KR20080072907A

KR20080072907A - 클램프 장치 및 그 장치를 이용한 클램핑 시스템

Info

Publication number: KR20080072907A
Application number: KR1020087013919A
Authority: KR
Inventors: 케이타로 요네자와; 가쿠 요시무라; 요스케 하루나
Original assignee: 가부시키가이샤 코스멕
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2008-08-07
Also published as: WO2007060986A1; JPWO2007060986A1; EP1961516B1; DE602006013349D1; EP1961516A4; JP4896889B2; CN101316678A; CN100563920C; US20090315239A1; ATE462530T1; EP1961516A1

Abstract

기준블록(1)에, 아래쪽으로 좁아지는 테이퍼 내면(23)을 가지는 중심구멍(20)을 설치한다. 상기 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합 가능한 테이퍼 외면(27)을 가지는 강성 슬리브(21)를, 축심방향으로 이동가능하도록 상기 기준블록(1)에 지지한다. 잠금 구동시에는, 상기 강성 슬리브(21)에 삽입한 출력부재(48)를 아래쪽으로 이동시킨다. 그러면, 워크 팔레트(2)의 소켓구멍(3)에 삽입한 클램프구(33)가, 탄성 부재(45)에 대항해서 아래쪽 및 반경 방향의 바깥쪽으로 잠금이동됨과 아울러, 상기 강성 슬리브(21)의 상기 테이퍼 외면(27)이 상기 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합한다.

클램프 장치, 클램프구, 클램프 시스템, 기준블록, 워크 팔레트, 가동블록

Description

클램프 장치 및 그 장치를 이용한 클램핑 시스템{CLAMP DEVICE AND CLAMPING SYSTEM USING SUCH DEVICE}

본 발명은 공작기계의 테이블(table) 등의 기준블록(reference block)에 워크 팔레트(work pallet)나 워크(work) 등의 가동(可動)블록을 고정하기 위한 클램프(clamp) 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 그 클램프 장치를 이용한 클램핑 시스템(clamping system)에 관한 것이다.

이러한 종류의 클램프 장치에는, 종래에는, 아래의 특허문헌1(일본국 특허제 3550010호 공보)에 기재된 것이 있다. 그 종래기술은, 본 건 발명의 양수인이 제안한 것으로 다음과 같이 구성되어 있다.

환상(環狀)의 콜릿(collet)의 내주면(內周面)에 풀로드(pull rod)상부의 테이퍼(taper) 외주면을 위에서부터 결합시키고, 상기 콜릿 및 풀로드를 하우징에 대해서 반경방향으로 이동가능하게 배치해 있다. 그래서, 압압(押壓)스프링에 의해 위쪽으로 밀어 붙여진 상기 콜릿에 대해서 풀로드를 하강시키면, 그 콜릿이 확경(擴徑)되어 워크의 결합구멍에 밀착함과 아울러, 상기 콜릿을 통해서 워크가 하강구동된다.

특허문헌1 : 특허 제 3550010호 공보

상기 종래장치는 워크를 고정하는 기능만을 구비하고 있고, 그 워크를 위치결정하는 기능을 구비하지 않았다. 이 때문에, 상기 워크를 위치 결정한 후에 고정하는 시스템을 구축하는 경우에는, 전용 위치결정장치를 새로이 설치할 필요가 있다. 그 결과, 클램핑 시스템은, 구성이 복잡하게 되고 대형이 된다.

본 발명의 목적은 위치결정기능을 구비한 클램프 장치 및 그 장치를 이용한 클램핑 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1의 발명은, 예를 들면, 도 1에서부터 도 4B, 도 6A와 도 6B, 도 8, 또는 도 9A에서부터 도 9D에 도시한 바와 같이, 소켓(socket)구멍(3)을 가진 가동블록(2)을 기준 블록(1)에 클램프하는 장치를 다음과 같이 구성했다.

상기 기준블록(1)에, 기단(基端)방향으로 좁아지는 테이퍼 내면(23)을 갖는 중심구멍(20)을, 상기 소켓구멍(3)에 대면(對面) 가능하게 설치한다. 상기 중심구멍(20)의 상기 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합 가능한 테이퍼 외면(27)과 전술한 중심구멍(20)보다도 선단(先端) 방향으로 돌출되어 상기 소켓구멍(3)에 삽입 가능한 돌출부(25)와 축심(軸心) 방향으로 뻗은 원통구멍(21a)을 가지는 강성(剛性) 슬리브(sleeve)(21)를, 그 축심방향으로 소정범위 내로 이동 가능하게 상기 기준블록(1)에 유지한다. 상기 강성 슬리브(21)를 진출수단(進出手段)(45)에 의해 선단방향으로 압압(押壓)한다. 상기 강성 슬리브(21)의 상기 원통구멍(21a)에 출력부재(48)를 삽입한다. 그 출력부재(48)를, 상기 소켓구멍(3)에 삽입되도록 상기 돌출부(25)에 설치한 클램프구(具)(33)에 연결가능하게 구성한다. 구동수단(D)이 상기 출력부재(48)를 기단방향으로 이동시키는 것에 의해, 그 출력부재(48)가, 상기 진출수단(45)에 대항해서 상기 클램프구(33)를 기단방향이면서 반경방향의 바깥쪽으로 잠금(lock) 이동시킴과 아울러, 상기 강성 슬리브(21)의 상기 테이퍼 외면(27)을 상기 중심구멍(20)의 상기 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합시킨다.

또한, 상기 발명에 있어서, 강성 슬리브란, 예를 들면 콜릿 등과 같이 직경방향으로 탄성변형되는 슬리브와는 달리, 탄성변형이 매우 작도록 구성된 원통형상 부재를 말한다.

또한, 상기 클램프구로서는 , 예를 들면 콜릿 등과 같은 환상 클램프구가 탄성변형하여 반경방향으로 확장수축하는 경우나, 원주방향으로 간격을 두고 배치한 복수의 클램프구가 반경방향의 바깥쪽과 안쪽으로 확장수축 이동하는 경우 등을 생각할 수 있다.

상기 구동수단으로서는, 유체압 액츄에이터(actuator) 등을 이용한 자동적인 수단과 나사의 추력 등을 이용한 수동적인 수단을 생각할 수 있다.

본 발명은, 예를 들면, 도 3A에서부터 도 4B에 도시한 바와 같이, 다음과 같이 작용한다.

도 3A의 릴리스(release) 상태에서는, 출력부재(48)가 클램프구(33)를 선단(先端)방향(도면에서 윗 방향)으로 상승시켜, 그 클램프구(33)가 축경(縮徑)상태로 전환되어 있다. 또한, 강성 슬리브(21)는 진출수단(45)에 의해 상승위치에 유지된다.

기준블록(1)에 가동블록(2)을 위치결정 할 때에는, 우선, 상기 도면 3A의 릴리스 상태에서 가동블록(2)을 하강시켜 소켓구멍(3)을 상기 클램프구(33)에 바깥쪽에서 끼우고, 그 가동블록(2)을 기준블록(1)으로 받아들인다. 또한, 그 받아들일 때에는, 상기 도 3A에 도시한 바와 같이, 상기 가동블록(2)을 강성 슬리브(21) 등의 별개의 부재를 통해서 기준블록(1)에 받아들일 경우와, 그 가동블록(2)을 기준블록(1)으로 직접 받아들이는 경우를 생각할 수 있다.

도 3B의 잠금 개시상태에 도시한 바와 같이, 출력부재(48)를 하강시키면, 우선, 진출수단(45)에 의해 대략 상승위치에 유지된 강성 슬리브(21)를 통해서 클램프구(33)가 확경(또는 반경방향의 바깥쪽으로 이동)되어 소켓구멍(3)에 접한다.

이어서,도 4A의 잠금 도중(途中)상태에서 도시한 바와 같이, 진출수단(45)에 의해 위로 향해 압압(押壓)된 강성 슬리브(21)에 대해서 상기 클램프구(33)가 더 확경되어, 그 클램프구(33)가 상기 소켓구멍(3)의 내주면에 밀착한다.

