KR102290174B1 - 클램핑 장치 - Google Patents

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프리츠 지겔메이어
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웨스팅하우스 일렉트릭 저머니 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내측 부분(52)에 연결되는 클램핑 슬리브로 부품(40)을 리세스(38) 내에 고정시키기 위한 클램핑 장치에 관한 것이다. 클램핑 맨드릴(42)이 클램핑 슬리브에 대해 움직일 수 있고, 내측 부분(52)은 하우징(22) 안에서 적어도 부분적으로 안내되고, 하우징(22)에서 리세스(38) 쪽을 향하는 측에 작업물 캐리어(60)가 부착될 수 있으며, 클램핑 슬리브가 클램핑된 위치에 있는 경우 하우징(22)은 클램핑 맨드릴(42)에 대해 움직일 수 있다. 여기서, 클램핑 맨드릴(42)은 지지 목적으로 제 1 압력 매체의 도움으로 클램핑 슬리브에 대해 움직일 수 있다. 지지 작용을 하는 유지력은 제 1 압력 매체의 압력을 통해 설정될 수 있고, 클램핑 슬리브가 클램핑된 위치에 있는 경우, 작업 캐리어(60)를 지니고 있는 하우징(22)은 제 2 압력 매체의 도움으로 클램핑 맨드릴(42)에 대해 움직일 수 있고 그 결과 작업물 캐리어(60)가 부품(40)에 완전히 지지된다. 작업물 캐리어(60)를 부품에 지탱시키는 힘은 제 2 압력 매체의 압력을 통해 조절될 수 있다. 마지막으로, 제 1 압력 매체의 압력과 제 2 압력 매체의 압력은, 하우징(22)과 클램핑 맨드릴(42) 사이의 상대 운동을 수행하기 위한 힘 보다 유지력이 더 크도록 조절된다.

Description

클램핑 장치{CLAMPING APPARATUS}
본 발명은 내측 부분에 연결되는 클램핑 슬리브로 부품을 리세스 내에 고정시키기 위한 클램핑 장치에 관한 것으로, 클램핑 맨드릴이 상기 클램핑 슬리브에 대해 움직일 수 있고, 상기 내측 부분은 하우징 안에서 적어도 부분적으로 안내되고, 하우징에서 상기 리세스 쪽을 향하는 측에 작업물 캐리어가 부착될 수 있으며, 상기 클램핑 슬리브가 클램핑된 위치에 있는 경우 상기 하우징은 클램핑 맨드릴에 대해 움직일 수 있다.
DE29500115U1D에는 클램핑 장치가 개시되어 있는데, 이 클램핑 장치에 의해 부하가 부품의 보어 안에 고정될 수 있다. 이를 위해, O-링에 의해 함께 유지되는 복수의 부분 쉘이 클램핑 요소와 상호 작용하게 된다. 디스크 스프링 어셈블리에 의해, 클램핑 요소는 지지 목적으로 부분 쉘 안으로 압입되고 이렇게 해서 그 부분 쉘을 보어의 내벽에 일정한 힘으로 지지시킨다. 클램핑 요소에 부착되는 부하는 통상적으로 부품으로부터 어떤 간격을 두고 있지만, 지지 작용 후에는, 유압 작동식 기구에 의해 부하(보통, 이동식 기계를 위한 홀더 또는 유지판)가 부품까지 움직이게 된다. 이리하여, 부하와 요소 사이에 완전한 접촉이 보장된다. 이렇게 해서, 지지 작용에 대한 이동식 기계에 의해 발생되는 진동의 영향이 감소된다.
상기 종래 기술에서는, 클램핑 요소를 보어 안에 위치시키는 동안에, 비교적 큰 유격(play)으로만 중심 맞춤 작용이 이루어진다는 단점이 있다. 추가로, 지지 작용을 하는 각각의 작용력이 클램핑 요소 안으로 도입되도록, 클램핑 슬리브의 부분 쉘은 선택된 구성 때문에 안정적이어야 한다. 이에 따라 또한 클램핑 요소 자체의 중량이 증가하게 된다. 디스크 스프링 어셈블리의 중량은 또한 전체 중량의 큰 부분을 차지한다. 즉 디스크 스프링 어셈블리만 지지를 위한 일정을 힘을 가하고 대응하는 질량을 가질 것이다. 종래 기술에 따른 클램핑 요소의 전형적인 중량은 적어도 800 g이다. 비교적 높은 이 중량은 또한 지지 작용에 불리한 영향을 준다.
이러한 종류의 클램핑 요소가 방사선 피폭을 받는 핵 시설에 사용되면, 그에 따른 높은 양의 재료가 또한 방사선을 받게 되어 방사선에 의해 오염된다. 그래서 이러한 종류의 클램핑 요소는 예컨대 핵 발전소에 있는 열교환기 관에 대한 수리 작업을 하는 경우에 사용된다. 더욱이, 부분 쉘은 사용 중에 오염될 수 있다. 그러면 부품과 클램핑 요소 사이의 유지력이 감소된다. 따라서 클램핑 요소를 해체하여 부분 쉘을 정화해야 되는데, 이런 일은 시간 소비적이고 마찬가지로 그에 따라 더 높은 방사선 피폭이 일어나게 된다. 수행되는 작업의 방사선 피폭은 검사되고 측정된다.
