KR100392810B1

KR100392810B1 - 초정밀 선반의 공작물 자동 교환장치 및 방법

Info

Publication number: KR100392810B1
Application number: KR10-2001-0013248A
Authority: KR
Inventors: 오히라겐고; 신광준
Original assignee: 화천기공 주식회사
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2003-07-28
Also published as: KR20020073223A

Abstract

본 발명은 초정밀 선반에서 공작물의 척킹(chucking)을 수행함에 있어서, 척킹 위치의 정밀도 높임으로서 척킹 위치의 오차로 인하여 발생되는 초정밀 가공의 불량을 방지할 수 있으며, 교환장치를 주축의 전방에 회전 가능하게 장착함으로서 교환장치의 장착공간을 최소화 할 수 있는 공작물 자동 교환장치에 관한 것으로, 그 장치와 방법은 다음과 같다.

X축 방향으로 장착되어 있으며 일단부에는 X축 서보모터가 장착되어 있는 X축 베드와, 이 X축 베드의 일측에 Z축 방향으로 장착되며 단부에는 Z축 서보모터가 장착되어 있는 Z축 베드와, 상기 X축 베드의 상측에 장착되어 X축 방향으로 슬라이딩되며 상기 Z축 베드 쪽으로 공구가 장착되어 있는 공구대와, 상기 Z축 베드의 상측에 장착되어 Z방향으로 슬라이딩되며 외측단에는 주축서보모터가 장착되고 전방에는 공작물이 물려지는 주축척이 장착되어 있는 주축으로 구성된 초정밀 선반에 있어서, 상기 Z축 베드의 양측 및 상측에 주축의 이동시 간섭되지 않게 세워지는 프레임과, 이 프레임의 상판에 수평으로 장착되며 회전축의 센터가 상기 주축 센터의 수직선상에 위치되어 있으며 상기 회전축을 회전시키는 구동모터를 포함하는 구동부와, 상기 회전축의 전방에 중심이 장착되어 있고, 상기 주축의 동일한 위치에는 주축의 외경보다 상대적으로 큰 내경을 가진 주축 관통홀이 형성되어 있으며, 주축과 마주보는 내측에는 상기 회전축과 주축 센터간의 거리를 반지름으로 하는 원호와 수평선이 만나는 양 지점을 중심으로 하여 공작물을 교체하는 공급,배출척이 각각 장착되어 있는 회전원판과, 상기 회전원판의 양측에는 상기 공급,배출척과 상응되는 위치에 공작물을 공급 및 배출하는 공작물 공급수단과 공작물 배출수단이 장착됨을 특징으로 하는 공작물 자동 교환장치를 특징으로 한다.

또한 가공을 마친 공작물이 추축척에 끼워진 주축이 회전원판의 내측으로 후진되는 주축 후진단계와; 상기 주축이 후진된 상태에서 회전원판을 정 방향으로 90도 회전시켜 배출척이 주축의 전방에 위치되게 한 후, 주축을 다시 전,후진시켜 상기 배출척에 가공된 공작물을 인출하는 공작물 인출단계와; 상기 회전원판을 다시 180도 역방향으로 회전시켜 새로운 공작물이 장착된 공급척을 주축의 전방에 위치되게 한 후, 주축을 다시 전,후진시켜 상기 공급척에 장착되어 있는 새로운 공작물을 주축적에서 수취하는 공작물 교체단계와; 상기 회전원판을 다시 90도 정방향으로 회전시켜 주축 관통홀을 주축의 전방에 위치되게 하는 회전원판 복귀단계와; 상기 공작물 교체단계에서 후진되어 있던 주축을 전진시켜 새로운 공작물이 장착된 주축척이 주죽 관통홀을 통과한 후, 공작물이 회전원판의 외부로 돌출되게 하여 가공을 수행하는 공작물 가공단계가 반복적으로 진행됨을 특징으로 하는 공작물 자동 교환방법을 특징으로 한다.

