KR102440723B1 - 작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리 ⅱ를 갖는 브레이킹 및/또는 클램핑 장치 - Google Patents

작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리 ⅱ를 갖는 브레이킹 및/또는 클램핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리를 갖는, 본체에 대하여 가이드 되는 샤프트용 브레이킹 및/또는 클램핑 장치에 관한 것이다. 이 경우, 작동 어셈블리는, 국부적으로 탄성적으로 팽창 가능한 2개의 벤딩 플레이트를 갖는 갭 하우징을 구비한다. 벤딩 플레이트는, 각각 마찰 면을 갖는 플라이어 조(tong jaw)를 구비하며, 이들 마찰 면의 표면 법선은 내부로 향해 있다. 벤딩 플레이트들 사이에는, 압력 매체로 채워질 수 있는 밀봉된 압력 챔버가 놓여 있다. 클램핑 구역들 사이에서는, 브레이킹 된 또는 클램핑 된 샤프트에 대한 연결을 만들어 주는 샤프트 커플링 어셈블리의 부분들이 돌출한다. 압력 챔버 내의 압력이 완화되면, 작동 어셈블리의 마찰 면이 브레이킹력 및/또는 클램핑력을 발생하면서 샤프트 커플링 어셈블리의 마찰 면에 가해질 수 있다. 본 발명에 의해서는, 큰 직경에서도 적은 전체 폭을 갖고, 적은 부품들로 구성되며, 또한 간단하고 안전하게 그리고 유지 보수 없이 제 기능을 하는 브레이킹 및/또는 클램핑 장치가 개발된다.

Description

작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리 Ⅱ를 갖는 브레이킹 및/또는 클램핑 장치
본 발명은, 작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리를 가진, 본체에 대하여 가이드되는 샤프트용 브레이킹 및/또는 클램핑 장치에 관한 것이다.
DE 10 2008 020 518 C1에는, 예컨대 마찰 패드에 작용하는 10개의 슬라이딩 웨지 기어(sliding wedge gear)가 샤프트 둘레에 배열되어 있는, 샤프트용 브레이킹 및/또는 클램핑 장치가 공지되어 있다. 슬라이딩 웨지는, 샤프트를 향해 개별 브레이크 슈를 가압하기 위하여 공압 실린더에 의해서 조정된다. 이와 같은 구조는, 높은 설치 공간 수요를 가지며, 샤프트에 직접 작용한다.
EP 1 228 321 B1호는, 샤프트를 클램핑 및/또는 브레이킹하기 위한 클램핑 및/또는 브레이크 장치를 개시한다. 이 경우, 샤프트는 몸체에 의해서 둘러싸여 있다. 본체는 외부 링, 내부 링 및 이들 링 사이에 배열된 2개의 평평한 림(rim) 형상의 벽을 포함한다. 링과 벽이 압력 챔버를 형성한다. 압력 챔버가 환기된 경우에는, 내부 링이 샤프트에 반경 방향으로 고정되어 있다. 압력 챔버가 압력 매체로 채워지면, 벽이 팽창하고, 이로 인해 내부 링이 샤프트를 해제한다.
본 발명의 과제는, 큰 직경에서도 적은 전체 폭을 갖고, 적은 부품들로 구성되며, 또한 간단하고 안전하게 그리고 유지 보수 없이 제 기능을 하는 브레이킹 및/또는 클램핑 장치를 개발하는 데 있다.
상기 과제는, 주 청구항의 특징들에 의해서 해결된다. 이 경우, 작동 어셈블리는, 갭 챔버에 의해 분리된 2개의 벤딩 플레이트를 갖고 국부적으로 탄성적으로 팽창 가능한 벤딩 구역, 및 부착 구역을 갖는 갭 하우징을 구비한다. 벤딩 플레이트는, 서로 마주 놓여 있는 2개의 클램핑 구역에 각각 마찰 면을 갖는 플라이어 조(plier jaw)를 구비하며, 이들 마찰 면의 표면 법선은 내부로 향해 있다. 벤딩 플레이트들 사이에는, 마찰 면들을 서로로부터 탄성적으로 밀어내기 위해 압력 매체로 채워질 수 있는 밀봉된 압력 챔버가 놓여 있다.
샤프트 커플링 어셈블리는, 2개의 상호 이격된 마찰 면을 갖는 커플링 영역을 구비하며, 이들 마찰 면의 표면 법선은 외부로 향한다. 샤프트 커플링 어셈블리는 샤프트 연결 영역을 구비한다. 샤프트 연결 영역은, 직접적으로 또는 클램핑 메커니즘을 통해 간접적으로 커플링 영역에 배열되어 있다. 압력 챔버 내의 압력이 완화되면, 작동 어셈블리의 마찰 면이 클램핑력 및/또는 브레이킹력을 발생하면서 샤프트 커플링 어셈블리의 마찰 면에 가해질 수 있다.
본 발명의 대상은, 적어도 2개 부분으로 구성된 샤프트용 브레이킹 및/또는 클램핑 장치이다. 한 부분은 샤프트에 어댑터로서 장착되고, 샤프트와 함께 회전하기 위하여 샤프트에 단단히 고정되거나 단단히 나사 결합된다. 이 부분은 예를 들어 반경 방향으로 돌출하는 클램핑 플랜지를 갖는다. 다른 부분은, 예컨대 압축 응력을 받는 샤프트를 지지하는 고정식 기계부에 고정되어 있는 일종의 플라이어(plier)이다. 이 플라이어는 예컨대 환상의 플라이어 조를 가지며, 이들 플라이어 조에 의해서 플라이어가 샤프트 측 플랜지의 전면을 느슨하게 둘러싸거나 일체로 회전하도록 고정적으로 감쌀 수 있다. 샤프트를 브레이킹하거나 클램핑하는 장치 부품들은 샤프트의 외벽에 접하지 않는데, 다시 말하자면 브레이킹 및/또는 클램핑 장치의 시공 조인트(construction joint)는 샤프트 자체의 벽과 동일하다.
