KR20180090873A

KR20180090873A - 클램핑 수단

Info

Publication number: KR20180090873A
Application number: KR1020187019397A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 켐프터
Original assignee: 룀 게엠베하
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-08-13
Also published as: WO2017097565A1; DE102015121391A1; CN108472744A; EP3386664A1; US20180369929A1; JP2019502565A; US10737334B2

Abstract

본 발명은 공작기계의 작업 스핀들(2) 상에서의 고정을 위한 클램핑 수단에 관한 것이며, 상기 클램핑 수단은 작업 스핀들(2)을 위한 수용부(7)를 포함한 클램핑 수단 몸체(8)와; 몸체 축에 대해 반경 방향으로 조정 가능한 2개 이상의 클램핑 조(9)와; 구동 링(10)을; 포함하며, 원주방향으로 수행되는 구동 링의 회전을 위해 구동 메커니즘(11)이 제공되는, 본원의 클램핑 수단은, 구동 링(10) 상에서 구동 링의 외주연 또는 그 내주연 상에 각각의 클램핑 조(9)를 위해 이 클램핑 조의 조정을 위해 이용되는 구조부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 베이스 플랜지(4)로서의 클램핑 수단(3)과; 교환 플랜지(5)를; 포함하는 급속 교환 시스템(1)에도 관한 것이다.

Description

클램핑 수단

본 발명은 공작기계의 작업 스핀들(work spindle) 상에서의 고정을 위한 클램핑 수단(clamping means)에 관한 것이며, 상기 클램핑 수단은, 작업 스핀들을 위한 수용부를 포함한 클램핑 수단 몸체(clamping means body)와; 몸체 축(body axis)에 대해 반경 방향으로 조정 가능한 2개 이상의 클램핑 조(clamping jaw)와; 구동 링(drive ring)을; 포함하며, 원주방향으로 수행되는 구동 링의 회전을 위해 구동 메커니즘(drive mechanism)이 제공된다.

상기 유형의 클램핑 수단은 스크롤 척(scroll chuck)의 명칭하에 공업 기술에서 널리 보급되어 있고, 본원의 출원인을 통해 공연하게 사전 사용되고 있으며, 그리고 예컨대 본원의 출원인의 클램핑 기술 전체 카탈로그에 기재되어 있다.

스크롤 척들은, 클램핑 조들의 반대 방향으로 향해 있는 측면(side)에, 기어 휠로서 형성된 구동 메커니즘(drive mechanism)이 그 내로 맞물리는 구동 치형부(drive toothing)를 포함하여 구동 링(drive ring)으로서 이용되는 스크롤을 통해 자신의 명칭을 부여받은 것이다. 스크롤의 대향하는 측면에는 나사산(thread)이 형성되며, 이 나사산 내로는 클램핑 조들이 구동 치부들(drive teeth)에 의해 맞물린다. 상기 스크롤 척들은, 조들이 전체 클램핑 영역에 걸쳐서 조정될 수 있으며, 그럼으로써 상이한 클램핑 지름들을 갖는 피가공물들이 매우 신속하게, 그리고 조들의 변위 없이도 조임 고정될 수 있는 것을 특징으로 한다. 그 밖에, 유념할 사항은, 상기 스크롤 척들이 예컨대 웨지 로드들(wedge rod)을 포함한 다른 클램핑 척들과 비교하여 상대적으로 낮은 축 방향 높이를 보유한다는 점에 있다. 그러나 더욱 감소된 축 방향 높이가 바람직한 적용 사례들도 있다.

따라서, 본 발명의 과제는, 최대한 조밀한 구조 형상이 달성될 수 있도록 최초에 언급한 유형의 클램핑 수단을 형성하는 것에 있다.

상기 과제는, 최초에 언급한 유형의 클램핑 수단의 경우, 구동 링 상에서 구동 링의 외주연 또는 그 내주연 상에 각각의 클램핑 조를 위해 이 클램핑 조의 조정을 위해 이용되는 구조부(structure)가 형성되는 것을 통해 해결된다.

종래 기술로부터 공지된 스크롤 척들의 경우, 4개의 구성요소인 구동 메커니즘, 구동 치형부, 스크롤의 나사산 및 클램핑 조들의 구동 치부들의 축 방향 지그재그 배치(axial staggered arrangement)가 존재하며, 이런 배치는 상기 척 유형에서 포기될 수 없으면서 구조 형상의 감소를 배제시킨다. 그러므로 본 발명은 공지된 방법에서 벗어나며, 그리고 스크롤을 포기하면서, 요컨대 구동 링의 서로 반대로 향하는 측면들(side)이 클램핑 조들의 조정을 위해 제공되는 것이 아니라 구동 링의 주연(circumference)이 이용됨으로써, 클램핑 조들의 조정을 위한 다른 방법을 추구하는 것에 있다. 다시 말하면, 모든 상응하는 부품의 축 방향 지그재그 배치가 필요하지 않으면서, 구동 링의 구조부로서 단부면을 이용하는 것만으로도 충분하다.

