KR100207947B1

KR100207947B1 - 반동을 최소화하도록 회전가능한 캠을 사용하는 공구 홀더 쉥크 지착 장치

Info

Publication number: KR100207947B1
Application number: KR1019960705515A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에릭슨 로버트 에이. 에릭슨
Original assignee: 추후보정; 케나메탈 아이엔씨.
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1999-07-15
Also published as: ES2097718T1; EP0754102A1; CN1047743C; KR970702120A; WO1995027580A1; CA2175699A1; ATE181522T1; JPH09506045A; BR9506987A; DE69510450T2; US5452631A; CA2175699C; DE754102T1; AU676115B2; DE69510450D1; EP0754102B1; RU2108207C1; CN1144498A; MX9602156A; JP2744703B2

Abstract

잠금 및 잠김 해제 위치 사이에서 잠금막대를 축방향으로 왕복운동시킴으로써 관상의 공구 홀더 쉥크(45)를 탈착가능하게 지착하는 장치. 잠금막대(95)는 회전가능한 캠(150)을 사용하여 왕복운동 된다. 회전가능한 캠(150)은 잠금 위치에 잠금막대(95)를 고정시키는 힘을 생성하는 미리 장전된 스프링(200)을 작동시킨다. 회전가능한 캠(150)은, 잠금막대(95)가 잠금 위치에서 잠김 해체 위치까지 움직일 때 캠 포스트(160)상의 미리 장전된 스프링(200)에 의해 유발되는 반동력을 최소화하는 원통형이 아닌 캠 포스트(160)를 포함한다.

Description

[발명의 명칭]

반동을 최소화하도록 회전가능한 캠을 사용하는 공구 홀더 쉥크 지착(hold) 장치

[관련된 출원의 참조]

본 출원은 1994년 4월 8일 출원된 발명의 명칭이 공구 홀더 쉥크 지착용 장치(케나메탈 사건번호 K-1174호)와 함께 출원 계류중이다.

[발명의 배경]

본 발명은 기대내에 공구 홀더를 고정하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기대내에 공구 홀더를 고정하도록 잠금막대를 조작하는 캠 매카니즘의 사용에 관한 것이다.

개괄적으로, 금속가공 작업은 전형적으로 단단한 금속으로 된 절삭 인서트를 사용하며 이루어진다. 이러한 인서트는 공구 홀더에 장착된다. 공구 홀더는 선반 또는 밀링머신 같은 기계의 일부인 기대 부재에 임시로 또는 영구적으로 고정된다.

극단 조건에서 작동됨으로 인해, 절삭 인서트는 정규적으로 교체되어야 한다. 이렇게 하기위해, 절삭 인서트는 공구 홀더로 부터 제거되어야 한다. 금속가공 작업은 공구 홀더상의 절삭 인서트를 교체하는데 필요한 시간동안 기계를 정지시키게되어 비효율적이다. 절삭 인서트가 부착된 전체 공구 홀더가 제거되거나, 공구 홀더상에 미리 적절한 장소에 새 절삭 인서트를 갖는 다른 공구 홀더로 교체할 수 있도록 제거 가능한 공구 홀더를 이용하는 것이 보다 바람직하다.

이것을 염두에 두면, 공구 홀더가 얼마나 쉽게 또 신속하게 교체될 수 있는지가 효율의 초점이 된다. 이것은 빠른 공구 홀더 교체를 위해 다른 상업적 설계를 유발하는 인자 중 하나이다.

이러한 설계의 한 예가 참고로 인용되며 본 발명의 출원인에게 양도된 Erickson 등의 공구 홀더 및 방출될 수 있게 장착하는 방법이라는 제명의 미국 특허번호 제 4,747,735호에 있다. 이 특허에는 공구 홀더 지지 부재내에 공구 홀더를 고정하도록 고정 부재를 방사상으로 외측으로 이동시키기 위한 스프링에 의해 후방으로 강제되는 스프링이 장전된 왕복운동 잠금막대가 개시되어 있다. 공구 홀더를 방출하기 위해, 잠금 부재가 들어가고 공구 홀더가 공구 홀더 지지 부재와 부딪히도록 스프링힘에 대해 전진되어야 한다. 이 특허에 기술된 잠금 매카니즘은 축방향으로 작동되어야 하며 측부 작동은 할 수 없다.

[발명의 개요]

발명은 전방으로 향한 표면과, 공구 홀더 쉥크를 수용하는, 상기 표면으로 부터 후방으로 뻗어있고 전방으로 향한 표면과 교차하는 보어를 갖는 기대 부재로 구성된 관상의 공구 홀더 쉥크를 탈착 가능하게 지착(hold)하는 장치이다. 세로축을 따라 뻗어 있는 기대 부재내에 전방 단부와 후방 단부를 갖는 잠금막대가 있다. 잠금막대는 잠금 위치로 보어내의 공구 홀더 쉥크를 당기고 잠김 해제 위치로 보어로 부터 공구 홀더 쉥크를 밀기위해 후방 및 전방으로 왕복운동하며 움직일 수 있다. 부가적으로, 잠금막대는 잠금막대 캠 팔로워 표면으로 작용하는 전방벽을 한정하도록 세로축을 가로지르는 구멍을 갖는다. 회전가능한 캠은 잠금막대내의 구멍을 통해 뻗어 있는 캠 포스트를 갖고 기대 부재에 장착된다. 캠은 후방 및 전방 왕복운동을 제공하도록 잠금막대에 대하여 작동 가능하다. 캠 팔로워 표면을 갖는 칼라는 캠 포스트에 가까운 잠금막대상의 플랜지에 활주 가능하게 위치된다. 스프링은 잠금막대를 잠금 위치로 밀어내도록 잠금막대 후방 단부와 칼라 사이에 위치된다. 캠의 회전에 의해 캠 포스트는 스프링을 압축하고 잠금막대를 잠금 위치로 밀어내도록 그리고 반대 방향으로 캠이 회전함으로써 스프링이 복원되고 잠금막대를 잠금 해제시키도록 칼라 캠 팔로워 표면에 대해 작용한다. 캠 포스트는 칼라 캠 팔로워 표면과 잠금막대 캠 팔로워 표면사이에 간섭을 일으킴으로써 스프링 복원을 제한하도록 작용한다.

