KR100949401B1 - Clamp apparatus with compressed gas and coating system comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스클램핑 장치 및 이를 포함하는 코팅시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스스프링을 구비한 조임부를 포함하는 가스클램핑 장치와 이를 포함하는 자동차 부품의 표면처리용 코팅시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gas clamping device and a coating system including the same, and more particularly, to a gas clamping device including a tightening unit having a gas spring and a coating system for surface treatment of an automotive part including the same.
일반적으로 자동차 부품 및 산업기계 부품에 사용되는 프레스 제작물인 각종 볼트 너트는 표면처리(수용성, 유기용제성 아연분말 코팅 또는 크로메이트의 코팅) 공정을 거치게 된다. In general, various bolt nuts, which are press products used in automobile parts and industrial machine parts, are subjected to surface treatment (water soluble, organic solvent zinc powder coating or chromate coating).
종래에는 표면처리 공정의 중요설비인 클램핑 장치의 조임 구동력을 기계스프링의 탄성을 이용하였으나 반복적인 작업으로 인해 스프링의 피로 증가로 인하여 바스켓 조임(클램핑) 장치의 구속력이 저하되는 문제가 발생하고 있다. 이로 인하여 클램핑 장치가 파손되거나 수명이 짧아지는 문제점이 생기고, 각 스프링의 구속력이 불균일하므로 바스켓의 무게에 따른 제어 능력을 유지하기 어려운 단점이 있 어 왔다. 더 나아가, 바스켓을 회전하고 코팅액을 탈액하는 과정 중에 바스켓이 겉돌거나 이탈되는 안전성에 대한 문제가 제기되어 왔다. Conventionally, the tightening driving force of the clamping device, which is an important facility for the surface treatment process, uses the elasticity of the mechanical spring, but a problem arises in that the restraint of the basket tightening (clamping) device is reduced due to the fatigue of the spring due to repetitive work. Due to this, there is a problem that the clamping device is broken or the life is shortened, and because the restraint force of each spring is uneven, it is difficult to maintain the controllability according to the weight of the basket. Furthermore, a problem has been raised about the safety of the basket turning or leaving during the process of rotating the basket and releasing the coating liquid.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 하나의 목적은 코팅시스템에서 바스켓의 고속회전 및 상하 운동시 바스켓의 이탈 등을 방지하기 위한 클램핑 장치 및 이를 포함하는 코팅시스템을 제공하는 것이다.One object of the present invention for solving the problems of the prior art described above is to provide a clamping device and a coating system including the same for preventing the basket from being separated during high-speed rotation and vertical movement of the basket in the coating system.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 One aspect of the present invention for achieving the above object is
회전 가능한 메인축 ; 상기 메인축에 삽입되어 축 방향 운동을 하는 디스크 형상의 상부플레이트 ; 일면에 상기 메인축의 선단이 결합되고, 타면에 바스켓이 체결되는 하부플레이트 ; 상기 상부플레이트를 눌러 축 방향으로 이동시키는 가압부 ; 및 가스스프링을 구비하고 및 상기 상부플레이트의 축 방향 운동에 연동되어 상기 바스켓을 체결 또는 이탈시키는 조임부를 포함하는 가스클램핑 장치에 관계한다. Rotatable main shaft; An upper plate of a disk shape inserted into the main shaft to perform an axial movement; A lower plate having one end coupled to the main shaft and a basket fastened to the other side; A pressing unit which moves the upper plate to move in the axial direction; And a tightening portion having a gas spring and interlocked with the axial movement of the upper plate to fasten or release the basket.
다른 양상에서 본 발명은 상기 가스클램핑 장치를 포함하는 코팅시스템에 관계한다.In another aspect the invention relates to a coating system comprising the gas clamping device.
