KR20150023697A

KR20150023697A - 전동 클램프 장치

Info

Publication number: KR20150023697A
Application number: KR1020157000573A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 후카노; 노리유키 미야자키; 타케시 세오
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2015-03-05
Also published as: KR101643373B1; TWI603806B; DE112013003516B4; RU2608934C2; US20150165577A1; RU2608934C9; CN104411460B; CN104411460A; RU2015100049A; JP5891535B2; DE112013003516T5; BR112015000806A2; WO2014010391A1; TW201404520A; BR112015000806B1; JP2014018882A; US9550262B2

Abstract

전동 클램프 장치(10)에 있어서, 구동 유닛(14)은 클램프 암(16)이 회전 가능하게 지지되는 바디(12)의 단부에 배치되는 모터(66)를 가진다. 상기 구동 유닛(14)은 상기 바디(12)에 연결되는 중공 하우징(54)과, 상기 하우징(54)의 내부에 수용 가능하게 되는 모터 유닛(56)을 포함한다. 상기 모터 유닛(56)이 그 일단부로부터 상기 하우징(54)의 내부에 삽입되면, 상기 모터 유닛(56)의 프레임(68) 상에 배치되는 2개의 잠금 플레이트들(80a, 80b)이 회전함으로써, 상기 잠금 플레이트들(80a, 80b)의 홀들(84)은 상기 하우징(54)의 돌기들(64a, 64b)과 맞물리게 이루어진다. 그 결과, 상기 모터 유닛(56)은 상기 하우징(54)에 수용된 상태로 고정된다.

Description

전동 클램프 장치{ELECTRIC CLAMP APPARATUS}

본 발명은 자동화된 조립 라인 등에서 클램핑이 가능하게 하는 전동 클램프 장치에 관한 것이다.

종래부터, 자동차의 자동 조립 라인에서, 예를 들면, 미리 성형된(pre-formed) 바디 패널들을 겹치고 위치 결정하여, 클램프 장치에 의하여 클램핑하고, 상기 바디 패널들을 서로 용접하는 조립 공정이 이루어지고 있다.

본 출원인은, 일본공개특허 특개2005-169604호 공보에 개시된 바와 같은 전동 클램프 장치를 제안하였다. 이러한 전동 클램프 장치는, 전동 모터를 구비한 바디에, 클램프 암이 회전 가능하게 배치되고, 상기 전동 모터의 회전 구동력이 감속 구동계를 통하여 전달됨으로써, 상기 클램프 암이 회전하여 워크피스(workpiece)를 클램핑한다.

일본공개특허 특개2005-169604호

본 발명의 일반적인 목적은, 관리성의 향상을 도모함과 동시에, 용이하게 출력 변경을 행할 수 있는 전동 클램프 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 클램프 암의 회전에 의하여 워크피스(workpiece)를 클램핑하기 위한 전동 클램프 장치에 있어서,

바디;

전기신호에 의하여 회전 구동하는 구동원을 포함하고, 상기 바디에 대하여 탈착 가능한 구동 유닛;

상기 바디의 내부에 배치되고, 상기 구동 유닛의 회전 구동력을 상기 클램프 암에 전달하는 구동력 전달 메커니즘; 및

상기 바디에 대한 상기 구동 유닛의 연결 상태를 스위칭하기 위한 연결 메커니즘을 포함하며,

상기 연결 메커니즘의 사용을 통하여 상기 구동 유닛의 연결 상태를 스위칭함으로써, 상기 구동 유닛은 상기 바디에 대하여 탈착 가능하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전기신호에 의하여 회전 구동하는 구동 유닛을 가진 전동 클램프 장치에 있어서, 상기 구동 유닛의 회전 구동력을 클램프 암으로 전달하는 구동력 전달 메커니즘이 바디의 내부에 배치되고, 상기 바디와 상기 구동 유닛의 연결 상태가 연결 메커니즘의 조작을 통하여 스위칭될 수 있다.

따라서, 구동 유닛의 교환 등과 같은 관리가 행해질 경우에, 바디와 상기 구동 유닛의 연결이 연결 메커니즘에 의하여 용이하게 해제될 수 있으므로, 예를 들면, 바디와 구동부가 볼트 체결 등에 의하여 연결되어 있는 클램프 장치와 비교하여, 상기 볼트의 분리 등과 같은 복잡한 작업이 불필요하게 되며, 전동 클램프 장치의 관리성을 향상시킬 수 있다. 또한, 바디로부터 구동 유닛을 분리하고 별도의 구동 유닛으로 교환함에 의하여, 동일한 전동 클램프 장치에 있어서 상기 구동 유닛의 출력이 자유로이 변경될 수 있다.

본 발명의 상기한 그리고 다른 목적들, 특징들, 그리고 장점들은 도시된 예로써 보여지는 본 발명의 바람직한 실시예들에 있어서 첨부된 도면들과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 전동 클램프 장치를 나타낸 외관 사시도이다.
도 2는, 도 1의 전동 클램프 장치의 전체 수직 단면도이다.
도 3은, 도 1의 전동 클램프 장치에 있어서 클램핑 상태를 나타낸 외관 사시도이다.
도 4는, 도 3의 전동 클램프 장치의 전체 수직 단면도이다.
도 5는, 도 1에 나타낸 전동 클램프 장치의 일부 분해 사시도이다.
도 6은, 변형예에 따른 커버 부재가 이용된 전동 클램프 장치의 확대 사시도이다.
도 7은, 도 1의 전동 클램프 장치를 구성하는 구동력 전달 메커니즘 및 구동 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 8은, 변형예에 따른 조작 볼트가 이용된 전동 클램프 장치의 확대 사시도이다.
도 9는, 도 2의 IX-IX 선에 따른 단면도이다.
도 10a는, 구동 유닛에 있어서 하우징에 대하여 모터 유닛이 수납되어 연결된 상태를 나타낸 확대 단면도이며, 도 10b는, 도 10a에 나타낸 하우징에 대하여 모터 유닛이 하측으로 분리된 상태를 나타낸 확대 단면도이다.

