KR100643951B1 - 공작물의 디버어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 개소로 보어 내지 홀 등의 천공부 또는 개구부가 형성된 여러 종류의 가공 대상물에 대한 디버어링 작업이 범용의 설비를 통해 통합적으로 수행할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 다수의 개소로 천공부 내지 개구부를 가지는 공작물에 대한 디버어링 작업을 수행하기 위해 물 분사용 고압노즐 설비를 갖춘 작업 공간부와; 상기 작업 공간부로 공작물을 운반함과 더불어, 상기 작업 공간부에서 가공이 완료된 공작물을 반출하기 위한 컨베이어 설비; 상기 컨베이어 설비로부터 공작물을 상기 작업 공간부로 이동시킴과 더불어, 가공이 완료된 공작물을 상기 컨베이어 설비로 반출하고, 상기 물 분사용 고압노즐 설비에 대해 공작물의 위치를 가변화시켜 공작물에 대한 디버어링 작업을 실시하는 다관절 로봇; 상기 물 분사용 고압노즐 설비에 대해 고압 분사용 물의 공급과, 상기 물 분사용 고압노즐 설비를 통해 분사된 물을 회수하여 이를 재분사하기 위해 가압하여 공급하는 물 공급 및 회수 설비; 가공 대상물인 공작물의 종류를 인식하고 이를 판별하는 공작물 종류 판별기 및; 상기 종류 판별기로부터 검출된 공작물의 종류를 입력받아 이를 매개로 상기 물 분사용 고압노즐 설비와, 상기 컨베이어 설비, 상기 다관절 로봇 및, 상기 물 공급 및 회수 설비에 대한 동작을 각각 제어하는 제어 유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

케이스, 디버어링, 고압, 분사, 노즐, 로봇

Description

공작물의 디버어링 장치{deburring system for work}

도 1은 본 발명에 따른 공작물의 디버어링 장치에 대한 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 평면도.

도 2는 도 1에 도시된 물 분사용 고압노즐 설비와 다관절 로봇을 매개로 디버어링 작업을 수행하는 상태를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 따라 디버어링 작업의 대상인 되는 변속기 케이스를 도시한 사시도.

도 4 내지 도 6는 각각 도 1에 도시된 물 분사용 고압노즐 설비에서 표면 세척용 노즐 기구와 홀 세척용 노즐 기구 및 보어 세척용 노즐 기구를 각각 도시한 사시도.

도 7은 도 5에 도시된 홀 세척용 노즐 기구의 세부 구성을 도시한 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-작업 공간부 12-컨베이어 설비

14-다관절 로봇 16-물 분사용 고압노즐 설비

18-물 공급 및 회수 설비 20-공작물 종류 판별기

22-제어 유니트 24-개폐식 도어

26-표면 세척용 노즐 기구 28-홀 세척용 노즐 기구

30-보어 세척용 노즐 기구 32-방수용 커버

본 발명은 공작물의 디버어링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공 대상인 공작물에 다수의 개소로 형성된 보어 내지 홀 등의 형상과 위치에 따라 공작물 또는 물 분사용 고압노즐 설비의 위치를 적절하게 옮겨, 보어 내지 홀 등에 잔류된 칩과 절삭유 및 버어를 각각 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 공작물의 디버어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동 변속기의 케이스와 같은 물품은 주조후 필요 부위에 다수의 보어나 홀(대략 200여개 정도임)이 가공되는 바, 이러한 변속기 케이스와 같은 가공 물품은 가공중 보어나 홀이 천공된 부위에 칩이 잔류하거나, 절삭의 과정에서 분무된 절삭유가 보어나 홀의 내부에 잔존하게 된다.

따라서, 변속기 케이스와 같이 주조후 설계 부위에 다수의 보어나 홀이 기계 가공되는 물품에는 반드시 칩이나 버어(burr)의 제거와 함께 잔류하고 있는 절삭유 를 제거하는 작업이 필요한 데, 이러한 역할을 수행하는 장비가 이른 바 디버어링(deburring) 장치인 것이다.

이를 위해 개발된 디버어링 장치의 구성은 크게 가공 대상물인 변속기 케이스를 원하는 위치로 운반해 오는 이송 장비와, 상기 이송 장비를 매개로 이송된 변속기 케이스의 보어나 홀이 천공된 부위에 고압의 세척수를 분사시켜 버어나 칩의 제거와 함께 잔류하고 있는 절삭유를 동시에 제거하는 세정 장비 및, 상기 세정 장비를 매개로 세척이 완료된 변속기 케이스를 다시 조립 라인으로 운반해 나가는 반출 장비 등으로 이루어진다.

