KR20180003450A - 클램핑 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클램핑 척(1)과 그에 클램핑될 수 있는 클램핑 요소(2)를 포함하는 클램핑 디바이스에 관한 것이다. 클램핑 척(1)은 클램핑 요소(2)를 위한 수용 개구(7)와 수용 개구(7) 내에 클램핑 요소(2)를 클램핑 하기 위한 클램핑 부재(20)를 갖는다. 클램핑 요소(2)는 세장형 방식으로 구현되고, 클램핑 척(1)은 클램핑 요소(2)를 위한 세장형 수용 개구(7)를 구비한다. 수용 개구(7) 내로의 삽입에 응답하여 수용 개구(7)의 종방향 축(L)에 직각으로 클램핑 요소(2)를 정렬하는 적어도 하나의 탄성적으로 유연한 센터링 요소(9)는 수용 개구(7)의 삽입 영역에서 클램핑 척(1) 상에 배열된다. 이런 클램핑 디바이스는 그에 의해 대형 내지 초대형 작업편 캐리어(40)가 반복가능하게 정확한 방식으로 머신 툴의 작업 영역에서 클램핑될 수 있는 클램핑 시스템을 실현하기에 특히 유리한 방식으로 적합하다.

Description

클램핑 디바이스{CLAMPING DEVICE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따라 구현된 클램핑 디바이스, 클램핑 디바이스를 포함하는 청구항 14의 전제부에 따라 구현된 클램핑 시스템 및 청구항 22의 전제부에 따라 구현된 클램핑 배열에 관한 것이다.

본 명세서에 설명된 유형의 클램핑 디바이스는 규정된 위치에서 클램핑 척 내에서의 클램핑 요소의 클램핑을 위해 기능한다. 일반적으로, 각각의 클램핑 척은 그에 의해 머신 툴의 머신 테이블 상에 고정적으로 조립되며, 클램핑 요소 또는 클램핑 요소들 각각은 일반적으로 작업편 캐리어 -팔레트- 상에 배열된다.

머신 툴의 워크스테이션 상의 작업편의 유도식 클램핑을 위한 일반적 디바이스가 EP 0 614 725 A2로부터 공지되어 있다. 이 디바이스는 머신 툴의 워크스테이션에 고정되는 지지부 및 지지부 상에 배치될 수 있으면서 그에 클램핑될 수 있는 작업편 캐리어로 구성된다. 작업편 캐리어는 네 개의 클램핑 저널을 가지며, 이 클램핑 저널에 의해, 작업편 캐리어가 네 개의 클램핑 수단에서 클램핑될 수 있고, 클램핑 수단은 대응하는 방식으로 지지부 상에 배열된다. 지지부 상에 작업편 캐리어를 위치시키기 위해, 지지부는 센터링 룰(centering rule) 형태의 제1 정렬 부재를 구비하며, 작업편 캐리어는 홈을 구비하는 프로파일형 판 형태의 추가적 정렬 부재를 갖는다. 지지부 상에 작업편 캐리어를 고정할 때, 언급한 센터링 룰은 프로파일형 판의 홈과 결합하며, X 및 Y 방향에서 그리고 Z 축을 중심으로 한 각도 위치에 관하여 작업편 캐리어를 위치시킨다. Z-위치설정은 지지부가 지지부의 환형 지지 표면 상에 그의 평탄한 하측이 안치될 때까지 클램핑 디바이스가 지지부에 대해 작업편 캐리어를 견인한다는 점에서 이루어진다. 이런 클램핑 디바이스가 실제로 자체적으로 검증되었음에도 불구하고, 이는 대형 내지 초대형 작업편 캐리어를 클램핑하는 데에만 조건부로 적합하며, 그 이유는 각각의 작업편 캐리어의 크기가 증가할 때, 예로서 열적 영향으로 인해 그 절대 길이 변화도 증가하기 때문이다. 예로서 작업편 캐리어가 종종 클램핑 척이 그 위에 배열되는 머신 테이블과 동일한 재료로 이루어지지 않기 때문에 이는 문제가 된다. 따라서 하부 클램핑 부품, 즉 그에 체결되는 클램핑 척을 포함하는 머신 테이블 및 상부 클램핑 부품, 즉 그 위에 배열된 클램핑 요소를 포함하는 작업편 캐리어 사이에서 상이한 열 팽창 계수가 초래된다. 이에 무관하게, 이는 또한 대형 작업편 캐리어의 경우에 문제가 되며, 대형 작업편 캐리어의 경우 개별 클램핑 요소는 사실 그 거리가 대응하는 클램핑 척 사이의 거리에 정확하게 일치하게 정확하도록 이들을 작업편 캐리어에 체결하기 위해 1미터 이상만큼 서로 이격될 수 있다. 말할 필요 없이, 이는 둥근 클램핑 요소의 경우 특히 문제가 된다.

정확한 위치에서 대형 작업편 캐리어를 클램핑할 수 있도록, 복수의 클램핑 척이 통상적으로 사용되며, 작업편 캐리어는 대응하는 수의 클램핑 요소를 구비한다. 센터링 요소를 구비한 복수의 클램핑 척을 사용할 때, 한 가지 문제점은 X-Y 평면에서 작업편 캐리어를 클램핑하는 것에 응답하여 중복적 치수설정이 생성된다는 것일 수 있다.

이런 중복적 치수설정을 피하기 위해, 작업편의 유도식 클램핑을 위한 디바이스가 EP 0 403 428 A2로부터 공지되어 있다. 이러한 디바이스는 센터링 핀과 센터링 핀을 구비하면서 그에 클램핑될 수 있는 대응하는 수의 상부 부품을 구비하는 적어도 두 개의 클램핑 척을 갖는다. 상부 부품은 작업편 고정구 상에 배열된다. 각각의 상부 부분은 센터링 핀에 대응하는 센터링 슬롯을 구비한다. 각 상부 부품은 추가적으로 둥근 텐셔닝 핀-타이 볼트-을 가지며, 이는 클램핑 구체에 의해 각각의 클램핑 척의 센터링 고정구에 클램핑될 수 있다. 각각의 클램핑 척이 네 개의 센터링 핀을 구비하지만, 단지 하나 상부 부품만이 네 개의 대응하는 센터링 슬롯을 구비한다. 다른 상부 부품 또는 다른 상부 부품들, 각각은 단지 두 개의 센터링 슬롯을 구비한다. 작업편 고정구의 위치는 하나의 상부 부품에 의해 따라서 X 및 Y 방향에서 결정될 것이며, 단지 Z 축을 중심으로 한 각도 위치만이 다른 상부 부품 또는 다른 상부 부품들, 각각에 의해 결정된다.

비록 이런 디바이스가 응용에서 자체적으로 검증되었지만, 그 구성이 비교적 복잡하고, 특히, 각각의 클램핑 척의 중심의 그리고 또한 둥근 고정구에 관한 각각의 둥근 클램핑 핀이 높은 정확도로 위치설정되어야만 하기 때문에 대형의 그리고 무거운 작업편 캐리어의 반복가능한 정확한 클램핑에는 단지 조건부로 적합하다. 추가적으로, 매우 높은 보유 힘이 이런 디바이스에 의해 생성될 수 없다.

작업편 또는 툴을 클램핑하기 위한 클램핑 디바이스가 EP 0 267 352 A2로부터 공지되어 있다. 디바이스는 머신 툴에 체결된 제1 커플링 부품 및 작업편을 위한 제2 커플링 부품-캐리어-을 포함한다. 두 개의 커플링 부품은 쌍으로 서로 협력하는 커플링 부재를 구비한다. 이 목적을 위해, 베어링 블록-유사 수용 배열이 제1 커플링 부품 상에 배열되고, 캐리어는 강성 프로파일 부재를 가지며, 강성 프로파일 부재는 위치설정 목적을 위해 수용 배열의 홈에 결합한다. 제1 커플링 부품에 캐리어를 클램핑하기 위해, 예시적 실시예에 따라서 언더컷의 경사진 평면과 결합하는 클램프-유사 돌출부에 대한 제공이 이루어진다.

마지막으로, 클램핑 척 및 그 위에 해제가능하게 장착된 팔레트를 포함하는 클램핑 디바이스가 EP 1 595 641 A1로부터 공지되어 있다. 클램핑 척은 각각 90°만큼 서로에 대해 오프셋되어 있는 네 개의 센터링 홈을 구비하며, 팔레트는 그에 대응하도록 배열된 네 개의 센터링 핀을 구비한다. 센터링 홈의 하나 측면부는 센터링 핀을 중심설정하도록 기능하고, 센터링 홈의 다른 측면부는 클램핑 요소에 의해 형성되며, 이에 의해 각각의 센터링 핀이 홈에 클램핑될 수 있다.

본 발명의 목적은 전술한 기술 분야에 속하며, 간단한 구성을 갖고 한편으로는 높은 클램핑 또는 보유 힘 각각을 생성하면서 다른 한편으로는 적어도, 한 방향, 즉, X 또는 Y 방향에서 대응하는 클램핑 요소의 위치설정 또는 배열에 관하여 공차의 흡수 또는 보상 각각을 수행할 수 있는 클램핑 디바이스를 생성하는 것이며, 클램핑 디바이스는 또한 클램핑 시스템의 구성을 위한 모듈로서 적합하다.

