KR102078784B1

KR102078784B1 - 회전 및 병진 이동 가능한 클램핑 실린더

Info

Publication number: KR102078784B1
Application number: KR1020167001732A
Authority: KR
Inventors: 갈 기 르
Original assignee: 블루 솔루션즈
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2020-02-19
Also published as: EP3011189B1; WO2014202728A1; EP3011189A1; JP6375372B2; US10243232B2; HK1217747A1; FR3007497A1; CN105339680B; FR3007497B1; CN105339680A; US20160141708A1; KR20160021297A; CA2914424C; JP2016534287A; ES2636831T3; CA2914424A1

Abstract

본 발명은 몸체(110)와, 몸체의 수용 챔버(112)에 수용되고 기설정된 변위 축선(V)을 따라 몸체에 대해 회전 이동과 병진 이동 가능한 모바일 어셈블리(102)를 포함하는 클램핑 실린더(100)에 관한 것으로, 실린더는 클램핑 위치와 해제 위치 사이에서 모바일 어셈블리를 안내하기 위한 가이드 수단(142; 150)을 포함한다. 가이드 수단은, 롤러의 축선이 본질적으로 변위 축선(V)과 직각이 되도록 실린더의 몸체에 배열된 적어도 하나의 원통형 롤러(150A - 150D)와, 변위 축선을 따라 연장하며 변위 축선에 수직인 평면에 다각형 섹션을 갖는 적어도 하나의 변위 부분(142)을 포함하도록 형성된 모바일 어셈블리의 봉(104)을 포함하며, 상기 섹션은 적어도 하나의 직선 에지를 포함하고, 상기 변위 부분(142)은 상기 섹션이 변위 부분의 적어도 하나의 국소부(143) 상에서 변위 축선에 대해 본질적으로 나선형의 안내를 추종하도록 형성되며, 봉(104)과 롤러(150A - 150D)들은 하나의 롤러가 다각형 섹션의 각 측면들의 맞은편에 배열되도록 위치한다.

Description

회전 및 병진 이동 가능한 클램핑 실린더{ROTOLINEAR CLAMPING CYLINDER}

본 발명은 서포트에 요소를 클램핑 하기 위한, 회전 및 병진 이동 가능한(rotolinear) 클램핑 실린더에 관한 것이다.

클램핑 실린더는 일반적으로 수직의 봉과, 봉의 상단부에 배치되며 봉과 일체형인 수평의 암을 구비한 L자형 모바일 어셈블리(mobile assembly)를 포함한다. 봉은 몸체 내에 위치하며 상기 몸체에 대해 병진 및 회전 이동할 수 있고, 모바일 어셈블리는 수평 서포트에 대한 적어도 두 위치, 특히 서포트에 요소를 클램핑 하도록 암이 제1 높이에서 실린더에 인접한 서포트 위에 위치하는 클램핑 위치와, 제1 높이보다 높은 제2 높이에서 암의 단부가 서포트로부터 거리를 두고 위치하는 해제 위치를 상정할 수 있다.

이러한 실린더는 많은 응용들에 사용될 수 있고 예컨대 고체 전해질(특히 폴리머 기반의 전해질)이 사이에 삽입되어 적층된 복수의 양극과 음극(또는 복수의 음극과 양극)을 포함하는 배터리 셀의 제조 방법에 사용될 수 있다. 이 경우에 실린더는 이미 형성된 스택(stack)의 운반 중에 서포트에 스택을 유지하기 위하여 상이한 층들의 스택을 클램핑 한다.

종래 기술에서, 실린더의 회전 및 병진 이동을 위하여, 실린더는 다음에 설명하는 바와 같이 만들어진다. 실린더의 봉은 그 행정 거리의 적어도 일부에 걸쳐서 나선 형태의 가이드 홈들을 포함한다. 몸체는 그 내부 표면에 고정되어 봉과 접촉하도록 의도된 볼(ball)들을 포함하며, 볼은 상이한 가이드 홈들에 위치한다. 이 방식에서, 변위 축선에 따른 작용이 모바일 어셈블리에 적용될 때 모바일 어셈블리의 변위가 가이드 홈에서 볼의 활주에 의해서, 주어진 궤적에 따라 이루어지도록 볼은 각각의 홈과 상호 협동하여 작동한다. 볼과 홈 간의 접촉은 유사-간헐적(quasi-intermittent)이다.

그러나, 볼들은 몸체에 대해 고정되어 있기 때문에 모바일 어셈블리가 변위 축선에 따라 역학적인 작용을 받을 때 볼들은 홈들 안에서 구르지 않고 홈들을 문지르게 된다. 이 마찰 운동으로 인한 봉에 대한 마모로 볼과 홈 사이에 틈새를 생성하는 경향이 있고, 봉의 변위를 동요시키며 홈에서 볼의 위치를 옵셋 시키게 되며 따라서 모바일 어셈블리가 클램핑 위치에 있을 때 서포트에 대한 암의 각도 위치를 옵셋 시키기 쉽다. 이 방식에서, 볼에 의해 발생하는 봉의 홈에 대한 마모 및 손상 때문에, 암의 각도 위치에 의해 보증되는 서포트에 스택을 유지하는 것은 소정 횟수의 봉의 변위 이후에 더 이상 보장되지 않는다. 또한, 심지어 이러한 단계에 이르기 전에 암의 각도 위치는, 볼과 홈 사이에 있을 수 있는 다양한 접촉 위치로 인하여 무작위적인 것이 되고, 더 이상 클램핑 위치 또는 해제 위치를 검출하지 못하며 이러한 실린더와 함께 상호 작용하는 기계들의 자동 작동을 방해한다.

