KR101751509B1

KR101751509B1 - 클램프 장치

Info

Publication number: KR101751509B1
Application number: KR1020127002950A
Authority: KR
Inventors: 타카유키 카와카미
Original assignee: 파스칼 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: CN102470499B; WO2011004678A1; TWI508816B; EP2452778A1; TW201119792A; US9061385B2; JP2011016197A; EP2452778A4; EP2452778B1; CN102470499A; KR20120034223A; US20120098180A1; JP5385710B2

Abstract

본 발명은, 클램프 본체(1)와, 직경 방향으로 확대 및 축소가 가능하며 또한 작업물의 구멍에 삽입되어 구멍의 내주면을 그립할 수 있는 그립 부재(2)와, 상기 그립 부재(2)의 내부에 끼워 걸림결합시킨 테이퍼 축부를 포함하는 클램프 로드(3)와, 상기 클램프 로드(3)를 진퇴 구동하기 위한 구동수단(4)을 갖는 클램프 장치로서, 그립 부재(2)의 직경을 확대시킬 때, 그립 부재(2)를 유체압에 의해 지지하는 서포트 기구(5)와, 구동수단(4)에 의해 클램프 로드(3)를 클램프 구동할 때, 그립 부재(2)의 직경 확대 후에 서포트 기구(5)의 유체압의 전부 또는 일부를 해제하는 유체압 해제수단을 설치하고, 상기 서포트 기구(5)는, 그립 부재(2)의 기단을 지지하는 링형상 압력받이 부재(51)와, 상기 링형상 압력받이 부재(51)의 링형상 통부(53)에 의해 클램프 방향과 반대 방향을 향해 유체압을 받도록 하는 서포트 유체 챔버(52)를 갖는다.

Description

클램프 장치{CLAMP DEVICE}

본 발명은 작업물의 구멍에 그립 부재의 그립 클로를 걸림결합시키고 클램프 본체쪽으로 끌어당겨 클램핑하는 클램프 장치에 관한 것으로서, 특히 그립 부재를 지지하는 서포트 기능을 확보하면서 클램프력을 강화할 수 있도록 한 클램프 장치에 관한 것이다.

작업물의 상면이나 작업물 외주부의 상면을 기계 가공하는 경우, 작업물의 단부를 상방으로부터 가압구에 의해 가압하는 형식의 클램프 장치를 채용하는 것은 불가능하기 때문에, 상기와 같은 클램프 장치(소위, 홀(hole) 클램프 또는 익스팬션(expansion) 클램프)가 채용된다. 이러한 클램프 장치에서는, 클램프 본체에 클램프 대상이 되는 작업물을 착좌시키는 착좌면이 형성되며, 작업물 투입 시에 작업물을 착좌면에 탑재하여 지지하고, 작업물의 구멍의 내주면을 그립하는 그립 부재와, 상기 그립 부재에 삽입된 테이퍼 축부를 갖는 클램프 로드를 작업물의 구멍에 삽입하여, 클램프 로드를 클램프 구동수단의 유체압이나 압축 스프링의 힘에 의해 착좌면쪽으로 끌어당김으로써, 테이퍼 축부에 의해 그립 부재의 직경을 확대시켜 구멍의 내주면에 걸림결합시키고, 그 그립 부재를 착좌면쪽으로 더욱 끌어당겨 작업물을 착좌면에 고정한다. 이러한 종류의 클램프 장치가 특허문헌 1, 2에 기재되어 있다.

상기 특허문헌 1, 2의 클램프 장치는 그립 부재를 하방으로부터 지지하는 서포트 기구로서, 그립 부재의 하단을 지지하는 링형상 지지 부재와, 상기 링형상 지지 부재를 상방으로 가압하는 압축 스프링 부재가 설치되어 있다. 여기서 압축 스프링에 의한 지지력(support force)이 부족하면, 클램프 동작개시시에 그립 부재가 구멍의 내주면을 그립하지 않고 하방으로 슬립한다. 이 때문에, 지지력을 발생하는 압축 스프링으로서는, 어느 정도 큰 지지력을 발생시킬 수 있는 스프링을 채택할 필요가 있다.

상기 서포트 기구와 다른 서포트 기구로서, 그립 부재의 하단을 지지하는 링형상 압력받이 부재와, 상기 링형상 압력받이 부재의 링형상 통부의 하단부에 의해 유체압을 받도록 하는 유체 챔버를 설치하는 경우도 있다.

일본특허공보 제3550010호 독일특허공보 제4020981호

상기 특허문헌 1, 2의 클램프 장치에서의 서포트 기구는, 언클램프 상태일 때와 클램프 상태일 때 모두 압축 스프링에 의한 지지력을 발생하여, 그립 부재를 언클램프 방향으로 가압하기 때문에, 그 지지력만큼 클램프력이 저하된다. 그러므로, 클램프 구동수단에 의해 발휘할 수 있는 최대의 클램프력 또는 거의 최대가 되는 클램프력까지 클램프력을 강화시킬 수가 없다.

서포트 기구로서, 그립 부재의 하단을 지지하는 링형상 압력받이 부재와, 상기 링형상 압력받이 부재의 링형상 통부의 하단부에 의해 유체압을 받도록 하는 유체 챔버를 설치할 경우, 클램프 로드를 구동하는 클램프 유체 챔버를 상기 유체압으로서 겸용하는 경우가 많다. 이러한 구성에서도, 클램프 동작 개시 후에는, 링형상 압력받이 부재에 클램프력과 반대 방향의 유체압(지지력)이 작용하기 때문에, 그 지지력만큼 클램프력이 저하된다. 그러므로, 클램프 구동수단에 의해 발휘할 수 있는 최대의 클램프력 또는 거의 최대가 되는 클램프력까지 클램프력을 강화시킬 수가 없다.

본 발명의 목적은 그립 부재의 직경 확대시에는 유체압에 의해 그립 부재를 지지하고, 그립 부재의 직경 확대 후에는 상기 유체압의 전부 또는 일부를 해제할 수 있는 클램프 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 클램프 장치는, 클램프 본체와, 직경 방향으로 확대 및 축소(擴縮)가 가능하며 또한 작업물의 구멍에 삽입되어 구멍의 내주면(內周面)을 그립(grip)할 수 있는 그립 부재와, 상기 그립 부재의 내부에 끼워 걸림결합한 테이퍼 축부를 포함하는 클램프 로드와, 상기 클램프 로드를 진퇴구동하기 위한 구동수단을 갖는 클램프 장치로서, 상기 그립 부재의 직경을 확대시킬 때에 그립 부재를 유체압에 의해 지지하는 서포트 기구와, 상기 구동수단에 의해 클램프 로드를 클램프 구동할 때, 상기 그립 부재의 직경 확대 후에 상기 서포트 기구의 유체압의 전부 또는 일부를 해제하는 유체압 해제수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 그립 부재의 직경을 확대시킬 때에는, 서포트 기구의 유체압에 의해 그립 부재를 지지함으로써 직경을 확실히 확대시킬 수 있으며 더욱이, 클램프 로드를 클램프 구동할 때, 상기 그립 부재의 직경 확대 후에 상기 서포트 기구의 유체압의 전부 또는 일부를 해제하기 때문에, 해제한 유체압만큼 클램프력을 강화시킬 수 있어, 클램프 장치의 신뢰성을 높일 수가 있다.

본 발명의 상기 구성에 추가하여 다음과 같은 다양한 구성을 채용하여도 무방하다.

(1) 상기 서포트 기구는, 상기 그립 부재의 기단(基端)을 지지하는 링형상 압력받이 부재와, 상기 링형상 압력받이 부재의 링형상 통부에 의해 클램프(clamp) 방향과 반대 방향을 향해 유체압을 받도록 하는 서포트 유체 챔버를 갖는다. 이러한 구성에 따르면, 서포트 기구가, 링형상 압력받이 부재와, 상기 링형상 압력받이 부재의 링형상 통부에 의해 클램프 방향과 반대 방향을 향해 유체압을 받도록 하는 서포트 유체 챔버를 갖고 있기 때문에, 유체압에 의해 그립 부재를 지지하는 서포트 기구가 된다.

