KR20080046840A

KR20080046840A - 도구를 작동하기 위한 접근 예비-행정과 작업 행정을실행하는 액추에이터

Info

Publication number: KR20080046840A
Application number: KR1020060116369A
Authority: KR
Inventors: 최재우
Original assignee: 한국 오바라 주식회사
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2008-05-28
Also published as: KR100834645B1

Abstract

본 발명은 도구를 작동하기 위한 예비-행정과 작업 행정을 실행하는 액추에이터에 관한 것으로서, 리트랙트 실린더와 가압실린더로 이루어진 액추에이터 몸체와 이 액추에이터 몸체에 연결된 요동 암과 고정 암으로 이루어지는 액추에이터에 있어서, 상기 액추에이터 몸체의 리트랙트 실린더 및 가압실린더의 피스톤에 연결된 가압 로드와 요동 암에 연결된 연결 로드를 서로 일체로 하거나 분리할 수 있도록, 상기 가압 로드에 형성된 볼 삽입공, 상기 가압 로드가 삽입되는 공간부를 형성하고 있는 상기 연결 로드의 상기 공간부에 배치한 가압부재 및 스토퍼부재, 상기 스토퍼부재에 형성된 볼 삽입홈 및 상기 볼 삽입공 또는 볼 삽입홈에 위치하는 스토퍼 볼로 구성한 스토퍼기구를 이용함과 동시에, 상기 리트랙트 실린더에 의해 상기 요동 암과 고정 암의 접근 예비-행정과 작업 행정을 실행하도록 한 액추에이터에 관한 것이다.

액추에이터, 리트랙트 실린더, 가압 실린더, 가압 로드, 연결 로드, 스토퍼기구

Description

도구를 작동하기 위한 접근 예비-행정과 작업 행정을 실행하는 액추에이터{AN ACTUATOR PRACTICING ACCESS PREPARED DISTANCE AND WORKED DISTANCE FOR OPERATING TOOL}

도 1은 접근 예비-행정과 작업행정을 실행하는 종래 액추에이터의 사용상태 측면도

도 2a 내지 도 2c는 상기 종래 액추에이터의 측단면도

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따라 접근 예비-행정과 작업행정을 실행하는 각각의 상태에서의 액추에이터의 측면도

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따라 접근 예비-행정과 작업행정을 실행하는 각각의 상태에서의 액추에이터 몸체의 측단면도

(도면 부호의 설명)

100 ; 액추에이터 101 ; 액추에이터 몸체

102 ; 클램프 몸체 103 ; 연결 로드

104 ; 링크 연결공 105 ; 상부피봇 연결부재

106 ; 링크 107,111 ; 암

108 ; 요동 암 109 ; 하부피봇 연결부재

110 ; 피봇 112 ; 고정 암

113 ; 상부전극 114 ; 하부전극

115 ; 용접 클램프 116 ; 제 1 가압피스톤

117 ; 예비-행정 피스톤 118 ; 리트랙트 실린더

119 ; 제 2 가압피스톤 120 ; 제 3 가압피스톤

121 ; 제 4 가압피스톤 122 ; 가압 실린더

123,124,125 ; 로드 126 ; 가압 로드

127 ; 볼 삽입공 128 ; 중공부

131 ; 공간부 132 ; 가압부재

133 ; 스토퍼부재 134 ; 볼 삽입홈

135 ; 스토퍼 볼 S : 스토퍼부재 뒤쪽의 공간

a,b ; 에어주입구 c,d,e : 에어배출구

f,g ; 에어주출구

본 발명은 도구를 작동하기 위한 접근 예비-행정과 작업 행정을 실행하는 액추에이터에 관한 것으로서, 상세히는 요동 암과 액추에이터 몸체를 연결하는 가압 로드 및 연결 로드 사이에 배치된 스토퍼기구와 리트랙트 실린더를 이용하여, 상기 가압 로드와 연결 로드를 일체로 하거나 분리함과 동시에, 액추에이터 몸체에 의해 작동하는 요동 암과 고정 암의 접근 예비-행정과 작업 행정을 실행하도록 한 액추 에이터에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 도구는 용접, 스템핑, 스태플링 또는 다른 조립공정을 수행하기 위해 고안한 것으로서, 상기 도구를 작동하기 위한 종래 공압(또는 유압) 액추에이터는 도 1에 도시한 바와 같다.

도 1은 운전자가 종래 액추에이터의 X-형태의 용접 클램프의 도움으로 용접점에 적용되는 측면에서 용접상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 용접 클램프는 요동 암이 되는 상부전극 홀더 암(3)과 고정 암이 되는 하부전극 홀더 암(2)으로 이루어져 있다. 두 암은 피봇(pivot)(4)에 의해 관절 링크 형태로 서로 연결되어 있고, 액추에이터(1)는 로드(6)에 의해 고정 암(2)에 연결되어 부착되고, 클램프(5) 몸체에 의해 요동 암(2)에 연결되어 부착된다. 경우에 따라, 상기 용접 클램프는 용접 이송기(7)와 함께 고정된다.