계속해서, 도 4B에 도시한 바와 같이, 상기 진출수단(45)에 대항해서 강성 슬리브(21)가 하강하여, 그 강성 슬리브(21)의 테이퍼 외면(27)이 상기 중심구멍(20)의 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합한다. 이것에 의해, 상기 강성 슬리브(21)는, 상기 테이퍼 결합을 통해서, 반경방향(수평방향) 및 축심방향(상하방향)으로 기준블록(1)에 구속된다. 그리고, 가동블록(2)은, 상기 구속상태의 강성 슬리브(21)와 소켓구멍(3)에 밀착한 클램프구(33)를 통해서 기준블록(1)에 수평방향으로 위치결정된다. 이것과 거의 동시에, 상기 강성 슬리브(21)에 대해서 출력부재(48)가 더욱 하강구동되어, 그 출력부재(48)가 클램프구(33)를 통해서 가동블록(2)을 아래로 향해 압압한다. 이것에 의해, 그 가동블록(2)의 피지지면(被支持面)(2a)이 기준블록(1)의 지지면(1a)에 강력하게 압압된다.

따라서, 본 발명은 다음의 장점을 갖는다.

가동블록을 클램프구와 강성 슬리브를 통해서 기준블록에 위치결정한 후에 상기 가동블록을 기준블록에 클램프할 수 있으므로, 위치결정 기능이 있는 클램프장치를 간소하면서 컴팩트(compact)하게 구성할 수 있다.

또한, 잠금 시에는 상기 강성 슬리브의 테이퍼 외면이 상기 중심구멍(20)의 테이퍼 내면에 테이퍼 결합하는 것에 의해, 그 강성 슬리브를 상기 기준블록과 일체화할 수 있다. 이 때문에, 상기 강성 슬리브는, 반경방향(수평방향)의 강성이 크게 된다. 그 결과, 기계 가공시의 가공반력 등의 큰 외력이 가동블록에 작용되는 경우라도, 그 가동블록을 위치결정 상태로 유지할 수 있다.

게다가, 상기 강성 슬리브는, 기준블록과는 별개의 독립부품으로 구성되어 있어서, 마모된 경우라도 저렴하고 용이하게 교환할 수 있다. 또한, 그 강성 슬리브는, 독립부품이므로, 재질의 선택이나 몸체 두께의 선정이나 표면처리 등에 있어서 설계의 자유도가 크게 되므로, 고정도(高精度)이면서 고강성으로 만들 수 있다. 그 결과, 장기간에 걸쳐 유지, 보수가 없이 사용가능한 클램프 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에는, 예를 들면, 도 3A 또는 도 5A 혹은 도 9A에 도시한 바와 같이, 다음의 구성을 추가하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 중심구멍(20)의 바깥쪽에서 상기 강성 슬리브(21)로부터 반경방향의 바깥쪽으로 플랜지(flange)부(28)를 돌출시켜, 그 플랜지부(28)와 상기 기준블록(1)과의 사이에 상기 진출수단(45)을 환상으로 배치한다.

이 경우, 절삭 부스러기(swarf) 등의 이물질이 기준블록 안으로 침입하는 것을 상기 진출수단에 의해 방지할 수 있다. 또한, 그 방지수단이 상기 진출수단을 겸용하므로, 클램프장치는, 부품 수가 적게 되어, 간소하고 컴팩트하게 구성할 수 있다.

본 발명은, 예를 들면, 도 3A 또는 도 9A에 도시한 바와 같이, 상기 환상의 진출수단(45)을, 고무 또는 합성수지 등의 씰링(sealing)용의 탄성부재에 의해 구성하는 것이 바람직하다.

이 경우, 절삭 부스러기등의 이물질이 기준블록 안으로 침입하는 것을 상기 탄성부재에 의해 확실히 방지할 수 있다.

본 발명에는, 예를 들면 도 3A에서부터 도 4B에 도시한 바와 같이, 다음의 구성을 추가하는 것이 바람직하다.

상기 중심구멍(20)의 바깥쪽에서 상기 강성 슬리브(21)로부터 반경방향의 바깥쪽으로 플랜지부(28)를 돌출시킨다. 그 플랜지부(28)에 상기 가동블록(2)을 재치(載置)한 상태에서는, 상기 진출수단(45)이 상기 가동블록(2)을 압압하여, 그 가동블록(2)의 피지지면(2a)과, 상기 기준블록(1)의 지지면(1a)과의 사이에 착좌(着座)간극(E)이 형성되도록 구성한다. 상기 지지면(1a)에, 착좌 확인용 압력유체의 검출구멍(74)을 개구(開口)시킨다.

이 경우, 기준블록으로부터 가동블록이 이간된 상태에서는 착좌간극이 형성되고, 기준블록에 가동블록이 착좌된 상태에서는 상기 착좌간극을 소실시키는 것이 가능하게 되므로, 상기 이격상태와 착좌상태를 확실히 구별해서 검출할 수 있다.

본 발명에는, 예를 들면, 전술한 도 3A에서부터 도 4B에 도시한 바와 같이, 다음의 구성을 추가하는 것이 바람직하다.

상기 기준블록(1)에, 잠금 확인용의 압력유체의 공급구(76)을 설치한다. 그 공급구(76)를, 상기 테이퍼 내면(23)과 상기 테이퍼 외면(27)과의 사이의 잠금간극(F)을 통해서 외부공간으로 연통(連通)시킨다. 상기 테이퍼 외면(27)이 상기 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합한 때에 상기 공급구(76)와 외부공간과의 연통상태를 차단하도록 구성한다.

이 경우, 릴리스 상태에서는 잠금간극이 형성되고, 잠금상태에서는 상기 잠금간극을 소실시키는 것이 가능하므로, 상기 릴리스 상태와 잠금상태를 확실히 구별하여 검출할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 예를 들면, 도 3A, 또는 도 5A와 도 5B에 도시한 바와 같이, 상기 기준블록(1)에 설치한 상기 중심구멍(20)의 상기 테이퍼 내면(23)의 거의 전체원주에, 상기 강성 슬리브(21)의 상기 테이퍼 외면(27)을 테이퍼 결합 가능하게 구성해도 좋다.

또한, 본 발명에서는, 예를 들면, 도 6A와 도 6B, 또는 도 6C 또는 도 6D에 도시한 바와 같이, 다음의 구성을 추가해도 좋다.

상기 기준블록(1)에 설치한 상기 중심구멍(20)의 내주(內周)와, 상기 강성 슬리브(21)의 외주(外周)중 적어도 한쪽에, 반경방향으로 마주보는 한 쌍의 돌출부(80)(80)를 설치한다. 상기 각 돌출부(80)에 상기 테이퍼 내면(23) 또는 상기 테이퍼 외면(27)을 형성한다. 상기 중심구멍(20)의 상기 내주(內周)와 상기 강성 슬리브(21)의 상기 외주(外周)와의 사이에, 상기 돌출부(80)(80)에 의해 구획된 이동허용 공간(81)(81)을 반경방향으로 마주보도록 형성한다.

본 발명에 있어서는, 예를 들면, 도 3A, 또는 도 5A 와 도 5C에 도시한 바와 같이, 상기 클램프구(33)를 직경방향으로 확대 및 축소 가능한 콜릿으로 구성하고, 상기 콜릿식의 클램프구(33)를 상기 강성 슬리브(21)의 상기 돌출부(25)에 선단측으로부터 쇄기형태로 결합시키는 것이 바람직하다.

이 발명은, 전술한 종래구조와는 반대로, 강성 슬리브에 클램프구를 선단측으로부터 쇄기형태로 결합시켰으므로, 그 쇄기 결합부분을 선단측으로부터 용이하게 덮는 것이 가능하게 되었다. 이 때문에, 그 쇄기형태의 결합부분에 부스러기 등의 이물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 클램프 장치를 장기간에 걸쳐서 유지보수가 없이 사용가능하다.

