되는 홈부와, 상기 아버의 삽착공에 상기 홈부에 면접촉으로 걸림 결합함과 아울러 축방향으로 연장되는 볼록부를 갖추면, 가공이 용이한 바람직한 착탈장치가 된다.

상기 착탈장치에 있어서, 상기 홈부와 상기 걸림 오목부가 생크부의 둘레방향에서 동일한 위치에 형성됨과 함께,

상기 아버의 삽착공의 둘레방향에서 상기 걸림부재와 상기 볼록부가 동일한 위치에서 만나며, 해당 볼록부가 축방향의 개구단부 쪽에 형성되고, 그 기단부 쪽에 상기 걸림부재가 배치되어 있으면, 구성적으로 단순함과 아울러 가공공수가 적은 착탈장치가 된다. 이러한 경우에, 상기 홈부와 볼록부를, 스플라인 홈과 스플라인 구멍으로 구성할 수 있다.

상기 착탈장치에 있어서, 상기 홈부가, 상기 걸림부재를 상기 걸림 오목부로 통과시킬 수 있는 큰 홈으로 구성되면, 생크부를 아버의 삽착공으로 삽착할 때에 원활하게 삽착시킬 수 있는 구성이 된다.

상기 착탈장치에 있어서, 상기 축방향 고정기구의 회전방향의 여유간극이, 상기 회전 토크 전달기구의 회전방향의 여유간극보다 크게 구성되면, 드릴과 아버 사이에 큰 회전 토크가 작용하더라도, 축방향 고정기구에 해당 회전 토크가 전부 작용하지는 않는 착탈장치를 실현할 수 있다.

상기 발명에 따른 착탈장치의 회전공구에 있어서, 상기 생크부의, 둘레방향에서 상기 걸림 오목부가 형성되어 있지 않은 위치에, 상기 삽착공에 형성된 볼록부가 면접촉으로 걸림 결합하는 홈부를 형성한 구성으로 하면 바람직하다.

상기 발명에 따른 착탈장치의 회전공구에 있어서, 상기 생크부의, 둘레방향에서 상기 걸림 오목부가 형성되어 있는 위치에, 상기 아버의 삽착공에 형성된 볼록부가 면접촉으로 걸림 결합하는 상기 홈부를 형성한 구성으로 하면, 합리적인 구성이 되고, 생크부의 둘레방향으로 비가공 부분을 남길 수 있다는 점에서 바람직하다.

상기 어떤 회전공구에 있어서도, 회전 토크를 전달하는 회전 토크 전달기구와 축방향의 고정을 하는 축방향 고정기구를 독립하여 형성하는 것에 기인하여, 해당 회전 토크 전달기구의 회전 토크를 전달하기 위한 접촉면적을 자유롭게(크게) 설정할 수 있기 때문에, 일반적으로 큰 회전 토크가 작용하는 일이 있더라도 소성변형하는 것을 방지할 수 있다.

상기 회전공구에 있어서, 상기 생크부의, 홈부 및 상기 걸림 오목부가 형성되어 있지 않은 둘레면 부위의, 기단부로부터 선단부 쪽으로 떨어진 위치에, 나사고정용 걸림 결합면을 형성하면, 나사 고정식의 아버에도 장착할 수 있음은 물론, 상기 원터치 식 및 투터치 식의 아버에도 장착할 수 있는 회전공구가 된다. 그때, 상기 생크부의, 둘레방향에서 상기 걸림 오목부가 형성되어 있는 부위에, 상기 홈부를 형성한 구성과 조합시키면, 상기 걸림 결합면을 공간적으로 용이하게 확보할 수 있는 구성이 된다.

그리고 이러한 걸림 결합면을 구비하는 것으로, 세계적으로 압도적인 셰어(시장 점유율)를 차지하는 「나사 고정식」 아버에도 본 발명에 따른 회전공구를 장착할 수 있다.

상기 회전공구에 있어서, 상기 홈부의 기단부가, 둘레방향에서 폭이 확장되고, 측면에서 바라본 모양이 테이퍼 모양의 형태를 가지도록 구성되면, 아버 장착에 임하여 해당 아버의 삽착공에 대한 둘레방향의 위치결정 작업이 쉬운 회전공구가 된다.

상기 회전공구에 있어서, 상기 홈부의 선단부가 기단부에 대해서, 측면에서 바라볼 때에, 절삭 시의 회전공구 방향에서 앞쪽이 되도록 경사지게 형성되면, 회전 토크가 작용하면 회전공구가 더욱 아버에 근접하는 쪽으로의 분력이 작용하는 구성으로 된다. 이 때문에, 상기 축방향 고정기구에 작용하는 응력을 경감시킬 수 있는 구성이 된다.