또한, 본 발명에 따른 클램핑 수단은, 큰 수용부 역시도 클램핑 수단 몸체 내에 마련될 수 있는 것이며, 다시 말해 상기 클램핑 수단이 특히 중공 스핀들로서 형성된 작업 스핀들 내에까지 도달하는 큰 지름을 보유한 피가공물들의 조임 고정(clamping)을 위해서도 적합한 것인, 자신의 매우 간단한 구성을 특징으로 한다.

본 발명의 범위에서, 특히 바람직하게는, 구조부는, 반경 방향에서 바깥쪽을 향해 각각의 클램핑 조를 조정하기 위해 이용되는 각각 하나의 제어 캠(control cam)을 포함하여 외주연 상에 형성된 제어 만곡부(control curve)를 통해 형성된다. 본 실시형태에서, 피가공물 또는 공구의 조임 고정은 반경 방향에서 바깥쪽을 향해 조정될 수 있는 클램핑 조들을 통해 제공되며, 그럼으로써 고정력(clamping force)이 작동 중에 나타나는 원심력의 작용을 통해 증가되는 것인 내부 조임 고정(internal clamping)이 수행되며, 다시 말하면, 외부 조임 고정(outer clamping)과 다르게, 항상, 작용하는 고정력의 하한이 명시될 수 있다.

또한, 본 발명의 범위에서, 구동 메커니즘은 반경 방향 축을 중심으로 회전 가능한 구동 기어를 통해 형성되고, 이 구동 기어는 구동 링 상에 형성된 구동 치형부 내로 맞물리며, 그리고 구동 치형부를 포함하는 구동 링의 면에는 리셋 만곡부(reset curve)가 형성되고, 이 리셋 만곡부 내로는 클램핑 조가 제어 부재에 의해 맞물린다. 이런 구성을 통해, 분리에 상응하는 방향으로 구동 링의 회전을 통해 제어 캠이 더 이상 할당된 클램핑 조에 안착되지 않을 때 개방 방향으로 클램핑 조의 회전을 야기하는 강제 가이드가 마련된다.

또한, 본 발명의 범위에서 바람직하게는, 구동 기어의 외주연 상에 구동 링의 회전 위치의 표시를 위한 표시 핀(indicator pin)과 상호작용하기 위한 표시 만곡부(indicator curve)가 형성된다.

상기 표시 핀을 통해 즉시 시각적으로, 그리고 경우에 따라서는 센서들에 의해서도 구동 링의 회전 위치가 확인될 수 있으며, 그리고 그에 따라 특히 제어 캠이 클램핑 조에 안착되어 이 클램핑 조를 반경 방향에서 바깥쪽으로 조정하는지 그 여부, 또는 바로 접촉 결여(lacking contact)를 통해 확실한 조임 고정이 보장되지 않고 공구 또는 피가공물의 교환이 가능한지 그 여부가 점검될 수 있다.

본 발명의 범위에서, 적합한 것으로서 증명된 점에 따르면, 클램핑 조는 L자형 기본 형태를 보유하고, 자신의 베이스 다리부(base leg) 상에는 제어 부재가 배치되며, 그리고 제2 다리부 내에는 구동 링 쪽으로 개방된 핀 수용부가 형성되고, 이 핀 수용부 내로 접촉 핀(contact pin)이 삽입된다. 또한, 바람직하게는, 접촉 핀은 구동 링으로 향해 있는 측면에서 평면 표면을 포함하며, 그리고 접촉 핀은 핀 저부(pin foot)를 포함한다. 이런 클램핑 조의 구조에 의해, 한편으로 클램핑 수단 몸체를 통해, 그리고 다른 한편으로는 구동 링을 통해서도 수행될 수 있는 클램핑 조의 가이드는 향상되며, 특히 리셋 만곡부와 상호작용하는 제어 부재를 지지하기 위해 베이스 다리부가 마련된다. 접촉 핀의 평면 표면은 구동 링의 제어 만곡부 상에서 적절한 접촉을 실현하며, 스냅 링을 통해 클램핑 조 내에 고정될 핀 저부는 클램핑 조 내에서 접촉 핀의 확실한 수용을 보장한다.

또한, 바람직하게는, 클램핑 조는, 결과적으로 필요에 따라 조임 고정 대상 피가공물 또는 공구에 대해 전형적인 형상 결합을 가능하게 하기 위해, 반경 방향의 바깥쪽에 그루브(groove)를 포함한다.

