WO2011071315A2

WO2011071315A2 - 형상기억합금을 이용한 공구 홀더 및 공구 고정방법

Info

Publication number: WO2011071315A2
Application number: PCT/KR2010/008768
Authority: WO
Inventors: 박종권; 신우철; 노승국
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2011-06-16
Also published as: WO2011071315A3; KR20110064708A; KR101136382B1; US9180525B2; US20120237309A1

Abstract

형상기억합금을 이용한 공구홀더 및 공구 고정방법을 제공한다. 본 발명은 공구를 고정하는 공구홀더에 있어서, 상기 공구의 생크부의 외경보다 상대적으로 작은 내경을 갖는 공구 고정공을 관통형성한 공구 장착부;상기 공구 고정공보다 상대적으로 큰 내경을 갖도록 공구장착부에 형성된 링 고정공에 삽입배치되는 적어도 하나의 형상기억합금 링;을 포함하고, 상기 형상기억합금 링에 제공되는 가열원과 냉각원에 의한 형상기억합금링의 변형에 의해서 상기 공구 고정공의 내경크기를 강제 가변시켜 상기 공구를 클램핑시키거나 언클램핑한다.

Description

형상기억합금을 이용한 공구 홀더 및 공구 고정방법

본 발명은 형상기억합금을 이용하여 공구를 고정하는 홀더 및 공구를 고정하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 형상기억합금(Shape Memory Alloy; SMA)을 이용하여 전체 장치의 부품 수를 줄이고, 컴팩트한 구조를 이루어 소형화를 구현하고, 회전 중심축과 대칭구조를 갖춤으로써 회전 불균형 요소를 최소화할 수 있게 되어 고속회전시 회전 정도를 향상시킬 수 있으며, 공구의 언클램핑 및 클램핑에 의한 교체시간을 단축할 수 있는 형상기억합금을 이용한 공구 홀더 및 공구 고정방법에 관한 것이다.

일반적으로 공구홀더는 공작기계의 주축에서 가공대상물을 기계가공하는 드릴과 같은 공구를 체결하여 고정하는 기능을 갖는다.

이러한 종래의 공구홀더는 도 1(a)에 도시한 바와 같이, 테이퍼 콜렛-척 방식으로서 테이퍼 콜렛(10)에 공구(T)를 삽입하고 콜렛너트(12)에 의해서 축방향으로 힘을 가하여 테이퍼 면에서 반경방향 분력을 제공하여 삽입된 공구를 체결하거나, 도 1(b)와 도 1(c)에 도시한 바와 같이, 유압-척 방식으로서 공구홀더 내 유압챔버를 구성하여 유압을 통해 공구삽입구의 내측면을 탄성변형시켜 삽입된 공구를 체결하거나, 도 1(d)와 같은 쉬링크 피트(Shrink-fit)방식으로서 고온의 열을 가하여 공구장착부를 열팽창시켜 공구를 삽입한 상온에서 원형으로 복원된 공구장착부와 공구 생크부의 간섭에 의해 발생하는 응력으로 공구를 체결하는 방식이 주류를 이루고 있다.

그러나, 상기 종래기술은 각각 다음과 같은 문제가 있었다.

즉, 상기 테이퍼 콜렛-척 방식을 채용한 공구홀더는 테이퍼 콜렛과 더불어 스프링 또는 콜렛너트와 같은 축방향 힘을 가하는 별도의 장치가 주축에 장착되어야 하기 때문에 공구홀더의 전체구조가 복잡해지고, 이에 따른 정밀한 가공 및 조립기술이 요구되고, 테이퍼 콜렛의 형상오차가 누적되어 기하학적 공구 셋업오차를 증가시키는 문제점을 유발하였다.

또한, 공구홀더의 고속회전시 원심력에 의한 변형이 테이퍼 접촉률을 떨어뜨리고 축방향 공구 위치오차를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 자동공구교환장치를 구현하기 위해서 주축 내부에 드로바와 축방향 가압조정장치를 추가로 구성해야 하기 때문에 주축의 구조가 더욱 복잡해지고 주축의 진동모드 특성에 악영향을 끼치는 문제가 있었다.

둘째, 유압-척 방식을 채용한 공구홀더에서는 고압을 이용하여 공구를 클램핑하는 경우에 도 1(b)와 같이 별도의 가압 시스템이 필요하기 때문에 전체 시스템 구성이 복잡해지고, 부대비용이 추가되는 문제가 있었다.

