KR102053631B1 - 유체압 실린더 및 선회식 클램프 장치 - Google Patents

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Abstract

피스톤 부재가 이동 한계 위치로 이동한 것을 유체압을 통해 검지 가능하고, 작동확실성이 우수하며, 간단한 구성으로 피스톤 부재에 연동시켜 검출용 개폐 밸브 기구를 개폐시킬 수 있는 유체압 실린더 및 선회식 클램프 장치를 제공한다.
유압 실린더(2)의 피스톤 부재(4)가 언클램프 위치에 도달하였음을 검출하기 위한 검출용 개폐 밸브 기구(11)는, 언클램프용 유압 작동실(12a)에 연통되는 밸브체 수용 구멍(35)과, 밸브체 수용 구멍(35)에 가동적으로 수용되고 또한 외주부에 환형 걸림결합 오목부(37)를 가지는 밸브체(36)와, 실린더 본체(10)에 가동적으로 장착되어 환형 걸림결합 오목부(37)에 걸림결합 가능한 구체(38)와, 보조 로드(7)에 형성되고 또한 구체(38)가 걸림결합 가능한 걸림결합부(39)를 구비하며, 언클램프용 유압 작동실(12a)에 유압이 충전되어 피스톤 부재(4)가 언클램프 위치에 도달하였을 때, 밸브체(36)가 유압을 수압(受壓)하는 동시에 구체(38)의 일부가 걸림결합부(39)에 걸림결합하여 밸브체(36)가 밸브 폐쇄 위치로 전환되고, 피스톤 부재(4)가 언클램프 위치로부터 이동하였을 때에는, 구체(38)가 걸림결합부(39)에 걸림결합하지 않고 환형 걸림결합 오목부(37)에 걸림결합하여 밸브체(36)가 밸브 개방 위치를 유지하도록 구성되어 있다.

Description

유체압 실린더 및 선회식 클램프 장치{FLUID PRESSURE CYLINDER AND REVOLVING CLAMP DEVICE}
본 발명은, 특히 피스톤 부재가 소정의 이동 한계 위치에 도달하였을 때, 피스톤 부재의 동작에 연동시켜 클램프 본체 내의 에어 통로의 연통(連通) 상태를 개폐 밸브 기구에 의해 전환 에어압의 변화를 통해 상기 피스톤 부재의 위치를 검지 가능하도록 한 유체압 실린더 및 선회식 클램프 장치에 관한 것이다.
종래부터, 기계 가공에 제공하는 물품(workpiece) 등의 클램프 대상물을 클램프하는 클램프 장치 등에 채용되는 유체압 실린더는, 실린더 본체와, 상기 실린더 본체에 진퇴(進退) 가능하게 장비된 피스톤 부재와, 상기 피스톤 부재를 진출측과 퇴입(退入)측 중 적어도 일방(一方)으로 구동하기 위한 유체압 작동실 등을 구비하고 있다.
그런데, 상기 유체압 실린더의 피스톤 부재의 축심(軸心)방향의 전진 한계 위치, 후퇴 한계 위치, 도중 위치 등을 검출하는 다양한 로드 위치 검지 기술이 실용화되어 있다.
예컨대, 특허 문헌 1의 클램프 장치는, 유체압 실린더에 공급한 유체압을 검출하는 압력 센서와, 유체압 실린더의 피스톤 부재로부터 외부로 돌출시킨 조작 로드의 하단부(下端部)의 피(被)검출부의 상승 위치와 하강 위치를 검출하는 2개의 위치 센서로, 피스톤 로드의 위치를 검출하고 있다.
특허 문헌 2의 클램프 장치에 있어서는, 유체압 실린더의 출력 로드의 승강 동작에 연동하여 에어 통로를 개폐하는 기구를, 실린더 본체의 일단측의 외부에 설치하고, 출력 로드의 상승 위치와 하강 위치를 검출 가능하도록 구성되어 있다.
특허 문헌 3의 클램프 장치에 있어서는, 클램프 대상물을 받아내는 물품 받이대가 독립적으로 설치되어 있다. 물품 받이대는, 에어 분출구가 형성된 패드 부재와, 상기 패드 부재를 클램프 대상물측으로 탄성 지지하는 외부통(外筒) 부재를 구비하고 있다. 패드 부재가 돌출 위치에 있는 경우는, 에어 분출구로부터 가압 에어가 분출되고, 클램프 장치가 클램프 구동되어 클램프 대상물에 의해 패드 부재가 가압되어 퇴입하면, 외부통 부재에 에어 분출구가 막혀서 가압 에어의 압력이 상승하여 클램프 상태가 되었음을 검출한다.
일본 특허공개공보 제2001-87991호 일본 특허공개공보 제2003-305626호 일본 특허공개공보 제2009-125821호
특허 문헌 1의 클램프 장치에서는, 유체압 실린더의 피스톤 부재로부터 조작 로드를 외부로 돌출시키고, 그 조작 로드의 하단부에 설치한 피검출부의 상승 위치와 하강 위치를 2개의 위치 센서로 검출하기 때문에, 유체압 실린더의 하측에 피검출부의 이동과 위치 센서의 설치를 위한 검출 스페이스가 필요해지기 때문에, 클램프 장치(즉, 유체압 실린더)가 대형화되는 문제가 있다.
특허 문헌 2의 클램프 장치에 있어서는, 출력 로드의 상승 위치와 하강 위치를 검출하는 기구를 클램프 본체의 외측에 구성한다. 이 때문에, 특허 문헌 1의 클램프 장치와 마찬가지로, 클램프 본체의 외부에 검출 스페이스가 필요해지기 때문에, 클램프 장치를 컴팩트하게 구성할 수가 없다.
특허 문헌 3의 클램프 장치의 물품 받이대의 에어 분출구는, 언클램프(unclamp) 상태일 때, 클램프 장치나 클램프 대상물의 근방부에 개구(開口)되어 있으므로, 기계 가공의 절삭분(粉)이나 냉각수(coolant, 절삭액)가 에어 분출구로 침입하여 막힘이 발생될 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 피스톤 부재가 이동 한계 위치로 이동하였음을 유체압을 통해 검지 가능하고, 작동확실성이 우수하며, 간단한 구성으로 피스톤 부재에 연동시켜 검출용 개폐 밸브 기구를 밸브 개방시킬 수 있는 유체압 실린더 및 선회식 클램프 장치를 제공하는 것이다.