본 발명의 범위에서, 매우 특히 바람직하게는, 클램핑 수단은 급속 교환 장치(rapid replacement device)의 베이스 플랜지(base flange)를 형성하며, 급속 교환 장치는 베이스 플랜지를 통해 조임 고정될 수 있으면서 피가공물 클램핑 수단과 연결될 수 있는 교환 플랜지(replacement flange)를 포함한다. 클램핑 기술에서는, 흔히, 예컨대 다른 적용 사례를 위해 웨지 로드 척을 확장 척(expansion chuck)으로 교체하기 위해, 작업 스핀들 상에 고정된 클램핑 수단을 다른 클램핑 수단과 교환할 필요가 있다. 이를 통해, 종래에는 일반적으로, 후속하여 클램핑 조들의 조정을 위한 드로튜브 연결부(drawtube connection)를 분리시키기 위해, 척 몸체를 작업 스핀들 상에 고정하는 3개의 나사를 풀어야만 했다. 클램핑 수단의 완전한 교환은 약 30분 내지 40분을 요구하며, 그럼으로써 이런 경우 그에 상응하게 높은 셋업 비용이 발생하며, 따라서 클램핑 척의 상대적으로 더 신속한 교환을 가능하게 하는 점이 바람직하다. 이는 본 발명에 따른 클램핑 수단을 통해 가능해지는데, 본 발명에 따른 클램핑 수단은, 지속적으로 작업 스핀들과 연결된 상태로 유지될 수 있으며, 그리고 교환 플랜지와 상호작용하면서 급속 교환 장치를 형성하며, 이런 급속 교환 장치의 경우 피가공물 클램핑 수단을 지지하는 교환 플랜지는 베이스 플랜지로서의 클램핑 수단을 통해 조임 고정될 수 있고 그에 따라 피가공물 클램핑 수단은 신뢰성 있게 작업 스핀들과 연결된다. 따라서 급속 교환 장치의 부분으로서의 본 발명에 따른 클램핑 수단을 통해, 피가공물 클램핑 수단의 교환은 최단 시간 이내에 높은 동심성과 높은 런아웃(runout)뿐 아니라 매우 우수한 반복 정밀도로 가능해진다.

베이스 플랜지로서 본 발명에 따른 클램핑 수단의 이용을 위해, 바람직하게는 스핀들 축을 중심으로 적어도 제한된 방식으로 회전 가능한 드로튜브 어댑터(draw-tube adapter)가 제공되며, 이 드로튜브 어댑터의 회전은 하나 이상의 커플링 부재에 의해 구동 링의 회전에서 유도될 수 있다. 상기 드로튜브 어댑터를 통해, 피가공물 클램핑 수단의 적절한 기능이 가능하도록 보장되는데, 그 이유는 상기 클램핑 수단의 클램핑 조들의 작동이 예컨대 드로튜브 어댑터를 통해 제공되기 때문이다.

이를 위해, 드로튜브 어댑터 상에는 축 방향으로 연장되는 하나 이상의 그루브가 형성되고, 이 그루브 내로는 지지 링 상에 배치된 슬라이딩 블록(sliding block)이 맞물리며, 커플링 부재는 지지 링의 회전을 위해 제공된다. 이런 구조에는, 교환 플랜지의 조임 고정을 위해 지지 링의 회전 동안 이와 동시에 드로튜브 어댑터 역시도 회전됨으로써, 베이스 플랜지로서의 클램핑 수단 내에서 피가공물 클램핑 수단의 교환을 위해 필요한 조정들을 실행하기 위해 오직 구동 메커니즘의 작동만이 필요하다는 특별한 장점이 있다.

가능한 대안은, 지지 링이 외접 치형부를 포함하고, 구동 링은 내접 치형부를 포함하며, 이 외접 및 내접 치형부 내로는 커플링 부재로서 구동 피니언이 맞물리는 것을 통해 형성된다.

또한, 커플링 부재가, 구동 링과 지지 링을 서로 견고하게 결합하는 스트럿(strut)을 통해 형성되는 점도 생각해볼 수 있다. 그러나 바람직하게는, 커플링 부재는 축 상에 지지되는 2아암 레버(two-arm lever)로서 형성되고, 이 레버의 자유 레버 단부들은 구동 링 및 지지 링과 각각 결합된다. 특히 2아암 레버 및 구동 피니언을 이용할 때, 증속(gearing-up) 또는 감속(gearing-down)이 가능하며, 그럼으로써 구동 링 상에서 실행되는 회전은 지지 링의 상이한 회전 각도로 이어질 수 있다.

드로튜브 어댑터를 통해, 피가공물 클램핑 수단의 작동을 위해 실질적으로 축 방향으로 작용하는 힘만 전달되기만 하면 되고, 이를 위해 드로튜브 어댑터 상에는 원주방향으로 서로 이격되어 캐치 캠들(catch cam)이 형성된다.

또한, 상기에서 상술한 유형의 클램핑 수단과의 연결을 위한 교환 플랜지 역시도 본 발명의 부분이며, 교환 플랜지 상에는 목부(neck)가 형성되며, 이 목부로부터 반경 방향에서 안쪽으로 칼라부(collar)가 돌출된다. 상기 칼라부는 특히 반경 방향의 바깥쪽에 그루브를 포함한 클램핑 조들과의 상호작용을 위해 적합하며, 바람직하게는 클램핑 조들의 그루브 및 칼라부의 접촉하는 벽부들은 끌어내림 효과(pull-down effect)의 생성을 위해 경사지게 형성된다.

