스윙 클램프 실린더와 직선 클램프 실린더는 서로 다른 치구 문제를 해결합니다. 스윙 클램프는 암을 로딩 영역에서 벗어나도록 회전시킨 뒤 짧은 직선 행정으로 작업물을 지지대에 눌러 고정합니다. 직접 작동하는 직선 클램프는 한 축을 따라 움직입니다. 두 방식을 선택할 때는 간섭 여유, 힘, 반력 하중 및 필요한 안전 상태를 추적하십시오.
구분은 간단해 보이지만 카탈로그 명칭이 이를 흐릴 수 있습니다. 스윙 클램프는 각도형 그리퍼가 아니며, 직접 작동 클램프가 자동으로 파워 클램프가 되는 것도 아닙니다. 유용한 비교는 실린더 보어가 아니라 작업물에서 시작됩니다.
핵심 요약
- Festo CLR은 90° 스윙과 10-50 mm 클램핑 행정을 결합합니다.
- 25 mm CLR은 6 bar에서 클램프 핑거를 사용해 188 N의 유효 힘을 냅니다.
- 클램프 패드 힘은 압력, 암 형상, 지지 위치 및 제품 한계에 따라 달라집니다.
- 공기 압력 상실에는 정의된 위험성 평가 기반의 기계 응답이 필요합니다.
스윙 클램프 실린더와 직선 클램프 실린더의 근본적인 차이는 무엇입니까?
Festo는 CLR 제품군 전체에서 90° 선회 각도와 별도의 10-50 mm 직선 클램핑 행정을 지정합니다 (Festo CLR 데이터시트, 2014년). 따라서 스윙 클램프는 아래로 누르기 전에 로딩 영역을 비우고, 직접 직선 클램프는 하나의 직선 경로를 따라 접근하여 고정합니다.
스윙 클램프 실린더는 피스톤 로드가 행정 일부에서 유도된 나선형 경로를 따라가는 직선/선회 유닛입니다. 이 과정에서 클램프 암이 작업물 쪽 또는 작업물에서 멀어지는 방향으로 회전합니다. 암이 클램핑 방향에 도달하면 남은 피스톤 이동은 직선입니다. 클램프 하중을 만드는 것은 회전이 아니라 이 마지막 이동입니다.
직접 직선 클램프는 한 축을 따라 힘을 가하는 액추에이터 또는 직선 클램핑 모듈입니다. 방해받지 않는 접근 경로가 필요하지만 치구 안에서 암을 쓸어 움직이지는 않습니다. 작업물을 다른 방향에서 로딩할 수 있을 때 힘의 방향과 감지를 단순화할 수 있습니다.
다음과 같은 관련 장치는 별도로 다뤄야 합니다.
| 장치 | 출력 동작 | 주요 엔지니어링 질문 |
|---|---|---|
| 직선/선회 클램프 | 회전 후 직선 클램핑 행정 | 암이 부품을 피하면서 힘 및 모멘트 한계 안에 머뭅니까? |
| 직접 직선 클램프 | 직선 접근 및 복귀 | 축 방향 간격, 가이드 및 구조 지지가 충분합니까? |
| 파워 또는 토글 클램프 | 형상에 따라 힘이 달라지는 링크 동작 | 선택한 암 길이와 각도에서 제조업체가 정격화한 힘은 얼마입니까? |
| 공압 그리퍼 | 서로 마주 보는 죠의 이동 | 죠 힘과 마찰로 취급 중인 부품을 유지할 수 있습니까? |
| 핀 클램프 | 구멍을 통해 위치 결정 또는 고정 | 구멍 공차, 위치 결정 기능 및 인출 경로가 맞습니까? |
이 분류는 중요합니다. 서로 마주 보는 죠가 느슨한 부품을 이송 중 잡는다면 그리퍼 계산을 사용하십시오. 클램프 암이 작업물을 치구 로케이터에 밀어 붙인다면 치구 반력을 분석하십시오. 더 넓은 동작 비교는 직선 액추에이터와 회전 액추에이터 비교를 참조하십시오.
“스윙”이라는 말은 간섭을 피하는 동작을 뜻할 뿐, 힘을 증폭한다는 약속은 아닙니다. 이를 레버 방식의 범주로 취급하면 잘못된 실린더, 암 및 치구 계산으로 이어집니다.
