KR20010049362A

KR20010049362A - 클램프장치

Info

Publication number: KR20010049362A
Application number: KR1020000026612A
Authority: KR
Inventors: 기타가즈시
Original assignee: 다까다 요시유끼; 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2001-06-15
Also published as: DE60001597D1; JP2000326167A; CN1197686C; DE60001597T2; TW505553B; EP1055474B1; JP3634190B2; CN1274657A; ES2192502T3; US6364300B1; KR100367285B1; EP1055474A1

Abstract

본 발명에 의한 클램프장치는 피스톤로드(32)를 축을 따라 변위시키는 단일 구동수단(22), 상기 피스톤로드(32)의 변위작용에 따라 소정 각도로 회동하는 클램아암(18a, 18b), 상기 피스톤로드(32)의 변위작용에 따라 축방향으로 변위하는 위치결정핀(16), 및 상기 구동수단(22)의 구동력을 상기 클램프아암(18a, 18b)과 상기 위치결정핀(16)에 각각 전달함으로써 상기 클램프아암(18a, 18b)과 상기 위치결정핀(16)을 실질적으로 동시에 작동시키는 구동력 전달기구를 포함한다.

Description

클램프장치{Clamp Apparatus}

본 발명은 구동수단의 구동작용하에 클램프아암으로 제품을 클램프할 수 있는 클램프장치에 관한 것이다.

종래부터, 예를 들어 자동차 등의 구성부품 용접시에 구성부품을 클램프하기 위해 클램프장치를 사용하였다(예를 들어, 일본국 특개평 제9-192968호 공보).

상기 일본국 특개평 제9-192968호 공보에는 도 10에 도시된 바와 같이, 외부 실린더(2)와 클램프아암(3a, 3b)을 포함하는 클램프장치가 기재되어 있다. 상기 외부 실린더(2)에는 상단부에 제품(미도시)과 접촉되는 접촉면(1)이 있다. 클램프아암(3a, 3b)은 상기 접촉면(1)에 제품을 클램프한다. 외부 실린더(2)의 일단에는 미도시된 위치결정 홀부 내로 삽설되는 위치결정핀(4)이 배치되어 있다.

외부 실린더(2)의 타단에는 위치결정핀용 구동실린더(5) 및 클램프아암용 구동실린더(6)가 각각 구비되어 있다. 상기 위치결정핀용 구동실린더(5)는 위치결정핀(4)이 축방향으로 변위함에 따라 위치결정용 홀부에 대해 위치결정핀(4)의 외경을 변경한다. 클램프아암용 구동실린더(6)는 축방향을 따라 클램프아암(3a, 3b)을 변위시킨다.

상기 일본국 특개평 제9-192968호 공보에 기재된 종래의 클램프장치는 두개의 구동수단, 즉 위치결정핀(4)을 변위시키는 구동실린더(5) 및 클램프아암(3a, 3b)을 동작시키는 구동실린더(6)가 필요하다. 따라서, 종래의 클램프장치는 장치 전체의 크기가 커지고 제조단가가 높아진다는 단점이 있다. 또한 상기 클램프장치가 로버트아암에 장착되는 경우, 로버트아암은 과도한 하중을 받게 되어 장치 전체의 크기가 커지고 중량이 늘어난다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 위치결정핀과 클램프아암을 단일 구동수단에 의해 각각 동작시킴에 따라 장치 전체를 소형화하고 경량화할 수 있는 클램프장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 위치결정핀과 클램프아암을 단일 구동수단에 의해 각각 동작시킴에 따라 제조단가를 절감할 수 있는 클램프장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 바람직한 실시예로서 나타낸 첨부 도면으로부터 보다 명백해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클램프장치의 축방향 종단면도,

도 2는 클램프장치의 제품 클램프수단을 나타낸 사시도,

도 3은 제품 클램프수단의 분해사시도,

도 4는 제품 클램프수단의 분해사시도,

도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선 종단면도,

도 6은 클램프장치의 클램프되지 않은 초기상태를 나타낸 작동설명도,

도 7은 클램프아암이 도 6에 도시된 상태에서 소정 각도로 회전한 상태를 나타낸 동작설명도,

도 8은 클램프아암이 도 7에 도시된 상태에서 소정 각도로 또다시 회전한 상태를 나타낸 동작설명도,

도 9는 제품이 클램프된 상태를 나타낸 부분 종단면도,

도 10은 종래의 클램프장치의 종단면도.