이러한 목적의 해결책은 청구항 1의 특징에 의해 규정된다. 본 발명에 따르면, 클램핑 디바이스는 클램핑 척 및 그에 클램핑될 수 있는 클램핑 요소를 구비하고, 클램핑 척은 클램핑 요소를 위한 수용 개구 및 클램핑 요소를 클램핑하기 위한 클램핑 부재를 가지고, 클램핑 요소는 세장형 방식으로 구현되고 클램핑 척은 클램핑 요소를 위한 세장형 수용 개구를 구비하고, 수용 개구 내로의 삽입에 응답하여 수용 개구의 종방향 축에 직각으로 클램핑 요소를 정렬시키는 적어도 하나의 탄성적으로 유연한 센터링 요소가 수용 개구의 삽입 영역에서 클램핑 척상에 배열된다.

클램핑 디바이스가 세장형 수용 개구 및 세장형 방식으로 구현된 클램핑 요소를 갖는다는 점에서, 한편으로 높은 클램핑 또는 보유 힘 각각을 클램핑 요소가 흡수할 수 있도록 하는 기본적 조건이 생성된다. 수용 개구의 삽입 영역에 배열된 탄성적으로 유연한 센터링 요소와 함께 이러한 설계는 다른 한편으로, 클램핑 요소가 종방향 방향으로 수용 개구에 정확하게 정합될 필요가 없는 것을 가능하게 한다. 추가적으로, 이런 클램핑 디바이스는 비교적 간단한 구성을 가지며, 그 이유는 특히 각각의 클램핑 요소가 클램핑 기능 및 센터링 기능을 넘겨받고, 따라서 별도의 센터링 요소가 제거될 수 있기 때문이다.

클램핑 디바이스의 양호한 실시예 및 추가적 개선이 종속 청구항에 설명되어 있다.

양호한 추가 개선에서, 따라서, 각각의 센터링 요소에 대해 세장형 센터링 개구가 제공되고, 클램핑 척의 수용 개구 및 센터링 개구는 클램핑 요소보다 더 길다. 이는 클램핑 요소가 종방향 방향으로, 즉, 클램핑 요소 또는 센터링 개구 각각의 종방향 축의 방향으로 정확하게 삽입될 필요가 없고, 사실상 수 밀리미터만큼 오프셋되는 것을 가능하게 한다. 이러한 디자인은 각각의 클램핑 척이 클램핑 지지부 상의 대응 배열에 응답하여 작업편 캐리어의 길이 변화를 "보상"할 수 있게 한다.

특히 양호한 추가적 개선의 경우에, 클램핑 부재는 클램핑 요소의 클램핑 표면과 결합하는 세장형 활주체로서 구현된다. 따라서 높은 클램핑 및 보유 힘이 클램핑 요소에 전달될 수 있다.

클램핑 척은 바람직하게는 평행하게 배열된 두 개의 클램핑 부재를 구비한다. 예로서, 클램핑 구체 같은 복수의 클램핑 요소를 포함하는 클램핑 척과는 대조적으로, 이런 클램핑 부재는 쉽게 비용 효율적으로 제조될 수 있고, 그 동작이 마찬가지로 비교적 쉽다.

양호한 추가적 개선은 각각의 클램핑 부재가 클램핑 요소보다 더 길어지는 구성을 제공한다. 이러한 디자인에 의해 즉, 클램핑 요소가 중심에 도입되지 않고 종방향 방향으로 클램핑 척의 수용 개구 내로 미소하게 오프셋되는 경우에도 클램핑 부재가 클램핑 요소의 전체 길이를 따라 안치되는 것이 보증될 수 있다.

다른 양호한 추가적 개선은 센터링 요소가 방청 강철의 단일 부재로 형성된 스프링 디스크가 되는 구성을 제공하며, 스프링 디스크는 클램핑 척의 수용 개구의 삽입 영역에 배열되고, 센터링 개구는 스프링 디스크 내에 끼워넣어진다. 이런 스프링 디스크는 한편으로는 쉽게 그리고 비용 효율적으로 제조될 수 있고, 다른 한편으로 이는 신속하고 쉽게 클램핑 척에 부착될 수 있다.

다른 양호한 추가적 개선의 경우에, 클램핑 요소에 그 두 종방향 측부를 따라 각각 클램핑 표면을 제공하는 것이 제안되며, 이 클램핑 표면 위에 각각의 클램핑 부재가 포지티브 및/또는 논(non)-포지티브 방식으로 클램핑 요소를 수축 및 클램핑하기 위해 안치된다. 이러한 방식으로 큰 클램핑 표면이 실현될 수 있고, 이는 높은 힘을 흡수 및 전달할 수 있다.

특히 바람직하게, 클램핑 요소는 그 두 개의 종방향 측부를 따라 테이퍼형 센터링 표면을 각각 구비하고, 클램핑 표면을 각각 구비하며, 클램핑 표면은 삽입 방향에서 볼 때 센터링 표면의 상류에 배열되고, 클램핑 부재는 세장형 활주체로서 구현되고, 이 세장형 활주체는 클램핑 요소의 각각의 클램핑 표면과 결합하도록 설계된다. 이런 클램핑 요소는 쉽게 제조될 수 있고, 높은 클램핑 힘을 허용하며, 이는 동시에 또한 센터링 기능을 인계받을 수 있다.

각 클램핑 부재에 대하여, 클램핑 척은 바람직하게는 적어도 하나의 선형적으로 변위가능한 동작 피스톤을 구비하며, 이 동작 피스톤은 피스톤 하우징 내에 수용되고, 각각의 클램핑 부재에 기계적으로 연결된다. 이런 피스톤은 할당된 클램핑 부재의 신뢰성있는 변위를 제공한다. 추가적으로, 쉽게 그리고 비용효율적으로 실현될 수 있다.

특히 바람직하게, 각각의 동작 피스톤 및/또는 각각의 클램핑 부재는 수용 개구의 방향으로 압축 스프링에 의해 로딩되고, 각각의 동작 피스톤은 스프링의 힘에 대해 공압식으로 변위될 수 있다. 이러한 실시예로 인해, 클램핑 디바이스는 자동적으로 기계적으로 로킹될 수 있고, 클램핑 힘은 무에너지 상태에서 또한 보전된다. 클램핑 척의 공압 개구는 또한 쉽게 실현될 수 있다.

양호한 추가적 개선은 또한 제공될 클램핑 요소에 양 종방향 측부 상에서 테이퍼형 센터링 표면을 제공하며, 각각의 센터링 표면은 특히 두 단계로 구현된다. 이런 센터링 표면은 쉽게 실현될 수 있고; 거친, 그리고, 후속 섬세한 센터링의 형태의 두-단계 센터링이 추가적으로 두-단계 실시예에서 가능해진다.

클램핑 척이 연속적 수용 개구를 구비하고, 연속적 수용 개구가 클램핑 척의 전체 길이를 따라 연장한다는 점에서, 양호한 추가적 개선의 경우에서 제공되는 바와 같이, 클램핑 척은 쉽게 세정될 수 있으며, 가능한 오염물 입자가 수용 개구로부터 측방향으로 탈출할 수 있다. 이런 실시예는 추가적으로 쉽게 그리고 비용 효율적으로 실현될 수 있다.

클램핑 디바이스의 다른 양호한 추가적 개선의 경우에, 클램핑 척의 상부 측부에는 최종적으로 융기된 지지 표면이 제공되며, 이는 수용 개구를 따라 양 측부 상에서 연장한다. 이러한 설계는 작업편 캐리어를 위한 대면적 Z-지지부를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 클램핑 시스템을 생성하는 것이고, 이 클램핑 시스템의 경우 본 발명에 따라 설계된 클램핑 디바이스는 특히 유리한 방식으로 배열될 수 있다.

이러한 목적의 해결책은 청구항 1의 특징에 의해 규정된다. 본 발명에 따라서, 클램핑 시스템은 적어도 두 개의 클램핑 디바이스를 가지며, 이 클램핑 디바이스는 청구항 1 내지 13 중 하나에 따라 설계되고, 클램핑 지지부 상에 배열된 적어도 두 개의 클램핑 척과 작업편 캐리어 상에 배열된 대응하는 수의 클램핑 요소를 구비하고, 적어도 두 개의 클램핑 척은 90°만큼 서로에 대해 오프셋되도록 배열되며, 클램핑 요소는 그에 대응하도록 작업편 캐리어 상에 배열된다. 한편으로, X 및 Y 방향으로의 클램핑에 응답한 작업편 캐리어의 위치는 클램핑 척의 이러한 배열에 의해 규정되고, 다른 한편으로 클램핑 요소의 위치 및 배열은 클램핑 척에 관하여 비교적 중요하지 않다.