공압 스윙 클램프는 어떻게 동작을 완료합니까?
Festo CLR의 전체 행정은 선회 행정과 클램핑 행정의 합이며, 제품 범위는 2~10 bar에서 작동합니다 (Festo CLR 데이터시트, 2014년). 최종 축 방향 이동으로 작업물에 하중을 가하기 전에 암이 간섭을 피하는 회전을 완료해야 합니다.
일반적인 클램핑 순서는 다음과 같습니다.
- 암이 후퇴하여 회전으로 비켜난 동안 작업물이 들어옵니다.
- 피스톤이 유도된 선회 구간을 따라 전진합니다.
- 암이 클램프 패드 위의 지정된 각도 위치에 도달합니다.
- 피스톤이 직선 클램핑 행정을 이동합니다.
- 패드가 작업물을 치구 지지대와 로케이터에 밀어 붙입니다.
- 해제할 때는 암이 스윙하여 벗어나기 전에 축 방향 하중이 먼저 제거됩니다.
회전 중 암이 작업물을 쓸고 지나가서는 안 됩니다. 스윙 단계에서 접촉하면 부품에 흠집이 생기고, 의도하지 않은 측하중이 발생하며, 로케이터에 도달하기 전에 작업물이 이동하거나 가이드가 걸릴 수 있습니다. 부품이 약간 높게 놓이면 어떻게 됩니까? 치구에는 접촉 없이 회전을 완료할 수 있는 수직 여유가 여전히 충분해야 합니다.
스윙 방향도 중요합니다. 왼손형과 오른손형은 같은 실린더 외곽을 공유하면서도 서로 다른 기계 공간을 쓸 수 있습니다. 양쪽 끝 위치에서 전체 암, 볼트 머리, 패드, 튜브, 센서 케이블, 절삭 공구, 로봇 그리퍼 및 작업자 로딩 경로를 확인하십시오. 상부에서 본 호만으로는 모든 충돌을 확인할 수 없습니다.
유량 제어는 동작 시간을 바꾸지만 허용 암을 재정의하지는 않습니다. Festo는 맞춤형 핑거가 압력에 따른 암 길이 한계 안에 있어야 한다고 요구하고 허용 힘과 토크 값을 지정합니다 (Festo CLR 기술 데이터, 2014년). 빠른 사이클 때문에 맞춤형 암이 필요하다면 속도를 높이기 전에 길이, 질량, 무게중심 및 허용 동적 하중을 확인하십시오.
실린더에서 패드까지 전달되는 클램프 힘
6 bar에서 Festo는 25 mm CLR의 이론적 힘을 227 N으로 제시하지만, 클램프 핑거를 사용하고 행정 끝에서 5 mm 전인 위치에서 측정한 유효 힘은 188 N에 불과합니다 (Festo CLR 데이터시트, 2014년). 이 17% 차이는 보편적인 스윙 힘 배율을 적용할 수 없는 이유를 보여 줍니다.
전체 보어 면적에 작용하는 일반 피스톤이라면 다음 식부터 시작하십시오.
여기서 는 제곱미터 단위의 피스톤 면적이고 는 미터 단위의 보어 지름입니다. 그런 다음 이상적인 압력-면적 결과를 실제 압력 차와 손실에 맞게 조정해야 합니다.
이 식에서 은 뉴턴 단위의 사용 가능한 실린더 축방향 힘이고, 는 피스톤 양쪽의 압력 차(파스칼)이며, 는 실링 마찰과 기타 지정된 손실을 나타냅니다. 로드 쪽에서 클램핑 행정을 만들 때는 전체 보어 면적 대신 환형 면적을 사용하십시오.
