KR102194587B1

KR102194587B1 - 일체형 드로우 바를 갖는 클램핑 척

Info

Publication number: KR102194587B1
Application number: KR1020140027102A
Authority: KR
Inventors: 에릭 멜스트룀
Original assignee: 시스템 3알 인터내셔널 에이비
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2020-12-23
Also published as: EP2774717B1; JP6635646B2; EP2774717A1; JP2014172172A; KR20140110783A; ES2594282T3; IL230663A; US20140252726A1; CN104028791A; CN104028791B; IL230663A0; SG2014004287A; US9527139B2

Abstract

본 발명은 그 드로우 바 (1.2) 의 회전 운동을 통해 바요넷 연결을 갖는 개별 팔레트들 (1.3) 을 클램핑하기 위해 척 (1.1) 및 드로우 바 (1.2) 를 포함하는 머신 툴들용 클램핑 디바이스에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 드로우 바 (1.2)의 회전 운동은 드로우 바 (1.2, 2.13) 와 상호 작용하는 척 하우징 (2.3) 내의 수단 (2.5, 2.7, 2.6, 2.4, 2.12, 3) 에 의해 안내되고 결정된다. 추가로 드로우 바 (1.2) 는 드로우 바 (1.2) 가 클램핑 또는 언클램핑 조건에 있는지의 여부와는 별개로, 척의 외부로 드로우 바들 빠짐을 방지하도록 선회 가능하게 장착된다.

Description

일체형 드로우 바를 갖는 클램핑 척{CLAMPING CHUCK WITH INTEGRATED DRAWBAR}

본 발명은 청구항 1 항의 포괄적인 특징에 따른 척 및 드로우 바를 포함하는 머신 툴들용 클램핑 디바이스에 관한 것이다.

머신 툴들용 클램핑 디바이스들은 일반적으로 공지되어 있다. 유럽 특허 출원 EP 255 042 A1 에는 예를 들면 그러한 디바이스가 개시되어 있다.

EP 255 042 A1 에는 출원인 시스템 3R 의 "매크로 척" 으로서 시장에 공지된 클램핑 디바이스가 설명되어 있다. 그것은 클램핑된 위치에서 팔레트의 드로우 바를 로킹하도록 클램핑 볼들을 사용한다. 드로우 바는 바요넷 (bayonet) 연결에 의해 팔레트에 느슨하게 연결된다. 드로우 바는 척 내로 추가로 느슨하게 삽입되고 클램핑 시에 클램핑 볼들에 의해서만 보유된다. 이는 어떠한 측력들도 클램핑 순간에 팔레트 상에 가해지지 않도록 보장한다. 측력들은 일반적으로 클램핑 시스템의 정확성에 부정적인 영향을 주어, 위치 설정 에러들을 발생시킨다. 이는 본 발명이 높은 위치 정확성을 보장하게 하는 전제 조건이다.

EP 255 042 A1 에 설명된 매크로 척은 설치된 스프링으로부터 발생된 매우 강한 보유력을 갖고, 이는 클램핑 볼들 상으로 그리고 결국 드로우 바 상으로 인가된 동시적이고 부가적으로 가해진 공압력으로부터 기인한다 (매크로 척의 이러한 특징은 소위 터보 기능이다). 공기 스위블 (swivel) 등을 갖지 않는 터닝 머신들과 같은 몇몇 장치에서, 그러나 기계 가공 프로세스 중에 부가적인 공압력을 인가하는 것은 불가능하고, 즉 압축된 공기가 사용될 수 없다.

다른 공개 공보, EP 2 052 808 A1 에는 로킹된 또는 언로킹된 상태의 검출을 위한 감지 기능을 갖는 클램핑 척이 설명되어 있다. 감지 기능은 클램핑 요소들의 위치를 검출한다. 또한 감지 기능은 그 자체가 가능성 있는 고장의 근원이다.

EP 195 29 22 A1 에는 로킹 작업편 보유기를 위한 다수의 웨지 요소들을 갖는 클램핑 척이 설명되어 있다. 예를 들면 클램핑 볼들 대신에 웨지 요소들을 사용함으로써 접촉 표면은 증가된다. 이점에 의해, 최대 보유력은 증가될 수 있다고 기술되어 있다. 그러나 이러한 척은 드로우 바를 사용하는 것이 아니라 작업편들용 작업편 보유기의 각각의 그 특정 팔레트를 직접 클램핑한다. 그러나 느슨하게 연결된 드로우 바는 팔레트의 높은 위치 정확성을 달성하기 위한 전제 조건이다. 이후에 설명된 본 발명은 클램핑될 드로우 바와 개별 팔레트 사이에 느슨한 연결을 유지한다. 드로우 바를 갖지 않고 기능하는 EP 195 29 22 A1 류의 유사한 클램핑 디바이스들은 문헌들 US 5 190 272 또는 EP 1 068 919 A1 에 개시되어 있다.

EP 195 29 22 A1 및 다른 앞서 언급된 공개 공보들의 디바이스들은 그 이점들을 가질 수 있지만, - 언급된 위치 설정 정확성 및 공간 문제를 별도로 하고 - 웨지 요소들이 클램핑된 위치에서 스프링 부하만을 받기 때문에 잠재적으로 엄격한 안전 문제들을 발생시킬 수 있고 - 스프링 부하가 불충분하게 되는 경우 - 팔레트는 척 내에 기계적으로 완전히 안전 로킹되지 않는다.