발명의 한 실시예에서, 캠 포스트는 원통형 부분으로 구성된 제1캠 부분, 및 잠금막대 캠 팔로워 표면과 칼라 캠 팔로워 표면을 접속시키는 원통형이 아닌 부분으로 구성되는 제2캠 부분을 갖는다.

발명의 제2실시예에서 캠 포스트는 칼라 캠 팔로워 표면과 잠금막대 캠 팔로워 표면을 접촉시키는 단일의 원통형이 아닌 부분을 갖는 캠 부분으로 구성 된다.

발명의 제3실시예에서, 캠 포스트는 원통형 부분을 갖는 제1캠 부분과, 잠금막대 캠 팔로워 표면과 칼라 캠 팔로워 표면이 접촉되고 부분들에 의해 분리되도록 제1부분으로 부터 오프셋된 원통형 부분을 갖는 제2캠 부분으로 구성된다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 전술한 그리고 다른 특징은 아래에 간단히 기술되는 도면과 함께 발명의 밑에 있는 상세한 설명을 읽게되면 보다 명백해진다.

제1도는 잠김 해제 위치에 있는 공구 홀더 기대의 측단면도이고,

제2도는 공구 홀더가 고정되는 잠김 위치에 있는 공구 홀더 기대의 측단면도이며,

제3도는 최전방 위치에 있는 잠금막대와 접촉하는 회전가능한 캠의 등각 투영도이고,

제4도는 최후방 위치로 잠금막대를 강제하는 회전가능한 캠의 등각 투영도이고,

제5도는 본 발명 장치의 부품 분해 배열 등각 투영도이고,

제6도는 제1도 도면으로 부터 90°회전된 측단면도이며,

제7도는 제2도 도면으로 부터 90°회전된 측단면도이고,

제8도는 잠금 및 잠김 해제 위치에 있는 회전가능한 캠의 상대적 위치를 도시하고,

제9도는 본 발명 장치의 회전가능한 캠의 회전에 대해 스프링의 변위를 예시하는 그래프이고,

제10도는 발명의 제2실시예에 따라 원형이 아닌 부분을 갖는 회전가능한 캠의 등각 투영도이고,

제11도는 캠 표면의 전체 길이에 걸쳐 뻗어 있는 원형이 아닌 위치에 있는 제10도에 도시된 캠을 도시하고,

제12도는 잠금 위치에 있는 제10도의 캠의 절단된 평면도이고,

제13도는 잠김 해제 위치에 있는 제10도의 캠의 절단된 평면도이고,

제14도는 제11도에 도시된 횡단면을 갖는 포스트와 유사한 포스트를 회전가능한 캠이 갖는 잠금해제 위치에 있는 공구 홀더 기대의 측단면도이고,

제15도는 제11도에 도시된 횡단면을 갖는 포스트와 유사한 포스트를 회전가능한 캠이 갖는 잠금 위치에 있는 공구 홀더 기대의 측단면도이고,

제16도는 제11도에 도시된 횡단면을 갖는 포스트와 유사한 포스트를 회전가능한 캠이 갖는 잠김 해제 위치와 잠금 위치 사이의 위치에 있는 공구 홀더 기대의 측단면도이다.

[발명의 상세한 설명]

제1도는 절삭 인서트(20)가 장착된 전방 단부(15)를 갖는 공구 홀더(10)를 도시한다. 절삭 인서트(20)는 심(shim)(미도시)에 의해 공구 홀더(10)로 부터 이격되며 절삭 인서트(20)와 심(25) 모두는 핀(35)에 의해 공구 홀더(10)에 고정되는 클램프(30)같은 수단에 의해 공구 홀더(10)에 보지된다. 공구 홀더(10)는 후방으로 향한 인접면(40)과 관상의 쉥크(45)를 갖고 쉥크 벽(50)은 전방 단부(15)로 부터 후방으로 뻗어 있다. 공구 홀더(10)는 쉥크 벽(50)내의 정렬 슬롯(53)을 갖는다. 쉥크 벽(50)내에 천공부(55)가 이격되어 있다. 공구 홀더(10)는 천공부(55)내에 전방으로 향한 오목한 접촉 표면(60)을 갖는다.

공구 홀더(10)는 세로축(56) 주위에 위치된다. 이 세로축(56)은 명세서 전체에서 기준으로 사용된다. 도면에서 입증되는 것처럼, 명세서에서 논의되는 많은 형상들은 세로축(56)에 관해 대칭이다. 이런 이유로 해서, 종종 한 부품에 논의된 것이 다른 동일 부품에도 적용된다.

제1도에 도시된 공구 홀더는 선반 같은 비회전 공작 기계에 사용되는 전형적인 공구 홀더이다. 그러나, 공구 홀더는 회전 또는 비회전 응용에 관련되는 다양한 공구 중 어느 하나에 부착됨을 이해하여야 한다. 부가적으로 전방 단부(15)에 가까운 공구 홀더(10) 부분은 세로축(56)에 관해 90°만큼 관상의 쉥크(45)에 대해 회전되는 것이 전형적이다. 그러나, 본 발명을 설명하기 위해 현재의 배향이 사용되겠다.

부가적으로, 공구 홀더 쉥크가 수용 보어로 부터 방사상으로 격리된 것으로 도면에 도시되어 있다. 발명은 캠과 잠금막대에 관한 것이고 공구 홀더와 수용 보어 사이의 짝맞춤은 도시된 것처럼 되거나 억지끼워 맞춤일 수 있다.

세로축(56) 둘레에 있는 보어(70)으로 구성된 개구부와 전방으로 향한 인접 표면(67)을 갖는 공구 홀더 수용 부재(65)는 기대 부재(75)에 고정되며 그 일부이다.

공구 홀더 수용 부재(65)의 보어(70)안으로 뻗어 있는 스터브(85)는 기대 부재(75)를 통해 뻗어 있는 통로(80)내에 있다. 보어(90)는 스터브(85)를 통해 세로로 뻗어 있고 잠금막대(95)는 보어(90)내에 활주 가능하게 장착된다.

