KR20200029376A - 툴링 베이스 - Google Patents

Abstract

단순화된 부품수의 형태로 현재의 설계에 비해 향상되고, 부품의 제조가 더 용이하며, 공압식으로, 다른 컴퓨터 제어 수단에 의해, 뿐만 아니라 수동적으로 툴링 베이스를 클램핑하고 해방시키도록 작동될 수 있는 툴링 베이스가 설명된다. 툴링 베이스는 임의의 다양한 툴링 고정구를 베이스에 대해 위치시키고 유지시키는 정렬 스터드 상의 리세스 안으로 클리트를 가압하도록 스프링 로딩되는 클램핑 고정구를 사용한다.

Description

툴링 베이스

관련 출원에 대한 교차 참조

해당 사항 없음.

연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술

해당 사항 없음.

본 발명은 작업물을 기계가공을 위해 작업 표면에 유지시키는 다양한 툴링 고정구를 부착하기 위해 사용되는 공압식 작동 툴링 베이스(tooling base)에 관한 것이다. 베이스는 정합 정밀도를 유지하면서 고정구 및 작업물이 로봇식으로 제거되고 재부착될 수 있게 한다.

툴링 고정구는 5축 기계가공과 같은 복잡한 기계가공 동안 작업물을 유지하기 위해 사용된다. 고정구 시스템은 작업물이 안전하고 정확하게 유지되는 것을 요구하며 기계 공구 내지 작업물의 모든 파셋(facet)에 대한 접근을 제공한다. 바람직하게는, 원재료를 준비하고 원재료를 부품을 생성하도록 기계에 제공하기 위해 고정구에 용이하고 제거가능하게 장착할 수 있다. 흔히 툴링 고정구는 밀링 기계의 베드 또는 작업 표면에 직접 장착된다. 그러나, 많은 경우에 부품이 하나의 기계로부터 제거되고, 다른 곳에서 작업 또는 가공되며, 제1 기계로 복귀되는 것을 필요로 하는 다양한 기계에서 부품을 가공하는 것이 필요하다. 재설치시에 툴링 고정구 내지 기계에 대한 부품의 정합은 매우 엄격한 공차로 유지되는 것이 중요하다. 이 문제에 대한 해결책은 툴링 베이스이다. 이것은 밀링 또는 다른 기계가공 장치에 부착되고 해당 장치에 정확하게 정합되는 시스템이다. 그리고 바이스 또는 다른 고정구는 역시 툴링 베이스에 대해 정확하게 정합되는 상태에서 툴링 베이스에 부착되며 따라서 기계가공 장치에 부착된다. 툴링 베이스는 정밀한 정합을 유지하면서 툴링 고정구를 분리 및 재부착하기 위한 수단을 제공한다. 미국 특허 8708323 및 미국 특허 출원 20040256780에 기재된 것과 같은 툴링 베이스가 공지되어 있다. 그러나, 공지된 툴링 베이스, 특히 툴링 고정구를 베이스에 대해 클램핑하고 해방하기 위해 사용되는 기구의 내부 설계는 복잡하고 제조하기가 어렵다. 일부 경우에, 기계가공, 열처리, 및 열처리 동안의 치수 변화를 보상하기 위한 열처리 후의 추가적인 기계가공을 필요로 하는 정밀한 부품이 설계된다. 다른 경우에, 기구는 정밀한 정합을 보장하기 위해 함께 맞춰지는 다중 표면을 필요로 하는 많은 수의 정밀한 부품으로 구성된다.

일부 경우에, 자동적으로 작동될 수 있는 툴링 베이스에 대한 필요가 있다. 다양한 수단에 의해 공급되는 전력을 사용하여 작동될 수 있는 내부 클램프 및 해방 기구에 대한 필요가 있다. 압축 공기를 포함하며 따라서 공압식으로 작동되고 그리고 다른 비압축성 유체를 포함하며 유압식으로, 전기기계적 기구에 의해 및/또는 수동적으로 동작되는 비제한적 목록의 수단 중 임의의 것에 의해 작동될 수 있는 툴링 베이스에 대한 필요가 있다. 제조가 용이하고, 부품 수가 적고, 그러면서도 툴링 베이스에 대한 툴링 고정구의 그리고 기계에 대한 툴링 베이스의 정밀한 정합을 유지하며, 자동화를 이용한 툴링 고정구의 제거 및 재부착을 가능하게 하는 툴링 베이스에 있어서의 향상된 설계에 대한 필요가 있다. 복수의 타입 및 수의 툴링 고정구를 정밀하게 위치시키도록 용이하게 적응될 수 있는 툴링 고정구에 대한 필요가 있다.

종래 기술의 설계에 있어서의 결함을 해결하는 툴링 베이스에 대한 향상된 설계가 설명된다.

