KR101528584B1 - 바아형 부재 지지장치 및 이를 이용한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기 - Google Patents

바아형 부재 지지장치 및 이를 이용한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바아형 부재의 단면의 크기 또는 형상에 상관없이 그 중심축선을 항상 동일한 높이로 유지할 수 있도록 하면서 바아형 부재를 그 중심축선을 중심으로 하여 회전 가능하게 함과 아울러 그 길이 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 할 수 있도록 하며, 다양한 단면의 크기 또는 형상을 가지는 바아형 부재에 대하여 호환성 있게 지지하는 지지블럭을 포함한 바아형 부재 지지장치를 구비함으로써, 바아형 부재 가공 처리 능률을 향상시킬 수 있고, 바아형 부재가 클램핑되어 있는 상태에서 클램핑수단의 클램핑축선과 바아형 부재의 중심축선이 항상 일치되게 유지할 수 있도록 함으로써 원하는 가공 정밀도를 얻을 수 있도록 한 바아형 부재 지지장치 및 이를 이용한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기를 제공한다.

Description

바아형 부재 지지장치 및 이를 이용한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기{APPARATUS FOR SUPORTING BAR-LIKE WORKPIECES AND LASER MACHINING APPARATUS FOR MACHINING BAR-LIKE WORKPIECES USING THE SAME}
본 발명은 바아형 부재 지지장치 및 이를 이용한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바아형 부재의 단면의 크기 또는 형상에 상관없이 그 중심축선을 항상 동일한 높이로 유지하고, 그 상태에서 바아형 부재를 레이저 가공하는 바아형 부재 지지장치 및 이를 이용한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기에 관한 것이다.
공작 기계에는 일정한 길이의 바아형 부재를 가공 처리하기 위하여 바아형 부재를 지지하기 위한 지지장치가 구비되어 있다. 여기서, 바아형 부재는 횡단면보다 훨씬 더 긴 길이를 가지며 실질적으로 유연하지 않은 재료로 제조되는 긴 물건(긴 공작물)을 말한다. 이 바아형 부재는 임의의 방향으로 개방된 횡단면 또는 폐쇄된 횡단면을 가질 수 있는데, 횡단면의 형상은 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형 등이 될 수 있다.
바아형 부재를 지지하기 위한 지지장치에 대한 선행기술로, 일본실용신안공개공보 소56-38742호(1981년 4월 11일 공개, 이하, '선행기술1')가 있다.
선행기술1은 두 개의 공작물 지지부재를 공통의 결합축을 중심으로 가위 모양으로 상호 회전 가능하게 설치하여 구성한 것이다. 이렇게 되면 두 개의 공작물 지지부재 사이에는 "V"자 형상의 공작물 삽입홈이 형성된다.
선행기술1은 두 개의 공작물 지지부재의 회전 각도에 따라 "V"자 형상의 공작물 삽입홈의 공간 크기가 점점 확장되거나, 점차적으로 축소되도록 구성되어 있다. 따라서, 단면 치수(원형 파이프의 경우 외경을 의미함)가 큰 바아형 부재를 지지하고자 할 경우에는 "V"자 형상의 공작물 삽입홈의 공간 크기를 확장시키고, 단면 치수가 작은 바아형 부재를 지지하고자 할 경우에는 "V"자 형상의 공작물 삽입홈의 공간 크기를 축소시켜서 사용한다.
선행기술1은 공작물, 즉 바아형 부재의 단면 치수가 큰 경우에는 사용상의 문제점이 없으나, 단면 치수가 점점 축소될수록 "V"자 형상의 공작물 삽입홈의 공간 크기도 함께 축소되기 때문에 바아형 부재가 두 개의 공작물 지지부재에 끼이는 현상, 즉 협착 현상이 발생된다. 이로 인해 바아형 부재는 자체의 중심축선을 중심으로 회전이 불가능하게 될 뿐만 아니라 그 길이 방향으로 이동하지 못하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 선행기술1에서는 두 개의 공작물 지지부재 각각에 형성된 워크(바아형 부재) 지지면을 일정 각도를 갖는 2개의 지지면으로 구성하였다. 즉, 두 개의 공작물 지지부재의 상단부에 단면 치수가 작은 바아형 부재의 회전 및 이동이 가능하도록 지지면을 형성하였다.