Description

초정밀 선반의 공작물 자동 교환장치 및 방법{A apparatus and method for changing work of the precision lathe }

본 발명은 초정밀 선반의 공작물 자동 교환장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는, 공작물의 척킹(chucking)을 수행함에 있어 척킹 위치의 정밀도 높임으로서 척킹 위치의 오차로 인하여 발생되는 초정밀 가공의 불량을 방지할 수 있으며, 교환장치를 주축의 전방에 회전 가능하게 장착함으로서 교환장치의 장착공간을 최소화 할 수 있는 공작물 자동 교환장치에 관한 것이다.

일반적으로 초정밀 선반이라 함은, 전자부품, 의료용 부품, 정밀산업부품 등을 가공할 수 있는 선반을 칭하는 것이다.

이에. 도 6은 본 출원인이 기 출원한 대한민국 실용신안등록출원 제 2000-16779호의 "초정밀 선반"(이하, "종래고안"이라 칭함)을 나타낸 것으로서, 먼저 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

X축 방향으로 장착되어 있으며 일단부에는 X축 서보모터(101)가 장착되어 있는 X축 베드(100)와, 이 X축 베드(100)의 일측에 Z축 방향으로 장착되며 단부에는 Z축 서보모터(201)가 장착되어 있는 Z축 베드(200)와, 상기 X축 베드(100)의 상측에 장착되어 X축 방향으로 슬라이딩되며 상기 Z축 베드 쪽으로 공구가 장착되어 있는 공구대(300)와, 상기 Z축 베드(200)의 상측에 장착되어 Z방향으로 슬라이딩되며 외측단에는 주축모터(401)가 장착되고 전방에는 공작물(W)이 척킹되는 주축척(C)이 장착되어 있는 주축(400)으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 상기와 같이 구성된 초정밀 선반을 작동시킬 경우에는, 먼저, 상기 주축(400)의 주축척(C)에 공작물(W)을 고정한 후 주축모터(401)를 작동시켜 공작물(W)을 회전시킨다. 다음, 이와 같이 공작물(W)이 회전되는 상태에서 서보드라이버를 통해 상기 X,Z축 서보모터(101,201)가 작동되어 공구대(300)는 X축을 따라 이송되게 하고 주축(400)은 Z축을 따라 이송되게 함으로서, 상기 공구대(300)에 장착되어 X축을 따라 이동되는 바이트가 상기 척에 고정되어 Z축으로 이송되는 공작물(W)을 가공하는 것이다.

그리고 상기와 같이 구성된 초정밀 선반을 사용함에 있어서, 주축(400)에 장착된 주축척(C)에 공작물(W)을 교체할 경우에는 통상적으로 다수의 관절과 링크로구성된 로봇팔이 널리 사용되고 있다.

그러나, 상술한 바와같이 로봇팔을 이용하여 공작물을 교체함에 있어서, 로봇팔은 다수의 링크와 이들을 연결하는 관절부로 구성됨에 따라 로봇팔의 작동시 각 관절의 작동오차 및 각 관절부의 조립오차가 누적되게 됨으로서, 초정밀도를 요하는 공작물의 세팅(척킹) 위치를 정밀하게 할 수 없어 초정밀 가공작업의 불량률이 높은 문제점을 가지고 있었다.

또한 상기 로봇팔을 사용할 경우에는, 공작물을 교환함에 있어서 각 관절을 굴절하기 위한 각종 서모보터 또는 엑츄에이터를 사용해야 함으로서, 각 구동부의 오차로 인하여 공작물을 교체하기 위한 척킹 위치의 오차가 발생되는 문제점도 가지고 있었다.

또 상기 로봇팔은 다수의 링크로 구성되어 있음에 따라 각 링크의 이동행정과 회전반경에 따른 넓은 공간을 필요로 함으로서, 로봇팔의 장착공간이 넓게 되는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 회전원판의 회전작동을 이용하여 초정밀 선반의 주축척에 장착되는 공작물을 교체함으로서, 공작물의 척킹을 수행함에 있어 척킹의 세팅위치의 정밀도 높일 수 있는 초정밀 선반의 공작물 자동 교환장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.

