KR20080087826A - 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클램핑될 구성요소 또는 공구를 위한 중앙 수용 부재(5)를 포함하는 베이스 본체(2)를 포함하는 클램핑 장치에 대한 것이다. 하나 이상의 홈(6)이 베이스 본체(2)에 구현되며, 이는 상기 베이스 본체(2)의 앞쪽 면을 향해 개방되어 있다. 상기 클램핑 장치는 하나 이상의 클램핑 웨지(9b)도 포함하며 이는 그 개방된 앞쪽 면으로부터 홈(6)으로 축방향으로 수용 부재와 홈(6) 사이에 배치되는 내측 벽 섹션(7)의 방사방향 변형에 의해 눌릴 수 있다. 본 발명은 외측에서 홈(6)을 형성하는 벽(10)이 하나 이상의 클램핑 웨지(9b)가 홈(6)으로 눌릴 때 외측 방향으로 탄성변형되는 방식으로 적어도 축방향에서 일부 섹션에 대해 탄성적인 것을 특징으로 한다.

클램핑, 원심력, 웨지, 리셉터클, 기계가공

Description

클램핑 장치{CLAMPING DEVICE}

본 발명은 클램핑될 구성요소 또는 공구를 위한 중앙 리셉터클을 포함하며 베이스 본체의 정면 쪽으로 개방된 하나 이상의 홈이 형성되는 베이스 본체와, 홈과 리셉터클 사이에 있는 내벽 섹션을 방사방향으로 변형시키도록 베이스 본체의 개방된 정면쪽으로부터 홈으로 축방향으로 눌릴 수 있는 하나 이상의 클램핑 웨지를 갖는 클램핑 장치에 대한 것이다.

이러한 타입의 클램핑 장치는 DE 199 61 563 C1호에 공지되어 있고 실제로는 예를 들어, 상응하는 기계가공 공구의 작업용 스핀들(spindle) 상에 드릴 또는 커터 축과 같은 공구 축을 고정하기 위해 사용된다. 공지된 클램핑 장치는 클램핑될 구성요소를 위한 중앙 리셉터클(receptacle)이 형성되는 치수적으로 안정된 재료로 만들어진 베이스 본체를 갖는다. 중앙 리셉터클은 환형 홈에 의해 둘러 싸여지고, 환형 홈과 리셉터클 사이에 남아 있는 내벽이 얇은-벽을 갖는 클램핑 슬리브를 형성한다. 또한, 공지된 클램핑 장치는 환형 본체와 그 위에 원주방향으로 이격되게 배치되며 실질적으로 축방향으로 돌출하는 다수의 클램핑 설상부(clamping tongue)들을 갖는 클램핑 수단인 웨지 링(wedge ring)을 구비한다. 클램핑 설상부들은 그 자유단을 향해 연장하는 웨지(wedge; 쐐기)-형상의 단면을 갖고 클램핑 슬리브의 방사방향 변형에 의해 리셉터클에 구성요소를 고정하기 위해 환형 홈으로 축방향으로 눌릴 수 있다.

또한, 환형 홈이 연속적으로 형성되지 않고 벽 섹션들에 의해 서로 관련하여 형성되는 3개의 개별적인 챔버로 분할된 유사한 클램핑 장치들이 실제 알려져 있다. 개별적인 챔버들로 분할하는 것의 장점은 클램핑 설상부들이 챔버들 사이에 놓이는 벽 섹션들에 의해 위치결정된다는 것이다.

공지된 클램핑 장치들은 실제로 유용함이 확실히 입증되었다. 그러나, 매우 높은 회전 속도들에서 리셉터클이 발생하는 원심력들로 인해 확장될 수 있고 이 경우에 공구의 클램핑이 더 이상 신뢰성이 없다.

그러므로, 본 발명의 목적은 높은 회전 속도에서도 구성요소들의 신뢰성있는 클램핑이 보장될 수 있는 서두에 명기한 타입의 클램핑 장치를 개발하는 것이다.

본 발명의 이 목적은 본 발명에 따라 바깥쪽에서 홈을 형성하는 벽이 하나 이상의 클램핑 웨지가 홈에 눌릴 때 바깥쪽으로 탄성변형되도록 적어도 축방향에서 일부의 섹션에 대해 탄성적이도록 설계되는 것에 의해 달성된다.

