KR101209995B1 - 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드에 관한 것으로, 그 목적은 전용가공기로 크랭크샤프트 가공중 발생한 키홈 또는 전용가공기가 제거하기 힘든 곡면에 발생한 가공버(Burr)를 자동으로 제거하기 위한 디버링 수단과, 가공버를 제거후에 발생되는 칩등을 청소하는 수단을 구비하여 크랭크샤프트에 대한 디버링을 일괄처리하는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드를 제공하는 데 있다.

본 발명의 구성은 크랭크샤프트에 형성된 키홈(keyway) 및 곡률을 가지는 가공면에 형성된 버를 제거하는 디버링장치에 있어서, 축상에 형성된 키홈의 가장자리에 챔퍼를 형성하여 가공버를 제거하도록 툴의 회전방지기능이 구비된 디버링수단과; 상기 디버링수단에 의해 키홈의 챔퍼부의 버 떼어내기 가공후 잔류하는 버 및 칩 등을 제거하도록 공압모터와 이 공압모터의 회전축 끝단에 설치된 브러시로 이루어진 브러시 수단과; 곡률을 가지는 가공면 좌우측에 형성된 버를 제거하되, 버와 접촉시 일정면압이 가해지도록 장치된 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부로 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드를 제공함으로써 달성된다.

크랭크샤프트, 디버링장치, 키홈, 회전방지장치, 플로팅장치, 버, 1축플로팅

Description

크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드{Robot hand deburring of a crank shaft}

본 발명은 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드에 관한 것으로, 자세하게는 크랭크샤프트 가공중 발생한 키홈 또는 곡면에 발생한 가공버를 일괄처리하는 로봇핸드장치에 관한 것이다.

크랭크샤프트는 크랭크라고도 부르는데, 가솔린기관이나 디젤기관과 같은 내연기관에서 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 곳에 널리 사용되는 장치이다.

크랭크샤프트의 구조는 도 16에 도시된 것처럼 중심축으로서 저널베어링에 의해 지지되는 크랭크축(저널, 91)과 크랭크암(93)에 의해 중심축인 크랭크축과 일정거리 이격되어 연결된 크랭크핀(92)으로 구성된다. 이와 같은 구조의 크랭크축은 연소기관의 실린더하부에 설치된 피스톤의 왕복운동은 연접봉(連接棒)으로 크랭크핀에 전해지고, 크랭크핀은 크랭크암의 길이를 반지름으로 하는 원운동을 하여 크랭크축을 회전시켜 이와 결합된 플라이휠을 회전시켜 구동력을 발생시킨다.

상기 크랭크 샤프트의 크랭크와 같은 회전체(동력전달용 원형 기어 등)는 가공시 소재가 일측방향으로 밀림으로써 곡면의 모서리부에 가공버가 생기게 되는데, 이러한 크랭크 암 등의 모서리 부분에 형성된 가공버는 보통 전용 가공기를 사용하여 둘레 부분을 가공하면서 버 등을 제거하게 된다.

또한 이와 같은 크랭크샤프트 등의 회전체(동력전달용 원형 기어 등)와 축을 결합하여 동력 등을 전달시 축 소재 및 기어 회전체 등에 홈을 가공하고(도 17참조), 서로간을 연결하는 뭉치키 또는 반달키 등을 삽입하여 연동시키게 된다. 이때 키홈은 뭉치키 또는 반달키가 삽입될때 가공버 또는 가공칩 등이 없어야만 원활히 삽입되게 되는데, 보통 축 등을 가공시 키홈(keyway)의 가장자리에 버(Burr) 또는 칩이 발생하여 삽입이 불가능하게 된다(도 18 참조). 이러한 버가 발생하는 이유는 축 소재 등에 키홈 가공시 일측방향으로 가공함으로 일측으로 소재가 밀림으로써 생기게 된다.

따라서 키홈에 키를 삽입하기 위해서는 필연적으로 키홈을 재가공하여 키가 잘 삽입되도록 후작업을 하여야만 하는데, 이러한 후작업을 위한 종래의 방법으로는 도 19 내지 21에 개시된 방법을 사용하여 챔퍼를 가공함으로써 버를 제거하였다.

도 19는 종래 키홈에 생긴 가공버를 제거하는 평줄을 보인 예시도이고, 도 20은 종래 키홈에 생긴 가공버를 제거하는 전동식 밴드 페이퍼를 보인 예시도이고,도 21은 종래 키홈에 생긴 가공버를 제거하는 수작업 툴을 보인 예시도이다.

또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 크랭크샤프트의 곡면이나 키홈 모서리부분에 남아 있는 가공 버(burr)를 제거하기 위한 장치로 디버링 툴이 있는데, 종래 이와 같은 디버링 툴로 도 22와 23이 있다.

도 22는 종래 디버링 툴용 플로팅 장치의 구성도를 도시하고 있고, 도 23은 종래의 플로팅 장치에 의해 고정된 디버링 툴을 이용한 작업상태를 나타낸 상태도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 플로팅 장치는 고정프레임(10)과 힌지 결합된 회동프레임(20)에 디버링 툴(30)이 설치되어 디버링 툴이 일축방향으로 회동가능한 구조를 갖으며, 고정프레임(10)과 회동프레임(20)의 사이에는 스프링(40)이 설치되어 회동프레임(20)이 디버링 툴(30)을 탄력적으로 지지하도록 구성되어 있다

상기와 같이 플로팅 장치에 의해 지지된 디버링 툴은 버어의 제거를 위해 소재(50)와 접촉하게 되면, 스프링(40)이 압축되면서 디버링 툴(30) 및 회동프레임(20)이 회동함으로써, 디버링 툴(30) 및 소재(50)의 접촉시 발생되는 충격에 의한 툴(30) 및 소재(50)의 손상을 방지함과 더불어 일정한 압력으로 디버링 툴(30)을 가압할 수 있도록 하였다.

