KR100626250B1 - 작업편 클램핑용 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기계 도구의 작동 영역내의 잘 한정된 위치에서 작업편을 클램핑하는 장치를 제공하고, 상기 장치는, 기계 도구의 작동 영역내에 고정되도록 구성된 척 부재와, 척 부재에 고정되고 그기에 클램핑되도록 구성된 작업편 캐리어와, 척 부재에 작업편 캐리어를 클램핑하고 해제 상태로부터 클램핑 상태로 또는 역으로 절환되도록 구성된 클램핑 부재를 포함한다. 척 부재에 제공된 제1 위치 조정 부재와 작업편 캐리어에 제공된 제2 위치 조정 부재는 각도 배향과 관련해서 뿐만 아니라 서로 직각으로 진행하는 3개의 각 좌표축을 따라 작업편 캐리어의 위치를 한정하도록 협력한다. 작업편이 가공 중에 발생된 경사 모멘트 및 토크에 대해 증가되는 저항성을 보장하기 위해 클램핑 기구는 선 방향의 운동을 각각 갖는 복수개의 클램핑 장치를 포함함으로써 이들 운동의 선 방향은 제1 및 제2 위치 조정 부재들을 교차하는 가상 원통형 냅상에 있거나 상기 냅에 이웃하여 위치한다.
클램핑 장치, 척 부재, 작업편 캐리어, 위치 조정 부재, 클램핑 볼 부재

Description

작업편 클램핑용 장치 {AN APPARATUS FOR CLAMPING A WORK PIECE}
도1은 척 부재의 사시도.
도2는 도1의 척 부재의 상부면도.
도3은 도2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 도1의 척 부재의 단면도.
도4는 도2의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취한 도1의 척 부재의 단면도.
도5는 도2의 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 취한 도1의 척 부재의 단면도.
도6은 작업편 캐리어 부재의 사시도.
도7은 도6의 작업편 캐리어 부재의 저면도.
도8은 도7의 선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 취한 도6의 작업편 캐리어 부재의 단면도.
도9는 중심 조정 구멍 및 중심 조정 핀을 확대하여 개략적으로 도시한 부분 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 척 부재
11: 원형 챔버
12: 원형 피스톤
14: 스프링
15: 홈
18: 클램핑 볼 부재
21: 밀봉 부재
22: 중심 조정 핀
25: 작업편 캐리어
30: 중심 조정 요홈
본 발명은 기계 도구의 작동 영역내의 잘 한정된 위치에서 작업편을 클램핑하기 위한 장치에 관한 것으로서, 기계 도구의 작동 영역내에 고정되도록 구성된 척 부재와, 척 부재에 고정되고 클램핑되도록 구성된 작업편 캐리어 및 척 부재에 작업편 캐리어를 클램핑하기 위한 클램핑 기구를 포함한다.
당업계에서 알려진 이러한 장치는 매우 높은 정확도로 기계 도구의 작동 영역에서 가공되도록 작업편을 클램핑하는 역할을 한다. 반복적인 정확도가 보장되는 것이 특히 중요하다. 다시 말하면, 예들 들어, 가공될 작업편을 운반하는 작업편 캐리어가 다른 기계 작동들을 순차적으로 수행하고 동일한 척 부재에 각각 장착된 다른 기계 도구에서, 또는 동일한 척 부재에 장착된 측정 및 시험 스테이션에서 클램핑되어야 할 경우의 환경에서, 작업편 캐리어에 수용된 작업편은 작업편 캐리어에 구성된 척 부재에 수회 순차적으로 클램핑되어야 하고, X 방향, Y 방향, Z 방향으로, 또한 Z 방향 주위의 각도 배향과 관련하여 정확하게 한정된 위치를 항상 가질 것이다.
