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KR20210131304A - 작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리를 갖는 제동 및/또는 클램핑 장치 - Google Patents

작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리를 갖는 제동 및/또는 클램핑 장치 Download PDF

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KR20210131304A
KR20210131304A KR1020217020109A KR20217020109A KR20210131304A KR 20210131304 A KR20210131304 A KR 20210131304A KR 1020217020109 A KR1020217020109 A KR 1020217020109A KR 20217020109 A KR20217020109 A KR 20217020109A KR 20210131304 A KR20210131304 A KR 20210131304A
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shaft coupling
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마르틴 짐머
군터 짐머
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마르틴 짐머
군터 짐머
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Abstract

본 발명은, 작동 어셈블리(10) 및 샤프트 커플링 어셈블리(80)를 갖는, 베이스 바디에 대하여 가이드 되는 샤프트용 제동 및/또는 클램핑 장치에 관한 것이다. 이 경우, 작동 어셈블리는, 일부 영역에서 탄력적으로 구부러질 수 있는 2개의 벤딩 플레이트(15, 16)를 갖는 스플릿 하우징(11)을 구비한다. 벤딩 플레이트는 각각 마찰 표면(31, 32)을 갖는 그리퍼 조(23, 24)를 구비한다. 벤딩 플레이트들 사이에는 압력 매체로 채워질 수 있는 밀봉된 압력 챔버(37)가 놓여 있다. 클램핑 구역들 사이로는, 제동되었거나 클램핑된 샤프트에 대한 링크를 만드는 샤프트 커플링 어셈블리의 부분들이 돌출된다. 압력 챔버 내에서 압력이 해제되면, 작동 어셈블리의 마찰 표면이 제동 및/또는 클램핑 힘을 제공하면서 샤프트 커플링 어셈블리의 마찰 표면에 인가될 수 있다.

Description

작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리를 갖는 제동 및/또는 클램핑 장치
본 발명은, 작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리를 갖는, 베이스 바디에 대하여 가이드되는 샤프트용 제동 및/또는 클램핑 장치에 관한 것이다.
DE 10 2016 009 581 B3호는, 작동 어셈블리 및 샤프트 커플링 어셈블리를 갖는 제동 및/또는 클램핑 장치를 기술하고 있다. 이 장치는 하나의 스플릿 하우징으로 일체로 연결되어 구부릴 수 있는 2개의 벤딩 플레이트를 구비하며, 이들 벤딩 플레이트 사이에는 갭 형태의 압력 챔버가 배열되어 있다. 벤딩 플레이트는 외부로부터 브레이크 디스크를 둘러싼다. 이때, 압력 챔버 내에서 압력이 해제되는 경우에는, 벤딩 플레이트가 브레이크 디스크에 축 방향으로 놓인다.
본 발명에는, 직경이 큰 경우에도 전체 폭이 작고 소수의 부품으로 구성되며 또한 조정 가능하고 간단하며 안전한 그리고 유지 보수 없이 기능을 하는, 상기와 같은 유형의 제동 및/또는 클램핑 장치를 개발하는 문제 설정이 토대가 된다.
상기 문제 설정은 주 청구항의 특징부들에 의해서 해결된다. 이 경우, 작동 어셈블리는 스플릿 하우징을 구비하며, 이 스플릿 하우징은 스플릿 챔버를 통해 이격된 2개의 벤딩 플레이트를 갖고 일부 영역에서 탄력적으로 구부러질 수 있는 벤딩 구역 및 장착 구역을 갖는다. 벤딩 플레이트는 서로 마주 놓여 있는 2개의 클램핑 영역에 각각 마찰 표면을 갖는 그리퍼 조(gripper jaw)를 가지고 있고, 이들 마찰 표면의 표면 법선은 내부로 향하고 있다. 각각의 벤딩 플레이트는 - 하나 이상의 지지 요소를 장착할 목적으로 - 스플릿 챔버로부터 출발하는 축 방향 홈을 구비한다. 벤딩 플레이트와 하나 이상의 지지 요소 사이에는, 마찰 표면들을 탄력적으로 상호 밀어내기 위해 압력 매체로 채워질 수 있는 밀봉된 압력 챔버가 놓여 있다. 샤프트 커플링 어셈블리는 브레이크 디스크로서 슬롯 형상의 또는 다중으로 분할된 링을 구비한다. 샤프트 커플링 어셈블리는, 상호 이격된 2개의 마찰 표면을 갖는 커플링 영역을 갖고 있으며, 이들 마찰 표면의 표면 법선은 외부로 향하고 있다. 샤프트 커플링 어셈블리는 플랜지 영역을 구비하며, 이 플랜지 영역을 통해 샤프트 커플링 어셈블리는 직접적으로 또는 간접적으로 인장 메커니즘을 통해서 샤프트에 배열되어 있다. 압력 챔버 내에서 압력이 해제되면, 작동 어셈블리의 마찰 표면이 고정력 및/또는 제동력을 제공하면서 샤프트 커플링 어셈블리의 마찰 표면에 밀착되어 있다.
본 발명의 대상은, 2개 이상의 부분으로 이루어진 샤프트용 제동 및/또는 클램핑 장치다. 하나의 부분은, 회전하는 샤프트 상에 어댑터로서 장착되어 이 샤프트에 클램프로 단단히 고정되거나 나사로 단단히 고정된다. 다른 부분은, 위치 고정된, 예컨대 전술된 샤프트를 지지하는 기계 부분에 고정되어 있는 일종의 그리퍼다. 그리퍼는 각각 하나의 벤딩 플레이트에 배열된 예컨대 링 형상의 2개의 그리퍼 조를 갖고 있으며, 이들 그리퍼 조를 이용해서 벤딩 플레이트는 샤프트 측 플랜지의 전면을 느슨하게 감쌀 수 있거나 일체로 회전하도록 고정적으로 둘러쌀 수 있다. 샤프트를 제동하거나 클램핑하는 장치 부품은 반경 방향으로 방향 설정된 샤프트의 외벽에 접하지 않는다.