또한 상기 디버링 장치와 다른 장치로 크랭크샤프트의 곡면 양측 모서리에 발생한 가공버를 제거하기 위하여 디버링툴 양측에 스프링을 장착하여 일정한 면압력을 주면서 버를 제거토록 구성한 디버링툴이 있다.

하지만 종래 방법의 문제점으로는 크랭크샤프트의 곡면에 발생한 버나 키홈에 발생한 버를 제거하기 위해서 각 부분에 맞는 전용버 제거수단을 사용해야 한다는 문제점이 있었다.

즉, 키홈의 경우 평줄을 이용하여 일일이 작업자가 키홈을 인력으로 가공 함으로써 시간이 과다하게 소요되고, 또한 일반적으로 키홈의 크기가 길이방향으로 20~40mm이고 폭방향 4~6mm으로 평줄로 가공시 균일하고 정밀한 챔퍼 가공이 어려워 결과적으로 버 제거가 어렵다는 문제점이 있다.

또한 도 20과 같이 전동식 밴드 페이퍼를 사용시 전동줄 방식으로 인력을 대체한다는 면에서만 장점이 있을 뿐 공구가 큼으로 인해 종래의 평줄 작업시와 동일하게 균일하고 정밀한 쳄퍼 가공이 어렵다는 문제점이 발생하였다.

또한 도 21과 같은 경우는 챔퍼 가공은 어느 정도 쉽게 할 수 있지만 이 역시 종래 평줄 작업과 같이 일일이 인력으로 챔퍼를 가공하여 버를 제거하는 바 작업시간이 과도하게 소요되고, 균일하고 정밀한 작업이 이루어지지 못한다는 문제점이 있어 왔다.

또한 크랭크샤프트의 곡면에 발생한 버나 키홈에 발생한 버를 제거하기 위한 종래의 플로팅 장치는 디버링 툴이 일축 방향에 대해서만 회동가능한 구조를 가짐으로써, 도 23과 같은 상태를 유지하면서 홈이나 홀과 같이 작업방향이 일정하지 않은 소재를 작업하고자 할 경우, 작업방향에 따라 툴의 방향 및 위치를 동시에 제어해주어야만 하므로 제어에 많은 어려움이 따르는 문제점이 발생되었다.

또한 상기의 디버링 툴은 챔퍼 가공에 의해 가공버를 제공후에 칩등이 소재 표면에 붙어 있게 되는데 이를 또 다시 일일이 청소해야 하므로 기계작업에 의한 장점이 저감되는 문제점이 있게 된다.

또한 종래 크랭크샤프트의 곡면과 같은 부분에 디버링하는 디버링툴 양측에 스프링을 설치하여 소재의 좌우측면에 동일한 면압력을 주면서 가공버를 제거토록 구성한 장치는 가공버가 형성된 소재의 크기와 상관없이 디버링툴 양측에 고정된 스프링이 일정한 예압을 가지고 있어서 소재가 크거나 작을 경우 가공버 제거뿐만 아니라 소재가 깍이는 문제점이 발생된다는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점은 디버링툴에 장치된 스프링은 면압력(가압력)의 임의 조정이 불가능하여 변위 변화에 대해 비례하는 가압력 변동이 생겨 작은 소재일 경우 소재가 깍이게 될 수 있다는 구조적인 문제점이 있다.

즉, 종래의 좌우 스프링을 구비한 디버링툴은 스프링을 교체하지 않는 한 면압력 조정이 불가능하다는 구조적인 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 크랭크 샤프트의 곡면에 발생한 가공버 및 키홈 등에 발생한 가공버(Burr)를 하나의 장치로 일괄처리하여 크랭크샤프트의 버제거 시간을 획기적으로 줄인 크랭크샤프트 디버링용 로봇 핸드를 제공하는 데 있다.