모든 앞서 언급된 클램핑 디바이스들의 추가의 단점은 그 저장 및 처리 능력에 의존한다는 점이다: EP 255 042 A1 에 개시된 매크로 시스템은 팔레트에 사전 연결된 드로우 바를 갖는다. 이는 예를 들면 현수 (hanging) EDM 전극들의 저장에 대해 이점을 갖는다. 이점에 대해, 드로우 바에서의 그루브들은 매거진 (magazine) 에 포크 리시버들 (fork receivers) 의 저장을 위해 사용된다. 드로우 바에서 다른 그루브들은 팔레트 체인져에 의한 그리핑 (gripping) 을 위해 사용된다. 그러나, 스탠딩 (standing) 팔레트들에 대해 사전 연결된 드로우 바는 단점을 갖는다. 스탠딩 팔레트들은 밀링 머신들의 테이블 척들에서 또는 터닝 머신들의 수평 스핀들 척들에서 종종 부하를 받는다. 사전 연결된 드로우 바는 양쪽 경우들에서 부하 프로세스의 용이한 처리에 대해 방해물이다. 추가로, 팔레트 체인져에서의 매거진 선반들 사이의 간격은 드로우 바가 팔레트에 사전 연결될 때 보다 길어야 한다 (예를 들면 드로우 바를 갖지 않지만 긴 치수의 특정 팔레트를 갖고 기능하는 EP 195 29 22 A1 을 참조). 이는 로봇 그리퍼와 충돌하지 않도록 존재해야 한다. 그 결과는 작업편들의 허용 가능한 높이가 보다 낮게 되어, 팔레트 체인져의 용량의 제한을 발생시킨다.

문헌들 US 5 190 272 또는 EP 1 068 919 A1 에서 공개된 것과 유사한 팔레트는 선반들 사이에 보다 작은 간격을 허용하게 한다. 그러나, 이러한 타입의 팔레트 시스템들은 측력들 없이 클램핑의 요구 조건을 충족시키지 못한다. 이는 그것들이 느슨하게 연결된 드로우 바를 갖지 않거나 또는 순수 축방향 방식으로 척으로부터 팔레트로 클램핑력을 전달하는 유사한 해결책을 갖지 않기 때문이다.

클램핑 척들은 외부 힘들에 대해 충분히 높은 인입 (pull-in) 력, 예를 들면 기계 가공으로부터의 절삭력들에 있어서 작업편 팔레트를 보유해야만 한다. 이는 구리 또는 그래파이트가 부드러운 재료들일 때 EDM 전극들의 기계 가공에서 문제점을 갖지 않는다. 스틸 부품들의 작업을 위한 터닝 및 밀링 머신들과 같은 다른 적용에에서 갑작스러운 높은 힘들이 특히 툴 파손 시 발생할 수 있다. 그러한 경우들에서 작업편 및 또한 팔레트는 손상받을 수 있다. 이에 불구하고, 안전상의 이유들로 최악의 경우에 작업편을 보유하는 팔레트는 척으로부터 분리되지 않도록 보장되어야만 한다. 이는 본 적용예에 대해 중요한 이슈이다.

본 발명의 목적은 개선된 저장 및 핸들링 능력과, 일반적인 작동 클램핑력이 어떠한 이유로 압도되는 경우에 (예를 들면 일반적인 클램핑 메카니즘을 압도하는 매우 높은 외부 힘들을 발생시키는 다른 환경들 또는 툴 파손과 같은 사건으로 인해) 팔레트가 척으로부터 분리될 수 없도록 보장하는 부가적인 안전 로킹 기능을 클램핑 시스템에 제공하는 것이다. 또한 이러한 목적은 순수 축방향 방식으로 또는 압축된 공기가 사용될 수 없는 상황들에서 척으로부터 팔레트로 클램핑력을 전달하도록 느슨하게 연결된 드로우 바들을 사용하는 디바이스들에서 달성될 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1 의 특징에 따른 일체형 드로우 바를 머신 툴용 클램핑 디바이스에 제공함으로써 달성된다.

본 발명의 척에서 드로우 바는 척에서 일체형이고 바요넷 연결에 의해 개별 팔레트에 연결된다. 드로우 바는 결정된 사전 규정된 회전 이동에 대해 드로우 바에 힘을 가하는 척에 포함된 수단에 의해 회전된다.

추가로, 높은 과부하의 경우에, 드로우 바는 클램핑 볼들이 후방으로 가압될 때 인발 (pull out) 될 수 있다. 본 발명의 수단이 없다면, 그 후 팔레트는 완전히 느슨하게 되어 결국 척의 외부로 빠짐되어, 위험 및 손상의 심각한 리스크를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제점은 일반적인 작동 클램핑 메카니즘의 각각의 개별적으로 가해진 클램핑력들이 어떠한 이유로 압도되어야 하고 척에서 드로우바를 억제할 수 없는 경우에 드로우 바가 척의 외부로 인발될 수 있는 것을 기계적으로 방지하는, 척에서 드로우 바의 폼 로킹 장착을 의미하는 그 안전 로킹 기능으로 인한 본 발명에 의해 해결된다.

