KR20130072204A - 클램핑을 위한 메커니즘 및 시스템 - Google Patents

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KR20130072204A
KR20130072204A KR1020127028317A KR20127028317A KR20130072204A KR 20130072204 A KR20130072204 A KR 20130072204A KR 1020127028317 A KR1020127028317 A KR 1020127028317A KR 20127028317 A KR20127028317 A KR 20127028317A KR 20130072204 A KR20130072204 A KR 20130072204A
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KR
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clamping
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driven
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KR1020127028317A
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로버트 도날드 이콥
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에이티에스 오토메이션 툴링 시스템즈 인코포레이티드
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Abstract

클램핑 메커니즘은 드라이브와; 상기 드라이브에 연결된 축과; 상기 축에 의해 회전하도록 구동되는 편심 허브와; 상기 편심 허브가 회전할 수 있게 상기 편심 허브를 지지하는 고정 지지 구조와; 상기 편심 허브의 회전 동작에 따라 실질적 선형으로 구동되고 인접한 고정 지지 구조와의 사이에 대상을 클램프하도록 상기 편심 허브에 연결되는 이동 지지 구조를 포함한다. 클램핑 시스템은 단일의 드라이브와; 상기 드라이브에 연결된 축과; 복수의 클램핑 메커니즘을 포함하도록 마련된다.

Description

클램핑을 위한 메커니즘 및 시스템 {MECHANISM AND SYSTEM FOR CLAMPING}
본 발명은 클램핑 매커니즘에 관한 것으로, 보다 상세하게는 몰드를 위한프레스를 여닫고 클램핑하기 위한 클램핑 시스템 및 메커니즘에 관한 것이다.
기계적인 몰드 프레스는 제조 산업에 있어서 일상적이다. 이러한 플레스를 제 위치에 잠그기 위하여, 플라스틱 등이 압력에 의해 주입되는 동안 몰드의 부품을 정 위치에 유기하기 위한 클램핑 시스템 또는 메커니즘이 필요하다. 종종 이러한 클램핑 메커니즘들은 크고 복잡하며, 많은 기계적 시스템처럼, 이동 부품들이 원활하게 작동하도록 외부에 윤활제를 필요로 한다.
일부 몰드 응용에 있어서, 몰드가 예를 들어, 윤활제의 누출 오염에 대한 가능성이 있는 기계에 적용되는 경우, 로드, 공간제약, 청결 요건들이 더 고려되어야 한다. 이러한 환경에서, 종래의 유압식 또는 토글 방식의 클램핑 메커니즘들은 적합하지 않을 것이다. 나아가, 서보 드라이브와 같은 전기 기계 장치들은 플라스틱 몰드에 요구되는 종종 요구되는 반복적인 로드와 힘을 전달할 능력이 일반적으로 없으며, 전형적으로 아주 대형 및/또는 동작 중에 상당한 양의 열을 생성한다.
따라서, 간단한 클램핑 장치와, 몰드 프레스를 여닫고, 기계적으로 클램핑하는 효율적인 수단을 갖는 클램핑 시스템이 필요하다. 또한, 클램핑 시스템과 메커니즘이 외부 윤활을 최소한의 양 또는 아예 사용하지 않았다면 좋았을, 주입 및 압축 몰드를 위한, 청결 환경에서 이용될 클램핑 메커니즘 및 시스템이 필요하다.
일 측면에 따르면, 드라이브와; 상기 드라이브에 연결된 축과; 상기 축에 의해 회전하도록 구동되는 편심 허브와; 상기 편심 허브가 회전할 수 있게 상기 편심 허브를 지지하는 고정 지지 구조와; 상기 편심 허브의 회전 동작에 따라 실질적 선형으로 구동되고 인접한 고정 지지 구조와의 사이에 대상을 클램프하도록 상기 편심 허브에 연결되는 이동 지지 구조를 포함하는 클램핑 메커니즘에 제공된다. 이러한 클램핑 메커니즘은 간단하도록 의도되고, 외부 윤활제를 거의 또는 아예 사용하지 않고 동작한다.
다른 측면에 따르면, 상기 편심 허브는 대략 180도보다 작은 각도 내에서 축에 의해 구동되도록 클램핑 메커니즘이 마련된다. 상기 클램핑 메커니즘의 상기 편심 허브는 상기 편심 허브에 축을 연결하는 구동 키에 의해 상기 축에 의해 구동될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 클램핑 메커니즘의 상기 이동 지지 구조는 몰드의 제1부를 지지하고, 상기 이동 지지 구조에 인접한 고정 지지 구조는 몰드의 제2부를 지지할 수 있다. 클램핑 메커니즘은 가해지는 압력을 모니터하기 위해 상기 편심 허브에 마련된 로드 셀을 더 포함할 수 있다.
