KR20220048485A - 클램프 장치 - Google Patents

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요스케 하루나
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가부시키가이샤 코스멕
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Abstract

밸브부재(37)의 축방향 단부의 조작부(38)가, 제1 블록(3)에 설치된 밸브케이스(31) 내에 밀려 들어감으로써, 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 2차측 압력유체 급배 포트(35)와 압력유체 배출 포트(36)가 연통하는 상태로부터, 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 2차측 압력유체 급배 포트(35)와 압력유체 배출 포트(36)와의 사이가 차단된 상태로 이행한다.

Description

클램프 장치
본 발명은, 공구, 치구(治具, jig), 팔레트(pallet) 등을, 로봇 암, 테이블 등에 착탈(着脫) 가능하게 고정하기 위한 클램프 장치에 관한 것이다.
이 종류의 클램프 장치로서, 종래에는, 하기의 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 그 종래 기술은, 다음과 같이 구성되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 클램프 장치는, 가동(可動) 블록으로서의 예를 들면 워크 팔레트(work pallet)를, 기준 블록으로서의 예를 들면 클램프 팔레트(clamp pallet)에 고정하기 위한 것으로서, 기준 블록 내에 상하방향으로 이동 가능하게 보밀상(保密狀, 밀봉 상태)으로 삽입되는 피스톤, 기준 블록으로부터 위쪽(上方)으로 돌출되는 환상(環狀)의 플러그(plug) 부분, 및 상기 피스톤에 연결되어 가동 블록을 아래쪽(下方)으로 이동시키는 출력로드(output rod) 등을 구비하고 있다. 상기 피스톤의 상측에 로크실(lock chamber)이 형성되며, 피스톤의 하측에 릴리스실(release chamber)이 형성되어 있다.
상기 클램프 장치는, 릴리스실에 압축공기가 공급됨으로써 출력로드가 상승하여, 기준 블록으로부터 가동 블록을 분리 가능한 릴리스 상태가 된다. 또한, 로크실에 압축공기가 공급됨으로써 출력로드가 하강하여, 가동 블록이 기준 블록측으로 끌려 들어가 기준 블록에 고정된다(로크 상태).
특허문헌 1 : 일본 특허 제5690275호 공보
특허문헌 1에 기재된 종래 기술에는, 다음의 문제가 있다.
상기 로크 상태에서, 오조작(誤操作)에 의해 릴리스실에 압축공기가 공급되면, 클램프 장치는 릴리스 상태가 되고, 가동 블록은, 의도치 않게, 기준 블록으로부터 떠 있는 자유 상태가 되어 버린다. 또한, 가동 블록이 존재하지 않은 상태에서, 로크실에 압축공기가 공급되면, 계합(係合, engagement) 볼이 플러그부분의 지름방향 외측으로 튀어나온 상태가 되고, 이 상태에서, 기준 블록 위에 가동 블록이 얹어지면, 가동 블록에 형성되어 있는 클램프용의 피계지부(被係止部) 부분이, 상기 계합 볼에 충돌하여 서로 손상되어 버린다.
본 발명의 목적은, 의도하지 않은 작동을 방지할 수 있는 구성을 구비한 클램프 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 예를 들면, 도 1 내지 도 7에 나타내는 바와 같이, 클램프 장치를 다음과 같이 구성했다.