장치의 환상의 플라이어 조는 단순하게 2개의 디스크 스프링으로서 기술될 수 있는데, 이들 디스크 스프링의 2개의 내부 에지는 서로를 향해 있는 한편, 직경이 더 큰 외부 에지들은 축 방향으로 서로 멀리 떨어진 상태로 놓여 있다. 하나의 클램핑 구역을 형성하는 내부 에지들 사이로 클램핑 플랜지가 삽입된다. 이제 부착 구역을 나타내는 외부 에지들이 축 방향으로 서로를 향해 이동하면, 직경이 더 작은 내부 에지들이 고정을 위해 스프링 장력을 받은 상태에서 클램핑 플랜지를 플라이어 형태로 클램핑 한다. 디스크 스프링들이 제조 중에 외부 에지의 영역에서 서로 인접하여 형성됨으로써, 결과적으로 외부 에지들의 간격은 더 이상 변경될 수 없다. 이제 클램핑 플랜지를 재차 해제하기 위하여, 디스크 스프링들이 오일 압력에 의해서 서로로부터 밀어낸다. 내부 에지가 클램핑 플랜지로부터 분리된다. 따라서, 지금까지 클램핑을 위해 압축 응력을 덜 받은 디스크 스프링들이 해제를 위해 더욱 강하게 조여지거나 변형된다.
대안적으로, 장치는 또한, 클램핑 플랜지가 회전하는 링의 보어 내에 설치되는 한편, 고정식으로 지지된 플라이어는 공간적으로 회전하는 링 내부에서 이 링의 내부로 돌출하는 클램핑 플랜지를 감싸도록 형성될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 세부 사항은, 종속 청구항들로부터 그리고 개략적으로 도시된 하나 이상의 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 나타난다.
도 1은 이중 반경 방향 클램핑 플랜지에 기초한 샤프트-허브(hub)-연결부를 가진 브레이킹 및/또는 클램핑 장치의 사시도를 도시하고,
도 2는 도 1에 대한 부분 종단면도를 도시하며,
도 3은 홀수의 그리고/또는 가요성 가이드 요소를 갖는 도 1에 대한 부분 종단면도를 도시하고,
도 4는 변위 클램핑 슬리브를 갖는 샤프트-허브-연결부의 확대된 부분 종단면도를 도시하며,
도 5는 링 스프링 클램핑 세트를 갖는 샤프트-허브-연결부의 확대된 부분 종단면도를 도시하고,
도 6은 지지된 지지 링을 갖는 브레이킹 및/또는 클램핑 장치의 부분 종단면도를 도시하며, 그리고
도 7은 지지되지 않은 지지 링을 갖는 브레이킹 및/또는 클램핑 장치의 부분 종단면도를 도시한다.
도 1은, 지지하는 기계측 본체(1)가 없는(도 2 또는 도 3 참조) 그리고 브레이킹될 그리고/또는 고정될 샤프트(5)가 없는 브레이킹 및/또는 클램핑 장치를 보여준다. 외부에 놓여 있는 작동 어셈블리(10)는 후면을 갖고, 이 후면을 통해서 작동 어셈블리가 고정 나사(59)에 의해서 본체(10)에 나사 결합된다. 작동 어셈블리(10)는, 클램핑 플랜지(62)를 샤프트(5)에 매칭시키는 샤프트 커플링 어셈블리(60)를 둘러싼다. 작동 어셈블리(10)는 탄성적인 갭 하우징(11)을 가지며, 이 갭 하우징은 자신의 플라이어 조(23, 39)에 의해서 - 브레이킹 또는 클램핑의 경우에 - 클램핑 플랜지(62)에 플라이어 형상으로 접한다. 갭 하우징(11)은 밀봉 링(50)과 함께 압력 챔버(37, 38)를 둘러싼다. 압력 챔버에 기체, 액체 또는 겔 형태의 압력 매체가 제공되면, 클램핑 플랜지(62)의 플라이어 형상의 클램핑이 해제된다.
압력 챔버(37, 38)는, 작동 어셈블리(10)의 엔벨로프 용적(envelope volume)의 12.5%보다 작은 용적을 갖는다. 도면에 도시된 변형예의 엔벨로프 용적은, 한 튜브 바디의 주어진 부피에 상응하게, 튜브 길이로서는 장치 폭을 갖고, 외부 직경으로서는 외부 장치 직경을 가지며, 내경으로서는 벤딩 플레이트(15)의 최소 내부 직경을 갖는다.
작동 어셈블리(10)는, 예컨대 갭이 좁은 환상의 압력 챔버(37)를 둘러싸는 링 형상의 또는 튜브 형상의 갭 하우징(11)을 구비한다. 갭 하우징(11)은, 변형되지 않은 상태에서는 실질적으로 예컨대 대략 280 ㎜의 내부 직경 및 예컨대 388 ㎜의 외부 직경을 갖는 평평한 디스크이다. 디스크의 최대 두께는 예컨대 22 mm이다. 갭 하우징(11)은 템퍼링 강, 예컨대 42CrMoS4로 제조되었다. 갭 하우징은, 반경 방향으로 서로 연결되는 3개의 영역(13, 21, 26)으로 분할되어 있다. 내부 영역은 클램핑 구역(22)이다. 이 클램핑 구역에는 벤딩 구역(21)이 연결되며, 이 벤딩 구역은 외부 영역, 즉 부착 구역(13) 내부로 개방되어 있다.
갭 하우징(11)은, 갭 챔버(37, 38)를 만들기 위해, 자신의 중앙 보어(4)로부터 예컨대 디스크 밀링 커터에 의해 전면들 사이의 중앙에서 밀링 가공된다. 밀링 가공되고 예컨대 38.7 mm 깊이를 갖는 그루브는 예컨대 4 mm의 갭 폭을 갖는다. 이 경우, 채널 형상의 그루브 바닥은 2 mm의 반경을 갖는다.