청구항 1의 유체압 실린더는, 실린더 구멍을 형성한 실린더 본체와, 실린더 구멍에 가동적(可動的)으로 수용된 피스톤부와 상기 피스톤부로부터 실린더 본체의 외부까지 연장되는 출력 로드를 가지는 피스톤 부재와, 실린더 구멍에 형성된 유체압 작동실을 구비한 유체압 실린더로서, 상기 피스톤부로부터 출력 로드와 반대방향으로 연장되는 보조 로드와, 상기 실린더 본체에 상기 유체압 작동실에 연통되는 상태로 형성되고 또한 상기 보조 로드가 삽입 가능한 로드 삽입 구멍과, 상기 실린더 본체에 조립된 제 1 검출용 개폐 밸브 기구와, 상기 실린더 본체에 형성되고 또한 제 1 검출용 개폐 밸브 기구로 개폐되는 제 1 유체 통로를 구비하며, 상기 제 1 검출용 개폐 밸브 기구는, 상기 실린더 본체에 실린더 구멍의 축심과 평행하게 형성되고 또한 상기 유체압 작동실에 연통되는 제 1 밸브체 수용 구멍과, 상기 제 1 밸브체 수용 구멍에 가동적으로 수용되고 또한 외주부(外周部)에 제 1 걸림결합 오목부를 가지는 제 1 밸브체와, 상기 실린더 본체에 가동적으로 장착되어 제 1 걸림결합 오목부에 걸림결합 가능한 제 1 구체(球體)와, 상기 보조 로드에 형성되고 또한 상기 제 1 구체가 걸림결합 가능한 제 1 걸림결합부를 구비하며, 상기 유체압 작동실에 유체압이 충전되어 피스톤 부재가 이동 한계 위치에 도달하였을 때, 제 1 밸브체가 유체압 작동실의 유체압을 수압(受壓)하는 동시에 상기 제 1 구체가 상기 제 1 걸림결합부에 걸림결합하여 제 1 밸브체가 밸브 폐쇄 위치로 전환되고, 피스톤 부재가 이동 한계 위치로부터 이동하였을 때에는, 상기 제 1 구체가 상기 제 1 걸림결합부에 걸림결합되지 않고 제 1 걸림결합 오목부에 걸림결합하여 제 1 밸브체가 밸브 개방 위치를 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 2의 유체압 실린더는, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 제 1 유체 통로에 공급하는 유체압을 통해, 상기 제 1 검출용 개폐 밸브 기구의 밸브 폐쇄를 검지하도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 3의 유체압 실린더는, 청구항 1 또는 2의 발명에 있어서, 상기 제 1 걸림결합부가 보조 로드의 외주부에 환형(環狀)으로 형성된 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 4의 선회식 클램프 장치는, 청구항 1의 유체압 실린더의 보조 로드와 실린더 본체에, 출력 로드의 진퇴 동작에 연동하여 출력 로드를 그 축심 둘레로 설정 각도만큼 선회시키는 선회 기구를 조립하고, 상기 출력 로드의 선단 부분에 클램프 아암을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 5의 선회식 클램프 장치는, 청구항 4의 발명에 있어서, 상기 출력 로드가 피스톤부로부터 상방(上方)으로 실린더 본체의 외부까지 연장되도록 형성되고, 상기 유체압 작동실이 피스톤부의 하측에 형성되고, 상기 피스톤 부재의 이동 한계 위치가 피스톤부가 상한 위치에 위치하는 언클램프 위치인 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 6의 선회식 클램프 장치는, 청구항 5의 발명에 있어서, 상기 실린더 본체에 조립된 제 2 검출용 개폐 밸브 기구와, 상기 실린더 본체에 형성되고 또한 제 2 검출용 개폐 밸브 기구로 개폐되는 제 2 유체 통로를 구비하며, 상기 제 2 검출용 개폐 밸브 기구는, 상기 실린더 본체에 실린더 구멍의 축심과 평행하게 형성되고 또한 상기 유체압 작동실에 연통되는 제 2 밸브체 수용 구멍과, 상기 제 2 밸브체 수용 구멍에 가동적으로 수용되고 또한 외주부에 제 2 걸림결합 오목부를 가지는 제 2 밸브체와, 상기 실린더 본체에 가동적으로 장착되어 제 2 걸림결합 오목부에 걸림결합 가능한 제 2 구체와, 상기 보조 로드에 형성되고 또한 상기 제 2 구체가 걸림결합 가능한 제 2 걸림결합부와, 상기 제 2 밸브체를 밸브 폐쇄 위치 쪽으로 가세하는 압축 스프링을 구비하며, 상기 피스톤 부재가 언클램프 위치에 있을 때에는, 상기 제 2 구체가 상기 제 2 걸림결합부에 걸림결합되지 않고 제 2 걸림결합 오목부에 걸림결합하여 제 2 밸브체를 밸브 개방 위치에 유지시키며, 상기 피스톤 부재를 언클램프 위치보다 하강시킨 클램프 위치일 때에는, 상기 제 2 구체가 상기 제 2 걸림결합부에 걸림결합하여 제 2 밸브체가 밸브 폐쇄 위치로 전환되도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 7의 선회식 클램프 장치는, 청구항 6의 발명에 있어서, 상기 제 2 걸림결합부가 상기 보조 로드의 외주부에 형성된 1개의 세로 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 8의 선회식 클램프 장치는, 청구항 6의 발명에 있어서, 상기 제 2 걸림결합부가 상기 보조 로드의 외주부에 상하방향으로 직렬적으로 형성된 2개의 세로 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 9의 선회식 클램프 장치는, 청구항 4 또는 5의 발명에 있어서, 상기 선회식 클램프 장치를 부착시키는 베이스 부재에, 클램프 본체의 하부를 상방으로부터 삽입 장착하는 장착 구멍이 형성되고, 상기 장착 구멍은 하부 장착 구멍과 상기 하부 장착 구멍보다 근소하게 직경이 큰 상부 장착 구멍으로 구성되며, 클램프 본체의 하단측 부분과 그 외주부에 장착된 시일 부재가 하부 장착 구멍에 장착되는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 10의 선회식 클램프 장치는, 청구항 9의 발명에 있어서, 상기 제 1 밸브체를 밸브 개방측으로 가세하는 압축 스프링을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.
유체압 작동실을 가지는 유체압 실린더에, 보조 로드와 로드 삽입 구멍과 제 1 검출용 개폐 밸브 기구와 제 1 유체 통로를 설치하고, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구는, 실린더 본체에 형성되어 유체압 작동실에 연통되는 제 1 밸브체 수용 구멍과, 제 1 걸림결합 오목부를 가지는 제 1 밸브체와, 실린더 본체에 가동적으로 장착되어 제 1 걸림결합 오목부에 걸림결합 가능한 제 1 구체와, 보조 로드에 형성되어 제 1 구체가 걸림결합 가능한 제 1 걸림결합부를 구비하고 있다. 그리고, 상기 유체압 작동실에 유체압이 충전되어 피스톤 부재가 이동 한계 위치에 도달하였을 때, 제 1 밸브체가 유체압 작동실의 유체압을 수압하는 동시에 제 1 구체가 제 1 걸림결합부에 걸림결합하여 제 1 밸브체가 밸브 폐쇄 위치로 전환되고, 피스톤 부재가 이동 한계 위치로부터 이동하였을 때에는, 제 1 구체가 제 1 걸림결합부에 걸림결합되지 않고 제 1 걸림결합 오목부에 걸림결합하여 제 1 밸브체가 밸브 개방 위치를 유지하도록 구성되어 있다.
따라서, 피스톤 부재가 이동 한계 위치로 이동하였을 때 제 1 검출용 개폐 밸브 기구가 밸브 폐쇄 위치로 전환되어 제 1 유체 통로를 차단하기 때문에, 피스톤 부재가 이동 한계 위치로 이동한 것을, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구와, 제 1 유체 통로에 공급하는 유체압을 통해 검지할 수 있다. 유체압 작동실의 유체압으로 제 1 밸브체를 가세하여 밸브 폐쇄 위치로 하기 때문에, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구는 밸브 폐쇄 성능과 작동확실성이 우수하다.
제 1 검출용 개폐 밸브 기구가 실린더 본체에 조립되어 있기 때문에, 유체압 실린더의 소형화를 도모하는 것이 가능하다. 제 1 검출용 개폐 밸브 기구의 제 1 밸브체는, 그 외주부에 제 1 걸림결합 오목부를 가지며, 제 1 구체를 제 1 걸림결합부에 걸림결합시키지 않고 제 1 걸림결합 오목부에 걸림결합시켜 밸브 개방시키고, 제 1 구체를 제 1 걸림결합부에 걸림결합시켜 밸브 폐쇄시키도록 구성하였기 때문에, 간단한 구성으로 피스톤 부재에 연동시켜 제 1 검출용 개폐 밸브 기구를 개폐시킬 수 있다.
청구항 2의 발명에 의하면, 상기 제 1 유체 통로에 공급하는 유체압을 통해, 상기 제 1 검출용 개폐 밸브 기구의 밸브 폐쇄를 검지하기 때문에, 간단한 구성으로 밸브 폐쇄를 검지할 수 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 상기 제 1 걸림결합부가 보조 로드의 외주부에 환형으로 형성되어 있기 때문에, 피스톤 부재가 그 축심 둘레로 회전하는 경우에 있어서도, 제 1 걸림결합부의 기능을 확보할 수 있다.
청구항 4의 발명에 의하면, 청구항 1의 유체압 실린더의 보조 로드와 실린더 본체에, 출력 로드의 진퇴 동작에 연동하여 출력 로드를 그 축심 둘레로 설정 각도만큼 선회시키는 선회 기구를 조립한 선회식 클램프 장치이기 때문에, 선회식 클램프 장치의 피스톤 부재의 이동 한계 위치를 유체압을 통해 검지할 수 있다. 기타 청구항 1과 거의 동일한 효과가 얻어진다.
청구항 5의 발명에 의하면, 출력 로드가 피스톤부로부터 상방으로 실린더 본체의 외부까지 연장되고, 상기 피스톤 부재의 이동 한계 위치가 피스톤부가 상한 위치에 위치하는 언클램프 위치이며, 상기 언클램프 위치를 유체압을 통해 검지할 수 있다.