특징부는 모든 도면에서 동등하게 번호가 매겨진다.
도 1은 툴링 고정구가 툴링 베이스에 부착될 때의 툴링 고정구를 도시하는 상부 사시도이다.
도 2는 도 1의 툴링 베이스의 내부 요소를 나타내는 도면이다.
도 3은 복수의 툴링 고정구를 수용하는 툴링 베이스를 나타낸다.
도 4a는 발명된 툴링 베이스의 부품의 추가적인 상세를 나타낸다.
도 4b는 베이스를 위한 연질의 재료의 사용을 수용하도록 변형된 도 4a의 툴링 베이스를 나타낸다.
도 5는 도 4a 및 도 4b의 툴링 베이스의 내부 구성요소의 제1 실시예의 상세를 도시한다.
도 6은 툴링 베이스의 내부 구성요소의 제2 실시예의 상세를 나타낸다.
도 7은 내부 구성요소의 제3 실시예를 사용하는 툴링 베이스를 나타낸다.
도 8은 도 7의 툴링 베이스의 내부 구성요소를 나타낸다.
도 9는 자동화된 작동을 위해 설계된 툴링 베이스의 실시예를 나타낸다.
도 10은 도 9의 툴링 베이스의 저면도를 나타낸다.
도 11은 자동적으로 작동될 수 있는 툴링 베이스의 내부 구성요소의 분해도를 나타낸다.
도 12 내지 도 15는 자동적으로 작동될 수 있는 툴링 베이스를 위한 클램핑 및 해방 기구의 다양한 모습을 나타낸다.
도 16은 공압식 작동 툴링 베이스를 위한 구성요소의 분해도를 나타낸다.
도 17은 도 16의 툴링 베이스의 내부 공압식 액추에이터의 추가적인 상세를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 툴링 고정구가 도시된다. 툴링 베이스(101)는 정밀한 정합을 필요로 하는 밀링 또는 다른 가공 기계의 작업 표면(107)에 부착되는 베이스 플랫폼(102)을 포함한다. 부착은 본 기술분야에 공지된 바와 같은 정렬 핀 및 볼트 구멍(108)의 사용을 통해 이루어진다. 베이스는 정렬 스터드(105)가 삽입되는 복수의 정합 구멍(103)을 더 포함한다. 정렬 스터드(105)를 툴링 구멍(103)에 클램핑하여 툴링 고정구(106)를 베이스에 정합시키기 위해 내부 클램프를 동작시키는 스크류 소켓(104)이 회전된다. 베이스(102)는 본 기술분야에 공지된 바와 같은 툴링 핀(도시되지 않음) 및 볼트(도시되지 않음)를 이용한 밀링 또는 다른 가공 기계에 정합된다. 툴링 고정구(106)는 스크류 소켓(104)을 작동시켜 툴링 베이스로부터 들어올림으로써 제거될 수 있다. 툴링 베이스는 가공 기계에 클램핑되고 정합된 상태로 유지된다. 고정구는 베이스에 재삽입될 수 있고, 스크류를 작동시키면 정렬 스터드(105)를 통해 툴링 베이스에 클램핑되고 베이스에 대한 정합이 재개된다. 따라서 툴링 고정구는 툴링 베이스에 대해 반복적으로 부착되고 제거될 수 있고 재부착할 때마다 정합이 유지된다. 바이스로 도시되어 있지만, 툴링 고정구는 정렬 스터드(105)를 사용하는 임의의 종류 또는 구성의 유지 장치일 수 있다.

도 2는 도 1의 툴링 베이스의 내부 구성요소를 나타낸다. 공통 번호는 동일한 부품을 나타낸다. 베이스(101)는 나사산형 샤프트(202)에 의해 상호연결되는 한 쌍의 클램핑 고정구(201, 203)를 포함한다. 샤프트는 스크류 소켓을 회전시키는 것에 의해 스크류 소켓(104)의 작동 시에 클램핑 고정구가 양쪽이 별개로(205) 또는 함께 동시에 이동하도록 양 단부에서 오른손형 및 왼손형 나사산부로 나사산형성되어 있다. 클램핑 고정구(201, 203)는, 정렬 스터드 상의 오목부(206)에 결합되는 각 단부에 테이퍼진 영역(204)을 포함하며, 정렬 스터드에 대해 완전히 죄어질 때 정렬 스터드가 툴링 구멍(103, 도 1)의 내벽에 대해 클램핑되게 하고 툴링 고정구를 베이스에 정합시킨다. 본 실시예에서, 단일 스크류 소켓을 동작시키는 것은 4개의 정렬 스터드 모두의 동시 클램핑을 유발한다는 것에 유의한다. 클램핑 고정구(201, 203) 및 상호연결 나사산형 샤프트(202)는 베이스 내부의 영역 내에서 느슨하고 툴링 베이스의 내부 내의 정지부(이하에서 상세히 도시됨)에 의해 결정되는 소정 정도의 유격을 갖는다. 툴링 베이스, 툴링 고정구 및 기계의 정밀한 정합은 툴링 구멍(103)의 내벽과의 정렬 스터드의 접촉을 통해 이루어진다. 클램핑 기구에서의 제한된 정도의 유격은 툴링 고정구의 툴링 베이스에 대한 그리고 따라서 베이스가 부착되는 기계에 대한 정합의 정밀도 및 정확도를 유지하면서 정확도 및 정밀도에 대한 감소된 요건 및 더 적은 이동 부품을 필요로 하는 기계를 가져온다.

도 3은 복수의 툴링 고정구(303)를 부착하기 위한 위치를 포함하는 툴링 베이스(301)를 나타낸다. 툴링 고정구는 모두 동일할 필요는 없다. 툴링 고정구는 스크류 소켓(302)이 작동될 때 내부 클램핑 고정구(보이지 않음)에 의해 결합되는 오목부(306)를 포함하는 정렬 스터드(304)가 부착되는 툴링 구멍(보이지 않음)을 각각 포함한다. 따라서, 툴링 고정구(303) 각각은 툴링 베이스(302)에 대해 독립적으로 클램핑되고 제거될 수 있다. 툴링 베이스는 다양한 구성(도 1 및 도 3을 비교)을 포함할 수 있고 다양한 구성을 갖기도 하는 복수의 툴링 고정구를 유지할 수 있다.