(2) 상기 구동수단이, 상기 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하기 위한 클램프 유체 챔버와, 상기 클램프 로드를 언클램프(unclamp) 방향으로 구동하기 위한 언클램프 유체 챔버를 가지며, 상기 서포트 유체 챔버는, 상기 클램프 유체 챔버에 대하여 독립적으로 형성된 전용 서포트 유체 챔버로 이루어진다. 이러한 구성에 의하면, 구동수단이 클램프 유체 챔버와, 언클램프 유체 챔버를 가지며, 상기 서포트 유체 챔버가 클램프 유체 챔버와는 독립된 전용 서포트 유체 챔버로 이루어지기 때문에, 상기 전용 서포트 유체 챔버의 유체압을 제거함으로써, 서포트 기구에서 발생하는 유체압의 전부를 해제할 수 있게 되어, 클램프력을 한층 강화할 수가 있다.

(3) 상기 구동수단이, 상기 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하기 위한 클램프 유체 챔버와, 상기 클램프 로드를 언클램프 방향으로 구동하기 위한 언클램프 유체 챔버를 가지며, 상기 서포트 유체 챔버는, 상기 클램프 유체 챔버에 대하여 독립적으로 형성된 전용 서포트 유체 챔버와 상기 클램프 유체 챔버로 이루어진다. 이 구성에 의하면, 구동수단이 클램프 유체 챔버와 언클램프 유체 챔버를 가지며, 상기 서포트 유체 챔버가 클램프 유체 챔버와는 독립된 전용 서포트 유체 챔버와 클램프 유체 챔버로 이루어지기 때문에, 전용 서포트 유체 챔버의 유체압을 제거하여, 서포트 기구에서 발생하는 유체압의 일부를 해제할 수가 있다.

(4) 상기 구동수단이, 상기 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하기 위한 압축 스프링과, 상기 클램프 로드를 언클램프 방향으로 구동하기 위한 언클램프 유체 챔버를 가지며, 상기 서포트 유체 챔버는, 클램프 본체 내에 형성된 전용 서포트 유체 챔버로 이루어진다. 이 구성에 의하면, 구동수단이, 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하는 압축 스프링과 언클램프 유체 챔버를 가지며, 상기 서포트 유체 챔버가 클램프 본체 내에 형성된 독립된 전용 서포트 유체 챔버로 이루어지기 때문에, 상기 전용 서포트 유체 챔버의 유체압을 제거함으로써, 서포트 기구에서 발생하는 유체압의 전부를 해제할 수 있게 되어, 클램프력을 한층 강화할 수가 있다. 클램프 유체 챔버를 생략하고, 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하는 압축 스프링을 설치했기 때문에, 클램프 장치를 유체압 공급원으로부터 분리한 상태에서, 클램핑한 작업물을 기계 가공에 제공할 수 있어, 클램프 장치의 범용성이 높아진다.

(5) 상기 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하기 위해 상기 클램프 본체에 형성된 유체 통로와, 상기 유체 통로에 형성된 스로틀(throttle) 통로를 구비한다. 이러한 구성에 따르면, 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하는 유체 통로와, 상기 유체 통로에 형성된 스로틀 통로를 갖기 때문에, 상기 유체 통로에 언클램프 유체 챔버로부터 유체압을 공급하도록 구성할 수 있게 되어, 유체압 회로를 간단히 할 수 있게 된다. 즉, 언클램프 상태에서 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 충전하여 서포트 기구의 유체압을 발생시켜 두고, 클램프 동작시에 언클램프 유체 챔버의 유체압을 제거하여도, 스로틀 통로에 의해 전용 서포트 유체 챔버의 유체압 저하를 지연시킬 수 있기 때문에, 클램프 동작 개시 초기에 서포트 기구의 유체압(지지력)을 확보할 수가 있다.

(6) 상기 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하기 위해 상기 클램프 본체에 형성된 유체 통로와, 상기 유체 통로에 상기 전용 서포트 유체 챔버에 대한 유체압의 공급을 허용하며, 또한 유체압 배출의 역류를 저지하는 체크밸브를 설치하고, 상기 체크밸브에 역류저지상태일 때 유체압의 배출을 허용하는 스로틀 통로를 설치한다. 이러한 구성에 따르면, 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하는 유체 통로와, 상기 유체 통로에 설치되어 전용 서포트 유체 챔버에 대한 유체압의 공급을 허용하는 체크밸브를 설치하고, 상기 체크밸브에 역류저지상태일 때 유체압의 배출을 허용하는 스로틀 통로를 설치하였기 때문에, 상기 (5)의 구성과 같은 효과가 얻어진다.

(7) 상기 클램프 본체의 언클램프 방향측단부에 클램프 대상인 작업물을 착좌시키는 착좌면(着座面)을 설치하고, 상기 그립 부재에, 언클램프 상태일 때 상기 착좌면보다 언클램프 방향쪽에 위치하며 또한, 클램프 동작시에 상기 착좌면과 같은 위치 또는 상기 착좌면보다 클램프 방향쪽이 되는 작업물 탑재면을 설치한다. 이러한 구성에 의하면, 클램프 본체의 단부에 작업물을 착좌시키는 착좌면을 설치하고, 그립 부재에, 작업물을 착좌면보다 높은 위치에서 받으며 또한 작업물 클램프 상태에서는 작업물을 착좌면에 착좌시킬 수 있는 작업물 탑재면을 설치하였기 때문에, 착좌면이 작업물에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 착좌 센서를 설치한 경우에는 착좌 센서의 오작동을 방지할 수가 있다.

(8) 상기 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하기 위해 상기 클램프 본체에 형성된 유체 통로와, 상기 유체 통로에 상기 전용 서포트 유체 챔버에 대한 유체압의 공급을 허용하며, 또한 유체압 배출의 역류를 저지하는 체크밸브를 설치하고, 상기 클램프 동작시에 작업물 탑재면이 착좌면과 같은 위치가 되었을 때, 상기 링형상 압력받이 부재에 의해 조작되며 상기 체크밸브를 개방하는 체크밸브 조작기구를 설치한다. 이러한 구성에 따르면, 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하기 위한 유체 통로와, 상기 유체 통로에 설치된 체크밸브를 설치하고, 클램프 동작시에, 그립 부재와 일체적으로 미소한 거리만큼 클램프 방향으로 이동하는 링형상 압력받이 부재에 의해 조작되어 체크밸브를 개방시키는 체크밸브 조작기구를 설치했기 때문에, 상기 (5)의 구성과 같은 효과가 얻어진다.

(9) 상기 클램프 본체에 형성된 유체 통로의, 상기 전용 서포트 유체 챔버와 반대측의 단부는, 상기 언클램프 유체 챔버에 연통된다. 이 구성에 의하면, 상기 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하기 위해 클램프 본체에 설치된 유체 통로의, 전용 서포트 유체 챔버와 반대측의 단부가 언클램프 유체 챔버에 연통되어 있기 때문에, 언클램프 유체 챔버로부터 상기 유체 통로를 통해 전용 서포트 유체 챔버로 유체압을 공급할 수 있어, 유체압 회로가 간단해진다.

도 1은 실시예 1의 클램프 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 도 3의 주요부 확대도이다.
도 5는 도 1의 V-V선 단면도이다.
도 6은 실시예 2의 클램프 장치의 종단면도(도 2 해당도)이다.
도 7은 도 6의 체크밸브 주변을 확대한 확대도이다.
도 8은 실시예 3의 클램프 장치의 평면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도이다.
도 10은 도 9의 전용 서포트 유체 챔버 주변의 부분 확대도이다.
도 11은 실시예 4의 클램프 장치의 종단면도(도 2 해당도)이다.
도 12는 도 11의 클램프 장치의 클램프 동작확인기구의 부분 종단면도이다.
도 13은 도 11의 클램프 장치의 클리닝용 공기 통로를 나타내는 부분 종단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면에 기초하여 설명한다.

(실시예 1)

도 1~도 3에 나타낸 바와 같이, 본 클램프 장치(C)는, 클램프 본체(1)와, 작업물(W)을 고정하기 위한 클램프 부재로서의 그립 부재(2) 및 클램프 로드(3)와, 그립 부재(2)와 클램프 로드(3)를 축심방향(상하방향)으로 구동가능한 구동수단으로서의 유체압 실린더(4)와, 서포트 기구(5)를 구비하고 있다. 상기 클램프 본체(1)는, 상부 본체 부재(11)와 하부 본체 부재(12)로 구성되고, 클램프 본체(1)가 베이스부 본체 부재(13)에 조립설치된다.

상부 본체 부재(11)는 평면에서 볼 때 거의 타원형이며, 상기 상부 본체 부재(11)는 4개의 볼트 구멍(14)에 삽입되는 4개의 볼트에 의해 베이스부 본체 부재(13)에 고정된다. 하부 본체 부재(12)는 실린더 구멍(41)을 형성하는 통형상 부재이며, 상기 하부 본체 부재(12)의 상단부가 상부 본체 부재(11) 하면측의 오목부(15)에 끼움결합되어, 4개의 볼트(16)에 의해 상부 본체 부재(11)에 고정되어 있다.