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

도 1에 본 발명의 실시예에 따른 클램프장치(10)가 도시되어 있다. 상기 클램프장치(10)는 제품(12)이 클램프될 때 제품(12: 도 9 참조) 내에 형성된 위치결정용 홀부(14)에 삽입되어 위치를 결정하는 위치결정핀(16)과 제품(12)을 클램프하는 클램프아암(18a, 18b)을 갖는 제품클램프수단(20), 및 위치결정핀(16)과 클램프아암(18a, 18b)을 실질적으로 동시에 맞물리는 구동수단(구동기구: 22)를 포함한다.

상기 구동수단(22)은 실린더형 실린더관(본체: 24), 외주면의 환형 홈부에 피스톤패킹(26)이 설치되어 있고 실린더관(24) 내에 형성된 실린더챔버(28)를 따라 변위하는 피스톤(30), 상기 피스톤(30)에 체결되는 일단부를 갖는 피스톤로드(로드부재: 32), 및 상기 실린더관(24)의 확장부(34)에 의해 지지되는 실린더형 버어링부재(36)를 포함한다. 피스톤(30)에 의해 구획된 상부 실린더챔버(28a) 및 하부 실린더챔버(28b)에 각각 압력유체를 공급하는 미도시된 압력유체 공급원에 다수의 압력유체 출입포트(미도시)가 연결되어 실린더관(24)을 형성한다.

로드패킹(38)은 베어링부재(36)의 내주면에 설치되며, 피스톤로드(32)의 외주면에 섭동자재하게 접촉되어 시일기능을 한다. 커버부재(40)는 멈춤링(42)에 의해 실린더관(24)의 일단에 설치되어 실린더챔버(28)를 폐쇄한다. O링(44)은 커버부재(40)의 외주면의 환형 홈부에 설치되어 실린더챔버(28)의 기밀상태를 유지한다.

피스톤로드(32)의 외주면에는 도그(46)가 고정되어 있으며, 상기 피스톤(30)과 일체로 변위하는 도그(46)를 검출함으로써 피스톤(30)의 위치를 검출하는 센서(48)가 배치된다. 상기 센서(48)는 지지부재(50)에 의해 실린더관(24)에 고정된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제품 클램프수단(20)은 중앙에 원형 개구부(52)를 가지며, 홀부(54) 내에 삽입되는 미도시의 나사부재에 의해 실린더관(24)의 일단에 연결되는 층상 링부재(56); 및 상기 원형 개구부(52)를 관통하여 축방향으로 변위자재하게 설치된 위치결정핀(16)을 포함한다.

상기 위치결정핀(16)은 일단의 직경이 점차 줄어드는 테이퍼 면(58), 상기 테이퍼 면(58)에 연접한 원주면(60), 및 한쌍의 클램프아암(18a, 18b)을 수용하는 수용 홀부(62)가 구비된 핀부(64); 및 상기 핀부(64)의 하단부에 일체로 연결되고 소정 간격을 두고 서로 떨어져 대향하는 한쌍의 블록부재(66a, 66b)를 포함한다. 상기 각각의 블록부재(66a, 66b)에는 후술하는 바와 같이, 축방향으로 연재되고 한쌍의 베어링부재(68a, 68b)에 의해 피벗 지지되는 고정핀(70)을 삽입하는 기다란 홀부(72)가 있으며, 또한 축과 실질적으로 직각방향으로 연재되고 제1 가동핀(74a) 및 제2 가동핀(74b)이 체결되는 체결용 홀부(76)가 있다.