구체적인 본 발명의 상세 목적을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 다른 목적은 일괄처리 기능을 가진 로봇핸드의 수단 중 키홈등을 디버링하는 장치가 크랭크샤프트와의 접촉으로 인해 툴에 대하여 임의의 방향에서 반력이 가해질 경우 반력이 가해지는 방향에 따라 임의의 방향으로 완충작용을 가지면서 접촉토록 함으로써 툴의 위치제어가 용이하도록 하는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 일괄처리 기능을 가진 로봇핸드의 수단 중 키홈등을 디버링하는 장치가 툴과 대상 소재의 접촉으로 인해 툴에 대하여 임의의 방향에서 반력이 가해질 경우 반력이 가해지는 방향에 따라 임의의 방향으로 완충작용을 가지면서 접촉토록 하되, 접촉된 가공 툴이나 접촉센서가 가공 중 회전되지 않도록 하여 균일한 가공품질을 가질수 있게 가공툴의 회전 방지기능을 구비한 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 일괄처리 기능을 가진 로봇핸드의 수단 중 크랭크샤프트의 크랭크 암 등과 같이 곡률을 가지는 소재에 발생된 가공버를 제거시 소재의 좌우측면을 가공하는 디버링 툴의 회전 없이 1축상에서 툴의 좌우측으로 위치변동만으로 가공토록 하되, 소재와 접촉하는 툴의 좌우측 면압력이 동일함과 동시 에 일정하게 제어되면서 가공할 수 있는 1축형 플로팅형 디버링 장치를 가진 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 일괄처리 기능을 가진 로봇핸드의 수단 중 크랭크샤프트의 크랭크 암 등과 같이 곡률을 가지는 소재에 발생된 가공버를 제거시 소재의 좌우측면을 가공하는 디버링 툴의 회전 없이 1축상에서 툴의 좌우측으로 위치변동만으로 가공토록 하되, 소재의 종류에 따라 소재와 접촉하는 툴의 면압력을 자유롭게 조절할 수 있는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드장치를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 크랭크샤프트에 형성된 키홈(keyway) 및 곡률을 가지는 가공면에 형성된 버를 제거하는 디버링장치에 있어서, 축상에 형성된 키홈의 가장자리에 챔퍼를 형성하여 가공버를 제거하도록 툴의 회전방지기능이 구비된 디버링수단과; 상기 디버링수단에 의해 키홈의 챔퍼부의 버 떼어내기 가공후 잔류하는 버 및 칩 등을 제거하도록 공압모터와 이 공압모터의 회전축 끝단에 설치된 브러시로 이루어진 브러시 수단과; 곡률을 가지는 가공면 좌우측에 형성된 버를 제거하되, 버와 접촉시 일정면압이 가해지도록 장치된 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부로 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드를 제공함으로써 달성된다.

상기 디버링수단과 브러시수단 그리고 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부는 하나의 고정프레임 상에 설치되되, 디버링수단과 브러시수단은 서로간의 작업이 간섭이 없도록 임의의 각도를 가지게 고정설치된 것을 특징으로 한다.

상기 툴의 회전방지기능이 구비된 디버링수단은,

하부에 툴이 장착되는 툴바디와;

툴바디 상부에 형성된 홈부와 나사결합하는 다각구멍붙이볼트와;

다각구멍붙이볼트 상부에 형성된 다각홈 가공부에 삽입되어 툴바디에 장착된 툴의 회전을 방지하는 다각볼렌치와;

하부에 홀이 형성되어 삽입된 툴바디의 상부를 지지하고 내부에 삽입되는 스프링의 장력을 조절하는 툴커버와;

툴커버의 내부면에 형성된 나사산과 결합하는 나사산이 외주면에 형성되어 서로간의 결합 및 내부에 삽입되는 스프링의 장력을 조절하는 마운팅브라켓과;

마운팅브라켓의 상부와 결합되어 하부에 메달린 장치의 하중을 지지하는 고정프레임 상에 형성되어 육각볼렌치의 상부가 관통되는 홀과;

툴바디와 마운팅브라켓 사이 공간부에 설치되어 탄성력을 제공하는 스프링과;

고정프레임상부에 설치되어 다각볼렌치의 상부의 빠짐을 방지하는 브라켓 및 렌치락커로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부는,

좌우 대칭의 양측 공압실린더가 실린더 길이방향을 마주보게 면접되어 설치된 양측 공압실린더부와; 이 공압실린더부 상부에 설치된 곡면 디버링용 툴부;로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 각 공압 실린더부를 구성하는 공압실린더에는 공압이 공급되는 공급포트와 배출되는 배출포트가 형성되고, 공압이 제공되는 각각의 공급포트 라인에는 정밀 압력 제어형 레귤레이터가 설치되어 설정압력 이상이 되면 내부 공기를 배출 포트를 통해 배출토록 구성하므로서, 가공중 디버링공구가 설정한 면압력값 이상으로 가공면에 면압력을 가하지 못하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드는 소재가공에 따라 발생하는 가공버(Burr)를 자동으로 제거하기 위한 수단과, 가공버를 제거후에 발생되는 칩등을 청소하는 수단을 구비하고, 또한 크랭크샤프트의 곡면부분을 디버링하는 발생된 가공버를 제거시 소재의 좌우측면을 가공하는 디버링 툴의 회전 없이 1축상에서 툴의 좌우측으로 위치변동만으로 가공토록 하되, 소재와 접촉하는 툴의 좌우측 면압력이 동일함과 동시에 일정하게 제어되면서 가공할 수 있어서 크랭크샤프트의 각 가공면에 생긴 여러 가지 버를 일괄처리함으로써 버제거 시간을 획기적으로 줄였다는 장점과,

또한 본 발명의 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드는 각각의 디버링 목적별 기능을 갖는 공구를 효율적으로 집합시켜서 각각의 공구로 해당목적 작업을 할 때 다른 공구들이 작업물이나 주변설비에 간섭되지 않고, 로봇이 핸드부의 각종케이블 및 공압 배관 등에 반복적인 피로누적을 최소화 할 수 있도록 유연한 자세를 취할 수 있게 적절히 복합 설계된 경량화하였다는 장점이 있다.