상기 종래 기술에서 출발한 본 발명의 목적은, 리세스 내 고정을 위한 클램핑 장치로서, 이 클램칭 장치의 유지력이 작업 중에 설정될 수 있고 지지 작용에 대한 진동의 영향이 줄어드는 클램핑 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 서두에서 언급한 종류의 클램핑 장치로 달성된다. 이 클램핑 장치의 특징으로서, 클램핑 맨드릴은 지지 목적으로 제 1 압력 매체의 도움으로 클램핑 슬리브에 대해 움직일 수 있고, 지지 작용을 하는 유지력은 제 1 압력 매체의 압력을 통해 설정될 수 있다. 이렇게 해서, 유리하게도, 유지력은 더 이상 일정하지 않고 필요한 경우 예컨대 증가될 수 있다. 작업 중에 클램핑 장치가 "진동으로 인해 느슨한 상태로 작동되고" 있다고 판단되면, 작업자는 단순히 제 1 압력 매체의 압력을 설정하거나 증가시켜 유지력을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 클램핑 장치는 더 높은 유지력으로 리세스 내에 지지된다. 추가로, 각 경우, 관련 리세스에 맞게 되어 있는 하나의 클램핑 슬리브를 다른 치수의 리세스에 대해 사용해야 한다. 필요한 유지력은 또한 그에 따라 변할 수 있다. 유리하게 간단한 방식으로, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 압력 매체 압력의 대응적인 설정을 통해 상기 변경된 요건에 맞게 될 수 있다. 지금까지 요구되었던 다른 스프링 어셈블리의 설치는 이제 필요 없게 되는데, 이러한 일을 위해 스프링 어셈블리가 더 이상 필요치 않기 때문이다. 클램핑 장치는 그에 따라 더 가볍게 되며, 이와 더불어, 작동 중의 진동으로 인해 여기되는 질량이 유리하게 감소되는 이점이 얻어진다.
질량 감소의 이점에 추가로, 상기 부품은 하우징에서 상기 리세스 쪽을 향하는 측에 부착될 수 있는데, 이리하여, 부품은 예컨대 관 바닥과 접촉할 수 있고, 고정을 위한 상기 리세스가 그 관 바닥에 형성된다. 이렇게 해서, 부품에 의해 클램핑 장치에 체결되는 예컨대 이동형 기계의 진동의 영향이 더 줄어들게 된다.
본 발명에 따른 클램핑 장치의 일 유리한 개량예의 특징으로서, 클램핑 슬리브가 클램핑된 위치에 있는 경우, 작업 캐리어를 지니고 있는 상기 하우징은 제 2 압력 매체의 도움으로 상기 클램핑 맨드릴에 대해 움직일 수 있고, 작업물 캐리어를 상기 부품에 지탱시키는 힘은 제 2 압력 매체의 압력을 통해 조절될 수 있고, 또한 제 1 압력 매체의 압력과 제 2 압력 매체의 압력은, 하우징과 클램핑 맨드릴 사이의 상대 운동을 수행하기 위한 힘 보다 상기 유지력이 더 크도록 조절된다.
결과적으로, 부품과 예컨대 벽 사이의 간격이 감소되며, 그 벽에는 보어가 있고, 이 보어에서 클램핑 장치가 지지된다. 이렇게 해서, 작동 중에 부하에 의해 발생되는 힘과 진동은 유리하게도 클램핑 장치 및 그의 지지력에 비교적 작은 영향만 주게 된다.
클램핑 장치의 본 발명에 따른 일 개량예에 따르면, 상기 유지력을 계산할 수 있는 힘 및/또는 압력 측정 장치가 있고, 유지력은 압력의 증가 또는 압력의 감소로 조절될 수 있다.
이리하여, 압력 및 유지력 또는 부하와 클램핑 맨드릴 사이의 상대 운동을 위한 힘이 정해진 작동 조건에 자동적으로 적합하게 될 수 있는데, 즉 조절될 수 있다. 그러므로 압력 매체 압력의 수동적인 모니터링 및 설정이 필요 없게 된다. 따라서 가능한 오류원이 회피된다.
클램핑 슬리브의 다른 유리한 개량예에 따르면, 상기 클램핑 슬리브는 일체형으로 되어 있는 팽창 슬리브이고, 팽창 슬리브는 적어도 2개의 부분 설부를 가지고 있다.
상기 클램핑 슬리브가 팽창 슬리브로서 일체형으로 되어 있기 때문에, 부품의 안정성이 증가된다. 추가로, 팽창 슬리브는 종래의 클램핑 슬리브에 비해 더 높은 유지력으로 작동될 수 있다. 또한, 클램핑 장치의 질량은 본 발명에 따른 상기 실시 형태에 의해 유리하게 감소될 수 있다.