그러므로, 본 발명의 기초를 형성하는 개념은 클램핑 웨지들이 밀어 넣어졌을 때 외측으로 변형되도록 종래기술과 같이 치수적으로 안정적이지 않고 탄성적인 외측 상의 홈 또는 홈들을 형성하는 외벽을 설계하는 것이다. 결과적으로 클램핑 웨지들은 외벽의 탄성 리셋 힘(reset force)으로 인해 안쪽으로 일정하게 눌리며 이에 의해 작동 중에 발생하는 원심력들의 결과로 리셉터클의 팽창이 대항되어 매우 높은 회전 속도에서도 신뢰성있는 클램핑이 보장된다. 예를 들어, 약 3mm의 클램핑 직경을 갖는 클램핑 장치가 약 400,000 U/min에서 작동 중에 회전하면, 클램핑 직경은 발생하는 원심력들로 인해 반경방향으로 약 2㎛만큼 확장된다. 이러한 확장에 대항하기 위해 외측 상의 홈을 형성하는 벽이 사전에-지정한 인수(factor)만큼 확장될 수 있다. 반경방향 확장은 작동 중에 클램핑 힘의 적어도 대부분이 유지되도록 4 내지 15㎛의 범위 내에, 특히 약 10㎛의 범위 내에 있는 것이 유익함이 입증되었다.

당업계에 공지된 방식에서 홈은 리셉터클을 둘러싸는 환형 홈의 형태일 수 있다. 다르게는 수용하는 본체 둘레에 균일하게 분포되게 배치되는 베이스 본체의 다수의 홈을 형성할 수 있다. 이 경우 홈들과 리셉터클 사이에 놓이는 내벽의 작은 절취부(cut)들에 의해 원주방향에서 볼 때 그 중심 영역에서 홈들을 리셉터클에 연결하는 것이 유익할 수 있다. 이런 식으로 쉽게 탄성변형될 수 있는 개개의 내벽 섹션들이 형성되고, 부가적으로 비교적 큰 클램핑 경로가 만들어질 수 있음을 보장한다. 시험결과 3mm의 클램핑 직경으로, 비어있는 상태에서 클램핑하는 경우 약 15㎛의 반경방향 클램핑 경로가 만들어질 수 있고, 즉 리셉터클의 직경이 약 30㎛만큼 감소될 수 있음이 밝혀졌다. 닫혀진 클램핑 슬리브를 갖는 공지된 클램핑 장치들에서, 얻을 수 있는 반경방향 클램핑 경로들은 약 3 내지 4㎛의 범위 내에 있다.

당업계에 공지된 방식에서 홈들의 외형(contour)은 클램핑 웨지들이 홈들에 위치결정되도록 클램핑 웨지들의 외형에 맞춰질 수 있다.

본 발명의 다른 유익한 실시예들에 관해, 첨부된 도면들을 참조하여 하기의 예시적인 실시예 및 청구범위 종속항을 참조한다. 도면들은 하기와 같이 도시되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 클램핑 장치의 일 실시예의 종방향 단면도.

도 2는 도 1의 클램핑 장치의 정면도.

도 3은 도 1의 클램핑 장치의 베이스 본체의 종방향 단면도.

도 4는 도 3의 베이스 본체의 정면도.

도 5는 도 1의 클램핑 장치의 웨지 링의 사시도.

도 6은 도 5의 웨지 링의 종방향 단면도.

도면들에 본 발명에 따른 클램핑 장치(1)의 실시예가 도시되어 있다. 클램핑 장치(1)는 치수적으로 안정적인 부착용 플랜지(3)를 갖는 베이스 본체(2)를 포함하며 플랜지에 의해 베이스 본체가 예를 들어, 기계가공용 공구의 작업용 스핀들에 부착될 수 있다. 또한, 베이스 본체(2)는 도면들의 좌측면에서 플랜지(3)로부터 돌출하는 연결 축(4; connection shaft)을 갖고, 베이스 본체(2)를 축방향으로 관통해 연장하는 중앙 리셉터클(5)을 구비하며 그 안으로 예를 들어, 드릴 또는 커터와 같은 공구의 원통형 축이 삽입될 수 있다. 연결 축(4) 안에는 총 3개의 홈(6)들이 형성되며 이는 원주방향에서 볼 때 리셉터클(5) 둘레에 균일하게 분포되어 배치된다. 홈(6)들은 환형 섹션들의 형태이고 리셉터클(5)과 동심관계로 배치된다. 그 축방향 길이가 필요한 클램핑 영역에 거의 일치하는 홈(6)들이 비교적 얇아 탄성변형 가능한 내벽 섹션(7)들에 의해 리셉터클(5)을 향하게 형성되며, 이들 내벽 섹션(7)은 원주방향에서 볼 때, 홈(6)들의 중심에서 좁은 절취부(8; cut)들에 의해 파단되어 있다.