스터브(85)를 통해 뻗어 있는 방사상 구멍(105)과 정렬되는 함몰부(100)가 잠금막대(95)의 전방 단부(97)을 향해 있다. 잠금막대(95)는 어느 위치에서나, 바람직하기로는 잠금막대(95)의 일체로된 부분인 기대(100)에서 잠금막대를 밀거나 당김으로써 잠금막대(95)가 세로축(56)을 따라 움직일 수 있다. 잠금막대(95)가 공구 홀더(10)로 부터 당겨질 때, 스터브(85)의 구명(105)내에 그리고 잠금막대(95)의 함몰부(100)내에 위치한 잠금요소(115)는 방사상 외부로 밀려난다.

제1도는 공구 홀더 기대(75)로 부터 제거된 공구 홀더(10)를 도시한다. 공구 홀더(10)를 공구 홀더 기대(75)내에 고정하기 위해, 잠금요소(115)가 함몰부(100)내에 있고 방사상 구멍(105)내에 있도록 잠금막대(95)가 위치된다. 이러한 방향으로, 공구 홀더(10)의 관상 쉥크(45)가 보어(70)안으로 삽입된다.

제2도에 도시된 것처럼, 공구 홀더(10)가 보어(70)내에 위치됨에 따라, 잠금막대(95)는 공구 홀더(10)로 부터 화살표(117) 방향으로 밀려져서 잠금요소(115)는 함몰부(100)로 부터 램프(116)위로 방사상 외부로 변위되어 잠금요소(115)가 천공부(55)로 들어가게 하고 공구 홀더 쉥크(45)의 전방으로 향한 오목한 접촉표면(60)과 접촉하게 한다. 잠금막대(95)가 화살표(117) 방향으로 들어가면 공구 홀더(10)는 공구 홀더 수용 부재(65)내로 강제되고 공구 홀더(10)의 후방으로 향한 인접면(40)은 공구 홀더 수용 부재(65)의 전방으로 향한 인접 표면(67)과 접촉한다. 잠금막대(95)의 이러한 작용은 공구 홀더(10)를 공구 홀더 수용부재(65)내에 고정시킨다.

공구 홀더 수용 부재(65)로 부터 공구 홀더(10)를 방출시키기 위해, 잠금막대(95)는 화살표(119) 방향으로 공구 홀더(10)를 향해 강제된다. 이러한 방법으로, 잠금요소(115)는 방사상 구명(105)과 함몰부(100)로 들어가서 적절한 간극이 구비되고 공구홀더(10)는 제1도에 도시된 것처럼 공구 수용 부재(65)로 부터 제거된다.

공구 홀더(10)가 기대(75)내에 잠겨지면, 공구 홀더 수용 부재(65)는 탄성적으로 변형될 수 있으며 공구 홀더(10)를 공구 홀더 수용 부재(65)내에 지착하는 높은 마찰력을 생성시킨다. 공구 홀더(10)를 방출하기 위해, 잠금막대(95)는 스터브(80)를 넘어 돌출하고 공구 홀더(10)의 관상의 쉥크(45)내의 충격 지역(120)과 접촉하도록 잠금막대(95)는 공구 홀더 수용 부재(65)의 전방 단부에서 뻗어 있다. 이러한 방법으로, 잠금막대(95)를 공구 홀더(10)를 향해 잠금막대(95)를 계속 밀면 잠금막대(95)가 충격 지역(120)에 대해 강제되어 공구 홀더(10)를 공구 홀더 기대(75)로 부터 튀어나오게 한다. 그러므로, 잠금막대(95)를 움직임으로써, 공구 홀더(10)는 기대 부재(75)에 고정되거나 방출되어 공구 홀더(10)를 빠르게 바꿀 수 있다.

본 발명의 초점은, 제1도에 도시된 바와 같이 방출된 위치로 화살표(119)의 방향으로 잠금막대(95)를 전진시키고 제2도에 도시된 것처럼 잠금 위치로 공구 홀더(10)를 고정시키도록 화살표(117) 방향으로 잠금막대(95)를 퇴각시키는데 사용되는 매카니즘에 있다.

제1도 및 2도에 도시된 바와 같이 이 매카니즘의 주 요소는 제3도 및 4도에 잘 도시되어 있다. 특히 제3도에는 제1도에 도시된 위치와 유사한 최전방 위치에 있는 잠금막대(95)가 도시되어 있다. 세로축(155)은 캠(158)을 통해 뻗어 있으며 회전가능한 캠(150)은 원통형인 캠 포스트(160)를 갖는다. 캠 포스트(160)는 캠(150)의 세로축(155)으로 부터 오프셋된 세로축(165)을 갖는다. 캠 포스트(160)는 최소한 하나의 캠 표면(170)을 갖는다. 회전가능한 캠(150)은 잠금막대(95)를 통해 뻗어 있는 구멍(180)내에 위치되어 잠금막대(95)상에 구멍(180)벽의 전방 부분상의 캠 팔로워 표면(185)을 만들게 된다. 캠(150)은 기대 부재(75)(제1도)내에 측면으로 고정되어 캠 세로축(155)에 관한 회전만이 허용된다. 반면에, 잠금막대(95)는 세로축(56)을 따라 축방향으로 움직이도록 허용된다. 이러한 방법으로, 제1도 및 3도에 도시된 것처럼, 캠(150)의 한 위치에서, 캠 포스트(160)의 캠 표면(170)은, 잠금막대(95)를 잠김 해제 위치로 화살표(119) 방향으로 강제하도록 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(185)과 접촉한다. 제2도 및 4도에 도시된 캠(150)의 제2위치에서, 캠 포스트(160)의 캠 표면(170)은 잠금막대(95)를 화살표(117) 방향으로 강제하여 제2도 및 4도에 도시된 방법으로 잠금요소(115)가 함몰부(100)를 떠나 램프(116)위로 움직이게 되어 공구 홀더를 기대 부재(65)내에 잠그게 한다. 주목할 바로는 제4도가 잠금막대(95)와 직접 접촉되는 캠 표면(170)을 도시한다는 것이다. 이렇게 되면 잠금막대(75)가 적절한 방향으로 변위되지만 논의되는 바람직한 설계는 제2도에 도시되어 있는데, 여기서 캠(150)은 캠 포스트(160)가 잠금막대의 후방 단부(205)와 연결된 스프링(200)을 압축하도록 칼라(195)에 대해 작용해서 잠금막대를 화살표(117) 방향으로 밀어내게 되므로 중간 스프링/칼라 배열을 사용하여 잠금 위치로 잠금막대(95)를 강제한다.