상기 회전 공구에 있어서, 상기 생크부가, 대략 육각형 이상의 짝수 다각형 기둥체로 구성되고, 이러한 대략 다각형 기둥체의 적어도 1개의 면에 상기 걸림 오목부가 형성되고, 나머지 중 적어도 1개의 면에 상기 홈부가, 또 나머지 1개의 면에 상기 나사 고정용 걸림 결합면이 형성되면, 생크부의 가공 작업이 쉬운 형태의 회전공구가 된다.

상기 회전공구에 있어서, 상기 홈부를, 회전공구의 기단부면에 지름방향으로 연장되도록 요설한 홈으로 구성할 수 있다.

전술한 바와 같이 구성된 회전공구의 착탈장치와 그 회전공구에 의하면, 일시적으로 큰 회전 토크가 드릴 측과 아버 측의 전달부분에 작용하더라도 소성변형이 생기기 어려운 구성의 착탈장치와 회전공구를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전공구인 코어 드릴의 착탈장치의 일부를 형성하는 아버의 구성을, 중심선보다 위쪽 부분에 단면을 취하여 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 착탈장치의 아버의 회전 토크 전달기구의 삽착공의 구성을 나타낸 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 방향에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 아버에 삽착되는 제1 실시예에 따른 드릴의 구성을 나타낸 도면으로서, (a)는 전체 구성을 나타내는 일부 단면을 취한 전체 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (b)의 c-c 방향에서 바라본 도면이며, (d)는 (b)의 d-d 방향에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 아버에 도 3에 도시한 드릴의 생크 부분을 삽착한 상태에서의 본 실시예에 따른 착탈장치의 일부 단면을 취한 전체 측면도이다.
도 5는 드릴의 생크부와 아버의 걸림 결합 상태를 도시한 도 4의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 아버에 삽착되는 제2 실시예에 따른 드릴의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 전체 구성을 나타내는 일부 단면을 취한 전체 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (b)의 c-c 방향에서 바라본 도면이며, (d)는 (b)의 d-d 방향에서 바라본 도면이다.
도 7은 도 1에 도시한 아버에 삽착되는 제3 실시예에 따른 드릴의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 전체 구성을 나타내는 일부 단면을 취한 전체 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (b)의 c-c 방향에서 바라본 도면이며, (d)는 (b)의 d-d 방향에서 바라본 도면이다.
도 8은 도 1에 도시한 아버에 삽착되는 제4 실시예에 따른 드릴의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 전체 구성을 나타내는 일부 단면을 취한 전체 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (b)의 c-c 방향에서 바라본 도면이며, (d)는 (b)의 d-d 방향에서 바라본 도면이다.
도 9는 도 1에 도시한 아버에 삽착되는 제5 실시예에 따른 드릴의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 전체 구성을 나타내는 일부 단면을 취한 전체 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (b)의 c-c 방향에서 바라본 도면이며, (d)는 (b)의 d-d 방향에서 바라본 도면이다.
도 10은 도 1에 도시한 아버에 삽착되는 제6 실시예에 따른 드릴의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 전체 구성을 나타내는 일부 단면을 취한 전체 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (b)의 c-c 방향에서 바라본 도면이며, (d)는 (b)의 d-d 방향에서 바라본 도면이다.
도 11은 도 1에 도시한 아버에 삽착되는 제7 실시예에 따른 드릴의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 전체 구성을 나타내는 일부 단면을 취한 전체 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (b)의 c-c 방향에서 바라본 도면이며, (d)는 (b)의 d-d 방향에서 바라본 도면이다.
도 12는 도 1에 도시한 아버에 삽착되는 제8 실시예에 따른 드릴의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 전체 구성을 나타내는 일부 단면을 취한 전체 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (b)의 c-c 방향에서 바라본 도면이며, (d)는 (b)의 d-d 방향에서 바라본 도면이다.
도 13은 홈부가 둘레방향으로 2개소 형성된 실시예에 따른 드릴의 회전 토크 전달기구를 나타내는 것으로서, 도 3의 (b) 또는 도 13에 대응하는 평면도이다.
도 15는 도 14와 상이한 형태의 홈부의 구성을 나타내는 홈부 부분의 부분확대 평면도이다.
도 16은 도 15와 상이한 형태의 홈부의 구성을 나타내는 홈부 부분의 부분확대 평면도이다.
도 17은 도 12에 도시한 실시예와 동일한 형태의 홈을 가지는 코어 드릴을 구비하는 착탈장치와 그 회전공구의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 아버를 중심선보다 위쪽 부분에 단면을 취하여 나타낸 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (a)의 아버에 장착하는 코어 드릴의 측면도이다.
도 18은 도 1, 도 17에 도시한 실시예와는 또 다른 실시예에 따른 회전공구인 다이아몬드 코어 드릴을 구비하는 착탈장치의 아버의 구성과 회전공구의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 아버를 중심선보다 위쪽 부분에 단면을 취하여 나타낸 측면도이고, (b)는 (a)의 b-b 방향에서 바라본 도면이고, (c)는 (a)의 아버에 장착하는 코어 드릴의 측면도이다.