본 발명에 있어서는, 예를 들면 도 9A에서부터 도 9D에 도시한 바와 같이, 상기 강성 슬리브(21)의 상기 돌출부(25)의 원주벽에 원주방향으로 간격을 두어 배치한 복수의 볼(ball)(96)에 의해 상기 클램프구(33)를 구성하고, 상기 출력부재(48)가 상기 각 볼을 반경방향의 바깥쪽의 결합위치(X)로 전환하도록 구성해도 좋다.

또한, 상기 볼(96)은, 적어도 세개 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 다음의 장점을 갖는다.

볼로 이루어지는 클램프구를 강성 슬리브의 원주벽 내에 배치했으므로, 그 강성 슬리브의 외주에 클램프구를 배치한 경우와 비교하면, 가동블록의 소켓구멍에 삽입되는 부분을 소경(小徑)으로 만들 수 있다. 이 때문에 소경의 소켓구멍에 적합하고 간소한 구성의 클램프 장치를 제공할 수 있다.

또한, 볼로 이루어지는 클램프구는, 콜릿식의 클램프구와 비교하면, 반경방향의 바깥쪽으로의 이동량을 크게 할 수 있다. 이 때문에, 가동블록의 소켓구멍과 강성 슬리브의 돌출부의 외주면과의 사이의 끼워맞춤 간극을 크게 할 수 있고, 그 소켓구멍과 강성 슬리브와의 끼워맞춤 조작이 용이하게 된다.

게다가, 볼로 이루어지는 클램프구는, 면압(面壓)이 크기 때문에, 가동블록의 소켓구멍을 탄성변형 혹은 소성변형시켜서 상기 소켓구멍에 강력하게 밀착할 수 있으므로, 큰 클램프 힘을 확보할 수 있다.

상기 클램프 장치를 이용한 클램핑 시스템은, 상기 각 발명의 어느 하나에 기재된 클램프장치를 하나 구비하는 경우와, 특정 발명의 클램프 장치만을 복수로 구비하는 경우와, 상이한 발명의 클램프 장치끼리를 조합한 경우를 생각할 수 있다.

도 1은 본 발명을 이용한 클램핑 시스템의 원리를 도시한 모식도로서, 그 클램핑 시스템의 횡단면도이다.

도 2A는 상기 클램핑 시스템의 제1 클램핑 장치의 제1 실시형태를 나타내고, 도 1 또는 도 2B의 2A-2A선 화살표 방향에서 바라본 것에 해당하는 단면도이다. 도 2B는 상기 클램프 장치의 평면도이다.

도 3A는 상기 클램프 장치의 릴리스 상태를 나타내고, 상기 도 2A의 주요부 확대도이다. 도 3B는 전술한 클램프 장치의 잠금 개시상태를 나타내고, 도 3A와 유사한 도면이다.

도 4A는 상기 클램프 장치의 잠금 도중상태를 나타내고, 상기 도 3A와 유사한 도면이다. 도 4B는 상기 클램프 장치의 잠금 종료상태를 나타내고, 전술한 도 3A와 유사한 도면이다.

도 5A에서부터 도 5C는 상기 제1 클램프 장치의 변형 예를 나타내고 있다.

도 5A는 상기 도 3A와 유사한 도면이다. 도 5B는 상기 도 5A의 5B-5B선의 단면도이다. 도 5C는 전술한 도 5A의 5C-5C선의 단면도이다.

도 6A와 도 6B는 상기 클램핑 시스템의 제2 클램프 장치를 나타내고 있다. 도 6A는 도 6B의 6A-6A선의 단면도로서, 상기 도 5A와 유사한 도면이다. 도 6B는 상기 도 6A의 6B-6B선의 단면도이다. 도 6C는 상기 제2 클램프 장치의 제1 변형 예를 나타내고, 상기 도 6B와 유사한 도면이다. 도 6D는 전술한 제2 클램프 장치의 제2 변형 예를 나타내고, 전술한 도 6B와 유사한 도면이다.

도 7A와 도 7B는 상기 클램핑 시스템의 제3 클램프 장치를 나타내고 있다.

도 7A는 상기 도 5A와 유사한 부분도이다. 도 7B는 도 7A의 7B-7B선의 단면도이다.

도 8은 상기 제1 클램프 장치의 제2 실시형태를 나타내고, 상기 도 2A와 유사한 도면이다.

도 9A에서부터 도 9D는 상기 제1 클램프 장치의 제3 실시형태를 나타내고 있다. 도 9A는 그 클램프 장치의 릴리스 상태를 나타내고, 도 9B의 9A-9A선 화살표 방향에서 바라본 것에 상당하는 단면도이다. 도 9B는 도 9A의 평면에서 바라볼 때의 단면도이다. 도 9C는 상기 클램프 장치의 잠금상태를 나타내고, 도 9A와 유사한 도면이다. 도 9D는 도 9C의 평면에서 바라볼 때의 단면도이다.

부호의 설명

1: 기준블록, 1a: 지지면, 2: 가동블록(워크 팔레트), 2a: 피지지면, 3:소켓구멍, 20: 중심구멍, 21: 강성 슬리브, 21a: 원통구멍, 23: 테이퍼 내면, 25: 돌출부, 27: 테이퍼 외면, 28: 플랜지부, 33: 클램프구, 45: 진출수단(탄성부재), 48: 출력부재, 74: 압력유체의 검출구멍, 76: 압력유체의 공급구, 80: 돌출부, 81: 이동허용 공간, 96: 볼(클램프구), D: 구동수단, E: 착좌간극, F: 잠금간극, X: 결합위치.

도 1에서부터 도 7B는, 본 발명의 일 실시형태를 나타내고, 본 발명의 클램프 장치를 워크 팔레트의 클램핑 시스템에 적용한 것을 예시하고 있다.

도 1은 클램핑 시스템의 횡단면도이다. 도 2A는 상기 클램핑 시스템의 제1 클램핑 장치의 입면(立面)에서 본 단면도로서, 도 1 또는 도 2B의 2A-2A선 화살표 방향에서 바라본 것에 상당하는 도면이다. 도 2B는 상기 클램프 장치의 평면도이다. 도 3A에서부터 도 4B는 작동 설명도이다. 도 5A에서부터 도 5C는 상기 제1 클램프 장치의 변형 예를 나타내고 있다. 도 6A와 도 6B는 상기 클램핑 시스템의 제2 클램프 장치를 나타내고 있다. 도 6C와 도 6D는, 각각, 상기 제2 클램프 장치의 변형 예를 나타내고 있다. 도 7A와 도 7B는 상기 클램프 시스템의 제3 클램프 장치를 나타내고 있다.

이 실시형태에서는, 도 1과 도 2A에 도시한 바와 같이, 공작기계의 테이블(T)에 기준블록(1)을 재치하고, 그 기준블록(1)의 지지면(1a)에, 가동블록으로서의 워크 팔레트(2)의 피지지면(2a)을 받아들이도록 구성되어 있다. 그 피지지면(2a)에는, 원형의 곧은 구멍으로 이루어지는 소켓구멍(3)이 복수 개구된다. 여기에서는, 네개의 소켓구멍(3)을 도시하고 있다.

상기 기준블록(1)은, 상기 테이블(T)에 고정한 베이스 플레이트(base plate)(4)를 구비한다. 그 베이스 플레이트(4)에서는, 상기 소켓구멍(3)에 대응시켜, 위치 결정기능과 잠금 기능을 구비한 제1 클램프 장치(11) 및 제2 클램프 장치(12)와, 잠금 기능만을 갖춘 두개의 제3 클램프 장치(13)(13)가 설치되어 있다. 제1 클램프 장치(11)와 제2 클램프 장치(12)가 대각선상에 배치됨과 아울러, 두개의 제3 클램프 장치(13)(13)도 대각선상에 배치되어 있다.

