KR20150048787A

KR20150048787A - 토글 레버 기구를 구비한 승강 장치

Info

Publication number: KR20150048787A
Application number: KR1020157007033A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 쉰들러; 지몬 큄메를레
Original assignee: 발테르 마쉬넨바우 게엠베하
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-05-07
Also published as: US20150239085A1; AU2013304707A1; DE102012107611A1; US9610666B2; CN104718051B; EP2885108B1; AU2013304707B2; WO2014029529A1; JP6045701B2; HK1207335A1; CN104718051A; JP2015529573A; EP2885108A1

Abstract

본 발명은 휴지 위치(R)와 작동 위치(A) 사이에서 승강 방향(H)으로 선형으로 이동할 수 있는 승강부(11)를 갖는 승강 장치(10)에 관한 것이다. 승강부(11)는 워크피스를 지지하기 위한 지지 유닛(13) 및/또는 워크피스를 위한 체결 유닛을 지닌다. 승강부(11)를 이동시키기 위해, 적어도 하나의 구동 장치(18)(구체적으로는 2개의 구동 장치(18))가 사용된다. 각각의 구동 장치(18)는 승강부(11)에 피봇 가능하게 장착된 제 1 토글 레버(22a) 및 베이스부(17)에 장착된 제 2 토글 레버(22b)를 갖는 토글 레버 기구(22)를 구비한다. 2개의 토글 레버(22a, 22b)는 공통의 토글 조인트(31)에서 서로 피봇 가능하게 장착된다. 구동 장치(18)의 구동부(19)가 토글 조인트(31)에 작용한다. 위치설정 장치(40)는 작동 위치(A)에서의 승강 방향(H) 및 승강 방향(H)에 대해 횡단하는 방향으로의 승강부(11)의 위치를 규정한다. 이를 위해, 위치설정 장치(40)는 정지면(41)을 갖는 것이 바람직한데, 승강부(11)는 적어도 하나의 구동 장치(18)에 의해 이 정지면(41)에 접하도록 작동 위치(A)로 압박된다. 이러한 작동 위치(A)에서, 토글 레버 기구(22)의 토글 조인트 각도(α)는, 토글 레버 기구(22)의 2개의 토글 레버(22a, 22b)가 곧게 펼친 위치 외측에 있도록 180°보다 작다.

Description

토글 레버 기구를 구비한 승강 장치{LIFTING APPARATUS HAVING A TOGGLE LEVER MECHANISM}

본 발명은 작동 위치(working position)와 휴지 위치(rest position) 사이에서 선형으로 이동 가능한 승강부를 갖는 승강 장치에 관한 것이다. 워크피스(workpiece)를 적소에 지지 또는 체결하기 위한 지지 유닛 및/또는 체결 유닛(clamping unit)이 승강부에 제공된다. 지지 유닛은, 예컨대 원통형 워크피스를 지지하기 위해 배치된 스테이(stay)일 수도 있다. 체결 유닛은, 워크피스를 특히 축방향으로 적소에 체결하기 위해, 예컨대 테일스톡(tailstock) 또는 그와 유사한 체결 수단을 포함할 수도 있다. 바람직하게, 승강 장치는 원통형 워크피스를 연삭하기 위한 연삭 기계에서 사용하기 위해 배치된다.

예컨대, 공보 DE 36 709 U1에 승강 테이블이 공지되어 있다. 승강 테이블은 테이블 톱(table top), 베이스부 및 레버 장치를 포함하는데, 이 레버 장치는 서로 나란히 힌지 결합되어(hinged) 폐쇄 서클(closed circle)을 형성하는 4개의 레버를 갖는다. 레버 장치의 조인트(joint) 중 하나는 테이블 톱에 마련되며, 대향 조인트는 베이스부에 마련된다. 나머지 조인트는 자유 조인트이다. 테이블 톱을 베이스부에 대해 승강시키기 위해서 적어도 하나의 토글(toggle) 레버 기구가 구동부(drive)를 통해 작동된다. 구동부의 푸시로드(pushrod)는 토글 레버 기구의 토글 조인트를 레버 장치의 자유 링크와 연결한다.

그렇게 함으로써, 구동부는 베이스부와 테이블 톱 사이에서 레버 장치에 의해 지지되며, 테이블 톱이 승강 방향으로 이동하고 있을 때에 함께 이동한다. 이것은 구동부의 대부분이 완전히 함께 이동해야 하기 때문에 바람직하지 않다. 나아가, 그러한 승강 테이블의 작동 위치의 설립(start-up)이 많은 응용예에 대해서 너무 부정확하다는 것을 발견하였다. 구체적으로, 워크피스가 정밀 기계에 지지되거나 장착될 때, 승강 장치의 승강부의 작동 위치를 수 마이크로미터까지 정밀하게 조절하는 것이 가능해야만 한다.

그러므로, 본 발명의 목적으로서, 승강 방향으로 이동하는 승강부의 작동 위치의 설립시에 높은 정밀도를 달성하는 승강 장치를 제공하는 것을 생각할 수 있다.

이러한 목적은 특허청구범위의 청구항 1의 특징을 나타내는 승강 장치에 의해 얻어진다.

승강 장치는 베이스부 상에 마련된 구동 장치를 포함한다. 구동 장치는 토글 레버 기구와 결합된 구동부를 포함한다. 토글 레버 기구의 제 1 토글 레버는 승강부에 힌지 결합되고, 토글 레버 기구의 다른 토글 레버는 베이스부에 힌지 결합된다. 바람직하게, 구동부는 토글 레버 기구의 토글 조인트에 작용한다. 승강부의 작동 위치는 위치설정 장치(positioning device)에 의해 사전 규정된다. 구체적으로, 위치설정 장치는, 승강부가 베이스부로부터 멀어지는 승강 방향으로 이동할 때 작동 위치에 정확하게 도달할 수 있도록 승강부와 베이스부 사이의 최대 간격을 규정한다. 승강부를 소망 작동 위치에 정확하게 유지하기 위해, 위치설정 장치는, 승강부가 작동 위치에 도달했을 때에 토글 레버가 이들의 곧게 펼친 위치(extended position) 외측에 위치하도록 토글 레버 기구에 대해 설정되거나 또는 조절된다. 구체적으로, 승강부의 휴지 위치와 작동 위치 사이의 전에 이동 중에 토글 레버의 곧게 펼친 위치에 도달되지 않는다. 2개의 토글 레버 사이의 토글 조인트 각도는 휴지 위치에서는 30° 내지 40°이고 작동 위치에서는 170° 내지 178°인 것이 바람직하다.

