KR100948500B1 - 클램핑 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상기 수용부(3) 둘레의 다수의 캐비티(4) 및 클램핑될 구조 부품을 위한 중앙 수용부(3)를 구비하는, 베이스 요소(2)를 포함하는 클램핑 장치에 관한 것이다. 상기 베이스 요소(2)는 클램핑될 구성 부품이 수용부(3)내로 추진될 수 있도록 캐비티(3)의 영역에서 외부로부터 인가되는 반경방향 압축력(F)에 의해 그러한 방식내에서 탄성 변형되며, 반경방향 압축력의 감소 또는 해제에 의해 클램핑될 구성 부품의 선행 형태로 탄성 복원 변형되어, 클램핑될 구성 부품과의 압착(press connection)을 달성할 수 있다. 본 발명은 캐비티(4)내에 원심력 평형추(5)가 제공되는 것을 특징으로 한다.
클램핑, 평형추

Description

클램핑 장치{CLAMPING DEVICE}
본 발명은 클램핑 대상 부품을 위한 중앙 수용부와 수용부 둘레의 다수의 캐비티를 구비하는 베이스 요소를 구비하고, 베이스 요소는 클램핑 대상 부품이 수용부내로 추진될 수 있도록 외부로부터 캐비티의 영역내로 인가되는 반경방향 압축력에 의해 탄성 변형될 수 있고, 반경방향 압축력을 감소 또는 해제시킴으로써, 클램핑 대상 부품과의 억지 연결이 생성되도록 다시 탄성 변형될 수 있는 클램핑 장치에 관한 것이다.
이 유형의 클램핑 장치는 예로서, DE 198 34 739 C1으로부터 공지되어 있다. 이들 클램핑 장치에서, 베이스 요소는 형태가 다각형이며, 반경방향 압축력을 인가함으로써, 탄성적으로 라운드 형상이 된다. 이때, 힘 적용점 사이에 배치된 베이스 요소의 영역은 수용부가 확장되고 라운드 샤프트가 끼워질 수 있도록 변형된다. 그후, 반경방향 힘이 감소 또는 해제될 때, 변형된 부품은 그 다각형 최초 형상으로 탄성 복원되고, 그래서, 샤프트가 억지 끼워맞춤에 의해 수용체내에 고정된다.
이 공지된 클램핑 장치에서, 유리하게는 반경방향 압축력의 유효 라인이 그들을 중앙 통과 연장하도록 배치되는 캐비티는 베이스요소가 비교적 낮은 힘 소비 로 변형될 수 있게 되는 것을 보증하며, 얇은 벽의 부품의 변형 거동을 갖는 것을 보증하고, 이 베이스 요소는 그렇지 않은 경우에는 두꺼운 벽으로 형성되어야 한다.
이들 유형의 클램핑 장치는 실용적 가치가 있는 것으로 판명되었다. 그러나, 100,000 회전/분을 초과하는 매우 높은 회전 속도에서, 원심력의 영향하에 클램핑 장치는 개방되고 더 이상 신뢰성있는 클램핑이 보증되지 못하는 경향이 있다는 것이 부분적인 단점으로 판명되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 회전 속도에서도 신뢰성있는 클램핑을 보증하는 서두에 언급한 유형의 클램핑(Clamping) 장치를 설계하는 것이다.
이 목적은 캐비티내에 원심력 평형추가 제공되는 본 발명에 따라 충족된다. 본 발명에 따른 클램핑 장치가 회전하는 경우, 원심력 평형추는 그들 사이에 존재하는 영역이 내향 굴곡되고 그래서, 수용부가 폐쇄되는 결과를 유발하는 원심력으로 인해 외향 추진된다. 따라서, 원심력 평형추의 중량 및 크기에 따라, 클램핑력이 확보되거나, 심지어 보강된다. 실험은 본 발명에 따른 클램핑 장치를 사용하여 250,000 회전/분 이상의 회전 속도에서도 신뢰성있는 클램핑이 보증될 수 있다는 것을 나타내었다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 원심력 평형추는 베이스 요소와 일체로 형성되고, 바아 형 연결 영역에 의해 베이스 요소에 캐비티의 외부벽의 영역에서 연결되도록 구성된다. 이 경우, 캐비티의 외부벽의 영역의 베이스 요소와 원주 방향에서 볼 때 캐비티의 대략 중앙의 원심력 평형추 사이에, 즉, 수용부를 개방하도록 반경방향 압축력이 또한 베이스 요소에 인가되는 영역에 바아형 연결 영역을 배치하는 것이 바람직하다.