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 구체적으로 설명한다. 본 실시예에서는, 회전공구로서 코어 드릴을 예로 들고, 또한 착탈장치로서 상기 코어 드릴을 이른바 '투터치 식'의 아버에 착탈이 자유롭게 삽착할 수 있는 착탈장치를 예로 들어 설명한다.

(실시예)

본 착탈장치는, 도 1에 나타낸 아버(A)와, 이러한 아버(A)의 삽착공(2)에 장착되는 도 3에 도시한 생크부(11)를 구비한 코어 드릴(이하, 간략히 '드릴'이라고 한다)(B)로 구성된다.

도 1 및 도 2에는, 착탈장치의 일부를 구성하는 이른바 '투터치 식'의 아버(A)의 구성을 도시되어 있다.

아버(A)는, 테이퍼(taper) 형태로 형성되어 있는 기단부(도 1에서 오른쪽 부분)(Au)가 도시되지 않은 회전구동장치(예를 들면, 「드릴링 머신」)의 구동축에 장착되도록 구성되어 있다.

그리고 해당 아버(A)의 선단부(도 1에서 왼쪽 부분)(Ab)에, 선단 쪽(도 1에서 좌측 단부 방향)을 향하여 개구된 삽착공(1)을 가진다. 도 2에 나타낸 상태에서 보면, 삽착공(1)의 내주면으로부터 외형 방향으로 후퇴가능하게 구형(球形)의 걸림부재(2)가, 둘레방향을 따라 3개소(도 2 참조)에 균등하게 배치되어 있다.

또한, 이러한 삽착공(1)의, 상기 걸림부재(2) 중 1개와 그것에 이웃하는 다른 걸림부재(2)와의 둘레방향 중간 위치에는, 저면(단면)에서 바라본 모양이 직사각형 형상을 한 볼록부(3)(도 2 참조) 1개가 내경 방향으로 돌출하도록 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 상기 볼록부(3)는 내주면에 둘레방향으로 1개만 형성되어 있으나, 복수 개 형성되어도 좋다. 즉, 전달하는 회전 토크의 크기 등에 따라 이웃하는 걸림부재(2) 사이에 각각 1개씩, 또는 복수 개씩 형성되어도 좋다.

아버(A)의 외주 부분에는, 조작 슬리브(4)가, 기단부 방향에서 선단부 방향으로 스프링(5)에 의해 눌려지고, 축방향(도 1에서 좌우방향)에 소정 치수만큼 이동이 자유롭게(조작 가능하게) 배치되어 있다. 상기 스프링(5)의 가압력에 기인하여, 상기 조작 슬리브(4)가 기단부 방향으로 눌려지는 결과, 해당 조작 슬리브(4)의 기단부 내주면에 형성되어 있는 경사면(4a)과 그것에 연이은 직선 형태의 캠 면(4b)을 갖춘 누름면에 의해서 상기 걸림부재(2)가 내경 방향으로 눌려지도록 구성되어 있다.

한편, 상기 아버(A)에 착탈이 자유롭게 장착되는 드릴(B)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 기단부(도 3에서 오른쪽 단부)에 상기 삽착공(1) 안에 삽착되는 생크부(11)를 구비함과 더불어, 그 선단 쪽(도 3에서 왼쪽)에 원통 모양의 몸통부(12)를 일체로 구비한다. 이러한 몸통부(12)의 선단부(도 3에서 왼쪽 단부)에는, 복수의 절삭날(13)이 둘레방향으로 적절한 간격을 가지고 설치된 날부(14)가 형성되어 있다. 또한, 상기 절삭날(13)과 절삭날(13) 사이에 위치하는 몸통부(12)의 외주면에는, 해당 절삭날(13)로 절삭한 절삭층을 기단부 쪽(도 3에서 오른쪽)으로 배출하기 위한 배출홈(17)이 요설되어 있다. 이러한 배출홈(17)은, 선단부에 비해서 기단부가 회전방향의 후방 쪽에 위치하기 때문에 상기 몸통부(12)의 외주면에 경사져 형성되어 있다.

