KR20150023698A

KR20150023698A - 클램프 장치

Info

Publication number: KR20150023698A
Application number: KR1020157000574A
Authority: KR
Inventors: 치아키 후쿠이; 유지 타카쿠와
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2015-03-05
Also published as: TW201417966A; DE112013003482B4; DE112013003482T5; US20150145195A1; BR112015000486A2; JP5688582B2; CN104470682A; KR101643374B1; CN104470682B; WO2014010390A1; US9409282B2; RU2015100050A; TWI501846B; JP2014014913A; RU2610994C2

Abstract

클램프 장치(10)는 바디(12)와, 압력 유체의 공급하에 변위하는 피스톤(32)을 가지는 구동 유닛(14)을 구비한다. 클램프 암(16)은 상기 바디(12)에 회전 가능하게 배치된다. 그리고, 구동 유닛(14)의 피스톤 로드(34)는, 바디(12)의 내부에 배치되는 구동력 전달 메커니즘(18)의 변위가능 몸체(58)에 대하여 탈착 가능하게 연결된다. 이러한 피스톤 로드(34)의 커넥터(54)를 변위가능 몸체(58)의 연결 오목부(64)로부터 이탈시킴으로써, 상기 구동 유닛(14)과 상기 구동력 전달 메커니즘(18)과의 연결 상태가 해제된다.

Description

클램프 장치{CLAMP APPARATUS}

본 발명은 클램프 장치에 관한 것으로, 압력 유체의 공급 작용 하에 구동하며, 자동 조립 라인 등에서 워크피스(workpiece)를 클램핑하기 위한 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.

이러한 클램프 장치는, 예를 들면, 미국특허 제4,905,973호 명세서에 개시된 바와 같이, 바디와, 상기 바디에 연결된 실린더로 이루어진 구동 유닛과, 상기 바디에 대하여 외부로 돌출된 클램프 암을 구비한다. 그리고, 구동 유닛의 피스톤이 에어 공급에 의하여 변위함으로써, 상기 피스톤과 함께 피스톤 로드가 변위하여 복수의 암으로 이루어진 링크 메커니즘에 연결된 클램프 암이 소정 각도만큼 회전한다. 따라서, 워크피스 등이 클램프 암에 의하여 클램핑될 수 있다.

위에서 서술한 바와 같은 클램프 장치에서는, 예를 들면, 피스톤과 피스톤 로드를 포함하는 구동 유닛에 고장이 발생한 경우에, 상기 구동 유닛이 바디로부터 분리되어야 하고 관리를 행하였다. 그러나, 이와 같은 경우, 구동 유닛의 피스톤 로드와 바디측에 제공된 링크 메커니즘이 볼트 등에 의하여 연결되며, 이러한 연결을 해제한 후에, 상기 구동 유닛을 상기 바디로부터 분리된다. 이러한 작업은 행하기 힘들고 작업 공수가 증가하며 그러한 관리에 노동 시간이 소요된다.

또한, 워크피스에 대한 클램핑력을 증가시키고 싶은 경우에는, 출력이 다른 구동 유닛을 가진 별도의 클램프 장치를 준비할 필요가 있으며, 상기 별도의 클램프 장치를 위한 큰 저장 스페이스를 확보할 필요가 있으므로, 용이하게 출력 변경을 행할 수 있는 단일의 클램프 장치가 바람직하다.

미국특허 제4,905,973호

본 발명의 일반적인 목적은, 관리의 편의를 가능하고 향상시킬 수 있으며, 장치의 출력 변경을 용이하게 행할 수 있는 클램프 장치를 제공하기 위한 것이다.

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

바디;

압력 유체의 공급에 의하여 축 방향을 따라 변위하는 피스톤을 가진 구동 유닛;

상기 바디의 내부에 배치되고 상기 구동 유닛에 연결되며, 상기 구동 유닛의 축 방향에 따른 직선 변위를 회전 변위로 변환하고, 상기 구동 유닛의 구동력을 상기 클램프 암에 전달하는 구동력 전달 메커니즘; 및

상기 구동력 전달 메커니즘에 대한 상기 구동 유닛의 연결 상태를 스위칭하기 위한 연결 메커니즘을 포함하며,

상기 구동 유닛은 상기 연결 메커니즘을 통해 상기 구동력 전달 메커니즘에 대하여 탈착 가능하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 압력 유체의 공급에 의하여 변위하는 피스톤을 가진 구동 유닛을 구비한 클램프 장치에 있어서, 상기 구동 유닛의 축 방향에 따른 직선 변위를 회전 변위로 변환하고, 상기 구동 유닛의 구동력이 클램프 암으로 전달되게 하는 구동력 전달 메커니즘이 제공된다. 그리고, 상기 구동력 전달 메커니즘에 대한 구동 유닛의 연결 상태는 연결 메커니즘에 의하여 스위칭될 수 있다.

따라서, 구동 유닛 등의 교환과 같은 관리 작업이 행해지는 경우에, 구동력 전달 메커니즘과 상기 구동 유닛 사이의 연결이 연결 메커니즘에 의하여 용이하게 해제될 수 있으므로, 예를 들면, 구동 유닛과 링크 메커니즘(구동력 전달 메커니즘)이 볼트 등에 의하여 연결되어 있던 종래의 클램프 장치와 비교하여, 볼트 등의 분리와 같은 복잡한 작업을 행할 필요가 없게 된다. 따라서, 클램프 장치의 관리성이 향상될 수 있다. 또한, 바디로부터 구동 유닛을 분리하고 다른 구동 유닛과 교환함에 의하여, 상기 구동 유닛의 출력 변경이 동일한 클램프 장치에 있어서 행하여질 수 있게 된다.