도 1 내지 도 5와 같이, 전동 클램프 장치(10)는 바디(12)와, 상기 바디(12)의 하부에 제공되는 구동 유닛(14)과, 상기 바디(12)에 대하여 회전 가능하게 배치되는 클램프 암(16)과, 상기 구동 유닛(14)으로부터 상기 클램프 암(16)으로 구동력을 전달하고 상기 바디(12)의 내부에 배치되는 구동력 전달 메커니즘(18)을 포함한다.

상기 바디(12)는 금속재로 형성되고, 예를 들면, 샤프트(20)와 웜 기어(22)는 상기 바디(12)의 내부에 정의되는 공간 내에 수직 방향(화살표 A, B 방향)으로 수용되는 상기 구동력 전달 메커니즘(18)을 구성한다. 또한, 웜 휠(24)은 상기 바디(12) 내에서 상기 웜 기어(22)의 일측에 지지축(26)을 통하여 회전 가능하게 배치된다.

또한, 상기 바디(12)는 상기 바디(12)의 상부 및 하부에 동축으로 형성되는 제1 및 제2 리테이닝 부재들(28, 30)과, 상기 바디(12)의 일측에 대하여 외측으로 돌출되고 상기 제1 리테이닝 부재(28)와 상기 제2 리테이닝 부재(30) 사이에 배치되는 볼록부(32)를 포함한다. 상기 볼록부(32)는 실질적으로 수평 방향으로 돌출된 상기 볼록부(32)의 영역을 통하여 수직하게 관통되는 스크류 홀(34)을 포함한다. 지지 핀(36)은 위로부터 상기 스크류 홀(34)과 나사 결합된다.

그리고, 클램핑 암(16)의 클램핑 부재(16a)는 워크피스(W)의 상부에 대하여 맞닿아 접하도록 들어옴에 의하여 상기 워크피스(W)를 지지 가능하게 된다. 설치 부재(38)는 상기 볼록부(32) 바로 밑에 형성되고 수직 하방(화살표 A 방향)으로 연장된다. 상기 설치 부재(38)는 상기 전동 클램프 장치(10)가 볼트 등과 같은 수단에 의하여 벽면에 고정될 때 사용될 수 있다.

또한, 상기 바디(12)의 측벽은 상기 볼록부(32)로부터 상기 바디(12)의 반대측면으로 개방된다. 상기 측벽의 개방측은 커버 부재(40)를 장착함에 의하여 닫혀진다.

제1 베어링(42)은 상기 제1 리테이닝 부재(28)에 의하여 수용되고, 커버 부재(44)는 상기 제1 리테이닝 부재(28)를 덮도록 위로부터 장착된다. 상기 커버 부재(44)는 실질적으로 단면이 U 형상을 가진 중공이다. 상기 커버 부재(44)는 상기 개방된 단부가 상기 바디(12)측(화살표 A 방향)을 향하도록 상기 제1 리테이닝 부재(28)에 설치된다. 또한, 내부 벽면으로부터 돌출된 한 쌍의 돌기들(46)은 상기 커버 부재(44)의 개방된 단부에 형성된다. 상기 돌기들(46)은 상기 제1 리테이닝 부재(28)의 측면에 형성된 한 쌍의 홈들(48)과 각각 맞물린다.

더욱 구체적으로는, 상기 커버 부재(44)는 상기 바디(12)의 제1 리테이닝 부재(28)를 덮도록 장착되고, 상기 홈들(48)에 있어서 상기 돌기들(46)의 결합에 의하여 유지된다. 상기 커버 부재(44)는 상기 제1 리테이닝 부재(28)에 대하여 탈착 수단에 장착된다.

또한, 도 5 및 도 8과 같이, 씰링 링(49)은 상기 제1 리테이닝 부재(28)의 외주면 상의 홈을 통하여 장착된다. 상기 커버 부재(44)가 설치될 때, 상기 커버 부재(44)의 내측 벽면에 대하여 상기 씰링 링(49)이 맞닿아 접함에 의하여, 상기 커버 부재(44)와 상기 제1 리테이닝 부재(28) 사이에서 씰링 상태가 유지된다.

상기 커버 부재(44)는 위에서 서술한 상기 제1 리테이닝 부재(28)에 대하여 탈착 구조를 가지는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 6과 같이, 커버 부재(44a)는 상기 제1 리테이닝 부재(28)에 대하여 일단부측에 제공된 핀(50)에 의하여 회전 가능하게 지지되도록 사용될 수 있다.

후술할 조작 볼트(94)가 작동되면, 조작자(미도시)가 상기 커버 부재(44a)의 타단부로부터 파지하고 상기 커버 부재(44a)를 상측 방향으로 당김에 의하여, 상기 돌기(46)와 상기 홈(48) 사이의 맞물림은 해제됨으로써, 상기 커버 부재(44a)는 상기 핀(50) 주위로 회전함에 의하여 개방될 수 있다. 이와 같은 구조를 제공함에 의하여, 상기 커버 부재(44a)는 상기 핀(50)을 통하여 상기 바디(12)에 정상적으로 유지되므로, 분리후 상기 커버 부재(44a)의 거치를 위한 장소를 제공하는 것을 고려할 필요가 없게 되며, 상기 커버 부재(44a)의 분실이 방지될 수 있다.

