KR20130069550A - 클램프 장치 - Google Patents

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KR20130069550A
KR20130069550A KR1020127024598A KR20127024598A KR20130069550A KR 20130069550 A KR20130069550 A KR 20130069550A KR 1020127024598 A KR1020127024598 A KR 1020127024598A KR 20127024598 A KR20127024598 A KR 20127024598A KR 20130069550 A KR20130069550 A KR 20130069550A
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pressure receiving
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KR1020127024598A
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타카유키 카와카미
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파스칼 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 걸림결합부재의 지름 확대시에는 가압 공기의 공기력으로 걸림결합부재를 지지하고, 걸림결합부재의 지름 확대 후에는 상기 공기력의 적어도 일부를 해제할 수 있는 클램프 장치로서, 걸림결합부재의 지름 확대 후에 서포트 기구의 링형상 압력받이부재에 에어블로잉용 가압 공기의 공기력이 작용하는 것을 방지할 수 있는 클램프 장치를 제공하기 위하여, 클램프 장치(C)는, 클램프 본체(1)와, 공작물(W)의 구멍의 내주면에 걸림결합되는 지름확대상태와 걸림결합되지 않는 지름축소상태로 전환가능한 걸림결합부재(2)와, 상기 걸림결합부재(2)의 내측에 걸림결합된 클램프 로드(3)와, 상기 클램프 로드(3)를 클램프 본체(1)에 대하여 진퇴 구동하기 위한 구동수단(4)을 가지며, 걸림결합부재(2)의 지름을 확대시켜 내주면에 걸림결합시킬 때에 걸림결합부재(2)를 제 1 압력의 가압 공기의 공기력으로 지지하는 서포트 기구(6)와, 구동수단에 의해 클램프 로드를 클램프 구동할 때, 걸림결합부재(2)의 지름 확대 후에 서포트 기구(6)의 공기력의 적어도 일부를 해제하는 가압 공기력 해제수단(7)을 구비한다.

Description

클램프 장치{CLAMP DEVICE}
본 발명은 공작물의 구멍의 내주(內周)면을 그립하여 고정하는 클램프 장치에 관한 것으로서, 특히 그립용의 걸림결합부재를 지지하는 서포트 기능을 확보하면서, 그립 후에 서포트력의 적어도 일부를 해제가능하도록 한 클램프 장치에 관한 것이다.
종래부터, 상기와 같은 공작물의 구멍의 내주면을 그립하는 각종 클램프 장치(소위, 홀 클램프 또는 익스팬션 클램프)가 실용에 제공되고 있다. 예컨대, 특허문헌 1, 2에 기재된 클램프 장치는, 클램프 본체, 상기 클램프 본체의 관통 삽입 구멍을 상하로 관통하며 또한 그립 클로(爪)부를 갖는 걸림결합부재, 상기 걸림결합부재의 지름을 확대시키기 위한 클램프 로드, 상기 클램프 로드를 진퇴 구동시키기 위한 유압 실린더로 이루어지는 구동수단 등을 구비하고 있다.
상기의 클램프 장치는, 유압 실린더의 클램프용 오일챔버에 유압을 공급하여 클램프 로드를 클램프 구동시키는 유압식 클램프 장치이다. 이러한 유압력 대신에, 가압 공기의 가압력에 의해 클램프 구동하는 공기식 클램프 장치도 실용에 제공되고 있다. 공기식 클램프 장치의 구동수단은, 클램프 로드에 연결된 피스톤 부재, 상기 피스톤 부재 상측의 클램프용 공기 작동챔버, 상기 피스톤 부재 하측의 언클램프용 공기 작동챔버 등을 구비하고 있다.
상기 특허문헌 1, 2의 클램프 장치에서는, 걸림결합부재의 지름을 확대시키기 위하여 걸림결합부재를 하방으로부터 지지하는 스프링식 서포트 기구가, 걸림결합부재의 하단을 지지하는 링형상 지지부재와, 상기 링형상 지지부재를 탄성력에 의해 상방으로 지지하는 압축 스프링 부재 등을 구비하고 있다.
상기 압축 스프링 부재 대신에, 걸림결합부재를 유압에 의해 지지하는 유압식 서포트 기구나, 걸림결합부재를 가압 공기에 의해 지지하는 공기식 서포트 기구를 구비한 클램프 장치도 실용에 제공되고 있다.
여기서, 스프링식 서포트 기구의 서포트력이 부족하게 되면, 클램프시에 걸림결합부재의 그립 클로부가 공작물의 구멍의 내주면을 그립하지 않고 내주면에 대하여 슬립하는 경우가 있다. 이 때문에, 서포트 기구의 압축 스프링 부재로서, 어느 정도 큰 서포트력을 발생시킬 수 있는 스프링을 채용할 필요가 있다. 이는, 유압식 서포트 기구나 공기식 서포트 기구에 있어서도 마찬가지이다.
한편, 클램프시에 걸림결합부재가 구멍의 내주면을 그립하지 않고 슬립하여 클램프 로드가 클램프 방향 한계위치까지 이동했을 때, 클램프 로드와 함께 이동하는 서포트 기구의 링형상 지지부재에 의해, 클램프 본체에 형성된 가압 공기 분출구멍을 봉쇄함으로써 클램프 불량을 검출하는 클램프 불량 검출 수단을 구비한 클램프 장치도 실용에 제공되고 있다.
다른 한편으로, 이러한 종류의 클램프 장치에 의해 클램프한 공작물을 절삭가공하면, 절삭가루가 클램프 본체 내에 침입하므로, 이를 방지하기 위하여 클램프 본체 내에 가압 공기를 공급하여, 클램프 본체와 걸림결합부재와 클램프 로드 등의 틈새로부터 외부로 분출시키는 에어블로우 수단이 클램프 장치에 설치되어 있다.
독일 특허 공보 제4020981호 일본 특허공개공보 H11-188551호
상기 특허문헌 1, 2의 클램프 장치에 있어서의 스프링식 서포트 기구는, 언클램프 상태일 때이든 클램프 상태일 때이든 압축 스프링 부재에 의한 서포트력을 발생시켜, 걸림결합부재를 언클램프 방향으로 가압하기 때문에, 그 서포트력의 분(分)만큼 클램프 구동수단에서 발생시키는 클램프력이 저하된다. 이 때문에, 클램프력의 저하분만큼, 클램프 구동수단을 대형화하지 않으면 안된다는 문제가 있다.
한편, 공기식 서포트 기구에서는, 걸림결합부재의 하단을 지지하는 링형상 압력받이부재와, 상기 링형상 압력받이부재의 하면에 가압 공기의 압력을 받게 하는 서포트 공기챔버를 설치하고, 언클램프시에 상기 서포트 공기챔버에 가압 공기를 공급한다. 이러한 클램프 장치의 경우, 클램프시에, 언클램프용 공기 작동챔버로부터 가압 공기를 단계적으로 배출하여도, 서포트 공기챔버로부터 가압 공기는 배출되지 않아 서포트력이 남는다. 따라서, 상기와 마찬가지로, 그 서포트력의 분만큼 클램프 구동수단에서 발생시키는 클램프력이 저하된다. 이 때문에, 클램프력의 저하분만큼, 클램프 구동수단을 대형화하지 않으면 안된다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 걸림결합부재의 지름 확대시에는 가압 공기의 공기력으로 걸림결합부재를 지지하고, 걸림결합부재의 지름 확대 후에는 상기 공기력의 적어도 일부를 해제할 수 있는 클램프 장치를 제공하는 것, 걸림결합부재의 지름 확대 후에 서포트 기구의 링형상 압력받이부재에 에어블로우용 가압 공기의 공기력이 작용하는 것을 방지할 수 있는 클램프 장치를 제공하는 것, 소형화가 가능한 클램프 장치를 제공하는 것, 등이다.