예를 들면, 이러한 장치는 유럽 특허 제0,255,042호에 개시되어 있다. 본 장치는 X 및 Y 방향으로 작업편 캐리어의 지향성을 위해 접촉면을 갖춘, 척 부재의 표면보다 높은 2개 위치조정 스트립 부재쌍들을 포함한다. 더욱이, 4개의 핀들은 척 부재의 표면보다 높게 제공된다. 이 핀들은 작업편 캐리어의 Z-위치를 한정하는 역할을 한다. 정합 작업편은 척 부재에 제공된 상기 핀들에 대해 안착하도록 구성된 평면을 포함한다. 더욱이, 작업편 캐리어의 표면에는 상기 위치 조정 스트립 부재들의 하나에 대응하는 배열로 2개의 홈들이 제공된다. 홈들은 척 부재의 상기 스트립 부재들의 접촉면에 대하여 안착할려는 가요성 가장자리부들을 구비한다. 최종적으로, 작업편 캐리어는 작업편과 척 부재의 사이에서 한정된 위치를 유지하기 위해 요구되는 클램핑력이 전달됨으로써 인출 보울트 부재를 수용하기 위한 중심 구멍을 갖는다. 이로써, 척 부재는 인출 보울트 부재와 작동하는 중심 위치의 볼 잠금 기구를 포함한다.
이러한 공지의 장치의 단점은 절단 작동의 경우 또는 가공될 작업편이 비교적 클 경우에 특별히 일어날 수 있는 큰 경사 모멘트 또는 토크 힘에 대해 저항할 수 없다는 사실에서 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 특히, 상술한 바와 같이 반복 클램핑의 경우에서, 척 부재에 대한 작업편 캐리어의 위치 조정과 관련하여 매우 높은 정밀도를 유지함으로써, 작업편 캐리어 및 이에 관한 작업편이 척 부재에 대해 이동하는 위험성을 동시에 피하면서, 척 부재에 클램핑된 작업편 캐리어 및 이에 의해 가공될 작업편이 경사 모멘트 및 토크력에 대해 기본적으로 증가된 저항성을 갖는 기계 도구의 작동 영역내에 양호하게 한정된 위치에서 작업편을 클램핑하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기계 도구의 작동 영역내의 잘 한정된 위치에서 작업편을 클램핑하는 장치를 제공하고, 상기 장치는, 기계도구의 작동 영역내에 고정되도록 구성된 척 부재와, 척 부재에 고정되고 클램핑되도록 구성된 작업편 캐리어와, 척 부재에 작업편 캐리어를 클램핑하고 해제 상태로부터 클램핑 상태로 또는 역으로 절환되도록 구성된 클램핑 부재를 포함한다.
척 부재는 제1 위치 조정 부재를 포함하고 작업편 캐리어는 제2 위치 조정 부재를 포함한다. 제1 및 제2 위치 조정 부재는 Z 축 주위의 각도 배향과 관련해서 뿐만 아니라 서로 직각으로 진행하는 3개의 각 좌표축, 즉 X 축, Y 축 및 Z 축을 따라 척 부재에 대해 작업편 캐리어의 위치를 한정하도록 협력한다.
이에 의해 한정된 위치를 유지하기 위해 클램핑 상태로 절환되면 클램핑 기구는 작업편 캐리어를 척 부재에 고정시킨다. 이는 각각 선형 경로를 따르는 운동 방향을 갖는 복수개의 클램핑 장치를 포함한다. 이러한 모든 선형 경로들은 제1 및 제2 위치 조정 부재들을 교차하는 가상의 원통형 냅상에 또는 상기 냅에 이웃하여 위치한다.
통상적으로 예를 들어 원형을 따라 배열된 복수개의 개별 클램핑 장치의 제공에 의해, 클램핑력들은 이들이 그 최대의 효력을 전개할 수 있는 위치들에, 즉 제1 및 제2 위치 조정 부재의 영역에 정확하게 작용한다. 결과적으로 경사 모멘트 및 토크 모멘트의 발생을 위해 필수적인 레버의 길이는 제로이거나 적어도 극히 작다. 이러한 사실은 큰 하중하에 일어나는 경사 또는 토크 모멘트에 의해 발생된 의도하지 않은 위치 변화에 대하여 본 발명에 따른 장치의 높은 저항성을 설명한다.