다른 이점은, 지금까지 클램핑 요소의 부분 쉘들 사이에 항상 존재하였던 유격이 완전히 없다는 것이다. 예컨대, 종래 기술에 따른 클램핑 요소가 들어가는 리세스 내에서의 중심 맞춤 작용에 대해 지금까지 얻을 수 있었던 전형적인 정확도는 ±0.3 mm 보다 크다. ±0.15 mm 보다 좋은 정확도를 일체형 구성의 팽창 슬리브로 쉽게 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 클램핑 장치는 특히 위치 결정 또는 중심 맞춤 작용의 정확도로 낮아지는 일의 경우에 사용되기 때문에, 이는 지금까지 알려져 있던 클램핑 요소에 대해 상당히 진보적인 것이다.
본 발명의 주제의 일 유리한 개량예는, 상기 부분 설부는 부분 설부의 스프링 작용이 얻어지도록 하는 벽 두께 및/또는 벽 두께 프로파일을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치에 관한 것이다.
팽창 슬리브의 본 발명에 따른 구성의 결과로, 부분 설부는 비교적 작은 벽 부께를 갖게 된다. 첫째, 이렇게 해서 유리한 중량 감소가 달성되고, 둘째, 팽창 슬리브의 길이 방향 연장을 따라 스프링 작용이 얻어질 수 있고, 이 스프링 작용은 스프링 방식으로 탄성적인 부분 설부에 의해 가능하게 된다. 결과적으로, 부분 설부는 리세스의 윤곽에 특히 간단하게 맞게 될 수 있으며, 그 리세스 안에 클램핑 장치가 지지된다. 즉, 더러운 입자 또는 기타 물질이 여전히 리세스 안에 있을 수 있다. 추가로, 그리하여, 지지 중에 팽창 슬리브의 영역에서 작용하는 힘이 부분 설부에 균일하게 분산되며 그래서 리세스의 내벽에 대칭적으로 작용하게 된다. 유지력의 효과가 전체적으로 개선된다.
클램핑 장치의 일 개량에 따르면, 상기 클램핑 맨드릴과 팽창 슬리브 사이의 접촉 영역은 원추형으로 되어 있고, 원추각은, 클램핑 맨드릴과 팽창 슬리브 사이에 자기 잠금(self-locking) 작용이 거의 없도록 선택된다.
이러한 종류의 구성을 갖는 원추에 의해, 해제가 추가적인 힘의 사용을 통해서만 가능하도록 상기 클램핑 맨드릴과 팽창 슬리브가 서로 연결되는 것이 회피된다. 그 결과, 구성이 단순화되고 또한 클램핑 장치의 있을 수 있는 불리한 작동 상태가 회피된다. 추가로, 클램핑 맨드릴의 길이 방향으로 작용하는 힘과 이 힘으로 인한 반경 방향 클램핑력 사이의 비가 유리한 방식으로 영향을 받게 된다. 단순화된 구성에 의해, 마찬가지로, 본 발명에 따른 클램핑 장치의 중량 감소가 달성된다.
본 발명의 주제의 다른 개량예에 따르면, 팽창 슬리브는 적어도 1800 N/mm2의 인장 강도 및 적어도 1600 N/mm2의 항복 강도를 갖는 강으로 만들어지며, 상기 강은 적어도 52 HRC의 경도(록웰 C 법에 따른 경도)를 가지고 있다.
팽창 슬리브의 제조에 상기 재료를 선택함으로써, 팽창 슬리브 및 클램핑 장치 전체의 중량이 유리하게 더 감소된다.
클램핑 장치의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 부분 설부는, 팽창 슬리브의 길이 연장 방향으로 분리 슬롯에 의해 형성되며, 부분 설부의 미리 정해질 수 있는 스프링 이동은 상기 분리 슬롯의 길이를 통해 얻어질 수 있다.
이리하여, 원하는 스프링 작용을 단지 분리 슬롯의 길이를 통해서 특히 간단하게 얻을 수 있다. 그래서, 예컨대, 상이한 스프링 이동량 및 스프링력이 하나의 동일한 클램핑 슬리브 형상으로 설정될 수 있고 그래서 모든 가능한 용도에 특히 간단한 방식으로 적합하게 될 수 있다.
클램핑 장치의 일 유리한 실시 형태에 따르면, 상기 클램핑 맨드릴은 클램핑 슬리브 쪽을 향하는 단부에서 원추형으로 되어 있고, 클램핑 슬리브는 클램핑 맨드릴의 원추형 부분에 맞게 되어 있는 원추형 영역을 가지며, 원추각은 클램핑된 상태에서 클램핑 맨드릴과 팽창 슬리브 사이의 접촉 영역이 상기 원추형 영역에서 가장 크도록 선택된다.
그러므로 원추는 먼저 완화 상태에서 약간 다른 각도를 갖게 된다. 본 발명에 따르면, 클램핑 맨드릴이 팽창 슬리브 안으로 움직여 그 팽창 슬리브를 리세스에 대해 지탱시키고 결과적으로 대응하는 클램핑 작용이 얻어지자 마자, 클램핑 맨드릴과 팽창 슬리브 사이의 접촉 영역이 이 영역에에서 가장 크다. 결과적으로, 접촉 영역에서의 마모가 유리하게 최소화되며, 유지력의 분산이 최적화되며, 그리고 전체적으로 더 높은 유지력이 얻어질 수 있다.
