KR20130127422A - 클램프 장치 - Google Patents

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KR20130127422A
KR20130127422A KR1020137003006A KR20137003006A KR20130127422A KR 20130127422 A KR20130127422 A KR 20130127422A KR 1020137003006 A KR1020137003006 A KR 1020137003006A KR 20137003006 A KR20137003006 A KR 20137003006A KR 20130127422 A KR20130127422 A KR 20130127422A
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cylindrical
clamp
shaped
fluid pressure
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KR1020137003006A
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Inventor
타카유키 카와카미
Original Assignee
파스칼 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 클램프 장치(C)는, 통형상 클램프 본체(1)와, 상기 통형상 클램프 본체(1)의 선단부분의 관통 삽입 구멍(11a)에 관통 삽입되어 외측으로 연장되며 물품(W)의 구멍(H)의 내주면을 그립할 수 있는 그립부재(3)와, 상기 그립부재(3)에 걸림결합된 연직방향으로 연장되는 클램프 로드(4)와, 상기 클램프 로드(4)를 진퇴 구동할 수 있는 진퇴 구동 기구(5)를 가지며, 통형상 클램프 본체(1)의 선단에 형성된 물품을 착좌시키는 착좌면(14)과, 통형상 클램프 본체(1)를 진퇴 가능하게 지지하는 케이스 부재(2)와, 케이스 부재(2)에 대하여 통형상 클램프 본체(1)를 클램프 로드(4)의 축심과 평행한 방향으로 승강 구동할 수 있는 승강 구동 기구(7)와, 통형상 클램프 본체(1)가 슬라이딩 가능하게 관통삽입되며 또한 케이스 부재(2)에 의해 지지된 통형상 부재(91)를 가지며, 이 통형상 부재(91)를 지름축소측으로 탄성 변형시킴으로써 통형상 클램프 본체(1)의 외주면을 로크할 수 있는 로크 기구(9)를 구비하고 있다.

Description

클램프 장치{CLAMP DEVICE}
본 발명은, 공작물 등 물품의 구멍에 삽입된 그립부재의 지름을 확대시켜 구멍의 내주면을 그립하는 클램프 장치에 관한 것으로서, 특히 물품의 피(被)지지면의 높이 위치에 대응하여 클램프 본체의 높이 위치를 변경하고, 그 후에 클램프 본체를 고정할 수 있는 서포트 기능을 갖춘 클램프 장치에 관한 것이다.
종래부터, 홀 클램프 또는 익스팬션 클램프 등의 각종 클램프 장치가 실용에 제공되고 있다. 이들 클램프 장치는, 상기한 바와 같이 공작물 등의 물품의 구멍에 삽입된 그립부재의 그립 클로(爪)부를, 클램프 로드로 지름을 확대시킴으로써, 구멍의 내주면에 그립시켜 클램프 본체측으로 끌어당겨 클램프한다.
예컨대, 특허문헌 1에 기재된 클램프 장치는, 클램프 본체, 그립부재, 상기 그립부재의 지름을 확대시키기 위한 테이퍼 축부를 갖는 클램프 로드, 클램프 로드를 구동하는 유압 실린더 등을 구비하고 있다. 그립부재는 4개의 그립 분할체로 구성되며, 그립 분할체에는, 클램프 로드의 축심과 직교하는 단면의 형상이 편평한 D형인 그립 클로부가 형성되어 있다.
특허문헌 2는, 클램프 본체, 링형상의 일체품인 콜릿(collet ; 그립부재), 풀 로드(클램프 로드), 풀 로드를 구동하는 유압 실린더 등을 구비하고 있다. 콜릿은, 1개의 세로방향의 슬릿을 통해 외부지름이 확대되는 쪽으로 탄성변형할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 각 클램프 장치에 있어서는, 공작물의 구멍에 그립부재와 클램프 로드를 삽입하고, 공작물을 클램프 본체의 착좌면(着座面)에 맞닿게 하여, 클램프 구동 개시시에, 클램프 로드(풀 로드)가 하방으로 이동되면, 클램프 로드에 의해 그립부재나 콜릿이 지름확대측으로 지름이 확대되어 공작물의 구멍의 내주면에 걸림결합하여 클램프한다.
독일특허공보 제4020981호 일본 특허공개공보 H11-188551호
그런데, 상기 특허문헌 1, 2와 같은 클램프 장치를 복수개 사용하고, 공작물의 외주부분의 복수 부위를 클램프하여 기계가공에 제공할 경우, 우선, 복수의 클램프 장치의 각각의 그립부재를, 공작물에 형성된 클램프 장치에 대응하는 구멍에 각각 삽입한다. 그 다음에, 각 클램프 장치의 클램프 본체의 선단의 착좌면에, 공작물의 착좌면에 대응하는 피지지면을 각각 맞닿게 하고, 각 클램프 장치를 클램프 구동하여, 그립부재에 의해 물품의 구멍의 내주면을 각각 그립 상태로 하여 클램프한다.
그러나, 복수의 피지지면이 다른 높이 위치에 있을 경우나, 복수의 피지지면이 같은 높이 위치에 있어도 피지지면 사이에 공차(公差)가 있을 경우에는, 공작물의 가공 후의 가공 평면이 불균일해진다는 문제가 있다. 구체적으로, 공작물의 외주부분의 3부위를 클램프한 후에, 나머지 1부위를 클램프할 경우, 공작물이 클램프 본체의 착좌면에 확실하게 맞닿아 있지 않은 상태에서 클램프하게 될 우려가 있거나, 또는 공작물이 미소하게 비뚤어진 상태에서 클램프하게 될 우려가 있다. 이 때문에, 이와 같이 불완전한 클램프 상태에서 공작물을 기계가공에 제공하면, 공작물의 탄성변형이나 채터링 진동(Chattering vibration)에 의해 가공 정밀도가 저하된다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 물품의 피지지면에 따라서 클램프 본체의 위치를 변경하고, 그 후에 클램프 본체를 고정할 수 있는 서포트 기능을 갖춘 클램프 장치를 제공하는 것, 등이다.
본 발명의 클램프 장치는, 통형상 클램프 본체와, 상기 통형상 클램프 본체의 선단부분의 관통 삽입 구멍에 관통 삽입되어 외측으로 연장되며 물품의 구멍의 내주면을 그립할 수 있는 그립부재와, 상기 그립부재에 걸림결합된 연직방향으로 연장되는 클램프 로드와, 상기 클램프 로드를 진퇴구동할 수 있는 진퇴 구동 기구를 갖는 클램프 장치로서, 상기 통형상 클램프 본체의 선단에 형성된 물품을 착좌시키는 착좌면과, 상기 통형상 클램프 본체를 진퇴가능하게 지지하는 케이스 부재와, 상기 케이스 부재에 대하여 상기 통형상 클램프 본체를 상기 클램프 로드의 축심과 평행한 방향으로 승강 구동할 수 있는 승강 구동 기구와, 상기 통형상 클램프 본체가 슬라이딩 가능하도록 관통삽입되며 또한 상기 케이스 부재에 의해 지지된 통형상 부재를 가지고, 상기 통형상 부재를 지름축소측으로 탄성변형시킴으로써 통형상 클램프 본체의 외주면을 로크할 수 있는 로크 기구를 구비하고 있다.
본 발명에 따르면, 클램프 구동 개시시에는, 승강 구동 기구에 의해, 케이스 부재에 대하여 통형상 클램프 본체를 상승(진출)시켜, 공작물 등의 물품에, 통형상 클램프 본체의 선단의 착좌면을 맞닿게 할 수 있다. 클램프 해제시에는, 승강 구동 기구에 의해, 케이스 부재에 대하여 통형상 클램프 본체를 하강(퇴입(退入))시켜, 통형상 클램프 본체의 선단의 착좌면을 공작물 등의 물품으로부터 이격시킬 수 있다.
통형상 클램프 본체가 슬라이딩 가능하게 관통삽입되며 또한 케이스 부재에 의해 지지된 통형상 부재를 가지고, 상기 통형상 부재를 지름축소측으로 탄성변형시킴으로써 통형상 클램프 본체의 외주면을 로크할 수 있는 로크 기구를 구비하였기 때문에, 상기 로크 기구에 의해, 통형상 부재가 지름축소측으로 탄성변형함으로써 통형상 클램프 본체의 외주면과의 사이에 정마찰력(靜摩擦力)을 발생시켜 확실하게 로크할 수 있다.
따라서, 클램프 구동 개시시에, 승강 구동 기구에 의해, 물품의 피지지면의 높이 위치에 대응하도록 통형상 클램프 본체를 상승시켜, 통형상 클램프 본체의 선단의 착좌면에 물품을 맞닿게 한 상태에서, 로크 기구에 의해 통형상 클램프 본체를 로크할 수 있으며, 그 후, 진퇴 구동 기구에 의해, 클램프 로드를 퇴입측으로 이동시켜 그립부재의 지름을 확대시키고, 물품 구멍의 내주면에 물려 그립 상태로 하기 때문에, 물품의 가공면의 평탄성을 확보할 수 있어, 물품의 탄성변형이나 채터링 진동에 의해 가공 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수가 있다.
