치공구 구성요소 - 클램프의 종류 및 고정력

▶ 클램프의 종류 및 고정력

 

치공구에서 일반적으로 사용되고 있는 클램핑 방법은 다양하다. 치공구 설계자는 공

작물의 크기와 모양과 수량. 치공구의 형태 및 수행될 작업 등에 의하여 클램프를 가

장 단순하고 사용이 편리하도록 효율적으로 클램프를 선택하여 설계해야 한다. 또한

인력에 의한 방법보다는 공유압, 전자력 등의 동력에 의하여 클램핑이 되도록 하는

것이 작업자는 간편하고 편리할 것이다. 기타 특수한 형상의 경우에는 접착제를 이용

하든지 공작물 자체의 중량이나 절삭력을 이용하는 방법, 스프링의 힘을 이용한 클램

핑 방법 등 여러 가지가 있다.

 

1. 스트랩 클램프(Strap Clamp)

 

가장 간단하면서 단순한 클램프로 기본 형식은 지렛대(lever)의 원리를 이용한 것으로

서 클램프 바(bar)는 치공구의 밑면과 항상 평행하도록 지점을 위치시키는데 공작물

두께에 의한 약간의 차이 때문에 평행이 되지 않는다. 이와 같은 차이를 해소하기 위

해서 구면 와셔와 너트를 사용하는데 그 기능은 클램핑 요소와 올바른 기준면을 부여

하고 나사의 불필요한 응력을 감소시켜준다.

레버 및 나사를 이용한 클램핑에서, 클램핑이 이루어지는 방식은 다음과 같이 3가지

로 나눌 수 있다. [그림 4-4]의(a)는 제 1레버 방식으로서 작용점과 공작물 사이에 지

점이 위치하고 있으며, (b)의 공작물 2레버 작용방식으로서 지점과 작용점 사이에 공

작물이 위치 한다. (c)는 제 3레버방식으로서 공작물과 지점 사이에 작용점이 위치한

다. 스트랩 클램프의 고정력은 클램프를 잠그는 나사의 크기에 의해 결정된다.

 

(1) 스트랩 클램프의 클램핑력

 

스트랩은 일종의 보(Beam)로서 굽힘 하중(모멘트)를 받는다.

 

 

하중의 작용력 F1와 지지점에서의 클램프력 P와 지지점의 반발력 R이라고 할 때,

[그림 4-5]는 치공구 클램프 요소로 사용되고 있는(a)에서 (e)까지의 직선형 스트랩 클

램프와(f)의 앵글 스트랩 클램프를 나타낸 것이다. 스트랩 클램프에서 설계와 응력 해

석은 클램력 P를 알면 작용력 F와 최대 굽힘 모멘트 M을 계산할 수 있다. 최대 굽

힘 모멘트는 항상 스트랩 중가나 부분의 하중점에서 발생하며 F와 M의 계산식은 다음

과 같다.

여기서 F, F₁, F₂=작용력, P=클램프 압력, R, R₁, R₂=지지점의 반력이다.

 

이와 같이 작용력에 의한 고정력과 토크가 결정되면 다음은 스트랩의 폭과 두께를

결정해야 할 것이다. 일반적으로 스트랩의 폭은 볼트에 사용되는 와셔의 지름과 거

의 같은 크기의 스트랩 폭을 사용하며, 볼트가 들어가는 홈은 볼트의 지름보다 약

1.5mm더 넓게 만들어진다. 그러므로 [그림 4-6]과 같은 스트랩을 사용할 경우

스트?의 폭 W는 W=2.3d+1.5mm로 계산할 수 있다. 볼트의 지름 d에 의하여

스트랩 클램프의 두께

로 표시된다.

단, A : 지지점과 볼트 사이의 거리, B: 지지점과 공작물 사이의 거리이다.

 

 

2. 나사 클램프(Screw Clamp)

 

이 클램프는 치공구에서 광범위하게 사용되고 있으며 설계가 간단하고 제작비가 싼

이점이 있으나 작업 속도가 느리다는 단점이 있다. 나사에 의한 클램핑 방법에는 나

사가 직접 공작물에 압력을 가하는 방식과, 스트랩을 이용한 간접적으로 압력을 전달

하는 방식이 있다.

또한 클램핑 기구로서 가장 널리 사용되고 있으며 설계 시 주의사항은 다음과 같다.

(1) 절삭력에 의하여 풀림이 잘 되지 않도록 한다.

(2) 나사가 클램핑 했을 때 그 체결 길이는 나사 지름의 80%의 정도가 좋지만 치공구

용 너트의 높이는 1.5배(작은 지름의 것)~3배(큰 지름의 것)로 한다.

(3) 일반적으로 클램핑 볼트으이 산형은 작은 지름(15mm 정도까지)은 삼각나사, 그 이

상은 사각나사 또는 사다리꼴 나사를 사용한다.

(4) 나사의 선단을 직접 공작물에 접촉하면, 그 면에 상처를 내는 수가 있으므로, 보호

대를 붙이는 것이 보통이다.

(5) 나사에 의한 클램핑은 작은 나사 등을 넣어서 공작물에 간섭으로 부드럽게 움직이

면서 클램핑하는 방법이 좋다.

(6) 급속 클램핑의 나사는 리이드각이 큰 나사를 사용하면 급속 클램핑이 되지만 풀리

기가 쉽다. 부드럽게 움직이는 나사는 보통 나사로 끼워 맞추면 풀리기 전에 클램

핑이 되는 수가 있다.

 

 

 

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