본 발명의 클램프 장치는, 제1 블록(3) 내에 축방향으로 이동 가능하게 피스톤 본체부(9)가 보밀상으로(hermetically) 삽입되는 피스톤(8)과, 상기 피스톤 본체부(9)의 진출측(進出側) 또는 후퇴측(後退側)에 형성된, 압력유체가 공급 및 배출되는 로크실(10)과, 상기 제1블록(3)에 형성된 로크 포트(lock port)(13)로서, 상기 로크실(10)에 압력유체를 급배(給排)하기 위한 로크 포트(13)와, 상기 피스톤 본체부(9)를 사이에 두고 상기 로크실(10)의 반대측에 형성된, 압력유체가 공급 및 배출되는 릴리스실(11)과, 상기 제1 블록(3)에 형성된 릴리스 포트(release port)(15)로서, 상기 릴리스실(11)에 압력유체를 급배하기 위한 릴리스 포트(15)와, 상기 제1 블록(3)으로부터 돌출된, 제2 블록(4) 내에 삽입되는 플러그부(16)로서, 상기 피스톤(8)의 출력로드부(17)가 축방향으로 이동 가능하게 삽입되는 통 모양(筒狀)의 플러그부(16)와, 상기 출력로드부(17)가 축방향으로 이동함으로써 상기 제2 블록(4)을 상기 제1 블록(3)측으로 끌어들여 고정하는 계합수단(engaging means)(19)과, 제1 블록(3)에 설치된 밸브케이스(31)로서, 압력유체의 공급원에 접속되는 1차측 압력유체 급배 포트(34), 압력유체를 배출하기 위한 압력유체 배출 포트(36), 및 상기 로크 포트(13) 또는 상기 릴리스 포트(15)에 접속되는 2차측 압력유체 급배 포트(35)가 형성된 밸브케이스(31)와, 상기 밸브케이스(31) 내에 배치된 밸브부재(37)로서, 상기 밸브케이스(31)로부터 돌출하는 조작부(38)를 축방향 단부(端部)에 가지는 밸브부재(37)를 구비한다. 상기 조작부(38)가 상기 밸브케이스(31) 내에 밀려 들어감으로써, 상기 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 상기 2차측 압력유체 급배 포트(35)와 상기 압력유체 배출 포트(36)가 연통하는 상태로부터, 상기 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 상기 2차측 압력유체 급배 포트(35)와 상기 압력유체 배출 포트(36)와의 사이가 차단된 상태로 이행한다.
본 발명의 상기 클램프 장치는, 다음과 같은 작용효과를 나타낸다.
조작부가 밸브케이스 내에 밀려 들어가 있지 않은 상태에서는, 오조작에 의해 1차측 압력유체 급배 포트에 압력유체가 공급되었다고 해도, 압력유체는, 압력유체 배출 포트로부터 배출되므로, 피스톤은 작동하지 않는다. 즉, 본 발명의 상기 클램프 장치에 의하면, 의도하지 않은 작동을 방지할 수 있다.
본 발명의 상기 클램프 장치에서, 상기 1차측 압력유체 급배 포트(34)와 상기 2차측 압력유체 급배 포트(35)를 연통시키는 연통로(連通路)(43)가, 상기 밸브케이스(31) 내에서의, 상기 밸브부재(37)의 밸브본체(40)의 상기 조작부(38)측에 마련되어 있어, 상기 1차측 압력유체 급배 포트(34)로부터 상기 2차측 압력유체 급배 포트(35)를 향해서 상기 연통로(43)에 압력유체가 공급되고 있을 때, 해당 압력유체의 압력으로, 상기 조작부(38)가 상기 밸브케이스(31) 안으로 밀려 들어간 상태가 유지되는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 1차측 압력유체 급배 포트에 압력유체가 공급되어 있으면, 1차측 압력유체 급배 포트 및 2차측 압력유체 급배 포트와 압력유체 배출 포트와의 사이가 차단된 상태가 유지되어, 로크실 또는 릴리스실의 압력유체의 압력이 보지(保持, 유지)된다.
또한, 본 발명의 상기 클램프 장치에서, 상기 조작부(38)가 상기 밸브케이스(31)로부터 돌출하는 방향으로 상기 밸브본체(40)를 부세하는 부세수단(biasing means)(46)이, 상기 밸브케이스(31) 내에서의, 상기 밸브본체(40)에 대하여 상기 조작부(38)와는 반대측에 마련된 압력유체 배출실(45)에 배치되어 있어, 상기 조작부(38)가 상기 부세수단(46)의 부세력에 대항하여 상기 밸브케이스(31) 안으로 밀려 들어가는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 밸브케이스 안으로 밀려 들어가는 방향으로 조작부에 힘이 작용하고 있지 않은 통상시(通常時)는, 밸브케이스로부터 조작부가 돌출한 상태를 유지할 수 있다. 또한, 밸브본체(밸브부재)의 축방향으로의 이동이 안정된다.
또한, 본 발명의 상기 클램프 장치에서, 상기 밸브본체(40)의 외주면(外周面)에 형성된 환상(環狀)의 홈(40a)에, 상기 밸브케이스(31)의 내주면에 형성된 밸브시트(valve seat)(42)에 밀어 붙여지는 환상의 탄성부재(41)가 장착되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 1차측 압력유체 급배 포트 및 2차측 압력유체 급배 포트와 압력유체 배출 포트와의 사이가 더 확실하게 차단된다.
본 발명에 따르면, 클램프 장치의 의도하지 않은 작동을 방지할 수 있다.