본 발명의 상기 구성에 추가하여, 다음과 같은 구성을 채용하여도 무방하다.
(1) 상기 승강 구동 기구는, 상기 케이스 부재 내에 설치된 유체압 실린더를 가지며, 상기 유체압 실린더는, 유체압이 공급되는 유체압 작동 챔버와, 상기 유체압 작동 챔버의 유체압을 받아 진출측으로 구동되는 피스톤 부재와, 상기 피스톤 부재를 퇴입(退入)측으로 가압하는 스프링 부재를 가지며, 상기 피스톤 부재는, 상기 진퇴 구동 기구의 링형상 피스톤 부재에 삽입된 피스톤 로드를 가지고 또한 링형상 피스톤 부재에 작동적으로 연결된 플랜지형상(鍔狀)의 걸림고정부재를 상기 피스톤 로드의 선단부에 갖는다.
이러한 구성에 따르면, 유체압 작동 챔버에 유체압이 공급되면, 피스톤 부재가 진출측으로 이동하여, 피스톤 로드의 플랜지형상의 걸림고정부재를 통해 링형상 피스톤 부재를 진출측으로 이동시킬 수 있다. 유체압 작동 챔버로부터 유체압이 배출되면, 스프링 부재에 의해, 피스톤 부재가 퇴입측으로 이동하여, 플랜지형상의 걸림고정부재를 통해 링형상 피스톤 부재를 퇴입측으로 이동시킬 수 있다.
(2) (1)에 있어서, 상기 로크 기구는, 상기 통형상 부재에 형성되며 또한 상기 통형상 클램프 본체에 외측에서 끼워진 얇은 두께의 통부(筒部)와, 상기 얇은 두께의 통부의 외주측에 형성된 외주측 유체 챔버와, 상기 외주측 유체 챔버에 유체압을 공급할 수 있는 제 1 유체압 공급통로를 갖는다.
이러한 구성에 따르면, 제 1 유체압 공급통로를 통해, 외주측 유체 챔버에 유체압이 공급되면, 얇은 두께의 통부가 지름축소측으로 탄성변형하여, 통형상 클램프 본체를 확실하게 로크할 수 있다.
(3) (2)에 있어서, 상기 제 1 유체압 공급통로는, 상기 외주측 유체 챔버와 상기 유체압 실린더의 유체압 작동 챔버를 연통하는 통로이다.
이러한 구성에 따르면, 공통의 유체압 공급원으로부터 유체압을 공급할 수 있다.
(4) (1)에 있어서, 상기 로크 기구는, 상기 통형상 부재에 형성된 하나 또는 복수의 슬릿 및 테이퍼 외주면과, 상기 통형상 부재의 외주측에 배치된 테이퍼 내주면을 가지며 또한 케이스 부재의 내측에 끼워진 링형상 부재와, 상기 링형상 부재와 통형상 부재의 사이에 형성된 테이퍼 링형상 틈새와, 상기 테이퍼 링형상 틈새에 장착된 복수의 금속제 구체(球體)와, 상기 링형상 부재의 외주측에 형성된 링형상 유체 챔버와, 상기 링형상 유체 챔버에 유체압을 공급할 수 있는 제 2 유체압 공급통로와, 상기 링형상 부재를 로크 해제측으로 가압하는 복귀 스프링을 갖는다.
이러한 구성에 따르면, 제 2 유체압 공급통로를 통해, 링형상 유체 챔버에 유체압이 공급되면, 테이퍼 외주면과 테이퍼 내주면이 복수의 금속제의 구체를 통해 걸림결합되어, 통형상 부재가 지름축소측으로 탄성변형하여, 통형상 클램프 본체를 확실하게 로크할 수가 있다.
(5) (4)에 있어서, 상기 제 2 유체압 공급통로는, 상기 링형상 유체 챔버와 상기 유체압 실린더의 유체압 작동 챔버를 연통(連通)하는 통로이다.
이러한 구성에 따르면, 공통의 유체압 공급원으로부터 유체압을 공급할 수 있다.
(6) (4)에 있어서, 상기 링형상 유체 챔버에 유체압이 공급되었을 경우에, 상기 통형상 부재가 지름축소측으로 탄성변형하도록 상기 링형상 부재를 상기 통형상 부재에 대하여 상기 클램프 로드의 축심과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시킨다.
이러한 구성에 따르면, 링형상 부재에 의해 통형상 부재를 지름축소측으로 탄성변형시켜 통형상 클램프 본체를 확실하게 로크할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 언클램프 상태의 클램프 장치의 단면도이다.
도 2는 통형상 클램프 본체의 착좌면에 공작물을 맞닿게 하고 통형상 부재에 의해 통형상 클램프 본체를 로크한 상태의 클램프 장치의 단면도이다.
도 3은 클램프 상태의 클램프 장치의 단면도이다.
도 4는 실시예 2의 언클램프 상태의 클램프 장치의 단면도이다.
도 5는 통형상 클램프 본체의 착좌면에 공작물을 맞닿게 하고 통형상 부재에 의해 통형상 클램프 본체를 로크한 상태의 클램프 장치의 단면도이다.
도 6은 클램프 상태의 클램프 장치의 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 실시예에 근거하여 설명하도록 한다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 본 클램프 장치(C)는, 기계가공에 제공되는 공작물(W ; 물품)의 피지지면(S)을 하측으로부터 지지하여, 통형상 클램프 본체(1)를 고정한 후에, 공작물(W)의 구멍(H)의 내주면을 그립부재(3)에 의해 그립 상태로 하는 것이다. 이러한 클램프 장치(C)는, 통형상 클램프 본체(1)와, 통형상 클램프 본체(1)를 진퇴가능하게 지지하는 케이스 부재(2)와, 그립부재(3)와, 클램프 로드(4)와, 상기 클램프 로드(4)를 진퇴 구동할 수 있는 진퇴 구동 기구(5)와, 클램프 로드(4)를 서포트하는 서포트 기구(6)와, 통형상 클램프 본체(1)를 승강 구동할 수 있는 승강 구동 기구(7)와, 통형상 클램프 본체(1)의 외주면을 고정할 수 있는 로크 기구(9)를 구비하고 있다.
우선, 통형상 클램프 본체(1)에 대해 설명하도록 한다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 통형상 클램프 본체(1)는, 상하 방향으로 연장되는 통형상으로 형성되며, 상부 본체 통부(筒部)(11)와 하부 본체 통부(12)로 구성되어 있다. 상부 본체 통부(11)의 하단부가, 하부 본체 통부(12)의 상단부의 내측에 끼워져 나사결합되며, 상부 본체 통부(11)와 하부 본체 통부(12)의 사이는 시일 부재(13)에 의해 시일되어 있다. 상부 본체 통부(11) 상단부의 중심부분의 관통 삽입 구멍(11a)을 상하로 관통하도록 그립부재(3)와 클램프 로드(4)가 설치되어 있다. 통형상 클램프 본체(1)의 선단에는, 즉, 상부 본체 통부(11)의 상면에는, 관통 삽입 구멍(11a)을 둘러싸는 공작물(W)을 착좌시키는 4개의 원호형상의 착좌면(14)이 형성되며, 이들 착좌면(14)에 공작물(W)을 착좌시킨 상태에서 공작물(W)을 클램프한다. 상부 본체 통부(11)의 상면에는, 에어블로잉된 가압 공기가 흐르는 4개의 오목홈(15)이 십자형상으로 형성되어 있다.
하부 본체 통부(12)의 외부지름은, 상부 본체 통부(11)의 외부지름보다 약간 큰 지름으로 형성되고, 케이스 부재(2)의 내측에 끼워지며 또한 통형상 부재(91)에 관통삽입되어 상하 방향으로 진퇴가능하도록 지지되어 있다. 하부 본체 통부(12) 내에는, 상부로부터 하부를 향해 순서대로 수용 구멍(16)과 원통 구멍(17)과 실린더 구멍(51)이 형성되어 있다. 하부 본체 통부(12)의 하단부의 내주측에는, C형 링을 통해 링부재(19)가 장착되어 있다. 하부 본체 통부(12)의 하단부는, 언클램프 상태로 케이스 부재(2)의 하부 케이스 부재(22)의 상면에 맞닿아 있다.
다음으로, 케이스 부재(2)에 대해 설명한다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 케이스 부재(2)는 평면에서 볼 때 원형으로 형성되어 있으며, 양단 개방상태의 통형상으로 형성된 통형상 케이스 부재(21)와, 상기 통형상 케이스 부재(21)의 하단부의 내측에 끼워져 나사결합된 두께가 두꺼운 형상의 하부 케이스 부재(22)를 갖는다. 상기 케이스 부재(2) 내에, 통형상 클램프 본체(1), 후술하는 진퇴 구동 기구(5), 승강 구동 기구(7), 로크 기구(9) 등이 장착되어 있다. 케이스 부재(2)는, 그 외주부의 대부분이, 바닥이 있는 구조인 베이스 부재(10)의 장착 구멍(10a)에 나사결합되어 베이스 부재(10)에 조립 설치되어 있다. 하부 케이스 부재(22)에는, 세로방향의 실린더 구멍(71)이 형성되어 있다. 하부 케이스 부재(22)의 하단부에는, 통형상 케이스 부재(21)에 나사결합시키기 위한 공구가 걸림결합될 수 있는 한 쌍의 걸림결합 구멍(23)이 형성되어 있다. 하부 본체 통부(12)와 케이스 부재(2)의 사이에는, 상방으로부터 하방을 향해 순차적으로, 절삭가루나 먼지의 침입을 방지하기 위한 더스트 시일(24)과, 후술하는 로크 기구(9)의 통형상 부재(91)가 장착되어 있다.
