KR101185611B1

KR101185611B1 - 유체통로 접속장치

Info

Publication number: KR101185611B1
Application number: KR1020107020271A
Authority: KR
Inventors: 타카유키 쿠로다
Original assignee: 파스칼 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2012-09-24
Also published as: US8523155B2; KR20100121654A; EP2246608B1; WO2009104360A1; CN101952634B; CN101952634A; EP2246608A4; JP2009192054A; EP2246608A1; US20100308580A1; JP5051905B2

Abstract

유체통로 접속장치(30)는, 정지측의 베이스부재에 부설된 수 커플러(81)와 가동부재(20)에 부설된 암 커플러(82)를 가지며, 암수 커플러(81, 82)가 접속가능해지도록, 베이스부재에 대해 가동부재를 위치결정하는 위치결정기구(40)와, 베이스부재에 대해 가동부재를 고정시키기 위해 스프링(64)의 탄성력으로 클램핑 구동시키고 또한 유압실린더의 유압력으로 클램핑 해제하는 클램핑기구(60)를 구비하며, 수 커플러(81)는 유압으로 퇴입 구동되고 또한 스프링에 의해 진출 구동되는 접속 슬리브(84)를 가지며, 그 유압작동챔버(89)와 유압실린더의 언클램핑 오일챔버(61a)를 연통시키는 유로(90)을 설치하였다.

Description

유체통로 접속장치{FLUID PATH CONNECTION DEVICE}

본 발명은, 유체통로 접속장치에 관한 것이며, 특히 제 1 커플러가 부설(付設)된 베이스부재에, 제 2 커플러가 부설된 가동(可動)부재를 위치결정하는 기구 및 클램핑하는 기구를 설치하고, 클램핑기구에 공급하는 유체압을 활용하여 제 1, 제 2 커플러를 자동적으로 접속?분리가능하도록 한 것에 관한 것이다.

예컨대, 기계가공의 기술분야에서는, 가공물 팔레트에 복수의 유압 클램핑장치를 장비하고, 이들 클램핑장치로 가공물을 고정시킨 상태에서, 머시닝센터(machining center)에 의해 가공물을 기계가공하는 경우가 많다. 유압 클램핑장치는, 유압력 또는 스프링의 탄성력으로 클램핑 구동하고, 유압력에 의해 언클램핑(unclamping)하는 것이 많다. 상기 유압 클램핑장치를 설치한 가공물 팔레트를 베이스부재에 대해 위치결정하는 기구 및 고정하는 클램핑기구와, 가공물 팔레트에 급배(給排)하는 유압의 유로(油路)를 접속?분리하는 유체통로 접속장치가 설치된다.

특허문헌 1에는, 머시닝센터의 테이블에 탈부착가능한 가공물 팔레트와, 테이블에, 가공물 팔레트를 위치결정하여 고정하는 위치결정고정기구와, 유체통로를 접속하는 유체통로 접속장치를 설치한 장치가 개시되어 있다. 상기 유체통로 접속장치는, 테이블측의 암(female) 커플러와 팔레트측의 수(male) 커플러를 가지며, 암수 커플러는 스프링에 의해 폐쇄되는 밸브기구를 가지며, 팔레트측의 수 커플러는, 유체압을 봉입한 상태로 암 커플러로부터 분리된다.

특허문헌 2에 기재된 유체용 연결기에 있어서는, 거의 대칭인 한 쌍의 커플러가, 각각, 커플러 선단부에 설치된 스틸 볼을 포함하는 체크밸브와, 상기 체크밸브를 폐쇄되는 측으로 가압하는 스프링을 가지며, 두 커플러를 접촉시키면, 두개의 스틸 볼이 서로 반대측으로 후퇴이동하여 밸브가 개방된 상태가 되어, 유체통로가 연통(連通)하는 상태가 된다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 제2003-117748호 [특허문헌 2] 일본 특허공개공보 제2003-4191호

자동차 부품 등과 같이, 대칭인 두 종류의 가공물을 소정의 개수씩 순차적으로 기계가공하는 경우, 가공물 팔레트상의 유압 클램핑장치의 배치위치를 가공물 피스의 종류에 따라 변경하고 싶은 경우가 적지 않다. 이러한 경우, 배치위치를 변경할 필요가 있는 클램핑장치를 장비한 클램핑 유닛을 가공물 팔레트 상에 설치하고, 클램핑 유닛을 가공물 팔레트에 위치결정하여 고정하는 기구와, 클램핑장치에 유압을 공급하기 위한 유체통로 접속장치도 설치하여, 상기 클램핑 유닛을 이설(移設)함으로써, 클램핑장치의 배치위치를 변경하는 것을 고려할 수 있다.

가공물 팔레트상의 클램핑 유닛의 배치위치를 변경할 때, 수동으로 클램핑 유닛의 위치를 변경하고, 클램핑 유닛을 위치결정고정기구에 의해 위치결정한 후 고정시켜, 유체통로 접속장치를 접속하게 된다. 이 때, 클램핑 유닛의 위치를 결정하여 고정하기 전부터, 유체통로 접속장치의 암수 커플러의 가동접속부재가 진출상태로 되어 있는 등의 경우에는, 클램핑장치의 이설시에 상기 가동접속부재에 클램핑 유닛 등이 충돌되어 파손될 우려가 있다.

뿐만 아니라, 특허문헌 1 및 2에 기재된 바와 같은 유체통로 접속장치를 채용한 경우, 암수 커플러를 접속할 때에는, 그 내부의 밸브기구의 밸브부재를 가압하는 스프링의 탄성력과, 클램핑장치측에 봉입되어 밸브부재에 작용하는 유체압에 저항하여, 암수 커플러를 접근방향으로 강하게 눌러야 하므로, 그 접속작업에 노력과 시간이 소요된다. 이 경우, 클램핑 유닛의 자중(自重)과 수동의 가압력에 의해, 암수 커플러를 접속하는 것이기 때문에, 클램핑 유닛의 자중의 영향을 받기 쉬워, 설계의 자유도를 높이기 어렵다.