본 발명의 클램프 장치는, 클램프 본체와, 공작물의 구멍의 내주면에 걸림결합되는 지름 확대 상태와 걸림결합되지 않는 지름 축소 상태로 전환가능한 걸림결합부재와, 상기 걸림결합부재의 내측에 걸림결합된 클램프 로드와, 상기 클램프 로드를 클램프 본체에 대하여 진퇴 구동하기 위한 구동수단을 갖는 클램프 장치로서, 상기 걸림결합부재의 지름을 확대시켜 상기 내주면에 걸림결합시킬 때에 걸림결합부재를 제 1 압력의 가압 공기의 공기력으로 지지하는 서포트 기구와, 상기 구동수단에 의해 클램프 로드를 클램프 구동할 때, 상기 걸림결합부재의 지름 확대 후에 상기 서포트 기구의 공기력의 적어도 일부를 해제하는 가압 공기력 해제수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공작물의 클램프시에, 걸림결합부재의 지름을 확대시켜 공작물의 구멍의 내주면에 걸림결합시킬 때에는, 제 1 압력의 가압 공기의 공기력으로 걸림결합부재를 지지하는 서포트 기구에 의해 지지한 상태에서, 걸림결합부재의 지름을 확실히 확대시킬 수 있는 동시에, 클램프 로드를 클램프 구동할 때, 가압 공기력 해제수단에 의해, 상기 걸림결합부재의 지름 확대 후에 서포트 기구의 공기력의 적어도 일부를 해제하기 때문에, 해제한 공기력의 분(分)만큼 클램프력의 저하를 방지할 수 있다. 클램프력의 저하를 방지할 수 있기 때문에, 구동수단의 대형화를 억제하여 클램프 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명의 상기의 구성에 더하여, 다음과 같은 구성을 채용하여도 무방하다.
(1) 상기 구동수단은, 클램프 로드를 클램프 해제시키는 해제용 공기 실린더를 구비하고, 상기 서포트 기구는, 상기 걸림결합부재를 지지하는 링형상 압력받이 피스톤 부재와, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 클램프 방향과 반대방향으로 상기 제 1 압력의 가압 공기의 압력을 받게 하는 서포트 공기챔버와, 상기 해제용 공기 실린더의 해제용 공기 작동챔버로부터 서포트 공기챔버로 통하는 공기 공급 통로를 가지고, 상기 제 1 압력의 가압 공기보다 저압인 제 2 압력의 가압 공기에 의해 상기 걸림결합부재와 클램프 로드를 에어블로잉하기 위하여, 클램프 본체 내부 중 링형상 압력받이 피스톤 부재보다 걸림결합부재측의 부분에, 상기 제 2 압력의 가압 공기를 도입하는 가압공기 도입수단을 설치한다.
이러한 구성에 따르면, 구동수단은 클램프 해제시키는 해제용 공기 실린더를 가지며, 서포트 기구가, 링형상 압력받이 피스톤 부재와, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 클램프 방향과 반대방향으로 제 1 압력의 가압 공기의 압력을 받게 하는 서포트 공기챔버와, 해제용 공기 실린더의 해제용 공기 작동챔버로부터 서포트 공기챔버로 통하는 공기 공급 통로를 가지므로, 해제용 공기 실린더에 공급된 제 1 압력의 가압 공기를 공기 공급 통로를 통해 서포트 공기챔버에 공급할 수 있다. 가압공기 도입수단은, 제 1 압력의 가압 공기보다 저압인 제 2 압력의 가압 공기를 클램프 본체 내부 중 링형상 압력받이 피스톤 부재보다 걸림결합부재측의 부분에 도입하여, 걸림결합부재와 클램프 로드를 에어블로잉할 수 있어, 클램프 본체 내에 대한 절삭가루나 먼지의 침입을 방지할 수가 있다.
또한, 링형상 압력받이 피스톤 부재에는, 제 2 압력의 에어블로잉용 가압 공기가 링형상 압력받이 피스톤 부재의 상면측에 작용하지만, 서포트 공기챔버의 제 1 압력(이것은 제 2 압력보다 높다)의 가압 공기의 공기력이 하면측에 작용하기 때문에, 링형상 압력받이 피스톤 부재를 거의 상한위치에 유지할 수가 있다.
(2) (1)에 있어서, 상기 가압 공기력 해제수단은, 상기 공기 공급 통로에 장착되어 서포트 공기챔버에 가압 공기를 공급하는 방향으로의 유통을 허용하는 체크밸브와, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 관통형상으로 형성된 연통(連通) 공기 통로로서, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재가 상한위치일 때에만 차단되는 연통 공기 통로를 갖는다.
이러한 구성에 따르면, 공기 작동 챔버로부터 서포트 공기 챔버로 체크밸브를 통해 가압 공기를 공급할 수 있어, 서포트 공기챔버에 제 1 압력의 가압 공기를 공급할 수 있지만, 클램프시에 해제용 공기 작동챔버의 가압 공기를 배출하여도, 서포트 공기챔버의 제 1 압력의 가압 공기는 체크밸브를 통해 유지할 수 있다. 이 때문에, 클램프 개시시에 걸림결합부재의 지름을 확실히 확대시킬 수가 있다.
또한, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 관통형상으로 형성된 연통 공기 통로로서 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재가 상한위치일 때만 차단되는 연통 공기 통로를 설치하였기 때문에, 서포트 공기챔버의 제 1 압력의 가압 공기의 일부를, 연통 공기 통로를 통해 배출하고, 가압공기 도입수단에 의해 클램프 본체 내에 도입된 제 2 압력의 가압 공기와 등압(等壓)이 될 때까지 저하시켜, 링형상 압력받이 피스톤 부재의 상하 양측의 공기압을 같게 함으로써, 링형상 압력받이 피스톤 부재에 공기력이 작용하는 것을 방지하여, 링형상 압력받이 피스톤 부재가 클램프 방향 한계위치로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 이러한 구성에서는, 가압 공기력 해제수단에 의해 서포트 기구의 공기력의 적어도 일부가 해제된다.
(3) (1)에 있어서, 상기 가압 공기력 해제수단은, 상기 공기 공급 통로에 장착된 스로틀 밸브와, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 관통형상으로 형성된 연통 공기 통로로서 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재가 상한위치일 때만 차단되는 연통 공기 통로를 갖는다.
이러한 구성에 따르면, 해제용 공기 작동챔버로부터 스로틀 밸브를 통해 서포트 공기챔버에 가압 공기를 공급할 수 있다. 클램프시에 해제용 공기 작동챔버의 가압 공기를 배출하여도, 서포트 공기챔버의 가압 공기는 스로틀 밸브를 통해 시차를 두고 배출되기 때문에, 서포트 기구의 공기력의 적어도 일부를 시차를 두고 해제할 수 있다. 한편, 링형상 압력받이 피스톤 부재에 형성하는 연통 공기 통로의 작용 효과에 대해서는, (2)와 거의 같다.
(4) (1)~(3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 클램프 로드가 클램프 방향 한계위치까지 이동했을 때에, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 의해 봉쇄되는 가압 공기 분출구멍으로서 클램프 불량 검출용인 가압 공기 분출구멍과, 상기 가압 공기 분출구멍에 가압 공기를 공급하는 공기 통로가 설치되어 있다.
이러한 구성에 따르면, 클램프 로드가 클램프 방향 한계위치까지 이동했을 때에, 링형상 압력받이 피스톤 부재에 의해 봉쇄되는 가압 공기 분출구멍으로서 클램프 불량 검출용인 가압 공기 분출구멍과, 상기 가압 공기 분출구멍에 가압 공기를 공급하는 공기 통로를 설치하였기 때문에, 간단한 구성으로 확실하게 클램프 불량의 검출을 실현할 수가 있다.
(5) (1)에 있어서, 상기 구동수단은, 상기 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하기 위한 클램프용 구동수단을 갖는다. 이러한 구성에 따르면, 구동수단에 설치한 클램프용 구동수단에 의해, 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동할 수 있다.