제1-4도로 부터, 제1도 및 3도에 도시된 최전방 위치로 부터 제2도 및 4도에 도시된 최후방 위치까지 캠(150)을 회전시킴으로써, 잠금막대가 잠금해제 위치로부터 공구 홀더 기대(75)에 공구 홀더(10)를 고정시키는 잠김 위치까지 강제되는 것을 알 수 있다.

제5도는 본 발명에 따른 장치의 부품 분해 배열도이다. 공구 홀더 수용 부재(65)와 함께 기대 부재(75)가 분리되어 있어 잠금막대 안내부(225)와 가로 원형 개구부(220)에 의해 분리된 세로축(56)을 따라 공구 홀더 수용 부재(65)의 보어(70), 잠금막대 공동(210), 및 스프링 공동(215)이 보여지게 된다. 보어(70) 자체내에 뻗어 있는 스터브(85)는, 잠금막대(95)의 함몰부(100)와 잠금요소(115)를 정렬시키도록 잠금막대(95)가 뻗어 있는 보어(90)을 갖는다. 캠 포스트(160)를 갖는 캠(150)은 잠금막대(95)의 구멍(180)내에 끼워 맞춰져 캠 표면(170)이 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(185)과 접촉한다. 캠(150)은 가로 원형 개구부(220)에 의해 측방으로 구속된다.

칼라(195)는 잠금막대 플랜지(240)와 접촉될 때까지 잠금막대 후방 단부(205)위로 끼워 맞춰지는 개구부(235)를 가져 회전가능한 캠(150)의 캠 포스트(160)를 둘러싼다. 캡(245)에 의해 잠금막대 후방 단부(205)에 고정되는 스프링(200)에 의해 칼라(195)가 잠금막대 플랜지(240)에 대해 강제된다. 잠금막대 후방 단부(205)와 나사식으로 정합되는 볼트(250)에 의해 캡이 잠금막대 후방 단부(205)에 연결된다. 제15도에 도시된 (200)은 코일 스프링인데 이는 도시 목적을 위한 것이고 일련으로 된 벨레빌(Belleville)스프링 집단이 바람직한 하드웨어이다. 스프링은 캡/볼트 배열에 의해 압축된다.

다른 방법으로 잠금막대(95)의 한 부분은 탄성을 제공하도록 보다 가요성이 있게 만들어져 스프링(200)을 필요로 하지 않게 된다. 예로써, 구멍(180)과 연결되는 잠금막대(95)의 횡단면이 감소된다. 이런 배열에서, 잠금 위치와 잠김 해제 위치 사이로 잠금막대(95)를 강제하도록 잠금막대(95)와 직접 접촉되는 캠 포스트(160)를 위해 칼라(195)는 제거될 수 있다. 그러나 이런 배열에서, 캠 포스트(160)가 잠금막대(95)를 왕복운동 시킬 수 있도록 구멍(180)의 크기가 감소되어야 한다.

잠금막대 플랜지(240)는 잠금막대 공동(210)과 정합되며 잠금막대(95)를 세로축(56)을 따라 이동시키게 하면서 잠금막대(95)를 측방 지지케 한다. 이러한 방법으로, 캠(150)은 바람직하기로는 공동(255)과 맞물리는 공구와 함께 회전될 수 있어 잠금막대(95)를 잠김 해제 위치에서 잠금 위치로 강제케 한다.

제1도를 살펴보면, 주목해야할 바로는 보어(70)내에 공구 홀더(10)가 없고 캠이 회전하면 칼라(195)에 대한 운동없이 한 유니트로서 세로축(56)을 따라 앞뒤로 잠금막대(95)가 왕복운동하게 된다. 이러나 환경하에서, 잠금막대(95)는 공구 홀더 수용 부재(65)의 보어(90)내에서 잠금막대(95)가 움직이고 잠금요소(115)는 방사상 구멍(105)내에서 앞뒤로 자유로이 움직일 수 있을 것이다.

그러나, 공구 홀더(10)가 보어(70)내에 놓일 때, 제2도에 도시된 바와같이 칼라(195)의 캠 팔로워 표면(197)과 캠 포스트(160)가 접촉함으로써 잠금막대(95)는 후방으로 강제된다. 그후 잠금요소(197)는 함몰부(100)로 부터 램프(116)까지 외부로 움직이고 공구 홀더(10)와 맞물리도록 공구 홀더 쉥크(45)의 전방으로 향하는 오목한 표면(60)과 접촉한다. 이 지점에서, 캠(150)이 연속하여 회전하면 칼라(195)는 잠금막대 플랜지(240)와의 접촉이 중단되고 잠금막대(95)를 따라 잠금막대 플랜지(240)로 부터 활주하여 스프링을 압축하여 제2도에 도시된 것처럼 잠금막대(95)에 스프링(200)을 고정하는 볼트(250)를 통해 잠금막대(95)에 결과적인 스프링힘이 전달된다. 틈(257)은 잠금막대 플랜지(240)와 칼라(195) 사이의 분리를 두드러지게 한다.

주목해야할 바로는 스프링(200)이 칼라(195)에 대해 미리 장전된다는 것이다. 칼라(195)가 잠금막대(95)에 대해 변위되지 않으면 잠금막대(95)는 스프링(200)과 맞물림이 없어 퇴각한다. 그러나, 잠금요소(115)가 관상의 쉥크(45)와 맞물리므로, 잠금막대(95)는 구속되고 화살표(117) 방향으로 칼라(195)가 더 움직이면 칼라(195)는 잠금막대(95)에 대해 움직인다. 이어서 이렇게되면 스프링(200)이 압축되고 전체적인 예비장전력이 관상의 쉥크(45)를 고정하도록 잠금요소(115)에 전달된다.

잠금요소(115)가 함몰부(100)로 부터 잠금요소(115)가 관상의 쉥크(45)와 정합하는 램프(116)상의 위치까지 움직일때까지 칼라(195)와 잠금막대(95)는 화살표(117)의 방향으로 움직인다. 이 거리를 잠금 행정이라고 한다. 잠금요소(115)가 관상의 쉥크(45)와 정합하는 램프(116)상의 정확한 위치는 제조공차에 좌우된다. 이런 이유로해서, 이 잠금 거리는 평균 잠금 행정이라고 불린다.