다음으로, 그립부재(3)에 대해 설명한다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이 그립부재(3)는, 클램프 로드(4)와 함께 통형상 클램프 본체(1)의 선단부분의 관통 삽입 구멍(11a)에 관통 삽입되어 외측으로 연장되며 공작물(W)의 구멍(H)의 내주면을 그립할 수 있다. 상기 그립부재(3)는, 클램프 로드(4)의 외주측에 등간격으로 설치된 4개의 강제(鋼製)의 그립 분할체(31)로 구성되어 있다. 4개의 그립 분할체(31)는 그 외부지름이 확대·축소가 가능하다. 그립 분할체(31)의 상부에는 그립 클로부(32)가 형성되며, 그립 분할체(31)의 하단부에는, 원호형상의 기단(基端) 플랜지부(33)가 형성되어 있다. 그립 분할체(31)의 하반부의 내면에는, 클램프 로드(4)의 축심과 평행한 스트레이트(straight)면(35)이 형성되어 있다.
그립 클로부(32)의 상하 방향의 길이는, 그립부재(3)의 전체 높이의 약 1/3이다. 그립 클로부(32)의 수평단면이, 편평한 D형상으로 형성되어 있다. 그립 클로부(32)의 상부의 내면에는, 상방일수록 클램프 로드(4)의 축심으로부터 이격되는 테이퍼면(34)이 형성되며, 상기 테이퍼면(34)이 클램프 로드(4)의 테이퍼부(43)의 테이퍼 평면(45)에 밀착상태로 걸림결합될 수 있다. 그립 클로부(32)의 외주면에는, 공작물(W)의 구멍(H)의 내주면을 그립하기 위한 2단(段)의 톱니가 형성되어 있다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 상부 본체 통부(11)의 관통 삽입 구멍(11a) 내 그립부재(3) 및 클램프 로드(4)의 외주측의 링형상 틈새를 막는 스크레이퍼(36)가 장착되어 있다. 스크레이퍼(36)는, 그립부재(3) 및 클램프 로드(4)의 외주면에 슬라이딩 접촉하는 고무나 합성수지 등의 탄력성이 있는 재료로 구성되어 있다. 스크레이퍼(36)는, 그립부재(3) 및 클램프 로드(4)의 외주측의 링형상 틈새로부터 절삭가루 등의 이물이 내부로 침입하는 것을 막으며, 가압 공기가 클램프 본체(1) 내부로부터 외계(外界)로 누출되기 어렵게 하여, 4개의 그립 분할체(31)와 클램프 로드(4)를 묶는 것이다. 그립부재(3)의 하부에는, 4분할된 4개의 그립 분할체(31)를 지름축소방향으로 가압하는 O링(37)이 장착되어 있다.
그립부재(3)의 기단 플랜지부(33)는, 상부 본체 통부(11)의 원형 오목부(11b)에 수용되며, 기단 플랜지부(33)의 외주측에는 틈새가 형성되어 있다. 그립부재(3)의 기단 플랜지부(33)는, 원형 오목부(11b)의 상벽부와 서포트 부재(62)의 수평판부(62b)의 사이에 수평방향으로 움직일 수 있도록 끼움부착되어, 서포트 부재(62)에 의해 지지되어 있다. 그립부재(3)는, 서포트 부재(62) 및 링형상 수압(受壓)부재(61)와 일체적으로 승강가능한 동시에, 원형 오목부(11b)의 외주부의 링형상 틈새와 스크레이퍼(36)의 탄성변형을 통해, 클램프 장치(C)의 축심과 직교하는 수평방향으로 이동가능하게 장착되어 있다.
다음으로, 클램프 로드(4)에 대해 설명한다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이 클램프 로드(4)는, 그립부재(3)에 관통 삽입되며 또한 그립부재(3)에 걸림결합되어 연직방향으로 연장되어 있다. 클램프 로드(4)는, 하단측부분의 T형 걸림결합부(41)와, 상기 T형 걸림결합부(41)로부터 상방으로 이어지며 상반 부분이 그립부재(3)의 스트레이트(straight)면(35)에 맞닿는 로드부(42)와, 상기 로드부(42)로부터 상방으로 이어지고 상방으로 갈수록 외부 지름이 확대되도록 형성되며 또한 4개의 그립 분할체(31)를 외부지름 확대측으로 구동할 수 있는 테이퍼부(43)를 구비하고 있다. 테이퍼부(43)에는, 4개의 그립 분할체(31)의 그립 클로부(32)가 면(面)접촉적으로 맞닿는 4개의 테이퍼 평면(45)이 둘레방향으로 등간격으로 형성되어 있다.
다음으로, 진퇴 구동 기구(5)에 대해 설명한다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이 진퇴 구동 기구(5)는, 하부 본체 통부(12)의 하반 부분에 형성된 세로방향의 실린더 구멍(51)과, 링형상 피스톤 부재(52)와, 링형상 피스톤 부재(52)의 링형상 피스톤부(55) 상측의 클램프용 오일 챔버(53)와, 링형상 피스톤부(55) 하측의 스프링 수용 챔버(54) 등을 구비하고 있다. 진퇴 구동 기구(5)는, 클램프 로드(4)를 통형상 클램프 본체(1)에 대하여 유압(油壓)에 의해 퇴입(退入) 구동(클램프 구동)하고, 스프링 부재(58)의 탄성가압력에 의해 진출 구동(언클램프 구동)하는 유압 실린더로 구성되어 있다.
링형상 피스톤 부재(52)는, 실린더 구멍(51)에 유밀(油密)하게 슬라이딩 가능하도록 장착된 링형상 피스톤부(55)와, 상기 링형상 피스톤부(55)로부터 상방으로 상부 본체 통부(11)의 내부까지 연장되는 통형상 피스톤 로드(56)를 갖는다. 링형상 피스톤부(55)의 외주부는 시일부재(55a)에 의해 유밀하게 시일되어 있다. 링형상 피스톤 부재(52)의 하반부에는, 하단부로부터 링형상 피스톤 부재(52)의 전체 길이의 약 3/5 길이인 원통구멍(52a)이 형성되며, 링형상 피스톤 부재(52)의 상반부에는, 중간벽부(52b)를 사이에 두고 원통구멍(52a)보다 지름이 작은 스프링 수용 구멍(52c)이 형성되어 있다.
통형상 피스톤 로드(56)의 상단측 부분에는, 나사 축부(56a)가 형성되며, 상기 나사 축부(56a)에는, 역 T형의 T홈(57a)을 형성하는 T홈 형성부재(57)가 나사결합되어 부착되어 있다. 상기 T홈 형성부재(57)의 T홈(57a)에는, 클램프 로드(4)의 T형 걸림결합부(41)가 수평방향 측방으로부터 걸림결합되어 있다. T홈 형성부재(57)의 하단에는, 링형상 수압(受壓) 부재(61)의 얇은 두께의 슬리브(61b)의 상단에서 걸림고정되는 피걸림고정부(57b)가 형성되어 있다. T형 걸림결합부(41)와 T홈 형성부재(57)의 사이에는 약간의 틈새가 있기 때문에, 클램프 로드(4)는, T홈 형성부재(57)에 대하여 상대적으로 수평방향으로 이동할 수 있다.
클램프용 오일 챔버(53)는, 하부 본체 통부(12)와 링형상 피스톤 부재(52)와 후술하는 링형상 수압부재(61)로 형성되어 있다. 클램프용 오일 챔버(53)에는, 링형상 피스톤부(55)를 클램프측(하방)으로 가압하는 유압이, 유압공급원(59)으로부터 승강 구동 기구(7)의 유압 작동 챔버(73), 피스톤 부재(72)에 형성된 유로(油路)(72b,72c), 피스톤 부재(72)와 링형상 피스톤 부재(52) 사이의 링형상 틈새, 통형상 피스톤 로드(56)에 형성된 작은 구멍으로 이루어지는 유로(52d), 링형상 피스톤 부재(52)와 링형상 수압부재(61) 사이의 링형상 틈새를 통해 공급될 수 있다.
스프링 수용 챔버(54)는, 하부 본체 통부(12)와 링 부재(19)와 링형상 피스톤 부재(52)와 하부 케이스 부재(22)로 형성되어 있다. 스프링 수용 챔버(54)에는, 상방을 향하는 언클램프 구동력을 발생시키는 스프링 부재(58)가 압축상태로 수용되어 있다. 스프링 부재(58)는, 승강 구동 기구(7)의 피스톤 부재(72)와 하부 케이스 부재(22)에 상방으로 돌출된 형상으로 형성된 실린더 구멍 형성부(22a)에 외측에서 끼워지는 형상으로 장착되어 있다. 스프링 부재(58)의 하단은 링부재(19)에 의해 받아지고, 스프링 부재(58)의 상단은 링형상 피스톤부(55)의 하단면에 의해 받아져, 상기 링형상 피스톤부(55)를 상방으로 탄성 가압하고 있다. 한편, 스프링 부재(58)는 단면이 원형인 스프링 강선재(鋼線材)로 이루어지지만, 단면이 직사각형인 스프링 강선재로 구성하여도 무방하다.