도 4a는 공통의 발명된 기구를 갖는 툴링 베이스의 또 다른 구성을 도시한다. 툴링 베이스(401)는 툴링 베이스를 밀링 기계 또는 다른 가공 장치의 작업 표면에 클램핑하기 위해 사용되는 툴링 핀(도시되지 않음) 및 볼트 구멍(402)을 포함한다. 다른 실시예에서, 복수의 베이스가 적층될 수 있다는 것에 유의한다. 도 4의 베이스는 도 3의 베이스(301)에 부착된 여러 개의 고정구(303) 중 하나 일 수 있다. 툴링 베이스(401)는 슬롯(412) 내에 끼워지는 클램핑 고정구(405, 406)를 더 포함하며, 고정구는 슬롯 내에서 서로를 향해 그리고 서로 멀어지지도록 이동가능하다. 고정구는 나사산형 샤프트(403)에 끼워지는 나사산형 구멍(411)을 각각 포함한다. 나사산형 샤프트를 회전시키는 것은 클램핑 고정구가 서로를 향해 또는 서로 멀어지도록 이동하게 한다. 서로를 향해 이동할 때, 고정구는 정렬 스터드(도시되지 않음)를 툴링 구멍(407) 내에 클램핑시키고 이에 의해 정렬 스터드에 부착된 고정구를 툴링 베이스에 정렬시킨다. 본 실시예에서 클램핑 고정구는 핀(410)이 끼워지는 슬롯(404)을 각각 더 포함한다. 핀 및 슬롯은 정지부로서 작용한다. 나사산형 샤프트(403)에 부착된 고정구는 슬롯(404)의 길이인 거리에 걸쳐 샤프트에 평행한 방향으로 슬롯(412) 내에서 자유롭게 이동한다. 샤프트가 제1 방향으로 회전함에 따라 고정구는 나사산형 구멍(411)에서의 나사산형 샤프트(403)의 회전에 의해 서로를 향해 당겨진다. 각각의 고정구의 테이퍼진 단부(408, 409)(하나의 고정구만의 단부가 표시되어 있음)는 오목부(예를 들어 306 참조, 도 3)에 결합되고 정렬 스터드를 툴링 구멍(407)의 벽에 대해 클램핑하며 이에 의해 고정구(도시되지 않음)를 베이스에 정렬시킨다. 제1 방향의 회전에 반대인 제2 방향에서의 나사산형 샤프트의 회전은 정렬 고정구가 따로 이동하게 하여 정렬 스터드를 툴링 베이스로부터 해방시킨다. 일 실시예에서, 툴링 베이스는 스틸로 만들어진다. 도 4b에 도시된 다른 실시예에서, 툴링 베이스는 비교적 연질 재료로 만들어지고 툴링 구멍은 비교적 경질 부싱(413)으로 라이닝된다. 더 연질의 재료의 비제한적 예는 알루미늄, 철, 사출 성형 플라스틱, 강화 플라스틱 및 충전 플라스틱을 포함한다. 부싱을 위해 사용되는 더 경질의 재료의 비제한적 예는 스틸, 티타늄, 세라믹, 및 베이스를 위해 사용되는 것보다 높은 경도 등급을 갖는 충전 또는 강화 재료를 포함한다.

도 4의 툴링 베이스의 내부 구성요소의 상세가 도 5에 도시되어 있다. 툴링 베이스는 나사산형 샤프트(501)에 의해 상호연결되는 한 쌍의 클램핑 고정구(503)를 포함한다. 오른손형 및 왼손형 나사산부(502)는 제1 방향에서의 샤프트의 회전이 클램핑 고정구를 서로를 향해 이동하게 하고 제2 방향에서의 샤프트의 회전이 클램핑 고정구를 서로로부터 멀어지게 이동하게 하도록 나사산형 구멍(504) 안으로 끼워진다. 본 실시예에서, 클램핑 고정구 각각은 정렬 스터드(도시되지 않음) 상의 오목부에 결합되어 정렬 스터드를 툴링 베이스에 정렬 및 클램핑시키는 테이퍼진 단부(507)를 포함한다. 본 실시예에서, 정지부는 각각의 클램핑 고정구 안으로 통합된다. 정지부는 클램핑 고정구의 표면 안으로 밀링된 슬롯(505) 및 슬릿 내에 끼워지고 클램핑 고정구의 이동을 슬롯의 길이로 제한하는 스터드(506)를 포함한다. 도면은 나사산형 샤프트(501) 상에 통합되는 리지(ridge)(508)를 더 도시한다. 리지는 다른 실시예에서는 정지부로서 사용되고 도시된 실시예에서는 필요하지 않다.

도 6은 툴링 베이스의 내부 구성요소의 제2 실시예를 도시한다. 구성요소는 나사산형 구멍(602)을 통해 나사산형 샤프트(601)에 끼워지는 클램핑 고정구(607)를 포함한다. 샤프트(603, 605) 상의 나사산부는 샤프트의 회전이 클램핑 고정구를 서로를 향해 그리고 서로 멀어지게 이동시키도록 왼손형 및 오른손형 나사산부를 포함한다. 본 실시예에서, 클램핑 고정구의 각각의 단부(609)는 샤프트가 클램핑 고정구를 서로를 향하게 하도록 회전될 때 정렬 스터드(610) 상의 오목부에 결합되어 정렬 스터드를 제자리에 클램핑하도록 테이퍼진다. 툴링 베이스는 정지부를 더 포함한다. 정지부는 샤프트에 통합되는 한 쌍의 리지(604) 및 리지 사이에 끼워져서 정렬 고정구 및 샤프트의 조합된 조립체의 이동을 리지(604) 사이의 영역의 폭으로 규제하는 원통형 기둥(608)을 포함한다. 본 실시예 및 이전의 실시예에서 나사산형 샤프트(601)의 회전에 의한 정렬 고정구의 이동은 4개의 정렬 스터드(610)의 동시 클램핑 및 해방을 유발한다는 것에 유의한다.