청구항 6의 발명에 의하면, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구와 거의 동일한 제 2 검출용 개폐 밸브 기구와, 상기 제 2 개폐 밸브 기구로 개폐되는 제 2 유체 통로를 설치하고, 상기 피스톤 부재가 언클램프 위치일 때에는, 제 2 구체가 제 2 걸림결합부에 걸림결합되지 않고 제 2 걸림결합 오목부에 걸림결합하여 제 2 밸브체가 밸브 개방 위치를 유지하며, 상기 피스톤 부재를 언클램프 위치보다 하강시킨 클램프 위치로 전환하였을 때에는, 제 2 구체가 제 2 걸림결합부에 걸림결합하여 제 2 밸브체가 밸브 폐쇄 위치로 전환되도록 구성하였기 때문에, 피스톤 부재가 클램프 위치가 된 것을 제 2 유체 통로의 유체압을 통해 검지할 수 있다.
더욱이, 제 2 밸브체를 밸브 폐쇄 위치 쪽으로 가세하는 압축 스프링을 설치하였기 때문에, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구의 밸브 폐쇄 성능을 확보할 수 있다.
청구항 7의 발명에 의하면, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구의 제 2 걸림결합부가 상기 보조 로드의 외주부에 형성된 1개의 세로 홈으로 이루어지기 때문에, 다양한 두께의 물품을 클램프하는 관계상, 클램프 위치가 상하방향으로 폭을 가지는 경우에도 적용할 수 있다.
청구항 8의 발명에 의하면, 제 2 걸림결합부가 상기 보조 로드의 외주부에 상하방향으로 직렬적으로 형성된 2개의 세로 홈으로 이루어지기 때문에, 클램프 위치가 상하방향으로 폭을 가지는 2개의 위치인 경우에도 적용할 수 있다.
청구항 9의 발명에 의하면, 선회식 클램프 장치를 부착하는 베이스 부재에, 클램프 본체의 하부를 상방으로부터 삽입 장착하는 장착 구멍이 형성되고, 상기 장착 구멍은 하부 장착 구멍과 상기 하부 장착 구멍보다 근소하게 직경이 큰 상부 장착 구멍으로 구성되며, 클램프 본체의 하단측 부분과 그 외주부에 장착된 시일 부재가 하부 장착 구멍에 장착되기 때문에, 가령, 상부 장착 구멍에 연통되는 제 1 유체 통로가 형성되고, 상부 장착 구멍을 향해 있는 제 1 유체 통로의 종단(終端)에 버(burr)가 잔존하고 있더라도, 클램프 본체의 하단측 부분을 하부 장착 구멍에 삽입 장착할 때, 클램프 본체의 하단측 부분의 외주부의 시일 부재가 상기 버에 의해 손상되는 일이 없다.
청구항 10의 발명에 의하면, 상기 제 1 밸브체를 밸브 개방측으로 가세하는 압축 스프링을 설치하였으므로, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구의 밸브 개방 성능을 높일 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예 1의 선회식 클램프 장치(언클램프 상태)의 평면도이다.
도 2는, 도 1의 클램프 장치의 종(縱)단면도이다.
도 3은, 선회식 클램프 장치(클램프 상태)의 평면도이다.
도 4는, 도 3의 클램프 장치의 종단면도이다.
도 5는, 피스톤 부재의 정면도이다.
도 6은, 도 4의 VI-VI선에 따른 단면도이다.
도 7은, 검출용 개폐 밸브 기구(밸브 개방 상태)와 그 주변 부분을 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 8은, 검출용 개폐 밸브 기구(밸브 폐쇄 상태)와 그 주변 부분을 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 9는, 변경예에 따른 검출용 개폐 밸브 기구(밸브 개방 상태)와 그 주변 부분을 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 10은, 변경예에 따른 피스톤 부재의 정면도이다.
도 11은, 변경예에 따른 클램프 장착의 주요부를 나타낸 종단면도이다.
도 12는, 본 발명의 실시예 2에 따른 선회식 클램프 장치(언클램프 상태)의 평면도이다.
도 13은, 도 12의 XIII-XIII선에 따른 단면도이다.
도 14는, 도 13의 피스톤 부재의 정면도이다.
도 15는, 도 13의 XV-XV선에 따른 단면도이다.
도 16은, 도 13의 A부의 확대도이다.
도 17은, 도 13의 B부의 확대도이다.
도 18은, 실시예 2에 따른 선회식 클램프 장치(클램프 상태)의 평면도이다.
도 19는, 도 18의 XIX-XIX선에 따른 단면도이다.
도 20은, 도 19의 XX-XX선에 따른 단면도이다.
도 21은, 도 19의 C부의 확대도이다.
도 22는, 도 19의 D부의 확대도이다.
도 23은, 실시예 2의 변경 형태에 따른 피스톤 부재의 정면도이다.
이하에서는, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 실시예에 근거하여 설명한다.
실시예 1
본 실시예에 따른 선회식 클램프 장치(1)에 대해, 도 1∼도 8에 근거하여 설명한다.
상기 선회식 클램프 장치(1)는, 유압 실린더(2)(유체압 실린더에 상당함)와, 상기 유압 실린더(2)의 출력 로드(6)의 상단부에 고정된 클램프 아암(3)과, 출력 로드(6)를 그 축심 둘레로 설정 각도(본 실시예에서는 90도)만큼 선회시키는 선회 기구(8)를 구비하고 있다. 클램프 아암(3)의 기저단부(基端部)가 출력 로드(6)의 테이퍼 축부(6a)의 외측에 끼워져 출력 로드(6)의 상단부에 나사결합(螺合)시킨 너트(3a)에 의해 고정되어 있다.
상기 선회식 클램프 장치(1)는, 출력 로드(6)를 수축 상태로부터 신장(伸長)시켜 가면 언클램프 상태가 된다. 출력 로드(6)가 퇴입된 상태에서 클램프 상태가 되며, 클램프 아암(3)에 의해 클램프 대상물을 하방으로 가압하여 클램프한다. 상기 도 1에 나타낸 언클램프 상태로부터 도 4에 나타낸 클램프 상태로 이행할 때, 출력 로드(6)가 그 축심 둘레로 상방에서 보았을 때 반시계방향으로 90도 선회한다. 클램프 상태로부터 언클램프 상태로 이동할 때에는 상기와는 반대로 시계방향으로 90도 선회한다.
먼저, 유압 실린더(2)에 대해 설명한다.
도 1∼도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 유압 실린더(2)는, 실린더 본체(10)와, 피스톤 부재(4)와, 언클램프용 유압 작동실(12a)과, 클램프용 유압 작동실(12b)과, 보조 로드(7)와, 검출용 개폐 밸브 기구(11)를 구비하고 있다. 실린더 본체(10)는, 상부 실린더 본체(10U)와, 하부 실린더 본체(10L)(이것은 헤드측 단벽(端壁)부재임)를 가진다. 상부 실린더 본체(10U)는, 상방에서 보았을 때 직사각형인 직사각형 실린더 본체부(10a)와, 상기 직사각형 실린더 본체부(10a)의 하단으로부터 하방으로 연장되는 통형상(筒形)인 통형 실린더 본체부(10b)를 가진다. 직사각형 실린더 본체부(10b)의 하단에 베이스 부재(13)의 상면에 설치하기 위한 설치면(14)이 형성되어 있다. 상부 실린더 본체(10U)는, 4개의 볼트(27)로 베이스 부재(13)에 고정된다.
직사각형 실린더 본체부(10a)와 통형 실린더 본체부(10b)의 내부에 실린더 구멍(15)이 형성되고, 상기 실린더 구멍(15)의 하단측은 하부 실린더 본체(10L)로 폐색(閉塞)되어 있다.
하부 실린더 본체(10L)의 상반부(上半部)는 실린더 구멍(15)의 하측에 이어지는 끼움결합 구멍(15a)에 끼움결합되어 시일 부재(16)로 시일되어 있다. 하부 실린더 본체(10L)의 하단부와, 통형 실린더 본체부(10b)의 하단부 사이에 환형 틈새(17)가 형성되고, 상기 환형 틈새(17)에 링 부재(19)가 장착되어 통형 실린더 본체부(10b)의 암(雌)나사 구멍(18)에 나사결합되고, 상기 링 부재(19)에 의해, 하부 실린더 본체(10L)가 상부 실린더 본체(10U)에 고정되어 있다. 하부 실린더 본체(10L)에는 실린더 구멍(15)에 연통되는 로드 삽입 구멍(20)이며 보조 로드(7)가 삽입되는 로드 삽입 구멍(20)이 형성되어 있다.
