KR102172048B1

KR102172048B1 - 나사산 제조 공구용 공구 홀더

Info

Publication number: KR102172048B1
Application number: KR1020130040545A
Authority: KR
Inventors: 브루노 토이쉬
Original assignee: 귀링 카게
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2020-10-30
Also published as: US20130300071A1; EP2650067A1; JP6871444B2; KR20130116048A; JP2020078869A; JP2013220529A; EP2650067B1; US9649696B2; DE102012215039A1; JP2018108641A

Abstract

본 발명은 본체(10) 및 수납 바디(20)를 가지는 공구 홀더에 관한 것으로서, 수납 바디(20)는 토크 전달을 위해 본체(10)와 연결되고 축방향으로 운동할 수 있도록 본체(10) 안에 스프링 예압으로 고정된다. 본체(10)는 공작 기계쪽으로 개방된 리세스, 바람직하게는 중앙 리세스(15)를 포함하는 샤프트 영역(11)과 이러한 샤프트 영역(11)을 축방향으로 연장하는 슬리브 영역(12)을 가지며, 슬리브 영역(12)은 공구 쪽으로 개방된 가이드 보어, 바람직하게는 중앙 가이드 보어(16)를 포함하고, 가이드 보어는 방사방향 분리벽(17)을 통해 샤프트 영역(11)의 리세스(15)와 분리되어 있다. 수납 바디(20)는 슬리브 영역(12)의 가이드 보어(16) 안에서 축방향으로 운동가능하게 가이드되는 가이드 영역, 바람직하게는 원통형 가이드 영역(22)을 갖는다. 본 발명에 따르면 수납 바디(20)가 본체(10)의 리세스(15)를 통해 스프링 예압을 조정하도록 작동가능한 앵커(30)에 의해 고정되고, 앵커(30)는 방사방향 분리벽(17) 내 축방향의 개구(18)를 지나가게 된다.

Description

나사산 제조 공구용 공구 홀더{TOOL HOLDER FOR A THREAD PRODUCING TOOL}

본 발명은 본체 및 토크 전달을 위해 본체와 연결되고 축방향으로 이동할 수 있게 본체 안에 스프링 예압으로 고정된 수납 바디를 가지는, 특히 나사산 제조 공구용 공구 홀더에 관한 것이다.

싱크로 척(synchro-chuck), 길이 보상 척(length compensating chuck) 등의 명칭으로도 알려진 이런 종류의 공구 홀더의 주 적용 분야는 나사산 제조, 특히 태핑 또는 나사산 성형이다. 스핀들 이송 및 속도의 동기화에 의해 현대의 수치 제어 공작 기계는 기본적으로 그와 같은 공구 홀더 없이도 나사 보어를 제조할 수 있다(참고, 이에 대하여 예를 들어 DE 1020 10009349 A1호). 그러나 최대 나사산 깊이에 도달할 때 특히 회전 방향 변경이 필요한 경우 동기 오차가 발생할 수 있음은 분명하다. 축방향의 길이 보상 없는 공구 홀더의 경우에 이와 같은 오차는 나사산 제조 공구의 수명 및 나사산 품질과 관련한 단점들을 수반하는 축방향 및 방사방향 하중을 야기할 수 있다.

길이 보상되는 공구 홀더는 스핀들 이송과 제조하려는 나사산의 피치 사이에 동기화 오차의 보상에 이용된다. 클램핑된 나사산 제조 공구는 공구 홀더를 통해 나사산 제조 공정의 초기에만 축방향의 힘을 받는다. 나사산이 절삭되자마자, 실제로 머신 스핀들의 회전 운동만이 나사산 제조 공구에 전달되는데, 나사산 제조 공구가 절삭된 나사산을 통해 자동으로 코어 홀 보어 안으로 후퇴하기 때문이다. 그런 경우 스핀들 이송은 정밀하지 않게 제어될 수밖에 없으므로, 공구 홀더가 가능성 있는 길이 보상 한계에 도달하지 않는다.

길이 보상이 되는 그와 같은 종류의 공구 홀더(콜릿 척)에 대한 예는 DE 10147581 C1호에 도시되고 기술되어 있다. 이러한 공구 홀더는 공작 기계 안에 사용될 수 있는 결합 부재(본체) 및 결합 부재에 대하여 축방향으로 이동할 수 있으며 스프링 예압에 의해 배치된 공구 홀더(수납 바디)를 갖는다. 공구 홀더는 결합 부재에 대하여 동축으로 배치되어 있으며 중앙의 그리고 역시 결합 부재에 대하여 동축으로 연장해 있는 정렬 보어를 가지며, 정렬 보어는 교체가능한 공구, 예를 들어 드릴 또는 밀링 커터의 자세히 도시되지 않은 샤프트를 끼우기 위해 결합 부재를 배향한 쪽에서 개방되어 있다. 공구 홀더의, 결합 부재를 대향하는 단부 영역은 결합 부재의 중앙 보어 안에 배치되어 있다. 이런 보어 안에서 공구 홀더가 결합 부재에 대하여 축방향으로 결합 부재 쪽으로도 올 수 있게 또 결합 부재로부터 갈 수 있게 배치되어 있다. 중앙 보어는 축방향으로 단 형상으로 형성되어 있으며 외부 영역과 내부 영역을 가지며, 내부 영역의 직경은 내부 영역의 직경보다 약간 더 크다. 외부 영역에서 공구 홀더의 원통형 단부 영역을 위한 스너그 핏(snug fit)으로서 구형 부시가 이용되어 있다. 구형 부시가 원주방향으로 회전하는 것이 고정 부재를 통해 억제된다. 고정 부재는 결합 부재 안에 삽입되고 방사방향으로 결합 부재의 외주로부터 안쪽을 향해 연장해 있으며, 구형 부시를 관통하고 공구 홀더의 단부 영역의 원주 영역에 있는, 축방향으로 연장한 홈과 결합한다. 축방향으로 볼 때 구형 부시는 중앙 보어의 외부 영역과 내부 영역 사이에 있는 방사방향 단과 결합 부재의, 공구측에 있는 단부 영역에 체결된 나사링 사이에 배치되어 있다. 축방향으로 압축 효과를 갖는 2개의 압축 스프링이 중앙 보어의 내부 영역에 제공되어 있다. 그 한 압축 스프링은 한 쪽 단부를 이용해 공구 홀더의 자유단을 배향하는, 스너그 핏의 정면에 지지되고 다른 쪽 단부를 이용해 공구 홀더의 자유단을 대향하는, 단부 영역으로부터 방사 방향으로 외부를 향해 연장하는 링 플랜지 허브의 측면에 지지되어 있다. 다른 압축 스프링은 한 쪽 단부를 이용해 링 플랜지 허브의 반대편 측면에 지지되고 다른 쪽 단부를 이용해 중앙 보어의, 방사방향으로 연장해 있는 내벽에 지지되어 있다. 양 압축 스프링은 세기가 같도록 설계되어 있으므로, 정지 위치에서 링 플랜지 허브가 축방향으로 볼 때 내부 영역의 중앙에 대략 배치되어 있다. 또한, 중앙에 배치된 연속적인 냉각제 보어가 예를 들어 물이나 오일로 내부 냉각하기 위해 공구 홀더 내에 제공되어 있다.

기능적으로 유사하게 구성된 공구 홀더는 EP 1693134 A2호에 도시되고 기술되어 있다. EP 1693134 A2호는 특히 공구쪽으로 개방된 축방향 보어를 가지는 외측 바디(본체)로 이루어지는, 쓰레딩 공구(threading tool)를 고정하기 위한 콜릿 척의 형태인 공구 홀더를 공개하며, 축방향의 길이 보상을 가능하게 하는 내측 슬리브(수납 바디)가 상기 보어 안에 수납되어 있다. 길이 보상을 가능하게 하는 슬리브는 외부에서 칼라를 지지하며, 칼라는 한 쪽에서 탄성 재료에 의해 외측 바디의 보어의 숄더에 지지되어 있으므로, 외측 바디를 구동하는 스핀들의 이송력은 외측 바디와 탄성 재료에 의해 슬리브의 칼라에 전달될 수 있다. 다른 쪽에서 슬리브의 칼라는 스프링에 의해 나사링에 지지되고, 나사링은 외측 바디의 보어의, 공구 쪽에서 접근할 수 있는 암나사 영역에 체결되어 있다. 스프링은, 슬리브의 방사방향 숄더가 나사링에 부딪칠 때까지, 나사링에서 그리고 외측 바디의 보어에서 안내되는 슬리브가 스프링의 복원력에 반하여 외측 바디로부터 축방향으로 이동하도록 허용한다. 외측 바디로부터 슬리브로 토크의 전달은 다각형의 표면 쌍에 의해, 구체적으로는 육각형의 둘레 표면에 의해 이루어지고, 외측 바디로부터 접착된 나사링에 의해 슬리브로 이루어진다. 더 나아가서 콜릿 척을 축방향으로 관통하는 중앙의 냉각 윤할제 보어가 제공되어 있으며, 슬리브 안에 수납된 쓰레딩 공구가 상기 냉각 윤할제 보어에 의해 냉각 윤할제를 공급받을 수 있다.