이것은 잠금 및 잠김 해제 위치에 있는 장치의 측단면도인 제6도 및 7도에 다시 예시된다. 잠김 해제 위치(제6도)에서, 캠 표면(170)은 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(185)과 접촉한다. 이 위치에서, 잠금요소(115)(가상선으로 도시됨)는 잠금막대(95)의 함몰부(100)내에 있게된다. 도면에서 분명히하기 위해, 공구 홀더 수용 부재(65)(제5도)는 생략되었다. 제6도에서 알 수 있듯이, 캠 포스트(160)의 두께 또는 직경은 칼라(95)의 캠 팔로워 표면(197)과 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(185)사이의 거리와 같거나 약간 작다. 칼라(195)는 이러한 틈새를 제공하도록 잠금막대(95)의 플랜지(240)(미도시)상에 있게 된다.

그러나, 잠금 위치(제7도)에서, 잠금요소(115)(가상선으로 도시됨)는 공구 홀더 쉥크(미도시)와 접촉할때까지 램프(116)상에서 변위된다. 분명히하기 위해, 공구 홀더 수용 부재(65)와 공구 홀더(10)가 도면에서 생략되었다. 이 지점에서, 캠(150)이 더 회전하면 스프링(200)을 압축하도록 잠금막대(95)를 따라 칼라(195)가 변위되어 잠금막대(95)가 더 퇴각된다.

두 중요한 특징이 제6도 및 7도로부터 주목되야 한다. 제6도는 잠금 위치에서 캠 표면(170a)상에서의 캠 포스트(160)의 중간 부분에서 잠금막대 캠 팔로워 표면(185)과 접촉하는 캠 표면(170)을 도시한다. 제7도는, 칼라(195)가 제5도에 도시된 것처럼 개구부(235)를 가지므로, 캠 표면(170)의 상부 및 바닥 부분(170b, 170c)에서 칼라(195)의 캠 팔로워 표면(197)과 접촉하는 캠 표면(170)을 도시한다. 이것은 두가지 이유로 해서 중요하다.

첫째, 캠 표면(170)과 캠 팔로워 표면(185, 197) 사이의 대칭적 접촉이, 잠금막대(95) 또는 칼라(195)상의 비대칭적 힘으로 인해 공구 홀더 기대(75)에서 잠금막대(95)가 막히게 되는 가능성을 최소화시킨다. 예를 들어, 캠 표면(170)의 상부 부분에서만 캠 포스트(160)가 칼라(195)와 접촉한다면, 칼라(195)는 공구 홀더 기대(75)내에 구속되어 칼라(195)의 세로 변위를 어렵게 한다. 둘째, 캠 표면(170)의 분리된 세로 부분이 잠금막대(95)를 잠그거나 잠금해제를 위해 이용된다. 제6도에서 알수 있는 것처럼, 캠 표면(170)의 중간부분(170a)은 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(85)과 접촉하고 캠 표면(170)의 상부 및 바닥 부분(170b, 170c)은 칼라(195)와 접촉한다. 이런 방법으로, 캠 포스트(160)와 팔로워 표면(185와 197) 사이의 마모 표면은 마모를 최소화하도록 분포된다. 논의될 바와같이, 캠 포스트(160)에서 잠금막대(95)와 칼라(195)의 접촉은 다른 방사상 지점에서도 일어날 수 있다.

제1도 및 2도를 잠시 다시 참조하면, 회전가능한 캠(150)과 캠 포스트(160)가 가상선으로 도시되어 있다. 이들 위치는 제8도에 도시되어 있으나 도시 목적으로 캠 포스트 직경이 감소되어 있다. 기준으로서, 캠 위치를 참조할 때, 캠 포스트(160)가 공구 홀더(10)(미도시)로 부터 가장 멀리 있게 하는 캠(150) 회전은 0°이고 양의 회전은 반시계 방향이다.

제8도 및 1도로 부터, 잠김 해제 위치에서, 캠(150)은 약 135°의 각으로 배향되어 있음을 알 수 있다. 180°로 기술된 위치로 캠을 회전시킬 수는 분명히 있지만, 잠금 및 잠김 해제 위치 사이에서 캠 회전 범위를 감소시키기 위해 회전은 의도적으로 180°이하로 제한된다. 이것은, 공구 홀더 기대(75)가 닫힌 공간내에 있고 캠을 회전시키는데 사용되는 렌치같은 공구가 제한되게 이동될 때 바람직하다. 원하는 캠(150) 회전에 상응하는 약 135°만큼 뻗어있는 호에 캠(150) 둘레의 홈(270)을 정합시키도록 공구 홀더 기대(75)내의 보어(265)에 나사죄어지는 세트 스크루(260)(제5도)에 의한 회전 범위로 캠(150)이 제한된다.

제1도에 표시되고 제8도에 (B)로 도시된 잠김 해제 위치로 부터 제2도에 표시되고 제8도에 (A)로 도시된 잠금 위치까지 움직이는데 있어, 캠(150)이 잠김 해제 위치로 부터 시계 방향으로 회전할 때, 잠금막대(95)는 화살표(117) 방향으로 움직인다. 공구 홀더(10)가 보어(70)내에 있으면서 잠금요소(115)는 함몰부(100)로 부터 외부로 변위되고 잠금요소(115)는 공구 홀더(10)의 전방으로 향한 오목한 접촉 표면(60)과 정합한다. 이 지점에서 잠금막대(95)의 세로 이동이 제한된다. 그러나 회전가능한 캠(150)이 계속하여 시계방향으로 회전하면 캠 표면(170)이 칼라(195)를 스프링(200)에 대해 강제하여 스프링을 압축하고 잠금막대(95)를 잠금 위치로 당기는 후방힘이 증가한다.

스프링(200)의 최대 변위가 일어나 회전가능한 캠(150)이 0°까지 회전된다. 그러나 스프링힘에 의해 잠김 해제 위치로 캠이 갑자기 복귀되는 가능성을 최소화하는 위치에 회전가능한 캠(150)을 붙잡아 두기 위해, 캠(150)은 -5°의 위치까지 과도하게 회전되고 캠의 회전은 캠(150)의 홈(270)과 세트 스쿠루(260)(제5도)에 의해 제한된다. 이 과회전에는 잠금막대(95)에 가해진 스프링 힘의 일부가 필요하지만 힘의 최소 손실은 이것이 제공하는 양(positive)의 잠금 특징에 의해 정당화된다.