선회식 클램프 장치(1)를 부착시키는 베이스 부재(13)에, 통형 실린더 본체부(10b)와 하부 실린더 본체부(10L)(클램프 본체의 하부에 상당함)를 상방으로부터 삽입 장착하는 장착 구멍(21)이 형성되고, 상기 장착 구멍(21)은 하부 장착 구멍(22)과 상기 하부 장착 구멍(22)보다 근소하게 직경이 큰 상부 장착 구멍(23)으로 구성되며, 통형 실린더 본체부(10b)의 하단측 약 2/5부분(클램프 본체의 하단측 부분에 상당함)과 그 외주부에 장착된 시일 부재(24a)가 하부 장착 구멍(22)에 장착된다. 상부 장착 구멍(23)에는 통형 실린더 본체부(10b)의 외주측에 환형 틈새(25)가 형성된다. 참고로, 통형 실린더 본체부(10b)의 상단부에는 시일 부재(24b)가 장착되어 있다.
다음으로, 피스톤 부재(4)에 대해 설명한다.
도 2, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 피스톤 부재(4)는, 실린더 구멍(15) 내에 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 장착된 피스톤부(5)와, 상기 피스톤부(5)로부터 상방으로 실린더 본체(10)의 외부까지 연장되는 출력 로드(6)와, 실린더 본체(10)의 내부에 있어서 피스톤부(5)로부터 하방으로 출력 로드(6)와 반대방향으로 설정 길이만큼 연장되는 보조 로드(7)를 가진다. 피스톤부(5)의 외주부에는 시일 부재(26)가 장착되어 있다. 출력 로드(6)의 상단에는 렌치 삽입용의 육각 구멍(6b)이 형성되어 있다.
실린더 구멍(15)은 피스톤부(5)에 의해 상하로 구획되며, 피스톤부(5)의 상측에 클램프용 유압 작동실(12b)이 형성되고, 피스톤부(5)의 하측에 언클램프용 유압 작동실(12a)이 형성되어 있다. 상기의 유압 작동실(12a, 12b)이 유체압 작동실에 상당한다.
상부 실린더 본체(10U)의 직사각형 실린더 본체부(10a)에는, 유압 포트(30, 31)가 형성되며, 유압 포트(30)는 실린더 본체(10)의 유로(油路)(30a)에 의해 언클램프용 유압 작동실(12a)에 연통되고, 유압 포트(31)는 실린더 본체(10)의 유로(31a)에 의해 클램프용 유압 작동실(12b)에 연통되고, 유압 포트(30, 31)는 유압 공급원(도시 생략)에 유압 호스 등에 의해 접속된다.
다음으로, 검출용 개폐 밸브 기구(11)와, 에어 통로(32)(유체 통로에 상당함)에 대해 설명한다. 상기 검출용 개폐 밸브 기구(11)는, 실린더 본체(10)의 하부 실린더 본체(10L)에 조립되어 있으며, 상기 검출용 개폐 밸브 기구(11)에 의해, 실린더 본체(10)에 형성된 에어 통로(32)의 도중부(途中部)가 개폐된다. 에어 통로(32)는, 상기 환형 틈새(25)를 밸브체 수용 구멍(35)의 하단부 외주에 연통시키는 상류측 에어 통로(33)와, 밸브체 수용 구멍(35)의 하단 중앙부를 장착 구멍(21)의 바닥부(底部)에 연통시키는 하류측 에어 통로(34)를 가진다. 가압 에어 공급원(40)으로부터 베이스 부재(13) 내의 에어 통로(42)로 상기 환형 틈새(25)를 통해 상류측 에어 통로(33)에 가압 에어가 공급되고, 검출용 개폐 밸브 기구(11)가 밸브 개방 상태일 때, 상기의 가압 에어는 하류측 에어 통로(34)로 흘러, 베이스 부재(13) 내의 에어 통로(43)를 통해 대기중으로 개방된다.
상기 검출용 개폐 밸브 기구(11)(제 1 검출용 개폐 밸브 기구)는, 밸브체 수용 구멍(35)(제 1 밸브체 수용 구멍)과, 상기 밸브체 수용 구멍(35)에 가동적으로 수용된 밸브체(36)(제 1 밸브체)와, 밸브체(36)의 외주부에 형성된 환형의 걸림결합 오목부(37)(제 1 걸림결합 오목부)와, 상기 걸림결합 오목부(37)에 걸림결합 가능한 구체(38)(제 1 구체)와, 보조 로드(7)에 형성되고 또한 구체(38)가 걸림결합 가능한 걸림결합부(39)(제 1 걸림결합부)를 구비하고 있다.
밸브체 수용 구멍(35)은, 하부 실린더 본체(10L)에 실린더 구멍(15)의 축심과 평행하게 거의 원통형으로 형성되고, 밸브체 수용 구멍(35)은 언클램프용 유압 작동실(12a)에 연통되어 있다.
밸브체 수용 구멍(35)의 상단측 약 1/5부분∼1/4부분의 내부 직경(內徑)은 그 외의 부분의 내부 직경보다 근소하게 큰 직경으로 형성되고, 상기 직경이 큰 대직경부(大徑部)로부터 매끄럽게 내부 직경이 작아져 있다.
도 2, 도 4, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 밸브체(36)는, 밸브체 수용 구멍(35)에 상하방향으로 가동적으로 수용되어 언클램프용 유압 작동실(12b)의 유압을 수압 가능하게 구성되며, 밸브체(36)의 상하 길이는 밸브체 수용 구멍(35)의 상하 길이와 대략 동등하다. 밸브체(36)의 상부의 외주부에는 걸림결합 오목부(37)가 형성되어 있다. 상기 걸림결합 오목부(37)는, 그 중단부(中段部)의 직경이 작은 원통면(37a)과, 상기 원통면(37a)의 상단(上端)으로부터 상방으로 이어지며 상방으로 갈수록 직경이 커지는 상측 부분 원뿔면(圓錐面; 37b)과, 원통면(37a)의 하단(下端)으로부터 하방으로 이어지며 하방으로 갈수록 직경이 커지는 하측 부분 원뿔면(37c)을 가진다. 참고로, 밸브체(36)의 하부의 외주부에는 시일 부재(36a)가 장착되어 있다.
하부 실린더 본체(10L)의 벽부(44)이며, 로드 삽입 구멍(20)과 밸브체 수용 구멍(35) 사이의 벽부(44)에는, 구체 유지 구멍(45)이 형성되어 있다. 상기 구체 유지 구멍(45)은 수평 방향을 향한 작은 직경의 원통 구멍이다. 구체 유지 구멍(45)에 구체(38)가 수평방향으로 가동적으로 장착되고, 걸림결합 오목부(37)에 걸림결합 가능하게 유지되어 있다. 참고로, 구체(38)의 직경은 벽부(44)의 두께보다 크게 설정되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 보조 로드(7)의 외주부에는, 피스톤 부재(4)가 언클램프 위치일 때 구체(38)의 일부가 걸림결합하는 환형 홈으로 이루어진 걸림결합부(39)가 형성되어 있다.
언클램프 상태일 때, 밸브체(36)의 상단에 언클램프 작동 오일 챔버(12a)의 유압이 작용하여, 구체(38)의 일부가 걸림결합부(39)에 걸림결합하여 구체(38)가 보조 로드(7)측으로 이동하기 때문에, 걸림결합 오목부(37)의 상측 부분 원뿔면(37b)의 하방 이동이 허용되어 밸브체(36)가 하강하여, 밸브체(36)의 하단면이 밸브체 수용 구멍(35)의 바닥면(底面)에 접촉함으로써, 검출용 개폐 밸브 기구(11)가 밸브 폐쇄 상태가 된다. 상기 밸브 폐쇄 상태는, 가압 에어 공급 시스템에 접속된 압력 스위치(41) 또는 압력 센서에 의해 검출된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 피스톤 부재(4)가 언클램프 위치로부터 하방으로 이동하면, 걸림결합부(39)가 구체(38)보다 하방으로 이동하고, 구체(38)는 보조 로드(7)의 외주면에 의해 밸브체(36)측으로 눌리기 때문에, 구체(38)가 걸림결합 오목부(37)의 상측 부분 원뿔면(37b)을 상방으로 누른다. 이 때문에, 밸브체(36)가 근소하게 상방으로 이동하여, 밸브체(36)의 하단면과 밸브체 수용 구멍(35)의 바닥면 사이에 틈새가 형성되어, 검출용 개폐 밸브 기구(11)가 밸브 개방 상태를 유지한다.