본 발명의 목적은 수명이 훨씬 긴 실린더를 제안함으로써 종래 기술의 단점들을 해결하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 몸체와, 몸체의 수용 챔버에 수용되고 기설정된 변위 축선에 따라 몸체에 대해 회전 이동과 병진 이동 가능한 모바일 어셈블리를 포함하는 클램핑 실린더로서, 실린더는 변위 축선을 따라 제1 각도 위치와 제1 높이를 갖는 클램핑 위치와 상기 변위 축선을 따라 제2 각도 위치와 제2 높이를 갖는 해제 위치 사이에서 모바일 어셈블리를 안내하기 위한 가이드 수단을 포함하며,

상기 가이드 수단은:

- 롤러의 축선이 본질적으로 변위 축선과 직각이 되도록 실린더의 몸체에 배열된 적어도 하나의 원통형 롤러와,

- 본질적으로 변위 축선을 따라 연장하며 변위 축선에 수직인 평면을 따라 기설정된 섹션을 갖는 적어도 하나의 변위 부분을 포함하도록 형성된 모바일 어셈블리의 봉을 포함하며, 상기 섹션은 적어도 하나의 직선 에지를 포함하고, 상기 변위 부분은 상기 섹션이 변위 부분의 적어도 하나의 국소부 상에서 변위 축선에 대해 본질적으로 나선형의 안내를 추종하도록 형성되며, 봉과 롤러(들)는 롤러 또는 롤러들 각각이 직선 에지 또는 직선 에지들 중의 적어도 하나와 마주하도록 위치된다.

본 발명에 따라, 봉의 변위 부분은 다각형 섹션을 구비하고 롤러는 다각형 섹션의 각 측면들과 마주하도록 배열된다.

"롤러"는 본질적으로 원통형의 롤러 요소를 의미하며, 이러한 롤러는 당해 기술 분야의 통상의 기술자들이 "니들(needle)"이라고도 칭한다.

이 방식에서, 실린더의 봉의 변위는 몸체에 배열된 롤러 또는 롤러들과 더 이상 간헐적인 것이 아니라 선형의 접촉을 추종하는 봉 부분의 측면의 상호 작동으로 발생한다. 이 방식에서, 봉과 몸체 사이의 접촉은 더욱 커다란 표면에 걸쳐서 이루어지고, 봉에 대해 더 적은 국부적인 압력 및 더 적은 마모를 초래하며 봉으로부터 재료의 마모가 시작되는 표식인 임계 압력에 도달하지 않도록 보장되기 때문에 전술한 문제점들의 영향을 감소시키거나 제거한다.

이 방식에서, 본 발명으로 인해 클램핑 실린더의 수명은 현저하게 증가된다.

바람직하게는 또한 본 발명은 이하에 열거하는 특징들을 구비하며, 이러한 특징들은 단독으로 또는 조합하여 구비된다.

- 봉의 변위 부분은 정사각형 섹션을 구비하며 가이드 수단은 4개의 롤러들을 포함하고, 각 롤러는 정사각형 섹션의 측면들 중의 하나와 마주하여 배열된다.

- 다각형은 삼각형, 육각형 등이 될 수도 있다. 안내 및 비용을 최적화하기 위해, 섹션은 특히 정사각형으로 형성된다. 이 방식에서, 각 접촉의 높이에서 힘은 상기 접촉이 여러 곳에서 이루어지게 함으로써 또한 감소되고 마모를 더욱 제한한다. 또한, 비틀림 저항 토크도 크다. 그러므로, 이것은 종래 기술에서 설명한 실린더보다 적어도 백배 이상 긴 수명을 갖는 실린더를 생성한다.

- 바람직하게는 변위 부분의 섹션은 변위 축선에 대해 대칭인데, 이것은 반력과 균형을 이루게 하고 토크 효과를 생성하는 롤러들과 봉의 접촉 구역들 사이의 거리를 두 배로 만들어 동일한 토크에 대해 힘을 감소시키고 따라서 봉에 가해지는 압력을 감소시킨다.

- 롤러들은 변위 축선에 수직이며 바람직하게는 수용 챔버의 입구를 둘러싸는 몸체의 어깨부에 얹혀있다.

- 옵션으로 롤러들은 몸체에 대해 그 축선 주위로 자유롭게 회전하도록 장착되는데, 이것은 롤러들이 봉의 표면에서 구를 수 있도록 허용하며 마찰을 유발하지 않는다. 따라서, 봉의 접촉면에 가해지는 힘과 상기 봉의 마모가 감소한다.