그리고 이러한 드릴(B)의 생크부(11)는 단면이 원형으로 형성되고, 이러한 생크부의 외주면에는 상기 아버(A)에 설치된 상기 걸림부재(2)와 위치적으로 대응하며, 축 중심 방향에서 구멍 지름이 작아지는 테이퍼 구멍 모양의 걸림 오목부(15) 3개소가 둘레방향을 따라 균등하게 간격을 두고 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 이러한 걸림 오목부(15)와 상기 걸림부재(2)에 의해서, 드릴(B)을 아버(A)에 축방향으로 고정함으로써, 「축방향 고정기구」가 실현된다. 즉, 아버(A)의 삽착공(1)으로부터 드릴(B)의 생크부(11)가 빠져 떨어지는 것이 방지된다. 또한, 상기 걸림 오목부(15)에서부터 기단부까지, 생크부(11)의 삽착공(1) 안으로 삽입할 때, 상기 걸림부재(2)가 축방향으로 통과하기 위한 통과 오목부(18)가 형성되어 있다. 이러한 통과 오목부(18)의 형태는, 다양하게 고려될 수 있고, 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 외주면의 일부를 깎아내어 형성되는 평탄한 면이어도 좋다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 생크부(11)의 상기 걸림 오목부(15)와 그것에 둘레방향으로 이웃하는 걸림 오목부(15)의 둘레방향의 중간 위치에서, 해당 걸림 오목부(15)가 형성되어 있지 않은 부위에는, 상기 아버(A)의 볼록부(3)와 위치적으로 대응하며, 해당 볼록부(3)에 대응한 치수와 형태를 갖춘 직사각형의 홈 단면을 가지는 홈부(16)가 형성되어 있다. 이러한 홈부(16)와 상기 볼록부(3)에 의해서, 아버(A)로부터 드릴(B) 측으로 회전 토크를 전달하는 「회전 토크 전달기구」가 실현된다. 즉, 이러한 회전 토크 전달기구가, 드릴(B)에 의해 천공가공을 행할 때에 생기는 회전 토크를, 아버(A) 측으로부터 드릴(B) 측으로 전달 가능하게 되어 있다. 본 실시예에서는, 상기 홈부(16)는 상기 볼록부(3)와 맞추어서 외주 부분에 둘레방향으로 1개만 형성되어 있으나, 해당 볼록부(3)가 복수인 경우에는 그것에 대응하여 홈부(16)도 대응하는 수만큼 대응하는 위치에 형성된다.

상기 구성에 있어서, 상기 축방향 고정기구, 즉, 상기 걸림 부재(2)와 걸림 오목부(15)의 걸림 결합에 의한 회전방향의 여유간극(유격)이 상기 볼록부(3)와 홈부(16)의 회전방향의 여유간극(유격)보다 크게 구성해 두는 것이 절삭시의 회전 토크에 의해 상기 걸림부재(2)나 걸림 오목부(15)의 소성변형을 회피하는데 더욱 바람직한 구성이 된다.

또한, 본 실시예와 같이, 상기 회전 토크 전달기구의 축방향의 여유간극보다도, 상기 축방향 고정기구의 축방향의 여유간극 쪽을 작게 구성하여 두는 것이 드릴(B)과 아버(A)가 축방향으로 덜컥거리는 현상을 적게 하는데 더욱 바람직한 구성이 된다.

그런데 상기에서 설명한 실시예에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 걸림부재(2)와 그에 대응하는 걸림 오목부(15)가 각각 둘레방향으로 대응하여 각 3개소 설치되고, 상기 볼록부(3)와 그에 대응하는 홈부(16)가 둘레방향에서 각 1개소 대응하여 배치되어 있다. 그러나 이러한 걸림부재(2)와 걸림 오목부(15)의 수, 상기 볼록부(3)와 홈부(16)의 수는, 전달해야 할 회전 토크의 크기나 탈락 방지를 위해 필요한 응력에 기초하여 적절하게 결정하면 된다. 예를 들면, 도 10 및 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 걸림부재(2)(도시하지 않음)와 걸림 오목부(15)를 둘레방향 3개소에, 상기 볼록부(3)(도시하지 않음)와 홈부(16)를 둘레방향으로 2개소 설치하여 구성하여도 좋고, 또는 도 14에 도시한 바와 같이 상기 볼록부(3)(도시하지 않음)와 홈부(16)를 둘레방향으로 3개소씩 설치하는 구성이어도 좋다. 또한, 도 10, 도 13 및 도 14에 있어서, 도 3과 동일한 구성에 대해서는 도 3과 동일한 참조부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

또한, 상기 볼록부(3)와 홈부(16)의 단면형상에 있어서도, 전술한 직사각형의 것으로 한정되는 것이 아니라, 도 15에 도시한 바와 같이 V-자 형상의 홈부(16a)이어도 좋고, 또는 도 16에 도시한 바와 같이 노치 효과를 낮추도록 모서리 부분을 곡면으로 형성한 홈부(16b)이어도 좋다. 또한, 상기 구성과는 반대로, 홈부(16a)가 상기 삽착공(1)의 내주 부분에 형성되고, 상기 볼록부(3)가 생크부(11)의 외주 부분에 설치되어도 좋다.