사용후의 클램핑 유닛을 이설할 때, 암수 커플러가 완전히 분리되지 않은 동안에, 클램핑 유닛의 위치결정이 해제되거나, 고정수단에 의한 고정이 해제되면, 암수 커플러의 분리시에 암수 커플러 중 한쪽 또는 양쪽 모두를 손상시킬 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 암수 커플러를 손상시킬 우려가 없는 유체통로 접속장치, 암수 커플러를 확실히 원활하게 접속가능하도록 한 유체통로 접속장치, 그리고 암수 커플러를 자동적으로 접속가능하도록 한 유체통로 접속장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 유체통로 접속장치는, 정지측의 베이스부재에 부설(付設)된 제 1 커플러(coupler)와, 상기 제 1 커플러에 접속가능한 제 2 커플러로서 가동(可動)부재에 부설된 제 2 커플러를 가지며, 제 1 커플러와 제 2 커플러로 유체통로를 접속?분리가능하도록 구성한 유체통로 접속장치로서, 상기 제 1 커플러와 제 2 커플러가 접속될 수 있도록, 베이스부재에 대해 가동부재를 위치결정하는 위치결정기구와, 상기 베이스부재에 대해 가동부재를 고정시키기 위해 탄성부재 또는 봉입압축가스의 탄성력으로 클램핑(clamping) 구동시키고 또한 유체압 실린더의 유체압으로 클램핑 해제하는 클램핑기구를 구비하며, 상기 제 1 커플러는, 축심방향으로 이동가능하게 설치되고 또한 제 2 커플러에 걸림결합된 상태로 유체통로를 접속하는 접속부재와, 상기 접속부재를 돌출방향으로 탄성적으로 가압하는 스프링과, 접속부재를 퇴입(退入)방향으로 구동하는 유체압을 작용시키는 유체압 작동챔버를 구비하고, 상기 베이스부재에, 상기 유체압 실린더의 언클램핑(unclamping) 유체챔버와 상기 유체압 작동챔버를 연통시키는 유체통로를 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 커플러와 제 2 커플러를 접속할 때에는, 위치결정기구에 의해 베이스부재에 대해 가동부재를 위치결정하고, 클램핑기구에 의해 베이스부재에 대해 가동부재를 고정시킨다. 클램핑기구는 탄성부재 또는 봉입압축가스의 탄성력으로 클램핑 구동되며, 유체압 실린더의 유체압으로 클램핑 해제된다. 상기 베이스부재에 부설된 제 1 커플러는, 축심방향으로 이동가능하게 설치되며 또한 제 2 커플러에 걸림결합된 상태로 유체통로를 접속하는 접속부재와, 상기 접속부재를 돌출방향으로 탄성적으로 가압하는 스프링과, 접속부재를 퇴입방향으로 구동하는 유체압을 작용시키는 유체압 작동챔버를 구비하고 있다.

유체압 실린더의 언클램핑 유체챔버와 상기 유체압 작동챔버를 연통시키는 유체통로를 설치하였으므로, 클램핑기구를 클램핑 해제할 때, 상기 유체통로에 유압을 공급하면, 먼저 접속부재가 퇴입이동하여 제 1, 제 2 커플러가 분리되고, 이후 유체압이 충분히 상승되고 난 다음 클램핑기구가 클램핑 해제된다.

상기 클램핑기구를 클램핑 상태로 할 때, 유체통로의 유체압을 제거하면, 클램핑기구의 탄성력은 강력하기 때문에, 처음엔 클램핑기구가 클램핑 상태가 되고, 이후 유체압 작동챔버의 유체압이 충분히 낮아진 뒤, 접속부재가 스프링의 탄성력에 의해 돌출방향으로 이동하여 암수 커플러가 접속상태가 된다.

본 발명에 따른 상기의 구성에 더하여, 다음과 같은 여러 가지의 구성을 채용해도 좋다.

(1) 상기 클램핑기구가 언클램핑 상태일 때에는, 제 1 커플러의 유체압 작동챔버에 유체압이 충전되어 접속부재가 퇴입위치를 유지한다. 이러한 구성에 따르면, 접속부재의 손상방지를 도모할 수 있다.

(2) 상기 클램핑기구를 언클램핑 상태로부터 클램핑 상태로 전환하기 위해 언클램핑 유체챔버의 유체압을 제거할 때에는, 상기 탄성부재 또는 봉입압축가스의 탄성력에 의해 클램핑 상태로 전환되고 나서 유체압 작동챔버의 유체압이 저하되어, 접속부재가 돌출방향으로 이동하여 제 1 커플러와 제 2 커플러가 접속된다. 이러한 구성에 따르면, 클램핑 상태가 되고 나서 제 1, 제 2 커플러가 접속상태가 되기 때문에, 클램핑 시의 접속 슬리브의 손상 방지를 도모할 수 있다.

(3) 상기 클램핑기구를 클램핑 상태로부터 언클램핑 상태로 전환하기 위해 언클램핑 유체챔버에 유체압을 공급할 때에는, 상기 유체압 작동챔버의 유체압에 의해 접속부재가 퇴입위치로 전환되고 나서 언클램핑 상태가 된다. 이러한 구성에 따르면, 언클램핑시에 있어서의 접속부재의 손상 방지를 도모할 수 있다.

(4) 상기 접속부재를 탄성적으로 가압하는 스프링은, 클램핑 구동용의 탄성부재 또는 봉입압축가스의 탄성력보다도 약한 탄성력을 발생시키는 스프링이다. 이러한 구성에 따르면, 클램핑기구를 언클램핑 상태로 전환할 때, 먼저 낮은 유체압의 단계부터 접속부재가 퇴입위치로 이동하여 제 1, 제 2 커플러가 분리되고 나서, 클램핑기구가 언클램핑 상태가 된다. 언클램핑시에 있어서의 제 1, 제 2 커플러의 손상 방지를 도모할 수 있다.