또한, 저압을 이용하는 경우에는 도 1(c)와 같이 공구홀더 한쪽에 가압볼트(14)를 돌려 압력을 높이게 되는데 이 경우 자동공구교환 장치 구현에 어려움이 있고 가압볼트의 위치와 홀더내부의 유로 배치가 축대칭을 이루지 못하기 때문에 구조적으로 질량 불균형 요소가 존재하게 되어 고속회전시 회전 정밀도를 떨어뜨리는 문제가 있었다.

셋째, 쉬링크 피트(Shrink-fit) 방식을 채용한 공구홀더는 고온의 열을 가하여 공구를 교환하기 때문에 공구홀더가 주축에서 분리된 뒤 별도의 가열 시스템으로 이동하여 공구교환이 이루어져야 하고 이로 인하여 전체 시스템 구성이 복잡해지고 부대비용이 추가되는 문제이 있었다.

또한, 공구의 언클램핑을 위해서 고온으로 가열하는데 있어서 경우에 따라 1~2분이 소요되므로 공구교환에 걸리는 시간이 길어져 작업생산성을 저하시키는 요인으로 작용하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 형상기억합금(Shape Memory Alloy; SMA)을 이용하여 전체 장치의 부품 수를 줄이고, 컴팩트한 구조를 이루어 소형화를 구현하고, 회전 중심축과 대칭구조를 갖춤으로써 회전 불균형 요소를 최소화할 수 있게 되어 고속회전시 회전 정도를 향상시킬 수 있으며, 공구의 언클램핑 및 클램핑에 의한 교체시간을 단축할 수 있는 형상기억합금을 이용한 공구 홀더 및 공구 고정방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로써, 본 발명은 공구를 고정하는 공구홀더에 있어서, 상기 공구의 생크부의 외경보다 상대적으로 작은 내경을 갖는 공구 고정공을 관통형성한 공구 장착부 ; 상기 공구 고정공보다 상대적으로 큰 내경을 갖도록 공구장착부에 형성된 링 고정공에 삽입배치되는 적어도 하나의 형상기억합금 링 ; 을 포함하고, 상기 형상기억합금 링에 제공되는 가열원과 냉각원에 의한 형상기억합금링의 변형에 의해서 상기 공구 고정공의 내경크기를 강제 가변시켜 상기 공구를 클램핑시키거나 언클램핑함을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 홀더를 제공한다.

바람직하게, 상기 공구 고정공은 상기 공구의 생크부의 외경보다 작은 내경크기로 구비되며, 상기 공구 고정공의 내경보다 큰 내경크기를 갖는 링 고정공은 상기 공구 고정공과 동심원으로 구비된다.

바람직하게, 상기 공구 장착부는 몸체 외부면에 상기 공구 장착부의 내부공과 연결되는 적어도 하나의 슬릿홀을 형성한다.

바람직하게, 상기 형상기억합금 링은 상기 공구 고정공의 양단에 각각 구비된다.

바람직하게, 상기 형상기억합금 링은 상기 공구 장착부의 링 고정공의 내경과 상기 형상기억합금 링의 외경 사이에 특정크기만큼 간섭을 주어 결합하고, 상기 형상기억합금링이 마르텐사이트 변태온도 이하로 냉각되었을 때 상기 공구 고정공의 내경이 원래 크기로 복원되어 공구를 클램핑하고, 상기 형상기억합금링이 오스테나이트 변태온도 이상으로 가열될 때 형상복원 작용에 의해 상기 공구 고정공의 내경이 확장변형되어 공구를 언클램핑한다.

바람직하게, 상기 형상기억합금 링의 마르텐사이트 변태종료 온도점은 가공실 내부 온도 이상이 되고, 오스테나이트 변태시작 온도점은 가공 중에 가열된 공구홀더가 도달할 수 없는 고온영역에 속하되 상기 영역의 하한경계 부근 수준의 온도특성을 갖는다.