보다 구체적으로 본 발명의 장점을 살펴보면,

본 발명은 가공 툴에 대하여 임의의 방향에서 반력이 작용할 경우에도 작업 툴이 완충력을 가지면서 접촉되어 작동되도록 함으로써, 작업방향에 따라 툴의 방향을 제어할 필요없이 위치만을 제어해주면 되므로 툴의 위치제어가 용이하게 되었으며, 이는 자동화 시스템의 구축을 용이하게 하는 이점이 있다.

또한 본 발명은 반력장치에 가공툴의 회전 방지기능이 포함됨으로 인해 툴과 대상 소재의 접촉으로 인해 툴에 대하여 임의의 방향에서 반력이 가해질 경우 반력이 가해지는 방향에 따라 임의의 방향으로 완충작용을 가지면서 접촉시, 접촉된 가공 툴이나 접촉센서가 가공 중 회전되지 않아 균일한 가공품질을 가질수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명은 크랭크 암 등과 같이 곡률을 가지는 소재에 발생된 가공버를 제거시 소재의 좌우측면을 가공하는 디버링 툴의 회전 없이 1축상에서 툴의 좌우측으로 위치변동만으로 가공토록 하되, 소재와 접촉하는 툴의 좌우측 면압력이 동일함과 동시에 일정하게 제어되면서 가공할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명은 크랭크샤프트와 같이 곡률을 가지는 가공면에 대한 디버링 작업시 소재의 종류에 따라 임의로 소재와 접촉하는 툴의 면압력을 자유롭게 조절할 수 있다는 장점을 가진 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 평면도이고, 도 2는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 정면도이고, 도 3은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 측면도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이

본 발명의 디버링용 로봇핸드는 툴을 이용 축상에 형성된 키홈의 가장자리에 챔퍼를 형성하여 가공버를 제거하도록 툴의 회전방지기능이 구비된 디버링수단(1)과; 이 디버링수단(1)에 챔퍼 가공에 따른 버 및 칩 등을 제거하는 브러시 수단(2)과; 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부(4)로 구성되어 크랭크샤프트에 대한 키홈 및 곡률을 가지는 부분에 형성된 버를 각각의 단계 제어에 따라 제거하게 구성된다.

상기 부러시 수단(2)은 전동모터(201)와 이 전동모터의 회전축 끝단에 설치된 브러시(202)로 이루어진다.

상기 디버링수단과 브러시수단 그리고 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부(4)는 하나의 고정프레임(3) 상에 설치되되, 디버링수단과 브러시수단은 서로간의 축방향이 90도의 각도를 가지게 고정설치된다.

상기 본 발명의 디버링수단(1)과; 브러시 수단(2); 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부(4)는 하나의 고정프레임(3)에 장치되고, 이 고정프레임을 도시된 로봇암이 연결되어 로봇의 제어에 의해 고정프레임의 위치가 변하면서 해당 구성요소를 크랭크샤프트의 키홈이나, 곡률가공면에 위치시켜 가공하게 한다.

이하 구체적으로 각 구성에 대한 설명을 보다 구체적으로 한다.

도 4는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링장치를 이용한 버 제거 및 브러싱작용을 보인 예시도이고, 도 5는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 한 실시예에 따른 버 제거수단의 구성을 나타낸 단면도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 디버링수단과 브리시수단의 축방향이 서로 90도의 간격을 가지고 설치되게 구성됨으로써 도 4에 도시된 것과 같이 고정프레임(3) 하단에 설치되어 고정프레임이 하강하여 툴이 회전하지 않으면서 키홈의 가장자리에 챔퍼를 가공하여 가공버를 제거하게 되고, 이후, 고정프레임(3)의 위치를 공간상에서 회전시키지 않은 상태로 그대로 후진시켜 브러시의 위치가 키홈에 위치에 맞게 이동한 후 브러시수단의 브러시를 소재의 챔퍼가 가공된 키홈 가공부에 접촉시켜 회전시킴으로써 간단하게 작업을 완성하게 된다.

만약, 이와 같이 90도 각도를 가지게 고정설치되지 않고 브러시 수단의 위치가 디버링수단과 평행하게 위치할 경우 브러시수단을 키홈에 위치 시켜야 하는 복 잡한 제어단계가 필요하게 되는데 본 발명은 설치구성상의 장점으로 인해 이러한 제어단계가 생략되게 되어 작업 시간을 획기적으로 줄이게 된다. 즉, 브러시 수단의 위치가 디버링수단과 평행하게 위치하게 되면, 고정프레임(3) 하단에 위치한 디버링 수단에 의한 소재에 챔퍼를 가공하여 버를 제거하는 작업이 끝나면 브러시 수단의 브러시(202) 회전에 의해 칩이 날아가도록 브러시(202)의 회전방향과 소재가공면이 접하도록 고정프레임을 90도 회전시켜야 하는데, 본 발명은 이러한 작업이 필요없이 위치 이동만으로 신속하게 칩등을 제거하게 된다.

도 5는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 한 실시예에 따른 버 제거수단의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 한 실시예에 따른 반력장치에 일 측방향으로 외력이 작용한 상태의 구성을 보인 단면 예시도이고, 도 7은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링장치가 가공 소재의 일측에 접촉한 상태를 보인 예시도인데, 이하 설명에서 툴의 회전을 방지하는 렌치의 단면 형상을 편의상 육각형으로 설명하지만, 실제로는 원형이 아닌 다각형이면 어느 단면 형상이라도 상관없다. 즉, 임의 각형이면 족하다.