다음으로, 서포트 기구(6)에 대해 설명한다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 서포트 기구(6)는, 링형상 피스톤 부재(52)의 통형상 피스톤 로드(56)에 움직일 수 있도록 외측에서 끼워진 링형상 수압부재(61)와, 상기 링형상 수압부재(61)에 의해 기단부(하단부)가 지지되며 또한 그립부재(3)의 기단을 지지하는 서포트 부재(62)와, 링형상 수압부재(61)에 클램프 방향과 반대방향으로 유압을 받게 하는 클램프용 오일 챔버(53)로 이루어지는 서포트 오일 챔버를 갖는다. 서포트 기구(6)는, 그립부재(3)의 지름을 확대시켜 공작물(W)의 구멍(H)의 내주면을 그립시킬 때, 링형상 수압부재(61)에 작용하는 유압력에 의해 그립부재(3)를 지지한다.
링형상 수압부재(61)는, 대지름부(61a)와, 대지름부(61a) 상단의 내주부로부터 상방으로 소정 길이 연장되는 얇은 두께의 슬리브(61b)와, 대지름부(61a)의 하단으로부터 하방으로 이어지며 하단부가 클램프용 오일 챔버(53)에 면하는 소지름 피스톤부(61c)를 갖는다. 링형상 수압부재(61)는, 통형상 피스톤 로드(56)에 슬라이딩이 가능하도록 외측에서 끼워지며 또한 하부 본체 통부(12)의 수용 구멍(16)과 원통 구멍(17)에 슬라이딩 가능하도록 내측에서 끼워져 있다. 링형상 수압 부재(61)의 내주부는 시일부재(61d)에 의해 유밀하게 시일되며, 외주부는 시일부재(61e)에 의해 유밀하게 시일되어 있다. 링형상 수압부재(61)가 하한위치일 때, 대지름부(61a)의 하단면이 수용 구멍(16)의 하단벽에 의해 받아지며, 링형상 수압부재(61)가 상한위치일 때, 대지름부(61a)의 상단면은 상부 본체 통부(11)의 하단부에 의해 받아진다.
서포트 부재(62)는, 상부 본체 통부(11)의 내측 수용 구멍(11c)의 내측에 끼워진 통형상 피스톤 로드(56)와 T홈 형성부재(57)와 얇은 두께의 슬리브(61b)에 외측에서 끼워진 통부(62a)와, 상기 통부(62a) 상단의 수평판부(62b)를 갖는다. 클램프 로드(4)는 수평판부(62b)의 원형 구멍(62c)을 관통하고 있다. 상기 원형 구멍(62c)은, 클램프 로드(4)를 통과할 수 있는 크기를 갖는다. 서포트 부재(62) 상단의 수평판부(62b)가 그립부재(3)의 기단 플랜지부(33)의 하면에 맞닿아 지지하고, 통부(62a)의 하단은 링형상 수압부재(61)의 대지름부(61a)의 상단에 맞닿아 지지되며, 서포트 부재(62)는 링형상 수압부재(61)와 일체적으로 승강한다.
다음으로, 승강 구동 기구(7)에 대해 설명한다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 승강 구동 기구(7)는, 케이스 부재(2) 내에 설치된 유압 실린더(70 ; 유체압 실린더)를 가지며, 유압 실린더(70)는, 세로방향의 실린더 구멍(71)과, 유압을 받아 진출측으로 구동되는 피스톤 부재(72)와, 실린더 구멍(71)에 형성된 유압(유체압)이 공급되는 유압 작동 챔버(73 ; 유체압 작동 챔버)와, 피스톤 부재(72)를 퇴입측으로 가압하는 스프링 부재(74)와, 스프링 부재(74)를 수용하는 스프링 수용 챔버(75)를 구비하고 있다. 승강 구동 기구(7)는, 케이스 부재(2)에 대하여 통형상 클램프 본체(1) 및 그 내부의 부속 기구를 클램프 로드(4)의 축심과 평행한 방향으로 승강 구동할 수 있게 하는 것이다.
피스톤 부재(72)는, 실린더 구멍(71)에 유밀하게 슬라이딩 가능하도록 관통삽입된 피스톤부(76)와, 상기 피스톤부(76)로부터 상방으로 연장되는 피스톤 로드(77)를 구비하고 있다. 피스톤 로드(77)는, 대지름 로드부(78)와, 상기 대지름 로드부(78)로부터 개구부(22b)를 통해 상방으로 연장되는 소지름 로드부(79)로 일체적으로 형성되어 있다. 피스톤부(76)의 외주부는, 시일부재(76a)에 의해 유밀하게 시일되며, 소지름 로드부(79)의 외주부는 시일부재(79a,79b)에 의해 유밀하게 시일되어 있다. 피스톤 부재(72)의 하단부에는, 육각구멍(72a)이 형성되고, 상기 육각구멍(72a)으로부터 상방으로 연장되는 유로(72b)와, 상기 유로(72b)의 상단부와 직교하는 유로(72c)가 피스톤 부재(72)의 내부에 형성되어 있다.
소지름 로드부(79)는, 링형상 피스톤 부재(52)의 원통구멍(52a)에 유밀하게 슬라이딩 가능하도록 삽입되어 있다. 상기 피스톤 부재(72)는, 링형상 피스톤 부재(52)에 작동적으로 연결된 플랜지형상의 걸림고정부재(81)를 피스톤 로드(77)의 선단부에 갖는다. 플랜지형상의 걸림고정부재(81)는, 그 소지름부(81a)가 중간벽부(52b)의 개구 구멍에 관통 삽입되어 스프링 수용 구멍(52c) 내부로 연장되어 있다. 스프링 수용 구멍(52c)에 위치하는 소지름부(81a)의 선단부에, 플랜지부(81b)가 형성되어 있다. 피스톤 부재(72)가 하방으로 퇴입 이동할 때, 플랜지부(81b)가 중간벽부(52b)에 상측으로부터 맞닿아 링형상 피스톤 부재(52)를 하방으로 이동시키며, 스프링 부재(58), 링부재(19)를 통해 통형상 클램프 본체(1)를 하방으로 이동시킨다.
피스톤 부재(72)의 피스톤부(76)의 하측에 유압 작동 챔버(73)가 형성되며, 피스톤부(76)의 상측에 스프링 수용 챔버(75)가 형성되어 있다. 유압 작동 챔버(73)에는, 유압공급원(59)으로부터 베이스 부재(10)의 유로(10b)를 통해 유압이 공급된다. 스프링 수용 챔버(75)에는, 압축 상태의 스프링 부재(74)가 수용되어, 대지름 로드부(78)에 외측에서 끼워지는 형상으로 장착되어 있다. 상기 스프링 부재(74)는, 피스톤부(76)를 하방으로(퇴입측으로) 탄성 가압한다. 스프링 수용 챔버(75)는, 하부 케이스 부재(22)의 실린더 구멍 형성부(22a)에 형성된 호흡 구멍(22c)을 통해 대기에 개방된 상태이다.
링형상 피스톤 부재(52)의 스프링 수용 구멍(52c) 내에는, 탄성 가압력이 약한 소형 스프링 부재(82)가 압축상태로 수용되어 있다. 상기 소형 스프링 부재(82)의 하단부는, 플랜지형상 걸림고정부재(81)의 플랜지부(81b)의 상면에 의해 받아지며, 소형 스프링 부재(82)의 상단부는, 클램프 로드(4)의 하단면에 맞닿아 있다. 피스톤 부재(72)가 상방으로 진출 이동할 때, 플랜지형상 걸림고정부재(81)가 소형 스프링 부재(82)를 상방으로 가압하여 압축하고, 이 소형 스프링 부재(82)의 탄성가압에 의해 클램프 로드(4)와 T홈 형성부재(57)와 링형상 피스톤 부재(52)를 통해 통형상 클램프 본체(1)를 상방으로 이동시킨다.
다음으로, 로크 기구(9)에 대해 설명한다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이 로크 기구(9)는, 통형상 클램프 본체(1)가 접촉상태로 슬라이딩 가능하도록 관통삽입되며 또한 케이스 부재(2)에 의해 지지된 통형상 부재(91)와, 상기 통형상 부재(91)의 얇은 두께의 통부(95)의 외주측에 형성된 링형상의 외주측 오일 챔버(92 ; 외주측 유체 챔버)와, 상기 외주측 오일 챔버(92)에 유압을 공급할 수 있는 유압 공급 통로(93 ; 제 1 유체압 공급통로)를 갖는다. 로크 기구(9)는, 통형상 부재(91)가 지름축소측으로 탄성 변형함에 따라 통형상 클램프 본체(1)의 외주면을 로크할 수 있는 것이다.