(5) 상기 가동부재에, 유체압식 클램핑장치와 착좌(着座)검지용 에어노즐을 설치하고, 상기 접속?분리되는 유체통로로서, 상기 유체압식 클램핑장치를 위한 2계통의 유체압통로와, 에어노즐을 위한 1계통의 에어통로를 설치한다. 이러한 구성에 따르면, 3세트의 유체통로 접속장치를 설치함으로써, 2계통의 유압통로와 1계통의 에어통로를 접속하거나 분리할 수 있다.

본 발명의 유체통로 접속장치에 따르면, 베이스부재에 부설되는 제 1 커플러는, 축심방향으로 이동가능하게 설치되고 또한 제 2 커플러에 걸림결합된 상태에서 유체통로를 접속하는 접속부재와, 상기 접속부재를 돌출방향으로 탄성적으로 가압하는 스프링과, 접속부재를 퇴입방향으로 구동하는 유체압을 작용시키는 유체압 작동챔버를 구비하고 있으며, 클램핑기구의 유체압 실린더의 언클램핑 유체챔버와 상기 유체압 작동챔버를 연통시키는 유체통로를 설치하였으므로, 클램핑기구를 클램핑 해제할 때, 유체통로에 유체압을 공급하면, 먼저 상기 접속부재가 퇴입이동하여 제 1, 제 2 커플러가 자동적으로 분리되고, 이후 유체압이 충분히 상승되고 난 다음 클램핑기구가 언클램핑 상태가 된다. 이 때문에, 제 1, 제 2 커플러를 자동적으로 확실하면서도 원활하게 분리할 수 있으며, 언클램핑시에 있어서의 제 1, 제 2 커플러의 손상을 확실하게 방지할 수 있다.

그리고, 클램핑기구를 클램핑 상태로 하기 위해, 유체통로의 유압을 제거하면, 클램핑기구의 탄성력은 강력하기 때문에 먼저 클램핑기구가 클램핑 상태가 되고, 이후 접속부재가 스프링의 탄성력에 의해 돌출방향으로 자동적으로 이동하여 제 1, 제 2 커플러가 접속상태가 된다. 이에 따라, 제 1, 제 2 커플러를 자동적으로 확실하면서도 원활하게 접속할 수 있고, 클램핑시에 있어서의 제 1 커플러의 손상을 확실하게 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 위치결정기구를 설치하였기 때문에, 베이스부재에 대해 가동부재를 정확하게 위치결정하고 나서, 제 1, 제 2 커플러를 접속하므로, 제 1, 제 2 커플러의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 베이스부재에 대해 가동부재를 고정하는 클램핑기구를 설치하였기 때문에, 베이스부재에 대해 가동부재를 자동적으로 클램핑하거나, 언클램핑할 수도 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 가공물 팔레트의 평면도이다.
도 2는, 도 1의 가공물 팔레트의 정면도이다.
도 3은, 클램핑 유닛과 유체통로 접속장치의 일부를 절결(切缺)한 상태에서 세로로 잘라 도시한 정면도이다.
도 4는, 클램핑 유닛(클램핑 상태)의 평면도이다.
도 5는, 클램핑 유닛(언클램핑 상태)의 평면도이다.
도 6은, 클램핑 유닛과 유체통로 접속장치의 일부를 절결한 상태에서 세로로 잘라 도시한 정면도이다.
도 7은, 유체통로 접속장치(언클램핑 상태, 커플러 분리상태)의 수직단면도이다.
도 8은, 유체통로 접속장치(클램핑 상태, 커플러 분리상태)의 수직단면도이다.
도 9는, 유체통로 접속장치(클램핑 상태, 커플러 접속상태)의 수직단면도이다.
도 10은, 제 2 실시예에 따른 유체통로 접속장치의 도 7에 상응하는 도면이다.
도 11은, 제 3 실시예에 따른 커플러 기구(커플러 분리상태)의 수직단면도이다.
도 12는, 제 3 실시예에 따른 커플러 기구(커플러 접속상태)의 수직단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 「유체통로 접속장치」를 실시하기 위한 최선의 형태를, 실시예에 기초하여 설명한다.

(제 1 실시예)

도 1～도 5에 나타낸 바와 같이, 가공물 팔레트(WP)는, 가공물 피스(W)를 복수의 클램핑장치(4)와 클램핑 유닛(3)의 클램핑장치(4A)에 의해 고정시킨 상태로, 머시닝센터에 투입하여 가공물 피스(W)의 절삭가공에 제공하기 위한 것이다.

가공물 팔레트(WP)는, 팔레트 본체(1)와, 팔레트 본체(1)의 도 1에 있어서의 좌측부분에 설치된 2개의 클램핑 부착부(2)와, 한 쪽의 클램핑 부착부(2)에 장착된 1개의 클램핑 유닛(3)과, 팔레트 본체(1)의 도 1에 있어서의 우측부분에 고정적으로 설치된 2개의 클램핑장치(4)와, 2개의 클램핑장치(4)에 대응하는 2개의 가공물지지부(5)를 구비하고 있다.

도 1 및 도 2에는, 제 1 가공물 피스(W)가 도시되어 있으나, 상기 제 1 가공물 피스(W) 대신에 제 1 가공물 피스(W)와 상이한 제 2 가공물 피스를 세트할 경우에는, 클램핑 유닛(3)이 도 1의 좌측 상부의 클램핑 부착부(2)에 장착된다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 클램핑장치(4)는, 클램핑 본체(10)와, 스페이서 블록(11)과, 출력축(12)의 상단에 고정된 클램핑 아암(13)과, 상기 클램핑 아암(13)의 선단부에 부착된 볼트부재(14)를 가진다. 클램핑 본체(10)는 스페이서 블록(11)을 통해 팔레트 본체(1)에 고정되어 있다. 클램핑 본체(10)는, 출력축(12)을 하방으로 클램핑 구동시키는 클램핑 오일챔버 및 출력축(12)을 상방으로 언클램핑 구동시키는 언클램핑 오일챔버를 포함하는 유압실린더와, 출력축(12)이 클램핑 위치로부터 언클램핑 위치로 이동할 때 출력축(12)을 예컨대 시계회전방향으로 90°선회시키는 선회기구 등을 가지는 주지의 트위스트식 클램핑장치이다.

