KR100951085B1

KR100951085B1 - 위치결정 클램프 장치

Info

Publication number: KR100951085B1
Application number: KR1020080025829A
Authority: KR
Inventors: 사토시 미야자키
Original assignee: 가부시키가이샤 고가네이
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2010-04-05
Also published as: US20080230973A1; JP2008229777A; KR20080085781A

Abstract

[과제] 패널재의 위치결정 클램프와 클램프를 해제한 상태에서 로케이트핀으로부터 패널재를 분리시킬 수 있는 위치결정 클램프 장치를 제공한다.

[해결수단] 패널재 (W)가 접촉하는 접촉면 (15)을 구비하는 지지통 (16)에는 접촉면 (15)으로부터 돌출하는 로케이트핀 (12)이 형성되고, 지지통 (16)에 연결된 실린더 본체 (23)에는 개폐피스톤 (27)이 자유롭게 왕복운동하도록 수용되어 있다. 로케이트핀 (12)의 슬릿 (21)내에 설치된 클램프아암 (22)에는 피스톤 로드 (28)에 연결되고, 개폐피스톤 (27)이 전진이동하면 클램프아암 (22)은 퇴피위치로 이동하고, 개폐피스톤 (27)이 후퇴이동하면 클램프아암 (22)이 클램프부 (22a)와 접촉면 (15)의 사이에서 패널재 (W)를 클램프하는 클램프 위치가 된다. 패널재 (W)는 압출구 (41)에 의해 로케이트핀 (12)로부터 빠져나와 취출위치로 구동된다.

Description

위치결정 클램프 장치 {POSITIONING AND CLAMPING APPARATUS}

본 발명은 패널재를 로케이트핀 (locate pin)에 의해 위치 결정하여 클램프함과 동시에 패널재를 로케이트핀으로부터 떼어내도록 한 위치결정 클램프 장치에 관한 것이다.

자동차 차체는 복수의 패널재를 스포트용접으로 접합하여 형성되고, 스포트용접할 때에는, 자동차 차체를 구성하는 여러 가지의 패널재를 위치결정하여 클램프할 필요가 있다. 이를 위해, 자동차 생산라인에 배치된 용접스테이지에는 패널재를 위치결정 클램프하기 위해, 복수의 위치결정 클램프 장치가 취부되어있다. 또한, 로봇아암의 선단에 위치결정 클램프 장치를 장착하고, 로봇아암을 조작이동시킴으로써 위치결정 클램프장치에 의해 패널재를 위치결정 클램프하도록 하고 있다. 게다가, 패널재를 반송하는 반송대차에는 패널재를 클램프하기 위해서 복수의 위치결정 클램프장치가 장착되어있다.

어느 경우라도, 종래의 위치결정 클램프 장치는 작업물인 패널재에 형성된 위치결정구멍에 끼우는 로케이트핀을 구비하고, 그 로케이트핀을 위치결정 구멍에 끼워서 패널재를 위치결정 하도록 하고 있다. 또한, 패널재를 클램프하기 위해서, 로케이트핀에 형성된 슬릿 내에 클램프아암을 장착하고, 패널재를 클램프 할 때에는 클램프아암을 슬릿 내로부터 밀어 내려지도록 하고 있다. 이와 같은 타입의 위치결정 클램프 장치로는, 예를 들어 특허문헌 1 및 2에 기재되어 있는 것과 같은 것이 있다.

[특허문헌1] 일본국특허공개 제 2000-176874호 공보

[특허문헌2] 일본국특허공개 제 2003-260626호 공보

이와 같은 종래의 위치결정 클램프장치를 용접스테이지에 설치하면, 클램프아암에 의해 패널재를 위치결정 클램프한 상태에서 스포트용접이 행해지고, 용접작업이 완료된 후에는, 클램프아암을 개방한 상태에서 패널재가 로케이트핀으로부터 분리된다. 패널재를 분리하기 위해서 위치결정클램프 장치에 인접시켜 패널을 취출하는 장치가 배치되어 있다. 그러나, 위치결정 클램프장치와 함께 패널을 취출하는 장치를 용접 스테이지와 로봇 아암의 선단에 설치하면, 이들 장치가 차지하는 점유면적이 커지게 된다.

