KR100335391B1

KR100335391B1 - 실린더장치

Info

Publication number: KR100335391B1
Application number: KR1019990044773A
Authority: KR
Inventors: 후꾸이찌아끼
Original assignee: 다까다 요시유끼; 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2002-05-06
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: TW400270B; CN1251792A; JP4310525B2; DE69913639D1; EP0995540A3; KR20000029106A; US6199847B1; JP2000126948A; DE69913639T2; CN1094088C; EP0995540A2; EP0995540B1

Abstract

바디를 분해하지 않고 스토퍼의 유지보수작업을 간편하고 효율적으로 수행하는 것이다.

바디(12)를 구성하는 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)에 형성된 개구부 (16a, 16b)를 통해 드러난 지지레버(74)에 원호상 돌기부(82a, 82b)가 형성되고, 상기 원호상 돌기부(82a, 82b)가 바디(12)에 연결된 플레이트(84a, 84b)에 당접함에 따라 아암의 회동동작이 정지된다.

Description

실린더장치 {Cylinder Apparatus}

본 발명은 피스톤 변위작용하에 소정의 각도로 회전하는 아암을 사용하여 가공물을 클램핑할 수 있는 실린더장치에 관한 것이다.

미국특허 제4,905,973호에 개시된 실린더장치에는 실질적으로 대칭으로 형성된 한 쌍의 케이싱이 일체로 조합된 본체부가 구성되어 있다. 본체부에는 실린더부가 연결되어 있다. 실린더부의 구동작동하에 본체부 내에 구비된 토글링크 메카니즘에 의해 아암이 소정의 각도로 회동하도록 구성되어 있다.

토글링크 메카니즘은 회동핀을 중심으로 소정의 각도로 회동하는 레버아암을 갖추고 있다. 레버아암에는 아암으로 가공물을 클램핑할 때 케이싱 내벽면에 당접하여 아암의 회동동작을 정지시키는 스토퍼가 구비되어 있다.

그러나 종래의 기술에 관한 미국특허 제4,905,973호에 개시된 실린더장치에는 아암의 회동동작을 정지시키는 스토퍼가 케이싱 내부에 구비되어 있기 때문에, 스토퍼의 유비보수 작업을 행하는 경우에 케이싱을 분해할 필요가 있다. 따라서 스토퍼에 대한 유지보수 작업이 번잡하게 되고 효율적으로 수행할 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 케이싱을 분해하지 않고 스토퍼의 유지보수 작업을 간편하고 효율적으로 수행할 수 있는 실린더장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 아암의 회동동작 범위를 용이하게 변경함으로써 임의로 아암의 각도를 클램핑 상태로 설정할 수 있는 클램핑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 예시로 든 본 발명의 바람직한 실시예로서 첨부된 도면에 의한 이하의 설명으로부터 보다 명확해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더장치의 사시도,

도 2는 실린더장치의 바디로부터 커버부재를 제거한 상태를 나타낸 분해사시도,

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 종단면도,

도 4는 실린더장치를 구성하는 바디의 분해사시도,

도 5는 실린더장치를 구성하는 실린더부의 분해사시도,

도 6은 지지레버의 원호상 돌기부와 플레이트가 당접한 상태를 나타낸 부분 절단 사시도,

도 7은 아암이 초기위치에 있을 때의 동작설명도

도 8은 아암이 초기위치로부터 회동동작한 상태를 나타낸 동작설명도,

도 9는 아암이 도 8의 상태 이후에 다시 회동동작한 상태를 나타낸 동작설명도,

도 10은 아암의 동작작동이 정지하여 클램핑상태로 된 때의 동작설명도,

도 11은 플레이트의 변형예를 나타낸 정면도,

도 12는 플레이트의 다른 변형예를 나타낸 정면도.

도 1에서의 참조번호 (10)은 본 발명의 실시예에 따른 실린더장치를 나타낸다.

실린더장치(10)는 평판상으로 일체로 형성된 바디(12)와, 상기 바디(12)에 형성된 실질적으로 원호상인 한 쌍의 개구부(16a, 16b: 도 4 참조)를 통해 외부로 돌출되어 있는 직사각형의 베어링부(18)에 연결되는 아암(20)을 구비하고 있다.