토글 레버 기구의 토글 레버가 작동 위치에서 180° 미만의 각도에 대응한다는 사실의 결과로서, 적어도 하나의 구동 장치의 구동부를 거쳐서 그리고 토글 레버 기구를 거쳐서 승강부에 승강 방향으로 충분히 큰 힘을 가할 수 있어서, 승강부가 위치설정 장치에 의해 규정된 위치로 정밀하게 압박된다. 이러한 방식으로, 구동 장치에 일반적으로 존재하는 유격에 관계없이 승강부의 작동 위치에 정확하게 도달한다.

바람직하게, 토글 레버 기구는 단지 2개의 토글 레버로만 구성되는 적어도 하나의 구동 장치를 포함하며, 각각의 토글 레버는 구체적으로 2개의 지지점 사이에서 직선으로 연장된다. 그러므로, 토글 레버 기구는 토글 조인트뿐만 아니라 바람직하게는 단지 2개의 지지점을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 위치설정 장치는 승강부와 대면하는 정지면(stop surface)을 구비하며, 상기 정지면은 작동 위치에서 승강부의 접촉면과 접촉한다. 바람직하게, 정지면과 접촉면은 오직 작동 위치에서만 서로 접촉한다. 작동 위치 외에서, 위치설정 장치는 승강부의 위치에 영향을 미치지 않는 것이 바람직하다. 위치설정 장치 및 승강부는 특히 강(steel)으로 제조된다. 그렇게 함으로써, 작동 위치를 구체적으로 잘 규정할 수 있다.

위치설정 장치가 베이스부와 정지면 사이의 간격을 조절하기 위한 조절 장치를 포함하는 경우에 유리하다. 이러한 방식으로, 승강부의 작동 위치를 조절하여 공작 기계의 요건에 맞출 수 있다. 정밀한 조절을 위해, 조절 장치는 차동 나사(differential screw)를 포함할 수도 있다. 예컨대, 이러한 차동 나사를 사용함으로써, 위치설정 장치의 접촉부(abutment part)(상기 정지면이 제공되는 부분임)를, 승강 방향으로 베이스부에 접속된 위치설정 장치의 파일론(pylon)에 대해 소망 위치로 조절하는 것이 가능하다.

정지면을 적소에 고정하기 위해, 차동 나사에 대해 횡방향으로 마련된 체결 나사가 조여져서 부주의한 회전에 대비하여 고정될 수 있다.

또한, 위치설정 장치의 파일론이 승강부의 절결부를 통해 연장되는 것, 특히 승강부와 접촉하는 것이 가능하다.

바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 위치설정 돌출부가 정지면 및/또는 접촉면에 제공되며, 상기 위치설정 돌출부는 각각 다른 면에 있는 관련 위치설정 오목부와 상호 작용한다. 위치설정 돌출부 및/또는 위치설정 오목부는, 단면에서 보았을 때, 예컨대 삼각형 또는 사다리꼴의 프리즘 형상으로 성형될 수도 있다. 그렇게 함으로써, 접촉면 및 정지면은 적어도 하나의 위치설정 돌출부 또는 개별 연관 위치설정 오목부의 각각의 경사면일 수도 있다.

구체적으로, 적어도 하나의 위치설정 돌출부는 승강부가 작동 위치에 있을 때 개별 연관 위치설정 오목부와 맞물리게 된다. 그 결과로서, 승강 방향에 대해 횡방향 또는 반경방향에서 보았을 때, 승강부는 위치설정 장치에 대해 정밀하게 규정된 위치에 위치설정될 수 있다. 승강 방향에 대해 횡방향으로 구동 장치를 거쳐서 승강부에 전달되는 힘에 의해, 위치설정 장치를 지지하는 것이 가능하다. 승강 방향으로의 슬라이딩 방식으로 승강부를 안내하기 위해 선택적으로 제공되는 안내 장치는, 승강 장치가 승강부를 작동 위치로 밀어낼 때 횡방향 힘을 받지 않는다.

적어도 하나의 위치설정 돌출부 및 적어도 하나의 연관 위치설정 오목부에 의해, 승강부를 유격 없이 마이크로미터 단위로 정밀하게 작동 위치에 위치설정할 수 있다. 구체적으로, 승강부의 작동 위치에서, 정지면 및/또는 접촉면의 적어도 하나의 위치설정 오목부의 연관 경사면과 접촉하는 것은 바로 다른 하나의 면의 적어도 하나의 위치설정 돌출부의 경사면이다. 승강부의 작동 위치는 마이크로미터 단위의 정밀도로 반복적으로 설립될 수 있다.

일 실시예에서, 수개의 구동 장치, 예컨대 2개의 구동 장치가 존재할 수도 있다. 각각의 구동 장치는 구동부와 토글 레버 기구를 포함하고, 구동 장치들은 대체로 동일하게 구성되어 있다. 2개의 구동 장치의 토글 레버 기구는, 예컨대 위치설정 장치의, 또는 위치설정 장치의 파일론의 대향하는 양측면에 마련될 수도 있다. 그 결과, 양호한 힘의 분배 또는 힘의 도입을 얻을 수 있다. 복수의 구동 장치의 구동부는 병렬로 연결되어, 모든 구동부의 구동력의 합이 하나 하나의 토글 레버 기구마다 전달된다.

