조립 고정 장치: 클램핑 원리 및 유형

I. 픽스처 클램핑의 원리

조립 중 클램핑은 일반적으로 조립 픽스처를 통해 이루어집니다. 조립 픽스처는 조립 시 부품에 외력을 가하여 안정적인 위치를 확보하기 위해 사용되는 공정 장비를 말합니다. 여기에는 간단하고 휴대 가능한 범용 픽스처와 조립 프레임의 특수 픽스처가 포함됩니다.

그림 5-34와 같이 조립 고정 장치로 구성 요소를 고정하는 방법에는 클램핑, 누르기, 당기기, 밀기(또는 펼치기)의 네 가지 방법이 있습니다.

a) 클램핑
b) 누르기
c) 당기기
d) 밀기

II. 고정 장치 유형

조립 고정 장치는 고정력의 원천에 따라 수동 고정 장치와 비수동 고정 장치로 나눌 수 있습니다. 수동 고정 장치에는 나사 고정 장치, 바 고정 장치, 레버 고정 장치, 편심 고정 장치 등이 있으며 비수동 고정 장치에는 공압 고정 장치, 유압 고정 장치, 자기 고정 장치 등이 있습니다. 이 섹션에서는 주로 일반적으로 사용되는 수동 고정 장치를 소개합니다.

1. 나선형 클램프

나선형 클램프는 나사와 너트 사이의 상대적인 움직임을 이용해 외력을 전달하여 부품을 고정하는 것으로, 클램핑, 누르기, 당기기, 밀기, 지지 등의 다양한 기능을 제공합니다.

2. 활 모양의 나선형 클램프(일반적으로 칼란이라고 함)

활 모양의 나선형 클램프는 클램핑 동작을 위해 나사를 사용합니다. 활 모양의 나선형 클램프를 선택하거나 설계할 때는 그림 5-35에 표시된 대로 클램핑되는 부품의 치수에 맞게 작업 치수 H, B를 조정해야 하며 충분한 강도와 강성을 가져야 합니다. 또한 사용하기 쉽도록 보우 클램프의 무게도 최소화해야 합니다. 일반적으로 사용되는 활 모양의 나선형 클램프에는 그림 5-36에 표시된 구조가 포함되며, 작은 활 모양의 나선형 클램프는 일반적으로 그림 5-36a 및 5-36b에 표시된 구조를 사용하고, 큰 활 모양의 나선형 클램프는 그림 5-36c 및 5-36d에 표시된 구조를 사용하는 경우가 많습니다.

3. 나선형 텐셔너

나선형 텐셔너는 조임 작용을 위해 나사를 사용하며 그 구조는 다양할 수 있습니다. 그림 5-37a에 표시된 것처럼 간단한 나선형 텐셔너는 너트를 돌려서 조입니다. 그림 5-37b 및 5-37c에 표시된 텐셔너는 나사 방향이 반대인 두 개의 독립된 나사가 있으며 너트는 두꺼운 평강 또는 둥근 강철로 연결됩니다. 너트를 돌리면 나사 사이의 거리가 조정되어 조임 효과를 얻을 수 있습니다. 직사각형 플레이트가 있는 나사의 끝을 공작물에 용접하면 위치 지정 및 지지 용도로도 사용할 수 있습니다. 그림 5-37d는 볼트를 회전하면 두 후크 사이의 거리를 조정하여 부품을 조이는 양방향 볼트 텐셔너를 보여줍니다.

4. 나선형 압축기

그림 5-38과 같이 나선형 콤프레서는 일반적으로 브래킷을 사용하여 공작물에 임시로 용접한 다음 나사를 사용하여 압축합니다. 그림 5-38a는 맞대기 접합 중 플레이트 이음새의 수평을 맞추기 위해 "┌" 모양의 브래킷 나선형 콤프레서를 사용하는 것을 보여줍니다. 그림 5-38b는 "Π" 모양의 브래킷 나선형 컴프레서를 사용하여 부품을 압축하는 방법을 보여줍니다.

a) "┌" 모양의 브래킷 나선형 압축기를 사용하여 플레이트 이음새의 수평을 맞춥니다.
b) "Π" 모양의 브래킷 나선형 압축기를 사용하여 부품을 압축합니다.

