KR101208375B1 - 컴퓨터 제어된 머시닝 센터용 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 성형 블랭크 (7) 를 수용하는 캐리어판 (4) 이 지지되는 이동가능하게 지지된 유지 장치 (3) 를 구비한, 치과용 공구를 제작하기 위한 컴퓨터 제어된 머시닝 센터 (1) 용, 특히 CAD/CAM 절삭 장치용 클램핑 장치 (2) 에 관한 것으로, 상기 캐리어판 (4) 은 적어도 하나의 관통 개구부 (5) 를 포함하며, 이 관통 개구부에서, 성형 블랭크 (7) 는 캐리어판 (4) 의 주 평면에 실질적으로 평행한 적어도 회전 축선 (a, b) 을 중심으로 선회가능하게 배열되거나 배열될 수 있다.

Description

컴퓨터 제어된 머시닝 센터용 클램핑 장치 {CLAMPING DEVICE FOR A COMPUTER-CONTROLLED MACHINING CENTER}

본 발명은, 성형 블랭크 (shaping blank) 를 수용하는 캐리어판 (carrier plate) 이 지지되는 이동가능하게 장착된 유지 장치를 구비한, 치과용 가공물을 제작하기 위한 컴퓨터 제어된 절삭 기계용, 특히 CAD/CAM 밀링 장치용 클램핑 장치에 관한 것이다.

치과용 가공물을 제작하기 위한 공지된 CAD/CAM 시스템에 있어서, 먼저 치아 밑동 (tooth stump) 의 모델을 3 차원으로 측정하고, 컴퓨터의 제어하에서 제작할 가공물의 구조물을 계산한다. 이러한 데이터에 기초하여, 밀링 기계용 밀링 프로그램이 계산되고, 이는 성형 블랭크를 소망하는 구조물로 밀링한다. 이러한 경우에, 성형 블랭크는 완전 소결된 재료에 비하여 실질적으로 더 연질인 예비 소결된 산화지르코늄을 포함한다. 그 후, 이러한 방식으로 제작된 치과용 가공물은 최종 소결을 받게 된다.

세라믹 가공물을 밀링하는 종래에 공지된 절삭 기계는, 종래의 3 축 밀링 기계에 기초하고, 그리하여 치과용 가공물에 대하여 필요하다면 자유 형상 표면 가공 (free-form surface machining) 을 요구하는데 단지 제한적으로 적절하다. 그리하여, 공지된 밀링 시스템에서, 가공물은 그 중에서 제 2 측면을 가공하기 위한 클램핑에 대해서 변경되어야 하고, 이는 명백하게 부정확성을 유발할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 동시에 간단한 작동으로 치과용 가공물을 정확하게 제작하도록 해주고 또한 값싼 해결책을 제공하는, 본 명세서의 초기에 언급한 종류의 컴퓨터 제어된 절삭 기계를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 상기 캐리어판은 적어도 하나의 관통 개구부를 구비하고, 상기 관통 개구부에서, 상기 성형 블랭크는 캐리어판의 주 평면에 실질적으로 평행한 적어도 회전 축선을 중심으로 선회가능하게 배열되거나 배열될 수 있는 것에 의해 상기 목적이 달성된다.

본원의 다른 실시형태에 따라서, 상기 성형 블랭크는 2 개의 회전 축선을 중심으로 선회가능하게 적어도 하나의 관통 개구부에 배열되거나 배열될 수 있고, 상기 2 개의 회전 축선은 캐리어판의 주 평면에 실질적으로 평행하며 또한 바람직하게는 90°의 각을 이룬다.

이는, 자유 형상 표면 가공에 필요한 5 개의 운동 축선 중 2 개가 성형 블랭크의 회전가능성 또는 선회가능성에 의해 허용된다는 것이다.

본원의 바람직한 실시형태에 있어서,상기 캐리어판은 이동가능하게 지지되는 유지 장치에서 이 캐리어판의 주 평면에 실질적으로 평행한 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 지지되고, 상기 적어도 하나의 관통 개구부에서 선회가능하게 배열되는 성형 블랭크의 회전 축선은 캐리어판의 회전 축선과 바람직하게는 90°의 각을 이룬다.

