KR101450194B1 - 컴퓨터 수치제어 선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치 - Google Patents

컴퓨터 수치제어 선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치 Download PDF

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Abstract

CNC선반에 짧은 환봉 소재를 자동으로 로딩시키거나 언로딩시킬 수 있는 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치는 주축대의 반대편측에 외부에서 내부로 연장되어 가공될 소재가 하나씩 들어오는 로딩부가 형성되고, 로딩부의 하측에는 가공이 완료된 제품이 배출되는 언로딩부가 형성되며, 가공대에는 주축대방향 및 반대방향으로 회전하면서 가공될 소재 및 가공이 완료된 제품을 이동시켜주도록 로터리척을 갖는 로터리부가 형성된다. 구체적으로, 로딩부는 소재가 통과되면서 하나씩의 소재가 들어가도록 입구가 형성된 로딩로와, 로딩로의 외부에 결합되어 투입된 소재를 하나씩 밀어주는 푸셔와, 로딩로의 내부 끝에 설치되어 로딩 대기의 소재를 감지하는 대기감지센서를 포함할 수 있다. 그리고 로터리부는 반회전되는 하부 몸통이 공구대상에 결합되고, 하부 몸통의 위에는 로터리척이 장착된 상부 몸통이 탄력적으로 슬라이딩되도록 할 수 있다. 이때, 로터리부에는 상부 몸통이 뒤로 밀림을 감지하는 오류감지센서를 더 포함할 수 있다.