갭 챔버(37, 38)가 그 내부로 전혀 돌출하지 않거나 또는 다만 1 내지 10 mm만 돌출하는 부착 구역(13)은, 예컨대 양측에 적어도 국부적으로 평평한 전면을 가지며, 이 전면을 통해 갭 하우징(11)이 본체(1)의 부착 면(3)에 적용될 수 있다. 부착 구역은 예컨대 370 mm의 직경 상에 30° 각도마다 2개의 카운터 싱크(countersink) 또는 더블 카운터 싱크(45)로 이루어진 보어 그룹을 구비한다. 이들 관통 보어는, 일 단부에 또는 양쪽 단부에 DIN 974에 따른 카운터 싱크를 각각 하나씩 갖는다. 개별 보어 그룹의 카운터 싱크 또는 더블 카운터 싱크(45)는 서로에 대해 10°의 각도만큼 변위 배열되어 있다. 각각 2개의 보어 그룹 사이에는 주입용 또는 폐쇄용 마개 나선 보어(41)가 있다. 보어(41)는 예컨대 다양한 직경 상에 대각으로 마주 놓여 있고, 그와 동시에 부착 구역(13)의 상이한 전면에 배열되어 있다.
도 3에 따르면, 부착 구역(13) 내에서는 하나 이상의 주입용 나선 보어(41)가 작동 어셈블리(10)의 전면(12)에 있다. 여기에서 사용된 M1O-미세 나사는 도 3에 따라 - 다만 예시적으로만 도시됨 - 유압 어댑터(56)를 구비한다. 대안적으로, 자신의 절단 링(49) 및 그에 인접하는 밀봉 링을 갖는 주입용 나선 보어(41)는 또한 작동 어셈블리(10)의 후면에도 놓일 수 있으며, 이와 관련해서는 도 1이 참조된다. 이 경우, 주입용 나선 보어(41) - 도 1에 도시되어 있지 않음 - 에는 본체(1) 내의 압력 수단 가이드 보어가 마주 놓여 있다. 여기에서 절단 링(49)은 부착 면(3)과 작동 어셈블리(10)의 후면 간의 밀봉 효과를 지원한다.
주입용 나선 보어(41) - 도 2 및 도 3 참조 - 는 반경 방향 분배 보어(42) 내부로 개방되어 있다. 외부로는, 상기 분배 보어(42)가 클램핑 슬리브(53)에 의해서 폐쇄되어 있다. 클램핑 슬리브(53)의 보어 내로 압축 볼(54)이 삽입되어 있으며, 이 압축 볼은 클램핑 슬리브(53)를 개별적인 반경 방향 분배 보어(42) 내에 오일 밀봉 또는 가스 밀봉 방식으로 영구적으로 고정시킨다. 반경 방향 분배 보어(42)는 예컨대 압력 챔버(37, 38) 내부로 개방되는 축 방향 분배 보어(43)에 수직이다. 축 방향 분배 보어(43)는 압축 볼에 의해서 부착 표면(3)에 대해 밀폐되어 있다.
여기에서 분배 보어(42, 43)는 3 mm의 직경을 갖는다. 유압 어댑터(56)를 통해 유입되는 유압 오일, 예컨대 40℃에서 46 ± 2 ㎟/s의 점도를 갖는 DIN 51524, Part 2에 따른 유형 HLP 46의 오일은 압력 챔버(37, 38) 내에서 신속하게 분배된다.
도 2에 따르면, 부착 구역(13)에는, 또한 마찬가지로 수직 보어(42) 내부로 개방되고 그곳으로부터 축 방향 분배 보어(43)를 통해 압력 챔버(37, 38)와 연결되어 있는 하나 이상의 폐쇄용 마개 나선 보어(52)가 있다. 상기 분배 보어는 주입부의 분배 보어와 동일한 방식으로 외부로 폐쇄되어 있다.
부착 영역(13)에 일체로 형성된 2개의 벤딩 플레이트(15, 16)는 탄성적인 벤딩 구역(21)을 나타낸다. 갭 챔버(37, 38)의 양측에 위치되어 있고 탄성적으로 팽창 가능한 벤딩 플레이트(15, 16)는 외부로부터 중앙 중심선(9)의 방향으로 가면서 점차 좁아진다. 이들 벤딩 플레이트의 벽 두께는 실시예에서 9로부터 6.2 mm로 감소한다. 따라서, 벤딩 플레이트(15, 16)의 형태 강성은 클램핑 구역(22)의 방향으로 거의 일정하게 감소한다. 구역(13과 21) 사이에 있는 천이부는 예를 들어 큰 반경으로 라운딩 처리되어 있다. 벤딩 구역(21)은, 이 벤딩 구역(21)의 변형을 본체(1)와 부착 구역(13) 사이에 배치된 장착 이음부 내부로 전달하지 않기 위하여, 부착 구역(13)에 대하여 후퇴되어 있다.
벤딩 구역(21)의 벤딩 플레이트(15, 16)는, 개별적인 샤프트 커플링 어셈블리(60) 쪽으로, 주변을 둘러싸는 플라이어 조(23, 29)를 나타내는 2개의 클램핑 구역(22)으로 넘어간다. 도 2 및 도 3에 따른 우측 벤딩 플레이트(15)의 경우에는, 플라이어 조(29)가 동시에 벤딩 플레이트(15)의 일 부분이다. 하지만, 플라이어 조(29)는, 예컨대 1.5 ㎜의 깊이 및 예컨대 2.3 mm의 폭을 갖는 축 방향 그루브(17)에 의해서 벤딩 구역(21)으로부터 공간적으로 침강되어 있다.
플라이어 조(29)는 축 방향 그루브(17) 내부에 평평한 마찰 면(32)을 갖는다. 마찰 면(32)은 실시예에서 142.3 mm의 평균 반경을 갖는다. 클램핑 영역(22)에서, 마찰 면(32)의 최대 폭은 예컨대 6 mm이다.