도 1 내지 도 5와 같이, 상기 제2 리테이닝 부재(30)는 상기 제1 리테이닝 부재(28)의 하부(화살표 A 방향)에 형성되어 상기 제1 리테이닝 부재(28)에 대하여 소정 거리 이격되어 있으며, 제2 베어링(52)은 상기 제1 베어링(42)과 함께 동축으로 지지된다. 상기 제1 및 제2 베어링들(42, 52)은 상기 구동력 전달 메커니즘(18)을 구성하는 샤프트(20)의 반대측 단부들에 각각 회전 가능하게 지지된다.

상기 구동 유닛(14)은 하우징(54, 바디)를 포함하며, 상기 하우징(54)은 단면이 직사각 형상을 가진 튜브 몸체로 이루어지며, 모터 유닛(56, 구동 유닛)은 상기 하우징(54)의 내부에 수용 가능하게 된다. 상기 하우징(54)은 상기 모터 유닛(56)이 수용되는 제1 수용부(58)와, 구동력 전달 메커니즘(18)이 수용되고 상기 제1 수용부(58)의 상부에 형성되는 제2 수용부(60)를 포함한다. 상기 제2 수용부(60)의 상부는 상기 바디(12)의 하단과 연결된다. 상기 하우징(54)은 도시하지 않은 복수의 체결 볼트들에 의하여 상기 바디(12)에 대하여 연결된다.

또한, 제1 수용부(58)와 제2 수용부(60) 사이에서, 상기 하우징(54)의 축 방향(화살표 A, B 방향)에 대하여 수직하게 배치되는 구획 벽(62)이 형성된다.

상기 제1 수용부(58)는 단면이 직사각 형상으로 형성되며, 예를 들면, 상기 축 방향을 따라 동일한 구획 영역에 걸쳐 실질적으로 연장된다. 상기 제1 수용부(58)의 하단부 부근에 있어서, 상기 제1 수용부(58)의 측면에 대하여 수직으로 돌출된 2개의 돌기들(64a, 64b)이 형성된다. 상기 돌기들(64a, 64b)은 하우징(54)의 축 방향(화살표 A, B 방향)과 직교하는 폭 방향으로 긴 단면이 직사각 형상으로 형성되고, 상기 제1 수용부(58)를 사이에 두고 대향하는 일측면과 타측면에 각각 형성된다. 이 경우에, 상기 돌기들(64a, 64b)은, 상기 바디(12)의 상기 볼록부(32)와 같은 측에 있는 상기 하우징(54)의 일측면과, 상기 볼록부(32)로부터 반대측에 있는 상기 하우징(54)의 타측면에 형성된다.

또한, 링 형상의 씰링 링(65)은 홈을 통하여 상기 하우징(54)의 하단부에 장착된다. 그리고, 상기 하우징(54)에 대하여 상기 모터 유닛(56)이 조립될 때, 상기 씰링 링(65)은 상기 모터 유닛(56)을 구성하는 프레임(68)의 홀더(76, 후술할 것임)에 대하여 맞닿아 접하도록 배치됨으로써, 상기 모터 유닛(56)과 상기 하우징(54) 사이의 씰링 상태가 확보된다.

상기 모터 유닛(56)은, 예를 들면, 축 방향으로 소정 길이를 가지는 DC 모터 또는 스텝 모터로 이루어진 모터(66, 구동원)와, 상기 모터(66)를 유지하기 위하여 제공되는 프레임(68)을 포함한다.

상기 모터(66)는 구동축(70)이 상측(화살표 B 방향)을 향하도록 제1 수용부(58)에 수용된다. 또한, 상기 구동축(70)은, 예를 들면, 외주면의 일부가 절개되고, 그 단면이 반원 형상으로 형성된다. 상기 구동축(700은 상기 구획 벽(62)을 통하여 제2 수용부(60)의 측면을 통하여 삽입된다.

상기 프레임(68)은 상부 벽 부(72)와, 상기 상부 벽 부(72)에 대하여 직교되게 배치되는 한 쌍의 측벽 부들(74a, 74b)과, 상기 측벽 부들(74a, 74b)의 단부들과 연결되는 홀더(76)를 포함한다. 또한, 상기 프레임(68)은 횡방향으로 각각 개방된 중공 형상으로 형성되며, 상기 상부 벽부(72), 상기 측벽 부들(74a, 74b) 및 홀더(76)가 각각 모터(66)의 외측에 제공되고, 상기 프레임(68)은 상기 모터(66)의 양단부 및 측부의 일부를 덮도록 장착된다.

상기 상부 벽 부(72)는 구동축(70)이 돌출된 모터(66)의 일단부측(화살표 B 방향)에 배치되고, 볼트(78)에 의하여 상기 모터(66)에 고정된다. 측벽 부들(74a, 74b)은 상기 모터(66)의 외주면을 따라 실질적으로 평행하게 배치되고, 상기 상부 벽 부(72)로부터 하측(화살표 A 방향)을 향하여 소정 길이로 연장된다.

상기 홀더(76)는, 상부 벽 부(72) 및 측벽 부들(74a, 74b)에 대하여 폭 방향으로 폭넓게 형성되고, 모터(66)의 하단부와 대면하도록 배치된다. 또한, 상기 홀더(76)는 실질적으로 상부 벽 부(72)와 평행하고, 한 쌍의 잠금 플레이트(80a, 80b, 플레이트)가 상기 홀더(76)의 일측면 및 타측면에 회전 가능하게 배치된다.