도 1에서 특히 잘 알 수 있듯이, 홈(6)들은 거의 웨지-형상인 단면을 갖고 이는 홈(6)들의 외벽들이 연결축(4)의 자유단으로부터 원추형으로 연장하고, 홈(6)들의 내벽들은 원통형이도록 형성된다.

리셉터클(5) 내의 공구 축 등을 고정하기 위해 웨지 링(9)이 제공되며 이는 환형 본체(9a)와 3개의 클램핑 설상부(9b; clamping tongue)들을 갖고 클램핑 설상부들은 환형 본체(9a) 상에서 원주방향으로 서로 균일하게 이격되어 배치되고, 실질적으로 축방향에서 연장한다. 클램핑 설상부(9b)들은 웨지 형상으로 그 자유단들을 향해 연장하고, 그 내벽들은 그 직경이 홈(6)들의 내경과 거의 일치하는 원통형 면에 놓이고, 외벽들은 클램핑 설상부 자유단들을 향해 연장하는 원추형 면 상의 홈(6)들의 외벽에 상응하게 놓인다. 웨지 링(9)의 클램핑 설상부(9b)들은 연결축(4)의 정면쪽으로부터 베이스 본체(2)의 홈(6)들로 밀어넣어질(driven) 수 있고, 이에 의해 홈(6)들의 내측 상의 얇은 내벽 섹션(7)들이 방사방향 내측으로 변형되고, 이런 방식으로 공구 축 등을 리셉터클(5)로 고정할 수 있다.

본 발명에 따르면 베이스 본체(2)의 외벽(10)은 홈(6)들과 리셉터클(5) 사이의 탄성 내벽 섹션들에 비해 두꺼운 벽들을 갖는 연결축(4)의 영역에 형성되지만, 웨지 링(9)의 클램핑 설상부(9b)들이 홈(6)들로 밀어넣어지면 외측으로 변형되도록 여전히 탄성을 갖는다. 그러므로, 작동 중에 방사방향 내측으로 향해지는 리셋 힘(reset force)들이 클램핑 설상부(9b) 상에서 벽(10)에 가해지고 베이스 본체(2)가 작동 중에 발생하는 높은 원심력으로 인한 팽창하는 것을 방지한다. 결과적으로, 연결 축(4)의 벽의 탄성 변형은 고 회전 속도에서도 신뢰성있는 클램핑이 보장됨을 의미한다.

Claims (9)

1. 클램핑될 구성요소 또는 공구를 위한 중앙 리셉터클(5)을 포함하며 베이스 본체(2)의 정면측(face side)으로 개방되게 형성된 하나 이상의 홈(6)을 포함하는 베이스 본체(2)를 갖고, 홈(6)과 리셉터클 사이에 있는 내벽 섹션(7)을 방사방향에서 변형하도록 베이스 본체의 개방된 정면측으로부터 홈(6)으로 축방향으로 눌릴 수 있는 하나 이상의 클램핑 웨지(9b)를 갖는 클램핑 장치에 있어서,

   외측에서 홈(6)을 형성하는 벽(10)은 하나 이상의 클램핑 웨지(9b)가 홈(6)으로 눌릴 때 외측에 대해 탄성변형되도록 적어도 축방향에서 일부의 섹션에 대해 탄성적이도록 설계되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 홈은 리셉터클을 둘러싸는 환형 홈의 형태인 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 베이스 본체(2)에서 다수의 홈(6)이 형성되며 이는 리셉터클(5) 둘레에 균일하게 분포되어 배치되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 원주방향에서 볼 때 그 중심 영역에서, 홈(6)들은 내벽(7)에서 좁은 절취부(8)들에 의해 리셉터클(5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 홈(6)들의 외형은 클램핑 웨지(9b)들의 외형에 맞춰져 클램핑 웨지(9b)들이 홈(6)들에 위치결정되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 원주 방향에서 균일하게 이격된, 다수의 클램핑 웨지(9b)가 환형 본체(9a) 상에 제공되고 그로부터 실질적으로 축방향에서 돌출하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 총 3개의 클램핑 웨지(9b)들이 환형 본체(9a) 상에 균일하게 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 클램핑 웨지(9b)들의 외벽들은 클램핑 웨지의 자유단들을 향해 연장하는 원추면 상에 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 홈(6)들의 외벽들은 클램핑 웨지(9b)들의 외벽에 대해 실질적으로 상보관계로 형성되고 이에 따라 클램핑 웨지(9b)들의 삽입 방향에서 원추 형상으로 연장하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.

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