아래의 이상적인 전진 수치는 6 bar 게이지 압력을 사용하며 마찰, 압력 강하, 배압 및 제품별 제한을 무시합니다.
| 보어 | 피스톤 면적 | 6 bar에서 이상적인 힘 | 이 수치로 입증되지 않는 것 |
|---|---|---|---|
| 32 mm | 804 mm² | 483 N | 유효 패드 힘 또는 암 용량 |
| 50 mm | 1,963 mm² | 1,178 N | 치구 유지 용량 |
| 80 mm | 5,027 mm² | 3,016 N | 회전 중 안전 동적 하중 |
| 100 mm | 7,854 mm² | 4,712 N | 토글 또는 파워 클램프의 힘 |
암이 스윙한다는 이유만으로 위 표의 값을 4배 하지 마십시오. 제조업체가 제공한 스윙 핑거라면 공개된 유효 힘 표와 허용 암 길이 곡선을 사용하십시오. 파워 클램프라면 지정된 보어, 압력, 암 길이 및 폐쇄 각도에서 정격 클램프 힘 곡선을 사용하십시오. 맞춤형 링크라면 각 피벗과 손실을 별도로 분석하십시오.
실린더 힘 계산기로 압력-면적 단계를 확인할 수 있습니다. 하중은 알려졌지만 보어가 정해지지 않았다면 실린더 보어 크기 계산기가 시작 보어 추정치를 제공합니다. 어느 도구도 클램프 제조업체의 암 곡선이나 치구 수준의 힘 평형을 대신하지 않습니다.
치구 하중 경로와 클램프 배치
Carr Lane은 자유로운 작업물이 12가지 방향으로 움직일 수 있다고 모델링하고, 클램프가 부품을 로케이터에 밀어 붙이기 전에 로케이터가 위치를 결정한다고 설명합니다 (Carr Lane 위치 결정 및 클램핑 원칙, 2026년 7월 19일 확인). 클램프는 작업물을 굽히기보다 로케이터 또는 지지된 단단한 영역으로 힘을 보내야 합니다.
로케이터는 기준 위치를 정합니다. 지지대는 주된 반력을 받습니다. 클램프는 부품을 안착 상태로 유지합니다. 패드가 지지되지 않은 벽을 밀거나 클램핑 방향이 작업물을 로케이터에서 들어 올리면 클램프 실린더가 반복 가능하게 작동하더라도 부정확한 부품이 만들어질 수 있습니다.
단순한 암의 경우 암 뿌리의 굽힘 모멘트는 다음과 같습니다.
여기서 은 암 뿌리 모멘트(뉴턴·미터), 는 패드에서의 힘(뉴턴), 은 하중선에서 암 지지부까지의 수직 거리(미터)입니다. 같은 패드 힘에서 암 길이를 두 배로 하면 모멘트도 두 배가 됩니다. 처짐과 관성도 커질 수 있습니다.
전체 치구는 위치 결정점과 지지점 주위의 평형을 확인해야 합니다. 절삭력, 공구 진입 및 이탈 하중, 중력, 로봇 가속도, 용접 변형 및 모든 배출력을 포함하십시오. 마찰이 도움을 줄 수는 있지만, 미끄러짐의 결과가 심각할 때 확실한 반력면을 조용히 대신해서는 안 됩니다.
더 큰 클램프 실린더가 약한 치구의 정확도를 떨어뜨릴 수 있습니다. 지지대에서 멀리 가해지는 더 큰 힘은 부품 변형과 프레임 벌어짐을 키우므로 “뉴턴이 많을수록” 자동으로 더 안전한 보정이 되는 것은 아닙니다.
가능하면 패드를 단단한 지지대 위에 배치하고 액추에이터 로드나 선회 가이드가 외부 가이드 하중을 흡수하도록 하지 마십시오. 접근이 어긋났다면 치구 설계를 승인하기 전에 직선 실린더의 측하중 완화를 검토하십시오.
공간 및 장착 제약은 선택을 어떻게 바꿉니까?
DESTACO 8116 스윙 클램프는 전체 행정 0.85 in 중 0.47 in이 회전 중 발생하며, 5 bar에서 18 lbf로 정격화되어 있습니다 (DESTACO 8116, 2026년 7월 19일 확인). 이 값은 스윙 간섭 여유와 최종 클램프 이동이 서로 다른 외곽 검토라는 것을 보여 줍니다.
작업자나 로봇이 클램핑 지점 위에서 개방된 접근 공간을 필요로 할 때는 보통 스윙 클램프가 유리합니다. 본체는 치구 가까이에 둘 수 있지만 회전 암에는 3차원 스윕 체적이 필요합니다. 외형이 없는 실린더 모델이 아니라 허용되는 가장 긴 암과 실제 패드를 사용해 그 체적을 확인하십시오.