다른 실시형태에서도 제공되는 바와 같이, 상기 성형 블랭크가 실질적으로 디스크 형상의 유지 부재에 의해 적어도 하나의 관통 개구부에 배열되거나 배열될 수 있다면, 관통 개구부에 성형 블랭크를 고정시키는 간단하고 또한 응력이 없는 가능한 방법이 제공되고, 상기 성형 블랭크가 디스크 형상의 유지 부재의 관통 개구부에 배열되고, 바람직하게는 접착되면, 상기 성형 블랭크는 간단하고 확실하게 고정된다.

본원의 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 상기 적어도 하나의 관통 개구부에서의 성형 블랭크의 선회가능한 배열은, 성형 블랭크를 고정시키는 클램핑 배열체에 의해 실행되며, 상기 클램핑 배열체는 캐리어판의 주 평면에 평행한 적어도 회전 축선을 중심으로 선회가능하게 캐리어판에 배열되고, 상기 클램핑 배열체가 성형 블랭크를 적어도 부분적으로 둘러싸는 실질적으로 환형의 형상이면 상기 성형 블랭크의 확실한 유지는 보장될 수 있으며, 상기 성형 블랭크는 디스크 형상의 유지 부재에 의해 클램핑 배열체에 배열되거나 배열될 수 있다.

상기 클램핑 배열체가 유지 부재를 분리가능하게 고정시키는 적어도 하나의 파지 장치를 구비하면, 디스크 형상의 유지 부재에 배열되는 성형 블랭크를 고정시키는 간단한 가능한 방법이 달성되고, 적어도 하나의 파지 장치가 설정 나사에 의해 바람직하게 고정될 수 있는 파지 죠를 구비하면 취급이 용이한 장점이 있다.

즉, 성형 블랭크의 고정은 2 부분인 캐리어판의 관통 개구부의 디스크 형상의 유지 부재에 의해 실행되며, 캐리어판의 바람직하게는 환형인 2 개의 부분은 동축으로 배열되고 또한 서로 실질적으로 수직한 2 개의 회전 축선을 중심으로 선회가능하다.

본원의 특히 바람직한 실시형태에 따라서, 이와 관련하여, 상기 캐리어판은, 유지 장치에서 이 캐리어판의 주 평면에 실질적으로 평행한 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 지지되고, 또한 정확하게는 하나의 바람직하게는 원형의 관통 개구부를 구비하며, 상기 관통 개구부에서 성형 블랭크를 고정시키는 환상의 클램핑 배열체는 회전 축선을 중심으로 선회가능하게 디스크 형상의 유지 부재에 의해 유지되고, 이 회전 축선은 캐리어판의 회전 축선과 실질적으로 직각을 이루며 또한 캐리어판의 주 평면에 실질적으로 평행하게 연장한다.

본원의 다른 실시형태에 있어서, 상기 이동가능하게 장착된 유지 장치가 후프 형상이고, 바람직하게는 실질적으로 U 형상의 형태이며, 또한 2 개의 실질적으로 평행한 림 및 이 2 개의 림을 연결하는 레그를 구비하고, 상기 캐리어판은 후프 형상의 유지 장치의 측방향 림 사이에 회전가능하게 장착된다면, 클램핑 장치는 컴팩트한 구조로 된다.

이와 관련하여, 상기 후프 형상의 유지 장치의 레그에 대한 캐리어판의 회전 축선의 최대 간격이, 회전 축선에서부터 캐리어판의 외부 가장자리까지의 최대 간격보다 작아서, 상기 후프 형상의 유지 장치는 캐리어판의 회전각을 한정하거나 이 캐리어판용의 받침대로서 사용된다면, 특히 낮은 구조적 높이를 달성할 수 있다.

이와 관련하여, 상기 캐리어판의 회전각이 150°보다 작더라도 모든 측면에서 성형 블랭크의 가공을 달성할 수 있고, 또한 상기 캐리어판의 회전각이 약 100°이면 모든 측면에서 성형 블랭크의 가공 또한 동시에 클램핑 장치에 대한 낮은 구조적 높이를 보장한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 성형 블랭크는 270°보다 큰 각에 걸쳐 적어도 하나의 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 적어도 하나의 관통 개구부에 지지되고, 이와 관련하여 상기 성형 블랭크가 약 360°의 각을 통하여 회전가능하다면 유리하다.

