KR100734564B1

KR100734564B1 - 선반의 척킹 보조장치 및 척킹방법

Info

Publication number: KR100734564B1
Application number: KR1020060049857A
Authority: KR
Inventors: 류영희; 이만순; 정성훈
Original assignee: 유도로보틱스(주)
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-07-04

Abstract

본 발명은 외주연이 개방되어 있는 중공형의 공작물을 선반에 척킹하기 위한 선반의 척킹 보조장치 및 척킹방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공작물의 외주연 양측에 형성된 개구를 관통하도록 삽입부재를 삽입시킨 후, 삽입부재를 척방향으로 당겨주어 공작물을 척에 긴밀하게 밀착시킨 상태에서 척킹함으로써, 공작물이 고속회전으로 가공되어질 때 발생되는 미세한 진동을 방지하여 가공 정밀도를 향상시키는 선반의 척킹 보조장치 및 척킹방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 선반의 척킹 보조장치는, 양측이 개방되어 있는 중공형의 공작물을 중공부가 형성된 유압척에 고정하여 선반가공하기 위한 척킹 보조장치에 있어서, 상기 유압척의 중공부 내부로 삽입되어, 상기 유압척 후방에 구비된 유압척 구동실린더의 피스톤과 연결되는 클램핑바와; 일단에 상기 클램핑바의 외주연이 삽입될 수 있는 삽입홈이 길이방향으로 형성되는 삽입부재와; 상기 삽입부재를 파지하는 파지부와; 상기 파지부를 공작물 측으로 수평이동시키는 이송실린더와; 상기 이송실린더를 지지하여 고정시키는 지지부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

선반, 그립퍼, 유압척, 차동케이스

Description

선반의 척킹 보조장치 및 척킹방법{Chucking support apparatus and chucking method for a lathe}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선반의 척킹 보조장치를 나타내는 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 선반의 척킹 보조장치의 작동상태를 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 선반의 척킹 보조장치의 삽입부재가 공작물과 함께 척킹되는 동작을 나타내는 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 삽입부재 12 : 삽입홈

14 : 손잡이부 20 : 파지부

22 : 그립퍼죠 24 : 그립퍼

26 : 지지판 28 : 케이블베어

30 : 이송실린더 32 : 피스톤

42 : 가이드바 44 : 연결판

50 : 지지부 52 : 지지대

54 : 실린더 장착 케이스 70 : 선반본체

80 : 연동척 82 : 죠

90 : 클램핑바 100 : 공작물

일반적으로 선반은, 선반의 주축에 고정된 공작물의 회전운동과 공구대에 설치된 바이트의 직선운동에 의해 공작물을 절삭하는 공작기계의 일종으로 산업전반에 광범위하게 사용된다. 이러한 선반은 통상 베드, 주축대, 심압대, 왕복대, 공구대 및 이송장치 등으로 구성되고, 주축대와 심압대 사이에 공작물을 고정시켜 주축대를 통해 공작물을 회전시키며 가공하는데, 이와 달리 수직선반이나 터릿선반처럼 심압대를 별도로 구성하지 않고 주축대만으로 공작물을 고정하여 절삭하는 방식도 있다.

선반에 공작물을 고정시키기 위하여, 일반적으로 주축대의 일단에 구비되는 척(chuck)을 사용하는데, 척의 일단면에는 척의 중심방향으로 슬라이드되면서 공작물을 잡아주는 2∼4개의 죠(jaw)가 구성되어 있으며, 죠의 동작방법에 따라 다수개 의 죠가 개별적으로 조절되어 공작물을 척킹하는 단동척과 다수개의 죠가 연동되어 공작물을 척킹하는 연동척으로도 구분된다. 여기서, 단동척은 각각의 죠가 개별적으로 구동되므로 불규칙한 형상을 가진 공작물을 고정하는데 유리하며, 연동척은 공작물을 고정하는데 단동척에 비해 시간이 단축되어 대량생산시 많이 사용된다.

이와 같이 구성된 선반에서, 불규칙하고 비대칭적인 형상으로 이루어져 무게중심이 길이방향으로 편심된 공작물을 척킹하는 종래의 방법에는, 공작물의 외부를 단순히 척의 죠를 조절하여 척킹하는 방식과, 공작물의 형상에 따라 별도로 제작된 면판을 선반의 주축에 고정시켜 공작물을 지지하게 하는 방식이 있으며, 그외에도 척 자체의 외형을 공작물의 형상에 맞게 변형시키거나, 기존의 척의 일면에 여러가지 부속장치를 부착하여 공작물을 고정시키는 방식이 있다.