통형상 부재(91)는 금속제의 것이며, 상부에서 하부를 향해 순차적으로, 고정 링 상부(94)와, 통형상 클램프 본체(1)에 외측에서 끼워진 얇은 두께의 통부(95)와, 고정 링 하부(96)로 일체적으로 형성되어 있다. 통형상 부재(91)는, 통형상 클램프 본체(1)의 외주면에 밀착되어 있으며, 지름축소측으로 탄성변형이 가능하도록 구성되어 있다. 얇은 두께의 통부(95)는, 통형상 부재(91)의 길이 방향 도중부의 대부분에 형성되어 있다. 고정 링 상부(94)는, 케이스 부재(2)의 상단부에 더스트 시일(24)에 의해 걸림고정되어 있다. 고정 링 하부(96)는, 케이스 부재(2)의 원형 오목부에 수용되며, 통형상 케이스 부재(21)와 하부 케이스 부재(22)에 끼움 지지되어 고정되어 있다. 통형상 부재(91)의 외주측의 외주측 오일 챔버(92)의 상하 양단은, 시일부재(91a,91b)에 의해 유밀하게 시일되어 있다.
유압 공급 통로(93)는, 외주측 오일 챔버(92)와 유압 실린더(70)의 유압 작동 챔버(73)를 연통하는 통로이다. 유압 공급 통로(93)는, 하부 케이스 부재(22)에 횡방향으로 형성된 유로(97a), 통형상 케이스 부재(21)의 하부 통부(21a)와 하부 케이스 부재(22) 사이의 틈새에 형성된 링형상 유로(97b), 케이스 부재(2)와 고정 링 하부(96)의 사이에 형성된 하나 또는 복수의 스로틀링 작용(throttling operation)이 있는 좁은 지름의 유로(97c) 등을 구비하고 있다. 유압공급원(59)에 의해 유압이 공급되는 유압 작동 챔버(73)로부터, 이들 유로(97a∼97c)를 통해 외주측 오일 챔버(92)에 유압이 공급되면, 얇은 두께의 통부(95)가 지름축소측으로 탄성 변형하여 통형상 클램프 본체(1)를 로크한다.
또한, 클램프 장치(C)에는, 그립부재(3)와 클램프 로드(4)와 착좌면(14)에 공기를 블로잉하기 위해, 가압공기 도입수단이 설치되며, 상기 가압공기 도입수단에 의해, 가압공기를 통형상 클램프 본체(1) 내에 도입할 수 있으나, 본 실시예에서는 그에 대한 도시는 생략되어 있다.
다음으로, 상기 클램프 장치(C)의 작용에 대해 설명한다.
기계가공에 제공되는 공작물(W)을 복수의 클램프 장치(C)에 의해 클램프할 경우, 맨 먼저, 도 1에 나타내는 바와 같이, 승강 구동 기구(7)의 유압 작동 챔버(73)의 유압을 드레인압으로 한다. 이 상태에서는, 진퇴 구동 기구(5)의 스프링 부재(58)의 가압력에 의해 클램프 로드(4)와 그립부재(3)와 링형상 피스톤 부재(52)와 링형상 수압부재(61)가 상한위치에 있다. 클램프 장치(C)의 상방으로부터 공작물(W)을 세팅하고, 클램프 장치(C) 이외의 도시되지 않은 복수의 클램프 장치에 의해 공작물(W)의 외주부분을 고정하고 나서, 유압공급원(59)으로부터, 비교적 저압의 유압(예컨대, 1MPa)을 유압 작동 챔버(73)에 공급한다. 한편, 통형상 부재(91)의 얇은 두께의 통부(95)는, 이러한 저압의 유압으로는 탄성 변형되지 않도록 형성되어 있다. 또한, 진퇴 구동 기구(5)의 스프링 부재(58)로서는, 그 가압력이 저압의 유압에 의한 링형상 피스톤 부재(52)에 발생하는 하방으로의 구동력보다 큰 것이 사용된다.
그러면, 유압 실린더(70)가 작동하여, 스프링 부재(74)의 가압력에 대항하여 피스톤 부재(72)가 상방으로 이동함에 따라, 플랜지형상 걸림고정부재(81)가 중간벽부(52b)로부터 이격되어 링형상 피스톤 부재(52)의 진출이동이 가능해진다. 이때, 외주측 오일 챔버(92)에도 저압의 유압이 공급되지만, 상기 저압의 유압으로는 얇은 두께의 통부(95)가 지름축소측으로 탄성 변형하지 않으므로, 통형상 부재(91)에 의해 통형상 클램프 본체(1)는 로크되지 않는다. 또한, 진퇴 구동 기구(5)의 스프링 부재(58)의 가압력이, 저압의 유압에 의해 링형상 피스톤 부재(52)에 발생하는 구동력보다 크기 때문에, 링형상 피스톤 부재(52)는 하방으로 이동하지 않는다. 따라서, 소형 스프링 부재(82)의 약한 탄성 가압력에 의해 클램프 로드(4)가 상방으로 진출 구동됨에 따라, 링형상 피스톤 부재(52), 링형상 수압부재(61)를 통해 통형상 클램프 본체(1)가 진출 구동된다.
그 결과, 통형상 클램프 본체(1)의 착좌면(14)이 공작물(W)의 피지지면(S)에 약한 힘으로 가볍게 맞닿아 공작물(W)을 지지하여, 통형상 클램프 본체(1)는 정지 상태가 된다. 통형상 클램프 본체(1)의 피지지면(S)이 공작물(W)에 가볍게 맞닿기 때문에, 공작물(W)에 탄성 변형을 일으키는 일이 없다. 이때, 피스톤 부재(72)는, 그 대지름 로드부(78)와 소지름 로드부(79)의 경계 단부가, 실린더 구멍(71)의 상벽부에 맞닿을 때까지 상방으로 이동하지만, 소형 스프링 부재(82)의 완충 작용에 의해 피스톤 부재(72)의 상방으로의 구동력의 대부분은 흡수된다. 통형상 클램프 본체(1)의 착좌면(14)이 공작물(W)의 피지지면(S)에 맞닿은 후에, 유압 공급원(59)으로부터 상기 저압의 유압보다 고압의 유압을 공급하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 로크 기구(9)의 외주측 오일 챔버(92)에 공급된 유압이 높아져, 통형상 부재(91)의 얇은 두께의 통부(95)를 지름축소측으로 탄성변형시켜 통형상 클램프 본체(1)를 강고하게 로크한다.
또한, 유압 작동 챔버(73)에 유압이 공급되면, 외주측 오일 챔버(92)에는, 좁은 지름의 유로(97c)의 스로틀링 작용에 의해 지연(遲延)되어 유압이 공급된다. 이 때문에, 처음부터 통형상 부재(91)의 얇은 두께의 통부(95)를 지름축소측으로 탄성변형할 수 있는 고압의 유압을 유압 작동 챔버(73)에 공급하여, 통형상 클램프 본체(1)를 진출 구동시키고, 그 착좌면(14)을 공작물(W)의 피지지면(S)으로 한 후에, 지연되어 통형상 부재(91)의 얇은 두께의 통부(95)를 탄성 변형시켜 통형상 클램프 본체(1)를 로크하도록 하여도 무방하다.
통형상 클램프 본체(1)를 로크한 후, 유압 작동 챔버(73)에 공급된 고압의 유압은, 링형상 피스톤 부재(52)의 유로(52d)나 링형상 틈새의 스로틀링 작용에 의해 지연(遲延)되어 클램프용 오일 챔버(53)에 공급된다. 그러면, 링형상 수압부재(61)와 서포트 부재(62)는 클램프용 오일 챔버(53)의 유압을 받아 상한위치를 유지하고 그립부재(3)도 상한위치를 유지하지만, 링형상 피스톤 부재(52)는 고압의 유압을 받아 스프링 부재(58)의 가압력에 대항하여 하방으로 구동되기 때문에, 클램프 로드(4)가 그립부재(3)에 대하여 상대적으로 하방으로 이동한다.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 클램프 로드(4)의 테이퍼부(43)의 4개의 테이퍼 평면(45)에 의해 그립부재(3)의 4개의 그립 클로부(32)가 지름이 확대되도록 구동되며, 공작물(W)의 구멍(H)의 내주면을 그립한 상태가 되어, 그립부재(3)와 클램프 로드(4)가 공작물(W)에 대하여 상대이동이 불가능하게 된다. 그 상태로부터, 링형상 피스톤 부재(52)와 그립부재(3)와 클램프 로드(4)와 링형상 수압부재(61)와 서포트 부재(62)는 일체적으로 하방으로 소거리(예컨대, 0.2∼0.5mm)만큼 구동되어, 공작물(W)이 착좌면(14)에 강하게 가압된 클램프 상태가 된다.
클램프 장치(C)를 언클램프 구동할 경우에는, 유압 작동 챔버(73)를 드레인압으로 하면, 진퇴 구동 기구(5)의 스프링 부재(58)의 가압력에 의해 링형상 피스톤 부재(52)와 클램프 로드(4)가 상방으로 이동하여 그립부재(3)의 그립 상태를 해제하고, 외주측 오일 챔버(92)로부터 유압이 배출되어 통형상 부재(91)에 의한 통형상 클램프 본체(1)의 고정을 해제하며, 승강 구동 기구(7)의 스프링 부재(74)의 가압력에 의해 피스톤 부재(72)가 하방으로 구동되어, 플랜지형상 걸림고정부재(81)의 플랜지부(81b)가 중간벽부(52b)에 상측으로부터 맞닿아 통형상 클램프 본체(1)를 하방으로 복귀 이동시킨다.