가공물지지부(5)의 중심부에는, 가공물 피스(W)의 착좌를 검지하기 위한 에어노즐이 설치되어 있다. 클램핑장치(4)의 유압실린더에 유압을 급배하기 위한 유로와, 에어노즐에 가압에어를 공급하는 에어통로는, 팔레트 본체(1)의 내부에 형성되어, 외부의 유압공급원이나 에어공급원에 적절히 접속된다. 상기의 클램핑장치(4)는 일례이며, 상기 클램핑장치(4) 대신에, 가공물 피스(W)를 고정시킬 수 있는 여러 가지 클램핑장치를 적용할 수 있다.

도 1～도 6에 나타낸 바와 같이, 클램핑 유닛(3)은, 두꺼운 판형상의 베이스 플레이트(臺板; 20)와, 이 베이스 플레이트(20)의 상면에 고정된 클램핑장치(4A) 및 가공물지지부(5A)와, 상기 클램핑 부착부(2)를 포함하는 유체통로 접속장치(30)로서, 팔레트 본체(1)와 베이스 플레이트(20)에 설치된 유체통로 접속장치(30)를 구비하고 있다. 상기 가공물지지부(5A)의 중심부에는, 가공물 피스(W)의 착좌를 검지하기 위한 에어노즐(5a)이 설치되어 있다. 참고로, 베이스 플레이트(20)는 「가동부재」에 상당하고, 팔레트 본체(1)는「베이스부재」에 상당한다.

클램핑장치(4A)는, 클램핑 본체(10A)와, 출력축(12A)의 상단에 고정된 클램핑 아암(13A)과, 상기 클램핑 아암(13A)의 선단부에 부착된 볼트부재(14A)를 가진다. 클램핑 본체(10A)는 베이스 플레이트(20)에 고정되어 있다. 클램핑 본체(10A)는, 출력축(12A)을 하방으로 클램핑 구동시키는 클램핑 오일챔버 및 출력축(12A)을 상방으로 언클램핑 구동시키는 언클램핑 오일챔버를 포함하는 유압실린더와, 출력축(12A)이 클램핑 위치(도 4 참조)로부터 언클램핑 위치(도 5 참조)로 이동할 때 출력축(12A)을 예컨대 시계회전방향으로 90°선회시키는 선회기구 등을 가지는 주지의 트위스트식 클램핑장치이다. 단, 상기의 유압 클램핑장치(4A)는 일례이며, 이 유압 클램핑장치(4A) 대신에, 가공물 피스(W)를 고정시킬 수 있는 여러 가지의 유압 클램핑장치를 적용할 수 있다.

도 1～도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 유체통로 접속장치(30)는, 팔레트 본체(1)에 대해 베이스 플레이트(20)를 위치결정하는 한 쌍의 위치결정기구(40)와, 팔레트 본체(1)에 대해 베이스 플레이트(20)를 고정해제가 가능하도록 고정하는 한 쌍의 클램핑기구(60)와, 3개의 커플러기구(80)를 구비하고 있다.

다음은, 상기 위치결정기구(40)에 대해 설명한다.

도 1～도 9에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 위치결정기구(40)는, 3개의 커플러기구(80)의 양측에 배치되며, 이들 위치결정기구(40)는 동일한 구조이므로, 1개의 위치결정기구(40)에 대해 설명하기로 한다.

도 7～도 9에 나타낸 바와 같이, 위치결정기구(40)는, 팔레트 본체(1)에 장착된 지지대(41)와, 베이스 플레이트(20)의 하면에 고정된 로케이트 링(locating ring; 42)을 구비하고 있다. 지지대(41)는, 팔레트 본체(1)의 부착구멍에 끼움결합된 통형상부(43)와, 통형상부(43)의 상단에 이어지며 또한 팔레트 본체(1)의 상면에 접촉시켜 고정된 원판부(44)와, 이 원판부(44)의 중심부분으로부터 상방으로 연장되는 테이퍼진 통부(45)와, 로케이트 링(42)의 중심구멍의 내주면에 형성된 테이퍼진 내주면(46)과, 로케이트 링(42)의 하단에 형성된 환형상의 하단 기준면(47)과, 원판부(44)의 상면에 형성되어 하단 기준면(47)을 받아내는 Z방향 기준면(48)을 가진다.

테이퍼진 통부(45)의 외주면은 상방으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼진 외주면으로 형성되며, 테이퍼진 내주면(46)은 테이퍼진 통부(45)의 테이퍼진 외주면에 밀착상태로 끼울 수 있도록 형성되어 있다. 하단기준면(47)이 Z방향 기준면(48)에 밀착된 상태에서, 테이퍼진 내주면(46)이 테이퍼진 통부(45)의 테이퍼진 외주면에 밀착된다. 또한, 테이퍼진 통부(45)의 직경축소방향으로의 미소한 탄성변형을 통해, 테이퍼진 내주면(46)이 테이퍼진 통부(45)의 테이퍼진 외주면에 밀착된다. 이에 따라, 지지대(41)에 대해 로케이트 링(42)을 수평방향과 연직방향으로 정밀도 높게 위치결정할 수 있다.

다음은, 클램핑기구(60)에 대해 설명한다.

도 7～도 9에 나타낸 바와 같이, 클램핑기구(60)는, 지지대(41)의 내측에 형성된 유압실린더(61)와, 그 피스톤부재(62)와, 볼 잠금기구(63)를 가진다.