벤딩 플레이트(16)는 반경 방향으로 벤딩 플레이트(15)보다 예컨대 6.2 mm 더 짧다. 또한, 이 벤딩 플레이트(16)는 암나사(18) 내에서 샤프트(5)의 방향으로 끝난다. 도 3에 따르면, 암나사(18)는 부착 면(3)의 방향으로 평평한 정지 면(19)에 의해서 제한되어 있고, 이 정지 면은 벤딩 플레이트(16)에 대하여 주변을 둘러싸는 노치(notch)에 의해서 분리되어 있다. 정지 면(19)은 부착 면(3)에 평행하게 진행한다. 정지 면은, 암나사(18)가 6 ㎜의 길이를 가질 정도로 멀리, 벤딩 플레이트(16)의 반경 방향 외벽에 대하여 후퇴되어 있다.
벤딩 플레이트(16) 상에는, 스크루 링이 플라이어 조(23)로서 안착되어 있다. 후자는, 벤딩 플레이트(16) 쪽으로 수나사(24) 및 정지 플랜지(26)를 구비하는 짧은 튜브 형상의 또는 링 형상의 바디이다. 또한, 스크루 링(23)에는, 플라이어 조(23)가 장착된 상태에서 예컨대 사방으로 간극을 두고 벤딩 플레이트(15)의 축 방향 그루브(17) 내부로 돌출하는 칼라 링(25)이 일체로 형성되어 있다. 적어도 축 방향 그루브(17)의 바닥과 칼라 링(25)의 자유 전면 단부 사이에는 최소한 0.1 mm의 축 방향 간극이 필요하다. 매우 높은 오일 압력이 이용되면, 칼라 링(25)의 보어 벽이 축 방향 그루브(17)의 내부 그루브 벽 상에 지지되는 것이 반드시 필요할 수 있다. 내부 그루브 벽은 더 작은 직경을 갖는 그루브 벽이다.
칼라 링(25) 내부에서는, 갭 챔버(37) 쪽으로 방향 설정된 플라이어 조(23)의 전면이 평평한 마찰 면(31)을 형성한다. 마찰 면(31)의 치수는 마찰 면(32)의 치수에 상응한다.
스크루 링 또는 플라이어 조(23)는, 정지 플랜지(26) 없이 예컨대 13.8 mm의 길이에서 예컨대 6.7 mm의 반경 방향 연장부를 갖는다. 정지 플랜지(26)는 벤딩 플레이트(16) 쪽으로 예컨대 2.2 ㎜만큼 돌출한다. 정지 플랜지의 두께는 예컨대 2.2 mm이다. 축 방향으로 돌출하는 칼라 링(25)은 마찰 면(31) 위로 5.6 mm 돌출한다. 플라이어 조(23)에 일체로 형성된 칼라 링(25)의 벽 두께는 예컨대 2.2 mm이다. 칼라 링(25)의 반경 방향 외벽의 자유 단부에는 15-각도-챔퍼(chamfer)가 설치되어 있다.
도 2에 따르면, 플라이어 조(23)는 자신의 좌측 전면에 보어 형상의 복수의 공구 리세스(28)를 구비한다. 후자를 통해서는, 플라이어 조(23)가 - 밀봉 링(50)의 조립 후에 - 핀 렌치(pin wrench) 또는 페이스 렌치(face wrench)에 의해서 벤딩 플레이트(16)의 암나사(18) 내부로 나사 결합된다. 정지 플랜지(26)가 벤딩 플레이트(16)의 정지 면(19)에 단단히 접하는 경우에, 나사 결합 과정이 종료된다.
플라이어 조(23)는, 필요에 따라 접착제에 의해서 갭 하우징(11)의 벤딩 플레이트(16)에 고정된다. 이 목적을 위해, 접착제는 - 플라이어 조(23)가 벤딩 플레이트(16) 내부에 나사 결합하기 전에 - 암나사(18) 및/또는 수나사(24) 상에 도포된다. 이와 같은 접착 고정은 다른 무엇보다 또한 도 6 및 도 7의 플라이어조(23)에도 적용될 수 있다.
2개 플라이어 조(23, 29)의 마찰 면(31, 32)은 내부로 향하는 표면 법선(33)을 갖는다. 내부로 향하는 표면 법선은 도 6에 따르면 중앙 평면(7)의 방향을 가리킨다. 또한 조립 이음부(16)에 대해 평행하게 방향 설정된 평평한 마찰 면(31, 32) 대신에, 마찰 면은 또한 원뿔대 재킷의 형상 또는 원환체(torus)의 일 부분 영역의 형상을 가질 수도 있다.
작동 어셈블리(10)의 플라이어 조(23, 29)는, 브레이킹 및/또는 클램핑 장치가 고정된 경우에, 샤프트 커플링 어셈블리(60)의 커플링 영역(61)의 클램핑 플랜지(62)에 접하며, 이와 관련해서는 도 2, 도 6 및 도 7이 참조된다.
중심선(9)에 대해 반경 방향으로는, 갭- 또는 압력 챔버(37, 38)가 이중 립 밀봉부(50)에 의해서 밀폐되어 있다. 예컨대 57의 쇼어 D-경도를 갖는 폴리우레탄으로 제조된 이중 립 밀봉부(50)는, 반경 방향 외부로 방향 설정된 2개의 밀봉 립(51)을 구비하며, 이들 밀봉 립은 자체 탄성으로 인해 그리고/또는 추가로 압력 챔버(37) 내에서 생성되는 내부 압력에 의해 각각 압력 챔버(37)의 측벽에 접한다. 이중 립 밀봉부(50)의 보어 벽은 칼라 링(25)의 매끄러운 반경 방향 외벽에 놓여 있다.