그러나, 척의 죠를 단독으로 사용하여 공작물을 고정하는 방식은 공작물과 척 사이의 밀착력이 약하기 때문에, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 고속회전가공에 적용하기 힘들다는 문제가 있다. 또한, 공작물의 형상에 따라 척의 형상을 변형시키는 방식은 제작비용이 과다하게 증가하고, 가공할 공작물의 형상이 변경될 때마다 새로운 척으로 교환하여 가공해야 하므로 인력 및 시간 낭비를 유발하는 문제점이 있다. 또한, 기존의 척의 일면에 여러가지 부속장치를 부착하여 공작물을 고정하는 방식은 공작물을 견고하게 고정하는데 오랜 시간이 소요되고, 자동화 공정에서의 선반가공에 적합하지 못하다는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 공작물의 외주연 양 측에 형성된 개구를 관통하도록 삽입부재를 삽입시킨 후, 삽입부재를 척방향으로 당겨주어 공작물을 척에 긴밀하게 밀착시킨 상태에서 척킹하여 선반가공함으로써, 가공 정밀도를 향상시키고, 종래의 척킹 보조방법에 비해 비용을 절감하는데에 목적이 있다.

또한, 공작물을 선반의 척에 용이하게 탈부착할 수 있는 척킹 보조장치 및 척킹방법을 제공하여 선반가공이 자동화 공정 내에서 원활하게 이루어지도록 하는데 또다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 기술적 사상으로서의 본 발명은, 양측이 개방되어 있는 중공형의 공작물(100)을 중공부가 형성된 유압척(80)에 고정하여 선반가공하기 위한 척킹 보조장치에 있어서, 상기 유압척(80)의 중공부 내부로 삽입되어, 상기 유압척(80) 후방에 구비된 유압척 구동실린더의 피스톤과 연결되는 클램핑바(90)와; 일단에 상기 클램핑바(90)의 외주연이 삽입될 수 있는 삽입홈(12)이 길이방향으로 형성되는 삽입부재(10)와; 상기 삽입부재(10)를 파지하는 파지부(20)와; 상기 파지부(20)를 공작물 측으로 수평이동시키는 이송실린더(30)와; 상기 이송실린더(30)를 지지하여 고정시키는 지지부(50);로 구성되는 것을 특징으로 하는 선반의 척킹 보조장치를 제공한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 기술적 사상으로서의 본 발명은, 양측이 개방되어 있는 중공형의 공작물(100)을 선반에 척킹하는 방법에 있어서, 갠트리 로더를 이용하여 공작물을 선반측으로 이송하여 유압척(80)에 밀착시키면서 공작물 의 중공부에 클램핑바(90)가 삽입되게 하는 단계와; 이송실린더(30)를 작동하여, 삽입부재(10)가 공작물 일측의 개구에 삽입되어 공작물 양측을 관통하도록 상기 삽입부재(10)를 파지하고 있는 파지부(20)를 전진시키는 단계와; 유압척 구동실린더의 피스톤을 후퇴시켜, 유압척(80)에 장착된 죠(82)가 공작물의 외부를 물어 고정시키도록 척킹하는 단계와; 상기 척킹단계와 동시에, 유압척(80) 방향으로 클램핑바(90)를 슬라이드시켜 공작물을 상기 유압척(80)에 밀착시키는 보조척킹 단계와; 파지부(20)의 파지를 해제하고, 이송실린더(30)를 구동하여 상기 파지부(20)를 선반 외부로 후퇴시키는 단계와; 갠트리 로더의 공작물 파지를 해제하고, 선반으로부터 이격시키는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 선반의 척킹방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 적용되는 선반으로는, 심압대 대신에 터릿을 구비하여, 여기에 여러가지 절삭공구를 공정순서대로 장착하여 다양한 가공을 할 수 있는 터릿선반을 사용한다. 상기 선반에는 유압척이 구비되며, 상기 유압척의 일측면에는 공작물의 외부를 물어서 고정시키는 다수개의 죠가 장착되는데, 상기 죠는 서로 연동하므로 원형, 정삼각형 등의 대칭적인 단면을 가지는 공작물을 척킹하는데 편리하다.