본 발명의 다른 목적은 높은 정확도로 대형 내지 초대형 작업편 캐리어를 또한 반복적으로 위치설정 및 클램핑할 수 있게 되기에 특히 유리한 방식으로 적합한 클램핑 시스템을 생성하는 것이며, 클램핑 시스템은 또한 작업편 캐리어에 부착될 때 클램핑 요소의 정확한 위치설정에 관하여, 및/또는 클램핑 요소의 제조 공차에 관하여 및/또는 센터링 요소 및/또는 클램핑 척의 제조 공차에 관하여 둔감하고, 예로서, 또한 작업편 캐리어의 온도-관련 길이 변화에 관하여 둔감하게 반응한다.

이 목적은 청구항 15의 특징을 구비하는 클램핑 시스템에 의해 해결된다. 정의에 의해, 클램핑 시스템은 서로에 대해 소정 각도로 오프셋되도록 클램핑 지지부 상에 배열되는 적어도 두 개의 클램핑 척, 특히, 적어도 세 개의 클램핑 척과, 대응하는 수의 클램핑 요소를 가지고, 클램핑 척은 60°, 72°, 90° 또는 120°의 각도로 서로에 대해 오프셋되도록 클램핑 지지부 상에 배열되며, 클램핑 요소는 대응하는 방식으로 작업편 캐리어 상에 배열되며, 각각의 클램핑 척은 클램핑 요소를 위한 수용 개구 및 수용 개구 내에 클램핑 요소를 클램핑하기 위한 클램핑 부재를 가지며, 클램핑 척의 수용 개구 및 클램핑 요소는 세장형 방식으로 구현되고, 수용 개구의 삽입 영역에서 적어도 두 개의 클램핑 척은 탄성적으로 유연한 센터링 요소를 각각 구비하고, 센터링 요소는 수용 개구 내로의 삽입에 응답하여 수용 개구의 종방향 축에 대해 직각으로 각각의 클램핑 요소를 정렬시킨다.

클램핑 시스템의 양호한 추가적 개선이 종속 청구항 16 내지 21에 규정되어 있다.

양호한 추가 개선의 경우에, 각각의 경우에 서로에 대해 90°만큼 오프셋된 네 개의 클램핑 척이 클램핑 지지부 상에 배열되는 것이 제안되며, 작업편 캐리어는 클램핑 지지부에 대해 작업편 캐리어를 클램핑하기 위해 네 개의 클램핑 요소를 구비하고, 수용 개구의 삽입 영역의 두 개의 클램핑 척은 제1 방향으로 작업편 캐리어를 정렬하기 위해 센터링 요소를 각각 구비하고, 수용 개구의 삽입 영역의 두 개의 다른 클램핑 척은 제1 방향에 대해 직각으로 연장하는 제2 방향으로 작업편 캐리어를 정렬시키기 위해 센터링 요소를 각각 구비한다. 이런 클램핑 시스템은 중형 크기의 작업편 캐리어의 반복가능한 정확한 클램핑을 위해 특히 적합하다.

다른 양호한 추가적 개선의 경우에, 적어도 네 개의 클램핑 척이 클램핑 지지부 상에 배열되는 것이 제안되고, 적어도 두 개의 클램핑 척은 하나의 방향으로 정렬되고, 적어도 하나의 다른 클램핑 척은 정렬되어 있는 두 개의 클램핑 척에 대해 90°로 클램핑 지지부 상에 배열된다. 이런 클램핑 시스템은 중형-크기 내지 대형 또는 초대형 작업편 캐리어의 반복가능한 정확한 클램핑을 위한 기초를 형성한다.

추가적 양호한 추가 개선은 클램핑 지지부 상에 배열되는 적어도 네 개의 클램핑 척을 제공하며, 적어도 두 개의 클램핑 척은 제1 방향으로 정렬되고 적어도 두 개의 추가 클램핑 척은 제2 방향으로 정렬되고, 제1 방향으로 정렬된 두 개의 클램핑 척은 제1 방향으로 각각의 클램핑 요소를 정렬시키기 위한 센터링 디스크를 각각 구비하고 제2 방향으로 정렬되는 두 개의 클램핑 척은 제1 방향에 대해 90°만큼 오프셋된 제2 방향으로 클램핑 요소를 정렬시키기 위한 센터링 디스크를 각각 구비한다. 이런 실시예의 경우에, 클램핑 시스템 영점(zero point)은 각각의 경우 두 개의 정렬된 클램핑 척을 연결하는 두 개의 직선 라인의 교차 지점을 통해 연장한다.

다른 양호한 추가적 개선의 경우에, 세 개, 네 개의, 다섯 개 또는 여섯 개의 클램핑 척이 원형 라인을 따라 분포되도록 클램핑 지지부 상에 배열되는 것이 제안된다. 이런 배열은 특히 둥근 작업편을 수용하는 역할을 하는 둥근 작업편 캐리어에 특히 적합하다.

특히 바람직하게, 센터링 요소 내에 끼워넣어진 센터링 개구 및 클램핑 척의 수용 개구는 각각의 클램핑 요소보다 더 길다. 이런 설계는 클램핑 지지부에 관한 작업편 캐리어의 가능한 길이 변화에 관하여 특히 둔감하다.

클램핑 시스템의 추가 양호한 추가 개선은 각각의 클램핑 척이 두 개의 클램핑 부재를 갖는 구성을 제공하며, 클램핑 부재는 평행하게 배열되며 세장형 활주체로서 구현되고 각각의 클램핑 요소의 클램핑 표면과 결합하도록 설계된다. 이런 활주체의 제조는 용이하고 비용 효율적이다. 추가적으로, 이들은 클램핑 요소에 높은 클램핑 및 보유 힘을 전달할 수 있다.

본 발명의 추가적 유리한 실시예 및 특정 조합은 이하의 상세한 설명 및 특허 청구항 전체를 따른다.

예시적 실시예를 설명하기 위해 사용되는 도면의 그림은 다음을 도시한다.
도 1은 클램핑 척과 클램핑 요소로 구성된 클램핑 디바이스를 사시도로 도시한다.
도 2는 작업편 캐리어에 체결된 클램핑 요소는 클램핑 척으로부터 이격되어 예시되어 있는, 도 1에 따른 클램핑 디바이스를 단면으로 도시한다.
도 3은 작업편 캐리어가 클램핑 척에 느슨하게 부착되어 있는 도 2에 따른 클램핑 디바이스를 도시한다.
도 4는 클램핑 척에 대한 작업편 캐리어의 클램핑 동안 도 2에 따른 클램핑 디바이스를 도시한다.
도 5는 수용 개구에 수용되는 클램핑 요소와 함께 클램핑 척을 도시한다.
도 6은 작업편 캐리어 및 그 위에 배열된 클램핑 요소와 함께 내측으로부터 본 하나의 클램핑 척 반부를 도시한다.
도 7은 클램핑 지지부와 상부 클램핑 부품을 포함하는 클램핑 시스템의 사시도이다.
도 8은 대형 내지 초대형 작업편 캐리어를 클램핑하기에 적합한 클램핑 지지부를 도시한다.
도 9는 클램핑 척의 대안적 예시적 실시예를 단면으로 도시한다.

도 1은 클램핑 디바이스의 두 개의 주요 요소를 사시도로 도시한다. 클램핑 디바이스는 클램핑 척(1), 및 클램핑 척(1)에 클램핑될 수 있는 클램핑 요소(2)를 포함한다. 클램핑 척(1)은 전형적으로 머신 툴의 처리 테이블에 고정되며, 클램핑 요소(2)는 작업편 캐리어-팔레트-의 하측에 체결된다. 클램핑 척(1)은 작업편 캐리어(40)와 함께 상부 및 클램핑 요소(2)로부터의 시야로 도시되고, 그 윤곽은 저부로부터의 시야로 도시된다. 수용 개구(7) 내의 클램핑 요소(2)를 클램핑하기 위해, 클램핑 척(1)에는 두 개의 세장형 클램핑 부재가 구비되지만, 이들 클램핑 부재는 본 명세서에서는 설명되지 않는다.

클램핑 척(1)은 두 개의 실질적으로 동일한 클램핑 척 반부(4a, 4b)에 의해 형성된다. 각각의 클램핑 척 반부(4a, 4b)는 하우징(5a, 5b)을 구비하고, 두 개의 하우징(5a, 5b)은 전체적으로 5로 표시되어 있는 하우징을 형성하도록 그 저부 영역에서 함께 나사결합된다. 각각의 클램핑 척 반부(4a, 4b)는 또한 피스톤 하우징(8a, 8b)을 가지며, 그 내부에 피스톤(도시되지 않음)이 각각의 경우에 배열된다.

