KR100775687B1

KR100775687B1 - 클램프 장치

Info

Publication number: KR100775687B1
Application number: KR1020010054104A
Authority: KR
Inventors: 요네자와케타로
Original assignee: 가부시키가이샤 코스멕
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2007-11-09
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: US6394437B1; DE60102635D1; EP1186380A1; US20020030316A1; DE60102635T2; EP1186380B1; KR20020021007A; TW561077B

Abstract

본 발명은 강력한 클램프 힘을 얻을 수 있는 클램프 장치를 제공하기 위한 것으로서, 클램프 시에는, 공압 실린더(12)의 제2실(22)로부터 압축공기를 배출함과 동시에 제1실(21)에 압축공기를 공급한다. 그러면, 상기 제1실(21)의 압력과 압축스프링(25)의 탄성력에 의해서 피스톤(20)이 왼쪽으로 이동하고, 상기 피스톤(20)이 복수의 끼움볼(34)과 제1수압부재(31)를 통해서 출력로드(26)를 오른쪽으로 강력하게 이동시킨다. 이로 인해, 클램프 아암(10)이 반시계 방향으로 요동하여 금형(2)을 강력하게 누른다. 이에 대하여, 클램프 해제시에는 상기 제1실(21)로부터 압축공기를 배출함과 동시에 제2실(22)에 압축공기를 공급한다. 그러면, 상기 제2실(22)의 압력에 의해서 상기 피스톤(20)이 오른쪽으로 이동함과 동시에 상기 출력로드(26)가 왼쪽으로 이동하여, 상기 클램프 아암(10)이 시계방향으로 요동한다.

클램프, 클램프 아암, 출력로드, 피스톤.

Description

클램프 장치{Clamping apparatus}

도1은 본 발명의 제1실시예를 도시한 것으로, 본 발명의 클램프 장치를 이용한 금형 고정시스템의 계통도이다.

도2는 상기 클램프 장치의 클램프 해제상태의 종단면도이다.

도3은 상기 클램프 장치의 클램프 상태의 종단면도이다.

도4a는 상기 도2 중의 4A-4A 꺾은선에 해당하는 왼쪽면에서의 단면도이다.

도4b는 상기 도2 중의 4B-4B 실선에 해당하는 우측면도이다.

도5a 내지 도5c는 상기 클램프 장치의 배력기구의 작동설명도로서, 5a는 릴리즈 상태를 나타내고, 도5b는 로킹개시 상태를 나타내며, 도5c는 로킹종료 상태를 나타내는 도이다.

도6은 상기 배력기구의 왼쪽면에서의 단면모식도로서, 오른쪽 도는 상기 릴리즈 상태를 나타내고, 왼쪽 도는 로킹상태를 나타내는 도이다.

도7은 상기 클램프 장치의 출력로드의 스트로크와 능력과의 관계를 도시하는 그래프이다.

도8은 상기 배력기구의 제1변형예를 도시한 것으로, 상기 도5a에 상당하는 도이다.

도9는 상기 배력기구의 제2변형예를 도시한 것으로, 상기 도6에 상당하는 도 이다.

도10은 본 발명의 제2실시형태를 도시한 것으로, 상기 도2에 상당하는 입면도이다.

도11은 본 발명의 제3실시예를 도시한 것으로, 상기 도2에 상당하는 단면도이다.

[도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명]

1 … 고정대, 6 … 지지블럭,

7 … T자 다리, 7a … T자 다리의 돌출부분,

8 … T자 홈, 10 … 클램프 아암,

10a … 클램프 아암의 지점부, 10b … 클램프 아암의 출력부,

10c … 클램프 아암의 입력부, 13 … 실린더 부분,

15 … 실린더 부분의 제1단벽(오른쪽 단벽, 상부단벽),

16 … 실린더 부분의 제2단벽(왼쪽 단벽, 하부단벽),

20 … 피스톤, 21 … 제1실,

22 … 제2실, 26 … 출력로드,

26a … 출력로드의 제1단(오른쪽 단, 상부단),

26b … 출력로드의 제2단(왼쪽 단, 하부단),

31 … 제1수압부재, 32 … 제2수압부재,

33 … 끼움공간, 34 … 끼움부재(볼, 롤러),

37 … 누름면, 47 … 구동수단.

본 발명은 출력로드를 잡아당기는 형식의 클램프 장치에 관한 것이다.

상기와 같은 종류의 클램프 장치로는, 종래에는 미국특허 제4,488,713호에 기재된 것이 있다.

상기 종래기술은 피스톤의 아래쪽에 공압실을 형성하고, 클램프 시에는 상기 공압실에 공급한 압축공기에 의해 상기 피스톤을 통해서 출력로드를 잡아당기고, 클램프 해제시에는 압축 스프링에 의해 상기 피스톤을 통해서 상기 출력로드를 복귀시키는 것이다.

상기 종래기술은 작동유체로서 이용되는 압축공기가 저압이므로, 클램프 힘이 작은 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 강력한 클램프 힘이 얻어지는 클램프 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1의 발명은, 예를 들어 도1 내지 도9, 또는 도10 혹은 도11에 도시된 바와 같이, 클램프 장치를 다음과 같이 구성했다.