큰 하중하에 일어나는 경사 또는 토크 모멘트에 의해 발생된 의도하지 않은 위치 변화에 대해 소정의 높은 저항성을 증가시키기 위해서는, 바람직한 실시예에서 상술한 개별 클램핑 장치의 운동선 경로가 제1 및 제2 위치 조정 부재들을 교차하는 상술한 가상 원통형 냅의 약간 외측에 위치한다. 이는 예를 들어 실질적으로 원통형으로 이루어진 척 부재와 실질적으로 중공 원통형으로 이루어진 작업편 캐리어로 달성될 수 있으며, 클램핑 기구는 척 부재의 주연부를 따라 고르게 분포된 복수개의 클램핑 볼들을 포함하고, 이로써, 작업편 캐리어는 내주면에 위치한 원형 홈을 포함하고, 결과적으로 클램핑 볼들은 원형 홈과 협력한다.
이하에, 본 발명에 따른 장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더 설명하기로 한다.
도면에서 일실시예로서 도시된 기계 도구의 작동 영역내의 양호한 한정 위치에서 작업편을 클램핑하기 위한 장치는, 한편으로는 도1 내지 도5에서 도시되고 참조부호 1로 표시된 척 부재와, 다른 한편으로는 도6 내지 도8에서 도시되고 참조 부호 25로 표시된 작업편 캐리어 부재를 포함한다. 척 부재는 기본적으로 가공 공구(도면에서 도시하지 않음)의 작동 영역내에서 고정되도록 되어 있는 한편, 작업편 캐리어 부재(25)는 가공될 작업편을 수용 및 유지하는 역할을 한다. "작업편(work piece)"라는 표현은 상식적으로 이해되어야 하고, 특히, 작업편은 예를 들어 전기 부식 가공 장치용의 전극과 같은, 가공될 공구일 수 있다.
도3 내지 도5에서 상세히 도시된 바와 같이, 척 부재(1)는 필수적으로 3개의 부분들 즉, 베이스부 또는 베이스 요소(2), 중간부(3) 및 헤드부(4)를 포함한다. 도면들에 도시된 실시예에서, 베이스 요소(2)는 중심 구멍(5)이 제공된 원형 디스크 또는 판 부재의 형상을 가지며, 구멍의 목적은 후술하기로 한다. 중간부(3)는 구멍(5)과 동일한 직경을 갖는 중심 구멍(6)을 구비하고, 원통형 또는 튜브형 요소의 형상을 갖는다. 중간부(3)는 스크루(7)들에 의해 베이스 요소(2)에 연결된다. 마지막으로, 헤드부(4)는 역시 구멍(5) 및 구멍(6)과 동일한 직경을 갖는 중심 구멍(4)를 갖는다. 헤드부(4)는 중간부(3)의 외경보다 큰 내경을 갖는 냄비 또는 모자 형상을 갖는다. 헤드부(3)는 한편으로는 스크루(9)에 의해 베이스 요소(2)에 연결되고, 다른 한편으로는 스크루(10)에 의해 중간부(3)에 연결된다. 상술한 다자인에 의해, 매우 단단하고 가요성의 경도를 갖는 척 하우징이 예를 들어 유지보수를 위해 용이하게 해체될 수 있는 것이 실현된다.
헤드부(4)의 내경이 중간부(3)의 외경보다 크다는 사실로 인해, 원형 챔버(11)가 이들 2개의 부분(3, 4)들의 사이에서 생성된다. 원형 챔버(11)는 도면(도3 내지 도5)에서 표시되어 있으나, 상세히 언급하지 않은 적절한 밀봉 요소에 의해 밀봉된다. 이 원형 챔버(11)의 내부에서, 원형 피스톤(12)은 척 부재(1)의 중심축(Z)을 따라 이동될 수 있는 방식으로 수용된다. 원형 피스톤(12)에는 각각 인장 또는 클램핑 스프링(14)을 수용하도록 되어 있고 원주를 따라 고르게 분포된 복수개의 블라인드(blind) 구멍(13)들이 제공된다. 스프링(14)들은 헤드부(4)의 저면에 대해 안착되고 원형 피스톤(12)을 하향 이동하도록 바이어스한다. 더욱이, 원형 피스톤(12)에는 외주연의 홈(15)이 제공된다. 홈(15)의 하부 측벽은 외부로 하향 경사져있다. 홈(15)은 복수개의 클램핑 볼 부재(18)를 부분적으로 수용하는 역할을 한다.