DE2001007 A1호는 샤프트(본체) 및 축방향으로 이동할 수 있게 이 샤프트에 배치된 척 바디(수납 바디)를 포함하는 퀵 체인지 태핑 척(quick change tapping chuck)의 형태인 공구 홀더를 공개한다. 축방향으로 이동할 수 있는 척 바디와 고정적으로 연결된 스프링 볼트에 예압된 2개의 압축 스프링이 연속적으로 설치되어 있으며, 압축 스프링은 서로 배향하는 단부들을 이용해 스프링 볼트의, 척 바디로부터 돌출해 나오는 부분의 시작과 끝에 지지면에 지지되는 반면, 서로 대향하는 스프링 단부들은 한 편으로 척 샤프트의 내부와 고정적으로 연결되는 바아에서 지지면을 찾으며 다른 한 편으로는 스프링 볼트와 고정적으로 연결되는 제2 바아에서 지지면을 찾는다. 압축 동안 하측 압축 스프링은 스프링 볼트의 하단부에서 척 바디의 지지면을 통해 척 샤프트와 연결된 바아 쪽으로 압축되는 반면, 예압된 상측 압축 스프링은 스프링 볼트의 상단부에 있는 지지면과 스프링 볼트에 있는 바아 사이 위치에서 변경을 받지 않는다. 인장 동안 상측 압축 스프링은 스프링 볼트의 상단부에 있는 지지면을 통해 척 샤프트와 연결된 바아 쪽으로 가압되는 반면, 예압된 하측 압축 스프링은 스프링 볼트의 하단부에 있는 지지면과 스프링 볼트에 있는 바아 사이 위치에서 변경을 받지 않는다. 스프링 볼트에서 바아는 척 샤프트 내 바아와 같은 세기를 가지므로, 양 스프링 단부는 길이 보상의 스트레스가 없는 경우 척 샤프트 내 바아를 향해 눌려지고 척 샤프트 내 바아에 대해 평면 평행하게 스프링 볼트에 있는 바아를 압축한다. 이와 같이 축방향 유극의 완전한 단절이 보장된다. 길이가 다르고 또는 와이어 직경이 다른 2개의 압축 스프링을 사용하여 압축 스트레스 및 인장 스트레스를 위한 압력이 다르게 조정될 수 있다.

EP 1090704 A1호 또는 EP 0887135 A1호에는 유압 확장 척 또는 태핑 척의 형태인 공구 홀더가 공지되어 있으며, 탭을 위한 클램핑 수단, 특히 콜릿 척(수납 다디)과 척 샤프트(본체) 사이에 수납 부재가 배치되어 있으며, 이러한 수납 부재는 회전 방향으로 유극없이 척 샤프트 안에 고정되며 축방향에서 인장 방향과 압축 방향으로 엘라스토머 화합물에 의해 흡수되는 축방향의 작은 유극을 갖는다. 척 샤프트와 수납 부재 사이에서 토크 구동은 유극없이 헤드 스크루 형태인 토크 드라이버에 의해 이루어져야 하며, 헤드 스크루는 수납 부재 위로 방사방향으로 돌출하는 헤드를 이용해 작은 축방향 유극으로 척 샤프트의 횡보어와 결합하며 또는 그 대안으로서 회전 방향으로 수납 부재와 유극없이 척 샤프트를 연결하는 드라이빙 볼에 의해 결합한다. 작은 축방향 유극의 흡수를 위해, 척 샤프트 내 보어들과 수납 부재의 확장된 연결 블라인드 보어를 채우는 엘라스토머 화합물이 제공되거나 척 바디의 보어들 안으로 유극없이 돌출하는, 끼워진 엘라스토머 링을 가지는, 수납 부재 와 유극없이 결합하는, 방사방향으로 돌출하는 핀이 제공되어 있다. 후자의 경우에 척 바디의 보어들 안에 있는 엘라스토머 링들은 척의 종방향에 대해 횡으로 분할된 2개의 절반부들로 이루어질 수 있으며, 이 절반부들은 각각의 경우에 스프링 특성이 다른 물질들로 이루어진다. 추가로 수납 부재는 고무링에 의해 척 샤프트의 바닥에 지지될 수 있다.

DE 19841537 A1호는 EP 1090704 A1호 또는 EP 0887135 A1호와 기능적으로 유사한 공구 홀더를 도시하며 기술하고 있다.

또한, DE 4106468 A1호는 고정적으로 그리고 축방향으로 이동할 수 있게 서로 연결된 머신측 홀더 부재와 공구측 홀더 부재 및 압력으로 길이 보상을 하기 위해 홀더 부재들 사이에 배치되는 스프링을 가지는 공구 홀더의 형태인 공구 리셉터클을 도시하고 기술하고 있다. 스프링은 경도가 다른 2개의 스프링 영역을 가지며, 이 스프링 영역들은 축방향으로 이동할 수 있는 공동의 베어링과 결합하며, 경질의 스프링 영역은 공구측 홀더 부재에 작용하고 연질의 스프링 영역은 머신측 홀더 부재에 작용한다. 머신측 홀더 부재와 베어링 사이에 압축력에 따라서 풀을 수 있는 차단 장치가 배치되어 있다. 스프링 영역들과 베어링은 공동의 축방향 볼트에 배치되어 있으며, 볼트는 홀더 부재 중 어느 하나에 고정되고 다른 홀더 부재의 보어와 결합한다. 적어도 경질의 스프링 영역은 탄성 플라스틱으로 이루어지는 실제로 중실의 하나 이상의 부재로 이루어진다.

끝으로, DE 3829800 A1호에는 구동 장치에 의해 종방향으로 이동할 수 있는 그리고 고정 결합된 2개의 홀더 부재들로 이루어지는 공구 홀더인 공구 리셉터클이 공지되어 있으며, 이러한 공구 홀더들 사이에 길이 보상을 위해 인장과 압축을 담당하는 스프링 장치가 배치되어 있다. 스프링 장치는 특히 압축으로 길이 보상을 하기 위한 압축 스프링을 그리고 인장으로 길이 보상을 하기 위한 그외 압축 스프링을 포함한다. 양 압축 스프링은 폼된, 혼합된 폴리우레탄-엘라스토머로 이루어지는 부재들의 패킷으로서 이루어진다. 압축 스프링은 2개의 부재로 이루어지는 반면, 압축 스프링은 4개의 부재를 포함하고 그에 상응하게 더 연질을 갖는다. 양 압축 스프링은 하우징에 의해 에워싸여 있으며, 하우징은 머신측 홀더 부재와 접착되어 있으며 바닥 및 이에 체결된 커버와 함께 양 압축 스프링을 위한 정지부들을 형성한다. 상기 부재들은, 공구측 홀더 부재와 나사 체결되고 하우징을 통해 연장해 있는 바아에 끼워져 있다. 양 스프링 사이에 바아에 디스크 형상 작동 장치가 양 압축 스프링을 위해 배치되어 있다.

위에서 논의한 공구 홀더들에서 공통점은 공작 기계 측에서 구동되는 본체와 구동하려는 쓰레딩 공구가 고정되어 있는 수납 바디 사이에서 토크 전달이 형상 결합 방식으로 방사방향으로 작용하는 드라이버(예를 들어 나사 볼트, 볼, 클램핑 스크루, 롤을 가지는 및 가지지 않는 방사상 볼트 등)에 의해 또는 본체와 수납 바디 사이 다각형 둘레 표면 쌍에 의해 이루어진다는 것이다. 특히 방사방향으로 작용하는 드라이버의 경우에 토크 전달 능력이 회전축에 대하여, 드라이버(들)가 본체와 수납 바디에 결합하는 또는 반대로 결합하는 지점의 상대적으로 협소한 거리를 전제로 및/또는 원주 방향으로 국지적으로 협소하게 제한된 결합 지점을 전제로 제한을 받는다. 게다가 방사방향으로 작용하는 드라이버 또는 둘레 표면 형상 결합 연결부가 비틀림 방향으로 또는 회전 방향으로 본체와 수납 바디 사이에서 고정 연결을 야기한다. 또한, 공구 홀더는, 공구 홀더가 적어도 조립된 상태에서 (수납 바디에 클램핑된 쓰레딩 공구를 포함하고 또는 포함하지 않고) 기본적으로 더 이상 결합을 허용하지 않거나 또는 본체에 대하여 수납 바디의 스프링 경로 또는 스프링 특성의 변경 또는 조정을 야기하는 결합을 위해 설계되는 구조를 갖는다. 스프링 특성 또는 스프링 경로는 위에서 논의한 공구 홀더의 경우에 적절한 스프링 장치 또는 스프링 부재의 사용에 의해서만 변경 또는 조정될 수 있다.

위에서 논의 한 종래 기술에 근거하여, 본 발명의 과제는 본체와 수납 바디 사이에서 스프링 예압의 용이한 조정 및 본체와 수납 바디 사이에서 개선된 토크 구동을 가능하게 하는, 구조적으로 용이하게 지지되는 구조를 특징으로 하는 특히 쓰레딩 공구를 위한 공구 홀더를 제공하는 데 있다.

상기 과제는 제1항의 특징들을 가지는 공구 홀더에 의해 해결된다. 유리한 개발들이 종속항들의 대상이 되고 및/또는 하기에서 상술된다.

본 발명의 대상은 본체 및 토크 전달을 위해 본체와 (고정적으로 또는 비틀림 유연성으로) 연결되고 본체 내에 - 축방향 길이 보상을 위해 - 스프링 예압으로 축방향으로 이동가능하게 (축방향으로 탄성적으로) 고정된 수납 바디를 포함하는 공구 홀더이다. 본 발명에 따른 공구 홀더의 주 적용 분야는 특히 태핑 또는 나사산 성형에 의한 나사산 제조이다. 그러나 본 발명에 따른 공구 홀더의 이용은 나사산 제조에 한정되지 않는다. 본 발명은 기본적으로 축방향 길이 보상이 중요하거나 유용할 수 있는 보어 가공에 적합한, 즉 나선 형상을 가지는 보어의 제작에도 또는 리밍에도 적합하다.

