KR100994858B1 - 전기 개폐 유닛을 구비한 과하중 보호 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과하중 보호 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조작 장치에 고정될 수 있도록 구성된 하우징(2), 이 하우징에 이동 가능하게 장착되는 공구 고정용 공구 홀더(3), 매체에 의해 하중을 인가받을 수 있는 펌프 플런저를 겸비하는 플런저 어셈블리로서 고안되어 상기 하우징 및 상기 공구 홀더 사이에서 예압력을 생성하기 위한 예압 수단(4) 그리고 상기 하우징 및 상기 공구 홀더 사이의 상대 운동에 의해 작동하는 개폐 수단(5)을 포함하는 상기 과하중 보호 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 상기 개폐 수단으이 적어도 하나의 전기 전도성 개폐 표면(6)과 이 개폐 표면(6)과 전기적으로 접촉될 수 있는 적어도 하나의 전기 전도성 접촉 부재(7)를 포함하되, 상기 개폐 표면(6) 및 상기 접촉 부재(7)는, 상기 공구 홀더 및 상기 하우징에 있어 상호 간에 향해 있는 그들의 표면 구간들(8)에 제공되며, 그리고 상기 접촉 부재(7)는 상기 개폐 표면(6)에 대향하여 상기 펌프 플런저를 적어도 구간에 따라 밀봉하는 밀봉 부재로서 실시되는 것을 특징으로 한다.

과하중 보호, 펌프 플런저, 개폐 수단, 전도성 접촉 부재

Description

전기 개폐 유닛을 구비한 과하중 보호 장치{OVERLOAD PROTECTION DEVICE COMPRISING AN ELECTRIC SWITCHING UNIT}

본 발명은 과하중 보호 장치에 관한 것으로서, 조작 장치에 고정될 수 있도록 구성된 하우징, 상기 하우징에 이동 가능하게 장착되는 공구 고정용 공구 홀더, 하우징과 공구 홀더 사이에서 예압력(pretensioning force)을 형성할 수 있도록 고안된 예압 수단(pretensioning device) 및 하우징과 공구 홀더 사이의 상대 운동에 의해 작동하는 개폐 수단을 포함하는 상기 과하중 보호 장치에 관한 것이다.

과하중 보호 장치들은, 예컨대 축 혹은 경로가 제어되는 산업용 로봇의 외부 동력으로 작동되는 조작 장치에서 조작 장치와 이 조작 장치의 주변에 위치하는 대상들 사이의 운동 범주에서 충돌이 발생할 시에 손상을 회피하기 위해 이용되는 것이며, 이러한 과하중 보호 장치들은 종래 기술로부터 공지되었다. 이를 위해, 과하중 보호 장치는 조작 장치에, 예컨대 로봇 팔의 수납 플랜지에 고정될 수 있는 하우징을 포함한다. 하우징에는 예컨대 공구 플랜지 형태의 공구 홀더가 제공되며, 이 공구 홀더는, 예컨대 포착 장치, 가공 장치, 측정 장치와 같은 조작 공구들을 수납할 수 있도록 구성된다. 이와 관련하여 공구 홀더는 하우징과 이동 가능하게 연결되며, 그럼으로써 하우징과 공구 홀더 사이의 상대 운동이 특히 공구 홀더의 편향의 형태로 가능하게 된다. 이때, 선형 상대 운동 및/또는 회전 상대 운동은 공구 홀더에 장착된 조작 공구의 적용 범위에 따라 제공될 수 있다. 상대 운동은 하우징과 이 하우징에 장착되는 공구 홀더의 구조적 조건에 의해 제한될 수 있다. 바람직하지 못한 상대 운동을 억제하기 위해, 하우징과 공구 홀더 사이에서 예압력을 인가하는 예압 수단이 장착되며, 그럼으로써 상대 운동은 예압력을 극복할 시에 비로소 개시될 수 있다. 그로 인해 대상과 조작 공구의 충돌 시에 우선적으로 오로지 예압력의 크기에 의해 지정된 충돌력만이 발생한다. 경우에 따라 하우징과 공구 홀더 사이에 개폐 수단이 제공되고, 하우징과 공구 홀더 사이의 상대 운동의 가용한 이동 유격이 충분하게 제공되어 조작 장치에 의해 실행되는 운동을 완전하게 차단할 수 있도록 한다. 이 개폐 수단은 하우징에 대향하여 공구 홀더가 최소 편향할 시에 개폐 신호를 생성하며, 이 개폐 신호는, 조작 장치의 운동을 정지하고 경우에 따라서는 그 반대되는 방향으로 전환하기 위해, 조작 장치의 제어 장치로 전송될 수 있다.