클램핑 척(1)은 세장형 방식으로 구현된, 클램핑 요소(2)를 위한 세장형, 슬롯-형상 수용 개구(7)를 구비한다. 수용 개구(7)의 삽입 영역에서, Z 방향에서 탄성적으로 유연한 디스크(9a) 형태의 센터링 요소(9)가 클램핑 척(1) 상에 배열된다. 일반적 경우에, 수직 방향, 즉, 처리 테이블의 표면에 직각으로 연장하는 방향은 Z 방향으로서 표시되며, X 및 Y 방향은 이런 클램핑 척(1)이 클램핑되는 처리 테이블의 표면에 평행하게 연장한다. 센터링 디스크(9a)는 스크류(10)에 의해 클램핑 척(1)의 하우징(5) 또는 두 개의 하우징 부품(5a, 5b) 각각에 체결된다. 센터링 디스크(9)는 동시에 두 개의 하우징 부품(5a, 5b)에 대한 보강재로서 작용한다. 실질적으로 직사각형인 방식으로 구현되는 세장형 센터링 개구(11)는 센터링 디스크(9a) 내에 끼워넣어진다. 이 센터링 개구(11)를 통해, 서로 평행하게 연장하는 두 개의 측벽(12a, 12b)은 센터링 디스크의 종방향 측부를 따라 형성되고, 클램핑 요소(2)가 수용 개구(7) 내로의 삽입에 응답하여 수용 개구(7)의 종방향 축(L)에 직각으로 배향되는 방식으로 각각의 클램핑 요소(2)에 정합된다. 이들 두 측벽(12a, 12b)은 설상부의 형태를 형성하며, 이는 Z 방향으로 탄성적으로 유연하다. 클램핑 척(1)의 배열 동안, 클램핑 요소(2)는 수용 개구(7) 내로의 삽입에 응답하여 X 또는 Y 방향으로 정렬된다. 임의의 경우에, 클램핑 요소(2)는 두 개의 측벽(12a, 12b)에서 삽입에 응답하여 수용 개구(7) 또는 클램핑 척(1) 각각의 종방향 축(L)에 직각으로 정렬된다. 이 목적을 위해, 클램핑 요소(2)는 후술된 바와 같이 후방 또는 상부 영역 각각에 테이퍼형 측부 표면을 구비한다. 클램핑 척(1) 내로의 삽입에 응답하여, 클램핑 요소(2)는 선형적 방식으로 센터링 디스크(9a) 상에 안치되며, 이는 이것이 오염물 와이퍼처럼 작용하기 때문에 예로서 오염물 내성에 관하여 장점을 갖는다.

센터링 디스크(9a)의 양 측부 상에서, 클램핑 척(1)은 세장형의 융기된 지지 표면(15a, 15b)을 구비하고, 이는 클램핑 척(1)에 대한 클램핑에 응답하여 작업편 캐리어를 위한 Z 지지부를 형성한다. 이들 지지 표면(15a, 15b)은 수용 개구(7)의 종방향 축(L)에 평행하게 연장한다. 저부 영역에서, 그를 거쳐 압축 공기가 도입될 수 있는 두 개의 채널(17, 18)이 클램핑 척(1)의 전방 측부(16) 내로 비워진다. 제1 채널(17)은 그에 의해, 클램핑 척을 개방하도록 기능하고, 다른 채널(18)은 클램핑 부재를 다시 조이기 위해 제공된다. 한편으로, 두 개의 채널(17, 18)은 그 다른 전방 측부에 대해 전체 경로에서 클램핑 척(1)을 통해 연장한다. 다른 한편, 각각의 채널은 양 클램핑 척 반부(4a, 4b)에 연결된다. 임의의 경우에, 각각의 척 반부(4a, 4b)는 각 전방 측부 상의 압축 공기 라인에 대한 연결을 위한 채널을 갖는다. 이 디자인은 동시에 복수의 클램핑 척의 일련의 연결부를 제공한다.

클램핑 요소(2)는 그 단면이 철도 트랙과 유사한, 세장형 비임의 형태로 구현된다. 한편으로, 클램핑 요소(2)는 클램핑 척(1)에 클램핑될 수 있고; 이는 동시에 또한 클램핑 표면에 추가로 이것이 또한 센터링 표면을 갖는다는 점에서 센터링 기능을 인계 받으며, 이 센터링 표면에 의해, 이는 크램핑 척(1) 내로의 삽입에 응답하여 수용 개구(7)의 종방향 축(L)에 대해 직각으로 정렬된다. 클램핑 요소(2)는 평탄한 후방 측부를 가지고, 이는 하향 나사결합에 응답하여 평탄한 방식으로 작업편 캐리어(40)의 하측 상에 안치된다. 클램핑 요소(2)는 체결 스크류를 수용하기 위한 구멍(30)을 구비한다. 클램핑 척(1)에 대면하는 전방 측부에서, 클램핑 요소(2)는 돌출부(32) 형태의 헤드 부품이 형성되도록 T 형상 방식으로 구현된다. 후방 측부의 영역에서, 클램핑 요소(2)는 센터링 표면(35)을 각 종방향 측부 상에 구비한다. 각각의 센터링 표면(35)은 바람직하게는 2 단계 방식으로 구현된다. 작업편 캐리어(40)는 클램핑 요소(2)의 클램핑에 응답하여 그 평탄한 하측이 지지 표면(15a, 15b) 상에 안치된다.

특히, 클램핑 척(1) 및 클램핑 요소(2)의 클램핑에 응답한 그 동작 원리의 설계는 작업편 캐리어(40)가 고정된 클램핑 요소(2)와 함께 클램핑 척(1)을 단면으로 도시하는 도 2 내지 도 4에 의해 더 상세히 설명된다. 클램핑 요소(2)는 복수의 스크류에 의해 개략적으로 예시된 작업편 캐리어(40)의 하측에 체결된다.

도 2는 아직 부착 또는 클램핑이 각각 이루어지지 않은 작업편 캐리어(40)와 함께 개방 상태에서 클램핑 척(1)을 도시하며, 도 3은 그에 느슨하게 부착된 작업편 캐리어와 함께 개방 상태에서 클램핑 척(1)을 도시한다. 도 4에서, 클램핑 척은 작업편 캐리어의 클램핑에 응답하여 스냅샷으로 예시되어 있다. 클램핑 척(1)이 실질적으로 동일하게 구현되면서 내부에 거울 반전된 방식으로 예시되어 있는 두 개의 클램핑 척 반부(4a, 4b)로 구성된다는 사실로 인해, 하나의 클램핑 척 반부(4a)의 요소는 각각의 경우에 다른 클램핑 척 반부(4b)의 대응하는 요소와 동일한 참조 번호를 구비한다.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 활주체 형태의 두 개의 클램핑 부재(20)가 클램핑 척(1)의 내부에 배열된다. 두 개의 클램핑 부재(20)는 서로 대향 배치되고, 세장형 방식으로 구현되며, 서로 평행하게 배열된다. 클램핑 부재(20)는 단일 부재로 구현되고, 매우 강인하게 설계된다. 두 개의 클램핑 부재(20)는 바람직하게는 질화된 강철로 구성된다. 각각의 클램핑 부재(20)는 복수의 압축 스프링(25)에 의해 수용 개구(7)의 방향으로 로딩되고, 단 하나의 압축 스프링(25)이 각각의 경우에 이러한 예시도로부터 각각의 클램핑 부재(20)에 대해 가시적이다. 압축 스프링(25)은 후방 측부 상에서 피스톤 하우징(8a, 8b) 상에 지지된다. 각각의 클램핑 부재(20)는 부속물(21)을 구비하고, 부속물의 하측은 클램핑 표면(22)을 가지며, 이 클램핑 표면에 의해, 클램핑 요소(2)를 수축시키고 클램핑 부재(20)가 작업편 캐리어(40)와 함께 클램핑 척(1)에 이를 클램핑하도록 클램핑 요소(2)의 돌출부(32)의 후방 측부 상에 클램핑 표면(33)과 결합할 수 있다. 클램핑 요소(2)는 그 종방향 측부의 양자 모두를 따라 이런 클램핑 표면(33)을 구비한다. 두 개의 클램핑 표면(33)은 각각의 경우에 클램핑 요소(2)의 언더컷에 의해 형성된다. 부속물(21) 상에 배열되는 각각의 클램핑 부재(20)의 클램핑 표면(22)은 클램핑 요소(2)가 두 개의 클램핑 부재(20)에 의해 높은 힘으로 하방 또는 클램핑 척(1) 내로 각각 견인되는 방식으로 클램핑 요소(2)의 클램핑 표면(33)에 정합된다. 각각의 클램핑 부재(20)가 세장형 활주체 형태로 구현된다는 점에서, 이는 그 전체 길이를 따라 클램핑 요소(2) 상에서 안치될 수 있고, 높은 힘으로 클램핑 척(1)에 작업편 캐리어(40)를 클램핑 할 수 있으며, 그래서 클램핑 요소(2) 그리고 따라서 또한 작업편 캐리어(40)가 큰 힘, 특히, 또한, 큰 횡방향 힘을 흡수할 수 있다. 그 기능이 후술될, 저부 영역에서 하우징(5) 내에 끼워넣어진 채널(17)을 또한 볼 수 있다. 총 두 개의 클램핑 부재 대신, 예로서 둘 또는 세 개의 클램핑 부재가 또한 측부 마다 제공될 수 있고, 그래서, 총 네 개 또는 여섯 개의 클램핑 부재가 존재하며, 이러한 수는 어떠한 방식으로도 결정적으로 고려되지 않아야 한다.

