KR20070029209A - 공작물의 중심 설정 및 자기 클램핑 장치 및 이 장치를포함하는 공작 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작물의 기계 가공 중에 홀더(2)가 축(X)을 중심으로 회전하게 되는 공작물 홀더(2)에서 공작물을 중심 설정하기 위한 수단과, 상기 공작물 홀더(2)에 대해 공작물을 클램핑하기 위한 수단을 포함하는, 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치에 관한 것이며, 상기 클램핑 수단은 회전하는 홀더(2)에 고정되는 공작물을 지지하고 자기력에 의해 공작물에 탈착 가능하게 고정되는 적어도 하나의 부재(10)를 포함한다.

공작물, 기계 가공, 홀더, 클램핑 수단, 자기력

Description

공작물의 중심 설정 및 자기 클램핑 장치 및 이 장치를 포함하는 공작 기계{A DEVICE FOR CENTERING AND MAGNETIC CLAMPING OF WORKPIECES AND A MACHINE TOOL INCORPORATING THE SAID DEVICE}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따라 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 유형의 장치를 포함하는 공작 기계에 관한 것이다.

본 발명은 이에 한정되지는 않지만, 특히 차량용 브레이크 디스크와 같이 축방향으로 대칭인 기계 부품의 선삭 또는 기타의 표면 기계 가공 조작과 같은 기계 가공의 특정한 기술적 환경에 관한 것이다.

이와 관련하여, 반완성된 제품이 중심 설정되고 나서, 예를 들어 회전식 아버에 장착됨으로써 회전하게 되는 공작물 홀더에 클램핑된 후, 반완성된 브레이크 디스크가 주로 디스크의 대응 마찰 표면의 선삭과 같은 선삭으로의 이동을 통해 기계 가공 사이클에 적용되는 것이 제공된다.

공지된 유형의 클램핑 장치는 일반적으로 세 개 또는 여섯 개의 중심 설정 부재를 포함하며, 이들은 균등한 방식으로 이격된 각도에 위치하며 공작물 홀더의 회전축에 대해 반경 방향을 따라 작용하며, 상기 홀더를 통해 반완성된 공작물은 중심 설정되고 나서 기계 가공의 진행 중에 중심 위치에서 클램핑 유지된다. 이러한 경우, 중심 설정 장치에 의해 형성되는 반경 방향 클램핑 힘은 공작물을 고정시키고 또한 공작물의 회전 효과를 통해 발생되는 원심력에 의한 응력에 대항하기 위해 충분한 크기를 이루어야 한다. 따라서, 반경 방향 클램핑 힘은 결과적으로 가능한 평활도 에러 및 비평행 에러로 인해 공작물에 의도하지 않은 변형을 일으킬 수 있으며, 몇몇 경우 허용 가능한 공차 한계를 초과함으로써 부품의 부적격 사유를 유발할 수도 있는 높은 값을 필연적으로 수용하게 될 것이다.

또한, 중심 설정 장치는 수 밀리미터의 이동 범위를 갖는다. 따라서, 공작물이 변경되는 경우, 공작물과 접촉하는 부재(클램프)는 조립체에 필요한 다양한 클램프 및 필요한 지지부들을 위해 시간과 비용 소모를 수반하면서 변경되어야 한다.

본 발명의 목적은 상술된 선행 기술 분야에서 제기된 한계들을 극복하기 위해 구조적 및 기능적으로 설게된, 기계 가공될 공작물을 클램핑하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 첨부되는 특허청구범위에 따라 구성된 장치를 통해 달성된다.

본 발명의 다른 장점 및 특징들은 이에 한정되지 않는 실시예에 의해 제공되는 첨부된 도면을 참조로 하여 이하의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

도1은 본 발명에 따라 구성된 장치의 축방향 단면에 대한 개략도이다.

도2는 본 발명에 따라 구성된 장치가 장착된 공작 기계의 병진 상승 단면에 대한 개략도이다.

도3은 본 발명에 따른 장치의 변형에 대한 도1에 상응하는 도면이다.

상술된 도면들과 관련하여, 부호 "1"은 축(X)을 중심으로 회전하는 예를 들어 아버(3)가 제공된 공작물 홀더(2)에서 기계 가공되는 기계 공작물의 중심 설정 클램핑을 위한 장치를 전체적으로 표시한다.

도2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 장치(1)는 공작 기계(4)에 통합되는 것으로 이해되어야 하며, 공작 기계에서 하나 이상의 기구들은 구체적인 작업 사이클에 따라 공작물의 기계 가공(예를 들어 표면 선삭)을 실행하기 위해 아버(3)와 관련하여 제어된다.