상기 잠금 플레이트(80a, 80b)는, 예를 들면, 실질적으로 직사각 형상의 플레이트로 이루어지고, 그 하단부가 홀더(76)의 일측면 및 타측면에 형성된 지지부(82)에 지지된다. 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)는 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)의 중앙부에 실질적으로 직사각 형상으로 개방된 홀들(84)이 형성된다.

그리고, 모터 유닛(56)이 하우징(54)의 제1 수용부(58)에 수용된 상태에서, 한 쌍의 잠금 플레이트(80a, 80b)는 하우징(54)의 돌기들(64a, 64b)에 대면하도록 배치되고, 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)의 회전에 의하여, 상기 돌기들(64a, 64b)은 상기 홀들(84)을 통하여 삽입된다. 따라서, 모터 유닛(56)은 상기 돌기들(64a, 64b)과 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)의 결합을 통하여 하우징(54)에 대하여 고정된다.

바꿔 말하면, 상기 돌기들(64a, 64b)에 대한 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)의 결합에 의하여, 하우징(54)에 대한 모터 유닛(56)의 축 방향(화살표 A, B 방향)으로의 이동이 규제된다.

또한, 하측으로 돌출된 커넥터(86)가, 홀더(76)의 하부에 형성된다. 상기 커넥터(86)는 제1 수용부(58)와 연통하고, 상기 커넥터(86)에 있어서 도시하지 않은 단자는 상기 모터(66)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 커넥터(86)에는, 도시하지 않은 커플러(coupler)가 컨트롤러와 연결되고, 상기 컨트롤러로부터의 전기신호가 커플러를 통하여 모터(66)로 입력됨으로써, 상기 모터(66)를 회전 가능하게 구동된다.

도 2, 도 4, 도 7과 같이, 구동력 전달 메커니즘(18)은, 바디(12)의 내부에 있어서 제1 및 제2 베어링(42, 52)에 의하여 회전 가능하게 제공되는 샤프트(20)와, 상기 샤프트(20)에 대하여 고정된 웜 기어(22)와, 상기 웜 기어(22)에 결합되는 웜 휠(24)과, 상기 샤프트(20)의 하단부에 연결되는 제1 커넥터(88)와, 상기 모터(66)의 구동축(70)에 결합되는 제2 커넥터(90)와, 상기 제1 커넥터(88)와 제2 커넥터(90)를 상호 연결하는 조인트(92)를 포함한다.

상기 샤프트(20)는 축 방향(화살표 A, B 방향)을 따라 길게 형성되고, 바디(12)의 내부에서 수직 방향으로 연장되도록 배치된다. 그리고, 샤프트(20)의 상단부는 바디(12)의 제1 리테이너 부재(28)에 설치된 제1 베어링(42)에 대하여 회전 가능하게 지지되며, 샤프트(20)의 하단부는 상기 바디(12)의 제2 리테이너 부재(30)에 장착된 제2 베어링(52)을 통하여 회전 가능하게 지지된다.

또한, 상기 조작 볼트(94)는 상기 샤프트(20)를 포함하는 구동력 전달 메커니즘(18)을 수동 조작하기 위하여 상기 샤프트(20)의 상단부에 배치된다. 상기 조작 볼트(94)는 샤프트(20)의 축선상이 되도록 나사 결합되고, 상측을 향하여 돌출되고, 상기 샤프트(20)의 축선과 직교 방향으로 일직선상에 연장 형성된 평판 형상의 손잡이(96)를 포함한다. 그리고, 도시하지 않은 작업자가, 손잡이(96)를 잡고 조작 볼트(96)를 소정 방향으로 회전시킴으로써, 샤프트(20)는 회전 가능하게 되어 웜 기어(22)의 연동 회전이 수반된다.

그리고, 위에서 서술한 조작 볼트(94)는 직선 형상으로 돌출된 손잡이(96)를 가진 경우에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 도 8과 같이, 외주면에 요철 형상의 스플라인들(홈들)이 새겨져 접한 조작 볼트(94a)가 이용될 수 있다.

웜 기어(22)는, 예를 들면, 원통 형상인 바디의 외주면에 나선 형상의 나사홈(98)이 형성된다. 상기 샤프트(20)는 웜 기어(22)의 중심을 통하여 삽입되고, 상기 샤프트(20)는 외주면으로부터 반경 방향으로 나사 결합된 체결 나사에 의하여 일체적으로 연결된다. 따라서, 상기 웜 기어(22)는 상기 샤프트(20)와 함께 일체적으로 회전된다. 또한, 상기 웜 기어(22)는, 웜 휠(24)의 외주면과 대면하도록 배치되고, 상기 웜 휠(24)의 기어이(100)와 나사홈(98)이 맞물린다. 따라서, 샤프트(20) 및 웜 기어(22)가 회전함에 의하여, 나사홈(98)과 기어이(100)의 결합 작용 하에, 웜 휠(24)은 지지축(26)을 중심으로 하여 소정 각도만큼 회전한다.

상기 웜 휠(24)은 실질적으로 바디(12)의 폭 방향의 중앙이 되는 위치에 배치되고, 상기 바디(12)에 축 지지된 지지축(26)을 중심으로 하여 회전 가능하게 배치된다. 상기 웜 휠(24)은, 예를 들면, 단면이 부채꼴 형상으로 형성되고, 그 반경 중심에 지지축(26)이 연결된다. 복수의 기어이(100)는 원호 형상으로 형성된 외주면을 따라 형성된다. 또한, 단면이 U자 형상으로 형성된 상기 클램프 암(16)의 단부는 지지축(26)의 양단부에 각각 연결되고, 소정 각도만큼 상기 지지축(26)의 회전에 의하여, 상기 클램프 암(16)이 회동 가능하게(in a pivoting manner) 움직인다.