본 발명에 의한 가스클램핑 장치는 스프링의 기계적 탄성력 대신에 압축가스의 탄성력을 이용한 가스스프링을 사용함에 따라 기계적 스프링에서 발생하는 기계적 피로현상 등의 발생이 전혀 없으며, 회전시 진동이나 이탈의 문제점도 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 가스클램프 장치 및 이를 이용한 코팅시스템은 안전성뿐만 아니라 경제성에도 탁월한 효과가 있다.Gas clamping device according to the present invention by using a gas spring using the elastic force of the compressed gas instead of the mechanical elastic force of the spring, there is no occurrence of mechanical fatigue phenomenon, such as occurs in the mechanical spring, and also reduce the problems of vibration or separation during rotation You can. Therefore, the gas clamp device and the coating system using the same according to the present invention have an excellent effect on safety as well as economics.
본 발명의 일구현예에 의한 가스 클램프는 가스스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다. Gas clamp according to an embodiment of the present invention is characterized in that it comprises a gas spring.
이하에서 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일구현예에 의한 가스 클레임 장치에 바스켓이 체결된 정면도이고, 도 2는 도 1의 가스클레임 장치에 바스켓이 이탈된 것을 나타내는 정면도이다. 도 3은 본 발명의 다른 구현예에 의한 가스클레임 장치의 정면도이다. 1 is a front view of a basket fastened to a gas claim device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view showing that the basket is separated from the gas claim device of FIG. 3 is a front view of a gas claim device according to another embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 가스클레임(100) 장치는 메인축(10), 상부플레이트(20), 하부플레이트(30), 가압부(40) 및 조임부(50, 50')를 포함하고, 상기 조임부(50, 50')는 가스스프링(51, 51')을 구비하여 그 탄성력으로 바스켓(60)을 클램핑한다. 1 to 3, the gas claim 100 device of the present invention includes a
상기 장치는 상기 가압부(40)에 의해 상부 플레이트(20)가 축방향을 따라 압착되면 상기 조임부(50, 50')가 상기 바스켓을 이탈시키고, 상기 가압부(40)의 힘 이 제거되면 상기 가스스프링(51, 51')의 탄성력으로 상기 상부 플레이트(20)를 이동시켜 상기 조임부(50, 50')가 상기 바스켓을 체결할 수 있다. When the
상기 메인축(10)은 회전가능하고, 메인축의 상단에 스핀들부(70)가 추가로 구비되어 상기 메인축(10)을 회전시킬 수 있다.The
상기 상부플레이트(20)는 상기 메인축(10)과 동축이고, 그 중심부가 통공된 디스크 형상이다. 상기 상부플레이트의 통공된 중심부로 상기 메인축이 삽입되어 상부플레이트는 메인축을 따라 축방향으로 이동할 수 있다. The
상기 하부플레이트(30)는 그 일면에 상기 메인축(10)의 선단이 결합되고, 타면에 바스켓(60)이 체결된다.The
상기 메인축(10)과 하부플레이트(30)가 면접합되는 것이 바람직하다. 상기 하부플레이트는 상기 메인축과 함께 회전될 수 있다.Preferably, the