또한, 공작물 자동 교환장치를 주축의 전방에 회전 가능하게 장착함으로서, 교환장치의 장착공간을 최소화 할 수 있는 목적도 가지는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, X축 방향으로 장착되어 있으며 일단부에는 X축 서보모터가 장착되어 있는 X축 베드와, 이 X축 베드의 일측에 Z축 방향으로 장착되며 단부에는 Z축 서보모터가 장착되어 있는 Z축 베드와, 상기 X축 베드의 상측에 장착되어 X축 방향으로 슬라이딩되며 상기 Z축 베드 쪽으로 공구가 장착되어 있는 공구대와, 상기 Z축 베드의 상측에 장착되어 Z방향으로 슬라이딩되며 외측단에는 주축서보모터가 장착되고 전방에는 공작물이 물려지는 주축척이 장착되어 있는 주축으로 구성된 초정밀 선반에 있어서, 상기 Z축 베드의 양측 및 상측에 주축의 이동시 간섭되지 않게 세워지는 프레임과, 이 프레임의 상판에 수평으로 장착되며 회전축의 센터가 상기 주축 센터의 수직선상에 위치되어 있으며 상기 회전축을 회전시키는 구동모터를 포함하는 구동부와, 상기 회전축의 전방에 중심이 장착되어 있고, 상기 주축의 동일한 위치에는 주축의 외경보다 상대적으로 큰 내경을 가진 주축 관통홀이 형성되어 있으며, 주축과 마주보는 내측에는 상기 회전축과 주축 센터간의 거리를 반지름으로 하는 원호와 수평선이 만나는 양 지점을 중심으로 하여 공작물을 교체하는 공급,배출척이 각각 장착되어 있는 회전원판과, 상기 회전원판의 양측에는 상기 공급,배출척과 상응되는 위치에 공작물을 공급 및 배출하는 공작물 공급수단과 공작물 배출수단이 장착됨을 특징으로 하는 공작물 자동 교환장치를 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 공작물 교환장치가 장착된 초정밀 선반을 나타낸 측면도.

도 2는 도 1의 A에서 본 도면.

도 3은 도 2의 B-B선 단면도.

도 4는 본 발명의 방법을 나타낸 블록도.

도 5는 본 발명의 방법에 따른 동작단계를 나타낸 개략도로서,

도 5a는 주축 후진단계를,

도 5b는 공작물 인출단계를,

도 5c는 공작물 교체단계를,

도 5d는 회전원판 복귀단계를,

도 5e는 공작물 가공단계를 나타낸다.

도 6은 종래의 초정밀 선반을 나타낸 개략도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

400 : 주축

C : 주축척

1 : 프레임

2 : 구동부

21 : 회전축

22 : 구동모터

3 : 회전원판

31 : 주축 관통홀

4 : 공급척

41 : 공급수단

411 : 공급팰릿, 412 : 공급아암

5 : 배출척

51 : 배출수단

521 : 배출팰릿, 522 : 배출아암

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 공작물 교환장치가 장착된 초정밀 선반을 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 A에서 본 도면이며, 도 3은 도 2의 B-B선 단면도로서, 먼저 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

X축 방향으로 장착되어 있으며 일단부에는 X축 서보모터(도시않됨)가 장착되어 있는 X축 베드(100)와, 이 X축 베드(100)의 일측에 Z축 방향으로 장착되며 단부에는 Z축 서보모터(201)가 장착되어 있는 Z축 베드(200)와, 상기 X축 베드(100)의 상측에 장착되어 X축 방향으로 슬라이딩 되며 상기 Z축 베드 쪽으로 공구가 장착되어 있는 공구대(300)와, 상기 Z축 베드(200)의 상측에 장착되어 Z방향으로 슬라이딩되며 외측단에는 주축서보모터(401)가 장착되고 전방에는 공작물(W)이 물려지는주축척(C)이 장착되어 있는 주축(400)으로 구성된 초정밀 선반에 있어서,

상기 Z축 베드(200)의 양측 및 상측에 주축(400)이 이동할 경우 간섭되지 않게 세워지는 프레임(1)과, 이 프레임(1)의 상판에 수평으로 장착되며 회전축(21)의 센터가 상기 주축(400)의 센터의 수직선상에 위치되어 있으며 상기 회전축(21)을 회전시키는 구동모터(22)를 포함하는 구동부(2)와, 상기 회전축(21)의 전방에 중심이 장착되어 있고, 상기 주축의 동일한 위치에는 주축(400)의 외경보다 상대적으로 큰 내경을 가진 주축 관통홀(31)이 형성되어 있으며, 주축과 마주보는 내측에는 상기 회전축(21)과 주축(400) 센터간의 거리(L)를 반지름(R)으로 하는 원호와 수평선이 만나는 양 지점을 중심으로 하여 공작물(W)을 교체하는 공급,배출척(4,5)이 각각 장착되어 있는 회전원판(3)과, 상기 회전원판(3)의 양측에는 상기 공급,배출척(4,5)과 상응되는 위치에 공작물(W)을 공급 및 배출하는 공작물 공급수단(41)과 공작물 배출수단(42)이 장착됨을 특징으로 하는 것이다.