구동 장치는 제어 가능 구동부 또는 수동 조작 구동부를 포함할 수도 있다. 제어 가능 구동부는 공작 기계의 운전 동안 또는 워크피스가 가공되고 있는 동안에 휴지 위치와 작동 위치 사이에서 자동으로 이동할 수 있는 장점이 있다. 바람직한 예시적 실시예에서, 제어 가능 구동부는 복동식 유체 실린더(double-acting fluid cylinder)일 수도 있다. 바람직하게, 공기압 실린더가 사용된다. 유체 실린더의 피스톤 로드는 토글 레버 기구의 토글 조인트에 작용할 수도 있다. 그렇게 함으로써, 유체 실린더의 실린더 하우징이 베이스부에 피봇 가능하게(pivotally) 지지될 수도 있다. 유체 실린더의 작동을 위해 공기를 사용하는 것은 문제가 되지 않는데, 이는, 공기가 압축성인 반면에, 승강부의 작동 위치는 공기압 실린더가 토글 레버 기구를 거쳐서 승강부를 작동 위치로 밀어낼 때 위치설정 장치로 인해 정밀하게 유지될 수 있기 때문이다. 170° 초과, 바람직하게는 175° 초과의 비교적 큰 토글 조인트 각도로 인해, 승강부를 작동 위치로 이동시켜서 정지면에 닿게 하는 힘이 충분히 크다.

승강부가 휴지 위치로부터 작동 위치로 이동하고 있을 때, 승강부의 속도는 유체 실린더의 피스톤 로드가 균일하게 이동하면 감소한다. 이는 감소되는 승강 속도로 작동 위치에 도달하게 되고, 위치설정 장치에 의해 작동 위치에서 승강부가 보다 더 부드럽게 정지할 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 유체 실린더에 연결된 유체 라인은 피스톤 로드의 이동 속도를 제한하기 위해 하나 이상의 스로틀(throttle)을 포함할 수도 있다. 피스톤 로드의 이동은, 예컨대 공작 기계 제어부의 구성요소인 유체 제어 유닛에 대한 압력을 통해 제어된다.

적어도 하나의 구동 장치는, 승강부가 작동 위치에 있는지 또는 휴지 위치에 있는지의 여부에 관계없이, 유체 실린더에 또는 유체 실린더의 영향받는 작동 챔버에 유체 압력을 가하도록 배치되는 유체 제어 유닛을 추가로 포함할 수도 있다. 그 결과, 승강부가 충분히 큰 힘으로 작동 위치 또는 휴지 위치에 유지되는 것과 정밀한 위치설정이 이루어지는 것이 보장된다.

수개의 구동 장치가 제공되는 경우, 유체 제어 유닛은 모든 구동 장치에 대한 공통의 유체 제어 유닛으로서 구성될 수도 있다.

나아가, 적어도 하나의 구동 장치가 작동 위치 및/또는 휴지 위치를 탐지하기 위한 센서 유닛을 포함하는 것이 유리하다. 예컨대, 복동식 유체 실린더는 말단 위치 스위치(end position switch)를 포함할 수도 있다.

나아가, 적어도 하나의 구동 장치에 추가하여 보조 구동부가 있는 것이 유리하다. 구체적으로, 보조 구동부는 예컨대 코일 스프링(helical spring), 리프 스프링(leaf spring) 또는 엘라스토머체(elastomer body) 등일 수도 있는 변형체(deformable body)를 포함한다. 승강부의 휴지 위치에서, 예컨대 스프링인 변형체는 변형(바람직하게는 압축)될 수 있고, 그에 따라 승강부 또는 승강부에 연결된 요소에 보조력(auxiliary force)을 인가한다. 보조력은 휴지 위치로부터 승강 방향으로 승강부에 작용하거나 또는 승강부를 압박한다. 보조 구동부의 보조력에 의해, 휴지 위치를 벗어난 승강부의 이동이 유지된다. 휴지 위치에서의 작은 토글 레버 기구 각도로 인해, 적어도 하나의 구동 장치에 의해 야기되는 승강 방향으로의 양력(lifting force)이 작아서, 충분한 양력을 얻기 위해서는 구동 장치의 구동부가 상당한 양의 전체 힘을 발생시켜야 할 수도 있다. 그러나, 이는 바람직하지 않게 큰 부하를 초래할 수 있다. 구동부의 그러한 크기의 전체 힘은 보조 구동부를 제공함으로써 줄일 수 있다.

바람직하게, 보조력은 휴지 위치에서뿐만 아니라 승강부의 임의의 위치에서 적용 가능하다. 휴지 위치에서, 보조력은 최대 세기를 나타낼 수도 있으며, 상기 세기는 간격이 증가하거나 승강부가 작동 위치 쪽으로 이동함에 따라 감소할 수도 있다.

승강 장치의 바람직한 실시예에서, 승강부는 안내 장치에 걸쳐서 선형으로 안내된다. 예컨대, 안내 장치는 승강 방향으로 선형으로 연장되는 하나 또는 수개의 안내 레일을 포함할 수도 있다. 바람직하게, 안내 레일은 승강부에 있어서 구동 장치 반대쪽의 측면에 마련된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 특허청구범위의 종속항 및 상세한 설명에서 비롯된다. 상세한 설명은 본 발명의 필수 특징에만 한정된다. 도면은 보충적인 참고를 위해 사용되어야 한다. 이하, 승강 장치의 예시적 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 승강 장치의 예시적 실시예에 있어서 승강부가 작동 위치에 있는 상태의 사시도,
도 2는 도 1과 같은 승강 장치의 예시적 실시예의 측면도,
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 승강 장치의 예시적 실시예에 있어서 승강부가 휴지 위치에 있는 상태의 측면도,
도 4는 도 1 내지 도 3과 같은 승강 장치의 구동 장치의 토글 레버 기구의 지지점에 대한 상세도,
도 5는 도 1 내지 도 3과 같은 승강 장치의 위치설정 장치의 예시적 실시예의 접촉부의 상세도,
도 6은 위치설정 장치의 정지면과 연관된 승강부의 정지면의 사시도,
도 7은 접촉 장치를 포함하는 위치설정 장치의 예시적 실시예의 단면도.