상기 각 클램프 장치(11)·(12)·(13)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 후술하는 환상 클램프구(33)를 쇄기작용에 의해 방사상(放射狀)으로 확경하고, 그 환상 클램프(33)의 원주벽의 거의 전체원주를 소켓구멍(3)에 밀착시킨 상태에서 아래쪽으로 구동해서, 기준블록(1)에 워크 팔레트(2)를 고정한다.

제1 클램프 장치(11)는, 상기 클램프구(33)의 밀착과 거의 동시에 기준블록(1)에 대해서 후술의 강성 슬리브(21)(도 3A 참조)를 수평방향과 수직방향으로 위치결정한다. 또한, 제2 클램프 장치(12)는, 강성 슬리브(21)(도 6A 참조)를 기준축심(A)(B)끼리 연결하는 직선(L)에 거의 직교하는 수평방향으로 위치결정함과 아울러 수직방향으로도 위치결정하여, 상기 워크 팔레트(2)가 상기 축심(A)의 둘레에서 선회하는 것을 저지한다. 또한, 제3 클램프 장치(13)는, 기준블록(1)에 대해서 강성 슬리브(21)를 수평방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어(도 7A 및 도 7B 참조), 이 때문에, 수직 위치결정기능만을 구비하고, 수평 위치결정기능을 구비하지 않는다.

상기 제1 클램프 장치(11)와 제2 클램프 장치(12)는, 후술하는 상이점을 빼고는 동일구조이고, 기본적으로는 아래의 구조가 공통된다.

도 1에서부터 도 2B에 도시한 바와 같이, 상기 베이스 플레이트(4)의 장착구멍(4a)에 하우징(15)의 하부가 끼워 넣어져, 그 하우징(15)의 플랜지(16)가 4개의 체결볼트(17)에 의해 상기 장착구멍(4a)의 원주벽에 고정된다.

상기 하우징(15)의 상반부에는, 상하방향으로 뻗은 중심구멍(20)이, 기준축심(A)(도 1과 도 2A를 참조)과 동심(同心)형상으로 형성된다. 그 중심구멍(20)은, 상기 소켓구멍(3)에 대면 가능하게 배치되어 있다. 상기 중심구멍(20)으로 강성 슬리브(21)가 상하방향(축심방향)으로 이동가능하게 삽입되어 있다.

상기 중심구멍(20)과 강선 슬리브(21)는, 도 3A의 확대도에 도시한 바와 같이, 다음과 같이 구성되어 있다.

상기 중심구멍(20)의 내주의 상부와 하부에, 각각 테이퍼 내면(23)·(23)이 형성된다. 각 테이퍼 내면(23)은 아랫쪽(기단(基端)방향)으로 향함에 따라 축경되 어 있다.

상기 강성 슬리브(21)는, 상기 중심구멍(20)에 삽입되는 기부(基部)(24)와, 상기 소켓구멍(3)에 삽입가능한 돌출부(25)를 구비한다. 그 돌출부(25)는, 상기 중심구멍(20)의 상단보다도 위쪽(선단방향)으로 돌출되어 있다.

상기 기부(24)의 외주면에는, 상기 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합 가능한 테이퍼 외면(27)이 설치된다. 상기 테이퍼 내면(23) 및 상기 테이퍼 외면(27)의 테이퍼 각도는, 약 5도에서 약 23도의 범위 내인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 약 10도에서 약 16도의 범위 내이다.

또한, 상기 중심구멍(20)의 윗 쪽에서 상기 돌출부(25)의 하부로부터 플랜지부(28)가 반경방향의 바깥쪽으로 돌출된다. 더욱이, 그 돌출부(25)의 상부에는, 윗 쪽으로 향함에 따라서 축경되는 테이퍼 외주면(30)이 형성된다.

강성 슬리브(21)의 상기 테이퍼 외주면(30)에 환상의 클램프구(33)의 테이퍼 내주면(34)이 위쪽에서부터 쇄기형태로 결합 된다. 그 클램프구(33)의 곧은 외주면(35)이 상기 워크 팔레트(2)의 소켓구멍(3)에 삽입가능하게 되어 있다. 상기 클램프구(33)는 콜릿형으로 형성되어 있다. 즉, 클램프구(33)의 원주벽에 상하방향으로 뻗는 하나의 슬릿(slit)(36)을 형성하고 있어, 이것에 의해, 그 클램프구(33)가 직경방향으로 확대 및 축소 가능하게 구성됨과 아울러 자기의 탄성 복원력에 의해 축경된다.

상기 중심구멍(20)의 원주벽의 상부와 상기 플랜지부(28)와의 사이에 탄성부재(진출수단)(45)가 배치된다. 그 탄성부재(45)는, 고무 혹은 합성수지 등의 씰링 부재로 구성되어 있어, 강성 슬리브(21)를 위쪽(선단방향)으로 압압하고 있다. 상기 강성 슬리브(21)가 소정의 양 이상으로 상승하는 것은, 그 강성 슬리브(21)의 하부에 장착한 스톱퍼(stopper)(47)에 의해 저지되고 있다.

상기 하우징(15)내에 출력부재(48)가 상하이동이 가능하도록 삽입된다. 그 출력부재(48)는, 하우징(15)의 하부의 실린더(cylinder)구멍(49)으로 밀봉상태로 삽입한 피스톤(50)과, 그 피스톤(50)에서 위를 향해 돌출됨과 아울러 로드(rod)구멍(51)에 밀봉상태로 삽입된 피스톤 로드(52)와, 그 피스톤 로드(52)에 나사 고정한 연결로드(53)를 구비하고 있다. 상기 강성 슬리브(21)의 원통구멍(21a)에 상기 연결로드(53)가 삽입된다. 그 연결로드(53)의 위쪽 플랜지(56)와 상기 연결로드(53)의 두부(頭部)(54)와의 사이에, 상기 클램프구(33)의 위쪽 플랜지(57)가 반경방향으로 접동(摺動) 가능하게 끼워맞춤되어 있다.

도 2A에 도시한 바와 같이, 상기 하우징(15)안에는, 구동수단(D)을 구성하는 잠금수단(61) 및 릴리스수단(62)이 설치된다. 그 잠금수단(61)은, 상기 피스톤(50)과, 그 피스톤(50)의 윗쪽에 형성한 잠금실(室)(63)로 구성된다. 그 잠금실(63)이 잠금용의 압유(壓油) 급배구(給排口)(64)로 연통(連通)된다. 또한, 상기 릴리스 수단(62)은, 상기 피스톤(50)과, 그 피스톤(50)의 아랫쪽에 형성한 릴리스 실(66)에 의해 구성된다. 그 릴리스 실(66)에 릴리스용의 압유 급배구(67)가 연통된다.

또한, 잠금용 급배로(路)(69)의 수직 통로에는 스로틀 핀(throttle pin)(70)이 끼워맞춤되어, 그 끼워맞춤 간극에 의해 스로틀 통로를 구성하고 있다.

상기 하우징(15)의 상면에는 원주방향으로 간격을 두고 복수의 보 스(boss)(72)가 윗 방향으로 돌출되어, 그 보스(72)의 상면이 기준블록(1)의 지지면(1a)을 구성하고 있다.

또한, 제1 클램프 장치(11)에는 착좌(着座) 확인수단이 설치된다. 즉, 상기 지지면(1a)에 검출구멍(74)을 개구하여, 그 검출구멍(74)에 검출용 압축공기를 공급한다. 그리하여, 상기 워크 팔레트(2)의 피지지면(2a)이 상기 지지면(1a)에 접하여서 착좌간극(E)이 소실하면, 상기 검출구멍(74)안의 압력이 상승한다. 그 압력상승을 압력 스위치 등으로 검출하는 것에 의해, 워크 팔레트(2)가 하우징(15)에 착좌한 것을 확인할 수 있다.