툴링 베이스의 제3 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 툴링 베이스(701)는 본 기술분야에 공지된 바와 같은 밀링 또는 다른 가공 기계에 정합되고 클램핑되는 베이스를 포함하며, 베이스는 정렬 스터드(703)가 끼워지는 툴링 구멍(702)을 포함한다. 본 실시예는 회전될 때 클램핑 고정구(도 8에 가장 잘 도시됨)가 정렬 스터드에 결합되게 하고 스터드를 베이스의 툴링 구멍(702)에서 제자리에 클램핑하게 하는 적어도 하나의 나사산형 샤프트(본 예에서는 2개가 도시되어 있음)를 포함한다. 툴링 베이스는 툴링 베이스(701) 안으로 나사체결되고 나사산형 로드(들)(704) 상의 한 쌍의 리지 내로 연장되고 그 내부에 끼워지는 적어도 하나의 기둥(705)을 포함하는 정지부를 더 포함한다.

도 8은 도 7의 툴링 베이스의 내부 구성요소의 상세를 도시한다. 툴링 베이스는 나사산형 영역(803)을 포함하는 적어도 하나의 나사산형 샤프트(801, 802)(여기서는 2개가 도시됨)를 포함한다. 클램핑 고정구(804)는 나사산형 구멍(표시되지 않음)을 포함하며 샤프트의 각각의 단부에 나사체결된다. 나사산형 샤프트의 오른손형 및 왼손형 나사산부 및 클램핑 고정구는 샤프트가 제1 방향으로 회전할 때 서로를 향해 그리고 샤프트가 반대의 제2 방향으로 회전할 때 서로로부터 멀어지게 이동하는 샤프트 상의 정렬 고정구를 만들어 낸다. 클램핑 고정구는 베이스의 툴링 구멍에 위치되는 정렬 스터드(이전 도면에 도시됨) 상의 오목부와 상호작용하는 적어도 하나의 테이퍼진 영역(805)을 포함하며, 그래서 샤프트가 회전하여 클램핑 고정구가 정렬 스터드를 향해 이동하여 거기에 견고하게 접촉할 때 스터드는 툴링 구멍 내에서 제자리에 잠김으로써 정렬 스터드에 부착된 툴링 고정구를 툴링 베이스에 대해 정밀하게 위치시킨다. 툴링 베이스는 나사산형 로드 및 부착된 클램핑 고정구의 움직임을 제한하는 정지부를 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 정지부는, 나사산형 샤프트의 축선에 평행한 방향에서의 나사산형 샤프트의 이동이 리지 사이의 공간의 폭으로 제한되도록, 나사산형 샤프트(801, 802) 각각에 위치되는 한 쌍의 리지(807) 및 툴링 베이스 상의 구멍을 통해 끼워지고 나사산형 샤프트 상의 리지 사이에 끼워지는 기둥(806)을 포함한다. 정지부는 나사산형 샤프트의 이동을 나사산형 샤프트 상의 리지 사이의 공간의 폭에 의해 결정되는 거리인 미리선택된 거리로 제한한다. 도면에 도시된 바람직한 실시예에서, 리지(807)는 나사산형 샤프트 상의 원주방향 리지이다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 리지는 기둥(806)과 접촉하는 영역에만 위치된다. 다른 실시예에서, 이전에 도시된 것과 유사하게, 정지부는 나사산형 샤프트의 축선에 평행한 방향에서의 클램핑 고정구의 이동이 슬롯의 길이로 제한되도록 클램핑 고정구(804)의 표면 안으로 커팅되는 슬롯(808) 및 툴링 베이스를 통해 부착되고 슬롯 안으로 끼워지는 핀(809)을 포함한다. 클램핑 고정구의 수는 용례에 따라 달라질 수 있다. 도시된 실시예에서, 2개의 나사산형 샤프트 및 4개의 클램핑 고정구가 존재한다. 나사산형 샤프트는 독립적으로 동작한다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 단일 나사산형 샤프트 및 나사산형 샤프트의 제1 단부에 끼워지는 단일 클램핑 고정구가 존재한다. 다른 실시예에서, 단일 나사산형 샤프트 및 나사산형 샤프트의 각 단부에 각각 나사체결되는 2개의 클램핑 고정구가 존재한다. 이전에 도시된 실시예에서, 단일 나사산형 샤프트는 각각이 2개의 정렬 스터드를 클램핑하도록 2개의 클램핑 고정구를 동작시키기 위해 사용된다. 일반적으로, 정지부를 포함하는 적어도 하나의 나사산형 샤프트 및 나사산형 샤프트의 회전 시에 적어도 하나의 정렬 스터드를 제자리에 클램핑하는 적어도 하나의 클램핑 고정구가 존재한다. 해방될 때 정렬 스터드(들)와 계합되지 않는 클램핑 고정구(들) 및 나사산형 샤프트는 정지부의 간극 또는 슬롯에 의해 규정되는 양만큼 베이스에 대해 이동할 수 있다. 시스템에서의 이러한 유격은 툴링 고정구의 툴링 베이스에 대한 정합의 정밀도 및 정확도를 유지하면서 제조하기에 용이한 간단한 클램핑 기구를 가능하게 한다. 상당히 더 많은 부품 또는 샤프트 및 클램핑 기구를 사용하는 클램핑 시스템을 사용하는 종래 기술의 시스템은 견고하게 고정되며 따라서 클램핑 기구의 제조에서 더 큰 정밀도 및 추가적인 단계 및 비용을 필요로 한다.