[도 1] 도 1은, 본 발명의 제1 실시형태를 나타내며, 클램프 장치(툴 교환 장치)의 로크 상태에서의 입면시(立面視)의 단면도이다.
[도 2] 도 2는, 상기 클램프 장치의 로크 상태로부터 릴리스 상태로 전환되는 도중의 입면시의 단면도이다.
[도 3] 도 3은, 상기 클램프 장치의 릴리스 상태에서의 입면시의 단면도이다.
[도 4] 도 4는, 도 1의 A부 확대도이다.
[도 5] 도 5는, 도 2의 A부 확대도이다.
[도 6] 도 6은, 도 3의 A부 확대도이다.
[도 7] 도 7은, 본 발명의 제2 실시형태를 나타내며, 클램프 장치(툴 교환 장치)의 릴리스 상태에서의 입면시의 단면도이다.
도 1 내지 도 6은, 본 발명의 제1 실시형태를 나타낸다. 제1 실시형태의 클램프 장치로서의 툴(tool) 교환 장치는, 공구, 치구 등의 툴(1)을, 로봇 암(2)에 착탈하기 위한 것이며, 예를 들면, 다음과 같이 구성된다.
로봇 암(2)의 선단부(先端部)에 제1 블록으로서의 마스터(master) 실린더(3)가 고정되며, 툴(1)의 단부에 제2 블록으로서의 툴 어댑터(adapter)(4)가 고정된다. 툴 어댑터(4)의 오목부(5)에는, 위치결정용의 테이퍼 구멍(6)과 클램프용의 피계지부(7)가 개구측에서부터 차례로 형성된다.
상기 마스터 실린더(3) 내의 저부측(底部側)에 피스톤(8)의 피스톤 본체부(9)가 축방향으로 이동 가능하게 보밀상으로 삽입된다. 상기 피스톤 본체부(9)의 진출측에 로크실(10)이 형성되고, 피스톤 본체부(9)의 후퇴측에 릴리스실(11)이 형성된다. 로크실(10)은, 마스터 실린더(3)의 한쪽 측면에 형성된 로크 포트(13)에 통로(12)를 통해 연통되며, 릴리스실(11)은, 마스터 실린더(3)의 다른쪽 측면에 형성된 릴리스 포트(15)에 통로(14)를 통해 연통된다. 로크 포트(13), 및 릴리스 포트(15)에는, 각각, 압력유체로서의 압축공기가 공급 및 배출된다.
상기 마스터 실린더(3)로부터 통 모양의 플러그부(16)가 바깥쪽으로 일체로 돌출되며, 이 플러그부(16)가 상기 툴 어댑터(4)의 오목부(5)에 삽입되도록 되어 있다. 플러그부(16)의 통공(筒孔)(16a)에, 피스톤(8)의 출력로드부(17)가 축방향으로 이동 가능하게 삽입된다. 또한, 출력로드부(17)와 피스톤 본체부(9)를 가지는 피스톤(8)은, 하나의 소재로 형성된 일체(一體) 성형품이 되어도 되고, 따로따로 형성된 부품이 연결되어 이루어지는 것이어도 된다.
상기 플러그부(16)의 둘레벽(周壁)의 선단부에 둘레방향으로 소정 간격을 두고 복수의 관통 구멍(18)이 형성되며, 각(各) 관통 구멍(18)에 계합 볼(19)이 출력로드부(17)의 지름방향 바깥쪽(外方)의 계합 위치(도 1 참조)와, 지름방향 안쪽(內方)의 계합 해제 위치와의 사이에서 이동 가능하게 지지된다. 출력로드부(17)의 외주면의 선단부에는, 각 계합 볼(19)에 대응시켜, 압압면(押壓面)(20)과 퇴피(退避)홈(21)이 축방향으로 연속하여 형성된다. 상기 계합 볼(19)은, 출력로드부(17)가 후퇴됨으로써 툴 어댑터(4)를 마스터 실린더(3)측으로 끌어들여 고정하기 위한 계합수단의 일례이다.