한편, 전술한 바아형 부재를 지지하기 위한 지지장치는 공작 기계 중 일례로 레이저 가공기에 적용되어 사용되고 있다.
일반적으로 레이저 가공기는 레이저 발진기로부터 발진되어 집광된 레이저빔을 가공헤드에 설치된 노즐을 통해 자재를 향해 조사하여 절단 가공하는 장치로서, 일례로 평판 부재 가공을 위한 레이저 가공기와, 바아형 부재 전용 레이저 가공기가 있다. 평판 부재 가공을 위치한 레이저 가공기는 주로 평판 절단을 주목적으로 하고 있지만, 부가적으로 파이프와 같은 바아형 부재를 가공할 수 있는 장치도 마련되어 있다(참조특허1 : EP0548006A2, 참조특허2 : KR10-2011-0116998A). 반면에, 바아형 부재 전용 레이저 가공기로는 한국공개특허공보 제10-2010-0054781호(2010년 05월 25일 공개, 참조특허3)가 있다.
일반적인 바아형 부재 레이저 가공기에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 바아형 부재의 처짐을 방지하기 위하여 바아형 부재(20) 하측에 바아형 부재 지지장치(80)가 설치되어 있다. 즉, 바아형 부재(20)의 단면 종류에 따라 "V"자 형상 또는 "∪"자 형상의 지지블럭(81)(82)을 바아형 부재의 이동 방향으로 작업 베드에 일정 간격 이격되게 다수 개 설치하고, 작업 베드의 수직 방향으로 승강되게 설치하였다.
위에 언급한 지지블럭(81)(82)은 바아형 부재(20)의 단면 종류, 예를 들어 원형 단면 파이프일 경우에는 "V"형상의 것으로 사용되고, 사각 단면 파이프일 경우에는 "∪"자 형상의 것으로 사용되는데, 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 바아형 부재의 단면 종류에 따라 바아형 부재 지지장치인 지지블럭(81)(82)을 매번 교체해주어야 함에 따른 불편한 점이 있으며, 지지블럭 교체 시간만큼 바아형 부재 처리 능률이 감소되는 문제점도 있다.
이에, 최근 들어 바아형 부재 지지장치를 교체하지 않고서도 다양한 단면 종류의 바아형 부재를 지지할 수 있도록 한 기술이 개발되어 있다.
그 일례로, 참조특허3에는 회전 가능한 롤러형 지지 부재를 사용하는 것이 개시되어 있으며, 이 롤러형 지지 부재는 롤러의 외주를 따라 개방된 홈단면 형상의 파이프 안착부가 연장되고, 이 파이프 안착부와 롤러 회전축 사이의 방사 방향 간격이 원주 방향으로 변화하도록 구성되어 있다.