원형 피스톤(12)의 아래에는, 베이스 요소(2)에 제공된 연결 보어(17)와 연통하는 중공의 원형 챔버(16)가 제공된다. 이러한 연결 보어(17)에 의해, 원형 챔버(16)는 원형 피스톤(12)에 작용하는 압축 공기로 채워질 수 있고, 스프링(14)의 압력에 저항하여 피스톤을 상향 이동시킨다.
헤드부(4)에는 클램핑 볼 부재(18)들의 직경과 기본적으로 일치하는 직경을 가지며 이 클램핑 볼 부재(18)들을 수용하는 역할을 하는 복수개의 방사상 연장 보어(19)들이 제공된다. 이 보어(19)들의 높이 레벨과 상기 주연부의 홈(15)의 높이 레벨은 원형 챔버(16) 내의 압축 공기의 영향하에 스프링(14)의 힘에 저항하여, 원형 피스톤(12)이 상단 위치로 이동할 경우, 보어(19)들 안으로 삽입된 클램핑 볼 부재(18)들이 주연부의 홈(15)으로 들어갈 수 있는 관계에 있다. 이로써, 클램핑 볼(18)들은 더 이상 헤드부(4)의 외측 주연부보다 위로 상승하지 않는 범위로 주연부의 홈(15)을 통과할 수 있다. 마지막으로, 헤드부(4)에는 외측 주변의 견부(20)가 제공된다. 견부(20)의 상부면으로는 밀봉 부재(21)가 삽입된다.
헤드부(4)의 상부면(24)에는 기본적으로 프리즘 형상이고 헤드부(4)의 상부면(24)의 엣지 영역을 따라 고르게 분포되어 위치된 4개의 돌출된 중심 조정 핀(22)들이 제공된다. 2개의 대향 중심 조정 핀(22)들이 X 축의 연장을 한정하는 한편, 나머지 2개의 대향 중심 조정 핀(22)들이 X 축에 대해 직각인 Y 축의 연장을 한정한다. X 축과 Y 축의 교차점은 X 축과 Y 축의 양축에 직각인 Z 축(도3 내지 도5)을 한정한다. 후술하는 바와 같이, 중심 조정 핀(22)들의 적어도 2개의 주연의 대향 측면들은 Z 축에 대해 약간 경사져 있다.
더욱이, 헤드부(4)의 상부면(24)에는 4개의 평면부(23)들이 제공되고, 이들은 각각 본 실시예에서 2개의 인접한 중심 조정 핀(22)들의 사이에서 방사상으로 연장한다. 평면부(23)들은 헤드부(4)의 상부면(24)보다 약간 위로 상승한다. 이 평면부(23)들은 후술하는 바와 같이 Z 기준으로서 역할을 한다.
작업편 캐리어(25)의 디자인이 도6 내지 도8에서 도시되어 있다. 도6 내지 도8에서 상세히 도시된 바와 같이, 단일 부품 작업편 캐리어(25)는 환형의 상단부(27)뿐만 아니라 기본적으로 원통 또는 튜브의 형상을 갖는 주연부(26)를 포함한다. 주연부(26)의 내경은 당연히 작업편 캐리어(25)가 척 부재(1)상에 놓여질 수 있도록 간극을 갖는 상태로 척 부재(10)의 헤드부(4)의 외경에 대응한다.
작업편 캐리어(25)의 주연부(26)의 내벽에는 원형 홈(28)이 제공되고, 원형 홈(28)의 2개의 측벽은 도시된 바와 같이 주연부(26)의 내부를 향하는 방향으로 서로 원추형으로 이격하여 연장한다. 다시 말하면, 원형 홈(28)은 기본적으로 V 자형의 단면을 갖는다. 원형 홈(28)의 축방향 위치, 즉 Z 축 기준의 높이 레벨은 도8에 개략적으로 도시한 바와 같이, 작업편 캐리어가 척 부재(1)에 느슨하게 놓일 경우 클램핑 볼(18)이 홈(28)을 통과할 수 있도록 한정된다. 이러한 상태에서, 클램핑 볼(18)은 원형 홈(28)의 축방향으로 연장하는 대칭면 S-S에 대해 축선방향으로 약간 하향 오프셋된다. 다시 말하면, 작업편 캐리어(25)가 척 부재(1)상에 느슨하게 놓일 경우, 원형 홈(28)의 상기 대칭면 S-S는 척 부재(1)의 중간부(3)의 보어(19) 안으로 삽입되는 볼(18)들의 중심보다 약간 위에 위치한다.