상기 플러그부(16)의 둘레벽의 기단부(基端部)의 외주(外周)에, 지름방향으로 확대 및 축소 가능한 슬리브(sleeve)(23)가 배치된다. 이 슬리브(23)의 스트레이트(straight) 내주면(23a)이 플러그부(16)의 외주면에 축방향으로 이동 가능하게 지지된다. 또한, 슬리브(23)의 테이퍼 외주면(23b)이 툴 어댑터(4)의 테이퍼 구멍(6)에 계합 가능하게 된다. 여기서는, 슬리브(23)의 둘레벽의 일부에 슬릿(slit)(23c)을 형성함으로써, 슬리브(23)는, 테이퍼 외주면(23b)에 작용하는 외력(外力)에 의해 축경(縮徑, 지름 축소)하고, 그 외력을 해제했을 때에 자기의 탄성 복원력에 의해 확경(擴徑, 지름 확장)한다. 슬리브(23)의 기단부는, 마스터 실린더(3)의 선단면에 형성된 환상(環狀) 오목홈(24)에 삽입된다.
상기 슬리브(23)를 선단측으로 밀기 위한 슬리브 진출수단이 설치된다. 이 슬리브 진출수단은 다음과 같이 구성된다. 피스톤 본체부(9)의 로크실(10)측의 면에는 바닥이 있는 구멍(25)이 형성된다. 이 구멍(25)에 대향(對向)하는 오목부(26)가 로크실(10) 내에 형성된다. 마스터 실린더(3)의 외면과 상기 오목부(26)를 연통시키는 관통 구멍(27)이 형성된다. 이 관통 구멍(27)에 누름부재(押部材)(28)가 봉지구(封止具, sealing member)(29)를 통해 보밀상으로 삽입되며, 누름부재(28)의 선단이 슬리브(23)에 대면(對面)된다. 누름부재(28)의 기단부에 마련된 스프링받이(28a)와 상기 구멍(25)의 저면(底面)과의 사이에 진출 스프링(30)이 배치된다. 이 구성에 의해, 진출 스프링(30)이 누름부재(28)를 통해 슬리브(23)를 선단측으로 부세한다. 또한, 슬리브(23)가 소정량 이상으로 선단측으로 이동하는 것은, 플러그부(16)의 외주에 설치한 멈춤링(止輪, retaining ring)(49)에 의해 저지된다.
상기 마스터 실린더(3)의 릴리스 포트(15)가 형성된 면에 밸브케이스(31)가 설치된다. 밸브케이스(31)는, 밸브케이스 본체(32)와, 밸브케이스 본체(32)에 봉지구(47)를 통해 나합(螺合, 나사결합) 고정되는 통 모양의 덮개부재(33)로 구성된다.
상기 밸브케이스 본체(32)의 한쪽 측면에 1차측 압력유체 급배 포트(34)가 형성되고, 다른쪽(반대측) 측면에 2차측 압력유체 급배 포트(35)가 형성된다. 이 2차측 압력유체 급배 포트(35)는, 상기 릴리스 포트(15)에 접속된다. 또한, 덮개부재(33)의 축방향의 단면에는, 압축공기를 배출하기 위한 압력유체 배출 포트(36)가 형성된다.
밸브케이스 본체(32) 내에 밸브부재(37)가 배치된다. 이 밸브부재(37)의 축방향 단부에는, 밸브케이스 본체(32)로부터 돌출하는 조작부로서의 봉 모양(棒狀)의 푸셔(pusher)(38)가 설치된다. 이 푸셔(38)는, 밸브케이스 본체(32)에 형성된 관통 구멍(32a)에 봉지구(39)를 통해 보밀상으로 삽입된다. 밸브부재(37)는, 푸셔(38)보다 대경(大徑, 큰 지름)의 밸브본체(40)를 가지며, 이 밸브본체(40)의 외주면에 형성된 환상의 홈(40a)에 환상의 탄성부재(41)가 장착된다. 또한, 상기 덮개부재(33)의 내주면에 테이퍼면 형상의 밸브시트(42)가 형성되어 있으며, 이 밸브시트(42)에 상기 탄성부재(41)가 밀어 붙여지도록 되어 있다.
1차측 압력유체 급배 포트(34)와 2차측 압력유체 급배 포트(35)를 연통(連通)시키는 연통로(43)가, 밸브본체(40)의 푸셔(38)측에 마련된다. 또한, 푸셔(38)가 밸브케이스 본체(32)로부터 바깥쪽으로 돌출해 있을 때, 밸브케이스 본체(32)의 저부(底部)에 배치된 링부재(44)와 밸브본체(40)의 접촉에 의해, 상기 연통로(43)가 차단되어도 되고, 차단되지 않아도 된다. 링부재(44)와 밸브본체(40)의 접촉에 의해 연통로(43)가 차단되는 경우라도, 푸셔(38)가 밸브케이스 본체(32) 안으로 밀려 들어가면, 연통로(43)의 차단은 해제된다.