대안적으로, 별개의 부품으로서 캐비티내에 원심력 평형추를 삽입하는 것이 가능하며, 원심력 추는 바아형 힘 인가 영역이 원심력 평형추와 베이스 요소 사이 에 형성되고, 원심력 평형추와 베이스 요소 사이에 특히 직접 접촉이 존재하도록 설계 및 배열된다. 이 경우 역시 바아형 힘 인가 영역은 원주 방향에서 볼 때 캐비티내의 대략 중앙에 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예의 원심력 평형추를 배치하기 위해서, 예로서 플라스틱 같은 탄성 재료로 원심력 평형추 둘레에 존재하는 캐비티의 영역을 충전하는 것이 유리하다. 이 재료는 원심력 평형화 평형추를 삽입한 이후에 캐비티내에 부어지거나, 또는 사전제조된 배치 보조부로서 제공된다. 또한, 이 유형의 탄성 재료를 사용한 충전은 물론 원심력 평형추가 베이스 요소에 견고히 연결될 때에도 제공될 수 있다.
또한, 베이스 요소를 갖는 힘 인가 영역에 적절한 방식으로 별개의 부품으로서 형성된 원심력 평형추를 연결할 수도 있다.
또한, 캐비티는 적절히 공지된 방식으로 수용부를 개방하도록, 그리고, 특히, 원주방향에서 볼 때 캐비티의 중앙에 배치된 반경방향 컷(cut)에 의해 수용부에 연결되도록 설계될 수 있다. 이 경우, 별개의 클램핑 조오가 컷 사이에서 수용부내에 형성된다.
본 발명의 대안 실시예에 따라서, 캐비티는 적어도 부분적으로, 원심력 평형추로서의 벌크 재료 및/또는 액체로 충전되도록 구성된다. 원심력 평형추는 이 경우 모래의 입자, 강철 볼 또는 예로서, 이들이 보다 쉽게 활주하도록 액체 같은 윤활제로 적절히 습윤되는 그 유사체를 포함하는 분산형 충전물(loose filling)에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에 관하여, 첨부 도면을 참조로 실시예의 예에 대한 하기의 설명 및 종속 청구항을 참조한다.
본 발명에 따른 클램핑 장치가 회전하는 경우, 원심력 평형추는 그들 사이에 존재하는 영역이 내향 굴곡되고 그래서, 수용부가 폐쇄되는 결과를 유발하는 원심력으로 인해 외향 추진된다. 따라서, 원심력 평형추의 중량 및 크기에 따라, 클램핑력이 확보되거나, 심지어 보강된다.
도 1 및 도 2에서, 예로서, 머신툴의 가공 스핀들에 툴을 클램핑하기 위한 척으로서 설계된, 또는, 그러나, 역시 머신툴의 가공 스핀들내로 직접적으로 통합될 수도 있는 본 발명에 따른 클램핑 장치(1)의 실시예가 도시되어 있다. 클램핑 장치(1)는 중앙 수용부(3)가 클램핑 대상 부품을 위해 형성되어 있는 다각형 외형을 갖는 베이스 요소(2)를 포함한다. 수용부(3) 둘레에는 원형 세그먼트 또는 콩팥형 캐비티(4)가 베이스 요소(2)내에 형성되어 있으며, 이는 각각 약 100°의 원주 영역에 걸쳐 연장하고, 예로서, 전기 방전 기계가공 또는 밀링 프로세스에 의해 베이스 요소(2)에 형성된다. 따라서, 바아(2a)는 캐비티(4) 사이에 잔류하며, 그에 의해, 캐비티(4) 외부에 배치된 벽 영역은 캐비티(4) 내부에 배치된 베이스 요소(2)의 벽 영역에 연결된다. 또한, 도 1 및 도 2는 캐비티(4)가 원주방향에서 볼 때, 캐비티(4)내에 대략 중앙에 배치된 반경방향 컷(9)에 의해 수용부(3)에 연결되는 것을 도시하고 있다. 이들 반경방향 컷 사이에는 세 개의 별개의 클램핑 조오(3a, 3b, 3c)가 수용부(3)내에 형성되고, 이들은 각각 캐비티(4)의 반경방향 외 부에 배치된 베이스 요소(2)의 벽 영역에 대해, 캐비티(4) 사이에 배치된 바아(2a)에 의해 연결된다.
