KR102637304B1 - 유압 클램핑 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압 클램핑 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유압을 이용하여 내경부를 포함하는 공작물을 고정하는 유압 클램핑 장치에 관한 것으로, 가공 소재를 클램핑 및 언클램핑 하는 장치에 있어서, 실린더 본체; 상기 실린더 본체 상부면에 결합되는 워크시트; 상기 워크시트에 로드가 관통되고, 상기 실린더 본체 내부에 헤드가 위치하여 유압에 의해 승하강되는 피스톤; 상기 워크시트 상부에 형성되는 테이퍼핀; 상기 로드에 결합되는 평탄부와, 상기 평탄부 단부에 하향되게 형성되는 단차부와, 상기 평탄부와 단차부 사이에 형성되는 홈부로 구성되어 반지름 방향으로 확장 및 수축 가능하게 형성되는 제1클램퍼; 상기 로드에 결합되고, 상기 제1클램퍼의 단차부에 밀착결합되며, 반지름 방향으로 확장 및 수축 가능하게 형성되는 제2클램퍼;로 구성되어, 상기 피스톤의 하강 시 상기 테이퍼핀이 상기 제1클램퍼의 단차부와 상기 제2클램퍼 사이에서 상기 홈부로 삽입되어 상기 제1, 2클램퍼가 확장되어 상기 가공 소재가 클램핑되고, 상기 피스톤의 상승 시 상기 테이퍼핀의 삽입이 해제되어 상기 제1, 2클램퍼가 수축되어 상기 가공 소재가 언클램핑 되는 것을 특징으로 한다.

Description

유압 클램핑 장치{HYDRAULIC CLAMPING DEVICE}
본 발명은 유압 클램핑 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유압을 이용하여 내경부를 포함하는 공작물을 고정하는 유압 클램핑 장치에 관한 것이다.
클램핑 장치는 특정 대상을 고정하는 장치로 다양한 분야에서 사용되고 있는 대표정인 고정구 중 하나이며, 특히 기계 가공에서 가공 대상물을 고정하는 용도로 많이 활용되고 있다. 일반적으로, 내경을 가지는 가공 소재를 가공하기 위한 유압 클램핑 장치는 유압이 공급되면 승하강되는 실린더 및 피스톤, 피스톤 로드가 구비되고, 피스톤 로드의 상단부에는 가공 소재의 내경에 삽입 후 척킹을 수행하는 수단이 마련된다.
종래기술로서, 한국등록특허공보 제10-0456414호(보빈 척킹 장치)가 개시되어 있다. 한국등록특허공보 제10-0456414호(보빈 척킹 장치)는 원주상에 일정 간격으로 안내홈이 관통 형성되는 하우징과, 하우징의 내측으로 피스톤 로드가 인입되도록 설치되는 실린더와, 하우징 내부를 진퇴운동하며 하우징의 반경 방향 내외측으로 미끄럼 운동하여 보빈의 내경부를 가압 파지하는 조오를 포함하여 구성되어, 과거 링크와 레버로 구성되는 기구적 장치의 크기 및 중량의 문제점을 개선하고자 하였다. 그러나, 종래기술의 경우 실린더의 상측에 배치되는 슬라이더 및 조오가 내경 전체로 삽입되어 확장되도록 구동되므로 좁은 내경을 가지는 가공 소재에 사용하는 데는 어려움이 있었으며, 보빈에 한정되어 적용되기는 하나, 가공 소재의 내경만을 지지하도록 형성되므로 가공 시 부하에 의한 떨림이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
[0001] 한국등록특허공보 제10-0456414호(보빈 척킹 장치) [0002] 한국등록특허공보 제10-1099783호(유압실린더 클램핑 장치) [0003] 한국등록특허공보 제10-1440946호(공구홀더용 척킹장치)
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 좁은 내경을 가지는 가공 소재를 클램핑할 수 있는 유압 클램핑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 가공 소재의 내경을 클램핑하되 하부 외경을 지지하는 수단을 마련함으로써 소재 가공 시 부하에 의한 떨림을 방지하거나 그 정도를 개선시킬 수 있는 유압 클램핑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
가공 소재를 클램핑 및 언클램핑 하는 장치에 있어서, 실린더 본체; 상기 실린더 본체 상부면에 결합되는 워크시트; 상기 워크시트에 로드가 관통되고, 상기 실린더 본체 내부에 헤드가 위치하여 유압에 의해 승하강되는 피스톤; 상기 워크시트 상부에 형성되는 테이퍼핀; 상기 로드에 결합되는 평탄부와, 상기 평탄부 단부에 하향되게 형성되는 단차부와, 상기 평탄부와 단차부 사이에 형성되는 홈부로 구성되어 반지름 방향으로 확장 및 수축 가능하게 형성되는 제1클램퍼; 상기 로드에 결합되고, 상기 제1클램퍼의 단차부에 밀착결합되며, 반지름 방향으로 확장 및 수축 가능하게 형성되는 제2클램퍼;로 구성되어, 상기 피스톤의 하강 시 상기 테이퍼핀이 상기 제1클램퍼의 단차부와 상기 제2클램퍼 사이에서 상기 홈부로 삽입되어 상기 제1, 2클램퍼가 확장되어 상기 가공 소재가 클램핑되고, 상기 피스톤의 상승 시 상기 테이퍼핀의 삽입이 해제되어 상기 제1, 2클램퍼가 수축되어 상기 가공 소재가 언클램핑 되는 것을 특징으로 하는 유압 클램핑 장치를 본 발명의 요지로 한다.