또한, 도시하고 있지는 않지만, 이러한 액추에이터는 접근 예비-행정을 위한 앞쪽의 리트랙트 실린더와, 작업 행정을 위한 다수개의 피스톤이 일렬로 연결되어 있는 뒤쪽의 2단 또는 3단 이상의 다단 스트로크의 가압 실린더를 이용하여, 일단 로드에 연결된 앞쪽의 리트랙트 실린더의 작동에 의해 요동 암을 이동시켜 용접 클램프를 약간 개방한 후, 뒤쪽의 가압 실린더의 작동에 의해 요동 암을 더욱 이동시켜 용접 클램프를 완전히 밀착시킨 후 용접 작업을 실시하게 된다.

여기서 설명된 수동 용접상태의 예에서, 상기 클램프는 무게에 의해 방해받는 운전자 없이 도구의 조정을 손쉽게 하는 지로써클(giro circle)(9)과 샤프 트(10)에 의해 카운터 밸런스(11) 위에 매달리게 된다. 상기 용접점이 적용되는 부위(P)는 지면에 대해 고정된다.

구체적으로 이와 같은 액추에이터를 이용하여 포개어진 두 개의 시트를 용접하려면, 우선은 전극(2',3') 사이의 시트(12,13)를 클램프하기 위해서, 즉 액추에이터에 의한 요동 암(3)의 작동에 따라 상기 전극(2',3') 사이의 거리를 조정하여 개방시킨 후(접근 예비-행정), 상기 시트(12,13)를 사이에 두고 상기 전극(2',3')이 서로 밀착되도록 한다. 전극이 밀착된 상태에서 액추에이터의 작동에 의해 충분한 힘이 생성되면, 전류는 상기 공작물(12,13) 사이의 코어를 융합시키기 위해 상기 공작물을 통하여 지나게 된다(작업 행정). 냉각 후, 이 코어는 조립점(N)이 된다.

상기와 같은 용접 사이클이 종결될 때, 상기 도구가 용접범위(N＋1) 안에서 다음 지점으로 배치되게 하기 위해 상기 용접 클램프를 열도록 액추에이터(1)에 명령이 내려짐으로써, 상기 용접 클램프를 다음 지점으로 이동할 수 있게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이, 접근 예비-행정과 작업 행정의 2단 스트로크로 이루어지는 액추에이터의 경우, 산업 현장에서 필요로 하는 큰 가압력을 얻기 위해서는 실린더의 용량을 단순히 크게 할 수밖에 없기 때문에 액추에이터 장치를 대형화할 수밖에 없는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 상기한 바와 같이, 가압 실린더를 3단 이상의 다단 스트로크 실린더로 구성함으로써 액추에이터 장치를 소형으로 할 수 있으면서도, 가압력은 다단의 실린더에 의해 크게 할 수 있도록 한 액추에이터 장치를 제안 하고 있으나, 이 경우 용접 작업을 할 때 다단의 가압 실린더가 받는 반발력을 리트랙트 실린더만으로 받는다는 문제가 있다. 즉, 예컨대 3단으로 이루어지는 다단의 실린더가 각각 Ø90의 실린더 용량을 갖는 경우 전체 Ø180의 실린더 용량을 갖게 되나, 이에 대한 반발력을 받는 리트랙트 실린더의 경우 Ø100 정도의 실린더 용량을 갖게 되므로, 보다 적은 용량으로 보다 큰 용량의 반발력을 감당해야 하는 문제가 있어, 다단 스토로크 실린더를 갖는 액추에이터의 장점에도 불구하고 실린더를 무작정 다단으로 설치하는 것에 한계가 있다.

이러한 문제를 개선하기 위한 액추에이터의 예로써, 공개번호 특2001-0071789호 공개된 '도구를 작동하기 위한 접근 예비-행정과 작업 행정을 실행하는 액추에이터'가 있으며, 이하 이의 구성 및 작동에 대해 설명한다.

도 2는 상기 종래 액추에이터의 측단면도를 도시한 것으로서, 도 2a는 클램프 형태 또는 유사한 도구를 조절하는 상황에서 전체적으로 후퇴된 위치에서의 액추에이터이고, 도 2b는 클램프가 약간 개방된 위치에서의 상기 클램프 형태 또는 유사한 도구를 조절하는 상황에서 접근 위치의 끝단부로 상기 예비-행정 피스톤이 이동한 후의 액추에이터이며, 도 2c는 공작물이 클램핑되는 위치에서의 상기 클램프 형태 또는 유사한 도구를 조절하는 상황에서 상기 작업 피스톤이 이것의 작업위치로 이동한 후의 액추에이터를 나타낸 것이다.

도시한 바아 같이, 액추에이터의 실린더(21)는 전방 실린더 헤드(22)와 후방 실린더 헤드(23)에 의해 이것의 끝에서 닫힌다. 측면으로, 이것은 어떤 더 상세하게 설명될 필요가 없는 방식으로 다른 작동단계에 의존하여 상기 액추에이터의 다 른 챔버로부터 압축공기를 추가하거나 배출되도록 하는 밸브와 협력하는 파이프(24,25)를 구비한다.

