KR20050009192A - 측면 클램핑 부재를 가진 컴팩트 클램핑 장치 - Google Patents

측면 클램핑 부재를 가진 컴팩트 클램핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 토글레버 클램핑 장치는, 작업물(workpiece, 12)을 각각 해제하고 잠그는 전진위치 및 후퇴위치 사이에서 움직일 수 있는 클램핑 부재(11)가 제공되어진 박스형 몸체부(10)를 포함한다. 상기 클램핑 부재(11)는 박스형 몸체부(10)의 측면 상에 배열되어지고 관절된 사변형 시스템(articulated quadrilateral system, 15) 및 중간 토글레버 연결링크(16)에 의해 선형 액츄에이터에 구동적으로(operatively) 연결되어진다. 상기 클램핑 부재(11)는 선형 액츄에이터(14)에 실질적으로 직교하는 방향으로 박스형 몸체부(10)로부터 연장되며, 관절된 사변형 시스템(15) 및 중간 토글레버 링크(16)는, 작업물을 유지하고 해제하는 클램핑 부재(11)의 선형 움직임과 합성 랙킹(composite racking)으로 액츄에이터의 선형움직임을 변형한다.

Description

측면 클램핑 부재를 가진 컴팩트 클램핑 장치{COMPACT CLAMPING DEVICE WITH SIDE CLAMPING MEMBER}
본 발명은 작업물(work piece)을 클램핑하기 위한 토글레버 클램핑 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 자동차, 트럭과 같이 다른 유사한 사용을 위한 차량의 제작에서 판금(metal sheet) 및 작업물의 클램핑(clamping) 또는/및 센터링(centering)을 위한 토글레버 클램핑 장치에 관한 것이다.
클램핑 장치(clamping device)는, 동일한 작업물 내의 적절한 구멍을 통하여 또는 가장자리를 따라서, 장치 상의 쇼울더(shoulder) 표면에 대하여 또는 외부 지지구조물(holding structure)에 대하여 작업물을 체결하며, 일반적으로 작업물(work piece)의 클램핑 또는/및 센터링을 위하여 사용되어지는 것으로 공지되어져 있다.
이러한 형태의 클램핑 장치는 DE-A-39 36 396, US-A-6,364,300, US-A-2002/0093131 그리고 US-A-2001-0013164에서 실례로서 공지되어 있고 개시되어 있다.
특히 독일특허 DE 제39 36 396호는, 길이방향으로 연장되는 박스형 몸체부와 클램핑 부재(clamping member)로 구성되며, 작업물의 클램핑을 위한 토글-레버(toggle lever) 클램핑 장치를 개시하고 있으며, 여기서 상기 클램핑 부재는 작업물을 해제하는 전방 또는 전진위치와 작업물을 유지하는 후방 또는 수축위치 사이에서 움직일 수 있으며, 여기서 클램핑 부재는 클램핑 장치의 박스형 몸체부의 길이방향으로 방향화된 축을 가지는 선형 액츄에이터(linear actuator)에 구동적으로(operatively) 연결되어진다.
클램핑 부재는 관절된 사변형 시스템(articulated quadrilateral system)과 그리고 연결링크(connecting link)를 포함하는 중간 토글레버 메커니즘에 의해서 선형 액츄에이터에 연결되어진다.
상기 장치에 있어서 클램핑 부재는 선형 액츄에이터의 길이방향 축에 평행한 방향으로 박스형 몸체부로부터 연장되나, 관절된 사변형 시스템 및 중간 연결링크들은 클램핑 부재가 선형 액츄에이터의 길이방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 움직임을 수행할 수 있도록 하는 방법으로 제작되어지고 배열되어진다.
결과적으로 상기 형태의 장치는 커플링 부재, 그리고 선형 액츄에이터 모두 동일한 방향으로 연장된다는 점에서 길이방향에 있어서 상당한 전반적인 크기를 가진다.