상기 층상 링부재(56)에는 제품(12)과 접촉하는 원형 접촉면(80)이 형성되어 있어 클램프아암(18a, 18b)의 포올(78)과 합동하여 제품(12)을 클램프한다. 층상 링부재(56)와 실린더관(24) 사이에는 실린더관(24)에 체결된 볼트(82)에 의해 한쌍의 베어링부재(68a, 68b)가 개재되어 있다(도 5 참조). 고정핀(70)을 피벗 지지하는 홀부(84)는 각각의 베어링부재(68a, 68b)의 상부를 관통하여 형성된다. 한쌍의 클램프아암(18a, 18b)은 축과 같이 부착된 고정핀(70)의 회전중심에 대해 소정 각도로 회전할 수 있도록 구비된다. 한쌍의 베어링부재(68a, 68b)에는 실질적으로 반타원형의 홈부(88)가 형성되어 있어 후술하는 바와 같이 결합핀(86)이 체결된다. 상기 홈부(88)에 결합핀(86)이 체결되어 결합핀(86)이 분리되는 것을 방지하고, 후술하는 바와 같이 지지고정구(90)가 회전되는 것을 방지한다.

상기 지지 고정구(90)는 결합핀(86)에 의해 피스톤로드(32)의 타단에 결합되며, 축방향을 따라 피스톤로드(32)와 일체로 변위될 수 있다. 지지고정구(90)의 거의 중앙부에는 고정핀(70)에 의해 회전자재하게 지지된 한쌍의 클램프아암을 동작시키기 위한 요홈(92)이 형성되어 있다. 한쌍의 기다란 체결용 홈부(94a, 94b)는 각각 오른쪽 및 왼쪽 아래로 소정 각도로 경사져 있으며 상기 요홈(92)의 양면을 형성한다. 상기 제1 가동핀(74a) 및 제2 가동핀(74b)은 상기 기다란 체결용 홈부(94a, 94b)에 체결되며, 상기 기다란 체결용 홈부(94a, 94b)를 따라 회동자재하게 설치된다.

위치결정핀(16)의 블록부재(66a, 66b)는 층상부에 의해 지지고정구(90)에 설치된다. 이 경우, 제1 가동핀(74a)과 제2 가동핀(74b)은 블록부재(66a, 66b)에 형성된 체결용 홈부(76), 상기 지지고정구(90)에 형성된 기다란 체결용 홈부(94a, 94b), 및 상기 클램프아암(18a, 18b)에 형성된 기다란 홈부(96)에 의해 지지되도록 설치된다.

한쌍의 클램프아암(18a, 18b)은 각각 동일한 형성을 이루고 있으며, 제품(12 )을 클램프하는 포올(78), 상기 포올(78)의 반대면에 설치되어 제1 가동핀(74a) 및 제2 가동핀(74b)과 체결되는 기다란 홈부(96), 및 고정핀(70)이 축처럼 관통하여 지지되게 하는 홀부(98)를 갖는다.

지지고정구(90), 제1 가동핀(74a), 제2 가동핀(74b), 및 블록부재(66a, 66b)는 구동력 전달기구로서 기능을 한다.

본 발명의 실시예에 따른 클램프장치(10)는 기본적으로 상기와 같이 구성된 것으로, 이하에 작용, 기능 및 효과에 대해 설명한다.

우선, 클램프장치(10)는 미도시된 장착수단에 의해 로버트(미도시)의 아암에 부착된다. 미도시된 관 등의 관부재의 일단은 한쌍의 압력유체 출입포트(미도시)에 각각 연결되고, 상기 관부재의 타단은 미도시된 압력유체 공급원에 연결된다.

도 6에 클램프되지 않은 상태가 도시되어 있고, 도 8은 클램프된 상태를 나타낸다. 이하에, 도 6에 도시된 클램프되지 않은 상태를 초기위치로 하여 설명한다.