그러므로 본 발명에 따른 공구 홀더는 일정한 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 공구 홀더는 유압 확장 척, 열박음 척 또는 싱크로 태핑 척으로서 또는 콜릿 홀더 또는 원통형 섕크 홀더로서 실시될 수 있다. 이러한 공구 홀더들은 이미 공지되어 있다. 이들은 회전축에 대해 동심으로 공구를, 예를 들어 나사산 제조 공구를 지지 및 클램핑한다. 또한, 본 발명에 따른 공구 홀더는 퀵 체인지 척으로서 공구를 장착한 퀵 체인지 척의 수납을 위해 설계될 수 있다. 구체적인 실시와 무관하게 본 발명에 따른 공구 홀더는, 예를 들어 출원인의 제품 카탈로그 No.40에서, 2006년 발행, 1358쪽 내지 1362쪽의 시스템 개요에 설명된 것처럼, 모듈식 공구 시스템의 일부를 형성할 수 있다.

그러나 또한, 본 발명에 따른 공구 홀더는 스텝 공구(step tool)로서, 예를 들어 스텝 엔드밀, 스텝 드릴 또는 스텝 리머로서 실시될 수도 있으며, 스텝 리머는 하나 또는 복수의 인덱서블 인서트 또는 교환가능한 절삭 플레이트를 수납한다. 이런 경우에 본 발명에 따른 공구 홀더는 하나 또는 복수의 절삭 플레이트를 장착한, 더 큰 보링 직경의 가공을 위해 설계된 본체를 가질 수 있으며 그리고 하나 또는 복수의 절삭 플레이트를 장착한, 더 작은 보링 직경의 가공을 위해 설계된 수납 바디를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 공구 홀더의 본체는 공작 기계 스핀들에 본 발명에 따른 공구 홀더를 (직접 또는 간접적으로) 결합하는 데 이용된다. 이를 위해 본체의 샤프트 영역은 종래 HSK(중공 테이퍼 섕크(hollow taper shank)) 샤프트, SK(스팁 테이퍼(steep taper)) 샤프트, MK(모스 테이퍼) 샤프트 또는 원통형 샤프트의 유형으로 형성될 수 있다. 샤프트 영역은 공작 기계 쪽으로 개방된 리세스, 바람직하게는 중앙의 리세스, 예를 들어 보어를 갖는다. 공구 쪽으로 개방된 가이드 보어, 바람직하게는 중앙의 가이드 보어를 가지는 슬리브 영역이 축방향으로 샤프트 영역에 접한다. 가이드 보어는 방사방향 분리벽에 의해 샤프트 영역 내 리세스로부터 분리되며 수납 바디의 원통형 가이드 영역의, 축방향으로 이동할 수 있는 수납 및 가이드에 이용된다.

수납 바디는 공구의 수납에, 지지에 또는 클램핑에 이용된다. 이는 직접, 예를 들어 확장 기구 또는 수축 기구를 통해 이루어지거나 간접적으로, 예를 들어 콜릿 척 또는 퀵 체인지 홀더에 의해 이루어질 수 있다. 이를 위해 수납 바디는 가이드 영역을 배향하는 쪽에서 적절하게 형성된 수납 영역을 갖는다. 그러나 공구 홀더에 의해 지지되는 공구는, 위에서 이미 언급한 것처럼, 예를 들어 하나 또는 복수의 인덱서블 인서트 또는 교환가능한 절삭 플레이트가 될 수 있다. 이 경우 수납 바디의 수납 영역은 하나 또는 복수의 적절한 절삭 플레이트 시트(cutting plate seat)를 갖는다.

본 발명에 따라 본체 내 수납 바디는 축방향의 개구, 예를 들어 방사방향의 분리벽 내 축방향의 관통 보어를 지나가는 앵커에 의해 고정되어 있으며, 앵커는 본체와 수납 바디 사이 스프링 예압의 조정을 위해 본체의 샤프트 영역에서 공작 기계 쪽으로 개방된 리세스에 의해 접근될 수 있으며 작동될 수 있다. 그러므로 처음에 논의한 종래 기술과의 차이점으로서 본 발명에 따른 공구 홀더의 특징은 본체와 수납 바디 사이에서 스프링 예압이 앵커의 조정에 의해 각각의 본체와 필요에 맞춰져 개별적으로 조정될 수 있다. 조정이 용이해질 수 있는데, 왜냐하면 앵커가 본체의 샤프트 영역 내에서 공작 기계 쪽으로 개방된 리세스에 의해 접근되며 작동될 수 있기 때문이다. 그러므로 스프링 예압의 공구 쪽 조정은 추후에 보정될 수 있지만, 이를 위해 공구 홀더가 분해되어서는 않된다. 그러므로 본 발명에 따른 공구 홀더는 공구 홀더 안에 이미 공구가 클램핑되어 있는 상태에서 스프링 예압의 보정을 허용한다. 그러므로 스프링 예압, 즉 힘/경로 특성 곡선 또는 스프링 예압을 일으키는, 본체와 수납 바디 사이에 배치된 스프링 장치의 스프링 경로가 개별적으로 조정될 수 있다.

본 발명에 따른 공구 홀더의 바람직한 실시예로서 앵커가 가이드 영역을 연장하는, 방사방향의 분리벽 내 축방향 개구를 관통하는 앵커 샤프트 및 이 앵커 샤프트에 제공되고 본체에 지지된 앵커 헤드를 갖는다. 이 경우 앵커는 간접적으로, 예를 들어 방사방향의 분리벽에 인접하는 스프링 부재에 의해 지지될 수 있거나 또는 직접 본체에 지지될 수 있다. 앵커 샤프트가 본체의 방사방향 분리벽 내 축방향 개구를 관통하기 때문에 앵커 헤드가 항상 본체의 샤프트 영역에서 공작 기계 쪽으로 접근할 수 있는 리세스 안에 위치한다. 스프링 예압의 조정을 위한 앵커의 작동과 관련하여 본 발명에 따른 공구 홀더는 다른, 그러나 상대적으로 용이하게 실현될 수 있는 가능성을 제공하며, 이러한 가능성은 개별 필요성에 따라 훨씬 콤팩트하고 강인한 해법 또는 본체 내에서 수납 바디의 고정 및 스프링 예압의 조정을 위해 적용자에게 복수의 결합 가능성을 제공하는 유연한 해법을 허용한다.

앵커가 그 자체로서, 즉 앵커 샤프트와 앵커 헤드와 함께 수납 바디에 대하여 이것에 축방향으로 조정가능하게 배치되면, 스프링 예압의 조정이 특히 용이하게 달성된다. 이 경우 앵커 헤드는 앵커 샤프트에 고정적으로 제공될 수 있으며 예를 들어 앵커 샤프트와 일체로 형성될 수 있거나 또는 그러나 앵커 샤프트에 대하여 이것에 축방향으로 조정가능하게 배치될 수 있다.

일체로 형성하는 경우 앵커는 예를 들어 가이드 영역의 축방향 나사 보어에 체결되는 헤드 스크루에 의해 형성될 수 있으며, 본체의 샤프트 영역 내 리세스 안에 위치하는 스크루 헤드(앵커 헤드)는 정지부를 형성하고, 이 정지부에 의해 앵커가 간접적으로 또는 직접 본체 안에 축방향으로 지지되어 있다. 스크루 헤드는 다각형의 외측 콘투어의 공작 기계 쪽 단부에서 육각 헤드 또는 사각 헤드의 형태로 또는 공작 기계 쪽으로 접근가능한 결합 개구, 예를 들어 내측 육각 소켓, 슬롯 또는 크로스헤드의, 공작 기계 쪽 단부에서 둥근 머리(cylinder head), 접시 머리, 둥근 접시 머리, 원형 머리(round head), 반원형 머리, 후크 헤드 또는 해머 헤드의 형태로 적절한 공구 렌치의 결합을 위해 형성될 수 있다.

이에 대한 대안으로서 앵커 샤프트와 앵커 헤드가 독립적으로 형성될 수도 있다. 앵커 샤프트는 예를 들어 나사 볼트에 의해 형성될 수 있으며, 나사 볼트는 헤드 스크루로서 앞서 설명한 것처럼 일체로 앵커를 형성하는 것과 비슷하게 가이드 영역의 축방향 나사 보어에 체결되어 있다. 나사 보어는 관통하는 수나사를 전체 길이에 걸쳐 가질 수 있지만 반드시 가질 필요는 없다. 위에서 설명한 헤드 스크루와 유사하게 나사 볼트는 수납 바디와의 체결을 위한 공작 기계 쪽 정면에서 작업 공구용의, 공작 기계 쪽으로 접근할 수 있는 결합 개구, 예를 들어 내측 육각 소켓, 슬롯 또는 크로스 헤드를 가질 수 있다. 앵커 헤드는 나사 볼트의 축방향 나사 보어에 체결되는 헤드 스크루 또는 나사 볼트의 수나사 영역에 체결되는 앵커 너트에 의해 형성될 수 있다. 앵커 너트는 다각형의 외측 콘투어(육각, 사각 등)을 가지는 스크루 너트의 형태로 또는 작업 공구의 결합을 위해 락너트(locknut) 또는 원통형 외측 콘투어를 가지는 크로스 홀 너트(cross hole nut) 및 공작 기계 쪽으로 접근할 수 있는 홈, 홀 등의 형태로 형성될 수 있다.