상기 액추에이터의 몸체(21)에서 이동될 수 없는 것은,

- 전방 실린더 헤드(22)아 중간 실린더 헤드(28) 사이에 걸쳐 있는 예비-행정 압력챔버(27)에서의 예비-행정 피스톤(26)이며, 이 예비-행정 피스톤으 sdlrjt의 외부 끝에서 확장된 영역(30)을 지탱하는 중공 예비-행정 로드(29)에 연결되고, 그것에 의하여 상기 도구(용접 클램프)의 몸체(5) 또는 상기 용접기계의 프레임에 고정될 수 있다.

- 중간 실린더 헤드(28)와 다른 중간 실린더 헤드(33) 사이에 걸쳐 있는 작동 압력 챔버(32)에서의 작업 피스톤((31)이며, 이 직업 피스톤은 램프(35)를 지닌 위치결정 로드에 의해 예비-행정 로드(29)에 미끄러지게 지지된 작동로드에 연결된다. 위치결정 로드(35)로부터 사출하는 작동로드(34)의 외부 끝은, 예를 들어 용접되기 위한 시트 위에, 클램프가 용접 공정을 수행하기 위해 클램핑하는 힘을 적용할 수 있게 하기 위해서 상기 도구의 이동부분을 가동한다.

- 중간 실린더 헤드(33)와 또 다른 중간 실린더 헤드(39) 사이에 걸쳐 있는 증폭 챔버(38)에서와 중간 실린더 헤드(39)와 후방 실린더 헤드(23) 사이에 걸쳐 있는 증폭 챔버(40)에서 각각 지지된 두 개의 증폭 피스톤(36,37)이다. 이들 두 피스톤(36,37)(더 많은 수가 있을 수 있는)은 각각 로드(41,42)에 연결되고, 그것에 의해 그들은 작동로드(34) 위에서 보조 추력이동을 발휘한다.

상기 액추에이터의 몸체(21)는, 제동될 수 있는, 고정된 예비-행정 로드(29) 에 축방향으로 이동된다. 이 목적을 위해서, 상기 액추에이터는, 램프의 끝에서 벌지(bulge)(46)를 갖고 작동로드(34)와 예비-행정 로드(29) 사이에 축방향으로 미끄러지게 하기 위해서 지지된, 상기 언급된 램프(35)을 지닌 위치결정 로드의 작동의 결과로써, 예비-행정 로드(29)의 홈(44)에서 지지되고 실린더 헤드(22)의 포켓(45)에서 맞물리도록 고안된, 제동 베어링(43)의 세트를 구비한다.

위치결정 로드(35)는, 작동로드(34)의 숄더(48)와 로드(34,35) 사이에 삽입된 링(49) 사이에 압축된 스프링(47)에 의한 한쪽 방향과 작동로드(34)의 외부 끝에 근접하여 제공되고 램프(35)를 지닌 위치결정 로드의 자유 끝단 부위에 지탱하기 위해 고안된 스톱(50)에 의한 다른 쪽 방향인, 두 방향에서 축방향으로 기동된다.

이 경우에, 상기 기술된 액추에이터는 다음에 따라 작동된다.

도 2a에서 도시된 위치에서, 압력은 예비-행정 피스톤(26)의 후방 면 위와 작업 피스톤(31)과 증폭 피스톤(36,37)의 전방 면 위의 챔버(27,32,38,40)에서 달성된다. 챔버(27)에서의 압력은 중간 실린더 헤드(28)가 반동[상기 도구와 고정된 예비-행정 로드(29)에 대하여]하도록 일으키고 여기서부터 상기 액추에이터 몸체(21), 이에 반하여 챔버(32,38,40)(또는 이들 중 유일한 하나에서)에서의 압력은 상기 도구로부터 가장 멀리 떨어진 위치에서 작동 로드(34)를 유지한다.

이 지점으로부터, 클램프가 피스톤(31,36,37)의 전방 면 위의 압력을 유지하고 또한 예비-행정 피스톤(26)의 전방 면에 압력을 적용함으로써 약간 개방된 상기 위치에 도달하는 것이 가능하고, 그 다음 사전에 압력하에 있는, 챔버(27)의 다른 부분은 배출모드로[도 2b에서 피스톤(26)의 오른쪽으로)으로 개폐된다. 피스톤(26)이 상기 도구에 대해 고정되기 때문에, 예비-행정 로드(29)로서, 전방 실린더 헤드(22)에 적용된 상기 압력은, 상기 용접 클램프가 약간 개방된 위치인, 작동로드(34)의 것에 따라서 상기 도구를 향하여 액추에이터 몸체(21)가 이동되도록 야기시킨다.

도 2b에서 도시된 이 약간 개방된 위치로부터, 예비-행정 피스톤(26)의 후방 면 위의 압력을 회복시킴으로써 또는 시트(12,13) 위의 클램핑과 용접 작동을 수행하기 위해서 클램프의 닫힌 위치로 개폐하도록 명령을 내려서, 도 2a에서 도시된 넓은 개방위치로 복귀하는 것이 가능하다.