상기 상부플레이트(20)는 상기 가압부(40)에 의해 메인축을 따라 축방향으로 압착되고, 상기 가스스프링(51)의 탄성력에 의해 이동될 수 있다. The
상기 가압부(40)는 상기 가스스프링의 팽창력에 의해 지지되는 구조나 장치이면 충분하고 반드시 특정설비로 제한되는 것은 아니다. 일예로, 상기 가압부(40)가 구동모터 및 유압실린더를 포함하는 유압장치일 수 있다. The
상기 가압부(40)의 좀 더 구체적인 구현예로서 도 1 내지 3을 참조하면, 상기 가압부(40)는 가동부(41) 및 작용부(42)를 포함한다. 상기 가동부(41)는 유압실린더를 사용하여 유압을 작용부(42)에 전달할 수 있다. 1 to 3 as a more specific embodiment of the
상기 작용부(42)는 중심부가 통공된 구조로서, 상기 중심부에 상기 메인축이 삽입되어 상기 작용부(42)가 메인축을 따라 이동할 수 있다. The acting
상기 작용부(42)의 측면에 상기 가동부(41)의 일단이 결합되고, 상기 작용부(42)의 하부 단면에 상부플레이트(20)가 결합된다. 따라서, 상기 가동부(41)의 유압에 의해 상기 작용부가 상부플레이트를 축방향으로 이동시킬 수 있다. One end of the
상기 조임부(50)는 상기 상부플레이트(20)의 축방향 이동에 연동되어 상기 바스켓(60)을 체결 또는 이탈시킨다. The fastening
상기 조임부(50)는 가스스프링(51)을 구비한다.The tightening
상기 가스스프링(51)은 공지된 가스스프링을 사용할 수 있다. 일반적으로 가스스프링(51)은 압력튜브(511), 피스톤(미도시), 피스톤로드(512)를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 가스스프링(51) 내부에는 압축가스가 충진되어 있는데, 압축가스의 압축력에 따라 피스톤로드가 밀려나는 탄성력을 가지게 된다.The
상기 압축가스는 질소, 이산화탄소 등의 불활성 가스나 공기를 사용할 수 있다. 상기 압축가스의 압력은 피코팅 부품이 내부에 채워져 있는 바스켓을 고정할 수 있는 압력이면 충분하고, 바람직하게는 상기 바스켓이 회전하거나 기울여 회전하는 경우에도 바스켓을 공고히 고정할 수 있는 정도의 압력을 유지하는 것이 좋다. The compressed gas may be inert gas such as nitrogen or carbon dioxide, or air. The pressure of the compressed gas is sufficient to fix the basket filled inside the coated component, and preferably maintains the pressure enough to secure the basket even when the basket is rotated or tilted. Good to do.
상기 조임부(50)의 일구현예로서, 도 1 내지 도 2를 참조하면, 상기 조임부(50)는 가스스프링(51), 잠금부(52) 및 경사가이드(53)를 포함할 수 있다. 상기 잠금부(52)는 상기 가스스프링의 피스톤로드(512) 일단에 결합되어 상기 피스톤로드의 압축 및 팽창에 따라 상기 경사가이드(53)를 따라 직선운동을 하여 상기 바스 켓을 체결한다.As an embodiment of the tightening
상기 경사가이드(53)의 상부는 상부플레이트(20)와 면접합되어 있다. 상기 잠금부(52)는 바스켓을 조이는 물림부(521), 상기 물림부(521)를 지지 및 고정하는 지지부(522) 및 상부플레이트(20)의 축방향 운동에 따라 상기 경사가이드(53)를 이동하는 롤러(523)를 포함한다.The upper portion of the
상기 조임부(50)는 상기 상부플레이트와 하부플레이트를 연결 및 고정하는 보조스프링(54)을 추가로 포함할 수 있다.The tightening
상기 보조스프링(54)에 의해 상기 상부플레이트(20)가 하부플레이트(30)와 함께 회전할 수 있다. The
본 발명의 다른 구현예로서 도 3을 참조하면, 상기 조임부(50')는 가스스프링(51') 및 잠금부(52')를 포함한다.Referring to FIG. 3 as another embodiment of the present invention, the tightening portion 50 'includes a gas spring 51' and a locking portion 52 '.