(6) (5)에 있어서, 상기 클램프용 구동수단은, 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하는 하나 또는 복수의 압축 스프링을 갖는다. 이러한 구성에 따르면, 클램프용 구동수단에 설치한 하나 또는 복수의 압축 스프링에 의해, 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동할 수 있다.
(7) (5)에 있어서, 상기 클램프용 구동수단은, 클램프 로드를 클램프 구동하는 구동력의 전부 또는 일부를 발생시키는 클램프용 공기 실린더를 갖는다. 이러한 구성에 따르면, 클램프용 구동수단에 설치한 클램프용 공기 실린더에 의해, 클램프 로드를 클램프 구동하는 구동력의 전부 또는 일부를 발생시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 클램프 장치(언클램프 상태)의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 클램프 장치(클램프 상태)의 종단면도이다.
도 5는 실시예 2에 관한 클램프 장치(언클램프 상태)의 종단면도이다.
도 6은 클램프 장치(언클램프 상태)의 종단면도이다.
도 7은 실시예 3에 관한 클램프 장치(언클램프 상태)의 종단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 실시예에 근거하여 설명한다.
도 1~도 4에 나타낸 바와 같이 클램프 장치(C)는, 클램프 본체(1)와, 그립 부재로서 기능하는 걸림결합부재(2)와, 상기 걸림결합부재(2)의 내측에 걸림결합된 클램프 로드(3)와, 상기 클램프 로드(3)를 진퇴 구동하기 위한 구동수단(4)과, 서포트 기구(6)와, 가압 공기력 해제수단(7)과, 가압공기 도입수단(8)과, 클램프 불량 검출 수단(9) 등을 구비하고 있다. 클램프 본체(1)는, 상부 본체 부재(11)와 하부 본체 부재(12)로 구성되며, 클램프 본체(1)가 베이스부 본체 부재(13)에 조립 부착된다.
상부 본체 부재(11)는 평면에서 볼 때 거의 직사각형상을 이루며, 상기 상부 본체 부재(11)는, 4개의 볼트 구멍(14)에 삽입되는 4개의 볼트에 의해 베이스부 본체 부재(13)에 고정된다. 하부 본체 부재(12)는 실린더 구멍(41)을 형성하는 통(筒)형상 부재이며, 상기 하부 본체 부재(12)의 상단부가 상부 본체 부재(11)의 하면측의 오목부(15)에 끼움결합되어, 4개의 볼트(16)에 의해 상부 본체 부재(11)에 고정되어 있다. 클램프 본체(1)의 상반부의 중심부에 상방으로 돌출하는 원통형상의 본체 통부(20)가 설치되어 있다.
도 1~도 4에 나타낸 바와 같이, 본체 통부(20) 상단부의 중심부분의 관통 삽입 구멍(17)을 상하로 관통하도록 걸림결합부재(2 ; 그립 부재)와 클램프 로드(3)가 설치되어 있다. 본체 통부(20)의 상면에는, 걸림결합부재(2)를 둘러싸는 4개의 원호형상의 착좌면(着座面)(18)이 형성되며, 이들 착좌면(18)에 공작물(W)을 착좌시킨 상태로 공작물(W)을 클램프한다. 본체 통부(20)의 상면에는, 에어블로잉된 가압 공기가 흐르는 4개의 오목홈(19)이 십자형상으로 형성되어 있다.
걸림결합부재(2)는, 클램프 로드(3)와 함께 공작물(W)의 구멍에 삽입되며, 구멍의 내주면에 걸림결합(구멍의 내주면을 그립)하는 지름 확대 상태와, 걸림결합(그립)하지 않는 지름 축소 상태로 전환가능하다. 상기 걸림결합부재(2)는, 클램프 로드(3)를 관통 삽입시키기 위한 로드 관통삽입구멍(21)과, 통형상의 그립 클로(claw)부(22)와, 기단(基端) 플랜지부(23)를 가지며, 걸림결합부재(2)는 그 반경의 확대·축소가 가능하고 또한 분해가 가능하도록 하기 위하여, 4개의 슬릿에 의해 둘레방향으로 4등분 분할되어, O링(27)에 의해 묶여 있다.
걸림결합부재(2)의 그립 클로부(22)의 외주면에는, 공작물(W)에 형성된 구멍의 내주면을 그립할 수 있는 3단의 톱니가 형성되어 있다. 로드 관통삽입구멍(21) 내의 그립 클로부 대응 부분은, 클램프 로드(3)의 테이퍼 축부(31)가 밀착상태로 걸림결합되는 테이퍼 구멍부(21a)에 형성되어 있다.
도 2~도 4에 나타낸 바와 같이, 본체 통부(20) 상단의 관통 삽입 구멍(17)의 부위에는 걸림결합부재(2) 외주측의 링형상 틈새를 막는 스크레이퍼(26)가 장착되어 있다. 상기 스크레이퍼(26)는, 이물의 침입을 방지하는 기능과, 언클램프 상태일 때 걸림결합부재(2)와 클램프 로드(3)의 축심이 클램프 장치(C)의 축심(본체 통부(20)의 축심과 공통임)과 일치하도록 센터링하는 기능을 얻기 위한 것이다. 걸림결합부재(2)의 하부에는 4개의 분할체를 묶어 지름축소방향으로 가압하는 O링(27)이 장착되어 있다.
걸림결합부재(2)의 기단 플랜지부(23)는, 본체 통부(20)의 원형 오목부(29)에 수용되며, 기단 플랜지부(23)의 외주측에는 틈새가 형성되어 있다. 걸림결합부재(2)의 기단 플랜지부(23)는, 원형 오목부(29)의 상벽부와 서포트 부재(62)의 수평판부(62b)의 사이에 수평방향으로 움직일 수 있도록 끼움부착되어 서포트 부재(62)에 의해 지지되어 있다. 걸림결합부재(2)는, 서포트 부재(62) 및 링형상 압력받이 피스톤부재(61)와 일체적으로 승강가능한 동시에, 원형 오목부(29)의 외주부의 링형상 틈새와 스크레이퍼(26)의 탄성변형을 통해, 클램프 장치(C)의 축심과 직교하는 수평방향으로 이동가능하게 장착되어 있다.
클램프 로드(3)는, 테이퍼 축부(31)와, 상기 테이퍼 축부(31)의 하단에 이어지는 소지름 로드부(32)와, 상기 소지름 로드부(32)의 하단에 이어지는 T형 걸림결합부(33)를 일체로 형성한 것이다. 테이퍼 축부(31)와 소지름 로드부(32)가, 걸림결합부재(2)의 로드 관통삽입구멍(21)에 관통 삽입되어 있다. 테이퍼 축부(31)는, 상방으로 갈수록 지름이 커지도록 클램프 로드(3)의 상단부분에 형성되며, 상기 테이퍼 축부(31)가 걸림결합부재(2)의 로드 관통삽입구멍(21) 상반부의 테이퍼 구멍부(21a) 내부에 끼움결합되어 있다.
다음으로, 구동수단(4)에 대해 설명한다.
도 1~도 4에 나타낸 바와 같이, 구동수단(4)은, 클램프 로드(3)를 클램프 본체(1)에 대하여 진퇴 구동하기 위한 것으로서, 클램프 로드(3)를 상방으로 클램프 해제 구동시키는 해제용 공기 실린더(35)와, 클램프 로드(3)를 하방으로 클램프 구동시키는 클램프용 구동수단(36)을 갖는다. 클램프용 구동수단(36)은, 클램프 로드(3)를 클램프 구동하는 복수의 압축 스프링(46)과, 클램프 구동력의 일부를 발생시키는 클램프용 공기 실린더(36a)를 갖는다.