폼 로킹 장착될지라도, 드로우 바는 본 발명의 척의 내부 안내 채널 (4) 에서 선회 가능하게 장착되고 느슨하게 위치된다. 이러한 특징은 클램핑된 팔레트의 요구되는 높은 위치 정확성을 이와 함께 보장하는 임의의 측력들을 가할 가능성 없이 팔레트의 클램핑을 허용한다. 본 발명의 척에서 일반적인 및 작동적 클램핑 기능은 통상적인 메카니즘, 예를 들면 볼 클램핑으로써 실행된다.

내부 안내 채널 (4) 에서 드로우 바의 느슨하지만 폼 로킹 장착은 드로우 바가 클램핑 또는 언클램핑 조건에 있는지 여부와는 물론 별개로 척의 외부로 - 특히 드로우 바의 당김 방향에 대해 - 빠짐될 수 있는 것을 방지한다.

클램핑 작동을 위해 드로우 바는 선회되고 그 폼 로킹을 통해 팔레트에 그와 함께 연결되고 통상적인 메카니즘을 갖는 척을 향해 인입될 것이다. 이러한 순서는 언클램핑에서 반대로 된다.

본 발명의 안전 로킹 기능은 팔레트가 척과의 그 z-기준 접촉을 상실한 후에만 작용하므로 허용된 절삭력을 증가시키지 않는 방식으로 행해진다. 이때 위치 정확성은 상실된다. 이로써 안전 로킹 기능은 단지 안전 기능이다.

본 발명의 안전 로킹 기능은 별도로 하고, 또한 본 발명은 드로우 바를 선회 및 당김/리프팅하기 위한 특별한 기계적 해결책을 제시한다. 본 발명의 척 및 그 기능은 본 발명의 클램핑 디바이스의 하나의 가능한 실시예를 예시하는 도면들에 의해 다음에 설명될 것이다. 다음의 도면들은 본 발명의 척을 위한 많은 가능한 실시형태들 중 하나만이 도시된다는 것에 주목해야 한다.

도 1a 는 클램핑 척 및 팔레트의 3D-도면을 도시한다.
도 1b 는 로킹된 위치에서 클램핑 척 및 팔레트, 드로우 바의 평면도이다.
도 2 는 클램핑 척 및 팔레트의 횡단면을 도시한다.
도 3 은 클램핑 척 하우징을 도시한다.
도 4a 는 S 형상의 나선형 안내 그루브들을 갖는 드로우 바를 도시한다.
도 4b 는 드로우 바의 중공 실시예를 도시한다.
도 5 는 시각화를 위해 완전히 분해 횡단면도로 클램핑 척을 도시한다.
도 6a 은 0 도 및 90 도의 횡단면도로 개방된 위치에서 드로우 바를 갖는 클램핑 척을 도시한다.
도 6b 는 0 도 및 90 도의 횡단면도로 클램핑된 위치에서 드로우 바를 갖는 클램핑 척을 도시한다.
도 7 은 클램핑 척의 중공의 실시예를 측면도 및 평면도로 도시한다.

도 1 은 본 발명에 따른 일체형 드로우 바 (1.2) 를 갖는 클램핑 척 (1.1) 및 팔레트 (1.3) 의 3D-도면을 도시한다. 클램핑 척은 머신 툴의 테이블 또는 스핀들 상에 일반적으로 장착된다. 드로우 바는 바요넷 연결의 각각의 바요넷 윙들 (1.4) 에 의해 팔레트에 연결된다. 도 1a 및 도 1b 는 팔레트 (1.3) 에 관해 회전식 폼 로킹 위치 (드로우 바 (1.2) 의 바요넷 윙들 (1.4) 의 위치를 참조) 에서 드로우 바를 예시한다. 드로우 바가 약 45 도 (시계 방향) 로 선회한다면 언로킹 위치가 된다. 도 1b 는 도 1a 에 도시된 것과 동일한 클램핑 척 (1.1), 드로우 바 (1.2) 및 팔레트 (1.3) 를 평면도로 도시한다.

