KR20070106380A - 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기초 본체 내에는 클램핑 시키려는 공구(W)의 축을 위한 중앙 수납부(2) 및 수납부(2)를 둘러싸는 링 형의 한 완충 중공실(3) 또는 수납부(2) 주위로 분포되어 서로 변위되어 배치된 수 개의 완충 중공실들(3)이 형성되어 있으며, 각 완충 중공실(3)은 척(1)의 공구측 정면(1a)에 까지 공허화 되어 있는, 기초 본체(1)를 구비한 공구를 클램핑하기 위한 클램핑 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 클램핑 장치는, 각 완충 중공실(3)의 개방된 단부는 덮개(5)에 의해 적어도 부분적으로 폐쇄되어 있는데, 그 덮개는 개방된 정면으로부터 각 완충 중공실(3) 내로 삽입되어 완충 중공실(3)에 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

클램핑 장치{CLAMPING DEVICE}

본 발명은, 기초 본체 내에는 클램핑(죄어서 고정) 하려는 공구의 축을 위한 중앙 수납부 및 수납부를 둘러싸는 링 형의 한 완충 중공실 또는 수납부 주위로 분포되어 서로 변위되어 배치된 수 개의 완충 중공실들이 형성되어 있으며, 각 완충 중공실은 척의 공구측 정면에까지 공허화 되어 있는, 기초 본체를 구비한 공구를 클램핑 하기 위한 클램핑 장치에 관한 것이다.

상기한 종류의 클램핑 장치는 국제 특허 공개 제 WO 00/76703 호로부터 알려져 있고 예컨대 드릴 축 또는 선반 축과 같은 공구 축을 해당 공구 기계의 작업 스핀들에 고정하는데 이용된다. 이 장치는 특히 작은 공구를 클램핑 하는데 사용된다.

WO 00/76703로부터 알려진 클램핑 장치에서는 공구는 수축 시팅(자리 잡기)에 의해 클램핑 된다. 이를 위해 클램핑 장치는 보통 금속으로 된 기초 본체로 구성되고 이 기초 본체는 클램핑 하려는 공구의 축을 위한 중앙 수납부를 갖고 있다. 그리고 수납부의 직경은 공구 축의 직경보다 약간 작도록 치수 정해진다. 공구를 클램핑 하기 위해서는, 기초 본체를 적어도 그 수납부의 영역에 있어, 공구 축이 수납부 내로 삽입될 수 있을 정도로 열팽창 할 때까지 가열한다. 종국적으로 냉각 할 때 수납부는 다시 수축하고 그리하여 공구 축은 프레스 시팅 또는 수축 시팅에 의해 수납부에 고정된다.

그 대신에 다른 클램핑 기전도 사용될 수 있다. 예컨대, 독일 특허 제 198 27 101 C1 호 및 독일 공개 특허 제 DE 198 34 739 A1 호에 기재되어 있는, 본 출원인의 소위 마찰 척의 클램핑 기전도 고려해 볼 수 있을 것이다.

그러한 클램핑 장치들은 실제에 있어 널리 적당한 것이 증명되었다. 그러나 축의 딱딱한 성질에 의해 오래 사용하면 축융(수축) 효과가 생길 수 있고 이 효과로 공구는 완전 경질(硬質) 금속 축에 이를 수 있다. 이런 이유로 WO 00/76703에서는 수납부 주위에 하나의 링 형 완충 중공실을 또는 그렇지 않으면 수납부 주위에 분포되어 서로 변위 배치된 수 개의 완충 중공실들을 배치할 것을 제안하고 있다. 이 구성에 의해 공구 축의 클램핑(끼워맞춤)은 "더 유연하게" 되고, 그 결과 축의 경질 클램핑으로 인해 발생하는, 공구 파단을 야기할 수 있는 "카던 효과"는 배제되거나 철저히 방지될 수 있다.