만약 앵커 샤프트가 일정한 협소한 틈 끼움(clearance fit)으로 본체의 방사방향 분리벽의 축방향 개구 안에 수납되면, 수납 바디는 슬리브 영역의 가이드 보어 안에 수납된 가이드 영역을 통해 및 방사방향의 개구 안에 수납된 앵커 샤프트를 통해 축방향 가이드를 받는다. 앵커 샤프트의 외주와 축방향 개구의 내주 사이 환형 갭은 적절한 씰, 예를 들어 O-링 씰에 의해 유체 기밀(fluid-tight)하게 밀봉되어 있다.

앵커와 수납 바디의 분리가능한 연결은 위에서 설명한 것처럼 다른 앵커 길이 및 앵커 형상을 이용하여 다양한 필요에 공구 홀더를 유연하게 적응시킬 수 있게 한다.

앵커 자체가 수납 바디의 가이드 영역에 축방향으로 조정될 수 있게 배치되는 위에서 언급한 실시에 대한 대안으로서, 앵커 샤프트가 수납 바디의 가이드 영역에 일체로 부착 또는 고정될 수 있다. 이런 경우에 앵커 샤프트에 대하여 앵커 헤드는 축방향으로 조정할 수 있게 앵커 샤프트에 배치되어 있다. 앵커 샤프트가 수납 바디의 가이드 영역에 일체로 부착 또는 고정되어 있으면, 이것은 일정한 틈 끼움으로 축방향으로 이동할 수 있게 그러나 고정적으로 예를 들어 형상 결합 방식으로 방사방향 개구 안에 수납될 수 있다. 그러므로 수납 바디의 추가의 축방향 가이드가 달성될 뿐만 아니라 본체와 수납 바디 사이 토크 구동도 달성된다. 앵커 샤프트의 외주와 축방향 개구의 내주 사이 환형 갭은 적절한 씰, 예를 들어 O-링 씰에 의해 유체 기밀하게 밀봉될 수 있다. 이런 경우 앵커 샤프트는 나사 볼트의 축방향 나사 보어에 체결된 헤드 스크루에 의해 또는 나사 볼트의 수나사 영역에 체결된 앵커 너트에 의해 형성될 수 있다. 앵커 너트는 다각형 외측 콘투어(육각, 사각 등)를 가지는 스크루 너트의 형태로 또는 작업 공구의 결합을 위해 락너트 또는 원통형 외측 콘투어를 가지는 크로스 홀 너트 및 공작 기계 쪽으로 접근할 수 있는 홈, 홀 등의 형태로 형성될 수 있다.

앵커 샤프트를 수납 바디에 일체로 부착 또는 고정하면, 수납 바디의 구성이 특히 콤팩트하고 구조적으로 단순해질 수 있으며 본체와 수납 바디 사이에 토크 전달이 가능하게 된다.

본체와 수납 바디 사이 축방향 스프링 예압은 수납 바디와 방사방향 분리벽 사이에 기능적으로 배치된 스프링 부재를 통해 또는 방사방향 분리 벽과 앵커 또는 앵커 헤드 사이에 기능적으로 배치된 스프링 부재를 통해 실현될 수 있다. 그러므로 길이 보상은 수납 바디의 압축 스트레스 또는 인장 스트레스와 관련하여 또는 수납 바디 안에 클램핑된 공구와 관련하여 얻어진다. 압축 스트레스와 관련해서도 인장 스트레스와 관련해서도 길이 보상을 얻기 위해, 본체와 수납 바디 사이에 스프링 예압은 바람직하게는 축방향으로 탄성적인 2개의 스프링 부재를 통해 야기되고, 스프링 부재들은 한 편으로 수납 바디와 방사방향 분리벽 사이에 그리고 다른 한 편으로는 방사방향 분리벽과 앵커 또는 앵커 헤드 사이에 배치되어 있다. 스프링 부재(들)는 바람직하게는 각각의 경우에 하나 또는 복수의 스프링으로 구성된 스프링 패킷으로서 형성되어 있다.

스프링으로서 바람직하게는 각각의 경우 금속 재료 및/또는 중합체 재료로 이루어지는 코일 스프링, 특히 압축 코일 스프링 및/또는 판 스프링 및 엘라스토머 스프링(고무 스프링) 및 다양한 스프링 유형과 스프링 재료로 이루어지는 조합이 고려될 수 있다. 기본적으로 스프링 유형 및/또는 스프링 재료의 적절한 조합을 통해, 얻어진 스프링 예압이 최적으로 각각의 필요에 적응될 수 있다. 이 경우 양 스프링 부재들은 구조적으로, 즉 스프링 유형 및 스프링 재료의 구성에서 일치할 수 있는, 즉 동일한 스프링 특성 곡선을 가지거나 또는 다를 수도 있는, 즉 다른 스프링 특성 곡선을 가질 수도 있다.

다른 스프링 특성 곡선들은 특히 나사산 제조에 중요할 수 있다. 예를 들어 본체 내 방사방향 분리벽과 수납 바디 사이에 배치된, 본체로부터 수납 바디로 축방향 이송력을 전달하는 스프링 부재가 본체 내 방사방향 분리벽과 앵커 또는 애커 바디 사이에 배치된 스프링 부재보다 더 경질이 되도록 설계될 수 있다. 수납 바디와 본체 내 방사방향 분리벽 사이에서 큰 경도를 가지는 스프링 부재를 통해 달성되는 점은 공작 기계 스핀들의, 본체에 작용하는 축방향의 이송력이 가능한 한 지연 없이 수납 바디에 전달된다는 것이며, 이는 나사산 제조시 나사 영역에 유리할 수 있다. 나사가 절삭되자마자, 처음에 언급한 것처럼, 머신 스핀들의 회전 운동만이 나사 제조 공구에 전달되는데, 나사 제조 공구가 절삭된 나사를 통해 자동으로 코어 홀 보어 안으로 회수되기 때문이다. 그러므로 본체 내 방사방향 분리벽과 앵커 또는 앵커 헤드 사이에 배치된 스프링 부재는 더 연질이 되게 설계될 수 있는데, 이송력이 더 이상 전달될 필요가 없기 때문이다.

본 발명에 따른 공구 홀더의 구체적 적용에 따라서, 본체 내 방사방향 분리벽과 수납 바디 사이에 배치되는 스프링 부재가 본체 내 방사방향 분리벽과 앵커 또는 앵커 헤드 사이에 배치되는 스프링 부재보다 더 연질이 되게 설계될 수 있다.

스프링 부재들은 바람직하게는 판 스프링으로 형성되어 있다. 판 스프링이 코일 스프링에 비해 가지는 장점으로서 설치 공간이 작을 경우에도 매우 큰 힘을 흡수할 수 있으며 긴 수명을 갖는다는 것이다. 금속 및/또는 중합체 재료로 이루어지는 거의 임의의 조합 가능성을 통해 및 적절한 배치(병렬 및/또는 직렬 연결)를 통해 전반적으로 선형의, 체감적인 또는 체증적인 스프링 특성 곡선을 가지는 스프링 예압이 실현될 수 있다.

본체와 수납 바디의 축방향으로 마주하는 정면들의 형상 결합식 및/또는 억지 끼워 맞춤식 연결을 통해 본체와 수납 바디 사이에 토크 전달을 위한 고정의 (경우에 따라서는 그외) 연결이 달성된다. 본체와 수납 바디의 서로 마주하는 정면들의 억지끼워 맞춤식 및/또는 형상 결합식 연결은 처음에 언급한 종래 기술에서보다 더 큰 직경으로 토크 전달 또는 토크 구동을 가능하게 하는데, 양 정면 표면이 축방향으로 볼 때 가이드 영역의 직경 밖에서 방사방향으로 있기 때문이다. 그러므로 토크 구동은 처음에 논의한 종래 기술에서보다 더 큰 직경에서 이루어진다. 본 발명에 따라 그러므로 더 큰 토크가 전달될 수 있다. 더 나아가서 토크 구동이 공간적으로 축방향으로 탄성적인 예압과 분리되며, 이는 축방향으로 탄성적인 예압과 무관하게 토크 구동이 형성될 수 있는 장점을 갖는다.

본체와 수납 바디의 서로 마주하는 정면들 사이에서 형상 결합식 및/또는 억지끼워 맞춤식 토크 구동은 예를 들어 하나 이상의 드라이버, 특히 원통형 구동 핀을 통해 실현될 수 있으며, 구동 핀은 양 바디(본체와 수납 바디) 중 어느 하나의 정면으로부터 축방향으로 돌출하고 다른 바디에서 축방향으로 운동가능하게 반대편 결합 개구, 특히 결합 보어와 결합한다. 위에서 언급한 것처럼, 하나 이상의 드라이버가 베이스 리셉터클의 회전축에 대한 상대적으로 큰 거리에 위치하므로, 토크 전달 능력이 커진다. 바람직하게는 형상 결합식 및/또는 억지끼워 맞춤식 토크 구동이 공구 홀더의 회전축과 관련하여 지름 방향으로 배치된 2개의 드라이버에 의해 이루어진다.