또한,도 2A와 도 3A에 도시한 바와 같이, 잠금 확인수단이 설치된다. 즉, 잠금 확인용의 공기 공급구(76)가, 하우징(15)내의 수평 통로(77)와, 아래쪽의 테이퍼 내면(23)과 테이퍼 외면(27)과의 사이의 잠금간극(F)과, 상기 스톱퍼(47)에 설치한 연통구(도시하지 않음)와, 상기 강성 슬리브(21)의 원통구멍(21a)과 연결로드(53)의 외주면과의 사이의 간극과, 클램프구(33)의 슬릿(36)을 순서대로 통하여서, 외부공간으로 연통된다. 그리하여, 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 외면(27)이 접촉하여 상기 연통을 차단하면, 공기 공급구(76)의 압력이 상승한다. 그 압력상승을 압력스위치 등으로 검출하는 것으로서, 클램프구(33) 및 강성 슬리브(21)가 하강하여 잠금상태인 것을 확인하는 것이다.

또한, 상기 스톱퍼(47)에 상기 연통구(도시하지 않음)를 설치한다고 했지만, 이것에 대신해서, 위쪽의 테이퍼 내면(23)과 테이퍼 외면(27)과의 사이의 잠금간극(F)을 연통로(도시하지 않음)를 통해서 강성 슬리브(21)의 원통구멍(21a)으로 연 통시켜도 좋다.

상기 각 클램프 장치(11)(12)(13)의 환상 크램프구(33)의 원주벽의 거의 전체원주가, 강성 슬리브(21)의 테이퍼 외주면(30)에 의해 반경방향의 바깥쪽으로 확경되도록 되어 있다(도 1을 참조).

또한, 제1 클램프 장치(11)의 위치결정기구(11a)는, 도 2A 및 도 3A(및 후술의 도 5B를 참조)에 도시한 바와 같이, 상기 중심구멍(20)의 상기 테이퍼 내면(23)의 거의 전체원주에, 상기 강성 슬리브(21)의 상기 테이퍼 외면(27)을 테이퍼 결합 가능하게 구성하고 있다.

도 5A에서부터 도 5C는 상기 제1 클램프 장치(11)의 변형 예를 나타내고 있다. 도 5A는 상기 도 3A와 유사한 도면이다. 도 5B는 상기 도 5A의 5B-5B선의 단면도이다. 도 5C는 전술한 도 5A의 5C-5C선의 단면도이다.

이 경우, 상기 연결로드(53)의 두부(54)와 피스톤 로드(52)와의 사이에 파이프(55)가 끼워져 있고, 그 파이프(55)안에 연결로드(53)가 삽입되어 있다. 또한, 상기 진출수단(45)은, 상하방향으로 적층시킨 복수개의 디스크 스프링(disc spring)에 의해 구성하고 있다. 더욱이, 상기 콜릿식의 클램프(33)의 상반부의 외주를 커버(cover)통(58)에 의해 덮고 있다. 이 커버통(58)은, 부스러기 등의 이물질이 상기 슬릿(36)을 통해서 강성 슬리브(21)의 내부로 침입하는 것을 방지하고 있다.

도 6A 및 도 6B에 도시한 바와 같이, 상기 제2 클램프 장치(12)의 위치결정기구(12a)는, 상기 제1 클램프 장치(11)의 위치결정기구(11a)와는 다음의 구조가 다르다. 도 6A는 도 6B의 6A-6A선의 단면도이고, 상기 도 5A와 유사한 도면이다. 도 6B는 상기 도 6A의 6B-6B선의 단면도이다.

상기 강성 슬리브(21)의 외주에, 반경방향으로 마주보는 한 쌍의 돌출부(80)·(80)가 설치되어, 각 돌출부(80)에 상기 테이퍼 외면(27)이 형성된다. 그리고, 상기 중심구멍(20)의 상기 내주와 상기 강성 슬리브(21)의 상기 외주와의 사이에, 상기 돌출부(80)·(80)에 의해 구획된 이동허용공간(81)·(81)이 반경방향으로 마주 보도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 강성 슬리브(21)는, 상기 돌출부(80)·(80)의 대면방향으로 끼워맞춤 간극을 없애도록 기능을 하고, 한편, 그 대면방향에 대해서 직교하는 반경방향으로 강성 슬리브(21)가 이동하는 것이 허용된다. 또한, 도 6A와 도 6B 중의 참조숫자(82)는 회전 멈춤핀이다.

도 6C는 상기 위치결정기구(12a)의 제1변형 예를 나타내고 있다. 이 경우, 상기 중심구멍(20)의 내주에, 반경방향으로 마주보는 한 쌍의 돌출부(80)·(80)가 설치되고, 각 돌출부(80)에 상기 테이퍼 내면(23)이 형성된다. 또, 상기 한 쌍의 이동허용공간(81)·(81)도 도 6B처럼 형성되어 있다.

도 6D의 제2 변형 예는, 상기 도 6C의 제1 변형 예를 다음과 같이 변경한 것이다. 즉, 상기 테이퍼 내면(23)과 상기 테이퍼 외면(27)이, 원주면 대신에 평면으로 구성되어 있다.

상기 제3 클램프장치(13)는, 도 7A와 도 7B에 도시한 바와 같이, 상기 제1 클램프장치(11)와는 다음의 구조가 다르다.

상기 중심구멍(20)의 내주면과 강성 슬리브(21)의 외주면의 양 원주면이 상 하방향으로 곧게 형성되어, 이러한 양 원주면의 사이에, 그 강성 슬리브(21)가 반경방향으로 이동하는 것을 허용하는 환상간극(G)이 마련된다. 이것에 의해, 상기 소켓구멍(3) 축심과 중심구멍(20) 축심과의 중심 어긋남을 흡수할 수 있다.

또한, 환상 고무제인 진출수단(45)의 외주에는 먼지씰링(dust seal)(46)을 장착하고 있다.

상기 각 클램프 장치(11)·(12)·(13)는, 거의 동일하게, 다음과 같이 작동한다.

상기 도 2A와 도 3A의 릴리스 상태에서는, 잠금실(63)의 압유를 배출하는 것과 아울러 릴리스실(66)에 압유를 공급하고 있다. 이것에 의해, 피스톤(50)이 연결로드(53)를 통해서 환상 클램프구(33)를 상승시켜, 그 클램프구(33)가 축경상태로 바뀌어져 있다. 강성 슬리브(21)는, 진출수단으로서의 탄성부재(45)에 의해 진출 스트로크(stroke)만큼 상승하여, 상기 클램프구(33)에 가볍게 테이퍼 결합하든지 아니면, 상기 클램프구(33)에 약간의 간극을 두고 대면해 있다.

기준블록(1)에 워크 팔레트(2)를 위치결정할 때에는, 우선, 도 1과 도 2A(및 도 3A)에 도시한 바와 같이, 상기 릴리스 상태에서 워크 팔레트(2)를 하강시켜서 소켓구멍(3)을 상기 클램프구(33)에 바깥쪽에서 끼우고, 그 워크 팔레트(2)를 강성 슬리브(21)의 플랜지부(28)에 의해 받아들인다. 이 상태에서는, 지지면(1a)과 피지지면(2a)과의 사이에는 상기 착좌간극(E)이 형성되어 있다. 또한, 도 3A에 도시한 바와 같이, 테이퍼 내면(23)과 테이퍼 외면(27)과의 사이에는 상기 잠금간극(F)이 형성되고, 피스톤 로드(52)의 상단면과 강성 슬리브(21)의 하단면과의 사이에는 미 소(微小)한 접촉간극(N1)이 형성되어 있다.

또한, 상기와 같이 잠금간극(F)을 마련하였으므로, 워크 팔레트(2)의 소켓구멍(3)을 상기 클램프구(33)에 끼워맞출 때에, 그 소켓구멍(3) 축심과 강성 슬리브(21) 축심과의 중심 어긋남을 허용할 수 있다.