이것을 하기 위해서는, 도 2b와 도 2c에서 도시된 위치에서 액추에이터를 유지하고 작업 피스톤(31)과 증폭 피스톤(36,37)의 후방 면 위의 챔버(32,38,40)로 압력을 적용하기 위해서 예비-행정 피스톤(26)의 전방 면 위의 압력을 충분히 유지한다.(물론, 이들 피스톤 전방 면의 측상의 맞은 편 챔버들의 구획은 배출모드로 개폐된다)

결과적으로, 작동로드(34)는 예비-행정 로드(29)가 액추에이터 몸체(21)의 위에 제동하도록 야기시키는, 도 2c의 왼쪽을 향하여 액추에이터 몸체(21)에 대하여 이동된다. 사실, 작동로드의 숄더(48) 위에 걸리는 스프링(47)에 의해 추력이동에 지배받는 위치결정 로드(35)의 벌지(46)는, 외부를 향하여 베어링(43)을 한쪽으로 기울게 하고 그들을 전방 실린더 헤드(22)에서 포켓(45)의 밑면에서 제동한다. 따라서, 작동 챔버(32)와 증폭 챔버(38,40)(상기 대응 피스톤의 후방 면 위 에)에서 우세한 압력은 오른쪽을 향하여 액추에이터 몸체(21)가 반동을 일으키게 할 수 없다. 이 몸체는 도 2c에서 도시된 위치에서 제동되고, 따라서 이 목적은, 상기 용접 클램프가 폐쇄 위치에 대응하여, 작동로드(34)가 도 6c에서 도시된 작동위치로 이동되도록 야기키는 것이다.

용접 실시가 적용되면, 베어링(43)은 결과적으로 제동하는 위치결정 로드 위의 높은 압력을 적용한다. 이 로드가 스프링(47)을 압축함으로써 위치결정 로드(35)에서 미끄러지기 때문에 배출방향에서 작동로드(34)의 축 이동의 연장을 방지한다. 따라서, 클램핑 방향에서 전극(2',3')(도는 어떤 다른 도구)의 이동은 그들이 그들의 힘을 발휘하는 동안 방지되지 않는다.

도 2c에서 도시된 작업 피스톤으로부터 도 2b에 도시된 약간 개방된 위치로의 반송은 몸체(21)의 작동로드(34)가 후퇴되도록 야기시키는 작동 챔버(32)와 증폭 챔버(38,40)에서 압력을 반대로 함으로써 실행된다. 이 후퇴 동안, 위치결정 로드(35)의 끝에 걸리는 로드(34)의 스톱(50)은 액추에이터 몸체(21)와 예비-행정 로드(29)를 풀어주고, 그것의 결과로서 도 2a에서 도시된 완전 개방위치는 상기 기술된 방식으로 요약된다.

그러나, 상기와 같은 종래 액추에이터의 경우는 예비-행정 피스톤(29)이 이동할 때, 외장의 액추에이터 몸체의 실린더도 따라 이동하는 형태이기 때문에, 상기 액추에이터를 다루는 작업자의 신체에 닿을 수 있어, 상기 작업자의 안전에 나쁜 영향을 줄 수 있고, 액추에이터 몸체가 이동할 때 회전해버리는 경우도 발생할 수 있어, 실제로는 별도의 가이드를 액추에이터 몸체에 부착하여 고정할 필요가 있 다는 점이 문제이다.

본 발명의 상기한 바와 같은 종래 액추에이터의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 리트랙트 실린더와 가압실린더로 이루어진 액추에이터 몸체와 이 액추에이터 몸체에 연결된 요동 암과 고정 암으로 이루어지는 액추에이터에 있어서, 상기 액추에이터 몸체의 리트랙트 실린더 및 가압실린더의 피스톤에 연결된 가압 로드와 요동 암에 연결된 연결 로드를 서로 일체로 하거나 분리할 수 있도록, 상기 가압 로드에 형성된 볼 삽입공, 상기 가압 로드가 삽입되는 공간부를 형성하고 있는 상기 연결 로드의 상기 공간부에 배치한 가압부재 및 스토퍼부재, 상기 스토퍼부재에 형성된 볼 삽입홈 및 상기 볼 삽입공 또는 볼 삽입홈에 위치하는 스토퍼 볼로 구성한 스토퍼기구를 이용함과 동시에, 상기 리트랙트 실린더에 의해 상기 요동 암과 고정 암의 접근 예비-행정과 작업 행정을 실행하도록 한 액추에이터를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 액추에이터는,