본 발명의 목적은, 패널재를 위치 결정 클램프와 클램프를 해제한 상태에서 로케이트핀으로부터 패널재를 분리시키는 것이 가능한 위치결정 클램프 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 위치결정 클램프 장치는, 패널재가 접촉하는 접촉면이 설치되고, 상기 접촉면으로부터 돌출해 상기 패널재에 형성된 관통공을 관통하는 로케이트핀이 설치된 지지통과, 상기 지지통에 연결되어 피스톤로드가 설치된 개폐피스톤을 축 방향으로 자유롭게 왕복운동 하도록 수용하는 실린더 본체와, 상기 로케이트핀에 형성된 슬릿 내에 설치됨과 동시에 상기 피스톤로드에 자유롭게 요동되도록 연결된 클램프 아암과, 상기 클램프 아암에 형성된 캠구멍을 관통해서 상기 지지통에 고정되고, 상기 개폐 피스톤의 전진이동에 의해 상기 클램프 아암을 상기 슬릿 내 에 퇴피시키는 퇴피위치에 이동시키고, 상기 개폐피스톤의 후퇴이동에 의해 상기 클램프 아암을 클램프부와 상기 접촉면의 사이에서 상기 패널을 클램프하는 클램프 위치에 밀어내는 캠부재와, 상기 접촉면으로부터 돌출해서 상기 패널재를 상기 로케이트핀으로부터 취출하는 취출위치와 상기 접촉면 내에 밀고 넣는 후퇴한계위치의 사이에 축 방향으로 자유롭게 왕복 운동하도록 상기 지지통 내에 장착된 압출구와, 상기 압출구에 연결됨과 동시에 상기 실린더본체 내에 자유롭게 왕복운동하도록 수용되고, 상기 압출구를 상기 취출위치와 상기 후퇴한계위치 사이에서 구동하는 압출 피스톤을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 위치결정 클램프 위치와, 상기 압출구를 상기 취출위치와 상기 후퇴한계위치의 사이인 대기위치에 밀어내는 스프링 부재와 상기 압출 피스톤의 위치를 검출하는 위치검출 센서를 구비하며, 상기 패널재가 상기 스프링 부재의 스프링력에 저항하여 상기 압출구를 후퇴 이동시켜서 상기 접촉면에 접촉한 것을 상기 위치검출센서에 의해 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 위치결정 클램프 장치는, 상기 압출 피스톤에 전진방향의 추력(推力)을 가하는 유체가 공급되는 전진용 압력실과, 상기 압출피스톤에 후퇴방향의 추력을 가하는 유체가 공급되는 후퇴용 압력실을 상기 실린더본체 내에 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 위치결정 클램프 장치는, 상기 개폐 피스톤에 후퇴방향의 추력을 가하는 클램프용 압력실과, 상기 개폐피스톤에 전진방향의 추력을 가하는 퇴피용 작동실을 상기 실린더본체에 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 위치결정 클램프 장치는, 상기 개폐피스톤에 전진방향의 추력을 가하는 스프링 부재를 상기 퇴피용 작동실에 장착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 위치 결정 클램프 장치는, 상기 개폐 피스톤에 전진방향의 추력을 가하는 유체를 상기 퇴피용 작동실에 장착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 위치결정 클램프 장치는, 상기 실린더 본체에 설치되는 로크실린더 내에 상기 피스톤로드에 형성된 로크면에 접촉하는 로크피스톤을 상기 피스톤로드에 대하여 가로방향으로 자유롭게 왕복운동 하도록 수용하고, 상기 로크실린더 내에 상기 로크피스톤에 상기 피스톤로드로 향하는 방향의 추력을 가하는 스프링 부재를 장착하고, 상기 로크피스톤과 로크면의 접촉에 의해 상기 클램프아암을 상기 클램프 위치에 지지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 패널재에 형성된 관통공을 관통하는 로케이트핀에 의해 패널재가 소정의 위치에 위치결정되고, 로케이트핀에 설치된 클램프아암에 의해 위치결정된 상태에서 클램프된다. 이렇게 클램프 된 상태에서 패널재에 대해서 용접작업 등을 하는 것이 가능하다. 패널재에 대한 작업이 종료된 후에는, 클램프아암에 의한 패널재의 클램프를 해제한 후에, 압출구를 작동시키는 것으로 패널재는 자동적으로 로케이트핀으로부터 분리된다. 이에 의해, 작업물인 패널재를 위치결정 클램프장치로부터 간단하게 반출하는 것이 가능하다.

압출구는 클램프아암과 함께 지지통에 설치되어 있기 때문에, 위치결정 클램프 장치의 주위에 패널재를 위치결정 클램프장치로부터 분리하기 위한 장치를 배치 할 필요가 없고, 소형 장치에 의해 작업종료후의 패널재를 분리하는 것이 가능하다.

압출구를 구동하기 위한 압출피스톤의 위치를 위치검출센서로 검출함으로써 압출구에 의해 패널재가 분리된 상태를 검출하는 것이 가능하기 때문에, 클램프아암의 근방과 패널재의 이동궤적의 근방에 위치검출센서를 설치하는 것이 필요 없다.

클램프아암을 개폐구동하는 개폐피스톤과 압출구를 구동하는 압출피스톤이 모두 지지통에 연결되는 실린더본체에 설치되어 있어, 위치결정 클램프장치의 폭을 작게 하는 것이 가능하다.

개폐피스톤에 구동되는 피스톤로드가 클램프 위치로 된 때에 로크피스톤이 피스톤로드를 체결하도록 하여, 체결력을 스프링에 의해 가하도록 하기 때문에 클램프아암이 클램프 위치가 된 상태에서는 유체를 가하지 않고 클램프아암을 클램프위치로 지지하는 것이 가능하다.

[발명을 실시하기 위한 최적의 형태]

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태인 위치결정 클램프장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 2-2선을 따르는 확대 단면도이고, 도 3은 도 1의 평면도이다.

이 위치결정 클램프장치는 예를 들어, 자동차생산라인의 용접스테이지에 배치되어 자동차 차체를 구성하는 여러 가지의 패널재를 위치결정하여 클램프하기 위 하여 사용된다. 이 위치결정 클램프장치는 원통체 (10)를 구비하고, 원통체 (10)의 기단부에는 도 3에 나타낸 것과 같이 장방형의 플랜지부 (11)가 설치되어 있다. 플랜지부 (11)에는 복수의 취부구멍 (11a)이 형성되어 있어, 각각의 취부구멍 (11a)에 장착되는 나사부재와 핀에 의해 원통체 (10)가 용접스테이지에 취부된다.