실린더 부분(13)에 고리형의 피스톤(20)을 축중심 방향으로 이동가능하게 기 밀이 유지되도록 삽입하고, 상기 실린더 부분(13)의 제1단벽(15)과 상기 피스톤(20)의 사이에 제1실(21)을 형성함과 동시에, 상기 실린더 부분(13)의 제2단벽(16)과 상기 피스톤(20)의 사이에 제2실(22)을 형성한다. 상기 피스톤(20)과 동심으로 출력로드(26)를 설치하고, 상기 출력로드(26)를 상시 제2단벽(16)에 축중심 방향으로 이동가능하게 기밀이 유지되도록 삽입한다. 상기 제2실(22) 내에서 상기 피스톤(20)과 상기 출력로드(26) 사이의 고리형 공간에 제1수압부재(31)와 제2수압부재(32)를 축중심 방향으로 대면시키고, 이들 제1 및 제2수압부재(31, 32)의 사이에 고리형상의 끼움공간(33)을 반경방향의 안쪽으로 점차 좁아지도록 형성하여, 상기 끼움공간(33)에 둘레방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 끼움부재(34)를 삽입한다. 상기 제1수압부재(31)를 상기 출력로드(26)의 제1단(26a)에 연결함과 동시에, 상기 제2수압부재(32)를 상기 제2단벽(16)에 연결한다. 상기 제1실(21)에 설치한 구동수단(47)에 의해 상기 피스톤(20)을 제2단 방향으로 구동하도록 하는 것에 의해, 상기 피스톤(20)에 설치한 누름면(37)이 상기 끼움부재(34)와 상기 제1수압부재(31)를 차례로 통해서 상기 출력로드(26)를 제1단 방향으로 구동하고, 상기 제2실(22)에 압력유체를 공급하는 것에 의해, 상기 압력유체가 상기 피스톤(20)을 제1단 방향으로 복귀 구동함과 동시에, 상기 출력로드(26)를 제2단 방향으로 복귀 구동한다.

또, 상기 구동수단(47)으로는, 상기 제1실(21)에 공급되는 압력유체가 누르는 힘과 상기 제1실(21)에 장착된 스프링(25)의 탄성력 중 적어도 한쪽의 힘을 이용하는 것이 고려된다.

또한, 상기 출력로드(26)의 제2단(26b)에 연결된 클램프 기구로서는, 도2의 클램프 아암(10)이나 도11의 T자 다리 등이 고려된다.

상기 청구항 1의 발명은, 예를 들어 도2와 도3에 도시된 바와 같이, 다음과 같이 작용한다.

도2의 클램프 해제 상태에서는 상기 제2실(22)에 압축공기 등의 압력유체가 공급되고, 상기 압력유체의 압력에 의해서 상기 피스톤(20)이 제1단 방향인 오른쪽 방향으로 이동함과 동시에 상기 출력로드(26)가 제2단 방향인 왼쪽 방향으로 이동하고 있다. 이로 인해, 상기 복수의 끼움부재(34)가 상기 끼움공간(33)의 반경 방향의 바깥쪽으로 이동함과 동시에 상기 제1수압부재(31)가 제2수압부재(32)로 접근하고 있다.

상기 도2의 클램프 해제상태로부터 도3의 클램프 상태로 전환할 때에는, 상기 제2실(22)로부터 압력유체를 배출함과 동시에 상기 구동수단(47)에 의해 상기 피스톤(20)을 제2단 방향인 왼쪽 방향으로 이동시킨다. 그러면, 상기 피스톤(20)에 설치된 누름면(37)이 상기 끼움부재(34)를 상기 끼움공간(33)의 반경방향의 안쪽으로 이동시킨다. 이로 인해, 상기 끼움부재(34)의 쐐기작용에 의해서 상기 제1수압부재(31)와 제2수압부재(32)가 상기 실린더 부분(13)의 제2단벽(16)에 의해 걸려서 정지하므로, 상기 제1수압부재(31)가 상기 출력로드(26)를 좌우 방향으로 강력하게 잡아당기는 것이다.

청구항 2의 발명에 나타난 바와 같이, 상기 청구항1의 발명에 있어서는, 예를 들어 도6 또는 도9에 도시된 바와 같이, 상기 끼움부재(34)를 볼이나 롤러 등의 전동체(轉動體)로 구성하는 것이 바람직하다.

청구항 3의 발명에 나타난 바와 같이, 상기 청구항 1 또는 2의 발명에서는 다음의 구성을 부가하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 도2와 도3, 또는 도10에 도시된 바와 같이, 상기 실린더 부분(13)을 지지블럭(6)에 고정하고, 상기 지지블럭(6)에 클램프 아암(10)의 지점부(支點部, 10a)를 자유롭게 요동하도록 지지하고, 상기 클램프 아암(10)의 입력부(10c)에 상기 출력로드(26)의 제2단(26b)을 자유롭게 요동하도록 연결한 것이다.

청구항 4의 발명에 나타난 바와 같이, 상기 청구항 3의 발명에 있어서, 예를 들어 상기 도2와 도2, 또는 도10에 도시된 바와 같이, 상기 지지블럭(6)에 상기 실린더 부분(13)을 착탈 가능하게 부착하는 것이 바람직하다.

청구항 5의 발명에 나타난 바와 같이, 상기 청구항 3 또는 4의 발명에는 다음의 구성을 부가하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도2와 도3 또는 도4a와 도4b에 도시된 바와 같이, 고정대(1)의 T자 홈(8) 또는 상기 고정대(10)에 부착한 가이드 블록의 T자 홈에 끼워지는 T자 다리(7)를 상기 지지블럭(6)의 하부에 설치하고, 상기 T자 다리(7)에 상기 클램프 아암(10)의 출력부(10b)와 상하방향으로 대면하는 돌출부분(7a)을 설치한 것이다.

청구항 6의 발명에 나타난 바와 같이, 상기 청구항 3 또는 4의 발명에 있어서, 예를 들어 도10에 도시된 바와 같이, 고정대(1)의 측면(또는 윗면)에 상기 지지블럭(6)을 착탈 가능하게 고정한 경우에는 T자 홈 등을 고정대에 설치할 필요가 없어지므로, 클램프 장치의 고정구조가 간단하고 확실해진다.

[실시예]

도1부터 도9는 본 발명의 제1실시예를 도시하고 있다. 상기 제1실시예는 프레스 기계의 금형을 고정하는 시스템에 공압식의 배력 클램프 장치를 적용한 경우를 예시하고 있다.

도1의 계통도에 나타난 바와 같이, 상기 시스템은 프레스 기계의 고정대(bolster, 1)의 윗면에 장치한 금형(2)을 고정하기 위한 복수의 클램프 장치(3)와, 이들 클램프 장치(3)에 압축공기를 공급 및 배출하기 위한 급배장치(給排裝置, 4)를 갖는다. 또, 여기서는 상기 클램프 장치(3)를 하나만 도시하고 있다.