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 제1 실시 형태에 따른 클램프 장치의 전체 단면도이다.
도 2는, 도 1의 클램프 장치의 클램핑 상태를 나타낸 전체 단면도이다.
도 3은, 도 1의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 4는, 클램프 장치의 바디에 대하여 변위 가능 몸체를 돌출시킨 상태를 나타낸, 클램프 장치를 구동 유닛측에서 바라본 일부 분해 사시도이다.
도 5는, 도 1의 클램프 장치로부터 구동 유닛이 분리된 상태를 나타낸 일부 분해 측면도이다.
도 6은, 구동 유닛측에서 본 도 5의 클램프 장치를 나타낸 일부 분해 사시도이다.
도 7은, 제1 및 제2 피스톤을 포함한, 변형예에 따른 구동 유닛을 가진 클램프 장치의 전체 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 클램프 장치의 전체 단면도이다.
도 9는, 도 8의 클램프 장치에 있어서 클램프 암이 소정 각도만큼 회전한 상태를 나타낸 전체 단면도이다.
도 10은, 도 8에 나타낸 클램프 장치의 클램핑 상태를 나타낸 전체 단면도이다.

도 1 및 도 2와 같이, 클램프 장치(10)는 중공의 바디(12)와, 상기 바디(12)의 단부에 제공된 구동 유닛(14)과, 상기 바디(12)에 대하여 회전 가능하게 배치되는 클램프 암(16)과, 상기 구동 유닛(14)의 축 방향(화살표 A, B 방향)을 따라 구동력을 클램프 암(16)으로 전달하는 구동력 전달 메커니즘(18)을 포함한다.

바디(12)는, 예를 들면, 단면이 직사각 형상으로 형성되고, 그 내부에는 후술할 구동력 전달 메커니즘(18)이 수납되는 하우징 챔버(20)가 형성된다. 이러한 하우징 챔버(20)는, 하측으로(화살표 A 방향) 개방되고, 그 개구부(opening)를 닫도록 구동 유닛(14)이 연결된다.

또한, 바디(12)에는, 측면 방향으로 돌출되는 지지부(22)가 제공된다. 더욱 구체적으로는, 상기 지지부(22)는, 바디(12)에 대하여 소정 길이만큼 수평 방향으로 돌출되며, 그 선단에는 상측으로(화살표 B 방향으로) 돌출된 조정 핀(24)이 형성된다. 그리고, 도 2와 같이, 후술하겠지만, 클램프 암(16)이 회전한 클램핑 시에 있어서, 워크피스(W)는 상기 클램프 암(16)과 지지부(22) 사이에 클램핑된다. 조정핀(24)은, 지지부(22)에 대하여 나사 결합되고, 상기 조정핀(24)의 회전에 의하여 연직 방향(화살표 A, B 방향)으로 이동 가능하다.

또한, 바디(12)의 양측면에는, 양측면의 중앙부에 실질적으로 연직 방향(화살표 A, B 방향)을 따라 형성되는 롤러 홈들(26)이 형성된다. 후술할 변위가능 몸체(58)에 배치되는, 롤러(28)는 상기 롤러 홈들(26)에 의하여 삽입되고 안내된다.

구동 유닛(14)은 바닥을 가진 실린더 튜브(30)와, 상기 실린더 튜브(30)의 내부에 변위 가능하게 배치되는 피스톤(32)과, 상기 피스톤(32)에 연결되는 피스톤 로드(34)와, 상기 피스톤 로드(34)를 변위 가능하게 지지하는 로드 커버(36)를 포함한다.

실린더 튜브(30)의 개방된 일단부는 바디(12)의 끝면(12a)에 맞닿아 접하도록 배치된다. 상기 실린더 튜브(30)의 축 방향을 따라 관통된 한 쌍의 관통홀(38, 도 4 참조)에 삽입된 체결 볼트(40)가, 상기 바디(12)에 대하여 나사 결합되어 연결된다.

또한, 실린더 튜브(30)의 측면에는, 일단부측(화살표 B 방향)에 배치된 제1 포트(42)와, 상기 제1 포트(42)에 대하여 소정 간격으로 이격하여 타단부측(화살표 A 방향)에 배치된 제2 포트(44)가 형성된다. 실린더 튜브(30)의 내부에 형성된 실린더 챔버(46)는 제1 및 제2 포트(42, 44)를 통하여 외부와 연통한다. 이러한 제1 및 제2 포트(42, 44)는, 도시하지 않은 배관(tube)을 통하여 압력 유체 공급원에 연결된다. 그리고, 압력 유체는 도시하지 않은 압력 유체 공급원으로부터 제1 포트(42) 또는 제2 포트(44)에 대하여 선택적으로 공급되고, 실린더 챔버(46)로 도입된다(introduce).

피스톤(32)은, 예를 들면, 원반 형상으로 형성되고, 피스톤(32)의 외주면에는 링 형상 홈을 통하여 피스톤 패킹(48)이 장착된다. 그리고, 피스톤 패킹(48)이 실린더 챔버(46)의 내벽면에 맞닿아 접함으로써, 피스톤(32)과 실린더 튜브(30) 사이에서 압력 유체의 누출이 방지된다.