각각의 클램핑 부재(20)는 피스톤(24)에 연결되고, 이 피스톤은 압력 로드(36)를 거쳐 동일한 평면에 배열된다. 각각의 피스톤(24)은 측방향으로 변위될 수 있도록 대응하는 피스톤 하우징(8a, 8b)의 내부에 배열된다. 각각의 피스톤(24)이 대응하는 클램핑 부재(20)를 갖는 평면 상에 수평으로 배열된다는 점에서, 피스톤(24)은 각각의 클램핑 부재(20)에 직접적으로, 즉, 편향 없이, 힘을 전달할 수 있다. 이러한 설계는 또한 전체 클램핑 척(1)의 작은 설치 높이를 갖는 소형 구성을 제공한다. 두 개의 피스톤(24)은 서로 독립적으로 대응하는 클램핑 부재(20)를 이동시키며, 이는 특히 클램핑 요소(2)가 횡단 방향으로 클램핑 척 내의 중심에 정확하게 삽입될 필요가 없다는 장점을 갖는다. 이는 후술될 바와 같이 복수의 클램핑 척을 포함하는 대형 클램핑 시스템의 경우에 특히 유리하다.

피스톤 하우징(8a, 8b)의 베이스 영역과 각각의 피스톤(24)의 전방 측부 사이의 챔버(26)는 압력 챔버로서 나타내어지고, 피스톤(24)의 후방 측부와 측방향 하우징 커버(37) 사이의 챔버(27)는 재조임 챔버로서 나타내어진다. 압력 챔버(26) 및 재조임 챔버(27)에 내부 채널(도시되지 않음)을 거쳐 과압이 인가될 수 있다. 예로서, 센서 라인 등을 수용하기에 적합한 케이블 채널(17)을 또한 볼 수 있다.

압축 스프링(25)은 이들이 각각의 피스톤(24), 그리고, 따라서 또한 두 개의 클램핑 부재(20)를 수용 개구(7)의 방향으로 로딩하는 방식으로 구현 및 배열되고, 그래서, 클램핑 요소(2)는 스프링(25)의 힘에 의해 클램핑 척(2)에서 클램핑 또는 클램핑 유지 각각이 이루어진다. 본 명세서에 예시된 푸시-백 위치로 기계적으로 결합된 클램핑 부재(20)와 함께 각각의 피스톤(24)을 이동시키기 위해, 각각의 압력 챔버(26)는 공압식으로 그에 작용되어야만 한다. 이 목적을 위해, 압력 챔버(26)에서 압력이 발생되어야만 하며, 이 힘은 각각의 클램핑 부재(20) 상에 작용하는 압축 스프링의 힘 및 가능한 추가적 압축 스프링의 힘을 마찰 저항과 함께 극복하도록 높다.

클램핑 요소(2)가 클램핑 척(1) 내에 삽입되고 그에 클램핑될 수 있도록 두 개의 클램핑 부재(20)가 푸시-백 위치에 있어야만 한다는 것은 말할 필요가 없다.

클램핑 척(1)의 수용 개구(7) 내로의 클램핑 요소(2)의 삽입에 응답하여, 클램핑 요소 전방 부품은 그 두 개의 클램핑 표면(33)이 수용 개구(7) 내로 먼저 삽입된다. 삽입 프로세스의 종점에서, 클램핑 요소(2)의 센터링 표면(35)은 그후 센터링 디스크(9a) 상에 안치된다. 임의의 경우에, 클램핑 요소(2)의 클램핑 표면(33)은 삽입 방향에서 볼 때 센터링 표면(35)의 상류에 배열된다.

도 3은 작업편 캐리어(40)가 그 위에 느슨하게 안치된 상태의 클램핑 척(1)을 함께 도시한다. 이러한 맥락에서, 느슨하게는 작업편 캐리어(40)가 명백하게 그에 체결된 가능한 작업편을 포함하여 그 자중(dead weight)만으로 클램핑 척(1) 상에 지탱된다는 것을 의미한다. 작업편 캐리어(40)를 클램핑 척(1) 상에 배치할 때, 클램핑 요소(2)의 센터링 표면(35)은 센터링 디스크(9a) 상에 안치되고(도 2) 그에 의해 클램핑 요소(2)를 수용 개구(7)의 종방향 축에 대해 직각으로 정렬시킨다. 임의의 경우에, 클램핑 요소(2)의 센터링 표면은 클램핑 요소가 센터링 개구 또는 수용 개구 각각 내로의 삽입에 응답하여 그의 종방향 축(L)에 대해 직각(도 5) 또는 수용 개구의 종방향 축에 대해 직각 각각으로 정확하게 정렬되는 방식으로 센터링 디스크에 대해 치수설정 및 정합된다. 클램핑 요소 상에 배열되는 센터링 표면의 2개-단계 설계로 인해, 대략적 정렬이 먼저 수행되고, 그후, 섬세한 센터링이 수행된다.

도 3에 예시된 바와 같이, 각각의 클램핑 요소(2)가 Z 방향으로 센터링 디스크(9a) 상에 지지되기 때문에 지지 표면(15)의 표면과 작업편 캐리어의 평탄한 하측(41) 사이에서의 느슨한 배치 이후 경량 작업편 캐리어(40)의 경우에 작은 간극이 남을 수 있다. 두말할 필요 없이, 이는 특히 센터링 디스크의 센터링 개구에 관한 클램핑 요소의 센터링 표면의 기하형상 및 작업편 캐리어의 전체 중량과 센터링 디스크의 강성도, 이런 간극이 느슨한 배치 이후 존재하는지 여부에 의존한다. 센터링 디스크는 바람직하게는 2 내지 5 밀리미터 사이의 두께를 가지며, 그래서, 특정 횡방향 힘이 또한 센터링 디스크(9a)를 거쳐 흡수될 수 있다.

작업편 캐리어의 느슨한 배치 이후, 간극이 그 하측(41) 및 지지 표면(15) 사이에 잔류하는 경우, Z 방향으로의 작업편 캐리어의 위치설정은 센터링 디스크의 탄성적 유연성을 사용하여 이루어진다. 클램핑 요소가 클램핑 부재의 영향 하에 클램핑 척 내로 추가로 견인될 때 이 간극은 제거된다. 수용 개구의 종방향 축에 대해 직각인 클램핑 요소의 위치는 그에 의해 더 이상 변하지 않으며, 그 이유는 Z 방향으로의 작업편 캐리어 또는 클램핑 요소 각각의 단지 매우 작은 이동만이 작업편 캐리어의 느슨한 배치 이후 발생하기 때문이다. 클램핑 요소(2)의 정렬 이후, 작업편 캐리어(40)는 통상적으로 클램핑 척(1)의 융기된 표면 섹션(15) 상에 안치될 때까지 단지 수십분의 1 밀리미터만큼 Z 방향으로 이동한다. 이런 위치설정의 기본적 원리는 EP 0 111 092 B2로부터 알려져 있다.

도 4는 작업편 캐리어(40)의 클램핑 동안 그에 체결된 클램핑 요소(2) 및 작업편 캐리어(40)와 함께 클램핑 척(1)을 통한 섹션을 도시한다. 측방향 하우징 커버(37)와 각각의 피스톤(24)의 후방 측부 사이에 클램핑된 과부하 스프링(38)을 또한 이 예시로부터 볼 수 있다. 단지 하나의 과부하 스프링(38)만을 피스톤(24)마다 볼 수 있지만, 복수의 이런 스프링(38)이 각각의 피스톤(24)에 대해 존재한다. 이들 과부하 스프링(38)은 내부 클램핑 척 측부의 방향으로 피스톤(24)을 로딩하고, 이미 위에서 언급한 바와 같이 압축 스프링(25)에 추가로 논-포지티브 방식으로 각각의 피스톤에 연결되는 클램핑 부재(20)의 클램핑 힘을 증가시킨다. 기계적 클램핑 힘은 이런 과부하 스프링(38)에 의해 효과적으로 증가될 수 있다. 말할 필요 없이, 이들 과부하 스프링(38)의 힘은 또한 각각의 피스톤(24)의 공압 푸시-백에 응답하여 극복되어야 한다.

두 개의 클램핑 부재(20)가 유효 또는 클램핑된 위치 각각으로 내향 변위될 수 있도록, 압력이 압력 챔버(26) 내에서 감소되거나 압력 챔버(26)가 대기를 향해 개방되는 각각이 이루어진다. 논-포지티브 방식으로 그에 연결된 두 개의 피스톤(24)은 클램핑 부재(20)와 함께 그후 압축 스프링(25, 38)의 힘 하에 내향 이동한다. 각각의 클램핑 부재(20)의 클램핑 표면(22)이 클램핑 요소(2)의 대응하는 클램핑 표면(33) 상에 그후 안치되고(도 2), 작업편 캐리어(40)가 클램핑 척(1)의 융기된 표면 섹션 상에 안치될 때까지 작업편 캐리어(40)와 함께 Z 방향으로 하방으로 이를 견인한다. 이 Z-위치설정에 응답하여, 센터링 디스크(9a)는 윤곽으로 볼 수 있는 바와 같이 센터링 개구의 영역에서 내부 클램핑 척 측부의 방향으로 탄성적으로 변형된다. 이런 클램핑 디바이스는 스프링(25, 38)의 힘 하에서 자동적으로 로킹된다. 추가적으로, 클램핑 힘은 또한 무에너지 상태에서 보전된다. 필요한 경우 클램핑 또는 수축 힘, 각각을 증가시키기 위해, 압력은 재조임 챔버(27)에 공압식으로 인가될 수 있다.