밸브본체(40)에 대하여 푸셔(38)와는 반대측에는, 상기 압력유체 배출 포트(36)에 연통하는 압력유체 배출실(45)이 마련된다. 이 압력유체 배출실(45)에, 부세수단으로서의 스프링(46)이 배치되며, 이 스프링(46)은, 푸셔(38)가 밸브케이스 본체(32)로부터 돌출하는 방향으로 밸브본체(40)를 부세한다.
상기 구성의 툴(tool) 교환 장치는 다음과 같이 동작한다.
도 1에 나타내는 로크 상태에서는, 릴리스실(11)로부터 압축공기가 배출됨과 함께, 로봇 암(2)측으로부터 배관(48)을 통해 로크실(10)로 압축공기가 공급되고 있다. 로크실(10)에 압축공기가 공급되면, 로크실(10)의 압력에 의해 피스톤 본체부(9)가 출력로드부(17)를 상승시키며, 각 계합 볼(19)이 출력로드부(17)의 지름방향의 바깥쪽으로 이동한다. 그리고 계합 볼(19)이 피계지부(engaged portion)(7)에 계합하고, 출력로드부(17)에 작용하는 상향력(上向力)에 의해, 툴 어댑터(4)가 마스터 실린더(3)에 강고(强固)하게 고정되고, 툴 교환 장치를 통해 로봇 암(2)에 툴(1)이 고정된 상태로 되어 있다.
이때, 밸브케이스(31) 내의 밸브부재(37)는 스프링(46)에 의해 부세되며, 그 축방향 단부에 설치된 푸셔(38)는 밸브케이스 본체(32)로부터 돌출해 있다. 또한, 밸브본체(40)(밸브본체(40)에 장착된 탄성부재(41))와 밸브시트(42) 사이에 간극이 형성되어, 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 2차측 압력유체 급배 포트(35)와 압력유체 배출 포트(36)와의 사이는 연통한 상태로 되어 있다. 그 때문에, 오조작에 의해, 로봇 암(2)측으로부터 배관(50)을 통해 1차측 압력유체 급배 포트(34)에 압축공기가 공급되었다고 해도, 압축공기는 압력유체 배출 포트(36)로부터 배출된다. 또한, 릴리스실(11)은, 통로(14), 2차측 압력유체 급배 포트(35) 등을 통해 압력유체 배출 포트(36)에 연통된 상태가 유지되므로, 릴리스실(11)의 압력은 상승하지 않는다. 이들에 의해, 피스톤(8)(피스톤 본체부(9))은 하강하지 않는다. 그 결과, 로봇 암(2)에 툴(1)이 고정된 상태가 유지된다.
로봇 암(2)으로부터 툴(1)을 분리할 때는, 로봇 암(2)을 조작하여, 우선, 툴(1)을 툴 스토커(stocker)(51)의 오목부(51a)에 끼워 넣는다. 여기서, 툴 스토커(51)의 상면의 오목부(51a) 근방에는, 푸셔(38)를 밸브케이스(31) 안으로 밀어넣기 위한 푸셔 압입부재(52)가 설치되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 툴 스토커(51)의 오목부(51a)에 툴(1)이 끼워 넣어지면, 이와 거의 동시에, 푸셔 압입부재(52)의 선단에 푸셔(38)가 닿아, 푸셔 압입부재(52)에 의해, 스프링(46)의 부세력에 대항하여 밸브케이스(31) 안으로 푸셔(38)가 밀려 들어간다. 그러면, 밸브케이스(31)의 내주면에 형성된 상기 밸브시트(42)에, 밸브본체(40)에 장착된 상기 탄성부재(41)가 밀어 붙여져, 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 2차측 압력유체 급배 포트(35)(연통로(43))와 압력유체 배출 포트(36)가 연통하는 상태로부터, 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 2차측 압력유체 급배 포트(35)(연통로(43))와 압력유체 배출 포트(36)와의 사이가 차단되어 1차측 압력유체 급배 포트(34)로부터 2차측 압력유체 급배 포트(35)로 압축공기가 흐르는 것이 가능해지는 상태로 이행한다.