먼저, 도2와 도3 및 도4a와 도4b에 기초하여, 상기 클램프 장치(3)의 구조를 설명한다. 도2는 상기 클램프 장치(3)의 클램프 해제 상태의 종단면도이다. 도3은 상기 클램프 장치(3)의 클램프 상태의 종단면도이다. 도4a는 상기 도2 중의 4A-4A 꺾은선 화살표에 상당하는 좌측면의 단면도이다. 도4b는 상기 도2 중의 4B-4B 선에 상당하는 우측면도이다.

상기 클램프 장치(3)는 지지블럭(6)을 가지며, 상기 지지블럭(6)의 하부에 설치한 T자 다리가 상기 고정대(1)의 T자 홈(8)에 끼워진다. 또한, 상기 지지블럭(6)의 상부에 상부홈(9)이 형성되고, 상기 상부홈(9)에 클램프 아암(10)이 삽입된다. 상기 클램프 아암(10)의 지점부(10a)가 힌지 핀(11)에 의해서 상기 상부홈(9)의 측벽(9a, 9b)에 자유롭게 요동하도록 지지된다.

더욱이, 상기 T자 다리(7)가 도2에서 왼쪽 방향으로 돌출되고, 상기 돌출부 분(7a)이 상기 클램프 아암(10)의 출력부(10b)와 상하방향으로 대면하고 있다.

상기 지지블럭(6)의 상반부(上半部)의 오른쪽 면에 복동형(double acting type) 공압 실린더(12)의 실린더 부분(13)이 고정된다.

보다 상세하게는, 상기 실린더 부분(13)은 실린더 배럴(barrel, 14)과, 제1단벽인 오른쪽 단벽(15)과, 제2단벽인 엔드 플레이트(end plate, 16)를 갖는다. 상기 엔드 플레이트(16)는 상기 실린더 배럴(14)의 왼쪽 단부에 기밀이 유지되게 삽입됨과 동시에 고정링(17)에 의해서 움직이지 않도록 되어 있다. 그리고, 도4b에 도시된 바와 같이 상기 실린더 배럴(14)의 상기 왼쪽 단부에서부터 4개의 브라켓(14a)이 돌출되게 설치되고, 이들 브라켓(14a)이 4개의 볼트(18)에 의해서 상기 지지블럭(6)에 착탈 가능하게 고정된다.

상기 실린더 배럴(14)에 고리형상의 피스톤(20)이 축중심 방향으로 이동가능하게 기밀이 유지되도록 삽입된다. 상기 피스톤(20)과 상기 오른쪽 단벽(15)의 사이에 클램프용 제1실(21)이 형성되고, 상기 피스톤(20)과 상기 엔드 플레이트(16)의 사이에 클램프 해제용 제2실(22)이 형성된다.

또한, 상기 실린더 배럴(14)의 측면부분에는, 상기 제1실(21)과 연통하는 제1급배구(23)와 상기 제2실(22)에 연통하는 제2급배구(24)가 설치된다.

또, 상기 제1실(21) 내에는, 클램프 유지용 압축 스프링(25)이 장착되어 있다.

상기 피스톤(20)의 반경방향의 안쪽에 상기 피스톤(20)과 중심을 같이 하는 출력로드(26)가 배치된다. 상기 출력로드(26)가 상기 엔드 플레이트(16)의 관통공(16a)에 실링기구(27) 및 스크레이퍼(scraper, 28)를 통해서 축중심 방향으로 이동가능하게 기밀이 유지된 상태로 삽입된다. 또, 상기 출력로드(26)의 외주면과 상기 관통공(16a)의 사이에서, 상기 실링기구(27) 및 스크레이퍼(28)의 좌우 바깥쪽에는 소정 크기의 반경방향 간극(G)이 설치되어 있다. 상기 반경방향 간극(G)에 의해서 상기 출력로드(26)가 상하방향으로 약간 요동가능하게 되어 있다.

상기 출력로드(26)의 우반부와 상기 피스톤(20)의 사이에 배력기구(30)가 설치된다. 상기 배력기구(30)에 대해서, 상기 도2 및 도3을 참조하면서 도5a 내지 도5c와 도6에 의해서 설명한다.

상기 도5a부터 도5c는 상기 배력기구(30)의 작동설명도로서, 도5a는 릴리즈 상태를 나타내고, 도5b는 로킹개시 상태를 나타내며, 도5c는 로킹종료 상태를 나타내고 있다. 또한, 도6은 상기 배력기구(30)의 왼쪽면에서 본 단면모식도로서, 오른쪽 도면은 상기 릴리즈 상태를 나타내고, 왼쪽 도면은 상기 로킹종료 상태를 나타내고 있다.

상기 제2실(22) 내에서 상기 피스톤(20)과 상기 출력로드(26) 사이의 고리형 공간에, 제1수압부재(31)와 제2수압부재(32)가 축중심방향으로 대면하고 있다. 이들 제1 및 제2수압부재(31, 32)의 사이에 고리형 끼움공간(33)이 반경방향의 안쪽으로 점차 좁아지도록 형성된다. 상기 끼움공간(33)에 둘레방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 끼움볼(끼움부재, 34)이 삽입된다.

상기 제1수압부재(31)의 제1캠면(31a)과 제2수압부재(32)의 제2캠면(32a)에는, 도시되지 않지만, 각각 방사상으로 연장되는 얕은 U자 홈을 둘레방향으로 소정 의 간격을 두고 형성하며, 각 U자 홈에 상기 끼움볼(34)을 삽입하는 것이 바람직하다.

상기 피스톤(20)의 내주에 누름링(36)이 부착되고, 상기 누름링(36)의 누름면(37)이 상기 복수의 끼움볼(34)에 접하고 있다. 도5a에서 도5c에 도시된 바와 같이, 상기 누름면(37)은 왼쪽부터 차례로 형성한 아치형 면(38)과 테이퍼 면(39) 및 스트레이트 면(40)에 의해 구성되어 있다.

상기 제1수압부재(31)는 너트 형상으로 형성되어, 상기 출력로드(26)의 오른쪽 단(제1단, 26a)에 나사결합되어 있다. 상기 제2수압부재(32)는 상기 엔드 플레이트(16)와 일체로 형성되어 있다.