또한, 바람직하게는, 교환 플랜지 상에는 커플링 슬리브가 제공되고, 이 커플링 슬리브 상에는 원주방향으로 서로 이격되어 상대 캠들(coutner cam)이 형성되며, 이 상대 캠들의 이격 간격은, 축 방향으로 수행되는 삽입 이동 동안, 베이스 플랜지의 캐치 캠들이 상대 캠들 사이를 통과할 수 있도록 치수 설계된다. 그에 따라, 구동 링에 의해 야기되는 드로튜브 어댑터의 회전 동안, 상대 캠들과 캐치 캠들의 겹침이 수행되며, 그럼으로써 축 방향으로 작용하는 견인력의 전달은 간단한 방식으로 가능해진다.

하기에서 본 발명은 도면에 도시된 실시예들에서 더 상세하게 설명된다.

도 1은 개방 위치에 있는 클램핑 조들을 포함한 본 발명에 따른 클램핑 수단을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 상응하지만 클램핑 수단 몸체의 섹터를 임의로 절단하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 상응하지만 조임 고정 위치에 있는 클램핑 조들을 포함한 도면이다.
도 4는 도 2에 상응하지만 도 3의 클램핑 수단을 도시한 도면이다.
도 5는 조임 고정 위치에 있는 클램핑 조들을 포함한 구동 링을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 6은 구동 메커니즘의 실현과 관련하여 대안이면서 구동 링에 대해 접선으로 배치되는 스핀들 구동부를 포함한 실시형태를 도시한 도면이다.
도 7은 분리된 구동 링을 상부에서 바라보고 도시한 사시도이다.
도 8은 구동 링을 하부에서 바라보고 도시한 사시도이다.
도 9는 일측 회전 위치에 있는 표시 만곡부 및 표시 핀을 포함하는 구동 링을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9에 상응하지만 타측 회전 위치에서 도시한 도면이다.
도 11은 분리된 클램핑 조를 도시한 사시도이다.
도 12는 클램핑 조의 분리된 도면을 다른 시각에서 바라본 도면이다.
도 13은 클램핑 조를 절단하여 도시한 횡단면도이다.
도 14는 구동 링의 구조부를 통해 조정될 수 있으면서 클램핑 조들에 작용하는 편심 부재를 포함한 본 발명에 따른 클램핑 수단의 대안의 실시형태를 도시한 도면이다.
도 15는 일측 회전 위치에서 도 14의 편심 부재를 도시한 상면도이다.
도 16은 도 15에 상응하지만 타측 회전 위치에서 도시한 도면이다.
도 17은 도 15에 상응하지만 구동 치형부를 통해 구동 링과 결합되어 있는 편심 부재를 포함하는 도면이다.
도 18은 도 17에 상응하지만 타측 회전 위치에서 도시한 도면이다.
도 19는 급속 교환 장치에 교환 플랜지가 보충된 본 발명에 따른 클램핑 수단을 도시한 사시도이다.
도 20은 도 1에 상응하지만 클램핑 수단에 할당된 드로튜브 어댑터를 포함하는 도면이다.
도 21은 도 19에 상응하지만 베이스 플랜지로서의 클램핑 수단과 연결된 교환 플랜지를 포함하는 도면이다.
도 22는 도 21에 상응하지만 섹터를 임의로 절단하여 도시한 도면이다.
도 23은 지지 링과 커플링 부재를 구비한 드로튜브 어댑터; 및 클램핑 조들;을 포함하는 구동 링을 분리하여 개방 위치의 회전 위치에서 도시한 도면이다.
도 24는 도 23에 상응하지만 다른 시각에서 바라본 도면이다.
도 25는 도 23에 상응하지만 대안의 커플링 부재를 포함하는 도면이다.
도 26은 도 24에 상응하지만 도 25의 커플링 부재를 포함하는 도면이다.
도 27은 도 23에 상응하지만 또 다른 커플링 부재를 포함하는 도면이다.
도 28은 도 27의 부분 XXVIII를 도시한 상세도이다.
도 29는 도 27에 상응하지만 다른 조임 고정 위치에서 도시한 도면이다.
도 30은 도 29의 부분 XXX를 도시한 상세도이다.
도 31은 도 27에 상응하지만 다른 시각에서 바라본 도면이다.
도 32는 도 31의 부분 XXXII를 도시한 상세도이다.
도 33은 도 29에 상응하지만 다른 시각에서 바라본 도면이다.
도 34는 도 33의 부분 XXXIV를 도시한 상세도이다.
도 35는 커플링 슬리브를 포함하는 교환 플랜지를 도시한 분해도이되, 교환 플랜지는 단면도로 도시되어 있다.
도 36은 도 21에 상응하지만 섹터를 임의로 절단하여 도시한 도면이다.
도 37은 커플링 슬리브의 삽입 또는 제거에 상응하는 드로튜브 어댑터의 회전 위치를 포함하는 도 36의 부분 XXXVII를 도시한 상세도이다.
도 38은 도 36에 상응하지만 조임 고정 위치에서 도시한 도면이다.
도 39는 도 38의 부분 XXXIX를 조임 고정 위치에서 도시한 상세도이다.
도 40은 교환 플랜지 상에 배치되는 대안의 피가공물 클램핑 수단을 복수 개로 포함하는 본 발명에 따른 클램핑 수단을 도시한 사시도이다.