제1도 및 제2도와 관련하여 제8도에는 잠금 위치로 부터 잠금해제 위치까지의 캠 회전이 180°보다 적다는 것이 도시되어 있다. 캠(150)이 반시계 방향으로 회전할 때 잠금 위치로 부터, 캠 포스트(160)는 스프링(200)을 팽창시키게 하는 공구 홀더(10)를 향해 움직이는데, 이는 칼라(195)가 잠금막대 플랜지(240)를 향해 움직이기 때문이다. 칼라(195)가 플랜지(240)와 접촉할 때, 캠이 더 회전되어 캠 포스트(160)를 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(185)과 접촉케 한다. 그 후 잠금막대 전방 단부(97)가 공구 홀더(10)의 충격지역(120)과 접촉할때까지 잠금막대(95)는 화살표(119) 방향으로 전진한다. 이 지점에서 캠이 더 회전하면 양의 작용이 일어나 기대 부재(75)로 부터 공구 홀더(10)와 부딪히게 된다. 이러한 양의 작용을 위해 가능한 회전 범위가 약 45°가 되도록 장치가 설계된다.

논의된 바와 같이, 캠 포스트를 따라 접촉되는 것은 대칭적이며 잠금막대의 잠김 해제 위치와 잠금 위치에 대해 다른 길이에서 일어난다.

제1도 및 2도에 도시된 설계는 부가적인 특징을 갖는다. 캠 포스트의 접촉이 포스트를 따라 같은 길이에서 일어난다 해도, 포스트의 다른 방사상 부분이 잠금 및 잠김 해제 위치로 잠금막대를 강제하게 접촉되도록 캠의 회전이 제한된다. 제8도에 예시된 바와 같이, 캠 포스트(160)는 칼라와 접촉하여 진한 선으로 도시된 부분(272)을 따라 잠금막대를 퇴각시킨다. 캠 포스트(160)는 잠금막대와 접촉하여 진한 선으로 도시된 부분(274)를 따라 잠금막대 잠김을 해제시킨다. 이러한 표면이 캠 포스트(160)상의 다른 방사상 위치에 있으므로, 캠 포스트(160)의 마모는 최소화된다.

공구 홀더가 보어내에 위치된채, 제8도에 예시된 캠(150)이 시계 방향으로 회전하면 칼라를 변위시키고 잠금막대에 힘을 전달하는 캠 포스트(160)가 움직이게 된다. 칼라가 스프링을 압축하면, 그 힘은 잠금막대에도 전달된다. 잠금막대를 적절히 잠그기 위해, 1,000ℓb 이상의 스프링 힘을 만드는 것이 보통이다. 이 힘은, 잠금막대(95)가 잠김 해제 및 잠금 위치 사이에서 움직일 때 토오크 형태로 캠을 통해 보내진다. 일반적으로, 회전가능한 캠은 렌치같은 손 공구를 사용하여 회전되고 생성된 높은 스프링 힘은 캠을 통해 높은 토오크 형태로 렌치에 보내진다. 그 결과, 잠금 및 해제 위치 사이에서 움직일 때 캠의 바람직하지 않은 반동 작용이 일어날 수 있다.

제9도에는 캠의 0°회전에 상응하는 잠금막대의 잠금 위치(A)로 부터 캠의 135°로 회전에 상응하는 방출 위치(B)까지의 캠 포스트와 스프링 변위가 도시되어 있다. 캠이 잠금 위치에서 잠김 해제 위치까지 회전될 때 칼라(195)와의 접촉지점에서의 캠 포스트(160)의 변위를 선(280)이 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 캠(150)의 잠금 위치는 실제로 -5°회전시에 있게되나 논의 목적을 위해 제9도에는 예시되지 않았다. 제9도에 도시된 선(280)을 잘 보면, 캠이 잠김 해제 위치까지 회전할 때 경사가 점진적으로 급해짐을 알 수 있다. 이선은 칼라(195)가 약 40°회전시 일어나게 되는 잠금막대 플랜지(240)와 접촉할때까지 스프링 변위 프로 파일을 도시한다. 이것은 제1도 및 2도에 도시된 것 사이의 잠금막대(95) 위치이다. 이 지점에서, 캠이 더 회전할 때, 스프링은 더 압축되지 않으나 잠금막대는 화살표(119) 방향으로 변위되어 공구 홀더(10)를 방출시킨다. 그러나 캠 회전이 스프링의 변위에 영향을 주는 동안 높은 토오크를 발생시키는 캠 포스트에 중대한 힘이 가해진다. 전형적인 스프링 세트에 대해 압축력이 1,000ℓb를 넘으면, 잠금막대(95)를 잠그고 잠김 해제하는데 필요한 캠에 의해 전달되는 힘 및 관련된 토오크는 평가되는 반동의 중요성에 중요한 부분이 된다.

이 반동 작용을 감소시키는 설계는 바람직하며 본 발명의 제2실시예의 초점이다. 실린더 형상에서 캠 포스트 형상을 바꿈으로써 스프링의 변위는 이동 범위에 걸쳐 변경될 수 있다. 제1도에 도시된 배열을 다시 참조하면, 공구 홀더(10)가 보어(70)내에 위치되지 않는다면, 원통형 캠(150)이 잠김 해제 위치에서 잠금 위치로 회전될 때, 잠금막대(75), 칼라(195), 스프링(200) 및 단부 캡(205)으로 구성된 전체 유니트는 캠 포스트(160)에 의해 변위될 때 함께 움직인다. 이러한 배열에서, 칼라(195)와 잠금막대(95) 사이에는 상대적 운동이 없다. 잠금막대(95)가 공구 홀더(10)에 의해 구속될때만 캠(150)의 운동이 칼라(195)에 대해 작용하고 스프링(200)을 압축한다. 제9도에 도시된 곡선(280)을 만드는 것은 이 운동이다.