피스톤 로드(34)의 일단부는 피스톤(32)의 중심에 형성된 홀에 삽입된 상태에서 상기 홀에 대하여 코킹됨으로써 일체적으로 연결된다. 또한, 피스톤 로드(34)의 타단부에는, 링 형상으로 함몰된 네크부(50)와, 상기 네크부(50)에 대하여 직경이 확장하여 선단에 형성된 헤드부(52)를 가진 커넥터(54)가 형성된다. 그리고, 네크부(50) 및 헤드부(52)는 후술할 구동력 전달 메커니즘(18)의 변위가능 몸체(58)에 대하여 결합됨으로써 일체적으로 연결된다. 그리고, 네크부(50) 및 헤드부(52)는 각각 다른 직경을 가진 원형 단면으로 형성된다.

로드 커버(36)는, 바디(12)와 대면하는 실린더 챔버(46)의 개구부에 제공되고, 상기 개구부를 닫음으로써, 로드 커버(36)의 중앙부를 통하여 삽입된 피스톤 로드(34)는 축 방향(화살표 A, B 방향)을 따라 변위 가능하게 지지된다. 로드 커버(36)의 내주면에는, 링 형상 홈을 통하여 로드 패킹(56)이 장착된다. 상기 로드 패킹(56)이 피스톤 로드(34)의 외주면에 슬라이딩하여 접함으로써, 실린더 챔버(46)로부터 외부로 압력 유체의 누출이 방지된다.

구동력 전달 메커니즘(18)은, 바디(12)의 하우징 챔버(20)에 배치되고, 피스톤 로드(34)의 타단부에 연결되는 변위가능 몸체(58)와, 상기 변위가능 몸체(58)의 상부에 회전 가능하게 제공되는 한 쌍의 롤러(28)와, 상기 롤러(28)와 함께 상기 변위가능 몸체(58)에 회동 가능하게 지지되는 링크 암(60)과, 상기 링크 암(60)과 클램프 암(16)에 연결되는 서브 암(62)을 포함한다.

변위가능 몸체(58)는, 단면이 실질적으로 직사각 형상으로 형성되고, 변위가능 몸체(58)의 하단부에는, 피스톤 로드(34)의 커넥터(54)가 연결되는, 연결 오목부(64)가 형성된다.

도 1 내지 도 6과 같이, 상기 연결 오목부(64)는, 변위가능 몸체(58)의 끝면측(화살표 A 방향) 및 일측면측(도 4 중, 화살표 C1 방향)으로 개방되도록 형성되고, 상기 끝면측에 형성된 소 직경부(66)와, 해당 소 직경부(66)와 인접하고, 상기 끝면으로부터 이격되는 방향(화살표 B 방향)에 형성된 대 직경부(68)를 포함한다. 또한, 소 직경부(66) 및 대 직경부(68)는 각각 단면이 반원 형상으로 함몰되며, 상기 대 직경부(68)는 상기 소 직경부(66)보다 큰 반경을 가진다.

그리고, 피스톤 로드(34)의 네크부(50)는 소 직경부(66)에 맞물리고, 상기 피스톤 로드(34)의 헤드부(52)는 대 직경부(68)에 맞물린다. 더욱 구체적으로는, 소 직경부(66)의 반경은 네크부(50)의 직경에 대응하여 설정되고, 대 직경부(68)의 반경은 헤드부(52)의 직경에 대응하여 설정된다.

한편, 도 1 및 도 2와 같이, 상단부를 향하여 서서히 테이퍼진 경사부(70)가, 클램프 암(16)과 대면하는 측면에서 변위가능 몸체(58)의 상부에 형성된다. 클램프 암(16)이 언클램핑 상태(도 1 참조)로부터 클램핑 상태(도 2 참조)로 회전할 때, 서브 암(62)에 축 지지된 서브 롤러(72)가, 상기 경사부(70)에 맞닿아 접한다.

롤러(28)는, 바디(12)의 축 방향을 따라 형성된 롤러 홈(26)에 삽입됨으로써, 변위가능 몸체(58)가 이동할 때 연직 방향(화살표 A, B 방향)을 따라 안내되고, 변위가능 몸체(58)의 회전 변위가 규제된다.

또한, 롤러(28)의 축은 변위가능 몸체(58)의 상부에 형성된 링크 홈(73)에 삽입되고, 변위가능 몸체(58)의 축 방향(화살표 A, B 방향)에 대하여 직교 방향으로 소정 거리만큼 이동 가능하다. 또한, 롤러(28)와 함께 변위가능 몸체(58)에 축 지지된 링크 암(60)의 일단부는, 상기 변위가능 몸체(58)의 축 방향에 대하여 직교 방향으로 이동 가능하다.

링크 암(60)은 변위가능 몸체(58)의 상부와 서브 암(62) 사이에 연결된다. 상기 링크 암(60)은 상기 변위가능 몸체(58)에 대하여 롤러(28)와 함께 회동 가능하게 지지됨과 동시에, 서브 암(62)에 대하여 링크핀(74)을 통해 상호 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 링크 암(60)은 피스톤 로드(34)의 직선 운동을 변위가능 몸체(58)를 통하여 클램프 암(16)의 회전 운동으로 절환한다.