그리퍼 조를 지지하는 장치의 벤딩 플레이트는 간략히 2개의 디스크 스프링으로서 기술될 수 있는데, 이들 디스크 스프링의 2개의 내부 에지는 서로를 향하고 있는 한편, 직경이 더 큰 외부 에지들은 축 방향으로 서로 멀리 떨어져 있다. 클램핑 구역을 형성하는 내부 에지들 사이에는 하나의 부분 또는 여러 개의 부분으로 구성된 브레이크 디스크가 배열되어 있다. 이제 장착 구역을 나타내는 외부 에지들이 축 방향으로 서로를 향해 이동하면, 직경이 더 작은 내부 에지는 유지의 목적으로 스프링 부하를 받은 상태에서 그리퍼 형태로 브레이크 디스크를 고정시킨다. 제조 중에 디스크 스프링이 외부 에지의 영역에서 서로 인접하여 성형 됨으로써, 결과적으로 외부 에지들의 간격은 더 이상 변경될 수 없게 된다. 이제 고정된 브레이크 디스크를 재차 풀기 위하여, 디스크 스프링들이 오일 압력으로써 서로 멀어지도록 압력을 받는다. 내부 에지가 브레이크 디스크로부터 분리된다. 따라서, 지금까지 클램핑을 위해 적은 초기 응력을 받았던 디스크 스프링은 풀기 위해 훨씬 더 강하게 조여지거나 변형된다.
대안적으로, 장치는 또한, 스플릿 하우징이 회전하는 샤프트 상에 배열되어 있는 한편, 브레이크 디스크가 위치 고정적으로 장착되어 반경 방향 외부로 개방된 스플릿 챔버 내로 돌출하도록 설계될 수도 있다.
제동 및/또는 클램핑 장치는, 단순하게 구성된 3개의 다양한 샤프트 커플링 어셈블리를 구비한다. 각각의 샤프트 커플링 어셈블리는, 회전하는 샤프트에 존재하는 샤프트 칼라 또는 플랜지를 기반으로 하고, 일체형의 또는 다수 개의 부품으로 이루어진 브레이크 디스크를 기반으로 한다. 일체형 브레이크 디스크는, 보어 내에 배열될 수 있는 잠금 링과 비교할 때 자체 외부 직경이 탄력적으로 감소하면서 상응하는 홈 내로 삽입되는 개방형 링이며, 이 경우 여기에서는 홈 대신에 스플릿 하우징의 스플릿 챔버가 보인다. 다수 개의 부품으로 이루어진 다른 하나의 브레이크 디스크는 거의 접합부 없이 서로 부착되는 상이한 크기의 3개 이상의 부분 섹션으로 이루어진다. 또 다른 하나의 브레이크 디스크 변형예는 3개 이상의 각각 동일한 형상의 부분 섹션들로 구성되며, 이들 부분 섹션은 각각 밀리미터 폭의 갭에 의해 서로 분리되어 있다. 이때, 이들 갭은 반경 방향으로 또는 접선 방향으로 진행할 수 있다. 이 경우, 갭에 의해 형성된 조립 접합부는 직선으로, 초승달 형상 또는 원호 형상으로 구현될 수 있다. 조립 접합부는 또한 각각 임의의 다른 형상을 취할 수도 있으며, 이 경우 조립 접합부는 하나 또는 복수의 꺾임부를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 세부 사항은 종속 청구들로부터 그리고 개략적으로 도시된 복수의 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 나타난다.
도 1은 제동 및/또는 클램핑 장치의 사시도를 도시하며,
도 2는 작동되는 상태에서 샤프트를 갖는 도 1에 대한 부분 횡단면을 도시하고,
도 3은 도 2와 유사하지만 작동되지 않는 상태에서 부분 횡단면을 도시하며,
도 4는 이중 립 밀봉부 및 지지 요소의 부분 횡단면을 확대된 상태에서 도시하고,
도 5는 절개부 내에 삽입 홈을 갖는 스플릿 하우징의 절반도를 도시하며,
도 6은 지지 요소의 부분 종단면을 확대된 상태에서 도시하고,
도 7은 방사 방향으로 분할된 브레이크 디스크의 사시도를 도시하며,
도 8은 불균일하게 분할된 브레이크 디스크의 사시도를 도시하고,
도 9는 단일 슬롯형 브레이크 디스크의 사시도를 도시하며, 그리고
도 10은 보상 중량을 갖는 도 9에 대한 사시도를 도시한다.
도 1은, 지지하는 기계 측 베이스 바디(1)가 없는(도 2 및 도 3 참조) 그리고 제동될 그리고/또는 고정 클램핑 될 샤프트(130)가 없는 제동 및/또는 클램핑 장치를 보여준다. 외부에 놓여 있고 샤프트(130)를 둘러싸는 작동 어셈블리(10)는 후면 장착 표면(3)을 가지고 있으며, 이 후면 장착 표면을 통해 작동 어셈블리가 나사(도시되지 않음)에 의해서 베이스 바디(1)에 나사 고정된다. 작동 어셈블리(10)는 샤프트 커플링 어셈블리(80)를 둘러싸고 있으며, 본 실시예에서 샤프트 커플링 어셈블리는 다중으로 분할된 브레이크 디스크(81)로 이루어진다. 브레이크 디스크(81)는 나사(99)에 의해서 비틀림 강성 방식으로 샤프트(130)에 고정되어 있다. 작동 어셈블리(10)는, - 제동 또는 클램핑 중에 - 자체 그리퍼 조(23, 24)를 이용해서 브레이크 디스크(81)에 그리퍼 형태로 접하는 탄력적인 스플릿 하우징(11)을 갖는다. 스플릿 하우징(11)은 밀봉 링(50) 및 지지 요소(60)와 함께 압력 챔버(37)를 둘러싼다. 압력 챔버에 기체, 액체 또는 젤 형태의 압력 매체가 공급되면, 브레이크 디스크(81)의 그리퍼 형태의 걸쇠(clasp)가 풀어진다.
압력 챔버(37)(도 2 참조)는, 작동 어셈블리(10)의 엔벨로프 용적의 12.5%보다 작은 용적을 갖는다. 각각의 도면에 도시된 상기 작동 어셈블리(10)의 변형예들의 엔벨로프 용적은, 튜브 길이로서 장치 폭을 갖고, 외경으로서 외부 장치 직경을 가지며, 내경으로서 벤딩 플레이트(15, 16)의 최소 내부 직경을 갖는 튜브 바디의 주어진 용적에 상응한다.