과하중 보호 장치의 공지된 일 실시예는 통상의 카탈로그 자료로 설명된 본 출원인의 모델 OPS 80이다. 이 OPS 80은 산업용 로봇에 조립하기 위한 고정 보어들을 구비한 원통형 하우징을 포함한다. 원통형 하우징에는 마찬가지로 원통형으로 이루어진 공구 홀더가 장착된다. 이 공구 홀더는 선형으로 변위 가능하면서도 회전 가능하게 고정된다. 공구 홀더는 펌프 플런저를 통해, 혹은 스프링 수단을 통해 예압력을 인가받을 수 있으며, 그에 따라 구조적으로 제한된 토크 또는 그에 대응하는 힘의 전달을 가능케 하는데, 이는 공구 홀더에 장착된 공구를 활용하기 위해 필요하다. 하우징에 있어 공구 홀더로 향해 있는 하우징 선단면에는 각각 120도만큼 오프셋 되어 배치된 근접 스위치들이 배치되는데, 이들 근접 스위치들은, 하우징에 대해 공구 홀더가 충돌하고 그로 인해 근접하는 경우에, 개폐 신호를 야기할 수 있으며, 그에 따라 조작 장치의 운동을 정지시킬 수 있다. US 4,717,003으로부터는 예압력을 생성하기 위해 스프링 부재를 포함하는 과하중 보호 장치가 공지되었다. 이와 관련하여, 센서들을 통해 하우징과 공구 플레이트 사이의 간격이 측정된다. 만일 사전 지정된 간격이 초과된다면, 신호가 출력된다.

DD 252 512 A3으로부터는 충돌 보호부를 겸비하고 기본 하우징을 포함하는 어댑터가 공지되었다. 기본 하우징 내에는 박막(membrane)을 이용하여 밀봉되는 압력 용적부가 배치된다. 고정 수단들로부터 플랜지를 분리하면, 센서를 통해 신호가 송출된다.

본 발명의 목적은 최초에 언급한 종류의 과하중 보호 장치에 있어서, 간소화된 구조적 구성 및 개선된 가변성을 가능케 하는 상기 과하중 보호 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 개폐 수단을 통해 달성된다.

그에 따라, 하우징 및 공구 홀더에 있어 상호 간에 향해 있는 그들의 표면 구간들 사이에 직접적인 전기적 결합이 야기될 수 있으며, 그럼으로써 개폐 수단은 종래 기술과 비교하여 대폭 간소화될 수 있다. 한편 개폐 표면은 하우징 또는 공구 홀더에 할당될 수 있으며, 접촉 부재는 항시 그에 상응하게 맞은편에 위치하는 표면 구간에 제공된다. 충돌 시에 하우징과 공구 홀더 사이의 상대 운동에 의해, 표면 구간들이 상호로부터 이격되면 곧바로 개폐 표면과 접촉 부재 사이의 전기적 접촉이 차단되며, 그럼으로써 개폐 신호가 야기될 수 있다.

본 발명에 따른 예압 수단은 플런저 어셈블리로서 이루어지고, 매체가 유입될 수 있도록 형성된다. 이때, 하우징은 실린더를 형성하되, 이 실린더 내에는 플런저 어셈블리로 이루어진 예압 수단이 이동 가능하게 배치되며, 그리고 그 실린더 내부로는 액체 매체 및/또는 기체 매체가 유입될 수 있다. 매체를 통해, 실린더 내부에는 압력이 형성될 수 있으며, 그리고 이 압력은 예압을 위해 플런저 어셈블리로 안내되고, 플런저는 특히 직접적으로 공구 홀더와 연결되며, 그럼으로써 매체의 압력에 의해 공구 홀더를 위한 가변식 예압력이 실현될 수 있게 된다.