바람직하게, 상기 형상기억합금링은 공구의 언클랭핑 작동을 위한 가열장치로서 소형 온풍기를 구비할 수 있고, 공구의 클램핑 작동을 위한 냉각장치는 가공실 내부의 주변환경과의 열전달에 의한 자연냉각 이루어져 필수적으로 필요하지 않으나 빠른 클램핑 작동으로의 변환을 위해서는 공랭장치 또는 냉각 스프레이가 선택적으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명은 공구를 고정하는 방법에 있어서, 상기 공구의 생크부의 외경보다 상대적으로 작은 내경을 갖도록 공구 장착부에 공구 고정공을 관통형성하고, 상기 공구 고정공보다 상대적으로 큰 내경을 갖도록 공구장착부에 형성된 링 고정공에 적어도 하나의 형상기억합금 링을 삽입배치하고, 상기 형상기억합금링에 가열원 또는 냉각원을 제공할 때 발생하는 형상기억합금 링의 변형에 의해서 상기 공구 고정공의 내경크기를 강제 가변시켜 상기 공구를 클램핑시키거나 언클램핑하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 고정방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 공구 장착부의 링 고정공의 내경과 상기 형상기억합금 링의 외경 사이에 특정크기만큼 간섭을 주어 상기 공구 장착부에 형상기억합금 링을 결합하고, 상기 형상기억합금링이 마르텐사이트 변태온도 이하로 냉각되었을 때 상기 공구 고정공의 내경이 원래 크기로 복원되어 공구를 클램핑하고, 상기 형상기억합금링이 오스테나이트 변태온도 이상으로 가열될 때 형상복원 작용에 의해 상기 공구 고정공의 내경이 확장변형되어 공구를 언클램핑한다.

본 발명에 의하면, 공구 장착부의 링 고정공에 삽입배치된 형상기억합금 링의 변형에 의해서 공구 고정공의 내경크기를 강제 확장시키거나 원상복원변시킴으로써 공구를 언클램핑시키거나 클램핑할 수 있기 때문에 구조적으로 공구홀더의 전체 구성부품 수를 줄여 누적공차를 줄이고, 축 대칭구조를 이루어 회전 불균형 요소를 극소화할 수 있게 되어 고정밀 작동을 구현할 수 있다.

또한, 공구홀더의 외형크기가 종래에 비하여 크게 축소되어 소형주축에 적합하고 가공시 공작물과 간섭되지 않는 공간 확보에 유리한 적용상 효과를 얻을 수 있으며, 100도 정도의 온도차 조정을 통해 공구의 클램핑 및 언클램핑 작동이 가능하기 때문에 공구교환을 쉽고 빠르게 수행할 수 있고 공구교환 시 소형 가열장치를 적용할 수 있기 때문에 고가의 가열장치가 필요한 기존의 쉬링크 피트(Shrink-fit) 방식에 비해 경제적 부담이 크지 않다.

도 1(a)(b)(c)(d)는 종래기술에 따른 공구홀더를 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금을 이용한 공구 홀더를 도시한 평면도이다.

도 3(a)(b)(c)는 본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금을 이용한 공구 홀더를 이용하여 공구를 고정하는 상태를 도시한 종단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 형상기억합금을 이용한 공구 홀더의 종단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금을 이용한 공구 홀더를 도시한 평면도이고, 도 3(a)(b)(c)는 본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금을 이용한 공구 홀더를 이용하여 공구를 고정하는 상태를 도시한 종단면도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 공구홀더(100)는 도 2와 도 3(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이, 공구 장착부(110)와 형상기억합금소재로 이루어지는 형상기억합금링(120)을 포함하여 상기 형상기억합금링(120)의 상태변화에 의해서 공구 장착부(110)를 탄성변형시켜 공구(T)를 클랭핑하거나 언클램핑하는 것이다.

상기 공구 장착부(110)는 미도시된 기계가공장치의 구동원에 의해서 회전구동되는 주축에 일체로 연결되거나 별도로 조립되고, 몸체 중앙에 고정하고자 하는 대상물인 공구(T)의 생크부(S)가 삽입되어 클램핑되는 공구 고정공(112)을 관통형성하고, 탄소강과 같은 금속 탄성체로 이루어진다.

상기 공구 고정공(112)은 상기 공구(T)의 생크부(S)의 외경(OD)보다 작은 내경(ID)크기를 갖도록 관통형성되고, 상기 공구 고정공(112)은 상기 형상기억합금 링(120)이 삽입배치되는 링 고정공(114)의 내부면에 관통형성되며, 상기 공구 고정공(112)의 내경보다 상대적으로 큰 내경을 갖는 링 고정공(114)은 상기 공구 고정공(112)과 동심원으로 구비되어야 한다.

또한, 상기 공구 장착부(110)의 몸체 외부면에는 반경방향 탄성변형이 더욱 용이하게 이루어지도록 상기 내부공(114)과 연결되는 적어도 하나의 슬릿공(116)을 형성한다.