다음으로, 상기 클램프 장치(C)의 효과에 대해 설명한다.
통형상 클램프 본체(1)의 선단에 형성된 물품을 착좌시키는 착좌면(14)과, 통형상 클램프 본체(1)를 진퇴가능하게 지지하는 케이스 부재(2)와, 케이스 부재(2)에 대하여 통형상 클램프 본체(1)를 클램프 로드(4)의 축심과 평행한 방향으로 승강구동할 수 있는 승강 구동 기구(7)를 구비하였기 때문에, 클램프 구동 개시시에는, 승강 구동 기구(7)에 의해, 케이스 부재(2)에 대하여 통형상 클램프 본체(1)를 상승(진출)시켜, 공작물(W ; 물품)에, 통형상 클램프 본체(1)의 선단의 착좌면(14)을 맞닿게 할 수 있다. 클램프 해제시에는, 승강 구동 기구(7)에 의해, 케이스 부재(2)에 대하여 통형상 클램프 본체(1)를 하강(퇴입)시켜, 통형상 클램프 본체(1) 선단의 착좌면(14)을 공작물(W)로부터 이격시킬 수 있다.
통형상 클램프 본체(1)가 슬라이딩 가능하도록 관통삽입되고 또한 케이스 부재(2)에 의해 지지된 통형상 부재(91)를 가지며, 상기 통형상 부재(91)가 지름축소측으로 탄성변형함에 따라 통형상 클램프 본체(1)의 외주면을 로크할 수 있는 로크 기구(9)를 구비했기 때문에, 상기 로크 기구(9)에 의해, 통형상 부재(91)가 지름축소측으로 탄성변형함으로써 통형상 클램프 본체(1)의 외주면과의 사이에 정마찰력(靜摩擦力)을 발생시켜 확실하게 로크할 수가 있다.
따라서, 클램프 구동 개시시에, 승강 구동 기구(7)에 의해, 공작물(W)의 피지지면(S)의 높이 위치에 대응하도록 통형상 클램프 본체(1)를 상승시켜, 통형상 클램프 본체(1) 선단의 착좌면(14)에 공작물(W)을 맞닿게 한 상태에서, 로크 기구(9)에 의해 통형상 클램프 본체(1)를 로크할 수 있으며, 그 후, 진퇴 구동 기구(5)에 의해, 클램프 로드(4)를 퇴입측으로 이동시켜 그립부재(3)의 지름을 확대시킴으로써, 공작물(W)의 구멍(H)의 내주면에 물려 그립 상태로 하므로, 공작물(W)의 가공면의 평탄성을 확보할 수 있고, 공작물(W)의 탄성 변형이나 채터링 진동에 의해 가공 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수가 있다.
승강 구동 기구(7)는, 케이스 부재(2) 내에 설치된 유압 실린더(70)를 가지며, 유압 실린더(70)는, 유압이 공급되는 유압 작동 챔버(73)와, 상기 유압 작동 챔버(73)의 유압을 받아 진출측으로 구동되는 피스톤 부재(72)와, 상기 피스톤 부재(72)를 퇴입측으로 가압하는 스프링 부재(74)를 가지며, 피스톤 부재(72)는, 진퇴 구동 기구(5)의 링형상 피스톤 부재(52)에 삽입된 피스톤 로드(77)를 가지고 또한 링형상 피스톤 부재(52)에 작동적으로 연결된 플랜지형상 걸림고정부재(81)를 피스톤 로드(77)의 선단부에 가지므로, 유압 작동 챔버(73)에 유압이 공급되면, 피스톤 부재(72)가 진출측으로 이동하여, 피스톤 로드(77)의 플랜지형상 걸림고정부재(81)를 통해 링형상 피스톤 부재(52)를 진출측으로 이동시킬 수 있다. 유압 작동 챔버(73)로부터 유압이 배출되면, 스프링 부재(74)에 의해, 피스톤 부재(72)가 퇴입측으로 이동하여, 플랜지형상 걸림고정부재(81)를 통해 링형상 피스톤 부재(52)를 퇴입측으로 이동시킬 수 있다.
로크 기구(9)는, 통형상 부재(91)에 형성되며 또한 통형상 클램프 본체(1)에 외측에서 끼워진 얇은 두께의 통부(95)와, 상기 얇은 두께의 통부(95)의 외주측에 형성된 외주측 오일 챔버(92)와, 상기 외주측 오일 챔버(92)에 유압을 공급할 수 있는 유압 공급 통로(93)를 가지므로, 유압 공급 통로(93)에 의해, 외주측 오일 챔버(92)에 유압이 공급되면, 얇은 두께의 통부(95)가 지름 축소측으로 탄성 변형하여, 통형상 클램프 본체(1)를 확실하게 로크할 수 있다. 유압 공급 통로(93)는, 외주측 오일 챔버(92)와 유압 실린더(70)의 유압 작동 챔버(73)를 연통하는 통로이므로, 공통의 유압 공급원(59)으로부터 유압을 공급할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 클램프 장치(C)를 부분적으로 변경한 예에 대해 설명하겠으며, 실시예 1과 같은 구성 요소에는 같은 참조 부호를 사용하여 그에 대한 설명을 생략하고, 다른 구성 요소에 대해서만 설명하도록 한다. 한편, 본 실시예 2의 클램프 장치(CA)는, 상기 실시예 1의 로크 기구(9)의 구조를 변경한 것이다.
도 4∼도 6에 나타낸 바와 같이, 본 클램프 장치(CA)는, 통형상 클램프 본체(1)와, 통형상 클램프 본체(1)를 진퇴가능하게 지지하는 케이스 부재(2A)와, 그립부재(3)와, 클램프 로드(4)와, 진퇴 구동 기구(5)와, 승강 구동 기구(7)와, 로크 기구(9A)를 구비하고 있으나, 로크 기구(9A) 이외에는 상기 실시예 1과 거의 같으므로 설명은 생략한다.
로크 기구(9A)는, 통형상 클램프 본체(1)가 접촉상태로 슬라이딩 가능하게 관통삽입되며 또한 케이스 부재(2A)에 의해 지지된 통형상 부재(101)와, 상기 통형상 부재(101)의 외주측에 배치된 테이퍼 내주면(121)을 갖는 링형상 부재(102)와, 상기 링형상 부재(102)와 통형상 부재(101)의 사이에 형성된 테이퍼 링형상 틈새(103)와, 상기 테이퍼 링형상 틈새(103)에 장착된 복수의 강구(鋼球)(104 ; 금속제의 구체)와, 링형상 부재(102)의 외주측에 형성된 링형상 오일 챔버(105 ; 링형상 유체 챔버)와, 상기 링형상 오일 챔버(105)에 유압(유체압)을 공급할 수 있는 유압 공급 통로(106 ; 제 2 유체압 공급통로)와, 링형상 부재(102)를 로크 해제측으로 가압하는 복귀 스프링(108)을 갖는다.
통형상 부재(101)는, 링형상으로 형성된 금속제의 것으로서, 상단측으로 갈수록 지름이 작아지는 테이퍼 외주면(111)과, 상하 방향으로 연장되는 하나 또는 복수의 슬릿(112)과, 통형상 클램프 본체(1)가 관통 삽입되는 관통 삽입 구멍(113)을 가지며, 통형상 클램프 본체(1)의 외주면에 밀착되는 지름축소측으로 탄성변형이 가능하도록 구성되어 있다. 통형상 부재(101)의 하단이, 하부 케이스 부재(22A)의 중간단부(段部) 상면에 맞닿으며, 통형상 부재(101)의 상단과 케이스 부재(2A)의 원통 오목부(26)의 상벽부와의 사이에는 약간의 틈새가 형성되어 있다.
링형상 부재(102)는, 본체 통부(102a)와, 본체 통부(102a)의 상단부로부터 상방으로 연장되는 상측 통부(102b)와, 본체 통부(102a)의 하단부로부터 하방으로 연장되는 하측 통부(102c)로 일체적으로 형성되어 있다. 본체 통부(102a)가 케이스 부재(2A)의 수용 구멍(27)의 내측에 슬라이딩 가능하게 끼워지고, 상측 통부(102b)가 케이스 부재(2A)의 원형 오목부(26)의 내측에 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 하측 통부(102c)가 케이스 부재(2A)의 링형상 틈새(28)에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. 링형상 부재(102)의 내주부에는, 상측으로 갈수록 지름이 작아져 테이퍼 외주면(111)과의 사이에 후술하는 강구(104)의 직경과 같은 테이퍼 링형상 틈새(103)를 형성하는 테이퍼 내주면(121)이 형성되어 있다. 링형상 부재(102)는, 시일부재(122a,122b)에 의해 유밀하게 시일되어 있다.