즉, 상기 방식으로, 모든 측면에서부터 성형 블랭크를 가공할 수 있고 또한 복잡한 3 차원 형상을 실시하기 위해서는, 성형 블랭크가 360°를 통하여 일방향으로 회전가능하거나 선회가능하고 또한 약 100°의 회전각을 통하여 이에 수직하게 선회가능하게 장착된다면 충분하다.

본 발명은 또한 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 따른 클램핑 장치를 포함하는 치과용 가공물을 제작하는 CAD/CAM 밀링 장치에 관한 것이다. 본원에 따라서 장착하는 성형 블랭크에 의해 제공되는 2 개의 운동 축선 및 유지 장치의 이동가능한 장착으로 인해, 가공 공구를 위한 장착은 단지 2 개의 운동 축선을 실시할 수 있어야 한다.

가공 공구가 다양한 가공 작업 사이에서 변경되어야 하는 것을 방지하기 위해서, 본원의 다른 실시형태에 있어서, 실질적으로 평행하게 상호 병치 관계로 배열된 적어도 2 개의 가공 공구의 위치결정 장치를 포함하고, 상기 가공 공구는, 각각의 경우에 정확하게는 하나의 작동 공구가 작업 위치로 이동될 수 있도록, 클램핑 장치에 대하여 이동가능하게 장착된다.

그리하여, 가공 공구의 이동가능한 장착은 제 4 운동 축선을 보장하고, 제 5 운동 축선은 본원의 다른 실시형태에 따라서 제공되는데, 즉 적어도 하나의, 바람직하게는 다수의 가공 공구는 제 1 운동 방향으로 이동가능하게 위치결정 장치에 장착되고, 상기 위치결정 장치는 상기 제 1 운동 방향에 실질적으로 수직한 제 2 운동 방향으로 상기 가공 공구 중 하나를 이동시키는 작동 부재를 구비한다.

이와 관련하여, 상기 작동 부재가 피스톤-실린더 유닛을 구비한다면, 구조적으로 간단한 해결책이 제공되고, 본원의 바람직한 실시형태에서, 상기 작동 부재는 공압식으로 작용한다. 유압식으로 작용하는 작동 부재도 본원의 아이디어를 실시하는데 적절할 수 있음을 이해해야 한다.

본원의 다른 장점 및 상세한 설명은 도면에 도시된 실시형태를 참조하여 특별한 기재에 의해 이하 보다 전체적으로 기재된다.

도 1 은 본원에 따른 클램핑 장치의 제 1 실시형태의 사시도,
도 2a ~ 도 2b 는 선회되는 클램핑 장치를 가진 실시형태의 도면,
도 3a ~ 도 3c 는 본원에 따른 절삭 기계의 일 실시형태의 사시도, 전방도 및 평면도, 및
도 4 는 본원에 따른 위치결정 장치의 일 실시형태의 사시도.

도 1 은 본원에 따른 클램핑 장치 (2) 의 제 1 실시형태의 사시도를 나타낸다. 클램핑 장치 (2) 는 후프 형상의 유지 장치 (3) 에 의해 베이스 (22) 에 이동가능하게 배열된다. 베이스 (22) 는, 베이스판 (19) 의 먼지 통과 개구부 (23) 가 가공할 성형 블랭크 (7) 바로 밑에 배치되도록, 컴퓨터 제어된 절삭 기계 (1) 의 베이스판 (19) 에 배열된다.

성형 블랭크 (7) 는, 디스크 형상의 유지 부재 (8) 의 관통 개구부 (9) 에 고정되고, 예를 들어 접착되며 또한 이 디스크 형상의 유지 부재 (8) 에 의해 클램핑 배열체 (10) 에 고정된다. 이를 위해, 클램핑 배열체 (10) 는 다수의 파지 장치 (11) 를 구비하고, 이러한 파지 장치 (11) 각각은 설정 나사 (12) 에 의해 구속되는 파지 죠 (13) 를 포함하여, 그에 고정된 성형 블랭크 (7) 와 함께 디스크 형상의 유지 부재 (8) 는 위치 고정될 수 있다.