직선 클램프는 측면 스윕을 피합니다. 회전 암이 공구에 부딪힐 수 있는 좁은 네스트 옆에도 들어갈 수 있습니다. 대신 축 방향 접근 및 후퇴 공간이 필요합니다. 작업물이 그 방향에서 로딩된다면 직선 클램프가 피하려던 장애물이 될 수 있습니다.
| 설계 질문 | 스윙 클램프 | 직접 직선 클램프 |
|---|---|---|
| 작업물 위에서의 로딩 접근 | 암이 회전하여 비켜남 | 액추에이터 또는 패드가 경로에 남을 수 있음 |
| 측면 여유 | 스윕 호가 필요함 | 보통 측면 스윕이 거의 필요 없음 |
| 축방향 여유 | 짧은 최종 클램핑 행정으로 충분할 수 있음 | 전체 접근 및 후퇴 경로가 필요함 |
| 힘의 방향 | 최종 행정으로 부품을 안착해야 함 | 직접 축을 추적하기 쉬움 |
| 맞춤형 공구 민감도 | 암 질량, 길이 및 모멘트가 한계가 됨 | 로드 측하중 및 가이드가 한계가 됨 |
| 충돌 검토 | 전체 스윙 외곽 | 전체 직선 외곽 |
장착 강성은 동작 간섭 여유와 같은 수준으로 주의해야 합니다. 치구 플레이트, 실린더 체결부, 브래킷, 클램프 암, 패드, 지지대 및 기계 프레임은 하나의 탄성 루프를 이룹니다. 이 루프가 하중에서 벌어지면 센서가 “클램프됨”을 확인해도 작업물의 접촉력은 떨어질 수 있습니다.
긴 외부 공구를 안내하기 위해 실린더 로드를 사용하지 마십시오. 공구에 측력이 작용하거나 모멘트가 생기면 유도 슬라이드 또는 별도 베어링을 추가하십시오. 암 조정, 센서 교체, 튜브 제거, 체결 토크 확인 및 수동 복구를 위한 접근 공간도 남겨 두십시오. 생산 현장에서 정비할 수 없는 좁은 CAD 외곽은 실제로는 컴팩트하지 않습니다.
파워 클램프는 스윙 클램프와 어떻게 다릅니까?
SMC는 63 mm CKZ5T의 한 구성에 대해 0.5 MPa, 100 mm 암에서만 4,000 N을 정격으로 제시하며, 카탈로그에는 암 길이에 따른 힘 곡선이 표시되어 있습니다 (SMC 파워 클램프 카탈로그, 2024년). 파워 클램프의 링크는 폐쇄 근처에서 힘을 증폭할 수 있지만, 일반 직선/선회 클램프에는 그 정격 방식이 자동으로 적용되지 않습니다.
파워 클램프는 각도로 열리고 닫히며 닫힘 근처에서 정의된 유지력을 내도록 설계된 링크, 웨지 또는 토글 메커니즘입니다. 기계적 이점은 동작 중 달라집니다. 일부 설계는 닫힘 근처에서 역구동도 억제하지만, 정확한 동작은 “클램프”라는 단어가 아니라 제품 구조와 적격성 평가에서 나옵니다.
DESTACO는 공압 파워 실린더를 정상 전진 행정 뒤에 6-7 mm의 파워 행정이 이어지는 웨지-레버 장치로 설명하며, 기계적 이점은 최대 10:1입니다 (DESTACO 공압 파워 실린더, 2026년 7월 19일 확인). 이는 실제 힘 증폭이지만 정의된 이동 구간에 한정됩니다.
이 차이는 제어와 검증을 바꿉니다. 직접 실린더는 대부분의 행정에서 힘을 낼 수 있지만, 토글 장치는 폐쇄 근처에서만 최대 힘을 낼 수 있습니다. 두껍거나 잘못 놓인 작업물이 암을 일찍 멈추게 하면 메커니즘은 동작을 표시하면서 정격 힘에는 도달하지 못할 수 있습니다. 위치 감지, 부품 존재 확인 및 허용된 폐쇄 창이 서로 일치해야 합니다.