다음으로, 출력 로드(6)의 진퇴 동작에 연동하여 출력 로드(6)를 그 축심 둘레로 설정 각도만큼 선회시키는 선회 기구(8)이며, 유압 실린더(2)의 보조 로드(7)와 실린더 본체(10)에 조립된 선회 기구(8)에 대해 설명한다.
도 2, 도 4, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 선회 기구(8)는, 3개의 강구(鋼球, steel ball; 50)와, 이들 강구(50)가 각각 걸림결합하는 3개의 걸림결합 홈(51)을 구비하고 있다. 하부 실린더 본체(10L)의 로드 삽입 구멍(20)의 외주벽부에는, 3개의 반구형(半球狀)의 걸림결합 오목부(52)가 둘레방향으로 3등분한 위치에 형성되어 있다.
보조 로드(7)의 외주부에는, 3개의 강구(50)를 각각 걸림결합시키는 상기 3개의 걸림결합 홈(51)이 둘레방향으로 3등분한 위치에 형성되어 있으며, 각 걸림결합 홈(51)에 강구(50)의 절반이 걸림결합된다. 각 걸림결합 홈(51)의 상부 약 1/3은 연직(鉛直)방향의 직선 홈(51a)이며, 하부 약 1/3은 상방에서 보았을 때 반시계방향으로 90도 위상이 어긋난 직선 홈(51c)이며, 중단부에는 상부의 직선 홈(51a)의 하단과 하부 직선 홈(51c)의 상단을 잇는 상방에서 보았을 때 90도에 걸친 나선 홈(51b)이 형성되어 있다. 각 강구(50)는 대응하는 걸림결합 오목부(52)와 걸림결합 홈(51)에 걸림결합되어 있다.
따라서, 피스톤 부재(4)가 상한의 언클램프 위치로부터 클램프 위치로 하강할 때에는, 상기의 선회 기구(8)에 의해 피스톤 부재(4)(즉, 출력 로드(6))가 그 축심축 둘레로 상방에서 보았을 때 반시계방향으로 약 90도 선회한다. 피스톤 부재(4)가 하한의 클램프 위치로부터 언클램프 위치로 상승할 때에는, 피스톤 부재(4)(즉, 출력 로드(6))는 상기와는 반대로 시계방향으로 약 90도 선회한다.
다음으로, 선회식 클램프 장치(1)의 작용, 효과에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 언클램프 상태에서는, 언클램프용 유압 작동실(12a)에 유압이 충전되어 있으며, 이때, 검출용 개폐 밸브 기구(11)에 있어서는, 밸브체(36)의 상단(上端)에 언클램프용 유압 작동실(12a)의 유압이 작용하고, 또한 보조 로드(7)의 걸림결합부(39)에 구체(38)의 일부가 걸림결합하여 구체(38)가 밸브체(36)의 걸림결합 오목부(37)의 상측 부분 원뿔면(37a)을 가압하지 않기 때문에, 도 2 및 도 8에 나타낸 바와 같이 밸브체(36)가 하한 위치까지 하강하여 밸브 폐쇄 위치가 된다. 이 때문에, 에어 통로(32)가 차단되어, 에어 통로(42)의 에어압이 상승하여 압력 스위치(41)가 온(ON)으로 되기 때문에, 압력 스위치(41)의 검출 신호를 수신하는 제어 유닛에 있어서 클램프 장치(1)가 언클램프 상태인 것을 검지할 수 있다.
클램프 대상물을 클램프하기 위해, 언클램프용 유압 작동실(12a)의 유압을 드레인압으로 전환하여, 클램프용 유압 작동실(12b)에 유압을 공급하면, 피스톤 부재(4)가 클램프 위치까지 하강하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 출력 로드(6)가 반시계방향으로 약 90도 선회한 상태에서 클램프 대상물을 클램프한다. 참고로, 상기의 클램프 위치는, 일정 높이의 위치로 한정되지는 않으며, 클램프 대상물인 물품의 두께에 따른 위치이다.
피스톤 부재(4)가 하강하면, 보조 로드(7)의 걸림결합부(39)도 하강하며, 구체(38)는 보조 로드(7)의 외주면에 의해 밸브체(36)측으로 눌려, 상기 구체(38)가 밸브체(36)의 걸림결합 오목부(37)에 걸림결합되며, 그 상측 부분 원뿔면(37a)을 상방으로 가압하기 때문에, 밸브체(36)가 근소하게 상방으로 이동하여, 도 4 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 검출용 개폐 밸브 기구(11)의 제 1 밸브체(36)가 밸브 개방 위치가 된다. 이 때문에, 압력 스위치(41)가 오프(OFF)로 복귀하기 때문에, 언클램프 상태가 아니게 되었음을 검지할 수 있다.
이와 같이, 피스톤 부재(4)가 언클램프 위치(이동 한계 위치)로 이동하였을 때 검출용 개폐 밸브 기구(11)가 밸브 폐쇄 위치로 전환되어 에어 통로(32)를 차단하기 때문에, 피스톤 부재(4)가 언클램프 위치로 이동하였음을, 검출용 개폐 밸브 기구(11)와, 에어 통로(32)에 공급하는 에어압을 통해 검지할 수 있다. 언클램프용 유압 작동실(12a)의 유압으로 밸브체(36)를 가세하여 밸브 폐쇄 위치로 하기 때문에, 검출용 개폐 밸브 기구(11)는 작동확실성이 우수하다.
검출용 개폐 밸브 기구(11)를 실린더 본체(10)의 벽부에 조립하였기 때문에, 유압 실린더(2)의 소형화를 도모하는 것이 가능하다. 검출용 개폐 밸브 기구(11)의 밸브체(36)는, 그 외주부에 걸림결합 오목부(37)를 가지며, 구체(38)를 걸림결합부(39)에 걸림결합시키지 않고, 걸림결합 오목부(37)에 걸림결합시켜 밸브 개방하고, 구체(38)를 걸림결합부(39)에 걸림결합시켜 밸브 폐쇄시키는 구성이기 때문에, 간단한 구성에 의해 피스톤 부재(4)에 연동시켜 검출용 개폐 밸브 기구(11)를 개폐시킬 수 있다.
상기 에어 통로(32)에 공급하는 가압 에어의 에어압을 통해, 검출용 개폐 밸브 기구(11)의 밸브 폐쇄를 검지하기 때문에, 간단한 구성으로 밸브 폐쇄를 검지할 수 있다.
상기 걸림결합부(39)가 보조 로드(7)의 외주부에 환형으로 형성되어 있기 때문에, 가령 피스톤 부재(4)가 그 축심 둘레로 회전하는 경우에 있어서도, 걸림결합부(39)의 기능을 확보할 수 있다.
유체압 실린더(2)의 보조 로드(7)와 실린더 본체(10)에, 출력 로드(6)의 진퇴 동작에 연동하여 출력 로드(6)를 그 축심 둘레로 설정 각도만큼 선회시키는 선회 기구(8)를 조립한 선회식 클램프 장치(1)이기 때문에, 선회식 클램프 장치(1)의 피스톤 부재(4)의 이동 한계 위치를 가압 에어의 에어압을 통해 검지할 수 있다.
선회식 클램프 장치(1)를 부착시키는 베이스 부재(13)에, 클램프 본체(10)의 하부를 상방으로부터 삽입 장착하는 장착 구멍(21)을, 하부 장착 구멍(22)과, 상기 하부 장착 구멍(22)보다 근소하게 직경이 큰 상부 장착 구멍(23)으로 구성하고, 클램프 본체(10)의 하단측 부분과 그 외주부에 장착된 시일 부재(24a)가 하부 장착 구멍(22)에 장착되기 때문에, 가령, 상부 장착 구멍(23)에 연통되는 에어 통로(42)가 형성되고, 상부 장착 구멍(23)을 향하는 에어 통로(42)의 종단에 버가 잔존하고 있더라도, 클램프 본체(10)의 하단측 부분을 하부 장착 구멍(22)에 삽입 장착할 때, 클램프 본체(10)의 하단측 부분의 외주부의 시일 부재(24a)가 상기 버에 의해 손상되는 일이 없다.
