KR20010049285A

KR20010049285A - 클램프장치

Info

Publication number: KR20010049285A
Application number: KR1020000021752A
Authority: KR
Inventors: 다까하시가즈요시
Original assignee: 다까다 요시유끼; 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2001-06-15
Also published as: EP1048412A2; DE60038329D1; TW434119B; KR100338120B1; DE60038329T2; JP3568851B2; EP1048412B1; US6338476B1; EP1048412A3; JP2001009741A

Abstract

본체(12) 내부에 설치된 로드부재(32)를 본체(12)의 축을 따라 변위시키는 실린더부(14)와 상기 로드부재(32)에 연결되는 링플레이트(72)를 포함하고, 상기 로드부재(32)의 직선운동을 회동운동으로 변환하는 토글링크 기구(64)와 상기 실린더부(14)의 구동작용하에 소정 각도로 회동하는 아암, 상기 본체(12)에 지지되고 상기 링플레이트(72)의 만곡면(81)이 접촉됨으로써 회동자재하게 설치된 가이드롤러(79)가 구비된다.

Description

클램프장치{Clamp Apparatus}

본 발명은 구동수단의 구동작용하에 소정 각도로 회동하는 아암을 통해 제품을 클램프할 수 있는 클램프장치에 관한 것이다.

종래부터, 예를 들어 자동차 등의 구성부품을 용접할 때, 그 구성부품을 클램프하기 위해 클램프실린더를 사용하였고, 이 클램프실린더는 예를 들어, 미국특허 제4,458,889호 공보에 개시되어 있다.

미국특허 제4,458,889호 공보에 개시된 클램프실린더에서는 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 분할된 한쌍의 본체(1a, 1b) 사이에 피스톤로드(2)가 자유롭게 진퇴하도록 설치되어 있고, 상기 피스톤로드(2)의 일단부에는 커플링(3)이 연결되어 있다. 상기 커플링(3)의 양측면에는 제1축(4)에 의해 한쌍의 링크(5a, 5b) 및 한쌍의 롤러(6a, 6b)가 축착되어 있으며, 상기 한쌍의 링크(5a, 5b) 사이에는 제2축(7)에 의해 아암(8)이 소정 각도로 회동자재하게 연결되어 있다.

이 경우, 상기 한쌍의 롤러(6a, 6b)는 홀부에 장착된 다수의 니들(9a)을 통해 섭동자재하게 설치되고, 상기 피스톤로드(2)는 본체(1a, 1b)에 각각 형성된 트랙홈(9b)을 따라 섭동하는 상기 롤러(6a, 6b)의 안내작용하에 롤러(6a, 6b)와 일체로 변위하도록 설치되어 있다.

그러나, 상기 종래기술에 의한 미국특허 제4,458,889호 공보에 개시된 클램프실린더에서는 아암(8)에 의해 제품(미도시)이 클램프될 때, 상기 아암(8)의 회동각도가 변화함에 따라 클램프힘이 저하된다는 문제점이 있다.

또, 상기 클램프실린더에서는 아암(8)에 의해 제품이 클램프될 때 발생하는 반발력이 제1축(4)에 가해지기 때문에 면압 및 강도 등을 고려해서 제1축(4)의 직경을 설정할 필요가 있다. 따라서, 상기 제1축(4)의 직경이 커진다는 문제점이 있다.

또, 트랙홈(9b)을 따라 섭동하는 한쌍의 롤러(6a, 6b)의 면압 및 강도를 고려하여 상기 롤러(6a, 6b)의 두께 및 직경을 설정할 필요가 있기 때문에 상기 한쌍의 롤러(6a, 6b)의 형상이 커짐에 따라 본체(1a, 1b) 크기가 커진다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 제품을 클램프할 때 아암의 회동각도가 변해도 클램프힘을 실질적으로 일정하게 유지할 수 있는 클램프장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 가이드롤러를 사용함에 따라 클램프시에 발생하는 반발력을 수용함으로써 너클핀의 직경을 작게할 수 있는 클램프장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 본체를 소형화할 수 있는 클램프장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클램프장치의 사시도,

도 2는 상기 클램프장치의 본체에서 커버부재를 떼어낸 상태를 나타낸 사시도,

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 종단면도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 횡단면도,

도 5는 상기 클램프장치를 구성하는 본체의 분해사시도,

도 6은 가이드롤러의 변형예를 나타낸 일부 단면도,

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선 횡단면도,

도 8은 아암이 초기위치에 있을 때의 동작설명도,

도 9는 상기 초기상태에서 로드부재가 상승하고, 링크플레이트의 만곡면이 가이드롤러와 접촉된 상태를 나타낸 동작설명도,

도 10은 제품이 클램프된 상태의 동작설명도,

도 11은 종래기술의 클램프 실린더에서, 반발력의 전달경로를 설명하기 위한 부분확대도,

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 클램프실린더에서, 반발력의 전달경로를 설명하기 위한 부분확대도,