작업편 캐리어(25)의 상부(27)에는 주연부(26)의 내부를 향하여 돌출하는 환형의 견부(29)가 제공된다. 이 견부(29)의 평균 직경은 기본적으로 척 부재(1)의 헤드부(4)상에 제공된 4개의 중심 조정 핀(22)들이 위치하는 원의 직경과 대응한다. 작업편 캐리어(25)의 주연부(26)의 내부를 향해 돌출한 견부(29)의 정면은 매끄러운 평면이고, 작업편 캐리어(25)의 Z 기준으로 역할한다. 견부(29)는 척 부재(1)의 헤드부(4)의 상단면(24)상에 제공된 상기 평면부(23)들과 협력하도록 되어 있다. 더욱이, 상기 정면에는 정면의 주연부를 따라 고르게 분포된 4개의 요홈(30)들이 제공된다. 이들 요홈들의 정확한 디자인은 후술하기로 한다. 여하튼, 이 4개의 요홈(30)들은 척 부재(1)의 헤드부(4)의 상단면(24)상에 제공된 상기 4개의 대응 핀(22)들과 협력하도록 되어 있다.
본 예에서는 서로 협력하는 4개의 중심 조정 핀(22)들과 4개의 요홈(30)들이 도시 및 기재되어 있지만, 이는 각도 배향과 관련해서 뿐만 아니라 X 및 Y 방향으로의 척 부재(1)와 관련하여 작업편 캐리어(25)의 위치 설정을 보장하기 위해 허쓰(Hirth) 연동기의 수학적 부분 집합인 3개, 6개, 8개 또는 다수의 중심 조정 핀(22)들과 요홈(30)들이 제공될 수 있다.
도9는 중심 조정 요홈(30)과 중심 조정 핀(22)을 확대하여 도시한 부분 단면도이다. 요홈(30)은 2개의 스테이지 홈으로서 설계되고 2개의 견부(31a, 31b)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 중심 조정 핀(22)들은 중심 조정 핀(22)들의 적어도 2개의 주연에서의 대향 측면이 Z 축에 대해 약간 경사진 사실에 의해 약간 원추형이다. 실제로, 경사각은 3。 내지 9。의 범위에 있을 수 있다. 요홈(30)의 내부를 향해 돌출한 견부(31a, 31b)의 엣지(32a, 32b)는 각도 배향과 관련해서 뿐만 아니라 X 및 Y 방향으로 척 부재(1)에 대한 작업편 캐리어(25)의 위치를 한정하는 기능을 갖는다. 따라서, 이들 엣지(32a, 32b) 사이의 거리는 작업편 캐리어(25)가 척 부재(10)에 견고하게 클램핑될 때 핀(22)의 2개의 대향 측면의 접촉점들 또는 선들의 사이에서 측정된, 요홈(30)과 결합하는 중심 조정 핀(22)의 폭보다 약간 작다. 작업편 캐리어(25) 및 척 부재(1)의 상호 크기는 다음의 결과에 따라 선택된다.
작업편 캐리어(25)가 척 부재(1)에 느슨하게 배치될 경우, 중심 조정 핀(22)들은 대응하는 중심 조정 요홈(30)들과 결합함으로써, 중심 조정 핀(22)들의 측면(22a)들은 견부(31a, 31b)들의 엣지(32a, 32b)들에 각각 선 접촉하게 된다. 이와 관련하여, 캐리어(25)의 Z 기준으로서 역할하는, 작업편 캐리어(25)의 견부(29)의 평면 단부면은 상단면보다 약간 높고 척 부재(1)의 Z 기준으로 역할하는, 척 부재의 헤드부(4)에 제공된 평면부(23)에 대해 아직 인접하지 않는다. 오히려, 이러한 상태에서, 견부(29)의 단부면과 평면부(23)의 표면의 사이에 수 백분의 일 밀리미터의 폭을 갖는 간극이 있다. 한편 이러한 사실은 중요하며, 각도 배향과 관련해서 뿐만 아니라 X 및 Y 방향으로 척 부재(1)에 대한 작업편 캐리어(25)의 위치가 최종적으로 설정된다.