리트랙트 실린더 및 가압 실린더에 연결된 요동 암이 고정 암과 클램프를 이루고 상기 고정 암이 클램프 몸체에 고정되어, 상기 리트랙트 실린더 및 가압 실린더의 작동에 따른 요동 암의 상하 변위에 의해 상기 클램프를 작동시키는 액추에이터에 있어서, 상기 리트랙트 실린더 및 가압 실린더를 차례로 내장하여 고정하고 있는 액추에이터 몸체와, 상기 리트랙트 실린더 내의 예비-행정 피스톤과 가압 피 스톤 및 가압 실린더 내의 가압 피스톤의 중심부를 관통하면서, 앞쪽의 소정부위 바깥둘레면에 일정간격을 두고 볼 삽입공이 형성되어 있는 가압 로드와, 상기 요동 암을 링크로 연결하기 위한 연결공을 일단부에 형성하고 있고, 상기 가압 로드가 삽입되는 공간부를 중심에 형성하여, 상기 액추에이터 몸체와 가압 로드의 앞쪽 사이를 통해 안쪽으로 삽입되는 연결 로드와, 상기 공간부의 앞쪽에서 안쪽 둘레면을 따라 상기 가압 로드의 바깥쪽에 배치되는 가압부재와, 상기 공간부의 뒤쪽에서 상기 가압 부재에 밀착되어 배치되고, 일정부위의 안쪽 둘레면을 따라 볼 삽입홈이 형성되어 있으며, 뒤쪽으로 에어가 주입될 수 있도록 한 스토퍼부재 및 상기 가압 로드 및 스토퍼부재 사이에 형성된 공간에 배치되어, 상기 가압 로드의 신장 또는 축소에 따라 상기 볼 삽입공 또는 볼 삽입홈에 삽입되는 다수개의 스토퍼 볼로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 가압부재는 스프링인 것을 다른 특징으로 하고 있다.

또, 상기 가압부재는 에어실린더인 것을 또 다른 특징으로 하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액추에이터에 대한 일실시예를 상세히 설명한다.

우선 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타낸다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따라 접근 예비-행정과 작업행정을 실행하는 액추에이터의 정면도를 도시한 것으로서, 도 3a는 클램프를 완전히 닫았을 때의 액 추에이터이고, 도 3b는 클램프를 작게 개방했을 때의 액추에이터이며, 도 3c는 클램프를 크게 개방했을 때의 액추에이터를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이, 후술하는 리트랙트 실린더와 가압 실린더를 내장하여 액추에이터(100)를 이루고 있는 액추에이터 몸체(101)의 한쪽 끝단부에는 클램프 몸체(102)가 부착되어 있음과 동시에, 한쪽 끝단부에서 삽입되어 바깥쪽으로 돌출되는 연결 로드(103)가 설치되어 있으며, 상기 연결 로드의 돌출된 끝단부에는 링크 연결공(104)이 관통되어 있다.

상기 연결 로드(103)의 링크 연결공(104)에는 상부피봇 연결부재(105)의 한쪽 끝단부가 링크(106)로 연결되고, 상기 상부피봇 연결부재는 링크 연결공의 반대쪽에 연결된 암(107)과 함께 상부전극 홀더 암으로서 기능을 하는 요동 암(108)으로 구성되며, 상기 상부피봇 연결부재의 다른 쪽 끝단부에는 한쪽 끝단부가 클램부 몸체(102)에 연결되어 있는 하부피봇 연결부재(109)의 중간부위와 피봇(110)으로 연결되고, 상기 하부피봇 연결부재(109)는 상기 클램프 몸체의 반대쪽에 연결된 암(111)과 함께 하부전극 홀더 암으로서 기능을 하는 고정 암(112)으로 구성되며, 상기 요동 암 및 고정 암의 각각의 끝단부에는 상부전극(113) 및 하부전극(114)이 각각 설치되어 있어 서로 마주보거나 밀착되도록 하고 있다.

따라서, 상세히 후술하겠지만, 상기 요동 암(108) 및 고정 암(112)은 용접 클램프(115)로서 기능을 하여, 액추에이터 몸체(101) 내의 리트랙트 실린더 및 가압 실린더의 작동에 의해 링크 연결된 요동 암(108)의 상승 및 하강에 따라 도 5a 내지 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 요동 암 및 고정 암에 각각 연결된 전 극(113)(114)의 사이가 밀착할 때는 용접을 실행하는 작업 행정 단계로써 용접 클램프(115)가 닫혀있고(도 5a) , 상기 전극의 사이에 간격이 생길 때는 용접 실행 직전 또는 직후의 접근 예비-행정 단계로써 용접 클램프(115)가 약간 개방하고 있고(도 5b), 상기 전극의 사이에 간격이 많이 생길 때는 용접 완료단계로써 용접 클램프(115)가 완전 개방하고 있다(도 5c).

이와 같이 용접 클램프를 단계적으로 개방하여 용접을 실시하는 이유는, 용접대상물이 일정한 높이로 이루어진 경우 그 높이를 통과할 수 있도록 완전히 개방할 필요가 있기 때문이고, 통과 후 용접대상물의 용접점에서 용접을 실시할 때 완전히 개방된 상태에서 용접 클램프를 작동시켜 전극 사이의 간격을 갑자기 줄이게 되면, 무리가 있기 때문에 단계별로 전극 사이의 간격을 줄일 수 있도록 한 것이다.