서브 암(62)은 링크 암(60)의 일단부 및 클램프 암(16)의 일단부와 연결되고, 서브 암(62)의 중간에는 서브 롤러(72)가 회전 가능하게 축 지지된다. 한편, 서브 암(62)은 직사각 형상의 단면을 가진 지지핀(76)을 통하여 클램프 암(16)이 연결된다. 그리고, 서브 암(62)의 회전 작용하에서, 서브 롤러(72)는 변위가능 몸체(58)의 경사부(70)에 맞닿아 접하고 회전한다.

클램프 암(16)은 U자 형상의 단면을 가진 바디(12)의 외부에 배치되고, 그 일단부가 한 쌍의 지지핀(76)에 연결되도록 상기 바디(12)의 외부로 돌출된다. 그리고, 지지핀(76)을 통하여 서브 암(62)에 연결됨으로써, 클램프 암(16)은 상기 서브 암(62)을 통하여 회전 가능하게 축 지지된다.

또한, 워크피스(W)를 클램핑하기 위한 파지핀(78, gripping pin)이 클램프 암(16)의 타단부에 배치된다. 상기 파지핀(78)은 상기 타단부에 대하여 돌출되고, 상기 타단부에 대한 돌출 높이를 변경할 수 있게 나사 결합된다. 그리고, 도 2에 나타낸 워크피스(W)의 클램핑 시에 있어서, 파지핀(78)은 지지부(22)에서 조정핀(24)과 대치하도록 배치된다. 따라서, 상기 클램프 암(16)이 소정 각도만큼 회전한 클램핑 상태에 있어서, 워크피스(W)는 파지핀(78)과 조정핀(24) 사이에 클램핑되어 밀착 지지된다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 클램프 장치(10)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성된 것이다. 다음으로, 클램프 장치(10)의 동작 및 효과에 관하여 설명될 것이다. 이하의 설명에 있어서는, 도 1에 나타낸 클램핑 상태가 초기 위치로서 설명될 것이다.

이러한 초기 위치에 있어서는, 압력 유체는 제1 포트(42)로 공급되고, 피스톤(32)의 하강에 의하여, 클램프 암(16)은, 구동력 전달 메커니즘(18)을 통하여, 지지부(22)에 대하여 대략 직교하도록 이격한 상태에 있다. 또한, 바디(12)의 지지부(22)에는, 박판 형상의 워크피스(W)가 미리 올려져 배치된 상태에 있다.

우선, 도 1에 나타낸 클램프 장치(10)의 초기 위치에서, 도시하지 않은 스위칭 장치의 스위칭 작용하에, 압력 유체 공급원으로부터 제1 포트(42)로 공급되고 있던 압력 유체는 제2 포트(44)로 대신 공급되고, 상기 제1 포트(42)는 대기 개방 상태로 된다. 따라서, 제2 포트(44)로부터 실린더 챔버(46)로 도입된 압력 유체에 의하여, 피스톤(32)이 바디(12)측(화살표 B 방향)을 향하여 눌려 올려지고, 피스톤 로드(34)가 피스톤(32)과 함께 일체적으로 변위한다.

그리고, 피스톤 로드(34)의 변위에 수반하여 변위가능 몸체(58)가 롤러 홈(26)에 대한 롤러(28)의 가이드 작용하에 상측(화살표 B 방향)으로 이동하고, 그 결과, 링크 암(60)이 상기 변위가능 몸체(58)의 회동 가능하게 지지된 부분을 지지점으로 하여 시계 방향으로 회전하기 시작한다. 이러한 링크 암(60)의 회전과 함께, 서브 암(62)이 회전하고, 상기 서브 암(62)의 회전에 의하여, 클램프 암(16)이 지지핀(76)을 지지점으로 하여 시계 방향으로 소정 각도만큼 회전한다.

따라서, 도 2와 같이, 클램프 암(16)의 파지핀(78)은 워크피스(W)와 맞닿아 접하고, 상기 워크피스(W)가 바디(12)의 지지부(22)와 상기 파지핀(78) 사이에 밀착 지지된 클램핑 상태가 된다.

이때, 클램프 암(16)의 회전에 수반하여, 롤러(28)가 링크 암(60)을 통하여 롤러 홈(26)을 따라 클램프 암(16)에 접근하는 방향으로 이동됨과 동시에, 서브 롤러(72)가 변위가능 몸체(58)의 경사부(70)에 맞닿아 접함으로써, 상기 클램프 암(16)이 눌려지며, 상기 클램프 암(16)의 회전이 잠겨진 잠금 상태가 된다. 그 결과, 클램프 암(16)에 의한 워크피스(W)의 클램핑 상태가 유지된다.

한편, 도 2에 도시된 워크피스(W)의 클램핑 상태를 해제하는 경우에는, 도시하지 않은 스위칭 장치의 절환 작용하에, 제2 포트(44)로 공급되고 있던 압력 유체는 제1 포트(42)로 대신 공급됨과 동시에, 상기 제2 포트(44)는 대기 개방 상태가 된다.

이러한 제1 포트(42)로 공급된 압력 유체는 실린더 챔버(46)로 도입됨으로써, 피스톤(32)이 바디(12)로부터 이격하는 방향(화살표 A 방향), 즉, 하측으로 눌려지고, 상기 피스톤(32)과 함께 피스톤 로드(34)가 일체적으로 하강된다.

