KR101310603B1 - 충격시험편 자동 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충격시험편의 제조 공정 효율을 극대화한 충격시험편 자동 가공장치에 관한 것이다.
본 발명은 회전 가능한 회전테이블과; 상기 회전테이블에 설치되어 충격시험편으로 가공되는 가공시험편을 고정시키는 클램프와; 상기 회전테이블의 주위에 일정 간격을 두고 배치되어 상기 클램프에 고정된 가공시험편을 가공하는 복수개의 가공기와; 상기 회전테이블로 가공시험편을 공급하기 위해 상기 회전테이블 주위에 설치된 시험편 공급기와; 상기 시험편 공급기의 일측에 설치되어 상기 시험편 공급기로 가공시험편을 공급하는 컨베이어와; 상기 회전테이블을 회동시켜 상기 클램프에 고정된 가공시험편을 상기 가공기 쪽으로 순차적으로 이동시키는 구동부;를 포함하는 충격시험편 자동 가공장치를 제공한다.

Description

충격시험편 자동 가공장치{APPARATUS FOR AUTOMATICALLY WORKING IMPACT TEST PIECE}

본 발명은 충격시험편 자동 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충격시험편의 제조 공정 효율을 극대화한 충격시험편 자동 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 강재의 충격 특성은 구조물의 안정성과 밀접한 관계가 있기 때문에 구조용 강재 선정시 매우 중요한 기준이 된다.

통상 강재의 충격특성은 도 1에 도시된 바와 같이, KS규격에 준하여 높이(h) 2mm의 브이노치(V-Notch)(11)를 갖는 샤르피(Charph) 충격시험편(10)을 사용하여 3회 또는 5회의 시험으로 평가한다.

따라서 충격시험편(10)의 브이노치(11)의 높이(h) 및 각도(α)가 충격 특성과 밀접한 관계가 있으므로 브이노치(11)를 정밀하게 가공할 필요가 있다.

상기와 같은 충격시험편(10)은 강재를 적당한 크기로 절단한 후 밀링머신을 이용하여 외측 4면을 가공하고, 수작업에 의해 일면에 마킹작업을 하고, 절단한 후, 중앙 부위에 나이프를 이용하여 브이노치(11)를 가공하는 공정에 의해 제조된다.

상기한 바와 같이, 종래의 충격시험편(10)의 제조 공정은, 작업자가 일일이 해당 가공기로 옮겨 가공기에 장착하는 과정을 거치게 되므로, 작업시간이 많이 소요되고, 공정이 많아 인력이 많이 필요하며, 작업 또한 복잡하여 전체적으로 작업이 매우 비능률적이다.
한편, 후술하는 본 발명과 관련한 인용문헌으로, '충격시험편의 절단장치'가 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0054970호(2004. 06. 26. 공개)에 개시되어 있고, '충격시험편 가공용의 버르 트리밍 방법 및 장치와 충격시험편의 자동가공 시스템'이 대한민국 등록특허공보 제10-0124814호(1997. 09. 30. 등록)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 충격시험편의 제조 공정이 자동으로 이루어지게 하여 작업 효율이 극대화될 수 있도록 한 충격시험편 자동 가공장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 충격시험편 자동 가공장치는, 회전 가능한 회전테이블과; 상기 회전테이블에 설치되어 충격시험편으로 가공되는 가공시험편을 고정시키는 클램프와; 상기 회전테이블의 주위에 일정 간격을 두고 배치되어 상기 클램프에 고정된 가공시험편을 가공하는 복수개의 가공기와; 상기 회전테이블로 가공시험편을 공급하기 위해 상기 회전테이블 주위에 설치된 시험편 공급기와; 상기 시험편 공급기의 일측에 설치되어 상기 시험편 공급기로 가공시험편을 공급하는 컨베이어와; 상기 회전테이블을 회동시켜 상기 클램프에 고정된 가공시험편을 상기 가공기 쪽으로 순차적으로 이동시키는 구동부;를 포함하되,
상기 복수개의 가공기는, 회전테이블의 회전 방향을 따라 가공시험편을 순차적으로 정밀 가공하기 위한 것으로 가공시험편을 황삭, 정삭 및 정밀 가공하기 위한 황삭가공기, 정삭가공기 및 정밀가공기와; 상기 정밀가공기에 의해 가공된 가공시험편에 브이노치를 가공하는 노치가공기와; 상기 노치가공기에 의해 가공된 가공시험편을 절단하여 충격시험편으로 완성하는 절단가공기;를 포함하여 되고,
그리고, 상기 클램프는 상기 회전테이블에 상기 복수개의 가공기에 대응되게 60도 간격으로 설치되고, 상기 회전테이블에는 상기 회전테이블의 회전 각도를 감지하는 센서장치가 60도 간격으로 설치된 것을 그 특징으로 한다.