- 특히 몸체는, 변위 축선에 수직이며 바람직하게는 수용 챔버의 입구를 둘러싸고 그 위에 롤러들이 얹혀지는 어깨부를 포함한다.

- 롤러들의 병진 이동은 롤러와 봉, 몸체 및/또는 인접한 롤러들과의 접촉으로 인해 적어도 변위 축선에 수직인 평면, 바람직하게는 또한 변위 축선에 따른 평면에서 방지된다. 바람직하게는 롤러들은 수용 챔버가 배열되는 몸체의 부분에 부착된 롤러 케이지 라고 칭하는 부분에 장착된다. 이것은 실린더를 디자인하기 위한 표준적인 수용 챔버를 포함하며 제조 비용을 낮추는 표준적인 부분을 사용한다.

- 어깨부는 변위 축선에 따라 연장하는 하나 이상의 벽들에 의해 한정되며 변위 부분을 추종하는 변위 축선에 수직인 평면에 따른 섹션을 갖는 테두리(rim)를 형성하고, 봉의 방사상의 방향에 따른 롤러의 병진 이동을 차단하기 위해 롤러들은 변위 부분에서 봉 및 대응하는 벽(바람직하게는 변위 부분의 에지와 평행한 벽)과 접촉한다.

- 롤러들은 그 종방향에서 롤러의 병진 이동을 차단하기 위하여 각각의 그 종방향 단부에서 어깨부를 한정하는 몸체의 벽이나 벽들 중의 하나 또는 인접한 롤러와 접촉하며, 바람직하게는 그 종방향 단부들 중의 하나에서 몸체의 벽이나 벽들 중의 하나와 접촉하고 그 종방향 단부들 중의 다른 하나에서 인접한 롤러와 접촉한다.

- 특히 변위 부분에서 봉의 섹션이 정사각형일 경우 어깨부는 수용 챔버의 전체 둘레에 걸쳐서 연장할 수 있고 모든 롤러들을 취할 수 있다. 각 롤러는 제1 종방향 단부의 높이에서 그 단부 벽(또는 바닥)이 인접한 롤러의 측벽과 접촉하는 한편 그 측벽이 반대쪽의 종방향 단부의 높이에서 인접한 롤러의 종방향 단부의 벽과 접촉하도록 배열될 수 있다. 롤러들은 그 종방향에서 병진 이동이 서로에 의해서 차단되며, 이를 달성하기 위한 복잡한 형태를 몸체에 구비하지 않아도 된다.

- 몸체는 수용 챔버의 입구에 부착된 롤러 케이지를 포함하며 롤러들과 어깨부 및 선택적으로 측벽들을 포함한다.

- 롤러 케이지는 강, 바람직하게는 50 HRc 이상의 경도를 갖도록 처리된 강으로 만들어지며, 수용 챔버를 포함하는 몸체의 일부는 알루미늄과 같은 다른 재료로 만들어진다.

- 봉과 롤러(들) 및 봉은 금속 재료 특히 강, 바람직하게는 그 경도가 50 HRc 이상이 되도록 처리된 강으로 만들어지며, 바람직하게는 몸체의 적어도 하나의 부분 특히 롤러 케이지는 또한 강으로 만들어진다.

- 상기 롤러 또는 봉의 경도를 증가시키기 위해 봉 또는 롤러들 중의 적어도 하나에 표면 처리 또는 코어 처리가 적용될 수 있다. 상업적으로 이용가능한 처리에 의해 얻어질 수 있는 50 HRc 이상의 경도는 마모에 대항하기 위해 충분하다. 몸체 및 특히 롤러 케이지는 바람직하게는 그 경도를 증가시키도록 또한 처리될 수 있다.

- 수용 챔버를 수용하는 몸체의 부분은 다른 재료, 특히 알루미늄으로 만들어지고, 이 부분은 가이드 시스템에 포함되지 않는다. 본 발명에 따른 클램핑 실린더의 가격 및 무게는 감소한다.

- 특히 롤러 케이지는 강, 바람직하게는 그 경도가 50 HRc 이상이 되도록 처리된 강으로 만들어지며, 수용 챔버를 포함하는 몸체의 일부는 알루미늄과 같은 다른 재료로 만들어진다.

- 봉의 변위 부분의 안내는 변위 부분의 하부 국소부에서 변위 축선에 대해 나선형이고 변위 부분의 상부 국소부에서 변위 축선에 평행한 직선형이다.

클램핑 실린더는 이하에 열거하는 특징들을 또한 포함할 수 있다.

- 모바일 어셈블리는 변위 축선에 대해 본질적으로 수직인 방향에 따라 봉의 상단부로 연장하는 암을 포함한다. 특히 암은 봉과 일체이다.