이어서, 로크실(10)로부터 압축공기를 배출함과 함께, 1차측 압력유체 급배 포트(34), 2차측 압력유체 급배 포트(35) 등을 통해 릴리스실(11)에 압축공기를 공급한다. 그러면, 릴리스실(11)의 압력에 의해 피스톤 본체부(9)가 출력로드부(17)를 하강시키고, 출력로드부(17)의 선단이 툴 어댑터(4)의 오목부(5)의 저면에 당접(當接, 접촉)한다(도 2). 릴리스실(11)의 압력에 의해 출력로드부(17)가 더 하강하려고 하면, 그 반력(反力)이 마스터 실린더(3)에 작용하고, 로봇 암(2)과 함께 마스터 실린더(3)가 약간 상승한다. 이에 의해, 플러그부(16)로부터 출력로드부(17)의 선단이 조금 돌출한 상태가 되고, 각 계합 볼(19)은, 출력로드부(17)의 퇴피홈(retraction groove)(21)에 대면(對面)하여 지름방향 안쪽의 계합 해제 위치로 이동 가능해진다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 로봇 암(2)을 상승시킴으로써, 로봇 암(2)으로부터 툴(1)이 완전히 분리된다.
이때, 1차측 압력유체 급배 포트(34)로부터 2차측 압력유체 급배 포트(35)를 향해서 1차측 압력유체 급배 포트(34)와 2차측 압력유체 급배 포트(35)를 연통시키는 상기 연통로(43)에 압축공기가 계속 공급되고 있다. 이 연통로(43) 내의 압축공기의 압력에 의해 밸브본체(40)가 부세되며, 상기 밸브시트(42)에 탄성부재(41)가 밀어 붙여진 상태, 즉, 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 2차측 압력유체 급배 포트(35)와 압력유체 배출 포트(36)와의 사이가 차단된 상태가 계속 유지된다. 그 결과, 릴리스실(11)로부터 압축공기가 빠지지 않고, 릴리스실(11)의 압축공기의 압력이 보지(保持, 유지)된다. 푸셔(38)는, 밸브케이스(31) 안으로 밀려 들어간 상태가 유지된다.
로봇 암(2)에 툴(1)을 장착할 때의 툴 교환 장치의 동작은 다음과 같다. 로봇 암(2)의 선단부를 강하(降下)시키고, 툴 어댑터(4)의 오목부(5)에 마스터 실린더(3)로부터 돌출하는 플러그부(16)를 삽입한다. 플러그부(16)를 삽입해 가면, 출력로드부(17)의 선단이 툴 어댑터(4)의 오목부(5)의 저면에 당접한다. 이어서, 릴리스실(11)로부터 압축공기를 배출함과 함께, 로크실(10)에 압축공기를 공급한다. 로크실(10)에 압축공기가 공급되면, 로크실(10)의 압력에 의해 피스톤 본체부(9)가 출력로드부(17)를 상승시킨다. 그러면, 출력로드부(17)의 외주면에 형성된 압압면(20)이 각 계합 볼(19)을 지름방향의 바깥쪽으로 압압하여 이동시키고, 그 지름방향의 압압력이 상기 피계지부(7)를 통해 상향력으로 변환되며, 그 상향력에 의해 툴 어댑터(4)가 인상(引上)된다. 그리고 툴 어댑터(4)의 테이퍼 구멍(6)이 슬리브(23)의 테이퍼 외주면(23b)에 테이퍼 계합하여 슬리브(23)를 축경시켜, 테이퍼 구멍(6)의 축심(軸心)이 플러그부(16)의 축심에 합치함과 함께, 툴 어댑터(4)의 상면이 마스터 실린더(3)의 하면에 수용된다. 이에 의해, 로봇 암(2)에 툴(1)이 축심을 맞춰서 장착된 상태가 된다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시형태를 나타낸다. 제1 실시형태와 제2 실시형태의 차이는, 제2 실시형태에서는, 밸브케이스 본체(32)의 측면에 형성된 2차측 압력유체 급배 포트(35)가 릴리스 포트(15)가 아니라 로크 포트(13)에 접속되어 있는 점이다. 또한, 이 제2 실시형태에서는, 릴리스 포트(15)에 접속된 배관(48)에는, 릴리스용의 압축공기가 급배되며, 1차측 압력유체 급배 포트(34)에 접속된 배관(50)에는, 로크용의 압축공기가 급배된다.