더 나아가서 본체와 수납 바디가 회전 방향 또는 비틀림 방향으로 바람직하게는 고정되지 않고 오히려 비틀림 감쇠에 의해 서로 연결되어 있다. 비틀림 감쇠가 없을 때보다 비틀림 감쇠된 토크 구동을 통해 공구 홀더 안에 지지된 공구의 더 큰 작동 매끄러움(running smoothness)이 달성될 수 있다. 비틀림 감쇠된 토크 구동은, 예를 들어 하나 이상의 드라이버가 다른 바디의 결합 개구에 적응된, 탄성 중합체 재료로 이루어진 어댑터 슬리브와 결합하면, 특히 용이하게 달성된다. 이와 유사하게 하나 이상의 드라이버가 축방향으로 돌출하는 바디에서, 수납 개구, 특히 수납 보어 안에 있는, 탄성 중합체 재료로 이루어지는 어댑터 슬리브에 배치될 수 있다. 본체와 수납 바디 사이에서 협소하게 제한된 회전을 허용하는 비틀림 감쇠된 토크 구동에서, 앵커 샤프트는 본체 내 방사방향 분리벽의 축방향 객 안에 형상 결합 방식으로 수납되어야 하는 경우, 본체에 대하여 수납 바디의 협소하게 제한된 회전에 필요한 유극이 회전 방향으로, 예를 들어 앵커 샤프트의 외측 콘투어와 축방향 개구의 내측 콘투어 사이 형상 결합의 관대한 치수를 통해 허용되어야 한다.

또한, 본 발명에 따른 공구 홀더는 바람직하게는 수납 바디 안에 수납된 공구 쪽으로 공작 기계 쪽에서 공급되는 냉각 윤할제를 공급하기 위해 내측의, 바람직하게는 회전축을 따라서, 즉 중앙에서, 콜릿 척을 통해 동작하는 냉각 윤할제 채널 시스템을 갖는다. 이를 위해 본 발명에 따른 공구 홀더는 앵커 내 축방향 관통 보어를 통해 이어진 냉각 윤할제 이송관을 포함하는 냉각 윤할제 이송 유닛, 예를 들어 종래의 MQL 냉각 윤할제 이송 유닛을 가질 수 있다. 냉각 윤할제 이송관의 공구측 단부 영역은, 수납 바디 안에 클램핑된 공구의 축방향 위치를 정하는 조정 나사의 중앙 보어 안에서 바람직하게는 축방향으로 이동할 수 있게 배치되어 있으며, 조정 나사는 냉각 윤할제를 공구에 이송한다. 냉각 윤할제 이송관의 외주와 축방향 조정 나사의 중앙 보어의 내주 사이 환형 갭은 바람직하게는 축방향 조정 나사의 내주쪽 환형 홈 안에 배치된 O-링 씰을 통해 밀봉된다.

냉각 윤할제 이송관의 공작 기계측 단부 영역은 앵커를 공작 기계 쪽에서 오버랩하는 폐쇄 부재, 예를 들어 나사형 폐쇄부에 의해 회전 방향으로 및 축방향으로 고정되는, 예를 들어 압입될 수 있다. 앵커 헤드의 외주와 본체의 샤프트 영역 내 리세스의 내주 사이 측면 환형 갭을 거쳐 스프링 부재(들)의 방향으로 이물질의 침투가 폐쇄 부재를 통해 억제되고 탄성 예압의 기능성이 보장된다. 또한, 폐쇄 부재는 공작 기계 쪽에 제공된 냉각 윤할제 공급 지점에 연결을 위한 인터페이스를 형성할 수 있는데, 이의 축방향 위치가 본체에서 앵커 또는 축방향 조정 나사의 위치와 무관하게 정해지기 때문이다.

이를 위해 폐쇄 부재는 본체의 샤프트 영역 내 리세스로 통하는 나사 보어에 체결될 수 있다. 또한, 폐쇄 부재는 공구 쪽에서 관 돌출부(tube projection)를 가질 수 있으며, 관 돌출부는 냉각 윤할제 이송관의 공작 기계측 단부 영역에 있으며 일정한 측면 유극으로 앵커의 관통 보어와 결합하므로, 냉각 윤할제 이송관은 앵커를 통해 방사방향 센터링과 고정을 받을 수 있다.

또한, 바람직한 개발로서 본체의 슬리브 영역의, 수납 바디를 대향하는 정면은 외주 쪽에서 원형인 축방향 환형 돌출부를 가지며, 환형 돌출부는 일정한 측면 유극으로 수납 바디의, 본체를 대향하는 정면의 원통형 돌출부를 감싼다. 그외에도 원통형 돌출부를 통해 정해지는, 수납 바디의 정면쪽 환형 단 위에 O-링 씰이 배치될 수 있으며, 본체의 슬리브 영역의 환형 돌출부가 축방향으로 씰에 지지된다. 그러므로 O-링 씰은 수납 바디의 원통형 돌출부를 감싸는 환형 표면과 본체의 슬리브 영역의 환형 돌출부의, 수납 바디를 대향하는 환형 표면 사이에 배치되어 있다. O-링 씰은 본체와 수납 바디 사이의, 길이 보상에 필요한 축방향 거리의 밀봉을 일으킨다. 더 나아가서 본체와 수납 바디 사이의, 위에서 설명한 비틀림 감쇠와 공간적으로 분리된 축방향 감쇠가 O-링 씰을 통해 달성된다.

만약 더 나아가서 본체의 환형 돌출부에서 수납 바디의 원통형 돌출부의 축방향 결합 깊이는 수납 바디와 본체 사이 최대로 가능한 길이 보상보다 더 크거나 같으면, 축방향 가이드에 추가로 일정한 측면 유극으로 가지는 본체의 환형 돌출부 안에 수납된, 수납 바디의 원통형 돌출부 때문에 슬리브 영역의 가이드 보어 안에 수납된, 수납 바디의 가이드 영역을 통해 본체에 대하여 수납 바디의 그외 축방향 가이드가 가능하게 된다. 그러므로 바람직한 개발로서 수납 바디는 복수의, 축방향으로 이격된, 다른 직경에서 이루어지는 축방향 가이드를 본체에서 또는 본체 내에서 받을 수 있으므로, 수납 바디의 및 이 수납 바디 안에 지지된 공구의 높은 동심 정확성(concentric precision)이 달성된다.

하기에서 2개의 실시예들 및 이 실시예들의 다른 변형예를 참고하여 본 발명에 따른 공구 홀더를 상술한다.

도 1은 본 발명에 따른 공구 홀더(1)의 제1 실시예의 측면도이다.
도 2는 제1 실시예의 정면도이다.
도 3은 제1 실시예의 축방향 확대 종단면도이다.
도 4는 제1 실시예의 축방향 투시 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공구 홀더의 제2 실시예에 관한 도면이다.
도 6은 제2 실시예의 축방향 확대 종단면도이다.
도 7은 D-D에서 절개한 제2 실시예의 횡단면도이다.

(제1 실시예)

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 공구 홀더(1)의 제1 실시예가 도시되어 있다. 도 1에는 공구 홀더(1)의 측면도가, 도 2에는 정면도가 그리고 도 3에는 축방향 종단면도가 도시되어 있다. 도 4에는 제1 실시예의 축방향 종단면도가 투시되어 도시되어 있다.

공구 홀더(1)는 구조적으로 그리고 기능적으로 종래 유압 확장 척에 상응한다. 그러나 공구 홀더는 본체(10)와 수납 바디(20)로 형성된 2부재 구조를 가지며, 이러한 구조는 도 3 및 도 4에 자세히 도시되어 있다. 본체(10)와 수납 바디(20)는 토크 전달을 위해 토크 구동 장치(60)에 의해 비틀림 유연성으로 그리고 축방향 길이 보상을 위해 스프링 장치(40)에 의해 축방향으로 탄성적으로 서로 연결되어 있다. 또한, 공구 홀더(1)는 회전축(2)을 따라 연장하는, 중앙에 배치된 냉각 윤할제 이송 유닛(50)을 갖는다.

본체(10)는 기능적으로 샤프트 영역(11)과 슬리브 영역(12)으로 분할되며, 이들은 공구 홀더(1)의 회전축(2)을 따라서 연장해 있다. 샤프트 영역(11)은 (도시되지 않은) 공작 기계 스핀들에 또는 모듈식으로 구성된 공구 시스템의 (역시 도시되지 않은) 공구 모듈에 공구 홀더(1)를 연결하는데 이용된다. 이를 위해 샤프트 영역(11)은 축방향의 내측 리세스(14) 및 이 내측 리세스(14)에 의해 접근될 수 있는, 공작 기계 쪽으로 개방된, 중앙의, 스텝드 보어의 형태인 리세스를 포함하는 중공 샤프트 콘(13)을 갖는다. 스텝드 보어(15)는 수납 바디(20) 방향으로 (도 3과 도 4에서 우측에서 좌측으로) 중공 샤프트 콘(13)의 내측 리세스(14)로 이어지는 나사 보어 영역(15a) 및 이 나사 보어 영역(15a)에 인접하는, 더 작은 직경의 원통형 보어 영역(15b)을 갖는다. 스프링 장치(40)의 2개의 스프링 부재(41, 42) 중 하나(42)가 원통형 보어 영역(15b) 안에 수납되어 있다. 수납 바디((20) 방향으로 샤프트 영역(11)을 축방향으로 연장하는 슬리브 영역(12)은 공구쪽으로 개방된, 중앙의 가이드 보어(16)를 갖는다. 가이드 보어(16)는 방사방향 분리벽(17)을 통해 샤프트 영역(11)의 축방향 리세스(15)와 분리되어 있다. 스프링 장치(40)의 양 스프링 부재(41, 42) 중 다른 것(41)은 가이드 보어(16) 안에 수납되어 있다. 중앙의 관통 보어(18)의 형태인 축방향 개구가 방사방향 분리벽(17) 안에 제공되어 있다. 슬리브 영역(12)의 가이드 보어(16), 방사방향 분리벽(17) 내 관통 보어(18) 및 중앙 리세스(15)와 샤프트 영역(11)의 내측 리세스(14)는 공구 홀더(1)의 회전축(2)을 따라서 연장해 있다.