- 실린더의 몸체는 변위 축선에 대해 본질적으로 수직인 지지면을 포함하는 서포트와 통합되어 있고, 클램핑 위치에서 암(봉의 단부에 배치되어 있음)이 지지면의 수직에서 제1 높이(지지면 또는 지지면에 놓인 요소에 대하여 정지되게 하는 )에 있고, 해제 위치에서 암이 더 높은 위치(즉, 클램핑 위치에서의 암의 높이 보다 큰)에 있으며, 암의 자유 단부가 변위 축선에 수직인 평면에 따른 서포트의 지지면으로부터 거리를 두고 배치되도록 실린더가 형성된다.

- 실린더는 수용 챔버에 유체 유입구를 포함하며, 유체 유입구를 통해 챔버에 들어오는 유체는 모바일 어셈블리를 해제 위치로 푸시 하도록 모바일 어셈블리의 정지면과 접촉하게 된다.

- 유체 유입구는 해체 위치까지 모바일 어셈블리의 변위를 작동시키는 능력이 있다. 유체 유입구는 유동 특히 공기 유동을 특히 변위 축선에 수직인 모바일 어셈블리의 정지면에 대해 보내고, 바람직하게는 유동은 본질적으로 변위 축선을 따라 이동한다. 특히 정지면은 봉의 하단부에 배치된 피스톤의 하부면이다.

- 실린더는 클램핑 위치로 모바일 어셈블리를 복귀시키는 복귀 수단, 특히 탄성 복귀 수단을 포함한다.

- 복귀 수단은 수용 챔버에 배치되고 한편으로 모바일 어셈블리와 연결되고 다른 한편으로는 몸체에 연결된 스프링으로 구성된다.

- 대안으로, 실린더의 모바일 어셈블리의 변위는 모터 또는 임의의 다른 수단에 의해 작동될 수 있다.

- 롤러와 접촉하도록 의도된 봉의 변위 부분의 안내는 바람직하게는 변위 부분의 하부 국소부에서 변위 축선에 대해 나선형이고 상기 변위 부분의 상부 국소부에서 변위 축선에 평행한 직선형이다. 이 방식에서, 변위 부분의 하단부 상에 롤의 접촉에 상응하는 해제 위치로부터, 모바일 어셈블리는 먼저 병진 이동하고 그 다음에 회전 이동(나선형의 병진 이동)하며, 암이 클램핑 위치에서의 각도 위치와 동일한 각도 위치에 있을 때 모바일 어셈블리는 더 이상 단순한 병진 이동을 실행하지 않는다. 이 방식에서, 지지면에 적층된 요소들의 높이와 관계없이, 다른 요소들은 결정된 각도 위치에서 암에 의해 지지면에 클램핑될 수 있다. 이것은 지지 표면에 놓인 요소들의 높이 변화에도 불구하고 지지면에 요소들을 적절하게 유지하는 것을 보장한다. 따라서, 실린더의 배치 구성은 적응성이 매우 높으며 다른 분야에도 실린더가 사용될 수 있다.

또한 본 발명의 대상은 본 발명에 따른 실린더에 의해 실행되고, 층들 특히 에너지 저장 어셈블리를 형성하도록 의도된 층들의 스택을 클램핑하는 방법이며, 본 발명의 방법에서는 이하에 설명하는 단계들이 실행된다.

- 모바일 어셈블리가 해제 위치에 위치되고, 봉의 상단부에 배치된 암의 단부가 상기 지지면으로부터 거리를 두고 위치되어 있는 동안, 실린더의 변위 축선과 본질적으로 수직인 실린더와 통합된 서포트의 지지면에 층들이 적층된다.

- 암이 지지면의 수직에 위치하고 층들의 스택의 상단부와 접촉하는 클램핑 위치가 되도록 모바일 어셈블리를 이동시킨다.

바람직하게는 그 다음에 서포트가 기설정된 스테이션으로 이동되고, 서포트가 상기 기설정된 스테이션에 도달할 때 실린더의 봉은 해제 위치로 이동된다.

도 1은 본 발명에 따른 클램핑 실린더의 기본적인 전체 도면이다.
도 2는 실린더가 클램핑 위치에 있는 때 특히 실린더의 가이드 시스템을 도시한 실린더의 사시도이다.
도 3은 도 2와 동일하며 실린더가 해제 위치에 있을 때의 실린더의 사시도이다.
도 4a는 도 2 및 도 3의 실린더의 모바일 어셈블리의 봉과 피스톤의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 모바일 어셈블리의 봉과 피스톤의 A-A 라인을 따른 단면도이다.

본 발명을 제한하는 것이 아니라 발명의 실시예들을 예시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 클램핑 실린더(100)를 도시한다. 출원인과 관련이 있는 다른 출원에서 하나의 적용 예는 에너지 저장 분야 특히 에너지 저장 어셈블리(특히 양극, 전해질 및 음극, 양극과 음극은 집전 장치에 설치됨)를 포함하는 다른 필름들의 적층이지만, 전술한 바와 같이 클램핑 실린더는 많은 응용들에 사용될 수 있다. 상이한 필름들이 실제로 서포트에 적층되며, 일단 적층된 것은 예컨대 기계식 엔벨로프에 스택을 포함하는 조립 체인의 다른 스테이션으로 이동된다. 이러한 작업을 위해 본 발명에 따른 적어도 하나의 클램핑 실린더가 사용되는데, 클램핑 실린더는 후속하는 제조 스테이션까지 서포트에 대해 그리고 적층된 필름 사이의 층들 중 하나의 상대 이동을 일으키지 않은 채로 스택이 유지되도록, 운반하는 동안 적층된 다른 필름들을 클램핑 한다.