이 경우 상기 세정 장비는 변속기 케이스를 잡아 고정하는 장치와, 상기 변속기 케이스에 형성된 다수의 보어나 홀이 위치하는 부위를 향해 배치된 고압 분사 노즐 및, 상기 고압 분사 노즐에 세척액을 공급하는 장치 등이 포함된다.

그런데, 변속기 케이스와 같이 보어나 홀과 같은 기계 가공의 대상 부위가 다수이면서 각각의 부위에 대해 디버어링 작업이 필요한 물품의 경우에는 변속기의 종류별 변속기 케이스의 형상이 각각 상이함은 물론, 각각의 변속기 케이스 마다 보어나 홀 등이 형상과 형성된 부위에 대한 위치가 각각 상이하기 때문에, 각 변속기별 변속기 케이스에 대한 디버어링 작업을 실시하기 위한 장비가 개별적으로 제작되어야만 하였다.

이 결과, 각 변속기별 변속기 케이스의 디버어링을 위한 장치를 개발하고 이를 적용하는 데 많은 시간과 비용이 발생하게 되었고, 또한 각각의 디버어링 장치를 개별적으로 설치하는 데 있어 많은 작업 공간을 점유하게 되는 문제가 수반되어 왔다.

특히, 이러한 문제는 근래에 들어 자동차가 엔진과 변속기 등 파워 트레인 계통의 중요 부품을 상호 공유하는 이른 바 플랫폼 공유에 의해 제조되고 있기 때문에, 동일한 제조 라인상에서 다기종의 차종이 동시에 생산되는 현실에 비추어 볼 때, 각 변속기별 케이스에 대한 디버어링 장치를 각각 개별적으로 개발하여 적용한다는 것은 경제적인 측면이나 공간적인 측면에서 고려할 때 많은 불합리함을 초래하고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 다수의 개소로 보어 내지 홀 등의 천공부 또는 개구부가 형성된 여러 종류의 가공 대상물에 대한 디버어링 작업이 범용의 설비를 통해 통합적으로 수행할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 개소로 천공부 내지 개구부를 가지는 공작물에 대한 디버어링 작업을 수행하기 위해 물 분사용 고압노즐 설비를 갖춘 작업 공간부와;

상기 작업 공간부로 공작물을 운반함과 더불어, 상기 작업 공간부에서 가공이 완료된 공작물을 반출하기 위한 컨베이어 설비;

상기 컨베이어 설비로부터 공작물을 상기 작업 공간부로 이동시킴과 더불어, 가공이 완료된 공작물을 상기 컨베이어 설비로 반출하고, 상기 물 분사용 고압노즐 설비에 대해 공작물의 위치를 가변화시켜 공작물에 대한 디버어링 작업을 실시하는 다관절 로봇;

상기 물 분사용 고압노즐 설비에 대해 고압 분사용 물의 공급과, 상기 물 분사용 고압노즐 설비를 통해 분사된 물을 회수하여 이를 재분사하기 위해 가압하여 공급하는 물 공급 및 회수 설비;

가공 대상물인 공작물의 종류를 인식하고 이를 판별하는 공작물 종류 판별기 및;

상기 종류 판별기로부터 검출된 공작물의 종류를 입력받아 이를 매개로 상기 물 분사용 고압노즐 설비와, 상기 컨베이어 설비, 상기 다관절 로봇 및, 상기 물 공급 및 회수 설비에 대한 동작을 각각 제어하는 제어 유니트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 변속기 케이스와 같이 대략 200여개 정도의 다수의 개소로 형성된 보어 내지 홀 등의 천공부 또는 개구부를 갖춘 가공 대상인 공작물에 디버어링 작업을 위한 것으로, 이의 구성은 도 1과 도 2에 각각 도시된 바와 같이 이루어진다.

본 발명은 도 3에 도시된 바와 같은 변속기 케이스(W)와 같은 가공 대상의 공작물에 대해 디버어링 작업을 수행하는 작업 공간부(10)와, 상기 작업 공간부와 인접한 위치로 배설되어 상기 작업 공간부(10)로 공작물을 운반함과 더불어 상기 작업 공간부(10)에서 디버어링 작업이 완료된 공작물을 후공정의 설비로 반출하기 위한 컨베이어 설비(12) 및, 상기 컨베이어 설비(12)로부터 공작물을 상기 작업 공간부(10)로 이동시킴과 더불어 디버어링 작업이 완료된 공작물을 상기 컨베이어 설비(12)로 반출하는 다관절 로봇(14)을 구비하고 있다.