원통체(10)에는 원형의 수용구멍 (10a)이 형성되고, 원통체 (10)의 선단에는 로케이트핀 (12)이 취부되며, 로케이트핀 (12)의 기단부 측에는 플랜지부 (13)가 일체로 설치되어 있다. 로케이트핀 (12)은 플랜지부 (13)에 접촉하는 작업물 받침 링 (14)에 의해 원통체 (10)의 선단에 고정되어 있고, 작업물 받침 링 (14)은 기단 측의 대경부 (14a)와 이것과 일체로 된 선단 측의 소경부 (14b)를 구비하고, 소경부(14b)의 선단면에는 접촉면 (15)이 형성되어 있다. 다만, 작업물 받침 링 (14)의 외경을 전체적으로 대경부 (14a)와 동일 지름으로 하고, 외주면을 축 방향으로 스트레이트나 링으로 해도 좋다. 상술한 원통체 (10)와 작업물 받침 링 (14)은 지지통 (16)을 구성하고 있고, 지지통 (16)의 선단은 패널재 (W)가 접촉하는 접촉면 (15)으로 되어있고, 이 접촉면 (15)으로부터 로케이트 핀 (12)이 돌출되어 있다. 따라서 도 1과 같이, 패널재 (W)에 형성된 관통공에 로케이트핀 (12)을 관통시킴에 의해 패널재 (W)는 용접스테이지의 소정의 위치에 위치결정된다.

도 4 (A)는 로케이트핀 (12)의 단면도이고, 도 4 (B)는 도 4 (A)의 로케이트핀의 평면도이고, 도 4 (C)는 도 4 (A)의 로케이트핀의 저면도이다. 도 5 (A)는 작업물 받침 링 (14)의 단면도이고, 도 5 (B)는 도 5 (A)의 평면도 이다.

로케이트핀 (12)의 플랜지부 (13)에는 4개의 관통공 (17)이 형성되고, 작업 물 받침 링 (14)에는 관통공 (17)에 대응시켜서 4개의 단턱을 가진 관통공 (18)이 형성되어 있고, 도 3에 나타낸 것과 같이 각각의 관통공 (17,18)을 관통하여 원통체 (10)에 형성된 도시되지 않은 나사구멍에 나사결합되는 볼트 (19)에 의해, 로케이트핀 (12)과 작업물 받침 링 (14)은 원통체 (10)에 의해 고정되어 있다.

로케이트핀 (12)에는, 도 4에 나타낸 것과 같이 선단부 (12a)를 남겨두고 슬릿 (21)이 형성 되어, 슬릿 (21)은 플랜지부 (13)의 기단면까지 펴짐과 동시에 로케이트핀 (12)을 지름방향으로 관통하고, 슬릿 (21)내에는 도 1에 나타낸 것과 같이 클램프 아암 (22)이 장착되어 있다.

지지통 (16)의 플랜지부 (11)에는 실린더 본체 (23)가 지지통 (16)과 동일 축으로 취부되어 있고, 실린더 본체 (23)는 제 1 실린더 (23a)와 제 2 실린더 (23b)를 구비하고, 양쪽의 실린더 (23a, 23b)의 접촉 단부를 횡단하도록 실린더 본체 (23)에는 칸막이벽 (24)이 고정되어있다. 실린더본체 (23)의 후단부에는 실린더본체 (23)를 막는 커버로서의 기능을 구비하는 블록 형상의 로크실린더 (25)가 고정되어 있다. 실린더본체 (23)내의 실린더 구멍 (26) 중에, 칸막이 벽 (24)과 로크실린더 (25)의 사이에는 개폐 피스톤 (27)이 축 방향으로 자유롭게 왕복운동 하도록 장착되고, 개폐 피스톤 (27)에 의해 실린더 구멍 (26)에는 퇴피용 작동실 (26a)과 클램프용 압력실 (26b)이 형성되어 있다. 개폐 피스톤 (27)에는 피스톤로드 (28)가 취부되어 있고, 피스톤로드 (28)는 칸막이 벽 (24)을 관통하여 선단부가 원통체 (10)의 내부에 밀어 넣어진다.

피스톤로드 (28)의 선단부에는 피스톤로드 (28)에 대해서 지름방향을 향한 연결핀 (31)에 의해 클램프 아암 (22)이 핀 결합되고, 클램프 아암 (22)은 피스톤 로드 (28)에 대해 자유롭게 요동되도록 연결되어 있다. 연결핀 (31)의 양 단부는 도 2에 나타낸 것과 같이 지지통 (16)에 형성된 장공 (32)에 밀어 넣어지고 피스톤 로드 (28)가 개폐 피스톤 (27)에 의해 축 방향으로 왕복운동 할 때에는 연결핀 (31)은 장공 (32)에 안내되어 축 방향으로 이동한다.

지지통 (16)에는 둥근 봉으로 만들어지는 캠부재 (33)가 지지통 (16)에 대해 지름방향을 향함과 동시에 연결핀 (31)에 평행으로 고정되어 있고 이 캠부재 (33)는 클램프아암 (22)에 형성된 캠구멍 (34)을 관통하고 있다. 캠구멍 (34)은 클램프 아암 (22)의 선단 측으로부터 기단부에 향해서 클램프아암 (22)의 긴 쪽으로 뻗어지는 세로방향부 (34a)와, 이 세로방향부 (34a)에 이어짐과 동시에 세로방향부 (34a)에 대해 기울어있는 퇴피부 (34b)를 구비하고 있다. 이에 의해, 도 1에서 나타낸 것처럼 개폐피스톤 (27)이 후퇴한계위치가 되면, 피스톤로드 (28)를 사이에 두고 클램프아암 (22)은 클램프 위치까지 구동됨과 동시에 캠부재 (33)에 의해 선단의 클램프부 (22a)가 패널재 (W)를 접촉면 (15)의 사이에서 클램프하는 클램프 위치가 된다. 한편, 개폐피스톤 (27)이 전진한계위치가 되면, 피스톤로드 (28)를 사이에 두고 클램프 아암 (22)은 도 1에 이점쇄선으로 나타낸 것과 같이 슬릿 (21)의 내부에 밀고 넣는 퇴피위치가 된다. 연결핀 (31)과 캠부재 (33)의 양 단면은 지지통 (16)에 취부된 커버플레이트 (35)에 의해 도 2에 나타낸 것과 같이 덮여져 있다.