상술한 바와 같이, 작업편 캐리어(25)의 원형 홈(28)의 축방향 위치는, 작업편 캐리어(25)가 척 부재(1)상에 느슨하게 배치될 경우, 척 부재(1)의 클램핑 볼(18)들이 홈(28)을 통과할 수 있는 방식으로 위치하며, 원형 홈(28)의 대칭면 S-S은 척 부재(1)의 중간부(3)의 방사상의 연장 보어(19) 안에 삽입되는 클램핑 볼(18)들의 중심보다 약간 위에 위치한다. 한편으로는, 작업편 캐리어(25)를 척 부재(1)상에 느슨하게 배치할 수 있도록 하기 위해, 척 부재(1)의 클램핑 볼(18)들은 후퇴된 위치에 있어야 한다. 이는 압축 공기를 원형 피스톤(12)의 아래의 원형 챔버(16) 안에 주입하고, 그 결과 원형 피스톤(12)이 스프링(14)들의 압력에 대항하여 상향 이동됨으로 달성된다(도3 내지 도5). 따라서, 원형 피스톤(12)에 제공된 주연부 홈(15)은 클램핑 볼(18)과 정렬되는 위치로 이동하여, 클램핑 볼들은 홈(15)을 통과할 수 있고 척 부재(1)의 중간부(3)의 표면보다 위로 상승하지 않는다.
일단 작업편 캐리어(25)가 척 부재(1)상에 느슨하게 배치되고, 최종적으로는 각도 배향과 관련해서 뿐만 아니라 X 및 Y 방향에 관련하여 위치조정되면, 원형 챔버(16)내의 과도 압력이 제거되고 그 결과 원형 피스톤(12)은 스프링(14)들에 의해 가해진 힘의 영향하에 하향 이동된다. 따라서, 클램핑 볼(18)들은 작업편 캐리어(25)의 원형 홈(28) 안으로 가압된다. 클램핑 볼(18)들과 원형 홈(28)의 사이에 상술한 약간의 비대칭 안착 위치와, 단면도에 도시된 바와 같이 원형 홈(28)의 V 자형 설계로 인해, 작업편 캐리어(25)는 기본적으로 2000 내지 3000 뉴우톤 범위의 힘으로 척 부재(1)에 대해 당겨진다. Z 방향으로 작용하는 이러한 클램핑력의 영향하에서, 견부(31a, 31b)들은 특히 작업편 캐리어(25)의 견부(29)의 단부면이 척 부재(1)의 헤드부(4)보다 약간 높아진 표면부(23)에 닿는 범위까지 엣지(32a, 32b)의 영역에서 각각 탄성 변형된다. 결과적으로, 작업편 캐리어(25)는 Z 방향으로도 척 부재(1)에 대해 정확하게 위치 조정된다.
이러한 설명으로부터, Z 방향과 평행하게 작용하는 클램핑력은, 특히 본 실시예에서는, 척 부재(1)의 중간부(3)의 주연부를 따라 고르게 분포된 12개의 위치에서, 척 부재(1)에 대해 작업편 캐리어를 클램핑하도록 클램핑 볼(18)들에 의해 작업편 캐리어(25)로 전달되는 것이 명백하다. 다시 말하면, 작업편 캐리어(25)에 작용하는 전체 클램핑력은 12개의 클램핑 볼(18)들 중의 하나에 의해 각각 전달된 12개의 개별적인 클램핑력 성분들을 합한 것이다. 이로써, 이들 클램핑력 성분들의 운동선은 중심 조정 핀(22), 요홈(30) 및 견부(29)의 단부면의 정확한 위치에 의존할 뿐만 아니라 척 부재(1) 및 작업편 캐리어(25)의 선택된 크기에 의존하여, 이들 요소(22, 30, 29)를 통하여, 즉 이들 요소와 교차거나 바람직하게는 약간 외측에서 이들 요소들에 바로 인접하여 진행하는 원통형 냅(nappe)(MF)상에 위치한다(도2 내지 도5 및 도8). 이로써, 정말로 요구되는 위치에 정확하게 클램핑력이 작용하고, 그 결과, 종래 기술의 작업편 캐리어들에 존재하는 번형 응력이 각각 급격하게 감소되고 완전히 회피되는 것이 보장된다. 더욱이, 작업편의 가공 중에 발생하는 경사 모멘트는 중심 클램핑 장치를 갖는 종래 기술의 작업편 캐리어의 경우에서보다 더 양호하게 흡수된다.