복수의 강구(104)는, 테이퍼 링형상 틈새(103)에 밀착형상으로 충전된 상태로 장착되어 있다. 통형상 부재(101)의 테이퍼 외주면(111)의 상단부에는, 복수의 강구(104)가 상방으로 이탈하는 것을 규제하는 링형상 규제부(123)가 형성되어 있다. 링형상 부재(102)의 하단 근방부의 내주부에, 복수의 강구(104)를 하방으로부터 받는 링형상 볼받이부재(124)가 설치되어 있다.
링형상 오일 챔버(105)가, 본체 통부(102a) 상부의 테이퍼형상의 외주면 (102d)과, 통형상 케이스 부재(21A)의 수용 구멍(27) 상단부의 링형상의 테이퍼면(29)의 사이에 형성되어 있다. 상기 링형상 오일 챔버(105)에 유압이 공급되었을 경우에, 통형상 부재(101)가 지름축소측으로 탄성변형하도록 링형상 부재(102)를 통형상 부재(101)에 대하여 클램프 로드(4)의 축심과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시킨다.
링형상 부재(102)의 본체 통부(102a)의 하측이면서, 링형상 부재(102)와 케이스 부재(2A)의 하부 케이스 부재(22A)와의 사이에는, 링형상의 스프링 수용 챔버(107)가 형성되어 있다. 상기 스프링 수용 챔버(107)에는, 복귀 스프링(108)이 압축상태로 장착되어 있다. 상기 복귀 스프링(108)은, 링형상 부재(102)를 통형상 부재(101)에 대하여 상대적으로 상방으로 탄성가압한다.
유압 공급 통로(106)는, 링형상 오일 챔버(105)와 유압 실린더(70)의 유압 작동챔버(73)를 연통하는 통로이다. 유압 공급 통로(106)는, 하부 케이스 부재(22A)에 횡방향으로 형성된 유로(131a), 링형상 부재(102)의 하측 통부(102c)와 하부 케이스 부재(22A)의 사이에 형성된 링형상 공간(131b), 링형상 부재(102)의 외주면과 통형상 케이스 부재(21A)의 내주면의 사이에 형성된 링형상 틈새(131c) 등을 가지며, 이들 유로(131a∼131b), 링형상 틈새(131c)를 통해 유압 작동 챔버(73)로부터 링형상 오일 챔버(105)에 유압을 공급한다. 링형상 오일 챔버(105)에 유압이 공급되면, 링형상 부재(102)가 하방으로 이동하고, 테이퍼 내주면(121)이 복수의 강구(104)를 통해 테이퍼 외주면(111)에 걸림결합되어, 통형상 부재(101)를 지름 축소 상태로 탄성변형시켜, 통형상 클램프 본체(1)를 강고하게 고정한다.
다음으로, 상기 클램프 장치(CA)의 작용에 대해 설명한다.
기계가공에 제공되는 공작물(W)을 복수의 클램프 장치(CA)에 의해 클램프할 경우, 맨 먼저, 도 4에 나타내는 바와 같이, 승강 구동 기구(7)의 유압 작동 챔버(73)의 유압을 드레인압으로 한다. 이 상태에서는, 진퇴 구동 기구(5)의 스프링 부재(58)의 가압력에 의해 클램프 로드(4)와 그립부재(3)와 링형상 피스톤 부재(52)와 링형상 수압부재(61)가 상한위치에 있다. 클램프 장치(CA)의 상방으로부터 공작물(W)을 세팅하고, 클램프 장치(CA) 이외의 도시되지 않은 복수의 클램프 장치에 의해 공작물(W)의 외주부분을 고정하고 나서, 유압공급원(59)으로부터, 비교적 저압의 유압(예컨대, 1MPa)을 유압 작동 챔버(73)에 공급한다. 한편, 진퇴 구동 기구(5)의 스프링 부재(58)와, 로크 기구(9A)의 복귀 스프링(108)으로는, 그 가압력이 저압인 유압에 의한 링형상 피스톤 부재(52)나 링형상 부재(102)에 발생하는 하방으로의 구동력보다 큰 것이 사용된다.
그러면, 유압 실린더(70)가 작동하며, 스프링 부재(74)의 가압력에 대항하여 피스톤 부재(72)가 상방으로 이동함에 따라, 플랜지형상 걸림고정부재(81)가 중간벽부(52b)로부터 이격되어 링형상 피스톤 부재(52)의 진출 이동이 가능해진다. 이때, 링형상 오일 챔버(105)에도 저압의 유압이 공급되지만, 이 저압의 유압으로는 링형상 부재(102)는 하방으로 이동하지 않으므로, 통형상 부재(101)에 의해 통형상 클램프 본체(1)는 로크되지 않는다. 또한, 진퇴 구동 기구(5)의 스프링 부재(58)의 가압력이, 저압의 유압에 의해 링형상 피스톤 부재(52)에 발생하는 구동력보다 크기 때문에, 링형상 피스톤 부재(52)는 하방으로 이동하지 않는다. 따라서, 소형 스프링 부재(82)의 약한 탄성 가압력에 의해 클램프 로드(4)가 상방으로 진출 구동됨에 따라, 링형상 피스톤 부재(52), 링형상 수압부재(61)를 통해 통형상 클램프 본체(1)가 진출 구동된다.
그 결과, 통형상 클램프 본체(1)의 착좌면(14)이 공작물(W)의 피지지면(S)에 약한 힘으로 가볍게 맞닿아 공작물(W)을 지지하여, 통형상 클램프 본체(1)는 정지 상태가 된다. 통형상 클램프 본체(1)의 피지지면(S)이 공작물(W)에 가볍게 맞닿기 때문에, 공작물(W)에 탄성 변형을 일으키는 일이 없다. 이때, 피스톤 부재(72)는, 그 대지름 로드부(78)와 소지름 로드부(79)의 경계단부가, 실린더 구멍(71)의 상벽부에 맞닿을 때까지 상방으로 이동하지만, 소형 스프링 부재(82)의 완충 작용에 의해 피스톤 부재(72)의 상방으로의 구동력의 대부분은 흡수된다. 통형상 클램프 본체(1)의 착좌면(14)이 공작물(W)의 피지지면(S)에 맞닿은 후에, 유압공급원(59)으로부터 상기 저압의 유압보다 고압의 유압을 공급하면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 로크 기구(9A)의 링형상 오일 챔버(105)에 공급되어, 링형상 부재(102)가 하방으로 이동함으로써, 복수의 강구(104)를 통해 테이퍼 외주면(111)과 테이퍼 내주면(121)이 걸림결합되어, 통형상 부재(101)가 지름축소측으로 탄성 변형하여 통형상 클램프 본체(1)를 강고하게 로크한다.
통형상 클램프 본체(1)를 로크한 후, 유압 작동 챔버(73)에 공급된 고압의 유압은, 링형상 피스톤 부재(52)의 유로(52d)나 링형상 틈새 등의 스로틀링 작용에 의해 지연되어 클램프용 오일 챔버(53)에 유압이 공급된다. 그러면, 링형상 수압부재(61)와 서포트 부재(62)는 클램프용 오일 챔버(53)의 유압을 받아 상한위치를 유지하고, 그립부재(3)도 상한위치를 유지하지만, 링형상 피스톤 부재(52)는, 고압의 유압을 받아 스프링 부재(58)의 가압력에 대항하여 하방으로 구동하기 때문에, 클램프 로드(4)가 그립부재(3)에 대하여 상대적으로 하방으로 이동한다.
그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 클램프 로드(4)의 테이퍼부(43)의 4개의 테이퍼 평면(45)에 의해 그립부재(3)의 4개의 그립 클로부(32)가 지름이 확대되도록 구동되어, 공작물(W)의 구멍(H)의 내주면을 그립한 상태가 되어, 그립부재(3)와 클램프 로드(4)가 공작물(W)에 대해 상대이동이 불가능하게 된다. 그 상태로부터, 링형상 피스톤 부재(52)와 그립부재(3)와 클램프 로드(4)와 링형상 수압부재(61)와 서포트 부재(62)는 일체적으로 하방으로 소거리(예컨대, 0.2∼0.5mm)만큼 구동되어, 공작물(W)이 착좌면(14)에 강하게 가압된 클램프 상태가 된다.
클램프 장치(CA)를 언클램프 구동할 경우에는, 유압 작동 챔버(73)를 드레인압으로 하면, 진퇴 구동 기구(5)의 스프링 부재(58)의 가압력에 의해 링형상 피스톤 부재(52)와 클램프 로드(4)가 상방으로 이동하여 그립부재(3)의 그립 상태를 해제하고, 복귀 스프링(108)의 가압력에 의해 링형상 부재(102)가 상방으로 이동하여 링형상 오일 챔버(105)로부터 유압이 배출되어, 통형상 부재(101)에 의한 통형상 클램프 본체(1)의 고정을 해제하며, 스프링 부재(74)의 가압력에 의해 피스톤 부재(72)가 하방으로 구동되어, 플랜지형상 걸림고정부재(81)가 중간벽부(52b)에 상측으로부터 맞닿아 통형상 클램프 본체(1)를 하방으로 복귀 이동시킨다.
다음으로, 상기의 클램프 장치(CA)의 효과에 대해 설명한다.