대형 보어 실린더, 탠덤 설계 및 기계적 증폭을 더 깊이 비교하려면 고힘 공압 액추에이터의 프레싱 및 클램핑 가이드를 별도로 참조하십시오. 이 글의 판단 범위는 더 좁습니다. 클램프가 부품에 도달하는 방식과 치구에 힘을 전달하는 방식을 다룹니다.
압력 상실과 수동 해제를 어떻게 처리해야 합니까?
ISO 4414:2010은 현재의 제3판이며 2021년에 확인되었습니다. 이 표준은 어떤 클램프 유형이 본질적으로 안전하다고 선언하기보다 공압 시스템의 중대한 위험을 다룹니다 (ISO 4414). OSHA도 정비 중 공압 및 잔류 압력을 격리, 소산 또는 구속해야 하는 위험 에너지로 취급합니다 (OSHA).
클램프를 선택하기 전에 공기 상실 후 기계 상태를 정의하십시오. 작업물이 해제되어도 됩니까? 매달린 조립체나 스프링 하중 조립체를 계속 구속해야 합니까? 잔류 압력이 나중에 예기치 않은 동작을 만들 수 있습니까? 답은 편의가 아니라 위험에 따라 달라집니다.
파일럿 작동식 체크 밸브는 압력을 가둘 수 있지만 갇힌 압력은 저장 에너지입니다. 기계식 잠금 장치는 로드를 유지할 수 있지만 허용 유지 방향과 해제 조건은 제품별로 다릅니다. 토글은 닫힘 근처에서 열림을 억제할 수 있지만, 그것만으로 안전 정격 구속 장치가 되지는 않습니다. 이들 장치 어느 것도 방호, 에너지 격리 또는 검증된 기계 안전 기능을 대신하지 않습니다.
“공기 상실 시 클램프 유지”와 “정비를 위한 무에너지 상태 도달”은 서로 다른 요구사항입니다. 압력을 가둬 첫 번째를 만족하는 설계는 제어되고 확인 가능한 해제 경로가 없으면 두 번째를 어렵게 만들 수 있습니다.
외력이 작용하는 상태를 해제 절차에 포함해야 합니다. SMC는 외력이 작용하는 동안 일부 클램핑 실린더의 잠금을 해제하면 갑작스러운 움직임이 위험할 수 있다고 경고합니다 (SMC 클램프 실린더 주의사항). 필요한 경우 격리 지점을 표시하고, 잠글 수 있는 에너지 격리 장치를 마련하고, 저장 압력을 의도적으로 해제하고, 중력 하중을 기계적으로 지지하며, 정비 전에 무에너지 상태를 확인하십시오.
공기 압축성도 압력이 얼마나 빠르게 형성되고 감소하는지에 영향을 줍니다. 긴 튜브, 제한된 밸브 및 큰 데드 볼륨은 암이 위치에 도달했어도 압력 스위치의 응답을 지연시킬 수 있습니다. 공기 압축성과 실린더 제어에 대한 별도 가이드에서 동적 동작을 더 자세히 설명합니다.
클램프 실린더 선정 체크리스트
Festo는 12~63 mm의 CLR 피스톤 지름 8종을 제공하고, SMC는 15°~135°의 CKZ5T 암 개방 각도 9종을 제시합니다 (Festo, 2014년; SMC, 2026년 7월 19일 확인). 다양한 모델은 모델 코드를 고르기 전에 동작과 하중 조건을 지정해야 한다는 기본 선정 원칙을 강조합니다.
상부에서의 개방 접근이 필수이고 사용 가능한 스윙 외곽, 최종 클램핑 행정, 암 길이, 유효 힘 및 동적 한계가 모두 맞으면 직선/선회 클램프를 선택하십시오. 직선 접근이 막히지 않고 단순한 축방향 하중 경로가 상부 간섭 여유보다 중요하면 직접 직선 클램프를 선택하십시오.
치구에 큰 개방 각도와 닫힘 근처의 제조업체 정격 고힘이 필요하면 파워 또는 토글 클램프를 선택하십시오. 그 힘 곡선을 스윙 클램프 힘 표로 대신 사용하지 마십시오. 서로 마주 보는 죠가 취급 중 부품을 잡는다면 그리퍼를 선택하고, 구멍과 위치 결정 전략이 그 용도로 설계된 경우에만 핀 클램프를 선택하십시오.