그리고, 피스톤 로드(34)의 변위에 수반하여, 변위가능 몸체(58)는 롤러 홈(26)에 대한 롤러(28)의 가이드 작용하에서 하측으로 이동되고, 그것에 수반하여, 링크 암(60)이 상기 변위가능 몸체(58)에 회동 가능하게 지지된 부분을 지지점으로 하여 반 시계 방향으로 회전된다. 상기 링크 암(60)의 회전에 수반하여, 서브 암(62)을 통하여 클램프 암(16)이 지지핀(76)을 지지점으로 하여 반 시계 방향으로 소정 각도만큼 회전된다. 따라서, 클램프 암(16)의 파지핀(78)은 지지부(22)로부터 이격하고, 워크피스(W)의 클램핑 상태는 해제된다(도 1 참조).

여기서, 클램프 장치(10)에서 구동 유닛(14)이 교환되는 것에 관하여 설명할 것이다. 우선, 구동 유닛(14)을 교환하는 경우에는, 도 1에 나타낸 클램프 암(16)이 지지부(22)로부터 이격한 언클램핑 상태가 된다. 이러한 상황에서, 도시하지 않은 작업자가, 상기 구동 유닛(14)이 바디(12)에 체결되게 하는 체결 볼트(40)를 회전시켜, 상기 바디(12)에 대한 구동 유닛(14)의 연결 상태를 해제한다(도 4 참조).

다음으로, 클램프 암(16)의 타단부가 파지되고, 그리고 도 4와 같이, 반 시계 방향으로 소정 각도만큼 클램프 암(16)을 더 회전시킴으로써, 서브 암(62)과 링크 암(60)을 통해 연결된 변위가능 몸체(58)가 하측(화살표 A 방향)으로 이동된다. 따라서, 도 4와 같이, 변위가능 몸체(58)의 단부가 바디(12)의 끝면(12a)에 대하여 소정 길이만큼 돌출된다.

그리고, 구동 유닛(14)을 구성하는 실린더 튜브(30)를 바디(12)로부터 이격시키는 방향(화살표 A 방향)으로 이동시킨 후, 피스톤 로드(34)의 커넥터(54)가 상기 피스톤 로드(34)의 축 방향(화살표 A, B 방향)과 직교 방향(도 6 중, 화살표 C1 방향)으로 슬라이딩됨으로써, 커넥터(54)는 변위가능 몸체(58)의 연결 오목부(64)로부터 분리된다. 따라서, 변위가능 몸체(58)와 피스톤 로드(34)의 연결 상태가 해제되고, 바디(12)로부터 상기 피스톤 로드(34)를 포함하는 구동 유닛(14)의 분리가 완료된다.

다음으로, 새로운 구동 유닛(14)이 바디(12)에 대하여 조립된 경우에는, 그 피스톤 로드(34)의 커넥터(54)는, 바디(12)의 끝면(12a)으로부터 돌출되어 있는, 변위가능 몸체(58)의 연결 오목부(64)와 결합시킨다.

상세하게는, 연결 오목부(64)가 개방된 일측면측으로부터 커넥터(54)를 접근시킴으로써, 그리고 커넥터(54)가 피스톤 로드(34)의 축 방향(화살표 A, B 방향)과 직교 방향(도 6 중, 화살표 C2 방향)으로 슬라이딩되게 하여, 상기 커넥터(54)의 헤드부(52)는 대 직경부(68)에 삽입되고, 네크부(50)는 소 직경부(66)에 삽입된다.

그리고, 피스톤 로드(34)의 커넥터(54)가 변위가능 몸체(58)의 연결 오목부(64)에 삽입된 상태(도 4 참조)에서, 구동 유닛(14)을 구성하는 실린더 튜브(30)의 타단부가 서서히 바디(12)의 끝면(12a)측(화살표 B 방향)으로 접근되게 함으로써, 상기 타단부는 상기 끝면(12a)에 대하여 맞닿아 접하게 된다. 그후, 체결 볼트(40)들이 관통홀(38)들을 통하여 삽입되고 바디(12)에 대하여 나사 결합됨으로써, 피스톤 로드(34)와 변위가능 몸체(58)가 연결된 상태에서, 새로운 구동 유닛(14)이 바디(12)에 대하여 조립된다.

이때, 연결 오목부(64)가 변위가능 몸체(58)의 일측면측에 개방되어 있으므로, 피스톤 로드(34)는 상기 피스톤 로드(34)의 축 방향과 직교 방향(화살표 C1 방향)으로 이동 가능한 상태에 있다. 그러나, 추력(thrust force)은 상기 피스톤 로드(34) 및 변위가능 몸체(58)에 대하여 축 방향(화살표 A, B 방향)으로만 적용되며, 상기 축 방향과 직교하는 방향(화살표 C1 방향)에 부여되는 일은 없으므로, 상기 피스톤(32)과 상기 변위가능 몸체(58) 사이의 연결 상태가 확실하게 유지될 수 있다.