로크 기구(9A)는, 통형상 부재(101)에 형성된 하나 또는 복수의 슬릿(112) 및 테이퍼 외주면(111)과, 통형상 부재(101)의 외주측에 배치된 테이퍼 내주면(121)을 가지며 또한 케이스 부재(2A)의 내측에 끼워진 링형상 부재(102)와, 상기 링형상 부재(102)와 통형상 부재(101)의 사이에 형성된 테이퍼 링형상 틈새(103)와, 상기 테이퍼 링형상 틈새(103)에 장착된 복수의 강구(104)와, 링형상 부재(102)의 외주측에 형성된 링형상 오일 챔버(105)와, 상기 링형상 오일 챔버(105)에 유압을 공급할 수 있는 유압 공급 통로(106)와, 링형상 부재(102)를 로크 해제측으로 가압하는 복귀 스프링(108)을 가지므로, 유압 공급 통로(106)를 통해, 링형상 오일 챔버(105)에 유압이 공급되면, 테이퍼 외주면(111)과 테이퍼 내주면(121)이 복수의 강구(104)를 통해 걸림결합되어, 통형상 부재(101)가 지름축소측으로 탄성 변형하여, 통형상 클램프 본체(1)를 확실하게 로크할 수 있다.
유압 공급 통로(106)는, 링형상 오일 챔버(105)와 유압 실린더(70)의 유압 작동 챔버(73)를 연통하는 통로이므로, 공통의 유압공급원(59)으로부터 유압을 공급할 수 있다. 링형상 오일 챔버(105)에 유압이 공급되었을 경우에, 통형상 부재(101)가 지름축소측으로 탄성 변형하도록 링형상 부재(102)를 통형상 부재(101)에 대하여 클램프 로드(4)의 축심과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시키므로, 링형상 부재(102)에 의해 통형상 부재(101)를 지름축소측으로 탄성 변형시켜 통형상 클램프 본체(1)를 확실하게 로크할 수 있다. 그 밖의 구성, 작용 및 효과는 상기 실시예 1과 같으므로 설명은 생략한다.
다음으로, 상기 실시예를 부분적으로 변경한 변경예에 대해 설명한다.
[1] 상기 실시예 1, 2에 기재한 클램프 장치(C,CA)에서는, 진퇴 구동 기구(5)의 클램프용 오일 챔버(53), 승강 구동 기구(7)의 유압 작동 챔버(73), 로크 기구(9,9A)의 외주측 오일 챔버(92) 및 링형상 오일 챔버(105)는, 1개의 유압공급원(59)으로부터 베이스 부재(10)의 유로(10b)를 통해 유압이 공급되는 같은 유압계통을 갖지만, 이것으로 한정할 필요는 없으며, 각 구동 기구는 각각이 대응하는 유압계통을 갖도록 구성하여도 무방하다.
[2] 상기 실시예 1, 2에 기재한 클램프 장치(C,CA)의 클램프 구동을 위해 유압을 이용하고 있으나, 이것으로 한정할 필요는 없으며, 클램프용 오일 챔버(53), 유압 작동 챔버(73), 외주측 오일 챔버(92), 링형상 오일 챔버(105) 대신에 클램프용 공기 챔버, 공기압 작동 챔버, 외주측 공기 챔버, 링형상 공기 챔버를 설치하고, 가압 공기 등의 유체압을 이용하여 피스톤 부재(72)를 클램프 구동하도록 구성하여도 무방하다.
[3] 상기 실시예 1, 2에 기재한 클램프 장치(C,CA)에 있어서의, 그립부재(3)의 구조, 클램프 로드(4)의 구조, 서포트 기구(6)의 구조, 진퇴 구동 기구(5)의 구조, 로크 기구(9,9A)의 구조 등은 일례를 나타내는 것이며, 이들의 구조에, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경을 부가하여 실시할 수 있다. 클램프 장치에 있어서의 그 밖의 구조에 대해서도, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경을 부가하여 실시할 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 기계가공에 제공하기 위한 공작물의 구멍에 삽입된 그립부재의 그립 클로부를 클램프 로드로 지름을 확대시킴으로써 구멍의 둘레면에 그립시켜 클램프하도록 한 각종 클램프 장치에 적용할 수 있으며, 또한, 본 클램프 장치는 공작물의 반송 등에도 응용할 수 있다.
W : 공작물(물품)
C, CA : 클램프 장치
1 : 통형상 클램프 본체
2,2A : 케이스 부재
3 : 그립부재
4 : 클램프 로드
5 : 진퇴 구동 기구
7 : 승강 구동 기구
9,9A : 로크 기구
14 : 착좌면(着座面)
70 : 유압 실린더(유체압 실린더)
71 : 실린더 구멍
72 : 피스톤 부재
73 : 유압 작동 챔버(유체압 작동 챔버)
74 : 스프링 부재
75 : 스프링 수용 챔버
76 : 피스톤부
77 : 피스톤 로드
81 : 플랜지형상 걸림고정부재
91 : 통형상 부재
92 : 외주측 오일 챔버(외주측 유체 챔버)
93 : 유압 공급 통로(제 1 유체압 공급통로)
95 : 얇은 두께의 통부(筒部)
101 : 통형상 부재
102 : 링형상 부재
103 : 테이퍼 링형상 틈새
104 : 강구(鋼球)(금속제의 구체(球體))
105 : 링형상 오일 챔버(링형상 유체 챔버)
106 : 유압 공급 통로(제 2 유체압 공급 통로)
111 : 테이퍼 외주면
112 : 하나 또는 복수의 슬릿
121 : 테이퍼 내주면

Claims (7)

  1. 통형상 클램프 본체와, 상기 통형상 클램프 본체의 선단부분의 관통 삽입 구멍에 관통 삽입되어 외측으로 연장되며 물품의 구멍의 내주면을 그립할 수 있는 그립부재와, 상기 그립부재에 걸림결합된 연직방향으로 연장되는 클램프 로드와, 상기 클램프 로드를 진퇴구동할 수 있는 진퇴 구동 기구를 갖는 클램프 장치로서,
    상기 통형상 클램프 본체의 선단에 형성된 물품을 착좌시키는 착좌면과,
    상기 통형상 클램프 본체를 진퇴가능하게 지지하는 케이스 부재와,
    상기 케이스 부재에 대하여 상기 통형상 클램프 본체를 상기 클램프 로드의 축심과 평행한 방향으로 승강 구동할 수 있는 승강 구동 기구와,
    상기 통형상 클램프 본체가 슬라이딩 가능하게 관통삽입되고 또한 상기 케이스 부재에 지지된 통형상 부재를 가지며, 상기 통형상 부재를 지름축소측으로 탄성변형시킴으로써 통형상 클램프 본체의 외주면을 로크할 수 있는 로크 기구,
    를 구비한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 승강 구동 기구는, 상기 케이스 부재 내에 설치된 유체압 실린더를 가지며,
    상기 유체압 실린더는, 유체압이 공급되는 유체압 작동 챔버와, 상기 유체압 작동 챔버의 유체압을 받아 진출측으로 구동되는 피스톤 부재와, 상기 피스톤 부재를 퇴입측으로 가압하는 스프링 부재를 가지고,
    상기 피스톤 부재는, 상기 진퇴 구동 기구의 링형상 피스톤 부재에 삽입된 피스톤 로드를 가지며 또한 링형상 피스톤 부재에 작동적으로 연결된 플랜지형상 걸림고정부재를 상기 피스톤 로드의 선단부에 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 로크 기구는, 상기 통형상 부재에 형성되며 또한 상기 통형상 클램프 본체에 외측에서 끼워진 얇은 두께의 통부와, 상기 얇은 두께의 통부의 외주측에 형성된 외주측 유체 챔버와, 상기 외주측 유체 챔버에 유체압을 공급할 수 있는 제 1 유체압 공급통로를 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 유체압 공급통로는, 상기 외주측 유체 챔버와 상기 유체압 실린더의 유체압 작동 챔버를 연통하는 통로인 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 로크 기구는, 상기 통형상 부재에 형성된 하나 또는 복수의 슬릿 및 테이퍼 외주면과, 상기 통형상 부재의 외주측에 배치된 테이퍼 내주면을 가지며 또한 케이스 부재의 내측에 끼워진 링형상 부재와, 상기 링형상 부재와 통형상 부재의 사이에 형성된 테이퍼 링형상 틈새와, 상기 테이퍼 링형상 틈새에 장착된 복수의 금속제의 구체(球體)와, 상기 링형상 부재의 외주측에 형성된 링형상 유체 챔버와, 상기 링형상 유체 챔버에 유체압을 공급할 수 있는 제 2 유체압 공급통로와, 상기 링형상 부재를 로크 해제측으로 가압하는 복귀 스프링을 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 유체압 공급통로는, 상기 링형상 유체 챔버와 상기 유체압 실린더의 유체압 작동 챔버를 연통하는 통로인 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 링형상 유체 챔버에 유체압이 공급되었을 경우에, 상기 통형상 부재가 지름축소측으로 탄성 변형하도록 상기 링형상 부재를 상기 통형상 부재에 대하여 상기 클램프 로드의 축심과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
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