실린더본체 (23)에는 퇴피용 작동실 (26a)에 연통하는 공급배출포트 (36a)와 클램프용압력실 (26b)에 연통하는 공급배출포트 (36b)가 형성되어 있고, 퇴피용 작동실 (26a)에 공급배출포트 (36a)로부터 유체인 압축공기를 공급하면, 개폐피스톤 (27) 및 피스톤로드 (28)를 사이에 두고 클램프아암 (22)이 퇴피위치로 구동된다. 한편, 공급배출포트 (36b)에서 클램프용 압력실 (26b)에 유체를 공급하면, 개폐피스톤 (27) 및 피스톤로드 (28)를 사이에 두고 클램프아암 (22)이 클램프 위치에 구동된다. 퇴피용 작동실 (26a)에는 개폐피스톤 (27)에 유체압에 더해 전진방향의 추력을 가하기 위해서 압축 코일 스프링 (37)이 스프링부재로서 장착되어 있다. 단, 퇴피용작동실 (26a)에 유체를 공급하지 않으면 압축코일 스프링 (37)으로만 개폐피스톤 (27)에 대해 전진방향의 추력을 가하는 것이 되어, 압축코일 스프링 (37)을 장착하지 않으면 유체의 압력만으로 개폐 피스톤 (27)에 대해 전진 방향의 추력을 가하는 것이 된다.

로케이트핀 (12)의 플랜지부 (13)에는, 도 4에 나타낸 것과 같이 로케이트핀 (12)의 지름방향 외측 방향에 위치시켜서 3개의 안내홈 (38a~38c)이 형성되고, 안내홈 (38a)은 클램프아암 (22)의 클램프부 (22a)가 밀어내는 위치에 대해서 반대 측으로 형성되어 다른 2개의 안내홈 (38b, 38c)은 안내홈 (38a)에 대해서 이것을 중심으로 원주방향으로 90도 벗어난 위치로 형성되어 있다. 각각의 안내홈 (38a~38c)에 대응시켜서, 도 5에 나타낸 것과 같이 작업물 받침 링 (14)의 대경부 (14a)에는 각각 안내홈 (39a~39c)이 형성되어 있다.

지지통 (16) 내에는 압출구 (41)가 축 방향으로 자유롭게 왕복운동 하도록 장착되어 있다. 도 6 (A)은 압출구 (41)를 나타낸 단면도이고, 도 6 (B)은 도 6 (A)의 6B-6B선을 따른 방향으로부터 본 평면도이고, 도 6 (C)은 도 6 (A)의 6C-6C선을 따른 단면도이고, 도 6 (D)은 도 6 (A)의 6D-6D선을 따른 단면도이다.

압출구 (41)는 도 1에 나타낸 것과 같이 피스톤로드 (28)의 외측에 피스톤로드 (28)에 대해서 축 방향으로 자유롭게 이동하도록 끼워지는 원통부 (42)를 구비하고, 원통부 (42)에는 압출구 (41)의 축방향의 이동시에 연결핀 (31)과 캠부재 (33)의 간섭을 피하기 위해서 장공 (40)이 형성되어 있다. 도 6에 나타낸 것과 같이, 원통부 (42)에는 그 선단면으로부터 전방으로 돌출된 3개의 압출봉재 (43a~43c)가 설치되고, 각각의 압출봉재 (43a~43c)는 원통부 (42)와 일체로 되어있다. 로케이트핀 (12)의 플랜지부 (13)와 작업물 받침 링 (14)의 대경부 (14a)에 형성된 안내홈 (38a, 39b)에는 압출봉재 (43a)가 밀어 넣어지고, 안내홈 (38b), (39b)에는 압출봉재 (43b)가 밀어 넣어지고, 안내홈 (38c, 39c)에는 압출봉재 (43c)가 밀어 넣어져 있어, 압출구 (41)가 왕복운동하면, 각각의 압출봉재 (43a~43c)는 로케이트핀 (12)에 따라 이동한다. 도 1은 압출구 (41)가 후퇴한계위치가 된 상태를 나타내고, 이때에는 각각의 압출봉재 (43a~43c)는 지지통 (16)내에 밀어넣어진다. 한편, 압출구 (41)가 전진한계위치가 되면, 각각의 압출봉재 (43a~43c)가 접촉면 (15)으로부터 돌출해서 취출위치가 되고, 이 취출위치에 압출구 (41)가 구동되면 패널재 (W)는 압출봉재 (43a~43c)에 의해 로케이트핀 (12)의 전방까지 취출된다.

패널재 (W)는 압출구 (41)에 의해 로케이트핀 (12)의 선단부까지 취출되도록 되어 있지만 압출구 (41)의 이동스트로크를 도시하는 경우보다 길게 함으로써 패널 재 (W)를 압출구 (41)에 의해 로케이트핀 (12)의 전방까지 취출되도록 한다.