그리고 본 실시예에 따른 드릴(B)의 경우, 생크부(11)의 둘레방향에서, 상기 걸림 오목부(15)와 홈부(16)가 형성되어 있지 않은 둘레면 위치에, 나사 고정용의 걸림 결합면(22)이 형성되어 있다. 이러한 걸림 결합면(22)은, 상기한 이른바 '투터치 식'(또는 원터치 식)의 착탈장치에서 아버(A)의 삽착공(1)에 생크부(11)를 삽착할 때에는 불필요한 구성이다. 그러나 이러한 걸림 결합면(22)은, 세계적으로 가장 많이 사용되고 있는 「나사 고정식」의 아버(도시하지 않음)에 드릴(B)을 장착할 때에, 아버의 외주면으로부터 내측 방향을 향하여 나사결합되어 있는 나사를 체결하는 것에 의해서, 해당 나사를 상기 걸림 결합면(22)에 밀착시켜서 드릴(B)을 아버(A)에 고정 결합하는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 드릴(B1)의 다른 실시예(제2 실시예)로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 드릴(B1)의 생크부(11)를 아버(A)의 삽착공(1)으로 삽착할 때에, 걸림부재(2)를 통과시키는 통과 오목부(18)와 동일한 위치에 홈부(16)를 형성하여도 좋다. 본 실시예에서, 홈부(16)가 통과 오목부(18)보다 홈 깊이가 깊고 홈 폭이 동일하거나 그 이하인 경우에는, 홈부(16)만 형성하면 통과 오목부(18)로서도 기능을 하게 된다. 즉, 매우 합리적인 구성이 된다.

그리고 이러한 제2 실시예의 경우에는, 상기 걸림 결합면(22)을 형성하기에 충분한 공간이 주어진다는 점에서 바람직한 실시예가 된다.

그 이외의 다른 구성에 관하여는, 도 3에 도시한 실시예와 동일하고, 동일한 구성에 대해서는 도 3과 동일한 참조부호를 부여하고 설명을 생략한다.

이러한 구성의 경우에는, 가공 공수를 줄이고 제조 비용을 낮출 수 있으며, 구성이 간단해진다.

또한, 본 발명에 따른 드릴(B2)의 또 다른 실시예(제3 실시예)로서, 도 7에 도시한 바와 같이, 홈부(216)의 기단부(216b)가, 선단부(216t)에 비해서, 둘레방향으로 폭이 넓게 확장되고, 측면에서 바라본 형태가 테이퍼 모양의 형태를 가지도록 한 형태로 구성하는 것도 바람직한 실시예가 된다.

이러한 드릴(B2)의 경우, 아버(A)에 드릴(B2)을 장착할 때에, 해당 아버(A)의 삽착공(1)에 대한 둘레방향의 위치결정 작업이 쉬운 드릴(B2)이 된다. 그 이외의 다른 구성에 관하여는, 도 3에 도시한 실시예와 동일하고, 도 3에 도시한 실시예와 동일한 구성 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일 또는 대응하는 구성에 부여한 참조부호에 200을 더한 부호를 부여하고 설명은 생략한다.

또한, 본 발명에 따른 드릴(B3)의 또 다른 실시예(제4 실시예)로서, 도 8에 도시한 바와 같이, 홈부(316)의 선단부(316t)가 기단부(316b)에 대하여, 측면에서 바라본 형태가, 절삭 시의 회전방향(R)에서 앞쪽이 되도록 비스듬하게 형성되어 있다.

이러한 드릴(B3)의 경우, 회전 토크가 작용하면, 드릴(회전공구)(B3)이 더욱 아버(A)에 근접하는 쪽으로 분력이 작용하는 구성이 된다. 따라서, 회전 토크가 작용하면 더욱 드릴(B3)이 탈락하기 어렵게 된다. 그 이외의 다른 구성에 관하여는, 도 3에 도시한 실시예와 동일하고, 도 3에 도시한 실시예와 동일한 구성 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일 또는 대응하는 구성에 부여한 참조부호에 300을 더한 부호를 부여하고 설명은 생략한다.

또한, 본 발명에 따른 드릴(B4)의 또 다른 실시예(제5 실시예)로서, 도 9에 도시한 바와 같이, 생크부(411)가, 대략 육각형 이상의 짝수 다각형 기둥체(본 실시예에서는 육각기둥체)로 구성되고, 이러한 대략 다각형 기둥체의 적어도 1개의 면에, 걸림 오목부(415)가 형성되고, 나머지 중 적어도 1개의 면에 홈부(416)가, 또 나머지 1개의 면에 나사 고정용 걸림 결합면(422)이 형성되어도 좋다. 예를 들면, 본 실시예의 경우에는, 3개의 면(Fa)에 상기 걸림 오목부(415)가 하나 건너서 형성되고, 나머지 3개의 면 중 1개의 면(Fb)에 상기 나사 고정용 걸림 결합면(422)이 형성되어 있으며, 또한 상기 나머지 3개의 면 중 나머지 2개의 면(Fc)에 홈부(416)가 형성되어 있다.