도 2 는 척 하우징 (2.3), 바요넷 커넥터 (2.2) 기하학적 형상을 갖는 상부 부분 (2.1) 및 클램핑 볼 접촉용 테이퍼진 부분 (4.5) (또한 도 4a 를 참조) 을 갖는 하부 부분 (2.9) 을 구비한 드로우 바 (1.2) 를 포함하는, 팔레트 (1.3) 를 갖는 클램핑 척 (1.1) 의 횡단면을 도시한다. 하부 부분은 두개의 대향하는 S-형상의 안내 그루브들 (2.13) 을 갖는다. 드로우 바 (1.2) 는 척 (1.1) 의 내부 안내 채널 (4) (다음의 도 3 을 참조) 에 느슨하게 장착된다. 근소하게 보다 얇은 전방 단부들 (2.6) 을 갖는 두개의 안내 핀들 (2.5) 은 안내 그루브들 (2.13) 내로 도입되어 있다. 안내 핀들 (2.5) 은 클램핑 피스톤 (2.7) 의 방사상 구멍들에 견고하게 고정되어 유지된다. 클램핑 피스톤 (2.7) 은 척 (1.1) 의 각각의 척 하우징 (2.3) 의 내부 안내 채널 (4) (또한 다음의 도 3 참조) 에 할당된 안내 개구들 (2.12) (도 2 및 도 3 을 참조) 을 통해 진행할 때 안내 핀들 (2.5) 에 의해 회전식으로 로킹된다. 스프링들 (2.4) 은 압축된 공기가 인용된 EP 255 042 A1 의 것과 유사하게 공기 유출구들 (도시 생략) 을 통해 압력 챔버 (3) 외부로 방출될 때 클램핑 피스톤 (2.7) 상에 작용하여, 클램핑 피스톤 (2.7) 을 클램핑 위치로 아래로 민다. 부가적인 클램핑력은 또한 EP 255 042 A1 의 것과 유사하게 스프링 측 상에서 압축된 공기 유입구들 (도시 생략) 에 의해 선택적으로 생성될 수 있다. 척 (1.1) 은 클램핑 피스톤 (2.7) 아래에 장착된 바닥 커버 (2.10) 를 갖는다. 압축 스프링 (2.11) 은 바닥 커버 (2.10) 와 드로우 바 (1.2) 사이에 작용한다. 압축 스프링 (2.11) 은 척이 언클램핑되고 각각 개방 조건인 때에 드로우 바 (1.2) 와 내부 안내 채널 (4) 의 단부 표면 (2.8) (또한 도 3 을 참조) 사이에 접촉을 보장한다. 또한 이러한 접촉은 모든 클램핑의 시작에서 팔레트와 드로우 바 (2.1) 사이의 바요넷 연결에서 축방향 갭을 보장하고, 도 6a, 도 6b 에 참조가 행해진다.

도 3 은 척 하우징 (2.3) 을 도시한다. 하우징의 면에는 - 우측의 도면을 참조 - 팔레트를 위치 설정시키기 위한 상응하는 기준 표면들을 구비한 기준 요소를 갖는 커플링 인터페이스가 제공된다. x-y 기준 요소들은 단면으로 테이퍼진 레일들 (3.3) 로 구성된다. z 기준 요소들은 z 표면을 갖는 돌출된 포스트들 (3.2) 로 구성된다. 또한 도면은 내부 안내 채널 (4) 을 형성하는 인버트형 슬리브의 두개의 그루브들 (3.1) 을 도시한다. 이들 그루브들의 기능은 클램핑 볼들을 보유하고 위치 설정시키기 위한 그 개구부들 (도 2 또는 도 5 를 참조) 로써 척 바닥 커버 (2.10) 를 배향시키는 것이다. 클램핑 볼들은 볼들이 클램핑 조건에서 인버트형 슬리브의 각각의 내부 단부 안내 채널 (4) 의 내부 단부 접촉 표면 (2.8) 에 대해 가압될 때 안내 핀들 (2.6) 및 그루브들 (3.1) 에 대해 정확하게 위치되어야 한다. 클램핑 볼들은 그루브들 (3.1) 과 접촉되지 않는다. 클램핑 조건에서 드로우 바 (1.2) 는 내향으로 각각 척 바닥 커버 (2.10) 의 방향으로 근소하게 당겨진다. 클램핑될 팔레트와 드로우 바 (1.2) 사이의 바요넷 연결에서 이전에 언급된 축방향 갭은 이와 함께 폐쇄된다. 또한 핀들 (2.5) 의 보다 얇은 부분을 위한 안내 개구들 (2.12) 이 도시된다.