실린더부(14)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상면부에 타원형의 요부(凹部)가 형성된 단부 블록(24)과, 단면이 타원형인 실린더로 되어 있으며 그 일단부가 단부 블록(24)의 요부에 기밀하게 연결되고 타단부가 바디(12)의 저면에 기밀하게 연결된 실린더튜브(26)를 포함한다. 또 실린더부(14)는 실린더튜브(26) 내에 수장되어 있고 실린더챔버(28)에 따라 왕복동작을 하는 피스톤(30)과, 피스톤(30)의 중앙부에 연결되어 피스톤(30)과 일체로 변위하는 피스톤로드(32)를 구비하고 있다.

도 5에 도시된 바와같이, 피스톤(30)의 외주면에는 웨어링(34)과 실링(36)이 각각 장착되어 있다. 단부블록(24)의 네개의 모서리부에는 취부용 홀(38)이 천공되어 있다. 단부블록(24)과 실린더튜브(26)는 취부용 홀(38)에 삽통된 네개의 샤프트(40)에 의해 바디(12)에 기밀하게 조립된다. 바디(12)와 단부블록(24)에는각각 실린더챔버(28)에 압력유체(예를 들어, 압축공기)를 도입 및 도출하기 위한 한 쌍의 압력유체 출입포트(42a, 42b 44a, 44b)가 서로 대향하여 형성되어 있다(도 3참조).

실린더장치(10)를 실제 사용하는 경우에, 어느 것이든 일방의 압력유체 출입포트(42a, 44a, (42b, 44b))에 블랭크 캡(blank caps)이 나합됨에 따라 실린더장치(10)는 일방의 압력유체 출입포트(42a, 44a, (42b, 44b))가 폐쇄된 상태로 사용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 바디(12)는 비대칭인 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)이 일체로 조립되어 구성된다. 제1 케이싱(46)의 하단부에는 실질적으로 수평방향으로 돌출되고 로드커버로서 기능을 하는 돌출부(50)가 일체로 형성되어 있다. 제2 케이싱(48)의 장방향의 치수는 제1 케이싱(46)과 비교하여 돌출부(50)의 두께 만큼 짧게 형성되어 있다. 이 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이, 실리더부(14)를 분해하지 않고 제1 케이싱(46)으로부터 제2 케이싱(48)을 떼어냄으로써 간편하게 바디(12)를 분해할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 바디(12) 내에는 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)에 각각 형성된 요부(52a, 52b: 단, 요부(52b)는 요부(52a)과 동일한 구성이기 때문에 도시하지 않음)에 의해 챔버(54)가 형성되고, 상기 챔버(54) 내에는 피스톤로드(32)의 자유단이 향하도록 구비되어 있다. 이 경우, 피스톤로드(32)는 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)의 내벽면에 각각 형성되고, 후술하는 너클 블록(56)이 섭동가능하게 설치된 안내 홈(58)과, 피스톤로드(32)가 삽통하는 돌출부(50)의 관통구멍에 설치된 로드패킹(60; 도 3참조)에 의해 직선상으로 왕복자재하게 안내된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤로드(32)의 일단부에는 너클조인트(62)에 의해 피스톤로드(32)의 직선운동을 아암(20)의 회동운동으로 변환시키는 토글링크 메카니즘(64)이 설치된다. 상기 너클조인트(62)는 피스톤로드(32)의 일단부에 연결된 디스크상의 돌기부를 갖는 너클핀(66)과, 소정의 간격을 두고 있는 실질적으로 평행하게 갈라진 분지부를 갖는 너클블록(56)으로 구성된다.

상기 너클블록(56)의 저면에는 상기 너클핀(66)의 디스크형 돌기부가 계합하는 T자형 단면의 홈부(68)가 실질적으로 평행하게 연장되도록 형성된다. 이 경우, 피스톤로드(32)의 일단부에 연결된 너클핀(66)의 돌기부가 상기 홈부(68)에 따라 실질적으로 평행하게 섭동자재하도록 설치됨에 따라 피스톤로드(32)의 횡방향에서의 헐거움을 흡수할 수 있다. 따라서 실린더부(14)에서 발생한 헐거움은 토글링크 메카니즘(64)과 아암(20)에 전달되는 것을 방지한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 토글링크 메카니즘(64)은 제1 핀부재(70)에 의해 너클조인트(62)의 분지부에 연결되는 링크플레이트(72)와, 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)에 형성된 실질적으로 원형인 한 쌍의 개구부(16a, 16b)에 각각 회동자재하게 축지되는 지지레버(74)를 갖는다.