본 발명은 바아형 부재의 단면의 크기 또는 형상에 상관없이 그 중심축선을 항상 동일한 높이로 유지할 수 있도록 하면서 바아형 부재를 그 중심축선을 중심으로 하여 회전 가능하게 함과 아울러 그 길이 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 할 수 있도록 한 바아형 부재 지지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 다양한 단면의 크기 또는 형상을 가지는 바아형 부재에 대하여 호환성 있게 지지하는 지지블럭을 포함한 바아형 부재 지지장치를 구비함으로써, 바아형 부재 가공 처리 능률을 향상시킬 수 있고, 바아형 부재가 클램핑되어 있는 상태에서 클램핑수단의 클램핑축선과 바아형 부재의 중심축선이 항상 일치되게 유지할 수 있도록 함으로써 원하는 가공 정밀도를 얻을 수 있도록 한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 바아형 부재 지지장치는, 베이스 지지체; 바아형 부재를 지지하는 제1지지면을 구비하고, 상기 바아형 부재의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향으로 직선이동 가능하게 상기 베이스 지지체에 설치되는 제1가동 지지블럭; 상기 바아형 부재를 지지하며 상기 제1지지면과 반대 방향을 향하게 배치되는 제2지지면을 구비하고, 상기 바아형 부재의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향으로 직선이동 가능하게 상기 베이스 지지체에 설치되는 제2가동 지지블럭;을 포함하며, 상기 제1가동 지지블럭과 상기 제2가동 지지블럭은 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 직선이동 가능하게 설치되고, 상기 제1가동 지지블럭과 상기 제2가동 지지블럭은 서로 이격되고 평행하게 배치된 경로를 따라 이동하는 개별적인 직선이동경로를 가지며, 상기 제1가동 지지블럭과 상기 제2가동 지지블럭의 이동에 의해, 상기 제1지지면과 상기 제2지지면은 상기 바아형 부재의 길이 방향으로 투영되어서 형성되는 교차점을 갖도록 교차될 수 있으며, 상기 교차점들은 가상의 수직선상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기는, 일정한 길이를 갖는 베드와, 바아형 부재를 상기 바아형 부재의 길이 방향으로 이동 가능하도록 상기 베드상에 슬라이드 이동 가능하게 설치되며 상기 바아형 부재를 클램핑하기 위한 클램핑수단을 구비하는 바아형 부재 이동 디바이스와, 상기 바아형 부재 이동 디바이스에 의해 이송되는 바아형 부재에 레이저빔을 조사하는 가공헤드를 구비하는 처리 디바이스를 포함하며, 상기 클램핑수단의 클램핑축선과 상기 바아형 부재의 중심축선이 동축이 되도록 상기 클램핑수단에 상기 바아형 부재가 클램핑되는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기에 있어서, 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 바아형 부재 지지장치가 상기 베드에 적어도 하나가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 단면의 크기 또는 형상이 변경된 바아형 부재를 가공하고자 할 경우 바아형 부재를 지지하는 지지블럭을 교체하지 않아도 되는 바아형 지지 디바이스를 새롭게 구성함으로써 바아형 부재 가공 처리 능률을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 단면 형상이 원형 파이프인 바아형 부재를 레이저 가공 처리하는 작업 공정에서, 단면 형상이 사각 파이프인 바아형 부재를 레이저 가공 처리하는 작업 공정으로 전환하기 위해서는 종래에는 바아형 부재 지지장치를 교체하여야 하는데, 본 발명은 전혀 교체하지 않아도 되며, 더 나아가 교체 작업에 소요되는 시간을 바아형 부재 절단 작업으로 할당할 수 있어 임가공 업체에서는 생산능률을 향상시킬 수 있다.
또한, 바아형 부재가 클램핑되어 있는 상태에서 클램핑수단의 클램핑축선과 바아형 부재의 중심축선이 항상 일치되도록 유지할 수 있도록 함으로써 원하는 가공 정밀도를 얻을 수 있다. 즉, 바아형 부재가 클램핑되어 있는 상태에서 클램핑수단의 클램핑축선과 바아형 부재의 중심축선이 항상 일치하도록 유지할 수 있어, 바아형 부재의 단면 치수가 작거나 길이가 긴 경우에 베드를 향해 처지는 현상을 거의 최소화시킬 수 있다. 따라서, 가공헤드에 대해 일정한 간격을 유지한 채로 바아형 부재가 중심축선 또는 클램핑축선을 중심으로 회전하게 되며, 이로 인해 보다 정밀하게 레이저 가공을 수행할 수 있다.
그리고, 제1가공 지지블럭과 제2가동 지지블럭의 마모 및 손상시 쉽게 교체할 수 있어, 가공 작업의 효율성을 증대시킬 수 있다.