도 40에는, 도시된 실시예에서, 베이스 플랜지(4)로서 그 자체는 미도시된 공작기계의 작업 스핀들(2) 상에 고정되는 하나의 클램핑 수단(3)과 복수의 교환 플랜지(5)로 구성되는 급속 교환 시스템(1)이 도시되어 있으며, 교환 플랜지들 상에는 상이한 피가공물 클램핑 수단들(6)이 고정되어 있다. 클램핑 수단(3), 교환 플랜지(5) 및 급속 교환 시스템(1)은 하기에서 설명되는 본 발명의 독립적인 양태들을 형성한다.

이 경우, 도 1에는, 공작기계의 작업 스핀들(2) 상에서의 고정을 위해 제공되고, 작업 스핀들(2)을 위한 수용부(7)를 구비한 클램핑 수단 몸체(8)를 포함하는 클램핑 수단(3)이 도시되어 있다. 또한, 클램핑 수단(3)은 몸체 축에 대해 반경 방향으로 조정될 수 있는 2개 이상의 클램핑 조(9)와 구동 링(10)도 포함하며, 원주방향으로 수행되는 구동 링의 회전을 위해 구동 메커니즘(11)이 제공된다. 도면에 도시된 실시예들의 경우, 주연에 걸쳐 균일하게 분포 배치되는 총 6개의 클램핑 조(9)가 제공되며, 그리고 구동 메커니즘(11)은 원칙상 반경 방향 축을 중심으로 회전 가능한 하나의 구동 기어(12)를 통해 형성된다. 그러나 구동 링(10)의 회전을 위해 적합한 다른 구동 메커니즘들(11) 역시도 생각해볼 수 있다. 예시로서, 이에 대해, 도 6에는 구동 링(10)에 대해 반경 방향으로 배향된 구동 메커니즘(11)이 도시되어 있는 것이 아니라, 구동 링(10)에 대해 접선으로 배향된 스핀들 구동부(13)가 도시되어 있으며, 이 스핀들 구동부의 경우 스핀들 슬리브는 구동 치부를 통해 구동 링(10)의 치부 수용부 내로 맞물린다.

특히 도 5 및 도 7과 도 8에서 확인할 수 있는 것처럼, 구동 링(10) 상에서 이 구동 링의 외주연 상에는 각각의 클램핑 조(9)를 위해 이 클램핑 조의 조정을 위해 이용되는 구조부가 형성되어 있으며, 요컨대 반경 방향에서 바깥쪽으로 클램핑 조들(9)의 조정을 위해 이용되는 제어 캠(15)을 포함한 제어 만곡부(14)가 외주연 상에 형성되어 있다. 완벽함을 위해 주지할 사항은, 클램핑 조들(9)의 조정이 반경 방향에서 안쪽으로 제공되는 경우 구조부가 구동 링(10)의 내주연 상에서도 실현될 수 있다는 점이다.

구동 링(10) 상에서, 작업 스핀들(2)로 향해 있는 측면에 구동 치형부(16)가 형성되고, 이 구동 치형부 내로는 구동 기어(12)가 맞물리며, 구동 치형부(16)를 포함하는 구동 링(10)의 면에는 리셋 만곡부(17)가 형성되고, 이 리셋 만곡부 내로는 클램핑 조(9)가 제어 부재(18)에 의해 맞물린다(도 8, 도 33). 도 14 내지 도 18에는, 클램핑 조들(9)의 조정이 리셋 만곡부(17)와 상호작용하여 반드시 제어 캠(15)을 통해 수행되어야 하는 것이 아니라, 예컨대 구동 링(10)은 클램핑 조들(9)이 그 상에서 지지되고 그 자체는 클램핑 수단 몸체(8) 내에서 지지되는 편심 부재(44)에도 작용할 수 있는 점이 도시되어 있다. 이 경우, 편심 부재(44)의 조정은 도 15 및 도 16에 따라서 편심 캠 핀과 구동 링(10) 상의 핀 수용부의 상호작용을 통해 수행될 수 있거나, 또는 도 17 및 도 18에 따라서는 치형부를 통해 수행될 수 있다.

도 9와 도 10에는, 구동 링(10)의 외주연 상에, 구동 링(20)의 회전 위치의 표시를 위한 표시 핀(20)과 상호작용하기 위한 표시 만곡부(19)가 형성되고, 이 경우 표시 핀은 바람직하게는 클램핑 수단 몸체(8)의 반경 방향 보어 내에 배치되며, 그럼으로써 표시 핀의 위치가 외부에서부터 시각적으로 확인될 수 있지만, 그러나 표시 핀(20)의 반경 방향 위치의 점검은 마찬가지로 공작기계의 제어에 대한 작용을 위한 센서에 의해서도 가능한 것인 실시형태가 도시되어 있다.