도 9에 도시된 다른 실시예에서, 툴링 베이스(901)는 수동적으로 또는 자동적으로 동작될 수 있는 툴링 베이스를 가능하게 하는 도 9 내지 도 17에 기재된 구성요소를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 툴링 베이스는 이후의 도면에 도시되는 클램핑 고정구를 통해 베이스에 클램핑되는 정렬 스터드(105)를 사용하여 툴링 고정구(106)를 베이스(901)에 해방가능하게 유지시키는 내부 클램핑 기구를 활성화시키기 위해서 압축 공기를 사용하여 공압식으로 작동될 수 있다. 클램핑 고정구는 툴링 고정구를 베이스(901)에 유지하기 위해 정렬 스터드(105) 상의 오목부(206)에 결합된다. 도면에 도시된 바와 같은 베이스(901)는 툴링 고정구(106)가 부착될 수 있는 상부 표면(902), 저부 표면(903), 및 3개만이 표시된 복수의 수직 측면(904, 905, 906)을 갖는 직사각형 박스 형상을 갖는다. 상부 표면은 핀(105)이 삽입되는 구멍(907) 및 툴링 베이스(901)를 기계가공 베드(도시되지 않음)에 볼트조임하거나 달리 고정하기 위한 구멍(913)을 포함한다. 일 실시예에서, 상부 표면(902)은 압축 가스를 상부 표면(902)에 걸쳐 취출하고 이에 의해 상부 표면(902)의 파편을 세척하는 압축 가스 공급부에 연결되는 오리피스(912)를 포함한다. 툴링 베이스(901)의 대향 측면에 위치되는 측면(904, 905)은 툴링 베이스(901)에 고정되는, 여기서는 직사각형으로서 도시된 제거가능한 패널 섹션(909)을 포함한다. 도시된 예에서, 스크류(910)는 패널(909)을 베이스에 고정하기 위해 사용된다. 단부(904)는 툴링 베이스 내의 클램핑 기구(이후 도면에 도시됨)를 활성화시키기 위해서 동력을 공급하는 포트(911)를 더 포함한다. 바람직한 실시예에서, 포트(911)는 압축 공기를 클램핑 기구 및 오리피스(912)의 양자 모두에 공급하는 것을 포함하여 압축 공기 형태의 동력을 툴링 베이스에 공급하기 위해 사용된다. 다른 실시예에서, 포트(911)는 전기기계적 액추에이터를 포함하는 베이스에 전력을 공급한다. 도시된 바와 같이, 베이스(901)는 베이스의 제1 수직면(904) 상에 포트를 포함하지만, 포트는 베이스(901)의 대향 표면(905) 또는 인접 표면(906) 또는 상부 표면(902) 및 저부 표면(903) 같은 베이스(901)의 표면 중 임의의 것에도 위치될 수 있다. 베이스(901)의 대안적인 모습이 도 10에 도시되어 있다. 이는 베이스에 클램핑되는 패널(1001)을 포함하며 공압식으로 동작하는 베이스의 경우에는 베이스에 대한 기밀 시일을 형성하는 베이스의 저부 표면(903)을 도시한다. 자동화된 동작을 위해 베이스에 공급되는 압축 공기는 전형적으로 본 기술분야에 공지된 바와 같이 컴퓨터 작동식 밸브에 의해 공급된다. 상기 버전은 또한 클램프 및 해방 기구를 작동시키기 위해 베이스에 동력을 공급하는 포트(1003)가 베이스 패널(1001)에 위치되는 실시예를 도시한다. 도 10에 도시된 추가적인 특징은 패널(909)을 베이스(901)의 측면(905)에 고정하는 스크류(910)를 포함한다. 베이스는 클램핑 기구를 위한 스프링력을 조정하기 위해 사용되는 조정 스크류(1002)를 더 포함한다. 면(905) 상의 패널(909)은 면(905)에 대향하는 수직면(904)(도 9 참조) 상에 본질적으로 동일한 대응물을 갖는다는 것에 유의한다.

도 9 및 도 10의 베이스의 내부 구성요소가 도 11에 도시되어 있다. 동일한 번호의 구성요소는 모든 도면에서 동일하다. 베이스의 내부 구성요소는 베이스(901) 아래에 도시되어 있으며 스케일링(scale)되어 있지 않다. 내부 구성요소는 테이퍼진 캠(1104)을 수직 방향(1105)으로 상하로 이동시키는 액추에이터(1101)를 포함한다. 상향으로 이동될 때, 테이퍼진 캠(1104)은 한 쌍의 클램핑 고정구(1102)(2개 중 하나만이 표시됨) 상의 접촉 표면(1103)에 결합되고, 테이퍼진 캠이 상향 및 하향으로 이동함에 따라 캠 상의 테이퍼진 표면의 결합은 고정구가 수평 방향(1107)에서 각각 외향 및 내향으로 이동하게 하여, 클램핑 고정구(1102) 상의 테이퍼진 클리트(1106)가 각각 정렬 스터드(105) 상의 오목부(206)에 결합해제 및 결합되고 툴링 고정구(106)가 베이스(901)에 잠금해제 및 잠금되게 한다. 테이퍼진 캠(1104)은 클램핑 고정구의 접촉 표면(1103)에 결합되는 적어도 하나의 테이퍼진 표면을 갖는다. 도시된 예는 캠 상의 2개의 테이퍼진 표면(1207)을 포함한다. 클램핑 고정구(1102)는 디폴트 위치가 캠(1104)을 향해 내향으로 가압되어 클리트(1106)를 정렬 스터드(105)에 대해 잠겨지게 하여 툴링 고정구(106)를 툴링 베이스(901)에 유지하도록 스프링 로딩된다. 액추에이터(1101)의 상향 위치로의 이동 및 이에 의한 캠(1104)의 상승 및 클램핑 고정구의 캠으로부터 멀어지는 방향의 외향으로의 가압은 클리트(1106)가 정렬 스터드(105)에 대해 결합해제되게 하고 툴링 고정구(1096)를 베이스(901)로부터 해방시킨다.