상기 실시예 1의 선회식 클램프 장치(1)를 부분적으로 변경하는 변경예에 대해 설명한다.
(1) 도 9에 나타낸 바와 같이, 검출용 개폐 밸브 기구(11)에 있어서, 밸브체(36)의 하단부에 하단 개방 구멍(54a)을 형성하는 동시에, 에어 통로(34)의 상단부의 부위에서 하부 실린더 본체(10L)에 상단 개방 구멍(54b)을 형성하고, 이들 하단 개방 구멍(54a)과 상단 개방 구멍(54b)에 밸브체(36)를 상방으로 밸브 개방측으로 가세하는 압축 스프링(55)을 장착해도 된다. 상기 압축 스프링(55)을 설치하는 경우에는, 밸브 개방의 작동확실성이 향상된다.
(2) 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 환형의 걸림결합부(39) 대신에, 부분 구(球)형상의 오목부로 이루어진 걸림결합부(53)를 보조 로드(7)에 형성하고, 피스톤 부재(4)가 언클램프 위치일 때 구체를 걸림결합부(53)에 걸림결합시키도록 구성해도 된다.
(3) 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 환형의 걸림결합 오목부(37)를 대신하여, 밸브체(36)에, 환형이 아니라 둘레방향의 일부에 형성한 걸림결합 오목부(37M)이며 구체(38)가 걸림결합 가능한 걸림결합 오목부(37M)를 형성해도 된다.
(4) 에어 통로(32)에 흘리는 가압 에어의 흐름의 방향은, 상기 실시예의 방향에 한정되는 것이 아니라, 에어 통로(34)에 가압 에어 공급원(40)을 접속하여, 에어 통로(34)로부터 에어 통로(33)를 향해 흐르도록 구성해도 된다.
(5) 상기 보조 로드(7)에 형성한 걸림결합부(39)는, 구체(38)를 축심측으로 퇴피시키기 위한 것이기 때문에, 걸림결합부(39)는 구체(38)에 선접촉(線接觸)할 필요는 없고, 구체(38)를 축심측으로 퇴피시킬 수 있는 구조이며 도 4에 나타낸 상태로 복귀시킬 수 있는 구조의 것이면 된다.
(6) 보조 로드(7) 중, 도 4에 있어서 구체(38)에 대응하는 부분에도 걸림결합부(39)와 거의 동일한 걸림결합부를 형성하면, 피스톤 부재(4)가 언클램프 위치가 된 것뿐만 아니라, 피스톤 부재(4)가 클램프 위치로 이동한 것도 검지 가능하게 된다.
(7) 선회식 클램프 장치(1) 이외의 다양한 클램프 장치에도 본 발명의 유압 실린더(2)를 적용할 수 있다.
실시예 2
본 실시예에 따른 선회식 클램프 장치(1A)는, 언클램프 위치 검출용의 제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A) 외에, 클램프 위치 검출용의 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)를 설치한 것이다. 실시예 1의 선회식 클램프 장치(1)와 동일한 부재에 동일 부호를 붙이는 동시에 거의 동일한 부재에 거의 동일한 부호(문자 A가 붙은 부호)를 붙여 도시하고, 이들에 대한 설명은 생략하며, 선회식 클램프 장치(1)와 상이한 구성에 대해서만 설명한다.
상기 선회식 클램프 장치(1A)는, 유압 실린더(2A)(유체압 실린더에 상당함)와, 상기 유압 실린더(2A)의 출력 로드(6A)의 상단부에 고정된 클램프 아암(3A)과, 출력 로드(6A)를 그 축심 둘레로 설정 각도(본 실시예에서는 90도)만큼 선회시키는 선회 기구(8)를 구비하고 있다. 상기 선회식 클램프 장치(1A)는, 상기 클램프 장치(1)와 거의 동일하게 작동하므로, 그 작동의 개요에 대한 설명은 생략한다.
먼저, 유압 실린더(2A)에 대해 설명한다.
도 12∼도 15에 나타낸 바와 같이, 상기 유압 실린더(2A)는, 실린더 본체(10A)와, 피스톤 부재(4A)와, 실린더 구멍(15A)과, 언클램프용 유압 작동실(12a)과, 클램프용 유압 작동실(12b)과, 보조 로드(7A)와, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A)와, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)를 구비하고 있다. 실린더 본체(10A)는, 실시예 1의 실린더 본체(10)와 거의 동일한 것이다. 피스톤 부재(4A)는, 피스톤부(5A)와, 출력 로드(6A)와, 피스톤부(5A)로부터 출력 로드(6A)와 반대측으로 연장되는 보조 로드(7A)를 가진다. 상기 유압 실린더(2A)는, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)를 가지는 점 이외에는, 상기 유압 실린더(2)와 거의 동일한 것이다.
제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A)는, 실시예 1의 검출용 개폐 밸브 기구(11)와 거의 동일한 것이며, 클램프 장치(1A)가 언클램프 상태임을 검지하기 위한 것이다.
도 13 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A)는, 제 1 밸브체 수용 구멍(35)과, 상기 제 1 밸브체 수용 구멍(35)에 가동적으로 수용된 제 1 밸브체(36)와, 제 1 밸브체(36)의 외주부에 형성된 환형의 제 1 걸림결합 오목부(37)와, 상기 제 1 걸림결합 오목부(37)에 걸림결합 가능한 제 1 구체(38)와, 보조 로드(7A)에 형성되고 또한 제 1 구체(38)가 걸림결합 가능한 제 1 걸림결합부(53A)를 구비하고 있다.
제 1 밸브체(36)의 하단에는 상방으로 갈수록 직경이 커지는 테이퍼면으로 이루어진 밸브면(36v)이 형성되고, 하류측 에어 통로의 상단측의 벽부에는 밸브면(36v)에 대향(對向)하는 환형의 밸브 시트(44s)가 형성되며, 밸브면(36v)이 밸브 시트(44s)에 접촉하면 밸브 폐쇄 상태가 된다. 참고로, 제 1 걸림결합부(53A)는, 도 10에 나타낸 걸림결합부(53)와 거의 동일한 것이다.
도 13 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 피스톤 부재(4A)가 언클램프 위치(상한 위치)에 있을 때, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A)가 밸브 폐쇄 상태가 되어 에어 통로(32A)를 차단한다. 또한, 도 19 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 피스톤 부재(4A)가 언클램프 위치(상한 위치)로부터 근소하게 하강한 상태(클램프 위치)에 있을 때에는, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A)가 밸브 개방 상태가 되어 에어 통로(32A)를 연통 상태로 한다.
다음으로, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)에 대해 설명한다.
상기 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)는, 클램프 장치(1A)가 클램프 상태임을 검지하기 위한 것이다. 도 13 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)는, 피스톤 부재(4A)가 언클램프 위치에 있을 때에는 밸브 개방 상태가 되어 에어 통로(62)를 연통 상태로 한다. 또한, 도 19 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 피스톤 부재(4A)가 언클램프 위치(상한 위치)로부터 근소하게 하강 이동한 상태(클램프 위치)에 있을 때에는, 밸브 폐쇄 상태가 되어 에어 통로(62)를 차단한다. 참고로, 클램프 아암(3)과 베이스 부재(13) 사이에, 다양한 두께의 물품(클램프 대상물)을 클램프하는 관계상, 상하방향으로 폭이 있는 클램프 위치가 설정되어 있다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)는, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A)에 대해 상방에서 보았을 때 예컨대 시계방향으로 약 120도 위상이 상이한 위치에서, 하부 실린더 본체(10LA)에 설치되어 있다.
