더블 클램프
더블 클램프란 — 구조와 작동 원리
전산응용기계제도기능사 실기시험에 출제된 더블 클램프 조립체입니다. 나사를 돌려 공작물을 직접 눌러 고정하는 단순한 나사식 클램프와 달리, 이번 과제는 나사의 직선 이동을 힌지핀으로 회전하는 조(jaw)에 전달해서 지렛대 원리로 클램핑 힘을 만들어내는 구조입니다.
동작 순서를 따라가 보면 이렇습니다. 본체 위쪽에는 원통 모양으로 돌출된 수나사부가 있고, 여기에 널링너트가 나사로 물려 있습니다. 널링너트를 손으로 돌리면 너트는 그 자리에서 회전하면서 나사산을 타고 아래로 내려갑니다. 널링너트 중앙 구멍의 바닥은 평평한 면으로 되어 있는데, 이 면이 구멍 아래에 놓인 핀의 윗부분과 맞닿아 있어서 너트가 내려가는 만큼 핀을 아래로 눌러줍니다. 이 핀은 본체의 세로 슬롯을 관통해 누름쇠의 구멍까지 이어져 있어서, 눌린 핀이 누름쇠를 함께 끌고 내려갑니다. 핀이 슬롯에 갇혀 있기 때문에 누름쇠는 회전하지 않고 오직 수직으로만 미끄러지듯 이동합니다. 다만 널링너트의 구멍은 핀을 붙잡아 고정하는 구조가 아니라 위에서 눌러주기만 하는 접촉면이므로, 너트는 핀에 누르는 힘만 전달할 뿐 반대로 당겨 올리는 힘은 전달하지 않습니다.
누름쇠가 내려가면서 조의 힌지핀 반대쪽 끝(꼬리 부분)을 눌러주면, 조가 힌지핀을 축으로 회전하면서 반대쪽 물림면이 공작물을 눌러 고정합니다. 이때 조의 꼬리 쪽은 반대편에 놓인 판스프링을 함께 밀어 눌러, 스프링에는 복귀에 쓰일 탄성 에너지가 저장됩니다. 반대로 널링너트를 위로 돌려 풀면 핀을 누르던 힘이 사라지고, 그동안 눌려 있던 판스프링이 펴지는 탄성으로 조를 반대 방향으로 밀어 되돌립니다. 이렇게 복귀 회전하는 조가 누름쇠를 위로 밀어 올리고, 누름쇠에 끼워진 핀도 함께 딸려 올라가 처음 위치로 돌아갑니다. 즉 너트 스스로 핀이나 누름쇠를 끌어올리는 구조가 아니라, 위로 되돌리는 힘은 오직 판스프링에서만 나오는 편도(one-way) 구조입니다. 나사의 직선운동 → 누름쇠의 수직 이동 → 조의 회전운동으로, 힘의 방향이 두 번 바뀌면서 전달되는 것이 이 클램프의 핵심 원리입니다.
본체 — 하단 베이스 플레이트와 상단 원통형 수나사부(널링너트 체결부), 세로 슬롯, 힌지핀 구멍이 한 몸으로 가공된 형상
🔍 주요 과제 요구사항
- 2D 부품도 제도 — 본체, 널링너트, 조, 누름쇠 등 개별 부품에 대한 정투상도 및 치수·공차·표면거칠기·기하공차 기입
- 3D 형상 모델링 및 등각투상도(렌더링) — 조립 상태를 반영한 3D 모델링과 지정된 형식의 렌더링 출력
- 부품 질량 계산 — 지정 부품의 재질 밀도를 적용한 질량 산출 및 표기
매 회차 과제명은 달라지지만 요구되는 산출물의 형식 — 2D 부품도, 3D 등각투상도, 질량 계산 — 은 동일하게 유지되는 경향이 있으므로, 과제가 무엇이든 이 세 가지를 빠르고 정확하게 완성하는 훈련이 우선입니다.