그러나 완충 중공실 내에 절삭 편 등이 퇴적할 수 있다는 것은 결점인 것으로 여겨진다. 완충 중공실 내 그런 절삭 편의 퇴적은 불규칙적으로 일어나기 때문에, 그런 절삭 편은 필연적으로 불균형을 야기하고, 이것은 부분적으로 대단히 높은 공구 기계의 회전 속도에서는 불리하다. 더욱이 기초 본체나 클램핑 장치의 정적 강성이 적어도 대체적으로는 당연히 유지보존되도록 완충 특성을 더욱 개선하려는 노력이 진행되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 불균형이 실질적으로 방지되고 그 위에 클램핑 장 치의 완충 물성이 기초 본체의 정적 강성이 보존 유지되는 가운데 개선되도록 서두에 언급한 종류의 클램핑 장치를 보완하는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따라, 각 완충 중공실의 개방된 단부는 덮개에 의해 적어도 부분적으로 폐쇄되고, 그 덮개는 개방된 정면으로부터 각 완충 중공실 내로 삽입되어 완충 중공실에 고정되게 함에 의해 달성된다. 그래서 본 발명에는 완충 중공실을 적어도 부분적으로 폐쇄하여 절삭 편들의 유입에 대처한다는 개념이 그 기초를 이룬다. 그리고 클램핑 장치의 팽창성과 강성에 가급적 적게 영향을 미치게 하기 위해, 각 완충 중공실에 자체의 덮개를 할당하고 이 덮개를 소속된 완충 중공실 내에 고정한다.

본 발명의 바람직한 실시형에 의하면, 각 덮개는, 기초 본체의 정적 강성이 실질적으로 영향을 받지 않도록 구성되어 소속된 완충 중공실 내에 고정되게 할 것이 제안되고 있다.

수납부 주위에 수 개의 별도의 완충 중공실들이 배치되는 경우에는 특히 양호한 효과가 달성되는데, 그 이유는 클램핑 장치의 정적 강성은 완충 중공실들 사이에 남아있는 기초 본체의 재료에 의해 결정되는데 그 경우에는 이 강성이 실질적으로 영향받지 않기 때문이다. 물론 개별 덮개들을 좁은 연결 웨브들에 의해 서로 연결하고 그 연결 웨브들이 그 안에 삽입되도록 기초 본체의 정면에 대응하는 링 홈을 배치하는 것도 가능하다. 그런 연결 웨브들을 통한 덮개들의 연결은 장착 조립시 이점을 가져온다.

수 개의 별도의 완충 중공실들 대신에, 링 형으로 수납부를 둘러싸는 단일의 완충 중공실을 배치할 때에는, 그때 링 형 덮개에 의한 정적 강성에의 영향을 감소시키기 위해 합목적적으로 추가의 조치들을 만족시켜야한다. 예컨대 덮개를 그 둘레 방향으로 분할(구획)할 수 있다.