도 4a 는 드로우 바를 선회시키고, 당기고/리프팅하기 위한 추가의 본 발명의 기계적 해결책을 예시한다. 도 4a 의 우측도는 드로우 바의 횡단면을 도시한다. 도시된 드로우 바 (1.2) 는 상기 드로우 바의 부분적인 회전을 가능하게 하는 S-형상의 안내 그루브들 (2.13) - 척의 다른 요소들과 적절하게 기계적으로 조합됨 - 을 갖는다. 각각의 안내 그루브 (2.13) 는 제 1 축방향으로 배향된 직선 그루브 부분 (4.1), 중간의 각진 그루브 부분 (4.2) 및 제 2 축방향으로 배향된 직선 그루브 부분 (4.3) 으로 구성된다. 제 1 그루브 부분 (4.1) 의 기능은 바요넷이 언로킹 바요넷 위치로 배향되는 것을 보장하는 것이다. 이는 팔레트가 클램핑 척 상에 위치될 때 팔레트 및 드로우 바의 바요넷 윙들 (1.4) 이 서로 통과하게 허용한다. 각진 그루브 부분 (4.2) 의 기능은 안내 핀들 (2.6) 이 클램핑 시에 클램핑 피스톤과 이동될 때 회전하도록 드로우 바에 대해 힘을 가하는 것이다. 회전 운동의 각도는 계획적으로 선택될 수 있고 - 실시예와 똑같이- 45 도에 이를 수 있다. 45 도의 운동은 네개의 바요넷 윙들 (1.4) 이 사용될 경우에 특히 적절하다. 드로우 바의 회전 운동은 바요넷 연결을 로킹하거나 개방하도록 의도된다. 제 2 그루브 부분 (4.3) 의 기능은 두가지이다. 제 1 기능은 드로우 바 (2.1) 가 클램핑 볼들에 의해 안으로 당겨져 연결된 팔레트를 그와 함께 클램핑하는 정확한 순간에 회전 운동이 존재하지 않도록 보장하는 것이다. 회전 운동은 모두 팔레트의 위치 정확성에 영향을 주는 토크 및 측력들을 발생시킨다. 또한, 존재하는 마찰로써 바요넷 연결 팔레트 - 드로우 바의 회전에 힘을 가하는 것은 클램핑 피스톤 (2.7) 의 자유로운 그리고 신뢰성 있는 이동을 저지하고 결국 스프링 부하를 받은 클램핑 피스톤 (2.7) 의 재밍을 발생시킨다. 직선 그루브 부분 (4.3) 의 제 2 기능은 일단 척 클램핑이 클램핑 볼들을 통해 발생한다면 드로우 바 (1.2) 가 추가로 회전할 수 없고 바요넷 로킹 위치에 유지되는 것을 보장하는 것이다. 이는 안전 보유 기능을 부여한다. 바요넷 연결은 팔레트 상으로 외부의 인발 (pull-out) 력의 양과 관계없이 로킹된 위치에 유지된다. 본 발명의 안전 로킹 기능을 허용하도록, 드로우 바 (1.2) 는 클램핑 볼 접촉을 위한 테이퍼진 부분 (4.5) 및 내부 안내 채널 (4) 의 단부 접촉 표면 (2.8) (예를 들면 도 2 를 참조) 과 상호 작용하는 링 형상의 축방향 정지 표면 (4.4) 을 그 하부 부분에서 포함한다. 여기서 추가의 참조가 다음의 도면들 6a 및 도 6b 에서 행해진다.

도 4b 는 중공의 실시예의 드로우 바 (1.2) 를 도시한다. 중공의 드로우 바는 관통 (through-going) 채널 (4.6) 을 갖는다. 중공의 드로우 바는 도 7 에 도시된 바와 같이 완전한 중공의 척 실시예를 가능하게 한다.

도 5 는 분해 횡단면도로 앞선 도면들의 클램핑 척 및 팔레트를 도시한다. 전위 가능한 클램핑 피스톤 (2.7), 그 안내 핀들 (2.5), 척 하우징 (2.3), 클램핑 볼들 (5.1) 및 바닥 커버 (2.10) 는 양호하게 확인할 수 있다.

도 6a 는 개방된 위치에서 클램핑 척을 도시한다. 클램핑 피스톤 아래에서 팽창 가능한 압력 챔버 (3) 는 공기 유입구 (도시 생략) 를 통해 압축된 공기로 충전된다. 안내 핀들 (2.5) 을 갖는 클램핑 피스톤 (2.7) 은 그 상부 위치에 존재한다. 스프링 (2.11) 은 드로우 바 (1.2) 상에 작용하여 드로우 바들 (1.2) 정지 표면 (4.4) 과 내부 안내 채널 (4) 의 각각의 인버트형 칼라의 단부 표면 (2.8) 사이에 접촉을 발생시킨다. 이러한 접촉은 드로우 바의 신뢰성 있는 회전 운동을 갖기 위한 전제 조건이고, 안내 핀들 (2.5) 이 해제되는 각각의 언클램핑 위치에서 상향으로 그리고 클램핑 시에 마찬가지로 하향으로 클램핑 피스톤 (2.7) 을 따를 때 - 드로우 바와 개별 팔레트 (1.3) 사이에 어떠한 마찰도 발생되지 않는다 -.

도 6b 는 클램핑된 위치에서 본 발명의 척을 도시한다. 압축된 공기는 가변성 압력 챔버 (3) 로부터 탈출하게 유지되어, 이는 스프링들 (2.4) 에 의해 가해진 힘들이 하향으로 클램핑 피스톤 (2.7) 을 전위하게 하였다. 피스톤 (2.7) 과 일체로 되된 안내 핀들 (2.5) 은 한편으로 드로우 바 (1.2) 의 부분적인 회전 운동을 강제하여, 상부 드로우 바 단부와 개별 팔레트와 함께 폼 로킹한다. 클램핑 볼들 (5.1) 은 클램핑 피스톤 (2.7) 의 운동의 마지막 부분 중에 드로우 바 (1.2) 의 테이퍼진 부분 (4.5) 상에 작용하여, 척의 내향으로 드로우 바 (1.2) 를 당긴다. 클램핑 볼들 (5.1) 을 갖는 도시된 클램핑 메카니즘은 드로우 바 상에 높은 인입 (pulling-in) 력을 가한다. 이러한 인입 (pull-in) 력은 스프링 (2.11) 에 의해 또는 스프링 (2.4) 에 의해서도 가해지는 스프링력의 몇배를 넘고 척을 향해 드로우 바 (2.1) 의 상대적으로 작은 이동을 발생시켜, 서로 접촉하는 드로우 바와 팔레트 사이에 축방향 갭을 이와 함께 폐쇄한다.