이러한 슬릿공(116)은 주축의 고속회전시 질량 불균형에 의한 진동유발과 원심력에 의한 변형이 최소화되도록 120도 간격으로 형성될 수 있지만 이에 한정되는것은 아니며 설계조건에 따라 다양한 각도로 구비될 수 있다.

상기 형상기억합금 링(120)은 상기 공구 장착부(120)에 형성된 링 고정공(114)의 내주면에 외주면이 면접하여 밀착되도록 억지끼움맞춤으로 삽입배치되어 외부조건에 의해서 상변화되어 상기 공구 장착부를 탄성변형시키는 외력을 제공하는 힘발생원이다. 또한 상기 형상기억합금 링(120)은 상기 공구 장착부(110)의 링 고정공(114)에 억지끼움되어 조립됨으로써 상기 공구 장착부로부터 분리이탈되지 않고 삽입위치를 링 고정공내에서 확고히 유지하게 된다.

상기 형상기억합금 링(120)의 몸체중앙영역에는 상기 공구의 클램핑 및 언클램핑시 공구와의 간섭을 방지하도록 상기 생크부의 외경보다 상대적으로 큰 내경을 갖는 중앙공(122)을 구비한다.

여기서, 상기 형상기억합금 링(120)은 상기 공구 고정공(112)의 일측단에 단독으로 배치되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 공구 고정공(120)의 양단에 각각 구비될 수도 있다.

그리고, 상기 공구 장착부(110)는 상기 링 고정공(114)의 내부면에 상기 공구 장착부에 조립된 형상기억합금링(120)의 외부충격에 의한 외부이탈이 곤란하도록 상기 형상기억합금 링(120)이 삽입되어 걸림배치되는 이탈방지용 홈(118)을 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 형상기억합금 링(120)과 공구 장착부(110)간의 조립방법은 상기 링 고정공의 내경보다 큰 외경크기로 구비되는 형상기억합금(120)을 상기 링 고정공(114)의 입구로부터 내측으로 일정세기의 외력에 의해서 억지끼움하여 장착할 수 있다.

이때, 상기 링 고정공(114)의 선단에는 외측으로 갈수록 내경이 서서히 커지는 테이퍼면(115)을 구비함으로써 상기 형상기억합금 링(120)을 삽입하는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 한다.

특히, 마르텐사이트 상의 형상기억합금은 탄성력이 낮고 소성변형이 쉽게 일어나기 때문에 링 내부공에 형상기억합금 링(120)을 억지끼움방식으로 조립하는 것을 쉽게 구현할 수 있다.

한편, 상기 형상기억합금 링(120)은 특정온도에 도달했을 때 변형 전 형태로 되돌아 갈 수 있는 형상기억합금 금속소재로 이루어지는데, 이러한 특수금속은 마르텐사이트 상이 되는 저온에서 변형된 후 오스테나이트 상이 되는 고온에서 원래 형상으로 회복하는 특성을 가지며, 상기 특성을 형상기억효과(Shape Memory Effect; SME)라고 하며, 상기 형상기억효과는 온도에 따른 마르텐사이트 변태에 의해 발생한다.

상기 형상기억합금링(120)의 조성비는 Ni과 Ti의 합금이고, 마르텐사이트 변태 종료온도는 50℃이고, 오스테나이트 변태 시작온도는 100℃로서 오스테나이트 변태 종료온도 이상에서 원래 형상으로 회복되어 82GPa의 탄성계수를 지니게 된다.

이에 따라, 상기 공구 장착부(110)의 링 고정공(114)에 장착된 형상기억합금 링(120)에 직,간접적으로 제공되는 가열원과 냉각원에 의해서 형상기억합금 링(120)의 외경변형을 유발함으로써 상기 공구가 삽입되는 공구 고정공의 내경크기를 가변시켜 공구를 기계가공이 가능하도록 클램핑시키거나 공구교환 및 장착이 가능하도록 가능하도록 언클램핑할 수 있는 것이다.

상기 형상기억합금 링(120)의 형상기억효과를 이용하여 공구를 클램핑하는 작업은 먼저 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 상기 공구 장착부(110)의 링 고정공(114)에 장착된 형상기억합금 링(120)이 가공이 이루어지는 상온상태에서 마르텐사이트 상이 되어 압축변형된 상태로 있기 때문에 상기 공구 고정공(112)의 내경(ID)은 상기 공구의 생크부(S)의 외경(OD)보다 작게 되고 상기 공구(T)의 생크부는 공구 장착부의 외측에 배치하여 장착준비상태가 된다.