이상과 같이, 제1 실시 형태에서, 압력 유체의 공급 작용하에 변위하는 피스톤(32)을 포함하는 구동 유닛(14)을 가지며, 상기 구동 유닛(14)으로부터의 구동력에 의하여 클램프 암(16)을 회전 동작시키는 클램프 장치(10)에 있어서, 상기 구동 유닛(14)을 구성하는 피스톤 로드(34)의 커넥터(54)와, 상기 구동 유닛(14)의 구동력을 상기 클램프 암(16)으로 전달하는 구동력 전달 메커니즘(18)의 변위가능 몸체(58)를 연결 가능하게 하고 있다. 따라서, 구동 유닛(14)의 교환 등 관리 작업이 행해지는 경우에, 변위가능 몸체(58)를 바디(12)의 외부로 돌출시킨 후, 피스톤 로드(34)를 상기 변위가능 몸체(58)로부터 분리하는 것과 같은 간단한 작업으로, 상기 구동 유닛(4)을 용이하게 분리하여 작업을 행할 수 있다. 그 결과, 구동 유닛과 링크 메커니즘(구동력 전달 메커니즘)이 볼트 등에 의하여 연결되어 있는 종래의 클램프 장치와 비교하여, 볼트의 분리 등 번잡한 작업을 행할 필요가 없다. 따라서, 클램프 장치(10)의 관리성이 향상될 수 있다.

또한, 클램프 장치(10)에 있어서, 단면적이 다른 피스톤(32)을 가진 별도의 구동 유닛(14)으로 교환함으로써, 상기 구동 유닛(14)의 출력 변경이 구동력 전달 메커니즘(18)을 포함한 동일 바디(12)를 이용하여 용이하게 행해질 수 있다. 그 결과, 클램프 암(16)에 의하여 워크피스(W)의 클램핑력을 변경시키고 싶은 경우 등에, 출력이 다른 별도의 구동 유닛(14)으로 교환함으로써, 피스톤 로드(34)를 통하여 구동력 전달 메커니즘(18)으로 전달되는 추력의 크기는 변경될 수 있다. 따라서, 단순히 구동 유닛을 교환함으로써, 단일 클램프 장치(10)에 있어서 클램프 암(16)에 의하여 적용되는 클램핑력이 쉽게 변경될 수 있다.

더욱 구체적으로는 클램핑력이 다른 복수의 클램프 장치를 준비할 필요가 없기 때문에 설비 투자가 저감될 수 있다.

그리고, 하우징 챔버(20)의 개구부는 외부로 개방되지 않고 구동 유닛(14)에 의하여 닫히며, 상기 바디(12)의 하우징 챔버(20) 내부에서 밀폐 상태가 제공될 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 클램프 장치(10)가 적용되는 제조 라인 등에서 물과 같은 것이 사용되는 경우에도, 상기 물이 내부에 침입하는 것이 방지됨과 동시에, 용접 라인 등에서 발생하는 스패터(spatter)가 내부에 진입하는 것도 방지될 수 있다.

또한, 구동 유닛(14)은, 위에서 서술한 실시예와 같이, 단일의 피스톤(32)을 가진 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 7과 같이, 실린더 튜브(82)의 내부에 변위 가능하게 배치된 2개의 제1 및 제2 피스톤(84, 86)가 구비된 구동 유닛(80)을 사용될 수도 있다.

이러한 구동 유닛(80)은, 도 7과 같이, 실린더 튜브(82)의 측면에, 제1 및 제2 포트(42a, 42b, 44a, 44b)가 각각 한 쌍씩 제공되며, 제1 피스톤(84)이 수납되는 제1 실린더 챔버(88)와, 제2 피스톤(86)이 수납되는 제2 실린더 챔버(90)가 형성된다. 제1 실린더 챔버(88)와 제2 실린더 챔버(90)는 분리되고, 상호 비연통되게 형성됨과 동시에, 각각 제1 및 제2 포트(42a, 42b, 44a, 44b)와 연통하고 있다.

또한, 제1 피스톤(84)과 제2 피스톤(86)은 각각 제1 피스톤 로드(92) 및 제2 피스톤 로드(94)와 연결되고, 상기 제1 피스톤 로드(92)의 단부와 상기 제2 피스톤 로드(94)의 단부가 상호 연결됨으로써, 상기 제1 및 제2 피스톤(84, 86)이 상기 제1 및 제2 피스톤 로드(92, 94)를 통하여 직렬로 연결된다.

그리고, 예를 들면, 클램프 장치(10)가 언클램핑 상태로부터 클램핑 상태로 스위칭되는 경우, 압력 유체는 한 쌍의 제2 포트(44a, 44b)로 각각 공급됨으로써, 제1 및 제2 피스톤(84, 86)이 제1 및 제2 피스톤 로드(92, 94)와 일체적으로 그리고 동시에 바디(12)측(화살표 B 방향)을 향하여 변위한다. 더욱 구체적으로는, 단일의 피스톤(32)을 가진 구동 유닛(14)과 비교하여, 약 2 배의 추력이 얻어지며, 상기 증가된 추력에 수반하여, 클램프 암(16)에 의해 적용되는 클램핑력이 증대될 수 있다.

구동 유닛(14)을 구성하는 피스톤은 위에서 서술한 바와 같이 2개의 제1 및 제2 피스톤(84, 86)을 직렬로 배치한 경우에 한정되는 것은 아니며, 2개 이상의 피스톤을 직렬로 연결함으로써 추력이 증대될 수 있다.

다음으로, 제2 실시 형태에 따른 클램프 장치(100)가 도 8 내지 도 10에 도시된다. 위에서 서술한 제1 실시 형태에 따른 클램프 장치(10)와 동일한 구성 요소에는, 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

이러한 제2 실시 형태에 따른 클램프 장치(100)는, 구동 유닛(14)의 구동력이 토글 링크 메커니즘(102)으로부터 클램프 암(16)으로 전달되는 점에서, 제1 실시 형태에 따른 클램프 장치(10)와 서로 다르다.