도 1 내지 도 3은 승강 방향(H)으로 이동할 수 있는 승강부(11)를 포함하는 승강 장치(10)를 나타낸다. 승강부(11)는 플레이트 형상이다. 상기 승강부는 (여기에 도시된 예시적 실시예에서와 같은) 지지 유닛(13) 및/또는 척 유닛(chuck unit)이 장착될 수 있는 장착면(12)을 포함한다. 지지 유닛(13)은 지지 오목부(15)를 갖는 지지부(14)를 포함하는데, 지지 오목부(15)의 단면은 호 형상 또는 프리즘 형상일 수도 있다. 구체적으로 도시되어 있지 않은 워크피스가 지지 오목부(15) 내에 부분적으로 접하여 축선에 따른 연장 방향으로 지지될 수 있다. 이러한 방식으로, 척으로부터 축방향 간격을 두고 배치된 지지 유닛(13)을 사용하여 척의 일 측면에 장착된 워크피스를 지지함으로써, 워크피스의 기계 가공 중에 굽힘을 방지할 수 있다.

도시된 예시적 실시예의 변형예에서, 테일스톡(tailstock) 등을 구비한 척을 승강부(11)에서 사용하는 것도 가능하다. 예컨대, 척을 사용함으로써, 워크피스의 축방향 자유 단부를 척에 대해 축방향으로 장착할 수 있다. 이것을 달성하기 위해, 체결 유닛은 승강 방향(H)에 횡단하는 방향으로 구동 또는 슬라이딩 가능하도록 승강부에 지지될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 장력 방향(tensioning direction)으로 시프트(shift) 가능하도록 승강 장치 전체를 지지하는 것도 가능하다.

장착면(12) 반대쪽의 측면에서, 승강부(11)는 베이스부(17)와 대면하는 구동면(16)을 갖는다. 본 예시적 실시예에서, 베이스부(17)는 베이스 플레이트로서 구성되어 있다. 승강부(11)를 승강 방향(H)으로 이동시키기 위한 적어도 하나의 구동 장치(18)가 베이스부(17) 상에 마련된다. 여기에 기술된 예시적 실시예에서는, 동일한 방식으로 구성된 2개의 구동 장치(18)가 제공된다. 각각의 구동 장치(18)는, 본 예에 따르면 복동식 유체 실린더(20)로 구성되는 구동부(19)를 포함한다. 각각의 유체 실린더(20)는 가압 공기로 충전된 2개의 작동 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 피스톤에 의해 유체적으로 상호 분리되어 있다. 피스톤은 피스톤 로드(1)에 연결되고, 상기 피스톤 로드는 실린더 하우징으로부터 일 단부에서 돌출한다. 피스톤 로드(21)의 자유 단부는 토글 레버 기구(22)와 결합되고, 예컨대 토글 레버 기구(22)의 토글 조인트(31)와 접촉한다. 이러한 방식으로, 피스톤 로드(21)를 토글 레버 기구를 거쳐서 안밖으로 이동시킴으로써, 유체 실린더(20)가 승강부(11)를 승강 방향(H)으로 이동시킬 수 있다.

작동 챔버에 작용하기 위해, 각각의 유체 실린더(20)는 2개의 유체 포트(23)를 갖는다. 도 3에 개략적으로 도시되어 있는 유체 라인(24)을 거쳐서, 유체 포트가 유체 제어 유닛(25)에 연결된다. 유체 제어 유닛(25)을 통해, 유체 압력이 복동식 유체 실린더(20)의 어느 하나의 작동 챔버에 공급된다. 피스톤 로드(21)의 자유 단부 반대쪽의 단부에서, 실린더 하우징이 베이스부(17)에 피봇 가능하게 지지된다.

공기압 유체 실린더(20) 대신에, 선택적으로 유압 실린더를 제공하는 것이 가능할 수도 있다. 여기에서 기술한 실린더의 대안으로서, 구동 장치(18)의 구동부(19)로서 다른 제어 가능 구동부(19), 예컨대 전기 모터, 리니어 모터 등을 사용하는 것이 가능할 수도 있다. 나아가, 제어 가능 구동부(19) 대신에, 수동 조작 구동부를 제공하고 이것을 연관 토글 레버 기구(22)와 결합하는 것도 가능하다. 이는 예컨대 조작 레버 장치일 수도 있다.

특히 도 1로부터 명백한 바와 같이, 2개의 구동부(19)는 예컨대 병렬로 연결됨으로써, 각 구동부(19)의 구동력이 양 토글 레버 기구(22) 모두에 각각 작용하게 된다. 본 예에 따르면, 피스톤 로드(21)의 2개의 자유 단부를 서로 연결하며 토글 레버 기구의 양 토글 조인트(31)와 결합되는 연결편(30)이 마련된다.

구동 장치(18)의 토글 레버 기구(22)는 승강부(11)에 힌지 결합된 제 1 토글 레버(22a)와 베이스부(17)에 힌지 결합된 제 2 토글 레버(22b)를 포함한다. 토글 레버 기구(22)의 2개의 토글 레버(22a, 22b)는 서로 힌지 결합 방식으로 토글 조인트(31)에 지지되어 있다. 그 결과, 각각의 토글 레버 기구(22)는 3개의 지지점을 포함한다. 승강부(11)에 장착되며 승강부(11)의 구동면(16)으로부터 적어도 부분적으로 접근 가능한(accessible) 제 1 샤프트(32)는 제 1 토글 레버(22a)를 지지하기 위해 배치된다. 바람직하게, 제 1 샤프트(32)는 2개의 토글 레버 기구(22)의 2개의 제 1 토글 레버(22a)의 힌지식 지지를 위해 배치된다. 승강 방향(H)으로 제 1 샤프트(32) 아래에는 제 2 샤프트(33)가 베이스부(17)에 지지되며, 적어도 부분적으로 접근 가능하다. 본 예시적 실시예에서, 제 2 샤프트(33)는 2개의 제 2 토글 레버(22b)를 베이스부(17)에 힌지식으로 지지하기 위해 배치된다. 도 4는 토글 레버 기구(22)의 3개의 지지점을 도시한다. 토글 레버 기구(22)는 각 지지점에 니들 베어링(needle bearing)(34)을 갖는다. 니들 베어링(34)은, 예컨대 반경방향 샤프트 시일 링(radial shaft seal ring)에 의해 주위에 대해 밀봉된다.