더욱이, 상기 클램프 아암(10)의 하부에 하부홈(43)이 형성되며, 상기 하부홈(43)에 상기 출력로드(26)의 왼쪽 단(제2단, 26b)이 삽입된다. 상기 왼쪽 단(26b)은 상기 하부홈(43)의 양 측벽에 설치한 입력부(10c)에 연결핀(44)에 의해서 자유롭게 요동하도록 연결되어 있다.

상기 클램프 장치(3)는 다음과 같이 작동한다.

도2의 클램프 해제 상태에서는, 상기 제1실(21)로부터 압축공기를 배출함과 동시에 제2실(22)에 압축공기를 공급하고 있다. 이로 인해, 상기 제2실(22)의 압력에 의해 상기 피스톤(20)이 상기 압축스프링(25)의 탄성력에 저항하여 오른쪽(제1단 방향)으로 이동하고, 이와 동시에 상기 제2실(22)의 압력에 의해서 상기 출력로드(26)가 왼쪽(제2단 방향)으로 이동하며, 상기 클램프 아암(10)이 클램프 해제 위치(Y)로 전환하고 있다. 이로 인해, 상기 클램프 아암(10)의 출력부(10b)와 상기 금형(2)의 사이에는 클램프용 공차(clearance, H)가 형성되어 있다.

또, 상기 클램프 아암(10)을 상기 클램프 해제 위치(Y)로 확실하게 복귀시키기 위해서, 상기 클램프 아암(10)의 입력부(10c)와 상기 엔드 플레이트(16)의 사이에 리턴스프링(도시하지 않음)을 장착하는 것이 바람직하다.

상기 클램프 해제 상태에서는, 도5a 및 도6 중의 오른쪽 도면에 도시된 바와 같이, 상기 배력기구(30)가 상기 릴리즈 상태로 전환하고, 상기 끼움볼(34)이 상기 끼움공간(33)의 반경방향의 바깥으로 이동하고 있다.

상기 도2의 클램프 해제 상태에서 도3의 클램프 상태로 전환하는 때에는, 상기 제1실(21)에 압축공기를 공급함과 동시에 상기 제2실(22)로부터 압축공기를 배출한다. 이로 인해, 상기 피스톤(20)이 상기 제1실(21)의 압력과 상기 압축스프링(25)의 탄성력에 의해서 왼쪽으로 이동해간다. 즉, 상기 제1실시예에서는 상기 제1실(21)로 공급한 압축공기와 상기 압축스프링(25)에 의해서 구동수단(47)을 형성하고 있다.

상기 피스톤(20)이 왼쪽으로 이동하기 시작하는 것에 의해, 즉 도5b에 도시한 바와 같이 상기 누름링(36)의 상기 아치형 면(38)이 상기 끼움볼(34)을 끼움공간(33)의 반경방향의 안쪽으로 급속하게 눌러서, 상기 출력로드(26)를 오른쪽으로 급속하게 이동시키므로, 상기 클램프 아암(10)이 반시계 방향으로 급속하게 요동하여, 상기 출력부(10b)가 상기 금형(2)에 접한다.

계속하여, 도5c에 도시된 바와 같이, 상기 누름링(36)의 상기 테이퍼 면(39)이 상기 끼움볼(34)을 반경방향의 안쪽으로 강력하게 눌러서, 상기 출력로드(26)를 오른쪽으로 강력하게 이동시킨다. 이로 인해, 도3에 도시한 바와 같이, 상기 클램프 아암(10)이 클램프 위치(X)로 전환하고, 상기 클램프 아암(10)의 출력부(10b)가 상기 금형(2)을 상기 고정대(1)의 윗면에 강력하게 누른다.

그런데, 상기 고정대(1)의 상기 T자 홈(8)과 상기 T자 다리(7)의 사이에는 고정틈새가 존재한다. 이로 인해, 상기 돌출부(7a)를 갖지 않는 일반적인 T자 다리의 경우에는 상기 클램프 시에 상기 금형(2)으로부터 상기 클램프 아암(10)에 작용하는 반력에 의해서 상기 지지블럭(6)이 도3에서 시계방향으로 기울어지고, 그 만큼 상기 클램프 아암(10)을 여분으로 요동 구동할 필요가 있다.

그러나, 본 발명에 의하면 상기 T자 다리에 돌출부(7a)를 설치하였으므로, 상기 돌출부(7a)와 상기 출력부(10b)의 사이에서 상기 금형(2)을 수직으로 끼워 넣는다. 이로 인해, 상기 클램프 아암(10)의 여분의 요동을 생략하여 상기 공압 실린더(12)의 스트로크를 작게 할 수 있다. 그 결과, 클램프 장치(3)는 소형으로 제조되고, 또한 압축공기의 소모량도 작아진다.

또한, 상기 도3의 클램프 상태에 있어서, 어떠한 원인에 의해서 상기 제1실(21)의 압력이 저하하거나 소실된 경우에 있어서도, 상기 압축스프링(25)의 탄성력에 의해서 상기 배력기구(30)의 구성부재에 큰 슬라이드 저항을 부여할 수 있다. 이로 인해, 상기 배력기구(30)를 로킹상태로 유지하여 상기 클램프 아암(10)을 클램프 위치(X)로 확실히 유지할 수 있다.

상기 도3의 클램프 상태를 해제하는 때에는, 상기 제1실(21)의 압축공기를 배출함과 동시에 상기 제2실(22)에 압축공기를 공급한다. 그러면, 도2에 도시된 바 와 같이, 상기 제2실(22) 내의 압축공기의 압력에 의해서 상기 피스톤(20)이 상기 압축스프링(25)의 탄성력에 저항하여 오른쪽으로 복귀하고, 이와 거의 동시에, 상기 제2실(22) 내의 압축공기의 압력에 의해서 상기 출력로드(26)가 왼쪽으로 복귀한다. 이에 의해서, 상기 도2에 도시된 바와 같이, 상기 클램프 아암(10)이 시계방향으로 요동하고, 상기 클램프 아암(10)의 상기 출력부(10b)가 상기 금형(2)으로부터 떨어진다.