도 1~도 3에 나타낸 바와 같이 그립 부재(2)는, 상부 본체 부재(11)의 중심 부분의 개구 구멍(17)을 상하로 관통하고 있다. 그립 부재(2)의 외주측 근방부에 있어서, 상부 본체 부재(11)의 상단부에는 가압 공기 릴리프용인 4개의 오목홈(19)에 의해 4분할된 원호형의 착좌면(18)이 형성되어 있다. 상기 착좌면(18)에 작업물(W)을 착좌시켜 작업물(W)을 클램핑한다. 상기의 착좌면(18)과 오목홈(19)을 제외하고, 상부 본체 부재(11)의 상면은 완만한 경사각의 부분 원추면으로 형성되어 있다.

금속제의 링형상 그립 부재(2)는 작업물(W)의 구멍(H)에 삽입되어 구멍(H)의 내주면을 그립할 수 있는 것이다. 상기 그립 부재(2)는, 클램프 로드(3)를 관통삽입시키기 위한 로드 관통삽입 구멍(21)과, 통형상의 그립 클로부(22)와, 기단 플랜지부(23)를 가지며, 그립 부재(2)는 직경의 확대 및 축소가 가능하고 또한 분해가 가능하도록 하기 위해, 4개의 슬릿(24)에 의해 4등분으로 분할되어 O링(25)에 의해 묶여 있다.

그립 부재(2)의 그립 클로부(22)의 외주면에는, 작업물(W)에 형성된 구멍(H)의 내주면을 그립하기 용이하도록 하는 3단(段)의 톱니가 형성되어 있다. 로드 관통삽입 구멍(21) 중의 그립 클로부 대응부분은, 클램프 로드(3)의 테이퍼 축부(31)가 밀착상태로 걸림결합하는 테이퍼 구멍부(21a)로 형성되어 있다.

도 1~도 3에 나타낸 바와 같이, 상부 본체 부재(11)의 개구 구멍(17)에는 그립 부재(2)의 외주면에 슬라이딩 접촉하는 고무나 합성수지 등의 탄성재료로 만들어진 스크레이퍼(26)가 장착되어 있다. 그립 부재(2)의 하부에는 4분할된 그립 부재(2)를 직경 축소 방향으로 가압하는 O링(25)이 장착되어 있다. 그립 부재(2)의 기단 플랜지부(23)는, 상부 본체 부재(11)의 원형 오목부(6)에 수용되고, 원형 오목부(6)의 상벽부와 서포트 기구(5)의 링형상 압력받이 부재(51)의 수평판부(54)의 사이에 움직임이 가능하도록 끼움부착되어 있다. 그립 부재(2)는, 링형상 압력받이 부재(51)와 일체적으로 짧은 거리만 승강가능하며, 원형 오목부(6) 외주부의 링형상 틈새(6a)와 스크레이퍼(26)의 탄성 변형을 통해, 유체압 실린더(4)의 축심과 직교하는 수평방향으로 약 1~2mm 이동가능하도록 장착되어 있다.

클램프 로드(3)는, 테이퍼 축부(31)와 소(小)직경 로드부(32)와 대(大)직경 로드부(33)와 대직경 플랜지부(34)를 일체 형성한 것이다. 테이퍼 축부(31)와 소직경 로드부(32)가 그립 부재(2)의 로드 관통삽입 구멍(21)에 관통삽입되어 있다. 상기 테이퍼 축부(31)는, 상방일수록 직경이 커지도록 클램프 로드(3)의 상단 부분에 형성되며, 상기 테이퍼 축부(31)가 그립 부재(2)의 테이퍼 구멍부(21a) 내부에 끼워져 걸림결합되어 있다.

도 1~도 3에 나타낸 바와 같이, 유체압 실린더(4)는, 그립 부재(2)와 클램프 로드(3)를 축심방향으로 진퇴구동하기 위한 것이다. 상기 유체압 실린더(4)는, 하부 본체 부재(12)와 베이스부 본체 부재(13)에서 형성된 기립방향의 실린더 구멍(41)과, 상기 실린더 구멍(41)에 장착된 피스톤부재(42 ; 피스톤부(43)와 상기 피스톤부(43)로부터 상방으로 연장되는 통형상 피스톤 로드(44)를 포함)와, 피스톤부(43) 상측의 클램프 유체 챔버(45) 및 피스톤부(43) 하측의 언클램프 유체 챔버(46)를 구비하고 있다.

실린더 구멍(41)의 바닥면은 베이스부 본체 부재(13)에 의해 막혀 있다. 피스톤부재(42)는 실린더 구멍(41)의 바닥벽면에 의해 받아져 하한위치가 된다. 피스톤부재(42)에는, 상부의 소직경 구멍(48)과, 중간 단부의 중간직경 구멍(49)과, 하부의 대직경 구멍(50)이 형성되어 있다. 중간직경 구멍(49)의 하부와 대직경 구멍(50)에는 봉쇄 부재(35)가 장착되며, 멈춤 링(36)에 의해 빠짐 방지되어 있다. 피스톤부(43)의 외주부는 시일 부재(43a)에 의해 유밀(油密)하게 시일되어 있고, 통형상 피스톤 로드(44)의 외주부는 시일 부재(44a, 44b)에 의해 유밀하게 시일되어 있으며, 봉쇄 부재(35)의 외주부는 시일 부재(35a)에 의해 유밀하게 시일되어 있다.

클램프 로드(3)의 대직경 로드부(33)가 소직경 구멍(48) 내에 위치하고, 대직경 플랜지부(34)가 중간직경 구멍(49) 내에 위치하고 있다. 대직경 로드부(33)와 소직경 구멍(48)의 내주면의 사이에는 약 2mm의 링형상 틈새(48a)가 형성되며, 대직경 로드부(33) 외주의 링형상 홈에 굵은 O링(33a ; 탄성 링부재)이 장착되고, 상기 O링(33a)은 대직경 로드부(33)와 통형상 피스톤 로드(44)의 사이에 약간의 압축상태로 장착되어 있다.

대직경 플랜지부(34)는 중간직경 구멍(49)의 상벽과 봉쇄부재(35)의 사이에 수평방향으로 움직일 수 있도록 장착되어 있다. 대직경 플랜지부(34)의 외주면과 중간직경 구멍(49)의 내주면의 사이에는 약간의 틈새(49a)가 있다. 이 때문에, 클램프 로드(3)는 피스톤부재(42)와 일체적으로 승강이동하는데, 피스톤부재(42)에 대하여 상대적으로 유체압 실린더(4)의 축심과 직교하는 수평방향으로 짧은 거리만큼 이동할 수 있다. 그립 부재(2)는 클램프 로드(3)와 일체적으로 상기 축심과 직교하는 수평방향으로 이동가능하다. 또, 스크레이퍼(26)와 O링(33a)이, 그립 부재(2)와 클램프 로드(3)의 축심을 유체압 실린더(4)의 축심과 일치시키도록, 그립 부재(2)와 클램프 로드(3)를 탄성 가압하고 있다.

도 1~도 3에 나타낸 바와 같이, 서포트 기구(5)는, 그립 부재(2)의 직경을 확대시킬 때에 그립 부재(2)를 유체압에 의해 지지하는 것이다. 서포트 기구(5)는, 그립 부재(2)의 기단(하단)을 지지하는 링형상 압력받이 부재(51)와, 상기 링형상 압력받이 부재(51)의 링형상 통부(53)에 의해 클램프 방향과 반대 방향을 향해 유체압을 받도록 하는 서포트 유체 챔버를 갖는다. 링형상 압력받이 부재(51)는, 링형상 통부(53)와, 상기 링형상 통부(53)의 상단에 이어지는 수평판부(54)를 가지며, 수평판부(54)의 상면에 그립 부재(2)의 기단 플랜지부(23)가 재치되어 지지되어 있다. 상기 서포트 유체 챔버는 전용 서포트 유체 챔버(52)로 이루어진다.