그리고, 바아형 부재의 단면의 크기 변화에 상관없이 그 중심축선을 항상 동일한 높이로 유지할 수 있도록 하면서, 바아형 부재를 그 중심축선을 중심으로 하여 회전 가능하게 함과 아울러 그 길이 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 할 수 있다.
그리고, 본 발명은 바아형 부재의 단면 형상 중 원형뿐만 아니라 정사각형, 직사각형 형상의 파이프에 대해서도 레이저 가공 중 바아형 부재의 처짐을 최소화할 수 있다.
그리고, 본 발명은 제1지지면과 제2지지면이 경사각도가 변경되지 않고 각각 하나의 직선 형상으로 형성되어 있는데, 하나의 직선 형상으로 형성된 제1지지면과 제2지지면을 이용하여 다양한 단면의 크기 또는 단면의 형상을 가지는 바아형 부재를 호환성 있게 지지할 수 있다.
도 1은 바아형 부재 가공용 레이저 가공기의 구성 중 바아형 부재 지지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기의 사시도.
도 3은 도 2의 레이저 가공기에서 바아형 부재 지지장치가 베드의 외부로 상승된 상태를 나타낸 도면.
도 4는 도 2의 레이저 가공기에서 바아형 부재 이동 디바이스가 처리 디바이스를 향하여 "B" 방향으로 일정 거리 이동한 상태의 사시도.
도 5는 도 4의 레이저 가공기에서 바아형 부재 지지장치 중 하나가 베드의 내부로 하강된 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바아형 부재 지지장치의 사시도.
도 7 및 도 8은 도 6의 바아형 부재 지지장치의 구성 중 제1가동 지지블럭과 제2가동 지지블럭를 작동시키는 블럭 구동수단을 설명하기 위한 사시도.
도 9 내지 도 11은 바아형 부재의 단면의 크기 또는 형상에 따라 도 6의 바아형 부재 지지장치의 제1 및 제2가동 지지블럭의 작동 상태를 나타낸 도면.
도 12는 제1지지면과 제2지지면의 교차점들이 가상의 수직선상에 위치하는 상태를 설명하기 위한 도면.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바아형 부재 지지장치의 사시도.
도 15는 도 13의 바아형 부재 지지장치의 블럭 구동수단을 설명하기 위한 도면.
도 16은 단면 형상이 원형인 바아형 부재에 대하여 도 13의 바아형 부재 지지장치의 작동 상태를 나타낸 도면.
도 17은 단면 형상이 정사각형인 바아형 부재에 대하여 도 13의 바아형 부재 지지장치의 작동 상태를 나타낸 도면.
도 18은 단면 형상이 직사각형인 바아형 부재에 대하여 도 13의 바아형 부재 지지장치의 작동 상태를 나타낸 도면.
도 19는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 바아형 부재 지지장치의 사시도.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 바아형 부재 가공용 레이저 가공기는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 일정한 길이를 갖는 베드(100)와, 바아형 부재 이동 디바이스(60)와, 처리 디바이스(400)와, 바아형 부재 안내 디바이스(360)와, 바아형 부재 지지장치(500)를 포함한다.
상기 베드(100), 상기 바아형 부재 이동 디바이스(60), 상기 처리 디바이스(400), 바아형 부재 안내 디바이스(360)는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기를 위한 구성으로, 이는 레이저 가공기 분야에서 잘 알려진 공지 기술이다.
상기 바아형 부재 이동 디바이스(60)는 베드(100)의 상면에 설치되고, 모터 등의 구동원에 의해 베드(100)의 길이 방향(A)으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 처리 디바이스(400) 또는 후술하는 바아형 부재 안내 디바이스(360)에 근접하거나 또는 멀어지게 된다.