5. 나선형 서포터

나선형 서포터는 조립뿐만 아니라 수정 작업에서도 잭킹 또는 스프레딩에 사용됩니다. 그림 5-39a는 나사, 너트 및 원형 튜브로 구성된 가장 간단한 유형의 나선형 잭을 보여줍니다. 이 유형의 나선형 잭은 머리가 뾰족하여 부품 표면을 보호하는 데 도움이 되지 않으며 두꺼운 판이나 큰 강철 모양과 같이 정밀도가 크게 요구되지 않는 표면을 지지하는 데만 적합합니다. 그림 5-39b는 나사 머리에 추가된 패드를 보여 주며, 이는 공작물을 손상시키지 않고 잭킹 또는 지지할 때 미끄러지지 않습니다. 그림 5-39c는 나사 양쪽 끝에 좌우 나사산이 있어 잭킹 및 지지 작업 속도를 높여주는 나선형 서포터를 보여줍니다.

6. 웨지 클램프

웨지 클램프는 웨지의 경사진 표면을 사용하여 외력을 클램핑 힘으로 변환하여 부품을 클램핑하는 목적을 달성합니다. 그림 5-40은 쐐기를 사용한 클램핑의 두 가지 기본 형태를 보여줍니다. 그림 5-40a는 공작물에 직접 작용하여 클램핑 된 공작물 표면이 비교적 매끄럽고 평평해야 할뿐만 아니라 쐐기가 공작물 표면을 긁는 경향이 있으며 그림 5-40b는 중간 요소를 통해 공작물에 힘을 전달하여 쐐기와 공작물 표면 사이의 접촉 상황을 개선하는 쐐기를 보여줍니다.

웨지 클램프가 사용 중에 자동으로 잠기도록 하려면 웨지 각도 α가 마찰 각도보다 작아야 하며, 일반적으로 10°~15°를 사용해야 합니다. 웨지 클램프의 효과를 높이기 위해 필요한 경우 웨지 아래에 적절한 두께의 심을 추가할 수 있습니다.

그림 5-41은 웨지 클램프의 여러 용도를 보여줍니다. 그림 5-41a는 프로파일 강재 및 플레이트 재료를 직접 고정하기 위해 웨지 입 클램프 플레이트를 사용하는 방법을 보여줍니다. 그림 5-41b는 "∏" 모양의 클램프 플레이트와 쐐기를 결합하여 부품을 클램핑하는 방법을 보여줍니다. 그림 5-41c는 플레이트가 내장된 웨지 클램프를 보여주며, 웨지의 단면 모양은 직사각형 또는 원형일 수 있습니다.

이 클램프는 주로 판재를 정렬하는 데 사용되며, 웨지 플레이트를 사용하기 때문에 판재 접합부에 간격이 있는 경우에만 사용할 수 있습니다. 그림 5-41d에 표시된 앵글 스틸 웨지 클램프도 조립에 일반적으로 사용됩니다.

7. 레버 클램프

레버 클램프는 레버의 힘 증대 효과를 활용하여 부품을 고정하거나 누릅니다. 그림 5-42에서 볼 수 있듯이 레버 클램프는 제작이 간단하고 사용이 편리하며 활용도가 높기 때문에 조립에 널리 사용됩니다. 그림 5-43은 조립에 일반적으로 사용되는 몇 가지 간단한 레버 클램프를 보여줍니다. 또한 프라이 바는 종종 레버 클램프로도 사용됩니다.

8. 편심 클램프

편심 클램프는 회전 중심이 기하학적 중심과 일치하지 않는 편심 부품을 사용하여 클램핑합니다. 생산에 사용되는 편심 클램프는 작업 표면의 모양에 따라 원형 편심 휠과 곡선 편심 휠로 나뉩니다. 전자는 제조가 더 쉽고 널리 사용됩니다. 편심 클램프에는 일반적으로 자동 잠금 기능이 필요합니다.

그림 5-44는 편심 구멍이 있는 편심 원형 휠이 고정 샤프트에 장착되어 샤프트를 중심으로 회전할 수 있는 편심 원형 휠 고정 장치를 보여줍니다. 원형 편심 휠의 중심과 축 사이의 거리 e를 편심이라고 하며, 원형 편심 휠에는 조작을 위한 손잡이가 장착되어 있습니다. 편심 휠이 축을 중심으로 회전하면 크로스바가 피벗을 중심으로 회전하여 공작물을 클램핑합니다. 그림 5-44a는 스프링을 피벗으로, 그림 5-44b는 고정 핀 샤프트를 피벗으로 보여줍니다.

편심 고정 장치의 장점은 빠른 동작이지만 고정력이 작고 진동이 없거나 거의 없는 상황에서만 사용할 수 있다는 단점이 있습니다.