일측면에 따르면, 단일 드라이브와; 상기 드라이브에 연결된 축과; 상기 축에 의해 회전하도록 구동되는 편심 허브와, 상기 편심 허브가 회전할 수 있게 상기 편심 허브를 지지하는 고정 지지 구조와, 상기 편심 허브의 회전 동작에 따라 실질적 선형으로 구동되도록 상기 편심 허브에 연결되는 이동 지지 구조를 각각 포함하는 복수의 클램핑 메커니즘을 포함하고, 상기 복수의 클램핑 메커니즘은 플래튼을 지지하고, 복수의 클램핑 메커니즘들은 상기 편심 허브가 생성되었을 때 상기 플래튼과 상기 플래튼에 인접한 고정 구조 사이에서 대상을 클램프하는 클램핑 시스템이 제공된다.
다른 측면에 따르면, 상기 편심 허브는 대략 180도보다 작은 각도 내에서 축에 의해 구동되도록 클램핑 시스템이 마련된다. 클램핑 시스템은 상기 편심 허브에 축을 연결하는 구동 키에 의해 상기 축에 의해 구동되는 상기 클램핑 메커니즘의 상기 편심 허브를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 클램핑 시스템은 몰드의 제1부를 지지하는 상기 이동 지지 구조와, 몰드의 제2부를 지지하는 상기 이동 지지 구조에 인접한 고정 지지 구조를 포함 할 수 있다. 클램핑 시스템은 가해지는 압력을 모니터하기 위해 상기 편심 허브에 마련된 로드 셀을 더 포함할 수 있다.
그 밖의 측면들 및 특징들은 첨부한 도면과 함께 특정 실시예에 대한 다음의 설명에 따라 당업자에게 명백해질 것이다.
본 발명에 따르면 간단하고, 외부 윤활제를 거의 또는 아예 사용하지 않고 동작하는 클램핑 메커니즘이 제공된다.
실시예들을 단지 예로써 아래에 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다:
도 1은 일실시예에 따른 두 개의 클램핑 메커니즘들을 갖는 클램핑 시스템을 나타내고;
도 2는 몰드 프레스와 함께 사용중인 클램핑 시스템을 나타내고;
도 3a는 락(locked)/클램핑(clamped) 위치의 클램핑 메커니즘을 나타내고;
도 3b는 해제(unlocked)/언클램핑(unclamped) 위치의 클램핑 메커니즘을 나타내고;
도 4는 클램핑 시스템을 블록도로 나타낸 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 클램핑 시스템(100)을 도시한다. 클램핑 시스템(100)은 적어도 하나(여기에서는 두 개를 도시)의 클램핑 메커니즘(105), 클램핑 메커니즘(105)를 구동하기 위하여 클램핑 메커니즘(105)과 상호작용하는 구동 축(110), 및 구동 축(110)을 구동시키기 위한 드라이브(미도시)를 포함한다. 구동 축(110)이 어느 거리 이상 연장되는 경우, 구동 축(110)은 스페이서(115)와 스페이서 베어링(120)에 의해 지지될 수 있다.
도 2는 사출 성형 프레스(200)을 갖는 클램핑 시스템(100)의 이용을 나타낸다. 클램핑 시스템(100)은 고정 플래튼(205)과 이동 플래튼(210) 사이에 마련된다. 하부 몰드부(215)는 이동 플래튼(210) 상에 장착된다. 클램핑 시스템(100)은 도 2의 화살표(220)에 의해 나타낸 인접한 상부 몰드부(미도시)에 대해 이동 플래튼(210)과 하부 몰드부(215)가 상하로 이동하도록 동작하여 상부 몰드부에 대해 하부 몰드부(215)를 적절히 클램프할 수 있다.
도 3a와 3b는 클램핑 및 언클램핑 위치의 클램핑 메커니즘(105)을 각각 나타낸다. 클램핑 메커니즘(105)은 클램핑 메커니즘(105)을 고정 플래튼(205)에 장착하기 위하여 고정 기둥 블록(125)를 포함한다. 고정 기둥 블록(125)은 축베어링(130)을 통해 구동 축(110)을 지지한다. 구동 축(110)은 편심 허브(140)를 지지 또는 구동하는 구동 키(135)에 맞추어진다. 구동 키(135)는 직접 구동을 허용하는, 편심 허브(140)와 축(110) 사이의 정밀 스플라인일 수 있다. 이동 기둥 블록(145)이 편심 허브(140)에 대해 회전할 수 있도록, 편심 허브(140)는 기둥 베어링(150)을 통해 이동 기둥 블록(145)에 부착될 수 있다. 이후, 이동 기둥 블록(145)은 이동 플래튼(210)에 부착될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 로드 셀(155)은 이동 기둥 블록(145)와 이동 플래튼(210) 사이에서 마련될 수 있다. 편심 허브(140)는 편심 허브(140)의 회전이 수직 방향으로 이동 기둥 블록(145)의 실질적 선형 이동을 가져오도록 구성된다.