이하 본 발명에 따른 장치가 구체적으로는 차량용 반완성된 브레이크 디스크(5)의 클램핑과 관련하여 기술됨에도 불구하고, 이러한 실시예는 이에 한정되는 의미가 아니라, 단순히 바람직한 실시예를 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 장치(1)는 기하 구조가 사실상 축방향으로 대칭인 공작물의 표면 기계 가공이 요구되는 모든 적용 분야에도 마찬가지로 사용될 수 있다.

브레이크 디스크(5)는 (사용 시 브레이크의 조(jaw)와 함께 작용할 수 있는) 대응 표면(6a, 6b)을 갖는 환형 부분(5a)과, 원통형 외측 표면(7a)을 구비한 스커트(7)를 포함하는 중앙 부분을 구비하며, 중앙 부분의 한쪽 끝단은 환형 부분으로부터 가로 방향으로 연장되고 다른 쪽 끝단은 원통형 스커트 쪽으로 가로 방향으로 연장되고 중앙에서 천공된 단부 벽부(8)에 연결된다. 브레이크 디스크를 차량 바퀴의 허브에 부착시키기 위한 부분을 포함하는 이러한 벽부(8)는 환형 크라운 형태로 표면(8a)에 의해 외측 스커트(7)를 형성한다.

홀더(2)에 가공을 필요로 하는 공작물의 중심 설정을 위해, 장치(1)는 도1에 개략적으로 도시되고 규칙적인 이격 각도(세 개의 중심 설정 부재의 경우 서로에 대해 120°)로 홀더(2)에 활주 또는 잠금 가능하게 장착되는 상응하는 클램프(9) 형태로 구성된 세 개(또는 대안적으로 여섯 개)의 중심 설정 부재를 포함한다. 각각의 중심 설정 부재(9)는 축(X)에 대해 사전 설정된 반경 방향을 따라 디스크의 표면(7a)에서 한쪽 끝단(9a)을 통해 작용한다.

또한, 장치(1)는 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이 브레이크 디스크가 자기 특성의 클램핑을 통해 지지된 다음 클램핑되는 원형 링(10)을 갖는 지지 부재를 포함하는 홀더(2)에 브레이크 디스크(또는 다른 공작물)를 클램핑하기 위한 수단을 구비한다.

더욱 구체적으로, 바람직하게 원형 모양의 링(10)은 축(X)과 동축인 링 고유의 기하학적 주축을 갖는 홀더(2)에 (특정한 방식 또는 통상의 자체 중심 설정 클램핑 장치와 유사한 방식으로) 고정되고 자기력을 통해 브레이크 디스크에 고정될 수 있다.

링(10)과 디스크(5) 사이의 접촉은 도1에 부호 "10a"로 표시된 링의 병진 운동 표면 및 디스크의 전면(8a)을 통해 이루어진다. 작동 중인 경우, 반완성된 브레이크 디스크(5)는 (필요한 경우 예를 들어 에어 젯트를 사용하여 미리 세척된 표 면(8a) 또는 다른 표면을 통해) 링의 표면(10a)에 (임의의 자기력을 유도하지 않고) 우선적으로 지지된다. 중심 설정 부재(9)의 체결 작동을 통해 반완성된 제품은 축(X)에 대해 중심 설정된다(이 단계에서 표면(8a)과 표면(10a) 사이에 상대 운동이 일어난다). 디스크의 의도하는 중심 위치가 규정되고 달성되면, 자기력이 링(10) 내에 유도됨으로써 디스크(5)가 홀더(2)에 자기 클램핑된다. 주목해야할 사항에 따르면, 이러한 경우 자기 클램핑 힘은 축(X)에 사실상 평행한 방향을 따라 축방향으로 작용하며 따라서 디스크에 반경 방향으로, 그리고 특히 중심 설정 부재(9)와 접촉하는 지점에 작용하는 임의의 클램핑 응력을 유도하지 않는다.

자기 클램핑 힘이 사전 설정된 값에 도달되면, 아버(3)의 공작물 홀더(2)는 의도된 기계 가공, 특히 디스크의 대응 표면들(6a, 6b)의 선삭 및 표면 가공을 실행하기 위해 필요한 사전 설정된 회전 조건에서 축(X)을 중심으로 회전하게 된다.

사전 설정된 작업 사이클이 실행되면, 기계 가공된 공작물은 링(10)에서 자기 클램핑 힘이 0으로 감소되고 디스크의 외측 스커트(7)로부터 중심 설정 부재(9)를 적절하게 해제함으로써 장치(1)로부터 탈착된다.