도 7과 같이, 제1 커넥터(88)는 단면이 U자 형상으로 형성된 한 쌍의 제1 요크(102)를 가진다. 상기 제1 요크(102)가 하측(화살표 A 방향)을 향하게 되어 상기 샤프트(20)와 일체적으로 회전하도록 상기 샤프트(20)의 하단부에 연결된다.

상기 제1 커넥터(88)와 같은 형태로, 제2 커넥터(90)는 단면이 U자 형상으로 형성된 한 쌍의 제2 요크(104)를 가진다. 상기 제2 요크(104)가 상측(화살표 B 방향)을 향하게 되어 상기 구동축(70)에 대하여 삽입되어 연결된다. 단면이 반원 형상으로 형성된 구동축(70)은 상기 제2 커넥터(90)의 중심을 통하여 삽입됨으로써, 상기 구동축(70)과 상기 제2 커넥터(90) 사이의 회전 방향에 대한 상대 변위가 규제되고, 상기 제2 커넥터(90)는 상기 구동축(70)과 일체적으로 회전한다.

따라서, 도 7과 같이, 제1 커넥터(88)의 제1 요크(102)와, 제2 커넥터(90)의 제2 요크(104)가 상호 마주보도록 배치됨과 동시에, 샤프트(20) 및 구동축(70)을 축방향에 따라 봤을 때에, 제1 요크(102)와 제2 요크(104)가 상호 다른 위치에 있도록 배치된다(도 9 참조).

상기 조인트(92)는, 4개의 다리들(92a)을 가진 십자 형상으로 형성된다. 상기 조인트(92)는 상기 제1 커넥터(88)와 제2 커넥터(90) 사이에 상기 제1 및 제2 커넥터(88, 90)와 동축상이 되도록 배치된다. 도 9와 같이, 상기 다리들(92a)은 둘레 방향에 있어서 상기 제1 요크(102)와 상기 제2 요크(104) 사이에 각각 삽입된다. 따라서, 제1 커넥터(88)와 제2 커넥터(90)의 회전 방향에 대한 상대적인 변위가 조인트(92)에 의하여 규제되고, 상기 제1 및 제2 커넥터(88, 90), 조인트(92)가 일체적으로 회전 변위된다.

그 결과, 상기 모터(66)의 상기 구동축(70)이 회전함으로써, 상기 샤프트(20)는 제2 커넥터(90), 조인트(92) 및 제1 커넥터(88)를 통하여 일체적으로 회전되고, 웜 기어(22)의 회전이 수반된다.

본 발명의 실시 형태에 따른 전동 클램프 장치(10)는 기본적으로는 이상과 같이 구성된 것이다. 다음으로, 상기 전동 클램프 장치(10)의 동작 및 작용 효과가 설명될 것이다. 이하의 설명에 있어서는, 도 1 및 도 2에 나타낸 클램프 암(16)의 클램프부(16a)가 지지핀(36)으로부터 이격하여 실질적으로 연직 방향에 위치한 언클램핑 상태를 초기 위치로 한다. 또한, 박판 형상의 워크피스(W)는 상기 지지핀(36)의 상부에 장착된다.

우선, 도 1 및 도 2에 도시된 전동 클램프 장치(10)의 초기 위치에 있어서, 도시하지 않은 컨트롤러로부터 구동 유닛(14)의 모터(66)에 대하여 전기신호가 입력됨으로써, 상기 모터(66)의 구동축(70)이 회전하고, 그것에 수반하여, 제1 및 제2 커넥터(88, 90) 및 샤프트(20)를 통하여 웜 기어(22)가 회전한다.

그리고, 웜 기어(22)의 회전에 의하여, 도 2와 같이, 상기 웜 기어(22)의 나사홈(98)에 기어이(100)가 나사 결합된 웜 휠(24)은, 지지축(26)을 중심으로 하여 시계 방향으로 회전하고, 그것에 수반하여, 클램프 암(16)의 클램프부(16a)가 지지핀(36)측을 항하여 접근해 간다.

그리고, 상기 모터(66)가 더 구동됨에 의하여, 상기 웜 기어(22)는 더 회전하고, 그것에 수반하여, 도 3 및 도 4와 같이, 웜 휠(24)은 시계 방향으로 더 회전한다. 따라서, 클램프 암(16)의 클램프부(16a)는 워크피스(W)에 대하여 상측으로부터 맞닿아 접하게 되고, 도 3 및 도 4에 도시된 상기 클램프부(16a)와 지지핀(36) 사이에서 워크피스(W)가 클램핑된 클램핑 상태가 된다.

또한, 위에서 서술한 워크피스(W)의 클램핑 상태에 있어서, 도시하지 않은 컨트롤러로부터 상기 모터(66)에 대한 전기신호의 입력이 정지됨으로써, 웜 기어(22)의 나사홈(98)과 웜 휠(24)의 기어이(100)의 나사 결합에 의하여 상기 웜 휠(24)의 회전 동작이 규제된 잠금 상태가 된다. 따라서, 상기 클램프 암(16)에 의한 워크피스(W)의 클램핑 상태는 클램프 암(16)의 회전 동작을 규제하는 잠금 수단을 별개로 형성하는 일이 없이 유지될 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4와 같이, 클램프 암(16)에 의한 워크피스(W)의 클램핑 상태를 해제하는 경우에는, 도시하지 않은 컨트롤러로부터 구동 유닛(14)의 모터(66)에 대하여 입력되는 전기 신호의 극성은 반전된다. 따라서, 상기 모터(66)의 구동축(70)은 상기와는 반대 방향으로 회전하고, 그것에 수반하여, 제1 및 제2 커넥터(88, 90) 및 샤프트(20)를 통하여 웜 기어(22)가 반대 방향으로 회전한다.