이러한 드릴(B4)의 경우, 생크부(411)의 가공 작업이 쉬운 형태의 회전공구가 된다. 또한, 아버(A) 측으로부터 드릴(B4) 측으로 매우 큰 회전 토크를 작용시킬 수 있는 구성을 실현할 수가 있다.

또한, 이러한 형태의 드릴(B4)의 경우에는, 도시하지 않은 아버의 삽착공도 상기 생크부(411)의 외형에 맞추어서 대략 육각형 이상의 대략 짝수 다각형 기둥 모양 구멍으로 형성해 둘 필요가 있는 것은 말할 필요도 없다.

그 이외의 다른 구성에 관하여는, 도 3에 도시한 실시예와 동일하고, 도 3에 도시한 실시예와 동일한 구성 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일 또는 대응하는 구성에 부여한 참조부호에 400을 더한 부호를 부여하고 설명은 생략한다.

또한, 본 발명에 따른 드릴(B5)의 또 다른 실시예(제6 실시예)로서, 도 11에 도시한 바와 같이, 통과 오목부(518)가 생크부(511)의 기단부를 단면 원형으로 지름을 감소(소경)시킨 것이 되도록 구성하여도 좋다.

이러한 드릴(B5)의 경우, 생크부(511)의 가공 작업이 쉬운 형태의 회전공구가 된다. 그 이외의 다른 구성에 관하여는, 도 3에 도시한 실시예와 동일하고, 도 3에 도시한 실시예와 동일한 구성 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일 또는 대응하는 구성에 부여한 참조부호에 500을 더한 부호를 부여하고 설명은 생략한다.

또한, 본 발명에 따른 드릴(B6)의 또 다른 실시예(제7 실시예)로서, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 홈부(616)를 생크부(611)의 기단부에 요설하는 것에 의해 구성하여도 좋다. 이러한 경우, 도시하지는 않았지만, 아버의 삽착공에 형성된 볼록부도 해당 홈부(616)의 형태에 맞추어 삽착공의 지름 방향으로 형성할 필요가 있음은 말할 필요도 없다.

이러한 드릴(B6)의 경우, 홈부(616)의 가공 작업이 쉬운 형태의 드릴(회전공구)(B6)이 된다. 그 이외의 다른 구성에 관하여는, 도 3에 도시한 실시예와 동일하고, 도 3에 도시한 실시예와 동일한 구성 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일 또는 대응하는 구성에 부여한 참조부호에 600을 더한 부호를 부여하고 설명은 생략한다.

전술한 바와 같이 구성된 실시예에 따른 회전공구(드릴(B ~ B6))와 그것을 삽착하는 아버(A)로 이루어지는 착탈장치에 의하면, 도 1 내지 도 3에 도시한 형태의 아버(A)와 드릴(B)을 예로 들어서 설명하면, 도 4에 도시한 바와 같이 둘레방향에서 상기 통과 오목부(18)가 상기 걸림부재(2)와 일치하도록 한 상태에서, 그리고 상기 조작 슬리브(4)를 끌어올린 상태(도 1에서 오른쪽으로 이동시킨 상태)에서 드릴(B)을 아버(A)의 삽착공(1) 안으로 삽입하는 것에 의해, 도 4, 도 5에 도시한 바와 같이, 해당 드릴(B)과 아버(A)의 축방향의 고정이 상기 축방향 고정기구에 의해서 수행되고, 절삭에 필요한 회전 토크의 전달이 상기 회전 토크 전달기구에 의해서 수행된다.

이 때문에, 천공가공에서 일시적으로 큰 회전 토크가 작용하는 일이 발생하더라도, 아버 측으로부터 피장착물 측으로 회전 토크를 전달하는 부분에서 소성변형이 생기지는 않는다. 특히, 상기 회전 토크 전달기구가, 상기 실시예와 같이, 직사각형의 볼록부(3)와 직사각형의 구멍 단면을 가지는 홈부(16) 사이에 의한 면접촉에 의해 이루어지기 때문에, 일시적으로 큰 또는 충격적인 회전 토크가 작용하더라도 소성변형이 일어나지 않는다.