특히, 상기 공작물 공급수단(41)은, 새로운 공작물(W)이 적재된 공급팰릿(411)과, 이 공급팰릿(411)에서 상기 공급척(4)으로 공작물(W)을 이동시키는 투입아암(412)로 구성되어 있으며, 상기 공작물 배출수단(42)은, 가공된 공작물(W)이 적재되는 배출팰릿(421)과, 상기 배출척(5)에서 배출팰릿(421)으로 공작물(W)을 이동시키는 배출아암(422)으로 구성되는 것이다.

그리고 상기 구동부(2)를 구성하는 구동모터(22)는 정역모터를 사용함으로서, 회전원판(3)의 90도 및 180도의 정역회전을 원활하게 할 수 있는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 교환장치를 이용하는 공작물(W) 교환방법을 도 1내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 특히 도 4 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 가공을 마친 공작물(W)이 장착된 주축(400)이 회전원판(3)의 내측으로 후진되는 주축 후진단계(10)가 최초로 진행된다.

다음, 상기 주축 후진단계(10)를 진행된 후에는 도 4 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 주축(400)이 후진된 상태에서 회전원판(3)을 정 방향으로 90도 회전시켜 배출척(5)이 주축(400)의 전방에 위치 되게 한 후, 주축(400)을 다시 전,후진시켜 상기 배출척(5)에 가공된 공작물(W)을 인출하는 공작물 인출단계(20)가 진행된다.

다음, 상기 공작물 인출단계(2)가 진행된 후에는 도 4 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 회전원판(3)을 다시 180도 역방향으로 회전시켜 새로운 공작물(W)이 장착된 공급척(4)을 주축(400)의 전방에 위치되게 한 후, 주축(400)을 다시 전,후진시켜 상기 공급척(4)에 장착되어 있는 새로운 공작물(W)을 주축적(C)에서 수취하는 공작물 교체단계(30)가 진행된다.

다음, 상기 공작물 교체단계(30)가 진행된 후에는 도 4 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 회전원판(3)을 다시 90도 정방향으로 회전시켜 주축 관통홀(31)을 주축(400)의 전방에 위치되게 하는 회전원판 복귀단계(40)가 진행된다.

최종적으로, 상기 회전원판 복귀단계(40)가 진행된 후에는 도 4 및 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 공작물(W) 교체단계에서 후진되어 있던 주축(400)을 전진시켜 새로운 공작물(W)이 장착된 주축적(C)이 주죽 관통홀(31)을 통과한 후, 공작물(W)이 회전원판(3)의 외부로 돌출되게 하여 가공을 수행하는 공작물 가공단계(50)가 진행되는 것이다.

그러므로, 상기와 같은 주축 후진단계(10)와 공작물 인출단계(20)와 공작물 교체단계(30)와 회전원판 복귀단계(40) 및 공작물 가공단계(50)는 순서적으로 반복 진행됨으로서, 공작물을 연속적으로 교체할 수 있는 것이다. 또한 상기와 같이 회전원판(3)을 회전을 통해 공작물(W)을 주축척(C)에 척킹함으로서, 척킹의 정밀도 높일 수 있는 것이다.

한편, 도 3에 도시된 바와같이, 상기 회전원판 복귀단계후 배출척(5)에 물려진 가공된 공작물(W)을 배출아암을 통해 배출팰릿으로 배출하고, 공급팰릿에서 공급아암을 통해 공작물(W)을 인출한 후 공급척(5)에 물리는 공작물 배출,공급단계(60)가 추가될 수 도 있는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 공작물의 척킹을 수행함에 있어 척킹 위치의 정밀도 높임으로서, 척킹 위치의 오차로 인하여 발생되는 초정밀 가공의 불량을 방지할 수 있는 효과를 가지는 것이다.