계속해서, 상기 릴리스 실(66)의 압유를 배출하는 것과 아울러 상기 잠금실(63)로 압유를 공급한다. 그러면, 피스톤(50)이 연결로드(53)를 통해서 클램프구(33)를 하강시켜, 그 클램프구(33)의 상기 테이퍼 내주면(34)이 강성 슬리브(21)의 테이퍼 외주면(30)에 쇄기 결합해 간다.

이것에 의해, 도 3B에 도시한 바와 같이, 상기 탄성부재(45)의 밀어붙이는 힘에 의해 거의 상승위치로 유지된 강성 슬리브(21)에 대해서 클램프구(33)가 확경해서 상기 소켓구멍(3)에 접촉한다. 이 도 3B의 잠금개시 상태에서는 피스톤 로드(52)의 상단면과 강성 슬리브(21)의 하단면과의 사이에는, 도 3A의 상기 접촉간극(N1)보다도 큰 접촉간극(N2)이 형성되어 있다.

이어서, 도 4A에 도시한 바와 같이, 그 클램프구(33)가, 강성 슬리브(21)를 통해서 탄성부재(45)를 아래쪽으로 압축하면서 확경하여 상기 소켓구멍(3)에 밀착한다. 이것과 거의 동시에, 상기 워크 팔레트(2)의 피지지면(2a)이 상기 기준블록(1)의 상기 지지면(1a)에 접촉한다. 그리고, 이 도 4A의 잠금 도중상태에서는, 상기 스톱퍼(47)의 윗 방향으로, 상기 도 3B의 착좌간극(E)에 상당하는 하강 스트잠금(M1)가 형성되어, 피스톤 로드(52)의 상단면과 강성 슬리브(21)의 하단면의 사이에는, 상기 도 3B의 접촉간극(N2)보다 조금더 큰 접촉간극(N3)이 형성되어 있다.

계속해서, 도 4B에 도시한 바와 같이, 상기 소켓구멍(3)의 내주면에 대해 상기 클램프구(33)가 아래쪽으로 슬라이딩하면서 이동해서, 그 클램프구(33)가 상기 탄성부재(45)를 압축하면서 강성 슬리브(21)를 더욱 하강시킨다. 그리고, 그 강성 슬리브(21)가 상기 진출 스트로크에 상당하는 하강 스트로크(M2)만큼 하강했을 때에, 상기 강성 슬리브(21)의 테이퍼 면(27)이 중심구멍(20)의 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합한다.

이것에 의해, 상기 강성 슬리브(21)는, 상기 테이퍼 결합을 통해서, 반경방향(수평방향) 및 축심방향(상하방향)으로 기준블록(1)에 구속된다. 그리고, 워크 팔레트(2)는, 상기 구속상태의 강성 슬리브(21)와 소켓구멍(3)에 밀착한 클림프구(33)을 통해서 상기 하우징(15)에 수평방향으로 위치결정된다.

이것과 거의 동시에, 상기 강성 슬리브(21)에 대해 출력부재(48)가 더 하강구동되는 것에 의해, 상기 하우징(15)에 받아들여진 강성 슬리브(21)의 테이퍼 외주면(30)에 클램프구(33)의 테이퍼 내주면(34)이 강력하게 쇄기결합하여 확경하여, 그 클램프구(33)의 곧은 외주면(35)이 상기 소켓구멍(3)에 강력하게 밀착한다. 그리고, 연결로드(53)가 상기 강력하게 밀착한 클램프구(33)를 통해서 상기 워크 팔레트(2)의 피지지면(2a)을 상기 기준블록(1)의 지지면(1a)에 강력히 압압한다.

상기 도 4B의 잠금 종료상태에서는, 상기 강성 슬리브(21)의 테이퍼 외면(27)이 중심구멍(20)의 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합하는 것에 의해, 잠금 확인용 공기 공급구(76)의 압력이 상승하고, 그 압력상승을 검출하는 것에 의해, 잠금상태인 것을 확인할 수 있다. 또한, 피지지면(2a)이 지지면(1a)에 접촉하는 것에 의해, 검출구멍(74)의 압력이 상승하고, 그 압력상승을 검출하는 것에 의해, 워크 팔레트(2)가 착좌해 있는 것을 확인할 수 있다.

또한, 상기 도 3A의 릴리스 상태 및 도 3B의 잠금 개시시에 있어서, 상기 지지면(1a)과 상기 피지지면(2a)이 거의 완전하게 접촉하도록 해도 좋다. 이 경우, 그 잠금 이동시에 클램프구(33)가 다음과 같이 작동한다.

클램프구(33)는, 상기 소켓구멍(3)에 밀착한 후, 그 소켓구멍(3)에 대해서 슬라이딩하면서 하강해 간다. 그리고, 전술한 바와 같이, 강성 슬리브(21)의 테이퍼 외면(27)이 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합한 때에, 클램프구(33)가 소켓구멍(3)에 강력히 밀착하여, 그 클램프구(33)가 상기 워크 팔레트(2)를 상기 기준블록(1)으로 강력히 압압한다.

상기 제1 클램프장치(11)와 제2 클램프장치(12)의 작동과 동시에, 잠금기능만을 갖춘 상기 두개의 제3 클램프장치(13)·(13)가 상기 클램프구(33)를 통해서 상기 워크 팔레트(2)를 상기 기준블록(1)에 강력하게 고정하는 것이다.

상기 잠금상태에서 상기 릴리스 상태로 전환할 때에는, 전술한 바와 같이 상기 잠금실(63)의 압유를 배출함과 아울러 상기 릴리스 실(66)로 압유를 공급하면 좋다. 이것에 의해, 피스톤(50)이 연결로드(53)를 통해서 클램프구(33)를 상승시켜서, 그 클램프구(33)가 자체 탄성복원력에 의해 축경하므로, 상기 잠금상태가 해제된다.

또한, 상기 릴리스 구동시에는, 도 3A에 도시한 상기 접촉간극(N1)을 없애고, 피스톤 로드(52)가 강성 슬리브(21)를 강제적으로 밀어올리도록 해도 좋다.

도 8과 도 9A에서부터 도 9D는, 각각, 본 발명에 관계되는 제1 클램프장치(11)의 제2 실시형태와 제3 실시형태를 나타내고 있다. 이러한 별개의 실시형태에 있어서는, 상기 제1 실시형태의 구성부재와 유사한 부재에는 원칙으로는 동일한 부호를 붙이고, 상술한 제1 실시형태와는 다른 구성에 대해서 설명한다.

도 8의 제2 실시형태는, 상기 도 2A와 유사한 도면이다. 이 경우, 상기 구동수단(D)을 인력식(人力式)으로 구성하고 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 연결로드(53)의 하부가, 상기 베이스 플레이트(4)의 나사구멍(88)에 나사결합된다. 그리하여, 잠금 구동시에는, 연결 로드(53)의 두부(頭部)(54)의 입력구멍(89)에 육각렌치(90)를 삽입해서 연결로드(53)를 평면에서 바라볼 때 시계 방향으로 회전시킨다. 그러면 그 두부(54)가 상기 클램프구(33)를 확경시키면서 하강시킨다.

또한, 탄성부재(진출수단)(45)는, 단면으로 볼 때 옆으로 누운 U자 형상으로 형성되어 있다.

또한, 상기 베이스 플레이트(4)와 하우징(15)은, 예시한 바와 같이 별체(別體)로 구성하는 것 대신에, 일체로 형성하는 것도 가능하다.

상기 각 실시형태의 클램프구(33)는, 각 원주벽에 하나의 슬릿(36)을 설치한 것 대신에, 각 원주벽의 상면과 하면에 교호(交互)로 개구하는 복수의 관통홈을 원주방향으로 복수 설치한 것으로 좋다. 또한, 상기 클램프구(33)를, 원주방향으로 나열한 복수의 분할체에 의해 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 클램프구(33)의 외면은, 상하방향으로 곧게 형성하는 대신에, 톱 날 형상 또는 요철 형상으로 형성해도 좋다. 또한, 상기 클램프구(33)는, 상술한 구조에 한정되는 것이 아니고, 공지의 각종 구조를 채용할 수 있는 것은 물론이다.

