KR20150043966A - 모듈형 캐리어 공구 및 공구 헤드 - Google Patents

Abstract

모듈형 캐리어 공구(2), 특히 드릴링 공구는 축방향(6)으로 종방향 중심축(4)을 따라 연장되고 캐리어(8) 및 캐리어(8)의 전방 단부 상에 가역적으로(reversibly) 장착될 수 있는 공구 헤드(10)를 포함한다. 캐리어(8)는 공구 헤드(10)의 삽입을 위한 헤드 리테이너(14) 및 헤드 리테이너(14)를 반경방향으로 한계를 정하고 또한 베어링 표면(28)을 갖는 클램핑 웨브(24)를 갖는다. 공구 헤드(10)는 축방향으로 연장된 클램핑 표면(35) 및 언더헤드 베어링 표면(34)을 포함한다. 장착 상태에서 클램핑 웨브(24)는 공구 헤드(10)를 클램핑 표면(35)으로 반경 방향으로 클램핑하고 언더헤드 베어링 표면(34)은 베어링 표면(28)에 대항하여 가압된다. 클램핑 웨브(24)에 반경 방향으로 작용하는 힘의 성분(K)을 생성하기 위하여, 베어링 표면(28) 및 언더헤드 베어링 표면(34)은 경사각(α)에 의해 종방향 중심축(4)을 향하여 반경 방향으로 경사진다. 이는 특히 탄성 클램핑 웨브(24)의 반경방향으로 인가된 클램핑 힘을 지지한다.

Description

모듈형 캐리어 공구 및 공구 헤드{Modular carrier tool and tool head}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부의 특징을 갖는 모듈형 캐리어 공구, 특히 드릴링 공구, 및 제9항의 전제부의 특징을 갖는, 상기 유형의 캐리어 공구를 위한 공구 헤드에 관한 것이다. 이러한 유형의 캐리어 공구 및 이러한 유형의 공구 헤드는 EP 1 476 269 B1호에 공지되어 있다.

본 명세서에 설명된 모듈형 캐리어 공구는 공구 헤드가 가역적(reversible)이고 교체가능하도록 전방 단부 상에 삽입되는 캐리어를 포함한다. 공구 헤드는 헤드 리테이너에 의해 클램핑 방식으로 전용으로 수용된다. 이러한 목적을 위해, 헤드 리테이너는, 캐리어의 전방 단부 상에 서로 별개로 형성되고 축방향으로 연장된 두 개의 클램핑 웨브(clamping web)를 포함하고 이들은 자신들 사이 내에서 공구 헤드를 클램핑한다. 조립 중에, 공구 헤드는 먼저 축방향으로 삽입되고 이어서 절삭 방향에 반대로 회전되어, 그에 의해서 클램핑 표면들은 서로 접촉하게 된다. 반경 방향으로의 클램핑에 더하여, 축방향으로 작용하는 풀-아웃 보호(pull-out protection)가 또한 달성된다. 조립 중에, 공구 헤드는 클램핑 웨브에 대항하여 축방향으로 가압된다. 이러한 목적을 위해, 공구 헤드는 종방향 중심축에 직각으로 이어지는 평면의 언더헤드 베어링 표면을 갖고, 이에 의해 공구 헤드는 클램핑 웨브 상의 대응하는 베어링 표면 상에 지지된다.

이러한 특정 유형의 모듈형 캐리어 공구의 경우, 예를 들어, 체결 나사와 같은 추가의 체결 요소가 제공되지는 않는다. 공구 헤드는 완전히 마모되면 즉시 새 것으로 교환 또는 교체된다. 따라서, 다수의 공구 헤드들은 그의 수명 전체에 걸쳐 캐리어 내에 삽입되어 있다. 사용 수명 전체에 걸쳐 자유 돌출된 클램핑 웨브의 탄성은 감소될 수 있고 그에 의해 공구 헤드에 인가되는 클램핑 힘이 약해질 수 있어서, 캐리어의 사용 수명이 지나감에 따라, 공구 헤드는 적절한 안전 장치에 의해 더 이상 보유되지 못하게 된다.