본 발명의 추가 실시형에 있어서는, 각 덮개는 완충 소자로서 구성되고 소속된 완충 중공실 내에 자유 진동적으로 현가되게 할 것이 제안되어 있다. 예를 들면 덮개를 각각 적어도 한 O-링 또는 수 개의 O-링에 의해 소속된 완충 중공실 내에 자유 지지하는 것이 가능하다. 본 발명의 이 실시형은, 작동시 최대 진동 속도가 일어나는 공구 장치의 최 외부 영역에도 목적에 맞게 완충을 달성한다는, 상세하게는 완충 중공실 내에 진동적으로, 즉 간극을 가지고 탄성적으로 스프링같이 삽입되어 있는 완충 요소를 통해 완충한다는 개념에 기초를 두고 있는 것으로, 그리하여 완충 소자들 - 여기에서는 덮개로서 형성되어 있지만 반드시 폐쇄 기능을 가질 필요는 없음 - 과 기초 본체 사이에 상대 운동이 일어날 수 있고 그럼으로써 탄성적 완충이 달성된다. 그리하여 본 발명에 따른 클램핑 장치는, 그의 완충 특성이 상이한 완충 소자의 사용에 의해 변화될 수 있는 다중 진동을 나타내고, 그 결과로 여러 진동수로 진동될 수 있어 클램핑 장치의 고유 진동수가 조절될 수 있다. 클램핑 장치의 축 방향으로 보아, 덮개에 형성된 완충 소자의 길이(L)를 변화시킴에 의해, 완충은 확고하게 조절될 수 있다. 이 경우 짧은 길이(L)는 작은 완충을 야기하는 한편 긴 길이(L)는 큰 완충을 야기한다. 기초 본체 이내에서의 길이의 변화도 역시 완충의 변화를 야기한다. 그리고 완충 소자가 클램핑 장치 내로 보다 깊이 삽입될수록 완충은 작아진다. 완충 소자들의 재료 두께와 상이한 경도(硬度)의 사용 및 완충 소자들의 수에 의해서도 추가 조절 가능성이 생긴다. 완충 질량이 작아지면 이미 양호한 결과가 달성될 수 있다는 것이 실험으로 밝혀졌다. 그리고 작은 질량은 회전계에는 중요한데, 그 이유는 가속 및 제동시 관성력이 작게 유지될 수 있기 때문이다.

덮개나 완충 소자를 완충 중공실에 고정하기 위해 O-링을 사용할 때에는, 덮개 벽에 및/또는 소속된 완충 중공실 벽에 O-링들을 수납하기 위한 홈들을 배치할 수 있다. 추가적으로 형태 쇄정적 또는 마찰 쇄정적 결합에 의해 덮개를 완충 중공실에서 탈락하는 것을 확실하게 방지하는 것이 합목적적이다. 그런 형태 쇄정적 결합을 형성하기 위해 바람직한 실시형에 따라서는 덮개들에는 탄성적으로 외향으로 장력이 걸린 저지 소자들을 그리고 소속된 완충 중공실에는 저지 소자들을 위한 대응 홈들을 형성할 것이 제안되고 있다. 이 경우에는 바람직하게는 덮개의 대향 측면들에 배치된 저지 소자들은 가요적으로 기초 본체 측 홈들 내에 맞물리고 분리를 위해서는 가요적으로 안 쪽으로 눌러질 수 있다.

본 발명의 추가의 유리한 실시형에 관해서는 첨부된 도면과 함께 종속 청구범위 및 이하의 설명을 참고로 할 수 있을 것이다.

도 1은 신장모양으로 형성된 완충 중공실들을 구비한 본 발명에 따른 클램핑 장치의 실시형의 종단면도이고,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 도 1의 클램핑 장치의 단면도이고,

도 3은 도 1 및 2에 따른 클램핑 장치를 위한 완충 중공실 폐쇄용 덮개의 투시도이고,

도 4는 도 3의 덮개의 전면도이고,

도 5는 도 3의 덮개의 평면도이고,

도 6은 도 3의 덮개의 측면도이고,

도 7은 신장모양의 완충 중공실들을 구비한 본 발명에 따른 클램핑 장치의 대안적 실시형의 종단면도이고,

도 8은 도 7의 클램핑 장치의 평면도이고,

도 9는 축 방향 완충 홀을 구비한 본 발명에 따른 클램핑 장치의 실시형의 종단면도이고,

도 10은 도 9의 클램핑 장치의 평면도이고,

도 11은 수납부를 링 모양으로 둘러싸는 완충 중공실들을 구비한 본 발명에 따른 클램핑 장치의 추가 실시형의 종단면도이고,

도 12는 도 11의 클램핑 장치의 평면도이다.