매우 높은 외부 인발력들의 예외적인 경우에서, 또한 클램핑 볼 (5.1) 은 방사상 방향으로 외부로 힘이 가해져 클램핑 피스톤의 상향으로 작은 운동을 발생시킨다. 그러나 본 기술 분야에서 공지된 디바이스들과 대조적으로 드로우 바의 정지 표면 (4.4) 이 내부 안내 채널의 내부 단부 접촉 표면 (2.8) 에 닿을 때까지를 의미하는 "비접촉" 으로써 도 6b 에 표시된 갭이 폐쇄될 때까지, 드로우 바는 매우 작은 간격에 대해 상향으로만 이동될 수 있다. 이러한 접촉부는 인발 운동을 확실히 정지시켜, 본 발명의 안전 보유 기능을 발생시킨다. 여기서, 팔레트와 드로우 바 사이의 바요넷 폼 로킹이 드로우 바 (1.2) 에서 예상된 그루브 부분들 (4.3) 및 클램핑 피스톤 (2.7) 에서의 안내 핀들 (2.5) 으로 인해 이러한 상황 중에서도 임의의 회전에 대해 고정되게 유지된다는 것이 주목되어야 한다. 위치 설정 정확성은 그러한 예외적인 경우가 발생해야 한다면 물론 상실된다. 이는 매우 큰 외부 힘들 (예를 들면 툴 파손) 에서 팔레트 위치가 상실되지만, 가장 중요하게는 팔레트는 척을 이탈할 수 없다는 것을 의미한다.

도 7 은 클램핑 척 (1.1) 을 그 중공의 실시예로 도시한다. 또한 척에는 본 발명의 드로우 바의 중공의 실시예 (도 4b 및 앞선 설명에 따른 실시예를 참조) 가 제공된다. 척은 바닥 플레이트 (2.10) 에 관통 구멍 (7.1) 을 추가로 갖는다. 중공의 척은 매체 (예를 들면 공기, 물, 전력, 센서 신호들) 가 팔레트 및 작업편으로 전달되는 적용예에 대해 사용될 수 있다. 다른 적용예들에서 중앙 채널은 작업편의 연장된 부분, 예를 들면 생크 부분의 위치를 위해 또는 예를 들면 EP 1 741 511 B1 의 도 13 에서의 도시된 바와 같이 칩 제거를 허용하도록 사용될 수 있다. 척 (1.1) 의 각각의 바닥 커버 (2.10) 의 관통 구멍 (7.1) 및 본 발명의 드로우 바 (1.2) 의 채널 (4.6) 에 의한 중공의 직경은 넓은 범위 내로 변하고 또한 척 (1.1) 의 외부 직경에 대해 클 수 있다.

따라서 본 발명은 개별 팔레트들을 클램핑하도록 의도된 드로우 바 및 척을 포함하는 머신 툴들용 클램핑 디바이스들에 관한 것이고, 드로우 바는 드로우 바의 회전 운동에 의해 개별 팔레트와의 폼 로킹 연결 (바요넷-연결) 에 돌입하기 위한 적어도 하나의 돌출부를 갖는다.

본 발명에 따르면, 척은 드로우 바가 느슨하게 위치되어 각각 장착되는 내부 안내 채널을 갖는다. 드로우 바의 회전 운동은 상기 드로우 바와 상호 작용하는 척에 포함되는 본 발명의 수단에 의해 안내되고 결정된다. 드로우 바는 내부 안내 채널에서 선회 가능하게 저널식으로 장착되지만, 한편으로 특히 드로우 바가 클램핑 또는 언클램핑/개방 조건에 있는지의 여부와는 별개로, 척 외부로의 드로우 바의 빠짐을 방지하는 방식으로 척의 내부 안내 채널에 대해 폼 로킹식으로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 드로우 바는 중공 슬리브로서 또는 매시브 (massive) 요소로서 구성된다. 드로우 바는 하나 이상의 부품들로 구성될 수 있다.

본 발명의 클램핑 디바이스는 드로우 바 상에 상응하는 정지 표면을 마주보는 단부 접촉 표면을 그 내부 안내 채널에 포함한다. 이들 상응하는 표면들은 폼 로킹식으로 구성되고 척의 외부로의 (드로우 바의 당기는 방향에 대항하는 방향을 의미함) 드로우 바의 빠짐을 함께 방지한다. 바람직하게 단부 접촉 표면은 척에서 안내 채널의 축에 대해 수직으로 정렬된다. 본 발명에 따르면, 드로우 바는 드로우 바의 정지 표면을 형성하는 돌출부를 갖고, 바람직하게 상기 돌출부는 링 형상의 견부 (shoulder) 이다. 그러나 그것은 상이한 추가의 형태 (예를 들면 돌출부, 링 세그먼트 형태의 견부 등) 들을 가질 수 있다.

본 발명의 드로우 바는 적어도 하나의, 바람직하게 두개의 안내 그루브들을 그 원통형 표면에서 갖는다. 이들 안내 그루브들은 바람직하게 S-형상이고, 가장 바람직하게 축방향으로 배향되고 서로 변위되어 배열된 두개의 직선 그루브 부분들 및 양쪽 직선 그루브 부분들을 연결하는 하나의 중간의 각진 그루브 부분을 갖는다.