그리고, 웜 기어(22)의 나사홈(98)에 맞물린 웜 휠(24)이 지지축(26)을 중심으로 하여 반 시계 방향으로 회전함으로써, 클램프 암(16)의 클램프부(16a)는 워크피스(W)로부터 이격하는 방향으로 이동하고, 상기 클램프부(16a)와 지지핀(36)에 의한 워크피스(W)의 클램핑 상태가 해제된 언클램핑 상태로 복귀된다(도 1 및 도 2 참조).

예를 들면, 정전 등에 의하여 상기 구동 유닛(14)에 대한 통전이 정지한 비 통전시에는, 상기 모터(66)는 구동될 수 없으므로, 위에서 서술한 바와 같이, 예를 들면, 워크피스(W)가 클램프 암(16)에 의하여 클램핑된 클램핑 상태가 유지된다. 그러나, 어떠한 이유에서 상기 워크피스(W)의 클램핑 상태를 해제하고 싶은 경우가 있다. 다음으로, 이러한 비 통전시에 있어서 워크피스(W)의 클램핑 상태를 해제할 경우에 관하여, 도 2 및 도 5를 참조하면서 설명한다.

우선, 도 2에 도시된 워크피스(W)의 클램핑 상태에 있어서, 작업자(미도시)가 바디(12)의 제1 리테이너 부재(28)를 덮은 커버 부재(44)를 파지하고, 도 5와 같이, 상기 커버 부재(44)는 상기 제1 리테이너 부재(28)로부터 상측(화살표 B 방향)으로 분리된다. 더욱 구체적으로는, 커버 부재(44)의 돌기(46)가 상기 제1 리테이너 부재(28)의 홈(48)으로부터 이탈됨으로써, 상기 커버 부재(44)는 바디(12)로부터 쉽게 분리된다. 따라서, 도 5와 같이, 상기 제1 리테이너 부재(28) 및 상기 조작 볼트(94)가 외부로 노출된 상태가 된다.

다음으로, 도시하지 않은 작업자가 상기 조작 볼트(94)의 손잡이(96)를 파지하여 소정 방향으로 회전시킴으로써, 상기 샤프트(20)가 상기 조작 볼트(94)와 함께 일체적으로 회전하고, 나사홈(98)과 기어이(100)의 결합 작용하에, 웜 휠(24) 및 클램프 암(16)이 웜 기어(22)의 회전이 수반됨으로써 소정 각도만큼 반 시계 방향으로 회전한다. 따라서, 클램프 암(16)에 의한 워크피스(W)의 클램핑 상태는 작업자의 수동 조작으로 해제될 수 있다.

더욱 구체적으로는, 조작 볼트(94)는, 전용 공구 등과 같은 것을 준비할 필요가 없으며, 수동으로 워크피스(W)의 클램핑 상태를 해제 가능한 수동 조작 유닛으로서 기능한다.

다음으로, 구동 유닛(14)을 구성하는 모터 유닛(56)을 하우징(54)으로부터 분리하고, 새로운 별도의 모터 유닛(56)으로 교환하는 경우가 설명될 것이다.

우선, 도 2, 도 4 및 도 10a와 같이, 상기 모터 유닛(56)이 상기 하우징(54)의 제1 수용부(58)에 수용된 상태로부터, 도시하지 않은 작업자가 모터 유닛(56)에 있어서 프레임(68)의 하단부 부근에 배치된 한 쌍의 잠금 플레이트(80a, 80b)를 파지하고, 상기 플레이트(68)의 지지부(82)에 지지된 하단부를 지지점으로 하여 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)의 상단부측을 상기 하우징(54)으로부터 이격시키는 방향으로 회전시킨다(도 10b 참조). 따라서, 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)의 홀들(84)이 상기 하우징(54)의 돌기들(64a, 64b)로부터 이탈하고, 상기 홀(84)과 돌기들(64a, 64b)의 결합 상태가 해제된다. 더욱 구체적으로는, 상기 하우징(54)에 대한 상기 모터 유닛(56)의 축 방향으로의 이동 규제 상태가 해제된다.

다음으로, 작업자는 상기 모터 유닛(56)의 홀더(76)를 파지하고, 도 10b와 같이, 상기 홀더(76)는 하우징(54)으로부터 이격시키는 방향, 즉 하측(화살표 A 방향)을 잡아 당겨지고, 상기 모터 유닛(56)은 상기 하우징(54)의 제1 수용부(58)로부터 꺼내어진다. 따라서, 상기 모터(66)의 구동축(70)에 연결된 상기 제2 커넥터(90)가 상기 조인트(92)로부터 이탈되고, 상기 제2 커넥터(90)와 상기 조인트(92)의 결합 상태가 해제된다. 그리고, 도 5와 같이, 상기 모터 유닛(56)이 상기 하우징(54)의 외부로 완전히 꺼내진 상태에서, 상기 모터 유닛(56)의 분리가 완료된다.