또한, 종래의 착탈장치에 비해서, 상기 걸림부재(2)와 그에 대응하는 걸림 오목부(15)에는 축방향의 고정에 필요한 응력이 작용하지 않고, 따라서 해당 응력이 대폭적으로 작아지기 때문에, 콤팩트하게 즉, 치수적으로 작게 할 수가 있다. 구체적으로는, 상기 구형의 걸림부재(2)의 지름을 작게 할 수 있기 때문에, 아버(A)의 외경을 작게 할 수가 있다. 또한, 상기 생크부(11)의 외경도 작게 할 수가 있다.

상기한 작용효과에 대해서, 도 1 내지 도 3에 도시한 아버(A)와 드릴(B)을 예로 들어 설명하였지만, 도 5 내지 도 16 및 후술하는 도 17 및 도 18에 도시한 다른 형태의 아버와 드릴로 이루어지는 착탈장치도 기본적으로 전술한 것과 동일한 작용효과를 나타낸다.

상기 실시예에서는, 상기 회전 토크 전달기구의 볼록부(3)를 아버 측에 설치하고, 홈부(16)를 드릴(회전공구) 측에 설치하였으나, 도시하지는 않았지만, 그 구성과 반대로 볼록부를 드릴(회전공구) 측에 홈부를 아버 측에 설치하여도 되는 것은 말할 것도 없다.

또한, 상기 드릴(B)을 아버(A)로부터 분리할 때에는, 상기 조작 슬리브(4)를 상방으로 끌어당기면, 드릴(B)이 상하방향으로 설치되어 있는 경우에는, 해당 드릴(B)은 자중에 의해 아버(A)로부터 빠지게 된다.

그런데 본 발명은, 도 17에 도시한 바와 같이, 상기 아버(A7)의 삽착공(1) 안에 드릴(B7)의 생크부(711)가 삽착되기 전의 상태에서는, 도 17의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 걸림부재(702)가 삽착공(1)의 내주면으로부터 내측 방향으로 돌출하고, 삽착 시에 조작 슬리브(704)를 기단부 쪽으로 이동시켜 해당 걸림부재(702)를 외경 쪽으로 후퇴시킨 상태에서, 생크부(711)를 삽착하는 형태의 착탈장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

이러한 구성의 착탈장치의 경우에는, 아버(A7)의 조작 슬리브(704)를 조작하여, 생크부(711)를 삽착공(701) 안에 삽착하고, 상기 조작 슬리브(704)의 조작을 멈추면, 해당 조작 슬리브(704)는 선단 쪽으로 누르는 스프링(5)의 가압력에 기인하여, 선단 쪽으로 이동하여 해당 걸림부재(702)를 조작 슬리브(704) 내면의 테이퍼 면이 내경 방향으로 눌러서 해당 걸림부재(702)가 생크부(711)의 걸림 오목부(715)에 걸림 결합하여, 드릴(B7)이 아버(A7)에 대해 축방향으로 고정된다.

또한, 상기 생크부(711)의 기단부에 지름 방향을 향하도록 형성되어 있는 홈부(16)는, 아버(A7)의 삽착공(701) 내에 지름 방향으로 형성된 볼록부(3)에 걸림 결합하여, 드릴(B7)이 아버(A7)에 대해 회전 방향으로 고정된다.

또한, 도 17에 있어서, 도 1 내지 도 16과 동일 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일 또는 대응하는 구성에 부여한 참조부호에 700을 더한 부호를 부여하고 중복하는 설명을 생략한다. 또한, 도 17에 있어서, 참조부호 「720」은 천공 시에 위치 결정을 하기 위한 '센터 드릴'이고 참조부호 「721」은 '절삭액 공급 구멍'이다.

또한, 상기한 실시예에서는, 이른바 '투터치 식'의 착탈장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이른바 '원터치 식'의 착탈장치에 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 즉, 상기한 실시예에서는, 상기 아버(A)의 삽착공(1) 내에 생크부(11)가 삽착되기 전의 상태에서도, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 걸림부재(2)가 삽착공(1)의 내주면으로부터 내측 방향으로 돌출한 상태로 되어 있는 형태의 아버와 생크부를 구비한 착탈장치에 대해서 설명하였으나, 도 18에 도시한 바와 같이, 상기 아버(A8)의 삽착공(801) 내에 생크부(811)가 삽착되기 전의 상태에서는, 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 걸림부재(802)가 삽착공(801)의 내주면으로부터 내측 방향으로 돌출하지 않는 형태의 착탈장치에 대해서도 본 발명은 적용 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

이러한 구성의 착탈장치의 경우에는, 아버(A8)의 조작 슬리브(804)를 조작하는 것이 아니라, 단순히 드릴(B8)의 생크부(811)를 삽착공(801) 안으로 삽착하는 것만으로, 해당 삽착 시에 상기 걸림부재(802)가 내경 방향으로 돌출하여 드릴(B8)의 걸림 오목부(815)에 걸림 결합하여 축방향으로 고정된다.