도 6에 따르면, 플라이어 조(23)는 일체로 형성된 칼라 링(25) 대신에 리세스(27)를 갖는다. 밀봉 링(50)이 도 3에 따라 반경 방향으로 그 위에 지지되는 칼라 링(25)은, 도 6에 따라 좌측에서는 리세스(27) 및 암나사(18)에 의해서 그리고 우측에서는 축 방향 그루브(17)에 의해서 필요에 따라 사방으로 간극을 두고 둘러싸이는 넓은 지지 링(57)으로 대체된다. 밀봉 링(50)의 설치 후에는, 지지 링(57)이 밀봉 링(57) 아래로 이동되고, 마지막으로 플라이어 조(23) 내에 나사 결합된다.
도 7에서는, 플라이어 조(23, 29)의 영역에서 축 방향 그루브(17) 및 리세스(27)가 생략된다. 또한, 넓은 지지 링(57)이 좁은 지지 링(58)으로 대체된다. 이와 같은 관계에서는, 지지 링(58)의 시트의 영역에서 양측에 갭 챔버 확장부(39)가 생성되도록 하기 위하여, 갭 공간(38)은 반경 방향으로 좁은 지지 링(58) 외부에서 더 좁게 형성된다. 갭 챔버 확장부(39)의 바닥, 즉 우측 및 좌측의 좁은 스트립은 암나사(18)의 최소 직경에 상응하는 직경을 갖는다. 지지 링(58)은, 적어도 압력 챔버(38) 내의 압력이 완화된 경우에는, 갭 챔버 확장부(39)의 바닥에 적은 간극을 두고 접한다.
여기에서, 갭 챔버(38) 쪽으로 방향 설정된 플라이어 조(23)의 전면은 평탄 면이다.
도 6 및 도 7에 따른 해결 변형예에서, 지지 링(57, 58)의 내경 및/또는 지지 링의 둘레부(enclosure)는 항상, 브레이킹 및/또는 클램핑 장치에서 샤프트(5)의 회전하는 부분들과 접촉하지 않을 정도의 크기로 선택되었다.
도 1 및 도 3 내지 도 5에는, 4개의 다양한 샤프트 커플링 어셈블리(80, 90, 100, 110)가 도시되어 있다. 도 3은, 축 방향 조립 플랜지(110)를 갖는 커플링 어셈블리를 샤프트 커플링 어셈블리로서 보여준다. 본 변형예에서, 커플링 영역(61)은 플랜지 코어(63), 즉 반경 방향 외부에서 예컨대 중앙에 일체로 형성된 클램핑 플랜지(62)를 지지하는 링 형상의 바디로 이루어진다. 예컨대 4.4 mm의 폭을 갖는 클램핑 플랜지(62)는 주변을 둘러싸는 웹으로서, 플랜지 코어(63)로부터 반경 방향으로 예컨대 4 mm만큼 돌출한다. 클램핑 플랜지의 전면은 예컨대 평평한 마찰 면(71, 72)을 형성한다. 평평한 마찰 면은 일반적으로 플라이어 조(23, 29)의 마찰 면(31, 32)과 마찬가지로 정밀 가공되어 있다. 마찰 면(71, 72)은 외부로 향하는 표면 법선(73)을 갖는다.
대안적으로, 마찰 면(31, 32) 또는 마찰 면(71, 72)은 표면 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 표면 구조는 샌드 블라스팅에 의해서 또는 다이아몬드- 혹은 사파이어 코팅에 의해서 생성된다. 이와 같은 코팅은 예컨대 0.038 mm의 층 두께를 갖는다. 이와 같은 층 두께에서, 코팅 기본 재료의 평균 입자 크기는 30 ㎛이다.
클램핑 플랜지(62)는 하중 경감 노치(65)를 통해 양측에서 플랜지 코어(63)로 넘어가며, 이와 관련해서는 도 7이 참조된다. 하중 경감 노치(65)는 2.8 mm의 폭, 0.65 mm의 깊이, 그리고 양측에서 각각 1 mm의 반경을 갖는다.
도 3에 따른 플랜지 코어(63)는, 축 방향 조립 플랜지(111)를 형성하기 위해 중앙의 계단 보어(112)를 가지며, 이 계단 보어는 반경 방향 시트 면(113)을 지지하고, 플랜지 칼라 측에서는 평평한 칼라 면(114)을 지지한다. 축 방향 조립 플랜지(111)의 영역에는, 중심선(9)에 대하여 평행하고 실린더 카운터 싱크를 갖는 복수의 보어(115)가 있다. 상기 보어(115) 내에는 나사(119)가 있으며, 이 나사를 통해 커플링 어셈블리(110)가 샤프트(5)의 샤프트 칼라(6)에 직접 나사 결합되어 있다.
필요한 경우, 클램핑 플랜지(62)는 플랜지 바닥(64)에까지 미치는 가로 그루브도 구비할 수 있다. 이와 같은 방식에 의해서는, 플라이어 조(23, 29) 사이로 돌출하기 위하여, 완전히 주변을 둘러싸는 클램핑 플랜지(62) 대신에 복수의 또는 다수의 클램핑 웹이 플랜지 코어(63)로부터 반경 방향으로 돌출한다. 이 경우, 클램핑 웹은 - 장치 잡음에 영향을 미치기 위하여 - 플랜지 코어(63)의 일정하거나 불규칙한 피치로 돌출할 수 있다.