본 실시예는 수직 이동을 도시하고 있으나, 유사한 메커니즘이 이용될 수 있는 수직이 아닌 이동을 포함하는 상황이 있을 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 축에 의해 회전하도록 구동되고 편심 허브의 회전 움직임에 기초하여 이동 지지 구조가 실질적으로 선형으로 구동되도록 이동 지지 구조를 포함하는 편심 허브를 포함하는 다른 클램핑 메커니즘들도 가능하다. 본 개시는 그 간단함으로 인해 바람직한 모의 실시예를 기재한다.
동작 시, 클램핑 메커니즘(105)은 도 3b에 도시한 바와 같이 초기에 하부 위치에 있다. 이러한 하부 위치에서, 편심 허브(140)는 이동 기둥 블록(145)가 낮아지도록 위치한다. 구동 축(110)은 이후 회전하여, 구동 키(135)가 편심 허브(140)를 회전 구동하여 이동 기둥 블록(145)이 기둥 베어링(150)에 의해 선형 상향 이동하게 만든다. 구동 축(110)은 이동 기둥 브록(145)와 관련된 하부 몰드부(215)가 상부 몰드부에 대해 충분한 압력을 가질 때까지 구동을 계속한다. 구동 축(110)은 이후 이동 기둥 블록(145) 상에서 압력을 유지한다. 구동 축(110), 편심 허브(140) 및 기둥 베어링(150)의 축들이 실질적으로 클램핑의 방향에 대해 수직하도록 정렬되었을 때, 클램핑 메커니즘(105)은 클램핑 메커니즘(105)의 가장 약한 부재의 압축 구조적 능력만큼 효과적으로 강한, 기계적 잠금 상태를 만든다. 단일 중심 벡터에서 작용하는 클램핑 메커니즘의 구성요소들의 본질은 팔을 완전히 펼쳤을 때 사람의 팔꿈치가 잠금 상태인 것과 유사한, 편심 허브(140)을 회전시켜서만해제될 수 있는, 단단한 기계적 잠금 상태로 된다. 다른 잠금 구성요소는 필요치 않으나; 원한다면, 견고한/단단한 프레스에서는 일반적으로 일어나진 않으나, 과도한 진동에 견디기 위하여, 구동 축/편심 허브의 회전을 잠글 수 있다.
편심 허브(140)와 클램핑 메커니즘(105)의 다른 구성요소들은 강철 또는 충분한 구조적 강도를 줄 수 있는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다.
클램핑 메커니즘(105)은 크랭크 축과 커넥팅 로드 조립체(미도시)와 다소 유사하나; 클램핑 메커니즘(105)의 편심 이동은 일반적으로 완전한 1회전을 포함하지 않을 것이다. 클램핑 메커니즘(105)과, 특히 편심 허브(140)는 주어진 각도에 대해 앞 뒤로만 회전할 수 있을 것이고, 특별한 경우 이 각도는 180도 보다 작을 것이다. 다른 경우, 각도는 대략 130도 보다 작을 수 있다.
클램핑 시스템(100)은 단일의 클램핑 메커니즘(105)을 포함하거나, 복수의 클램핑 메커니즘들(105)을 포함할 수 있다 (도 1은 두 개를 도시). 클램핑 메커니즘들(105)은 몰드부에 대해 수직으로 마주보게 위치하도록 의도된다.