상기 가스스프링(51')은 상기 상부플레이트(20)와 하부플레이트(30)를 연결 및 고정하고, 상부 플레이트에 탄성력을 가한다.The
상기 잠금부(52')는 바스켓을 조이는 물림부(521'), 상기 물림부(521')를 고정 및 선회시키는 핀(522')을 구비한다. 상기 물림부(521')가 그 일단에 스프링(523')을 구비하여 상부 플레이트(20)의 축방향 이동시 연동되어 상기 핀을 축으로 선회하여 상기 바스켓을 체결 또는 이탈시킬 수 있다. The locking portion 52 'includes a bite portion 521' for tightening a basket, and a pin 522 'for fixing and pivoting the bite portion 521'. The
도 4는 도 3에서 나타낸 구현예에서 가스스프링(51')과 잠금부(52')의 배치를 나타낸 평면 개략도이다. 도 4를 참조하면, 상기 가스스프링(51')이 상부플레이트(20)의 원주를 따라 6개가 배치되고 그 사이에 잠금부(52')가 설치되었다. 상 기 가스스프링(51, 51')은 2 내지 8개가 설치되는 것이 바람직하지만, 처리할 용량 및 무게에 따라 설치개수뿐만 아니라 가스의 충진압력, 구경을 적절하게 선정할 수 있다. 4 is a schematic top view showing the arrangement of the gas spring 51 'and the locking portion 52' in the embodiment shown in FIG. Referring to FIG. 4, six
상기 장치는 상기 메인축을 회전시키는 스핀들부(60)를 추가로 포함할 수 있다.The device may further comprise a
도 1 내지 도 3을 참조하면, 스핀들부(70)는 상기 메인축(10)에 프레임 모터(71) 및 동력전달부(72)를 포함할 수 있다. 상기 프레임 모터(71)는 회전수 변화량과 관계없이 토크가 일정한 벡터모터 또는 서보모터를 사용하고, 상기 동력전달부(72)는 V벨트를 사용하는 것이 바람직하다.1 to 3, the
상기 스핀들부(70)는 바스켓을 고속 정· 역회전시키므로 제품표면에 부착된 코팅의 여액을 탈액시켜 표면장력으로 부착된 약품의 평활성을 유지시키는 역할을 할 수 있다.Since the
상기 가스클레임 장치(100)는 틸팅부(80)를 추가로 포함할 수 있다. 도 5a 및 도5b는 상기 클램핑 장치를 기울여 회전시키는 틸팅부를 나타낸다. 상기 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 틸팅부는 스핀들부에 의한 바스켓의 회전시 바스켓을 수직 축과 15-60°의 범위 내에서 기울여 회전시킬 수 있다. 따라서, 상기 틸팅부에 의해 바스켓 안의 제품이 보다 균일하게 액 접촉이 될 수 있다. 상기 틸팅부는 고속 회전시 발생되는 진동 및 부하를 극복할 수 있도록 유압 실린더를 구비한다. 또한, 상기 틸팅부는 엔코더를 적용하여 필요 각도를 컴퓨터에 입력하여 자동으로 각도를 조정할 수 있다.The
본 발명에 의한 가스클램핑 장치는 유압에 의해 조임부를 바스켓으로부터 분리시키고, 반대로 유압이 제거되면 가스스프링의 탄성력을 이용하여 조임부가 바스켓을 체결시키는 구조이다. 따라서, 기존의 기계적 스프링의 탄성력을 이용하지 않아 스프링의 기계적 피로현상이 전혀 없으며, 회전시 진동이나 이탈의 문제점도 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 가스클램프 장치는 안전성뿐만 아니라 경제성에도 탁월한 효과가 있다.The gas clamping device according to the present invention has a structure in which the tightening part is separated from the basket by hydraulic pressure, and on the contrary, when the hydraulic pressure is removed, the tightening part fastens the basket by using the elastic force of the gas spring. Therefore, there is no mechanical fatigue of the spring at all because it does not use the elastic force of the existing mechanical spring, it can also reduce the problems of vibration or separation during rotation. Therefore, the gas clamp device according to the present invention has an excellent effect not only in safety but also in economy.