링형상 통부(53)는, 하부 본체 부재(12)와 통형상 피스톤 로드(44)에 의해 형성된 통형상 실린더 구멍(53a)에 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되며, 링형상 통부(53)의 내주측은 시일 부재(44a)에 의해 시일되고, 외주측은 시일 부재(53b)에 의해 시일되어 있다. 통형상 실린더 구멍(53a)의 하단부에, 링형상 통부(53)의 하단에 의해 상방방향(클램프 방향과 반대 방향)으로 유체압을 받도록 하는 전용 서포트 유체 챔버(52)로서 클램프 유체 챔버(45)와는 독립된 전용 서포트 유체 챔버(52)가 형성되어 있다. 수평판부(54)의 중심부의 원형 구멍(54a)에, 클램프 로드(3)가 헐겁게 끼워지는 형상으로 관통삽입하고, 수평판부(54)의 외주부에는 링형상 통부(53)보다 약간 직경이 큰 걸림고정 플랜지(54b)가 형성되어 있다.

상부 본체 부재(11)에는, 통형상 실린더 구멍(53a)의 상단에 이어지는 수용 구멍(55)이 형성되어 있다. 상기 수용 구멍(55)의 두께는 수평판부(54)의 두께보다 예컨대 1.2~2.0mm 정도 크다. 수평판부(54)는 수용 구멍(55)에 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되며, 링형상 압력받이 부재(51)는 수평판부(54)와 마찬가지로 상하 방향으로 예컨대 1.2~2.0mm 정도 슬라이딩 가능하게 장착되어 있다. 수평판부(54)의 걸림고정 플랜지(54b)의 외주측에도 가압 공기가 통과할 수 있는 틈새가 있다. 클램프 유체 챔버(45)는, 유체 통로(61~65)를 통해 유체압 공급원(60)에 접속되어 있으며, 언클램프 유체 챔버(46)는 유체 통로(66,67)를 통해 유체압 공급원(60)에 접속되어 있다. 또한, 유체압 공급원(60)은 유체압 펌프 외에 필요한 밸브류를 구비하고 있다.

전용 서포트 유체 챔버(52)에 유체압을 공급하기 위한 유체 통로(70)는, 하부 본체 부재(12)의 하반부의 외주측에 형성되어 언클램프 유체 챔버(46)에 연통된 통형상 유체 통로(71)와, 하부 본체 부재(12)에 비스듬하게 형성된 경사 유체 통로(72)로 구성되며, 경사 유체 통로(72)에는 스로틀 통로(72a)가 형성되어 있다. 이렇게 하여, 전용 서포트 유체 챔버(52)에는 언클램프 상태일 때 언클램프 유체 챔버(46)로부터 유체압이 공급되며, 클램프 동작 개시로부터 소정의 미소(微小) 시간(예컨대, 약 1초)에 걸쳐 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압이 스로틀 통로(72a)를 통해 배출되어 드레인압이 된다.

스로틀 통로(72a)는, 클램프 동작 개시 후, 전용 서포트 유체 챔버(52)로부터의 유체압의 배출을 지연시키고, 그립 부재(2)의 직경 확대 후에 서포트 기구(5)의 유체압의 전부를 해제하도록 기능한다. 또, 클램프 동작 개시 후, 지지력이 경감됨에 따라 클램프력이 서서히 증대되어, 상기 소정의 미소 시간에 걸쳐 최대 클램프력이 된다. 작업물에 대한 기계가공의 개시까지는 최대 클램프력이 된다. 언클램프 유체 챔버(46)와, 유체 통로(71,72)와, 스로틀 통로(72a)가 「유체압 해제수단」에 해당한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 작업물(W)을 클램핑한 상태에서, 작업물(W)의 하면이 착좌면(18)에 밀착되었음을 검출하는 착좌 센서(80)가 설치되어 있다. 상기 착좌 센서(80)는, 착좌면(18)에 개구된 가압공기 분출구멍(81)과, 상기 가압공기 분출구멍(81)에 연통하도록 상부 본체 부재(11) 내에 형성된 공기 통로(82) 및 베이스부 본체 부재(13) 내에 형성된 공기 통로(83)와, 상기 공기 통로(83)에 공기 통로(84)를 통해 가압 공기를 공급하는 가압 공기 공급원(85)과, 공기 통로(84) 내의 가압 공기의 압력이 설정압 이상으로 상승하였음을 검출하는 압력 스위치(86) 등으로 구성되어 있다.

도 1, 도 2, 도 5에 나타낸 바와 같이, 그립 부재(2), 클램프 로드(3), 착좌면(18) 등을 에어 블로잉에 의해 클리닝하기 위한 클리닝용 공기 통로(90)에 대해 설명하도록 한다.

상부 본체 부재(11)에는, 공기 통로(82)와 같은 공기 통로(91)로서 수용 구멍(55)에 이어지는 공기 통로(91)가 형성되어 있고, 베이스부 본체 부재(13)에는 공기 통로(91)에 이어지는 공기 통로(92)가 형성되어 있으며, 상기 공기 통로(92)는 공기 통로(95)를 통해 가압 공기 공급원(85)에 접속되어 있다. 링형상 압력받이 부재(51)의 수평판부(54) 외주의 상단부의 직경을 작게 함으로써 링형상 공기 통로(93)가 형성되며, 수평판부(54)에는 링형상 공기 통로(93)를 링형상 압력받이 부재(51)의 내측공간에 연통시키는 복수의 공기 통로(94)가 형성되어 있다. 상기 공기 통로(91, 92, 95)와, 수용 구멍(65)의 링형상 공기 통로(93)와, 복수의 공기 통로(94)와, 원형 구멍(54a)과, 그립 부재(2)의 4개의 슬릿(24)에 의해, 클리닝용 공기 통로(90)가 형성되어 있다.

다음으로, 클램프의 정상 여부를 확인하는 클램프 동작확인기구(100)에 대해 설명한다.

도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 공기 통로(82)의 하방에서 하부 본체 부재(12)의 상단부에 얕은 원형 오목부(101)가 형성되어 있고, 상부 본체 부재(11)의 하면에는 원형 오목부(101)에 대향되는 매우 얕은 원형 오목부(102)가 형성되어 있다. 상기 원형 오목부(101, 102)에 공기 통로(82)에 이어지는 공기 통로(103)를 개폐하는 원형의 밸브판(104)이 장착되고, 상기 밸브판(104)의 하면측에는 밸브판(104)을 상방으로 공기 통로(103)를 폐쇄하는 위치로 가압하는 O링(105)이 장착되어 밸브기구(106)가 구성되어 있다. 공기 통로(103)를 통해 밸브판(104)의 상면측에 가압 공기가 공급된다.

밸브기구(106)가 개방된 상태에서, 원형 오목부(101)는, 수용 구멍(55)의 상기 링형상 공기 통로(93)를 통해 클리닝용 공기 통로(90)의 하류 부분에 연통되어 있다.

공기 통로(82,83,84)와 공기 통로(103)와 원형 오목부(101, 102)와 수용 구멍(55)과 원형 구멍(54a)과, 그립 부재(2)의 4개의 슬릿(24)에 의해, 클램프 동작확인용의 가압 공기를 공급하기 위해 클램프 본체(1 ; 상부 본체 부재(11)와 하부 본체 부재(12))에 설치되고 또한 하류부가 상기 클리닝용 공기 통로(90)의 하류부분에 연통된 동작확인용 공기통로(110)가 형성되어 있다. 상기 동작 확인용 공기통로(110)의 도중부에, 밸브판(104)과 O링(105)을 포함하는 밸브기구(106)가 장착되어 있다.

원형 오목부(102)가 형성되어 있기 때문에, 유체압 실린더(4)의 클램프 동작시의 클램프 불량으로 인해, 그립 부재(2)가 하한 위치(클램프 방향 한계 위치)까지 퇴입(退入)하고, 링형상 압력받이 부재(51)가 하한 위치까지 하강하였을 때에는, 링형상 압력받이 부재(51)의 걸림고정 플랜지(54b)가 밸브판(104)에 맞닿아 밸브판(104)을 하방으로 누르도록 이동하여 밸브기구(106)를 개방한다(도 6 참조). 클램프가 정상일 때, 링형상 압력받이 부재(51)가 하한 위치까지 하강하지 않는 상태에서는, 공기 통로(103)의 하단이 밸브기구(106)에 의해 폐쇄된 상태로 유지되므로, 작업물(W)의 착좌 후에는 착좌 센서(80)가 정상적으로 작동하여 공기 통로(82~84)의 공기압이 저하되는 일이 없다.