압출구 (41)를 후퇴한계 위치와 취출위치의 사이에 구동하기 위해 압출구 (41)의 원통부 (42)에는 고리 형상의 압출피스톤 (44)이 고정되어 있고, 원통부 (42)에는 압출피스톤 (44)의 내주 면에 형성된 함몰나사와 나사결합하는 돌출나사 (42a)가 도 6에 나타낸 것과 같이 형성되어 있다. 실린더본체 (23)내의 실린더 구멍 (26) 중 압축피스톤 (44)과 칸막이 벽 (24) 사이는 전진용압력실 (45a)로 되어 있고, 칸막이 벽 (24)과 실린더 본체 (23)의 선단부에 설치된 로드커버 (46)와 압출 피스톤 (44) 사이는 후퇴용압력실 (45b)로 되어 있다.

실린더본체 (23)에는 전진용압력실 (45a)에 연통하는 공급배출포트 (47a)와 후퇴용압력실 (45b)에 연통하는 공급배출포트 (47b)가 형성되어있고, 전진용압력실 (45a)에 공급배출포트 (47a)로부터 유체를 공급하면, 압출구 (41)는 전진한 만큼의 위치까지 구동된다. 한편, 공급배출포트 (47b)에서 후퇴용압력실 (45b)에 유체를 공급하면, 압출구 (41)는 후퇴한계위치까지 구동된다.

칸막이 벽 (24)에는 스프링받침대 (51)가 취부되고, 이 스프링받침대 (51)에 마주보게 하여 압출피스톤 (44)에는 스프링받침대 (52)가 압출 피스톤 (44) 및 실린더본체 (23)에 대하여 축 방향으로 자유롭게 왕복운동하도록 설치되어, 스프링받침대 (52)의 전진방향의 이동한계위치는 실린더본체 (23)의 내주면에 형성된 단부 (50)에 의해 규제되도록 된다. 양쪽의 스프링받침대 (51,52)의 사이에는 스프링부재로서 압축코일스프링 (53)이 장착되어 있고, 이 압축코일스프링 (53)의 스프링력에 의해 압출구 (41)에는 전진방향의 추력이 가해져, 전진용압력실 (45a)과 후퇴용압력실 (45b) 모두 유체가 공급되지 않는 상태에서는 압축코일스프링 (53)의 스프링력에 의해 압출구 (43)는 압출봉재 (43a)~(43c)의 선단부가 접촉면 (15)에 의해 소정의 스트로크만큼 돌출되는 대기위치가 된다. 압출봉재 (43a~43c)의 선단면이 접촉면 (15) 위치로부터 대기위치까지 돌출된 스트로크는, 도 1의 부호 (S)로 나타낸 스프링받침대 (52)의 스트로크에 대응해있고, 대기 위치의 압출봉재 (43a~43c)의 선단면의 돌출위치는 전진한계위치와 후진한계위치의 중간 위치가 된다. 압출구 (41)는 도 1에 나타낸 것과 같이, 압출 피스톤 (44)이 후퇴한계위치가 되면, 압출봉재 (43a~43c)의 선단면이 접촉면 (15)보다 약간 후퇴한 위치가 된다.

압출봉재 (43a~43c)의 선단면이 스트로크 (S)만큼 접촉면 (15)보다 돌출된 대기 상태에서, 패널재 (W)가 로케이트핀 (12)에 세트되면, 패널재 (W)에 의해 압출봉재 (43a~43c)가 밀어넣어져 대기위치로부터 압출봉재 (43a~43c)의 선단면이 접촉면 (15)과 일치하는 위치까지 압출구 (41)가 후퇴이동한다. 이 상태에서, 개폐피스톤 (27)에 의해 피스톤로드 (28)를 후퇴한계위치까지 구동하면, 클램프아암 (22)이 클램프 위치가 된 선단의 클램프부 (22a)가 밀어내져 패널재 (W)가 클램프아암 (22)과 접촉면 (15)에 의해 클램프, 즉 조여진다. 패널재 (W)를 로케이트핀 (12)으로부터 분리할 때에는, 클램프아암 (22)을 클램프 위치로부터 퇴피위치에 구동한 후에 압출구 (41)를 분리한 위치인 전진한계위치까지 구동한다.

압출피스톤 (44)에 형성된 고리형상홈에는 자석 (54)이 장착되어, 실린더 본체 (23)에는 자석 (54)의 자력에 감응하는 2개의 위치검출센서 (55a,55b)가 취부되어있다. 이에 의해, 도 1에 나타낸 것과 같이 압출봉재 (43a~43c)가 지지통 (16)내 에 밀어넣어진 상태가 되면, 위치검출센서 (55a)가 자석 (54)의 자력에 감응해서 압출 피스톤 (44)이 도 1에 나타낸 위치까지 후퇴한 것이 검출된다. 한편, 압출피스톤 (44)이 취출위치까지 이동하면 위치검출센서 (55b)가 자석 (54)의 자력에 감응해서 압출피스톤 (44)이 취출위치가 된 것이 검출된다.

각각의 위치검출센서 (55a, 55b)는 압출구 (41)를 구동하는 압출피스톤 (44)의 위치에 대응하여 패널재 (W)가 접촉면 (15)에 세트된 상태이거나, 로케이트핀 (12)으로부터 분리된 상태를 검출하기 때문에, 압출봉재 (43a~43c)가 센서를 작동시키는 센서독의 기능을 하는 것이 되어, 이것의 위치검출센서 (55a, 55b)를 클램프아암 (22)의 근방과 지지통 (16)에 설치할 필요가 없다.