수납 바디(20)는 기능적으로 수납 영역(21)과 가이드 영역(22)으로 분할되며, 이들은 공구 홀더(1)의 회전축(2)을 따라서 연장해 있다. 수납 영역(21)은 도 1에만 도시된 공구(W)의 수납 및 클램핑에 이용되며 이를 위해 종래 유압 확장 기구(23)를 갖는다. 제1 실시예에서 클램핑하려는 공구(W)는 유압 확장 기구(23) 안에서 공구 샤프트와 리듀싱 부싱(24) 사이 양의 토크 구동으로 리듀싱 부싱(24)에 의해 클램핑된다. 이를 위해 리듀싱 부싱(24)은 이의 내측 단부에서 공구(W)의 공구 샤프트의 샤프트 단부에서 외측 사각부의 형상 결합식 수납을 위해 내측 사각부 콘투어(24a)를 갖는다. 이에 대한 대안으로서 클램핑하려는 공구는 리듀싱 부싱(24) 없이도 직접 클램핑될 수 있다. 본체(10) 방향으로 수납 영역(21)을 연장하는 원통형 가이드 영역(22)은 일정한 측면 유극으로 본체(10)의 가이드 보어(16) 안에 축방향으로 이동가능하게 수납되어 있다. 수납 바디(20)의 가이드 영역(22)의 외주와 본체(10)의 가이드 보어(16)의 내주 사이 환형 갭은 2개의 O-링 씰(25a, 25b)에 의해 밀봉되어 있으며, 씰은 각각의 경우에 가이드 영역(22)의 외주 쪽 환형 홈(22a, 22b) 안에 수납되어 있다. 이 가이드 영역(22)을 관통해 중앙의 스텝드 보어(26)가 연장해 있으며, 스텝드 보어는 본체 방향으로 (도 3 및 도 4에서 좌측에서 우측으로) 원통형 보어 영역(26a), 더 작은 직경의 나사 보어 영역(26b) 및 더 큰 직경의 나사 보어 영역(26c)을 갖는다.

본 발명에 따라 수납 바디(20)는 본체(10) 안에서 앵커(30)에 의해 고정되어 있다. 앵커(30)는 기능적으로 본체(10)의 방사방향 분리벽(17) 내 관통 보어(18)를 지나는 앵커 샤프트(31) 및 앵커 샤프트(31)에 배치된 앵커 헤드(32)로 분할되어 있다. 실시예에서 앵커(30)는 헤드 스크루로서 형성되어 있다. 앵커 샤프트(31)는 공구 쪽의 단부 영역(31a)에 제공된 수나사에 의해 수납 바디(20)의 가이드 영역(22)의 더 큰 직경의 나사 보어 영역(26c)에 체결되어 있으며 일정한 측면 유극으로 원통형 중앙 영역(31b)에 의해 방사방향 분리벽(17)의 관통 보어(18) 안에 축방향으로 이동가능하게 그리고 회전 운동가능하게 수납되어 있다. 그러므로 수납 바디(20)는 앵커(30)에 의해 본체(10) 내 추가의 축방향 가이드를 받는다. 앵커 헤드(32)는 원통형 외주(32a)를 가지며 스프링 부재(42)를 위한 정지부를 형성한다. 실시예에서 앵커 샤프트(31)와 앵커 헤드(32)는 일체로 형성되어 있다. 그러므로 앵커(30)는 그 자체로서 수납 바디(20)에 대하여 나사 체결을 통해 수납 바디에서 축방향으로 조정가능하게 배치되어 있다. 앵커(30)를 관통해 축방향 관통 보어가 스텝드 보어(33)로서 연장해 있다. 스텝드 보어(33)는 수납 바디(20) 방향으로 (도 3 및 도 4에서 우측에서 좌측으로) 더 큰 직경의 보어 영역(33a), 내측 육각부(33b) 및 더 작은 직경의 보어 영역(33c)을 갖는다. 본체(10)에서 나사 체결을 통해 앵커(30)를 축방향으로 조정하기 위해, 적절한 공구 렌치가 중공 샤프트 콘(13)의 내측 리세스(14), 본체(10)의 샤프트 영역(11) 내 리세스(15) 및 앵커(30) 내 스텝드 보어(33)의 더 큰 직경의 보어 영역(33a)에 의해 도 3 및 도 4에서 우측으로부터 내측 육각부(33b) 안으로 삽입된다.

본체(10)와 수납 바디(20) 사이 스프링 예압을 일으키는 스프링 장치(40)가, 이미 언급한 것처럼, 양 스프링 부재(41, 42)에 의해 구현되고, 수납 바디(20)의 가이드 영역(22)의 공작 기계쪽 정면과 본체(10)의 방사방향 분리벽(17)의 공구쪽 정면 사이에 배치되고 스프링 부재(42)는 방사방향 분리벽(17)의 공작 기계쪽 정면과 앵커(30)의 앵커 헤드(32)의 공구쪽 정면 사이에 배치되어 있다. 양 스프링 부재들(41, 42)은 각각의 경우에 금속 및/또는 중합체 재료로 이루어지는 복수의 판 스프링으로 구성되는 스프링 패킷으로서 형성되어 있으며 동일한 스프링 특성 곡선을 갖는다. 도 3 및 도 4에서 특히 스프링 패킷들이 각각의 경우에 전부 일렬로 연결된 3개의 판 스프링으로 이루어지지만, 3개의 판 스프링 중 2개는 병렬로 병렬로 연결되어 있다. 앵커 샤프트(31)는 양 스프링 부재(41, 42)를 관통해 중앙에서 연장해 있다. 양 스프링 부재(41, 42)는 본체(10)와 수납 바디(20) 사이의, 축방향 길이 보상에 필요한 작은 축상 거리를 제공하며 공구 홀더(1)의 회전축(2)을 따라서 압축 방향으로도 인장 방향으로도 길이 보상을 가능하게 한다. 수납 바디(20)에 대하여 앵커(30)의 나사 체결은 양 스프링 부재(41, 42)의 스프링 예압 또는 스프링 경로의 동시적 변경을 일으킨다. 스프링 장치(40)의 스프링 예압을 조정하기 위해, 위에서 언급한 것처럼, 적절한 공구 렌치를 이용하여 앵커(30)는 중공 샤프트 콘(13)의 내측 리세스(14) 및 이것에 인접하는, 중앙의, 샤프트 영역(11)의 리세스(15)에 의해 작동된다.

본체(10)와 수납 바디(20) 사이에서 토크 전달을 위해 본체(10)와 수납 바디(20)의 축방향으로 마주하는 정면들(10a, 20a)이 회전 방향으로 형상 결합 방식으로 및 억지끼워 맞춤식으로 서로 연결되어 있다. 본체(10)와 수납 바디(20)의 마주하는 정면들(10a, 20a) 사이 형상 결합식 및 억지끼워 맞춤식 연결은 지름 방향으로 배치된 2개의 원통형 구동 핀(61, 62)에 의해 구현되고, 이러한 구동 핀은 본체(10)의 정면(10a)으로부터 축방향으로 돌출하고 수납 바디(20)에서 마주하는 결합 보어(61a, 62a)(결합 개구)와 축방향으로 운동가능하게 결합한다. 양 구동 핀(61, 62)은 각각의 경우에 본체(10)에서 축방향의 수납 보어(61b, 62b)(수납 개구) 안에 있는, 탄성 중합체 재료로 이루어지는 어댑터 슬리브(61c, 62c) 위에 배치되어 있으며 각각의 경우에 축방향으로 이동가능하게 수납 바디(20)에서 관련 결합 보어(61a, 62a)에 압입된, 탄성 중합체로 이루어지는 어댑터 슬리브(61d, 62d)와 결합한다. 그러므로 본체(10)와 수납 바디(20)는 회전 방향 또는 비틀림 방향으로 고정적으로 연결되는 것이 아니라 오히려 탄성 어댑터 슬리브(61c, 62c, 61d, 62d) 덕분에 비틀림 감쇠되어 비틀림 유연성으로 서로 연결되어 있다. 도 3 및 도 4에서 본체(10와 수납 바디(20) 사이에서 구동 핀(61, 62)을 통해 연결되는 형상 결합식 및 억지끼워 맞춤식 연결은 축방향으로 볼 때 수납 바디(20)의 가이드 영역(22) 외부에서 방사방향으로 이루어지므로, 큰 토크가 전달될 수 있다.