작동 어셈블리(10)는, 예컨대 가늘고 긴 갭 형태의 환형 압력 챔버(37)를 둘러싸는 링 형상의 또는 튜브 형상의 스플릿 하우징(11)을 구비한다. 스플릿 하우징(11)은 변형되지 않은 상태에서는 실질적으로 예컨대 대략 280㎜의 내경 및 예컨대 388㎜의 외경을 갖는 평평한 디스크다. 디스크의 최대 두께는 예컨대 22㎜다. 이 두께는 전술된 장치 폭에 상응한다. 스플릿 하우징(11)은 예컨대 42CrMoS4와 같은 열처리 강철로 제조되었다. 이 스플릿 하우징은 반경 방향으로 서로 이어지는 3개의 영역(13, 21, 22)으로 분할되어 있다. 내부 영역은 클램핑 구역(22)이다. 이들 클램핑 영역에는 각각 반경 방향으로 더 외부에 놓여 있는 벤딩 영역(21)이 연결된다. 2개의 벤딩 구역(21)은 외부 영역으로, 다시 말하자면 장착 구역(13) 내로 개방되어 있다.
스플릿 하우징(11)은 스플릿 챔버(37)를 생성하기 위해 자체 중앙 보어(4)로부터 출발하여 전면들 사이의 중앙에서 밀링 가공된다. 이 목적을 위해서는 예컨대 사이드 밀링 커터가 사용된다. 밀링 가공된 예컨대 38.7㎜ 깊이의 홈은 예컨대 4㎜의 갭 폭을 갖는다. 채널 형상의 홈 바닥은 노치 응력을 최소화하기 위해 여기에서 2㎜의 반경을 갖는다. 보어에 가까운 보어(4)의 영역에서는, 스플릿 챔버 홈이 16.5㎜ 깊이로 미세 가공 영역(36)에서 4.3㎜로 확장되어 있다.
스플릿 챔버(37)가 내부로 돌출하지 않거나 다만 1 내지 10㎜만 내부로 돌출하는 장착 구역(13)은, 예컨대 양측에 적어도 국부적으로 평평한 전면을 갖고 있으며, 이 평평한 전면을 통해 스플릿 하우징(11)은 베이스 바디(1)의 장착 표면(3)에 밀착될 수 있다(도 3 및 도 2 참조). 스플릿 하우징(11)은 다만 예시적으로만 베이스 바디 측 센터링부(2)와도 접촉한다. 장착 구역(13)은, 예컨대 370㎜의 직경 상에서 베이스 바디(1)에 고정시키기 위해 예를 들어 24개의 보어(45)를 갖는 보어 그룹을 구비한다. 보어(45)는 쌍으로 결합되어 있으며, 이 경우 각각 2개의 보어는 - 중심선(9)에 대하여 - 10 각도의 각을 형성한다. 이들 보어(45)는 또한 카운터 보어 또는 이중 카운터 싱크 보어일 수도 있다.
예컨대 375㎜의 직경 상에는, M8-나사산을 갖는 4개의 나사산 관통 보어(46)가 있다(도 1 참조). 이들 보어는 각각 서로에 대해 90 각도만큼 분할된 상태로 놓여 있다. 보어(45)의 2개 이상의 인접한 보어 쌍 사이에는 입구 나사형 보어(41)(inlet threaded hole) 및 실링 플러그 나사형 보어(52)(sealing plug threaded hole)가 있다. 보어(41, 52)는 작동 어셈블리(10) 내부에서, 예컨대 다양한 직경 상에서 직경으로 마주 놓여 있다. 이들 보어는 장착 구역(13)의 일 전면(12 또는 14)에 배열되어 있거나 상이한 전면(12, 14)에 배열되어 있다(도 1, 도 2 및 도 3 참조).
도 3에 따르면, 장착 구역(13) 내에는 하나 이상의 입구 나사형 보어(41)가 작동 어셈블리(10)의 전면(12)에 있다. 본 실시예에서 사용되는 M10-정밀 나사산은 도 3에 따라 - 다만 예시적으로만 - 유압 어댑터(56)를 수용한다. 대안적으로는, 자체 절단 링(49) 및 이 링에 접하는 밀봉 링을 갖는 입구 나사형 보어(41)가 또한 작동 어셈블리(10)의 후면에도 놓일 수 있다(도 1 참조). 절단 링(49)은 본 실시예에서 작동 어셈블리(10)의 후면과 장착 표면(3) 사이에서의 밀봉 효과를 지원한다.
입구 나사형 보어(41)(도 3 참조)는 반경 방향 분배 보어(42) 내로 개방되어 있다. 이 분배 보어(42)는 클램핑 슬리브(53)에 의해서 외부 쪽으로 폐쇄되어 있다. 클램핑 슬리브(53)를 개별 반경 방향 분배 보어(42) 내에 유밀 방식으로 또는 기밀 방식으로 영구적으로 고정시키는 압축 볼(54)이 클램핑 슬리브(53)의 보어 내에 끼워져 있다. 반경 방향 분배 보어(42)는, 예컨대 압력 챔버(37) 내로 개방되어 있는 축 방향 분배 보어(43) 상에 수직으로 충돌한다. 축 방향 분배 보어(43)는 예컨대 압축 볼에 의해서 장착 표면(3) 쪽으로 밀폐되어 있다.
본 실시예에서, 분배 보어(42, 43)는 3㎜의 직경을 갖는다. 유압 어댑터(56)를 통해 유입되는 유압 오일, 예컨대 섭씨 40°에서 46 ± 2 ㎟/s의 점도를 갖는 DIN 51524, Part 2에 따른 HLP 46 타입의 오일이 압력 챔버(37) 내에서 신속하게 분배된다.
도 2에 따르면, 장착 구역(13) 내에는 또한 하나 이상의 실링 플러그 나사형 보어(52)도 있으며, 이 보어는 - 예컨대 압력 챔버(37)를 채울 때 환기 보어로서 이용됨 - 마찬가지로 반경 방향 분배 보어(42) 내로 개방되어 있고, 그곳으로부터 축 방향 분배 보어(43)를 통해 압력 챔버(37)와 연결되어 있다. 상기 분배 보어는 입구의 분배 보어과 대등한 방식으로 외부로 폐쇄되어 있다.