도 13은 종래기술에 따른 클램프 실린더에서, 힘이 작용하는 지점에 생긴 각도를 나타낸 설명도,

도 14는 도 13에 도시된 상태에서 아암이 각도 θ만큼 변위한 상태를 나타낸 설명도,

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 클램프장치에서, 힘이 작용하는 지점에 생긴 각도를 나타낸 설명도,

도 16은 도 15에 도시된 상태에서 아암이 각도 θ만큼 변위한 상태를 나타낸 설명도,

도 17은 아암의 회동각도 θ와 클램프힘과의 관계를 나타낸 설명도,

도 18은 수평축에 대해 아암이 각도 θ₃만큼 회동한 상태에서의 링크플레이트의 만곡면과 가이드롤러와의 접촉점을 나타낸 설명도,

도 19는 수평축에 대해 아암이 각도 θ₄만큼 회동한 상태에서의 링크플레이트의 만곡면과 가이드롤러와의 접촉점을 나타낸 설명도,

도 20은 아암이 거의 수평상태에 있을 때의 링크플레이트의 만곡면과 가이드롤러와의 접촉점을 나타낸 설명도,

도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 클램프장치의 부분 종단면도,

도 22는 종래기술에 따른 클램프 실린더의 부분 분해사시도,

도 23은 도 22에 도시된 클램프실린더의 일측 부분단면도.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 본체(12),

상기 본체(12)의 내부에 설치된 로드부재(32)를 상기 본체(12)의 축방향을 따라 변위시키는 구동수단(14),

상기 로드부재(32)에 열결되는 링크부재(72)를 포함하며, 상기 로드부재(32)의 직선운동을 회동운동으로 변환시키는 토글링크기구(64),

상기 토글링크기구(64)에 연결되고, 상기 구동수단(14)의 구동작용하에 소정 각도로 회동하는 아암(20), 및

상기 본체(12)에 지지되고, 상기 링크부재(72)에 접촉됨에 따라 회동자재하게 설치되는 회동부재(79, 114)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 회동부재를 상기 본체(12)에 고정된 핀부재(110)에 의해 회동자재하게 지지되는 가이드롤러(79)로 구성하거나, 또는 베어링부재(116a, 116b, 118)에 의해 회동자재하게 설치되는 핀부재(114)로 구성할 수 있다. 또, 상기 회동부재(79, 114)에 접촉되도록 소정의 곡률반경으로 된 원호상의 단면을 갖는 만곡면 (81)이 상기 링크부재(72)의 일단부에 형성될 수 있다. 또한, 상기 구동수단은 적어도 하나의 실린더를 포함한다.

또, 상기 아암(20)의 회동각도에 관계없이 상기 링크부재(72)와 상기 회동부재(79, 114)와의 접촉부위를 실질적으로 일정한 위치에 지지하는 접촉위치 지지수단을 설치할 수 있다. 이때 상기 링크부재(72)와 상기 회동부재(79, 114)와의 접촉점(P)은 상기 아암(20)의 회동 중심 또는 상기 회동부재(79, 114)의 회동중심을 원점으로 하는 X좌표 및 Y좌표에 의해 결정된 실질적으로 일정한 위치(X, Y)에 지지된다. 또한, 상기 접촉위치 지지수단은 상기 링크부재(72)에 형성되고, 상기 로드부재(32)의 일단에 설치된 너클핀(70)에 체결되는 긴 홀(119)로 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 아암에 의해 제품이 클램프될 때, 그 반발력이 본체에 지지된 회동수단에 전달되도록 설치되어 있다. 이 때문에 제품을 클램프하는 아암의 회동각도가 변화된 경우에도 아암의 클램프힘이 실질적으로 일정하게 유지된다.

이하에, 본 발명에 따른 클램프장치에 대해 적당한 실시예를 들어 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에서, 참조번호 10은 본 발명의 실시예에 의한 클램프장치를 나타낸다. 상기 클램프장치(10)에는 평편하게 형성된 본체(12), 상기 본체(12) 하단부에 기밀하게 연결된 실린더부(구동수단: 14), 및 상기 본체(12)에 형성된 실질적으로 원형인 한쌍의 개구부(16a, 16b: 도 5참조)를 통해 외부로 돌출된 직사각형의 베어링부 (18)에 연결되는 아암(20)이 구비되어 있다.

실린더부(14)는 상면부에 타원형의 요부(미도시)가 형성된 받침쇠(end block: 24), 및 단면이 타원형인 실린더로 구성되고 그 일단부가 상기 받침쇠(24)의 요부에 기밀하게 연결되고 타단부가 본체(12)의 저면에 기밀하게 연결된 실린더관(26)을 포함한다.