본 발명의 디버링수단은,

하부에 툴(T)이 장착되는 툴바디(101)와;

툴바디(101)에 상부에 형성된 홈부와 나사결합하는 육각구멍붙이볼트(102)와;

육각구멍붙이볼트(102) 상부에 형성된 육각홈 가공부에 삽입되어 툴바디에 장착된 툴의 회전을 방지하는 육각볼렌치(103)와;

하부에 홀이 형성되어 삽입된 툴바디(1)의 상부를 지지하고 내부에 삽입되는 스프링의 장력을 조절하는 툴커버(104)와;

툴커버의 내부면에 형성된 나사산(1041)과 결합하는 나사산(1050)이 외주면에 형성되어 서로간의 결합 및 내부에 삽입되는 스프링의 장력을 조절하는 마운팅브라켓(105)과;

마운팅브라켓(105)의 상부와 결합되어 하부에 메달린 장치의 하중을 지지하는 고정프레임(3) 상에 형성되어 육각볼렌치의 상부가 관통되는 홀(106)과;

툴바디(101)와 마운팅브라켓(105) 사이 공간부에 설치되어 탄성력을 제공하는 스프링(107)과;

고정프레임(3) 상부에 설치되어 육각볼렌치(103)의 상부의 빠짐을 방지하는 브라켓(108) 및 렌치락커(109)로 구성된다.

또한 브라켓(108) 및 렌치락커(109)의 상부에는 육각볼렌치(103)의 상부가 관통되는 홀을 구비한 근접센서 도그(110)와 이 근접센서도그로부터의 정보를 수신하는 근접센서(111)가 더 포함되어 구성된다.

또한 툴바디(101)의 상부면에는 툴바디(101)에 상부에 형성된 홈부(1010)를 막아 육각볼렌치의 이탈을 막는 렌치스톱퍼(112)가 볼트결합(도시없음)되어 구성된다.

상기 하부에 툴(T- 로터리 버)이 장착되는 툴바디(101)는 일부 구간 즉, 툴커버(104)에 삽입되어 접촉하는 부분이 상부는 넓고 하부는 좁은 콘(Corn) 형상의 경사부(1011)를 가진다. 이와 같은 경사부(1011) 형상을 가짐으로 인해 툴(T)이 가공소재와의 접촉력에 의해 임의방향으로 외력이 작용하게 되면 그 반력으로 일측부가 기울어지거나 상부 방향으로 상승하여 툴커버와 접촉하고 있는 경사부(1011)가 일정간격 이격되어 이 유격을 통해 툴바디가 자유롭게 기울어져 부러지거나 하는 등의 사고를 방지하게 된다.

이와 같은 작용을 위해 툴커버(104) 역시 툴바디(101)의 경사부(1011)에 대응하게 경사부홀(1040)이 하부에 가공된다.

상기 툴바디(101)의 상부에 형성된 홈(1010)부와 나사결합하도록 하부에 나사산부(1020)가 형성된 육각구멍붙이볼트(102)는 그 상부 머리부에 육각홈(1021)이 형성되어 육각볼렌치의 하부 육각볼(1030)이 삽입되어 조인트 역할을 하도록 구성된다. 즉, 육각볼(1030)이 유니버셜 조인트와 같은 볼조인트 결합 역할을 하게 됨으로써 육각볼 하부에서 전해지는 외력에 대해 임의의 방향으로 기울어지는 툴바디와, 상부 고정프레임 및 브라켓에 고정되어 툴바디의 회전을 방지하는 육각볼렌치가 서로 기울어지면서 스프링에 의해 탄성 지지되어 연결되도록 구성된다.

상기 가공부에 삽입되는 육각볼렌치(103)는 기둥 형상이 원형이 아님으로 인해 이 이 육각볼렌치(103)의 단면 형상에 맞게 홀이 가공된 고정프라임 및 그 상부 에 위치한 브라켓 및 렌치락커에 의해 삽입됨으로써 수직축방향 기준하여 좌우 회전이 단속되게 구성하였다.

또한 육각볼렌치(103)는 하부에서 소재와의 접촉에 의해 상부 방향으로 상승하여 완전히 빠지는 것을 방지하기 위해 고정프라임(106) 상부에 부착된 브라켓의 홀 직경을 작게 형성하고, 이에 대응하도록 육각볼렌치의 상부 일 구간 직경 역시 이 브라켓의 직경에만 삽입되도록 작게 가공하여 일정 높이 이상 상승시 걸리도록 구성하였다.

또한 하부에 형성된 육각볼(1030)은 도 8에 도시된 바와 같이 볼 표면 일부에 각이 형성되어 좌우 회전을 방지하고, 단지 각이 형성되지 않은 볼 형상을 따라 상하 방향으로만 회전하게 함으로써 툴바디의 기울기가 변화되게 된다.

상기 툴커버(104)와 마운팅브라켓(105)은 나사결합하도록 구성되는데 그 이유는 내부에 장치된 스프링(107)의 장력을 자유롭게 조정하기 위함이다. 보통 사용목적에 맞게 일정장력을 가지는 스프링을 사용하는 것이 일반적이지만 작업 환경에 따라 그 장력을 조절할 필요가 있는데, 그때마다 스프링을 교체하기 어렵다는 문제점이 있어서, 이를 해결하고자 임의로 스프링의 장력을 편리하게 조절하기 위해 나사산을 가공하여 조절토록 구성하였다.