액추에이터(1101)는 공압 실린더, 스크류, 전기기계적 액추에이터, 및 샤프트가 비틀리거나 수평으로 미끄러질 때 캠(1104)에 결합하여 캠을 상승시키는 샤프트 상의 캠으로부터 선택되는 임의의 것이다.

일 실시예에서, 샤프트는 상기 도 5 내지 도 9에서 설명된 바와 같은 이중 나사산형 스크류이다. 샤프트는 베이스를 넘어 자동적으로 작동되거나 연장될 수 있으며 수동적으로 작동될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 액추에이터는 도 16 및 도 17에 도시되어 있는 바와 같다.

클램핑 고정구(1102) 및 캠(1104)과의 그 상호작용의 상세가 도 12 내지 도 15에 도시되어 있다. 도 12를 참조하면, 캠(1104)은 샤프트(1202)가 관통 연장되는 중앙 개구(1201)를 갖는 테이퍼진 실린더이다. 캠(1104)은 액추에이터(1101)에 의해 결합될 때 샤프트(1202) 상에서 활주함으로써 상하로 이동한다. 바람직한 실시예에서, 샤프트는 중공형이며, 포트(1203) 및 회전될 때 샤프트(1202)의 저부(1205)에 도입되고 포트(1203)로부터 배출되는 공기의 유동을 조정하는 조정 스크류(1204)를 더 포함한다. 도 16 및 도 17의 공압식 액추에이터의 경우에, 조정 스크류의 회전은 또한 피스톤 액추에이터의 위 및 아래의 차등적 압력을 조정한다. 액추에이터가 상향(1208)으로 이동하면 캠(1104) 상의 표면(1207)은 클램핑 고정구(1102) 상의 표면(1103)에 결합되며 클램핑 고정구가 외향(1206) 방향으로 이동하게 한다. 바람직한 실시예에서, 표면(1103)은 롤러 베어링 표면이며 따라서 표면(1207 및 1103)의 미끄럼 마찰 및 마모를 효과적으로 감소 또는 제거한다. 캠(1104)은 실린더의 저부(1210)에서보다 실린더의 상부(1209)에서 더 작은 직경을 갖는 테이퍼진 실린더이다. 캠(1104)은 클램핑 고정구(1102)의 표면(1103)에 결합되는 적어도 하나의 테이퍼진 표면(1207)을 더 포함한다. 도시된 예에서는, 2개의 클램핑 고정구와 결합되는 캠 상의 2개의 테이퍼진 표면(1207)이 존재한다. 다른 실시예에서, 베이스(901)는 단일 클램핑 고정구(1102) 또는 복수의 클램핑 고정구를 포함할 수 있다. 표면(1207)은 도시된 실시예에서는 표면(1207)의 평면에 수직인 방향(1206)으로의 클램핑 고정구(1102)의 이동을 유발하는 평면이다. 다른 실시예에서, 표면(1207)은 클램핑 고정구(1102)의 이동(1206)이 더 복잡해질 수 있도록 굴곡부를 더 포함할 수 있다. 비제한적인 예에서, 표면(1207)은 클램핑 고정구의 이동이 1206에 수직이며 또한 표면(1207)에 평행한(이미지의 평면 밖으로의) 움직임을 포함하도록 경사를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 툴링 베이스는 단일 캠(1104) 및 한 쌍의 클램핑 고정구(1102)를 포함한다. 다른 실시예에서, 단일 클램핑 고정구(1102) 및 단일 캠(1104)이 존재한다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 툴링 베이스(901)는 단일 툴링 베이스(901) 내에 모두 포위되는 복수의 캠(1104)에 단독으로 결합되는 복수의 클램핑 고정구(1102)를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 캠은 단일 액추에이터에 의해 작동된다. 다른 실시예에서, 복수의 캠은 복수의 툴링 고정구(106)가 툴링 베이스에 유지될 수 있고 개별적으로 부착 및 해방될 수 있도록 복수의 액추에이터에 의해 개별적으로 작동된다.

클램핑 고정구(1102)는 캠이 하향(1208에 대향)으로 이동됨에 따라 클램핑 고정구를 내향(1206에 대향)으로 이동시키는 힘을 제공하는 도 13 내지 도 15에 더 명확하게 도시된 스프링에 의해 패널(909)에 대해 스프링 로딩된다. 내향으로의 클램핑 고정구(1102)의 이동은 클리트(1106)가 정렬 스터드(105)에 결합되게 하고 툴링 고정구(106)가 베이스(901)에 클램핑되게 한다.