피스톤부재(62)는 실린더구멍에 장착되고, 환형상의 스프링 수용챔버에는 적층된 복수의 접시 스프링(64)이 압축상태로 장착되어 피스톤부재(62)를 하방으로 클램핑 구동하고 있다. 피스톤부재(62)의 하면측에는 언클램핑 오일챔버(61a)가 형성되고, 이 언클램핑 오일챔버(61a)에 유압을 급배하기 위한 유로(65)가 팔레트 본체(1)에 형성되며, 이 유로(65)는 도시되지 않은 유압공급원에 접속된다.

볼 잠금기구(63)는, 테이퍼진 통부(45)의 상단으로부터 상방으로 연장되는 원통부(66)의 복수의 유지구멍에 직경방향으로 가동적으로 장착된 복수의 스틸 볼(67)과, 피스톤부재(62)의 피스톤 로드(62a)의 상단 근처부분의 외주부에 형성된 복수의 오목부(68)와, 로케이트 링(42)의 중심구멍의 상부의 내주부에 형성된 테이퍼진 면으로 이루어진 환형상 걸림고정부(69)를 가진다. 전술한 오목부(68)는, 스틸 볼(67)을 직경방향 외측으로 구동하기 위한 경사오목부와, 이 경사오목부의 하단에 이어지고 또한 스틸 볼(67)을 직경방향 내측에 부분적으로 퇴피(退避)시키기 위한 퇴피오목부를 가진다.

도 7에 나타낸 클램핑기구(60)는, 언클램핑 상태를 나타내는 것으로, 이때 각 스틸 볼(67)은 퇴피오목부에 부분적으로 퇴피하여, 원통부(66)의 외주면 밖으로 돌출되지 않는다. 이러한 언클램핑 상태에서, 베이스 플레이트(20)를 상방으로 이동시킬 수 있다. 도 8 및 도 9에 나타낸 클램핑기구(60)는 클램핑 상태를 나타내는 것으로, 이 때 각 스틸 볼(67)은 경사오목부에 의해 직경방향 외측으로 구동되며 환형상 걸림고정부(69)에 가압되어 클램핑되어 있다. 참고로, 환형상 걸림고정부(69) 대신에, 각 스틸 볼(67)에 대응하는 오목홈을 형성해도 된다.

하단기준면(47), Z방향 기준면(48), 테이퍼진 내주면(46), 테이퍼진 통부(45)의 테이퍼진 외주면에 부착되는 절삭가루 등을 에어블로잉(airblowing)하기 위해, 복수의 에어노즐(70)과, 복수의 에어노즐(71)이 형성되며, 복수의 에어노즐(70)에는 에어통로(70a)로부터 가압에어를 공급할 수 있다. 복수의 에어노즐(71)에는, 에어통로(71a)와 체크밸브(72)를 통해 가압에어를 공급할 수 있다.

다음으로, 커플러기구(80)에 대해 설명한다.

도 7～도 9에 나타낸 바와 같이, 3개의 커플러기구(80) 중, 2개의 커플러기구(80)는, 클램핑장치(4A)의 클램핑 오일챔버와 언클램핑 오일챔버에 급배되는 2계통의 유압통로를 접속?분리하는 것이다. 나머지 1개의 커플러기구(80)는, 가공물지지부(5A)의 에어노즐(5a)에 공급되는 가압에어의 에어통로를 접속?분리하는 것이다. 3개의 커플러기구(80)는 동일한 것이므로, 1개의 커플러기구(80)에 대해 설명하기로 한다.

도 7～도 9에 나타낸 바와 같이, 커플러기구(80)는, 팔레트 본체(1)에 설치된 수 커플러(81)와, 베이스 플레이트(20)에 설치된 암 커플러(82)를 가진다. 참고로, 상기 수 커플러(81)는 「제 1 커플러」에 상당하고, 암 커플러(82)는 「제 2 커플러」에 상당한다.

수 커플러(81)는, 팔레트 본체(1)의 장착구멍에 나사결합으로 고정된 케이스(83)와, 상기 케이스(83)에 축심방향으로 승강가능하게 장착된 접속 슬리브(84)와, 상기 접속 슬리브(84)를 상방으로 탄성적으로 가압하는 2개의 압축 스프링(85)과, 접속 슬리브(84)의 상반부(上半部)의 내부에 승강가능하게 장착된 가동밸브부재(86)와, 접속 슬리브(84)의 내부에 고정되어 가동밸브부재(86)를 안내하는 안내부재(87)와, 가동밸브부재(87)를 상방으로 탄성적으로 가압하는 압축 스프링(88)을 구비하고 있다. 참고로, 상기 접속 슬리브(84)는 「접속부재」에 상당한다.

접속 슬리브(84)의 하부는 다소 직경이 큰 피스톤부(84a)에 형성되고, 상기 피스톤부(84a)에 유압을 받는 환형상의 유압작동챔버(89)가 형성되며, 상기 유압작동챔버(89)는 유로(90)를 통해 유로(65)에 접속되어 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 유압작동챔버(89)에 유압이 작용하고 있는 상태에서는, 접속 슬리브(84)가 하강하여 도시한 바와 같은 상태가 되고, 유압작동챔버(89)의 유압이 제거되면, 접속 슬리브(84)가 스프링(85)의 가압력에 의해 상승하여 도 8에 도시된 바와 같이 돌출상태가 된다. 팔레트 본체(1)에는 유체통로(91; 유로 또는 에어통로)가 형성되고, 상기 유체통로(91)가 수 커플러(81)의 내부통로에 접속되며, 베이스 플레이트(20)에는 유체통로(91a)가 형성되어 있다. 또한, 접속 슬리브(84)의 상단부에는, 암 커플러(82)에 삽입접속되는 접속통부(84b)가 형성되어 있다. 그리고, 가동밸브부재(86)의 플랜지부의 외주부에는 유체를 통과시키기 위한 복수의 슬릿이 형성되어 있다.