상기 스프링(107)은 하부에 위치한 툴을 구비한 툴바디의 충격을 탄성적으로 흡수하기 위해 설치되는데, 스프링을 단속하기 위해 마운팅브라켓(105)의 하부면 즉, 외주면에 나사산(1050)이 형성된 내주면이 스프링의 변형을 방지하는 가이드 역할을 하도록 형성되어 이곳에 상부 스프링이 수납되고 하부는 툴바디의 상부가 스프링의 외경에 해당하도록 스프링 단속홈(1012)이 형성되어 스프링의 하부가 수납되어 가이드 되도록 구성한다.

따라서 상기 툴바디에 형성된 홈부(1010)는 스프링 단속홈(1012)의 상면에서 하부방향으로 홈 가공되게 된다.

상기 브라켓(108) 및 렌치락커(109)의 상부에 부착되는 근접센서 도그(110)는 툴이 정밀하게 작업되도록 하는 것으로 소재와 툴이 일정한 크기를 넘는 힘으로 접촉시 이를 제어하기 위해 육각볼렌치가 과도하게 상승시 이를 검출하여 제어하는데 사용된다. 따라서 근접센서 도그에 육각볼렌치의 상부가 삽입되면 근접센서(111)가 이러한 정보를 감지하여 제어부(도시없음)에 전달하게 구성됨으로써 보다 정밀한 소재 가공이 가능하게 된다.

도 8은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링장치가 이동하면서 작업할때의 모습을 보인 예시도이고, 도 9는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링 장치가 가공 소재와의 접촉에 의해 외력을 받아 일 방향으로 기울어진 모습을 보인 예시도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치 하부에 장치된 툴은 소재 일부에 형성된 가공홈, 예를 들어 키홀 등을 가공할 때 툴의 일측면과 소재가 접촉하여 키홀의 챔퍼들을 긁어 가공하게 되는데, 이와 같이 긁을 때 육각볼렌치가 없다면 하부에 툴을 구비한 툴바디가 회전하게 되는 문제가 발생하여 가공하기가 어렵게 되는데 본 발명은 육각볼렌치가 구비되어 이러한 회전을 방지함으로써 소재와 툴의 접촉에 의한 충격을 흡수하면서 키홀 등의 모서리가공을 하게 된다.

이와 같이 회전이 아닌 툴의 긁음 작용에 의해 작업하기 때문에 툴이 키홀등의 반대편을 가공시 툴을 부착한 반력장치가 그 위치를 바꾸어 가공하는 것이 아니고 일측 툴에 의해 일측면 가공이 끝나면 마주보는 타측면은 그냥 툴의 반대편을 소재와 접촉시켜 소재를 가공하게 된다.

즉, 도시된 툴은 회전에 의한 가공이 아니고, 긁어서 가공하는 것으로, 이와 같은 소재 가공을 하는 이유는 본 발명에 사용되는 툴은 키홀등의 가공시 회전 툴을 이용하여 선 가공된 키홀의 챔퍼등을 가공하는데 회전툴을 사용하게 되면 그 절삭량이 너무 많아지기 때문이다. 즉, 본 발명과 같은 장치는 소재 가공시 발생한 버 등을 업애기 위한 장치로, 키 홀 등은 그 가공 폭이 작아 이러한 미세 부분을 툴 공구가 제어하면서 제거하는 것이 현실적으로 너무 어렵기 때문이다. 따라서 접촉에 의해 키홀 등의 둘레와 툴을 접촉시켜 긁으면서 챔퍼등을 가공하는 것이 편리하기 때문이다.

도 10은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링 장치에 사용되는 육각볼렌치의 상용제품을 보인 한 실시예 사진으로 본 발명의 육각볼렌치는 이와 같은 상용의 렌치 일부를 본 발명의 기술적 사상에 맞도록 상부면 또는 하부 면을 가공하여 사용하면 된다.

이하 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드를 구성하는 1축플로팅형 곡면 디버링 장치부에 대해 살펴본다.

도 11은 본 발명의 1축형 플로팅장치의 평면도이고, 도 12는 본 발명의 1축형 플로팅장치의 정면도이고, 도 13은 본 발명의 1축형 플로팅장치를 구성하는 공압실린더의 구성을 보인 예시도이고, 도 14는 본 발명의 1축형 플로팅장치를 구성하는 회로 구성도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 크게 좌우 대칭의 공압실린더가 면접되게 설치된 공압실린더부(41)와; 이 공압실린더부(41) 상부에 설치된 곡면 디버링용 툴부(42);로 구성된다. 또한 공압실린더부(41)와 곡면 디버링용 툴부(42)는 고정부(43)에 의해 볼트결합 또는 용접 등의 체결수단으로 곡면 디버링용 툴부가 공압실린더부(41)의 가이드 상부에 고정 설치된다. 도 11의 (a)는 공압실린더부에 곡면디버링용 툴부가 장치된 모습이고, (b)는 제거된 상태이다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 공압실린더부(41)는 중앙부 일지점에 피스톤홀(41011, 41021)이 관통형성되고 양측으로 피스톤로드의 직선운동을 가이드하는 가이드바가 고정설치되는 가이드지지대(4101, 4102)가 양측에 설치된다.

가이드바(4103, 4104)는 가이드지지대(4101, 4102)간을 연결하는 2개의 바타입으로 형성되는데, 이 가이드바 둘레에는 필요에 따라 보조 스프링(4105a,4105b, 4105c, 4105d)이 삽입되어 공압실린더의 보조적인 복원력을 제공하게 된다.