바아형 부재 이동 디바이스(60)에는 바아형 부재(200)의 일단부(200a)를 클램핑하기 위하여 클램핑축선(CL2)을 갖는 클램핑수단(미도시)이 구비되어 있다. 이 클램핑수단은 임의의 원의 원주 방향을 따라 분할되게 배열 설치된 다수의 죠(JAW)가 방사 방향으로 전후 작동되도록 설치되어 있다. 여기서, 클램핑축선(CL2)은 임의의 원의 중심점을 베드(100)의 길이 방향으로 연장한 선을 의미한다. 또한, 바아형 부재 이동 디바이스(60)는 클램핑수단의 죠(JAW)를 회전시켜 클램핑된 바아형 부재(200)를 정/역방향으로 회전시키는 회전수단(미도시)을 구비한다.
바아형 부재 이동 디바이스(60)는 바아형 부재(200)의 일단부(200a)를 클램핑한 상태로 바아형 부재(200)를 정(시계)/역(반시계)방향으로 회전시키거나 바아형 부재(200)의 길이 방향(A)으로 이송한다.
상기 처리 디바이스(400)는 바아형 부재 이동 디바이스(60)에 의해 이송되는 바아형 부재(200)를 가공 처리하기 위하여 레이저 발진기(미도시)로부터 전송된 레이저빔을 바아형 부재(200)에 조사하는 가공헤드(450)를 포함하여 구성된다.
여기서, 처리 디바이스(400)는 바아형 부재 이동 디바이스(60)와 마주보도록 설치되어 있다.
상기 바아형 부재 안내 디바이스(360)는, 바아형 부재 이동 디바이스(60)와 마주보는 위치의 베드(100)의 상면에 설치되고, 바아형 부재 이동 디바이스(60)에 의해 이동되는 바아형 부재(200)의 타단부(200b)를 지지하면서 통과시킨다.
여기서, 바아형 부재 안내 디바이스(360)는 베드(100) 상면에 고정되게 설치되는데, 베드(100)의 상면에 그 길이 방향으로 바아형 이동 디바이스(60) 측을 향하여 이동 가능하게 설치될 수도 있다.
여기서, 바아형 부재(200)는 처리 디바이스(400)의 가공헤드(450)에 의해 가공 처리, 예를 들어 절단 가공 처리되는데, 좀더 상세하게는 바아형 부재 안내 디바이스(360)를 통과하여 일정 길이 돌출된 바아형 부재(200)의 타단부(200b)에 해당되는 일부분이 처리 디바이스(400)의 가공헤드(450)에 의해 레이저 가공 처리된다.
본 발명은 바아형 부재 가공용 레이저 가공기에 있어서, 베드(100)에 적어도 하나의 바아형 부재 지지장치(500)를 설치한 것이다.
본 발명에 의한 바아형 부재 지지장치(500)의 구성에 따르면, 바아형 부재(200)의 단면의 형상 또는 크기에 따라 바아형 부재 지지장치(500)를 교체하지 않아도 되기 때문에 바아형 부재 처리 능률이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 단면의 형상 또는 크기가 변경된 바아형 부재(200)를 가공할 경우 바아형 부재(200)를 지지하는 지지 블럭의 교환이 필요없도록 지지블럭을 포함한 바아형 지지장치를 새롭게 구성한 것이다.
예를 들어, 단면 형상이 원형 파이프인 바아형 부재(200)를 레이저 가공 처리하는 작업 공정에서, 단면 형상이 사각 파이프인 바아형 부재(200)를 레이저 가공 처리하는 작업 공정으로 전환하기 위해서는 종래에는 바아형 부재 지지장치를 구성하는 지지블럭을 교체하여야 하는데, 본 발명은 지지블럭을 전혀 교체할 필요가 없으며, 그에 따라 종래의 지지블럭 교체 작업에 소요되었던 시간을 바아형 부재 절단 작업에 할당할 수 있어 임가공 업체에서는 생산능률이 향상된다.