도 4a 내지도 4c는 본 발명에 따라 접근 예비-행정과 작업행정을 실행하는 액추에이터의 정단면도를 도시한 것으로서, 도 4a 내지 도 4c는 도 3a 내지 도 3c의 각각의 경우와 일대일 대응하는 위치에서의 리트랙트 실린더 및 가압 실린더의 피스톤의 작동상태를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이, 액추에이터 몸체(101) 내의 앞쪽에는 제 1 가압피스톤(116)과 예비-행정 피스톤(117)을 나란히 내장하고 있는 리트랙트 실린더(118)가 배치되어 있고, 뒤쪽에는 세개의 제 2 내지 제 4 가압피스톤(119)(120)(121)이 일정한 간격을 두고 나란히 내장되어 있는 가압 실린더(122)가 배치되어 있고, 상기 가압 실린더의 제 3 및 제 4 가압피스톤(120)(121)의 한쪽 중심에는 각각 로 드(123)(124)가 연결되어 제 2 및 제 3 가압피스톤(119)(120)의 다른 쪽 중심과 각각 맞닿아 있고, 제 2 가압피스톤(119)의 중심에는 앞쪽의 리트랙트 실린더(118)의 예비-행정 피스톤(117)의 중심을 관통함과 동시에, 상기 리트랙트 실린더 내부의 제 1 가압피스톤(116)의 중심을 관통하면서 고정되어 액추에이터 몸체(101)의 외부로 돌출되는 로드(125)가 연결되어 있으며, 상기 제 3 및 제 4 가압피스톤(120)(121)에 각각 연결된 로드(123)(124)와 함께 가압 로드(126)를 이룸과 동시에, 상기 가압 로드의 한쪽 끝단부의 바깥둘레면에는 일정한 간격을 두고 둘레면을 따라 볼 삽입공(127)이 형성되어 있으며, 제 3 및 제 4 가압피스톤(120)(121)에 각각 연결된 로드(123)(124)의 중심은 상기 제 3 및 제 4 가압피스톤까지 중공부(中空部)(128)의 형태로 관통하고 있다.

또한, 상기 액추에이터 몸체(101)와 가압 로드(126)의 한쪽 끝단부 사이의 공간에는 한쪽 끝단부에 링크 연결공(104)을 형성하고 있는 연결 로드(103)가 삽입되어 리트랙트 실린더(118)의 제 1 가압피스톤(116)과 마주보고 있고, 상기 연결 로드(130)의 중심부는 상기 가압 로드가 삽입될 수 있도록 원통형의 공간부(131)를 형성하고 있으며, 이 공간부 앞쪽의 바깥둘레면에는 가압부재(132)가 장착되어 있고, 상기 공간부 뒤쪽의 바깥둘레면에는 스토퍼부재(133)가 장착되면서 상기 가압부재와 밀착하고 있어, 전체적으로 보면 가압 로드(126)의 바깥둘레면으로 가압부재(132)와 스토퍼부재(133)가 나란히 배치되어 있는 형태를 이루고 있다. 여기서, 상기 가압부재는 구체적으로 스프링 또는 에어실린더를 사용하게 된다.

그리고, 스토퍼부재(133)는 중간 정도 부위의 안쪽둘레면에는 둘레면을 따라 볼 삽입홈(134)이 형성되어 있고, 상기 스토퍼부재의 안쪽둘레면과 가압 로드(126)의 바깥둘레면 사이의 일부분은 서로 접하고 있음과 동시에 대부분은 일정한 간격을 유지하고 있으며, 상기 간격 내에는 액추에이터의 작동에 따라 상기 스토퍼부재의 볼 삽입홈(134) 또는 가압 로드(126)의 볼 삽입공(127)에 위치하는 스토퍼 볼(135)이 자리잡고 있어, 이 스토퍼 볼은 가압부재(132), 스토퍼부재(133), 볼 삽입공(127), 볼삽입 홈(134)과 함께 가압 로드와 연결 로드를 일체로 하거나 분리하는 스토퍼기구를 이루게 되며, 이에 대한 상세한 작용은 후술한다..

또한, 리트랙트 실린더(118) 및 가압 실린더(122)를 작동시키기 위해 에어 또는 유체를 주입할 수 있도록, 액추에이터 몸체의 바깥에서 내부로 이어지는 에어(유체)주입구와 에어(유체)배출구 및 에어(유체)주출구를 형성하고 있다.

이와 같은 에어주입구와 에어배출구 및 에어주출구는, 리트랙트 실린더(118)와 가압 실린더(122) 사이의 경계면(A)의 상부에 상기 가압 실린더 내로 에어또는 유체를 주입하기 위한 에어주입구(a)가 위치하여 제 3 및 제 4 피스톤(120)(121)의 로드(123)(124)의 중심의 중공부(128)와 연결되어 있고, 상기 경계면(A)의 하부에 상기 리트랙트 실린더 내로 에어 또는 유체를 주입하기 위한 에어주입구(b)가 위치하고 있으며, 가압 실린더(122)의 제 2 피스톤 및 제 3 피스톤(119)(120) 사이의 경계면(B) 상부에 상기 가압 실린더의 제 3 피스톤(120) 내의 에어 또는 유체를 배출하기 위한 에어배출구(c)가 위치하고 있고, 상기 경계면(B)의 하부에 가압 실린더(122)의 제 2 피스톤(119)의 에어 또는 유체를 배출하기 위한 에어배출구(d)가 위치하고 있다.