주요 가공부품 도면 해독 포인트
| 부품 | 제도·해독 포인트 |
|---|---|
| 1. 본체 | 하단 베이스와 상단 원통형 수나사부로 구성된 프레임입니다. 널링너트가 물리는 수나사부의 나사 규격, 조가 회전하는 힌지핀 구멍의 위치, 누름쇠를 안내하는 세로 슬롯의 폭·길이, 바닥 체결 구멍이 모두 채점 포인트입니다. 이 수나사부는 별도 부품(스터드)이 아니라 본체와 한 몸으로 가공된 나사보스이므로, 본체 도면 안에서 함께 표기합니다. |
| 2. 널링너트 | 본체 수나사부에 물리는 암나사와, 손으로 잡고 돌릴 때 미끄러지지 않도록 바깥쪽에 빗줄형 널링이 가공된 손잡이형 너트입니다. 몸통 중앙에는 핀이 통과하는 구멍이 있지만 핀을 붙잡아 고정하는 구조는 아니고, 구멍 바닥의 평평한 면이 핀의 윗면에 닿아 너트가 내려갈 때 핀을 눌러주는 접촉면 역할만 합니다. 너트는 누르는 힘만 전달하며 당기는 힘은 전달하지 않으므로, 도면상 이 평면부의 위치·깊이 치수가 채점 포인트입니다. |
| 3. 조 | 본체 중앙의 힌지핀에 끼워져 회전하는 클램핑 부품입니다. 한쪽 끝(꼬리)은 누름쇠에 눌려 회전하면서 반대쪽 물림면으로 공작물을 고정하고, 동시에 꼬리 반대편은 판스프링을 밀어 눌러 복귀용 탄성 에너지를 저장합니다. 너트를 풀면 이 판스프링의 힘으로 조가 반대로 회전하며 누름쇠를 위로 밀어 올려 초기 위치로 되돌립니다. 힌지핀에서 꼬리까지의 거리와 물림면까지의 거리 비율이 실제 클램핑 힘(지렛대비)을 좌우하므로, 이 두 구간의 치수를 정확히 옮기는 것이 핵심입니다. |
| 4. 누름쇠 | 핀과 조 사이에서 힘을 전달하는 중간 부품입니다. 너트를 조일 때는 핀에 눌려 함께 내려가며 조의 꼬리를 누르고, 너트를 풀 때는 조가 판스프링 힘으로 되돌아 회전하면서 밀어 올려 핀과 함께 위로 복귀하는 왕복 운동을 합니다. 본체 슬롯에 안내되어 회전 없이 수직으로만 이동하며, 아래쪽 끝 형상이 조의 꼬리와 만나는 접촉면 모양이 채점 포인트입니다. |
복귀 스프링(판스프링) 전문 해설
도면에는 별도 번호로 표기되지 않았지만, 본체 양쪽에 볼트로 체결된 판스프링이 이 클램프의 자동 복귀 기능을 담당합니다. 널링너트를 조이면 조가 회전하면서 판스프링을 누르고, 너트를 풀면 눌려 있던 판스프링이 펴지는 탄성으로 조를 반대 방향으로 되돌립니다. 이렇게 복귀한 조는 누름쇠를 밀어 올리고, 누름쇠에 끼워진 핀도 함께 딸려 올라가면서 클램핑이 완전히 풀립니다. 즉 이 클램프에서 위로 되돌리는 힘은 모두 판스프링에서 나오며, 널링너트와 핀 사이의 접촉은 누르는 힘만 전달할 뿐 끌어올리는 역할은 하지 않습니다. 코일스프링 대신 판스프링을 쓴 이유는 이 클램프처럼 높이가 낮고 넓적한 구조에서, 얇고 평평한 판 형태가 공간을 적게 차지하면서도 양 끝을 볼트로 고정하는 것만으로 안정적으로 지지할 수 있기 때문입니다.
제작 방법
판스프링은 스프링용 냉간압연 강대(코일 형태로 공급되는 얇은 금속판)를 원하는 폭과 길이로 블랭킹(전단 가공)하고, 볼트 체결 구멍을 뚫은 뒤, 필요하면 예압을 위한 곡률을 주는 벤딩 공정을 거쳐 완성합니다. 이후 공정은 소재에 따라 갈립니다. 탄소강 계열 소재라면 형상 가공 후 담금질·뜨임 열처리를 거쳐야 스프링에 필요한 탄성(경도)을 얻을 수 있고, 스테인리스 스프링강대라면 압연 단계에서 이미 스프링용으로 조질(가공경화)되어 나오기 때문에 블랭킹·성형만으로 별도 열처리 없이 완성하는 경우가 많습니다.
소재 선택
SK5(탄소공구강 계열 냉연강대)는 가격이 저렴하고 가공이 쉬워 일반적인 지그·클램프용 판스프링에 널리 쓰이지만, 열처리가 필요하고 부식에 약해 별도 방청 처리가 필요합니다. STS301 CSP(스프링용 냉간압연 스테인리스 강대)는 열처리 없이 바로 쓸 수 있고 내식성이 좋아 정밀 지그나 반복 사용이 많은 클램프에 자주 선택되지만, 단가는 SK5보다 높은 편입니다. 이번 도면처럼 손으로 자주 조작하는 소형 클램프라면 두 소재 모두 무난하지만, 표면처리 공정을 줄이고 싶다면 STS301 CSP 쪽이 실무에서 더 선호됩니다.
이 글은 전산응용기계제도기능사 실기시험 출제 도면을 바탕으로 작성한 학습 참고용 해설 자료입니다. 부품 명칭은 실제 부품란 표기를 따랐으며, 개별 부품의 기능·끼워맞춤·설계 의도에 대한 설명은 일반적인 클램프 설계 관례를 근거로 한 해설로, 공식 채점기준이나 모범답안이 아닙니다. 정확한 치수·공차·요구사항은 실제 시험 문제지를 기준으로 확인하시기 바랍니다.