그러나, 후술하는 바와 같은 클램프 불량으로 인해, 링형상 압력받이 부재(51)가 최대한 하강하여 걸림고정 플랜지(54b)가 밸브판(104)을 하방으로 누른 경우에는, 밸브기구(106)가 개방되어 공기 통로(103)의 가압 공기가 수용 구멍(55)과 원형 구멍(54a)을 통해 4개의 슬릿(24)으로 누출되기 때문에, 공기 통로(82~84)의 공기 압력이 상승하지 않는다.

이렇게 하여, 클램프 작동 후에도 착좌 센서(80)가 작업물(W)의 착좌를 검출하지 않는 것을, 압력 스위치(86)의 검출신호로부터 검지함으로써, 클램프 불량을 검출할 수가 있다. 여기서 유체압 공급원(60), 공기 공급원(85), 압력 스위치(86) 등은 제어유닛(도시생략)에 전기적으로 접속되어 있으며, 그 제어유닛에 의해 제어된다. 또한, 클램프 동작확인기구(100)를 기능시키지 않도록 하고자 하는 경우에는, 원형 오목부(101, 102)에 밸브판(104)과 O링(105)을 상하 반대로 장착하면 된다.

이상의 클램프 장치(C)의 작용, 효과에 대해 설명한다.

클램프 장치(C)에 의해 작업물(W)을 착좌면(18)에 고정하는 경우, 다음과 같이 실시한다. 맨 처음에, 언클램프 상태에서는, 언클램프 유체 챔버(46)에 유체압을 충전하고 클램프 유체 챔버(45)의 유체압은 드레인압으로 둔다. 그러면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 피스톤부재(42)는 상한위치까지 상승하여 정지 상태가 된다. 언클램프 유체 챔버(46)로부터 유체 통로(70)를 통해 전용 서포트 유체 챔버(52)로 유체압이 공급되기 때문에, 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압을 받는 링형상 압력받이 부재(51)는 상한 위치를 유지하고, 그립 부재(2)도 상한 위치를 유지한다. 이 상태에서 작업물(W)을 투입하고, 도 2에 나타낸 바와 같이 작업물(W)의 구멍(H)에 그립 부재(2)와 클램프 로드(3)를 삽입하여 작업물(W)을 착좌면(18)에서 지지한다.

다음으로, 클램프 상태로 전환할 때에는, 유체압 공급원의 밸브를 전환함으로써 언클램프 유체 챔버(46)의 유체압을 드레인압으로 하는 동시에, 클램프 유체 챔버(45)에 유체압을 공급한다.

이러한 클램프 동작 개시 초기에는, 스로틀 통로(72a)에 의해, 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압이 급격하게는 저하되지 않기 때문에, 링형상 압력받이 부재(51)에는 어느 정도 큰 상향의 유체압(지지력)이 작용한다. 그러므로, 링형상 압력받이 부재(51)는 상기와 마찬가지로 상한 위치를 유지하고 그립 부재(2)도 상한 위치를 유지하지만, 피스톤부재(42)에는 클램프 유체 챔버(45)로부터 하방방향의 유체압이 작용하여, 피스톤부재(42)가 하방으로 구동되기 때문에, 클램프 로드(3)가 그립 부재(2)에 대하여 상대적으로 하방으로 이동한다.

그 결과, 클램프 로드(3)의 테이퍼 축부(31)에 의해 그립 부재(2)의 그립 클로부(22)가 직경이 확대되도록 구동되며, 작업물(W)의 구멍(H)의 내주면에 물려 걸림결합 상태가 된다. 그 직후에, 언클램프 유체 챔버(46)의 유체압이 드레인압까지 저하되어, 피스톤부재(42)에는 하방 방향의 큰 유체압이 작용하며, 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압도 시간 지연을 두고 드레인압까지 저하된다. 그립 부재(2)가 구멍(H)의 내주면에 걸림결합(그립)된 후에는, 그립 부재(2)와 클램프 로드(3)는 상대 이동이 불가능하기 때문에, 피스톤부재(42)와 그립 부재(2)와 클램프 로드(3)와 링형상 압력받이 부재(51)는 일체적으로 하방으로 구동되어, 작업물(W)이 착좌면(18)에 강하게 가압된 클램프 상태가 된다. 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압이 드레인압이 된 상태에서는, 유체압 실린더(4)에서 발생할 수 있는 최대의 클램프력으로 작업물(W)을 클램핑한 상태가 된다.

이때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 링형상 압력받이 부재(51)의 걸림고정 플랜지부(54b)와 하부 본체 부재(12)의 사이에는 틈새가 남아 있기 때문에, 클램프 동작확인기구(100)의 밸브기구(106)는 폐쇄 상태를 유지한다. 그러므로, 작업물(W)이 소기의 클램프력으로 클램핑되어 착좌면(18)에 착좌하며, 클램프가 정상임을 착좌 센서(80)를 통해 확인할 수가 있다.

여기서, 링형상 압력받이 부재(51)에 의해 압력을 받도록 하기 위한 전용 서포트 유체 챔버(52)를 클램프 유체 챔버(45)와는 독립적으로 설치하여, 클램프 동작 개시 초기에는 스로틀 통로(72a)를 통해 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압의 급격한 저하를 방지하기 때문에, 그립 부재(2)의 직경을 확대시킬 때에는 큰 유체압(지지력)에 의해 링형상 압력받이 부재(51)와 그립 부재(2)를 지지할 수가 있다. 그리고, 클램프 동작 후기(그립 부재(2)의 직경 확대 후) 및 그 이후에는 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압을 드레인압까지 저하시키기 때문에, 상기한 서포트 기구(5)의 유체압(지지력)에 의해 클램프력이 감쇄되는 것을 방지하여, 유체압 실린더(4)의 능력 범위 내에서 최대의 클램프력을 발휘할 수 있게 되어, 클램프력이 강화되고 신뢰성이 우수한 클램프 장치(C)로 할 수가 있다.

한편, 작업물(W)이 주조품이고, 그 구멍(H)의 직경이 일정하지 않으며, 하방일수록 직경이 커지는 등의 구멍(H)인 경우, 또한 작업물(W)이 단단한 금속 재료제인 경우 등, 클램프 동작 개시 초기에 그립 클로부(22)가 구멍(H)의 내주면에 대해 상대적으로 하방으로 슬립(slip)되는 경우가 있다.

이 경우, 작업물(W)이 착좌면(18)에 착좌되지만, 링형상 압력받이 부재(51)가 하한위치까지 하강하기 때문에, 도 4에 나타낸 바와 같이 클램프 동작확인기구(100)의 밸브기구(106)가 개방 상태가 된다. 밸브기구(106)가 개방되면, 공기 통로(82,103)의 공기 압력이 상승하지 않아 착좌 센서(80)의 압력 스위치(86)가 on되지 않기 때문에, 클램프 불량을 검지할 수가 있다. 이때 작업물(W)은 불완전한 클램프 상태이며, 충분한 클램프력이 발생되지 않는다.

한편, 작업물(W)을 투입했을 때 작업물(W)과 착좌면(18)의 사이에 틈새가 있으며, 그 상태 그대로 클램프 동작시켰을 경우에도, 작업물(W)이 착좌면(18)에 착좌할 때까지 이동하는 그립 부재(2)의 이동량이 커져, 상기와 마찬가지로, 클램프 불량 검출기구(100)의 밸브기구(106)가 개방 상태가 되기 때문에, 그 클램프 불량을 검지할 수가 있다.

복수의 클램프 장치(C)로 작업물(W)을 클램핑할 경우, 개개의 작업물(W)의 제작 오차로 인해 작업물(W)의 구멍(H)의 중심 위치가 약간 어긋나 있는 경우에는, 클램프 로드(3)와 그립 부재(2)를 구멍(H)에 삽입했을 때나 또는 클램프했을 때, 스크레이퍼(26)와 O링(33a)의 탄성변형을 통해, 클램프 로드(3)와 그립 부재(2)의 축심이 유체압 실린더(4)의 축심으로부터 어긋나게 된다.

그러나, 작업물(W)의 기계가공 후에, 클램프 장치(C)를 언클램프 상태로 전환하고 작업물(W)을 떼어내면, 스크레이퍼(26)와 O링(33a)의 탄성력에 의해, 클램프 로드(3)와 그립 부재(2)의 축심이, 유체압 실린더(4)의 축심과 일치하도록 자동으로 복귀한다. 이 때문에, 언클램프 상태가 될 때마다, 이들 양 축심을 일치시키는 복귀작업을 수동으로 조작할 필요가 없어, 작업물을 클램핑하는 작업의 작업능률을 높일 수가 있다. 더욱이, O링(33a)에 의해, 클램프 로드(3)의 대직경 플랜지부(34)와 통형상 피스톤 로드(44)의 중간직경 구멍(49)의 슬라이딩 부분에 절삭가루 등의 이물질이 침입하는 것을 확실하게 방지하여, 클램프 로드(3)의 축심방향과 직교하는 방향으로 원활한 슬라이드 이동을 확실하게 확보할 수가 있다.