도 7～도 9에 나타낸 바와 같이, 암 커플러(82)는, 베이스 플레이트(20)의 장착구멍에 나사결합으로 고정된 케이스(100)와, 상기 케이스(100)의 내부에 끼움고정된 통부재(101)와, 상기 통부재(101)의 내부에 승강가능하게 장착된 가동통(102)과, 통부재(101)에 고정된 고정밸브부재(103)와, 고정밸브부재(103)와 가동통(102) 사이에 장착되어 가동통(102)을 하방으로 탄성적으로 가압하는 압축 스프링(104)을 구비하고 있다. 커플러기구(80)가 분리상태일 때, 도 7에 도시된 바와 같이 가동통(102)이 하방 한계위치까지 하강하여 고정밸브부재(103)와 가동통(102)에 설치된 시일부재(105)에 의해 유체통로를 닫는다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 수 커플러(81)의 접속 슬리브(84)가 상승위치(돌출상태)가 되어, 접속 슬리브(84)의 접속통부(84b)가 암 커플러(82)에 삽입되면, 가동통(102)이 상승하여 암 커플러(82)의 밸브부가 개방되는 동시에, 수 커플러(81)의 밸브부가 개방되어, 수 커플러(81) 내의 유체통로와 암 커플러(82) 내의 유체통로가 접속된다.

다음은, 위에서 설명한 유체통로 접속장치(30)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

제 1 가공물 피스(W)를 고정시킬 때에는, 도 1에 나타낸 위치에 클램핑 유닛(3)을 부착시킨 상태에서 사용한다. 제 1 가공물 피스(W)의 절삭가공이 종료된 후에, 제 2 가공물 피스를 고정시키기 위해, 클램핑 유닛(3)을 쇄선으로 도시한 좌측 상부의 위치에 부착시키는 경우를 예로 들어 설명한다. 우선, 도 9에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 클램핑기구(60)는 접시 스프링(64)의 탄성력에 의해 클램핑 상태로 되어 있고, 언클램핑 오일챔버(61a)의 유압은 제거되어 있다.

우선 제일 먼저, 유체통로(91)에 공급되어 있는 유체를 제거하여, 3개의 커플러기구(80)를 분리하더라도 유체가 새지 않도록 한다. 그런 다음, 클램핑기구(60)를 클램핑 상태(도 9 참조)로부터 언클램핑 상태(도 7 참조)로 하기 위해, 유압공급원을 조작하여 유로(65)에 유압을 공급하면, 언클램핑 오일챔버(61a)와 유압작동챔버(89)에 유압이 공급되고, 유압작동챔버(89)의 유압에 의해 접속 슬리브(84)가 퇴입위치로 전환되어, 이후 언클램핑 상태가 된다.

이와 같은 언클램핑 상태가 될 때, 피스톤부재(62)가 상승하여, 스틸 볼(67)이 오목부(68)로 부분적으로 퇴피함에 따라 원통부(66)의 외주면보다도 내측으로 틀어박혀, 피스톤부재(62)의 선단에서 베이스 플레이트(20)의 오목구멍(20a)의 벽면을 가압함으로써, 테이퍼진 통부(45)의 테이퍼진 외주면과 테이퍼진 내주면(46)간의 밀착을 분리한다(도 7 참조).

그리고, 접속 슬리브(84)를 탄성적으로 가압하는 스프링(85)은, 클램핑 구동용의 접시 스프링(64)보다도 훨씬 약한 스프링이기 때문에, 유로(65)의 유압이 상승할 때 그 도중의 시점에서, 접속 슬리브(84)가 하강한 퇴입위치(도 8 참조)로 전환되고, 그 후에 클램핑기구(60)가 언클램핑 상태(도 7 참조)가 된다. 클램핑기구(60)가 언클램핑 상태에 있는 동안은, 수 커플러(81)의 유압작동챔버(89)에 유압이 충전되어 접속 슬리브(84)가 퇴입위치를 유지한다.

이후, 클램핑 유닛(3)을 도 1의 좌측 상부의 클램핑 부착부(2)로 이동시키는데, 그 클램핑 부착부(2)에서도 유로(65)와 오일챔버(61a)와 유압작동챔버(89)에 유압이 공급되고 있다. 이 때문에, 클램핑기구(60)의 피스톤부재(62)는 상승된 언클램핑 위치에 있으며, 접속 슬리브(84)는 퇴입위치에 있다. 따라서, 클램핑 부착부(2)의 상방으로부터 클램핑 유닛(3)을 하강시켜, 도 7에 나타낸 바와 같이 세트한다. 그런 다음, 클램핑기구(60)를 언클램핑 상태로부터 클램핑 상태로 전환하기 위해 유로(65)의 유압을 제거하면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 언클램핑 오일챔버(61a)의 유압이 제거되어, 강한 접시 스프링(64)의 탄성력에 의해 피스톤부재(62)가 하강하여 클램핑 상태가 된다.

이때, 클램핑기구(60)가 급속히 클램핑 상태가 되는데, 피스톤부재(62)의 하강동작에 의해 생기는 잔압(殘壓)이 유로(65)와 유압작동챔버(89)에 생기기 때문에, 접속 슬리브(84)가 도 8에 도시한 바와 같이 퇴입위치를 유지하고, 이후 유로(65)와 유압작동챔버(89)의 유압이 충분히 저하되면, 접속 슬리브(84)가 스프링(85)의 탄성력으로 상승하여, 접속 슬리브(84)의 접속통부(84b)가 암 커플러(82)에 돌입함으로써, 수 커플러(81)의 밸브와 암 커플러(82)의 밸브가 열려, 수 커플러(81)와 암 커플러(82)가 접속상태가 된다.