견적을 요청하기 전에 다음을 제공하십시오.
- 작업물 도면, 재질, 질량 및 허용 표면 압력
- 클램프 패드 좌표가 포함된 로케이터 및 지지대 배치
- 각 패드에서 필요한 클램프 힘과 그 산출 근거
- 개방 경로, 스윙 방향, 클램프 행정 및 충돌 외곽
- 실제 기계 사이클에서 액추에이터에 걸리는 최소 압력
- 사이클 속도, 필요한 동작 시간 및 예상 사용 환경
- 클램프 암 길이, 질량, 무게중심, 패드 형상 및 맞춤 치수
- 장착 방향과 외부 힘 또는 모멘트
- 위치, 압력 및 부품 존재 감지 요구사항
- 공기 상실, 비상 정지 및 정비 격리 중 필요한 동작
- 해당 방호, 용접 스패터, 세척 또는 오염 요구사항
보어 선정이 아직 정해지지 않았다면 실린더 보어 크기 선정 방법부터 시작한 뒤 제품별 암과 치구 검토로 돌아오십시오. 적용 검토를 위해 완료된 하중 및 듀티 정보를 엔지니어링 지원을 통해 보내십시오.
클램프 실린더 FAQ: 엔지니어는 무엇을 확인해야 합니까?
Festo는 8가지 CLR 보어 크기에 대해 6 bar에서 행정 끝 5 mm 전 위치에서 측정한 클램프 핑거의 유효 힘을 34~1,386 N으로 제시합니다 (Festo CLR 데이터시트, 2014년). 이 범위는 각 FAQ의 답이 선택한 제품과 치구 형상에 따라 달라지는 이유를 보여 줍니다.
스윙 클램프는 실린더 힘을 증폭합니까?
기본적으로는 그렇지 않습니다. 직선/선회 클램프는 주로 회전으로 로딩 영역을 비운 다음 마지막 직선 행정에서 클램핑합니다. 제조업체의 유효 힘 표와 암 한계를 사용하십시오. 정의된 링크, 웨지 또는 토글 메커니즘만 문서화된 기계적 이점을 제공하며, 그 이점은 보통 행정 중에 변합니다.
클램프 암이 스윙 중 작업물에 닿아도 됩니까?
정상 운전에서는 닿지 않아야 합니다. 암은 작업물에서 떨어져 회전하고 직선 클램핑 구간에서만 접촉해야 합니다. 스윙 중 접촉하면 부품이 이동하거나 표시가 생기고 가이드에 의도하지 않은 하중이 걸릴 수 있습니다. 최악의 부품 높이, 패드 두께, 이물질 및 전체 3차원 스윕을 확인하십시오.
이론적인 실린더 힘은 클램프 패드의 힘과 같습니까?
아니요. 이론적인 힘은 압력에 유효 피스톤 면적을 곱한 값입니다. 패드 힘에는 실링 및 가이드 손실, 실제 압력 차, 암 형상, 제품 한계, 링크 효율 및 치구 변형도 반영됩니다. Festo의 25 mm CLR 예에서는 6 bar에서 핑거를 사용하면 이론적 227 N이 유효 188 N으로 줄어듭니다.
잠금 클램프나 토글 클램프가 기계 안전 기능을 대신할 수 있습니까?
자동으로 그렇지는 않습니다. 잠금 장치, 체크 밸브 또는 토글은 정격 하중, 하중 방향, 해제 동작, 진단 및 고장 모드를 평가해야 합니다. 기계에는 여전히 위험성 평가, 방호, 에너지 격리 및 위험에 맞는 제어 수단이 필요합니다. 갇힌 압축 공기는 정비 중에도 저장 에너지로 남습니다.
클램프 실린더 RFQ에서 가장 중요한 정보는 무엇입니까?
작업물에서의 힘, 최소 액추에이터 압력, 클램프 행정, 스윙 또는 개방 각도, 암 형상, 충돌 외곽, 사이클 속도, 환경, 장착, 감지 및 필요한 공기 상실 상태를 제공하십시오. 보어와 행정만으로는 클램프 패드 힘, 안전한 회전, 치구 강성 또는 복구 동작을 확인할 수 없습니다.