이와 관련하여, 공구 홀더는 펌프 플런저를 통해 예압력을 인가받을 수 있되, 접촉 부재는 펌프 플런저를 밀봉하는 밀봉 부재로서 형성된다. 그럼으로써 과하중 보호 장치의 적용 영역에 대한 예압력이 작용될 수 있다. 만일 예를 들어 특히 민감한 공구가 공구 홀더에 장착되면, 거의 낮은 충돌력에도 과하중 보호 장치의 작동을 보장하기 위해, 펌프 플런저에 낮은 압력을 인가함으로써 낮은 예압력을 제공할 수 있다. 압력 플런저를 밀봉하는 밀봉 부재로서 접촉 부재를 형성함으로써, 추가의 밀봉은 배제될 수 있으며, 그럼으로써 과하중 보호 장치의 구조적인 간소화가 제공된다. 바람직한 실시예에 따라, 공구 홀더의 편향 시에 펌프 플런저를 위한 밀봉 작용이 중단될 수 있도록 펌프 플런저를 위한 접촉 부재의 밀봉 작용이 설계된다. 그럼으로써 특히 과하중 보호 장치의 자발적인 반응이 실현될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접촉 부재는 탄성의 전도성 재료로 제조된다. 탄성의 전도성 재료에 의해, 개폐 표면에 대한 신뢰성이 있는 전기적 접촉이 보장되는데, 왜냐하면 전도성 재료는 표면 구간들의 기계적 관용성(tolerance)을 보상하기 때문이다. 탄성의 전도성 재료로서는 특히 구리 베릴륨, 니켈-티탄늄 합금 혹은 스프링 강과 같은 탄성 재료가 이용된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따른 접촉 부재는 전도성 탄성 중합체 재료로 구성되며, 이 전도성 탄성 중합체 재료는 특히 고온 및/또는 강한 진동과 같이 악화된 주변 조건에서 높은 장시간 안정성을 갖는다. 전도성 탄성 중합체 재료로서는 특히 실리콘, 페르부난 혹은 바이톤과 같이 금속, 흑연 혹은 카본블랙이 충진되거나 코팅된 재료가 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 접촉 부재는 개폐 표면과 접촉한 상태에서 예압력에 의해 탄성적으로 변형되면서 평평하게 개폐 표면상에 안착된다. 접촉 부재의 탄성적 변형 및 평평한 안착을 통해, 개폐 표면과의 신뢰성 있는 전기적 접촉이 보장된다. 접촉 부재의 기하 구조적 설계 및 재료 선택에 따라, 접촉 부재의 변형 경로는 예압력에 종속되어 제공될 수 있다. 그로 인해, 하우징과 공구 홀더 사이에서 개폐 신호를 야기하기 위해 필요한 상대 운동에 상당한 영향을 미치는, 개폐 수단의 다양한 개폐 특성들이 야기된다. 강하게 변형될 수 있는 고탄성 접촉 부재는, 큰 변형 경로를 가지며, 그에 따라 하우징과 공구 홀더 사이에서 더욱 큰 상대 운동을 요구하는 반면에, 더욱 강성인 접촉 부재는 짧은 개폐 경로와 그에 따른 자발적 개폐 거동에 대한 작은 변형 경로를 구비하여 제공될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 개폐 수단의 표면 구간들은 주변 영향으로부터의 보호를 위해 하우징 및/또는 공구 홀더에 의해 형성된 개폐 영역에 제공된다. 그럼으로써, 개폐 수단의 개폐 거동에 부정적인 영향을 미칠 수도 있는 습기 혹은 오염 입자의 침투뿐만 아니라, 외부의 간섭 영향, 특히 전자기파의 침투는 감소되거나 억제될 수 있다. 그에 따라 개폐 수단의 작동은 바람직하지 못한 주변 조건에서도 장시간 보장될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 개폐 표면은 다수의 전도 표면을 갖는 도체판(conductor plate)으로 이루어진다. 도체판으로 구성함으로써, 개폐 표면은 하우징과 별도로 제조되고, 이어서 하우징 내에 조립되며, 그에 따라 개폐 수단의 요건에 대한 개별적인 적응을 가능케 한다. 개폐 표면에 대한 재료로서, 특히 금속 코팅층을 갖는 섬유 강화 합성수지 적층판, 예컨대 동박판(copper-clad board)이 이용된다. 다수의 전도 표면은, 하우징과 공구 홀더 사이에서 발생하는 상대 운동에 따라 상이한 개폐 기능이 실현될 수 있는 방식으로 개폐 표면상에 배치될 수 있다. 그럼으로써 전도 표면들이 적합하게 배치될 시에 충돌의 순수 식별을 통해, 예컨대 충돌 방향의 식별 역시 실행될 수 있으며, 그럼으로써 조작 장치가 목표하는 반응이 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 표면 구간들은 공구 홀더와 하우징의 상호 작용에 의해 결정되는 작동축에 대해 본질적으로 수직으로 배향된다. 그럼으로써 개폐 수단의 특히 바람직한 개폐 거동이 달성될 수 있는데, 이는 과하중 보호 장치의 운동에 의해 작동축의 방향으로 야기되면서 하우징에 대향하는 공구 홀더의 선형 운동을 초래하는 충돌 시뿐 아니라, 작동축에 대해 수직으로 이루어지면서 하우징에 대향하는 공구 홀더의 경동 운동을 초래하는 운동 시에도, 개폐 수단의 신뢰성 있는 작동이 보장되기 때문이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 전도 표면들은 각각 작동축에 대향하여 원환(circular ring) 모양으로 이루어진다. 그럼으로써, 충돌의 분석이 가능해지며, 이러한 분석은 특히 바람직한 방법으로 조작 장치의 목표하는 반응을 야기할 수 있다. 작동축의 방향으로 충돌이 있을 시에 모든 전도 표면은 본질적으로 동시에 접촉 부재에 대한 전기적 접촉을 상실하여, 고유의 개폐 신호가 야기되는 반면에, 작동축에 대해 수직으로 충돌이 있을 시에는 하우징에 대향하는 공구 홀더의 경동 운동이 야기됨으로써, 전도 표면들 중 오로지 일 부분만이, 더욱 상세하게는 하나의 전도 표면만이 접촉 부재에 대한 접촉을 상실하며, 그로 인해 마찬가지로 고유의 개폐 신호가 생성된다. 특히 바람직한 실시예에 따라, 원환 모양으로 이루어지는 전도 표면들은 120도의 세그먼트 각도를 가지며, 그럼으로써 신뢰성 있는 전기적 접촉과 대부분의 적용에 대한 충분한 분석 간에 바람직한 절충이 실현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 접촉 부재는 링 부재로서 이루어진다. 