이를 기반으로, 본 발명의 목적은 상기 유형의 모듈형 캐리어 공구에서 헤드 리테이너 내의 공구 헤드의 향상된 안착을 제공하고 특히 적절히 높은 클램핑 힘으로 향상된 사용 수명을 달성하는 것이다.

이러한 목적은 특허청구범위의 제1항의 특징을 갖는 모듈형 캐리어 공구에 의해 그리고 제9항의 특징을 갖는 공구 헤드에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 이하에 나열되는 캐리어 공구에 관한 바람직한 실시예의 이점은 공구 헤드에 유사하게 적용가능하다.

모듈형 캐리어 공구는, 축방향으로 종방향 중심축을 따라 연장되고, 캐리어 및 캐리어의 전방 단부 상에 가역적으로 장착될 수 있는 공구 헤드를 포함하는, 특히, 드릴링 공구다. 캐리어는 공구 헤드의 삽입을 위한 헤드 리테이너, 및 헤드 리테이너를 반경방향으로 한계를 정하는 클램핑 웨브를 갖는다. 공구 헤드는 축방향으로 연장된 클램핑 표면, 및 언더헤드 베어링 표면을 갖는다. 장착 상태에서, 클램핑 웨브는 공구 헤드를 클램핑 표면으로 반경 방향으로 클램핑하고, 언더헤드 베어링 표면은 베어링 표면에 대항하여 가압된다. 이제 헤드 리테이너 내의 공구 헤드의 향상된 안착을 보장하기 위하여, 언더헤드 베어링 표면 및 베어링 표면은 종방향 중심축에 대해 반경 방향으로 경사각(α)만큼 경사져서, 힘의 성분이 장착 상태에서 반경 방향으로 클램핑 웨브 상으로 인가되도록 한다.

클램핑 웨브로의 이러한 추가의 반경 방향 힘의 성분으로 인해, 두 개의 구성요소들의, 즉 공구 헤드 및 캐리어의 서로에 대한, 초기 자동 중심설정이 유리하게 발생하여, 이들이 정확히 축방향으로 평행하게 정렬되도록 한다. 더욱이, 언더헤드 베어링 표면 및 베어링 표면의 경사의 적합한 구성은 클램핑 웨브의 탄성을 통하여 인가되는 클램핑 힘을 지지하여, 헤드 리테이너 내의 공구 헤드의 향상된 안착이 달성되도록 한다.

따라서, 단면도에 도시된 바와 같이, 베어링 표면 및 언더헤드 베어링 표면은 외향으로 기울어지도록 대략 반경방향으로 경사진 지붕 형상이다. 결과적으로, 서로에 대항하여 가압되는 경우, 종방향 중심축을 향하는 방향으로 클램핑 웨브 상으로 배향되는 힘의 성분이 생성된다. 따라서, 클램핑 웨브는 힘의 성분에 의해 서로를 향하여 내향으로 가압되는데, 이들은 공구 헤드의 클램핑 표면과 함께 작동한다.

여기서, 축방향으로 연장된 클램핑 표면은 본질적으로 축방향으로 연장되지만 동시에 정확한 축방향에 대해 작은 각, 예를 들어 0 내지 10도로 경사질 수 있는 표면 또는 표면 섹션으로 이해된다. 동일한 방식으로, 용어 "반경 방향으로"는 원주 상의 점의 종방향 중심축을 향한 배향으로 이해되지만, 종방향 중심축에 직각 배향일 필요는 없다.

언더헤드 베어링 표면 및 베어링 표면이 경사진 경사각은 편의상 0.5 내지 10°의 범위, 특히 3 내지 7°의 범위 내에 있다.

원칙적으로, 외향으로 기울어진 설계 대신에 내향으로 기울어진 표면을 형성하는 것이 또한 가능하여, 지붕 형상 설계 대신 대략 V자 형상의 설계가 달성되도록 할 수 있다. 이는 또한 두 개의 구성요소의 자동 중심설정에 이르게 할 것이지만; 이 경우에, 클램핑 웨브들은 떨어져 벌어지고, 이는 공구 헤드의 클램핑 위치를 위해 통상 요구되지는 않는다.