추가의 유리한 가능한 개량예는 다른 종속항에서 알 수 있다.
첨부 도면에 나타나 있는 예시적인 실시 형태를 사용하여, 본 발명의 추가 실시 형태 및 추가 이점을 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 팽창 슬리브의 일 실시예를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 클램핑 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 클램핑 장치의 단면도를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 팽창 슬리브(10)의 일 바람직한 실시 형태의 측면도이다. 이 도에서 다수의 부분 설부(12)를 볼 수 있는데, (이 도의 하부에서) 상기 부분 설부는 바닥부(14)에 연결되어 있다. 팽창 슬리브(10)는 일체형으로 되어 있다. 이리하여, 지지 작용 중에 부분 설부(12)에 작용하는 힘이 특히 간단한 방식으로 바닥부(14)에 전달될 수 있다. 추가로, 각 부분 설부(12)는 구조상 미리 정해진 위치에서 유격 없이 고정된다. 선택된 실시예에서, 팽창 슬리브(10)는 12개의 부분 슬리브(12)를 가지고 있다. 즉, 팽창 슬리브(10)의 동시적으로 만족스런 위치 결정 능력과 함께 특히 유리한 클램핑 작용이 12개의 부분 설부(12)에 의해 달성될 수 있다. 클램핑 작용은 기본적으로 12개의 부분 설부로 이미 얻어지지만, 2개 보다 많은 어떤 수의 부분 설부라도 본 발명의 개념 내에서 쉽게 선택될 수 있다. 다른 도에는 클램핑 작용이 어떻게 정확히 달성되는지가 나타나 있다. O-링(18)이 배치되는 홈(16)이 상기 도의 정상부에 나타나 있다. 그 O-링(18)은, 팽창 슬리브(10)의 무응력 상태에서 부분 설부(12)가 조립 중에 정해진 위치에 있도록 제공되어 있다.
나타나 있는 실시예에서, 팽창 슬리브(10)는 완전히 일체형으로 되어 있다. 비교적 높은 인성을 갖는 강이 재료로서 선택되고, 열처리에 의해 증가된 경도를 갖게 된다. 부분 설부(12)의 벽 두께는, 개별적인 부분 설부(12)가 영구적인 변형 없이 그의 기술적 설계 내에서 스프링 방식으로 탄성적이도록 선택된다. 각 부분 설부(12)는, 팽창 슬리브(10)의 길이 방향 연장의 방향으로 있는 대응하는 절개부(13)에 의해 만들어지고, 그 절개부(13)는 바닥(14) 근처까지 이른다. 절개부 바닥은 상기 근처에 있는 보어(15)에 의해 확장되어 있다. 이리하여, 상기 영역에서 재료 응력이 감소된다.
도 2는 본 발명에 따른 예비 조립된 클램핑 장치(20)를 외부에서 본 것이다. 여기서, 클램핑 슬리브(10)는 하우징(22) 안에 결합되어 있고, 이 도의 정상부에서 그 하우징에는 덮개 스크류(24)가 제공되어 있고, 이 덮개 스크류를 통해 부분 설부(12)가 결합한다. 덮개 스크류(24)의 조립 및 분해를 위한 리세스(25)가 덮개 스크류(24)에 제공되어 있다. 복수의 보어(28)를 갖는 플랜지 판(26)과 덮개 스크류(24)의 외측면 사이에 있는 하우징(22)의 상부 영역에서 제 1 하우징 영역(30)은 원통형으로 되어 있다. 하우징(22)의 상기 부분은 예컨대 공구 캐리어(이 도에는 미도시)를 수용하기 위한 것이고, 이 공구 캐리어는 제 1 하우징 영역(30)의 직경에 맞게 되어 있는 예컨대 보어를 가지고 있으며, 따라서, 조립 목적으로 공구 캐리어는 부분 설부(12)와 제 1 하우징 영역(30) 위로 움직일 수 있고 조립 스탑으로서 제 1 플랜지 판(26)을 이용하게 된다. 추가로, 공구 캐리어는 플랜지 판(26)에 고정적으로 연결될 수 있고 또한 예컨대 스크류 연결에 의해 그리고 보어(28)를 사용하여 예컨대 정치식으로 위치될 수 있다.