그럼으로써 접촉 부재의 특히 간단한 구성이 가능케 된다. 이러한 구성은 개폐 표면에 대해서도 균질하면서도 균일한 안착을 동시에 가능케 한다. 이와 관련하여, 링 부재는 원형으로, 타원형으로 혹은 다각형으로 이루어질 수 있으며, 그럼으로써 개폐 표면과의 상호 작용에서 다양한 개폐 특성들이 달성된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라 접촉 부재는 원형으로 구성되고, 작동 축에 대해 동축으로 배치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 접촉 부재는, 공구 홀더에 있어 적어도 구간에 따라 작동축을 중심으로 순환하는 그의 선단측 그루브에 장착된다. 그럼으로써 공구 홀더와 하우징 사이에서 경동 운동이 이루어질 시에도, 접촉 부재의 확실한 고정이 보장되며, 그 외에도 그루브는 접촉 부재의 매우 강력한 변형을 억제한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 접촉 부재는 공구 홀더의 정지 위치에서 도체판의 전도 표면들 사이에 전기적 접촉이 이루어질 수 있도록 제공되며, 대기 전류 흐름(quiescent current flow)의 경우에는 간섭 검출을 할 수 있도록 형성된다. 그럼으로써 간단한 방법으로 개폐 수단의 기능 대기 상태에 대한 모니터링이 실현된다. 개폐 수단는 전기 전압을 공급받되, 전류 흐름이 2~3개 혹은 모든 전도 표면을 통해 개시되는 방식으로, 접촉 부재를 통한 전도 표면들의 접촉이 제공된다. 그에 따라, 공구 홀더가 정지 위치에 위치하는 점에 한해서, 다시 말해 접촉 부재의 변형 경로를 넘어 상대 운동을 야기하는 외부의 힘이 공구 홀더 또는 하우징에 작용하지 않는 점에 한해서, 대기 전류가 흐르며, 이러한 대기 전류는 후방에 배치된 평가 장치에 의해 검출될 수 있다. 이와 같은 대기 전류는 개폐 수단의 적합한 기능을 위해 필요하기는 하지만 그것만으로는 충분하지않다. 만일, 개폐 수단이 상기와 같이 이루어진 상태에서 전압을 공급받을 시에 전류 흐름의 차단이 존재한다고 하면, 기능 불량이 추론될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개폐 수단에서는 직류 혹은 교류 저항이 접촉 부재 및 전도 표면의 상태에 대한 품질 기준으로서 고려된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 대기 전류 흐름을 모니터링하고 간섭 검출을 실행하기 위한 모니터링 수단이 제공된다. 이러한 모니터링 수단은 개폐 수단의 목표되고 개별적으로 부합하는 모니터링을 가능케 한다. 모니터링 수단은 개폐 수단에 휴지 전압(resting voltage)을 공급한다. 이러한 휴지 전압은 일정하거나 맥동하는 직류 전압 혹은 교류 전압으로서 공급될 수 있다. 또한, 상기 모니터링 수단은 휴지 전압을 통해 야기되고 개폐 수단을 관류하는 전류 흐름을 검사한다. 특히 전류 흐름은 전류 세기 혹은 위상 변위와 같은 기준을 고려할 때 사전 지정 가능한 설정값과 상이하다면, 모니터링 수단은 평가 유닛으로 전송될 수 있는 간섭 신호를 생성한다. 모니터링 수단을 통해, 간단한 방법으로 상이한 개폐 수단들의 모듈 호환성이 실현될 수 있는데, 왜냐하면 개폐 수단의 구성과 무관하게, 평가 유닛에 대해 규격화된 인터페이스가 제공될 수 있기 때문이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 대기 전류 흐름을 모니터링하고 간섭을 검출하기 위해 제공되는 모니터링 수단은 이를 위해 필요한 전자 컴포넌트를 포함하여 특히 개폐 수단 내에 통합되며, 그럼으로써 개폐 수단의 완전한 기능 및/또는 상태 모니터링을 실현하기 위해 오로지 하나의 전류 공급장치만이 소요되고/되거나 적어도 하나의 신호 라인이 소요된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 하우징에 대향하는 공구 홀더의 축방향에서 개폐 수단의 개폐 경로는 s < 2mm이고 하우징에 대향하는 공구 홀더의 경동 운동 시에 그 개폐 각도는 α < 10°이거나, 개폐 경로 s < 2mm 또는 개폐 각도 α < 10이다. 그로 인해 개폐 수단의 특히 자발적인 반응이 보장될 수 있으며, 그럼으로써 주변에서 대상들과의 충돌이 있을 시에 손상을 회피하기 위한 조작 장치의 신속한 차단 또는 직접적인 운동 전환이 보장된다. 이때 개폐 수단의 개폐 경로는 본질적으로 접촉 부재의 변형 경로에 의해 결정된다. 개폐 각도를 고려하면, 추가적으로 전도 표면들의 기하 구조적 형상이 중요하게 이용되는데, 왜냐하면, 좁은 각도 영역 상에서 범위 한정되는 전도 표면들이 더욱 적을 경우, 하우징에 대향하는 공구 홀더의 경동 운동 시에 접촉 부재의 신속한 분리가 개시되기 때문이다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 접촉 부재 및/또는 개폐 표면은 탄성적으로 걸림 고정되며, 그럼으로써 개폐 경로 또는 개폐 각도의 확대가 실현될 수 있되, 이러한 점은, 대체로, 우선적으로 손상의 위험이 없는, 연질의 대상들과 충돌이 발생할 수 있을 때에 특히 바람직하다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 예압력에 대한 개폐 경로의 종속성이 부여되는데, 이와 관련하여 예압력과 개폐 경로 사이의 비례 관계뿐만 아니라 반비례 관계도 생각해 볼 수 있다. 예압력에 대한 개폐 경로의 상기한 종속성은 특히 개폐 표면 및/또는 접촉 부재의 유연한 걸림 고정에 의해 실현될 수 있되, 예압력의 상승은 하우징에 대향하는 공구 홀더의 변위와 그에 따른 개폐 경로의 증가를 초래할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 장점 및 특징은 다음에서 도면에 도시된 바람직한 실시예의 설명으로부터 제시된다.