도 9A에서부터 도 9D는 제1 클램프장치(11)의 제3 실시형태를 나타내고 있다. 도 9A는 그 클램프 장치(11)의 릴리스 상태를 나타내고, 도 9B의 9A-9A선 화살표 방향에서 바라본 것에 상당하는 단면도이다. 도 9B는 도 9A의 평면에서 본 단면도이다. 도 9C는 상기 클램프 장치의 잠금상태를 나타내고, 도 9A에 유사한 도면이다. 도 9D는 도 9C의 평면에서 본 단면도이다.

상기 강성 슬리브(21)는, 천정벽(21b)을 갖추고 있다. 또한, 그 강성 슬리브(21)의 상기 돌출부(25)의 원주벽(25a)에, 반경방향으로 뻗는 3개의 관통구멍(95)이 원주방향으로 간격을 두고 형성된다. 각 관통구멍(95)에 볼(96)이 반경방향으로 이동가능하게 삽입된다. 그 관통구멍(95)의 바깥 단부를 축경하는 것에 의해, 상기 볼(96)이 바깥쪽으로 빠져나오는 것을 방지한다. 상기 복수의 볼(96)이 상기 클램프구(33)를 구성하고 있다.

상기 출력부재(48)의 상기 연결로드(53)의 상부(선단부)에는, 상기 각 볼(96)에 대응시켜서, 상하방향으로 뻗는 홈(97)이 형성된다. 그 홈(97)은 출력면(98)과 퇴피(退避)면(99)을 갖추고 있다.

도 9A와 도 9B의 릴리스 상태에서는, 상기 강성 슬리브(21)는, 상기 탄성부재(45)의 밀어붙이는 힘에 의해 상승위치에 유지되고 있다. 또한, 그 강성 슬리브(21)에 대해서 상기 출력부재(48)가 상승하고, 상기 퇴피면(99)이 상기 볼(96)에 대면하고 있다. 이 때문에, 각 볼(96)이 반경방향의 안쪽의 결합해제위치(Y)로 전 환가능하게 되어 있다(여기에서는, 볼(96)이 이미 결합해제위치(Y)로 전환한 상태를 나타내고 있다).

기준블록(1)에 워크 팔레트(2)를 위치결정할 때에는, 우선, 도 9A에 도시한 바와 같이, 상기 릴리스 상태에서 워크 팔레트(2)를 하강시켜서 소켓구멍(3)을 상기 복수의 볼(96)에 바깥쪽에서 끼워넣어, 그 워크 팔레트(2)를 강성 슬리브(21)의 플랜지부(28)에 받아들인다.

이 상태에서는, 지지면(1a)과 피지지면(2a)과의 사이에서는 상기 착좌간극(E)이 형성되고, 테이퍼 내면(23)과 테이퍼 외면(27)과의 사이에는 상기 잠금간극(F)이 형성되어 있다.

잠금 구동시에는, 상기 출력부재(48)를 하강시킨다. 그러면, 상기 연결 로드(53)의 출력면(98)이 상기 볼(96)을 바깥쪽으로 밀어내어 간다. 이것에 의해, 상기 강성 슬리브(21)의 관통구멍(95)안을 상기 볼(96)이 반경 방향의 바깥쪽으로 이동하여, 각 볼(96)이 상기 소켓구멍(3)에 접촉한다.

이어서, 도 9C 및 도 9D에 도시한 바와 같이, 반경방향의 바깥쪽의 결합위치(X)로 전환된 볼(96)이, 강성 슬리브(21)를 통해서 탄성부재(45)를 아래쪽으로 압축하면서, 상기 소켓구멍(3)에 밀착하고, 이것과 거의 동시에, 상기 워크 팔레트(2)의 피지지면(2a)이 상기 기준블록(1)의 상기 지지면(1a)에 접촉한다.

계속해서, 상기 소켓구멍(3)의 내주면에 대해서 상기 복수의 볼(96)이 아래쪽으로 슬라이딩하면서(또는, 상기 볼(96)이 상기 소켓구멍(3)의 내주면을 탄성변형 또는 소성변형시키면서) 이동함과 아울러, 상기 복수의 볼(96)이 상기 탄성부 재(45)에 대항해서 상기 강성 슬리브(21)를 더욱 하강시켜 가서, 그 강성 슬리브(21)의 테이퍼 외면(27)이 중심구멍(20)의 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합한다.

이것에 의해, 상기 강성 슬리브(21)는, 상기 테이퍼 결합을 통해서, 반경방향(수평방향) 및 축심방향(상하방향)으로 기준블록(1)에 구속된다. 그리고, 워크 팔레트(2)는, 상기 구속상태의 강성 슬리브(21)와 소켓구멍(3)에 밀착한 복수의 볼(96)을 통해서 상기 하우징(15)에 수평방향으로 위치결정된다.

이것과 거의 동시에, 상기 강성 슬리브(21)에 대해서 출력부재(48)가 더욱 하강구동되는 것에 의해, 상기 복수의 볼(96)이 상기 소켓구멍(3)에 강력히 밀착한다. 그리고, 연결로드(53)가 상기의 강력히 밀착한 볼(96)을 통해서 상기 워크 팔레트(2)의 피지지면(2a)을 상기 기준블록(1)의 지지면(1a)에 강력히 압압한다.

또한, 상기 관통구멍(95) 및 볼(96)의 각 설치 수는, 세개를 설치하는 대신에, 두개 또는, 네개 이상 설치해도 좋다.

상기 각 실시형태와 변형 예는 다음과 같이 변경가능하다.

상기 중심구멍(20)의 테이퍼 내면(23)은, 상하방향으로 두개 혹은 한개를 설치하는 대신에, 세개 이상 설치해도 좋다.

그 중심구멍(20)의 테이퍼 내면(23)이나, 강성 슬리브(21)의 테이퍼 외면(27)은, 단면으로 볼 때, 원형의 테이퍼 면이 바람직하지만, 이 대신에, 타원형의 테이퍼 면이라도 좋고, 또는, 원주방향으로 소정의 간격을 두고 배치한 복수의 경사형의 쇄기 면이어도 좋다. 이 경우, 상기 테이퍼 내면(23)이나 테이퍼 외면(27)에는, 원주방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 경사홈을 배치하여, 그 경사 홈의 저벽(底壁)에 의해 상기 쇄기 면을 구성해도 좋다.

상기 진출수단(45)은, 상기 강성 슬리브(21)를 위쪽(선단방향)으로 압압하는 것이면 좋다. 따라서, 그 진출수단(45)은, 그 강성 슬리브(21)의 상기 플랜지부(28)와 상기 하우징(15)과의 사이에 장착하는 대신에, 강성 슬리브(21)의 하부와 상기 하우징(15)과의 사이에 장착해도 좋다. 또한, 상기 진출수단(45)은, 예시한 고무 등의 탄성부재나 디스크 스프링 등의 스프링을 대신해서, 또는, 이것에 더해서, 압축공기나 압유 등의 압력 유체와 피스톤의 조합을 이용해도 좋다.

상기 각 클램프 장치 (11)·(12)·(13)에 클리닝 수단을 설치해서, 상기 지지면(1a)과 피지지면(2a)과의 접촉부나, 상기 소켓구멍(3)과 클램프구(33)와의 끼워맞춤부나, 상기 볼(96)과 관통구멍(95)과의 끼워맞춤부나, 상기 테이퍼 내면(23)이나 테이퍼 외면(27)과의 각 끼워맞춤면 등을 압축공기 등의 압력 유체에 의해 클리닝하는 것이 바람직하다.