이 도시에서, 몰딩된 제 1 돌출부(32)가 하우징(22)의 하부 영역에 나타나 있고, 몰딩된 제 2 돌출부(34)가 하우징(22)의 중간 영역에 나타나 있으며, 블리드 스크류(36)가 그 몰딩된 제 2 돌출부(34) 안으로 나사 결합된다. 블리드 스크류는, 압력 라인(미도시)을 통해 커넥터 노즐(이 도에서는 보이지 않음) 안으로 안내되는 압력 매체(선택된 실시예에서는 유압 오일)를 배출시킬 수 있다. 추가 기능은 도 3과 관련하여 더 상세히 설명할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 클램핑 장치(20)의 단면도인데, 이 클램핑 장치는 부품(40)의 추가 리세스(38) 안에서 지지되며 그래서 정해진 위치에 고정되거나 정착된다. 상기 추가 리세스(38)는 예컨대 바닥, 열교환기 바닥, 벽 또는 천정 또는 관, 예컨대 열교환기의 관에 있는 구멍 또는 보어일 수 있다. 클램핑 장치(20)가 리세스(38) 안에 지지되어 정착되는 작용은, 예컨대 팽창 슬리브(10)와 클램핑 맨드릴(42)의 상호 작용으로 얻어지며, 그 클램핑 맨드릴은 클램핑된 위치 또는 해제 위치에서 이중 화살표(44)의 방향으로 팽창 슬리브(10)에 대해 움직일 수 있다. 클램핑 맨드릴(42)은 해제 위치에서 나타나 있다. O-링(18)에 의해, 팽창 슬리브(10)의 부분 설부(12)는 이 상태에서 클램핑 맨드릴(42)에 항상 지지될 수 있다. 여기서, 클램핑 맨드릴(42)은 팽창 슬리브(10) 쪽을 향하는 단부에서 원추형으로 점감되어 있다. 팽창 슬리브(10)와 클램핑 맨드릴(42)의 원추형 단부 사이의 접촉 영역은 서로에 맞게 되어 있고, 원추각은, 클램핑 맨드릴(42)과 팽창 슬리브(10) 사이에 자기 잠금(self-locking) 작용이 거의 없도록 선택된다. 원추각이 전술한 바와 같이 선택되면, 클램핑 장치(20)의 해제 상태에서 클램핑 맨드릴(42)은 팽창 슬리브(10) 밖으로 나가는 방향으로 자동적으로 움직일 것이다. 추가로, 지지 상태에서 가능한 최대의 접촉 영역이 있도록, 팽창 슬리브(10)의 외부면은, 팽창 슬리브(10)가 부품(40)으로 지지되는 영역에서, 추가 리세스(38)의 직경에 맞도록 되어 있다. 나타나 있는 실시예에서, 상기 접촉 영역은 실린더의 측면이다. 관련된 접촉 영역의 마모가 이렇게 해서 감소된다. 접촉 영역에서, 팽창 슬리브(10)에는 코팅이 제공되어 있는데, 이 코팅은 예컨대 정해진 거칠기를 갖거나, 또는 어쨌든, 추가 리세스(38)와 팽창 슬리브(10) 사이의 접촉 영역에서 마찰이 증가하도록 설계된다. 이리하여 접촉 영역에서 클램핑 작용이 개선된다.
클램핑 맨드릴(42)의 어깨부(46)와 안내 부싱(48) 사이에 스프링(50)이 배치되며, 클램핑 맨드릴(42)은 안내 부싱(48) 안에서 슬라이딩으로 움직일 수 있다. 팽창 슬리브(10) 밖으로 나가는 클램핑 맨드릴(42)의 슬라이딩은 스프링(50)의 도움을 받게 된다. 이는 절대적으로 필요한 것은 아니지만, 슬라이딩 작용은 스프링(50)에 의해 개선되며, 클램핑 장치(20)의 해제 상태에서 클램핑 맨드릴(42)은 구조적으로 미리 정해진 위치에 특히 간단한 방식으로 도달하게 된다. 팽창 슬리브(10)는 덮개 스크류(24)와 안내 부싱(48) 사이에 고정된다. 덮개 스크류(24)는 내측 부분(52)에 나사 결합되고, 외부에서 들어오는 오물의 작용을 저지하는 시일링 링(54)에 의해 하우징(22)에 대해 시일링되는데, 즉 작업 환경으로부터 시일링된다. 팽창 슬리브(10)로부터 먼쪽에 있는 클램핑 맨드릴(42)의 단부에서 안내부(58)가 스크류(56)에 의해 클램핑 맨드릴(42)에 연결되며, 이렇게 해서 실린더/피스톤 장치가 형성되며, 압력 매체가 안내부(58)의 단부측에 하중을 가하면 스프링(50)은 그의 스프링력에 저항하여 압축되며, 이렇게 해서 클램핑 장치(20)가 그의 클램핑된 위치로 움직이게 된다. 압력 전달 매체를 위한 대응하는 압력 라인이 내측 부분(52)의 제 1 커넥터 노즐(61)에 연결될 수 있다. 내측 부분(52)은 이 영역에서 원통형 압력 공간(63)을 형성하고, 그 결과, 제 1 커넥터 노즐(61)에 존재하는 압력이 스크류(56) 및/또는 안내부(58)에도 작용되며 이렇게 해서 그에 따라 클램핑 맨드릴(42)에 힘이 작용하게 된다. 압력 전달 매체, 예컨대 유압 오일 또는 물의 충분히 높은 압력이 감소되거나 제거되는 경우, 클램핑 맨드릴(42)은 스프링(50)의 스프링력의 도움을 받으면서 팽창 슬리브(10) 밖으로 움직일 것이고, 압력 전달 매체의 일 부분을 다시 압력 라인 안으로 보낼 것이다. 이에 따라 클램핑 장치(20)는 해제 위치에서 이제 리세스(38)에 있게 되는데, 즉 리세스(38)에서 완화되고 느슨해진다.