클램프 본체(1)에는, 종방향의 실린더 구멍(41)과, 상기 실린더 구멍(41)에 장착된 피스톤 부재(42)의 피스톤부(43) 상측의 링형상의 스프링 수용챔버(45)와, 피스톤 부재(42) 하측의 해제용 공기 작동챔버(47) 등이 형성되어 있다.
해제용 공기 실린더(35)는, 실린더 구멍(41)과, 피스톤 부재(42)와, 해제용 공기 작동챔버(47) 등으로 구성되어 있다. 클램프용 공기 실린더(36a)는, 실린더 구멍(41)과, 피스톤 부재(42)와, 클램프용 공기 작동챔버(45 ; 스프링 수용챔버) 등으로 구성되어 있다.
피스톤 부재(42)는, 피스톤부(43)와, 상기 피스톤부(43)로부터 상방으로 본체 통부(20) 내부까지 연장되는 로드부(44)를 갖는다. 피스톤부(43)의 외주부는 시일부재(43a)에 의해 기밀(氣密)하게 시일되어 있다. 로드부(44)는, 대(大)지름 로드부(44a)와, 상기 대지름 로드부(44a)로부터 상방으로 연장되는 중(中)지름 로드부(44b)와, 상기 중지름 로드부(44b)로부터 상방으로 연장되는 소(小)지름 로드부(44c)와, 상기 소지름 로드부(44c)로부터 상방으로 연장되는 나사 축부(44d)를 갖는다. 상기 나사 축부(44d)에는, 역 T형의 T홈(52a)이 형성된 T홈 형성 부재(52)가 나사 결합되어 있다.
상기 T홈 형성 부재(52)의 T홈(52a)에는, 클램프 로드(3)의 T형 걸림결합부(33)가 수평방향 측방으로부터 걸림결합되어 있다. T홈 형성 부재(52)의 외부지름은, 소지름 로드부(44c)의 외부지름보다 약간 크게 형성되어 있다. T홈 형성 부재(52)의 하단에는, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 얇은 두께의 슬리브(61b)의 상단에서 걸림고정되는 피걸림고정부(52b)가 형성되어 있다. T형 걸림결합부(33)와 T홈 형성 부재(52)의 사이에는 약간의 틈새가 형성되어 있기 때문에, 클램프 로드(3)는, T홈 형성 부재(52)에 대하여 상대적으로 수평방향으로 상기 틈새분만큼 이동이 가능하다.
해제용 공기 작동챔버(47)는, 피스톤 부재(42)의 하측에, 하부 본체 부재(12)와 베이스부 본체 부재(13)로 형성되어 있다. 해제용 공기 작동챔버(47)에는, 피스톤부(43)를 언클램프측으로 가압하는 제 1 압력의 가압 공기가, 공기 공급원(48)으로부터 공기 통로(49)를 통해 공급가능하다.
스프링 수용챔버(45)는, 대지름 로드부(44a)와 중지름 로드부(44b)의 외주측에 형성되어 있다. 스프링 수용챔버(45)에는, 클램프 구동력을 발생시키는 6개의 압축 스프링(46)이 둘레방향으로 등간격으로 장착되어 있다. 각 압축 스프링(46)의 상단부분은, 하부 본체 부재(12)에 형성된 원통구멍(55)에 삽입되어, 둘레방향위치가 정해져 있다. 압축 스프링(46)의 하단은 피스톤부(43)에서 받아져 고정되고, 압축 스프링(46)의 상단은 원통구멍(55)의 상단벽에서 받아져 고정되어 있다.
압축 스프링(46)은 직사각형 단면의 스프링강(鋼) 선재로 이루어지지만, 원형단면의 스프링강 선재로 구성하여도 무방하다. 한편, 압축 스프링(46)의 수는 6개로 한정되지 않으며, 6 미만 또는 7 이상의 수의 압축 스프링(46)을 설치할 수도 있다. 1개의 압축 스프링(46)을 로드부(44)의 외측에 끼워지는 상태로 장착하여도 무방하다.
스프링 수용챔버(45)는 클램프용 공기 실린더(36a)의 공기 작동 챔버로서도 겸용되며, 스프링 수용챔버(45)에는, 공기 통로(56a∼56c)를 통해 가압 공기 공급원(50)이 접속되어 있다. 압축 스프링(46)의 가압력만으로는 클램프력이 부족할 경우에는, 스프링 수용챔버(45)에 가압 공기를 공급하여 클램프용 공기 실린더(36a)에 의해 클램프 구동력의 일부를 발생시킨다.
도 2, 도 3은 피스톤 부재(42)를 상한위치로 한 언클램프 상태를 나타내며, 이러한 언클램프 상태에 있어서, 대지름 로드부(44a)의 상단부(44e)가, 하부 본체 부재(12)의 걸림고정부(67)에 의해 걸림고정된다. 중지름 로드부(44b)의 상단부(44f)와, 가압 공기에 의해 상한위치에 있는 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 하단부의 사이에는, 약간의 틈새가 형성된다.
다음으로, 서포트 기구(6)에 대해 설명한다.
도 2~도 4에 나타낸 바와 같이, 서포트 기구(6)는, 피스톤 부재(42)의 소지름 로드부(44c)에 움직임이 가능하도록 외측에 끼워지며 또한 걸림결합부재(2)를 지지하는 링형상 압력받이 피스톤부재(61)와, 상기 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 의해 기단부(하단부)가 지지되며 또한 걸림결합부재(2)의 기단을 지지하는 서포트 부재(62)와, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 클램프 방향과 반대 방향으로 제 1 압력의 가압 공기의 압력을 받게 하는 서포트 공기챔버(63)와, 해제용 공기 실린더(35)의 공기 작동챔버(47)로부터 서포트 공기챔버(63)로 통하는 공기 공급 통로(65)를 갖는다. 서포트 기구(6)는, 걸림결합부재(2)를 지름 확대시켜 공작물(W)의 내주면에 걸림결합(내주면을 그립)시킬 때에, 제 1 압력의 가압 공기의 압력을 하면에 받는 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 작용하는 공기력에 의해 걸림결합부재(2)를 지지하기 위한 것이다.
링형상 압력받이 피스톤부재(61)는, 링형상 피스톤부의 상단부에 형성된 걸림고정 플랜지부(61a)와, 링형상 피스톤부 상단의 내주부로부터 상방으로 소정 길이 연장되는 얇은 두께의 슬리브(61b)를 갖는다. 링형상 압력받이 피스톤부재(61)는, 소지름 로드부(44c)의 외측에 슬라이딩 가능하게 끼워지며 또한 하부 본체 부재(12)의 원통구멍(12a)의 내측에 슬라이딩 가능하게 끼워져 있다. 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 내주부는 시일 부재(61c)에 의해 기밀하게 시일되고, 외주부는 시일 부재(61d)에 의해 기밀하게 시일되어 있다.
링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 걸림고정 플랜지부(61a)는, 하부 본체 부재(12)와 상부 본체 부재(11)로 형성된 수용 구멍(59)에 상하 방향으로 승강가능하게 장착되어 있다. 링형상 압력받이 피스톤부재(61)가 하한위치일 때, 걸림고정 플랜지부(61a)가 수용 구멍(59)의 하단벽에서 받아져 고정되며, 링형상 압력받이 피스톤 부재(61)가 상한위치일 때, 걸림고정 플랜지부(61a)가 수용 구멍(59)의 상단벽에서 받아져 고정된다.
서포트 부재(62)는, 얇은 두께의 슬리브(61b)와 소지름 로드부(44c)의 외측에 끼워진 얇은 두께의 통부(62a)와, 상기 얇은 두께의 통부(62a) 상단의 수평판부(62b)를 갖는다. 클램프 로드(3)는 수평판부(62b)의 원형 구멍(69)을 관통하고 있는데, 이 원형 구멍(69)은, 클램프 로드(3)가 통과가능한 크기로 형성되어 있다. 서포트 부재(62) 상단의 수평판부(62b)가 걸림결합부재(2)의 기단 플랜지부(23)의 하면에 맞닿아 지지되고, 얇은 두께의 통부(62a)의 하단은 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 링형상 피스톤부의 상단에 맞닿아 지지되어, 서포트 부재(62)는 링형상 압력받이 피스톤부재(61)와 일체로 승강한다.