원형 피스톤(12)은 압축 공기 대신에 수압으로도 작동될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
작업편 캐리어(25)의 요홈(30)의 최종 성형은 바람직하게는 예를 들어 스탬핑과 같은 소성 변형에 의해 수행된다. 이로써, 연속 생산에서조차 고도의 정확도가 달성될 수 있다. 약간 경사진 측면을 갖는 덩어리인 중심 조정 핀(22)들은 요홈(30)과 협력하여 매우 큰 토크가 전달될 수 있는 것을 보장한다.
클램핑된 상태에서 시스템 척 부재/작업편 캐리어의 안정성 및 강성에는 X, Y, Z 방향 및 각도 방향으로의 중심 조정 요소를 포함하여 작업편 캐리어가 단일품의 구성으로 이루어지는 환경이 기여한다. 작업편 캐리어(25)의 기본적으로 냄비 또는 모자 형상에 의하여, 시스템 작동시 척 부재(1)의 필수 부품 및 요소가 감싸여짐으로써, 특히, 중심 조정 요소(22, 23, 30)들이 오염으로부터 잘 보호된다. 이러한 보호는 작업편 캐리어(25)의 주연부(26)의 하부 단부면이 안착하는, 견부(20)의 상단측에 위치한 밀봉 부재(21)(도3 내지 도5와 비교)의 공급에 의해 더욱 개선된다. 작업편 캐리어(25)의 통상적인 환형 디자인과 관련하여 베이스 요소(2), 중간부(3) 및 헤드부(4) 각각에서 중심 구멍(5, 6, 8)들 각각의 제공은 긴 작업편을 클램핑하고 가공할 수 있다. 예를 들면, 터빈 로터들의 터빈 블레이드들은 터빈 블레이드들의 소위 "전나무(fir tree)"를 가공하도록 상기 구멍들에 수용될 수 있다.
본 발명에 따른 클램핑 시스템의 상기 중심 개구를 갖추지 않을 수 있는 경우, 작업편 캐리어에 가해진 클램핑력을 더욱 증가하도록 부가적인 중심 클램핑 기구를 제공하거나, 나아가서 예를 들어 소형의 작업편을 클램핑하기 위해 종래 기술에서 알려진 개별 클램핑 시스템을 제공할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 따르면, 반복 클램핑의 경우에서, 척 부재에 대한 작업편 캐리어의 위치 조정과 관련하여 매우 높은 정밀도를 유지함으로써, 작업편 캐리어 및 이에 관한 작업편이 척 부재에 대해 이동하는 위험성을 동시에 피하면서, 척 부재에 클램핑된 작업편 캐리어 및 이에 의해 가공될 작업편이 경사 모멘트 및 토크력에 대해 기본적으로 증가된 저항성을 갖는 기계 도구의 작동 영역내에 양호하게 한정된 위치에서 작업편을 클램핑할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기계 도구의 작동 영역내의 잘 한정된 위치에서 작업편을 클램핑하고, 기계도구의 작동 영역내에 고정되도록 구성된 척 수단과, 상기 척 수단에 고정되고 클램핑되도록 구성된 작업편 캐리어 수단과, 상기 척 수단에 상기 작업편 캐리어 수단을 클램핑하고 해제 상태로부터 클램핑 상태로 또는 역으로 절환되도록 구성된 클램핑 수단을 포함하고, 상기 척 수단은 제1 위치 조정 수단을 포함하고, 상기 작업편 캐리어 수단은 제2 위치 조정 수단으로 포함하고, 상기 제1 및 제2 위치 조정 수단은 각도 배향과 관련해서 뿐만 아니라 서로 직각으로 진행하는 3개의 각 좌표축을 따라 상기 척 수단에 대해 상기 작업편 캐리어 수단의 위치를 한정하기 위해 협력하도록 되어 있고, 상기 클램핑 수단이 상기 한정된 위치를 유지하기 위해 상기 클램핑 상태로 전환되면, 상기 클램핑 수단은 상기 작업편 캐리어 수단을 상기 척 수단에 고정하는 장치에 있어서,