서포트 기구(5)에, 클램프 유체 챔버(45)와는 독립된 전용 서포트 유체 챔버(52)를 설치하고, 링형상 압력받이 부재(51)의 링형상 통부(53)의 하단부에 유체압을 작용시켜 유체압(지지력)을 발생시키는 구성으로 하였기 때문에, 클램프 동작 후기 및 그 이후에는 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압을 드레인압으로 하여, 그립 부재(2)를 지지하는 유체압을 완전히 해제할 수가 있다. 따라서 서포트 기구(5)의 유체압에 의해 클램프력이 저하되는 것을 방지하여, 유체압 실린더(4)에 의해 발휘할 수 있는 최대의 클램프력으로 작업물(W)을 클램핑할 수가 있다. 다시 말해, 클램프 장치(C)의 소형화를 도모하는 것도 가능하다.

상기 전용 서포트 유체 챔버(52)에 언클램프 유체 챔버(46)로부터 유체압을 공급하도록 구성했기 때문에, 유체압 회로의 구성을 간단히 할 수가 있다. 유체 통로(70)에 스로틀 통로(72a)를 설치했기 때문에, 그립 부재(2)의 직경을 확대시킬 때에는 전용 서포트 유체 챔버(52)에 유체압을 남겨 두어 필요한 지지력을 발생시킬 수가 있다.

상기 실시예의 일부를 변경하는 예로서, 후술하는 실시예 2의 도 7에 나타낸 바와 같이, 링형상 압력받이 부재(51)의 링형상 통부(53A)에, 그 하부 약 1/3 부분의 내주부에 형성된 얇은 두께의 통부(53c)와, 상기 얇은 두께의 통부(53c)의 상단 외주측의 링형상 압력받이면(53d)을 설치하고, 상기 링형상 압력받이면(53d)에 의해서는 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압을 받게 하는 동시에, 얇은 두께의 통부(53c)의 하단에 의해서는 클램프 유체 챔버(45)의 유체압을 받게 하도록 구성하여도 무방하다.

(실시예 2)

실시예 2에 관한 클램프 장치(CA)에 대해 도 6, 도 7에 따라 설명한다.

상기 클램프 장치(CA)는, 서포트 기구(5A)의 구성 이외의 구성에 대해서는, 상기 클램프 장치(C)와 같기 때문에, 주요한 동일 부재에는 동일한 부호를 사용하여 도시하고 그에 대한 설명은 생략하며 다른 구성에 대해서만 설명하도록 한다.

서포트 기구(5A)는, 링형상 압력받이 부재(51A)와, 상기 링형상 압력받이 부재(51A)의 링형상 통부(53A)에 의해 클램프 방향과 반대 방향을 향해 유체압을 받도록 하는 서포트 유체 챔버를 갖는다. 상기 서포트 유체 챔버는, 전용 서포트 유체 챔버(52A)와 클램프 유체 챔버(45)로 이루어진다. 링형상 압력받이 부재(51A)는, 링형상 통부(53A)와, 그 상단에 일체 형성된 수평판부(54)를 갖는다. 링형상 통부(53A)의 하부 약 1/3 부분의 내주부에 얇은 두께의 통부(53c)가 형성되어 있으며, 상기 얇은 두께의 통부(53c)의 하단이 클램프 유체 챔버(45)에 면하여 있다. 링형상 통부(53A) 중 상기 얇은 두께의 통부(53c)의 상단 외주측에는 링형상 압력받이면(53d)이 하방을 향해 형성되어 있다.

링형상 압력받이 부재(51A)에 의해 유체압을 받도록 하는 서포트 유체 챔버는, 링형상 압력받이면(53d)에 의해 유체압을 받도록 하는 전용 서포트 유체 챔버(52A)와, 얇은 두께의 통부(53c)에 의해 유체압을 받도록 하는 클램프 유체 챔버(45)로 구성되어 있다. 전용 서포트 유체 챔버(52A)는, 링형상 통부(53A)와 하부 본체 부재(12)로 형성되며, 얇은 두께의 통부(53c)의 외주측은 시일 부재(53e)에 의해 유밀(油密)하게 시일되어 있다.

전용 서포트 유체 챔버(52A)에 유체압을 공급하기 위한 유체 통로(70A)는, 하부 본체 부재(12)의 하반부의 외주측에 형성되어 언클램프 유체 챔버(46)에 연통된 통형상 유체 통로(71)와, 하부 본체 부재(12)에 비스듬하게 형성된 경사 유체 통로(72A)와, 상기 경사 유체 통로(72A)의 상단에 이어지는 짧은 연직 유체 통로(73)와, 상기 연직 유체 통로(73)의 상단에 이어지는 대직경 유체 통로(74)와, 상기 대직경 유체 통로(74)를 전용 서포트 유체 챔버(52A)에 접속하는 수평 유체 통로(75)를 갖는다.

상기 연직 유체 통로(73)의 상단부에는, 전용 서포트 유체 챔버(52A)에 대한 유체압의 공급을 허용하며 또한 유체압 배출의 역류를 저지하는 체크밸브(76)가 설치되며 체크밸브(76)에는 역류저지상태일 때 유체압의 배출을 허용하는 스로틀 통로(77)가 설치되어 있다. 체크밸브(76)는, 연직 유체 통로(73)의 상단에 상방으로부터 맞닿는 강구(steel ball : 76a)와, 대직경 유체 통로(74)로부터 상방으로 연장되는 스프링 수용 구멍(76c)에 장착되어 강구(76a)를 하방(밸브 폐쇄 방향)으로 가압하는 압축 코일 스프링(76b)을 갖는다. 상기 스로틀 통로(77)는, 강구(76a)가 맞닿는 밸브 시트부에 형성된 작은 단면(斷面)의 노치(notch)로 구성되어 있다. 상기 스로틀 통로(77)는 상기 클램프 장치(C)의 스로틀 통로(72a)와 같은 기능을 거두는 것이다.

상기 클램프 장치(CA)는, 상기 클램프 장치(C)와 거의 같은 작용, 효과를 거두는데, 상기 서포트 기구(5A)의 구성의 차이에 관련된 작용, 효과에 대해 설명하도록 한다.

언클램프 상태가 되면, 전용 서포트 유체 챔버(52A)에 유체압이 충전되는데, 체크밸브(76)를 통해 신속하게 유체압이 충전된다. 클램프 동작 개시 초기에는, 스로틀 통로(77)를 통해 전용 서포트 유체 챔버(52A)의 유체압이 거의 유지되므로, 전용 서포트 유체 챔버(52A)와 클램프 유체 챔버(45)로부터 받은 큰 유체압(지지력)에 의해 링형상 압력받이 부재(51A)와 그립 부재(2)가 지지되기 때문에, 그립 부재(2)의 직경이 확실하게 확대된다.

이때, 얇은 두께의 통부(53c)가 클램프 유체 챔버(45)의 높은 압력의 유체압을 받기 때문에, 상기 클램프 장치(C)보다 큰 지지력이 발생한다. 클램프 동작 후기 및 그 이후에는 전용 서포트 유체 챔버(52A)의 유체압이 시간 지연을 두고 드레인압까지 저하되므로, 링형상 압력받이면(53d)에 작용하는 유체압만큼 링형상 압력받이 부재(51A)에 작용하는 유체압의 일부가 해제된다. 체크밸브(76)에 노치로 이루어진 스로틀 통로(77)를 형성했기 때문에, 스로틀 통로(77)의 구성을 간단히 할 수 있어 제작 비용면에서 유리하다.

본 실시예의 일부를 변경하는 예로서, 링형상 통부(51A)의 얇은 두께의 통부(53c)를 생략하고, 링형상 통부(53A)와 전용 서포트 유체 챔버(52A)를 클램프 장치(C)와 같은 구조로 하여도 무방하다.

(실시예 3)

실시예 3에 관한 클램프 장치(CB)에 대해 도 8~도 10에 따라 설명한다.

본 클램프 장치(CB)는, 그립 부재(2B) 및 서포트 기구(5B)의 구성을 변경했을 뿐이므로, 상기 클램프 장치(C, CA)와 같은 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하여 도시하고 그 설명은 생략하며 다른 구성에 대해서만 설명하도록 한다.