상기 배력기구(30)의 더욱 구체적인 형태를 도5a 내지 도5c와 도7에 기초하여 설명한다.

상기 누름면(37)의 테이퍼 면(39)의 경사각도는 수평면에 대해서 약 7.5도로 설정되어 있다. 이로 인해서 상기 테이퍼 면(39)의 테이퍼 각도는 약 15도이다. 또, 상기 누름면(37)의 상기 아치형 면(38)의 반경은 여기서는 약 3mm로 설정한다. 덧붙여서, 상기 제1실시예에서는 상기 실린더 배럴(14)의 외경치수는 약 60mm 이다.

또한, 상기 제1캠면(31a)과 제2캠면(32a)의 경사각도는, 각각 수직면에 대해서 약 33도와 약 25도로 설정하고 있다. 이로 인해, 상기 끼움공간(33)의 쐐기각도는 약 58도이다.

그리고, 상기 누름면(37)의 왼쪽 단부에 상기 아치형 면(38)을 설치하였으므로, 도7에 도시한 바와 같이, 다음과 같은 장점을 갖는다. 상기 도7 중의 점선곡선 F1은 상기 출력로드(26)(또는 상기 클램프 아암(10))의 스트로크(S)와 상기 클램프 아암(10)의 가압능력과의 관계를 나타내고 있다. 또한, 상기 도7 중의 실선곡선 K1 은 상기 스트로크(S)와 상기 클램프 아암(10)의 클램프 유지능력과의 관계를 나타내고 있다. 또, 상기 클램프 유지능력으로는 상기 클램프 장치(3)의 클램프 상태에서 상기 금형에 외력이 작용할 때에, 상기 클램프 능력을 유지할 수 있는 능력을 의미하고 있다.

상기 도5a로부터 도5b로 전환할 때에는, 상기 아치형 면(38)에 의해서 상기 끼움볼(34)을 상기 끼움공간(33)의 반경방향의 안쪽을 급속하게 이동할 수 있다. 이로 인해, 도7 중의 점선곡선 F1과 실선곡선 K1에 나타난 바와 같이, 약 1mm의 짧은 스트로크에 의해 상기 가압능력과 클램프 유지능력을 최대수준까지 높이는 것이 가능해진다. 이로 인해, 상기 출력로드(26)(또는 클램프 아암(10))의 전체 스트로크 중 클램프용 스트로크의 영역이 커진다. 보다 구체적으로는, 상기 클램프용 스트로크는 상기 제1실시예에서는 1.5mm로부터 4.5mm의 넓은 영역을 확보할 수 있고, 여유 스트로크를 고려한 경우에 있어서도 2mm부터 3.5mm의 영역을 확보할 수 있다.

또, 상기 스트로크(S)가 약 1mm 이상인 영역에서는 상기 스트로크(S)가 커지는데 비해서, 상기 가압능력과 클램프 유지능력이 점차 작아지고 있다. 그 이유는 상기 스트로크(S)가 커지는 데 비해서 상기 압축스프링(25) 신장량이 커져서, 상기 압축스프링(25) 탄성력이 점차 작아지기 때문이다.

또, 상기 테이퍼 면(39)의 경사각도는, 여기서는 약 7.5도로 설정하는 것으로 했지만, 약 3도부터 약 15도의 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 범위는 약 4도부터 약 12도이다. 또한, 상기 각 캠면(31a, 32a)의 경사각도는, 여기서는 약 33도와 약 25도로 설정하는 것으로 했지만, 각각 약 15도부터 약 45도의 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 범위는 약 20도부터 약 35도이다.

덧붙여서, 상기 각 경사각도를 적절한 값으로 설정하는 것에 의해서, 상기 클램프 아암(10)이 누르는 힘은 상기 피스톤(20)의 구동력의 1.5배부터 4배정도가 되고, 또한 상기 클램프 아암(10)의 클램프 유지능력은 상기 피스톤(20)의 구동력의 약 5배부터 거의 무한대에 근접한 값이 된다.

다음에, 상기 급배장치(4)에 대해서, 상기 도2와 도3을 참조하면서 상기 도1에 의해서 설명한다.

상기 도1에 도시한 바와 같이, 상기 급배장치(4)는 상기 제1급배구(23) 및 제2급배구(24)에 각각 접속한 제1통로(51) 및 제2통로와, 상기 제1통로(51)의 도중부에 설치한 공기/공기식 부스터 펌프(53)와, 상기 제1통로(51)의 1차로(51a)와 제2통로(52) 중 어느 한쪽을 공압원(55)에 접속함과 동시에 다른 쪽을 외기에 접속하기 위한 전환밸브(54)와, 상기 제1통로(51)의 2차로(51b)로부터 분기된 개폐밸브(56)를 갖는다.

상기 전환밸브(54)는, 여기서는 4포트 2위치형인 전자밸브이고, 클램프용 제1위치(D)와 클램프 해제용 제2위치(E)로 전환되도록 되어 있다. 상기 제1위치(D)에서는 상기 공압원(55)의 압축공기를 상기 1차로(51a)로 공급함과 동시에 상기 제2통로(52)의 압축공기를 외기로 배출한다. 또한, 상기 제2위치(E)에서는 상기 공압원(55)의 압축공기를 상기 제2통로(52)로 공급함과 동시에 상기 1차로(51a)의 압축공기를 외기로 배출한다.

상기 부스터 펌프(53)는 케이싱(58)과, 상기 케이싱(58)의 작은 구멍(59)에 기밀이 유지되게 삽입된 증압 피스톤(60)과, 상기 케이싱(58)의 큰 구멍(61)에 기밀이 유지되게 삽입된 구동 피스톤(62)과, 상기 양 피스톤(60, 62)을 연결하는 피스톤 로드(63)를 가지고 있다. 그리고, 상기 부스터 펌프(53)는 상기 공압원(55)의 압력에 의해서도 높은 압력의 압축공기를 상기 제1급배구(23)로 공급하도록 작동한다.