클램핑 장치(20)는 플랜지 판(26)에 연결되는 작업물 캐리어(60)를 사용하여 나타나 있는 추가 기능을 가지고 있다. 하우징(22)과 함께, 내측 부분(52)은 추가 실린더/피스톤 장치를 형성하며, 이 장치는 시일링 링(54)과 시일링 시스템(62) 및 추가 시일링 시스탬(64)에 의해 압력 매체의 출구에 대해 시일링된다. 안내 밴드(23)가 하우징(22)과 내측 부분(52) 사이에 삽입되어 있고, 이 안내 밴드(23)는 두 부품의 상대 운동 중에 그들 부품의 안정된 위치를 보장해 준다. 추가로, 내측 부분(52)은 스프링 요소(50)에 결합하고 이렇게 해서 그 스프링의 홀더로서 작용하고 또한 내측 부분(52)과 하우징(22) 간의 상대 운동을 위한 추가 가이드로서 작용한다. 이 도에서, 덮개(66)는 하우징(22)의 하측 단부에서 그 하우징에 나사 결합되고, 하우징(22)과 덮개(66) 사이의 시일링 요소(68)에 의해 시일링된다. 추가로, 덮개(66)에 추가 시일링 요소(70)가 있는데, 이 추가 시일링 요소(70)는 내측 부분(52)에 대해 덮개(66)를 시일링한다. 하우징(22) 및 내측 부분(52)과 함께, 덮개(66)는 환형 공간(74)을 형성하며, 이 환형 공간에는 제 2 커넥터 노즐(72)에 의해 압력 전달 매체, 예컨대 압축 공기가 주입된다. 제 2 커넥터 노즐(72)과 환형 공간(74) 사이의 연결 라인은 이 도에서 보이지 않는데, 클램핑 장치(20)의 단면이 이 영역에서는 몰딩된 제 1 돌출부(32)의 벽만 통과하기 때문이다. 대응적인 방식으로, 추가 압력 전달 매체가 추가 커넥터 노즐(이 도에서는 미도시) 및 몰딩된 제 2 돌출부(34)를 통해 제 2 환형 공간(76)으로 안내된다. 이 도에서 제 2 환형 공간(76)은 가능한 최소의 연장으로 나타나 있는데, 그래서 내측 부분(52)의 칼라(78)가 하우징(22)의 스탑(80)에 지지된다. 이는 제 1 환형 공간(74)과 제 2 환경 공간(76) 내의 압력 조건이 결과적인 힘이 내측 부분(52)을 스탑(8)까지 멀리 이동시키도록 선택됨으로써 달성된다.
이하, 클램핑 장치(20)의 지지 및 해제 작동을 더 상세히 설명한다. 이를 위해, 클램핑 장치(20)는 제 1 커넥터 노즐(61) 및 몰딩된 제 2 돌출부(34)에 있는 추가 커넥터 노즐(미도시)을 통해 각 경우 하나의 유압 라인에 연결되어 있고 제 2 커넥터 노즐(72)은 압축 공기 라인에 연결된다. 유압 라인과 압축 공기 라안 내의 압력은 각 라인에 대해 개별적으로 설정될 수 있고, 압축 공기 라인 내에 있는 공기는 미리 정해진 일정한 압력으로 설정되며, 따라서 그 일정한 압력 또한 환형 공간(74)에서 설정된다. 유압 라인 내의 압력은 각 경우 개별적으로 조절될 수 있다. 이러한 목적으로, 각각의 개별적인 압력을 따로 따로 설정하거나 조절하도록 셋업되어 있는 하나 이상의 조절 장치(이 도에는 나타나 있지 않음)가 있다. 압력 조절 장치는 유압 라인 또는 압축 공기 라인에 연결되고, 그 결과, 조절된 압력이 또한 클램핑 장치(20)에서 작용하게 된다. 여기서, 압력 조절 장치는 전용의 압력 공급부, 예컨대 유압 펌프, 유압 축압기, 압축 공기 공급부, 압축 공기 실린더 등 및 관련 압력을 조절하기 위한 일반적으로 알려져 있는 제어 및 조절 부재를 가질 수 있다. 클램핑 장치(20)를 제 1 상태, 즉 해제 상태에 있게 하기 위해, 미리 정해진 공기 압력이 제 2 커넥터 노즐(72)에 가해지고, 유압 라인은 여전히 무압 상태이다. 이리하여, 내측 부분(52)의 칼라(78)가 하우징(22)의 스탑(80)에 지지되고 이렇게 해서 환형 공간(74)은 최대 연장을 갖게 된다. 스프링(50)(여기서는, 헬리컬 스프링)의 스프링력에 의해, 클램핑 맨드릴(42)은, 구조적으로 특정되어 있는 한, 팽창 슬리브(10) 밖으로 움직이게 된다. 이는 O-링(18)의 도움을 받으며, 이 링은 최소의 가능한 직경에서 팽창 슬리브(10)의 부분 설부(12)들을 함께 추가로 유지한다. 이렇게 해서, 추가 힘이 클램핑 맨드릴(42)의 연장 방향으로 가해진다. 그러므로 클램핑 장치(20)는 해제 상태, 제 1 상태 또는 기본 상태에 있게 된다 그런 다음 클램핑 장치(20)는 리세스(38) 안으로 움직이게 된다. 클램핑 장치(20)를 제 2 상태, 즉 클램핑된 상태에 있게 하기 위해, 제 1 커넥터 노즐(61)에 이어진 라인 내의 유압 압력이 증가된다. 안내부(58)와 제 1 커넥터 노즐(61) 사이에서 내측 부분(52)은 원통형 공간(63)을 형성하며, 클램핑 장치(20)의 작동 중에 상기 원통형 공간에 압력 전달 매체가 충전되어 안내부(58)에 유압 압력이 작용하게 된다. 그 압력은 이때 높게 설정되어 있어, 팽창 슬리브(10)를 통해 리세스(38)의 벽 내로 전달되는 결과적인 유지력이, 몰딩된 제 1 돌출부(34)에 있는 추가 커넥터 노즐에 이어진 라인 내의 유압 압력을 통해 가해지는 힘 보다 높고, 특히 실질적으로 더 높게 된다. 상기 힘은 제 2 환형 공간(76)의 확장을 통해, 조립된 작업물 캐리어(60)를 부품(40)에 누르게 된다. 이리하여, 작업물 캐리어(60)와 부품(40) 사이에 간격이 없게 된다.