도 11 내지 도 13에는, 클램핑 조들(9)이 L자형 기본 형태를 보유하고, 자신의 베이스 다리부(21) 상에는 제어 부재(18)가 배치되어 있는 점이 도시되어 있다. 제2 다리부(22) 내에는 구동 링(10) 쪽으로 개방된 핀 수용부(23)가 형성되며, 이 핀 수용부 내로는 구동 링(10)에 할당된 측면에 평면 표면(25)을 포함하는 접촉 핀(24)이 삽입된다. 또한, 접촉 핀(24)은 핀 저부(26)도 포함하며, 이 핀 저부는 스냅 링(27)을 통해 핀 수용부(23) 내에서 고정된다. 특히 도 13에서는, 클램핑 조들(9)이 반경 방향의 바깥쪽에 그루브(28)를 포함하고, 이 그루브의 벽부들(29)이 경사지게 형성되며, 그럼으로써 그루브(28)는 그루브 바닥 쪽으로 갈수록 협소해지는 점이 확인된다.

상기에서 이미 명시한 것처럼, 클램핑 수단(3)은 급속 교환 시스템(1)의 베이스 플랜지(4)를 형성하기 위해 적합하며, 상기 급속 교환 시스템은, 또 다른 구성 부품으로서, 베이스 플랜지(4)로서의 클램핑 수단(3)과 조임 고정될 수 있는 교환 플랜지(5)를 포함한다. 교환 플랜지(5)는 피가공물 클램핑 수단(6)을 지지한다. 상기 피가공물 클램핑 수단(6)의 조들은 통상적으로 공작기계와 연계된 드로튜브를 통해 조정되며, 그럼으로써 베이스 플랜지(4)로서 클램핑 수단(3)을 이용할 때, 클램핑 수단(3)에는 스핀들 축을 중심으로 적어도 제한된 방식으로 회전 가능한 드로튜브 어댑터(30)가 할당되고, 이 드로튜브 어댑터의 회전은 하나 이상의 커플링 부재(31)에 의해 구동 링(10)의 회전에서 유도될 수 있다. 이를 위해, 드로튜브 어댑터(30) 상에는 축 방향으로 연장되는 하나 이상의 어댑터 그루브(32)가 형성되며(도 23), 이 어댑터 그루브 내로는 지지 링(33) 상에 배치된 슬라이딩 블록(34)이 맞물린다. 커플링 부재(31)는 지지 링(33)의 회전을 위해 제공되며, 도 23 및 도 24에 도시된 실시형태에는 구동 피니언(35)이, 지지 링(33) 상에 형성된 외접 치형부 및 구동 링(10) 상에 형성된 내접 치형부 내로 맞물리는 커플링 부재(31)로서 도시되어 있다.

그 대안으로, 커플링 부재(31)가 구동 링(10)과 지지 링(33)을 강하게 결합시키는 스트럿(36)을 통해 형성되는 것인 도 25 및 도 26에 도시된 실시형태들의 실현도 가능하다.

도 27 내지 도 30에 도시된 실시형태에는, 커플링 부재(31)로서 축 상에서 지지되는 2아암 레버(37)가 도시되어 있으며, 이 레버의 자유 레버 단부들은 구동 링(10) 및 지지 링(33)과 각각 결합된다. 이 경우, 지지 링(33)에 할당되는 2아암 레버(37)의 자유 단부는 핀에 의해, 반경 방향으로 배향된 그루브 내로 맞물리며, 그에 반해 구동 링(10)에 할당된 단부는 포크형으로 형성되어 구동 링(10)의 포크 캠(38)에 중첩된다.

드로튜브 어댑터(30) 상에는 원주방향으로 서로 이격되어 캐치 캠들(39)이 형성되며, 그에 반해 교환 플랜지(5)에 할당된 커플링 슬리브(40) 상에는 마찬가지로 원주방향으로 이격되어 있는 상대 캠들(41)이 형성된다. 이 경우, 이격 간격은, 커플링 슬리브(40)와 함께 교환 플랜지(5)의 삽입 이동이 축 방향으로 수행될 때 베이스 플랜지(4)의 캐치 캠들(39)이 상대 캠들(41) 사이를 통과할 수 있을 정도로 치수 설계되며, 그럼으로써 드로튜브 어댑터(30)의 회전 동안 상대 캠들(40)과 캐치 캠들(39)의 겹침이 이루어진다.

도 35에서는, 교환 플랜지(5)가 목부(42)를 포함하고, 이 목부로부터는 반경 방향에서 안쪽으로 칼라부(43)가 돌출되며, 클램핑 조들(9)의 그루브(28) 및 칼라부(43)의 접촉하는 벽부들은 끌어내림 효과의 생성을 위해 경사지게 형성되어 있는 점이 확인된다.

하기에서는 본 발명의 작동 원리가 설명된다.