도 1, 도 2, 도 6 및 도 7은, 이중 반경 클램핑 플랜지를 갖는 샤프트 커플링 어셈블리(80)를 보여준다. 여기에서는, 플랜지 코어(63)가 중앙의 원통형 보어(66)를 갖고, 여기에서 이 보어(66) 내부에는 중앙에 그루브(85)가 형성되어 있으며, 이 그루브는 예컨대 직사각형의 횡단면을 갖는다. 이로써, 클램핑 기구(76)를 만들기 위해 샤프트 커플링 영역(75)에는 2개의 클램핑 플랜지(81, 82)가 생성된다. 그루브 깊이가 예컨대 7.35 mm인 경우에, 그루브 폭은 예컨대 7 mm이다. 그루브(85)는 1.5 mm의 2개의 라운딩 반경을 갖는다. 개별 하중 경감 노치(65)와 그 다음에 놓인 그루브 라운딩 사이에는, 1.5 내지 2 mm의 재료 웹(86)이 놓여 있다. 클램핑 플랜지(81, 82)의 영역에서 플랜지 코어(63)는, 도 2 및 도 7에 따라 그루브(85)의 우측에서는 원뿔 카운터 싱크를 갖는 복수의 보어(87)가 쌍으로 형성되도록 그리고 그루브(85)의 좌측에서는 상응하게 복수의 나사 보어(88), 예컨대 M4가 형성되도록 관통되어 있다. 본 실시예에서는, 48개의 나사(89)가 나사 결합되어 있다.
필요한 경우, 여기에서 내경이 예컨대 260 mm인 클램핑 면(66)에는 다이아몬드- 또는 사파이어 코팅이 제공되어 있으며, 이와 관련해서는 경우에 따라 기존의 마찰 면(31, 32 또는 71, 72)의 코팅이 참조된다. 점착성 코팅 대신에, 클램핑 면(66)과 샤프트 표면 사이의 조립 이음부 내부에도, 접착 상태를 개선하기 위해 다이아몬드 페이스트가 삽입될 수 있다. 대안적으로, 클램핑 면(66) 및/또는 샤프트 표면은, 플랜지 코어(63)의 시트 영역에, 예컨대 레이저 처리되는 마찰 구조를 구비할 수 있다.
장치가 샤프트(5) 상으로 이동한 후에, 지정된 설치 장소에 나사(89)가 단단히 나사 결합되면, 클램핑 플랜지(81, 82)가 서로를 향해 끌어당기게 된다. 이렇게 함으로써, 플랜지 코어(63)의 재료 웹(86)의 관절 형태의 컴플라이언스(compliance)로 인해, 클램핑 플랜지(81, 82)는 지지 에지(83)를 통해(도 6 참조) 주로 반경 방향 장력하에서 단단히 밀착된다.
대안적인 샤프트 커플링 어셈블리(60)가 도 4에 도시되어 있다. 도 4는, 변위 클램핑 슬리브를 갖는 커플링 어셈블리(100)를 보여준다. 여기에서, 플랜지 코어(63)는 샤프트 커플링 영역(75)으로서 주변을 둘러싸는 전면 그루브(102)를 구비하며, 이 전면 그루브는 도 4에 따라 우측 전면으로부터 플랜지 코어(63) 내부에 형성되어 있다. 전면 그루브(102)의 외부에 놓인 벽 내부에는, 예컨대 7 mm 깊이의 미세 나사(103)가 형성되어 있다. 샤프트(5) 또는 보어(66) 쪽으로는, 변위 클램핑 슬리브의 탄성적인, 예컨대 1.4 mm 두께의 클램핑 슬리브 벽(101)이 세워져 있다.
전면 그루브(102) 내부에는, 링 형상의 탄성 중합체 바디(104)가 변위 바디로서 삽입되어 있다. 이 탄성 중합체 바디의 폭은 플랜지 코어 폭의 55 내지 70%를 커버한다. 그 탄성 중합체의 벽 두께는 예컨대 5 mm이다. 클램핑 기능을 하는 클램핑 기구(76)를 제조하기 위해, 커플링 어셈블리(100)를 샤프트(5) 상에 조립할 때에, 예컨대 핀 렌치에 의해서 암나사(103) 내부에 나사 링(105)이 나사 결합된다. 탄성 중합체 바디(104)는, 클램핑 슬리브 벽(101)이 샤프트(5)에 대해 비틀리지 않게 밀착하도록 압축된다.
탄성 중합체 바디(104)는, 예를 들어 아크릴니트릴-부타디엔-고무(NBR)로 제조된다. 쇼어 A로 나타낸 상기 고무의 경도는 64 내지 68이다.
도 5는, 수축 디스크 연결부를 갖는 샤프트 커플링 어셈블리(90)의 일 부분 단면을 보여준다. 여기에서, 플랜지 코어(63)는, 양측에서 외부로 가면서 직경이 점차 좁아지는 상대적으로 얇은 링이다. 상기 플랜지 코어는, 중앙 클램핑 플랜지(62)의 좌측 및 우측에 반경 방향 외벽으로서 2개의 원뿔대 재킷(91)을 구비한다. 중앙의 클램핑 플랜지(62)는 여기에서 반경 방향으로 대략 11.5 mm만큼 원뿔대 재킷(91) 위로 돌출한다.
플랜지 코어(63)와 함께 클램핑 기구로서 이용되는 수축 디스크를 형성하기 위하여, 상기 원뿔대 재킷(91) 상에는 양측에 링 콘 클램핑 요소(93, 94)(ring cone clamping element)가 안착해 있다. 링 콘 클램핑 요소(93, 94)는, 원뿔대 재킷(91)에 적합하게 원추형으로 형성된 중앙 리세스(92)를 구비하는 링이다. 원뿔의 각은 예컨대 5°이다. 작동 어셈블리(10)의 플라이어 조(23, 29)를 공간을 허용하기 위하여, 링 콘 클램핑 요소(93, 94)는 각각 클램핑 플랜지(62) 쪽으로 방향 설정되어 있는 전면에, 예컨대 가장 좁은 지점에서 대략 4.3 mm의 폭 및 10 mm의 깊이를 갖는 리세스(97)를 구비한다. 리세스(97)의 폭은 반경이 증가함에 따라 계속해서 증가한다.