링형상 압력받이 피스톤부재(61) 하측의 서포트 공기챔버(63)는, 로드부(44)에 형성된 공기 공급 통로(65)를 통해 해제용 공기 작동챔버(47)에 접속되고, 서포트 공기챔버(63)에는 공기 작동챔버(47)로부터 제 1 압력의 가압 공기가 공급되며, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)는, 클램프 해제 상태일 때 제 1 압력의 가압 공기에 의해 상방으로 가압된다.
공기 공급 통로(65)는, 종방향의 공기 통로(65a), 상기 공기 통로(65a)에 연통되는 횡방향의 공기 통로(65b), 소지름 로드부(44c)의 외주면에 형성된 링형상 홈(65c)을 갖는다. 공기 공급 통로(65)의 공기 통로(65a)의 하단부분에는, 서포트 공기챔버(63)에 대한 가압 공기의 공급만 허락하는 체크밸브(71)가 설치되어 있다. 클램프 해제시에 해제용 공기 작동챔버(47)로부터 체크밸브(71)와 공기 공급 통로(65)를 통해 제 1 압력의 가압 공기가 공급된다.
클램프 구동시에 걸림결합부재(2)가 공작물(W)의 구멍의 내주면을 그립한 후에 링형상 압력받이 피스톤부재(61)가 하방으로 미소한 거리만큼(예컨대, 0.1~0.3mm 정도) 이동하면, 후술하는 연통 공기 통로(72)가 개방되어 가압 공기가 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 상측으로 배출된다.
다음으로, 가압 공기력 해제수단(7)에 대해 설명한다.
도 2~도 4에 나타낸 바와 같이, 가압 공기력 해제수단(7)은, 구동수단(4)에 의해 클램프 로드(3)를 클램프 구동할 때, 걸림결합부재(2)의 지름 확대 후(그립 후)에 서포트 기구(6)의 공기력의 적어도 일부를 해제하는 것이다. 가압 공기력 해제수단(7)은, 공기 공급 통로(65)와, 공기 공급 통로(65)에 장착된 상기 체크밸브(71)와, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 관통형상으로 형성된 연통 공기 통로(72)를 갖는다.
체크밸브(71)는, 작은 강구(steel ball : 73)와, 상기 강구(73)가 맞닿는 링형상 밸브시트를 상단에 가지며 또한 공기 공급 통로(65)의 하단부를 형성하는 밸브시트 형성부재(74)와, 강구(73)를 링형상 밸브시트에 가압하는 압축 스프링(75)으로 구성되어 있다. 클램프 해제시에 공기 작동챔버(47)에 제 1 압력의 가압 공기를 충전할 때에는, 공기 공급 통로(65)와 체크밸브(71)를 통해 제 1 압력의 가압 공기가 서포트 공기챔버(63)에 공급되며, 또한, 클램프 동작시에, 공기 작동챔버(47)로부터 가압 공기가 배출될 때에는, 체크밸브(71)에 의해 공기 공급 통로(65)가 차단된다. 한편, 압축 스프링(75)을 생략하여도 같은 기능이 얻어진다.
연통 공기 통로(72)는 소지름의 통로이지만, 연통 공기 통로(72)는, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)가 상한위치일 때만 수용 구멍(59)의 상벽에 의해 차단되어, 서포트 공기챔버(63)의 가압 공기를 유지한다. 링형상 압력받이 피스톤부재(61)가 하방으로 이동하면, 연통 공기 통로(72)가 개방된다. 후술하는 가압공기 도입수단(8)이 작동하고 있을 때는, 클램프 본체(1) 내부 중 링형상 압력받이 피스톤부재(61)보다 걸림결합부재(2)측의 부분으로 제 1 압력보다 저압인 제 2 압력의 가압 공기가 도입된다. 이 때문에, 연통 공기 통로(72)가 개방되면, 서포트 공기챔버(63)의 가압 공기의 압력이 제 1 압력으로부터 제 2 압력까지 저하되어, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 상방 또는 하방을 향하는 공기력이 작용하지 않게 된다. 한편, 수용 구멍(59) 내에 있어서 걸림고정 플랜지부(61a)의 외주측에는 공기가 통과하는 틈새가 형성되어 있다.
상기 가압공기 도입수단(8)이 작동하고 있지 않을 때에는, 연통 공기 통로(72)가 개방되면, 서포트 공기챔버(63)는 대기 개방 상태가 된다. 한편, 상기 연통 공기 통로(72)에는, 서포트 공기챔버(63)로부터 가압 공기의 배출만 허용하는 체크밸브를 장착하여도 무방하다. 또한, 수용 구멍(59) 상벽의 연통 공기 통로(72)에 대응하는 부분, 또는 링형상 압력받이 피스톤부재(61) 중의 연통 공기 통로(72)의 상단을 둘러싸는 부분에, 연통 공기 통로(72)의 차단성을 높이기 위한 합성 수지제의 시일재를 설치하는 경우도 있다.
다음으로, 가압공기 도입수단(8)에 대해 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이 가압공기 도입수단(8)은, 제 1 압력의 가압 공기보다 저압인 제 2 압력의 가압 공기에 의해 걸림결합부재(2)와 클램프 로드(3)를 에어블로잉하기 위해, 클램프 본체(1) 내부 중 링형상 압력받이 피스톤부재(61)보다 걸림결합부재(2)측의 부분으로, 제 2 압력의 가압 공기를 도입하기 위한 것이다. 가압공기 도입수단(8)은, 상부 본체 부재(11)에 형성된 가압 공기 분출구멍(80b)과 복수의 공기 통로(80c,80d)와, 베이스부 본체 부재(13)에 형성된 공기 통로(80e)로서 가압 공기 공급원(81)에 접속된 공기 통로(80e)를 갖는다. 공기 통로(80c)의 단부는 플러그(82)에 의해 폐쇄되어 있다.
상부 본체 부재(11)와 서포트 부재(62)의 사이에 링형상 틈새(86)가 형성되고, 서포트 부재(62)의 하단부에 소형 구멍(80a)이 형성되어 있다. 가압공기 공급원(81)으로부터의 가압 공기는, 공기 통로(80c~80e), 가압공기 분출포트(80b)를 통해 링형상 틈새(86)에 공급되며, 서포트 부재(62)의 외주면을 따라 상방을 향해 흘러, 걸림결합부재(2)와 클램프 로드(3)를 에어블로잉한다. 링형상 틈새(86)에 공급된 가압 공기의 일부는 소형 구멍(80a)을 통해 클램프 본체(1) 내부 중 서포트 부재(62) 내의 링형상 압력받이 피스톤부재(61)보다 걸림결합부재(2)측으로 공급되며, 이 공급된 가압 공기는, 클램프 본체(1) 내를 상방으로 흘러, 걸림결합부재(2)와 클램프 로드(3)를 에어블로잉하고, 착좌면(18)을 에어블로잉한다. 한편, 공작물(W)을 절삭 가공하는 동안 에어블로잉이 수행된다.
다음으로, 클램프 불량 검출 수단(9)에 대해 설명한다.
도 2, 도 4에 나타낸 바와 같이, 클램프 로드(3)가 클램프 방향 한계위치까지 이동하고, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)가 그 하한위치로 이동했을 때, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 의해 봉쇄되는 가압공기 분출구멍(91 ; 클램프 불량검출용 가압공기 분출구멍(91))과, 상기 가압공기 분출구멍(91)에 가압 공기를 공급하는 공기 통로(92~96)를 설치하고, 공기 통로(96)가 가압 공기 공급원(98)에 접속되어 있다. 클램프 불량 검출 수단(9)은, 가압 공기 분출구멍(91)과, 공기 통로(92~96)와, 공기 통로(92~96)내의 가압 공기의 압력이 소정 압력 이상으로 상승하였음을 검출하는 압력 스위치(97)와, 압력 스위치(97)로부터의 검출 신호를 받아 상기와 같은 압력 상승을 판정하는 제어부로 구성되어 있다.