본 발명에 따른 장치의 변형을 개략적으로 도시하고 선행 실시예의 세부 부품과 유사한 세부 부품들이 동일한 도면 부호로 표시된 도3과 관련하여, 도면 부호 "9b"로 표시된 중심 설정 부재는 축(X) 쪽으로의 그리고 축으로부터 멀어지는 병진 운동 중에 장치의 기하학적 중앙 축(X)에 대해 반경 방향인 ("Y"로 표시된) 방향을 따라 활주 가능하게 안내되는 상응하는 슬라이드(20)에 고정된다.

또한, 이러한 변형에서 중심 설정 부재(9b)는 구조적으로 동일하므로 이하에 서 이들 중 단지 하나에 대해서만 더욱 상세히 기술될 것이다.

상응하는 중심 설정 부재(9b)의 반경 방향(Y)에 평행하게 축방향으로 연장되는 작동 로드(21)의 형태로 구성되고 홀더(2)에 회전 가능하게 지지되는 상응하는 액츄에이터 수단은 각각의 슬라이드(20)의 운동을 위해 제공된다. 로드(21)는 이의 축방향 길이를 따라 외측 스레드를 갖고 상응하는 스레드는 슬라이드(20)에 고정된 상응하는 너트(22)에 연결된다. 더욱 구체적으로 상술된 스레드는 구상 재순환 형태로 이루어지고 상응하는 부착 너트는 슬라이드(20)에 고정된 블록(23) 내에 고정된다. 따라서, 로드(21)의 조정된 회전 운동은 블록(23) 및 이와 단일편을 이루는 슬라이드(20)의 병진 운동으로 전환됨으로써, 축(X) 쪽으로의 그리고 축으로부터 멀어지는 상응하는 반경 방향(Y)으로 중심 설정 부재(9b)를 운동시킨다.

또한, 장치는 각각의 조정 로드(21)에서 로드의 자유 단부에 키붙이된 상응하는 기어(24)를 포함하는 트랜스미션 수단을 포함한다. 기어(24)는 기어 휠(25)의 회전 운동이 조정 로드(21)에 동기식으로 전달되도록 하는 방식으로 공통의 기어 휠(25)과 맞물린다. 또한, 움직이는 연결부에 존재하는 유격을 수용하거나 제거하기 위해 그 자체로 공지된 장치들이 제공된다. 통상적으로 기어 휠(25)과 함께 각각의 기어(24)는 테이퍼형 휠/피니언 형태로 서로 직각을 이루는 한 쌍의 기어를 형성한다. 또한, 전체적으로 부호 "26"으로 표시된 구동 유닛이 제공되며, 이 구동 유닛은 축방향 반대 끝단(27b)에서 기어 휠(25)에 키붙이된 트랜스미션 샤프트(27)의 축방향 끝단(27a)과 작동상 연관된다.

상기 샤프트(27)는 공작물을 중심 설정하고 클램핑하는 작동 부품에 대해 클 램핑 링(10)의 대응 측면으로부터 주요 축(X)과 동축으로 연장되며, 바람직하게는 축방향 중공 파이프 구조로서 구성된다. 따라서 구동 유닛(26)은 홀더(2) 하부에 위치한다.

샤프트(27) 및 구동 출력 샤프트에 각각 키붙이된 한 쌍의 풀리(도시되지 않음)는 풀리 둘레에 폐쇄된 링을 형성하는 트랜스미션 벨트(도시되지 않음)를 사용하여 편리하게 운동을 샤프트(26)에 전달하기 위해 제공될 수 있다. 전술된 벨트 트랜스미션과 동등한 운동학적 트랜스미션이 구동 유닛(26)과 샤프트(27) 사이에서 대안적으로 제공될 수 있는 것으로 이해된다.

작동 중에 샤프트(27)가 구동 유닛(26)의 작동을 통해 회전하도록 설정된 후, 회전 운동은 테이퍼형 기어 쌍(24, 25)을 통해 조정 로드(21)에 전달되며, 이러한 운동은, 디스크를 링(10)에 대해 클램핑하기 전에 디스크의 중심 설정 작동 중에 디스크의 표면(7a)을 중심 설정 부재의 상응하는 끝단(9a)과 접촉시키기 위해 축(X) 쪽으로의 그리고 축으로부터 멀어지는 중심 설정 부재(9b)의 반경 방향 운동(반경 방향(Y)에서)을 유발한다.

따라서, 본 발명은 상술된 문제를 해결하며 공지된 장치에 비해 많은 장점을 제공한다.

공작물 홀더에 공작물을 클램핑 하는 주요 자기력이 디스크의 축에 대해 반경 방향으로가 아니라 평행하게 작용하기 때문에, 디스크에는 사실상 반경 방향 변형이 유도되지 않으므로 디스크에 사실상 변형을 일으킬 위험이 없다는 사실에 본 발명의 주요 장점이 존재한다. 따라서, 본 발명에 따른 클램핑은 일반적으로 요구 되는 평활도 및 평행도 공차가 달성되는 것을 보장하는 정확성에 영향을 미치지 않는다.