따라서, 이러한 목적을 위해 클램핑 실린더(100)는 수직의 변위 축선(V)을 따라 연장하는 봉(104) 및 봉(104)의 상단부에 본질적으로 수평으로 배치된 암(106)을 포함하고 있는 모바일 어셈블리(102)를 포함한다. 모바일 어셈블리는, 원통형이고 크기가 봉보다 크며 봉(104)의 하단부에 배치된 피스톤(107)을 또한 포함할 수 있다. 실시예에서 설명하는 방향들은 당연히 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 예컨대 변위 축선은 수평일 수 있다. 모바일 어셈블리는 실린더의 몸체(110)의 수용 챔버(112) 안에 삽입되고, 축선(V)에 따라 병진 및 회전하여 몸체(110)에 대해 이동 가능하다.

실린더(100)의 몸체(110)는, 또한 본질적으로 수평이고 따라서 실린더의 변위 축선(V)과 직교하는 지지면(122)을 포함하고 있는 서포트(120)와 일체로 되어 있다. 서포트(120)는 기본적인 배터리를 형성하는 예컨대 특히 음극의 층(132), 전해질의 층(134) 및 양극의 층(136)으로 이루어진 배터리의 층들의 스택(130)을 수용하도록 의도된 것이다. 명백히, 스택의 층들의 수는 앞서 설명한 수로 국한되는 것은 아니며, 클램핑할 물체 또는 물체들의 성질도 앞서 설명한 것에 국한되지는 않는다.

스택을 서포트(120)의 지지면(122) 상의 위치에 유지하는 클램핑 실린더(100)는 모바일 어셈블리(102)가 도 1에 실선들로 도시된 클램핑 위치와 도면에 점선들로 도시된 해제 위치 사이에서 이동할 수 있도록 구성된다. 클램핑 위치에서, 암(106)은 서포트에 대해 스택(130)을 클램핑 하고 서포트 상의 그 위치를 유지하도록 서포트(120)의 수직으로 제1 높이(H1)에 있다. 해제 위치에서, 암(106)은 변위 축선(V)과 직교하는 평면을 따라 암(106)의 단부가 서포트로부터 떨어져 있는 각도 위치(angular position)에 있는데, 특히 암은 서포트의 수직에 위치되지 않으며 스택(130)의 높이보다 높은 높이(H2)에 있다. 실린더가 이 위치에 있을 때 암의 존재로 인해 서포트 위의 공간은 자유롭고 용이하게 다른 층들을 쌓을 수 있다.

클램핑 위치를 유지하기 위하여 실린더는 실린더의 몸체(110)의 수용 챔버(112)에 압축되어 위치된 탄성 수단 특히 스프링(108)을 포함하며, 하나의 단부(상단부)는 몸체(또는 몸체에 연결된 것) 상의 상단부에서 수용 챔버(112)를 한정하는 표면에 지지되고, 다른 하나의 단부(하단부)는 모바일 어셈블리(또는 모바일 어셈블리에 연결된 것)에, 특히 피스톤(107)의 상부면에 지지된다. 모바일 어셈블리를 클램핑 위치로부터 해제 위치로 이동시키기 위해, 실린더는 몸체의 하부에 공기 유입구(114)를 포함하며, 공기 유입구는 몸체의 수용 챔버(112)와 유체 연통하고 변위 축선과 직교하는 피스톤(107)의 정지면(116)을 푸시하는 압축 공기의 유동을 챔버 내로 보낸다. 정지면(116)에 대한 공기의 추력(thrust)은 스프링(108)의 작용에 대항하며, 모바일 어셈블리를 클램핑 위치로부터 해제 위치로 이동시킨다. 일반적으로 이러한 공기 유입구(114)는 제조 공정 체인의 스테이션에 상응하는 스테이션의 공기 배출구와 연통하고, 공기는 상기 스테이션의 서포트의 공기 유입구(114)로 보내진다.

이제 도 2 내지 도 4에 의해 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 특히 실린더의 가이드 시스템을 설명한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 봉(104)은 변위 축선과 직교하는 평면에 원형 섹션을 가지며 피스톤의 크기보다 작은 크기의 제1 부분(140)과, 이 평면에서 정사각형 섹션을 가진 제2 부분(142) 또는 변위 부분을 포함한다. 변위 부분에서, 봉은 제1 부분(140)에 더욱 가까운 제1 국소부(143) 또는 하부를 포함하고, 섹션이 전개됨에 따라 가이드는 몸체의 변위 축선에 대해 나선형이다. 또한 봉은 제2 국소부(144) 또는 상부를 포함하며, 섹션이 전개됨에 따라 가이드는 실린더의 변위 축선(V)과 평행이다.