도1은 정지 위치에 있는 과하중 보호 장치를 나타내는 사시도이다.

도2는 도1에 따른 과하중 보호 장치를 위한 개폐 표면을 도시한 사시도이다.

도3은 도1에 따른 과하중 보호 장치를 도시한 개략도이다.

도1 및 도3에 도시된 과하중 보호 장치(1)는, 미도시한 조작 장치, 특히 산업용 로봇에 고정하기 위해 제공되는 하우징(2)과 이 하우징(2)에 장착되어 미도시한 공구, 특히 포착 공구 혹은 가공 공구를 고정하기 위한 공구 홀더(3)를 포함하되, 공구 홀더(3)는 하우징(2)에 이동 가능하게 장착된다. 하우징(2)과 공구 홀더(3) 사이에는 예압 수단(4)이 제공되고, 이 예압 수단(4)은 하우징(2)과 공구 홀더(3) 사이에 예압력을 인가할 수 있도록 형성된다. 특히 조작 장치에 영향을 미칠 수 있도록 하는 전기 개폐 신호를 생성하기 위해, 하우징(2)과 공구 홀더(3) 사이의 상대 운동에 의해 작동하는 개폐 수단(5)이 제공된다. 이 개폐 수단(5)은 적어도 하나의 전기 전도성 개폐 표면(6)과 이 개폐 표면(6)과 전기적으로 접촉될 수 있는 적어도 하나의 전도성 접촉 부재(7)를 포함한다. 개폐 표면(6)과 접촉 부재(7)는 공구 홀더(3) 및 하우징(2)에 있어 상호 간에 향해 있는 그들의 표면 구간들(8a, 8b)에 형성된다.