또한, 상기 유압척은 중공부가 형성되어 있어서, 가는 봉재를 척킹하는데 사용되는 콜릿척이나 부속장치 등을 중공부 내로 삽입시켜 고정하는데 용이하며, 그 후방에는 유압척 구동실린더가 구비되어 상기 죠를 구동시키기 위한 동력을 제공한 다.

또한, 본 발명에 따른 선반의 척킹 보조장치는 자동차 부품의 일종인 차동케이스(differential case)와 같이 길이방향으로 중공부가 형성되어 있으며, 외주연 양측에 개구가 대칭적으로 형성되어 있는 공작물을 척킹하기 위한 것이다. 상기 공작물은 일단부의 직경보다 타단부의 직경이 큰 형태로 이루어지며, 양단부 중 작은 직경을 갖는 부분을 척킹하여 가공을 하게된다. 직경이 더 큰 일단부 측으로 무게 중심이 편심되기 때문에 고속가공시에 진동이 발생하여 가공 정밀도가 나빠질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선반의 척킹 보조장치를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 선반의 척킹 보조장치의 작동상태를 나타내는 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선반의 척킹 보조장치는, 외주연이 개방되어 있는 중공형의 공작물(100)을 중공부가 형성된 유압척(80)에 고정하여 선반가공하는데 사용되며, 상기 유압척(80)의 중공부 내부로 삽입되어, 상기 유압척(80) 후방에 구비된 유압척 구동실린더의 피스톤과 연결되는 클램핑바(90)와, 일단에 상기 클램핑바(90)의 외주연이 삽입될 수 있는 삽입홈(12)이 길이방향으로 형성되는 삽입부재(10)와, 상기 삽입부재(10)를 파지하는 파지부(20)와, 상기 파지부(20)를 공작물 측으로 수평이동시키는 이송실린더(30)와, 상기 이송실린더(30)를 지지하여 고정시키는 지지부(50)를 포함하여 구성된다.

상기 클램핑바(90)는 일단에 몸체보다 더 큰 직경을 갖는 머리부가 형성되어 있는 원통형을 이루어지고, 타단은 상기 유압척(80)의 중공부에 삽입되며, 상기 클램핑바(90)의 머리부 직경은 원통형의 몸체 직경보다는 크고, 공작물의 중공부로 삽입될 수 있도록 공작물 중공부의 직경보다 작게 구성된다.

상기 클램핑바(90)의 일단에는 유압척(80)의 후방에 구비된 유압척 구동실린더의 피스톤이 연결되는데, 상기 유압척 구동실린더의 피스톤이 공작물 반대측으로 후퇴하면 상기 유압척(80)에 장착된 죠(82)가 피스톤과 연동하여 공작물의 외부를 물어주면서 척킹하고, 이와 동시에 상기 유압척(80) 방향으로 상기 클램핑바(90)가 후방으로 슬라이드 된다.

상기 삽입부재(10)는 일단에 상기 클램핑바(90)의 외주연이 삽입될 수 있는 삽입홈(12)이 길이방향으로 형성되어 있으며, 타단에는 상기 파지부(20)에서 용이하게 파지 가능하도록 편평한 손잡이부(14)가 구성되는데, 상기 삽입홈(12)은 상기 클램핑바(90)의 몸체 직경보다는 크고, 상기 클램핑바(90)의 머리부 직경보다는 작은 간격을 가진다.

상기 파지부(20)는 공압실린더에 의해서 작동하여 상기 삽입부재(10)를 파지하는 복수개의 그립퍼죠(22)가 일단에 구비된 그립퍼(24)와, 상기 그립퍼(24)의 일측에 부착되는 지지판(26)으로 구성된다.

상기 파지부(20)의 지지판(26)에는 상기 이송실린더(30)의 피스톤이 연결되어, 상기 파지부(20)를 공작물 측으로 수평이동시키게 된다.

상기 지지부(50)는 상기 이송실린더(30)가 일측에 부착되는 실린더 장착 케이스(54)와, 상기 실린더 장착 케이스(54)를 상단에 장착하여 수직으로 구비되는 지지대(52)로 구성된다. 또한, 상기 파지부(20)의 공압실린더로 연결되는 제어신호선과 전원공급선 등의 전선을 장착하여 전선에 의해 상기 파지부(20)의 직선운동이 방해받지 않도록 해주는 다관절 체인 형태로 구성된 케이블베어(28)가 상기 지지대(52)의 상단과 상기 파지부(20)를 연결하도록 구비된다.