계속해서, 가압 실린더(122)의 제 3 피스톤 및 제 4 피스톤(120)(121) 사이의 경계면(C) 상부에 상기 가압 실린더의 제 4 피스톤(121) 내의 에어 또는 유체를 배출하기 위한 에어배출구(e)가 위치하여, 상기 에어배출구(c)와 함께 이 에어 배출구(e)는 항상 개방되어 있고, 상기 액추에이터 몸체(101)의 한쪽 끝단부(D) 상에는 리트랙트 실린더(118)의 에어 또는 유체를 배출하기 위한 에어주출구(f)가 위치하고 있으며, 마지막으로 경계면 A와 D 사이의 액추에이터 몸체상(E)에는 리트랙트 실린더(122) 내의 제 1 가압피스톤(116)을 작동시키기 위한 에어 또는 유체를 주입 또는 배출하기 위한 에어주출구(g)가 위치하고 있다.

한편, 상기 에어배출구(c)(e)를 제외한 에어주입구 또는 에어주출구는 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 개방되거나 폐쇄되도록 되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 액추에이터의 작동상태를 상기 도 5a 내지 도 5c 및 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명하기로 한다.

우선, 용접 전에 용접 점으로 이동할 때에는 도 6c에 도시한 바와 같이, 리트랙트 실린더(122)의 예비-행정 피스톤(117)과 제 1 피스톤(116) 및 가압 실린더(122)의 제 2 내지 제 4 피스톤(119)(120)(121)은 뒤쪽의 실린더 벽에 밀착하여 완전히 후퇴되어 있고, 가압 로드(126)는 연결 로드(103)의 공간부(131) 내로 삽입되어 있는 상태에서 상기 연결 로드의 한쪽 끝단부의 일부만 액추에이터 몸체(101) 밖으로 돌출되어 있으며, 스토퍼 볼(135)은 스토퍼부재(133)의 볼 삽입홈(134)에 삽입되어 있는 상태에 있어, 이는 도 5c에 도시한 바와 같이, 용접 클램프(115)가 완전히 개방되어 있는 상태가 된다.

다음에, 용접점의 근처에 도달하여 용접을 준비할 때에는 도 6b에 도시한 바와 같이, 리트랙트 실린더(118)의 에어주입구(b)를 통해 에어를 주입하여 상기 리트랙트 실린더의 예비-행정 피스톤(117)을 전진시킴으로써, 상기 리트랙트 실린더에 연결된 연결 로드(103)만 전진하게 되어, 이는 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 연결 로드에 링크(106)로 연결되어 있는 요동 암(108)의 하강으로 이어져 용접 클램프(115)가 조금 개방되어 있는 액추에이터의 접근 예비-행정 상태가 된다.

이때, 연결 로드(103)의 전진과 동시에 상기 연결 로드와 함께 전진하고 있던 스토퍼부재(133)는 가압 로드(126)의 볼 삽입공(127) 위치에서, 상기 스토퍼부재의 볼 삽입홈(134)에 삽입되어 함께 전진하던 스토퍼 볼(135)은 상기 가압 로드의 볼 삽입공(127)에 삽입됨으로써 상기 스토퍼부재의 고정은 해제되고, 이어서 스토퍼부재(133)의 앞쪽에 밀착되어 있는 가압부재(132)의 반력에 의해 상기 스토퍼부재가 약간 뒤로 밀리면서, 스토퍼 볼(135)이 볼 삽입홈(134)에서 벗어나 가압 로드(126)의 볼 삽입공(127)에 삽입된 상기 스토퍼 볼의 윗부분을 스토퍼부재(133)의 안둘레면으로 누르고 있는 상태가 된다. 따라서, 이와 같은 상태가 되면 이제부터 연결 로드(103)는 가압 로드(126)에 고정되어 상기 가압 로드와 함께 일체로 움직일 수 있게 된다.

계속해서, 용접점에서 용접을 실시할 때에는, 리트랙트 실린더(118) 상의 에어주출구(g)를 통해 에어를 주입하여 제 1 피스톤(116)을 전진시킴과 동시에, 가압 실린더(122)의 에어주입구(a)를 통해 에어를 주입하면, 서로 연결되어 있는 로드(123)(124)의 중공부(128)를 통해 차례로 에어가 주입되면서 상기 가압 실린더의 제 2 내지 제 4 피스톤(119)(120)(121)도 동시에 전진하게 됨으로써, 서로 일체로 된 연결 로드(103)와 가압 로드(126)가 동시에 전진하게 되어, 이는 도 5a에 도시한 바와 같이, 상기 연결 로드에 링크(106)로 연결되어 있는 요동 암(108)의 계속적인 하강으로 이어져 용접 클램프(115)의 상기 요동 암(108)의 상부전극(113) 및 고정 암(112)의 하부전극(114)이 용접점을 사이에 두고 서로 밀착되어 있는 액추에이터의 작업 행정 상태가 된다.

이와 같은 상태는 전류가 흐르는 전극에 의해 용접을 실시하는 단계로써, 용접에 의해 연결 로드(103)가 뒤로 후퇴하려고 하는 반발력이 상기 연결 로드에 발생하게 되지만, 상기 연결 로드는 스토퍼 볼(135)에 의해 가압 로드(126)와 함께 일체로 고정되어 있으므로, 연결 로드(103)와 가압 로드(126)는 상기 반발력에 충분히 대항하여 뒤로 후퇴함이 없이 용접을 실시할 수 있게 된다.

이후, 용접을 완료하게 되면, 상기와는 반대의 순서로 용접 클램프(115)를 작동시킨다.