클램핑 시스템(100)과 클램핑 메커니즘(105)은 어느 하나의 단일 드라이브(도 1에 도시한 바와 같이)에 의해, 또는 단일 드라이브의 이용이 더욱 공간 효율적이고 클램핑 메커니즘들(105)을 동기화 하는 데 제어 장비(미도시)를 덜 필요로 할 것이지만 복수의 드라이브에 의해 조화롭게 구동되어 균형 잡힐 수 있다. 구동은 유압식 실린더, 서보 드라이브 또는 다른 적합한 시스템을 포함할 수 있다. 여기서의 클램핑 시스템(100)은 추측일 뿐이지만 몰드당 대략 50톤에 가까운 또는 초과하는 로드를 위한 적합한 클램핑 힘도 제공하면서 공간 효율적일 것임이 예측된다. 실제 로드 제약은 재료의 물리적 강도, 견딜 수 있는 로드, 구성요소들을 기계적 잠금 상태로 재장전 하는데 필요한 토크에 의해 일반적으로 결정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
본 실시예에서, 클램핑 메커니즘(105)은 모든 구성요소들이 밀폐된 베어링 또는 부싱 상에서 이동하도록 의도되었기 때문에, 비교적 적은 기계적 부품들을 필요로 하고, 외부 윤활을 적게 또는 아예 필요로 하지 않을 것이다. 또한, 클램핑 시스템(100)은 공간 효율적이고, 수평으로 넓은 몰드 또는 단일 세트의 플래튼에 장착되는 복수의 나란한 몰드들을 포함하는 상황에 효과적이도록 의도되었다. 도 1에 도시한 바와 같이, 추가 축 지지부(스페이서(115)와 스페이서 베어링(120))가 모든 구동 축(110)이 떨지 못하도록 중간 기간에 걸쳐 추가될 수 있다. 클램핑 메커니즘들(105)은 밀폐된 베어링 및 부싱을 이용함에 따라 시간에 대한 마모를 줄이도록 의도되어, 마모로 인한 이동에 있어 모든 변동을 줄인다. 베어링 부품들(스페이서 베어링(115), 축 베어링(130), 기둥 베어링(150))은 규격에 맞는 상업적으로 구할 수 있는 니들 롤러 베어링 등일 수 있고, 클램핑 시스템(100)은 전반적인 유지비를 줄이기 위하여 베어링 부품들이 쉽게 교체될 수 있도록 구성될 수 있다.
클램핑 시스템(100)은 몰드에 대해 빠르지만 완만한 동작을 주면서, 사이클의 시작부터 완전한 클램프까지 빠르게 하기 위하여 클램핑 메커니즘(105)(및 관련된 프레스 플래튼 및 몰드)의 속도를 감안할 수 있다. 마찬가지로, 개방된 스트로크에서, 클램핑 시스템(100)의 이동은 완전히 개방된 위치에 도달할 때까지 스트로크가 증가됨에 따라 더욱 가속될 수 있다.
클램핑 시스템(100)이 편심 허브(140)를 사용함에 따라, 연결 부재의 각이 도 3a에 도시한 바와 같이 직선으로부터 몇 도 떨어질 때까지, 발생된 로드들은 일반적으로 가벼워질 것이다. 로드의 증가는 따라서 상술한 동작의 속도에 반비례할 수 있다. 이러한 특징은 몰드 공간에 성형될 재료를 갑작스런 사출 또는 압축시킴으로 인한 크고 빠른 강도의 내부 몰드 로드를 극복하는 데 유리할 수 있고, 몰드 면들(즉, 몰드의 제1부 및 제2부)이 사출 또는 포장 압력 동안 즉시 “균열” 개방되는 것을 피하도록 돕는다. 이러한 특징은 사출 압력 동안 몰드 부들이 조각날 때 일어날 수 있는 몰드 부품들 상의 플래싱(flashing)을 줄이도록 의도되었다.
상술한 바와 같이, 실시예들에서, 로드 셀 또는 셀들(155)은 도 4에 도시한 바와 같이 프로세서(160)에 편심허브(140)의 각도 당 로드를 실시간 클램핑하는 피드백을 제공하기 위하여 각 클램핑 메커니즘(105)에 부착된다. 이러한 피드백은 몰드의 면들 사이에 물리적 간섭의 경우 또는 저항 없이 닫힘에 대한 그 어떤 억제의 경우에 몰드-안전/보호를 제공하도록 이용될 수 있다. 몰드 프레스 제어(165)는 로드셀(155)로부터의 피드백을 이용하도록 프로세서(160)와 상호작용할 수 있다. 피드백은 프레스 및 몰드 손상을 막도록 이용될 수 있고, 몰딩 사이클 동안 로드를 실시간 모니터링 하거나 출력(170)을 보정하도록 이용될 수 있다. 예를 들어 넓은 간격을 위해 하나 이상의 클램핑 메커니즘(105)이 사용되는 경우에, 로드 셀(155)은 상대적인 힘 데이터 수집 및 실시간 모니터링을 위해 이용될 수 있다. 구체적으로, 공동을 마주보는 하나의 편심 허브 또는 클램핑 메커니즘이 반대편 공동을 마주보는 다른 클램핑 메커니즘과 마찬가지로 가압되지 않았다면, 이러한 데이터는 보고되어 실시간으로 실행된다.