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또한 상기 복수개의 가공기는 60도 간격으로 설치된다.

그리고 상기 컨베이어의 일측에는 상기 컨베이어로 이송되는 가공시험편을 감지하는 시험편 감지 센서가 설치된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 충격시험편을 제조하는 전 과정이 기계적 및 연속적(또는 순차적)으로 이루어지므로 충격시험편의 제조를 위한 일련의 작업 공정을 자동으로 수행할 수 있어 작업부하를 최소화할 수 있고, 작업효율을 극대화할 수 있다.

또한 종래와 같이 수작업시 발생되는 안전사고나 작업 지연 및 충격 시험 불량의 문제를 해결할 수 있다.

그리고 원형의 테이블에 가공장치들이 원형으로 배치되므로 가공장치가 차지하는 공간을 최소화하여 공간 활용도를 높일 수 있다.

도 1은 브이노치가 형성된 충격시험편의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충격시험편 자동 가공장치의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 클램프를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충격시험편 자동 가공장치가 적용된 충격시험편 제조방법을 순차적으로 나타내 보인 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 충격시험편 자동 가공장치의 구성을 나타낸 평면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 클램프가 개략적으로 도시되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 충격시험편 자동 가공장치는, 회전 가능하게 구비된 회전테이블(80)과, 이 회전테이블(80)에 설치되어 충격시험편(10)으로 가공되는 가공시험편(101)을 고정시키는 클램프(80a)와, 상기 회전테이블(80)의 주위에 일정 간격을 두고 배치되어 클램프(80a)에 고정된 가공시험편(101)을 가공하는 복수개의 가공기(30~70)를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 충격시험편 자동 가공장치에는, 상기 회전테이블(80)로 가공시험편(101)을 공급하기 위해 회전테이블(80) 주위에 설치된 시험편 공급기(20)와, 이 시험편 공급기(20)의 일측에 설치되어 시험편 공급기(20)로 가공시험편(101)을 공급하는 컨베이어(100)와, 회전테이블(80)을 회동시켜 클램프(80a)에 고정된 가공시험편(101)을 각각의 가공기(30~70) 쪽으로 순차적으로 이동시키는 구동부(또는 구동모터, 미도시)가 구비된다.

상기 복수개의 가공기(30~70)는, 회전테이블(80)의 회전 방향을 따라 가공시험편(101)을 순차적으로 정밀 가공하기 위한 것으로 가공시험편(101)을 황삭, 정삭 및 정밀 가공하기 위한 황삭가공기(rough face milling machine, 30), 정삭가공기(40) 및 정밀가공기(50)와, 이 정밀가공기(50)에 의해 가공된 가공시험편(101)에 브이노치를 가공하는 노치가공기(60)와, 이 노치가공기(60)에 의해 브이노치 가공된 가공시험편(101)을 설정된 길이로 절단하여 충격시험편(10)으로 완성하는 절단가공기(70)를 포함하여 구성된다.

예컨대, 상기 황삭가공기(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 평면(surface) 가공기이고, 상기 정삭 및 정밀가공기(40,50)는 측면(side) 가공기가 적용된다.

그리고 상기 각 가공기(30~70)에는 구동모터(91)로, 예컨대 서보모터 및 스핀들 모터가 구비되어 있어 X, Y, Z축 방향으로 구동이 가능하고, 각 가공기(30~70)의 서보모터는 X, Y, Z축 방향으로 엔코더에 의해 거리가 조정되며, CNC(Computerized Numerical Control)에 의한 프로그램으로 상하, 좌우 및 전후로 이송된다.

따라서 각 가공기(30~70)의 툴(tool)(92)이 서보모터의 구동에 의해 상하, 좌우 및 전후로 이송이 가능하다.