상기 파지부(20)의 지지판(26) 후면에는 상기 파지부(20)의 왕복 운동을 안내해주는 한쌍의 가이드바(42)가 연결되는데, 각 가이드바(42)는 상기 실린더 장착 케이스(54)를 관통하여 후방으로 연장되도록 구비된다. 상기 각 가이드바(42)의 말단에는 연결판(44)이 결합되어 상기 가이드바(42)가 상기 실린더 장착 케이스(54) 외부로 이탈하는 것을 방지해준다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 선반의 척킹 보조장치는, 도 2의 E부 상세에 도시된 바와 같이, 상기 이송실린더(30)를 작동하여 상기 파지부(20)를 공작물 측으로 전진시킴으로써, 상기 삽입부재(10)가 공작물 일측의 개구에 삽입되어 공작물 양측을 관통하게 한다. 이때, 상기 삽입부재(10)의 삽입홈(12)에는 공작물의 일단을 통해 중공부에 삽입된 클램핑바(90)의 외주연이 끼워진다. 이 상태에서 유압척 구동실린더가 구동하여 유압척 구동실린더의 피스톤이 후퇴하면, 상기 유압척(80)에 장착된 죠(82)가 회전축 방향으로 움직여서 공작물의 외부를 물어 척킹이 이루어지며 이와 동시에, 유압척 구동실린더에 일단이 연결된 상기 클램핑바(90)가 유압척(80) 방향으로 슬라이드 된다. 상기 클램핑바(90)의 머리부 직경이 상기 삽입홈(12)의 간격보다 크기 때문에 상기 클램핑바(90)의 몸체에 삽입된 상기 삽입부재(10)를 동일방향으로 잡아당기게 된다. 또한, 상기 삽입부재(10)는 공작물의 양 측을 관통하도록 삽입되어 공작물의 양측벽과 접촉하므로, 공작물도 상기 유압척(80) 방향으로 밀착시키게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 선반의 척킹 보조장치의 삽입부재가 공작물과 함께 척킹되는 동작을 나타내는 정면도이다.

이하, 도 2 또는 도 3을 참조하여 공작물을 척킹하는 과정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 선반에 갠트리 로더를 이용하여 공작물이 근접되도록 이송한 후에 유압척(80)에 공작물을 밀착시킨다. 여기서, 갠트리 로더는 척킹이 완료가 될 때까지 공작물을 파지한 상태를 유지한다.

이후 도 2에서와 같이, 이송실린더(30)를 구동하여 상기 이송실린더(30)의 피스톤(32; 도1참조)을 상기 실린더 장착 케이스(54) 내부를 관통하여 선반측으로 전진시키면, 상기 이송실린더(30)의 피스톤에 연결된 파지부(20)가 공작물에 접근하게 되며, 이어서 삽입부재(10)를 파지한 파지부(20)를 도 3에 도시된 A방향, 즉 공작물 측으로 수평이동시켜 일측에 관통구가 형성된 공작물 내부로 삽입부재(10)를 삽입시킨다.

이때, 삽입부재(10)의 길이방향으로 형성된 삽입홈(12)에 클램핑바(90)의 외주연이 끼워지도록, 삽입부재(10)를 공작물 일측에 형성된 관통구 내부로 삽입시켜 공작물의 타측 관통구로 둘출시킴으로써, 삽입부재(10)가 공작물을 관통한 상태가 되게 한다.

위와 같이, 삽입부재(10)가 공작물에 완전히 삽입된 상태에서, 유압척(80)의 후방에 구비된 유압척 구동실린더가 작동하여 유압척(80)에 장착된 죠(82)를 도 3에 도시된 C방향으로 움직이도록 함으로써 공작물의 외부를 물어 척킹한다.