이러한 토글 링크 메커니즘(102)은, 바디(12)의 하우징 챔버(20)에 배치되고 변위가능 몸체(58)의 상부에 롤러(28)와 함께 축 지지되는 링크 암(104)을 포함한다. 상기 토글 링크 메커니즘(102)은 상기 변위가능 몸체(58)에 연결된, 피스톤 로드(34)의 직선 운동을, 클램프 암(16)의 회전 운동으로 변환한다. 링크 암(104)의 일단부는 변위가능 몸체(58)의 상부에서 축 지지되고, 링크 암(104)의 타단부는 서브 암(106)의 일단부에 축 지지된다.

이와 같이 구성된 클램프 장치(100)에서는, 도 8에 도시된 초기 위치에서, 구동 유닛(14)의 제2 포트(44)에 대한 압력 유체의 공급에 의하여, 피스톤(32) 및 피스톤 로드(34)가 일체적으로 상승되고, 그것에 수반하여, 변위가능 몸체(58)가 롤러 홈(26)에 대한 롤러(28)의 가이드 작용하에 상측(화살표 B 방향)으로 이동된다. 그리고, 변위가능 몸체(58)의 상승에 수반하여, 링크 암(104)이 상기 변위가능 몸체(58)에 축 지지된 부위를 지지점으로 하여 시계 방향으로 회전하기 시작하고, 서브 암(106)을 통하여, 클램프 암(16)이 지지핀(76)을 지지점으로 하여 시계 방향으로 소정 각도만큼 회전한다(도 9 참조).

그리고, 피스톤(32)이 더 상승함에 의하여, 변위가능 몸체(58)의 변위 작용하에 링크 암(104) 및 서브 암(106)이 회전되고, 그것에 수반하여 클램프 암(16)이 시계 방향으로 더 회전된다. 따라서, 클램프 암(16)의 파지핀(78)이 워크피스(W)에 맞닿아 접하고, 상기 워크피스(W)가 바디(12)의 지지부(22)와 상기 파지핀(78) 사이에 밀착 지지된 클램핑 상태가 된다(도 10 참조). 이때, 링크 암(104)이 실질적으로 수평 방향으로 유지됨으로써, 클램프 암(16)에 의한 워크피스(W)의 클램프 상태가 잠겨진다.

이상과 같이, 제2 실시 형태에서는, 토글 링크 메커니즘(102)을 가진 클램프 장치(100)에 있어서, 구동 유닛(14)을 구성하는 피스톤 로드(34)의 커넥터(54)는 상기 구동 유닛(14)의 구동력을 상기 클램프 암(16)에 전달하는 구동력 전달 메커니즘(18)의 변위가능 몸체(58)를 연결 가능하게 한다. 따라서, 구동 유닛(14)의 교환 등 관리를 행할 경우에, 변위가능 몸체(58)를 바디(12)의 외부로 돌출되게 한 후, 피스톤 로드(34)를 상기 변위가능 몸체(58)로부터 분리하는 간단한 작업으로, 상기 구동 유닛(14)을 용이하게 분리하는 작업이 행해질 수 있다. 그 결과, 구동 유닛과 링크 메커니즘(구동력 전달 메커니즘)이 볼트 등에 의하여 연결되어 있던 종래의 클램프 장치와 비교하여, 상기 볼트의 분리 등 번잡한 작업이 불필요하다. 따라서, 클램프 장치(100)의 관리성이 향상될 수 있다.

또한, 클램프 장치(100)에 있어서, 단면적이 다른 피스톤(32)을 가진 별도의 구동 유닛(14)으로 교환함으로써, 상기 구동 유닛(14)의 출력 변경이 구동력 전달 메커니즘(18)을 포함한 동일 바디(12)를 이용하여 용이하게 행해질 수 있다. 그 결과, 클램프 암(16)에 의하여 워크피스(W)의 클램핑력을 변경시키고 싶은 경우 등에, 출력이 다른 별도의 구동 유닛(14)으로 교환함으로써, 피스톤 로드(34)를 통하여 구동력 전달 메커니즘(18)으로 전달되는 추력의 크기는 변경될 수 있으며, 그것에 수반하여, 단일의 클램프 장치(100)에 있어서, 클램프 암(16)에 의하여 적용되는 클램핑력이 쉽게 변경될 수 있다.

그리고, 하우징 챔버(20)의 개구부는 외부로 개방되지 않고 구동 유닛(14)에 의하여 닫히며, 상기 바디(12)의 하우징 챔버(20) 내부에서 밀폐 상태가 제공될 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 클램프 장치(100)가 적용되는 제조 라인 등에서 물과 같은 것이 사용되는 경우에도, 상기 물이 내부에 침입하는 것이 방지됨과 동시에, 용접 라인 등에서 발생하는 스패터(spatter)가 내부에 진입하는 것도 방지될 수 있다.