제2 실시형태에서는, 릴리스 상태(툴 어댑터(4)(툴(1))가 장착되어 있지 않은 상태)에서, 오조작에 의해, 1차측 압력유체 급배 포트(34)에 압축공기가 공급되었다고 해도, 압축공기는 압력유체 배출 포트(36)로부터 배출되므로, 로크실(10)에 압력이 가해지지 않고, 피스톤(8)(피스톤 본체부(9), 출력로드부(17))은 상승하지 않는다. 출력로드부(17)가 상승하지 않으므로, 계합 볼(19)은, 출력로드부(17)의 압압면(20)으로 압압되어, 플러그부(16)의 지름방향 바깥쪽으로 튀어나온 상태로는 되지 않는다. 그 때문에, 오조작에 의해, 1차측 압력유체 급배 포트(34)에 압축공기가 공급되고 있는 상태에서, 툴 어댑터(4)의 오목부(5)에 마스터 실린더(3)로부터 돌출하는 플러그부(16)를 삽입했다고 해도, 툴 어댑터(4)에 형성되어 있는 피계지부(7)에 계합 볼(19)이 충돌하여 서로 손상되어 버리는 일은 없다.
상기 실시형태는 다음과 같이 변경 가능하다.
상기 실시형태에서는, 고정물(푸셔 압입부재(52))에 밸브부재(37)의 조작부(푸셔(38))를 밀어붙임으로써, 밸브부재(37)를 동작시키고 있다. 이 대신에, 사람의 손가락이나, 주변의 기기(機器)로, 푸셔(38)를 누름으로써, 밸브케이스(31) 안으로 푸셔(38)를 밀어넣어, 밸브부재(37)를 동작시켜도 된다.
상기 푸셔(38)는, 밸브케이스(31)의 하면으로부터 돌출하는 것이 아니라, 밸브케이스(31)의 측면이나 상면으로부터 돌출해 있어도 된다.
상기 슬리브(23) 대신에, 단면(斷面) 원호(圓弧) 형상의 복수의 분할체(分割體)를 환상으로 늘어놓은 것을 사용해도 된다. 나아가, 상기 실시형태에서, 슬리브(23), 및 슬리브 진출수단(누름부재(28), 진출 스프링(30) 등)이 아무것도 설치되어 있지 않아도 된다.
툴 어댑터(4)(제2 블록)를 마스터 실린더(3)(제1 블록)측으로 끌어들여 고정하기 위한 계합수단으로서, 테이퍼 구멍 모양의 피계지부(7)에 대하여 계합하는 상기 계합 볼(19) 대신에, 스트레이트 계지 구멍(straight engaged hole)에 대하여 마찰력이나 소성(塑性) 변형력에 의해 계합하는 콜릿(collet)을 사용해도 된다.
로크실(10)과 릴리스실(11)이 반대로 배치되어도 된다. 즉, 피스톤 본체부(9)의 후퇴측에 로크실(10)이 형성되고, 피스톤 본체부(9)의 진출측에 릴리스실(11)이 형성되어도 된다. 이 경우, 출력로드부(17)의 외주면의 선단부의 압압면(20)은, 선단측으로 향함에 따라 끝이 가늘어지도록(소경(小徑, 작은 지름)이 되도록) 형성된다. 로크실(10)에 압축공기가 공급됨으로써, 출력로드부(17)가 진출(하강)하고, 이에 의해, 로봇 암(2)에 툴(1)이 고정된 상태가 된다.
압력유체로서, 압축공기 대신에, 질소가스 등의 가스, 압유(壓油) 등의 액체를 사용해도 된다.
상기 실시형태의 툴 교환 장치는, 공구, 치구 등의 툴(1)을, 로봇 암(2)에 착탈하기 위한 클램프 장치이다. 본 발명의 클램프 장치는, 팔레트 등을 테이블 등에 착탈 가능하게 고정하기 위한 클램프 장치로서 사용하는 것도 가능하다.
이상, 본 발명의 실시형태에 관해서 설명했다. 그 밖에, 당업자가 상정(想定)할 수 있는 범위에서 다양한 변경을 행하는 것은 물론 가능하다.