도 5는 상단으로부터 본 수용 개구(7) 내에 수용된 클램핑 요소(2)와 함께 클램핑 척(1)을 도시한다. 센터링 디스크(9a)에 끼워넣어진 센터링 개구(11)는 클램핑 요소(2)보다 현저하게 더 길다는 것을 이 예시도에서 볼 수 있다. 클램핑 요소(2)의 길이는 A로 표시되고, 센터링 개구(11)의 길이는 B로 표시된다. 또한, 수용 개구(7)가 종방향 방향으로 전체 클램핑 척(1)을 통해 연장하고, 따라서, 명백하게 또한 클램핑 요소(2)보다 더 길다. 바람직하게, 센터링 개구(11) 및 수용 개구(7)는 적어도 5%, 바람직하게는 적어도 10%, 특히 바람직하게는 적어도 20%만큼 클램핑 요소(2)보다 더 길다. 이런 설계는 클램핑 요소(2) 중심적으로 또는 정확하게 중간 각각에서 클램핑 척(1) 내로 삽입될 필요가 없고, 사실 상기 클램핑 요소는 수 밀리미터만큼 또는 심지어 종방향 방향으로, 즉, 클램핑 요소(2) 또는 센터링 개구(11) 각각의 종방향 축(L)의 방향으로 수 센티미터만큼 변위되도록 클램핑 척(1)의 센터링 개구(11) 또는 수용 개구(7) 내로 삽입될 수 있으며, 이는 더 상세하게 후술될 바와 같이 대형 작업편 캐리어 또는 클램핑 시스템 각각의 경우에 특히 유리하다.

간단한 예시에서, 도 6은 내부 측부로부터 본 하나의 클램핑 척 반부(4b)를 도시한다. 추가적으로, 그 위에 배열된 및 또한 단순화된 방식으로 예시되어 있는 클램핑 요소(2)와 함께 작업편 캐리어(40)를 볼 수 있다. 특히, 클램핑 척 하우징(5)의 활주체 개구(28)에 수용되는 클램핑 부재(20)를 이 도면에서 볼 수 있다. 클램핑 요소(2)의 길이는 차례로 A로 표시되고, 클램핑 부재(20)의 길이는 C로 표시된다. 클램핑 부재(20)는 바람직하게는 클램핑 요소(2)보다 미소하게 더 길다. 이를 통해, 전체 클램핑 요소(20)를 따라, 클램핑 부재(20)는 그 클램핑 표면 상에 안치되고, 이는 각각의 클램핑 요소(20)가 사실상 종방향 방향으로 클램핑 척(1) 내로 항상 중심에서 삽입되지는 않는 경우 중요하고, 이러한 상황은 특히 상이한 작업편 캐리어(40)가 이런 클램핑 척에 의해 클램핑될 수 있다는 사실에 의해 유발될 수 있다.

도 1 내지 도 6에 예시된 클램핑 디바이스는 클램핑 시스템을 형성하기 위한 기초적 요소를 형성하고, 그에 의해, 특히 큰 및/또는 무거운 작업편 또는 작업편 캐리어 각각이 머신 툴 예로서 밀링 기계, 연삭 기계, 이로딩(eroding) 기계 또는 선반의 작업 영역에 클램핑될 수 있다. 용어 대형 또는 초대형 작업편 캐리어 각각은 적어도 하나의 방향으로 대략 1 미터 이상의 폭 또는 길이 각각을 가질 수 있는 작업편 캐리어인 것으로 이해되며, 이들은 사실상 또한 10 미터까지의 크기를 가질 수 있다. 수천 킬로그램까지의 전체 중량을 갖는 작업편이 이런 작업편 캐리어에 체결될 수 있다. 임의의 경우에, 이런 클램핑 디바이스는 모듈식 구성요소를 형성하고, 이에 의해, 대형 내지 초대형 클램핑 시스템이 실현될 수 있다.

도 7은 클램핑 지지부(42) 및 상부 클램핑 부품을 갖는 이런 클램핑 시스템을 도시한다. 클램핑 지지부(42)는 네 개의 클램핑 척(1a-1d)을 포함하고, 상부 클램핑 부품은 그 위에 배열된 네 개의 클램핑 요소(2a-2d)를 포함하는 작업편 캐리어(40)를 포함한다. 각각의 클램핑 척은 그 두 인접한 클램핑 척에 관하여 90°만큼 오프셋되도록 머신 툴(도시되지 않음)의 개략적으로 제시되어 있는 머신 테이블(43) 상에 배열되며, 네 개의 클램핑 요소(2a-2d)는 클램핑 척(1a-1d)에 대응하도록 작업편 캐리어(40) 하측 상에 배열된다. 본 예에서, 클램핑 시스템은 머신 테이블(43) 상에 배열된 네 개의 센터링 핀(45)과 작업편 캐리어(40) 상에 배열된 네 개의 센터링 슬리브(46)로 구성되는 네 개의 사전-센터링 디바이스를 포함한다. 사전-센터링 디바이스는 클램핑 지지부(42)를 향해 안내될 때 작업편 캐리어(40)의 클램핑 요소(2a-2d)가 네 개의 클램핑 척(1a-1d)에 비교적 쉽고 신속하게 정렬될 수 있다는 목적을 위해 기능한다. 따라서, 클램핑 요소(2a-2d)가 클램핑 척(1a-1d)에 손상을 주는 것, 즉, 작업편 캐리어(40)의 하강 동안 각각의 클램핑 척(1a-1d)에 충분히 정확하게 정렬되지 않는 경우가 방지될 수 있다. 여기서, 사실 수백 내지 수천 킬로그램의 중량을 가질 수 있는 작업편 캐리어(40)가 크레인 등에 의해 일반적으로 이동되고, 클램핑 지지부(42)에 부착된다는 것을 고려해야만 한다. 작업편 캐리어(40) 단독은 통상적으로 적어도 대략 200-300 킬로그램의 중량을 가지고, 수천 킬로그램까지의 중량을 수용할 수 있다. 클램핑 지지부(42)에 관한 작업편 캐리어(40)의 불충분한 정렬의 경우, 센터링 핀(45)은 작업편 캐리어(40)의 하측 상에 안치되고, 그 추가적 하강을 방지하며, 따라서, 클램핑 척(1a-1d)에 대한 손상의 가능성이 있다.

도 7에 따른 예에서, 모든 네 개의 클램핑 척(1a-1d)은 센터링 디스크(9a-9d)를 구비하고, 모든 네 개의 클램핑 요소(2a-2d)는 각각의 센터링 디스크(9a-9d) 상에 정렬을 위한 센터링 표면을 구비한다. 이것이 일반적으로 X-Y 평면에서 기계적 대응성을 제공하지만, 이는 센터링 디스크의 탄성적 유연성에 의해 대부분의 부품에 대하여 보상될 수 있다. 이런 설계는 특히 소형 내지 중형-크기의 클램핑 시스템에 적합하다.

도 8은 대형 내지 초대형 클램핑 시스템에 적합한 클램핑 지지부(42a)의 예시적 실시예를 도시한다. 이 목적을 위해, 클램핑 지지부(42a)는 총 여섯 개의 클램핑 척(1e-1k)을 구비한다. 여섯 개의 클램핑 척(1e-1k) 중에서, 두 개의 중간 클램핑 척(1g, 1k)이 한편에 정렬된다. 다른 한편에, 두 개의 상부 외부 클램핑 척(1f, 1h)이 또한 정렬된다. 두 개의 하부 외부 클램핑 척(1e, 1i)은 다른 클램핑 척(1f, 1g, 1h, 1k) 중 어떠한 것과도 정렬되지 않는다.

정렬된다고 언급시, 이는 본 맥락에서 각각의 클램핑 척(1g, 1k; 1f, 1h)이 라인-축-A2 또는 A1 각각 상에 위치되는 방식으로 이해될 것이다.

본 예에서 모든 클램핑 척이 센터링 디스크를 구비하는 것은 아니며, Y 방향을 형성하는 단지 두 개의 중간의 것들(1g, 1k) 및 X 방향을 형성하는 두 개의 외부 후방의 것들(1f, 1h)만이 센터링 디스크를 구비한다. 두 개의 외부 하부 클램핑 척(1e, 1i)은 센터링 디스크를 갖지 않으며; 이들은 따라서 단지 대응 방식으로 팔레트 상에 배열되어 있는 클램핑 요소를 클램핑하는 역할을 한다. 센터링 디스크를 구비하는, 클램핑 척(1f, 1h; 1g, 1k)을 통해 연장하는 축(A1, A2)의 교차점이 클램핑 시스템 영점(N)을 형성한다.