위치결정기구(40)에 의해, 팔레트 본체(1)에 대해, 클램핑 유닛(3)의 베이스 플레이트(20)를 수평방향과 연직방향으로 정확하게 위치시킨 상태에서, 클램핑기구(60)에 의해 클램핑 상태로 하고, 그 상태에서 유체통로 접속장치(30)의 암수 커플러(81, 82)를 접속하기 때문에, 스프링(85)의 가압력이 강력하지 않더라도, 접속 슬리브(84)를 암 커플러(82)에 원활하게 삽입할 수 있게 되어, 암수 커플러(81, 82)의 소형화가 가능해질 뿐만 아니라, 암수 커플러(81, 82)를 무리없이 정규상태로 접속할 수 있어, 암수 커플러(81, 82)의 내구성을 높일 수 있다.

클램핑기구(60)를 클램핑 상태로 할 때, 먼저 클램핑 상태로 전환하고 나서 암수 커플러(81, 82)가 접속상태가 되기 때문에, 암수 커플러(81, 82)의 손상방지를 도모하여, 내구성을 높일 수 있다. 클램핑기구(60)를 언클램핑 상태로 할 때, 먼저 수 커플러(81)의 접속 슬리브(84)를 퇴입위치로 전환하여, 암수 커플러(81, 82)를 분리상태로 하고 나서, 클램핑기구(60)를 언클램핑 상태로 하기 때문에, 암수 커플러(81, 82)의 손상방지를 도모하여, 내구성을 높일 수 있다.

암수 커플러(81, 82)는, 그 각각의 내부 및 유체통로(91)의 유체 압력을 제거한 상태로 접속하거나 분리하는 구성이기 때문에, 암수 커플러(81, 82) 내부의 스프링류의 소형화, 즉 암수 커플러(81, 82)의 소형화를 도모하고, 암수 커플러(81, 82)의 원활한 접속?분리를 도모할 수 있다.

(제 2 실시예)

본 실시예에서는, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 설명은 생략하며, 상이한 구성에 대해 설명한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 유체통로 접속장치(30A)에 있어서의 클램핑기구(60A)는, 환형상의 가스봉입챔버(64A)에 봉입된 봉입압축질소가스(예컨대, 약 7～10MPa의 가스압)의 탄성력에 의해 피스톤부재(62A)를 하방으로 가압하도록 구성되어 있다. 상기 가스봉입챔버(64A)에 압축질소가스를 충전하기 위해, 피스톤부재(62A)의 피스톤 로드부에는, 가스통로(74, 75)가 형성되며, 상기 가스통로(74)의 상단부분에는 압축질소가스를 충전시키기 위한 충전밸브(76)가 장착되어 있다. 가스봉입챔버(64A)에 봉입된 압축질소가스는 시일부재(64a, 64b)에 의해 시일되어 있다. 상기 클램핑기구(60A)에서는, 적층된 접시 스프링을 생략할 수 있기 때문에, 구성이 간단해진다. 상기 유체통로 접속장치(30A)는, 상기 제 1 실시예의 유체통로 접속장치(30)와 동일한 작용 및 효과를 나타낸다.

(제 3 실시예)

본 실시예에서는, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 설명은 생략하며, 상이한 구성에 대해 설명한다. 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 본 유체통로 접속장치(30B)의 커플러 기구(80B)에서는, 암 커플러(81B)가 팔레트 본체(1)에 부설되고, 수 커플러(82B)가 베이스 플레이트(20)에 부설되어 있다. 참고로, 암 커플러(81B)는 「제 1 커플러」에 상당하고, 수 커플러(82B)는 「제 2 커플러」에 상당한다.

상기 암 커플러(81B)는, 케이스(110)와, 상기 케이스(110) 내에 승강가능하게 장착된 접속 슬리브(111; 이것이 「접속부재」에 상당함)와, 접속 슬리브(111)의 상반부의 내부에 상대이동이 불가능하게 장착된 밸브부재(112)와, 상기 밸브부재(112)와 접속 슬리브(111) 사이에 승강가능하게 장착되어 상단부에 시일부재(113)를 지지하는 가동통부재(114)와, 밸브부재(112)에 대해 가동통부재(114)를 상방으로 가압하는 스프링(115)과, 스프링받이 링(116)과, 상기 스프링받이 링(116)을 받아내는 스톱 링(117)과, 접속 슬리브(111)를　케이스(110)에 대해 상방으로 가압하는 스프링(118)과, 접속 슬리브(111)의 피스톤부(111a)의 환형상　상면에 유압을 작용시키는 환형상의 유압작동챔버(119) 등을 구비하고 있다. 유압작동챔버(119)는, 상기 유압실린더(61)의 언클램핑 오일챔버(61a)에 유압을 급배하는 유로(65)에 연통 접속되어 있다.

수 커플러(82B)는, 케이스(120)와, 상기 케이스(120)의 내부에 승강가능하게 장착된 가동밸브부재(121)와, 케이스(120) 상부의 내부에 장착된 스프링받이 겸 안내부재(122)와, 상기 스프링받이 겸 안내부재(122)와 가동밸브부재(121) 사이에 장착되어 가동밸브부재(121)를 폐쇄되는 측으로 가압하는 스프링(123) 등을 구비하고 있다. 상기 케이스(120)의 선단부분에는, 암 커플러(81B)의 접속 슬리브(111)의 상단부 내측에 끼울 수 있는 접속통부(120a)가 형성되어 있다.

상기 클램핑기구의 유압실린더의 언클램핑 오일챔버의 유압을 제거하면, 유로(65)의 유압이 저하되고, 유압작동챔버(119)의 유압이 저하되기 때문에, 도 12에 나타낸 바와 같이, 접속 슬리브(111)가 상승하여 암 커플러(81B)가 수 커플러(82B)에 접속된다. 본 유체통로 접속장치(30B)는, 상기 제 1 실시예의 유체통로 접속장치(30)와 동일한 작용 및 효과를 나타낸다.

다음은, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 실시예를 부분적으로 변경하는 예에 대해 설명하기로 한다.