본 발명에 따라서, 원심력 평형추(5)는 캐비티내에 제공된다. 이들 원심력 평형추(5)는 캐비티(4)의 형상에 적응되는 윤곽을 가지며, 베이스 영역(2)과 일체로 형성되고, 원주 방향에서 볼 때, 캐비티(4)내의 대략 중앙에 배치된 바아형 연결 영역(6)에 의해 캐비티(4)의 외부벽의 영역내에서 베이스 요소에 연결되어 있다.
예로서, 드릴 또는 밀링 툴의 샤프트 같은 부품이 도 1에 의해 제시된 바와 같이 클램핑 장치(1)에 의해 클램핑될 경우, 반경방향 압축력(F)이 외부로부터 베이스 요소(2)상에 작용하고, 힘 작용점은 힘(F)의 유효 라인이 캐비티(4)의 대략 중앙으로 연장하도록 선택된다. 압축력(F)에 의해, 베이스 요소(2)는 힘 작용점의 영역에서, 그리고, 동시에, 작용점 사이에 배치된 영역, 즉, 캐비티(4) 사이에 형성된 바아(2a)에서 반경방향 내향 가압되며, 이들 클램핑 조오(3a, 3b, 3c)로, 베이스 요소는 외향 탄성 변형되며, 그래서, 수용부(3)는 보다 커지고, 클램핑 대상 부품은 수용부(3)내로 추진될 수 있다.
반경방향 압축력(F)이 이제 감소 또는 해제되는 경우, 베이스 요소(2)의 탄성 복원 변형이 존재하며, 결과적으로, 바아와, 따라서, 수용부(3)의 클램핑 조오(3a, 3b, 3c)가 다시 내향 이동하고, 샤프트에 대항하는 탄성 복원력으로 가압되며, 그에 의해, 억지끼워맞춤이 형성된다.
클램핑 장치(1)가 높은 회전 속도로 회전되는 동작 동안의 경우, 원심력 평 형추(5)는 발생하는 원심력(FF)에 의해 외향 추진된다. 이들 힘(FF)은 바아형 연결 영역(6)을 경유하여 베이스 요소(2)의 잔여부에 인가되며, 그래서, 상기 베이스 요소는 연결 영역(6)에서 외향 추진된다. 수용부의 클램핑 조오(3a, 3b, 3c)와 캐비티(4) 사이에 배치된 영역, 그리고, 또한, 그 사이에 배치된 바아(2a)는 내향 굴곡되고, 그에 의해, 높은 회전 속도에서도 클램핑력이 얻어질 수 있거나, 심지어 추가로 강화될 수 있다.
도 3에서, 도 1 및 도 2에 도시되고 상술된 클램핑 장치(1)의 변형된 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 원심력 평형추(5)는 별개의 부품으로서 형성되고, 캐비티(4)내에 삽입된다. 원심력 평형추(5)는 도 1 및 도 2를 참조로 상술된 클램핑 장치에서와 동일한 방식으로 형성되며, 원주 방향에서 본, 캐비티(4) 대략 중앙에 배치되어 있는 바아형 힘 인가 영역(8)만을 경유하여 캐비티(4)의 외부벽의 영역에서 베이스 요소(2)와 접촉한다. 캐비티내의 원심력 평형추(5)의 견고한 배치를 위해, 원심력 평형추(5) 둘레의 캐비티(4)내의 잔여 공간은 탄성 플라스틱 재료(7)로 충전된다. 이 탄성 플라스틱 재료(7)는 사전 제조, 예로서, 사출 성형된 위치설정 요소일 수 있다.
원심력 평형추(5)로부터의 힘 인가를 베이스 요소(2)로 안내하는 것을 보증하기 위해, 가능한 경우, 힘 인가 영역(8)내에 베이스 요소(2)와 원심력 평형추(5) 사이에 직접 접촉하도록 하는 것이 필수적이다.
또한, 예로서, 그들을 가황함으로써, 베이스 요소(2)상의 힘 인가 영역(8)내 에 원심력 평형추(5)를 고착하는 것도 가능하다.