개폐피스톤 (27)에 설치된 고리형상홈에는 자석 (56)이 장착되고, 실린더본체 (23)에는 자석 (56)의 자력에 감응하는 2개의 위치검출센서 (57a, 57b)가 개폐피스톤 (27)의 클램프 위치와 퇴피위치에 대응시켜 취부되어 있다. 이에 의해 개폐 피스톤 (27)이 도 1에 나타낸 것과 같이 클램프 위치에 이동하면 위치검출 센서 (57a)가 자석 (56)의 자력에 감응해서 클램프아암 (22)이 클램프 위치가 된 것이 검출된다. 한편 개폐피스톤 (27)이 퇴피위치가 되면, 위치검출 센서 (57b)가 자석 (56)의 자력에 감응해서 클램프아암 (22)이 퇴피위치가 된 것이 검출된다.

로크실린더 (25)내에 형성된 바닥을 가진 수용구멍 (61) 내에는, 피스톤로드 (28)에 연결된 체결로드 (62)가 밀어 넣어져 있어, 체결로드 (62)가 피스톤로드 (28)의 일부를 구성하고 있다. 로크실린더 (25)에 형성된 실린더 구멍 (63)에는 로크피스톤 (64)이 피스톤로드 (28)에 대해서 반지름방향 즉, 가로방향으로 자유롭게 왕복운동하도록 수용되어 있고, 로크피스톤 (64)에는 체결로드 (62)에 형성된 요홈부 (65a)의 로크면 (65)에 접촉하는 로크부 (66)가 설치되어 있다. 로크면 (65)은 로크피스톤 (64)의 이동방향에 대해서 각도(θ) 경사된 경사면으로 되어있고, 로크부 (66)에는 로크면 (65)에 접촉하는 경사면이 형성되고, 이 경사각도 (θ)는 45도 이하로 설정되어 있다. 로크실린더 (25)에 고정된 커버 (67)에 의해 실린더 구멍 (63)이 덮여져 있고, 커버 (67)와 로크피스톤 (64)의 사이에는 로크피스톤 (64)에 체결로드 (62)로 향한 전진방향의 스프링력을 가하기 위해 압축코일 스프링 (68)이 스프링부재로서 장착되어 있다. 로크면 (65)의 경사각도 (θ)가 45도 이하로 설정되어 있기 때문에, 스프링력은 쐐기효과에 의해 확대된 피스톤로드 (28)에 대한 체결력으로 전달된다.

이 스프링력에 저항해서 로크피스톤 (64)에 대한 후퇴방향의 추력을 가하기 위해, 로크피스톤 (64)과 로크실린더 (25)의 사이에 형성되는 압력실 (69)은 공급배출포트 (36a)와 연통되어 있다. 따라서 도 1에 나타낸 것과 같이, 클램프아암 (22)이 클램프위치가 된 상태에서, 로크피스톤 (64)의 로크부 (66)가 체결로드 (62)의 로크면 (65)에 접촉해 있을 때에는, 클램프용 압력실 (26b) 내의 유체를 배출하여도 클램프아암 (22)을 클램프 상태로 지지하는 것이 가능하다. 한편, 클램프아암 (22)을 클램프위치로부터 후퇴위치에 구동할 때에는, 공급배출포트 (36a)로부터 유체를 공급하면 압력실 (69) 내에 공급되는 유체의 추력에 의해 스프링력에 저항하여 로크피스톤 (64)이 후퇴이동하고, 로크부 (66)가 로크면 (65)으로부터 떨어지게 된다. 떨어진 후에 퇴피용작업실 (26a)에 유입하는 유체에 의해 개폐피스톤 (27)은 전진구동된다.

상술한 각각의 압력실과 퇴피용작동실에는 유체로서 압축공기가 공급되고, 각각의 공급배출포트에는 도시하지 않은 압축공기공급원이 배관을 사이에 두고 접속되어, 배관에 설치된 전자밸브를 도시하지 않은 콘트롤러로부터 제어신호에 의해 구동하는 것으로 자동으로 클램프아암 (22)은 클램프위치와 퇴피위치에 구동된다. 콘트롤러에는 각각의 자기센서로부터의 신호가 입력되도록 되어 있어, 클램프아암 (22)의 위치가 자동으로 검출됨과 동시에 패널재 (W)가 로케이트핀 (12)에 위치결정되어 접촉면 (15)에 접촉한 것이 자동으로 검출된다. 패널재 (W)를 클램프해서 용접작업을 행하기 위한 용접스테이지에는 복수의 위치결정 클램프장치가 배치되어 있어, 복수개의 로케이트핀 (12)에 의해 작업물로서의 패널재 (W)의 위치결정과 클램프가 행해진다.

도 7 (A), (B)는 상술한 위치결정 클램프장치의 작동상태를 나타내는 개략도이다. 도 7 (A)은 클램프아암 (22)이 도 1에 나타낸 클램프위치로부터 퇴피위치에 이동한 상태를 나타내고 있다. 도 1에 나타낸 것과 같이 클램프아암 (22)의 클램프부 (22a)가 접촉면 (15)과의 사이에서 패널재를 클램프한 상태에서, 공급배출포트 (36a)로부터 유체를 공급하면, 상술한 것과 같이 로크피스톤 (64)이 후퇴이동하여 피스톤로드 (28)의 로크가 해제됨과 동시에, 피스톤로드 (28)는 개폐피스톤 (27)에 가하는 유체에 의해 전진이동하고, 클램프아암 (22)은 도 7 (A)에 나타낸 퇴피위치가 된다.