상기 양측 가이드지지대(4101, 4102)의 피스톤홀(41011, 41021)을 관통하는 각각의 피스톤로드(4106, 4107) 일측단에 형성된 각각의 피스톤헤드(4108, 4109)가 각각의 가이드(4120, 4121) 내부에 형성된 실린더(4122, 4123)의 일측단부를 공압으로 밀어 가이드가 전후진하도록 구성된다.

상기 가이드(4120, 4121)는 좌우로 면접되게 설치되어 공압제어에 의해 좌우측으로 이송하게 되는데, 그 이송원리는 전술한 바와 같이 그 내부에 실린더(4122, 4123)가 형성되어 피스톤로드 및 피스톤헤드가 공압에 의해 움직이면서 가이드지지대(4101, 4102)를 밀도록 구성되고, 가이드의 실린더 양측으로는 가이드바가 삽입되는 가이드바홀(41201, 41202, 41211, 41212)이 형성되어, 실린더의 피스톤로드(4106, 4107)가 가이드지지대(4101, 4102)를 미는 힘의 반력으로 공구가 부착된 가이드(4120, 4121)가 가이드바(4103, 4104)를 따라 안정적인 직선이송을 할 수 있도록 도와주게 된다.

또한 도 11내지 13에는 미도시되었지만 도 14에 도시된 바와 같이 공압실린더부를 구성하는 각각의 실린더(4122, 4123)에는 공압분배용 솔레노이드 밸브(4124)를 통하여 디버링용 툴부(42)의 공구가 디버링할 면에 접촉하면서 받는 외력에 탄성적으로 저항하도록 일측의 실린더에만 압축공기를 공급할 수 있도록 각각의 실린더(4122, 4123)에 에어 공급포트(41221, 41231)와 배출되는 배출포트(41222, 41232)가 형성되고, 공압이 제공되는 각각의 에어 공급포트 라인에는 정 밀압력제어형 레귤레이터(41223, 41233)가 설치되어 설정압력 이상이 되면 실린더 내부 공기를 배출 포트(41221, 41231)를 통해 배출토록 제어 구성된다.

좀더 자세히 설명하면 도 15에서 디버링면 "A"를 작업하는 경우에는 솔레노이드 밸브(4124)를 이용 실린더(4123)를 작동시키고, 디버링 작업을 실시하면 디버링용 툴부(42)의 공구가 디버링면에 접촉되는 량에 따라 실린더(4123)이 공기압축식 스프링 역할을 수행하며 공구가 디버링면의 물림율에 관계없이 정밀 압력제어형 레귤레이터(41233)에 설정된 압력값 범위내에서 디버링면 "A"에 항상 일정한 힘을 가하도록 하므로서 디버링 품질을 일정하게 얻을 수 있도록 작동된다.

반대로 디버링면 "B"를 작업하는 경우에는 실린더(4122)에 에어를 공급하여 작동시키고, 실린더(4122) 에어공급경로의 정밀 압력제어형 레귤레이터(41223)에 설정된 압력값 범위내에서 디버링면 "B"에 항상 일정한 힘을 가하도록 하므로서 디버링 품질을 일정하게 얻을 수 있도록 작동된다.

상기 곡면 디버링용 툴부(42)는 구동축 끝단(422)에 설치된 디버링용 툴(421)과, 이 구동축(422)을 회전시키는 모터(423)로 구성되는데, 면접되어 설치된 좌우 가이드의 좌우 이동에 의해 움직이는데, 이와 같이 움직이는 것은 크랭크 암 등의 곡면과 접촉하는 툴 간의 면압력에 의해 움직이도록 구성된다.

도 15는 본 발명의 1축형 플로팅장치가 크랭크 암의 국부적인 곡면을 디버링하는 예시도인데, 전용가공기에 선작업된 크랭크 암의 양측 곡면 부분을 제외한 가운데 부분에 형성된 가공버를 제거하는 작업을 도시하고 있다. 이와 같이 작업에 의해 중앙부에 형성된 가공버가 제거되어 크랭크 암등의 곡률부를 가진 소재의 전체적인 가공도가 개선되게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 평면도이고,

도 2는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 정면도이고,

도 3은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 측면도이고,

도 4는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링장치를 이용한 버 제거 및 브러싱작용을 보인 예시도이고,

도 5는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 한 실시예에 따른 버 제거수단의 구성을 나타낸 단면도이고,

도 6은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 한 실시예에 따른 반력장치에 일 측방향으로 외력이 작용한 상태의 구성을 보인 단면 예시도이고,

도 7은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링장치가 가공 소재의 일측에 접촉한 상태를 보인 예시도이고,

도 8은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링장치가 이동하면서 작업할때의 모습을 보인 예시도이고,

도 9는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링 장치가 가공 소재와의 접촉에 의해 외력을 받아 일 방향으로 기울어진 모습을 보인 예시도이고,

도 10은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 키홈 디버링 장치에 사용되는 육각볼렌치의 상용제품을 보인 한 실시예 사진이고,

도 11은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부 평면도이고,

도 12는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부 정면도이고,

도 13은 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부를 구성하는 공압실린더의 구성을 보인 예시도이고,

도 14는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부를 구성하는 회로 구성도이고,

도 15는 본 발명 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드의 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부가 크랭크 암의 국부적인 곡면을 디버링하는 예시도이고,