클램핑 웨브는 캐리어의 별개의 연결되지 않은 섹션들로서 주위 방향으로 형성되고, 그들 사이에 헤드 리테이너를 형성한다. 따라서, 주위 방향으로의 단절부로 인하여, 적절한 실시예의 베어링 표면은 원추형 쉘 세그먼트로서 형성되고, 이는 주위 방향으로 소정 경사 범위에 걸쳐 연장된다. 이를 보완하여, 언더헤드 베어링 표면은 대체로 공구 헤드의 별개의 연결되지 않은 섹션으로서 주위 방향으로 또한 형성된다. 이는 전형적으로 공구 헤드에서 플루트 섹션(flute section)에 의해 중단된다. 따라서, 이러한 언더헤드 베어링 표면은 또한 원추형 쉘 세그먼트이다.

바람직한 실시예에 따르면, 클램핑 웨브는 또한 작동 중에 캐리어로부터 공구 헤드로 요구되는 토크의 전달을 위해 형성된다. 따라서, 클램핑 웨브는 주위 또는 회전 방향으로 작동하는 토크 전달을 위한 표면을 갖고, 이에 대항하여 공구 헤드의 토크 전달을 위한 대응하는 표면이 밀접하게 맞춰진다. 토크 전달을 위한 표면은 전형적으로 개방된 전방 단부면과 베어링 표면 사이에 형성되고, 이들은, 이러한 목적을 위해, 축방향으로 리세스된다. 이들의 외측 원주와 함께, 클램핑 웨브는 대체로 캐리어 공구의 외측 원주를 형성한다. 토크 전달을 위한 표면을 생성하기 위한 표면의 리세스 설계로 인하여, 클램핑 웨브는 일종의 노치를 갖고, 노치 내로 공구 헤드가 들어가고 노치는 캐리어 공구의 외측 원주로 연장된다.

바람직하게, 체결 핀이 헤드 리테이너 내의 클램핑 보유를 위해 축방향으로 언더헤드 베어링 표면에 연결된다. 그에 의해서, 체결 핀은 특히 중심설정 핀으로서 역할을 하여, 공구 헤드가 가능한 정밀하게 캐리어 내에 축방향으로 평행하게 중심설정될 수 있도록 한다. 공구 헤드의 반경 방향 클램핑을 위한 클램핑 표면은 바람직하게는 이러한 체결 핀 상에 형성된다. 대안적으로, 클램핑 표면은 토크 전달을 위한 표면의 영역 내에 형성되고, 이는 축방향으로 볼 때, 드릴 헤드를 향하는 방향으로 언더헤드 베어링 표면 전방에 형성되는 것을 의미한다.

바람직한 실시예는 체결 핀에 축방향으로 연결된 삽입 핀을 추가로 제공함으로써 완성된다. 삽입 핀은 헤드 리테이너 내로의 공구 헤드의 용이한 삽입을 위한 역할을 한다. 그러나, 장착된 최종 상태에서, 체결 핀과는 달리, 삽입 핀과 헤드 리테이너 사이에 클램핑 또는 억지 끼워맞춤이 형성되지 않는다.

유리하게는, 캐리어는 공구 헤드 내에 플루트 섹션으로서 연속하는 플루트를 갖는 절삭 영역을 추가로 갖는다. 최종적으로, 캐리어의 클램핑 영역은 대체로 절삭 영역에 연결되고 그 영역에 의해 캐리어가 전동 공구 내로 삽입된다. 캐리어 공구는 대체로 종방향 중심축을 중심으로 회전하는 회전 전동 공구이다. 따라서, 종방향 중심축은 동시에 회전축을 형성한다.