따라서 종래의 클램핑 척의 대체품으로서, 공작기계의 작업 스핀들(2)과 이를 위해 제공된 나사들을 통해 클램핑 수단 몸체(8)를 한 번 연결할 수 있다. 이런 유형으로 작업 스핀들(2)과 연결된 클램핑 수단(3)은 이미 피가공물들 또는 공구들의 조임 고정을 위해 적합하며, 교환 플랜지(5) 역시도 조임 고정될 수 있다. 조임 고정의 실행을 위해, 맨 먼저, 구동 기어(12)가 작동되며, 그리고 구동 링(10)은, 클램핑 조들(9)이 개방 위치에 있도록, 다시 말해 제어 캠(15)이 클램핑 조들(9)의 접촉 핀(24)의 평면 표면(25)과 상호작용하지 않도록 회전된다. 이와 동시에, 커플링 부재(31)를 통해, 지지 링(33)이 슬라이딩 블록(34)을 통해 드로튜브 어댑터(30)를 개방 위치로 회전시키는 점이 보장된다. 이런 위치에서, 베이스 플랜지(4) 상에 축 방향으로 교환 플랜지(5)를 그 커플링 슬리브(40)와 함께 안착시킬 수 있으며, 커플링 슬리브(40)의 상대 캠들(41)은 드로튜브 어댑터(30)의 캐치 캠들(39)을 통과하여 이동된다. 이런 배치가 달성되면, 구동 기어(12)는 회전됨으로써 구동 링(10)은 개방 위치에서 조임 고정 위치로 회전되고, 이와 동시에 제어 캠(15)은 클램핑 조들(9)을 반경 방향에서 바깥쪽으로 조정함으로써 상기 클램핑 조들은 자신들의 그루브(28)로, 교환 플랜지(5)의 목부(42) 상에 형성된 칼라부(43)를 에워싸게 된다. 이처럼 반경 방향으로 수행되는 클램핑 조들(9)의 조정 동안, 그루브(28) 및 칼라부(43)의 벽부들의 기울기를 기반으로, 베이스 플랜지(4)에 상대적으로 교환 플랜지(5)의 정의된 축 방향 위치를 실현하는 끌어내림 효과가 생성된다.

유념할 사항은, 교환 플랜지(5)의 조임 고정 동안 이미 커플링 부재(31)를 통해서도 지지 링(33)의 회전이 야기되며, 그럼으로써 상대 캠들(41)에 대해 축 방향으로 지그재그식으로 배치된 캐치 캠들(39)은 드로튜브 어댑터(30)와 함께 회전되고, 그에 따라 베이어닛 조인트의 유형에 따르는 상대 캠들(41) 및 캐치 캠들(39)의 중첩이 발생하게 된다는 점이다. 그에 따라, 베이스 플랜지(4)와 교환 플랜지(5)의 연결이 실행되며, 그리고 공작기계의 드로튜브의 작동에 의해, 드로튜브 어댑터(30)를 통해, 예컨대 교환 플랜지(5) 상에 장착된 클램핑 척(6)의 클램핑 조들을 조정하기 위해, 커플링 슬리브(40)의 축 방향 조정이 야기될 수 있다.

교환 플랜지(5)와 베이스 플랜지(4)의 연결을 분리시키기 위해, 오직 구동 기어(12)만이 반대되는 방향으로 회전되며, 그럼으로써 구동 링(10)은 조임 고정 위치에서 개방 위치로 회전된다. 이는 한편으로 드로튜브 어댑터(30)의 회전을 야기하며, 그럼으로써 캐치 캠들(39) 및 상대 캠들(41)은 더 이상 중첩되지 않게 된다. 이와 동시에, 클램핑 조들(9)은 리셋 만곡부(17) 상에 안착된 제어 부재(18)를 통해 반경 방향에서 안쪽으로 조정되며, 그럼으로써 클램핑 조(9)의 그루브(28)는 교환 플랜지(5)의 칼라부(43)와의 맞물림이 해제되며, 그 결과로 교환 플랜지(5)는 베이스 플랜지(4)로부터 축 방향으로 제거될 수 있다. 그 다음, 베이스 플랜지(4) 상에, 그리고 그에 따라 공작기계 상에 다른 특성들을 갖는 클램핑 척(6)을 포함한 다른 교환 플랜지(5)를 고정할 수 있다.

1: 급속 교환 시스템
2: 작업 스핀들
3: 클램핑 수단
4: 베이스 플랜지
5: 교환 플랜지
6: 피가공물 클램핑 수단
7: 수용부
8: 클램핑 수단 몸체
9: 클램핑 조
10: 구동 링
11: 구동 메커니즘
12: 구동 기어
13: 스핀들 구동부
14: 제어 만곡부
15: 제어 캠
16: 구동 치형부
17: 리셋 만곡부
18: 제어 부재
19: 표시 만곡부
20: 표시 핀
21: 베이스 다리부
22: 제2 다리부
23: 핀 수용부
24: 접촉 핀
25: 평면 표면
26: 핀 저부
27: 스냅 링
28: 그루브
29: 벽부
30: 롱 튜브 어댑터
31: 커플링 부재
32: 어댑터 그루브
33: 지지 링
34: 슬라이딩 블록
35: 구동 부재
36: 스트럿
37: 레버
38: 포크 캠
39: 캐치 캠
40: 커플링 슬리브
41: 상대 캠
42: 목부
43: 칼라부
44: 편심 부재