제 1 커넥터 노즐(61)에 존재하는 대응적으로 높은 압력에 의해, 안내부(58)는 스프링(50)의 스프링력에 저항하면서 움직일 것이고 그 스프링(50)이 압축된다. 이렇게 해서, 클램핑 맨드릴(42)은 팽창 슬리브(10) 안으로 움직이게 된다. 그래서, 클램핑 장치(20)는 완화 상태, 제 2 상태 또는 작동 상태에 있다. 규정된 작동 시간 후에, 예컨대, 작업물 캐리어(60)의 진동의 결과로, 팽창 슬리브(10)가 추가 리세스(38) 안에서 느슨하게 될 수 있다. 이 효과를 막기 위해, 추가 리세스(38) 안에 있는 팽창 슬리브(10)의 유지력이 압력 공간(63) 내 압력의 증가를 통해 증가된다. 여기서, 상기 효과가 검출된 후에 압력 증가는 수동으로 일어날 수 있지만, 예컨대, 규정된 진동 강도가 도달되면, 또는 상이한 힘, 유지력, 진동으로 인한 힘 등을 측정하거나 계산하여 자동적으로 또한 그래서 조절 방식으로 일어날 수 있다.
클램핑 장치(20)의 정확성 및 안정성은, 스프링(50)의 자유 스프링 이동 길이에 대한 클램핑 맨드릴(42)의 길이의 비에 영향을 받을 수 있다. 이 비가 더 크게 선택될 수록, 클램핑 장치(20)는 기계적으로 더 안정적으로 될 것이고, 그에 따라 클램핑 장치(20)의 정확성이 증가할 것이다.
미리 정해진 공기 압력은 제 2 커넥터 노즐(72)에서 압축 공기 라인 중의 하나를 통해 연속적으로 설정된다. 이렇게 해서, 제 2 환형 공간(76) 내 유압 압력의 조절을 통해서만 내측 부분(52)이 하우징(22)에 대해 움직일 수 있고, 그 유압 압력은 추가 커넥터 노즐을 통해 추가 유압 라인에 의해 설정될 수 있다. 결과적으로, 팽창 슬리브(10)가 추가 리세스(38) 안으로 움직인 후에 부품(40)으로부터 여전히 작은 거리를 두고 있을 수 있는 작업물 캐리어(60)가 상기 부품(40) 쪽으로 움직일 수 있고 결과적으로 그 부품에 완전히 지지된다. 작업물 캐리어(60)가 부품(40)에 완전히 지지되는 이 상태는, 부품(40)에 지지된 후의 작업물 캐리어(60)의 윤곽을 나타내는 대시선으로 나타난다. 제 2 환형 공간(76) 내의 압력이 더 증가되면, 힘이 또한 증가하여, 내측 부분(52)과 하우징(22) 사이의 상대 운동이 일어나게 된다.
클램핑 장치(20)를 추가 리세스(38)로부터 다시 제거하려면, 전술한 작동 단계들을 역순으로 수행하여 상기 클램핑 장치(20)를 해제하면 된다.
이렇게 해서, 단지 2개의 유압 공기 라인, 즉 제 1 커넥터 노즐(61)에 연결되어 있는 라인 및 추가 커넥터 노즐에 연결되어 있는 라인의 조절 을 통해서 전체 클램핑 장치가 그의 지지 상태 또는 해제 상태로 움직일 수 있다.