클램핑 장치의 과도한 길이는, 예를 들어 자동차 제조에 있어서 조립라인(assembly line)은 일반적으로 클램핑 장치의 삽입 및 작동을 위한 제한된 공간을 가지며, 결과적으로 작업물 및 장치의 자유로운 움직임을 제한하고 어떤 경우에 있어서는 이들의 사용을 불가능하게 한다는 사실에서, 특정의 작업조건에서는 동일한 장치의 사용 가능성을 제한하는 단점으로 된다.
본 발명의 목적은 상기한 형태로, 작업물을 클램핑하기 위한 토글레버(toggle lever clamping device)를 제공하는 것이며, 상기 장치는 구조적으로 간단하고 클램핑 부재가 연장되고 움직이는 방향으로 제한된 전체 치수를 가지며 그 결과 상기 장치의 설치 및 작동을 위하여 가능한 공간이 매우 제한적인 다른 상황에서도 동일한 클램핑 장치가 사용되어지는 것이 가능하게 하는 것이다.
전술한 모든 것은 특허청구범위 제 1 항에 따라 작업물(work piece)을 클램핑하기 위한 토글레버 클램핑 장치에 의해 얻어질 수 있다.
더욱 상세하게는, 본 발명에 따라 토글레버 클램핑 장치는
- 길이방향으로 연장되는 박스형 몸체부와,
- 상기 장치의 박스형 몸체부의 길이방향에 평행하게 배열된 길이방향 축을 가지는 선형 액츄에이터와,
- 박스형 몸체부의 개구부로부터 돌출되고, 작업물이 해제되는 전진위치(advanced position) 및 작업물을 고정하는 후퇴위치(retracted position) 사이에서 움직일 수 있는 적어도 하나이상의 클램핑 부재(clamping member)로 구성되도록 제공되어지며,
상기 클램핑 부재는 관절된 사변형 시스템 및 연결링크를 포함하는 중간 토글레버 메커니즘에 의해서 선형 액츄에이터에 작동적으로 연결되어지고,
클램핑 부재는, 박스형 몸체부 및 선형 액츄에이터의 길이방향 축에 대하여교차하는 방향으로 박스형 몸체부의 측명으로부터 연장되고,
상기 관절된 사변형 시스템 및 중간 토글레버 연결링크들은, 액츄에이터의 선형 움직임이 상기 박스형 몸체부 및 액츄에이터의 선형 축의 교차방향에 대하여 클램핑 부재의 선형 움직임 및 합성 락킹(composite rocking)으로 변형하도록 제작되어지고 배열되어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이러한 특징 및 추가적인 특징은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 기재내용으로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 클램핑 부재가 작업물을 유지하는 후퇴위치에 있는 클램핑 장치의 길이방향 단면도
도 2는 클램핑 부재가 작업물을 해제하는 전진위치에 있는 도 1의 클램핑 장치의 길이방향 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전기아크 용접장치 12 : 시트
본 발명의 일반적인 특징은 선호적인 실시예에 의해서 다음에서 기술되어지게 된다.
도 1 및 도 2에 도시되어진 바와 같이, 본 발명에 따른 작업물을 클램핑하기 위한 토글-레버 클램핑 장치는 길이방향으로 연장되는 박스형 몸체부(10)를 포함하며, 이는 도시된 바와 같이 박스형 몸체부(10)의 측면 구멍(10')으로부터 돌출되는 하나 이상의 클램핑 부재(11)를 지지한다.
클램핑 부재(11)는 작업물(12)을 해제하는 전방위치와 작업물을 유지하는 후방위치 사이에서 움직일 수 있고, 예를 들어 박스형 몸체부(10)에 결속되어지는 지지플레이트(13)를 구성하는 상기 장치의 쇼울더 표면(shoulder surface)에 대하여 작업물(12)을 보유하도록 상기 몸체부(10)의 측면벽 내의 구멍(aperture)으로부터 돌출되는 후크형 부분(11'')으로 종결되는 생크(shank, 11')가 제공되어지며, 상기 지지플레이트(13)는 상기 몸체부(10)의 측면벽 내의 길이방향 구멍과 정렬되어지는 길이방향 구멍이 제공되어지며, 이로부터 클램핑 부재(11)의 후크형 부분(11'')이 돌출된다.