3 : 마스터 실린더(제1 블록), 4 : 툴 어댑터(제2 블록), 8 : 피스톤, 9 : 피스톤 본체부, 10 : 로크실, 11 : 릴리스실, 13 : 로크 포트, 15 : 릴리스 포트, 16 : 플러그부, 17 : 출력로드부, 19 : 계합 볼(계합수단), 31 : 밸브케이스, 34 : 1차측 압력유체 급배 포트, 35 : 2차측 압력유체 급배 포트, 36 : 압력유체 배출 포트, 37 : 밸브부재, 38 : 푸셔(조작부), 40 : 밸브본체, 40a : 홈, 41 : 탄성부재, 42 : 밸브시트, 43 : 연통로, 45 : 압력유체 배출실, 46 : 스프링(부세수단)

Claims (4)

  1. 제1 블록(3) 내에 축방향으로 이동 가능하게 피스톤 본체부(9)가 보밀상으로(hermetically) 삽입되는 피스톤(8)과,
    상기 피스톤 본체부(9)의 진출측(進出側) 또는 후퇴측(後退側)에 형성된, 압력유체가 공급 및 배출되는 로크실(10)과,
    상기 제1블록(3)에 형성된 로크 포트(lock port)(13)로서, 상기 로크실(10)에 압력유체를 급배(給排)하기 위한 로크 포트(13)와,
    상기 피스톤 본체부(9)를 사이에 두고 상기 로크실(10)의 반대측에 형성된, 압력유체가 공급 및 배출되는 릴리스실(11)과,
    상기 제1 블록(3)에 형성된 릴리스 포트(release port)(15)로서, 상기 릴리스실(11)에 압력유체를 급배하기 위한 릴리스 포트(15)와,
    상기 제1 블록(3)으로부터 돌출된, 제2 블록(4) 내에 삽입되는 플러그부(16)로서, 상기 피스톤(8)의 출력로드부(17)가 축방향으로 이동 가능하게 삽입되는 통 모양(筒狀)의 플러그부(16)와,
    상기 출력로드부(17)가 축방향으로 이동함으로써 상기 제2 블록(4)을 상기 제1 블록(3)측으로 끌어들여 고정하는 계합수단(engaging means)(19)과,
    상기 제1 블록(3)에 설치되는 밸브케이스(31)로서, 압력유체의 공급원에 접속되는 1차측 압력유체 급배 포트(34), 압력유체를 배출하기 위한 압력유체 배출 포트(36), 및 상기 로크 포트(13) 또는 상기 릴리스 포트(15)에 접속되는 2차측 압력유체 급배 포트(35)가 형성된 밸브케이스(31)와,
    상기 밸브케이스(31) 내에 배치된 밸브부재(37)로서, 상기 밸브케이스(31)로부터 돌출하는 조작부(38)를 축방향 단부(端部)에 가지는 밸브부재(37)
    를 구비하며,
    상기 조작부(38)가 상기 밸브케이스(31) 내에 밀려 들어감으로써, 상기 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 상기 2차측 압력유체 급배 포트(35)와 상기 압력유체 배출 포트(36)가 연통하는 상태로부터, 상기 1차측 압력유체 급배 포트(34) 및 상기 2차측 압력유체 급배 포트(35)와 상기 압력유체 배출 포트(36)와의 사이가 차단된 상태로 이행하는,
    클램프 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차측 압력유체 급배 포트(34)와 상기 2차측 압력유체 급배 포트(35)를 연통시키는 연통로(連通路)(43)가, 상기 밸브케이스(31) 내에서의, 상기 밸브부재(37)의 밸브본체(40)의 상기 조작부(38)측에 마련되어 있으며,
    상기 1차측 압력유체 급배 포트(34)로부터 상기 2차측 압력유체 급배 포트(35)를 향해 상기 연통로(43)에 압력유체가 공급되고 있을 때, 해당 압력유체의 압력으로, 상기 조작부(38)가 상기 밸브케이스(31) 안으로 밀려 들어간 상태가 유지되는,
    클램프 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조작부(38)가 상기 밸브케이스(31)로부터 돌출하는 방향으로 상기 밸브본체(40)를 부세하는 부세수단(biasing means)(46)이, 상기 밸브케이스(31) 내에서의, 상기 밸브본체(40)에 대해 상기 조작부(38)와는 반대측에 마련된 압력유체 배출실(45)에 배치되어 있으며,
    상기 조작부(38)가 상기 부세수단(46)의 부세력에 대항하여 상기 밸브케이스(31) 안으로 밀려 들어가는,
    클램프 장치.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 밸브본체(40)의 외주면(外周面)에 형성된 환상(環狀)의 홈(40a)에, 상기 밸브케이스(31)의 내주면에 형성된 밸브시트(valve seat)(42)에 밀어 붙여지는 환상의 탄성부재(41)가 장착되어 있는,
    클램프 장치.
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