Description

컴퓨터 수치제어 선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치{Loading and unloading apparatus for CNC-lathe}
본 발명은 컴퓨터 수치제어 선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 짧은 소재를 연속해서 자동으로 로딩시켜 가공을 진행시키고, 가공이 완료된 소재를 다시 언로딩시키도록 CNC에 부설되는 로딩 및 언로딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계는 금속 또는 다른 재료로 된 부품을 제작하기 위해 사용하는 고정식 동력기계이다. 이러한 공작기계 중 대표적인 것으로 축, 파이프 등을 가공하는 선반은 공작물을 주축에 의해 회전되는 척에 클램핑한 후, 이를 회전시키며 가공공구로 목적하는 형상을 깎아 제품을 완성하게 된다. 즉, 도 1의 일예에서 보는 것과 같이 환봉 형태의 소재(1)를 제품(1a)으로 가공하는 것을 말한다.
특히, 선반은 기계부속 등을 생산하는 공장의 대부분이 자동화라인을 구축함에 따라 인력에 의존하지 않고 자동으로 제품을 가공하기 위한 수치제어(Numerical Control; NC) 방식의 것이 꾸준히 개발되어 왔다. 이와 같은 개발의 결과로 현재의 수치제어선반은 컴퓨터와 연동하여 제품을 가공하는 컴퓨터 수치제어(computerized numerical control; CNC)선반이 개발되었다.
도 2를 참고하면, CNC선반(10)은 내부에 소재(1)를 고정하도록 척(21)을 갖는 주축대(20)가 구비되어 있고, 소재(1)를 가공하기 위해 적어도 하나 이상의 공구(31)를 갖는 공구대(30)가 설치된다. 이때, 공구대(30)는 상하 및 좌우로 움직일 수 있도록 구성된다. 따라서 소재(1)가 주축대(20)에 의해 고속으로 회전되는 중에 공구대(30)가 설정된 프로그램에 따라 상하 및 좌우로 움직이면서 소재(1)를 가공해 제품(1a)으로 완성하게 된다.
CNC선반에서 사용되는 소재는 길다란 것에서부터 짧은 것까지 다양하게 적용할 수 있는데, 길다란 소재의 경우 본 출원인/발명자에 의해 특허출원하여 등록받은 대한민국 등록특허공보 제1124443호(2012.03.21. 공고, 명칭 : CNC선반용 소재 자동공급 및 배출장치)와, 대한민국 등록특허공보 제0870049호(2008.11.24. 공고, 명칭 : CNC선반용 소재 자동공급 및 배출장치)가 개시된 바 있다.
위 선행기술들은 도 3에서 보는 것과 같이 외부에서 CNC선반(10)의 내부로 소재(1)를 밀어 넣거나 잡아당길 수 있도록 별도의 입출장치(40)를 장치 외부에 부설하게 된다. 그렇지만, 이러한 입출장치는 소재가 길다란 경우에 가능하게 되는 것으로, 짧은 소재의 경우에는 CNC선반을 열어 손으로 직접 척에 고정시키거나 빼내게 되는 불편함이 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 불편함을 개선하기 위해 안출된 것으로, 주축대의 반대쪽에 소재가 들어가거나 나오도록 입구 및 출구를 형성한후, 2차원 운동하는 공구대에 180ㅀ회전하면서 소재를 물거나 놓을 수 있도록 마련된 로터리척을 구성하여, 입구에 대기중인 소재를 로터리척이 물어 주축대에 고정시킴과 아울러, 가공이 완료된 제품을 로터리척이 물고 출구로 배출시키도록 된 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
CNC선반의 주축대에 소재를 자동으로 로딩 및 언로딩시켜 2차원 운동하는 공구대가 소재를 가공하도록 하는 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩장치에 있어서,
주축대의 반대편측에는 외부에서 내부로 연장되어 가공될 소재가 하나씩 들어오는 로딩부가 형성되고, 로딩부의 하측에는 가공이 완료된 제품이 배출되는 언로딩부가 형성되며, 가공대에는 주축대방향 및 반대방향으로 회전하면서 가공될 소재 및 가공이 완료된 제품을 이동시켜주도록 로터리척을 갖는 로터리부가 형성됨을 특징으로 하는 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치를 제공한다.
구체적으로, 로딩부는 소재가 통과되면서 하나씩의 소재가 들어가도록 입구가 형성된 로딩로와, 로딩로의 외부에 결합되어 투입된 소재를 하나씩 밀어주는 푸셔와, 로딩로의 내부 끝에 설치되어 로딩 대기의 소재를 감지하는 대기감지센서를 포함할 수 있다.
또는, 언로딩부는 가공이 완료된 제품을 받는 포켓과, 포켓에서부터 선반의 외부로 연장되어 포켓내의 제품을 외부로 반출시키는 이송대를 포함할 수 있다.
이때, 로터리부는 반회전되는 하부 몸통이 공구대상에 결합되고, 하부 몸통의 위에는 로터리척이 장착된 상부 몸통이 탄력적으로 슬라이딩되도록 할 수 있다.
그리고 로터리부에는 상부 몸통이 뒤로 밀림을 감지하는 오류감지센서를 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치는 짧은 소재를 자동으로 로딩시키거나 언로딩 시킬 수 있어 생산성향상 및 원가절감의 효과가 있게 된다.
본 발명에 따른 로딩 및 언로딩장치는 기존의 CNC선반에 입출구만 형성한 후, 공구대에 로터리부만 추가로 장착하여 약간의 프로그램 변경으로 제어가 가능하므로 소재의 규격에 따라 다양한 적용이 가능한 잇점이 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 로딩 및 언로딩장치는 로딩부의 출구에 센서를 설치함으로서 소재를 장치내에 로딩시키기 위한 푸셔의 길이를 짧게하여 비대화를 방지할 수 있는 잇점이 있다.
그리고 로터리부를 탄력적으로 전후 유격이 있도록 구성하고, 유격의 여부를 감지하는 센서를 장착하여 로딩시 또는 언로딩시 소재가 충돌하여 장치가 파손되는 것을 방지할 수도 있게 된다.
도 1은 선반에서 환봉의 가공예를 보인 도면이고,
도 2는 자동선반의 가공모습을 보인 일예이고,
도 3은 종래기술에 따른 소재 입출장치의 일예를 보인 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 소재 로딩 및 언로딩장치가 적용된 CNC선반의 모습을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4에 도시된 로딩부 및 언로딩부의 외부 모습을 보인 사시도이고,
도 6은 로딩부의 작동모습을 보인 도면이며, 그리고
도 7은 본 발명에 따른 CNC선반의 로딩 및 언로딩장치가 작동되는 모습을 순차적으로 보인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩장치(100)는 선반(10)의 주축대(20) 반대편측에 형성되는 로딩부(110) 및 언로딩부(120)와, 선반(10)의 내부 공구대(30)에 형성되는 로터리부(130)를 포함하여 구성된다.