공구 헤드는 전체적으로 유리하게는, 어떤 추가의 체결 또는 클램핑 요소도 배치되지 않고서, 헤드 리테이너 내에 단지 클램핑 체결만을 위해 형성된다. 신뢰성 있는 풀-아웃 보호를 위하여, 표면 섹션은 공구 헤드 상에 그리고 또한 대응하여 헤드 리테이너 상에 형성되는 것이 바람직하며, 이는 축방향에 대해 경사져 배향되어서 축방향으로 연장된 확실한 잠금 끼워맞춤을 형성한다. 이러한 목적을 위해, 체결 핀은, 예를 들어, 약간 원추형으로 설계된다. 대안으로서 또는 추가로, 토크 전달을 위한 표면은 확실한 잠금 끼워맞춤을 통하여 풀-아웃 보호를 달성하도록 축방향에 대해 경사지게 설계된다.

하기 본문에서는, 본 발명의 실시예가 도면을 이용하여 설명될 것이다. 도면들은 다음과 같다:
<도 1>
도 1은 모듈형 캐리어 공구가 부분적으로 도시된 측면도이다.
<도 2>
도 2는 종방향 중심축을 중심으로 90° 회전한 후의 도 1에 따른 캐리어 공구의 도면이다.
<도 3>
도 3은 도 1에 따른 캐리어 공구의 종방향 중심축을 통한 단면도이다.
<도 4>
도 4는 도 1에 따른 캐리어 공구의 분해도이다.
<도 5>
도 5는 도 1에 따른 캐리어 공구의 평면도이다.
<도 6>
도 6은 도 1에 따른 캐리어 공구 내로 삽입된 공구 헤드의 측면도이다.
<도 7>
도 7은 도 6에 따른 공구 헤드의 종방향 중심축을 통한 단면도이다.
<도 8>
도 8은 도 6에 따른 공구 헤드의 평면도이다.

도 1에 도시된 모듈형 캐리어 공구(2)는 축방향(6)으로 종방향 중심축(4)을 따라 연장된다. 캐리어 공구(2)는 캐리어(8) 및 캐리어(8) 내에 가역적이고 교체가능하게 삽입되는 공구 헤드(10)에 의해 형성된다.

캐리어(8)는 후방 클램핑 영역 또는 클램핑 샤프트(여기서는 더 상세히 도시되어 있지 않음)를 갖고 이에 의해 작동 중에 캐리어(8)가 전동 공구 내로 클램핑된다. 절삭 영역이 그에 인접하고, 칩 제거를 위한 플루트(12)가 그에 포함된다. 전방 단부면에, 캐리어(8)는 헤드 리테이너(14)를 갖고, 그 안으로 공구 헤드(10)가 삽입된다. 특히 도 3에 따른 단면도에 표시된 바와 같이, 헤드 리테이너(14)는 공구 헤드(10)의 체결 핀(18)을 위한 핀 리셉터클(16)을 갖는다. 공구 헤드(10)의 삽입 핀(22)을 위한 다른 리셉터클이 핀 리셉터클(16)에 동심으로 그리고 종방향 중심축(4)의 방향으로 연결된다. 핀 리셉터클(16)은, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 플루트(12)의 각각을 향하여 반경 방향으로 개방되도록 플루트(12)를 통하여 절단된다. 핀 리셉터클(16)은 측방향 클램핑 웨브(24)에 의해 외향으로 한계가 정해진다. 클램핑 웨브(24)는 축방향(6)으로 개방 단부면(26)으로 연장된다. 전방 영역에는, 클램핑 웨브는 노치를 가져서, 한편으로는, 개방 단부면과 관련하여 축방향으로 리세스된 베어링 표면(28)이 형성되도록 한다.

베어링 표면(28)과 단부면(26) 사이에 축방향(6)으로 연장된 섹션은 토크 전달을 위한 표면(30)들을 각각 형성하는 토크 전달을 위한 섹션으로서 형성된다. 이들은 반경 방향 및 연장 방향으로 규칙적으로 벌어져 있다. 연장 축방향은 정확히 축방향(6)일 수 있거나 또는 본 실시예의 도 4에 특히 도시된 바와 같이 축방향에 대한 일정 각으로의 연장 방향일 수 있다. 토크 전달을 위한 표면(30)은 두 개의 섹션을 갖고, 이들은, 특히 이 도면에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 서로에 대해 대략 V-형상으로 배열된다. 대안으로서, 표면 섹션만이 형성되는데, 이는 동시에 신뢰성 있는 풀-아웃 보호를 위해 축방향으로 연장된 확실한 잠금을 위하여 설계된다.