도 13을 참조하면, 클램핑 고정구(1102)는 클리트(1106)를 포함하는 본체(1301)를 포함한다. 본체(1301)는 적어도 하나의 스프링(1304)(4개가 도시됨)의 압축을 통해 백킹 플레이트(backing plate)(909)에 대해 텐션 상태로 유지되며, 스프링에 대한 텐션은 나사산형 구멍(1303)에 결합되는 스크류(1002)의 회전에 의해 조정된다. 클램핑 고정구(1102)와 플레이트(909) 사이에는 간극(1305)이 존재한다. 클리트(1104)가 상향으로(도 13에서 페이지 밖으로) 이동함에 따라, 표면(1207)은 표면(1103)에 결합되고 클램핑 고정구가 스프링(들)(1304)에 가압되어 스프링(들)을 압축하게 하고 간극(1305)을 폐쇄한다. 스프링은 클리트(1106)가 툴링 핀(105)으로부터 멀어져서 툴링 고정구가 베이스로부터 제거될 수 있도록 간극(1305)의 크기가 조정되게 조정 스크류(1002)를 사용하여 사전-로딩될 수 있다. 동일한 조정은 또한 캠을 상향으로 이동시켜 툴링 고정구를 해방시키는데 요구되는 힘을 변화시킨다. 힘은 특정 액추에이터(1101)에 의해 부여되는 힘에 맞춰진다. 즉, 시스템은 정렬 스터드(105)에 가해지는 클리트(1106)의 클램핑력에 대해 그리고 툴링 고정구(106)를 해방하도록 클림핑 고정구 및 클리트(1106)를 이동시키기 위한 해방력(스프링을 압축하기 위함)에 관하여 조정가능하다.

클램핑 고정구의 추가적인 상세가 도 14의 도면으로부터 보여진다. 플레이트(909)는 스크류(910)의 세트에 의해 툴링 베이스(도시되지 않음)에 대해 유지된다. 스프링(1304) 중 최외측의 것과 동심인 것으로 본 실시예에서 도시된 조정 스크류(1002)는 클램핑 고정구의 본체(1301)를 통과하며 플레이트(1302)에 포함되는 구멍(1303)을 통해 나사체결된다. 또한 플레이트(1302)에는 본 실시예에서는 롤러 베이링인 접촉 표면(1103)을 유지하는 브라켓(1401)이 부착된다. 도 15의 도면은 스프링(1304) 각각이 클램핑 고정구(1301)에 위치된 캐비티(1501) 내에 끼워짐으로써 제 위치에 유지되는 실시예를 도시한다. 스프링 중 하나가 캐비티를 보여주기 위해 제거되어 있다.

액추에이터의 바람직한 실시예가 도 16 및 도 17에 도시되어 있다. 이미 논의된 부분은 일관되게 번호가 매겨져 있다. 공압 액추에이터는 캐비티(1701) 내에 끼워지는 피스톤(1601)을 포함한다. 피스톤(1601)은 샤프트(1202) 상에 놓인다. 상부 표면(1603)과 저부 표면(1604) 사이에 압축 공기 또는 다른 유체에 의해 제공되는 차등적 압력이 존재하고, 저부 표면에 대한 압력이 지정된 여유만큼 상부 표면에 대한 압력을 초과하는 경우, 피스톤은 샤프트 상에서 상향으로 이동하고 캠(1104)을 상향으로 민다. 압력 차가 마찰력 및 스프링(1304)에 의해 공급되는 스프링력을 극복하기에 충분한 경우, 캠은 표면(1103)에 접촉하는 표면(1207)을 통해 클램핑 고정구에 결합되고 클램핑 고정구를 이격되도록 가압하여 툴링 고정구(106)를 베이스(901)로부터 해방시킨다. 바람직한 실시예에서, 피스톤(1601)은 실린더(1701)의 벽과 결합되어 시일을 형성하는 외측 에지 상의 홈(1605) 및 홈 내의 o-링(도시되지 않음)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 압축 공기 또는 다른 유체는 실린더(1701)의 벽의 포트(1701)에 의해 공급된다. 베이스가 조립될 때 구멍(1702)은 피스톤의 저부 표면(1604) 아래에 위치된다. 다른 실시예에서, 압축 공기 또는 다른 유체는 툴링 베이스(901)의 저부 플레이트(1001)에 위치되는 포트 피팅(1003)을 통해 공급된다. 베이스(1001)는 샤프트(1202)를 캠(1104) 및 피스톤(1601)의 중심과 정렬 상태로 유지시키는 캐비티(1606)를 더 포함한다. 도시된 실시예에서 샤프트(1202)는 중공형이며 샤프트의 저부에 있으며 조립될 때 피스톤(1601) 아래에 위치되는 포트(1602)를 통해 압축 공기를 안내한다. 샤프트(1202)의 상부의 포트는 툴링 베이스의 상부 표면(902)을 가로지르는 공기의 유동을 유지하기 위해서 샤프트 위로의 그리고 포트(912) 밖으로의 압축 공기 유동을 제어하는 취출 스크류(1204)를 포함한다. 압축 공기 또는 다른 유체의 힘은 유입 압력 및 샤프트를 통해 포트(1602)를 통해 취출되는 공기의 양을 통해 조정된다. 툴링 베이스의 해방을 작동시키기 위한 요구 힘은 수직에 대한 편평한 표면(1207)의 각도에 의해 결정되고 스크류(1002), 스프링(1304)에 대한 텐션, 및 스프링(1304)의 스프링 상수를 통해 조정가능하다.

요약

부품수의 단순화의 형태로 현재의 설계에 비해 개선되고, 부품의 제조가 더 용이하며, 공압에 의해, 다른 컴퓨터 제어 수단에 의해, 그리고 수동적으로 툴링 고정구를 클램핑 및 해방하기 위해 작동될 수 있는 툴링 베이스가 설명된다. 툴링 베이스는 임의의 다양한 툴링 고정구를 베이스에 대해 위치시키고 유지시키는 정렬 스터드 상의 리세스 안으로 클리트를 가압하도록 스프링 로딩되는 클램핑 고정구를 사용한다.