또한, 공작물 자동교환 장치를 주축의 전방에 회전 가능하게 장착하여 장착공간을 최소화함으로서, 공간 활용도를 높일 수 있는 효과도 있다.

Claims

X축 방향으로 장착되어 있으며 일단부에는 X축 서보모터가 장착되어 있는 X축 베드(100)와, 이 X축 베드(100)의 일측에 Z축 방향으로 장착되며 단부에는 Z축 서보모터(201)가 장착되어 있는 Z축 베드(200)와, 상기 X축 베드(100)의 상측에 장착되어 X축 방향으로 슬라이딩 되며 상기 Z축 베드 쪽으로 공구가 장착되어 있는 공구대(300)와, 상기 Z축 베드(200)의 상측에 장착되어 Z방향으로 슬라이딩되며 외측단에는 주축서보모터(302)가 장착되고 전방에는 공작물(W)이 물려지는 주축척(C)이 장착되어 있는 주축(400)으로 구성된 초정밀 선반에 있어서,

상기 Z축 베드(200)의 양측 및 상측에 주축(400)의 이동시 간섭되지 않게 세워지는 프레임(1)과,

이 프레임(1)의 상판에 수평으로 장착되며 회전축(21)의 센터가 상기 주축(400)의 센터의 수직선상에 위치되어 있으며 상기 회전축(21)을 회전시키는 구동모터(22)를 포함하는 구동부(2)와,

상기 회전축(21)의 전방에 중심이 장착되어 있고, 상기 주축의 동일한 위치에는 주축(400)의 외경보다 상대적으로 큰 내경을 가진 주축 관통홀(31)이 형성되어 있으며, 주축과 마주보는 내측에는 상기 회전축(21)과 주축(400) 센터간의 거리(L)를 반지름(R)으로 하는 원호와 수평선이 만나는 양 지점을 중심으로 하여 공작물(W)을 교체하는 공급,배출척(4,5)이 각각 장착되어 있는 회전원판(3)과,

상기 회전원판(3)의 양측에는 상기 공급,배출척(4,5)과 상응되는 위치에 공작물(W)을 공급 및 배출하는 공작물 공급수단(41)과 공작물 배출수단(42)이 장착됨을 특징으로 하는 초정밀 선반의 공작물 자동 교환장치.
가공을 마친 공작물(W)이 추축척에 끼워진 주축이 회전원판의 내측으로 후진되는 주축 후진단계(10)와;

상기 주축이 후진된 상태에서 회전원판을 정 방향으로 90도 회전시켜 배출척이 주축의 전방에 위치되게 한 후, 주축을 다시 전,후진시켜 상기 배출척에 가공된 공작물(W)을 인출하는 공작물 인출단계(20)와;

상기 회전원판을 다시 180도 역방향으로 회전시켜 새로운 공작물(W)이 장착된 공급척을 주축의 전방에 위치되게 한 후, 주축을 다시 전,후진시켜 상기 공급척에 장착되어 있는 새로운 공작물(W)을 주축적에서 수취하는 공작물 교체단계(30)와;

상기 회전원판을 다시 90도 정방향으로 회전시켜 주축 관통홀을 주축의 전방에 위치되게 하는 회전원판 복귀단계(40)와;

상기 공작물 교체단계에서 후진되어 있던 주축을 전진시켜 새로운 공작물(W)이 장착된 주축척이 주죽 관통홀을 통과한 후, 공작물(W)이 회전원판의 외부로 돌출되게 하여 가공을 수행하는 공작물 가공단계(50)가 반복적으로 진행됨을 특징으로 하는 초정밀 선반의 공작물 자동 교환방법.
제 2항에 있어서, 상기 회전원판 복귀단계후 배출척에 물려진 가공된공작물(W)을 배출아암을 통해 배출팰릿으로 배출하고, 공급팰릿에서 공급아암을 통해 새로운 공작물(W)을 인출한 후 공급척에 물리는 공작물 배출,공급단계(60)가 추가됨을 특징으로 하는 초정밀 선반의 공작물 자동 교환방법.