이 상태에서, 공급배출포트 (47a)로부터 유체를 공급하면 압출구 (41)는 압 출피스톤 (44)에 의해 도 7 (B)에 나타낸 전진한 만큼의 위치까지 구동된다. 이에 의해, 패널재 (W)는 로케이트핀 (12)의 소경의 선단부까지 내보내져, 도시하지 않은 배출장치에 의해 다음의 공정으로 반송된다.

한편, 로케이트핀 (12)에 패널재 (W)를 취부하여 패널재 (W)를 로케이트핀 (12)에 의해 위치결정 클램프할 때에는, 도 7 (A)에 나타낸 것과 같이 클램프아암 (22)을 퇴피위치로 한 상태에서 공급배출포트 (47b)로부터 유체를 공급하여 압출피스톤 (44)을 후퇴한계위치까지 이동한 후에, 공급배출포트 (47b)로부터 후퇴용압력실 (45b)내의 유체를 배출한다. 이에 의해, 압출피스톤 (44)은 압축코일 스프링 (53)의 스프링력에 의해 스프링 받침대 (52)가 단부 (50)에 접촉하는 위치까지 전진이동해서 압출구 (41)는 대기위치가 된다.

압출구 (41)를 대기위치에 설정한 상태에서, 로케이트핀 (12)을 패널재 (W)의 관통공에 관통시켜서 패널재 (W)를 로케이트핀 (12)에 세트하면, 패널재 (W)가 압출구 (41)를 압출봉재 (41a~41c)의 부분에서 내리눌러 접촉면 (15)에 패널재 (W)가 접촉하게 된다. 압출구 (41)의 내리누름 이동에 의해 압출피스톤 (44)은, 압축 코일 스프링 (53)의 스프링력에 저항해서 도 1에 나타낸 후퇴한계 위치까지 이동하고, 위치검출센서 (55a)가 자석 (54)의 자력에 감응해서 압출피스톤 (44)이 도 1에 나타낸 위치까지 후퇴한 것이 검출된다.

이 상태에서, 공급배출포트 (36b)로부터 클램프용 압력실 (26b)내에 유체를 공급하면, 개폐피스톤 (27)은 도 1에 나타낸 후퇴한계 위치까지 구동되고, 클램프아암 (22)이 퇴피위치로부터 클램프 위치에 밀어내려 패널재 W를 접촉면 (15)과 클램프부 (22a)의 사이에서 클램프한다. 개폐피스톤 (27)의 후퇴이동시에는 퇴피작동실 (26a)내의 유체가 로크피스톤 (64)에 이것을 후퇴시키는 방향의 배압으로서 작용하고, 로크피스톤 (64)이 후퇴이동 한 상태에서 피스톤로드 (28)가 후퇴이동한다. 피스톤 로드 (28)가 후퇴한 위치까지 이동한 후에는, 압축 코일 스프링 (68)의 스프링력에 의해 로크피스톤 (64)이 전진이동하고, 체결로드 (62)에 형성된 요홈부 (65a) 내에 밀어 넣어져 로크피스톤 (64)의 로크부 (66)가 로크면 (65)에 접촉한다. 이에 의해, 클램프용 압력실 (26b) 내의 유체가 배출되어도 클램프아암 (22)은 패널재 (W)를 계속 클램프하게 된다. 이와 같이 실린더 본체 (23)에 로크실린더 (25)를 취부하면 클램프용 압력실 (26b) 내로부터 유체가 배출되더라도 클램프아암 (22)을 클램프 위치에 지지하는 것이 가능하기 때문에, 이 위치 결정 클램프 장치를 반송대차와 로봇아암에 장착한 경우에는, 유체가 배출된 상태에서도 패널재 (W)를 반송하는 것이 가능하다.

본 발명은 상기 실시의 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변경 가능하다. 예를 들어, 로케이트핀 (12)에는 하나의 클램프아암 (22) 이 설치되어 있지만, 특허문헌 1에 기재된 것과 같이 2개의 클램프아암 (22)을 설치하도록 해도 좋다. 그 경우에는, 슬릿 (21)으로부터는 로케이트핀 (12)의 양측으부터 클램프아암 (22)이 밀려나가기 때문에 압출구 (41)에는 클램프아암 (22)의 간섭을 피하기 위해서 클램프아암 (22)에 대해서 90도 위상을 옮겨서 2개의 압출봉재가 설치되게 된다. 압출구 (41)에는 3개의 압출봉재 (43a~43c)가 설치되어있지만, 그 중 어느 하나로만 해도 좋다.

또한, 실린더 본체 (23)에는 피스톤로드 (28)를 체결해서 클램프아암 (22)을 클램프 위치에서 체결하도록 하고 있지만, 클램프아암 (22)을 유체에 의해 클램프 위치에 지지하면 로크실린더 (25)를 이용하지 않고, 그 대신에 실린더 본체 (23)의 후단부를 헤드커버로 덮도록 하는 것이 된다.

이 위치결정 클램프 장치는 상술한 바와 같이 용접 스테이지뿐만 아니라 로봇아암과 반송대차 등에 장착하는 것이 가능하다.

[도1] 본 발명의 하나의 실시예인 위치결정 클램프 장치를 나타내는 단면도이다.