캠 포스트의 프로파일을 바꿈으로써, 스프링의 변위가 복귀(또는 압축)되는 회전 범위가 증가하고 부가적으로 단지 원통형 포스트만을 사용하여 생성되는 반동력을 감소시키도록 캠 포스트에 마찰이 생기도록 유리하게 영향을 미친다는 것이 발견되었다. 캠 포스트의 길이를 따라 편심 로브(lobe)를 개재함으로써, 캠을 회전시키도록 직접 작용하는 스프링의 변위는 최소화될 수 있다. 특히, 캠 포스트는 스프링 복귀(또는 압축)에 간섭하여 캠 상의 토오크는 감소될 수 있다. 부가적으로, 스프링의 변위는 캠 회전의 큰 범위에 걸쳐 스프링을 복귀(또는 압축)시키도록 분포되어 큰 회전에 걸쳐 전달되는 낮은 힘을 위해 짧은 회전에 걸쳐 전달되는 높은 힘을 최소화시킨다. 부가적으로, 스프링 복귀(또는 압축)을 위해 캠을 더 회전시킴으로써 작은 모멘트 아암을 제공하는 포스트의 회전적 위치에 있는 캠 포스트에 힘이 분포되어 토오크를 더 감소시킨다.

제10도는 세 독립된 부분(161, 162, 163)을 갖는 캠 포스트(160)을 갖는 캠(150)을 도시하고 있다. 부분(161, 162)는 전술된 형상과 프로 파일이 동일하나 부분(163)은 부가적인 로브(290)를 포함한다. 제11도에는 제10도의 부분의 프로파일과 동일한 프로 파일을 갖는 단일 부분(164)을 갖는 캠 포스트(160)를 갖는 캠(150)이 도시되어 있다. 제12도는 제10도의 부분(163) 또는 제11도의 부분(164)에 대한 캠 포스트(160)의 단면도이다. 캠 포스트 부분(161, 162)의 반경(Y1)이 주어지면, 부분(163)은 연속 표면을 형성하도록 반경(Y1)과 혼합되는 반경(Y2)을 갖는 부가적인 로브를 포함한다. 기준선으로 캠(150)의 중심선(155)과 캠 포스트(160)의 중심선이 교차하는 선(167)을 사용하면, 반경(Y1)으로 부터의 최대 편향은 기대로 부터 약 65°의 각에서 일어난다. 이것은 회전하는 캠의 대략 이동 중간에 있다. 반경(Y2)의 크기는 램프(116)의 기대로 부터 잠금 요소가 관상의 쉥크와 정합하게 되는 램프(116)의 부분까지 잠금 요소(115)가 이동하는 거리와 대략 같다. 이 거리는 평균 잠금 행정이라 불린다.

제1도를 다시 보면, 공구 홀더(10)가 제 자리에 없이 캠(150)이 회전하면 요소 사이에 상대적 운동이 없어 잠금막대(75), 칼라(195), 스프링(200) 및 단부 캠(205)이 하나의 유니트로 움직이게 된다. 더욱이, 원통형 캠 포스트(160)는 칼라(195)의 캠 팔로워 표면(197)과 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(185)사이의 잠금막대 구멍(180)내에서 자유롭게 회전한다. 수정된 캠은 다른 결과를 낳는다. 특히, 제14도에서 16까지에 도시되고 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 수정된 캠(150)은 칼라(195)의 캠 팔로워 표면(197)과 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(185) 사이에 쐐기처럼 작용하여 회전시 상기 두 요소를 떨어지게 한다. 잠금막대(95)가 보어(70)내에 위치되지 않는다 하여도 캠(150)이 회전하면 스프링은 Y2와 Y1 사이의 차이의 최대 양 만큼 압축된다.

제12도에는 제8도의 (A)에 상응하는 잠금 위치에 있는 캠이 도시되어 있다. 제13도에는 제8도의 (B)에 상응하는 잠김 해제 위치에 있는 캠이 도시되어 있다. 부가적으로 (14)와 (15)는 공구 홀더 기대(75)와 캠(150)이 제10도 또는 11도에 도시된 것과 유사한 기둥(160)을 갖는 것을 제외하고 제1도 및 2도에 도시되고 전술된 것과 동일한 공구 홀더(10)을 도시한다. 캠(150)을 잠금 위치에서 잠김 해제 위치까지 회전시킬 때, 칼라(195)는 전술된 것과 유사한 방법으로 캠 포스트(160)(또는 캠 포스트(164)의 제2부분(162)과 제1부분(162)를 따르게 된다. 그러나, 로브(290)를 삽입함에 따라, 잠금막대(95)가 잠금 위치에서 잠김 해제 위치까지 움직일 때, 이러한 회전의 전체적 결과가 스프링을 복귀케 하여 반동력을 낳게되는 반면 로브(290)는 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(185)에 작용하여 잠금막대 플랜지(240)와 칼라(195)를 약간 분리되게 한다. 이어서 이렇게 되면 스프링이 압축되어 잠금막대(95)와 칼라(195) 캠 팔로워 표면(185와 197) 각각으로 하여금 캠 포스트(160)를 파지하게 한다. 제9도에 도시된 선(282)은 잠금막대와 칼라 사이의 이러한 상대적 운동으로 유발하는 스프링의 변위를 나타낸다. 캠 회전의 중간의 약 65°에서 스프링 변위는 최대이다.

발명을 나타내는 것으로 믿어지는 수를 사용하며, 칼라(195)와 잠금막대(95) 사이의 최대 변위는 약 65°의 회전에서 일어나며 선(282)으로 도시된 것처럼 약 0.05인치의 값을 갖는다. 0.05인치라는 이 값은 평균 잠금힘에 필요한 최대 스프링 변위에 상응한다. 선(282)으로 부터 알수 있는 것처럼, 제1도에서 8도까지에서 논의된 원형 캠을 사용하면 0.05인치의 스프링 변위는 40°의 회전에 걸쳐 발생된다. 제10도와 11도에서 발견되는 수정된 로브 설계에 있어서, 선(280)에 따른 스프링 편향은 캠의 로브가 선(282)에 의해 도시된 것같은 편향을 간섭할 때 까지만 허용된다.

예시 목적으로, 선(280)은 수정된 로브가 있을 때의 실제적 스프링 편향을 도시하도록 선(282)상에 중첩된다. 실제적 스프링 편향은 교차하는 선(280, 282)의 상부 부분으로 도시된다. 로브로 인한 스프링 편향의 크기는 전체 편향이 0°와 40°사이, 40°의 범위에서 일어나는 로브된 캠을 제외한 설계에 반대되어 70°와 135°사이, 60°이상의 범위에서 생긴다.