공구 헤드(10)는 캐리어(8)의 설계에 대응하여 설계된다. 공구 헤드(10)는 플루트 섹션(32)을 갖고 이는 공구 헤드에서 플루트(12)에 이어진다. 그에 의해, 플루트 섹션(32)은 체결 핀(18)의 일부를 가로질러 절단된다. 실제 절삭 영역을 형성하는 공구 헤드(10)의 넓어진 섹션이 전방 공구 팁을 향하여 축방향(6)으로 체결 핀(18)에 연결된다. 체결 핀(18)으로의 전이부(transition)에서, 절삭 영역은 반경방향으로 연장된 언더헤드 베어링 표면(34)을 갖고, 그에 의해 공구 헤드(10)는 장착된 최종 상태에서 헤드 리테이너(14)의 베어링 표면(28)에 대항하여 가압된다.

장착 상태에서, 클램핑 웨브(24)는 반경 방향 클램핑 힘을 체결 핀(18)에 인가한다. 따라서, 체결 핀(18)의 표면 영역, 적어도 그의 세그먼트는 클램핑 표면(35)을 형성한다.

캐리어(8)의 토크 전달을 위한 표면(30)에 대응하여, 공구 헤드(10)는 또한 측면도의 본 실시예에서 대략 V-형상으로 설계된 토크 전달을 위한 표면(36)을 갖는다. 장착 상태에서, 토크 전달을 위한 표면(36)은 캐리어(8)의 대응하는 토크 전달을 위한 표면(30)에 대항하여 평탄하게 놓인다.

전체 공구 헤드(10)는 그의 팁에서 대략 원추형과 같이 형성되고 두 개의 반경방향으로 연장된 주 절삭날(38)을 갖고, 주 절삭날(38)은 드릴링 중심에서 치즐 에지(chisel edge)에 의해 서로 연결되어, 그 결과 절삭날의 대략 S-형상의 곡선부가 된다. 회전 방향으로, 주 절삭날(38)의 각각은 원추형 쉘 세그먼트의 형태로 개방 표면에 의해 단부면에서 연결된다. 보조 공구를 위한 결합 영역이 주 절삭날(38)로부터 이격된 상기 개방 표면에 포함된다. 보조 공구는 공구 헤드(10)의 삽입 및 특히 해제를 위하여 사용된다.

특히 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 베어링 표면(28) 및 언더헤드 베어링 표면(34)은 종방향 중심축(4)으로의 방향에 대해 경사각(α)으로 경사지게 배치된다. 본 실시예의 경사각(α)은 바람직하게는 약 10°이다. 일반적으로, 경사각은 바람직하게는 0.5 내지 15°의 범위 그리고 바람직하게 2 내지 8°의 범위에 있다.

표면들(28, 34)은 동일한 경사각(α)으로 경사지고, 여기서 경사는 종방향 중심축(4)의 수직축에 대한 것이다. 표면들(28, 34)은 대체로 원형 링 세그먼트 표면으로 설계된다. 따라서, 종방향 중심축(4)에 대한 경사에 따라, 상기 표면들은 원추형 쉘 세그먼트로서 설계된다. 본 실시예에서 상기 표면들은 특히 기울어지도록 외향으로 경사진 것으로 형성된다. 이러한 특정 설계에 의해, 캐리어(8)에 대항하여 조여지는 공구 헤드(10)를 삽입함으로써 반경 방향으로 작용하는 힘의 성분(K)이 인가되는 것이 달성된다. 따라서, 클램핑 웨브(24)는 종방향 중심축의 방향으로 내향 중심으로 가압되고, 그에 의해서 반경 방향 클램핑 힘이 더 증가된다.