그립 부재(2B)의 중간단부에는 링형상 플랜지부(27)가 일체적으로 형성되고, 상기 링형상 플랜지부(27)의 상면에 작업물 탑재면(27a)이 형성되어 있다. 상기 그립 부재(2B)도 4개의 슬릿(24)에 의해 4분할되어 있다. 언클램프 상태일 때, 작업물 탑재면(27a)이 착좌면(18)보다 약 0.2~0.4mm 상방에 위치하며, 투입된 작업물(W)이 작업물 탑재면(27a)에서 지지된다. 클램프 상태에서는, 작업물 탑재면(27a)이 착좌면(18)과 같은 위치 또는 착좌면(18)보다 클램프 방향쪽(하방)에 위치하며, 작업물(W)은 착좌면(18)에서 지지된다.

서포트 기구(5B)는, 링형상 압력받이 부재(51B)와, 상기 링형상 압력받이 부재(51B)에 의해 클램프 방향과 반대 방향을 향해 유체압을 받도록 하는 서포트 유체 챔버를 갖는다. 상기 서포트 유체 챔버는, 전용 서포트 유체 챔버(52A)와, 클램프 유체 챔버(45)를 갖는다. 링형상 압력받이 부재(51B)의 링형상 통부(53B)에 설치한 얇은 두께의 통부(53c)와, 링형상 압력받이면(53d)과, 전용 서포트 유체 챔버(52A)는, 상기 클램프 장치(CA)와 마찬가지로 구성되어 있다.

다음으로, 전용 서포트 유체 챔버(52A)에 유체압을 공급하기 위해 하방 본체 부재(12)에 형성된 유체 통로(70B)와, 상기 유체 통로(70B)에 장착된 체크밸브(76B)와, 링형상 압력받이 부재(51B)에 의해 조작되어 체크밸브(76B)를 개방시키는 체크밸브 조작기구(78)에 대해 설명한다.

상기 유체 통로(70B)는, 하부 본체 부재(12)의 하반부의 외주측에 형성되어 언클램프 유체 챔버(46)에 연통된 통형상 유체 통로(71B)와, 하부 본체 부재(12)에 비스듬하게 형성된 경사 유체 통로(72B)와, 경사 유체 통로(72B)의 상단으로부터 하방으로 연장되는 짧은 연직 유체 통로(73B)와, 상기 연직 유체 통로(73B)의 하단에 이어지는 대직경 유체 통로(74B)와, 상기 대직경 유체 통로(74B)를 전용 서포트 유체 챔버(52A)에 접속하는 수평 유체 통로(75B)를 갖는다.

대직경 유체 통로(74B)의 상단부에, 전용 서포트 유체 챔버(52A)에 대한 유체압의 공급을 허용하며 또한 유체압 배출의 역류를 저지하는 체크밸브(76B)가 설치되어 있다. 상기 체크밸브(76B)는, 연직 유체 통로(73B)의 하단에 하방으로부터 맞닿는 강구(76e)와, 대직경 유체 통로(74)로부터 하방으로 연장되는 스프링 수용 구멍(76d)에 장착되어 강구(76e)를 상방(밸브 폐쇄 방향)으로 가압하는 압축 코일 스프링(76f)을 갖는다. 또한, 상기 스프링(76f)은 스프링 받이구(76g)에 의해 받쳐 있다.

상기 체크밸브 조작기구(78)는, 링형상 압력받이 부재(51B)의 수평판부(54)에 일체 형성된 돌출부(54c)와, 강구(76e)의 상방에 장착된 연직 자세의 조작 로드(78a)와, 상부 본체 부재(11)에 형성되어 돌출부(54c)를 상하방향으로 움직일 수 있도록 수용하는 리세스(78b) 등으로 구성되어 있다. 조작 로드(78a)는, 강구(76e)의 상방에서 하부 본체부(12)에 형성된 로드 장착 구멍에 움직임이 가능하도록 장착되어 있으며, 조작 로드(78a)의 상단은 돌출부(54c)의 하면에 맞닿고, 조작 로드(78a)의 하단은 미소한 틈새(약 0.1~0.3mm)를 두고 강구(76e)의 정상부에 대면하고 있다.

언클램프 상태일 때, 유체 통로(70B)와 체크밸브(76B)를 통해 언클램프 유체 챔버(46)로부터 전용 서포트 유체 챔버(52A)로 유체압이 충전된다. 클램프 동작 개시 초기에, 그립 부재(2B)가 작업물(W)의 구멍(H)의 내주면을 그립할 때까지는, 그립 부재(2B)와 링형상 압력받이 부재(51B)가 거의 하강하지 않기 때문에, 체크밸브(76B)는 역류저지상태로 유지된다. 따라서, 전용 서포트 유체 챔버(52A)의 유체압이 유지되고, 그 유체압은 링형상 압력받이면(53d)에 작용하는 유체압과, 클램프 유체 챔버(45)로부터 얇은 두께의 통부(53c)에 작용하는 유체압으로, 그립 부재(2B)와 링형상 압력받이 부재(51B)가 서포트된다.

그립 부재(2B)의 직경이 확대되어 구멍(H)의 내주면을 그립하면, 그립 부재(2B)와 클램프 로드(3)는 상대 이동이 불가능해지기 때문에, 그립 부재(2B)와 링형상 압력받이 부재(51B)와 조작 로드(78a)가 상기 미소한 틈새 이상의 미소한 거리만큼 하강한다. 그 결과, 체크밸브 조작기구(78)에 의해 체크밸브(76B)가 개방되고, 전용 서포트 유체 챔버(52A)의 유체압이 언클램프 유체 챔버(46)와 같은 드레인압이 된다. 그러므로, 클램프 동작 후기 및 이후에는, 서포트 기구(5B)에서 서포트하는 유체압의 일부가 해제되기 때문에, 그만큼 클램프력이 증강된다.

본 실시예를 부분적으로 변경하는 예로서, 링형상 통부(51A)의 얇은 두께의 통부(53c)를 생략하고, 링형상 통부(53A)와 전용 서포트 유체 챔버(52A)를 클램프 장치(C)와 같은 구조로 하여도 무방하다.

(실시예 4)

실시예 4에 관한 클램프 장치(CC)에 대해 도 11~도 13에 따라 설명한다.

본 클램프 장치(CC)는, 클램프 장치(C)의 클램프 유체 챔버(45)를 생략하고, 대신에 피스톤부재(42C)를 클램프 방향으로 구동하는 압축 스프링(45s)을 설치한 것이다. 상기 클램프 장치(C)와 같은 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하고 그에 대한 설명을 생략하며 다른 구성에 대해서만 설명하도록 한다. 또, 클램프 장치(CC)의 평면도는 도 1과 같으므로 생략하였다.

유체압 실린더(4C)는, 피스톤부재(42C)와, 상기 피스톤부재(42C)의 피스톤부(43)의 상측에 형성된 링형상의 스프링 수용 챔버(45C)와, 상기 스프링 수용 챔버(45C)에 수용되며 또한 피스톤부재(42C)를 클램프 방향(하방)으로 강력하게 탄성가압할 수 있는 압축 스프링(45s)과, 피스톤부(43)의 하측에 형성된 언클램프 유체 챔버(46)를 구비하고 있다. 한편, 클램프용의 상기 압축 스프링(45s)은 직사각형 단면의 스프링 강선재(鋼線材)로 구성된 것이지만, 원형 단면의 스프링 강선재로 구성된 것이어도 무방하다.

스프링 수용 챔버(45C)는 상하 방향으로 길게 형성되어 있으며, 하부 본체 부재(12C)도 실린더 구멍(41C)도 상하 방향으로 길게 형성되어 있다. 피스톤부재(42C)의 통형상 피스톤 로드(44C)도 상하 방향으로 길게 형성되어 있으며, 통형상 피스톤 로드(44C)의 하부 약 2/3 부분은 약간 직경이 큰 대직경 로드부(44c)로 형성되어 있고, 상기 대직경 로드부(44c)의 외주측에 스프링 수용 챔버(45C)가 형성되어 있다. 상기 스프링 수용 챔버(45C)에 압축 스프링(45s)이 압축 상태로 장착되어 피스톤부재(42C)를 하방으로 가압하고 있다. 도 11은 언클램프 상태를 나타내며, 상기 언클램프 상태에서 대직경 로드부(44c)의 상단부가 하부 본체 부재(12C)의 선반부(12a)에서 걸림고정되어 있다.