도 3 및 도 4에서 알 수 있는 것처럼, 본체(10)의 슬리브 영역(12)의 측면(10a)은 외주 쪽에서 원형인 환형 돌출부(10b)를 가지며, 환형 돌출부는 일정한 측면 유극으로 수납 바디(20)의 정면(20a)의 원통형 돌출부(20b)를 감싼다. 수납 바디(20a)의 원통형 돌출부(20b)의 외주면에 O-링 씰(27)이 있다. 그러므로 O-링 씰(27)은 수납 바디(20)의 원통형 돌출부(20b)를 감싸는, 본체(10)를 대향하는 환형 표면(20c)과 본체(10)의 슬리브 영역(12)의 환형 돌출부(10b)의, 수납 바디(20)를 대향하는 정면 사이에 배치되어 있다. O-링 씰(27)은 본체(10)와 수납 바디(20) 사이에 있는, 길이 보상에 필요한, 스프링 예압을 통해 보장되는 축방향 갭의 밀봉을 일으키며 수납 바디(20)와 본체(10) 사이 축방향 감쇠를 제공한다. 또한, 본체(10)의 슬리브 영역(12)의 환형 돌출부(10b)에 수납 바디(20)의 원통형 돌출부(20b)를 축방향으로 결합하여, 축방향 가이드에 추가로 슬리브 영역(12)의 가이드 보어(16) 안에 수납된, 수납 바디(20)의 가이드 영역(22)을 통해 - 겨우 측정되는 - 본체(10)에 대하여 수납 바디(20)의 그외 축방향 가이드가 달성된다.

또한, 도 1 내지 도 4에 도시된 공구 홀더(1)는 회전축(2)을 따라서 중앙에 공구 홀더(1)를 통해 연장해 있는 MQL 냉각 윤할제 이송 유닛(50)을 가지며, 이송 유닛은 수납 바디(20) 안에 수납된 공구(W)에 공작 기계 쪽에서 공급된 냉각 윤할제를 공급하기 위해 중앙의 냉각 윤할제 채널(51)을 정한다. 냉각 윤할제 이송 유닛(50)은 앵커(30)의 스텝드 보어(33)를 관통하는 냉각 윤할제 이송관(52), 가이드 영역(22)의 더 작은 직경의, 공구 쪽으로 접근할 수 있는 나사 보어 영역(26b)에 체결된 축방향 조정 나사(53) 및 본체(10)의 리세스(15)의, 공작 기계 쪽에서 접근할 수 있는 나사 보어 영역(15a)에 체결된 폐쇄 부재(54)(나사 폐쇄부)를 갖는다. 냉각 윤할제 이송관(52)은 공구쪽 단부 영역(52a)에서 일정한 측면 유극으로 축방향 조정 나사(53)의 축방향 관통 보어(53a)에 축방향으로 이동가능하게 수납되어 있다. 냉각 윤할제 이송관(52)의 외주와 축방향 조정 나사(53)의 내주 사이 측면 유극은 O-링 씰(55)을 통해 밀봉되며, 씰은 축방향 조정 나사(53)의 내주쪽 환형 홈(53b) 안에 배치되어 있다. 또한, 냉각 윤할제 이송관(52)은 앵커(30)를 관통하는 스텝드 보어(33)를 통해 연장하며 공작 기계쪽 단부 영역(52b)에서 앵커(30)를 공작 기계 쪽에서 오버랩하는 폐쇄 부재(54)의 관통 보어(54b) 안에 유체 기밀하게 압입되어 있는, 즉 회전 방향과 축방향으로 고정되게 폐쇄 부재(54)와 연결되어 있다. 폐쇄 부재(54)는 외주 쪽에서 수나사(54a)를 가지며, 수나사는 본체(10)의 샤프트 영역(11)의 스텝드 보어(15)의 나사 보어 영역(15a)에 체결되어 있다. 폐쇄 부재(54)는 앵커(30)와 본체(10) 사이 측면 갭을 지나 스프링 장치(40)의 양 스프링 부재(41, 42)의 방향으로 이물질의 침투를 억제한다. 또한, 앵커(30) 또는 축방향 조정 나사(53)의 위치와 무관한 본체(10) 내 축방향 위치를 가지는 폐쇄 부재(54)는 공작 기계 쪽에서 제공된 (도시되지 않은) 냉각 윤할제 공급 지점에 냉각 윤할제 이송 유닛(50)을 연결하기 위한 인터페이스를 형성한다.

도 1에 도시된 것처럼, 폐쇄 부재(54)는 공구 쪽에서 관 돌출부(54c)를 가지며, 관 돌출부는 앵커(30)의 스텝드 보어(33)의, 직경이 더 확대된 보어 영역(33a)과 결합하므로, 앵커(30)는 추가로 센터링되고 고정된다. 폐쇄 부재(54)의 회전은 축방향 조정 나사(53)에 대하여 또는 앵커(30)에 대하여 냉각 윤할제 이송관(52)의 축방향 조정을 일으킨다.

(제2 실시예)

도 5 내지 도 7에는 본 발명에 따른 공구 홀더(1)의 제2 실시예가 도시되어 있다. 도 5에는 공구 홀더(1)의 측면도가, 도 6 및 도 7에는 축방향의 종단면도 및 횡단면도가 도시되어 있다.

실제로 본체(10)와 수납 바디(20) 사이 스프링 예압을 일으키는 스프링 장치(40)에서만 제2 실시예와 제1 실시예가 구분된다. 제2 실시예에서 양 스프링 부재(41, 42)는 각각의 경우에, 도 6에서 알 수 있는 것처럼, 금속 및/또는 중합체 재료로 이루어지는 병렬 연결된 3개의 판 스프링의 스프링 패킷으로서 형성되어 있다.

(변형예)

하기에서 위에서 설명한 실시예들의 다른 변형예들이 설명되며, 이들은 기술적 실행가능성의 한계 내에서 선택적으로 또는 어떤 조합으로도 위에서 설명한 양 실시예들의 모두에 전달될 수 있다.

위에서 설명한 실시예들에서 앵커는 축방향 조정을 위해 적절한 공구 렌치의 결합을 위한 내측 육각부를 가지며 앵커 헤드는 원통형의 외주를 갖는다. 이에 대한 대안으로서 앵커의 축방향 조정은 앵커 헤드에 의해 이루어질 수 있다. 이를 위해 앵커 헤드는 종래 헤드 스크루처럼 외측 육각 콘투어를 가질 수 있다.

위에서 설명한 실시예들에서 앵커는 일체로 형성되어 있으며 그 자체로서 수납 바디에 대하여 수납 바디에 조정가능하게 배치되어 있다. 이에 대한 대안으로서 앵커 샤프트와 앵커 헤드는 독립적으로 형성될 수 있으며, 앵커 헤드는 앵커 샤프트에서 축방향으로 조정가능하게 배치될 수 있다.

앵커 샤프트는 예를 들어 나사 볼트에 의해 형성될 수 있으며, 나사 볼트는 앞서 설명한 일체 형성과 유사하게 가이드 영역의 축방향 나사 보어와 체결되는 헤드 스크루에 체결된다. 나사 볼트는 연속적인 수나사를 전체 길이에 걸쳐 가질 수 있지만 반드시 가질 필요는 없다. 위에서 설명한 헤드 스크루와 유사하게 나사 볼트는 수납 바디와의 나사 체결을 위한 공작 기계쪽 정면에서 작업 공구를 위한 공작 기계 쪽에서 접근할 수 있는 결합 개구, 예를 들어 내측 육각부, 슬롯 또는 크로스 헤드를 가질 수 있다.

또한, 앵커 샤프트는 수납 바디의 가이드 영역에 일체로 부착 또는 고정될 수 있다.

만약 앵커 헤드가 앵커 샤프트에 조정가능하게 배치되면, 수납 바디의 가이드 영역과 고정적으로 연결되는 앵커 샤프트는 일정한 틈 끼움으로 고정적으로, 예를 들어 축방향 개구의 외측 콘투어와 내측 콘투어 사이 형상 결합을 통해 방사방향의 개구 안에 수납될 수 있다. 고정적인 배치를 통해 수납 바디의 추가적인 축방향 가이드뿐만 아니라 본체와 수납 바디 사이 토크 구동 역시 달성된다.

앵커 헤드는 나사 볼트의 축방향 나사 보어에 체결되는 헤드 스크루 또는 나사 볼트의 수나사 영역에 체결되는 앵커 너트에 의해 형성될 수 있다. 앵커 너트는 다각형 외측 콘투어(6각, 4각 등)를 가지는 나사 너트로서 또는 작업 공구의 결합을 위해 락너트 또는 원통형 외측 콘투어를 갖는 크로스 홀 너트 및 공작 기계 쪽으로 접근할 수 있는 홈, 홀 등으로서 형성될 수 있다.

위에서 설명한 실시예들에서 스프링 부재들은 각각의 경우에 3개의 판 스프링으로 이루어지는 스프링 패킷으로서 형성되어 있다. 판 스프링에 대한 대안으로서 하나 또는 복수의 코일 스프링, 특히 압축 코일 스프링, 엘라스토머 스프링(고무 스프링) 및 이들의 조합 및/또는 판 스프링과의 조합이 이용될 수도 있다. 기본적으로 다양한 스프링 부재들 및/또는 재료들의 적절한 조합을 통해 얻어진 스프링 예압이 최적으로 각각의 필요에 적응될 수 있다.