각각의 토글 레버(22a, 22b)는 2개의 지지점을 직선으로 연결한다. 본질적으로, 이들은 뼈의 형상을 갖는다.

2개의 구동 장치(18)가 승강부(11)를 휴지 위치(R)(도 3)와 작동 위치(A)(도 2) 사이에서 이동시킨다. 휴지 위치(R)에서, 승강부(11)는 베이스부(17)로부터 최소 거리에 있으며, 본 예에서와 같이 베이스부(17)와 접촉한다. 이러한 휴지 위치(R)에서, 토글 레버(22a, 22b)가 이루는 토글 조인트 각도(α)는 대략 30° 내지 35°이다. 휴지 위치(R)에서, 피스톤 로드(21)의 종축은 토글 조인트 각도(α)의 이등분선을 형성한다. 승강부(11)의 휴지 위치(R)에서, 피스톤 로드(21)는 승강 방향(H)에 대해 대략 직각으로 연장된다.

휴지 위치(R)로부터 작동 위치(A)로의 승강부(11)의 이동 동안에 베이스부(17)에 대한 토글 조인트(31)의 간격이 증가하므로, 유체 실린더(20)의 실린더 하우징은 베이스부(17)에 피봇 가능하게 지지된다. 피스톤 로드(21)를 이동시킴으로써, 토글 레버(22a, 22b)가 일어서면서 이들이 이루는 토글 조인트 각도(α)가 점점 커진다. 작동 위치(A)에서, 토글 조인트 각도(α)는 최대값을 갖는데, 180°보다 작다. 그 결과, 토글 레버(22a, 22b)는 작동 위치에서의 이들의 곧게 펼친 위치(토글 조인트 각도(α)=180°)를 추정하지 않는다. 휴지 위치(R)로부터 작동 위치(A)로의 승강부(11)의 이동의 전체 범위에서, 토글 조인트 각도(α)는 항상 180°보다 작다. 본 예시적 실시예에서, 토글 조인트 각도(α)는 작동 위치(A)에서 대략 175° 내지 178°이다.

승강부(11)의 작동 위치(A)는 위치설정 장치(40)에 의해 사전 규정되어 있다. 그렇게 함으로써, 위치설정 장치(40)는 승강부(11)와 베이스부(17) 사이의 최대 간격을 규정한다.

여기에 기술된 예시적 실시예에서, 위치설정 장치는, 승강부(11)와 대면하며 본 예에서와 같이 장착면(12)과 대면하는 정지면(41)을 포함한다. 본 예시적 실시예에서, 정지면(41)은 접촉부(42)에 제공된다. 접촉부(42)는 위치설정 장치(40)의 파일론(43)에 마련된다.

조절 장치(44)에 의해, 접촉부(42)는 조절 방향(H)으로 조절 가능하게 파일론(43)에 지지된다. 도 7에 도시된 차동 나사(45)가 조절 장치(4)에 속한다. 이 차동 나사(45)는 접촉부의 정지면과 베이스부(17) 사이의 간격을 높은 정밀도로 조절할 수 있도록 접촉부(42)와 파일론(43)을 연결한다. 접촉부(42)는 파일론(43)의 안내 절결부 내에서 차동 나사(45)와 평행하게 연장되는 2개의 핀에 걸쳐서 안내된다. 승강 방향(H)에 대해 횡단 방향으로 연장되며, 예컨대 차동 나사(43)의 조절 또는 토킹(torquing)을 방지함으로써 접촉부(42)의 위치를 파일론(43)에 대해 고정하는 체결 나사가 접촉부(42)의 조절된 위치를 적소에 고정하기 위해 사용된다.

도 6의 도시는 불완전하여 접촉부(42)를 도시하지 않고 있다. 조절 장치(44)의 차동 나사(45) 및 핀(46)은 도 7에 도시되어 있다.

접촉부(42)는 파일론(43)에서 연장되는 평행육면체부(47)를 포함한다. 파일론(43)과 반대쪽의 단부에서는, 2개의 횡단부(48)가 승강 방향(H)에 대해 횡단하는 방향에 있어서 서로 반대 방향으로 평행육면체부(47)로부터 멀어지도록 연장된다. 그 결과, 접촉부(42)는 전제적으로 T자 형상을 갖는다. 각 횡단부(48)는 베이스부(17) 또는 승강부(11)와 대면하는 측면에 정지면(41)의 일부(41a)를 구비한다. 그 결과, 정지면(41)은 밀접한 것은 아니지만, 각각의 횡단부(48)에 하나씩 있는 2개의 분리된 일부(41a)로 이루어진다.

승강부(11)는 도 6에 도시된 절결부(50)를 갖는다. 휴지 위치(R)에서는 파일론(43)이, 그리고 작동 위치(A)에서는 접촉부(42)의 평행육면체부(47)가 이 절결부(50)를 통해서 연장된다. 보다 나은 설명을 위해, 도 6은 파일론(43) 및 접촉부(42)의 도시를 생략했다. 위치설정 장치(40)의 파일론(43) 및 평행육면체부(47)는 각각 승강부(11)를 승강 방향(H)으로 안내하기 위해 배치된 것은 아니며, 단지 절결부(50)를 통해서 연장된다. 위치설정 장치(40)와 승강부(11) 사이의 절결부(50)의 영역에 간극이 존재함으로써, 승강부(11)의 휴지 위치(R)에서, 그리고 승강 방향(H)으로의 승강부(11)의 이동 동안, 위치설정 장치(40)와 승강부(11) 사이의 안내 접촉(guide contact)이 없다.

본 예시적 실시예에서는 승강 방향(H)으로 서로 평행하게 연장되는 2개의 안내 레일(56)을 포함하는 안내 장치(55)가 승강부(11)를 승강 방향(H)으로 안내하기 위해 배치된다. 안내부(57)가 상기 레일 주위로 연장되며, 상기 안내부는 승강부(11)에 견고하게 연결되어 있다.