특히, 도 2a 및 도 2b 에 볼 수 있는 바와 같이, 클램핑 장치 (2) 의 캐리어판 (4) 은 회전 축선 (a) 을 중심으로 회전가능하게 유지 장치 (3) 에 장착되고, 회전 축선에서부터 레그 (15) 까지의 간격은 회전 축선에서부터 캐리어판 (4) 의 외부 가장자리까지의 간격보다 작으며, 캐리어판 (4) 의 회전각 (β) 은 유지 장치 (3) 의 레그 (15) 에 의해 제한된다.

또한 환상의 형상인 클램핑 배열체 (10) 는 360°의 회전각 (γ) 을 통하여 회전 축선 (b) 을 중심으로 회전가능하게 환상의 캐리어판 (4) 의 관통 개구부 (5) 에 배열되고, 이 회전 축선 (b) 은 회전 축선 (a) 에 대하여 직각 (α) 을 이룬다.

즉, 캐리어판은 2 개의 동축 링에 의해 형성되고, 이 2 개의 동축 링 중 외부 링은 유지 장치에 회전가능하게 장착되고, 내부 링은 이 외부 링에 회전가능하게 장착되며, 상기 외부 링 및 내부 링의 회전 축선은 90°의 각을 이룬다.

회전 축선 (a) 을 중심으로 하는 캐리어판 (4) 의 선회 또는 회전 운동 및 회전 축선 (b) 을 중심으로 하는 클램핑 기구 (10) 의 선회 또는 회전 운동은, 도시된 실시형태에서 구동 유닛 (20, 21) 에 의해 컴퓨터의 제어하에서 실행된다.

도 3a ~ 도 3c 에서는 본원에 따른 클램핑 장치 (2) 를 구비한 본원에 따른 CAD/CAM 밀링 장치 (1) 의 일 실시형태를 나타낸다. 가공 공구 (17) 용의 위치결정 장치 (16) 는 클램핑 장치 (2) 로부터 수평방향으로 이격된 베이스판 (19) 에 배열된다. 가공 공구 (17) 는 위치결정 장치 (16) 에 제 1 운동 방향 (z) 으로 이동가능하게 장착되고, 그 후에 적절한 수직방향 위치로 이동된 후에는, 도시한 실시형태에서 공압식 피스톤-실린더 유닛에 의해 형성되는 작동 부재 (18) 에 의해 운동 방향 (y) 에 있어서 클램핑 장치 (2) 의 방향으로 또한 클램핑 장치로부터 멀어지는 방향으로 각각 이동된다.

도 4 에서는 본원에 따른 위치결정 장치 (16) 의 바람직한 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에 있어서, 3 개의 가공 공구 (17, 17', 17") 는 위치결정 장치 (16) 에 운동 방향 (z) 으로 함께 이동가능하게 배열되고, 상기 위치결정 장치 (16) 는 가공 공구 (17, 17', 17") 각각을 위한 공압식 피스톤-실린더 유닛 형태의 작동 부재 (18, 18', 18") 를 구비한다. 이러한 형상은, 상이한 밀링 작업을 실시하더라도, 가공 공구 (17, 17', 17") 가 평소와 다름없이 변경되지 않아도, 각각의 필요한 가공 공구 (17, 17', 17") 가 y 및 z 방향으로의 이동에 의해 작업 위치로 간단하게 이동되는 장점이 있다.

클램핑 장치의 도시된 실시형태 및 도시된 밀링 장치는, 한정적으로 해석되지 않으며, 성형 블랭크가 회전가능하게 지지될 수 있는 관통 개구부에서, 회전가능하게 장착된 캐리어판을 구비한 클램핑 장치의 본 발명의 아이디어를 구현하는 다양한 가능한 방법의 단지 개별적인 실시형태이다.

Claims (23)