하부 본체 부재(12)에는, 수용 구멍(59)의 둘레벽부의 하단부에 형성되어 걸림고정 플랜지부(61a)에 대향되는 형상으로 개구된 가압 공기 분출구멍(91)과, 이 가압 공기 분출구멍(91)에 이어지는 공기 통로(92)가 형성되어 있다. 상부 본체 부재(11)에는, 공기 통로(92)에 접속된 공기 통로(93∼95)가 형성되어 있다. 베이스부 본체 부재(13)에는, 공기 통로(95)에 접속된 공기 통로(96)가 형성되어 있다. 한편, 공기 통로(94)의 단부는 플러그(94a)에 의해 폐색(閉塞)되어 있다.
클램프 불량 검출 수단(9)은, 클램프 동작시에, 걸림결합부재(2)의 그립 클로부(22)가 공작물(W)의 구멍의 내주면에 대하여 슬립하여, 클램프 불량이 된 것을 검출하는 것이다. 클램프 불량에 의해 링형상 압력받이 피스톤부재(61)가 하한위치까지 하강했을 때, 걸림고정 플랜지부(61a)에 의해 가압 공기 분출구멍(91)이 폐쇄되기 때문에, 그 가압 공기의 압력상승을 압력 스위치(97)와 제어부에 의해 검출하여, 클램프 불량을 검지한다.
다음으로, 본 발명의 클램프 장치(C)의 작용에 대해 설명한다.
클램프 장치(C)에 의해, 공작물(W)을 클램프할 경우, 맨 먼저 해제용 공기 작동챔버(47)에 제 1 압력의 가압 공기를 공급한다. 그러면, 스프링 수용챔버(45)의 복수의 압축 스프링(46)의 가압력에 대항하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 클램프 로드(3)와 피스톤 부재(42)와 링형상 압력받이 피스톤부재(61)와 서포트 부재(62)가 상승하여 상한위치가 되고, 클램프 로드(3)가 걸림결합부재(2)에 대해 상대적으로 상승하기 때문에 걸림결합부재(2)가 지름축소상태가 된다.
이때, 공기 공급 통로(65)를 통해, 서포트 공기챔버(63)에도 제 1 압력의 가압 공기가 공급되어 서포트 부재(62)와 걸림결합부재(2)를 지지하는 서포트력이 발생한다. 그 다음에, 가압공기 도입수단(8)을 작동시켜 제 2 압력의 가압 공기를 공급하여, 걸림결합부재(2)와 클램프 로드(3) 등을 에어블로잉하면서, 공작물(W)을 반입하고, 공작물(W)의 구멍에 걸림결합부재(2)와 클램프 로드(3)를 삽입하여, 공작물(W)을 착좌면(18)에서 지지한다.
다음으로, 걸림결합부재(2)와 클램프 로드(3)를 하방으로 클램프 구동하기 위하여, 공기 작동챔버(47)로부터 가압 공기를 배출하여 공기 작동챔버(47)를 대기압으로 하고, 피스톤 부재(42)에 하방을 향하는 압축 스프링(46)의 탄성력을 작용시킨다. 이때, 필요에 따라 스프링 수용챔버(45)에 가압 공기를 공급한다. 그러면, 체크밸브(71)에 의해 서포트 공기챔버(63)의 가압 공기는 유지되므로, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)는 서포트 공기챔버(63)의 가압 공기의 압력을 받아 상기의 상한위치를 유지하며, 서포트 부재(62)와 걸림결합부재(2)도 상한위치를 일순간 유지하지만, 피스톤 부재(42)는 하방으로 구동되기 때문에, 클램프 로드(3)가 걸림결합부재(2)에 대하여 작은 거리만큼 상대적으로 하방으로 이동한다.
그 결과, 클램프 로드(3)의 테이퍼 축부(31)에 의해 걸림결합부재(2)의 그립 클로부(22)가 지름이 확대되도록 구동되며, 공작물(W)의 구멍 내주면에 맞물려 걸림결합상태(그립 상태)가 되어, 클램프 로드(3)는 걸림결합부재(2)에 대하여 상대이동이 불가능에 가까운 상태가 된다.
이러한 상태가 된 직후에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 복수의 압축 스프링(46)의 가압력(가압 공기가 스프링 수용챔버(46)에 공급되고 있는 경우에는 공기력이 부가된 가압력)에 의해, 피스톤 부재(42)와 걸림결합부재(2)와 클램프 로드(3)와 링형상 압력받이 피스톤부재(61)와 서포트 부재(62)는 일체적으로 하방으로 미소한 거리만큼(예컨대, 0.2mm) 구동되어, 공작물(W)이 착좌면(18)에 강하게 가압된 클램프 상태가 된다.
이때, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)가 수용 구멍(59)의 상벽으로부터 이격되기 때문에, 가압 공기력 해제수단(7)의 연통 공기 통로(72)가 개방되어, 연통 공기 통로(72)를 통해 서포트 공기챔버(63)의 가압 공기의 압력이 제 1 압력으로부터 제 2 압력으로 저하되고, 서포트 기구(6)에 의해 걸림결합부재(2)를 지지하는 공기력의 적어도 일부가 해제되어, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 상향 또는 하향의 공기력이 작용하지 않게 되기 때문에, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)는 클램프 방향 한계위치로 이동하지 않고 정지한다.
이 때문에, 클램프 구동시에, 걸림결합부재(2)의 지름 확대(그립) 후에, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)가 하방으로 미소한 거리만큼 이동하여도, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 걸림고정 플랜지부(61a)에 의해 가압 공기 분출구멍(91)이 봉쇄되는 일이 없으므로, 클램프 불량 검출 수단(9)이 오작동을 일으키는 일이 없다.
다음으로, 본 발명의 클램프 장치(C)의 효과에 대해 설명한다.
공작물(W)의 클램프시에, 걸림결합부재(2)의 지름을 확대시켜 공작물(W)의 구멍의 내주면에 걸림결합시킬 때에는, 제 1 압력의 가압 공기의 공기력에 의해 걸림결합부재(2)를 지지하는 서포트 기구(6)에 의해 지지한 상태에서, 걸림결합부재(2)의 지름을 확실하게 확대시킬 수 있는 동시에, 클램프 로드(3)를 클램프 구동할 때, 가압 공기력 해제수단(7)에 의해, 걸림결합부재(2)의 지름 확대 후에 서포트 기구(6)의 공기력의 적어도 일부를 해제하기 때문에, 해제한 공기력의 분(分)만큼 클램프력의 저하를 방지할 수 있다. 클램프력의 저하를 방지할 수 있기 때문에, 구동수단(4)의 대형화를 억제하여, 클램프 장치(C)의 소형화를 도모할 수가 있다.
구동수단(4)은 클램프 해제시키는 해제용 공기 실린더(35)를 가지며, 서포트 기구(6)는, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)와, 상기 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 클램프 방향과 반대방향으로 제 1 압력의 가압 공기의 압력을 받게 하는 서포트 공기챔버(63)와, 해제용 공기 실린더(35)의 해제용 공기 작동챔버(47)로부터 서포트 공기챔버(63)로 통하는 공기 공급 통로(65)를 가지므로, 해제용 공기 실린더(35)에 공급된 제 1 압력의 가압 공기를 공기 공급 통로(65)를 통해 서포트 공기챔버(63)에 공급할 수 있다. 가압공기 도입수단(8)은, 제 1 압력의 가압 공기보다 저압인 제 2 압력의 가압 공기를 클램프 본체(1) 내부 중 링형상 압력받이 피스톤부재(61)보다 걸림결합부재(2)측의 부분으로 도입하여, 걸림결합부재(2)와 클램프 로드(3)를 에어블로잉할 수 있어, 클램프 본체(1) 내부에 대한 절삭가루나 먼지의 침입을 방지할 수가 있다.