상기 로드의 타측면에는 상기 제1클램퍼와 결합되는 제1스프링이 마련되고, 일측면에는 상기 제2클램퍼와 결합되는 제2스프링이 마련되어, 언클램핑 시 상기 제1클램퍼 및 제2클램퍼를 기존의 위치로 탄성 복귀시키는 것을 특징으로 하는 유압 클램핑 장치로 되는 것이 바람직하다.
상기 워크시트의 상부면에는, 클램핑 시 상기 가공 소재를 외측에서 지지하고 중심 위치를 가이딩하는 로케이트링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 클램핑 장치로 되는 것이 바람직하다.
상기 제1클램퍼 및 제2클램퍼는, 상기 테이퍼핀이 삽입되는 상기 단차부의 하단부와 제2클램퍼의 하단부가 각각 필렛 또는 챔퍼 가공되는 것을 특징으로 하는 유압 클램핑 장치로 되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 유압 클램핑 장치에 의하면, 좁은 내경을 가지는 가공 소재를 클램핑할 수 있는 유압 클램핑 장치가 제공되는 효과가 있다.
또한, 가공 소재의 내경을 클램핑하되 하부 외경을 지지하는 수단을 마련함으로써 소재 가공 시 부하에 의한 떨림을 방지하거나 그 정도를 개선시킬 수 있는 유압 클램핑 장치가 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 유압 클램핑 장치가 가공 소재를 클램핑하고 있는 상태를 나타낸 투영도이다.
도 2는 본 발명인 유압 클램핑 장치가 가공 소재를 언클램핑한 상태를 나타낸 투영도이다.
도 3은 본 발명인 유압 클램핑 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명인 유압 클램핑 장치의 제2클램프의 형상을 나타낸 투영도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 유압 클램핑 장치는 가공 소재(1)를 가공하기 위하여 가공 소재(1)의 내경 및 외경을 고정하기 위한 것으로, 그 구성은 크게 실린더 본체(100), 워크시트(200), 피스톤(300), 테이퍼핀(400), 제1클램퍼(500) 및 제2클램퍼(600)로 구성된다.
실린더 본체(100)는 선반 또는 MCT 가공 장비에 놓여지며, 내측에 피스톤(300)이 배치되는 피스톤공간부가 마련된다.
이때, 실린더 본체(100)에는 유체가 공급되는 유체공급로(미도시)가 형성될 수 있으며, 유체공급로는 피스톤(300)의 상측 또는 하측에 유체를 공급할 수 있도록 2개 이상 배치될 수 있다.
워크시트(200)는 실린더 본체(100)의 상부면에 결합되며, 내측에 피스톤 로드(310)가 상하 방향으로 이동할 수 있는 로드공간부가 마련된다.
이때, 워크시트(200)는 하단부가 단차지게 형성되어 실린더 본체(100)의 피스톤공간부 내측으로 일부 인입되도록 형성되되, 로드공간부에 로드(310)가 배치되면 피스톤공간부의 상부면을 밀폐시키도록 형성될 수 있다.
피스톤(300)은 워크시트(200)에 관통되도록 배치되는 로드(310)와, 실린더 본체(100)의 내부에 위치하여 유압에 의해 승하강되는 헤드(320)로 구성된다.
이때, 로드(310)는 워크시트(200) 내측 중심부에 형성되는 로드공간부에 배치되어 승하강되도록 형성되며, 헤드(320)는 실린더 본체(100) 내측에 형성되는 헤드공간부에 배치되어 승하강될 수 있다.
즉, 실린더 본체(100) 내측에 형성되는 유체공급로가 헤드(320)의 상측 또는 하측에 형성되며, 하측에 배치되는 유체공급로를 통해 유체가 실린더 본체(100) 내측에 공급되면 헤드(320)가 상승하게 되어 로드(310)가 함께 로드공간부 내측에서 상방 이동하게 되고, 상측에 배치되는 유체공급로를 통해 유체가 실린더 본체(100) 내측에 공급되면 헤드(320)가 하강하게 되어 로드(310)가 함께 로드공간부 내측에서 하방 이동하게 된다.