그리고, 본 발명에 의한 바아형 부재 지지장치(500)에 따르면, 바아형 부재(200)가 클램핑되어 있는 상태에서 클램핑수단의 클램핑축선(CL2)과 바아형 부재(200)의 중심축선(CL1)이 항상 일치하도록 유지할 수 있어, 바아형 부재(200)의 단면 치수가 작거나 길이가 긴 경우에 베드(100)를 향해 처지는 현상을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 가공헤드(450)에 대해 일정한 간격을 유지한 채로 바아형 부재(200)가 중심축선(CL1) 또는 클램핑축선(CL2)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하게 되며, 이로 인해 바아형 부재(200)에 대해 보다 정밀하게 레이저 가공을 수행할 수 있다.
이와 같은 바아형 부재 지지장치(500)는, 베이스 지지체(510)와, 제1가동 지지블럭(520)과, 제2가동 지지블럭(530)을 포함하여 이루어진다.
상기 베이스 지지체(510)는 대략 직사각형 형상의 판상체로 형성된 것으로, 수직으로 세워진 상태로 제1가동 지지블럭(520) 및 제2가동 지지블럭(530)과 함께 베드(100)의 내부에서 외부로 또는 베드(100)의 외부에서 내부로 출몰 가능하게 수직 방향으로 승강 작동되도록 설치되어 있다. 즉, 베드(100)에 형성된 출입구(101)을 통해 출몰 가능하게 된다.
여기서, 베드(100)의 내부에는 실린더(110)가 수직으로 설치되어 있고, 이 실린더(110)의 작동 로드(111)는 베이스 지지체(510)의 일측면 상단에 고정되게 설치된다.
그리고, 베이스 지지체(510)는 베드(100)의 내부에 설치된 마운팅 블럭(120)에 대해 수직 방향으로 슬라이드 이동 가능하도록, LM블럭(Linear Motion block) 및 LM레일(Linear Motion rail) 등의 안내수단(121)을 매개로 하여 마운팅 블럭(120)에 결합 설치된다. 즉, 베이스 지지체(510)는 마운팅 블럭(120)에 대해 수직 방향으로 슬라이드 이동 가능하도록 결합 설치되어 있으며, 구동 엑츄에이터인 실린더(110)에 의해 승강 작동되어 베드(100)에 형성된 출입구(101)를 통과하게 된다.
여기서, 베이스 지지체(510)를 제1가동 지지블럭(520) 및 제2가동 지지블럭(530)과 함께 베드(100)의 내부에서 외부로 또는 베드(100)의 외부에서 내부로 출몰 가능하게 수직 방향으로 승강 작동되도록 베이스 지지체(510)를 설치하는 이유는 다음과 같다.
첫째, 베이스 지지체(510)를 제1가동 지지블럭(520) 및 제2가동 지지블럭(530)과 함께 베드(100)의 내부에서 외부로 상승 작동시키는 이유는, 바아형 부재(200)에 대해 레이저 가공 처리하기 위해 바아형 부재(200)를 지지하기 위함이다. 이때, 베이스 지지체(510)를 상승시키기 위한 실린더(110)는 작동 로드(111)의 전진 행정 길이가 최대가 되도록 제어된다.
둘째, 베이스 지지체(510)를 베드(100)의 외부에서 내부로 수직 하강시키는 이유는, 바아형 부재(200)를 클램핑한 상태에서 바아형 부재 이동 디바이스(60)가 베드(100)의 길이 방향 또는 바아형 부재(200)의 길이 방향으로 가공헤드(450)를 향하여 이동하는 과정에서, 베이스 지지체(510)와 충돌되지 않도록 하기 위함이다.
상기 제1가동 지지블럭(520)은, 베이스 지지체(510)에 대해 바아형 부재(200)의 길이 방향에 대해 일정 각도로 교차하는 방향으로 직선 이동 가능하도록 설치된다(도 9 참조).
상기 제2가동 지지블럭(530)은, 베이스 지지체(510)에 대해 바아형 부재(200)의 길이 방향에 대해 일정 각도로 교차하는 방향으로 직선 이동 가능하게 설치되되, 제1가동 지지블럭(520)에 대해서도 상대적으로 직선 이동 가능하게 설치된다.
이때, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 각각 개별적인 직선이동경로를 가질 수 있다.