앞선 설명에서, 설명을 목적으로, 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위하여 다양한 구체적 내용이 제시되었다. 그러나, 이러한 특정 구체 내용들은 실시예들을 실현하기 위해서는 필요하지 않을 것임이 당업자에게는 명백할 것이다. 다른 예로서, 잘 알려진 구조들은 실시예들을 불명료하게 하지 않도록 단순화 시키거나 블록도의 형태로 도시되었다.
상술한 실시예들은 단지 예로써 제시된다. 당업자들은 여기 부가된 청구항들에 의해 단독으로 정의되는 범위를 벗어나지 않는 한, 특정 실시예들에 대한 개조, 수정 및 변경을 할 수 있을 것이다.
개시된 실시예들은 기계가 읽을 수 있는 매체(또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체, 프로세서가 읽을 수 있는 매체, 또는 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터가 이용할 수 있는 매체를 말함)에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품으로서 표현될 수 있다. 기계가 읽을 수 있는 매체는 마그네틱, 광학, 또는 디스켓, CD-ROM, 메모리 장치(활성 또는 비활성), 또는 유사한 저장 메커니즘을 포함하는 전기 저장 매체를 포함하는 모든 적절한 실재하는, 비일시적인 매체일 수 있다. 기계가 읽을 수 있는 매체는 실행되었을 때 본 실시예에 따른 방법에서 단계들을 프로세서가 수행하도록 하는 명령들의 다양한 집합들, 코드 시퀀스, 구성 정보 또는 그 밖의 데이터를 포함할 수 있다. 당업자는 서술한 이행을 수행하기 위해 필요한 그 밖의 명령들 및 동작들이 기계가 읽을 수 있는 매체 상에 저장될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 기계가 읽을 수 있는 매체 상에 저장된 명령들은 프로세서 또는 그 밖에 처리 장치에 의해 실행될 수 있고, 설명한 작업을 수행하기 위한 회로로와 상호작용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 클램핑 메커니즘에 있어서,
    드라이브와;
    상기 드라이브에 연결된 축과;
    상기 축에 의해 회전하도록 구동되는 편심 허브와;
    상기 편심 허브가 회전할 수 있게 상기 편심 허브를 지지하는 고정 지지 구조와;
    상기 편심 허브의 회전 동작에 따라 실질적 선형으로 구동되고 인접한 고정 지지 구조와의 사이에 대상을 클램프하도록 상기 편심 허브에 연결되는 이동 지지 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 메커니즘.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편심 허브는 대략 180도보다 작은 각도 내에서 축에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 클램핑 메커니즘.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클램핑 메커니즘의 상기 편심 허브는 상기 편심 허브에 축을 연결하는 구동 키에 의해 상기 축에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 클램핑 메커니즘.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클램핑 메커니즘의 상기 이동 지지 구조는 몰드의 제1부를 지지하고, 상기 이동 지지 구조에 인접한 고정 지지 구조는 몰드의 제2부를 지지하는 것을 특징으로 하는 클램핑 메커니즘.
  5. 제1항에 있어서,
    가해지는 압력을 모니터하기 위해 상기 편심 허브에 마련된 로드 셀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 메커니즘.
  6. 클램핑 시스템에 있어서,
    단일 드라이브와;
    상기 드라이브에 연결된 축과;
    상기 축에 의해 회전하도록 구동되는 편심 허브와, 상기 편심 허브가 회전할 수 있게 상기 편심 허브를 지지하는 고정 지지 구조와, 상기 편심 허브의 회전 동작에 따라 실질적 선형으로 구동되도록 상기 편심 허브에 연결되는 이동 지지 구조를 각각 포함하는 복수의 클램핑 메커니즘을 포함하고,
    상기 복수의 클램핑 메커니즘은 플래튼을 지지하고, 복수의 클램핑 메커니즘들은 상기 편심 허브가 생성되었을 때 상기 플래튼과 상기 플래튼에 인접한 고정 구조 사이에서 대상을 클램프하는 것을 특징으로 하는 클램핑 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 클램핑 메커니즘의 편심 허브는 대략 180도보다 작은 각도 내에서 상기 축에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 클램핑 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 편심 허브에 축을 연결하는 구동 키에 의해 상기 축에 의해 구동되는 상기 클램핑 메커니즘의 상기 편심 허브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    몰드의 제1부를 지지하고, 상기 이동 지지 구조에 인접한 고정 지지 구조는 몰드의 제2부를 지지하는 상기 클램핑 메커니즘의 상기 이동 지지 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    가해지는 압력을 모니터하기 위해 상기 편심 허브에 마련된 로드 셀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 시스템.
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