또, 실린더부(14)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실린더관(26) 내에 수장되고 실린더챔버(28)를 따라 왕복운동하는 피스톤(30), 상기 피스톤(30)의 중앙부에 연결되어 피스톤(30)과 일체로 변위하는 로드부재(32), 및 상기 피스톤(30)과 로드부재(32)와의 연결부위에 설치되고 홀부를 통해 로드부재(32)에 외감되는 링상의 스페이서(33)가 구비되어 있다. 상기 스페이서(33)는 알루미늄 등의 금속재로 되어 있다. 상기 스페이서(33)는 피스톤(30)의 변위종단 위치에서 실린더챔버(28)의 상부를 형성하는 돌기부(50)의 벽면에 당접함에 따라 상기 피스톤(30)의 변위를 억제하는 스토퍼로서의 기능을 담당한다. 또한, 상기 피스톤(30)과 스페이서(33)를 일체로 형성할 수도 있다.

상기 피스톤(30)의 외주면에는 도 3에 도시된 바와 같이, 웨어링(34) 및 피스톤패킹(36)이 각각 장착되어 있다. 또, 받침쇠(24)의 4개의 모서리부에는 취부용 홀부(미도시)가 천설되어 있고, 상기 취부용 홀부에 삽입된 4개의 축(40)을 통해 받침쇠(24) 및 실린더관(26)이 본체(12)에 기밀하게 조립된다(도 1 및 도 2 참조). 본체(12) 및 받침쇠(24)에는 각각 실린더챔버(28)에 압력유체(예를 들어, 압축공기)를 도입 및 도출하기 위한 한쌍의 압력유체 출입포트(42a, 42b, 44a, 44b)가 각각 상호 대향하여 형성되어 있다(도 3 참조).

또한, 실제로 사용하는 경우에는 어느 쪽의 압력유체 출입포트(42a, 42b),(44a, 44b) 내로 블랭크캡이 나입됨에 따라 상기 한쪽의 압력유체 출입포트 (42a, 42b),(44a, 44b)가 폐쇄된 상태로 클램프장치가 사용된다.

본체(12)는 도 5에 도시된 바와 같이, 비대칭인 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)이 일체로 조립된다. 상기 제1 케이싱(46)의 하단부에는 실질적으로 수평방향으로 돌출되고, 로드커버로서 기능을 하는 돌출부(50)가 일체로 형성되며, 상기 제2 케이싱(48)의 긴방향 치수는 제1 케이싱(46)과 비교해서 상기 돌출부(50)의 두께만큼 단축하여 형성되어 있다. 이 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더부(14)를 분해하지 않고 제1 케이싱(46)으로부터 제2 케이싱(48)을 떼어냄에 따라 간편하게 본체(12)를 분해할 수 있다.

상기 본체(12) 내에는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 케이싱(46) 및 제2 케이싱(48)에 각각 형성된 요부(52a, 52b: 단, 요부(52b)는 요부(52a)와 구성이 동일하기 때문에 도시하지 않음)에 의해 챔버(54)가 형성되고, 로드부재(32)의 자유단은 상기 챔버(54) 내로 향하도록 설치된다. 이 경우, 로드부재(32)는 제1 케이싱 (46) 및 제2 케이싱(48) 내벽면에 각각 형성되고, 후술하는 너클블록(56)이 섭동가능하도록 설치된 가이드홈(58)을 따라 직선으로 왕복자재하게 안내된다. 또한, 돌출부(50)에 형성된 관통구멍에는 로드부재(32)의 외주면을 둘러싸는 로드패킹(도 3 참조)이 설치되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 로드부재(32)의 일단부에는 너클조인트(62)에 의해 상기 로드부재(32)의 직선운동을 아암(20)의 회동운동으로 변환시키는 토글링크기구(64)가 설치된다. 상기 너클조인트(62)는 소정 간격을 두고 실질적으로 평행하게 분기되는 분기부를 갖는 너클블록(56)과 상기 분기부에 형성된 홀부에 축착되는 너클핀(70)으로 구성된다.

상기 너클블록(56)의 저면부에는 도 5에 도시된 바와 같이, 로드부재(32)의 원반상의 돌기부(66)에 체결되는 단면이 T자형인 홈부(68)가 실질적으로 수평방향으로 연재하도록 형성된다. 이 경우, 로드부재(32)와 일체로 형성된 돌기부(66)와 상기 홈부(68)와의 사이, 및 너클불록(56)과 가이드홈(58)과의 사이에는 소정의 틈새가 형성되고, 상기 너클블록(56)이 상기 홈부(68)를 따라 실질적으로 수평방향으로 섭동자재하게 설치됨에 따라 로드부재(32)에 대한 횡방향의 하중 전달이 저지된다. 환원하면, 너클블록(56)에 자유도를 설치함에 따라 예를 들어, 제품을 클램프할 때 로드부재(32), 로드패킹(60) 등에 횡하중이 가해지지 않고 로드부재(32)의 스트로크를 토글링크기구(64)에 효과적으로 전달할 수 있다.