제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530) 각각의 마주보는 외측에는 바아형 부재(200)를 수용 및 지지하기 위한 제1지지면(521)과 제1지지면(521)과 반대 방향을 향하도록 배치되는 제2지지면(531)이 형성된다. 제1지지면(621)과 제2지지면(631)은 평면 또는 곡면 형상으로 형성될 수 있으며, 형상에 따라 바아형 부재(200)와 선접촉 또는 점접촉할 수 있다.
여기서, 제1지지면(521)과 제2지지면(531)은 해당 지지블럭의 베이스 지지면(522)(532)에 대해 일정한 예각이 되도록 경사지게 직선상으로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 제1지지면(521)과 제2지지면(531)은 상부로 갈수록 서로 멀어지고 하부로 갈수록 서로 가까워지도록 경사진 직선 형상으로 형성된다.
또한, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530) 각각에 형성된 제1지지면(521)과 제2지지면(531)간의 교차각도(α)는 교차범위가 증가더라도 항상 일정하다.
제1지지면(521)의 직선이동 방향에 대한 경사각도를 β1, 제2지지면(531)의 직선이동 방향에 대한 경사각도를 β2, 제1지지면(521)과 제2지지면(531) 사이의 교차각도를 α라고 할 때, 교차각도(α)는 다음과 같은 수식을 만족하도록 형성된다.
α = 180 - β1 - β2
제1지지면의 경사각도(β1)와 제2지지면의 경사각도(β2)는 다를 수도 있지만 동일하게 형성되는 것이 바람직하고, 동일할 경우 제1지지면의 경사각도(β1)와 제2지지면의 경사각도(β2)는 각각 45도로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 교차각도(α)는 90도로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 직선이동하면서 제1지지면(521)과 제2지지면(531)에 의해 바아형 부재(200)를 지지한다.
상기 블럭 구동수단은, 베이스 지지체(510)의 하부측에 전후로 회전 가능하게 관통 결합되며, 구동모터(540)에 의해 회전되는 일정 길이의 구동축(551)과, 구동축(551)의 회전력을 전달받아 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)이 서로 동기적으로 직선 이동 가능하도록 하는 동력전달수단(552)을 포함한다.
상기 동력전달수단(552)은, 제1가동 지지블럭(520)의 하부에 구비되는 제1랙기어(553)와, 제1랙기어(553)와 기어결합되어 제1가동 지지블럭(520)을 직선이동시키는 제1피니언 기어(554)와, 제2가동 지지블럭(530)의 하부에 구비되는 제2랙기어(555)와, 제2랙기어(555)와 기어결합되어 제2가동 지지블럭(530)을 직선이동시키는 제2피니언 기어(556)와, 제1피니언 기어(554)가 설치되는 회전축(554a)상에 결합되는 제1동력전달기어(557)와, 제2피니언 기어(556)가 설치되는 회전축(556a)상에 결합되며, 제1동력전달기어(557)와 기어결합되는 제2동력전달기어(558)를 포함하며, 제1피니언 기어(554)의 회전축(554a)과 제2피니언 기어(556)의 회전축(556a)중 어느 한 회전축과 구동축(551)은 상호 동력 전달이 가능하도록 연결 설치된다.
여기서, 구동축(551)에는 구동풀리(560)가 설치되고, 제1피니언 기어(554)의 회전축(554a)과 제2피니언 기어(556)의 회전축(556a) 중 어느 한 회전축에는 피동풀리(561)가 설치되며, 구동풀리(560)와 피동풀리(561)는 동력전달을 위한 벨트(562) 또는 체인으로 연결된다.
제1가동 지지블럭(520)은 제1직선이동 안내수단(525)을 매개로 하여 베이스 지지체(510)에 대해 직선 이동 가능하게 설치된다.