장착 구역(13)에 일체로 형성된 2개의 벤딩 플레이트(15, 16)는 탄력적인 벤딩 구역(21)을 나타낸다. 스플릿 챔버(37)의 양쪽에 위치해 있고 탄성 변형 가능한 벤딩 플레이트(15, 16)는 - 자체 벽 두께와 관련하여 - 외부로부터 중앙 중심선(9)의 방향으로 점차 좁아진다. 실시예에서, 이들 플레이트의 벽 두께는 예컨대 9로부터 7.35㎜로 감소한다. 따라서, 벤딩 플레이트(15, 16)의 강도는 클램핑 구역(22)의 방향으로 거의 연속적으로 감소한다. 구역(13)과 구역(21) 사이에 있는 천이부는 예를 들어 큰 반경으로 둥글게 처리되어 있다. 벤딩 구역(21)의 변형을 베이스 본체(1)와 장착 구역(13) 사이에 위치한 삽입 접합부 내로 도입시키지 않기 위하여, 벤딩 구역(21)은 장착 구역(13)에 대하여 감소되어 있다.
벤딩 구역(21)의 벤딩 플레이트(15, 16)는 개별 샤프트 커플링 어셈블리(80) 쪽으로, 회전하는 그리퍼 조(23, 24)를 나타내는 2개의 클램핑 구역(22)으로 넘어간다. 그리퍼 조(23, 24)는 동시에 개별 벤딩 플레이트(15, 16)의 일 부분이다.
각각의 벤딩 플레이트(15, 16)는 벤딩 구역(21)과 클램핑 구역(22) 사이에 환상의 축 방향 홈(17, 18)을 구비한다. 예를 들어 직사각형의 횡단면을 갖는 축 방향 홈(17, 18)은 예컨대 1.1㎜의 폭에서 예컨대 1.35㎜의 깊이를 갖는다. 축 방향 홈 바닥의 2개 에지는 둥글게 처리되어 있다. 보어(4)에 가장 가까운 축 방향 홈(17, 18)의 홈 벽은 본 실시예에서 보어(4)로부터 4.5㎜ 떨어져 있다. 개별 축 방향 홈(17, 18)은 사이드 밀링 커터에 의해서 개별 벤딩 플레이트(15, 16)로부터 가공된다. 이 목적을 위해, 사이드 밀링 커터는 보어(4)의 내경보다 약간 더 작은 외경을 갖는다. 또한, 사이드 밀링 커터는 바람직하게 단 3개의 톱니만을 가지며, 이들 톱니는 각각 우측 및 좌측에서 밀링 디스크 위로 1.4㎜ 돌출한다. 밀링 디스크 자체는 1.0㎜의 벽 두께를 갖는다. 축 방향 홈(17, 18)을 생성하기 위해, 사이드 밀링 커터는 하나의 톱니에 의해 먼저 벤딩 플레이트(15, 16) 사이에서 압력 챔버(37) 내로 이동한다. 스플릿 하우징(11)이 회전하는 경우에는, 축 방향 홈(17)의 완성 후에 축 방향 홈(17)을 반대 방향으로 벤딩 플레이트(16) 내로 담그기 위하여, 그리고 그곳에서 재차 축 방향 홈(18)을 밀링 가공하기 위하여, 회전하지 않는 사이드 밀링 커터가 축 방향 홈(17)의 밀링 가공을 위해 벤딩 플레이트(15)의 방향으로 전달된다.
도 5에 따르면, 축 방향 홈(17, 18)은 삽입 홈(19)을 구비한다. 삽입 홈은 각각의 벤딩 플레이트(15, 16) 내에 단 한 번만 존재한다. 이 삽입 홈은 예컨대 30 내지 60㎜의 곡률 반경을 갖는다. 본 실시예에서, 곡률 반경은 40㎜다. 개별 삽입 홈(19)은 상응하는 축 방향 홈(17, 18)으로 접선 방향으로 넘어간다. 삽입 홈(19)의 횡단면은 개별 축 방향 홈(17, 18)의 횡단면에 상응한다.
축 방향 홈(17, 18) 내에는, 탄성 변형 가능한 금속 지지 스트립(61)이 지지 요소(60)로서 삽입되어 있으며, 이 지지 스트립은 예컨대 냉간 압연된 스프링 밴드 강철 Ck 101 또는 천연 경질의 스프링 강철 38 Si 6으로 제조되어 있다. 지지 스트립(61)은, 1㎜의 유격을 뺀 개별 축 방향 홈(17, 18)의 평균 길이에 상응하는 길이를 갖는다. 벽 두께가 예컨대 1㎜인 경우, 지지 스트립은 예컨대 6.9㎜의 폭을 갖는다. 도 1, 도 2 및 도 4에 따르면, 지지 스트립(61)은 직사각형의 횡단면을 갖는다. 4개의 모든 에지는 모따기 처리되어 있거나 둥글게 처리되어 있다. 지지 스트립은 반경 방향 및 축 방향으로 - 변형되지 않은 스플릿 하우징(11)의 경우 - 축 방향 홈(17, 18) 내에서 각각 0.1㎜의 유격을 갖는다.
도 4에 따르면, 스플릿 하우징(11)의 보어(4)에 가장 가까운 홈 벽(27)은 다중으로 만곡된 공간 표면이다. 지지 스트립(61)이 - 자체 길이 팽창부에 대해 횡방향으로 - 휘어질 때 축 방향 홈(17, 18) 내에서 에지 캐리어 없는 지지를 가능하게 하기 위하여, 홈 벽(27)은 접촉 구역 내에 있는 원기둥 표면 대신에 토러스(torus)의 부분 표면(28)을 가지며, 이 부분 표면의 곡률은 도 2에 파선으로 도시되어 있다. 토러스의 작은 횡단면은 예컨대 1.4㎜의 직경을 갖는다. 축 방향 홈(17, 18)의 홈 바닥 쪽으로 가면서, 홈 벽(27)은 절두 원뿔 재킷 형상의 표면을 갖는 토러스 부분 표면(28)에 이어서 지지 스트립(61)의 밑면으로부터 접선 방향으로 멀어진다.