말할 필요 없이, 클램핑 척 중 적어도 개별적인 것들은 가능한 서로 멀리 이격되어 배열되며, 그래서, 대응하는 방식으로 각각의 작업편 캐리어에 부착되어 있는 클램핑 요소는 또한 작업편 캐리어의 외측에서 가능한 멀리 배열될 수 있다.

두 개의 외부 하부 클램핑 척(1e, 1f)에서 센터링 디스크를 생략함으로써, 한편으로 기계적 대응성이 회피된다. 다른 한편, 대형 내지 초대형 작업편 캐리어가 그와 함께 클램핑될 수 있게 하며, 그 이유는 특히 전술한 바와 같이, 각각의 작업편 캐리어의 절대 길이가 또한 예로서 열적 영향으로 인해 그 크기가 변할 수 있기 때문이다. 본 발명에 따른 클램핑 디바이스의 설계 및 배열에 기인하여, 작업편 캐리어의 반복가능하고 정확한 클램핑에 관한 이런 길이 변화는 현저한 부정적 효과를 갖지 않는다. 클램핑 척의 두 개의 클램핑 부재(20)가 각각의 피스톤에 의해 서로 독립적으로 이동된다는 사실로 인해, 각각의 클램핑 요소는 정확하게 중심에서 각각의 클램핑이 척 내로 삽입될 필요가 없다. 이러한 장점은 특히 센터링 디스크를 갖지 않는 두 개의 클램핑 척(1e, 1i)의 경우에 효과가 있다. 주로 열적 팽창으로부터 초래되는 작업편 캐리어의 길이 변화가 따라서 보상될 수 있다.

이런 클램핑 지지부(42a)는 또한 네 개의 클램핑 요소를 포함하는 클램핑 작업편 캐리어에 적합하다. 그 클램핑 요소가 두 개의 중간 클램핑 척(1g, 1k) 및 우측(1e, 1f) 또는 좌측(h, 1i) 클램핑 척과 협력하는 작업편 캐리어가 그에 의해 사용될 수 있다.

한편으로, 이러한 방식으로 설계된 클램핑 시스템은 작업편 캐리어 상의 클램핑 요소의 정확한 위치설정에 관하여, 그리고, 센터링 요소 및 클램핑 요소의 제조 공차에 관하여 비교적 둔감하며, 그 이유는 한편으로는 특정 부정확성이 스프링 디스크에 의해 보상될 수 있기 때문이고, 다른 한편으로는 클램핑 척의 설명된 배열이 또한 예로서, 작업편 캐리어의 온도-관련 길이 변화에 대해 보상 또는 흡수가 각각 이루어질 수 있다는 사실에 기여한다.

도 8에 따른 예시적 실시예에 대한 대안으로서, 모든 클램핑 척은 또한 센터링 디스크를 구비할 수 있다. 이러한 경우에, 센터링 표면(35)은 바람직하게 일부 클램핑 요소의 경우에 생략될 수 있고, 그래서, 대응 클램핑 요소는 클램핑 척에 대한 클램핑에 응답하여 센터링 디스크 상에 안치되지 않고, 단지 클램핑 척에서의 클램핑을 위해서만 기능한다. 말할 필요 없이, 하나 또는 복수의 클램핑 척의 경우에 센터링 디스크가 생략되고, 하나 또는 복수의 클램핑 요소의 경우에 센터링 표면이 생략되는 양자의 조합도 가능하다.

바람직하게, 각각의 클램핑 지지부(42, 42a)는 추가적으로 또한 작업편 캐리어의 존재를 검출하기 위한 요소를 구비한다. 설계, 배열 및 동작 원리에 따라서, 작업편 캐리어의 정확한 클램핑이 또한 이런 요소를 거쳐 검출될 수 있다. 예로서, 상업적 근접도 스위치는 기계적, 유도성, 용량성, 광학적 또는 자기 기초의 요소로서 사용될 수 있다.

도 9는 클램핑 척(1)의 대안적이고 특히 양호한 예시적 실시예를 단면으로 도시한다. 전체적으로 더 안정적이고 강성적인 방식으로 클램핑 척(1)을 구현하기 위해, 두 개의 클램핑 척 반부(4a, 4b)가 두 개의 버팀대(47, strut)에 의해 상부 영역에서 서로 연결되고, 두 개의 버팀대 중 단 하나만이 본 예시도에서 볼 수 있다. 각각의 버팀대는 거리 슬리브(48) 및 클램핑 스크류(49)로 구성된다. 클램핑 척(1)은 이런 버팀대(47) 각각에 의해 양 단부 영역에서 보강된다. 두 개의 버팀대 사이의 유극은 그에 의해 클램핑 요소의 길이보다 더 길다. 바람직하게, 두 버팀대 사이의 유극은 센터링 디스크(9a) 내로 끼워넣어진 센터링 개구(11)의 길이와 대략 동일하고(도 1), 그래서, 앞서 명시한 장점, 즉, 클램핑 요소가 길이 방향으로, 즉, 클램핑 요소 또는 센터링 개구 각각의 종방향 축의 방향으로 정확히 중간에 삽입될 필요가 없고, 사실 수 밀리미터만큼 오프셋될 수 있다는 것이 보전된다. 두 개의 버팀대는 또한 두 클램핑 척 반부(4a, 4b)의 동일한 설계가 보전되는 방식으로 구현 및 부착된다.

말할 필요 없이, 전술한 예시적 실시예는 포괄적이거나 결정적인 것으로 고려되지 않는다. 원형 라인 상에 분포되도록 배열된 복수의 클램핑 척을 구비하는 클램핑 시스템은 또한 따라서 본 발명의 맥략에서 실현될 수 있다. 예로서, 세 개, 네 개의, 다섯 개 또는 여섯 개의 클램핑 척이 원형 라인을 따라 분포되도록 클램핑 지지부 상에 배열될 수 있다.

본 발명에 따라 설계된 클램핑 디바이스 또는 클램핑 시스템 각각의 장점은 다음과 같이 요약될 수 있다:

- 매우 높은 클램핑 및 보유 힘이 생성될 수 있다;

- 개별 클램핑 척이 매우 높은 횡방향 힘을 흡수할 수 있다;

- 클램핑 요소와 함께 클램핑 척은 상이한 크기 및 상이한 설계의 클램핑 시스템 구성을 위한 모듈로서 적합하다;

- 매우 큰고 무거운 작업편 캐리어를 위한 매우 큰 클램핑 시스템이 모듈에 의해 실현될 수 있다;

- 초대형 작업편 캐리어가 또한 대략 10 내지 20 마이크로미터의 반복 정확도로 클램핑 지지부에 클램핑될 수 있다;

- 클램핑 요소는 매우 다양한 설계의 작업편 캐리어에 쉽게 그리고 신속하게 부착될 수 있다;

- 탄성적으로 유연한 센터링 디스크에 의해; 대부분의 부품에 대하여 가능한 과구속의 회피 또는 보상이 각각 이루어질 수 있다;

- 클램핑 척은 큰 설치 높이를 가진다;

- 클램핑 척은 간단한 구성을 가지고, 신뢰성 있게 사용되며, 저렴하게 제조될 수 있다;

- 클램핑 척은 동일한 구성의 두 개의 반부로 구성된다;

- 각각의 클램핑 요소는 압축 스프링에 의해 클램핑 척에 기계적으로 로킹된다;

- 압축 스프링은 클램핑 힘이 또한 무에너지 상태로 보전되는 것이 보증된다;

- 클램핑 척의 공압적 일련의 연결이 가능하다;

- 클램핑 척은 오염물 내성적 디자인을 갖는다;

- 클램핑 척은 쉽게 세정될 수 있다;

- 클램핑 시스템은 작업편 캐리어에 부착될 때 클램핑 요소의 정확한 위치설정에 관하여 둔감하다;

- 클램핑 시스템은 클램핑 요소의 제조 공차에 관하여 둔감하다;

- 클램핑 시스템은 센터링 요소의 제조 공차에 관하여 둔감하다;

- 클램핑 시스템은 작업편 캐리어의 온도-관련 길이 변화에 관하여 둔감하게 반응한다.