마지막으로, 도 4에서, 본 발명에 따른 클램핑 장치(1)의 제3 실시예가 도시되어 있으며, 여기서, 원심력 평형추(5)는 모래 입자, 강철 볼 또는 유사체의 분산형 충전물로 형성되며, 이들은 보다 쉽게 활주할 수 있도록 액체로 습윤된다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, 수용부(3)는 폐쇄되도록 설계되며, 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 클램핑 장치(1)와는 달리, 수용부(3)와 캐비티(4) 사이에 연결부는 존재하지 않는다.
도 1은 결합 및/또는 해제 상태의, 본 발명에 따른 클램핑 장치의 제1 실시예.
도 2는 비활성 클램핑 상태의 도 1로부터의 클램핑 장치.
도 3은 클램핑 상태의 본 발명에 따른 클램핑 장치의 제2 실시예.
도 4는 클램핑 상태의 본 발명에 따른 클램핑 장치의 제3 실시예.

Claims (12)

  1. 클램핑 대상 부품을 위한 수용부(3) 및 수용부(3) 둘레로 다수의 캐비티(4)를 구비하는 베이스 요소(2)를 가진 클램핑 장치로서, 상기 베이스 요소(2)는 클램핑 대상 부품이 수용부(3) 내로 추진될 수 있도록 캐비티(3) 영역의 외부로부터 가해지는 반경방향 압축력(F)에 의해 탄성 변형되고, 반경방향 압축력의 감소 또는 해제에 의해 탄성 복원 변형되어 클램핑 대상 부품과 압착(press connection)을 생성할 수 있는 클램핑 장치에 있어서,
    상기 캐비티(4) 내에 원심력 평형추(5)가 제공되고,
    상기 원심력 평형추(5)는 베이스 요소(2)와 일체로 형성되고 바아형 연결 영역(6)에 의해 캐비티(4)의 외부벽의 영역에서 베이스 요소(2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  2. 클램핑 대상 부품을 위한 수용부(3) 및 수용부(3) 둘레로 다수의 캐비티(4)를 구비하는 베이스 요소(2)를 가진 클램핑 장치로서, 상기 베이스 요소(2)는 클램핑 대상 부품이 수용부(3) 내로 추진될 수 있도록 캐비티(3) 영역의 외부로부터 가해지는 반경방향 압축력(F)에 의해 탄성 변형되고, 반경방향 압축력의 감소 또는 해제에 의해 탄성 복원 변형되어 클램핑 대상 부품과 압착(press connection)을 생성할 수 있는 클램핑 장치에 있어서,
    상기 캐비티(4) 내에 원심력 평형추(5)가 제공되고,
    상기 원심력 평형추(5)는 별개의 부품으로서 캐비티(4) 내로 삽입되고 캐비티(4)의 외부벽의 영역에서 원심력 평형추와 베이스 요소(2) 사이에 바아형 힘 인가 영역(8)이 형성되도록 설계 및 배열되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 베이스 요소(2)와 원심력 평형추(5) 사이의 바아형 연결 또는 힘 인가 영역(6, 8)은 원주 방향에서 볼 때, 캐비티(4)의 중앙에 배치되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원심력 평형추(5) 둘레에 배치된 캐비티(4)의 영역은 탄성 재료로 충전되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 캐비티(4)는 수용부(3)로 개방되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  6. 제5항에 있어서, 캐비티(4)는 원주 방향에서 볼 때, 캐비티(4) 중앙에 배치된 반경방향 컷(9)에 의해 수용부(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 캐비티(4)는 원심력 평형추(5)로서 벌크 재료로 액체로, 또는 벌크 재료와 액체로 적어도 부분적으로 충전되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  8. 제7항에 있어서, 원심력 평형추(5)는 충전되는 상기 벌크 재료 또는 액체는 모래 입자 또는 강철 볼을 포함하는 분산형 충전물이고, 상기 분산형 충전물은 윤활제로 습윤되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  9. 제3항에 있어서, 원심력 평형추(5) 둘레에 배치된 캐비티(4)의 영역은 탄성 재료로 충전되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  10. 제3항에 있어서, 캐비티(4)는 수용부(3)로 개방되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  11. 제2항에 있어서, 원심력 평형추(5)와 베이스 요소(2) 사이에 직접 접촉이 존재하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 윤활제는 액체인 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
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