안내 그루브들은 척 하우징 내에 할당된 내부의, 바람직하게 환형으로 형성된 클램핑 피스톤에 포함된 상응하는 안내 핀들과 상호 작용한다. 내부의 클램핑 피스톤은 척 하우징 내에서 축방향으로 전위 가능하지만, 그러나 회전 운동을 행할 수는 없다. 안내 핀들 - 할당되어 드로우 바의 안내 그루브들과 상호 작용함 - 은 일단 클램핑 피스톤이 척 하우징 (2.3) 의 축방향 방향으로 이동한다면 드로우 바가 그 자신의 축 주위로 안내되고 결정되는 회전 운동을 수행하게 한다. 바람직하게 드로우 바에서의 안내 그루브들은 드로우 바의 45 도의 회전 이동을 허용하는 방식으로 치수 설정된다.

척 하우징은 바닥 커버를 갖는다. 드로우 바는 테이퍼진 하부 단부 섹션을 갖고, 테이퍼진 하부 단부 섹션은 드로우 바의 상기 테이퍼진 하부 단부 섹션과 내부 클램핑 피스톤의 테이퍼진 섹션 사이에서도 할당된 클램핑 요소들, 바람직하게 볼들 또는 롤러들과 접촉한다. 척의 각각의 척 하우징의 바닥 커버의 방향에서의 내부 클램핑 피스톤의 상대적인 이동은 클램핑 요소들이 클램핑 척에서 드로우 바를 당기고 가압하게 한다. 척 하우징은 바닥 커버의 방향으로 내부 클램핑 피스톤을 가압하면서 내부 클램핑 피스톤 상에 작용하는 스프링들을 추가로 포함한다. 척 하우징, 척의 바닥 커버 및 전위 가능한 내부 클램핑 피스톤에 의해 팽창 가능한 압력 챔버가 형성된다. 이들 요소들은 물론 공기가 압력 챔버의 외부로 탈출하는 것을 방지하도록 적절히 시일된다. 압력 챔버는 압축된 공기로써 충전된다면 팽창한다.

이러한 팽창은 전위 가능한 내부 클램핑 피스톤을 상향으로 각각의 바닥 커버로부터 멀어지게 이동시켜서, 스프링들에 의해 가해진 힘에 대항하여 가압함으로써 발생된다. 척 하우징 내로의 내부 클램핑 피스톤의 이동은 바람직하게 척의 내부 안내 채널에 위치된 하나 이상의 안내 개구들에 의해 그리고 다른 것들, 예를 들면 척 하우징의 축방향으로 클램핑 피스톤의 병진 이동 (회전이 없음을 의미함) 을 부여하는 폼 로킹 수단에 의해 안내된다. 바람직하게 상기 안내 개구들은 축방향으로만 내부 클램핑 피스톤의 운동을 허용하도록 내부 클램핑 피스톤에 부착된 안내 핀들의 상기 섹션과 상호 작용한다.

1.1 클램핑 척
1.2 드로우 바
1.3 팔레트
1.4 바요넷 윙들, 팔레트와의 폼 로킹 전용의 상부 드로우 바 단부에서의 돌출부
2.1 드로우 바의 상부 부분
2.2 바요넷 커넥터
2.3 척 하우징
2.4 스프링들
2.5 안내 핀들
2.6 안내 핀들 (2.5) 의 전방 단부
2.7 클램핑 피스톤
2.8 내부 안내 채널 (4) 의 단부 접촉 표면
2.9 드로우 바의 하부 부분
3 팽창 가능한 압력 챔버
3.1 내부 안내 채널 (4) 을 형성하는 인버트형 슬리브에서의 그루브들
3.2 척의 z-기준
3.3 척의 x/y-기준을 위한 테이퍼진 레일들
2.10 바닥 커버
2.11 압축 스프링
2.12 내부 안내 채널 (4) 에서의 안내 개구들
2.13 안내 그루브들
4 척 (1.1) 의 내부 안내 채널
4.1 제 1 직선 그루브 부분
4.2 각진 그루브 부분
4.3 제 2 직선 그루브 부분
4.4 드로우 바 상의 정지 표면
4.5 드로우 바의 테이퍼진 부분
4.6 중공의 드로우 바 각각의 슬리브에서 관통 채널
5.1 클램핑 볼
7.1 척 각각의 바닥 커버 (2.10) 의 관통 구멍