그리고 죠(82)가 공작물을 외형을 물어주는 기계적인 척킹방식과 동시에, 유압척 구동실린더의 피스톤에 일단이 결합된 클램핑바(90)를 유압척(80) 방향으로 슬라이드시켜, 클램핑바(90)의 머리부가 삽입부재(10)의 삽입홈(12)에 걸려 삽입부재(10)를 동일방향으로 잡아당기며, 삽입부재(10)는 공작물을 관통하여 공작물의 양측벽에 접하므로 공작물을 유압척(80)에 밀착시켜 보조척킹을 완료한다.

위와 같이, 보조척킹이 완료되면, 파지부(20)에 구성된 그립퍼죠(22)가 상하로 벌어져서 척킹이 이루어진 삽입부재(10)를 놓아 파지를 해제하고, 이송실린더(30)가 구동되어 파지부(20)가 선반 외부로 후퇴하도록 수평이동한다.

이와 동시에, 공작물을 밀착시켜 잡고 있었던 갠트리 로더도 파지한 공작물을 놓고 선반으로부터 이격된다.

이상과 같이, 공작물이 긴밀하게 유압척(80)에 밀착되도록 척킹이 완료되면, 선반의 주축을 회전하면서 공작물의 가공이 시작된다.

한편, 가공이 완료된 후 과정은 상기한 척킹 과정을 역순으로 실시하여 이루어진다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식 을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선반의 척킹 보조장치 및 척킹방법은, 공작물을 유압척에 밀착시켜 고속회전의 선반가공시 공작물의 미세한 진동을 방지함으로써 가공 정밀도를 향상시키는 효과과 있다.

또한, 선반에 공작물이 척킹되는데 소요되는 시간이 단축되고, 공작물의 척킹 및 해제가 간편하여, 갠트리 로더와 연동하여 공장 무인자동화를 가능하게 해주는 효과도 있다.

또한, 선반기계, 머시닝센터 등의 공작기계에서 주축의 고속회전시 공작물의 이탈을 막아 안전사고를 방지하는 효과도 있다.

Claims

외주연이 개방되어 있는 중공형의 공작물(100)을 중공부가 형성된 유압척(80)에 고정하여 선반가공하기 위한 척킹 보조장치에 있어서,

상기 유압척(80)의 중공부 내부로 삽입되어, 상기 유압척(80) 후방에 구비된 유압척 구동실린더의 피스톤과 연결되는 클램핑바(90)와;

일단에 상기 클램핑바(90)의 외주연이 삽입될 수 있는 삽입홈(12)이 길이방향으로 형성되는 삽입부재(10)와;

상기 삽입부재(10)를 파지하는 파지부(20)와;

상기 파지부(20)를 공작물 측으로 수평이동시키는 이송실린더(30)와;

상기 이송실린더(30)를 지지하여 고정시키는 지지부(50);

로 구성되는 것을 특징으로 하는 선반의 척킹 보조장치.
제 1항에 있어서,

상기 클램핑바(90)는,

일단에 몸체보다 더 큰 직경을 갖는 머리부가 형성되어 있는 원통형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선반의 척킹 보조장치.
제 2항에 있어서,

상기 클램핑바(90)의 머리부는,

상기 삽입부재(10)에 형성된 삽입홈(12)의 간격보다 더 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 선반의 척킹 보조장치.
양측이 개방되어 있는 중공형의 공작물(100)을 선반에 척킹하는 방법에 있어서,

갠트리 로더를 이용하여 공작물을 선반측으로 이송하여 유압척(80)에 밀착시키면서 공작물의 중공부에 클램핑바(90)가 삽입되게 하는 단계와;

이송실린더(30)를 작동하여, 삽입부재(10)가 공작물 일측의 관통구에 삽입되어 공작물 양측을 관통하도록 상기 삽입부재(10)를 파지하고 있는 파지부(20)를 전진시키는 단계와;

유압척 구동실린더의 피스톤을 후퇴시켜, 유압척(80)에 장착된 죠(82)가 공작물의 외부를 물어 고정시키도록 척킹하는 단계와;

상기 척킹단계와 동시에, 유압척(80) 방향으로 클램핑바(90)를 슬라이드시켜 공작물을 상기 유압척(80)에 밀착시키는 보조척킹 단계와;

삽입부재(10)에 대한 파지부(20)의 파지를 해제하고, 이송실린더(30)를 구동하여 상기 파지부(20)를 선반 외부로 후퇴시키는 단계와;

갠트리 로더의 공작물 파지를 해제하고, 선반으로부터 이격시키는 단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선반의 척킹방법.