이러한 상태에서, 상온보다 높은 온도를 갖는 가열원을 제공하는 가열장치에 의해서 상기 형상기억합금링(120)에 직접 또는 간접적으로 가열원을 제공함으로써 상기 형상기억합금 링(120)을 오스테나이트 변태온도 이상으로 가열하여 고온상태로 전환하면, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 상기 형상기억합금링(120)의 외경이 원형으로 확대되도록 변형되기 때문에, 상기 형상기억합금링(120)의 복원력에 의해서 상기 공구 장착부(110)는 점선으로 도시한 바와 같이, 방사방향으로 탄성변형되고, 링 고정공(114)과 더불어 공구 고정공(112)의 내경은 방사방향으로 확대변형되어 커지게 된다.

이때, 상기 공구 장착부(110)는 원형복원된 형상기억합금 링(120)과의 접촉에 의한 형상복원이 구속되면서 탄성복원력을 지니고 있다.

연속하여, 상기 공구의 생크부(S)의 외경보다 큰 크기로 갖도록 내경이 확대변형된 공구 고정공(112)으로 상기 공구의 생크부(S)를 삽입배치한다.

이러한 상태에서, 가공실 온도를 갖는 냉각원을 제공하는 냉각장치에 의해서 상기 형상기억합금링(120)에 직접 또는 간접적으로 냉각원을 제공함으로써 상기 형상기억합금 링(120)을 마르텐사이트 변태온도 이하로 냉각하여 상온상태로 전환하면, 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 상기 형상기억합금 링(120)은 탄성력이 줄어들어 상기 공구장착부(110)의 탄성복원력에 의하여 수축변형되기 때문에 상기 공구 장착부에 가해지던 형상기억합금링(120)의 복원력은 자연스럽게 해제되고, 이로 인하여 공구 장착부(110)의 링 고정공(114)과 더불어 공구 고정공(112)의 내경은 반경방향으로 복원변형된다.

이에 따라, 상기 공구 고정공(112)의 내경은 상기 공구의 생크부의 외경보다 작은 크기를 갖도록 복원변형되기 때문에, 상기 공구 고정공의 내부면은 생크부의 외부면에 압착되어 확고히 클램핑할 수 있는 것이다.

이때, 최대 클램핑력은 형상기억합금 링(120)의 외경(OD)크기와 상기 링 고정공(114)의 내경크기사이의 간섭크기와 슬롯홀(116)의 형상 그리고 형상기억합금링(120)의 사용 개수에 따라 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 공구(T)를 교체하기 위한 언클램핑은 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 상온보다 높은 온도를 갖는 가열원을 제공하는 가열장치에 의해서 상기 형상기억합금링(120)에 직접 또는 간접적으로 가열원을 제공하여 상기 형상기억합금 링(120)을 오스테나이트 변태온도 이상로 가열함으로써 고온상태로 전환하면, 상기 형상기억합금링(120)의 외경이 원형으로 확대변형시키기 때문에, 상기 형상기억합금링(120)의 복원력에 의해서 상기 공구 장착부(110)의 링 고정공(114)과 더불어 공구 고정공(112)의 내경을 방사방향으로 확대되도록 변형시켜 언클램핑하고, 이때 확대된 공구 고정공(112)에 삽입된 공구(T)를 분리이탈하거나 새로운 공구를 장착하는 교체작업을 수행할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 형상기억합금 링(120)은 오스테나이트 변태시작 온도점이 기계가공시 존재할 수 있는 공구홀더의 가열온도보다 높은 온도특성을 보유하여 기계가공시 클램핑력이 떨어지지 않게 하고, 오스테나이트 변태종료 온도점이 기계 가공시 존재할 수 있는 공구홀더의 가열온도보다는 월등히 높으나 소형 가열장치로 가열 가능한 온도 수준을 지니고 있어 공구 언클램핑이 간소한 장치로 쉽게 이루어질 수 있도록 한다.