정사각형 섹션은 부분(142)의 측면의 크기가 부분(140)에서의 봉의 직경보다 작게 원형 봉에 형성되어 있다. 봉은 부분(140)과 부분(142) 사이에 원형 섹션이 정사각형 섹션으로 점진적으로 이행될 수 있는 전이부(141)를 포함한다는 것은 분명하다.

챔버(112)는 피스톤(107)의 단면과 상보적인 원형 단면을 갖는다. 따라서, 챔버의 입구도 원형 단면을 가지며 그 크기는 부분(140 및 142)에서의 봉의 크기보다 크다.

실린더는 4개의 원통형 가이드 롤러(150A - 150D)를 또한 포함하며, 각 롤러는 그 측벽의 높이에서 수평 방향으로 연장하는 접촉선을 따라 정사각형 섹션의 부분(142)에서 봉의 측면들 중의 하나와 접촉하도록 의도된 것이다. 구체적으로, 각 롤러는 챔버(112)가 실린더의 몸체의 상단부의 근방에 배치되고 수용 챔버(112)의 입구를 둘러싸는 가장자리를 형성하는 케이지의 어깨부(152)에 배열되는 부분에 부착된 롤러 케이지(151)에 위치된다.

몸체(110)와 특히 롤러 케이지(151)는, 수직면(154A - 154D)들이 어깨부를 둘러싸고 수용 챔버(112)의 입구 근방에서 수용 챔버의 크기보다 크고 변위 축선과 직교하는 평면에서 변위 부분이 봉과 유사한 섹션인 특히 정사각형인 수용 챔버 위에 배치된 내부 하우징을 한정하도록 형성된다. 봉은 변위 부분(142)에서 봉의 측면들이 수직면(154A - 154D)과 평행이 되도록 수용 챔버(112) 안에 위치한다.

각 롤러(150)는 변위 축선과 직교하는 평면에 따라 롤러 케이지(151)의 본질적으로 수직인 수직면(154)과 봉(104)의 대응하는 측면 사이에서 그리고 인접한 롤러들에 의해서 병진 이동이 차단된다.

실린더의 몸체 특히 롤러 케이지는 실제로 각 측벽(154)들과 변위 부분에서의 봉(104)의 상응하는 측면 사이에 롤러를 수용하기 충분하도록 공간이 형성된다. 롤러(150)는 그 측벽의 높이에서 변위 부분(142)에서의 봉(104)과 접촉하고 수직면(154) 상의 몸체는 봉의 방사 방향에 따른 병진 이동을 차단한다. 그러므로, 봉은 4개의 롤러들 사이에 틈새 없이 차단되며 수용 챔버(112)의 입구가 변위 부분에서 봉(104)의 형상과 상보적인 형상을 갖지 않더라도 오프셋 되지 않는다는 것이 분명하다.

그 종방향에서, 롤러(150A - 150D)는 그 종방향 단부들 중의 하나인 제1 단부에서 측벽이 접촉하는 것에 수직인 케이지(151)의 벽(154B - 154A)과 접촉하며, 그 종방향 단부들 중의 다른 단부인 제2 단부에서 인접한 롤러들 중의 하나의 측벽(150D - 150C)과 접촉한다. 롤러(150)는 그 종방향에 따라 병진 이동이 차단된다. 롤러(150A - 150D)의 측벽은 종방향 제1 단부의 근방의 측벽 상에서 다른 인접한 롤러(150B - 150A)의 종방향 단부와 접촉하며, 이 롤러의 종방향에서 상기 다른 인접한 롤러(150B - 150A)의 병진 이동을 또한 차단한다는 것은 분명하다.

몸체(110) 특히 롤러 케이지는, 벽(152)과 벽(156) 사이의 공간이 롤러(150)를 수용하기 충분하며 롤러가 그 측벽의 높이에서 롤러 케이지의 벽(152, 156)과 접촉하며 변위 축선에 따른 병진 이동을 차단하도록, 어깨부(152)와 평행하고 본질적으로 수평이며 수직면(154A - 154D)의 상단부에 위치된 리턴(156)을 또한 포함한다. 이 방식에서 롤러들이 그 위치 결정으로 인해 몸체에 고정되지 않더라도, 롤러들은 몸체 특히 롤러 케이지에 대해 이동하지 않는다.

롤러 및 봉은 금속 특히 강으로 제조되며 그 요소들에 대한 마모를 제한하기 위해 기계적 성질 특히 경도를 향상시키도록 처리된다. 롤러 및 봉의 경도는 특히 50 HRc 이상이다. 또한 롤러 케이지(151)는 처리된 강으로 제조되는 반면에 수용 챔버(112)를 포함하는 수용부는 실린더의 제조 비용을 낮추는 알루미늄으로 제조된다. 또한 수용부는 임의 타입의 실린더를 위한 표준적인 것일 수 있다.