도 13 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)는, 제 2 밸브체 수용 구멍(65)과, 상기 제 2 밸브체 수용 구멍(65)에 가동적으로 수용된 제 2 밸브체(66)와, 제 2 밸브체(66)의 외주부에 형성된 환형의 제 2 걸림결합 오목부(67)와, 상기 제 2 걸림결합 오목부(67)에 걸림결합 가능한 제 2 구체(68)와, 보조 로드(7A)에 형성되고 또한 제 2 구체(68)가 걸림결합 가능한 제 2 걸림결합부(69)(도 14, 도 19, 도 20 참조)와, 제 2 밸브체(66)를 밸브 폐쇄 방향으로 탄성적으로 가세하는 압축 스프링(70)을 구비하고 있다. 참고로, 제 2 밸브체(66)의 하단 근방부의 외주부에는 시일 부재(66a)가 장착되어 있다.
제 2 밸브체 수용 구멍(65)은 하부 실린더 본체(10LA)의 상반부에 실린더 구멍(15A)의 축심과 평행하게 가늘고 길게 형성되며, 하부 실린더 본체(10LA)의 하반부(下半部)에는, 제 2 밸브체 수용 구멍(65)에 연통된 로드 구멍(71)과 스프링 수용 구멍(72)이 제 2 밸브체 수용 구멍(65)과 동심상(同心狀)으로 형성되어 있다. 로드 구멍(71)과 스프링 수용 구멍(72)은, 에어 통로(62) 중 하류측 에어 통로(64)를 겸하는 것이다.
제 2 밸브체(66)의 상단측 부분에, 제 1 걸림결합 오목부(37)와 거의 동일한 형상의 제 2 걸림결합 오목부(67)가 형성되어 있다. 제 2 밸브체 수용 구멍(65)과 로드 삽입 구멍(20A) 사이의 벽부(76)에 구체 유지구멍(77)이 형성되고, 상기 구체 유지구멍(77)에 제 2 구체(68)가 직경방향으로 가동적으로 장착되며, 상기 제 2 구체(68)가 제 2 걸림결합 오목부(67)에 부분적으로 걸림결합되어 있다. 제 2 밸브체(66)의 하단으로부터 하방으로 연장되는 소직경(小徑) 로드부(73)가 형성되고, 상기 소직경 로드부(73)가 로드 구멍(71)을 삽입통과하여 스프링 수용 구멍(72) 내로 연장되어 있다. 참고로, 소직경 로드부(73)는 로드 구멍(71)보다 직경이 작다.
스프링 수용 구멍(72) 내에 있어서 소직경 로드부(73)에는 압축 스프링(70)이 외장(外裝)되고, 상기 압축 스프링(70)의 상단은 스프링 수용 구멍(72)의 상단벽이 받아내고 있다. 소직경 로드부(73)의 하부에는 슬리브체(74)가 외측에 끼워지고, 슬리브(74)는 소직경 로드부(73)의 하단부에 나사결합된 너트(75)로 지지되며, 압축 스프링(70)의 하단은 슬리브(74)가 받아내고 있다.
도 13 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 제 2 밸브체(66)의 하단부에는 상방으로 갈수록 직경이 커지는 부분 원뿔면으로 이루어진 밸브면(66v)이 형성되어 있다. 로드 구멍(71)의 상단측의 벽부에는 밸브면(66v)에 대향하는 밸브 시트(76s)가 형성되어 있다. 밸브면(66v)이 밸브 시트(76s)에 접촉하면 밸브 폐쇄 상태가 된다. 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)로 개폐되는 에어 통로(62)는, 제 2 밸브체 수용 구멍(65)의 하단부의 외주에 연통하도록 실린더 본체(10A)에 형성된 상류측 에어 통로(63)와, 로드 구멍(71)과 스프링 수용 구멍(72)을 포함하는 하류측 에어 통로(64)를 가진다.
상류측 에어 통로(63)는, 베이스 부재(13) 내의 에어 통로(78)를 통해 가압 에어 공급원(40A)에 접속되며, 상기 에어 통로(78)에 압력 스위치(41B) 또는 압력 센서가 접속되어 있다. 하류측 에어 통로(64)는 베이스 부재(13) 내의 에어 통로(43A)를 통해 대기에 개방되어 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)의 제 2 구체(68)에 대응하는 둘레방향 위치에 있어서, 보조 로드(7A)의 외주부에는, 1개의 세로 홈 형상의 제 2 걸림결합부(69)가 형성되어 있다. 제 2 걸림결합부(69)는, 보조 로드(7A)의 외주부 중 상단 근방으로부터 약 2/3의 길이 부분에 형성되며, 피스톤 부재(4A)가 언클램프 위치(상한 위치)로부터 작은 설정 거리 이상 하방으로 이동한 클램프 상태일 때, 제 2 구체(68)가 제 2 걸림결합부(69)에 부분적으로 걸림결합하도록 구성되어 있다.
이상 설명한 선회식 클램프 장치(1A)의 작용, 효과에 대해 설명한다.
클램프 장치(1A)의 피스톤 부재(4A)가 언클램프 위치(상한 위치, 이동 한계 위치)에 있을 때에는, 실시예 1과 마찬가지로, 도 13 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A)의 제 1 구체(38)가 제 1 걸림결합부(39)에 걸림결합하여, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A)가 밸브 폐쇄 위치가 되어 에어 통로(32)를 차단하기 때문에, 압력 스위치(41A)의 검출 신호를 수신하는 제어 유닛에 있어서 언클램프 상태임을 검지할 수 있다. 또한, 피스톤 부재(4A)가 언클램프 위치로부터 하방으로 이동하였을 때에는, 도 19 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 제 1 구체(38)가 제 1 걸림결합부(39)에 걸림결합되지 않고, 제 1 걸림결합 오목부(37)에 걸림결합하여 제 1 밸브체(36)를 상방으로 밀어 올리기 때문에 밸브 개방 상태가 된다.
제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)에 있어서는, 피스톤 부재(4A)가 언클램프 위치에 있을 때, 도 13 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 제 2 구체(68)가 제 2 걸림결합부(69)에 걸림결합되지 않고 제 2 걸림결합 오목부(67)에 걸림결합되기 때문에, 제 2 구체(68)가 제 2 밸브체(66)를 근소하게 밀어 올려 밸브 개방 상태로 유지한다. 이 때문에, 압력 스위치(41B)로부터의 검출 신호를 수신하는 제어 유닛에 있어서 언클램프 상태임을 검지할 수 있다.
다음으로, 피스톤 부재(4A)가 상한 위치로부터 상기 설정 거리 이상 하방으로 이동한 클램프 위치가 되면, 도 19 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)에 있어서, 제 2 구체(68)가 제 2 걸림결합부(69)에 걸림결합하여, 제 2 구체(68)가 제 2 밸브체(66)의 하방 이동을 허용하기 때문에, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)가 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이 때문에, 압력 스위치(41B)로부터의 검출 신호를 수신하는 제어 유닛에 있어서 클램프 상태임을 검지할 수 있다.
제 2 걸림결합부(69)가 상하방향으로 길다란 1개의 세로 홈으로 형성되어 있기 때문에, 두께가 큰 물품을 클램프한 경우나, 두께가 작은 물품을 클램프한 경우에 있어서도, 그 클램프 상태를 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)를 통해 확실히 검지할 수 있다.
제 1, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(11A, 61)를 실린더 본체(10A) 내에 조립해 두었기 때문에, 유압 실린더(2A), 클램프 장치(1A)의 소형화를 도모할 수 있다.
제 1, 제 2 걸림결합부(39, 69)를 보조 로드(7A)에 형성하고, 제 1, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(11A, 61)를 보조 로드(7A)와 연동하여 개폐하는 구조로 하였으므로, 간단한 구성에 의해 피스톤 부재(4A)에 연동시켜 제 1, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(11A, 61)를 개폐시킬 수 있다.
상기 실시예 2를 부분적으로 변경한 변경예에 대해 설명한다.
(1) 도 23에 나타낸 바와 같이, 상기 제 2 걸림결합부(69)를 대신하여, 보조 로드(7A)의 외주부에 상하방향으로 직렬적으로 형성된 2개의 세로 홈(69a, 69b)을 형성해도 된다. 커다란 두께의 물품을 클램프한 경우는, 하측의 세로 홈(69a)에 제 2 구체(68)를 걸림결합시켜 클램프 상태를 검지한다. 또한, 작은 두께의 물품을 클램프한 경우는, 상측의 세로 홈(69b)에 제 2 구체(68)를 걸림결합시켜 클램프 상태를 검지한다. 세로 홈(69a, 69b) 사이의 랜드부(69c)에 제 2 구체(68)가 걸림결합되어 정지하여, 밸브 개방 상태를 유지하고 있는 경우는, 클램프 대상 이외의 물품을 클램프한 것으로서 에러 알림을 행하도록 한다.