이 경우, 도 6에 도시된 초기위치에서 한쌍의 클램프아암(18a, 18b)은 핀부(64)의 테이퍼면(58)으로부터 돌출되지 않은 상태로 수용 홀부(62)에 수용된다. 제1 가동핀(74a)과 제2 가동핀(74b)은 거의 중앙부에 위치한 고정핀(70) 부근에 있는 기다린 체결용 홈부(94a, 94b)의 상면에 각각 위치한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 고정될 부재인 제품(12)는 위치결정용 홀부(14)를 갖는 그립형 체결부재로 되어 있다. 제품(12)은 본 발명의 실시예에 따른 클램프장치(10)를 사용하여 평판 패널부재(100)의 저면에 위치되어 고정되며, 패널부재(100 )와 제품(12)의 접합면은 미도시된 용접수단으로 용접된다.

상기와 같은 준비작업을 한 후, 미도시된 로버트 아암을 작동시켜 클램프아암(10)의 위치결정핀(16)이 제품(12) 등의 체결부재의 위치결정용 홀부(14)에 다다르게 하고, 클램프장치(10)가 상기 위치결정핀(16)에 따라 위치결정용 홀부(14)의 위치로 이동하게 된다.

초기위치에서 제품(12)의 위치결정용 홀부(14)는 위치결정핀(16)에 따라 위치되며, 미도시된 압력유체 공급원을 작동하여 압력유체(예를 들어, 압축공기)가 제1 압력유체 출입포트로부터 피스톤(30)의 저면에 배치된 실린더챔버(28b) 속으로 도입된다. 피스톤(30)은 하부 실린더챔버(28b) 내로 도입된 압력유체의 작용에 따라 압축되고, 실린더챔버(28)를 따라 상승한다.

이 경우, 결합핀(86)에 의해 서로 결합되어 있는 피스톤로드(32)와 지지고정구(90)는 피스톤(30)과 일체로 상승한다. 위치결정핀(16)은 위치결정핀(16)의 블록부재(66a, 66b)에 형성된 기다란 홀부(72)를 따라 소정 거리만큼 상승한다. 따라서, 위치결정핀(16)은 위치결정된 상태에서 테이퍼면(58)과 함께 제품(12)의 위치결정용 홀부(14)에 삽입된다.

결합핀(86)에 의해 서로 결합되어 있는 피스톤로드(32)와 지지고정구(90)는 피스톤(30)과 일체로 상승한다. 따라서, 제1 가동핀(74a)과 제2 가동핀(74b)은 소정 각도로 경사진 기다란 체결용 홈부(94a, 94b)를 따라 하향이동하고, 실질적으로 수평방향으로 연재되어 있는 체결용 홀부(76)를 따라 변위한다. 한편 제1 가동핀(7 4a)과 제2 가동핀(74b)은 왼쪽과 오른쪽으로 하향하여 경사진 기다란 체결용 홈부( 94a, 94b)를 따라 각각 회전하면서 하향 이동하고, 실질적으로 수평하게 배열되어 있는 체결용 홀부(76)를 따라 서로 분리되는 방향으로 중앙으로부터 변위된다(도 7 참조). 고정핀(70)은 고정상태에 있기 때문에 베어링부재(68a, 68b)에 의해 지지된다.

이 경우, 제1 가동핀(74a)과 제2 가동핀(74b)은 한쌍의 클램프아암(18a, 18b )의 기다란 홈부(96)에 체결된다. 따라서, 한쌍의 클램프아암(18a, 18b)은 포올(78 )이 접촉면(80)에 다다가는 방향으로 회전 변위하도록 고정핀(70)의 회전중심에 대해 회전 변위한다.

상기한 바와 같이, 위치결정핀(16)은 제품(12)의 위치결정용 홀부(14)에 삽입되도록 상향 이동하고, 동시에 클램프아암(18a, 18b)은 단일 구동수단(22)의 구동작용에 따라 위치결정핀(16)과 맞물리면서 접촉면(80)에 다다르는 방향으로 회전 변위한다.