이제, (도 3에 도시된) 해제 위치에서 (도 2에 도시된) 클램핑 위치로 모바일 어셈블리의 변위를 설명한다. 모바일 어셈블리는 피스톤(107)의 정지면(116)에 대하여 보내진 압축 공기에 의해서 해제 위치에 유지된다는 것은 분명하다. 어셈블리(102)의 이 위치는 변위 부분(142)의 하단부가 롤러(150A - 150D)와 접촉하는 위치에 해당한다. 해제 위치로부터 클램핑 위치로 이동시키기 원할 경우, 압축 공기의 확산은 중단된다. 압축 상태에서 스프링(108)은 느슨한 스프링 길이로 되돌아가려는 경향이 있으며 봉을 몸체에 복귀시키려는 경향이 있다. 모바일 어셈블리가 해제 위치에서 클램핑 위치로 이동할 때, 먼저 모바일 어셈블리는 봉의 각도 위치를 변경하고 암(106)의 높이를 변경하도록 변위 부분(142)의 국소부(143)에서 봉의 측면에 대하여 각 롤러가 구름으로써 나선형 궤적(실린더의 변위 축선을 따라 회전 및 병진 이동)을 추종하고, 그 다음에 일단 전술한 각도 위치가 달성되고 롤러가 변위 부분(142)의 제2 국소부(144)와 접촉하면 암(106)이 서포트(120)의 지지면(122)에 대해 클램프 요소를 정지시킬 때까지 봉은 수직의 직선 궤적을 취한다.

물론 본 발명에 따른 클램핑 실린더는 명세서에서 설명한 실시예로 국한되지 않는다. 클램핑 실린더는 예컨대 이하에 설명하는 변형예들에 따라 형성될 수 있다.

- 롤러들과 접촉하도록 의도된 부분에서 실린더의 섹션은 반드시 정사각형인 것은 아니다. 이것은 롤러 또는 상응하는 롤러들과 접촉하도록 다른 형태의 다각형 섹션을 갖거나 적어도 하나, 바람직하게는 다수의 직선 에지들을 구비한 것일 수 있다. 물론 필요하다면 롤러들의 수 및 배치는 실린더의 봉의 섹션의 기능에 맞추어질 수 있다.

- 봉은 변위 축선에 따른 전체 크기의 일부뿐만 아니라 그 전체 크기에 걸쳐서 적어도 하나의 직선 에지를 구비한 섹션을 포함할 수 있다.

- 롤러들은 롤러들과 몸체 간의 마찰을 제한하는 실린더의 몸체에 회전하게 장착, 특히 관절 연결 방식으로 장착될 수 있다.

- 실린더의 몸체는 단일 부품으로 만들어질 수 있다.

- 가이드 섹션의 안내는 명세서에서 설명한 것과 상이할 수 있는데, 예컨대 전체 이동 거리에 걸쳐서 나선형일 수 있다.

- 클램핑 위치 및 해제 위치를 유지하기 위한 수단은 또한 명세서에서 설명한 것과 다를 수 있다. 실린더는 탄성 수단을 구비하지 않을 수 있고, 중력 작용으로 실린더를 클램핑 위치로 복귀시키는 것일 수 있다. 또한 필요하다면, 실린더는 변위 축선에 따라 모바일 어셈블리의 변위를 제어하는 모터를 구비할 수 있다.