접촉 부재(7)는, 전기 전도 재료, 특히 전도성 입자로 충진되고 코팅되거나, 충진 또는 코팅되어 전도성을 갖는 탄성 중합체 재료로 제조되며, 그리고 도1 및 도3에 도시한 접촉 상태에서 예압 수단(4)에 의해 인가된 예압력에 의해 개폐 표 면(6)에 밀착되어 탄성적으로 변형된다. 이때, 접촉 부재(7)는 평평하게 개폐 표면(6) 상에 안착되어 과하중 보호 장치의 정지 상태에 상응하는 접촉 상태에서 접촉 부재(7)와 전도 표면들(9) 사이의 안정된 전기 접촉을 보장한다. 이는 도1 및 도2에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 접촉 부재(7)는 공구 홀더(3)의 선단면 순환 그루브(11) 내에 적어도 부분적으로 삽입 장착되며, 그로 인해 사전 정의된 위치에 고정되고, 매우 강한 변형을 통해 과하중로부터 보호된다.

하우징(2)과 공구 홀더(3)는, 개폐 수단(5)의 표면 구간들(8a, 8b)과 접촉 부재(7)를 주변 영향으로부터 보호할 수 있도록 하기 위해, 본질적으로 폐쇄된 개폐 영역(18)을 형성한다. 하우징(2)의 개폐 영역(18)과 공구 홀더(3)에 있어 상기 개폐 영역(18)에 부합하면서 본질적으로 플런저 모양으로 형성된 그 구간은 작동축(10) 방향의 선형 상대 운동을 가능케 하되, 작동축(10)은, 하우징(2) 내에서 본질적으로 원통형인 보어의 중심 종축에, 또는 공구 홀더(3)에 있어 하우징(2) 내에 수납된 그의 플런저 모양 구간의 중심 종축에 상응한다. 개폐 영역(18)은 원통형 압력 챔버로서 이루어지며, 이러한 압력 챔버 내부에는 압력을 갖는 매체, 특히 기체 혹은 액체 매체를 이용한 압력 인가를 통해, 공구 홀더(3)의 플런저 모양 구간 상에, 과부호 보호 장치(1)를 위한 예압력으로서 작용하는 압력이 인가될 수 있다.

하우징(2) 및 공구 홀더(3)의 적합한 실시예에 따라, 하우징(2)과 공구 홀더(3) 사이의 상대 운동으로서, 특히 선형 상대 운동과 중첩될 수 있는 회전 운동이 이루어질 수 있다. 이와 같은 회전 운동은 본질적으로 회전축을 중심으로 개시되며, 이때 회전축은 작동축(10)에 대해 수직으로 위치하는 평면에 배치된다.