상기 링크플레이트(72)는 상기 너클조인트(62)와 지지레버(74)와의 사이에 개장되고, 상기 너클조인트(62)와 지지레버(74)를 링크하는 기능을 담당한다. 즉, 상기 링크플레이트(72)는 소정의 간격을 두고 있는 한 쌍의 홀(76a, 76b)이 형성되어 있고, 일방의 홀(76a)에 축착되는 제1 핀부재(70)와 너클조인트(62)를 통해 피스톤로드(32)의 자유단에 연결되며, 타방의 홀(76b)에 축착되는 제2 핀부재(78)를 통해 지지레버(74)의 분지부에 연결된다.

지지레버(74)는 제2 핀부재(78)가 축착되는 홀이 형성된 분지부와, 피스톤로드(32)의 축과 실질적으로 직각방향으로 돌출 형성되고, 개구부(16b)를 통해 바디(12)로부터 외부로 드러난 직사각형 단면을 갖는 베어링부(18)와, 상기 분지부를 사이에 두고 인접하여 형성되며 바디(12)의 실질적으로 원형인 개구부(16a, 16b)에 각각 감합하는 한 쌍의 원주부(80a, 80b)와, 상기 원주부(80a, 80b)로부터 횡방향으로 약간 돌출되어 형성되며 개구부(16b)를 통해 바디(12)로부터 외부로 드러난 한 쌍의 원호상 돌출부(82a, 82b)를 갖는다. 상기 베어링부(18)에는 도시되지 않은 가공물을 클램프하는 아암(20)이 착탈자재하게 장착된다.

상기 지지레버(74)는 아암(20)과 일체로 회동동작하도록 설치되며, 지지레버(74)에 형성된 상기 원호상 돌기부(82a, 82b)는 바디(12)에 고정된 플레이트(84a, 84b)에 당접함에 따라 아암(20)의 회동동작을 정지시키는 스토퍼로서의 기능을 한다.

상기 피스톤로드(32)의 직선운동은 너클조인트(62)와 링크플레이트(72)를 통해 지지레버(74)에 전달되고, 상기 지지레버(74)는 바디(12)에 형성된 한 쌍의 개구부(16a, 16b)에 지지되는 원주부(80a, 80b)를 회동중심으로 하여 소정의 각도로 회동자재하게 설치되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 바디(12)를 구성하는 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)의 측면에는 장방형의 요부(86)가 각각 형상되고, 상기 요부(86)는 한 쌍의 커버부재(88a, 88b)에 의해 폐쇄된다. 상기 커버부재(88a, 88b)는 나사부재(89)에 의해 착탈자재하도록 장착된다. 이 경우, 지지레버(74)의 베어링부(18)는 커버부재(88b)의 실질적으로 중앙부에 형성된 실질적으로 원형인 개구부(90)를 통해 외부로 드러나도록 설치된다.

또 상기 요부(86)의 벽면에는 지지레버(74)의 원형 돌기부(82a, 82b)가 당접함에 따라 아암(20)의 회동동작을 정지시키는 플레이트(84a, 84b)가 나사(92)에 의해 고정된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(84b (84a))는 원호상 돌기부(82b (82a))의 일단면(94)이 당접하는 제1 당접면(96)과 상기 원호상 돌기부(82b (82a))의 타단면(98)이 당접하는 제2 당접면(100)을 가지며, 상기 제1 당접면(96)와 제2 당접면(100)과의 사이에 지지레버(74)를 둘러싸고 있는 만곡부(102)가 형성되어 있다. 또한 상기 지지레버(74)의 일단면(94)과 타단면(98)은 약 90도 각도만큼 떨어지도록 형성되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)의 실질적으로 원형인 개구부(16a, 16b)에 바디(12)의 챔버(54) 내에 먼지 등이 들어 가는 것을 방지하기 위하여 고리상 단부를 통해 링상의 스크래퍼(104)가 장착된다.