상기와 같이, 상기 공구 장착부(110)의 링 고정공(114)내에 끼워지는 형상기억합금 링(120)은 공구(T)의 클램핑 또는 언클랭핑 작동을 위한 온도변화 장치로서, 소형 온풍기 또는 냉각 스프레이를 이용하게 되면 손쉽게 구현이 가능하다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

공구를 고정하는 공구홀더에 있어서,

상기 공구의 생크부의 외경보다 상대적으로 작은 내경을 갖는 공구 고정공을 관통형성한 공구 장착부 ;

상기 공구 고정공보다 상대적으로 큰 내경을 갖도록 공구장착부에 형성된 링 고정공에 삽입배치되는 적어도 하나의 형상기억합금 링 ;을 포함하고,

상기 형상기억합금 링에 제공되는 가열원과 냉각원에 의한 형상기억합금링의 변형에 의해서 상기 공구 고정공의 내경크기를 강제 가변시켜 상기 공구를 클램핑시키거나 언클램핑함을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 홀더.
제1항에 있어서,

상기 공구 고정공은 상기 공구의 생크부의 외경보다 작은 내경크기로 구비되며, 상기 공구 고정공의 내경보다 큰 내경크기를 갖는 링 고정공은 상기 공구 고정공과 동심원으로 구비됨을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 홀더.
제1항에 있어서,

상기 공구 장착부는 몸체 외부면에 상기 공구 장착부의 내부공과 연결되는 적어도 하나의 슬릿홀을 형성함을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 홀더.
제1항에 있어서,

상기 형상기억합금 링은 상기 공구 고정공의 양단에 각각 구비됨을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 홀더.
제1항에 있어서,

상기 형상기억합금 링은 상기 공구 장착부의 링 고정공의 내경과 상기 형상기억합금 링의 외경 사이에 특정크기만큼 간섭을 주어 결합하고, 상기 형상기억합금링이 마르텐사이트 변태온도 이하로 냉각되었을 때 상기 공구 고정공의 내경이 원래 크기로 복원되어 공구를 클램핑하고, 상기 형상기억합금링이 오스테나이트 변태온도 이상으로 가열될 때 형상복원 작용에 의해 상기 공구 고정공의 내경이 확장변형되어 공구를 언클램핑함을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구홀더.
제1항에 있어서,

상기 형상기억합금 링의 마르텐사이트 변태종료 온도점은 가공실 내부 온도이상이 되고, 오스테나이트 변태시작 온도점은 가공 중에 가열된 공구홀더가 도달할 수 없는 고온영역에 속하되 상기 영역의 하한경계 부근 수준의 온도특성을 가짐을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구홀더.
제1항에 있어서,

상기 형상기억합금 링은 공구의 언클랭핑 작동을 위한 가열장치로서 소형 온풍기를 구비할 수 있고, 공구의 클램핑 작동을 위한 냉각장치는 가공실 내부의 주변환경과의 열전달에 의한 자연냉각 이루어져 필수적으로 필요하지 않으나 빠른 클램핑 작동으로의 변환을 위해서는 공랭장치 또는 냉각 스프레이가 선택적으로 구비됨을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 홀더.
공구를 고정하는 방법에 있어서,

상기 공구의 생크부의 외경보다 상대적으로 작은 내경을 갖도록 공구 장착부에 공구 고정공을 관통형성하고,

상기 공구 고정공보다 상대적으로 큰 내경을 갖도록 공구장착부에 형성된 링 고정공에 적어도 하나의 형상기억합금 링을 삽입배치하고,

상기 형상기억합금 링에 가열원 또는 냉각원을 제공할 때 발생하는 형상기억합금 링의 변형에 의해서 상기 공구 고정공의 내경크기를 강제 가변시켜 상기 공구를 클램핑시키거나 언클램핑함을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 고정방법.
제8항에 있어서,

상기 공구 장착부의 링 고정공의 내경과 상기 형상기억합금 링의 외경 사이에 특정크기만큼 간섭을 주어 상기 공구 장착부에 형상기억합금 링을 결합하고, 상기 형상기억합금 링이 마르텐사이트 변태온도 이하로 냉각되었을 때 상기 공구 고정공의 내경이 원래 크기로 복원되어 공구를 클램핑하고, 상기 형상기억합금 링이 오스테나이트 변태온도 이상으로 가열될 때 형상복원 작용에 의해 상기 공구 고정공의 내경이 확장변형되어 공구를 언클램핑함을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 고정방법.
제8항에 있어서,

상기 형상기억합금 링의 마르텐사이트 변태종료 온도점은 가공실 내부 온도이상이 되고, 오스테나이트 변태시작 온도점은 가공 중에 가열된 공구홀더가 도달할 수 없는 고온영역에 속하되 상기 영역의 하한경계 부근 수준의 온도특성을 가짐을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 공구 고정방법.