그리고, 위에서 서술한 제1 및 제2 실시 형태에서는, 구동 유닛(14)에 있어서 제1 및 제2 포트(42, 44)가, 바디(12)에 있어서 지지부(22)의 돌출 방향과 반대쪽의 측면에 제공된 경우에 관하여 설명하고 있다. 그러나, 상기 구동 유닛(14)의 설치 방향을 반전시킴으로써, 용이하게 상기 제1 및 제2 포트(42, 44)의 위치가 상기 지지부(22)측으로 변경될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 클램프 장치(10, 100)가 사용되는 작업 환경에 대응하여 제1 및 제2 포트(42, 44)의 위치가 선택적으로 변경될 수 있다.

또한, 구동 유닛(14)에 있어서 피스톤(32)의 변위 위치를 검출할 수 있는, 위치 검출 센서를 제공함으로써, 클램프 암(16)의 회전 각도가 상기 피스톤(32)의 위치를 기반으로 하여 검출될 수 있으므로, 예를 들면, 클램프 암(16)의 클램핑, 언클램핑 상태가 확실하게 확인될 수 있다.

그리고, 위에서 서술한 제1 및 제2 실시 형태에 따른 클램프 장치(10, 100)에서는, 압력 유체의 공급 작용 하에 피스톤(32)을 변위시키는 에어 구동식의 구동 유닛(14)이 적용된 경우에 관하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 특징에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 상기 압력 유체로서 작동유가 이용된 유압 구동식의 구동 유닛(14)이 이용될 수 있다. 이러한 유압 구동식의 구동 유닛(14)을 이용함으로써, 에어 구동식의 구동 유닛(14)과 비교하여, 더욱 큰 구동력이 얻어질 수 있으므로, 큰 클램핑력에 의하여 워크피스(W)를 클램핑하는 경우에 적절하다.

그리고, 본 발명에 따른 클램프 장치는, 위에서 서술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 다양한 변경 및 개량들이 본 발명의 청구항들이 가진 본 발명의 요지를 일탈하는 일이 없이 가능할 것이다.

Claims

클램프 암(16)의 회전에 의하여 워크피스(workpiece)를 클램핑하기 위한 클램프 장치에 있어서,
바디(12);
압력 유체의 공급에 의하여 축 방향을 따라 변위하는 피스톤(32, 84, 86)을 가진 구동 유닛(14, 80);
상기 바디(12)의 내부에 배치되고 상기 구동 유닛(14, 80)에 연결되며, 상기 구동 유닛(14, 80)의 축 방향에 따른 직선 변위를 회전 변위로 변환하고, 상기 구동 유닛(14, 80)의 구동력을 상기 클램프 암(16)에 전달하는 구동력 전달 메커니즘(18); 및
상기 구동력 전달 메커니즘(18)에 대한 상기 구동 유닛(14, 80)의 연결 상태를 스위칭하기 위한 연결 메커니즘을 포함하며,
상기 구동 유닛(14, 80)은 상기 연결 메커니즘을 통해 상기 구동력 전달 메커니즘(18)에 대하여 탈착 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연결 메커니즘은,
상기 피스톤(32, 84, 86)에 연결되는 피스톤 로드(34)의 단부에 형성되는 커넥터(54); 및
상기 커넥터(54)와 연결되게 하며, 상기 구동 유닛(14, 80)의 근방측에서 상기 구동력 전달 메커니즘(18)의 변위가능 몸체(58)의 단부에 형성되는 링크(linkage)를 포함하며,
상기 커넥터(54)와 상기 링크의 결합에 의하여, 상기 피스톤 로드(34)와 상기 변위가능 몸체(58) 사이에서 축 방향의 상대 변위가 규제되어 연결 상태가 되는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 워크피스가 상기 클램프 암(16)에 의하여 클림핑될 때 상기 클램프 암(16)의 회전 이동을 규제하는 잠금 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 잠금 메커니즘은,
상기 클램프 암(16)에 자유로이 회전 가능하게 배치된 롤러(72); 및
상기 롤러(72)가 맞닿아 접하고, 상기 변위가능 몸체(58)의 변위 방향에 대하여 소정 각도 경사진 경사부(70)를 포함하며,
상기 클램핑 시에, 상기 경사부(70)가 상기 롤러(72)를 상기 클램프 암(16)측을 향하여 서서히 누르도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동력 전달 메커니즘(18)은,
상기 피스톤(32, 84, 86)에 연결된 피스톤 로드(34)의 단부에 변위가능 몸체(58)로 회동 가능하게 지지되는 제1 암(60); 및
상기 제1 암(60)의 단부와 상기 클램프 암(16)의 단부에 회동 가능하게 지지되는 제2 암(62)을 포함하며,
상기 클램프 장치는 상기 제1 및 제2 암(60, 62)을 통하여 상기 구동 유닛(14, 80)의 구동력을 상기 클램프 암(16)으로 전달하고 상기 제1 및 제2 암(60, 62)의 회전을 위한 토글 링크 메커니즘(102, toggle link mechanism)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 커넥터(54)는, 상기 피스톤 로드(34)의 단부에 대하여 링 형상으로 함몰된 네크부(50)와, 상기 네크부(50)에 대하여 직경이 확장된 헤드부(52)를 포함하며, 상기 링크의 소 직경부(66)에 상기 네크부(50)가 결합되며, 상기 소 직경부(66)보다 큰 직경으로 형성된 대 직경부(68)에 상기 헤드부(52)가 결합되는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 소 직경부(66) 및 상기 대 직경부(68)는, 상기 변위가능 몸체(58)의 측면에, 각각, 단면이 반원 형상으로 함몰되어 형성되는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.