토글링크기구(64)는 도 5에 도시된 바와 같이, 너클핀(70)를 통해 너클조인트(62)의 분기부 사이에 연결되는 링크플레이트(링크부재: 72), 및 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)에 형성된 실질적으로 원형인 한쌍의 개구부(16a, 16b)에 각각 회동자재하게 지지되는 지지레버(74)가 구비된다.

상기 링크플레이트(72)는 상기 너클조인트(62)와 지지레버(74) 사이에 개재되고, 상기 너클조인트(62)와 지지레버(74)를 링크하는 기능을 담당한다. 즉, 상기 링크플레이트(72)에는 소정의 간격을 두고 한쌍의 홀부(76a, 76b)가 형성된다. 상기 링크플레이트(72)는 한쪽 홀부(76a)에 축착되는 너클핀(70) 및 너클조인트(62)를 통해 로드부재(32)의 자유단에 연결되며, 타방의 홀부(76b)에 축착되는 링크핀 (78)을 통해 지지레버(74)의 분기부에 연결된다. 또 상기 한쪽의 홀부(76a)에 근접하는 링크플레이트(72)의 일단부에는 후술하는 가이드롤러(회동수단: 79)와 접촉되는 만곡면(81)이 형성되어 있다.

지지레버(74)는 도 5에 도시된 바와 같이, 링크핀(78)이 축착되는 홀부가 형성된 분기부, 로드부재(32)의 축과 실질적으로 직교하는 방향으로 돌출형성되고, 개구부(16b)를 통해 본체(12)로부터 외부로 노출되는 단면이 직사각형인 베어링부 (18), 상기 분기부를 사이에 두고 인접하여 형성되고 본체(12)의 실질적으로 원형인 개구부(16a, 16b)에 각각 감합하는 한쌍의 원주부(80a, 80b), 상기 원주부(80a, 80b)로부터 횡방향으로 약간 돌출되어 형성되고 개구부(16a)를 통해 본체(12)로부터 외부로 노출된 한쌍의 원호상 돌출부(82a, 82b)가 구비되어 있다. 상기 베어링부(18)에는 제품(미도시)을 클램프하는 아암(20)이 착탈자재하게 장착된다.

상기 지지레버(74)는 아암(20)과 일체로 회동동작하도록 설치되고, 상기 지지레버(74)에 형성된 상기 원호상 돌기부(82a, 82b)는 본체(12)에 고정된 플레이트 (84a, 84b)에 당접함에 따라 상기 아암(20)의 회동동작을 정지시키는 스토퍼로서의 기능을 한다.

상기 로드부재(32)의 직선운동은 너클조인트(62) 및 링크플레이트(72)를 통해 지지레버(74)로 전달되고, 상기 지지레버(74)는 본체(12)에 형성된 한쌍의 개구부(16a, 16b)에 지지되는 원주부(80a, 80b)를 회동중심으로 소정의 각도만큼 회동자재하게 설치된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본체(12)를 구성하는 제1 케이싱(46) 및 제2 케이싱(48)의 측면에는 직사각형의 요부(86)가 각각 형성되고, 상기 요부(86)은 한쌍의 커버부재(88a, 88b)에 의해 폐쇄된다. 상기 커버부재(88a, 88b)는 나사부재(89)에 의해 착탈자재하게 장착된다. 이 경우, 지지레버(74)의 베어링부(18)는 커버부재( 88b)의 실질적으로 중앙부에 형성된 실질적으로 원형의 개구부(90)를 통해 외부로 노출되도록 설치된다.

또, 상기 요부(86)의 벽면에는 지지레버(74)의 원호상 돌기부(82a, 82b)가 당접함에 따라 아암(20)의 회동동작을 정지시켜 플레이트(84a, 84b)가 나사부재 (92)에 의해 고정된다.

상기 플레이트(84b, 84a)는 도 5에 도시된 바와 같이, 원호상 돌기부(84b, 84a)의 일단면(94)이 당접하는 제1 당접면(96), 및 상기 원호상 돌기부(84b, 84a)의 타단면(98)이 당접하는 제2 당접면(100)을 가지며, 상기 제1 당접면(96)과 제2 당접면(100)과의 사이에는 지지레버(74)를 둘러싸는 만곡면(102)이 형성되어 있다. 상기 지지레버(74)의 일단면(94)과 타단면(98)은 약 90도 각도만큼 떨어지도록 형성되어 있다. 또한, 상기 지지레버(74)의 일단면(94)과 타단면(98)의 이간거리는 90도에 한정되지는 않는다.