2개의 링 콘 클램핑 요소(93, 94)는 나사(99)용 동축 보어(95, 96)를 구비하며, 이들 나사에 의해서 링 콘 클램핑 요소(93, 94)가 축 방향 및 반경 방향 장력하에서 벽이 얇은 플랜지 코어(63)를 향해 가압된다. 이 목적을 위해, 도 5에 따라 좌측 링 콘 클램핑 요소(93)는 나사 보어(96)를 구비하는 한편, 우측 링 콘 클램핑 요소(94)에는 실린더 카운터 싱크를 갖는 보어(95)가 제공되어 있다. 수축 디스크는 예컨대 24개의 나사(99)를 갖는다. 모든 나사는, 또한 보어(95, 96)에 대해 동심의 보어(98)를 구비하는 플랜지 코어(63)와 마찰 면(31, 32) 사이의 클램핑 플랜지(62)도 횡단한다.
브레이킹 및/또는 클램핑 장치는 선택된 샤프트 커플링 어셈블리(80, 90, 100, 110)와 조합된 상태로 제공된다. 이 경우, 개별 샤프트 커플링 어셈블리(80, 90, 100, 110)는 작동 어셈블리(10) 내에 동축으로 안착해 있다. 장치를 수용하는 기계 내에 장착하기 위해, 샤프트 커플링 어셈블리(80, 90, 100)는 샤프트(5) 상으로 이동되고, 그곳에서 본체(1)의 부착 면(3)에 직접 접한 상태로 - 일반적으로는 해체 가능하게 - 고정된다.
마지막으로, 고정 나사(59)가 상응하는 본체 측 보어 내부로 삽입되어 그곳에서 나사로 조여진다.
압력 챔버(37) 내에서 유압유 작동 압력이 생성되지 않는 경우에는, 샤프트(5)가 본체(1)에 대하여 단단히 고정된다. 압력 챔버(37)는 측정 가능한 정도의 오일 압력을 갖지 않는데, 그 이유는 오일 주입부가 도면에 도시되지 않은 밸브를 통해서 오일 탱크 내부로 압력 완화되기 때문이다. 벤딩 플레이트(15, 16)는 자신의 플라이어 조(23, 29)를 통해 압축 응력을 받은 상태에서 클램핑 플랜지(62)에 접하는데, 이와 관련해서는 도 2가 참조된다. 압축 응력은, 전방으로 구부러진 벤딩 플레이트(15, 16)의 탄성률(spring rate)로부터 나타난다. 탄성률의 레벨은, 링 디스크 측 재료 선택과 벤딩 구역(21)의 기하학적 구조의 함수이다. 생성되는 브레이킹 토크 또는 유지 토크는 3000 ± 200 Nm이다.
플라이어 조(23, 29) 사이에 클램핑 플랜지(62)가 놓여 있지 않은 경우에만, 벤딩 플레이트(15, 16)가 완전히 이완된 상태에 있다. 그때에, 실시 예에서 압력 챔버(37, 38)는 일정한 갭 폭을 갖는 갭 챔버가 될 것이다.
브레이킹 및/또는 클램핑 장치를 해제하기 위해, 예컨대 유압 어댑터(56)를 통해(도 3 참조), 압력 챔버(37, 38) 내의 오일 압력은 예컨대 100 내지 150 * 105 Pa까지 증가된다. 유압 어댑터(56)로부터, 압력 증가가 분배 보어(42, 43)를 통해 압력 챔버(37, 38) 내부로 전파된다. 벤딩 플레이트(15, 16)는 탄성 벤딩 구역(21)으로 팽창한다(도 3 참조). 이 경우, 각각의 클램핑 구역(22)은 고정 상태로 유지되는 부착 구역(13)에 대하여 실질적으로 축 방향 외부로 이동한다. 플라이어 조(23, 29)는 클램핑 플랜지(62)로부터 화살표(47)의 방향으로 들어 올려진다. 작동 어셈블리 측의 마찰 면(31, 32)이 샤프트 커플링 어셈블리 측의 마찰 면(71, 72)으로부터 멀어짐으로써, 결과적으로 샤프트(5)와 본체(1) 사이에는 더 이상 접촉이 존재하지 않게 된다. 마찰 면 쌍(31 대 71 그리고 32 대 72)의 간극, 즉 이전에 서로 접촉하던 마찰 면들의 간격은 이제 0.3 mm 내지 0.5 mm이다. 이 장치는, 5백만 내지 1000만 회의 개방- 또는 폐쇄 사이클로 설계되었다.