제14도는 공구 홀더 기대(75)내의 적소에 있는 수정된 로브를 갖는 캠을 예시한다. 로브(290)는 잠금막대(95)의 캠 팔로워 표면(185)에 인접한 위치에 있다. 캠(150)이 잠금 위치까지 시계 방향으로 회전될 때, 로브는 잠금막대의 캠 팔로워 표면에 대해 쐐기처럼 작용하여 회전 초기에 원래 캠 프로 파일보다 큰 정도까지 스프링 압축을 증가시키나 동시에 마찰 저지 회전을 시작하도록 작용한다. 이것은 제16도에 도시된 중간 위치에 예시되어 있다.

더 회전되면, 원형 캠 부분(제10도의 161, 162 또는 제11도의 164)만이 팔로워 표면(185)와 접촉된 후 로브(290)가 전진한다. 잠금 위치에 있는 캠(150)은 제15도에 도시된다.

캠 포스트(160)의 중앙 부분(163)내의 오프셋 로브(290)에 의해 만들어진 효과는, 중앙 부분(163)이 원통형 프로 파일을 유지하고 상부 및 바닥 부분(161, 162) 각각이 로브(290)와 유사한 로브를 갖는다면 두배가 될 것이다. 스프링 복귀(또는 압축)가 제1도에서 8도까지에 논의된 원형의 캠 설계에 의해 만들어진 것보다 큰 범위의 회전에 걸쳐 분산되는 한 원하는 효과가 만들어진다.

마지막으로, 로브(290)의 배향은 180°이동되어 잠금막대(95)와 반대로 칼라(195)와 접촉되는 것을 알아야 한다. 그러나, 제10도에서 알 수 있는 것처럼, 이러한 환경하에서 로브된 부분(163)으로 부분(161, 162)를 교환하는 것이 필요하다.

기술된 것은, 공구 홀더를 공구 홀더 기대에 고정하거나 공구 홀더를 공구 홀더 기대로 부터 방출하도록 빨리 바꿀수 있는 공구 홀더의 잠금막대에 왕복 운동을 전달하는데 사용되는 캠 매카니즘이다.

본 장치의 특별히 기술된 실시예에서의 수정 변화는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되도록된 발명의 범위에서 벗어나지 않고 행해질 수 있다.

Claims

a) 전방으로 향한 표면과 공구 홀더 쉥크를 수용하도록 이로부터 후방으로 뻗어 있고 전방으로 향한 표면과 교차하는 보어를 갖는 기대 부재; b) 잠금 위치로 보어내의 공구 홀더 쉥크를 당기고 잠김 해제 위치로 보어로 부터 공구 홀더 쉥크를 밀기 위해 후방 및 전방 왕복 운동하게 운동하며 세로축을 따라 뻗어 있는 기대 부재내의 전방 및 후방 단부를 가지며, 잠금막대 캠 팔로워 표면으로 작용하도록 전방 벽을 한정하는 상기 축을 가로지르는 구멍을 갖는 잠금막대; c) 잠금막대내 구멍을 통해 뻗어 있는 캠 포스트를 갖고 기대 부재에 장착되며 잠금막대가 후방 및 전방 왕복운동을 하도록 작동 가능한 회전 가능한 캠; d) 캠 포스트에 인접한 잠금막대상의 플랜지로 활주가능하게 위치되며 캠 팔로워 표면을 갖는 칼라; e) 잠금막대를 잠금 위치로 강행하기 위해 잠금막대 후방 단부와 칼라 사이에 위치되는 스프링으로 구성되며, f) 캠의 회전에 의해 캠 포스트가 스프링을 압축하고 잠금 위치로 잠금막대를 강행하도록 칼라 캠 팔로워 표면에 대해 작용하며 반대 방향으로 캠이 회전함으로써 스프링을 복귀시키고 잠금막대의 잠금을 해제시키고, g) 칼라 캠 팔로워 잠금막대 캠 팔로워 표면 사이에 간섭을 생기게 함으로써 스프링 복귀를 제한하도록 캠 포스트가 작용하는, 관상의 공구 홀더 쉥크를 탈착가능하게 지착하는 장치.
제1항에 있어서, 캠 포스트가 원통형 부분으로 구성된 제1캠 부분과 칼라 캠 팔로워 표면과 잠금막대 캠 팔로워 표면을 접촉시키기 위해 원통형이 아닌 부분으로 구성된 제2캠 부분을 갖는 장치.
제2항에 있어서, 캠 회전의 잠금 및 잠금해제 위치 사이의 회전 위치에서, 원통형이 아닌 부분이 팔로워 표면들 사이에 최대 간섭을 일으키도록 최대 오프셋을 갖는 장치.
제3항에 있어서, 원통형이 아닌 부분의 최대 오프셋이 잠금막대상의 평균 잠금 행정과 같은 장치.
제1항에 있어서, 칼라 캠 팔로워 표면과 잠금막대 캠 팔로워 표면을 접촉시키도록 단일의 원통형이 아닌 부분을 갖는 캠 부분으로 캠 포스트가 구성되는 장치.
제5항에 있어서, 원통형이 아닌 부분이 캠 회전의 잠금 및 잠김 해제 위치 사이의 회전 위치에서 팔로워 표면들 사이에 최대 간섭을 발생시키도록 최대 오프셋을 갖는 장치.
제6항에 있어서, 원통형이 아닌 부분의 최대 오프셋이 잠금막대상의 평균 잠금 행정과 같은 장치.
제1항에 있어서, 캠 포스트가 원통형 부분을 갖는 제1캠 부분과 제1부분으로 부터 오프셋된 원통형 부분을 갖는 제2캠 부분으로 구성되어 잠금막대 캠 팔로워 표면과 칼라 캠 팔로워 표면이 이 부분들에 의해 접촉되고 분리되는 장치.
제8항에 있어서, 오프셋된 원통형 부분이 캠 회전의 잠금 및 잠김 해제 위치 사이의 회전 위치에서 팔로워 표면들 사이에 최대 간섭을 일으키도록 최대 오프셋을 갖는 장치.
제9항에 있어서, 원통형이 아닌 부분의 최대 오프셋이 잠금막대상의 평균 잠금 행정과 같은 장치.