보다 상세하게는, 상기 도1의 상태에서는, 상기 공압원(55)의 압축공기가 상기 1차로(51a)와 좌우의 입구 체크밸브(65, 66)를 통해서 왼쪽 증압실(67) 및 오른쪽 증압실(68)로 공급됨과 동시에 상기 1차로(51a)의 압축공기가 압력조정밸브(70)와 오른쪽 구동위치(R)의 반전(反轉)용 전환밸브(71)를 통해서 왼쪽 구동실(73)로 공급된다. 또한, 오른쪽 구동실(740은 상기 반전용 전환밸브(71)를 통해서 외기로 연통되어 있다. 이로 인해, 상기 구동피스톤(62) 및 증압 피스톤(60)이 오른쪽으로 이동하여 상기 오른쪽 증압실(68)의 압축공기가 증압되고, 상기 증압된 압축공기가 오른쪽 출구 체크밸브(78)와 상기 2차로(51b)와, 상기 제1급배구(23)를 차례로 통하여 상기 제1실(21)에 공급된다.

또, 상기 증압된 압축공기의 압력은 상기 압력조정밸브(70)의 설정압력을 조절하는 것에 의해서 변경가능하다.

상기 증압 피스톤(60)이 오른쪽 스트로크 끝단의 근처로 이동하여 전환로드(80)를 오른쪽으로 누르면, 상기 반전용 전환밸브(71)가 왼쪽 구동위치(L)로 전환된다. 그러면, 상기 압력조정밸브(70)의 압축공기가 상기 오른쪽 구동실(74)로 공급됨과 동시에 상기 왼쪽 구동실(73)이 외기로 연통된다. 이로 인 해, 상기 구동 피스톤(62) 및 증압 피스톤(60)이 왼쪽으로 이동하여 상기 왼쪽 증압실(67)의 압축공기가 증압되고, 상기 증압된 압축공기가 왼쪽 출구 체크밸브(77)와 상기 2차로(51b)와 상기 제1급배구(23)를 차례로 거쳐서 상기 제1실(21)로 공급된다.

그리고, 상기 구동 피스톤(62)이 왼쪽 스트로크 끝단의 근처로 이동하여 상기 전환로드(80)를 왼쪽으로 누르면, 상기 반전용 전환밸브(71)가 상기 왼쪽 구동위치(L)로부터 상기 오른쪽 구동위치(R)로 전환되어, 상기 구동 피스톤(62) 및 증압 피스톤(60)이 오른쪽으로 이동하여 가는 것이다.

상술한 바와 같이 증압 피스톤(60)이 왕복하는 것에 의해서, 상기 제1통로(51)의 2차로(51b)를 통해서 상기 제1실(21)에 고압의 압축공기가 공급되고, 상기 고압의 압축공기에 의해서 상기 피스톤(20)이 왼쪽으로 강력하게 구동된다. 이어서, 상술한 바와 같이 상기 피스톤(20)이 상기 배력기구(30)를 통해서 상기 출력로드(26) 및 상기 클램프 아암(10)을 더욱 강력하게 클램프 구동한다.

따라서, 상기 공압원(55)의 압축공기의 압력이 비교적 낮은 경우에도, 강력한 클램프 힘을 갖는 클램프 장치(3)를 제공할 수 있다.

또, 상기 2차로(51b)의 압력이 설정압력으로 상승한 경우에는, 이것을 압력 스위치(82)가 검출하여, 검출신호에 의해서 상기 클램프 장치(3)가 클램프 상태가 된 것을 확인할 수 있도록 되어 있다.

상기 2차로(51b)로부터 감압로(84)가 분기되고, 상기 감압로(84)에 상기 개폐밸브(56)가 설치된다. 상기 개폐밸브(56)는, 여기서는 파일로트 식(pilot type) 의 2포트 2위치형의 전환밸브이고, 스프링(85)의 탄성력에 의해서 닫힌 위치(M)로 전환됨과 동시에, 상기 제2통로(52)에 접속한 파일로트 통로(86)의 압력에 의해서 열린 위치(N)로 전환되도록 되어 있다.

상기 클램프 장치(3)를 상기 클램프 상태로부터 클램프 해제 상태로 전환할 때에는, 상기 전환밸브(54)를 상기 제1위치(D)로부터 상기 제2위치(E)로 전환하면 좋다. 그러면, 상기 공압원(55)의 압축공기가 상기 제2통로(52)와 상기 제2급배구(24)를 통해서 상기 제2실(22)에 공급된다. 이와 동시에, 상기 파일로트 통로(86)의 압력에 의해서 상기 개폐밸브(56)가 열린 위치(N)로 전환되므로, 상기 제1실(21) 내의 압축공기가 상기 개폐밸브(56)를 통해서 외기로 배출된다. 이로 인해, 상술한 바와 같이 상기 클램프 아암(10)이 클램프 해제 구동된다.

상기 제1실시예는 다음과 같이 변경가능하다.

상기 클램프 장치(3)를 상기 T자 홈(8)의 길이방향으로 이동시키는 엑츄에이터를 설치하여도 좋다.

상기 고정대(1)에 상기 T자 홈(8)을 설치하는 것을 대신하여, T자 홈을 갖는 가이드 블록을 상기 고정대(1)의 윗면에 고정하고, 상기 가이드 블록의 T자 홈에 상기 T자 다리(7)를 끼워도 좋다.

도8은, 상기 배력기구(30)의 제1변형예를 도시한 것으로, 상기 도5a에 상당하는 도이다. 상기 제1변형예에서는 상기 누름면(37)의 왼쪽 부분을 상기 도5a 중의 아치형 면(38)을 대신하여 큰 기울기를 갖는 테이퍼 면(89)으로 구성하고 있다. 여기에서는, 상기 큰 기울기를 갖는 테이퍼 면(89)은 경사각도를 약 30도(테이퍼 각도로는 약 60도)로 설정하고 있다.