위치설정 장치(40)(본 예에서는 접촉부(42))의 정지면(41)은 승강부(11)의 접촉면(60)와 연관되는데, 본 예시적 실시예에서 접촉면(60)은 장착면(12)의 일부로서 표현되어 있다. 도 5 및 도 6은 접촉면(60)을 구체적으로 도시하고 있다. 접촉면(60)은 정지면(41)에 대응하여 2개의 분리된 개별 영역 일부(60a)를 포함하고, 각각은 정지면(41)의 일부(41a)와 연관된다. 승강부(11)가 작동 위치(A)에 있는 경우, 접촉면(60)은 정지면(41)과 접촉한다.

여기에 도시된 바람직한 예시적 실시예를 참고하면, 접촉면(60)도 정지면(41)도 모두 평탄면으로 구성되어 있지 않지만, 이는 본 예시적 실시예의 변형예에서는 가능하다. 예컨대, 승강부(11)의 접촉면(60)은 수개의 위치설정 돌출부(61) 상에 마련되어 있다. 각각의 위치설정 돌출부(61)는 위치설정 오목부(62)와 연관되어 있는데, 이러한 경우에 있어서 정지면(41)은 이들 위치설정 오목부(42)에 제공되어 있다. 승강부(11)의 작동 위치(A)에서, 각각의 위치설정 돌출부(61)는 연관 위치설정 오목부(62)와 맞물린다.

도시된 실시예의 변형예에서, 정지면(41)을 위치설정 돌출부(61)에, 또는 위치설정 돌출부(61) 및 위치설정 오목부(62)에 제공하는 것이 가능할 수도 있는데, 이러한 경우에, 접촉면(60)은 그에 대응하여 연관 위치설정 오목부(62)에, 또는 위치설정 오목부(62) 및 위치설정 오목부(61)에 제공될 수도 있다.

여기에 도시된 예시적 실시예에서, 위치설정 돌출부(61)는 단면에서 보았을 때 프리즘 형상, 예컨대 사다리꼴 형상을 갖는다. 이들은 승강부(11)로부터 멀리 테이퍼진다. 연관 위치설정 오목부(62)는 위치설정 돌출부(61)의 단면 형태에 적합한 단면을 가지며, 상기 단면은 본 예시적 실시예에서는 삼각형 형태이다. 위치설정 오목부(62)의 삼각형 단면 및 위치설정 돌출부(61)의 사다리꼴 단면으로 인해, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 승강부(11)의 작동 위치(A)에서 맞물린 위치설정 돌출부(61)에 대해 각 위치설정 오목부(62)의 바닥에 작은 자유 공간이 존재한다. 접촉부(42)와 승강부(11)는 위치설정 돌출부(61)와 위치설정 오목부(62)의 각각의 경사면에서만 서로 접촉하며, 후자는 정지면(41) 또는 접촉면(60)을 형성한다.

접촉면(60)과 정지면(41)의 이러한 디자인으로 인해, 승강부(11)를 위치설정 장치(40)에 대해, 그리고 본 예에서는 접촉부(42)에 대해 높은 정밀도로 위치설정할 수 있다. 본 예시적 실시예에서는 프리즘 형상인 위치설정 돌출부(61)는 승강 방향(H)에 대해 직각으로 연장된다. 본 예시적 실시예에서 프리즘형 위치설정 돌출부(61) 중 적어도 하나는 나머지 위치설정 돌출부(61)에 대해 직각으로 연장된다. 그 결과, 승강부(11)의 위치는 작동 위치(A)에 있는 위치설정 장치(40)에 의해 승강 방향(H)에 대해 반경 방향으로 정밀하게 사전 규정된다.

유체 제어 유닛(25)에 의해 유체 압력이 2개의 구동 장치(18)의 각 유체 실린더(20)에 가해짐으로써, 피스톤 로드(21) 및 2개의 토글 레버 기구(22)를 통해 승강부(11)의 접촉면(60)이 위치설정 장치(40)의 정지면(41)에 대해 압박된다. 그렇게 함으로써, 승강 방향(H)에 대해 횡단하는 방향으로 승강부(11)에 작용하는 횡방향 힘이 접촉부(42)의 위치설정 오목부(62)에 의해 유지됨으로써, 안내 장치(55)에 작용하지 않는다. 승강 방향(H)뿐만 아니라 승강 방향(H)에 대해 횡단하는 방향에 있어서도 작동 위치(A)에서의 승강부(11)의 정밀한 위치설정이 얻어진다. 이러한 작동 위치(A)는 고도로 높은 정밀도로 접근될 수 있다. 그 결과, 승강부(11)가 자동적으로 휴지 위치(R)와 작동 위치(A) 사이에서 이동할 때, 승강부(11)에 배치된 지지 유닛(13)이 연관 워크피스를 높은 정밀도로 지지하기 위한 사전 규정된 소망 위치를 반복적으로 추정하는 것이 보장된다. 여기에 기술한 예시적 실시예에서, 승강부(11)와 그에 따른 지지 유닛(13)은 승강 방향(H) 및 그에 횡단하는 방향에 있어서 마이크로미터 단위의 정밀도로 위치설정될 수 있다.

작동 위치(A)는 토글 레버 기구(22)의 2개의 토글 레버(22a, 22b)가 이들의 곧게 펼친 위치 외측에 위치하는 방식으로 위치설정 장치(40)에 의해 사전 규정된다는 사실의 결과로, 연관 구동부(19)를 거쳐서 충분한 힘을 승강부(11)에 가하는 것이 가능하며, 상기 힘은 승강부(11)를 작동 위치(A)에 있는 위치설정 장치(40)의 정지면(41)에 대해 압박하도록 가해진다. 작동 위치(A)에서의 토글 조인트 각도(α)가 크기 때문에, 5 bar 내지 6 bar 범위의 통상적인 작동 공기압이 승강부(11)를 작동 위치(A)에 유지하기에 충분하며, 상기 작동 공기압은 일반적으로 공장 건물 내에서 어떤 방법으로든 사용 가능하다.