또한, 도 18에 있어서, 도 1 내지 도 16과 동일 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일 또는 대응하는 구성에 부여한 참조부호에 800을 더한 부호를 부여하고 중복하는 설명을 생략한다. 또한, 도 18에 도시한 드릴(B8)은, 다이아몬드 입자로 이루어지는 절삭날(814)을 몸통부(812)의 선단부에 가지는 다이아몬드 코어 드릴이다.

또한, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 기초한 범위에서 여러 가지 형태로 실시할 수가 있다는 것은 말할 필요도 없다.

본 발명에 따른 회전공구의 착탈장치와 해당 회전공구는, 여러 가지 공작기계 등의 회전공구로서 또는 그 착탈장치 등으로서 이용할 수가 있다.

A, A7, A8 :아버
B ~ B8 : 드릴(회전공구)
1 : 삽착공
2 : 걸림부재(축방향 고정기구를 구성하는 1개의 요소)
3 : 볼록부(회전 토크 전달기구를 구성하는 1개의 요소)
11 : 생크부
15 : 걸림 오목부(축방향 고정기구를 구성하는 1개의 요소)
16 : 홈부(회전 토크 전달기구를 구성하는 1개의 요소)
18 : 통과 오목부
22 : 걸림 결합면

Claims

회전공구의 상단부에 형성되는 생크부가, 선단 쪽을 향하여 개구되어 구동축 측에 장착된 아버의 삽착공에, 천공 가공시 회전 토크의 전달과 축방향의 고정이 가능하게 삽착되도록 구성되는 회전공구와 아버의 착탈장치로서,
상기 회전공구의 생크부와 상기 아버의 삽착공 사이에, 회전 토크를 전달하는 회전 토크 전달기구와 축방향의 고정을 하는 축방향 고정기구를 각각 독립하여 형성한 것을 특징으로 하는 착탈장치.
제1항에 있어서,
상기 아버와 회전공구 중 어느 한쪽에, 축방향으로 연장되는 볼록부를 형성하고, 다른 쪽에 축방향으로 연장되어 상기 볼록부에 걸림 결합하는 홈부를 형성하는 것에 의해서 상기 회전 토크 전달기구를 구성하고,
상기 회전공구의 생크부에 형성된 걸림 오목부와, 상기 아버의 삽착공 내에 내경방향으로 돌출 가능하게 배치되어 상기 걸림 오목부에 걸림 결합하는 걸림부재로 상기 축방향 고정기구를 구성한 것을 특징으로 하는 착탈장치.
제2항에 있어서,
상기 회전 토크 전달기구로서, 상기 생크부에 축방향으로 연장되는 홈부와, 상기 아버의 삽착공에 상기 홈부에 면접촉으로 걸림 결합하도록 축방향으로 연장되는 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 하는 착탈장치.
제3항에 있어서,
상기 홈부와 상기 걸림 오목부가 생크부의 둘레방향에 대해서 동일한 위치에 형성되고,
상기 아버의 삽착공의 둘레방향에 대해서 상기 걸림부재와 상기 볼록부가 동일한 위치에 있으며, 상기 볼록부는 축방향의 개구단부 쪽으로 형성되고, 상기 걸림부재는 기단부 쪽으로 배치되는 것을 특징으로 하는 착탈장치.
제4항에 있어서,
상기 홈부가, 상기 걸림부재를 축방향으로 통과시킬 수 있는 큰 홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 착탈장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
축방향 고정기구의 회전방향의 여유간극이, 회전 토크 전달기구의 회전방향의 여유간극보다 크게 구성되는 것을 특징으로 하는 착탈장치.
제3항에 기재된 착탈장치의 회전공구로서,
생크부의 둘레방향에서 걸림 오목부가 형성되어 있지 않은 위치에, 아버의 삽착공에 형성된 볼록부가 면접촉으로 걸림 결합하는 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 회전공구.
제3항에 기재된 착탈장치의 회전공구로서,
생크부의 둘레방향에서 걸림 오목부가 형성되어 있는 위치에, 삽착공에 형성된 볼록부가 면접촉적으로 걸림 결합하는 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 회전공구.
제3항에 기재된 착탈장치의 회전공구로서,
생크부의 홈부 및 걸림 오목부가 형성되어 있지 않은 둘레면 부위의 기단부로부터 선단부 쪽으로 떨어진 위치에 나사 고정용 걸림 결합면이 형성된 것을 특징으로 하는 회전공구.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홈부의 기단부는 둘레방향에서 폭이 확장되고 측면에서 바라본 모양이 폭이 넓어진 테이퍼 모양의 형태를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전공구.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홈부의 선단부가 기단부에 대해서 측면에서 바라볼 때에 절삭 시의 회전공구에서 앞쪽이 되도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전공구.