Claims

개별 팔레트들 (1.3) 을 위치 설정시키기 위한 상응하는 기준 표면들을 구비한 x/y 및 z 기준 요소들 (3.2, 3.3) 을 갖는 척 (1.1), 및 상기 개별 팔레트들 (1.3) 을 클램핑하기 위한 드로우 바 (1.2) 를 포함하는 머신 툴들용 클램핑 디바이스로서,
상기 드로우 바 (1.2) 는 상기 드로우 바 (1.2) 의 회전 운동에 의해 개별 팔레트 (1.3) 와의 폼 로킹 (form-locking) 연결에 돌입하기 위한 적어도 하나의 돌출부 (1.4) 를 갖고,
상기 척 (1.1) 은 상기 드로우 바 (1.2) 가 느슨하게 위치되는 내부 안내 채널 (4) 을 갖고,
상기 드로우 바 (1.2) 의 상기 회전 운동은 상기 드로우 바 (1.2) 와 상호 작용하는 상기 척 (1.1) 내의 수단 (2.7, 2.6, 2.4, 3) 에 의해 안내되고 결정되고,
상기 드로우 바 (1.2) 는 상기 내부 안내 채널 (4) 에서 선회 가능하게 저널식으로 장착되지만, 상기 드로우 바가 클램핑 또는 언클램핑 조건에 있는지의 여부와는 별개로, 상기 척의 외부로의 드로우 바 (1.2) 의 빠짐을 방지하도록 상기 척 (1.1) 에 대해 그리고 상기 내부 안내 채널 (4) 에 대해 폼 로킹식으로 구성된, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 드로우 바 (1.2) 는 중공 슬리브 또는 중실 요소로서 구성되는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내부 안내 채널 (4) 은, 폼 로킹되어 상기 드로우 바 (1.2) 의 당김 방향에 대항하여 상기 척 (1.1) 의 외부로의 드로우 바 (1.2) 의 빠짐을 함께 방지하기 위한 상기 드로우 바 (1.2) 상의 상응하는 정지 표면 (4.4) 을 마주보는 단부 접촉 표면 (2.8) 을 갖는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 3 항에 있어서,
상기 단부 접촉 표면 (2.8) 은 상기 내부 안내 채널 (4) 의 축에 대해 수직으로 정렬되고,
상기 드로우 바 (1.2) 는 상기 드로우 바의 상기 정지 표면 (4.4) 을 형성하는 돌출부를 갖는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 드로우 바 (1.2) 는 적어도 하나 또는 두개의 안내 그루브들 (2.13) 을 그 원통형 표면에서 갖는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 5 항에 있어서,
상기 드로우 바 (1.2) 의 상기 원통형 표면에서의 상기 안내 그루브들 (2.13) 은, 축방향으로 배향되고 서로 변위되어 배열되는 두개의 직선 그루브 부분들 (4.1, 4.3) 및 양쪽 직선 그루브 부분들 (4.1, 4.3) 을 연결하는 하나의 중간의 각진 그루브 부분 (4.2) 을 갖는 S-형상인, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 5 항에 있어서,
상기 안내 그루브들 (2.13) 은 척 하우징 (2.3) 내에 할당된 내부의 클램핑 피스톤 (2.7) 에 포함된 상응하는 안내 핀들 (2.5) 과 상호 작용하고, 내부의 상기 클램핑 피스톤 (2.7) 은 상기 척 하우징 (2.3) 내에서 축방향으로 전위 (shift) 가 가능하지만 회전 운동을 행할 수 없는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 7 항에 있어서,
할당되어 상기 드로우 바 (1.2) 의 상기 안내 그루브들 (2.13) 과 상호 작용하는 상기 안내 핀들 (2.5) 은, 상기 클램핑 피스톤 (2.7) 이 상기 척 하우징 (2.3) 의 상기 축방향으로 이동한다면, 상기 드로우 바 (1.2) 가 그 자신의 축 주위로 안내되고 결정되는 회전 운동을 수행하게 하는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 7 항에 있어서,
상기 척 하우징 (2.3) 은 바닥 커버 (2.10) 를 갖고, 상기 드로우 바 (1.2) 는 상기 드로우 바 (1.2) 의 테이퍼진 하부 단부 섹션 (4.5) 과 또한 상기 내부 클램핑 피스톤 (2.7) 의 테이퍼진 섹션 사이에 할당된 클램핑 요소들 (5.1) 또는 볼들 또는 롤러들과 접촉하는 상기 테이퍼진 하부 단부 섹션 (4.5) 을 갖고,
상기 바닥 커버 (2.10) 의 방향에서의 상기 내부 클램핑 피스톤 (2.7) 의 상대 이동의 마지막 부분은 상기 클램핑 요소들 (5.1) 이 상기 클램핑 척 (1.1) 에서 상기 드로우 바 (1.2) 를 당기고 가압하게 하는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 9 항에 있어서,
상기 척 하우징 (2.3) 은 상기 바닥 커버 (2.10) 의 방향으로 상기 내부 클램핑 피스톤 (2.7) 을 가압하면서 상기 내부 클램핑 피스톤 (2.7) 상에 작용하는 스프링들 (2.4) 을 추가로 포함하고,
상기 척 하우징 (2.3), 상기 바닥 커버 (2.10) 및 전위 가능한 상기 내부 클램핑 피스톤 (2.7) 에 의해 팽창 가능한 압력 챔버 (3) 가 형성되고,
상기 압력 챔버 (3) 는 압축된 공기로 채워진다면 상기 스프링들 (2.4) 에 의해 가해진 힘에 대항하여 전위 가능한 상기 내부 클램핑 피스톤 (2.7) 을 상기 바닥 커버 (2.10) 로부터 멀어지게 이동시킴으로써 팽창할 수 있는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 9 항에 있어서,
상기 척 하우징 (2.3) 내의 상기 내부 클램핑 피스톤 (2.7) 의 이동은 상기 척의 상기 내부 안내 채널 (4) 에 위치된 하나 이상의 안내 개구들 (2.12) 에 의해 안내되는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 척 (1.1) 또는 그 바닥 커버 (2.10) 는 관통-구멍 또는 개구 (7.1) 를 갖도록 구성되는, 머신 툴들용 클램핑 디바이스.