본원의 과하중 보호 장치(1)는, 조작 장치의 외부 동력 작동형 브래킷과 조작 장치에 장착될 공구, 특히 포착 혹은 가공 공구 사이에서 미도시한 조작 장치에 조립되며, 그리고 압력 매체 공급 장치, 특히 압축 공기 혹은 유압 매체 공급 장치뿐 아니라 전기 제어 케이블과 연결된다. 조작 장치에 대한 과하중 보호 장치 장착뿐 아니라 과하중 보호 장치에 대한 공구 장착은 나사 체결로 이루어질 수 있되, 조작 장치에 대한 확실한 위치 결정을 위해 과하중 보호 장치(1)에는 맞춤핀들(dowel pins)이 제공된다. 압력 매체 공급 장치를 통해 압력 챔버로서 이루어지는 개폐 영역(18)은 압력 매체를 인가받으며, 그럼으로써 하우징과 공구 홀더의 플런저 모양 구간 사이에 예압력이 발생한다. 그에 따라 예압력은 본원의 과하중 보호 장치(1)의 각각의 작동 상태에 따른 매체 압력의 변화에 의해 변경될 수 있다. 예압력에 의해, 플런저 모양 구간의 그루브(11) 내에서 선단측에 장착되는 접촉 부재(7)는 개폐 표면(6) 상에 압착되고, 탄성적으로 변형되되, 접촉 부재(7)와 개폐 표면의 전도 표면들(9) 사이에 전기적 접촉이 형성되며, 그리고 접촉 부재(7)는 플런저 모양 구간과 개폐 표면(6) 사이에서 밀봉 부재로서 작용한다. 개폐 표면(6)은 도1에 보다 상세하게 도시한 중심결정 핀(19)을 통해, 공구 홀더(3) 내에 제공된 중심결정 원추부(20)에 상대적으로 위치 결정된다. 주변에 대향하는 밀봉은 또한 하우징(2) 내에 제공되는 O-링(21)에 의해 실현되며, 이 O-링(21)은 개폐 표면(6)의 저면과 상호 작용한다. 하우징(2)에 대향하는 공구 홀더(3)의 정지 위치에서, 전기적 전류 흐름은 접촉 부재(7)를 통해 전도 표면들(9) 내에 제공될 수 있되, 모든 전도 표면들(9)에 걸친 전류 흐름의 존재는 개폐 수단(5)의 규정에 따른 기능에 대한 지시자로서 평가될 수 있다. 이를 위해, 미도시한 평가 유닛은 개폐 수단(5)과 연결되어 있되, 상기 평가 유닛은 개폐 수단(5)의 전압 인가를 실현하고, 그로 인해 야기된 대기 전류 흐름을 검출한다.

조작 장치가 운동할 경우에는 공구 홀더(3)에 장착된 공구의 어느 정도의 가속이 과부하 보호 장치(1)를 작동시키지 않도록 하고, 예를 들어 공구 홀더(3)에 장착된 공구가 조작 장치 주변의 대상과 충돌할 경우에 공구 홀더(3)와 하우징(2) 사이의 상대 운동이 야기될 수 있도록, 공구 홀더(3)에 대해 사전 설정 가능한 최소 힘 작용을 요구하는 예압력을 인가한다. 위와 같은 상대 운동이 발생될 경우 충돌 방향에 따라, 힘은 작동축(10)의 방향으로 작용하거나 혹은 적어도 일부분은 작동축(10)에 대해 수직으로 작용한다. 그렇게 함으로써, 도3에 실례에 따라 개략적으로 도시한 개폐 경로(12)에 의해 표현되는 선형 개폐 운동이 개시되거나, 혹은 도3에 실례에 따라 개략적으로 도시한 개폐 각도(13)에 의해 표현되는 공구 홀더(3)의 회전 운동으로서, 하우징(2)에 대향하여 경우에 따라 중첩되는 상기 회전 운동이 개시된다. 하우징(2)과 공구 홀더(3)의 상대 운동에 의해, 도1 및 도3에 도시한 상호 간에 맞은편에 위치하여 상호 간에 향해 있는 표면 구간들(8a, 8b)이 상호로부터 이격되며, 그럼으로써 개폐 표면(6)으로부터 부분적으로 혹은 완전하게 접촉 부재(7)가 분리될 수 있으며, 그로 인해 접촉 부재(7)와 전도 표면들(9) 중 적어도 하나의 전도 표면 사이의 전류 흐름은 차단된다. 그 외에도, 접촉 부재(7)의 분리를 통해, 개폐 표면(6)과의 밀봉 작용 역시 중단되며, 그럼으로써 예압 수단 내에 형성된 내부 압력이 감압되고, 공구 홀더(3)와 하우징(2) 사이에 특히 신 속한 상대 운동이 개시될 수 있는데, 이는 압력이 거의 완전하게 감압되기 때문이다. 전류 흐름의 차단은 평가 유닛에 의해 검출되며, 그리고 예컨대 개폐 신호로서 조작 장치의 제어 장치에 전송될 수 있다. 3개의 원환 모양 전도 표면을 구비하여 개폐 표면을 구성함으로써, 공구 홀더(3)의 회전 운동 시에 접촉 부재(7)는 우선적으로 오로지 일측의 전도 표면(9)으로부터 분리되며, 그에 따른 특성을 나타내는 개폐 신호가 발생된다. 그와 반대로, 작동축의 방향으로 선형 상대 운동이 이루어질 시에, 모든 전도 표면(9)은 본질적으로 접촉 부재(7)에 대한 접촉을 동시에 상실하며, 마찬가지로 그에 따른 특성을 나타내는 또 다른 개폐 신호가 발생된다. 평가 장치는, 상기와 같이 특성을 나타내는 상이한 개폐 신호들을 구분할 수 있으며, 그에 따라 방향 정보를 조작 장치의 제어 장치에 송출할 수 있는 방식으로 형성될 수 있다. 이때, 제어 장치에 송출된 방향 정보에 따른 충돌 방향에 대항하여 조작 장치의 목표되는 복귀 운동이 발생할 수 있다.