지지 스트립(61)과 홈 벽(27) 사이에 있는 접촉 지점의 중심은, 브레이크 디스크(81, 101, 121)를 고정 클램핑할 때 예컨대 5.4㎜ 떨어져 있다.
지지 스트립(61)(도 6 참조)은 자체 단부 영역에 각각 인장 보어(62)를 구비하며, 이 인장 보어의 직경은 예컨대 2.5㎜로 측정된다. 개별 인장 보어(62)의 중심선은 단부로부터 각각 예컨대 4㎜ 떨어져 있다. 하나 이상의 인장 보어(62)를 통해서는, 지지 스트립(61)이 - 일반적으로 매립된 상태에서 그리고 밀봉 링이 사전에 삽입된 후에 - 삽입 홈(19)을 통과하여 예컨대 펀치 쓰루(punch through)의 도움으로 축 방향 홈(17, 18) 내로 삽입된다. 해체를 위해서는, 지지 스트립(61)이 마찬가지로 펀치 쓰루의 도움으로 삽입 홈(19)을 통과하여 스플릿 하우징(11)으로부터 제거될 수 있다.
삽입 과정을 용이하게 하기 위해, 지지 스트립(61)은 지지 스트립 길이의 2㎜에 걸쳐 연장되는 15°-베벨(65)을 전방 및 후방에 갖고 있다. 모든 전방 에지는 모따기 처리되어 있거나 둥글게 처리되어 있다.
각각의 그리퍼 조(23, 24)는 축 방향 홈(17)과 보어(4) 사이에 평평한 마찰 표면(31, 32)을 갖고 있다. 중심 평면(7)에 평행하게 배향된 마찰 표면(31, 32)은 본 실시예에서 113.8㎜의 평균 반경을 갖는다. 클램핑 구역(22) 내에서 마찰 표면(31)의 최대 폭은 예컨대 3.6㎜에 달한다.
필요한 경우에는 마찰 표면(31, 32)이 또한 절두 원뿔 재킷 형상의 표면으로서도 형성되어 있음으로써, 결과적으로 브레이크 디스크(81, 101, 121)를 클램핑 하는 경우에는 마찰 표면(31, 32)이 전체 표면에 걸쳐서 그리고 평평하게 개별 브레이크 디스크에 접하게 된다.
제동 및/또는 클램핑 장치를 조립한 후에, 제동 및/또는 클램핑 장치가 클램핑된 경우, 작동 어셈블리(10)의 그리퍼 조는 상응하는 샤프트 커플링 어셈블리(80, 100, 120)의 개별 브레이크 디스크(81, 101, 121)에 접한다(도 2 참조). 2개 그리퍼 조(23, 24)의 마찰 표면(31, 32)은 내부로 향하는 표면 법선(33)을 갖는다. 이 표면 법선은 중심 평면(7)의 방향을 가리키고 있다.
장착 표면(3)에 대해 평행하게 배향되어 있는 평평한 마찰 표면(31, 32) 대신에, 마찰 표면은 또한 절두 원뿔 재킷의 형상 또는 토러스의 일 부분 영역의 형상을 가질 수도 있다.
반경 방향으로 중심선(9) 쪽으로는, 스플릿 챔버 또는 압력 챔버(37)가 이중 립 밀봉부(50)에 의해 폐쇄된다. 예컨대 쇼어 D-경도가 57인 폴리우레탄으로 제조된 이중 립 밀봉부(50)는 반경 방향 외부로 향하는 2개의 밀봉 립(51)을 가지며, 이들 밀봉 립은 자체 탄성으로 인해 그리고/또는 추가로는 압력 챔버(37) 내에서 생성되는 내부 압력에 의해 압력 챔버(37)의 측벽에 각각 밀착한다. 이중 립 밀봉부(50)의 보어 벽(57)은 지지 스트립(61)의 매끄러운 반경 방향 외벽에 놓여 있다. 도 4에 따르면, 이중 립 밀봉부(50)는 양쪽에서 보어 벽(57) 약 1㎜ 위에 지지 웹(58)을 구비하며, 이 지지 웹을 통해서는 이중 립 밀봉부(50)가 - 챔버(37) 내에서의 안착을 개선할 목적으로 - 추가로 스플릿 챔버(37)의 내벽에도 접한다.
도 2, 도 3, 도 7 내지 도 9에는, 상이하게 구성된 3개의 브레이크 디스크(81, 101, 121)가 샤프트 커플링 어셈블리(80, 100, 120)로서 도시되어 있으며, 이들 브레이크 디스크 각각은 이들 디스크를 지지하는 샤프트(130)에 고정되어 있다. 이 목적을 위해, 샤프트(130)는 평평한 칼라 표면(132)(collar surface)을 갖는 샤프트 칼라(131)를 갖는다. 샤프트(130)는 그곳에서 자체 직경을 예컨대 262㎜로부터 예컨대 237㎜로 줄인다. 샤프트는 칼라 표면(132) 아래에 폭이 예컨대 4.5㎜이고 직경이 예컨대 238㎜인 센터링 숄더(133)(centering shoulder)를 갖는다. 샤프트 칼라(131)는, 예컨대 249㎜의 직경 상에 놓여 있고 등거리로 분할된 24개의 M6-나사형 보어(134)을 구비한다.
도 7 내지 도 9는 3개의 상이한 브레이크 디스크(81, 101, 121)를 보여주며, 여기에서 이들 브레이크 디스크의 부분들은 장착 상태에서 서로를 향해 위치하도록 배열되어 있다. 각각의 브레이크 디스크는 적어도 엔벨로프 용적으로서 예컨대 4.7㎜의 벽 두께, 실린더 재킷 형상의 내벽 및 실린더 재킷 형상의 외벽을 갖는 평평한 디스크다. 내벽은 센터링 보어(88)를 형성한다. 브레이크 디스크(81, 101, 121)의 크고 평평한 표면은 미세하게 가공되어 있다. 평평한 표면의 외부(도 9 참조)는 브레이크 디스크의 커플링 영역(90)이다. 이 커플링 영역은 2개의 브레이크 디스크 쪽 마찰 표면(91, 92)으로 세분된다. 마찰 표면(91, 92)은 외부로 향하는 표면 법선(93)을 갖는다(도 4 참조). 제동 및/또는 클램핑 장치의 클램핑 방향은 상기 표면 법선(93)의 방향과 반대 방향으로 향한다. 브레이크 디스크의 평평한 표면의 내부는 각각의 브레이크 디스크(81, 101, 121)의 플랜지 영역(96)이다. 2개의 영역은 도 9에 보조적으로 도시된 일점쇄선 형태의 보조선(98)에 의해서 분리된다.