링형상 압력받이 피스톤부재(61)에는, 에어블로잉용의 제 2 압력의 가압 공기가 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 상면측에 작용하지만, 서포트 공기챔버(63)의 제 1 압력(이것은 제 2 압력보다 높다)의 가압 공기의 공기력이 하면측에 작용하기 때문에, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)를 거의 상한위치에 유지할 수 있다.
체크밸브(71)에 의해 공기 작동챔버(47)로부터 서포트 공기챔버(63)로 가압 공기를 공급하는 방향으로만 가압 공기의 유통을 허용하므로, 서포트 공기챔버(63)에 제 1 압력의 가압 공기를 공급할 수 있는 동시에, 서포트 공기챔버(63)의 가압 공기를 유지할 수가 있다. 클램프 구동시에, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)가 미소한 거리만큼 하방으로 이동했을 때, 연통 공기 통로(72)를 통해 서포트 공기챔버(63)의 제 1 압력의 가압 공기의 일부를 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 상측으로 릴리프시켜, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 작용하는 공기력의 일부를 해제할 수 있다.
그리고, 연통 공기 통로(72)를 통해 서포트 공기챔버(63)의 가압 공기를 제 1 압력으로부터 제 2 압력으로 저하시켜, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 상하 양측의 공기압을 제 2 압력으로 유지하기 때문에, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)의 클램프 방향 한계위치로의 이동을 억제할 수 있어, 걸림결합부재(2)가 공작물(W)의 구멍의 내주면을 그립하고 있음에도 불구하고 걸림결합부재(2)가 상기 내주면에 대하여 슬립한 것으로 판단하는 클램프 불량 검출 수단(9)의 오동작을 확실하게 방지할 수가 있다.
클램프 로드(3)가 클램프 방향 한계위치까지 이동했을 때, 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 의해 봉쇄되는 가압 공기 분출구멍(91)으로서 클램프 불량검출용의 가압 공기 분출구멍(91)과, 상기 가압 공기 분출구멍(91)에 가압 공기를 공급하는 공기 통로(92)를 설치하였기 때문에, 간단한 구성으로 확실하게 작동하는 클램프 불량검출을 실현할 수가 있다.
구동수단(4)에 설치한 클램프용 구동수단(36)에 의해, 클램프 로드(3)를 클램프 방향으로 구동할 수 있다. 클램프용 구동수단(3)에 설치한 하나 또는 복수의 압축 스프링(46)에 의해, 클램프 로드(3)를 클램프 방향으로 구동할 수 있다.
다음으로, 실시예 2의 클램프 장치(CA)에 대하여 도 5, 도 6에 근거하여 설명한다. 단, 실시예 1과 같은 구성 요소에는 같은 부호를 사용하며 설명을 생략하고, 주로 다른 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이 클램프 장치(CA)는, 클램프 본체(1A)와, 걸림결합부재(2)와, 클램프 로드(3)와, 상기 클램프 로드(3)를 진퇴 구동하기 위한 구동수단(4A)과, 서포트 기구(6A)와, 가압 공기력 해제수단(7A)과, 가압공기 도입수단(8)과, 클램프 불량 검출 수단(9)을 구비하고 있다. 클램프 본체(1A)는, 상부 본체 부재(11)와 하부 본체 부재(12A)로 구성되어 있다.
구동수단(4A)은, 상기 압축 스프링(46)을 생략하고, 클램프용 공기 실린더(36A)로 클램프 구동하도록 구성되어 있다. 해제용 공기 실린더(35)는 실시예 1과 같다.
서포트 기구(6A)에 대해서는, 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)의 형상이 변경되었다. 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)에 있어서는, 피스톤부와 걸림고정 플랜지부(61a)는 실시예 1과 같지만, 피스톤부의 하단으로부터 하방으로 이어지는 소지름 피스톤부(61e)가 형성되어 있다.
서포트 공기챔버(63A)는, 체크밸브(71A)가 설치된 공기 공급 통로(65A)에 의해 해제용 공기 실린더(35)의 공기 작동챔버(47)에 연통되어 있다. 공기 공급 통로(65A)는, 피스톤 부재(42A)의 로드부(44A)에 형성된 종방향 공기 통로(65a) 및 횡방향 공기 통로(65b)와, 링형상 홈(65c)과, 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)에 형성된 경사 공기 통로(65d)를 갖는다. 체크밸브(71A)는, 실시예 1과 마찬가지로 공기 공급 통로(65A)의 하단부분에 설치되어 있다. 서포트 공기챔버(63A)를 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)의 상측 공간으로 연통시키는 연통 공기 통로(72A)는, 경사 공기 통로(72a)와 경사 공기 통로(65d)의 하부로 구성되어 있다.
클램프 본체(1A) 내에 있어서 피스톤부(43A)의 상측에 클램프용 공기 작동챔버(45)가 형성되며, 상기 클램프용 공기 작동챔버(45)에는, 공기 통로(56a∼56c)를 통해 가압 공기 공급원(50)으로부터 가압 공기를 공급할 수 있다. 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)의 소지름 피스톤부(61e)의 하단은, 클램프용 공기 작동챔버(45)에 면하며, 그 클램프용 공기 작동챔버(45)의 가압 공기의 압력을 받는다. 가압 공기력 해제수단(7A)은, 공기 공급 통로(65A)와, 체크밸브(71A)와, 연통 공기 통로(72A)를 갖지만, 실시예 1의 가압 공기력 해제수단(7)과 같은 기능을 나타내는 것이다.
서포트 기구(6A)의 작용에 대해 설명한다.
클램프 해제상태일 때, 해제용 공기 작동챔버(47)와 서포트 공기챔버(63A)에는 제 1 압력의 가압 공기가 공급되어, 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)가 상한위치에 있으며 연통 공기 통로(72A)가 차단되어 있다. 클램프 구동시, 서포트 공기챔버(63A)의 제 1 압력의 가압 공기의 압력을 받는 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)에 작용하는 공기력에 의해 서포트 기구(6A)의 서포트력이 발생한다.
그 서포트력에 의해 서포트 부재(62)를 통해 걸림결합부재(2)를 지지한 상태에서, 해제용 공기 작동챔버(47)의 가압 공기를 빼고, 클램프용 공기 작동챔버(45)에 가압 공기를 공급하여 클램프 구동한다. 그러면, 서포트 공기챔버(63A)의 제 1 압력의 가압 공기는 유지되며 또한 소지름 피스톤부(61e)가 클램프용 공기 작동챔버(45)의 가압 공기의 압력을 받기 때문에, 강력한 서포트력이 발생한다. 이러한 클램프 구동의 개시시에 걸림결합부재(2)의 지름이 확대되어 공작물(W)의 구멍의 내주면을 그립한다.
그 직후, 클램프 로드(3)가 걸림결합부재(2)와 함께 미소한 거리만큼(예컨대, 0.2mm) 하강하면, 연통 공기 통로(72A)의 상단이 개방되기 때문에, 서포트 공기챔버(63A)의 가압 공기의 압력은 제 2 압력까지 저하되며, 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)는 클램프용 공기 작동챔버(45)로부터 소지름 피스톤부(61e)에 가압 공기의 압력을 받아, 그 공기력에 의해 상방으로 가압된 상태를 유지한다. 이와 같이 클램프 구동중에 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)에는, 상기 강력한 서포트력의 일부가 해제된 공기력이 계속해서 작용하기 때문에, 링형상 압력받이 피스톤부재(61A)가 하한위치로 하강하는 일이 없어, 클램프 불량 검출 수단(9)에 의한 클램프 불량의 오검출을 확실하게 방지할 수가 있다. 그 밖의 작용, 효과는 실시예 1과 같으므로, 설명을 생략한다.