도 16은 일반적인 크랭크샤프트를 보인 예시도이고,

도 17은 일반적인 기어 회전체 및 키홈이 가공된 축을 보인 예시도이고,

도 18은 키홈이 가공된 축상에 생긴 가공버(burr)를 보인 예시도이고,

도 19는 종래 키홈에 생긴 가공버를 제거하는 평줄을 보인 예시도이고,

도 20은 종래 키홈에 생긴 가공버를 제거하는 전동식 밴드 페이퍼를 보인 예시도이고,

도 21은 종래 키홈에 생긴 가공버를 제거하는 수작업 툴을 보인 예시도이고,

도 22는 종래 디버링 툴용 플로팅 장치의 구성도이고,

도 23은 종래의 플로팅 장치에 의해 고정된 디버링 툴을 이용한 작업상태를 나타낸 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 디버링수단 (2) : 브러시 수단

(3) : 고정프레임 (4) : 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부

(41) : 공압실린더부 (42) : 곡면 디버링용 툴부

(43) : 고정부 (101) : 툴바디

(102) : 육각구멍붙이볼트 (103) : 육각볼렌치

(104) : 툴커버 (105) : 마운팅브라켓

(106) : 홀 (107) : 스프링

(108) : 브라켓 (109) : 렌치락커

(110) : 근접센서 도그 (111) : 근접센

(112) : 렌치스톱퍼 (201) : 전동 또는 공압모터

(202) : 브러시 (1010) : 홈부

(1011) : 경사부 (1012) : 단속홈

(1020) : 나사산부 (1021) : 육각홈

(1030) : 육각볼 (1040) : 경사부

(1041, 1050) : 나사산 (4101, 4102) :가이드지지대

(4103, 4104) : 가이드바

(4105a, 4105b, 4105c, 4105d) : 보조 스프링

(4106, 4107) : 피스톤로드 (4108, 4109) : 피스톤헤드

(4120, 4121) : 가이드 (4122, 4123) : 실린더

(4124) :솔레노이드 밸브

(41011, 41021) : 피스톤홀

(41201, 41202, 41211, 41212) : 가이드바홀

(41221, 41231) : 공급포트

(41222, 41232) : 배출포트

(41223, 41233) : 정밀 압력제어형 레귤레이터

Claims (5)

1. 크랭크샤프트에 형성된 키홈(keyway) 및 곡률을 가지는 가공면에 형성된 버를 제거하는 디버링장치에 있어서,

   축상에 형성된 키홈의 가장자리에 챔퍼를 형성하여 가공버를 제거하도록 툴의 회전방지기능이 구비된 디버링수단과;

   상기 디버링수단에 의해 키홈의 챔퍼부의 버 떼어내기 가공후 잔류하는 버 및 칩 등을 제거하도록 공압모터와 이 공압모터의 회전축 끝단에 설치된 브러시로 이루어진 브러시 수단과;

   곡률을 가지는 가공면 좌우측에 형성된 버를 제거하되, 버와 접촉시 일정면압이 가해지도록 장치된 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부로 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 디버링수단과 브러시수단 그리고 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부는 하나의 고정프레임 상에 설치되되, 디버링수단과 브러시수단은 서로간의 작업이 간섭이 없도록 임의의 각도를 가지게 고정설치된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 툴의 회전방지기능이 구비된 디버링수단은,

   하부에 툴이 장착되는 툴바디와;

   툴바디 상부에 형성된 홈부와 나사결합하는 다각구멍붙이볼트와;

   다각구멍붙이볼트 상부에 형성된 다각홈 가공부에 삽입되어 툴바디에 장착된 툴의 회전을 방지하는 다각볼렌치와;

   하부에 홀이 형성되어 삽입된 툴바디의 상부를 지지하고 내부에 삽입되는 스프링의 장력을 조절하는 툴커버와;

   툴커버의 내부면에 형성된 나사산과 결합하는 나사산이 외주면에 형성되어 서로간의 결합 및 내부에 삽입되는 스프링의 장력을 조절하는 마운팅브라켓과;

   마운팅브라켓의 상부와 결합되어 하부에 메달린 장치의 하중을 지지하는 고정프레임 상에 형성되어 육각볼렌치의 상부가 관통되는 홀과;

   툴바디와 마운팅브라켓 사이 공간부에 설치되어 탄성력을 제공하는 스프링과;

   고정프레임상부에 설치되어 다각볼렌치의 상부의 빠짐을 방지하는 브라켓 및 렌치락커로 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 1축 플로팅형 곡면 디버링장치부는,

   좌우 대칭의 양측 공압실린더가 실린더 길이방향을 마주보게 면접되어 설치된 양측 공압실린더부와; 이 공압실린더부 상부에 설치된 곡면 디버링용 툴부;로 구성한 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 각 공압 실린더부를 구성하는 공압실린더에는 공압이 공급되는 공급포트와 배출되는 배출포트가 형성되고, 공압이 제공되는 각각의 공급포트 라인에는 정밀 압력 제어형 레귤레이터가 설치되어 설정압력 이상이 되면 내부 공기를 배출 포트를 통해 배출토록 구성하므로서, 가공중 디버링공구가 설정한 면압력값 이상으로 가공면에 면압력을 가하지 못하도록 구성한 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트 디버링용 로봇핸드.

Images