상기 각 가공기(30~70)의 툴(92)은, 황삭가공기(30), 정삭가공기(40) 및 정밀가공기(50)의 경우에는 엔드밀(end mill)이고, 도면에는 도시하지 않았지만, 노치가공기(60)의 경우에는 브이노치를 가공하기 회전 커터(미도시)이며, 절단가공기(70)의 경우에는 슬로팅 커터(slotting cutter, 미도시)이다.

이와 같이 구성된 복수개의 5개의 가공기(30~70) 및 1개의 시험편 공급기(20)가 원형의 회전테이블(80)에 동일 간격으로 배치되어야 하므로, 복수개의 가공기(30~70)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 60도 간격으로 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 클램프(80a)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 바디(81)와, 이 바디(81)의 상부에 유압에 의해 승강 가능하게 설치되어 하부에 놓인 가공시험편(101)을 가압하여 고정하는 실린더(82)와, 상기 바디에 설치되어 가공시험편(101)이 가압되도록 하는 스프링(83)을 포함하여 구성된다.

이러한 클램프(80a)는 회전테이블(80)에 60도 간격으로 6개가 설치되고, 따라서 상기 회전테이블(80)에는 회전테이블(80)의 회전 각도를 감지(또는 클램프(80a)의 위치 제어)를 위해 1/6로 분할된 부분에 센서 및 센서도그로 이루어진 센서장치(93)가 설치된다.

따라서 상기한 센서장치(93)도 60도 간격마다 설치된다.

또한 상기 회전테이블(80)은, 도면에 도시하지는 않았지만, 인덱스 테이블(index table)로, 상기 구동부(구동모터)에 의해 회전되는 톱니 구조를 갖는 회전체가 구비되어 있으며, 이 회전체의 일측에 상기한 센서장치(93)가 설치되어 회전각도를 감지한다.

따라서 상기 회전테이블(80)이 회전하기 위해서는 각각의 가공기(30~70)는 원점위치의 센서장치(93)가 작동되어야만 가능하고, 구동부에 의해 회전테이블(80)이 회전하면 톱니 형식으로 이루어진 상기 회전체가 360도 회전을 하게 된다.

또한 상기 시험편 공급기(20)는 가공시험편(101)을 회전테이블(80)로 자동으로 공급될 수 있도록 다축(또는 다관절)로봇을 포함하여 구성된다.

그리고 상기한 다축로봇의 아암이 적절한 때에 컨베이어(100)로 이송되는 가공시험편(101)을 잡기 위해 컨베이어(100)의 일측에는 상기 컨베이어(100)로 이송되는 가공시험편(101)을 감지하는 시험편 감지 센서(94)가 설치된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 충격시험편 자동 가공장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4에는 본 발명의 실시예에 따른 충격시험편 자동 가공장치가 적용된 충격시험편 제조방법이 순차적으로 나타내 보인 순서도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 우선, 시험편을 예컨대, 미니 콜드 소머신(Mini Cold Saw Machine)을 이용하여 40×80mm 크기로 1차 절단하고, 절단된 시험편을 예컨대, CNC 소재가공기 머신을 이용하여 12×80mm로 2차 절단하는 1차 가공을 실시한다.(단계 110)

이어서, 이렇게 1차 가공된 가공시험편(101)은 컨베이어(100) 위에 적치하고, 적치된 가공시험편(101)은 컨베이어(100)를 타고 이송되고, 컨베이어(100)를 타고 이송되어 온 가공시험편(101)을 다축로봇이 적용된 시험편 공급기(20)를 이용하여 회전테이블(80)에 일정 간격으로 설치된 클램프(80a)에 클램핑되게 한다.(단계 120)

한편, 상기 컨베이어(100)를 위의 가공시험편(101)은 컨베이어(100)의 일측에 장착된 시험편 감지 센서(94)까지 이송되고, 상기 시험편 감지 센서(94)에 의해 가공시험편(101)이 감지되면 시험편 공급기(20)인 다축로봇의 아암이 작동하여 가공시험편(101)을 집어 클램프(80a)에 물린다.

즉, 상기 회전테이블(80)을 중심으로 1개의 시험편 공급기(20)와 5개의 가공기(30~70)가 60도 간격을 두고 원형으로 배치된 구조로 되어 있어, 가공시험편(101)은 시험편 공급기(20)를 통해 회전테이블(80)로 이송되어 클램프(80a)의 실린더(82)에 의해 클램핑된다.