바디(12)를 구성하는 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)의 내벽면 상부에는 직사각형의 단면을 갖는 요부(106)가 각각 형성되어 있고, 요부(106)에는 클램프상태로 되었을 때 너클조인트(62)가 당접하여 반발력을 수용하는 한 쌍의 반발력 수용판(108)이 나사부재로 고정된다. 또 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)의 내벽면에는 각진 홈으로 되어 있는 상하 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내홈(58)이 서로 대향하게 설치되어 있다. 상기 한 쌍의 안내홈(58) 사이에는 너클블록(56)이 개장되어 있고, 상기 너클블록(56)은 상기 안내홈(58)의 안내작용하에 상하방향으로 섭동자재하게 설치된다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 바디(12)의 상부에는 작업자가 손동작으로 하방쪽으로 누름에 따라 클램프 상태를 해제하여 언클램프 상태로 복귀시키는 수동용 해제핀(110)이 설치되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 실린더장치(10)는 기본적으로 이상과 같이 구성되어 있고, 이하에 그 작동과 작용효과에 대해서 설명한다.

우선, 도시되지 않은 고정수단에 의해 실린더장치(10)를 소정의 위치에 고정함과 동시에, 도시되지 않은 튜브 등의 파이프의 일단부를 한 쌍의 압력유체 출입포트(42a, 44a (42b, 44b))에 각각 접속시키고, 상기 파이프의 타단부를 도시되지 않은 압력유체 공급원에 접속시킨다. 또한 도 7은 언클램프 상태의 실린더장치(10)를 나타내고, 도 10은 클램프 상태의 실린더장치(10)를 나타낸 것으로, 이하 도 7의 언클램프 상태를 초기 위치로서 설명한다.

상기와 같은 준비작업을 한 후, 도 7에 나타난 초기 위치에 도시되지 않은 압력유체 공급원을 장착하여 일방의 압력유체 출입포트(44a)로부터 실린더 챔버(28) 내로 압력유체를 도입시킨다. 상기 실린더 챔버(28)에 도입된 압력유체의 작용하에 피스톤(30)이 압압되고, 피스톤(30)이 실린더 챔버(28)를 따라 상승한다.이 때 피스톤(30)의 외주면에 장착된 웨어링(34)과, 너클블록(56)이 섭동변위하는 안내홈(58)이 안내작용을 함에 따라 피스톤(30)과 피스톤로드(32)의 직선 정밀도가 유지된다.

상기 피스톤(30)의 직선운동은 피스톤로드(32)와 너클조인트(62)를 통해 토글링크 메카니즘(64)에 전달되고, 상기 토글링크 메카니즘(64)을 구성하는 지지레버(74)의 회동동작하에 아암(20)의 회전운동으로 변환된다.

즉, 피스톤(30)의 직선운동(상승)에 따라 피스톤로드(32)의 자유단에 계합되는 너클조인트(62)와 링크플레이트(72)를 상방으로 향하도록 압압력이 작용한다. 상기 링크플레이트(72)에 대한 압압력은 제1 핀부재(70)를 지지점으로 링크플레이트(72)를 소정 각도로 회동시킴과 동시에, 상기 링크플레이트(72)의 링크작용하에 지지레버(74)를 화살표 A방향으로 회동시킨다.

따라서 상기 지지레버(74)의 베어링부(18)를 지지점으로 하여 아암(20)이 화살표 B방향으로 향하도록 소정 각도로 회동시킴과 동시에, 지지레버(74)와 일체로 원호상 돌기부(82b, (82a))가 소정의 각도로 회동된다(도 8 및 도 9 참조).

이와 같이 하여 아암(20)이 화살표 B방향으로 향하게 회동할 때에 원호상 돌기부(82b (82a))의 일단면(94)이 바디(12)에 고정된 플레이트(84b (84a))의 제1 당접면(96)에 당접함에 따라 아암(20)이 회동동작을 정지한다. 그 결과, 아암(20)에 의해 가공물이 클램프되어 클램프 상태로 된다(도 10참조). 또한 아암(20)이 회동동작을 정지한 후에 피스톤(30)과 피스톤로드(32)는 약간 상승한다. 또 가공물을 클램프한 후에 부여되는 반발력은 링크플레이트(72)가 당접하는 반발력수용판(108)에 의해 수용된다.

한편, 도 10에 도시된 상태에서, 도시되지 않은 절환밸브의 절환작용하에 압력유체 출입포트(42a)에 압력유체를 공급함에 따라 피스톤(30)이 하강한다. 또 피스톤로드(32)의 하강작용하에 링크플레이트(72)를 통해 지지레버(74)가 상기와 다른 방향으로 회동함에 따라 아암(20)이 가공물로부터 떨어지는 방향으로 회동한다.