승강부(11)가 휴지 위치(R)로부터 작동 위치(A)로 이동할 때, 승강 방향(H)으로의 승강부(11)의 속도는 피스톤 로드(21)가 균일하게 빠져나오면서 토글 조인트 각도(α)가 증가함에 따라 감소된다. 이는 균일하게 이동하는 피스톤 로드(21)에도 불구하고 승강부(11)가 저속으로 위치설정 장치(40)의 정지면(41)에 접촉하기 때문에 유리하다. 여기에 기술한 예시적 실시예에서, 승강부(11)의 승강 속도는 유체 스로틀(24a)이 유체 라인(24) 내에 삽입되어 있는 점(도 3)에서 추가로 제한된다.

각각의 구동 장치(18) 또는 적어도 하나의 구동 장치(18)는 승강부(11)의 작동 위치(A) 및 휴지 위치(R)를 탐지하기 위한 센서 유닛(65)을 포함할 수도 있다. 여기에 기술한 예시적 실시예에서, 센서 유닛(65)은 각각의 유체 실린더(20)에 2개의 말단 위치 스위치(66)를 포함하는데, 이 말단 위치 스위치(66)에 의해, 실린더 하우징 내의 피스톤 또는 피스톤 로드(21)의 위치를 탐지할 수 있고, 그에 따라 승강부(11)의 작동 위치(A) 및 휴지 위치(R)를 간접적으로 결정할 수 있다. 작동 위치(A)에 도달했을 때, 말단 위치 스위치(66) 중 하나가 제 1 센서 신호(S1)를 송출한다. 휴지 위치(R)에 도달했을 때, 유체 실린더(20)의 다른 말단 위치 스위치(66)가 제 2 센서 신호(S2)를 송출한다.

휴지 위치(R)에서는, 토글 조인트 각도(α)가 비교적 작아서, 구동부(19)에 의해 토글 레버 기구(22)의 토글 조인트(31)에 가해지는 힘이 승강 방향(H)으로의 최소 힘만을 생성하게 된다. 이는 승강부(11)를 휴지 위치(R)로부터 이동시킬 수 있기 위해 비교적 큰 구동력을 필요로 하는 효과를 낼 수도 있다. 승강부(11)의 휴지 위치(R)에서 구동 장치(18)를 통한 비교적 큰 구동력을 필요로 하는 것을 회피할 수 있기 위해, 여기에 기술한 승강 장치(10)에 보조 구동부(70)가 제공된다. 보조 구동부(70)는 승강 방향(H)으로의 보조력을 적용할 수 있게 하며, 상기 보조력은 적어도 휴지 위치(R)에서 승강부(11)에 간접 또는 직접적으로 작용한다. 그 결과, 휴지 위치(R)로부터 작동 위치(A)로의 승강부(11)의 승강 운동이 보조 구동부(70)의 보조력에 의해 유지된다.

보조 구동부(70)는, 휴지 위치(R)에서 변형(본 예에 따르면 압축)됨으로써 휴지 위치(R)에서 승강 방향(H)으로의 보조력을 제공하는 변형체(71)를 포함한다. 본 예시적 실시예에서, 변형체(71)는 승강 방향(H)으로 연장되는 종축을 갖는 압축 스프링 또는 코일 스프링(72)이다. 압축 스프링 또는 코일 스프링(72)은 안내 레일(56)에 평행한 안내 장치(55)의 영역 내에 마련된다. 그 하단부는 베이스부(17)에 의해 지지된다. 대향 단부는, 본 예에서는 승강부(11)에 직접 장착되어 있는 지지부(73)에 접촉한다. 따라서, 압축 스프링 또는 코일 스프링(72)에 의해 승강 방향(H)으로 인가되는 스프링 힘이 지지부(73)를 거쳐서 승강부(11)에 작용한다.

여기에 기술한 예시적 실시예에서, 지지부(73)는 승강부(11)의 전체 이동 경로를 따라서 압축 스프링 또는 코일 스프링(72)과 접촉한다. 그러므로, 승강 방향(H)으로의 스프링 힘 또는 보조력은 승강부(11)의 전체 승강 경로에 걸쳐서 증가 또는 감소한다. 그 결과, 보조 구동부(70)에 의해 초래되는 승강 방향(H)으로의 급격한 힘의 증가가 방지된다.

여기에 서술한 예시적 실시예에 대한 대안으로서, 변형체(71)는 리프 스프링 또는 엘라스토머체일 수도 있다. 또한, 변형체(71)가 지지부(73), 또는 휴지 위치(R)에서 시작하여 오직 특정한 토글 조인트 각도 범위에서만 승강부(11)에 연결되는 다른 요소에 접촉하게 할 수도 있다. 그러나, 이러한 경우, 보조력의 급상승이 승강 방향(H)으로 발생할 수도 있다.

본 발명은 휴지 위치(R)와 작동 위치(A) 사이에서 선형으로 이동할 수 있는 승강부(11)를 포함하는 승강 장치(10)에 관한 것이다. 승강부(11)는 워크피스용 지지 유닛(13) 및/또는 상기 워크피스용 체결 유닛을 지닌다. 적어도 하나의 구동 장치(18)(구체적으로는 2개의 구동 장치(18))가 승강부(11)를 이동시키기 위해 배치된다. 각 구동 장치(18)는 승강부(11)에 피봇 가능하게 지지된 제 1 토글 레버(22a)와 베이스부(17)에 지지된 제 2 토글 레버(22b)를 구비하는 토글 레버 기구(22)를 포함한다. 2개의 토글 레버(22a, 22b)는 공통의 토글 조인트(31)에서 서로 피봇 가능하게 지지된다. 구동 장치(18)의 구동부(19)는 토글 조인트(31)와 접촉한다. 위치설정 장치(40)는 작동 위치(A)에서의 승강 방향(H) 및 승강 방향(H)에 횡단하는 방향으로의 승강부(11)의 위치를 사전 규정한다. 그렇게 하기 위해, 상기 토글 레버는 정지면(41)을 갖는 것이 바람직한데, 승강부(11)는 적어도 하나의 구동 장치(18)에 의해 이 정지면(41)에 접하도록 작동 위치(A)로 압박된다. 이러한 작동 위치(A)에서, 토글 레버 기구(22)의 토글 조인트 각도(α)는, 토글 레버 기구(22)의 2개의 토글 레버(22a, 22b)가 곧게 펼친 위치 외측에 있도록 180°보다 작다.