이때, 공급된 유체를 배출하는 통로는 유체공급로로 일체 형성되거나, 별도로 마련될 수 있다.
테이퍼핀(400)은 워크시트(200)의 상부면에 설정 높이를 가지고 돌출 형성되되, 상부면이 원뿔 형상으로 테이퍼지게 형성되는 경사면이 형성된다.
즉, 테이퍼핀(400)은 하단부가 워크시트(200)의 상부면에 함몰되어 고정되고, 상단부가 워크시트(200)의 상측으로 돌출된다.
이때, 테이퍼핀(400)과 워크시트(200)를 고정시키는 결합수단이 별도로 마련되는 것이 바람직하다.
제1클램퍼(500)는 로드(310)의 상단부에 결합되며, 평탄부(510)와 단차부(520), 홈부(530)로 구분 형성된다.
평탄부(510)는 로드(310)에 수평하게 결합되며, 양측면이 둥글고, 전후면이 평평하며, 상부면 및 하부면은 평탄하게 형성되는 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 평탄부(510)는 로드(310)에 결합되기 위한 통공이 상하방향으로 관통 형성되는 것이 바람직하다.
단차부(520)는 평탄부(510)의 일측에 하향되게 형성되며, 평탄부의 일측과 동일한 형상으로 연장 형성된다.
홈부(530)는 평탄부(510)의 하부면에 상방 함몰되어 형성되되, 평탄부(510)와 단차부(520)의 경계부분에 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 홈부(530)는 테이퍼핀(400)의 상단부가 인입되는 지름 및 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
제2클램퍼(600)는 로드(310)에 결합되되, 제1클램퍼(500)의 하측에 배치되고, 제1클램퍼(500)의 단차부(520)에 밀착 결합된다.
즉, 헤드(320)의 하측에 유체가 공급되어 유압에 의해 피스톤(300)이 상승되면 언클램핑 상태로서, 제1클램퍼(500)의 하측에 제2클램퍼(600)가 형합되어 배치된다.
이때, 제2클램퍼(600)는 로드(310)에 결합되기 위한 통공이 상하방향으로 관통 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 제1클램퍼(500)의 단차부(520)와 제2클램퍼(600) 사이에 이격부가 형성된다.
이격부는 제1클램퍼(500)와 제2클램퍼(600)의 간극으로서, 피스톤(300)이 하강하면 이격부에 테이퍼핀(400)의 상단부가 미끄러져 인입되면서 제2클램퍼(600)를 타측 방향으로 밀어내고, 제1클램퍼(500)의 홈부(530) 내측으로 미끄러져 들어가면서 제1클램퍼(500)를 일측 방향으로 밀어낸다.
즉, 피스톤(300)이 하강하면 제1클램퍼(500)와 제2클램퍼(600)는 각각 테이퍼핀(400)의 반지름만큼 확장된다.
그리고, 피스톤(300)의 하측에 유체가 공급되어 유압에 의해 피스톤(300)이 상승하면, 이격부로부터 테이퍼핀(400)이 미끄러지며 인출되어 제1클램퍼(500) 및 제2클램퍼(600)가 수축되며 본 위치로 복귀된다.
또한, 제1클램퍼(500) 및 제2클램퍼(600)는 로드(310) 상에 위치가 고정되기 위한 고정수단을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
실시예로서, 본 발명인 유압 클램핑 장치는 로드(310)와 제1클램퍼(500) 및 제2클램퍼(600) 사이에 스프링이 마련된다.
스프링은 제1클램퍼(500)와 로드(310) 사이에 배치 결합되는 제1스프링(10)과, 제2클램퍼(600)와 로드(310) 사이에 배치 결합되는 제2스프링(20)으로 구성될 수 있다.
제1스프링(10)은 로드(310)의 타측면과 제1클램퍼(500)의 평탄부(510)에 형성되는 통공 내측면에 결합되어, 테이퍼핀(400)의 삽입에 의해 제1클램퍼(500)가 일측 방향으로 이동하게되면 제1스프링(10)이 수축되었다가, 테이퍼핀(400)이 인출되면 제1스프링(10)의 탄성에 의해 보다 용이하게 제1클램퍼(500)가 타측 방향으로 이동되어 본래의 위치로 복귀될 수 있다.
제2스프링(20)은 로드(310)의 일측면과 제2클램퍼(600)에 형성되는 통공 내측면에 결합되어, 테이퍼핀(400)의 삽입에 의해 제2클램퍼(600)가 타측 방향으로 이동하게 되면 제2스프링(20)이 수축되었다가, 테이퍼핀(400)이 인출되면 제2스프링(20)의 탄성에 의해 보다 용이하게 제2클램퍼(600)가 일측 방향으로 이동되어 본래의 위치로 복귀될 수 있다.