다음으로, 미리 준비된 새로운 별도의 모터 유닛(56)이, 하우징(54)에 장착된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 모터 유닛(56)의 구동축(70)은 하우징(54)측(화살표 B 방향)에 배열되도록 제1 수용부(58)로 삽입되고, 상기 모터 유닛(56)은 상기 제1 수용부(58)를 따라 삽입되어 간다. 또한, 도 10b와 같이, 2개의 잠금 플레이트(80a, 80b)는 상기 프레임(68)의 측벽 부들(74a, 74b)에 대하여 상단부측이 분리되는 잠금 해제 상태로 유지된다.

그리고, 상기 모터 유닛(56)이 상기 하우징(54)의 내부로 더 삽입되고, 상기 조인트(92)는 상기 구동축(70)에 연결된 상기 제2 커넥터(90)의 제2 요크(104)와 상기 제1 커넥터(88)의 제1 요크(102)가 상호 다른 위치에 있도록 결합시킨다. 따라서, 상기 모터(66)의 구동축(70)은 구동력 전달 메커니즘(18)에 연결되고, 상기 구동력 전달 메커니즘(18)에 상기 모터(66)의 구동력을 전달 가능하게 하는 상태가 된다. 또한, 상기 프레임(68)의 홀더(76)는 상기 하우징(54)의 하단부와 맞닿아 접하게 된다.

다음으로, 작업자(미도시)가 상기 한 쌍의 잠금 플레이트(80a, 80b)를 파지하고 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)의 하단부를 지지점으로 하여 상단부측을 하우징(54)의 일측면 및 타측면에 접근시키는 방향으로 회전시켜, 상기 돌기들(64a, 64b)이 상기 홀들(84)에 삽입되어 결합되게 한다(도 10a 참조). 따라서, 상기 모터 유닛(56)이 상기 하우징(54)의 제1 수용부(58)에 수용된 상태에서, 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)에 의하여 상기 하우징(54)에 고정된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 전기 신호에 의하여 구동하는 모터(66)를 가진 구동 유닛(14)을 구비한 전동 클램프 장치(10)에 있어서, 상기 구동 유닛(14)에서는, 상기 모터(66)를 가진 모터 유닛(56)과, 상기 모터 유닛(56)이 내부에 수용되는 상기 하우징(54)은, 한 쌍의 잠금 플레이트(80a, 80b)를 통하여 연결 가능하게 된다. 따라서, 예를 들면, 상기 모터 유닛(56)의 교환 등과 같은 관리를 행할 경우에, 상기 하우징(54)의 돌기들(64a, 64b)에 대한 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)의 결합 상태를 해제하고 상기 잠금 플레이트(80a, 80b)를 회전시키 는 간편한 작업에 의하여, 상기 모터 유닛(56)은 상기 하우징(54)으로부터 용이하게 분리될 수 있다.

그 결과, 예를 들면, 바디(12)나 구동력 전달 메커니즘(18)에 대하여 구동 유닛(14)이 볼트 등에 의하여 연결되어 있는 전동 클램프 장치와 비교하여, 상기 볼트의 분리 등과 같은 복잡한 작업이 필요없게 되고, 상기 전동 클램프 장치(10)의 관리성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

바꿔 말하면, 상기 전동 클램프 장치(10)의 관리를 행할 때에, 작업자(미도시)가 공구 등과 같은 것을 이용하는 일이 없이, 상기 구동 유닛(14)의 분리, 설치 작업이 이루어질 수 있게 된다.

또한, 전동 클램프 장치(10)에 있어서, 예를 들면, 출력이 다른 모터(66)를 가진 별개의 모터 유닛(56)으로 교환함으로써, 상기 구동력 전달 메커니즘(18)을 포함한 동일한 바디(12)에서, 상기 구동 유닛(14)의 출력 변경이 용이하게 행해질 수 있다. 그 결과, 상기 클램프 암(16)에 의한 워크피스(W)의 클램핑력을 변경시키고 싶은 경우 등에, 출력이 다른 별개의 구동 유닛(14)으로 교환함으로써, 단일 전동 클램프 장치(10)에 있어서 상기 클램프 암(16)에 의한 상기 클램핑력이 쉽게 변경될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 출력이 다른 복수의 전동 클램프 장치(10)를 준비할 필요가 없기 때문에, 설비 투자의 억제가 가능하게 된다.

또한, 작업자에 의하여 수동으로 상기 클램프 암(16)이 회전되는 경우, 상기 커버 부재(44)는 분리되고, 조작 볼트(94)를 공구 등을 이용하는 일이 없이 수동으로 회전시킴으로써, 상기 클램프 암(16)은 용이하게 소망하는 방향으로 회전되며, 상기 클램프 암(16)의 클램핑 상태 또는 언클램핑 상태가 해제될 수 있다.

그리고 또한, 바디(12)는 외부로 개방되어 있지 않고, 공간의 개구부도 상기 커버 부재(40) 및 상기 구동 유닛(14)이 상기 공간의 개구부를 닫으므로, 상기 공간의 내부를 밀폐 상태로 할 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 상기 전동 클램프 장치(10)가 이용되는 제조 라인 등에서 물이 사용되는 경우라도, 수분이 내부로 침입하는 것이 방지됨과 동시에, 용접 라인 등에서 발생하는 스패터(spatter)가 내부로 진입하는 것 또한 방지된다.

또한 그리고, 상기 모터 유닛(56)은 상기 하우징(54)에 대하여 상기 한 쌍의 잠금 플레이트(80a, 80b)를 결합시킴으로써, 상기 하우징(54)에 대한 축 방향(화살표 A 방향)으로의 이동이 확실하게 규제될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 홀더(76)의 커넥터(86)에 연결된 와이어가 당겨지고, 상기 홀더(76)에 하측으로 인장력이 부여된 경우라도, 상기 홀더(76)를 포함하는 모터 유닛(56)이 하우징(54)으로부터 실수로 미끄러져 나오는 것이 방지되고 확실하게 지지된 상태로 유지될 수 있다.