Claims

공작기계의 작업 스핀들(2) 상에서의 고정을 위한 클램핑 수단으로서, 상기 클램핑 수단은 작업 스핀들(2)을 위한 수용부(7)를 구비한 클램핑 수단 몸체(8)와; 몸체 축에 대해 반경 방향으로 조정 가능한 2개 이상의 클램핑 조(9)와; 구동 링(10)을; 포함하고, 원주방향으로 수행되는 구동 링의 회전을 위해 구동 메커니즘(11)이 제공되는, 상기 클램핑 수단에 있어서,
구동 링(10) 상에서, 상기 구동 링의 외주연 또는 그 내주연 상에 각각의 클램핑 조(9)를 위해 상기 클램핑 조의 조정을 위해 이용되는 구조부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제1항에 있어서, 상기 구조부는, 반경 방향에서 바깥쪽으로 각각의 클램핑 조(9)를 조정하는데 이용되는 각각 하나의 제어 캠(15)을 포함하여 외주연 상에 형성되는 제어 만곡부(14)를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 메커니즘은 반경 방향 축을 중심으로 회전 가능한 구동 기어(12)를 통해 형성되고, 상기 구동 기어는 구동 링(10) 상에 형성된 구동 치형부(16) 내로 맞물리며, 그리고 구동 치형부(16)를 포함하는 구동 링(10)의 면에 리셋 만곡부(17)가 형성되고, 상기 리셋 만곡부 내로는 클램핑 조(9)가 제어 부재(18)에 의해 맞물리는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제3항에 있어서, 구동 링(10)의 외주연 상에는, 구동 링(10)의 회전 위치의 표시를 위한 표시 핀(20)과 상호작용하기 위한 표시 만곡부(19)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 조(9)는 L자형 기본 형태를 보유하고, 자신의 베이스 다리부(21) 상에는 제어 부재(18)가 배치되며, 그리고 제2 다리부(22) 내에는 구동 링(10) 쪽으로 개방된 핀 수용부(23)가 형성되고, 상기 핀 수용부 내로는 접촉 핀(24)이 삽입되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제5항에 있어서, 접촉 핀(24)은 구동 링(10)으로 향해 있는 측면에 평면 표면(25)을 포함하며, 그리고 접촉 핀(24)은 핀 저부(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 조(9)는 반경 방향의 바깥쪽에 그루브(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램핑 수단은 급속 교환 시스템(1)의 베이스 플랜지(4)를 형성하며, 상기 급속 교환 시스템은, 베이스 플랜지(4)를 통해 조임 고정될 수 있으면서 피가공물 클램핑 수단(6)과 연결될 수 있는 교환 플랜지(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들 축을 중심으로 적어도 제한되는 방식으로 회전 가능한 드로튜브 어댑터(30)가 제공되며, 상기 드로튜브 어댑터의 회전은 하나 이상의 커플링 부재(31)에 의해 구동 링(10)의 회전에서 유도될 수 있는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제9항에 있어서, 드로튜브 어댑터(30) 상에는 축 방향으로 연장되는 하나 이상의 어댑터 그루브(32)가 형성되고, 상기 어댑터 그루브 내로는 지지 링(33) 상에 배치된 슬라이딩 블록(34)이 맞물리며, 그리고 커플링 부재(31)는 지지 링(33)의 회전을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제10항에 있어서, 지지 링(33)은 외접 치형부를 포함하고, 구동 링(10)은 내접 치형부를 포함하며, 상기 외접 및 내접 치형부 내로는 커플링 부재(31)로서 구동 피니언(35)이 맞물리는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제10항에 있어서, 커플링 부재(31)는 구동 링(10)과 지지 링(33)을 서로 견고하게 결합하는 스트럿(36)을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제10항에 있어서, 커플링 부재(31)는 축 상에 지지되는 2아암 레버(37)로서 형성되며, 상기 레버의 자유 레버 단부들은 구동 링(10) 및 지지 링(33)과 결합되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 드로튜브 어댑터(30) 상에는 원주방향으로 서로 이격되어 캐치 캠들(39)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 수단.
제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따르는 클램핑 수단과 연결하기 위한 교환 플랜지에 있어서, 목부(42)가 형성되며, 상기 목부로부터 반경 방향에서 안쪽으로 칼라부(43)가 돌출되는 것을 특징으로 하는, 교환 플랜지.
제15항에 있어서, 커플링 슬리브(40)가 제공되고, 상기 커플링 슬리브 상에는 원주방향으로 서로 이격되어 상대 캠들(41)이 형성되며, 상기 상대 캠들의 이격 간격은, 축 방향으로 수행되는 삽입 이동 동안, 베이스 플랜지(4)의 캐치 캠들(39)이 상대 캠들(41) 사이를 통과할 수 있도록 치수 설계되는 것을 특징으로 하는, 교환 플랜지.
제15항 또는 제16항에 있어서, 칼라부(43)의 벽부는 끌어내림 효과의 생성을 위해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는, 교환 플랜지.