[도2] 도 1의 2-2선에 따른 단면도 이다.

[도3] 도 1의 평면도 이다.

[도4] (A)는 로케이트핀의 단면도이고, (B)는 (A)의 평면도이고, (C)는 (A)의 저면도이다.

[도5] (A)는 작업물 받침 링의 단면도이고, (B)는 (A)의 평면도이다.

[도6] (A)는 압출구를 나타내는 단면도이고, (B)는 (A)의 6B-6B선에 따른 쪽에서 본 평면도이고, (C)는 (A)의 6C-6C선에 따른 단면도이고, (D)는 (A)의 6D-6D선에 따른 단면도이다.

[도7] (A),(B)는 위치결정 클램프 장치의 작동상태를 나타내는 개략도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 원통체

11 플랜지부

12 로케이트핀

14 작업물 받침 링

15 접촉면

16 지지통

21 슬릿

22 클램프아암

23 실린더본체

24 칸막이벽

25 로크실린더

26 실린더 구멍

26a 퇴피용작동실

26b 클램프용 압력실

27 개폐피스톤

28 피스톤로드

31 연결핀

32 장공

33 캠부재

34 캠구멍

36a, 36b 공급배출포트

37 압축 코일 스프링

41 압출구

43a~43c 압출봉재

44 압출피스톤

45a 전진용압력실

45b 후퇴용압력실

51,52 스프링 받침대

53 압축 코일 스프링

54 자석

55a, 55b 위치검출센서

56 자석

57a, 57b 위치검출센서

62 체결로드

63 실린더 구멍

64 로크피스톤

65 로크면

66 로크부

68 압축 코일 스프링

69 압력실

Claims

패널재가 접촉하는 접촉면이 설치되어, 상기 접촉면으로부터 돌출해 상기 패널재에 형성된 관통공을 관통하는 로케이트핀이 설치된 지지통과,

상기 지지통에 연결되어, 피스톤로드가 설치된 개폐피스톤을 축 방향으로 자유롭게 왕복 운동하도록 수용하는 실린더본체와,

상기 로케이트핀에 형성된 슬릿 내에 설치됨과 동시에 상기 피스톤로드에 자유롭게 요동되도록 연결된 클램프아암과,

상기 클램프아암에 형성된 캠구멍을 관통하여 상기 지지통에 고정되고, 상기 개폐피스톤의 전진이동에 의해 상기 클램프아암을 상기 슬릿 내에 퇴피시키는 퇴피위치에 이동시키고, 상기 개폐피스톤의 후퇴이동에 의해 상기 클램프아암의 클램프부와 상기 접촉면의 사이에서 상기 패널재를 클램프하는 클램프위치로 상기 클램프아암을 밀어내는 캠부재와,

상기 피스톤로드의 외측에 상기 피스톤로드에 대하여 축 방향으로 이동자재하게 끼워지는 원통부를 갖고, 상기 접촉면으로부터 돌출하여 상기 패널재를 상기 로케이트핀으로부터 취출하는 취출위치와 상기 접촉면 내에 밀어 넣는 후퇴한계위치와의 사이에서 축 방향으로 자유롭게 왕복 운동하도록 상기 지지통 내에 장착되는 압출구와,

상기 원통부에 연결됨과 동시에 상기 실린더본체 내에 자유롭게 왕복 운동하도록 수용되고, 상기 압출구를 상기 취출위치와 상기 후퇴한계위치 사이에서 구동하는 압출피스톤을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치결정 클램프 장치.
제 1항에 있어서, 상기 압출구를 상기 취출위치와 상기 후퇴한계위치 사이의 대기위치에 밀어내는 스프링부재와, 상기 압출 피스톤의 위치를 검출하는 위치검출 센서를 구비하고, 상기 패널재가 상기 스프링부재의 스프링력에 저항하여 상기 압출구를 후퇴이동시켜 상기 접촉면에 접촉한 것을 상기 위치검출센서에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는 위치결정 클램프 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 압출피스톤에 전진방향의 추력을 가하는 유체가 공급되는 전진용압력실과, 상기 압출 피스톤에 후퇴방향의 추력을 가하는 유체가 공급되는 후퇴용압력실을 상기 실린더본체 내에 형성하는 것을 특징으로 하는 위치결정 클램프 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 개폐 피스톤에 후퇴방향의 추력을 가하는 클램프용 압력실과, 상기 개폐피스톤에 전진방향의 추력을 가하는 퇴피용 작동실을 상기 실린더 본체에 형성하는 것을 특징으로 하는 위치결정 클램프 장치.
제 4항에 있어서, 상기 개폐피스톤에 전진방향의 추력을 가하는 스프링 부재를 상기 퇴피용 작동실에 장착하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 클램프 장치.
제 4항에 있어서, 상기 개폐피스톤에 전진방향의 추력을 가하는 유체를 상기 퇴피용 작동실에 공급하는 것을 특징으로 하는 위치결정 클램프 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 실린더본체에 형성되는 로크실린더 내에, 상기 피스톤로드에 설치된 로크면에 접촉하는 로크피스톤을 상기 피스톤로드에 대해서 가로방향으로 자유롭게 왕복 운동하도록 수용하고, 상기 로크실린더 내에 상기 로크피스톤에 상기 피스톤로드로 향하는 방향의 추력을 가하는 스프링부재를 장착하고, 상기 로크피스톤과 로크면의 접촉에 의해 상기 클램프아암을 상기 클램프위치에 지지하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 클램프 장치.