부품을 자기 링에 클램핑하기 위해 요구되는 작용으로 인해, 부품에 반경 방향으로 작용하는 힘은, 디스크가 중심 설정 부재의 작용을 통해 중심 설정되는 경우에 요구되는 적당한 응력으로 제한됨으로써, 특히 반경 방향으로 실행되는 기계 가공의 정확성에 사실상 영향을 미치지 않게 된다.

또한, 바람직하게 장치를 높은 회전 속도에서 회전시키는 것이 가능하여 이용 가능한 절삭 속도를 더욱 양호하게 사용함으로써 결과적으로 사이클 시간을 단축시키고 더욱 양호한 생산성을 달성한다.

또한, 임의의 변경을 요하거나 재장착 없이 동일한 설비를 사용하여 다양한 유형과 크기의 디스크를 융통성 있게 기계 가공(전형적으로는 공작물이 무작위 순서로 공급되는 경우의 기계 가공)하는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 공작물의 기계 가공 중에 공작물 홀더(2)가 축(X)을 중심으로 회전하게 되는 축(X)에 대하여 공작물 홀더(2)에 공작물을 중심 설정하기 위한 수단과, 공작물 홀더(2)에 대해 공작물을 클램핑하기 위한 수단을 포함하는, 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치에 있어서,

   상기 클램핑 수단은, 회전하는 공작물 홀더(2)에 고정되고 기계 가공을 필요로 하는 공작물에 자기력을 통해 탈착 가능하게 고정될 수 있는, 공작물을 지지하는 적어도 하나의 부재(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치.
2. 제1항에 있어서, 공작물을 자기 클램핑하기 위한 상기 지지 부재(10)는 자기 클램핑 힘이 공작물 홀더(2)의 회전 축(X)에 사실상 평행한 방향을 따라 주로 작용하도록 하는 방식으로 공작물에 대해 위치하는, 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공작물을 자기 클램핑하기 위한 상기 지지 부재는, 공작물 홀더(2)의 회전 축(X)과 동축을 이루는 고유의 기하학적 주축을 갖는 링(10)의 형태로 형성되는, 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 링(10)은 그 중 한 표면(10a)이 상호 자기 클램핑을 보장하기 위해 공작물의 상응하는 표면(8a)과 함께 작용할 수 있는 대응 병진 운동 표면을 포함하는, 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 링(10)은 공작물 홀더(2)의 회전 축(X)과 동축 방향으로 대칭의 주축을 갖는 원형 형태를 갖는, 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심 설정 수단은 공작물 홀더(2)의 회전 축(X)에 대해 등각으로 이격된 반경 방향을 따라 공작물에 작용하는 적어도 세 개의 중심 설정 부재(9, 9b)를 포함하는, 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 중심 설정 수단(9)은 공작물 홀더(2)에 잠금 가능하게 장착되는, 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 중심 설정 부재(9b)는 공작물 홀더(2)에 활주 가능하게 장착되며, 각각의 중심 설정 부재(9b)는 사전 설정된 반경 방향(Y)으로 움직일 수 있으며, 이러한 반경 방향은 홀더(2)의 기하학적 회전축(X)에서 교차하며, 액츄에이터 수단은 상응하는 반경 방향(Y)을 따라 병진 운동하는 동안 중심 설정 부재 의 작동 조절을 위해 각각 중심 설정 부재(9b)와 연동하며, 액츄에이터 수단은 조정 부재(21)의 회전 운동을 상응하는 반경 방향(Y)을 따르는 상응하는 중심 설정 부재(9b)의 병진 운동으로 변환시킬 수 있는 운동의 트랜스미션을 위한 제1 수단뿐만 아니라 회전 운동할 수 있게 되는 상응하는 로드 형태의 조정 부재(21)를 각각의 중심 설정 부재에 대해 포함하고, 회전 운동이 각각의 조정 부재(21)에 대해 동기적으로 트랜스미션되어 각각의 반경 방향 병진 운동 방향(Y)을 따르는 중심 설정 부재(9b)의 동기화된 병진 운동을 일으키는 방식으로 상기 조정 부재(21)와 구동 유닛(26) 사이에 제공되는 운동의 트랜스미션을 위한 제2 수단을 포함하는 기계 가공되는 공작물의 클램핑 장치.
9. 적어도 기계 가공되는 공작물을 지지하기 위한 회전하는 공작물 홀더(2)와, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따라 구성된 홀더(2)에서 기계 가동되는 공작물을 클램핑하기 위한 장치를 포함하는 공작 기계.

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