즉, 에어주출구(g)를 통해 제 1 피스톤(116)의 에어를 배출하고, 제 2 에어배출구(d)와 제 3 에어배출구(c) 및 제 4 에어배출구(e)를 통해 에어를 배출하여, 제 2 내지 제 4 피스톤(119)(120)(121)을 동시에 후퇴시킴으로써, 연결 로드(103)가 가압 로드(126)와 함께 동시에 후퇴하게 되고, 이는 상기 연결 로드에 링크(106)로 연결되어 있는 요동 암(108)의 상승으로 이어져 용접 클램프(115)가 약간 개방되는 이전의 접근 예비-행정의 상태로 되돌아가, 용접대상물의 용접점에 밀착되어 있던 요동 암(108)과 고정 암(112)의 전극(113)(114)을 일단 분리시킨다.

다음에, 에어주출구(g)를 통해 에어를 배출하여 리트랙트 실린더(118)의 예비-행정 피스톤(117)을 후퇴시키면, 가압 로드(126)는 고정된 상태에서 연결 로드(103)만 후퇴하게 되지만, 스토퍼부재(133) 뒤쪽의 공간(S)으로 에어주출구(f)를 통해 에어를 주입하여 가압부재(132)의 반력에 맞서 상기 스토퍼부재를 약간 전진시키도록 함으로써, 상기 가압 로드(126)의 볼 삽입공(127)에 삽입되어 있던 스토퍼 볼(135)이 빠지면서 스토퍼부재(133)의 볼 삽입홈(134)에 삽입되게 하고, 이렇게 되면 상기 스토퍼부재가 연결 로드(103)와 함께 동시에 후퇴하게 되고, 이는 상기 연결 로드에 링크(106)로 연결되어 있는 요동 암(108)의 상승으로 다시 이어져 용접 클램프(115)가 완전히 개방된 최초의 상태로 되돌아가, 용접대상물로부터 액추에이터가 완전히 벗어날 수 있게 된다.

이상과 같은 목적과 구성으로 이루어진 본 발명의 액추에이터에 의하면, 용접을 할 때에만 스토퍼부재 및 스토퍼 볼의 작용에 의해 일체로 되는 가압 로드와 연결 로드로 적절하게 대응할 수 있으므로, 상기 액추에이터로 용접 등의 작업을 할 때 가압 실린더를 다단 스트로크 실린더로 구성함으로써 발생되는 반발력의 문제를 해소하여, 다단 스트로크 실린더의 장점을 충분히 활용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 액추에이터는 용접작업을 할 때, 연결 로드와 가압 로드만 움직이는 구조이기 때문에, 실린더까지 움직이는 종래 액추에이터보다 보다 안전하게 사용할 수 있는 장점이 있고, 따라서 별도의 실린더 안내 가이드가 필요 없다는 장점도 있다.

Claims

리트랙트 실린더 및 가압 실린더에 연결된 요동 암이 고정 암과 클램프를 이루고 상기 고정 암이 클램프 몸체에 고정되어, 상기 리트랙트 실린더 및 가압 실린더의 작동에 따른 요동 암의 상하 변위에 의해 상기 클램프를 작동시키는 액추에이터에 있어서,

상기 리트랙트 실린더 및 가압 실린더를 차례로 내장하여 고정하고 있는 액추에이터 몸체와;

상기 리트랙트 실린더 내의 예비-행정 피스톤과 가압 피스톤 및 가압 실린더 내의 가압 피스톤의 중심부를 관통하면서, 앞쪽의 소정부위 바깥둘레면에 일정간격을 두고 볼 삽입공이 형성되어 있는 가압 로드와;

상기 요동 암을 링크로 연결하기 위한 연결공을 일단부에 형성하고 있고, 상기 가압 로드가 삽입되는 공간부를 중심에 형성하여, 상기 액추에이터 몸체와 가압 로드의 앞쪽 사이를 통해 안쪽으로 삽입되는 연결 로드와;

상기 공간부의 앞쪽에서 안쪽 둘레면을 따라 상기 가압 로드의 바깥쪽에 배치되는 가압부재와;

상기 공간부의 뒤쪽에서 상기 가압 부재에 밀착되어 배치되고, 일정부위의 안쪽 둘레면을 따라 볼 삽입홈이 형성되어 있으며, 뒤쪽으로 에어가 주입될 수 있도록 한 스토퍼부재; 및

상기 가압 로드 및 스토퍼부재 사이에 형성된 공간에 배치되어, 상기 가압 로드의 신장 또는 축소에 따라 상기 볼 삽입공 또는 볼 삽입홈에 삽입되는 다수개의 스토퍼 볼로 이루어진 것을 특징으로 하는 도구를 작동하기 위한 접근 예비-행정과 작업 행정을 실행하는 액추에이터.
제 1 항에 있어서, 상기 가압부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 도구를 작동하기 위한 접근 예비-행정과 작업 행정을 실행하는 액추에이터.
제 1항에 있어서, 상기 가압부재는 에어실린더인 것을 특징으로 하는 도구를 작동하기 위한 접근 예비-행정과 작업 행정을 실행하는 액추에이터.