10 : 승강 장치 11 : 승강부
12 : 장착면 13 : 지지 유닛
14 : 지지부 15 : 지지 오목부
16 : 구동면 17 : 베이스부
18 : 구동 장치 19 : 구동부
20 : 유체 실린더 21 : 피스톤 로드
22 : 토글 레버 기구 22a : 제 1 토글 레버
22b : 제 2 토글 레버 23 : 유체 포트
24 : 유체 라인 24a : 스로틀
25 : 유체 제어 유닛 30 : 접속편
31 : 토글 조인트 32 : 제 1 샤프트
33 : 제 2 샤프트 34 : 니들 베어링
40 : 위치설정 장치 41 : 정지면
41a : 정지면의 일부 42 : 접촉부
43 : 파일론 44 : 조절 장치
45 : 차동 나사 46 : 핀
47 : 평행육면체부 48 : 횡단부
49 : 체결 나사 50 : 절결부
55 : 안내 장치 56 : 안내 레일
57 : 안내부 60 : 접촉면
60a : 접촉면의 영역 일부 61 : 위치설정 돌출부
62 : 위치설정 오목부 65 : 센서 유닛
66 : 말단 위치 스위치 70 : 보조 구동부
71 : 변형체 72 : 압축 스프링 또는 코일 스프링
73 : 지지부 α : 토글 조인트 각도
A : 작동 위치 H : 승강 방향
R : 휴지 위치 S1 : 제 1 센서 신호
S2 : 제 2 센서 신호

Claims

승강 장치(10)에 있어서,
작동 위치(A)와 휴지 위치(R) 사이에서 승강 방향(H)으로 이동할 수 있는 승강부(11)로서, 워크피스(workpiece)를 지지하기 위한 지지 유닛(13) 및/또는 워크피스를 장착하기 위한 체결 유닛(clamping unit)이 상기 승강부(11) 위에 마련되어 있는, 상기 승강부(11)와,
베이스부(17)에 마련된 적어도 하나의 구동 장치(18)로서, 상기 구동 장치는 토글 레버 기구(toggle lever mechanism)(22) 및 상기 토글 레버 기구(11)에 결합된 구동부(19)를 포함하고, 상기 토글 레버 기구(22)는 상기 승강부(11)에 힌지 결합된 제 1 토글 레버(22a) 및 상기 베이스부(17)에 힌지 결합된 제 2 토글 레버(22b)를 포함하고, 상기 토글 레버(22a, 22b)는 토글 조인트(31)에서 서로 연결되어 있는, 상기 적어도 하나의 구동 장치(18)와,
상기 토글 레버(22a, 22b)가 이들의 곧게 펼친 위치(extended position) 외측에 배치되는 방식으로 상기 승강부(11)의 작동 위치(A)를 사전 규정하는 위치설정 장치(positioning device)(40)를 포함하는
승강 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 위치설정 장치(40)는 상기 승강부(11)와 대면하는 정지면(41)을 갖고, 상기 정지면은 작동 위치(A)에서 상기 승강부(11)의 정지면(41)과 접촉하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 위치설정 장치(40)는 상기 베이스부(17)와 상기 정지면(41) 사이의 간격을 조절하기 위한 조절 장치(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
적어도 하나의 위치설정 돌출부(61)가 상기 정지면(41) 및/또는 상기 접촉면(60)에 제공되고, 상기 위치설정 돌출부는 각각 다른 면(60, 41) 상의 연관된 위치설정 오목부(62)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 위치설정 돌출부(61)는, 상기 승강부(11)가 작동 위치(A)에 있을 때, 각각의 연관된 위치설정 오목부(62)와 맞물림으로써, 상기 승강부(11)가 승강 방향(H)에 대해 횡단하는 방향으로 상기 위치설정 장치(40)에 의해 규정된 위치로 위치설정되는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치설정 장치(40)는, 상기 베이스부(17)로부터 시작하여 상기 승강부(11) 내의 절결부(50)를 통해 연장되며, 베이스부(17)에 대해 반대쪽의 단부에서 접촉부(42)를 지지하는 파일론(43)을 포함하고, 상기 접촉부(42)는 상기 정지면(41)을 갖는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 구동 장치(18)가 존재하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 5 항 및 제 6 항에 있어서,
상기 위치설정 장치(40)의 파일론(43)은 2개의 토글 레버 기구(22) 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 구동 장치(18)는 제어 가능 구동부(19) 또는 수동 조작 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제어 가능 구동부는 복동식 유체 실린더(20)를 포함하고, 상기 유체 실린더(20)의 피스톤 로드(21)는 상기 토글 레버 기구(22)의 토글 조인트(31)와 접촉하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 유체 실린더(20)에 연결된 유체 라인(24)은 스로틀(throttle)(24a)을 수용하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 구동 장치(18)는, 상기 승강부(11)가 작동 위치(A) 또는 휴지 위치(R)에 있을 때 상기 유체 실린더(20)에 유체 압력을 가하도록 배치되는 유체 제어 유닛(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 구동 장치(18)는 작동 위치(A) 및/또는 휴지 위치(R)를 탐지하기 위한 센서 유닛(65)을 포함하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
변형체(deformable body)(71)를 포함한 보조 구동부(70)가 사용 가능하며, 상기 구동부는, 상기 승강부(11)의 휴지 위치(R)에서의 상기 변형체(71)의 변형으로 인해, 상기 승강부(11)를 휴지 위치(R)로부터 이동시키기 위한 보조력을 제공하는 것을 특징으로 하는
승강 장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 승강부(11)는 안내 장치(55)에 의해 승강 방향(H)으로 선형으로 안내되는 것을 특징으로 하는
승강 장치.