그리고 이때 상기 클램프(80a)의 측면에 있는 스프링(83)에 의해 가공시험편(101)이 클램프(80a) 내로 삽입되면, 1차 고정되는 것은 물론이고 직각도가 유지된 후, 상부의 실린더(82)가 하강하여 가공시험편(101)을 고정하게 된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 충격시험편 자동 가공장치 중 다수개의 가공기(30~70)에 의해 연속 및 순차적으로 가공시험편(101)이 가공된다.(단계 130)

상기한 단계 130을 보다 구체적으로 설명한다.

클램프(80a)로 가공시험편(101)이 이송되어 고정되면, 회전테이블(80)이 소정 각도로 회동되면서 클램프(80a)에 고정된 가공시험편(101)을 각 가공기(30~70)로 순차적으로 이동시키게 된다. 각 가공기(30~70)에 가공시험편(101)이 도착하면 각 가공기(30~70)는 설정된 가공 작업을 수행한다.

상기한 가공기(30~70) 중 황삭가공기(30) 및 정삭가공기(40)는 엔드밀 툴(92)을 이용하여 시험편의 외측면(특히, 상면 및 하면)을 황삭가공과 정삭가공을 수행한다. 그리고 정밀가공기(50)도 엔드밀 툴(93)을 이용하여 황삭 및 정삭 가공된 가공시험편(101)의 외측면을 보다 정밀하게 피니싱(finishing) 가공한다.

이어서, 노치가공기(60)에 의해 가공시험편(101)의 표면에 브이노치가 가공되고, 브이노치가 형성된 가공시험편(101)은 절단가공기(70)에 의해 설정된 길이로 절단한다.

이러한 가공이 수행되면, 상기 시험편 공급기(20)에 의해 인출되며, 상기한 공정에 의해 가공시험편(101)은 충격시험편(10)으로 완성된다.(단계 140,150)

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 충격시험편 20 : 시험편 공급기
30 : 황삭가공기 40 : 정삭가공기
50 : 정밀가공기 60 : 노치가공기
70 : 절단가공기 80 : 회전테이블
80a : 클램프 92 : 툴(tool)
93 : 센서장치 94 : 시험편 감지 센서
100 : 컨베이어 101 : 가공시험편

Claims (6)

1. 회전 가능한 회전테이블과;
   상기 회전테이블에 설치되어 충격시험편으로 가공되는 가공시험편을 고정시키는 클램프와;
   상기 회전테이블의 주위에 일정 간격을 두고 배치되어 상기 클램프에 고정된 가공시험편을 가공하는 복수개의 가공기와;
   상기 회전테이블로 가공시험편을 공급하기 위해 상기 회전테이블 주위에 설치된 시험편 공급기와;
   상기 시험편 공급기의 일측에 설치되어 상기 시험편 공급기로 가공시험편을 공급하는 컨베이어와;
   상기 회전테이블을 회동시켜 상기 클램프에 고정된 가공시험편을 상기 가공기 쪽으로 순차적으로 이동시키는 구동부;를 포함하되,
   상기 복수개의 가공기는,
   회전테이블의 회전 방향을 따라 가공시험편을 순차적으로 정밀 가공하기 위한 것으로 가공시험편을 황삭, 정삭 및 정밀 가공하기 위한 황삭가공기, 정삭가공기 및 정밀가공기와;
   상기 정밀가공기에 의해 가공된 가공시험편에 브이노치를 가공하는 노치가공기와;
   상기 노치가공기에 의해 가공된 가공시험편을 절단하여 충격시험편으로 완성하는 절단가공기;를 포함하여 되고,
   그리고, 상기 클램프는 상기 회전테이블에 상기 복수개의 가공기에 대응되게 60도 간격으로 설치되고, 상기 회전테이블에는 상기 회전테이블의 회전 각도를 감지하는 센서장치가 60도 간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 충격시험편 자동 가공장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 가공기는 60도 간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 충격시험편 자동 가공장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 컨베이어의 일측에는 상기 컨베이어로 이송되는 가공시험편을 감지하는 시험편 감지 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 충격시험편 자동 가공장치.

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