다음으로, 실시예 3의 클램프 장치(CB)에 대해 도 7에 근거하여 설명하도록 한다. 단, 실시예 1과 같은 구성 요소에는 같은 부호를 사용하고 설명을 생략하며, 주로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 7의 클램프 장치(CB)에서는, 실시예 1의 클램프 장치(C)의 상기 가압 공기력 해제수단(7) 대신에 가압 공기력 해제수단(7B)이 설치되어 있다. 상기 가압 공기력 해제수단(7B)에 있어서는, 공기 공급 통로(65B)의 하단부분에 스로틀 밸브(100)가 설치되어 있다. 상기 스로틀 밸브(100)는, 밸브 형성 부재(101)를 피스톤 부재(42)의 장착 구멍에 나사 결합하여, 밸브 형성 부재(101)에 스로틀 통로(102)를 형성한 것이다.
상기 스로틀 밸브(100)를 설치했기 때문에, 클램프 구동의 개시시에 공기 작동챔버(47)로부터 제 1 압력의 가압 공기가 배출될 때, 서포트 공기챔버(63)로부터 스로틀 밸브(100)를 통해 소정의 시차를 두고 가압 공기를 배출함으로써, 가압 공기에 의해 링형상 압력받이 피스톤부재(61)에 작용하는 공기력의 일부를 해제하여, 공기력의 일부를 유지한 상태에 있어서 걸림결합부재(2)의 지름을 확대시키도록 구성되어 있다. 이러한 지름 확대 후의 클램프 동작은 실시예 1과 같다.
다음으로, 상기 실시예를 부분적으로 변경한 변경예에 대해 설명한다.
[1] 상기 실시예 1, 2에 있어서, 클램프 로드(3)를 클램프 구동할 때, 가압공기 도입수단(8)이 설치되어 있지 않은 경우에는, 걸림결합부재(2)의 지름 확대 후에 서포트 기구(6,6A)의 공기력의 전부를 해제하도록 구성하여도 무방하다. 이 경우, 클램프 구동시에, 그립 후에 링형상 압력받이 피스톤부재(61,61A)가 미소한 거리만큼 하방으로 이동했을 때, 연통 공기 통로(72,72A)를 통해 서포트 공기챔버(63,63A)가 대기 개방 상태가 되어, 제 1 압력의 가압 공기의 공기력의 전부를 해제할 수 있다. 이때, 그 해제한 공기력의 분만큼 클램프력의 저하를 방지할 수가 있다.
[2] 상기 실시예 1, 2의 체크밸브(71,71A)의 구성이나 상기 실시예 3의 스로틀 밸브(100)의 구성은, 단지 일례를 제시한 것에 불과하며, 특별히 이들로 한정할 필요는 없고, 같은 기능을 나타내는 구성이라면 다른 구성이어도 무방하다.
[3] 상기 실시예 1~3에 있어서, 클램프 본체(1,1A)의 본체 통부(20)를 짧게 형성한 형상이거나 또는 본체 통부(20)를 생략한 형상의 클램프 장치에 본 발명을 적용하여도 무방하다.
[4] 기타, 당업자라면, 본 발명의 취지를 벗어나지 않으면서 상기 실시예의 각종 변경을 부가한 형태로 실시할 수 있으며, 본 발명은 그러한 변경형태를 포함하는 것이다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은 기계가공에 제공하기 위한 공작물의 구멍에 삽입된 걸림결합부재의 그립 클로부를 클램프 로드에 의해 지름 확대시킴으로써 구멍의 내주면에 그립시켜 클램프하도록 한 클램프 장치(소위, 홀 클램프 또는 익스팬션 클램프)를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은, 공작물 등의 반송 등에도 응용할 수 있고, 공작물 이외의 부재를 클램프할 때도 응용할 수 있다.
C, CA : 클램프 장치
W : 공작물
1,1A : 클램프 본체
2 : 걸림결합부재
3 : 클램프 로드
4,4A : 구동수단
6,6A : 서포트 기구
7,7A,7B : 가압 공기력 해제수단
8 : 가압공기 도입수단
9 : 클램프 불량 검출 수단
35 : 해제용 공기 실린더
36,36A : 클램프용 구동수단
36a : 클램프용 공기 실린더
41 : 실린더 구멍
42 : 피스톤 부재
43 : 피스톤부
45 : 스프링 수용챔버
46 : 압축 스프링
47 : 해제용 공기 작동챔버
61,61A : 링형상 압력받이 피스톤 부재
63,63A : 서포트 공기챔버
65,65A : 공기 공급 통로
71,71A : 체크밸브
72,72A : 연통 공기 통로
100 : 스로틀 밸브

Claims (8)

  1. 클램프 본체와, 공작물의 구멍의 내주면에 걸림결합되는 지름확대상태와 걸림결합되지 않는 지름축소상태로 전환가능한 걸림결합부재와, 상기 걸림결합부재의 내측에 걸림결합된 클램프 로드와, 상기 클램프 로드를 클램프 본체에 대하여 진퇴 구동하기 위한 구동수단을 갖는 클램프 장치로서,
    상기 걸림결합부재의 지름을 확대시켜 상기 내주면에 걸림결합시킬 때에 걸림결합부재를 제 1 압력의 가압 공기의 공기력으로 지지하는 서포트 기구와,
    상기 구동수단에 의해 클램프 로드를 클램프 구동할 때, 상기 걸림결합부재의 지름 확대 후에 상기 서포트 기구의 공기력의 적어도 일부를 해제하는 가압 공기력 해제수단
    을 구비한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동수단은, 클램프 로드를 클램프 해제시키는 해제용 공기 실린더를 구비하고,
    상기 서포트 기구는, 상기 걸림결합부재를 지지하는 링형상 압력받이 피스톤 부재와, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 클램프 방향과 반대방향으로 상기 제 1 압력의 가압 공기의 압력을 받게 하는 서포트 공기챔버와, 상기 해제용 공기 실린더의 해제용 공기 작동챔버로부터 서포트 공기챔버로 통하는 공기 공급 통로를 가지며,
    상기 제 1 압력의 가압 공기보다 저압인 제 2 압력의 가압 공기에 의해 상기 걸림결합부재와 클램프 로드를 에어블로잉하기 위하여, 클램프 본체 내부 중 링형상 압력받이 피스톤 부재보다 걸림결합부재측의 부분으로, 상기 제 2 압력의 가압 공기를 도입하는 가압공기 도입수단을 설치한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가압 공기력 해제수단은, 상기 공기 공급 통로에 장착되어 서포트 공기챔버에 가압 공기를 공급하는 방향으로의 유통을 허용하는 체크밸브와, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 관통형상으로 형성된 연통 공기 통로로서 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재가 상한위치일 때에만 차단되는 연통 공기 통로를 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 가압 공기력 해제수단은, 상기 공기 공급 통로에 장착된 스로틀 밸브와, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 관통형상으로 형성된 연통 공기 통로로서 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재가 상한위치일 때에만 차단되는 연통 공기 통로를 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프 로드가 클램프 방향 한계위치까지 이동했을 때, 상기 링형상 압력받이 피스톤 부재에 의해 봉쇄되는 가압 공기 분출구멍으로서 클램프 불량 검출용의 가압 공기 분출구멍과, 상기 가압 공기 분출구멍으로 가압 공기를 공급하는 공기 통로를 설치한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 구동수단이, 상기 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하기 위한 클램프용 구동수단을 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 클램프용 구동수단은, 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하는 하나 또는 복수의 압축 스프링을 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 클램프용 구동수단은, 클램프 로드를 클램프 구동하는 구동력의 전부 또는 일부를 발생시키는 클램프용 공기 실린더를 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
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