선형 액츄에이터(14)는, 박스형 몸체부(10)의 길이방향으로 방향화되며 상기 장치의 클램핑 부재(11)에 대하여 직교하게 배열되어진 길이방향 축을 가지는 예를 들어 공압식 실린더 또는 전기적 액츄에이터는 박스형 몸체부(10)의 한쪽 단부에 체결되어지며, 따라서 선형 액츄에이터(14)의 길이방향 축에 실질적으로 직교하는 방향으로 클램핑부재(11)는 박스형 몸체부(10)의 측면벽으로부터 연장된다.
클램핑 부재(11)는 관절된 사변형 시스템(articulated quadrilateral system, 15) 및 연결링크(connecting ling, 16)를 포함하는 중간 토글레버 메커니즘에 의해 선형 액츄에이터(14)에 구동적으로 연결되어진다. 선호적으로 연결링크(16)는 그 길이방향 링크에서 탄성적으로 항복가능하도록 순응된 탄성적으로 항복가능 링크부재의 형태로 되어지며, 동일한 발명자에 의해 유럽특허 EP 제1,250,984호에서 기술되어진 바와 같이 동일한 연결링크(16)의 축방향 압축을 제한하도록 배열되어진 이격되어 분리된 멈춤수단(stop means)을 포함한다.
본 발명에 따라서, 관절된 사변형 시스템(15) 및 연결링크(16)는, 액츄에이터(14)의 선형움직임을 선형 액츄에이터(14)의 길이방향 축에 직교하는 방향으로 동일한 클램핑 부재(11)의 선형움직임과 결합된 클램핑부재(11)의 렉킹 움직임(racking movement)으로 변형하도록 하는 방법으로 제작되어지고 배열되어진다.
특히, 관절된 사변형 시스템(15)은 제 1 피벗 축(18)에 따라 회전하는 박스형 몸체부(10)에 의해 피벗가능하게 지지되어지는 제 1 로드(rod, 17)를 포함하며, 상기 로드(17)는 제 1 힌지 축(19)에 의해서 클램핑 부재(11)의 섕크(11')의 단부에 연결되어진다.
관절된 사변형 시스템(15)은 상기 로드(17)보다 더 짧은 길이의 제 2 로드(20)를 또한 포함하며, 상기 제 2 로드(20)는 제 2 피벗 축(21)에 따라 회전하는 박스형 몸체부(10)에 의해 피벗가능하게 지지되어지며, 계속해서 상기 로드(20)는 클램핑 부재(11)의 섕크(11')의 중간위치에 있으며 힌지축(19)으로부터 이격되어 분리된 제 2 힌지 축(22)에 의해서 클램핑부재(11)의 섕크(11')에 연결되어진다.
제 1 및 제 2 로드(17,20)들의 피벗 축(18,21)들은 연결링크(16)와 관련하여 선형 액츄에이터(14)의 맞은편에 있는 클램핑 부재(11)의 측면 상에 배치되어진다.
제 1 로드(17)는 선형액츄에이터(14)의 방향으로 클램핑 부재(11)의 연결을 위하여, 상기 로드(17)의 힌치 축(19)을 넘어서 연장되는 레버 암(23)을 포함하며, 제 1 로드(17)의 상기 레버 암(23)은 제 1 힌지 축(24)에 의해 중간 연결링크(16)에 연결되어지며, 다시 제 2 힌지 축(25)에 의해 선형 액츄에이터(14)의 로드의 전면 단부의 트러스트 부재(thrust member, 14'), 예를 들어 공압실린더의 피스톤 로드에 연결되어진다.
중간 토글레버 연결링크(16)의 상기 제 1 및 제 2 힌지 축(24,25)들은, 클램핑 부재(31)의 전전조건 및 후퇴조건 모두에서 선형 액츄에이터(14)의 길이방향 축에 대하여 대향된 측면 상에서 선호적으로 배열되어진다.