1: 본체
2: 센터링, 외부 센터링
3: (1)의 부착 면
4: (10)의 중앙 보어
5: 샤프트
6: 샤프트 칼라
7: 중앙 평면
8: 가상의 수직 축
9: 장치의 중앙 중심선
10: 작동 어셈블리
11: 갭 하우징, 부분적으로 팽창 가능
12: 전면
13: 부착 구역
14: 외벽, 전면 벽
15: 큰 외부 벤딩 플레이트
16: 작은 내부 벤딩 플레이트
17: (15) 내에 있는 축 방향 그루브
18: 암나사, 미세 나사
19: 평평한 정지 면
21: 탄성적으로 팽창 가능한 벤딩 구역
22: 클램핑 구역
23: 나사 링에 의해 고정되는 플라이어 조
24: 수나사
25: 칼라 링
26: 정지 플랜지
27: 리세스
28: 공구 리세스
29: 일체로 형성된 플라이어 조
31, 32: 마찰 면
33: (31, 32)의 표면 법선
37: 압력 챔버; 갭 챔버; 넓은 그루브
38: 압력 챔버; 갭 챔버; 좁은 그루브
39: 갭 챔버 확장부
41: 주입용 나선 보어
42: 반경 방향 분배 보어
43: 축 방향 분배 보어
45: 카운터 싱크를 갖는 보어, 관통 보어, 고정 보어
47: 화살표, 이동 방향
48: 유압유 주입구
49: 절단 링
50: 이중 립 밀봉부, 밀봉 링
51: 밀봉 립
52: 폐쇄용 마개 나선 보어
53: 클램핑 슬리브
54: 압축 볼
55: 폐쇄용 마개
56: 유압 어댑터
57: (50)용의 넓은 지지 링
58: (50)용의 좁은 지지 링
59: 고정 나사
60: 샤프트 커플링 어셈블리
61: 커플링 영역
62: 중앙의 클램핑 플랜지
63: 플랜지 코어
64: 플랜지 바닥
65: 하중 경감 노치
66: 중앙의 보어; (60)의 클램핑 면
71, 72: 마찰 면
73: (71, 72)의 표면 법선
75: 샤프트 커플링 영역
76: 클램핑 기구
80: 이중 반경 방향 클램핑 플랜지를 갖는 샤프트 커플링 어셈블리
81, 82: 좌측 및 우측의 반경 방향 클램핑 플랜지
83: 지지 에지
85: 그루브
86: 재료 웹
87: 원뿔 카운터 싱크를 갖는 보어
88: 나사 보어
89: 나사, 실린더 헤드 나사
90: 수축 디스크 연결부를 갖는 샤프트 커플링 어셈블리
91: 원뿔대 재킷, 반경 방향 외벽; 콘
92: 중앙의 리세스
93, 94: 링 콘 클램핑 요소
95: 카운터 싱크를 갖는 보어
96: 나사 보어
97: 리세스
98: (62) 내에 있는 보어
99: 나사
100: 변위 클램핑 슬리브를 갖는 샤프트 커플링 어셈블리
101: 클램핑 슬리브 벽
102: 전면 그루브, (104) 및 (105)용 리세스
103: 암나사, 미세 나사
104: 탄성 중합체 바디, 고무 바디, 변위 바디
105: 나사 링
110: 축 방향 조립 플랜지를 갖는 샤프트 커플링 어셈블리
111: 축 방향 조립 플랜지
112: 계단 보어
113: 반경 방향 시트 면
114: 평평한 칼라 면
115: (119)용 보어
119: 나사

Claims (10)

  1. 작동 어셈블리(10) 및 샤프트 커플링 어셈블리(60)를 갖는, 본체(1)에 대하여 가이드 되는 샤프트(5)용 브레이킹 또는 클램핑을 위한 장치로서,
    - 상기 작동 어셈블리(10)는, 부착 구역(13), 및 국부적으로 탄성적으로 팽창 가능하고 압력 챔버(37, 38)에 의해서 분리된 2개의 벤딩 플레이트(15, 16)를 갖춘 벤딩 구역(21)을 갖는 갭 하우징(11, 12)을 구비하며,
    - 상기 벤딩 플레이트(15, 16)는, 2개의 서로 마주 놓인 클램핑 구역(22)에, 각각 마찰 면(31, 32)을 갖는 플라이어 조(23, 39)를 구비하고, 상기 마찰 면의 표면 법선(33)은 내부로 향해 있으며,
    - 상기 벤딩 플레이트(15, 16) 사이에는, 상기 마찰 면(31, 32)을 서로로부터 탄성적으로 밀어내기 위해 압력 매체로 채워질 수 있는 밀봉된 압력 챔버(37)가 놓여 있으며,
    - 상기 샤프트 커플링 어셈블리(60)는, 상호 이격된 2개의 마찰 면(71, 72)을 갖는 커플링 영역(61)을 구비하며, 상기 마찰 면의 표면 법선(73)은 외부로 향하며,
    - 상기 샤프트 커플링 어셈블리(60)는 직접적으로 또는 간접적으로 클램핑 기구(76)를 통해서 커플링 영역(61)에 배열되어 있으며, 그리고
    - 압력 챔버(37) 내의 압력이 완화되면, 작동 어셈블리(10)의 마찰 면(31, 32)이 브레이킹력 또는 클램핑력을 발생하면서 샤프트 커플링 어셈블리(60)의 마찰 면(71, 72)에 가해질 수 있는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 플라이어 조(23)가 개별 벤딩 플레이트(16)에 조여질 수 있는 나사 링인 것을 특징으로 하는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 하나 이상의 플라이어 조(23)가 축 방향으로 돌출하는 칼라 링(25)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압력 챔버(37, 38)가 축 방향으로는 벤딩 플레이트(15, 16)에 의해서 그리고 반경 방향으로는 하나 이상의 밀봉 링(50)에 의해서 제한되어 있으며, 상기 밀봉 링(50)은, 반경 방향 외부로 방향 설정된 2개의 밀봉 립(51)을 갖는 이중 립 밀봉 링인 것을 특징으로 하는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 샤프트 커플링 어셈블리(80, 90, 100)가 일체로 형성된 또는 부착된 클램핑 플랜지(62)를 갖는 플랜지 코어(63)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 샤프트 커플링 어셈블리(80, 90, 100)의 샤프트 커플링 영역(75)이 반경 방향으로 샤프트(5)에 접하는 것을 특징으로 하는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 샤프트 커플링 어셈블리(80)의 샤프트 커플링 영역(75)이 서로를 향해 조여질 수 있는 2개의 클램핑 플랜지(81, 82)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
  8. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 샤프트 커플링 어셈블리(90)의 샤프트 커플링 영역(75)이 2개의 링 콘 클램핑 요소(93, 94)를 구비하고, 상기 2개의 링 콘 클램핑 요소가 플랜지 코어(63)의 서로 마주 놓인 콘(91)을 향해 조여질 수 있는 것을 특징으로 하는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 샤프트 커플링 어셈블리(100)의 샤프트 커플링 영역(75)이 용적을 감소시키는 리세스(102)를 구비하며, 상기 리세스 내에 탄성 중합체 바디(104)가 변위 바디로서 밀폐된 상태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 벤딩 플레이트(16)와 상기 플라이어 조(23) 사이에 배치된 조립 이음부 내에, 상기 벤딩 플레이트(16) 및 상기 플라이어 조(23)를 재료 결합 방식으로 연결하는 접착제가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 브레이킹 또는 클램핑하기 위한 장치.
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