상기 큰 기울기를 갖는 테이퍼 면(89)의 영역에서는, 상기 도7에 도시한 바와 같이 상기 클램프 아암(10)의 가압능력이 일점쇄선 F2에 도시한 것처럼 변화하고, 상기 클램프 아암(10)의 클램프 유지능력이 이점쇄선 K2에 도시한 것처럼 변화한다.

도9는 상기 배력기구(30)의 제2변형예를 도시한 것으로, 상기 도6에 상당하는 도이다. 이 경우, 상기 끼움부재(34)는 상기 도6의 볼을 대신하여 롤러를 채용하고 있다.

상기 롤러형의 끼움부재(34)는 허용 면압이 크므로, 내구성이 우수하다. 이로 인해, 클램프 장치(3)를 장기간에 걸쳐서 유지, 보수의 필요가 없이 사용할 수 있다는 장점이 있다.

도10은 본 발명의 제2실시예를 도시한 것으로, 상기 제1실시예의 상기 도2에 상당하는 입면도이다. 상기 도10의 제2실시예는 상기 제1실시예와 동일한 구성의 부재에는 동일한 부호를 붙여서 설명하고, 상기 제1실시예의 도2와는 다음의 점에서 다르다.

상기 고정대(1)의 오른쪽 면에 상기 지지블럭(6)의 하부를 복수의 볼트(91)에 의해서 착탈 가능하게 고정한다. 여기에서는, 상기 볼트(91)를 하나만 도시하고 있다. 또, 참조부호 92는 위치결정 핀이다.

도10에 도시한 클램프 해제 상태로부터 클램프 상태로 전환할 때에는, 상기 제1실시예와 같이 상기 제2급배구(24)로부터 압축공기를 배출함과 동시에 상기 제1급배구(23)에 압축공기를 공급하면 좋다. 그러면, 상기 클램프 아암(10)이 상기 힌지 핀(11)을 중심으로 반시계방향으로 요동하여, 상기 클램프 아암(10)의 상기 출력부(10b)가 상기 금형을 상기 고정대(1)의 윗면에 고정하는 것이다.

또, 상기 지지블럭(6)은 상기 고정대(1)의 윗면에 고정되어도 좋다.

도11은 본 발명의 제3실시예를 도시한 것으로, 상기 제1실시예의 도2에 상당하는 단면도이다. 상기 도11의 제3실시예도 상기 제1실시예와 같은 구성의 부재에는 동일한 부호를 붙여서 설명하고, 상기 제1실시예의 도2와는 다음의 점에서 다르다.

상기 금형(2)의 단면에는 평면에서 볼 때 U자 형의 로드 삽입홈(95)이 형성되고, 상기 홈(95)에 상기 출력로드(26)가 삽입된다. 상기 출력로드(26)의 제2단인 하단(26b)에, 상기 고정대(1)의 T자 홈(8)에 걸리는 T자 다리(7)가 설치된다. 상기 실린더 부분(13)의 제2단벽인 엔드 플레이트(16)가 상기 금형에 놓여진다.

도11의 클램프 해제 상태에서는, 상기 제1실(21)로부터 압축공기를 배출함과 동시에, 상기 제2실(22)에 압축공기를 공급하고 있다. 이로 인해, 상기 출력로드(26)가 상기 제2실(22)의 압력에 의해서 아래로 눌려지고, 상기 출력로드(26)의 하부에 설치한 상기 T자 다리(7)와 상기 T자 홈의 둘레벽의 상부의 사이에는 접촉간격이 형성되어 있다.

상기 클램프 해제 상태로부터 클램프 상태로 전환할 때에는, 상기 제2실(22)로부터 압축공기를 배출함과 동시에, 상기 제1실(21)에 압축공기를 공급하여, 상기 피스톤(20)을 강력하게 하강시킨다. 그러면, 상기 끼움볼(34)이 상기 제1수압부재(31)를 통해서 상기 출력로드(26)를 끌어올리고, 이와 동시에 상기 끼움볼(34)이 상기 제2수압부재(32)를 통해서 상기 엔드 플레이트(16)를 아래로 누른다. 상기 엔드 플레이트(16)가 상기 금형을 상기 고정대(1)의 윗면으로 누르는 것이다.

상기 제1 내지 제3의 각 실시예는 다음과 같이 변경가능하다.

상기 배력기구(30)의 끼움부재(34)는 예시한 볼 또는 롤러 등의 전동(轉動)체를 대신하여 쐐기형 슬라이드 부재로 구성하여도 좋다.

상기 제1수압부재(31)는 상기 출력로드(26)와 별개로 구성하는 것을 대신하여, 상기 출력로드(26)와 일체로 형성하여도 좋다. 또한, 상기 제2수압부재(32)는 상기 엔드 플레이트(16)와 일체로 형성하는 것을 대신하여, 상기 엔드 플레이트(16)와는 별개로 구성하여도 좋다.

또한, 상기 끼움공간(33)은 반경방향의 안쪽으로 점차 좁아지는 형상이면 좋다. 따라서, 상기 제1캠면(31a)과 제2캠면(32a) 중 어느 한쪽이 평면이어도 관계없다.

상기 구동수단(47)은 상기 피스톤(20)을 제2실(22)을 향하여 구동하는 것이면 좋다. 따라서, 상기 제1실(21) 내에 장착한 클램프 유지용 상기 압축스프링(25)을 생략하여도 좋다. 또한, 이를 대신하여 상기 제1실(21)로 압축공기를 공급하지 않고, 상기 압축스프링(25)만으로 상기 피스톤(20)을 구동하도록 하여도 좋다.

상기 부스터 펌프(53)는 예시한 형상으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 복동식을 대신하여, 단동(single acting) 스프링 복귀식이어도 좋고, 공기/공기식 을 대신하여 유공압식 등이어도 좋다. 더욱이, 상기 급배장치(4)로부터 상기 부스터 펌프(53)를 생략하여, 상기 공압원(55)의 압축공기를 상기 제1실(21)로 직접 공급하여도 좋다.

상기 클램프 장치(3)의 작동유체는 압축공기를 대신하여, 질소 등의 다른 종류의 기체이어도 좋고, 더욱이 압유 등의 유체이어도 좋다.