스플릿 하우징(11)의 마찰 표면(91, 92) 또는 마찰 표면(31, 32)은 표면 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 이들 표면은 샌드 블라스팅에 의해서 또는 다이아몬드 코팅 또는 사파이어 코팅에 의해서 생성된다. 이와 같은 코팅은 예컨대 0.038㎜의 층 두께를 갖는다. 이와 같은 층 두께에서 코팅 기재의 평균 입자 크기는 30 ㎛다.
개별 브레이크 디스크 또는 이들의 엔벨로프 용적은 샤프트(130)에 고정하기 위해 예컨대 6.4㎜의 직경을 갖는 24개의 보어(87)를 갖는다.
브레이크 디스크(81)는 3개의 동일한 형상의 원형 링 부재(82 내지 84)로 이루어진다. 중심각은 예컨대 118.08 각도로 측정된다. 그에 따라, 본 실시예에서 3개의 반경 방향 갭(85)은 각각 4㎜의 갭 폭을 갖는다. 본 변형예에서는, 브레이크 디스크 원형 링 부재(82 내지 84)를 보어(4)로부터 차례로 스플릿 하우징(11) 내로 삽입할 수 있기 위하여 반경 방향 갭(85)이 필요하다.
브레이크 디스크(101)도 3개의 브레이크 디스크 부재(102 내지 104)로 이루어진다. 여기에서 2개의 부재(103, 104)는 합동이다. 2개의 부재는 반경 방향 갭(105)에 의해서 분리되어 있으며, 이 반경 방향 갭의 갭 폭은 예컨대 0.0 내지 0.5㎜다. 갭 폭은, 브레이크 디스크(101)를 3개의 부재(102 내지 104)로 절단하는 침식 와이어의 와이어 두께에 의해서 결정된다. 이론적으로 볼 때, 부재(102 내지 104)가 개별적으로 제조되는 한, 갭 폭은 또한 0㎜가 될 수도 있다.
2개 브레이크 디스크 부재(102 내지 104)의 외벽(108)은 예컨대 132.1 각도의 각을 형성한다. 이때, 브레이크 디스크 부재(103, 104)의 경우, 각각 하나의 제1 전면은 거의 반경 방향 표면(111)인데, 다시 말해 전면(111)은 중심선(9)이 또한 놓여 있는 평면에 놓여 있다. 각각 다른 제2 전면은 제1 전면(111)에 평행하게 배향된 평행 표면(112)이다.
도 8에서, 브레이크 디스크 부재(103, 104)의 평행 표면(112) 사이에는 브레이크 디스크 부재(102)가 중심부로서 삽입되어 있다. 브레이크 디스크 부재(102)는 마찬가지로 서로 평행하게 정렬된 전면을 갖지만, 여기에서 2개의 전면은 동일한 표면적을 갖는다. 중심부(102)의 전면과 각각 인접하는 측면부(103, 104)의 개별 전면(112) 사이에는 각각 하나의 경사 갭(106, 107)이 놓여 있다. 이 브레이크 디스크(101)의 경우에는, 추후에 중심부(102)를 거의 접합부 없이 기존의 틈 내부로 삽입하기 위하여, 먼저 측면부(103, 104)가 스플릿 하우징(11)의 마찰 표면(31, 32) 사이에 삽입된다.
브레이크 디스크(121)는 도 9에 따라 일체로 형성되어 있다. 브레이크 디스크는 개방된 링을 형성하고, 이 링의 분리 지점(125)이 두 번 꺾인 갭(122 내지 124)으로 구성됨으로써, 결과적으로 브레이크 디스크(121)는 일 전방 영역에서는 외부 노즈(126)를 형성하고, 다른 전방 영역에서는 내부 노즈(127)를 형성한다. 노즈(126, 127)는 원주 방향으로 0.1㎜ 이상 겹친다. 갭은 내부 반경 방향 부분 갭(122), 중간 원주 방향 부분 갭(124) 및 외부 반경 방향 부분 갭(123)을 포함한다. 반경 방향 부분 갭(122, 123)은, 중심선(9)이 또한 놓여 있는 하나의 평면에 각각 놓여 있는 전면 영역에 인접한다. 내부 반경 방향 부분 갭(122)의 최소 갭 폭은 원주 방향으로 적어도 다음과 같이 측정된다:
Figure pct00001
(단위: ㎜).
본 실시예에서, 최소 갭 폭은 10.4㎜다. 중간 원주 방향 부분 갭은 예컨대 0.75㎜의 폭을 갖는다. 브레이크 디스크(121)의 조립을 위해, 브레이크 디스크의 원주는 스플릿 하우징(11) 내로 삽입되기 전에 - 탄성 변형 하에서 - 브레이크 디스크의 외벽(108)이 보어(4)를 통과해서 끼워질 정도로 축소된다.
탄성 변형된 상태에서, 노즈(126, 127)는 나란히 놓여 있다. 반경 방향 부분 갭(122, 123)은 수 마이크로미터로 축소되었다. 스플릿 하우징(11) 내에서 브레이크 디스크(121)가 튀어오른 후에, 브레이크 디스크는 재차 도 9에 도시된 형상을 취한다.
브레이크 디스크(121)의 분리 지점(125)은 샤프트(130)에 작용하는 불균형을 야기한다. 이와 같은 불균형을 보상하기 위하여(도 10 참조), 분리 지점(125)의 영역에 원형 링 부재 형태의 평형 화합물(129)이 배열된다. 평형 화합물은 내부 반경 방향 부분 갭(122)을 덮는다. 평형 화합물(129)의 고정은 나사(99)를 통해서 이루어진다.