또한, 상기 씰링 링(49)은 커버 부재(44)가 장착되는 제1 리테이너 부재(28)에 설치된다. 상기 커버 부재(44)를 바디(12)에 장착한 상태에서, 외부로부터 수분 등의 침입이 상기 씰링 링(49)이 상기 커버 부재(44)의 내측 벽면에 맞닿아 접함으로써 방지된다.

또한, 상기 씰링 링(65)이 상기 하우징(54)의 하단부에 제공되고, 상기 모터 유닛(56)이 상기 하우징(54)에 대하여 조립될 때에, 상기 씰링 링(65)이 홀더(76)에 맞닿아 접하고, 상기 하우징(54)과 상기 모터 유닛(56) 사이의 기밀성이 확보되므로, 외부로부터 물 등이 침입하는 것이 방지된다.

그리고, 본 발명에 따른 전동 클램프 장치는, 위에서 서술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 다양한 선택적이거나 부가적인 구조들이 본 발명의 청구항들이 가진 본 발명의 요지를 일탈하는 일이 없이 적용될 수 있음은 물론이다.

Claims

클램프 암(16)의 회전에 의하여 워크피스(workpiece)를 클램핑하기 위한 전동 클램프 장치에 있어서,
바디(12);
전기신호에 의하여 회전 구동하는 구동원(66)을 포함하고, 상기 바디(12)에 대하여 탈착 가능한 구동 유닛(14);
상기 바디(12)의 내부에 배치되고, 상기 구동 유닛(14)의 회전 구동력을 상기 클램프 암(16)에 전달하는 구동력 전달 메커니즘(18); 및
상기 바디(12)에 대한 상기 구동 유닛(14)의 연결 상태를 스위칭하기 위한 연결 메커니즘을 포함하며,
상기 구동 유닛(14)은 상기 연결 메커니즘의 사용을 통하여 상기 구동 유닛(14)의 연결 상태를 스위칭함으로써 상기 바디(12)에 대하여 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 전동 클램프 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연결 메커니즘은,
상기 바디(12)의 측면에 형성된 돌기들(64a, 64b); 및
상기 구동 유닛(14)에 배치되고, 상기 돌기들(64a, 64b)에 대하여 결합 가능한 결합 유닛을 포함하고,
상기 구동 유닛(14)은 상기 바디(12)의 내부에 삽입되고, 상기 돌기들(64a, 64b)는 상기 바디(12)에 대한 상기 구동 유닛(14)의 삽입 방향과 직교 방향으로 돌출되며, 상기 바디(12)와 상기 구동 유닛(14)은 상기 돌기들(64a, 64b)에 대한 상기 결합 유닛의 결합에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 전동 클램프 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 결합 유닛은 상기 구동 유닛(14)의 측면에 대하여 회전 가능하게 축 지지된 플레이트(80a, 80b)로 이루어지고, 상기 바디(12)에 대한 상기 구동 유닛(14)의 이동은 상기 플레이트(80a, 80b)에 형성되고 상기 돌기들(64a, 64b)와 결합되는 홀(84)에 의하여 규제되는 것을 특징으로 하는 전동 클램프 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 바디(12)에는, 상기 구동 유닛(14)이 비 구동시에 있어서, 상기 클램프 암(16)이 조작자의 수동 조작에 의하여 상기 구동력 전달 메커니즘(18)을 통해 회전되는 수동 조작 유닛이 제공되며, 상기 수동 조작 유닛을 덮도록 커버 부재(44, 44a)가 개폐 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 전동 클램프 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 수동 조작 유닛은, 상기 구동력 전달 메커니즘(18)을 구성하는 샤프트(20)의 단부에 배치되고, 조작자에 의하여 파지 가능한 손잡이(96)를 가진 조작 부재(94, 94a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 클램프 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동력 전달 메커니즘(18)은,
외주면에 형성된 나선 형상의 나사홈(98)을 가지고, 상기 구동 유닛(14)의 구동 작용 하에 샤프트(20)를 통하여 회전하는 웜 기어(22); 및
상기 클램프 암(16)에 연결되고 상기 나사홈(98)에 맞물리는 기어이(100)를 포함하며,
상기 웜 기어(22)의 회전에 의하여, 구동력이 상기 기어이(100)를 통하여 상기 클램프 암(16)으로 전달되는 것을 특징으로 하는 전동 클램프 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 구동력 전달 메커니즘(18)은,
상기 샤프트(20)에 연결된 제1 커넥터(88);
상기 구동 유닛(14)의 구동축(70)에 연결된 제2 커넥터(90); 및
상기 제1 커넥터(88)와 상기 제2 커넥터(90) 사이에 배치되고, 상기 제1 커넥터(88)와 상기 제2 커넥터(90)의 회전 방향에 대한 상대 변위를 규제하는 조인트(92)를 더 포함하며,
회전 구동력은 상기 조인트(92)를 통하여 상기 제2 커넥터(90)로부터 상기 제1 커넥터(88)로 전달되는 것을 특징으로 하는 전동 클램프 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 커버 부재(44, 44a)와 상기 바디(12) 사이에는 제1 씰 부재(49)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전동 클램프 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동 유닛(14)은, 상기 구동원(66)과, 상기 구동원(66)을 지지하는 프레임(68)을 포함하며, 상기 구동원(66) 및 상기 프레임(68)이 일체적으로 하우징(54)의 내부에 수납되는 것을 특징으로 하는 전동 클램프 장치.