그리고, 본 발명은 상기 작업 공간부(10)내에 공작물에 대한 디버어링 작업의 위해 고압의 물을 분사하는 물 분사용 고압노즐 설비(16)를 갖추고 있으며, 상기 작업 공간부(10)내에는 상기 다관절 로봇(14)도 함께 설치하고 있는 바, 상기 다관절 로봇(14)은 상기 작업 공간부(10)에 공작물의 이송과 반출을 도모함과 더불어 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)에 대해 공작물의 위치를 가변화시켜 공작물에 다수의 종류 및 수량으로 구비된 보어 내지 홀 등의 천공부 또는 개구부에 대한 디버어링 작업을 실시하도록 되어 있다.

또한, 본 발명은 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)에 대해 고압 분사용 물의 공급과, 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)를 통해 공작물에 분사된 물을 회수하여 이를 재분사하기 위해 가압하여 공급하는 물 공급 및 회수 설비(18)를 구비하고, 아울러, 상기 가공 대상물인 공작물의 종류를 인식하고서 이를 판별하는 공작물 종류 판별기(20)를 갖추고 있다.

이 경우, 상기 공작물 종류 판별기(20)는 광학식으로 공작물의 외형을 검출하고 이를 통해 공작물의 종류를 파악하거나, 공작물의 중량을 검출하고 이를 통해 공작물의 종류를 파악하는 등 다양한 형태로 구현할 수 있다.

또한, 상기 공작물 종류 판별기(20)로부터 검출된 공작물의 종류를 입력받아 이를 매개로 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)와, 상기 개폐식 도어, 상기 컨베이어 설비(12), 상기 다관절 로봇(14) 및, 상기 물 공급 및 회수 설비(18)에 대한 전반적인 동작을 각각 제어하는 제어 유니트(22)를 구비하고 있다.

여기서, 상기 작업 공간부(10)는 다수의 차단벽(10a)에 의해 상/하/좌/우 및 전/후의 육면이 각각 수밀이 가능한 밀폐된 형태이고, 상기 일측 차단벽(10a)에는 개폐식 도어(24)가 설치되어 있어, 상기 개폐식 도어(24)를 매개로 상기 작업 공간부(10)내로 공작물의 진입과 반출이 이루어지게 되고, 디버어링 작업시 상기 개폐식 도어(24)는 닫혀 있어, 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)를 통한 고압의 물 분사시 상기 작업 공간부(10)의 외부로 물이 누출되는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다. 이 경우, 상기 개폐식 도어(24)의 개폐 조작도 상기 제어 유니트(22)의 제어에 의해 이루어짐은 물론이다.

그리고, 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)는 도 4 내지 도 6에 각각 도시된 바와 같이, 공작물의 표면에 대한 디버어링 작업을 수행하는 표면 세척용 노즐 기구(26)와, 공작물에 형성된 홀에 대한 디버어링 작업을 수행하는 홀 세척용 노즐 기구(28) 및, 공작물에 형성된 보어에 대한 디버어링 작업을 수행하는 보어 세척용 노즐 기구(30)로 구분되는 바, 상기 표면 세척용 노즐 기구(26)와 상기 홀 세척용 노즐 기구(28) 및 상기 보어 세척용 노즐 기구(30)는 각각 공작물에 형성된 천공부 또는 개구부의 형상 및 위치에 따라 분사 위치를 고정 내지 이동하거나 회전할 수 있도록 되어 있다.

이를 위해, 상기 표면 세척용 노즐 기구(26)와 상기 홀 세척용 노즐 기구 (28) 및 상기 보어 세척용 노즐 기구(30) 중에서 상기 홀 세척용 노즐 기구(28)의 세부 구성을 대표적으로 살펴보면 다음과 같다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 홀 세척용 노즐 기구(28)는 소정 형상의 하우징(1)내에서 회전이 가능하게 배치되는 노즐 조립체(2)와, 상기 노즐 조립체(2)에 회전력을 제공하는 모터(3) 및, 상기 노즐 조립체(2)에 상기 물 공급 및 회수 설비(18)로부터 제공되는 고압의 물을 공급하는 피팅 부재(4)를 갖추고 있다.