10 팽창 슬리브
12 부분 설부
13 절개부
14 바닥부
15 보어
16 홈
18 O-링
20 클램핑 장치
22 하우징
23 안내 밴드
24 덮개 스크류
25 리세스
26 플랜지 판
28 보어
30 제 1 하우징 영역
32 몰딩된 제 1 돌출부
34 몰딩된 제 2 돌출부
36 블리드 스크류
38 추가 리세스
40 부품
42 클램핑 맨드릴
44 이중 화살표
46 어깨부
48 안내 부싱
50 스프링
52 내측 부분
54 시일링 링
56 스크류
58 안내부
60 작업물 캐리어
61 제 1 커넥터 노즐
62 시일링 시스템
63 압력 공간
64 추가 시일링 시스템
66 덮개
68 시일링 요소
70 추가 시일링 요소
72 제 2 커넥터 노즐
74 환형 공간
76 제 2 환형 공간
78 칼라
80 스탑
82 피스톤 직경
84 행정 길이

Claims (8)

  1. 작업물 캐리어(60)를 부품(40)의 리세스(38) 내에 고정시켜 상기 부품(40)에 대해 유지시키기 위한 클래핑 장치로서,
    작업물 캐리어(60)에 부착하기 위한 하우징(22);
    상기 리세스(38) 내에 삽입하기 위한 클램핑 슬리브 ― 상기 클램핑 슬리브는 상기 하우징(22)에 연결되어 있음 ―;
    상기 클램핑 슬리브 내에 적어도 부분적으로 배치되는 클램핑 맨드릴(42) ― 상기 클램핑 맨드릴(42)은 해제 위치와 클랭핑된 위치 사이에서 상기 클램핑 슬리브에 대해 이동 가능하며, 상기 클램핑 슬리브가 상기 리세스 내에 삽입되고 상기 클램핑 맨드릴(42)이 클램핑된 위치에 있을 때, 상기 클램핑 슬리브가 유지력에 의해 상기 리세스 내에 지지되어 클램핑된 위치에 있게 되고, 그리고 상기 클램핑 슬리브가 클랭핑된 위치에 있을 때, 상기 하우징(22)은 상기 클램핑 맨드릴(42)에 대해 이동 가능함 ―;
    상기 클램핑 맨드릴(42)을 클램핑된 위치로 이동시키는 제 1 압력 매체를 공급하기 위한 제 1 연결부 ― 상기 유지력은 상기 제 1 압력 매체의 압력에 의해 결정됨 ―;
    상기 클램핑 슬리브가 클램핑된 위치에 있을 때 상기 하우징(22)을 상기 클램핑 맨드릴(42)에 대해 이동시키는 제 2 압력 매체를 공급하기 위한 제 2 연결부 ― 상기 하우징(22)이 상기 작업물 캐리어(60)에 부착될 때, 상기 클램핑 맨드릴(42)에 대한 상기 하우징(22)의 이동은 상기 하우징(22)이 상기 작업물 캐리어(60)를 이동시켜서 상기 부품(40)과 접촉하여 그에 대한 지지력을 제공하고, 여기서 상기 지지력은 상기 제 2 압력 매체의 압력에 의해 결정됨 ―; 및
    상기 유지력이 상기 지지력보다 크도록 상기 제 1 및 제 2 압력 매체의 압력을 제어하기 위한 조절 장치를 포함하는, 클래핑 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    힘 및/또는 압력을 측정하기 위한 측정 장치를 더 포함하고, 상기 측정 장치에 의해 상기 유지력을 계산할 수 있고, 상기 유지력은 상기 조절 장치에 의해 상기 제 1 압력 매체의 압력을 증가 또는 감소시켜 조절될 수 있는, 클램핑 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램핑 슬리브는 일체형으로 되어 있는 팽창 슬리브(10)이고, 상기 팽창 슬리브(10)는 적어도 2개의 부분 설부(12)를 가지고 있는, 클램핑 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 부분 설부(12)는 각각의 부분 설부(12)가 스프링 작용을 가지도록 하는 벽 두께 및/또는 벽 두께 프로파일을 가지고 있는, 클램핑 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 클램핑 맨드릴(42)과 팽창 슬리브(10) 사이의 접촉 영역은 원추형으로 되어 있고, 원추형의 상기 접촉 영역의 각도는 추가적인 힘의 사용을 통해서만 해제가 가능하도록 상기 클램핑 맨드릴(42)과 팽창 슬리브(10)가 서로 연결되는 것이 상기 원추형의 접촉 영역의 구성으로 인해 회피되도록 선택되는, 클램핑 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 팽창 슬리브(10)는 적어도 1800 N/mm2의 인장 강도 및 적어도 1600 N/mm2의 항복 강도를 갖는 강으로 만들어지며, 상기 강은 적어도 52 HRC의 경도를 가지고 있는, 클램핑 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 부분 설부(12)는, 팽창 슬리브(10)의 종축선의 방향으로 배치된 분리 슬롯(13)에 의해 형성되며, 부분 설부(12)의 스프링 이동은 상기 분리 슬롯(13)의 길이에 의해 결정되는, 클램핑 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램핑 맨드릴(42)은 상기 클램핑 슬리브 내에 위치하는 원추형 단부를 가지며, 상기 클램핑 슬리브는 상기 클램핑 맨드릴의 원추형 단부에 맞게 되어 있는 내부의 원추형 영역을 가지며, 상기 클램핑 맨드릴의 원추형 단부 및 클램핑 슬리브의 내부의 원추형 영역의 각도는 상기 클램핑 슬리브가 클램핑된 위치에 있을 때, 클램핑 맨드릴(42)과 팽창 슬리브(10) 사이의 접촉 영역이 가장 크도록 선택되는, 클램핑 장치.
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