참고로, 상기 2개의 세로 홈(69a, 69b) 대신에, 보조 로드(7A)의 외주부에 상하방향으로 직렬적으로 형성된 3개 이상의 세로 홈을 설치해도 된다.
(2) 실시예 1의 변경예 (1), (3)∼(5)는, 제 1 검출용 개폐 밸브 기구(11A)에도 마찬가지로 채용 가능하다.
(3) 실시예 1의 변경예 (3)∼(5)는, 제 2 검출용 개폐 밸브 기구(61)에도 마찬가지로 채용 가능하다.
(4) 선회식 클램프 장치(1A) 이외의 다양한 클램프 장치에도 본 발명의 유압 실린더(2A)를 적용할 수 있다.
1, 1A : 선회식 클램프 장치
2, 2A : 유압 실린더
4, 4A : 피스톤 부재
5, 5A : 피스톤부
6, 6A : 출력 로드
7, 7A : 보조 로드
8 : 선회 기구
10, 10A : 실린더 본체
11, 11A : 제 1 검출용 개폐 밸브 기구
12a : 언클램프용 유압 작동실
12b : 클램프용 유압 작동실
13 : 베이스 부재
21 : 장착 구멍
22 : 하부 장착 구멍
23 : 상부 장착 구멍
32, 32A : 제 1 에어 통로
35 : 제 1 밸브체 수용 구멍
36 : 제 1 밸브체
37, 37M : 제 1 걸림결합 오목부
38 : 제 1 구체
39, 53, 53A : 제 1 걸림결합부
55 : 압축 스프링
61 : 제 2 검출용 개폐 밸브 기구
62 : 제 2 에어 통로
65 : 제 2 밸브체 수용 구멍
66 : 제 2 밸브체
67 : 제 2 걸림결합 오목부
68 : 제 2 구체
69, 69a, 69b : 제 2 걸림결합부
70 : 압축 스프링
73 : 소직경 로드부

Claims (10)

  1. 실린더 구멍을 형성한 실린더 본체와, 실린더 구멍에 가동적(可動的)으로 수용된 피스톤부와 상기 피스톤부로부터 실린더 본체의 외부까지 연장되는 출력 로드를 가지는 피스톤 부재와, 실린더 구멍에 형성된 유체압 작동실을 구비한 유체압 실린더로서,
    상기 피스톤부로부터 출력 로드와 반대방향으로 연장되는 보조 로드와,
    상기 실린더 본체에 상기 유체압 작동실에 연통(連通)되는 상태로 형성되고 또한 상기 보조 로드가 삽입 가능한 로드 삽입 구멍과,
    상기 실린더 본체에 조립된 제 1 검출용 개폐 밸브 기구와,
    상기 실린더 본체에 형성되고 또한 제 1 검출용 개폐 밸브 기구로 개폐되는 제 1 유체 통로를 구비하며,
    상기 제 1 검출용 개폐 밸브 기구는,
    상기 실린더 본체에 실린더 구멍의 축심과 평행하게 형성되고 또한 상기 유체압 작동실에 연통되는 제 1 밸브체 수용 구멍과,
    상기 제 1 밸브체 수용 구멍에 가동적으로 수용되고 또한 외주부(外周部)에 제 1 걸림결합 오목부를 가지는 제 1 밸브체와,
    상기 실린더 본체에 가동적으로 장착되어 제 1 걸림결합 오목부에 걸림결합 가능한 제 1 구체(球體)와,
    상기 보조 로드에 형성되고 또한 상기 제 1 구체가 걸림결합 가능한 제 1 걸림결합부를 구비하며,
    상기 유체압 작동실에 유체압이 충전되어 피스톤 부재가 이동 한계 위치에 도달하였을 때, 제 1 밸브체가 유체압 작동실의 유체압을 수압(受壓)하는 동시에 상기 제 1 구체의 일부가 상기 제 1 걸림결합부에 걸림결합하여 제 1 밸브체가 밸브 폐쇄 위치로 전환되고,
    피스톤 부재가 이동 한계 위치로부터 이동하였을 때에는, 상기 제 1 구체가 상기 제 1 걸림결합부에 걸림결합되지 않고 제 1 걸림결합 오목부에 걸림결합하여 제 1 밸브체가 밸브 개방 위치를 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 유체 통로에 공급하는 유체압을 통해, 상기 제 1 검출용 개폐 밸브 기구의 밸브 폐쇄를 검지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 걸림결합부가 보조 로드의 외주부에 환형(環狀)으로 형성된 것을 특징으로 하는 유체압 실린더.
  4. 제 1항의 유체압 실린더의 보조 로드와 실린더 본체에, 출력 로드의 진퇴 동작에 연동하여 출력 로드를 그 축심 둘레로 설정 각도만큼 선회시키는 선회 기구를 조립하고, 상기 출력 로드의 선단 부분에 클램프 아암을 설치한 것을 특징으로 하는 선회식 클램프 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 출력 로드가 피스톤부로부터 상방(上方)으로 실린더 본체의 외부까지 연장되도록 형성되고,
    상기 유체압 작동실이 피스톤부의 하측에 형성되고, 상기 피스톤 부재의 이동 한계 위치가 피스톤부가 상한 위치에 위치하는 언클램프 위치인 것을 특징으로 하는 선회식 클램프 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 실린더 본체에 조립된 제 2 검출용 개폐 밸브 기구와,
    상기 실린더 본체에 형성되고 또한 제 2 검출용 개폐 밸브 기구로 개폐되는 제 2 유체 통로를 구비하며,
    상기 제 2 검출용 개폐 밸브 기구는,
    상기 실린더 본체에 실린더 구멍의 축심과 평행하게 형성되고 또한 상기 유체압 작동실에 연통되는 제 2 밸브체 수용 구멍과,
    상기 제 2 밸브체 수용 구멍에 가동적으로 수용되고 또한 외주부에 제 2 걸림결합 오목부를 가지는 제 2 밸브체와,
    상기 실린더 본체에 가동적으로 장착되어 제 2 걸림결합 오목부에 걸림결합 가능한 제 2 구체와,
    상기 보조 로드에 형성되고 또한 상기 제 2 구체가 걸림결합 가능한 제 2 걸림결합부와,
    상기 제 2 밸브체를 밸브 폐쇄 위치 쪽으로 가세하는 압축 스프링을 구비하며,
    상기 피스톤 부재가 언클램프 위치일 때에는, 상기 제 2 구체가 상기 제 2 걸림결합부에 걸림결합되지 않고 제 2 걸림결합 오목부에 걸림결합하여 제 2 밸브체가 밸브 개방 위치를 유지하고, 상기 피스톤 부재를 언클램프 위치보다 하강시킨 클램프 위치일 때에는, 상기 제 2 구체가 상기 제 2 걸림결합부에 걸림결합하여 제 2 밸브체가 밸브 폐쇄 위치로 전환되도록 구성한 것을 특징으로 하는 선회식 클램프 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 걸림결합부가 상기 보조 로드의 외주부에 형성된 1개의 세로 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선회식 클램프 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 걸림결합부가 상기 보조 로드의 외주부에 상하방향으로 직렬적으로 형성된 2개의 세로 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선회식 클램프 장치.
  9. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 선회식 클램프 장치를 부착시키는 베이스 부재에, 클램프 본체의 하부를 상방으로부터 삽입 장착하는 장착 구멍이 형성되고, 상기 장착 구멍은 하부 장착 구멍과 상기 하부 장착 구멍보다 근소하게 직경이 큰 상부 장착 구멍으로 구성되며, 클램프 본체의 하단측 부분과 그 외주부에 장착된 시일 부재가 하부 장착 구멍에 장착되는 것을 특징으로 하는 선회식 클램프 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 밸브체를 밸브 개방측으로 가세하는 압축 스프링을 설치한 것을 특징으로 하는 선회식 클램프 장치.
KR1020157014741A 2012-11-13 2013-09-20 유체압 실린더 및 선회식 클램프 장치 KR102053631B1 (ko)

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