위치결정핀(16)이 상향 이동하는 경우의 변위량은 피스톤(30)의 변위량보다 적게 설정한다. 즉, 위치결정핀(16)의 변위량은 지지고정구(90)에 형성된 기다란 체결용 홈부(94a, 94b)의 경사각에 의해 결정한다. 수평축에 대한 경사각이 크면 클수록 위치결정핀(16)의 변위량은 커진다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1 가동핀(74a)과 제2 가동핀(74b)은 소정 각도로 경사진 기다란 체결용 홈부(94a, 94b)의 하부 종단부에 다다르고, 실질적으로 수평하게 배치되어 있는 체결용 홀부(76)의 일단에 도달한다. 따라서, 제품(12)은 클램프아암(18a, 18b)의 포올(78)과 층상 링부재(56)의 접촉면 사이에서 클램프되기 때문에 위치결정용 홀부(14) 내에 삽입된 위치결정핀(16)에 의해 소정 위치에 위치된 상태에서 클램프아암(18a, 18b)에 의해 고정된다(도 9 참조).

피스톤(30)의 상단부에서의 정지위치는 센서(48)에 의해 도그(46)로부터 검출한다.

제품(12)이 클램프된 상태에서 예를 들어, 미도시된 용접수단에 의한 소정의 작업을 한 후, 압력유체를 상부 실린더챔버(28a)에 공급하여 미도시된 절환밸브의 절환작용에 의해 피스톤(30)을 하향 이동시킴으로써 위치결정핀(16)이 제품(12)의 위치결정용 홀부(14)로부터 분리되는 방향으로 하향이동된다. 클램프아암(18a, 18b)은 위치결정핀(16)과 맞물리면서 상기와 다른 방향으로 회전 변위됨에 따라 클램프상태가 해제된다.

즉, 결합핀(86)에 의해 서로 결합되어 있는 피스톤로드(32)와 지지 고정구(9 0)는 피스톤(30)과 일체로 하향 이동함에 따라 기다란 홀부(72)와 함께 하향이동된다. 이와 동시에, 제1 가동핀(74a)과 제2 가동핀(74b)은 소정 각도로 경사진 기다란 체결용 홈부(94a, 94b)를 따라 각각 회전하면서 상향 이동되고, 실질적으로 수평하게 배열되어 있는 체결용 홀부(76)를 따라 중앙쪽 단부로부터 서로 근접하는 방향으로 변위한다. 이에 따라, 위치결정핀(16)이 변위하여 위치결정용 홀부(14)로부터 떨어지고, 동시에 한쌍의 클램프아암(18a, 18b)이 제품(12)으로부터 떨어지는 방향으로 각각 회전 변위한다. 클램프아암(18a, 18b)은 위치결정핀(16)에 형성된 수용 홀부(62)에 수용되고 도 6에 도시된 초기위치로 복귀된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 축방향으로 변위하는 위치결정핀(16)과, 고정핀 (70)의 회전중심에 대해 소정 각도만큼 회전하는 클램프아암(18a, 18b)은 단일 구동수단(22)의 구동작용에 의해 실질적으로 동시에 동작할 수 있다.

따라서, 위치결정핀(16)은 단일 구동수단(22)을 사용함으로써 클램프아암(18 a, 18b)과 맞물리기 때문에 위치결정핀용 구동원과 클램프아암용 구동원이 특별히 구비될 필요가 없어 장치 전체를 소형화할 수 있고 제조단가를 줄일 수 있다. 또 장치 전체를 경량화함으로써 로버트 아암에 가해지는 하중을 줄일 수 있고, 로버트 아암의 작동성을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 위치결정핀(16)의 상부 이동 또는 하부 이동의 변위량은 피스톤(30)의 변위량과 다르게 설정한다. 즉, 본 발명의 실시예에 있어서, 위치결정핀(16)의 변위량은 지지고정구(90) 상에 형성된 기다란 체결용 홈부(94a, 94b)의 경사 각도로 결정한다. 위치결정핀(16)의 변위량은 피스톤(30)의 변위량의 반 정도로 설정한다. 본 장치는 패널부재(100)와 제품(12)의 위치결정용 홀부(14)와의 사이의 간격이 작은 경우에도 위치결정핀(16)의 변위량을 상기와 같은 피스톤(30)의 변위량에 비해 작게 설정함으로써 유용하게 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 본 장치는, 실린더가 구동원으로 사용되는 경우 피스톤이 상부 사점(dead center)에 도달할 때 제품(12)이 클램프되어 클램프상태가 되도록 설계한다. 제품(12)은 피스톤(30)의 압력수용 지역이 최소로 될 때, 즉 실린더의 구동력이 최대로 될 때 클램프되기 때문에 제품(12)의 클램프력을 최대로 발휘할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 실린더는 구동수단(22)으로 사용되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 미도시된 전기작동기 또는 미도시된 전기모터도 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 한쌍의 클램프아암(18a, 18b)을 사용한 것에 대해 설명되어 있으나, 단일 클램프아암 또는 다수의 클램프아암을 사용할 수도 있다.