상기 아암(20)이 가공물로부터 떨어지는 방향으로 회동할 때, 원호상 돌기부(82b (82a))의 타단면(98)이 바디(12)에 고정된 플레이트(84b (84a))의 제2 당접면(100)에 당접함에 따라 아암(20)이 회동작업을 정지한다. 그 결과, 실린더장치(10)는 도 7에 도시된 초기 위치로 복귀된다.

본발명의 실시예에 있어서, 스토퍼로서 기능하는 원호상 돌기부(82a, 82b)를 바디(12)에 형성된 실질적으로 원호상의 개구부(16a, 16b)를 통해 바디(12)의 외부로 드러내게 한다. 다시말하면, 아암(20)의 회동동작을 정지시키는 스토퍼가 바디(12)의 외부에 설치된다. 따라서 바디(12)를 구성하는 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)을 분해하지 않고 바디(12)에 장착된 커버부재(88a, 88b)를 벗기는 것만으로 상기 원호상 돌기부(82a, 82b)와 플레이트(84a, 84b)에 부착된 먼지 등을 간편하게 제거할 수 있다. 따라서 스토퍼로서 기능하는 원호상 돌기부(82a, 82b)와 플레이트(84a, 84b)의 유지보수작업을 간편하고 효율적으로 수행할 수 있다.

또 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 원호상 돌기부(82a, 82b)에 당접하는 플레이트(84a, 84b)를 나사부재(89)에 의해 바디(12)에 착탈자재하게 장착한다. 따라서 플레이트(84a, 84b)를 원호상 돌기부(82a, 82b)에 당접하는 제1 당접면(96)과제2 당접면(100)의 각도와 다른 각도를 갖는 플레이트(112)로 교환함으로써 간편하게 아암(20)의 회동동작 범위를 변경하여 클램프 상태로 있는 아암(20)의 각도를 임의로 설정할 수 있다는 이점이 있다(도 11 및 도 12 참조).

본 발명에 의하면 이하의 효과가 얻어진다.

즉, 스토퍼를 바디의 외부에 설치함으로써 바디를 분해하지 않고 스토퍼의 유지보수 작업을 간편하고 효율적으로 수행할 수 있다.

또 플레이트를 교환함으로써 아암의 회동동작 범위를 임의로 설정할 수 있다.

Claims

바디(12);

상기 바디(12)의 일단부에 연결되고 실린더 챔버(28)에 따라 왕복동작하는 피스톤(30)이 수장된 실린더부(14);

상기 바디(12)의 내부에 설치되고 상기 피스톤(30)에 연결된 피스톤로드(32)의 직선운동을 회동운동으로 변환시키는 토글링크 메카니즘(64);

상기 토글링크 메카니즘(64)에 연결되고 상기 실린더부(14)의 구동작용하에 소정의 각도로 회동하는 아암(20); 및

상기 바디(12)의 외부에 설치되고 상기 아암(20)의 회동동작을 정지시키는 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 실리더장치.
제1항에 있어서, 상기 스토퍼는 바디(12)에 형성된 개구부(16a, 16b)를 통해 외부로 드러난 지지레버(74)에 설치되는 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제2항에 있어서, 상기 지지레버(74)의 양단부에 원호상 돌기부(82a, 82b)가 형성되고, 상기 원호상 돌기부(82a, 82b)는 바디(12)에 연결된 플레이트(84a, 84b)에 당접함으로써 아암(20)의 회동동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제3항에 있어서, 상기 플레이트(84a, 84b)는 바디(12)에 대해 착탈자재하게 장착되는 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제3항에 있어서. 상기 플레이트(84a, 84b)에 원호상 돌기부(82a, 82b)의 일단면(94)에 당접하는 제1 당접면(96)과, 상기 원호상 돌기부(82a, 82b)의 타단면(98)에 당접하는 제2 당접면(100)이 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제5항에 있어서. 상기 플레이트(112)에 형성된 제1 당접면(96)과 제2 당접면(100)과의 이격각도를 임의로 설정함으로써 아암(20)의 회동동작 범위가 규제되는 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제1항에 있어서. 상기 바디(12)는 비대칭으로 형성된 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)과를 포함하며, 상기 제1 케이싱(46)과 제2 케이싱(48)은 실린더부(14)가 연결된 상태를 유지하면서 분할자재하게 설치되는 것을 특징으로 하는 실린더장치.