그리고, 본 발명인 유압 클램핑 장치는, 로케이트링(700)을 포함하여 구성될 수 있다.
로케이트링(700)은 워크시트(200)의 상부면에 배치되어, 클램핑 시 가공 소재(1)를 외측에서 지지하고 중심 위치를 가이딩한다.
예로서, 로케이트링(700)은 워크시트(200)와 같은 지름으로 형성되되, 소정의 두께를 가지고 워크시트(200)의 상부면에 배치되어 고정된다.
이때, 워크시트(200)와 로케이트링(700)을 결합시키는 결합수단이 마련되는 것이 바람직하다.
즉, 제1클램퍼(500) 및 제2클램퍼(600)는 가공 소재(1)의 내경에 삽입되어 확장됨으로써 가공 소재(1)를 클램핑하고, 로케이트링(700)이 가공 소재(1)의 외측면을 지지하며 보다 견고한 클램핑이 수행되도록 형성된다.
그리고, 본 발명인 유압 클램핑 장치의 제1클램퍼(500) 및 제2클램퍼(600)는 테이퍼핀(400)이 삽입되는 단차부(520)의 하단부와, 제2클램퍼(600)의 하단부가 각각 필렛 또는 챔퍼 가공되어 삽입이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 형성된다.
따라서, 피스톤(300)이 하강 하면, 테이퍼핀(400)의 경사면이 필렛 또는 챔퍼 가공된 가공부를 따라 미끄러져 삽입된다.
그리고, 본 발명인 유압 클램핑 장치는 워크시트(200)와 피스톤(300)의 헤드(320)에 연결 형성되어 헤드(320)의 승하강을 가이드하는 가이드핀이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 로드(310)는 최상단에 가공 소재(1)를 지지하는 지지부가 형성되어, 가공 소재(1)가 로드(310)의 상단에 안착되어 클램핑되기까지 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 유압 클램핑 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1 : 가공 소재
10 : 제1스프링
20 : 제2스프링
100 : 실린더 본체
200 : 워크시트
300 : 피스톤
310 : 로드
320 : 헤드
400 : 테이퍼핀
500 : 제1클램퍼
510 : 평탄부
520 : 단차부
530 : 홈부
600 : 제2클램퍼
700 : 로케이트링

Claims (4)

  1. 가공 소재를 클램핑 및 언클램핑 하는 장치에 있어서,
    실린더 본체;
    상기 실린더 본체 상부면에 결합되는 워크시트;
    상기 워크시트에 로드가 관통되고, 상기 실린더 본체 내부에 헤드가 위치하여 유압에 의해 승하강되는 피스톤;
    상기 워크시트 상부에 형성되는 테이퍼핀;
    상기 로드에 결합되는 평탄부와, 상기 평탄부 단부에 하향되게 형성되는 단차부와, 상기 평탄부와 단차부 사이에 형성되는 홈부로 구성되어 반지름 방향으로 확장 및 수축 가능하게 형성되는 제1클램퍼;
    상기 로드에 결합되고, 상기 제1클램퍼의 단차부에 밀착결합되며, 반지름 방향으로 확장 및 수축 가능하게 형성되는 제2클램퍼;
    로 구성되어,
    상기 피스톤의 하강 시 상기 테이퍼핀이 상기 제1클램퍼의 단차부와 상기 제2클램퍼 사이에서 상기 홈부로 삽입되어 상기 제1, 2클램퍼가 확장되어 상기 가공 소재가 클램핑되고, 상기 피스톤의 상승 시 상기 테이퍼핀의 삽입이 해제되어 상기 제1, 2클램퍼가 수축되어 상기 가공 소재가 언클램핑 되는 것을 특징으로 하는 유압 클램핑 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로드의 타측면에는 상기 제1클램퍼와 결합되는 제1스프링이 마련되고, 일측면에는 상기 제2클램퍼와 결합되는 제2스프링이 마련되어,
    언클램핑 시 상기 제1클램퍼 및 제2클램퍼를 기존의 위치로 탄성 복귀시키는 것을 특징으로 하는 유압 클램핑 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 워크시트의 상부면에는,
    클램핑 시 상기 가공 소재를 외측에서 지지하고 중심 위치를 가이딩하는 로케이트링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 클램핑 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1클램퍼 및 제2클램퍼는,
    상기 테이퍼핀이 삽입되는 상기 단차부의 하단부와 제2클램퍼의 하단부가 각각 필렛 또는 챔퍼 가공되는 것을 특징으로 하는 유압 클램핑 장치.
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