Claims (22)

1. 클램핑 척(1) 및 그에 클램핑될 수 있는 클램핑 요소(2)를 구비하고, 클램핑 척(1)은 클램핑 요소(2)를 위한 수용 개구(7) 및 수용 개구(7)에 클램핑 요소(2)를 클램핑하기 위한 클램핑 부재(20)를 가지는, 클램핑 디바이스에 있어서, 클램핑 요소(2)는 세장형 방식으로 구현되고 클램핑 척(1)은 클램핑 요소(2)를 위한 세장형 수용 개구(7)를 구비하고, 수용 개구(7) 내로의 삽입에 응답하여 수용 개구(7)의 종방향 축(L)에 직각으로 클램핑 요소(2)를 정렬시키는 적어도 하나의 탄성적으로 유연한 센터링 요소(9)가 수용 개구(7)의 삽입 영역에서 클램핑 척(1) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 센터링 요소(9)는 세장형 센터링 개구(11)를 구비하고, 클램핑 척(1)의 수용 개구(7) 및 센터링 개구(11)는 클램핑 요소(2)보다 긴 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 클램핑 부재(20)는 클램핑 요소(2)의 클램핑 표면(33)과 결합하도록 설계된 세장형 활주체로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 척(1)은 평행하게 배열된 두 개의 클램핑 부재(20)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 각각의 클램핑 부재(20)는 클램핑 요소(2)보다 긴 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 센터링 요소(9)는 센터링 디스크(9a)이고, 이는 방청 강철의 단일 부재로 형성되며, 센터링 디스크(9a)는 클램핑 척(1)의 수용 개구(7)의 삽입 영역에 배열되며, 센터링 개구(11)는 센터링 디스크(9a) 내에 끼워넣어지는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 요소(2)는 그 두 개의 종방향 측부를 따라 클램핑 표면(33)을 각각 구비하고, 클램핑 표면 상에서 각각의 클램핑 부재(20)는 클램핑 요소(2)를 수축 및 클램핑 하기 위해 포지티브 및/또는 논-포지티브 방식으로 안치되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 요소(2)는 그 두 개의 종방향 측부를 따라 테이퍼형 센터링 표면(35)을 각각 그리고 클램핑 표면(33)을 각각 구비하며, 클램핑 표면(33)은 삽입 방향에서 볼 때 센터링 표면(35)의 상류에 배열되고, 클램핑 부재(20)는 클램핑 요소(2)의 각각의 클램핑 표면(33)과 결합하도록 설계된 세장형 활주체로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 클램핑 부재(20)에 대하여, 클램핑 척(1)은 적어도 선형적으로 변위가능한 동작 피스톤(24)을 가지고, 이 동작 피스톤은 피스톤 하우징(8a, 8b) 내에 수용되고, 각각의 클램핑 부재(20)에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
10. 제8항에 있어서, 각각의 동작 피스톤(24) 및/또는 각각의 클램핑 부재(20)는 수용 개구(7)의 방향으로 압축 스프링(25, 38)에 의해 로딩되고, 각각의 동작 피스톤(24)은 스프링(25, 38)의 힘에 대항하여 공압식으로 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 요소(2)는 양 종방향 측부 상에 테이퍼형 센터링 표면(35)을 각각 구비하고, 각각의 센터링 표면(35)은 특히 두 개의 단계로 구현되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 척(1)은 클램핑 척(1)의 전체 길이를 가로질러 연장하는 연속적 수용 개구(7)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 척(1)의 상부 측부는 수용 개구(7)를 따라 양 측부 상에서 연장하는 융기된 지지 표면(15a, 15b)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 디바이스.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따라 구현된 적어도 두 개의 클램핑 디바이스를 포함하는 클램핑 시스템으로서, 클램핑 지지부 상에 배열된 적어도 두 개의 클램핑 척(1a-1d) 및 작업편 캐리어 상에 배열되는 대응하는 수의 클램핑 요소(2a-2d)를 갖는 클램핑 시스템에 있어서, 클램핑 척(1a-1d) 중 적어도 둘은 특히 60°, 72°, 90° 또는 120°의 각도로 서로에 대해 오프셋되도록 배열되고, 클램핑 요소(2a-2d)는 그에 대응하도록 작업편 캐리어(40) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 시스템.
15. 클램핑 시스템으로서, 서로에 대해 오프셋되도록 클램핑 지지부 상에 배열되는 적어도 두 개의 클램핑 척, 특히, 60°, 72°, 90° 또는 120°의 각도로 서로에 대해 오프셋되도록 클램핑 지지부(42) 상에 배열되는 적어도 세 개의 클램핑 척(1a-1d)과, 대응하는 수의 클램핑 요소(2a-2d)를 가지고, 클램핑 요소는 대응하는 방식으로 작업편 캐리어(40) 상에 배열되며, 각각의 클램핑 척(1a-1d)은 클램핑 요소(2a-2d)를 위한 수용 개구 및 수용 개구 내에 클램핑 요소(2a-2d)를 클램핑하기 위한 클램핑 부재를 가지는, 클램핑 시스템에 있어서, 클램핑 척(2a-2d)의 수용 개구 및 클램핑 요소(2a-2d)는 세장형 방식으로 구현되고, 수용 개구의 삽입 영역에서 적어도 두 개의 클램핑 척(2a-2d)은 탄성적으로 유연한 센터링 요소를 구비하고, 이 센터링 요소는 수용 개구 내로의 삽입에 응답하여 수용 개구의 종방향 축에 대해 직각으로 각각의 클램핑 요소(2a-2d)를 정렬시키는 것을 특징으로 하는, 클램핑 시스템.
16. 제15항에 있어서, 각각의 경우에 서로에 대해 90°만큼 오프셋된 네 개의 클램핑 척(1a-1d)이 클램핑 지지부(42) 상에 배열되고, 클램핑 지지부(42)에 대해 작업편 캐리어(40)를 클램핑하기 위해 네 개의 클램핑 요소(2a-2d)가 작업편 캐리어(40) 상에 배열되고, 수용 개구의 삽입 영역의 두 개의 클램핑 척(1b, 1d)은 제1 방향으로 작업편 캐리어(40)를 정렬하기 위해 센터링 디스크(9b, 9d)를 각각 구비하고, 수용 개구의 삽입 영역의 두 개의 다른 클램핑 척(1a, 1c)은 제1 방향에 대해 직각으로 연장하는 제2 방향으로 작업편 캐리어(40)를 정렬시키기 위한 센터링 디스크(9a, 9c)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 시스템.
17. 제15항에 있어서, 적어도 네 개의 클램핑 척(1a-1d; 1e-1k)은 클램핑 지지부(42, 42a) 상에 배열되고, 적어도 두 개의 클램핑 척(1a, 1c; 1f, 1h)은 하나의 방향으로 정렬되고, 적어도 하나의 추가적 클램핑 척(1b, 1d; 1g, 1k; 1e, 1i)은 정렬되는 두 개의 클램핑 척(1a, 1c; f, 1h)에 대해 90°만큼 클램핑 지지부(42, 42a) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 시스템.
18. 제15항에 있어서, 적어도 네 개의 클램핑 척(1a-1d; 1e-1k)은 클램핑 지지부(42, 42a) 상에 배열되고, 적어도 두 개의 클램핑 척(1a, 1c; 1f, 1h)은 제1 방향으로 정렬되고 적어도 두 개의 추가적 클램핑 척(1b, 1d; 1g, 1k)은 제2 방향으로 정렬되고, 제1 방향으로 정렬된 두 개의 클램핑 척(1a, 1c; 1f, 1h)은 제1 방향으로 각각의 클램핑 요소를 정렬시키기 위해 센터링 디스크(9a, 9c; 9f, 9h)를 각각 구비하고, 제2 방향으로 정렬되는 두 개의 클램핑 척(1b, 1d; 1g, 1k)은 제1 방향에 대해 90°만큼 오프셋된 제2 방향으로 클램핑 요소를 정렬시키기 위한 센터링 디스크(9b, 9d; 9g, 9k)를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 시스템.
19. 제15항에 있어서, 세 개, 네 개의, 다섯 개 또는 여섯 개의 클램핑 척이 원형 라인을 따라 분포되도록 클램핑 지지부 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 시스템.
20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 척(1)의 수용 개구(7) 및 센터링 요소 내에 끼워넣어진 센터링 개구(11)는 각각의 클램핑 요소(2)보다 더 긴 것을 특징으로 하는, 클램핑 시스템.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 클램핑 척(1)은 두 개의 클램핑 부재(20)를 갖고, 클램핑 부재는 평행하게 배열되면서 세장형 활주체로서 구현되며, 각각의 클램핑 요소(2)의 클램핑 표면(33)과 결합하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 시스템.
22. 하부 클램핑 부품(42) 및 작업편 캐리어(40)를 포함하는 클램핑 배열체로서, 하부 클램핑 부품(42)은 적어도 네 개의 클램핑 척(1a-1d)을 가지고, 그리고, 작업편 캐리어(40)는 그에 대응하는 다수의 클램핑 요소(2a-2d)를 포함하고, 그에 의해 작업편 캐리어(40)가 정확한 위치에서 하부 클램핑 부품(42)에 반복적으로 클램핑될 수 있는, 클램핑 배열체에 있어서, 클램핑 요소(2a-2d)는 세장형 방식으로 구현되고 각각의 클램핑 척(1a-1d)은 클램핑 요소(2a-2d)를 위한 세장형 수용 개구를 구비하고, 수용 개구의 삽입 영역에서 적어도 두 개의 클램핑 척(1a-1d)은 탄성적으로 유연한 센터링 디스크(9a-9d)를 구비하고, 센터링 디스크는 수용 개구 내로의 삽입에 응답하여 하나의 방향으로 각각의 클램핑 요소(2a-2d)를 정렬하도록 각각의 클램핑 요소를 위한 세장형 센터링 개구(11)를 구비하고, 클램핑 척(1)의 수용 개구(7) 및 센터링 개구(11)는 클램핑 요소(2)보다 더 긴 것을 특징으로 하는, 클램핑 배열체.

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