1. 치과용 가공물을 제작하기 위한 CAD/CAM 밀링 장치로서,
   성형 블랭크 (7) 를 위한 클램핑 장치를 포함하고,
   상기 클램핑 장치는, 성형 블랭크 (7) 를 수용하는 캐리어판 (4) 이 이 캐리어판의 주 평면에 평행한 회전 축선 (a) 을 중심으로 회전가능하게 장착되는 유지 장치 (3) 를 구비하며,
   상기 캐리어판 (4) 은 성형 블랭크 (7) 를 수용하는 관통 개구부 (5) 를 구비하며,
   상기 유지 장치 (3) 는 이동가능하게 장착되는 CAD/CAM 밀링 장치에 있어서,
   상기 성형 블랭크 (7) 는 회전 축선 (b) 을 중심으로 선회가능하게 클램핑 배열체 (10) 에 의해 관통 개구부 (5) 에 장착되며, 상기 회전 축선 (b) 은 캐리어판 (4) 의 주 평면에 평행하게 연장하고 또한 상기 캐리어판 (4) 의 회전 축선 (a) 과 각 (α) 을 이루는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 클램핑 배열체 (10) 는 성형 블랭크 (7) 를 부분적으로 둘러싸는 환형의 형상인 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 클램핑 배열체 (10) 는 유지 부재 (8) 를 분리가능하게 고정시키는 파지 장치 (11) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 파지 장치 (11) 는 설정 나사 (12) 에 의해 고정될 수 있는 파지 죠 (13) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
5. 제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 성형 블랭크 (7) 는 디스크 형상의 유지 부재 (8) 에 의해 클램핑 배열체 (10) 에 배열되거나 배열될 수 있는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 성형 블랭크 (7) 는 디스크 형상의 유지 부재 (8) 의 관통 개구부 (9) 에 배열되는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 성형 블랭크 (7) 는 270°보다 큰 각 (γ) 에 걸쳐 회전 축선 (b) 을 중심으로 회전가능하게 관통 개구부 (5) 에 장착되는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 성형 블랭크 (7) 는 360°의 각 (γ) 을 통하여 회전가능한 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전 축선 (a) 과 상기 회전 축선 (b) 사이의 각 (α) 은 90°인 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    캐리어판 (4) 과 클램핑 배열체 (10) 를 포함하는 배열체는 2 개의 동축 링에 의해 형성되고, 외부 링이 캐리어판 (4) 을 형성하고 또한 회전 축선 (a) 을 중심으로 회전가능하게 유지 장치 (3) 에 장착되며, 내부 링이 클램핑 배열체 (10) 를 형성하고 또한 회전 축선 (b) 을 중심으로 외부 링에 장착되고, 상기 외부 링과 상기 내부 링의 회전 축선 (a, b) 은 90°의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동가능하게 장착된 유지 장치 (3) 는 후프 형상이고, 또한 2 개의 평행한 림 (14, 14') 및 이 2 개의 림을 연결하는 레그 (15) 를 구비하고, 상기 캐리어판 (4) 은 후프 형상의 유지 장치 (3) 의 측방향 림 (14, 14') 사이에 회전가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 후프 형상의 유지 장치 (3) 의 레그 (15) 에 대한 캐리어판 (4) 의 회전 축선 (a) 의 최대 간격은, 회전 축선 (a) 에서부터 캐리어판 (4) 의 외부 가장자리까지의 최대 간격보다 작아서, 상기 후프 형상의 유지 장치 (3) 는 캐리어판 (4) 의 회전각 (β) 을 한정하거나 이 캐리어판 (4) 용의 받침대로서 사용되는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 캐리어판 (4) 의 회전각 (β) 은 150°보다 작은 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 캐리어판 (4) 의 회전각 (β) 은 100°인 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
15. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    평행하게 상호 병치 관계로 배열된 가공 공구 (17, 17', 17") 용의 위치결정 장치 (16) 를 포함하고, 상기 가공 공구 (17, 17', 17") 는, 각각의 경우에 정확하게는 하나의 가공 공구 (17, 17', 17") 가 작업 위치로 이동될 수 있도록, 클램핑 장치 (2) 에 대하여 이동가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
16. 제 15 항에 있어서,
    다수의 가공 공구 (17, 17', 17") 는 제 1 운동 방향 (z) 으로 이동가능하게 위치결정 장치 (16) 에 장착되고, 상기 위치결정 장치 (16) 는 상기 제 1 운동 방향 (z) 에 수직한 제 2 운동 방향 (y) 으로 상기 가공 공구 (17, 17', 17") 중 하나를 이동시키는 작동 부재 (18, 18', 18") 를 구비하는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 위치결정 장치는 각각의 가공 공구 (17, 17', 17") 용의 작동 부재 (18, 18', 18") 를 구비하는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 작동 부재는 피스톤-실린더 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
19. 제 16 항에 있어서,
    상기 작동 부재는 공압식으로 작용하는 것을 특징으로 하는 CAD/CAM 밀링 장치.
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