그 연장부 암(extension arm, 23)을 통하여, 관절된 사변형 시스템(15)의 제 1 연결로드(17) 및 중간 연결링크(16)는, 작업물일 유지하는 후방 또는 후퇴 위치에서 클램핑 부재(11)를 위하여 역행할 수 없는 움직임 조건에 상응하는 그 자체로 공지되어진 사점 지점(dead center point)을 가지는 토글레버 메커니즘을 구성한다.
피벗 축(18,21)과 관절된 사변형 시스템(15)의 힌지축(19,22)들은, 클램핑 부재(11)를 향하여 적용되는 각각의 직선 라인(R1,R2) 상에 놓이며, 직선 라인(R)에 의해 형성되어지는 각도는, 관절된 사변형 시스템(15)의 힌지 축(19,22)을 통하여 지나가는 직선 라인(R2)으로써, 커플링 부재(11)를 유지하는 후방위치에서 선호적으로 40ㅀ 내지 60ㅀ의 범위에 있다.
관절된 사변형 시스템(15)의 제 1 로드(17)의 길이 및 제 2 로드(20)의 길이 사이의 비율은 2 내지 2.5의 범위에 있는 것이 선호된다.
클램핑 부재(11)는, 박스형 몸체부(10)에 안전결속되어지는 플레이트(30)의 형태로 된 클리닝 부재의 각각의 스크래핑 가장자리(scraping edge, 28,29)와 접촉을 유지하도록 하는 방법으로 형성되어진 제 1 및 제 2 측면 가장자리(26,27)을 가진다.
클램핑 부재는 예를 들어서 작업물 내의 적절한 구멍 속으로 맞추어지는 다우얼 핀(dowel pin)의 형태로 되는 작업물의 센터링(centering)을 위한 센터링 부재(centering member, 31)를 포함할 수 있다. 상기 센터링 부재(31)는 도 2에서 도시되어진 바와 같이 후방위치에서 클램핑 부재(11)를 수용하기 위한 측면 개방 공동부가 제공되어지며, 따라서 센터링 부재(31)가 클램핑 부재(11) 위쪽에서 박스형 몸체부(10)에 안전결속되어질 수 있도록 한다. 따라서 센터링 부재(31)는, 도 1에서 도시되어진 바와 같이 작업물을 유지하는 후방위치 속으로 움직여질 때 클램핑 부재(11)가 돌출되어지는 측면 슬롯(side slot, 31')이 제공되어진다.
따라서 본 발명에 따라 클램핑 장치는 크램핑 부재(11)의 교차 또는 움직임 방향으로 제한된 치수로 되며, 따라서 장치의 설치 및 작동을 위하여 허용된 공간이 매우 제한적인 상황에서도 본 장치가 사용되어질 수 있도록 한다.
첨부된 도면과 관련하여 기술되어지고 도시되어지는 것은 본 발명의 일반적인 특징을 도시하기 위하여 단순히 실례 및 선호적인 실시예들 중 하나로서만 제시되어진 것이며, 따라서 작업물을 커플링하기 위한 커플링 장치의 다른 변형 및 수정은 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 가능하게 된다.