상기 가스클램핑 장치는 고도의 안정성과 정밀성을 요하는 기계설비나 장치에 사용될 수 있다. 상기 가스클램핑 장치는 운반기계나 표면처리 전처리 공정 등 종래 클램핑 장치가 사용되던 설비에 사용될 수 있다. 바람직하게는 아연분말코팅, 아연니켈 도금의 후처리 공정중 크로메이트 공정 및 실링 공정, 침적 도장 등에 사용될 수 있다. The gas clamping device can be used in machinery or apparatus that requires a high degree of stability and precision. The gas clamping device may be used in a facility in which a conventional clamping device is used, such as a conveying machine or a surface treatment pretreatment process. Preferably, zinc powder coating, zinc nickel plating may be used in the after-treatment process, chromate process, sealing process, immersion coating and the like.
다른 양상에서, 본 발명은 상기 가스클램핑 장치를 포함하는 코팅시스템(장치)에 관계한다. In another aspect, the present invention relates to a coating system (apparatus) comprising the gas clamping apparatus.
도 6은 본 발명의 일구현예에 의한 코팅시스템을 나타내는 개략도이다. 도 6을 참조하면, 상기 코팅시스템(1000)은 상기 가스클램핑 장치(100), 상기 가스클램핑 장치에 체결되는 바스켓(60), 상기 바스켓을 상기 가스클램핑 장치로 이송 및 장착하는 이송부(200), 및 코팅액 용기를 상하 이동시켜 상기 바스켓 내부의 부품을 침적 및 탈액하는 리프트부(300)를 포함한다. 6 is a schematic view showing a coating system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the
상기 이송부(200)는 바스켓을 가스클램핑 장치로 이송하여 이를 장착시키는 기능을 가지고 있으며, 이송을 위한 모터는 랙크상에 피니언 기어를 구동시켜 테이블을 따라 수평으로 이송할 수 있다. 이때 모터에는 브레이크를 장착하여 정위치 기능을 유지하게 하고 정확한 위치제어와 내구성을 유지할 수 있다. The transfer unit 200 has a function of transferring the basket to the gas clamping device and mounting it, and the motor for the transfer may be horizontally moved along the table by driving the pinion gear on the rack. The motor can be equipped with a brake to maintain the exact position function, and to maintain accurate position control and durability.
상기 이송부(200)는 내부 중앙에 장착된 유공압 박형 실린더가 설치되어 상하 이동운동을 할 수 있어 하부 플레이트 상에 바스켓의 상면 플렌지를 밀착시킬 수 있다. 이때 스트로크는 50-200mm 범위로 할 수 있다.The transfer unit 200 is installed in the inner center of the hydraulic pneumatic thin cylinder can be moved up and down can be in close contact with the upper flange of the basket on the lower plate. The stroke can be in the range 50-200 mm.
상기 리프트부(300)는 바스켓 안의 피코팅 제품을 침적과 탈액하기 위해 코팅액이 들어가는 용기를 상승 및 하강시키는 기능을 한다. 상기 리프트부는 구동부(310), 레일(320) 및 직선베어링(330), 용기(340) 및 새들(350)을 포함할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The
일예로, 상기 구동부(310)는 저소음을 위해 헬리컬 기어 박스와 모터를 장착하고 체인기어를 사용하여 용기(340)를 상승 또는 하강시킬 수 있다. For example, the driving
상기 용기 새들(350)은 용기에 들어있는 약품의 교체를 용이하게 할 수 있도록 탈착과 부착이 용이하고 진동에 대한 내구성을 갖는 것이 바람직하다. The
상기 용기(340)는 3중으로 이루어져 있고 각 층 사이에는 코팅액, 냉수, 보냉제가 충진되고, 용기의 재질은 스테인리스가 바람직하고, 스테인리스 사이에는 냉수 자켓을 두어 냉동기로부터 유입되는 냉수가 균일하게 분포되어 코팅액의 온도가 효율적으로 유지되도록 할 수 있다. The
상기 용기에 충진된 보냉제는 열전달을 차단시켜 외부 냉각부하를 최소화하고, 또한 공기의 온도차로 발생되는 응축수의 발생을 억제할 수 있다. The coolant filled in the container can block heat transfer to minimize external cooling load, and also suppress the generation of condensed water caused by the temperature difference of air.