또한, 상기 클램프 장치(3)는 예시한 금형(2)을 대신하여 작업물(work piece) 등의 다른 종류의 피고정물을 고정하는 것이어도 좋다.

따라서, 상기 청구항 1의 발명은 다음의 효과를 갖는다.

상기 구동수단으로부터 상기 피스톤에 가해진 구동력을 끼움부재와 제1수압부재를 통해서 힘이 증폭된 상태로 출력로드에 전달할 수 있으므로, 상기 출력로드를 강력하게 잡아당기는 것이 가능해진다. 이로 인해, 상기 출력로드에 연결한 클램프 아암이나 T자 다리 등의 클램프 기구에 의해 금형 등의 피고정물을 강력하게 클램프할 수 있다.

더욱이, 클램프 해제시에는, 상기 제2실에 공급한 압력유체에 의해서 상기 피스톤뿐만 아니라 상기 출력로드도 복귀 이동할 수 있으므로, 상기 출력로드를 복귀시키기 위한 전용의 리턴수단을 생략할 수 있다. 그 결과, 클램프 장치는 간단한 구성인 소형으로 제조된다.

상기 청구항 2의 발명은 상기 끼움부재를 작은 마찰력에 의해 원활하게 구동할 수 있으므로 동력전달효율이 높고, 더욱이 큰 클램프 힘이 얻어진다.

상기 청구항 3의 발명은, 상기 출력로드(26)의 축중심 방향의 구동력에 의해서 클램프 아암을 요동할 수 있으므로 금형 등의 피고정물의 종류에 따라서 적절한 클램프 장치를 제공할 수 있다.

상기 청구항 4의 발명은 상기 지지블럭과 실린더 부분을 별도의 부품으로 하는 것에 의해, 다른 형식의 클램프 장치에 상기 실린더 부분을 공통부품으로 하여 이용할 수 있다. 이로 인해, 상기 클램프 장치는 저렴하게 제조될 뿐만 아니라, 유지, 보수도 용이하게 된다.

상기 청구항 5의 발명에서는, 클램프 시에 금형 등의 피고정물을 상기 클램프 아암의 출력부와 상기 T자 다리의 돌출부분의 사이에서 수직방향으로 끼워 넣는 것이 가능해지므로, 상기 클램프 시의 클램프 반력에 의해서 상기 지지블럭이 기울어지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 지지블럭의 기울어짐에 상당하는 각도만큼 상기 클램프 아암의 요동 각도를 작게 할 수 있다. 그 결과, 상기 출력로드의 스트로크를 작게 하여 클램프 장치를 소형으로 제조할 수 있다.

또, 상기 제1실에 공급된 압력유체에 의해서 상기 구동수단의 적어도 일부를 구성한 경우에는, 상기 출력로드의 스트로크가 작아지는 것에 의해서 압력유체의 소비량도 작아진다. 이로 인해, 에너지 절약형 클램프 장치를 제공할 수 있다.

Claims

실린더 부분(13)에 고리형의 피스톤(20)을 축중심 방향으로 이동가능하게 기밀이 유지되도록 삽입하고, 상기 실린더 부분(13)의 제1단벽(端壁, 15)과 상기 피스톤(20)의 사이에 제1실(21)을 형성함과 동시에, 상기 실린더 부분(13)의 제2단벽(16)과 상기 피스톤(20)의 사이에 제2실(22)을 형성하고,

상기 피스톤(20)과 동심으로 출력로드(26)를 설치하고, 상기 출력로드(26)를 상기 제2단벽(16)에 축중심 방향으로 이동가능하게 기밀이 유지되도록 삽입하고,

상기 제2실(22) 내에서 상기 피스톤(20)과 상기 출력로드(26) 사이의 고리형 공간에 제1수압(受壓)부재(31)와 제2수압부재(32)를 축중심 방향으로 대면시키고, 이들 제1 및 제2수압부재(31, 32)의 사이에 고리형상의 끼움공간(33)을 반경방향의 안쪽으로 점차 좁아지도록 형성하여, 상기 끼움공간(33)에 둘레방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 끼움부재(34)를 삽입하고,

상기 제1수압부재(31)를 상기 출력로드(26)의 제1단(26a)에 연결함과 동시에, 상기 제2수압부재(32)를 상기 제2단벽(16)에 연결하고,

상기 제1실(21)에 설치한 구동수단(47)에 의해 상기 피스톤(20)을 제2단 방향으로 구동하도록 하는 것에 의해, 상기 피스톤(20)에 설치한 누름면(37)이 상기 끼움부재(34)와 상기 제1수압부재(31)를 차례로 통해서 상기 출력로드(26)를 제1단(端) 방향으로 구동하고, 상기 제2실(22)에 압력유체를 공급하는 것에 의해, 상기 압력유체가 상기 피스톤(20)을 제1단 방향으로 복귀 구동함과 동시에, 상기 출력로드(26)를 제2단 방향으로 복귀 구동하는 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항에 있어서,

상기 끼움부재(34)를 전동체(轉動體)에 의해서 구성한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 실린더 부분(13)을 지지블럭(6)에 고정하고, 상기 지지블럭(6)에 클램프 아암(10)의 지점부(10a)를 자유롭게 요동(搖動)하도록 지지하며, 상기 클램프 아암(10)의 입력부(10c)에 상기 출력로드(26)의 제2단(26b)을 자유롭게 요동하도록 연결한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제3항에 있어서,

상기 지지블럭(6)에 상기 실린더 부분(13)을 착탈 가능하게 고정한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제3항에 있어서,

고정대(1)의 T자 홈(8) 또는 이 고정대(1)에 고정한 가이드 블록의 T자 홈에 끼우는 T자 다리(7)를 상기 지지블럭(6)의 하부에 설치하고, 상기 T자 다리(7)에 상기 클램프 아암(10)의 출력부(10b)와 상하방향으로 대면하는 돌출부분(7a)을 설치한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.
제3항에 있어서,

고정대(1)의 측면 또는 윗면에 상기 지지블럭(6)을 착탈 가능하게 고정한 것을 특징으로 하는 클램프 장치.