이 경우, 본체(12)로부터 한쌍의 커버부재(88a, 88b)를 각각 떼어내고, 나사부재(92)를 느슨하게 함으로써 상기 한쌍의 플레이트(84a, 84b)를 다른 플레이트(후술함)와 간편하게 교환할 수있다. 또한, 본체(12)로부터 한쌍의 커버부재(88a, 88b)를 각각 떼어낸 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 지지레버(74)에 형성된 원호상 돌기부(82b, 88a)의 일단면(94) 및 타단면(98)은 외부로 노출되도록 설치되어 있다(단, 일단면(94)은 도시되지 않음).

본체(12)를 구성하는 제1 케이싱(46) 및 제2 케이싱(48)의 내벽면 상부쪽에는 도 5에 도시된 바와 같이, 단면 원호상의 요부(106)가 각각 형성되어 있고, 상기 요부(106)에는 상기 링크플레이트(72)의 만곡면(81)에 접촉됨에 따라 소정 각도만큼 회동하는 가이드롤러(79)가 설치되어 있다. 상기 제1 케이싱(46) 및 제2 케이싱(48)에 형성된 홀부(108)에는 가이드롤러(79)를 회동자재하게 지지하는 핀부재 (110)가 고착되고, 가이드롤러(79)의 관통홀에는 원주방향을 따라 다수의 니들베어링(112)이 설치되어 있고, 가이드롤러(79)는 상기 니들베어링(112)의 전동작용하에 원활하게 회동하도록 설치되어 있다.

또한, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 핀부재(114)는 링크플레이트(72)의 만곡면(81)에 직접 접촉하도록 설치될 수 있고, 상기 핀부재(114)의 양단부를 각각 캡부재(116a, 116b)에 장착된 다수의 작은 니들베어링(118)에 의해 회동자재하게 지지되도록 구성할 수 있다.

제1 케이싱(46) 및 제2 케이싱(48)의 내멱면에는 각홈으로 되어 상하방향을 따라 연재하는 한쌍의 가이드홈(58)이 서로 대향하여 설치되어 있다. 상기 한쌍의 가이드홈(58) 사이에는 너클블록(56)이 개재되고, 상기 너클블록(56)은 상기 가이드홈(58)의 안내작용하에 상하방향을 따라 섭동자재하게 설치된다.

본 발명의 실시예에 따른 클램프장치(10)는 기본적으로 이상과 같이 구성된 것으로, 이하에 동작 및 작용효과에 대해 설명한다.

도시되지 않은 고정수단을 통해 클램프장치(10)를 소정의 위치에 고정하고, 관(미도시) 등의 관체의 일단부를 한쌍의 압력유체 출입포트(42a, 44a, 42b, 44b)에 각각 접속하고, 상기 관체의 타단부를 압력유체 공급원(미도시)에 접속한다. 또한 도 8은 클램프되지 않은 상태를 나타내고, 도 10은 클램프된 상태를 나타낸다. 이하에, 도 8의 클램프되지 않은 상태를 초기위치로 표시한다.

상기와 같은 준비작업을 한 후, 도 8에 도시된 초기위치에서 압력유체 공급원(미도시)을 설치하여 한쪽 압력유체 출입포트(44a)에서 피스톤(30)의 하부쪽 실린더챔버(28)에 압력유체(예를 들어, 압축공기)를 도입한다. 상기 실린더챔버(28)에 도입된 압력유체의 작용하에 피스톤(30)이 압압되고, 상기 피스톤(30)이 실린더챔버(28)를 따라 상승한다.

상기 피스톤(30)의 직선운동은 로드부재(32) 및 너클조인트(62)를 통해 토글링크기구(64)에 전달되고, 상기 토글링크기구(64)를 구성하는 지지레버(74)의 회동작용에 의해 아암(20)의 회전운동으로 변환된다.

즉, 피스톤(30)의 직선운동(상승)으로 피스톤로드(32)의 자유단에 체결되는 너클조인트(62) 및 링크플레이트(72)를 상방으로 압압하는 힘이 작용한다. 상기 링크플레이트(72)에 대한 압압력은 너클핀(70)을 지지점으로 하여 상기 링크플레이트 (72)를 소정 각도로 회동시키며, 상기 링크플레이트(72)의 링크작용하에 지지레버 (74)를 화살표 A방향으로 회동시킨다.

따라서, 상기 지지레버(74)의 베어링부(18)를 지지점으로 아암(20)이 화살표 B방향으로 향하게 소정의 각도로 회동함에 따라 상기 지지레버(74)와 일체로 원호상 돌기부(82b, 82a)는 소정 각도로 회동한다.