상부 구동부(31)에 의해 리프트(200)가 상하 이동되며 리프트에 장착된 용기는 리프트 상승시 바스켓(60)을 침적시키고 또 탈액하는 공정을 거치게 되며 하강시에는 바스켓이 착탈된다. The lift 200 is moved up and down by the upper drive unit 31 and the container mounted on the lift goes through the process of depositing and de-liquing the
종래에는 리프트로서 수직 레일상에 바퀴 또는 단순 로울러를 장착하여 사용 하였다. 상기 코팅시스템은 기계 특성상 진동이 많이 발생하고, 이 진동이 틈새가 많은 바퀴 또는 로룰러와 레일의 미세 충돌을 지속적으로 발생시킨다. 이것이 시스템 전체에 진동발생을 더욱 증가시켜 부품과의 결합부가 이완이 되어 오작동의 원인이 되기도 한다. Conventionally, a wheel or a simple roller was mounted on a vertical rail as a lift. The coating system generates a lot of vibration due to mechanical characteristics, and the vibration continuously generates fine collision of wheels or rollers with many gaps and rails. This further increases vibrations throughout the system, causing loosening of the joints with the components, which can cause malfunctions.
상기 리프트부는 로울러, 바퀴 대신에 직선베어링(330)(일반적으로 LM 베어링이라고함)을 채용하였다. The lift part employs a roller and a linear bearing 330 (generally called an LM bearing) instead of a wheel.
본 발명의 일구현예에 의한 코팅시스템에서는 유압장치가 사용될 수 있다. 앞에서 상술한 바와 같이, 상기 가압부(40), 틸팅부(80) 및 이송부(200)에 각각 유압실린더가 사용될 수 있고, 이를 구동하는 장비에 대해서는 특별한 제한이 없다. 일예로서 구동장비는 작동유의 냉각장치, 유압 펌프, 유압 라인(고무호스), 압력유지를 위한 체크 볼밸브, 제어용 볼밸브, 유압작동유 탱크 등을 포함할 수 있다. In the coating system according to one embodiment of the present invention, a hydraulic apparatus may be used. As described above, a hydraulic cylinder may be used in the
이상에서, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이 들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.In the above, although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail, these are for illustrative purposes only, and the scope of protection of the present invention is not limited thereto.
도 1은 본 발명의 일구현예에 의한 가스 클레임 장치에 바스켓이 체결된 정면도이다.1 is a front view of a basket fastened to a gas claim device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 가스클레임 장치에 바스켓이 이탈된 것을 나타내는 정면도이다. 2 is a front view showing that the basket is removed from the gas claim device of FIG.
도 3은 본 발명의 다른 구현예에 의한 가스클레임 장치의 정면도이다. 3 is a front view of a gas claim device according to another embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에서 나타낸 구현예에서 가스스프링(54')과 잠금부(52')의 배치를 나타낸 평면 개략도이다.4 is a schematic top view showing the arrangement of the gas spring 54 'and the locking portion 52' in the embodiment shown in FIG.
도 5a 및 도5b는 상기 클램핑 장치를 기울여 회전시키는 틸팅부를 나타내는 개략도이다. 5A and 5B are schematic views showing a tilting part for tilting and rotating the clamping device.
도 6은 본 발명의 일구현예에 의한 코팅시스템을 나타내는 개략도이다.6 is a schematic view showing a coating system according to an embodiment of the present invention.
[도면의 주요부분에 대한 설명][Description of main part of drawing]
100 : 가스클램핑 장치100: gas clamping device
10 : 메인축 20 : 상부플레이트 30 : 하부플레이트10: main shaft 20: upper plate 30: lower plate
40 : 가압부 50 : 조임부 60 : 바스켓40: press part 50: tightening part 60: basket
70 : 스핀들부70: spindle part
1000 : 코팅시스템 1000: Coating System
200 : 이송부 300 : 리프팅부 200: transfer part 300: lifting part
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