Claims

몸체(110)와, 몸체의 수용 챔버(112)에 수용되고 기설정된 변위 축선(V)에 따라 몸체에 대해 회전 이동과 병진 이동 가능한 모바일 어셈블리(102)를 포함하는 클램핑 실린더(100)로서, 실린더는 변위 축선을 따라 제1 각도 위치와 제1 높이(H1)를 갖는 클램핑 위치와 상기 변위 축선을 따라 제2 각도 위치와 제2 높이(H2)를 갖는 해제 위치 사이에서 모바일 어셈블리를 안내하기 위한 가이드 수단(142; 150)을 포함하며,
상기 가이드 수단은:
- 롤러의 축선이 변위 축선(V)과 직각이 되도록 실린더의 몸체에 배열된 적어도 하나의 원통형 롤러(150A - 150D)와,
- 변위 축선을 따라 연장하며 변위 축선에 수직인 평면을 따라 기설정된 섹션을 갖는 적어도 하나의 변위 부분(142)을 포함하도록 형성된 모바일 어셈블리(102)의 봉(104)을 포함하며, 상기 섹션은 적어도 하나의 직선 에지를 포함하고, 상기 변위 부분(142)은 상기 섹션이 변위 부분의 적어도 하나의 국소부(143) 상에서 변위 축선에 대해 나선형의 안내를 추종하도록 형성되며, 봉(104)과 롤러(150A - 150D)들은 롤러 또는 롤러들 각각이 직선 에지 또는 직선 에지들 중의 적어도 하나와 마주하도록 위치되며,
봉(104)의 변위 부분(142)은 다각형 섹션을 구비하고, 롤러(150A - 150D)는 다각형 섹션의 각 측면과 마주하여 배열되고, 롤러(150A - 150D)들은 변위 축선(V)에 수직이며 수용 챔버(112)의 입구를 둘러싸는 몸체(110)의 어깨부(152)에 얹혀있는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더.
제1항에 있어서,
봉(104)의 변위 부분(142)은 정사각형 섹션을 구비하며 가이드 수단은 4개의 롤러들을 포함하고, 각 롤러는 정사각형 섹션의 측면들 중의 하나와 마주하여 배열되는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서,
변위 부분(142)의 섹션은 변위 축선에 대해 대칭인 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제1항에 있어서,
롤러(150A - 150D)들의 병진 이동은, 롤러와 봉(104), 몸체(104) 및 인접한 롤러(150D - 150C)들과의 접촉으로 인해 적어도 변위 축선에 수직인 평면에서 방지되고, 또한 변위 축선에 따른 평면에서 방지되는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제4항에 있어서,
어깨부(152)는, 변위 축선(V)에 따라 연장하는 하나 이상의 수직벽(154A - 154D)들에 의해 한정되며 변위 부분(142)을 추종하는 변위 축선(V)에 수직인 평면에 따른 섹션을 갖는 테두리를 형성하고, 봉의 방사상의 방향에 따른 롤러의 병진 이동을 차단하기 위해 롤러들은 변위 부분(142)에서 봉 및 대응하는 수직벽(154)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제5항에 있어서,
롤러(150A - 150D)들은 각각의 그 종방향 단부에서 어깨부(152)를 한정하는 몸체의 수직벽(154B - 154A)이나 수직벽들 중의 하나 또는 인접한 롤러(150D - 150C)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제6항에 있어서,
롤러(150A - 150D)들은 그 종방향에서 롤러의 병진 이동을 차단하기 위하여 그 종방향 단부들 중의 하나에서 몸체의 수직벽(154B - 154A)이나 수직벽들 중의 하나와 접촉하고 그 종방향 단부들 중의 다른 하나에서 인접한 롤러(150D - 150C)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제1항 또는 제2항에 있어서,
몸체는 수용 챔버(112)의 입구에 부착된 롤러 케이지를 포함하며 롤러(150A - 150D)들과 어깨부(152) 및 수직벽(154A - 154D)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제8항에 있어서,
롤러 케이지는 50 HRc 이상의 경도를 갖도록 처리된 강으로 만들어지며, 수용 챔버를 포함하는 몸체의 일부는 알루미늄으로 만들어진 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제1항 또는 제2항에 있어서,
롤러(150A - 150D)들 및 봉(104)은 그 경도가 50 HRc 이상이 되도록 처리된 금속 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제1항 또는 제2항에 있어서,
봉의 변위 부분(142)의 안내는 변위 부분(142)의 하부 국소부(143)에서 변위 축선(V)에 대해 나선형이고 변위 부분(142)의 상부 국소부(144)에서 변위 축선(V)에 평행한 직선형인 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제1항 또는 제2항에 있어서,
모바일 어셈블리는 변위 축선(V)에 대해 직각인 방향에 따라 봉(104)의 상단부로 연장하는 암(106)을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제12항에 있어서,
몸체(110)는 변위 축선(V)에 대해 수직인 지지면(122)을 포함하는 서포트(120)와 통합되어 있고, 클램핑 실린더는 클램핑 위치에서 암(106)이 지지면(122)의 수직에서 제1 높이(H1)에 있고 해제 위치에서 암이 제1 높이(H1)보다 높은 제2 위치(H2)에 있고, 암(106)의 자유 단부는 변위 축선(V)에 수직인 평면에 따른 서포트의 지지면(122)으로부터 거리를 두고 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제1항 또는 제2항에 있어서,
클램핑 실린더는 수용 챔버(112)에 유체 유입구(114)를 포함하며, 유체 유입구(114)를 통해 수용 챔버(112)에 들어오는 유체는 모바일 어셈블리를 해제 위치로 푸시 하도록 모바일 어셈블리의 정지면(116)과 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제1항 또는 제2항에 있어서,
클램핑 실린더는 클램핑 위치로 모바일 어셈블리를 복귀시키는 복귀 수단(108)을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제15항에 있어서,
복귀 수단(108)은 수용 챔버(112)에 배치되고 한편으로 모바일 어셈블리(102)와 연결되고 다른 한편으로는 몸체(110)에 연결된 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 클램핑 실린더(100).
제1항에 따른 클램핑 실린더(100)에 의해 실행되는, 층(132, 14, 136)들의 스택을 클램핑하는 방법에 있어서,
- 실린더의 모바일 어셈블리(102)가 해제 위치에 위치되고, 봉(104)의 상단부에 배치된 암(106)의 단부가 지지면(122)으로부터 거리를 두고 위치되어 있는 동안, 실린더의 변위 축선(V)과 수직인 실린더와 통합된 서포트(120)의 지지면(122)에 층(132 - 136)들이 적층되는 단계와,
- 암(106)이 지지면(122)의 수직에 위치하고 층들의 스택의 상단부와 접촉하는 클램핑 위치가 되도록 모바일 어셈블리(102)를 이동시키는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,
층들의 스택을 클램핑하는 방법은 에너지 저장 어셈블리를 형성하도록 의도된 것을 특징으로 하는 방법.