먼저, 로딩부(110)는 도 4 및 도 5에서 보는 것과 같이, 선반(10)의 외부에서부터 내부까지 관통하는 로딩로(111)가 형성되고, 이 로딩로(111)의 외부 어느 일측에 소재(1)가 하나씩 들어가도록 입구(112)가 형성된다. 그리고 로딩로(111)의 외부측 단부에는 로딩로(111)로 들어간 소재를 한칸씩 밀어주는 푸셔(114)가 장착된다. 또한, 입구(112)에는 여러 개의 소재가 순차적으로 들어갈 수 있도록 소재 길이만큼의 폭을 갖는 가이드로(113)가 경사지게 형성된다.
푸셔(114)는 공압, 유압, 전기모터 등으로 작동되는 엑츄에이터이고, 이 푸셔(114)에 로드(115) 및 푸셔판(116)이 형성되어 입구(112)로 들어간 소재(1)를 그 소재의 길이정도만큼씩 밀어주게 된다. 본 발명에 따른 로딩부(110)는 내부쪽 단부에 대기감지센서(118)를 장착하여 투입된 소재(1)가 푸셔(114)에 밀려 로딩될 위치까지 이동됨을 감지하게 되며, 이러한 대기감지센서(118)에 의해 푸셔(114)의 길이를 상대적으로 짧게 구축할 수 있게 되는 것이다.
즉, 푸셔(114)의 로드(115) 길이가 로딩부(110)의 입구(112)에서부터 출구까지 한번에 밀수 있을 정도의 길이가 된다면 굳이 센서의 필요성이 없게 되지만, 이럴 경우 푸셔(114)가 선반(10)외부에 길게 연장되어야 하므로 다른 장치들과의 간섭 및 작업동선의 간섭 등 비효율적이게 된다. 따라서 도 6에서 보는 것과 같이 푸셔(114)를 짧게 하면서 대기감지센서(118)를 장착하여 소재의 길이정도 만큼씩만 짧게 밀어주면서 대기감지센서(118)가 감지를 하면 푸셔(114)의 작동을 멈추게 하고, 대기감지센서(118)가 감지를 하지 않으면 다시 작동을 하게 된다.
다음으로 언로딩부(120)는 로딩부(110)의 아래쪽에 형성되는데, 가공이 완료된 제품(1a)이 낙하되는 포켓(121)과, 이 포켓(121)에서 선반(10)의 외부로 연장되는 이송대(122)로 구성된다. 바람직하게는 이송대(122)는 컨베이어밸트로 구성되어 도 6에서 보는 것과 같이 외부의 이송모터(123)에 의해 컨베이어밸트가 순환하면서 낙하된 제품의 외부로 반출하게 된다.
본 발명에 따른 로터리부(130)는 CNC선반(10)의 기본 구성인 공구대(30)에 형성된다. 공구대(30)는 선반(10)내부에서 경사지게 상하로 움직이는데, 이러한 공구대(30)위에 형성되어 공구대(30)와 함께 이동된다. 로터리부(130)는 외부로 돌출되는 로터리척(131)이 함께 형성되는데, 이 로터리척(131)이 주축대(20)측 방향과 로딩부(110) 및 언로딩부(120)측 방향으로 회전될 수 있도록 구성된다. 즉, 로터리부(130)는 그 몸체의 중심이 공구대(30)에 고정되어 제어에 의해 회전을 하게 되고, 로터리척(131)이 제어에 의해 오므라들거나 벌어지게 되는 것이다.
본 발명에 따른 로터리부(130)는 로터리척(131)이 소재(1)를 물고 주축대(20)에 로딩시킬때에 소재(1)와 주축대(20)의 결합위치가 일치하지 않는 경우에 이를 감지해 낼 수 있는 안전수단이 더 구비되어 있다. 즉, 소재(1)가 주축대(20)와 일치하지 않은 상태로 진행하게 되면 로터리부(130) 등의 장치가 파손될 우려가 있으므로, 이를 방지하기 위해 소재(1)의 진행이 간섭될때에 로터리부(130)가 뒤로 밀리면서 이 밀림을 센서가 감지하여 장치의 작동을 멈추게 한다.
따라서 로터리부(130)의 몸통은 도 7에서 보는 것과 같이 상하 분할되도록 구성되고, 상부 몸통(133)은 하부 몸통(132)에 대해 탄력적으로 슬라이딩되도록 구성되며, 상부 몸통(133)이 뒤로 밀리는 움직임을 감지하는 오류감지센서로 구성된다. 이러한 구성으로 인해 소재(1)가 정상적으로 로딩되지 않을시 소재가 받는 압력을 상부 몸통(133)이 뒤로 밀리면서 오류를 검출하게 되고, 이 오류 검출에 의해 장치가 긴급히 멈추게 된다. 또는, 오류를 검출하였을때에 그 소재가 불량이므로 장치의 멈춤보다는 불량난 소재를 배출시키고 새로운 소재를 로딩시키도록 제어할 수도 있다.
하기에는 본 발명에 따른 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치(100)가 작동되는 모습을 도면을 참고하면서 간략하게 설명한다.
본 발명에 따른 로딩 및 언로딩 장치(100)는 도 8에서 보는 것과 같이 공구대(30)가 우측 및 상하로 움직여 로터리척(131)이 소재(1)를 향하도록 로터리부(130)를 돌린 후, 로터리척(131)이 로딩부(110)의 로딩로(111) 끝에 대기하고 있던 소재(1)를 집어낸다.
로터리부(130)가 대기하고 있던 소재(1)를 집어내게 되면, 대기감지센서(118)가 소재의 대기상태가 없음을 감지하여 푸셔(114)를 작동시켜 또 다른 소재를 투입시키면서 뒤에 있던 소재를 대기상태로 위치시킨다.
소재(1)를 집은 로터리부(130)는 공구대(30)가 좌측 및 상하로 움직임과 동시에 180ㅀ회전하여 로터리척(131)에 물린 소재(1)가 주축대(20)를 향하도록 해준다. 또는, 로터리부(130)는 공구대(30)가 주축대(20)측으로 이동하기 전이나 이동후에 회전을 하도록 하여도 무관하다.
이와 같은 공구대(30)의 움직임은 공구대(30)에 장착된 로터리척(131)의 위치와, 소재의 대기상태 위치와, 주축대(20) 척(21)의 위치와, 언로딩부(120)의 위치를 프로그램으로 설정하여 정확한 위치에 맞도록 2차원적 운동을 하게 된다. 여기에서, 공구대(30)가 선반(10)내부에서 경사지게 설치되어 있으므로, 실질적인 공구대(30)의 움직임은 2차원이라기 보다는 3차원에 가깝게 움직임을 알 수 있다.
주축대(20) 척(21)앞에 위치한 소재(1)는 공구대(30)의 좌측 움직임으로 소재(1)를 척(21)에 로딩시킨다. 이때에, 소재(1)의 결합부위가 주축대(20)와 일치하지 않을 경우에는 전술한 바와 같은 오류감지센서가 작동하여 공구대(30)의 움직임을 제한하게 된다.
주축대(20)에 로딩된 소재(1)는 공구대(30)에 장착된 공구(31)들에 의해 원하는 형상으로 가공이 이루어지고, 소재(1) 로딩시와 역순으로 공구대(30) 및 로터리부(130)가 움직여 가공이 완료된 소재의 제품(1a)을 언로딩 시키게 된다.
언로딩되어 로터리척(131)에 물린 제품(1a)은 로터리부(130)가 반대방향으로 180ㅀ회전되어 공구대(30)가 우측 및 상하이동하면서 제품(1a)을 언로딩부(120)의 포켓(121)쪽에 위치시킨다.
로터리척(131)의 벌어짐으로 제품(1a)이 낙하되면서 포켓(121)으로 떨어져 컨베이어밸트로 된 이송대(122)를 타고 배출된다. 언로딩이 완료된 로터리부(130)는 다음 작업을 위해 다시 로딩부(110)쪽으로 이동하여 대기중인 소재를 다시 로딩시키는 작업을 진행하여 반복된다.
상기와 같은 본 발명은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
10 : CNC선반
20 : 주축대 21 : 척
30 : 공구대 31 : 공구
100 : 로딩 및 언로딩 장치 110 : 로딩부
111 : 로딩로 112 : 입구
113 : 가이드로 114 : 푸셔
115 : 로드 116 : 푸셔판
118 : 대기감지센서 120 : 언로딩부
121 : 포켓 122 : 이송대
130 : 로터리부 131 : 로터리척
132 : 하부 몸통 133 : 상부 몸통