통상의 기술자는 다양한 본 발명의 범위 및 사상 내에서 바람직한 실시예의 다양한 수정 및 변형이 구성될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

그러므로, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에서 본원에 구체적으로 기재되는 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (9)

1. 툴링 고정구를 기계의 작업 표면에 제거가능하게 정렬시키고 부착하기 위한 툴링 베이스이며,
   a) 기계의 작업 표면에 부착되는 베이스 하우징으로서, 베이스 하우징은 상부 표면, 저부 표면 및 복수의 수직 측면과, 내부와, 상부 표면의 툴링 구멍을 갖고, 툴링 구멍에는 적어도 하나의 정렬 스터드가 끼워지고, 적어도 하나의 정렬 스터드 각각은 오목부를 가지며, 정렬 스터드는 툴링 고정구에 부착되는, 베이스 하우징,
   b) 베이스 하우징 내부에 끼워지고 복수의 수직 측면 중 하나에 고정되는 클램핑 고정구로서, 클램핑 고정구는 적어도 하나의 테이퍼진 영역을 포함하고, 적어도 하나의 테이퍼진 영역은 적어도 하나의 정렬 스터드 상의 오목부에 끼워지도록 크기설정되고 형성되고, 오목부에 대해 가압되고 유지될 때 정렬 스터드를 제자리에 잠그고, 클램핑 고정구는 클램핑 고정구에 접촉하는 제1 단부를 갖는 적어도 하나의 스프링을 더 포함하고, 스프링의 제2 단부가 툴링 베이스의 복수의 수직 측면 중 하나에 가압되고, 스프링은 클램핑 고정구의 적어도 하나의 테이퍼진 영역을 적어도 하나의 툴링 스터드 상의 오목부에 가압하고 유지하여 정렬 스터드를 툴링 베이스 내의 제자리에 잠그며, 클램핑 고정구는 가압될 때 스프링을 압축하고 클램핑 고정구 상의 적어도 하나의 테이퍼진 영역을 정렬 스터드 상의 오목부로부터 결합해제하고 정렬 스터드를 툴링 베이스로부터 해방시키는 접촉 표면을 더 포함하는, 클램핑 고정구, 및
   c) 캠이 제1 방향으로 이동될 때 캠 상의 표면이 클램핑 고정구 상의 접촉 표면에 가압되어 스프링을 압축하고 정렬 스터드를 툴링 구멍으로부터 해방시키며, 캠이 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 액추에이터에 의해 이동될 때 캠 상의 표면이 클램핑 고정구 상의 접촉 표면에의 압력을 해방하여 클램핑 고정구의 적어도 하나의 테이퍼진 영역이 정렬 스터드 상의 오목부 안으로 가압되게 하고 이에 의해 정렬 스터드를 툴링 베이스 내의 제자리에 잠그도록 액추에이터에 의해 샤프트를 따라 미끄럼 움직임으로 이동되는 캠을 포함하는, 툴링 베이스.
2. 제1항에 있어서, 클램핑 고정구는 적어도 하나의 스프링의 제1 단부가 끼워지며 이에 의해 스프링의 제1 단부의 클램핑 고정구와의 정렬을 유지시키는 캐비티를 더 포함하는, 툴링 베이스.
3. 제1항에 있어서, 액추에이터는 공압식 액추에이터인, 툴링 베이스.
4. 제1항에 있어서, 액추에이터는 전기기계적 액추에이터인, 툴링 베이스.
5. 제1항에 있어서, 액추에이터는, 샤프트가 제1 방향으로 회전될 때 오프셋 캠이 캠을 상승시키고 이에 의해 정렬 스터드를 툴링 베이스로부터 해방시키며, 샤프트가 제2 방향으로 회전될 때 오프셋 캠이 캠을 하강시키고 이에 의해 정렬 스터드를 툴링 베이스 내의 제자리에 클램핑하도록 샤프트에 부착되는 오프셋 캠인, 툴링 베이스.
6. 제3항에 있어서, 공압식 액추에이터는,
   a) 피스톤으로서, 피스톤은 상부 표면, 저부 표면, 원주방향 에지, 및 상부 표면을 저부 표면에 연결하는 중심 위치된 구멍을 갖는 원형 디스크를 포함하는, 피스톤을 포함하고,
   b) 피스톤은 툴링 베이스의 실린더 내에 위치되고, 실린더는 원통형 벽을 가지며, 피스톤의 원주방향 에지는 실린더 벽과 함께 시일을 형성하며,
   c) 피스톤의 위 및 아래에서 실린더 내에 유지되는 유체로서, 유체는, 피스톤의 저부에 대한 유체의 압력이 피스톤의 상부에 대한 압력보다 클 때 피스톤이 저부로부터 상부로의 방향으로 이동하고 이에 의해 캠에 접촉하여 캠을 제1 방향으로 이동시켜 액추에이터를 이동시키고 그래서 정렬 스터드가 툴링 베이스로부터 해방되며, 피스톤의 상부에 대한 유체의 압력이 피스톤의 저부에 대한 압력보다 클 때 피스톤은 제2 방향으로 이동하여 액추에이터를 이동시키고 그래서 정렬 스터드가 툴링 베이스 내의 제자리에 클램핑되도록 피스톤의 양 측에 대한 내부 압력을 갖는 유체를 포함하는, 툴링 베이스.
7. 제6항에 있어서, 유체는 공기인, 툴링 베이스.
8. 제6항에 있어서, 유체는 유압 유체인, 툴링 베이스.
9. 제6항에 있어서, 피스톤은 피스톤의 원주방향 에지에 위치되는 홈 및 홈 내에 끼워지는 o-링을 더 포함하고, o-링은 피스톤의 원주방향 에지와 실린더의 벽 사이에 시일을 제공하는, 툴링 베이스.

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