클램핑 시스템에 있어서는, 잠금 기능만을 갖춘 상기 제3 클램프 장치(13)는, 예시한 두가지 대신에, 하나만 설치해도 좋고, 또는 세개이상 설치해도 좋다. 그 제3 클램프 장치(13)는, 예시의 구조에 한정되는 것이 아니고, 다른 종류의 클램프이어도 좋다.

각 클램프 장치(11)·(12)·(13)의 구동형식은, 예시한 유압 복동(複動)식 대신에, 스프링 잠금와 유압 릴리스 식, 혹은, 유압잠금와 스프링 릴리스 식이라도 좋다.

잠금 또는 릴리스에 사용하는 압력유체는, 예시의 압유 대신에, 압축공기 등 의 가스이어도 좋다. 또한, 클리닝용의 압력유체는, 예시의 압축공기 대신에, 질소 등의 가스나 액체이어도 좋다.

상기 잠금 구동시에 있어서 클램프의 끌어내리는 힘을 충분히 큰 값으로 설정한 경우에는, 상기 제3 클램프 장치(13)를 생략할 수 있다.

또한, 클램핑 시스템에 있어서는, 상기 제1 클램프 장치(11)를 복수 설치함과 아울러 상기 제2 클램프 장치(12)를 복수 설치해도 좋다. 더욱이, 제1 클램프 장치(11)와 제2 클램프 장치(12)의 양자 중 어느 쪽이든 한쪽만을 복수 설치해도 좋다.

상기 복수의 클램프 장치를 나열해서 설치하는 방향으로는, 원주방향이나 직선방향 등을 생각할 수 있다.

상기 지지면(1a)은, 상기 하우징(15)의 보스(72)의 상단에 설치하는 대신에, 상기 베이스 플레이트(4)에 설치해도 좋다.

또한, 상기 하우징(15)과 상기 베이스 플레이트(4)는, 별체로 형성하는 대신에, 일체로 형성해도 좋다.

상기 기준블록과 가동블록과의 조합은, 예시한 베이스 플레이트(4)와 워크 팔레트(2)의 조합 대신에, 공작기계의 테이블과 워크 팔레트의 조합, 워크 팔레트와 치구(治具) 베이스의 조합, 치구 베이스와 워크 피스(work piece)의 조합, 용접 치구 등의 작업용 치구와 워크 피스 등의 작업물의 조합이어도 좋다. 또한, 본 발명은, 레이저(laser) 가공기나 방전가공기 등의 각종 가공기계의 워크 피스·툴(tool) 등의 위치결정에도 적용가능하다.

또한, 본 발명의 클램프 장치는, 복수 세트로 사용하는 대신에, 하나의 세트만으로 사용가능한 것은 물론이다.

Claims

소켓구멍(3)을 가지는 가동(可動)블록(2)을 기준블록(1)에 클램프 하는 장치로서,

상기 기준블록(1)에, 기단(基端)방향으로 좁아지는 테이퍼 내면(23)을 갖는 중심구멍(20)을, 상기 소켓구멍(3)에 대면(對面) 가능하게 설치하고,

상기 중심구멍(20)의 상기 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합가능한 테이퍼 외면(27)과 상기 중심구멍(20)보다 선단방향으로 돌출된 상기 소켓구멍(3)에 삽입가능한 돌출부(25)와 축심(軸心)방향으로 뻗는 원통구멍(21a)를 가지는 강성 슬리브(21)를, 그 축심방향으로 소정범위 내에서 이동가능하도록 기준블록(1)에 지지하며,

상기 강성 슬리브(21)를 진출수단(45)에 의해 선단방향으로 압압하고,

상기 강성 슬리브(21)의 상기 원통구멍(21a)에 출력부재(48)를 삽입하여, 그 출력부재(48)를, 상기 소켓구멍(3)에 삽입되도록 상기 돌출부(25)에 설치한 클램프구(33)에 연결가능하게 구성하며,

구동수단(D)이 상기 출력부재(48)를 기단방향으로 이동시킴으로써, 그 출력부재(48)가, 상기 진출수단(45)에 대항하여 상기 클램프구(33)을 기단방향 및 반경방향의 바깥쪽으로 잠금 이동시킴과 아울러, 상기 강성 슬리브(21)의 상기 테이퍼 외면(27)을 상기 중심구멍(20)의 상기 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합시키는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항에 있어서,

상기 중심구멍(20)의 바깥쪽에서 상기 강성 슬리브(21)로부터 반경방향의 바깥쪽으로 플랜지부(28)를 돌출시키고, 그 플랜지부(28)와 상기 기준블록(1)과의 사이에 상기 진출수단(45)을 환상(環狀)으로 배치한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제2항에 있어서,

상기 환상의 진출수단(45)을, 고무 또는 합성수지 등의 씰(seal)용 탄성부재에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항에 있어서,

상기 중심구멍(20)의 바깥쪽에서 상기 강성 슬리브(21)로부터 반경방향의 바깥쪽으로 플랜지부(28)를 돌출시키고, 그 플랜지부(28)에 상기 가동블록(2)을 재치(載置)한 상태에서는, 상기 진출수단(45)이 상기 가동블록(2)을 압압(押壓)해서, 그 가동블록(2)의 피지지면(被支持面)(2a)과 상기 기준블록(1)의 지지면(1a)과의 사이에 착좌간극(着座間隙)(E)이 형성되도록 구성하고,

상기 지지면(1a)에, 착좌확인용 압력유체의 검출구멍(74)을 개구(開口)시킨 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항에 있어서,

상기 기준블록(1)에, 잠금확인용 압력유체의 공급구(供給口)(76)를 설치하고, 그 공급구(76)를, 상기 테이퍼 내면(23)과 상기 테이퍼 외면(27)과의 사이의 잠금간극(F)을 통해서 외부공간으로 연통(連通)시켜, 상기 테이퍼 외면(27)이 상기 테이퍼 내면(23)에 테이퍼 결합한 때에 상기 공급구(76)와 외부공간과의 연통상태를 차단하도록 구성한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기준블록(1)에 설치한 상기 중심구멍(20)의 상기 테이퍼 내면(23)의 거의 전체 원주에, 상기 강성 슬리브(21)의 상기 테이퍼 외면(27)을 테이퍼 결합가능하게 구성한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,

상기 기준블록(1)에 설치한 상기 중심구멍(20)의 내주(內周)와 상기 강성 슬리브(21)의 외주(外周)중 적어도 한쪽에, 반경 방향으로 마주보는 한 쌍의 돌출부(80)(80)를 설치하고, 상기 각 돌출부(80)에 상기 테이퍼 내면(23) 또는 상기 테이퍼 외면(27)을 형성하며,

상기 중심구멍(20)의 상기 내주와 상기 강성 슬리브(21)의 상기 외주와의 사이에, 상기 돌출부(80)(80)에 의해 구획된 이동허용공간(81)(81)을 반경방향으로 마주보도록 형성한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 클램프구(33)를 직경방향으로 확대 및 축소가능한 콜릿(collet)에 의해 구성하고, 상기 콜릿식의 클램프구(33)를 상기 강성 슬리브(21)의 상기 돌출부(25)에 선단측으로부터 쇄기형태로 결합시킨 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 강성 슬리브(21)의 상기 돌출부(25)의 원주벽에 원주방향으로 간격을 두어 배치한 복수의 볼(ball)(96)에 의해 상기 클램프구(33)를 구성하고, 상기 출력 부재(48)가 상기 각 볼(96)을 반경 방향의 바깥쪽의 결합위치(X)로 전환하도록 구성한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제9항에 있어서,

상기 볼(96)을 적어도 세개 설치한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 클램프 장치를 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 클램핑 시스템.
제6항의 클램프 장치를 하나 구비함과 아울러, 제7항의 클램프 장치를 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 클램핑 시스템.
제7항의 클램프 장치를 적어도 두개 구비하는 것을 특징으로 하는 클램핑 시스템.