장착된 개별 브레이크 디스크(81, 101, 121)는, 한 편으로는 자체 센터링 보어(88)에 의해 샤프트(130)의 센터링 숄더(133) 상에 안착한다. 다른 한 편으로, 브레이크 디스크는 칼라 표면(132)에 접한다. 예컨대, 20개의 나사(99)가 브레이크 디스크(81, 101, 121)를 샤프트 칼라(131)에 비틀림 견고하게 고정시킨다.
상기 제동 및/또는 클램핑 장치는 선택된 샤프트 커플링 어셈블리(80, 100, 120)와 조합된 상태로 제공된다. 이 경우, 개별 샤프트 커플링 어셈블리(80, 100, 120)는 작동 어셈블리(10) 내에 동축으로 안착한다. 장치를 수용하는 기계 내에 조립하기 위해, 샤프트 커플링 어셈블리(80, 100, 120)는 샤프트(130) 상으로 밀리고, 그곳에서 직접 베이스 바디(1)의 장착 표면(3)에 미정 상태로 - 일반적으로는 해체 가능하게 - 고정된다. 마지막으로, 고정 나사가 상응하는 베이스 바디 측 보어 내로 삽입되고 그곳에서 나사로 조여진다.
압력 챔버(37) 내에서 유압 오일 작동 압력이 생성되지 않으면, 샤프트(130)는 베이스 바디(1)에 대하여 고정되어 있다. 오일 주입구가 도시되지 않은 밸브를 통해 오일 탱크 내로 배출되기 때문에, 압력 챔버(37)는 측정할 수 있는 오일 압력을 갖지 않는다. 벤딩 플레이트(15, 16)는 초기 응력을 받은 상태에서 자체 그리퍼 조(23, 24)를 통해 브레이크 디스크(81, 101, 121)에 인접한다(도 2 참조). 초기 응력은 전방으로 구부러진 벤딩 플레이트(15, 16)의 탄성률(spring rate)로부터 나타난다. 탄성률의 수준은 링 디스크 측의 재료 선택 및 벤딩 구역(21)의 기하학적 구조에 따라 달라진다. 본 실시예에서, 생성된 제동 또는 유지 토크(holding torque)는 3000 ± 200 Nm다.
벤딩 플레이트(15, 16)는, 그리퍼 조(23, 24) 사이에 브레이크 디스크(81, 101, 121)가 존재하지 않는 경우에만 완전히 이완된 상태에 있다. 그 다음에, 본 실시예에서는 압력 챔버(37)가 일정한 갭 폭을 갖는 스플릿 챔버가 된다.
제동 및/또는 클램핑 장치를 해제하기 위하여, 압력 챔버(37) 내의 오일 압력은 예컨대 유압 어댑터(56)(도 3 참조)를 통해 예컨대 100 내지 150 * 105 Pa로 증가한다. 압력 증가는 유압 어댑터(56)로부터 분배 보어(42 및 43)를 통과해서 압력 챔버(37) 내로 전파된다. 벤딩 플레이트(15, 16)는 탄성 벤딩 영역(21) 내에서 구부러진다(도 3 참조). 이때, 각각의 클램핑 구역(22)은 위치 고정된 상태로 유지되는 장착 구역(13)에 대하여 실질적으로 축 방향으로 외부로 이동한다. 그리퍼 조(23, 24)는 화살표(47)의 방향으로 브레이크 디스크(81, 101, 121)로부터 들어올려진다. 작동 어셈블리 측 마찰 표면(31, 32)이 샤프트 커플링 어셈블리 측 마찰 표면(91, 92)으로부터 분리됨으로써, 결과적으로 샤프트(130)와 베이스 바디(1) 사이에는 더 이상 접촉이 존재하지 않게 된다. 마찰 표면 쌍{(31 대 91) 및 (32 대 92)} 당 여유 공간(clearance), 다시 말해 이전에 접촉하는 마찰 표면들의 간격은 이제 0.3 내지 0.5㎜가 된다. 이 장치는 500만 내지 1,000만 회의 개방 또는 폐쇄 주기를 목적으로 설계되었다.
1: 베이스 바디
2: 센터링부, 외부 센터링부
3: (1)의 장착 표면
4: 보어, (10)의 중앙
7: 중심 평면
8: 가상의 축, 수직, (7) 내에 놓여 있음
9: 장치의 중심선, 중앙
10: 작동 어셈블리
11: 스플릿 하우징, 일부 영역에서 구부러질 수 있음
12: 앞면, 전면
13: 장착 구역
14: 외벽, 전방 벽, 전면
15: 벤딩 플레이트, 외부
16: 벤딩 플레이트, 내부
17: (15) 내에 있는 축 방향 홈
18: (16) 내에 있는 축 방향 홈
19: 삽입 홈
21: 벤딩 구역, 구부러질 수 있음, 탄력적임
22: 클램핑 구역
23: 그리퍼 조, 일체로 형성됨, 우측
24: 그리퍼 조, 일체로 형성됨, 좌측
27: 홈 벽
28: 토러스 부분 표면
31, 32: 마찰 표면
33: (31, 32)의 표면 법선
36: 미세 가공 구역
37: 압력 챔버; 스플릿 챔버; 홈
41: 입구 나사형 보어
42: 분배 보어, 반경 방향
43: 분배 보어, 축 방향
45: 보어, 고정 보어
46: 나사산 관통 보어
47: 화살표, 이동 방향
48: 유압 오일 주입구
49: 절단 링
50: 이중 립 밀봉부, 밀봉 링
51: 밀봉 립
52: 실링 플러그 나사형 보어
53: 클램핑 슬리브
54: 압축 볼
55: 실링 플러그
56: 유압 어댑터
57: (50)의 보어 벽
58: 지지 웹
60: 지지 요소
61: 지지 스트립
62: 인장 보어, 횡방향 보어
65: 15°-베벨
80: 샤프트 커플링 어셈블리, 반경 방향 분할
81: 브레이크 디스크, 3개 부분으로 구성됨, 반경 방향으로 분할됨; 링
82 내지 84: 브레이크 디스크 원형 링 부재, 부분 부재
85: 반경 방향 갭
86: 조립 접합부
87: 보어
88: 센터링 보어
90: 커플링 영역
91, 92: 마찰 표면
93: (91, 92)의 표면 법선
96: 플랜지 영역
98: 보조선
99: 나사
100: 샤프트 커플링 어셈블리, 혼합된 분할
101: 브레이크 디스크, 3개 부분으로 구성됨, 혼합 분할됨; 링
102: 중심부, 브레이크 디스크 부재, 부분 부재
103, 104: 측면부, 브레이크 디스크 부재, 부분 부재
105: 반경 방향 갭
106, 107: 경사 갭
108: 외벽, 실린더 재킷 형상
111: 전면, 제1; 반경 방향 표면
112: 전면, 제2; 평행 표면
120: 샤프트 커플링 어셈블리, 단일 슬롯형
121: 브레이크 디스크, 계단 슬롯형; 링