Claims (8)

  1. 작업물을 클램핑 하기 위한 토글레버 클램핑 장치에 있어서, 상기 장치는
    - 길이방향으로 연장되는 박스형 몸체부(10)와;
    - 상기 장치의 박스형 몸체부(10)의 길이방향에 평행하게 배열되어진 길이방향 축을 가지는 선형 액츄에이터(14)와;
    - 상기 박스형 몸체부(10)의 오프닝(10')으로부터 돌출되며, 작업물이 해제되는 전진위치와 작업물이 유지되어지는 후퇴위치 사이에서 움직일 수 있는 하나이상의 클램핑 부재(11)로 구성되어지며,
    상기 클램핑 부재(11)는 관절된 사변형 시스템(15) 및 연결링크(16)를 구성하는 중간 토글레버 메커니즘에 의해서 선형 액츄에이터(14)에 구동적으로 연결되어지며,
    상기 클램핑 부재(11)는 선형 액츄에이터(14)의 길이방향 축과 박스형 몸체부(10)에 대하여 교차하는 방향으로 박스형 몸체부(10)의 측면으로부터 연장되며,
    상기 관절된 사변형 시스템(15) 및 중간 토글레버 연결링크(16)는, 액츄에이터(14)의 길이방향 축과 박스형 몸체부(10)의 교차방향에 대하여 클램핑 부재(11)의 선형 움직임과 합성 락킹(composite rocking)으로 액츄에이터의 선형 움직임을 변환하도록 제작되어지고 배열되어지는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치
  2. 제 1 항에 있어서, 관절된 사변형 시스템(15)은 제 1 피벗 축(18) 상에서 회전하도록 박스형 몸체부(10)에 의해 피벗적으로 지지되어지는 제 1 로드(17)를 포함하며, 상기 제 1 로드(17)는 제 1 힌지축(19)에 의해 클램핑 부재(11)에 연결되어지며; 상기 관절된 사변형 시스템(15)은 상기 제 1 로드(17)보다 더 짧은 길이를 가지는 제 2 로드(20)를 포함하며, 상기 제 2 로드(20)는 제 2 피벗축(21) 상에서 회전하도록 박스형 몸체부(10)에 의해 피벗적으로 지지되어지며, 상기 제 2 로드(20)는 다시 제 2 힌지축(22)에 의해 클램핑 부재에 힌저적으로 연결되어지며, 연결링크(16)에 관하여 상기 제 1 및 제 2 로드(17,20)의 피벗축(18,21)들은 선형 액츄에이터(14)의 측면에 대향되는 클램핑 부재(11)의 측면 상에 배치되어지며, 관절된 사변형 시스템(15)의 제 1 로드(17)는 중간 토들레버 연결링크(16)에 의해 선형 액츄에이터(14)에 구동적으로 연결되어지는 레버암(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치
  3. 제 2 항에 있어서, 중간 토들레버 연결링크(16)는 제 1 로드(17)의 레버 암(23)에, 각각 선형 액츄에이터(14)의 푸싱부재(14')에 연결된 제 1 및 제 2 힌지 축(24,25)들을 포함하며, 상기 중간 토글레버 연결링크(16)의 제 1 및 제 2 힌지축(24,25)들은 선형 액츄에이터의 길이방향 축과 관련하여 대향된 측면 상에 위치되어지는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 로드 및 제 2 로드(17,20)의 피벗 축(18,21) 및 힌지 축(19,22)들은 클램핑 부재(11)를 향하여 수렴하는 직선 라인(R1,R2) 상에놓이는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치
  5. 제 4 항에 있어서, 피벗 축(18,21)을 통하여 지나가는 직선 라인(R1) 및 상기 로드(17,20)의 힌지 축(19,22)을 통하여 지나가는 직선 라인(R2)들은 클램핑 부재(11)의 후방위치에서 40ㅀ 내지 60ㅀ 범위의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치
  6. 제 2 항에 있어서, 관절된 사변형 시스템(15)의 제 1 로드(17)의 길이와 제 2 로드(20)의 길이의 비율은 2 내지 2.5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치
  7. 제 2 항에 있어서, 전진위치에 클램핑 부재(11)를 수용하기 위하여 박스형 몸체부(10)에 안전결속된 작업물을 위한 중공 센터링 부재(31)를 포함하며, 상기 센터링 부재(31)는 작업물을 유지하는 후방위치에서 클램핑 부재(11)가 돌출되는 개방 측면 슬롯(31')을 가지는 시팅(seating)이 제공되어지는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치
  8. 제 2 항에 있어서, 클램핑 부재(11)는 상기 전진위치 및 후퇴위치 사이에서 클램핑 부재(11)의 움직임동안 클리닝 부재(30)의 각각의 대향된 스크래핑 가장자리(28,29)들과 접촉하여지는 제 1 및 제 2 형상된 측면 가장자리(26,27)을 가지는것을 특징으로 하는 클램핑 장치
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