위에서 설명한 실시예들과 다르게 양 스프링 부재들은 다른 스프링 특성 곡선들을 가질 수 있다. 예를 들어 본체의 방사방향 분리벽과 수납 바디 사이에 배치되는, 본체로 부터 수납 부재로 축방향 이송력을 전달하는 스프링 부재는 본체의 방사 방향 분리벽과 앵커 또는 앵커 헤드 사이에 배치되는 스프링 부재보다 더 경질이 되도록 설계될 수 있다. 수납 바디와 본체의 방사방향 분리벽 사이에서 큰 경도를 가지는 스프링 부재를 통해 달성할 수 있는 점은 공작 기계 스핀들의, 본체에 가해지는 축방향 이송력이 가능한 한 지연 없이 수납 바디에 전달될 수 있다는 것이며, 이는 나사산 제조시 나사 영역에 대해 유리할 수 있다. 나사가 신뢰성 있게 절삭되자마자, 실제로 머신 스핀들의 회전 운동만이 나사산 제조 공구에 전달되는데, 나사산 제조 공구가 절삭된 나사산을 통해 자동으로 코어 홀 보어 안으로 후퇴하기 때문이다. 그러므로 본체의 방사방향 분리벽과 앵커 또는 앵커 헤드 사이에 배치되는 스프링 부재는 더 연질로 설계될 수 있는데, 이것이 이송력을 전달하지 않기 때문이다.

본 발명에 따른 공구 홀더의 구체적인 적용에 따라서 본체의 방사방향 분리벽과 수납 바디 사이에 배치되는 스프링 부재가 본체의 방사방향 분리벽과 앵커 또는 앵커 헤드 사이에 배치되는 스프링 부재보다 더 연하게 설계될 수 있다.

본체와 수납 바디의 양 정면들은 탄성 어댑터 슬리브 안에 적응된 구동 핀을 통해 형상 결합식으로 및 억지끼워 맞춤식으로 회전 방향으로 연결되어 있는 위에서 설명한 실시예들과 다르게, 드라이버(들)가 다른 형상, 예를 들어 다각형 외측 콘투어 등을 가질 수도 있다.

1 공구 홀더
2 회전축
10 본체
10a 정면
10b 환형 돌출부
11 샤프트 영역
12 슬리브 영역
12 중공 샤프트 콘
14 내측 리세스
15 스텝드 보어(중앙 리세스)
15a 나사 보어 영역
15b 보어 영역
16 가이드 보어
17 분리벽
15 리세스
18 관통 보어
20 수납 바디
20a 정면
20b 원통형 돌출부
20c 환형 단
21 수납 영역
22 가이드 영역
22a 환형 홈
22b 환형 홈
23 유압 확장 기구
24 리듀싱 부싱
24a 내측 사각 콘투어
25a O-링 씰
25b O-링 씰
26 스텝드 보어
26a 보어 영역
26b 나사 보어 영역
26c 나사 보어 영역
27 O-링 씰
30 앵커
31 앵커 샤프트
32 앵커 헤드
31a 단부 영역
31b 중앙 영역
32a 외측 육각 콘투어
33 스텝드 보어(관통 보어)
33a 나사 보어 영역
33b 보어 영역
33c 보어 영역
40 스프링 장치
41 스프링 부재
42 스프링 부재
50 냉각 윤할제 이송 유닛
51 냉각 윤할제 채널
52 냉각 윤할제 이송관
52a 단부 영역
52b 단부 영역
53 조정 나사
53a 관통 보어
53b 환형 홈
54 폐쇄 부재
54a 수나사
54b 관통 보어
54c 관 돌출부
55 O-링 씰
60 토크 구동 장치
61 구동 핀
62 구동 핀
61a 결합 보어(결합 개구)
62a 결합 보어(결합 개구)
61b 수납 보어(수납 개구)
62b 수납 보어(수납 개구)
61c 어댑터 슬리브
62c 어댑터 슬리브
61d 어댑터 슬리브
62d 어댑터 슬리브

Claims

본체(10) 및 수납 바디(20)를 가지는 공구 홀더로서,
수납 바디(20)는 토크 전달을 위해 본체(10)와 연결되고 축방향으로 운동할 수 있도록 본체(10) 안에 스프링 예압으로 고정되며,
본체(10)는 공작 기계쪽으로 개방된 리세스(15)를 포함하는 샤프트 영역(11)과 상기 샤프트 영역(11)을 축방향으로 연장하는 슬리브 영역(12)을 가지며, 슬리브 영역(12)은 공구 쪽으로 개방된 가이드 보어(16)를 포함하고, 가이드 보어는 방사방향 분리벽(17)을 통해 샤프트 영역(11)의 리세스(15)와 분리되어 있으며,
수납 바디(20)는 슬리브 영역(12)의 가이드 보어(16) 안에서 축방향으로 운동가능하게 가이드되는 가이드 영역(22)을 가지고, 수납 바디(20)는 본체(10)의 리세스(15)를 통해 스프링 예압을 조정하도록 작동가능한 앵커(30)에 의해 고정되고, 앵커(30)는 방사방향 분리벽(17) 내의 축방향 개구(18)를 지나가고,
앵커(30)는 방사방향 분리벽(17) 내의 축방향 개구(18)를 지나 가이드 영역(22)을 연장하는 앵커 샤프트(31)와 상기 앵커 샤프트(31)에 제공되고 본체(10)에 지지되는 앵커 헤드(32)를 가지며,
스프링 예압이 축방향으로 탄성을 갖는 2개의 스프링 부재(41, 42)에 의해 실현되고, 스프링 부재들은 한 편으로는 수납 바디(20)와 방사방향 분리벽(17) 사이에 배치되고 다른 한 편으로는 방사방향 분리벽(17)과 앵커 헤드(32) 사이에 배치되는, 공구 홀더.
제1항에 있어서, 앵커(30)가 수납 바디(20)에 대하여 축방향으로 조정가능하게 배치되어 있는, 공구 홀더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 앵커 헤드(32)가 앵커 샤프트(31)에 대하여 축방향으로 조정가능하게 배치되어 있는, 공구 홀더.
제2항에 있어서, 앵커(30)가 가이드 영역(22)의 축방향 나사 보어(26c)에 체결된 헤드 스크루에 의해 형성되어 있는, 공구 홀더.
제3항에 있어서, 앵커 헤드(32)가 앵커 샤프트(31)의 축방향 나사 보어에 체결된 헤드 스크루 또는 앵커 샤프트(31)의 수나사 영역에 체결된 락너트에 의해 형성되어 있는, 공구 홀더.
제1항에 있어서, 앵커 샤프트(31)가 수납 바디(20)의 가이드 영역(22)에 일체로 부착되어 있는, 공구 홀더.
제1항에 있어서, 본체(10)와 수납 바디(20)의 서로 마주하는 정면들(10a, 20a)이 토크 전달을 위해 형상 결합 방식으로 및/또는 억지끼워 맞춤식으로 서로 연결되어 있는, 공구 홀더.
제1항에 있어서, 본체(10)와 수납 바디(20) 사이에 비틀림 감쇠가 제공되는, 공구 홀더.
제7항 또는 제8항에 있어서, 양 바디(10, 20) 중 하나의 바디(10)의 정면(10a, 20a)으로부터 축방향으로 돌출하는 하나 이상의 드라이버(61, 62)가 나머지 바디(20)에서 축방향으로 운동가능하도록 반대편 결합 개구(61a, 62a)와 결합하는, 공구 홀더.
제9항에 있어서, 하나 이상의 드라이버(61, 62)가 나머지 바디(20) 상에서 결합 개구(61a, 62a)에 맞추어진 어댑터 슬리브(61d, 62d)와 결합하고, 어댑터 슬리브(61d, 62d)는 탄성 중합체 재료로 이루어지는, 공구 홀더.
제9항에 있어서, 하나 이상의 드라이버(61, 62)가 수납 개구(61b, 62b)에 있는 어댑터 슬리브(61c, 62c)에 의해 한 바디(10)에 고정되고, 어댑터 슬리브(61c, 62c)는 탄성 중합체 재료로 이루어지는, 공구 홀더.
제1항에 있어서, 공작 기계 쪽으로 공급되는 냉각 윤할제를 수납 바디(20) 안에 수납된 공구(W)에 공급하기 위해 내측의 냉각 윤할제 채널 시스템을 포함하는, 공구 홀더.
제12항에 있어서, 앵커(30)의 축방향 관통 보어(33) 안에 수납된 냉각 윤할제 이송관(52)을 가지는 냉각 윤할제 이송 유닛(50)을 포함하는, 공구 홀더.
제13항에 있어서, 냉각 윤할제 이송관(52)의 공작 기계 쪽 단부 영역(52b)이 앵커(30)를 공작 기계쪽에서 오버랩하는 폐쇄 부재(54)에 의해 지지되는, 공구 홀더.
제14항에 있어서, 폐쇄 부재(54)가 본체(10)의 리세스(15)에 의해 접근가능한 나사 보어(15a)에 체결되어 있는, 공구 홀더.
제14항 또는 제15항에 있어서, 폐쇄 부재(54)가 공구 쪽에서 축방향 관 돌출부(54b)를 가지며, 관 돌출부는 앵커(30)의 관통 보어(33)와 결합하는, 공구 홀더.
제1항에 있어서, 본체(10)의 슬리브 영역(12) 중에서 수납 바디(20)를 마주하는 정면(10a)이 축방향의 환형 돌출부(10b)를 가지며, 수납 바디(20) 중에서 본체(10)를 마주하는 정면(20a)의 원통형 돌출부(20b)를 상기 환형 돌출부(10b)가 일정한 측면 유극을 가지고 감싸는, 공구 홀더.
제17항에 있어서, 수납 바디(20) 중에서 원통형 돌출부(20b)에 의해 정해진 정면 쪽 환형 표면에 O-링 씰(27)이 배치되어 있으며, O-링 씰에 본체(10)의 슬리브 영역(12)의 환형 돌출부(10b)가 축방향으로 지지되는, 공구 홀더.
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