피스톤부재(42C)의 중간직경 구멍(49C)이 상하 방향으로 길게 형성되어 있고, 상기 중간직경 구멍(49C)의 대부분과 대직경 구멍(50)에 상하 길이가 긴 봉쇄 부재(35C)가 장착되어 있으며, 상기 봉쇄 부재(35C)가 클램프 로드(3)의 하단에 맞닿아 있고, 봉쇄 부재(35C)가 멈춤 링(36)에 의해 빠짐 방지되어 있다. 그립 부재(2)를 지지하는 서포트 기구(5)는, 클램프 장치(C)의 서포트 기구와 마찬가지이며, 상기 서포트 기구(5)의 서포트 유체 챔버는, 전용 서포트 유체 챔버(52)로 이루어져 있고, 이 전용 서포트 유체 챔버(52)에 언클램프 유체 챔버(46)로부터 유체압을 공급하는 유체 통로(70C)는 통형 유체 통로(71C)와 경사 유체 통로(72)를 갖는다.

그러나, 경사 유체 통로(72)에 스로틀 통로는 설치되어 있지 않다. 즉, 언클램프 상태에서, 압축 스프링(45s)은 도 11에 나타낸 바와 같이 최대한 압축 상태로 되어 있다. 클램프 동작 개시시에 언클램프 유체 챔버(46)의 유체압을 드레인압으로 전환할 때, 압축 스프링(45s)이 신장하기 때문에, 언클램프 유체 챔버(46)의 유체압이 서서히 저하되고, 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압도 서서히 저하되므로, 링형상 압력받이 부재(51)에 작용하는 유체압에 의해 그립 부재(2)를 지지하여 그립 부재(2)의 직경을 확대시킬 수가 있다. 이러한 그립 부재(2)의 직경 확대 후(클램프 동작 후기 및 이후)에는, 전용 서포트 유체 챔버(52)의 유체압도 드레인압이 되기 때문에, 서포트 기구(5)의 유체압의 전부를 해제할 수가 있다.

또한, 도 12에 나타낸 클램프 동작확인기구(100)도, 도 13에 나타낸 클리닝용 공기 통로(90)도, 클램프 장치(C)와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

본 클램프 장치(CC)에서는, 압축 스프링(45s)의 가압력으로 클램프력을 발생시키는 구성이기 때문에, 작업물(W)을 고정하고 나서 클램프 장치(CC)를 유체압 공급원으로부터 분리한 상태에서, 작업물(W)의 기계 가공을 수행할 수가 있다. 따라서, 클램프 장치(CC)의 범용성이 높아진다. 그 밖에는 상기 클램프 장치(C)와 같은 작용, 효과를 거둔다.

본 실시예를 부분적으로 변경하는 예로서, 실시예 2, 3의 서포트 기구(5A, 5B)의 유체 통로나 체크밸브나 체크밸브 조작기구 등의 구성을 채용하여도 무방하다.

상기 실시예 1~4에 기재한 클램프 장치에 있어서, 그립 부재의 구조, 클램프 로드의 구조, 서포트 기구의 구조 등은 일례를 나타내는 것이며, 이러한 구조에, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경을 부가하여 실시할 수 있다. 클램프 장치에서의 그 밖의 구조에 대해서도, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경을 부가하여 실시할 수 있다.

산업상의 이용 가능성

각종 기계 장치류의 케이스 부재의 커버 등과 같이 복수의 구멍을 가지고, 이러한 복수의 구멍을 이용하여 작업물을 클램핑한 상태에서 기계 가공에 제공하기 위한 클램프 장치로서 이용할 수 있다.

C, CA, CB, CC : 클램프 장치
1 : 클램프 본체
2, 2B : 그립 부재
3 : 클램프 로드
4 : 유체압 실린더(구동수단)
5, 5A, 5B : 서포트 기구
11 : 상부 본체 부재
12 : 하부 본체 부재
18 : 착좌면
27a : 작업물 탑재면
45 : 클램프 유체 챔버
45s : 압축 스프링
46 : 언클램프 유체 챔버
51, 51A, 51B : 링형상 압력받이 부재
52 : 전용 서포트 유체 챔버
70, 70A, 70B : 유체 통로
76, 76B : 체크밸브
77 : 스로틀 통로
78 : 체크밸브 조작기구

Claims

클램프 본체와, 직경 방향으로 확대 및 축소(擴縮)가 가능하며 또한 작업물의 구멍에 삽입되어 구멍의 내주면(內周面)을 그립(grip)할 수 있는 그립 부재와, 상기 그립 부재의 내부에 끼워 걸림결합시킨 테이퍼 축부를 포함하는 클램프 로드와, 상기 클램프 로드를 축심 방향으로 진퇴 구동하고 상기 그립 부재를 축심 방향으로 진퇴 구동하기 위한 구동수단을 갖는 클램프 장치로서,
상기 그립 부재의 직경을 확대시킬 때, 그립 부재를 유체압에 의해 지지하는 서포트 기구와,
상기 구동수단에 의해 클램프 로드를 클램프 구동할 때, 상기 그립 부재의 직경 확대 후에 상기 서포트 기구의 유체압의 전부 또는 일부를 해제하는 유체압 해제수단을 구비한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제 1항에 있어서,
상기 서포트 기구는, 상기 그립 부재의 기단(基端)을 지지하는 링형상 압력받이 부재와, 상기 링형상 압력받이 부재의 링형상 통부에 의해 클램프(clamp) 방향과 반대 방향을 향해 유체압을 받도록 하는 서포트 유체 챔버를 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제 2항에 있어서,
상기 구동수단이, 상기 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하기 위한 클램프 유체 챔버와, 상기 클램프 로드를 언클램프(unclamp) 방향으로 구동하기 위한 언클램프 유체 챔버를 가지며,
상기 서포트 유체 챔버는, 상기 클램프 유체 챔버에 대하여 독립적으로 형성된 전용 서포트 유체 챔버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제 2항에 있어서,
상기 구동수단이, 상기 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하기 위한 클램프 유체 챔버와, 상기 클램프 로드를 언클램프 방향으로 구동하기 위한 언클램프 유체 챔버를 가지며,
상기 서포트 유체 챔버는, 상기 클램프 유체 챔버에 대하여 독립적으로 형성된 전용 서포트 유체 챔버와, 상기 클램프 유체 챔버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제 2항에 있어서,
상기 구동수단이, 상기 클램프 로드를 클램프 방향으로 구동하기 위한 압축 스프링과, 상기 클램프 로드를 언클램프 방향으로 구동하기 위한 언클램프 유체 챔버를 가지며,
상기 서포트 유체 챔버는, 클램프 본체 내에 형성된 전용 서포트 유체 챔버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하기 위해 상기 클램프 본체에 형성된 유체 통로와, 상기 유체 통로에 형성된 스로틀(throttle) 통로를 구비한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하기 위해 상기 클램프 본체에 형성된 유체 통로와, 상기 유체 통로에 상기 전용 서포트 유체 챔버에 대한 유체압의 공급을 허용하며 또한 유체압 배출의 역류를 저지하는 체크밸브를 설치하고, 상기 체크밸브에 역류저지상태일 때 유체압의 배출을 허용하는 스로틀 통로를 설치한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 클램프 본체의 언클램프 방향측단부에 클램프 대상인 작업물을 착좌시키는 착좌면(着座面)을 설치하고, 상기 그립 부재에, 언클램프 상태일 때 상기 착좌면보다 언클램프 방향쪽에 위치하며 또한 클램프 동작시에 상기 착좌면과 같은 위치 또는 상기 착좌면보다 클램프 방향쪽이 되는 작업물 탑재면을 설치한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제 8항에 있어서,
상기 전용 서포트 유체 챔버에 유체압을 공급하기 위해 상기 클램프 본체에 형성된 유체통로와, 상기 유체통로에 상기 전용 서포트 유체 챔버에 대한 유체압의 공급을 허용하고 또한 유체압 배출의 역류를 저지하는 체크밸브를 설치하며, 상기 클램프 동작시에 작업물 탑재면이 착좌면과 같은 위치가 되었을 때, 상기 링형상 압력받이 부재에 의해 조작되어 상기 체크밸브를 개방시키는 체크밸브 조작기구를 설치한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제 6항에 있어서,
상기 클램프 본체에 형성된 유체 통로의 단부로서, 상기 전용 서포트 유체 챔버와 반대측의 단부는, 상기 언클램프 유체 챔버에 연통된 것을 특징으로 하는 클램프 장치.