여기서, 상기 노즐 조립체(2)와 상기 모터(3) 사이의 연결은 상기 모터(3)의 회전축(3a)에 설치된 구동 디스크(5)와 상기 노즐 조립체(2)의 일단에 설치된 종동 디스크(6) 사이에 설치된 타이밍 벨트(7)를 매개로 이루어지고, 상기 피팅 부재(4)에는 상기 노즐 조립체(2)로의 고압의 물을 선택적으로 분사하기 위해 상기 제어 유니트(22)의 제어에 따라 동작되는 개폐기(8)가 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호 2a는 상기 노즐 조립체(2)의 선단에 설치되어 고압의 물을 공작물에 분사하는 노즐이고, 9는 상기 하우징(1)에 대해 상기 노즐 조립체(2)를 회전 가능하게 지지하는 다수의 베어링 부재이다.

이 경우, 상기 홀 세척용 노즐 기구(28)를 구성하고 있는 다수의 구성요소는 상기 표면 세척용 노즐 기구(26)와 상기 보어 세척용 노즐 기구(30)에도 동일하게 적용됨은 물론이다.

또한, 상기 다관절 로봇(14)은 이의 전 부위가 수밀이 가능한 방수용 커버(32)에 의해 보호되고, 상기 방수용 커버(32)의 내부에는 고압의 공기가 기밀하게 주입되어 있어, 상기 다관절 로봇(14)이 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)로부터 분사되는 고압의 물에 의한 수압으로부터 보호될 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 다관절 로봇(14)은 이의 선단에 공작물의 파지를 위한 그리퍼(14a)를 갖추고 있는 바, 상기 그리퍼(14a)의 형상은 가공 대상물인 공작물의 종류에 따라 적정의 개체로 교환될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 물 공급 및 회수 설비(18)는 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)를 통해 공작물에 분사된 다음 상기 작업 공간부(10)의 배수구(도시안됨)를 통해 회수된 물에 포함된 이물질의 제거를 위한 필터링 설비(18a)를 구비하고 있다.

또한, 상기 컨베이어 설비(12)는 가공 대상물인 공작물의 지지를 위한 다수의 팔레트(palette; 12a)를 상부에 안착하여 이를 이송하도록 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 공작물의 디버어링 장치에 대한 동작을 상세히 설명한다.

먼저, 상기 컨베이어 설비(12)를 매개로 가공 대상물인 공작물이 디버어링 작업을 위한 위치로 이동하게 되면, 상기 공작물 종류 판별기(20)는 이동한 공작물의 종류를 판독하여 이를 상기 제어 유니트(22)로 출력하게 된다.

이어, 상기 제어 유니트(22)는 공작물의 종류를 판단하여 이를 통해 디버어링 작업을 위한 각종 제어를 실시하게 된다.

즉, 상기 작업 공간부(10)의 개폐식 도어(24)가 개방되면서 상기 다관절 로봇(14)의 그리퍼(14a)는 상기 컨베이어 설비(12)상의 팔레트(12a)에 놓여 있는 공작물을 파지한 다음, 이를 작업 공간부(10)의 내부로 옮기게 된다.

이후, 상기 개폐식 도어(24)가 닫히고, 이어 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)를 통해 고압의 물이 가공물의 천공부 또는 개구부를 향해 분사되기 시작한다.

이때, 상기 다관절 로봇(14)은 공작물에 다수의 개소로 형성된 천공부 또는 개구부의 위치를 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)중 해당 노즐 기구(26,28,30)에 맞추게 되고, 이와 함께 상기 해당 노즐 기구(26,28,30)도 이동 및 회전하여 공작물에 형성된 천공부 또는 개구부에 대한 효과적인 디버어링 작업이 이루어질 수 있도록 한다.

상기와 같은 일련의 디버어링 작업이 종료되면, 상기 다관절 로봇(14)은 회전 등의 동작을 통해 공작물의 위치를 적절하게 변화시켜 천공부 내지 개구부내에 잔류하고 있는 세정액을 제거하게 된다.

이어, 세정액의 제거가 완료되면, 상기 다관절 로봇(14)은 상기 작업 공간부(10)로부터 공작물을 개방된 개폐식 도어(24)를 통해 상기 컨베이어 설비(12)로 옮기게 되고, 상기 컨베이어 설비(12)는 디버어링 작업을 마친 공작물을 후공정의 설비로 반출시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공작물의 디버어링 장치에 의하면, 변속기 케이스(W)와 같이 보어나 홀과 같은 기계 가공의 대상 부위가 다수이면서 각각의 부위에 대해 디버어링 작업이 필요한 물품에 있어, 디버어링 작업에 필요한 설비를 작업 대상물의 종류와 관계없이 범용적으로 활용할 수 있도록 함으로써, 작 업 대상물에 대한 디버어링 작업을 위한 장치를 개발하고 이를 적용하는 데 소요되는 시간과 비용을 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.