이와 같이 아암(20)이 화살표 B방향으로 회동할 때, 도 9에 도시된 바와 같이, 링크플레이트(72)의 만곡면(81)이 가이드롤러(79)에 접촉되고, 상기 가이드롤러(79)는 상기 만곡면(81)과 접촉된 상태를 유지하면서 핀부재(110)를 중심으로 회동한다.

또, 아암(20)이 회동하여 도 10에 도시된 바와 같이, 원호상 돌기부(82b, 82a)의 일단면(94)이 본체(12)에 고정된 플레이트(84b, 84a)의 제1 당접면(96)에 당접함에 따라 상기 아암(20)은 회동동작을 멈춘다. 그 결과, 아암(20)에 의해 제품이 클램프상태되는 클램프상태로 된다.

또한, 아암(20)이 회동동작을 멈춰 클램프상태로 된 후, 피스톤(30) 및 로드부재(32)는 약간 상승하고, 상기 스페이서(33)는 돌출부(50)의 벽면에 당접함에 따라 피스톤(30) 및 로드부재(32)가 정지되어 변위종단 위치가 된다(도 3 참조).

한편, 도 3에 도시된 상태에서, 절환밸브(미도시)의 절환작용하에 압력유체 출입포트(42a)에 압력유체를 공급함에 따라 피스톤(30)이 하강한다. 또, 로드부재( 32)의 하강작용하에 링크플레이트(72)에 의해 지지레버(74)가 상기와 반대 방향으로 회동함에 따라 아암(20)이 제품에서 떨어지는 방향으로 회동한다.

상기 아암(20)이 제품으로부터 떨어지는 방향으로 회동할 때, 원호상 돌기부 (82b, 82a)의 타단면(98)이 본체(12)에 고정된 플레이트(84b, 84a)의 제2 당접면 (100)에 당접함에 따라 상기 아암(20)은 회동동작을 정지한다. 그 결과, 클램프장치(10)는 도 8에 도시된 초기위치로 복귀한다.

이어서, 제품이 클램프될 때, 클램프힘에 따라 발생하는 반발력과 상기 반발력과 균형을 이루는 반발력에 대해 설명한다.

종래기술에 따른 클램프실린더에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 제품을 클램프한 때 클램프힘과 반대방향으로 반발력이 발생하고, 이 반발력은 아암(8)을 통해 제2 축(7)에 전달되며, 링크(5a, 5b)를 통해 제1 축(4)에 축착된 한쌍의 롤러 (6a, 6b)에 전달되어 상기 반발력과 균형을 이루도록 설치되어 있다. 따라서, 종래기술에 따른 클램프실린더에서는 한쌍의 롤러(6a, 6b)를 지지하는 제1 축(4)에 대한 반발력에 따라 힘이 가해지기 때문에 제1 축(4)의 직경을 크게할 필요가 있다.

이에 대해 본 실시예에서는 도 12에 도시된 바와 같이, 반발력이 아암(20)을 통해 링크핀(78)에 전달되고, 링크플레이트(72)의 만곡면(81)에 접촉되는 가이드롤러(79)에 전달되도록 설치되어 있다. 이 경우, 가이드롤러(79)는 제1 케이싱(46) 및 제2 케이싱(48)의 홀부(108: 도 5 참조)에 고정된 핀부재(110)에 의해 회동자재하게 지지되고, 가이드롤러(79)에 전달된 반발력은 제1 및 제2 케이싱(46, 48)에 고정된 핀부재(110)에 가해진다.

이어서, 본 실시예에서는 너클핀(70)에 대해 반발력에 대응하는 힘이 가해지지 않도록 설치되어 있기 대문에 상기 너클핀(70)의 직경을 작게 할 수 있으며, 너클블록(56)과 링크플레이트(72)의 연결부위의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또, 종래기술에서는 트랙홈(9b)에 대해 섭동하는 한쌍의 롤러(6a, 6b)의 면압 및 강도를 고려하여 상기 롤러(6a, 6b)의 폭 및 직경을 설정할 필요가 있는 것에 비해, 본 발명의 실시예에서는 그럴 필요가 없기 때문에 본체(12)를 소형화할 수 있다.

이어서, 아암에 의해 제품을 클램프한 때의 힘이 작용하는 점이 이루는 각도에 대해 설명한다.