122: 반경 방향 부분 갭, 내부
123: 반경 방향 부분 갭, 외부
124: 원주 방향 부분 갭, 중앙
125: 분리 지점
126: 노즈, 외부
127: 노즈, 내부
129: 평형 화합물
130: 샤프트
131: 샤프트 칼라
132: 칼라 표면, 평평함
133: 센터링 숄더
134: M6-나사형 보어
RS: 평균 반경 방향 부분 갭 폭
dBa: 브레이크 디스크(121)의 외경
dGi: 스플릿 하우징(11)의 보어 직경(4)

Claims (9)

  1. 작동 어셈블리(10) 및 샤프트 커플링 어셈블리(80, 100, 120)를 갖는, 베이스 바디(1)에 대하여 가이드 되는 샤프트(130)용 제동 및/또는 클램핑 장치로서,
    - 작동 어셈블리(10)가 스플릿 하우징(11)을 구비하며, 상기 스플릿 하우징은 스플릿 챔버(37)를 통해 이격된 2개의 벤딩 플레이트(15, 16)를 갖고 일부 영역에서 탄력적으로 구부러질 수 있는 벤딩 구역(21) 및 장착 구역(13)을 가지며,
    - 벤딩 플레이트(15, 16)가 서로 마주 놓여 있는 2개의 클램핑 영역(22)에 각각 마찰 표면(31, 32)을 갖는 그리퍼 조(23, 24)를 가지고 있고, 상기 마찰 표면의 표면 법선(33)은 내부로 향하고 있으며,
    - 각각의 벤딩 플레이트(15, 16)는 - 하나 이상의 지지 요소(60)를 장착할 목적으로 - 스플릿 챔버(37)로부터 출발하는 축 방향 홈(17, 18)을 구비하며,
    - 벤딩 플레이트(15, 16)와 하나 이상의 지지 요소(60) 사이에는, 마찰 표면(31, 32)을 탄력적으로 상호 밀어내기 위해 압력 매체로 채워질 수 있는 밀봉된 압력 챔버(37)가 놓여 있으며,
    - 샤프트 커플링 어셈블리(80, 100, 120)가 브레이크 디스크(81, 101, 121)로서 슬롯 형상의 또는 다중으로 분할된 링을 구비하며,
    - 샤프트 커플링 어셈블리는, 상호 이격된 2개의 마찰 표면(91, 92)을 갖는 커플링 영역(90)을 구비하고, 이들 마찰 표면의 표면 법선(93)은 외부로 향하고 있으며,
    - 샤프트 커플링 어셈블리(80, 100, 120)가 플랜지 영역(96)을 구비하며, 상기 플랜지 영역을 통해 샤프트 커플링 어셈블리는 직접적으로 또는 간접적으로 인장 메커니즘을 통해서 샤프트(130)에 배열되어 있으며,
    - 압력 챔버(37) 내에서 압력이 해제되면, 작동 어셈블리(10)의 마찰 표면(31, 32)이 클램핑력 및/또는 제동력을 제공하면서 샤프트 커플링 어셈블리(80, 100, 120)의 마찰 표면(31, 32)에 밀착되어 있는, 베이스 바디(1)에 대하여 가이드 되는 샤프트(130)용 제동 및/또는 클램핑 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤딩 플레이트(15, 16)의 축 방향 홈(17, 18)이 마찰 표면(31, 32)과 스플릿 챔버(37)의 바닥 사이의 영역에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 제동 및/또는 클램핑 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지 요소(60)가 탄성 변형 가능한 금속 지지 스트립(61)이며, 상기 지지 스트립의 길이는 개별 축 방향 홈(17, 18)의 평균 길이에 상응하는 것을 특징으로 하는, 제동 및/또는 클램핑 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지 스트립(61)이 - 적어도 일 단부의 영역에서는 - 횡방향 보어(62)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 제동 및/또는 클램핑 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 개별 축 방향 홈(17, 18)이 삽입 홈(19)을 구비하고, 상기 삽입 홈이 축 방향 홈으로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는, 제동 및/또는 클램핑 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개별 브레이크 디스크(81, 101, 121) 또는 이들 디스크의 부분 부재(82 내지 84; 102 내지 104)가 양측에서 평평한 것을 특징으로 하는, 제동 및/또는 클램핑 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 디스크(81)가 3개 이상의 동일한 크기의 브레이크 디스크 원형 링 부재(82 내지 84)로 이루어지며, 이때 상기 브레이크 디스크 원형 링 부재(82 내지 84) 사이에 배열된 조립 접합부(86)는 적어도 4㎜의 갭 폭을 갖는 것을 특징으로 하는, 제동 및/또는 클램핑 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 디스크(101)가 동일한 질량을 갖는 3개 이상의 브레이크 디스크 부재(102 내지 104)로 이루어지며, 이 경우에는 장치 중심선(9)과 2개의 이웃하는 무게 중심 사이의 최단 연결선이 각각 동일한 각을 형성하는 것을 특징으로 하는, 제동 및/또는 클램핑 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 디스크(121)가 계단식 분리 지점(125)을 구비하며, 상기 분리 지점의 반경 방향 부분 갭(122)이 원주 방향으로 적어도
    Figure pct00002
    (단위:㎜)
    의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는, 제동 및/또는 클램핑 장치.
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