[1] 클램핑 유닛(3)에 장비되는 클램핑장치로서는, 상기한 클램핑장치(4A) 이외의 여러 가지 형식이나 구조의 유압구동형 클램핑장치나 에어구동형 클램핑장치를 채용할 수 있다. 유체통로 접속장치(30)는, 3계통의 유체통로를 접속하는 것에 한정되지 않고, 1계통의 유체통로를 접속하는 것이어도 되며, 3계통 이상의 유체통로를 접속하는 것이어도 된다.

[2] 상기 실시예의 유체통로 접속장치(30, 30A, 30B)에서는, 위치결정기구(40)와 클램핑기구(60, 60A)가 일체적으로 구성되어 있으나, 이것들은 별개로 구성해도 된다. 2세트의 위치결정기구(40)에 한정되는 것은 아니며, 1세트 또는 3세트 이상의 위치결정기구를 설치해도 된다. 마찬가지로, 2세트의 클램핑기구(60, 60A)에 한정되지 않으며, 1세트나 또는 3세트 이상의 클램핑기구를 설치해도 된다.

[3] 상기 실시예에서는, 베이스 플레이트(20)에 유압 클램핑장치(4A)와, 착좌검지용 에어노즐이 부착된 가공물지지부(5A)를 장비한 것을 예로서 설명하였으나, 베이스 플레이트(20) 상에 장비하는 것은 클램핑장치나 가공물지지부에 한정되는 것이 아니라, 유압이나 가압에어 등의 가압유체를 필요로 하는 여러 가지 장치나 기기여도 좋다.

[4] 상기 암수 커플러(81, 81B, 82, 82B)의 구조는 일례를 나타낸 것이며, 동일한 기능을 가지는 여러 가지 구조의 커플러를 채용하는 것도 가능하다.

[5] 기타, 당업자라면, 상기 실시예에 다양한 변경을 부가한 형태로 실시가 가능하며, 본 발명은 그와 같은 변경된 형태도 포함하는 것이다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 머시닝센터의 가공물 팔레트에 급배하는 유압의 유로를 접속?분리하는 유체통로 접속장치에 이용할 수 있다.

1: 팔레트 본체(베이스부재) 3: 클램핑 유닛
5a: 에어노즐 20: 베이스 플레이트
30: 유체통로 접속장치 40: 위치결정기구
60, 60A: 클램핑기구 61: 유압실린더
61a: 언클램핑 오일챔버 64: 접시 스프링(클램핑 구동용 스프링)
65: 유로 80, 80B: 커플러 기구
81, 82B: 수 커플러 82, 81B: 암 커플러
84, 111: 접속 슬리브 85: 스프링
89, 119: 유압작동챔버 90: 유로

Claims

정지측의 베이스부재에 부설(付設)된 제 1 커플러(coupler)와, 상기 제 1 커플러에 접속가능한 제 2 커플러로서 가동(可動)부재에 부설된 제 2 커플러를 가지며, 제 1 커플러와 제 2 커플러로 유체통로를 접속?분리가능하도록 구성한 유체통로 접속장치로서,
상기 제 1 커플러와 제 2 커플러가 접속될 수 있도록, 베이스부재에 대해 가동부재를 위치결정하는 위치결정기구와,
상기 베이스부재에 대해 가동부재를 고정시키기 위해 탄성부재 또는 봉입압축가스의 탄성력으로 클램핑(clamping) 구동시키고 또한 유체압 실린더의 유체압으로 클램핑 해제하는 클램핑기구를 구비하며,
상기 제 1 커플러는, 축심방향으로 이동가능하게 설치되고 또한 제 2 커플러에 걸림결합된 상태로 유체통로를 접속하는 접속부재와, 상기 접속부재를 돌출방향으로 탄성적으로 가압하는 스프링과, 접속부재를 퇴입(退入)방향으로 구동하는 유체압을 작용시키는 유체압 작동챔버를 구비하고,
상기 베이스부재에, 상기 유체압 실린더의 언클램핑(unclamping) 유체챔버와 상기 유체압 작동챔버를 연통시키는 유체통로를 설치한 것을 특징으로 하는 유체통로 접속장치.
제 1항에 있어서,
상기 클램핑기구가 언클램핑 상태일 때에는, 제 1 커플러의 유체압 작동챔버에 유체압이 충전되어 접속부재가 퇴입위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 유체통로 접속장치.
제 1항 또는 2항에 있어서,
상기 클램핑기구를 언클램핑 상태로부터 클램핑 상태로 전환하기 위해 언클램핑 유체챔버의 유체압을 제거할 때에는, 상기 탄성부재 또는 봉입압축가스의 탄성력에 의해 클램핑 상태로 전환되고 나서 유체압 작동챔버의 유체압이 저하되어, 접속부재가 돌출방향으로 이동하여 제 1 커플러와 제 2 커플러가 접속되는 것을 특징으로 하는 유체통로 접속장치.
제 1항 또는 2항에 있어서,
상기 클램핑기구를 클램핑 상태로부터 언클램핑 상태로 전환하기 위해 언클램핑 유체챔버에 유체압을 공급할 때에는, 상기 유체압 작동챔버의 유체압에 의해 접속부재가 퇴입위치로 전환되고 나서 언클램핑 상태가 되는 것을 특징으로 하는 유체통로 접속장치.
제 1항에 있어서,
상기 접속부재를 탄성적으로 가압하는 스프링은, 클램핑 구동용의 탄성부재 또는 봉입압축가스의 탄성력보다도 약한 탄성력을 발생시키는 스프링인 것을 특징으로 하는 유체통로 접속장치.
제 1항에 있어서,
상기 가동부재에, 유체압식 클램핑장치와 착좌(着座)검지용 에어노즐을 설치하고,
상기 접속?분리되는 유체통로로서, 상기 유체압식 클램핑장치를 위한 2계통의 유체압통로와, 에어노즐을 위한 1계통의 에어통로를 설치한 것을 특징으로 하는 유체통로 접속장치.