도 1 및 2에는 본 발명에 따라 공구를 죄이기 위한 클램핑 장치의 제 1 실시형의 종단면도가 도시되어 있는데, 이 장치가 여기에는 척으로 형성되어 있지만 예컨대 직접 공구 기계의 작업 스핀들 내에 일체화될 수도 있다. 이 척은 예컨대 강과 같은 형태가 강경한 재료로 된 기초 본체(1)를 포함하고, 이 기초 본체는 그의 한 단부 영역에 예컨대 드릴 또는 선반과 같은 죄이려는 공구(W)의 원통형 축에 대 한 중앙 수납부(2)를 갖고 있다. 기초 본체(1)는 그의 다른 단부 영역에는 그 자체 공지의 방법으로 공구 기계의 작업 스핀들 내에 밀착 삽입되기 위한 인터페이스를 갖고 있다.

기초 본체(1)에는 수납부(2) 주위에 3 개의 완충 중공실(3)이 균등하게 분포 배치되어 있다. 완충 중공실들(3)은 기초 본체(1)의 공구 쪽 정면에까지 개방되어 있고(비어있고) 대략 신장 모양으로 형성되어 있으며, 중공실들의 수납측 윤곽은 수납부(2)의 직경에 맞게되어 있다. 이 완충 중공실들(3)에 의해, 기초 본체(1)가 밀착 삽입부의 영역에서 보다 유연하게 되어 작동시 발생하는 진동이 환충되는 것이 달성된다.

이제 본 발명에 따라, 완충 중공실들(3)의 개방 단부들은 각각 한 덮개(5)에 의해 폐쇄되는 것으로, 이 덮개는 개방된 정면으로부터 각 완충 중공실(3) 내로 삽입되어 완충 중공실(3)에서 고정되게 한다. 도 1 내지 6으로부터 잘 알 수 있는 것처럼, 덮개들(5)은 완충 중공실들(3)에 적합화 된 신장 형태를 갖고 완충 중공실들(3) 내에 마찰 쇄정적 및 형태 쇄정적으로 지지된다. 이를 위해, 그렇지 않았으면 완충 중공실들(3) 보다 약간 작게 형성될 덮개(5)는, 외향으로 돌출하고 링 형을 가진 두 개의 융기부(6)를 갖고 있고, 덮개(5)는 이 융기부들에 의해 마찰 쇄정을 이루면서 완충 중공실들(3)의 벽들과 접하게 된다. 그 위에 신장 형태의 길이 방향으로 서로 대향하는 각 덮개(5)의 단부 영역에는 저지 코(7a)를 가진 외향 돌출 저지 소자들(7)이 형성되어 있고, 그 저지 코들은, 덮개(5)가 완충 중공실(3)에 고정될 수 있도록, 소속하는 완충 중공실(3)의 벽에 있는 대응 홈(8) 내에 맞물릴 수 있다. 그리고 저지 소자들(7)은 덮개 본체(5a)에 가동적으로 지지되고 덮개 본체(5a)의 홈(9) 내에 탄성적으로 삽입 동작되어 덮개(5)를 장착 및 탈착할 수 있다. 도시된 실시형에 있어서는 저지 소자들(7)은 덮개 본체(5a)에 형성되어 고체 조인트들(5b)을 통해 덮개 본체(5a)에 연결되어 있다.

도 7 및 8은 대체적으로는 상기한 실시형에 상당하는 본 발명에 따른 클램핑 장치의 제 2 실시형을 보여준다. 이 두 실시형의 중요한 차이는, 덮개(5)에 있는 주위 융기부들(6)이, 한편으로는 덮개 벽에 그리고 다른 한편으로는 완충 중공실 벽에 있는 해당 주위 홈들에 삽입되는 O-링들(4)에 의해 대치되어 있다는 데에 있다. 환언하면 제 2 실시형에 있어서는 덮개(5)는 O-링들(4)을 통해 완충 중공실들(3) 내에 탄성적으로 현가되고 앞에서 설명한바와 같이 덮개들(5)은 간극을 가진 채 완충 중공실들(3) 내에 삽입되기 때문에 완충 중공실들(3) 내에서 자유롭게 진동할 수 있다.