Claims (5)

  1. CNC선반(10)의 주축대(20)에 소재(1)를 자동으로 로딩 및 언로딩시켜 2차원 운동하는 공구대(30)가 상기 소재(1)를 가공하도록 하는 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩장치에 있어서,
    상기 주축대(20)의 반대편측에는 외부에서 내부로 연장되어 가공될 소재(1)가 하나씩 들어오는 로딩부(110)가 형성되고, 상기 로딩부(110)의 하측에는 가공이 완료된 제품(1a)이 배출되는 언로딩부(120)가 형성되며, 상기 공구대(30)에는 상기 주축대(20)방향 및 반대방향으로 회전하면서 가공될 소재(1) 및 가공이 완료된 제품(1a)을 이동시켜주도록 로터리척(131)을 갖는 로터리부(130)가 형성되고,
    상기 로딩부(110)는 소재(1)가 통과되면서 하나씩의 소재가 들어가도록 입구(112)가 형성된 로딩로(111)와, 상기 로딩로(111)의 외부에 결합되어 투입된 소재를 하나씩 밀어주는 푸셔(114)와, 상기 로딩로(111)의 내부 끝에 설치되어 로딩 대기의 소재를 감지하는 대기감지센서(118)를 포함함을 특징으로 하는 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 언로딩부(120)는 가공이 완료된 제품(1a)을 받는 포켓(121)과, 상기 포켓(121)에서부터 선반의 외부로 연장되어 상기 포켓(121)내의 제품(1a)을 외부로 반출시키는 이송대(122)를 포함함을 특징으로 하는 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터리부(130)는 반회전되는 하부 몸통(132)이 상기 공구대(30)상에 결합되고, 상기 하부 몸통(132)의 위에는 상기 로터리척(131)이 장착된 상부 몸통(133)이 탄력적으로 슬라이딩됨을 특징으로 하는 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 로터리부(130)에는 상기 상부 몸통(133)이 뒤로 밀림을 감지하는 오류감지센서를 포함함을 특징으로 하는 CNC선반의 소재 로딩 및 언로딩 장치.
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