Claims (11)

1. 축방향(6)으로 종방향 중심축(4)을 따라 연장되고 캐리어(8) 및 상기 캐리어(8)의 전방 단부 상에 가역적으로(reversibly) 장착될 수 있는 공구 헤드(10)를 포함하는, 특히 드릴링 공구인, 모듈형 캐리어 공구(2)로서,
   - 상기 캐리어(8)는 상기 공구 헤드(10)의 삽입을 위한 헤드 리테이너(14) 및 상기 헤드 리테이너(14)를 반경방향으로 한계를 정하고 또한 반경 방향으로 연장된 베어링 표면(28)을 갖는 클램핑 웨브(24)를 갖고,
   - 상기 공구 헤드(10)는 축방향으로 연장된 클램핑 표면(35) 및 언더헤드 베어링 표면(34)을 갖고,
   - 장착 상태에서, 상기 클램핑 웨브(24)는 상기 공구 헤드(10)를 상기 클램핑 표면(35)으로 반경 방향으로 클램핑하고, 상기 언더헤드 베어링 표면(34)은 상기 베어링 표면(28)에 대항하여 가압되고,
   상기 베어링 표면(28) 및 상기 언더헤드 베어링 표면(34)은 상기 종방향 중심축(4)에 대해 반경 방향으로 경사각(α)만큼 경사져서, 장착 상태에서, 힘의 성분(K)이 반경 방향으로 상기 클램핑 웨브로 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 캐리어 공구(2).
2. 제1항에 있어서,
   상기 베어링 표면(28) 및 상기 언더헤드 베어링 표면(34)은 반경방향 외향으로 경사져서, 힘의 성분(K)이 반경 방향으로 상기 종방향 중심축(4)을 향하여 생성 및 배향되도록 하는 것을 특징으로 하는 캐리어 공구(2).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 경사각(α)은 0.5 내지 10°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 캐리어 공구(2).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 언더헤드 베어링 표면(34) 및 상기 베어링 표면(28)은 원추형 쉘 세그먼트인 것을 특징으로 하는 캐리어 공구(2).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 클램핑 웨브(24)의 각각은 장착 상태에서 상기 공구 헤드(10)에 의해 덮이지 않는 개방된 전방 단부면(26)을 갖고, 상기 베어링 표면(28)은 상기 개방된 전방 단부면(26)에 대해 축방향(6)으로 리세스되고, 토크 전달용 표면(30)이 상기 단부면(26)과 상기 베어링 표면(28) 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 공구(2).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   체결 핀(18)이 상기 헤드 리테이너(14) 내의 클램핑 보유를 위해 축방향(6)으로 상기 언더헤드 베어링 표면(34)에 연결된 것을 특징으로 하는 캐리어 공구(2).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 캐리어(8)는 상기 공구 헤드(10) 내에 플루트 섹션(flute section)(32)으로서 연장된 플루트(12)를 갖는 것을 특징으로 하는 캐리어 공구(2).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공구 헤드(10)는 상기 헤드 리테이너(14) 내에 단지 클램핑 체결만을 위해 설계된 것을 특징으로 하는 캐리어 공구(2).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 캐리어 공구(2)를 위한 캐리어(8) 내의 가역적 체결을 위한 것으로, 종방향 중심축(4)을 따라서 축방향(6)으로 연장되고, 축방향으로 연장된 클램핑 표면(35) 및 장착 상태에서 상기 캐리어(8)의 상기 베어링 표면(28) 상에 안착되는 축방향으로 연장된 언더헤드 베어링 표면(34)을 갖는 공구 헤드(10)로서,
   상기 언더헤드 베어링 표면(34)은 상기 종방향 중심축에 대해 반경 방향으로 경사각(α)만큼 경사진 것을 특징으로 하는 공구 헤드(10).
10. 제9항에 있어서,
    상기 언더헤드 베어링 표면(34)은 외향으로 기울어지도록 반경방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 공구 헤드(10).
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 경사각(α)은 0.5 내지 10°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 공구 헤드(10).

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