    상기 클램핑 수단은 선형 경로를 따르는 운동 방향을 각각 갖는 복수개의 클램핑 장치 수단을 포함하고, 상기 각각의 선형 경로는 상기 제1 및 제2 위치 조정 수단을 교차하는 가상의 원통형 냅상에 또는 상기 냅에 이웃하여 위치하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클램핑 장치 수단의 상기 운동 방향은 상기 제1 및 제2 위치 조정 수단을 교차하는 상기 원통형 냅의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 척 수단은 원통형이고, 상기 작업편 캐리어 수단은 중공 원통형인 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 클램핑 장치 수단은 상기 척 수단의 주연부를 따라 고르게 분포된 복수개의 클램핑 볼 수단을 포함하고, 상기 작업편 캐리어 수단은 그 내주면에 위치한 원형 홈 수단을 포함하고, 상기 클램핑 볼 수단은 상기 원형 홈 수단과 맞물리는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 척 수단은 원형 챔버 수단을 포함하고, 상기 클램핑 수단은 스프링 수단에 의해 바이어스되고 상기 원형 챔버 수단에 축방향으로 이동가능하게 장착되는 원형 피스톤 수단을 포함하고, 상기 클램핑 볼 수단은 상기 원형 피스톤 수단에 대해 안착되고, 상기 원형 피스톤이 축방향으로 이동되면, 상기 원형 피스톤 수단은 상기 작업편 캐리어 수단에 제공된 상기 원형 홈 수단 안으로 상기 클램핑 볼 수단을 가압하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 원형 피스톤 수단은 작동 위치로부터 공기압 또는 수압으로 이동되도록 되어 있고, 상기 작동 위치에서 상기 피스톤 수단은 상기 스프링 수단에 의해 바이어스되고, 상기 클램핑 볼 수단이 해제되는 안착 위치로, 상기 작업편 캐리어 수단에 제공된 상기 원형 홈 수단 안으로 상기 클램핑 볼 수단을 가압하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 원형 피스톤 수단은 주연부 홈 수단을 포함하고, 상기 주연부 홈 수단은 상기 원형 피스톤 수단이 안착 위치에 있을 때 상기 클램핑 볼 수단이 상기 작업편 캐리어 수단에 제공된 상기 원형 홈 수단을 통과하도록 위치된 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 클램핑 볼 수단은 상기 척 부재에 제공되고 그 주연부를 따라 고르게 분포된 방사상의 연장 보어들에 수용되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 클램핑 장치 수단은 12개의 클램핑 볼 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 작업편 캐리어 수단에 제공된 상기 원형 홈 수단은 V 자형의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  11. 제4항에 있어서, 상기 클램핑 볼 수단은 상기 척 부재에 제공되고 그 주연부를 따라 고르게 분포된 방사상의 연장 보어들에 수용되고, 상기 작업편 캐리어 수단에 제공된 상기 원형 홈 수단의 축방향 위치는 상기 작업편 캐리어 수단이 상기 척 수단상에 느슨하게 놓여질 때 상기 클램핑 볼 수단이 상기 작업편 캐리어 수단에 제공된 상기 원형 홈 수단을 통과할 수 있도록 한정되며, 상기 작업편 캐리어 수단에 제공된 상기 원형 홈 수단의 대칭면이 상기 방사상의 연장 보어들로 삽입되는 상기 클램핑 볼 수단의 중심보다 약간 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 척 수단은 원통형이고, 상기 작업편 캐리어 수단은 환형 플레이트 부재에 의해 일단부가 덮여있는 중공 실린더의 형상을 가짐으로써, 상기 장치가 클램핑된 위치에 있으면 상기 척 수단은 상기 작업편 캐리어 수단에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 척 수단 및 상기 작업편 캐리어 수단은 모두 긴 작업편을 수용하기 위한 중심 구멍 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
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