또한, 디버어링 장비의 설치에 필요로 하는 공간의 점유를 보다 축소할 수 있어, 작업 공간의 효율적인 활용은 물론 설치의 초기 투자에 소요되는 비용의 절감을 통한 경제적인 이득을 취할 수 있게 된다.

그리고, 플랫폼의 공유에 의해 제조되는 다양한 차종에 적용되는 여러 종류의 변속기 케이스(W)가 단일의 디버어링 설비에 의해 디버어링 작업될 수 있도록 함으로써, 동일한 제조 라인상에서 다기종의 차종이 동시에 생산될 수 있도록 하는 데 기여할 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 다수의 개소로 천공부 내지 개구부를 가지는 공작물에 대한 디버어링 작업을 수행하기 위해 물 분사용 고압노즐 설비(16)를 갖춘 작업 공간부(10)와, 상기 작업 공간부(10)로 공작물을 운반함과 더불어 상기 작업 공간부(10)에서 가공이 완료된 공작물을 반출하기 위한 컨베이어 설비(12), 상기 컨베이어 설비(12)로부터 공작물을 상기 작업 공간부(10)로 이동시킴과 더불어 가공이 완료된 공작물을 상기 컨베이어 설비(12)로 반출하고 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)에 대해 공작물의 위치를 가변화시켜 공작물에 대한 디버어링 작업을 실시하는 다관절 로봇(14), 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)에 대해 고압 분사용 물의 공급과 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)를 통해 분사된 물을 회수하여 이를 재분사하기 위해 가압하여 공급하는 물 공급 및 회수 설비(18), 가공 대상물인 공작물의 종류를 인식하고 이를 판별하는 공작물 종류 판별기(20) 및, 상기 종류 판별기(20)로부터 검출된 공작물의 종류를 입력받아 이를 매개로 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)와 상기 컨베이어 설비(12), 상기 다관절 로봇(14) 및, 상기 물 공급 및 회수 설비(18)에 대한 동작을 각각 제어하는 제어 유니트(22)를 포함하고;

   상기 작업 공간부(10)는 다수의 차단벽(10a)에 의해 육면이 수밀이 가능한 밀폐된 형태이고, 일측 차단벽에 개폐식 도어(24)를 갖추며, 내부에 상기 다관절 로봇(14)과 상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)를 각각 구비하며;

   상기 다관절 로봇(14)의 전 부위는 수밀이 가능한 방수용 커버(32)에 의해 보호되고, 상기 방수용 커버(32)의 내부에는 고압의 공기가 기밀하게 주입되며;

   상기 물 분사용 고압노즐 설비(16)는 표면 세척용 노즐 기구(26)와, 홀 세척용 노즐 기구(28) 및, 보어 세척용 노즐 기구(30)로 이루어지고, 상기 홀 세척용 노즐 기구(28)와 상기 보어 세척용 노즐 기구(30)는 하우징(1)내에서 회전이 가능하게 배치되는 노즐 조립체(2)와, 상기 노즐 조립체(2)에 회전력을 제공하는 모터(3) 및, 상기 노즐 조립체(2)에 상기 물 공급 및 회수 설비(18)로부터 제공되는 고압의 물을 공급하는 피팅 부재(4)를 갖춘 것을 특징으로 하는 공작물의 디버어링 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 개폐식 도어(24)의 개폐 조작은 상기 제어 유니트(22)의 제어에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작물의 디버어링 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐 조립체(2)와 상기 모터(3) 사이의 연결은 상기 모터(3)의 회전축(3a)에 설치된 구동 디스크(5)와 상기 노즐 조립체(2)에 설치된 종동 디스크(6) 사이에 설치된 타이밍 벨트(7)를 매개로 이루어지고, 상기 피팅 부재(4)에는 상기 노즐 조립체(2)로의 고압의 물을 선택적으로 분사하기 위해 상기 제어 유니트(22)의 제어에 따라 동작되는 개폐기(8)가 설치된 것을 특징으로 하는 공작물의 디버어링 장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 다관절 로봇(14)은 공작물의 파지를 위한 그리퍼(14a)를 갖춘 것을 특징으로 하는 공작물의 디버어링 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 물 공급 및 회수 설비(18)는 디버어링 작업후 회수된 물에 포함된 이물질의 제거를 위한 필터링 설비(18a)가 구비된 것을 특징으로 하는 공작물의 디버어링 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 컨베이어 설비(12)는 상기 가공 대상물인 공작물의 지지를 위한 다수의 팔레트(12a)를 안착하여 이송하는 것을 특징으로 하는 공작물의 디버어링 장치.

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