이 실시형에서는 덮개(5)는 기초 본체(1)에 대해 상대 운동을 수행할 수 있는 완충 소자를 형성한다. 그래서 본 발명에 따른 클램핑 장치(1)는 다중질량 진동체로서, 이 진동체의 완충 특성은 상이한 완충 소자(5)의 사용에 의해 변화될 수 있고, 그 결과 여러 진동수로 진동될 수 있어 클램핑 장치의 고유 진동수가 조절될 수 있다. 척의 축 방향으로 보아, 덮개(5)에 형성된 완충 소자의 길이(L)를 변화시킴에 의해, 완충은 확고하게 조절될 수 있다. 이 경우 짧은 길이(L)는 작은 완충을 야기하는 한편 긴 길이(L)는 큰 완충을 야기한다. 기초 본체(1) 이내에서의 길이의 변화도 역시 완충의 변화를 야기한다. 그리고 완충 소자가 클램핑 장치 내로 보다 깊이 삽입될수록 완충은 작아진다. 완충 소자들의 재료 두께와 상이한 경도(硬度)의 사용 및 완충 소자들의 수에 의해서도 추가 조절 가능성이 생긴다.

그리고 작동시 최대 진동 속도가 일어나는 공구 장치의 최 외부 영역에도 목적에 맞게 완충이 행해진다.

도 9 및 10은 본 발명에 따른 제 3 실시형을 보여준다. 이것은 앞에서 도 7 및 8을 참고하여 설명한 제 2 실시형에 상당하는 것인데, 유일한 차이는 수납부(2) 주위의 3 개의 신장 모양의 완충 중공실(3) 대신에 5 개의 완충 중공실(3)이 분포 배치되어 있고 덮개(5)는 대응적으로 둥글게 형성되어 있다는 점이다.

끝으로, 도 11 및 12에 도시된 본 발명의 제 4 실시형에 있어서는 수납부(2)를 둘러싸는 단일의 링 형 완충 중공실(3)이 배치되어 있고 덮개(5)도 역시 대응적으로 둥글게 형성되어 있다.

Claims (7)

1. 기초 본체 내에는 클램핑 하려는 공구(W)의 축을 위한 중앙 수납부(2) 및 수납부(2)를 둘러싸는 링 형의 한 완충 중공실(3) 또는 수납부(2) 주위로 분포되고 서로 변위되어 배치된 수 개의 완충 중공실들(3)이 형성되어 있으며, 각 완충 중공실(3)은 척(1)의 공구측 정면(1a)에 까지 공허화 되어 있는, 기초 본체(1)를 구비한 공구를 클램핑 하기 위한 클램핑 장치에 있어서, 각 완충 중공실(3)의 개방된 단부는 덮개(5)에 의해 적어도 부분적으로 폐쇄되어 있고, 그 덮개는 개방된 정면으로부터 각 완충 중공실(3) 내로 삽입되어 완충 중공실(3)에 고정되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 각 덮개(5)는, 기초 본체(1)의 정적 강성이 실질적으로 영향을 받지 않도록, 구성되어 소속된 완충 중공실(3) 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 덮개(5)는 완충 소자로서 구성되어 있고 소속된 완충 중공실(3) 내에 자유 진동적으로 현가되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 각 덮개(5)는 적어도 한 O-링(4)에 의해 소속된 완충 중 공실(3) 내에 진동적으로 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 덮개(5)의 벽 및/또는 소속된 중공실(3)의 벽에는 O-링(4)을 수용할 홈이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 덮개(5)는 형태 쇄정적 결합에 의해 소속된 완충 중공실(3) 내에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 덮개(5)에는 탄성적으로 외향으로 장력이 걸린 저지 소자(7)가 그리고 소속된 완충 중공실(3)에는 저지 소자(7)를 위한 대응 홈(8)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.

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