본 발명의 단일 구동수단은 위치결정핀과 클램프아암을 실질적으로 동시에 작동시킬 수 있기 때문에, 클램프아암 및 위치결정핀에 대응하는 각각의 구동기구를 구비할 필요가 없어 장치 전체를 소형화 경량화할 수 있고 부품 갯수를 줄일 수 있으며 제조단가를 절감할 수 있다.

Claims

제품(12) 내에 형성된 위치결정용 홀부(14)에 위치결정핀(16)을 삽입함으로써 위치결정되는 제품(12)을 클램프아암(18a, 18b)으로 클램프하는 클램프장치에 있어서, 상기 장치는

본체(24),

상기 본체(24)의 축방향을 따라 상기 본체(24) 내에 설치된 로드부재(32)를 변위하는 단일 구동기구(22),

상기 로드부재(32)의 변위작용에 의해 소정 각도로 회전하는 클램프아암(18 a, 18b),

상기 로드부재(32)의 변위작용에 의해 상기 본체(24)의 축방향을 따라 변위하는 위치결정핀(16), 및

실질적으로 동시에 구동기구(22)의 구동력을 상기 클램프아암(18a, 18b)과 상기 위치결정핀(16)에 각각 전달함으로써 상기 클램프아암(18a, 18b)과 상기 위치결정핀(16)을 각각 작동하는 구동력 전달기구(66a, 66b, 77a, 74b, 90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제1항에 있어서, 상기 구동력 전달기구는 상기 로드부재에 연결된 지지고정구(90); 상기 지지고정구 상에 형성되고 소정 각도로 경사진 기다란 체결용 홈부( 94a, 94b); 상기 위치결정핀(16) 내에 형성되고 실질적으로 수평하게 연재된 체결용 홀부(76); 클램프아암(18a, 18b)에 구비된 기다란 홈부(74a, 74b); 및 상기 기다란 체결용 홈부(94a, 94b), 상기 체결용 홀부(76) 및 상기 기다란 홈부(96)와 각각 체결되는 가동핀(74a, 74b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제2항에 있어서, 상기 지지고정구(90)는 결합핀(86)에 의해 상기 로드부재(3 2)에 결합되고, 상기 결합핀(86)은 고정핀(70)에 의해 상기 클램프아암(18a, 18b)을 비벗지지하는 베어링부재(68a, 68b)에 형성된 홈부(88)와 체결되도록 하는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제1항에 있어서, 상기 구동기구는 적어도 하나의 이상의 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제2항에 있어서, 상기 위치결정핀(16)의 변위량은 상기 기다란 체결용 홈부( 94a, 94b)의 수평축에 대한 경사각도로 결정하는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제5항에 있어서, 상기 위치결정핀(16)의 변위량은 피스톤(30)의 변위량의 약 반으로 설정되는 것을 특징으로 하는 클램프장치.
제1항에 있어서, 상기 본체(24)는 상기 로드부재(32)에 고정된 도그(46)를 검출함으로써 상기 로드부재(32)의 위치를 검출하는 센서(48)를 구비하는 것을 특징으로 하는 클램프장치.