종래기술에 따른 클램프실린더에 있어서, 실질적으로 수평상태에 있는 아암 (8)에 의해 제품을 클램프한 상태에서 힘이 작용하는 점에서 생기는 각도를 θ₁으로 하고(도 13 참조), 클램프시에 아암(8)의 각도를 시계방향의 θ만큼 변화시킨 경우의 힘이 작용하는 점에서 생기는 각도를 θ₂로 한다(도 14 참조). 도 13 및 도 14를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 종래기술에서는 제품을 클램프할 때의 아암(8)의 회동각도를 변화시킴에 따라 힘이 작용하는 점에서 생기는 각도(θ₁, θ₂)가 크게 변한다.

이에 비해 본 실시예에서는, 제품을 클램프할 때의 아암(20)의 회동각도를 실질적으로 수평상태에 있는 아암(20)에 의해 제품을 클램프한 상태에서의 힘이 작용하는 점에 생기는 각도 θ₁(도 15 참조)으로부터 각도 θ₂(도 16 참조)로 각도 θ만큼 변화시켜도 힘이 작용하는 점에서 생기는 각도가 실질적으로 일정하다.

이 것은 도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예(실선)에서는 아암(20)의 회동각도를 크게해도 클램프힘은 실질적으로 일정한데 비해, 종래기술(파선)에서는 아암(8)의 회동각도를 크게함에 따라 클램프힘이 급격하게 저하된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 사용자의 사용조건 등에 따라 아암(20)이 소정의 회동각도에서 제품을 클램프하도록 설정해도 실질적으로 일정한 클램프힘이 얻어진다는 효과가 있다.

또, 본 발명의 실시예에서는 실린더부(14) 내의 피스톤(30)과 로드부재(32)와의 연결부위에 상기 피스톤(30)의 변위종단 위치를 제한하는 스페이서(33)를 설치함에 따라 간단한 구조로 상사점(데드포인트)으로의 진입을 확실하게 저지할 수 있다.

이어서, 아암(20)의 회동각도에 관계없이, 링크플레이트(72)의 만곡면(81)과 가이드롤러(79)와의 접촉부위를 실질적으로 일정한 위치에 유지하는 경우를 도 18 내지 도 20을 기초로 설명한다.

도 18은 아암(20)이 클램프되지 않은 상태의 초기위치에서 회동동작하여 수평축에 대해 각도 θ₃로 제품을 클램프한 상태를 나타내고, 도 19는 아암(20)이 도 18의 상태에서 다시 회동동작하여 수평축에 대해 각도 θ₄로 제품을 클램프한 상태를 나타내며, 도 20은 아암(20)이 실질적으로 수평상태에서 제품을 클램프한 상태를 나타낸다.

이 경우 도 18 내지 도 20에서는 접촉위치 지지수단으로서 기능을 하는 긴 홀(119)을 링크플레이트(72)에 형성하고, 상기 긴 홀(119)에 너클핀(70)이 체결되도록 설치되어 있다. 상기 링크플레이트(72)에 긴 홀(119)을 형성하여 너클핀(70)에 느슨하게 함으로써 상기 링크플레이트(72)에 형성된 만곡면(81)과 가이드롤러 (79)와의 접촉위치를 아암(20)의 회동각도에 관계없이 실질적으로 일정한 위치에 지지할 수 있다.

그리고, 너클핀(70)의 자유도를 확실하게 함으로써 너클핀(70)의 중심점을 로드부재(32)의 축선 T의 연장선상에 설정할 수 있다. 그 결과, 로드부재(32)의 직선정밀도를 유효하게 유지함으로써 실린더부(14)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 만곡면(81)과 가이드롤러(79)의 접촉부위는 실제로는 선접촉이지만, 도 18 내지 도 20에서는 설명하기 편하게 접촉점 P로 나타낸다. 또, 상기 접촉점 P의 위치는 아암(20)의 회동중심을 원점 O로 하여 X좌표 및 Y좌표(X, Y)로 나타낸다.

도 18 내지 도 20으로부터 알 수 있는 바와 같이, 아암(20)의 회동각도가 변해도 링크플레이트(72)의 만곡면(81)과 가이드롤러(79)와의 접촉점 P는 항상 동일하게 일정한 위치 (X, Y)가 된다. 따사서, 링크플레이트(72)의 만곡면(81)과 가이드롤러(79)와의 접촉점 P를 일정한 위치로 유지하고, 링크플레이트(72)와 가이드롤러(79)와의 접촉위치에서의 끌림현상을 저지함에 따라 아암(20)의 회동각도의 변화에 관계없이 클램프힘이 실질적으로 일정하게 되어 보다 직선적인 클램프 특성을 얻을 수 있다.

또한, 도 18 내지 도 20에서는 직교좌표의 원점 O를 아암(20)의 회동중심에 설정되어 있으나, 가이드롤러(79)의 회동중심을 원점 O로 할 수도 있다.