개폐 표면(6)은 도2에 더욱 상세하게 도시된 바와 같이 다수의 전도 표면(9)을 구비한 도체판으로서 이루어진다. 도체판은 본질적으로 원환 모양 윤곽을 가지며, 그 표면에는 각각 원환 모양으로 이루어진 3개의 전도 표면(9)을 구비한다. 전도 표면(9) 각각으로부터는 절연 재료에 의해 피복된 도체 경로(14)가 도체판 저면의 접촉 위치(15)로 이어지되, 이 위치에는 미도시한 전기 케이블 연결부 또는 플러그 연결부가 제공될 수 있다. 개폐 표면(6)은 그 외부 윤곽을 고려할 때 하우징(2)에 부합하게 치수화되며, 그리고 중심 보어(16)는 공구 홀더(3)의 관통을 위해 제공되며, 그에 반해 중심결정 보어들(17)은 도체판의 위치 결정을 위해 하우 징(2) 내에 제공되는 도2에 미도시한 맞춤핀과 상호 작용할 수 있도록 형성된다.

Claims (12)

1. 조작 장치에 고정될 수 있도록 제공되는 하우징(2);

   상기 하우징(2)에 이동 가능하게 장착되는 공구 고정용 공구 홀더(3);

   매체를 통해 압력을 인가받을 수 있는 펌프 플런저를 구비한 플런저 어셈블리로 이루어진 상기 하우징(2)과 상기 공구 홀더(3) 사이에서 예압력을 생성하기 위한 예압 수단(4); 및

   상기 하우징(2)과 상기 공구 홀더(3) 사이의 상대 운동에 의해 작동하는 개폐 수단(5);

   을 포함하는 과하중 보호 장치에 있어서,

   상기 개폐 수단(5)은 적어도 하나의 전기 전도성 개폐 표면(6)과 상기 개폐 표면과 전기적으로 접촉될 수 있는 적어도 하나의 전기 전도성 접촉 부재(7)를 포함하되, 상기 개폐 표면(6) 및 상기 접촉 부재(7)는 상기 공구 홀더(3) 및 상기 하우징(2)에 있어 상호 간에 맞은 편에 위치하여 상호 간에 향해 있는 그들의 표면 구간들(8a,8b)에 제공되며, 그리고 상기 접촉 부재(7)는 상기 개폐 표면(6)에 대향하여 상기 펌프 플런저를 적어도 구간에 따라 밀봉하는 밀봉 부재로서 형성되는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
2. 제1항에 있어서,

   상기 접촉 부재(7)는 탄성의 전도성 재료 중에서 전도성 탄성 중합체 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 접촉 부재(7)는 상기 개폐 표면(6)과의 접촉 상태에서 예압력에 의해 탄성적으로 변형되고 평평하게 상기 개폐 표면(6)상에 안착되는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 개폐 수단(5)의 표면 구간들은 주변 영향으로부터의 보호를 위해 상기 하우징(2) 및 상기 공구 홀더(3)나 상기 하우징(2) 또는 상기 공구 홀더(3)에 의해 형성되는 개폐 영역(18) 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 개폐 표면(6)은 다수의 전도 표면(9)을 구비한 도체판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 표면 구간들은 본질적으로 작동축(10)에 대해 수직으로 배향되며, 그리고 상기 작동축(10)은 상기 펌프 플런저의 종축에 상응되는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
7. 제6항에 있어서,

   상기 전도 표면들은 각각 부채꼴 형상으로서 상기 작동축(10)에 대해 120도의 세그먼트 각도로 이루어진 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
8. 제6항에 있어서,

   상기 접촉 부재(7)는 링 밀봉 부재로 이루어지고, 상기 작동축(10)에 대해 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
9. 제6항에 있어서,

   상기 접촉 부재(7)는, 상기 공구 홀더(3)에 있어, 적어도 구간에 따라 상기 작동축(10)을 중심으로 순환하는 그의 선단면 그루브(11) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 접촉 부재(7)는 상기 공구 홀더(3)의 정지 위치에서 도체판의 전도 표면들 사이의 전기적 접촉을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
11. 제10항에 있어서,

    대기 전류 흐름을 모니터링하여 간섭을 검출하기 위한 모니터링 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 과하중 보호 장치(1).
12. 삭제

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