이어서, 다른 실시예에 따른 클램프장치(120)를 도 21에 나타낸다. 또한, 도 3에 도시된 클램프장치(10)와 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 쓰고 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 클램프장치(120)에서는 로드부재(122)가 설치된 피스톤(124)의 반대쪽에 돌기부(126)를 동축상에 연결하고, 상기 돌기부(126)의 환상요부(128)에 체결되는 한쌍의 볼(130a, 130b)를 사용하여 상기 피스톤(124)를 록하는 록기구(132)를 설치한다는 점에 특징이 있다.

상기 록기구(132)는 스프링부재(134a, 134b)의 탄력 작용하에 볼(130a, 130b)을 환상 요부(128)쪽으로 압압하는 압압부재(136a, 136b)를 가지며, 아암(20)을 초기위치로 유지하는 기능을 담당한다. 상기 록기구(132)를 설치함에 따라, 실린더(28)로부터 압력유체를 도출하여 피스톤(124)을 프리상태로 한 경우에도 피스톤(124)이 록상태로서 그 변위가 저지되기 때문에 아암(20)의 회동동작이 저지되어 상기 아암(20)을 초기위치에 록할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 구동수단으로 실린더를 사용하는 것에 한정되는 것은 아니며, 직선작동기(미도시) 또는 전동모터 등을 사용하여 로드부재(32)를 변위시키도록 구성할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 제품을 클램프할 때의 아암의 회동각도가 변해도 클램프힘을 실질적으로 일정하게 유지할 수 있다. 또, 클램프시에 발생하는 반발력이 링부재를 지지하는 너클핀에 전달되지 않기 때문에 상기 너클핀의 직경이 작게 되어 본체를 소형화할 수 있다.

또, 링부재의 만곡면과 회동부재와의 접촉부위를 실질적으로 일정한 위치에 지지함에 따라 아암의 회동각도 변화에도 불구하고 클램프힘이 실질적으로 일정하게 되어 보다 직선적인 클램프 특성을 얻을 수 있다.

Claims

본체(12),

상기 본체(12)의 내부에 설치된 로드부재(32)를 상기 본체(12)의 축방향을 따라 변위시키는 구동수단(14),

상기 로드부재(32)에 열결되는 링크부재(72)를 포함하며, 상기 로드부재(32)의 직선운동을 회동운동으로 변환시키는 토글링크기구(64),

상기 토글링크기구(64)에 연결되고, 상기 구동수단(14)의 구동작용하에 소정 각도로 회동하는 아암(20), 및

상기 본체(12)에 지지되고, 상기 링크부재(72)에 접촉됨에 따라 회동자재하게 설치되는 회동부재(79, 114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제1항에 있어서, 상기 회동부재는 상기 본체(12)에 고정된 핀부재(110)에 의해 회동자재하게 지지되는 가이드롤러(79)로 구성된 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제1항에 있어서, 상기 회동부재는 베어링부재(116a, 116b, 118)에 의해 회동자재하게 설치되는 핀부재(114)로 구성된 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제1항에 있어서, 상기 구동수단은 적어도 하나의 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제1항에 있어서, 상기 회동부재(79, 114)에 접촉되도록 소정의 곡률반경으로 된 원호상의 단면을 갖는 만곡면(81)이 상기 링크부재(72)의 일단부에 형성된 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제1항에 있어서, 상기 아암(20)의 회동각도에 관계없이 상기 링크부재(72)와 상기 회동부재(79, 114)와의 접촉부위를 실질적으로 일정한 위치에 지지하는 접촉위치 지지수단을 설치한 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제6항에 있어서, 상기 접촉위치 지지수단은 상기 링크부재(72)에 형성되고, 상기 로드부재(32)의 일단에 설치된 너클핀(70)에 체결되는 긴 홀(119)로 되어 있는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제6항에 있어서, 상기 링크부재(72)와 상기 회동부재(79, 114)와의 접촉점 (P)은 상기 아암(20)의 회동 중심 또는 상기 회동부재(79, 114)의 회동중심을 원점으로 하는 X좌표 및 Y좌표에 의해 결정된 실질적으로 일정한 위치(X, Y)에 지지되는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제4항에 있어서, 상기 실린더는 상기 피스톤(124)을 소정 위치에 록킹함으로써 클램프되지 않은 상태로 상기 아암(20)을 지지하는 록기구(132)가 구비된 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제9항에 있어서, 상기 록기구(132)는 상기 로드부재(122)와 동축상의 상기 피스톤(124)에 연결된 돌기부(126), 상기 돌기부(126)에 형성된 환상 요부(128)에 체결되는 한쌍의 볼(130a, 130b), 및 스프링부재(134a, 134b)의 반발력에 의해 상기 한쌍의 볼(130a, 130b)을 상기 환상 요부(128) 쪽으로 압압하는 한쌍의 압압부재(136a, 136b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프장치.