제1직선이동 안내수단(525)은 LM레일(525a)과, LM레일(525a)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 마운팅 브라켓(525b)으로 이루어지며, 마운팅 브라켓(525b)에는 LM레일(525a)에 결합되는 통상의 LM블럭이 설치되어 있다. 여기서, 마운팅 브라켓(525b)의 하부에는 제1가동 지지블럭(520)의 하부에 구비되는 제1랙기어(553)가 구비되어 있다. 즉, 마운팅 브라켓(525b)에 제1가동 지지블럭(520)이 탈부착 가능하게 설치되어 있기 때문에 제1랙기어(553)가 마운팅 브라켓(525b)의 하부에 설치되어 있다는 것은 결국, 제1가동 지지블럭(520)의 하부에 구비되어 있는 것이다.
LM레일(525a)은 실린더(110)의 작동 로드(111)가 설치되는 반대편에 해당되는 베이스 지지체(510)의 타측면에 고정 설치된다.
제2가동 지지블럭(530)은 제2직선이동 안내수단(527)을 매개로 하여 베이스 지지체(510)에 대해 직선 이동 가능하게 설치된다.
제2직선이동 안내수단(527)은 LM레일(527a)과, LM레일(527a)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 LM블럭(527c)을 갖는 마운팅 브라켓(527b)으로 이루어지며, 여기서, 마운팅 브라켓(527a)의 하부에는 제2가동 지지블럭(530)의 하부에 구비되는 제2랙기어(555)가 구비되어 있다. 즉, 마운팅 브라켓(527b)에 제2가동 지지블럭(530)이 탈부착 가능하게 설치되어 있기 때문에 제2랙기어(555)가 마운팅 브라켓(527b)의 하부에 설치되어 있다는 것은 결국, 제2가동 지지블럭(530)의 하부에 구비되어 있는 것이다.
LM레일(527a)은 실린더(110)의 작동 로드(111)가 설치되는 반대편에 해당되는 베이스 지지체(510)의 타측면에 고정 설치되는 커버(515)의 내측면에 고정 설치되어 있다.
여기서, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 각각 마운팅 브라켓(525a)(527a)에 탈부착 가능하게 설치되어 있기 때문에 바아형 부재(200)와의 마찰로 인한 손상이 가해졌을 경우나, 파손되었을 경우에 쉽게 교체할 수 있다.
블럭 구동수단은 바아형 부재(200)의 길이 방향으로 투영되어서 형성되는 제1지지면(521)과 제2지지면(531)의 교차점(CP)들이 가상의 수직선(VL)상에 위치하도록, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)을 직선이동 가능하게 구동 제어한다. 즉, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 블럭 구동수단에 의해 서로 동기적으로 직선이동 가능하게 구동 제어된다.
제1지지면(521)과 제2지지면(531)은 바아형 부재(200)의 길이 방향으로 투영되어서 형성되는 교차점(CP)을 갖도록 교차될 수 있다. 다만, 바아형 부재(200)의 단면 치수가 큰 경우 제1지지면(521)과 제2지지면(531)이 직접적으로 교차하지 않을 수 있으나, 이 경우 교차점(CP)은 제1지지면(521)의 연장선과 제2지지면(531)의 연장선이 서로 교차하는 부분으로 정의된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상이한 단면 치수를 가지는 바아형 부재(200)의 단면 치수가 작을수록 교차점(CP)은 수직 상측으로 위치이동되고, 바아형 부재(200)의 단면 치수가 클수록 교차점(CP)은 수직 하측으로 위치이동된다. 그리고, 교차점(CP)들이 배치되는 가상의 수직선(VL)상에 바아형 부재(200)의 중심축선(CL1)이 위치한다.
제1가동 지지블럭(520)의 직선이동과 제2가동 지지블럭(530)의 직선이동이 개별적으로 제어되는 경우, 제1지지면(521)과 제2지지면(531)의 교차점(CP)들은 하나의 수직선상에 배치되지 않지만, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)이 서로 동기적으로 직선이동될 경우, 위와 같이, 바아형 부재(200)의 길이 방향으로 투영되어서 형성되는 제1지지면(521)과 제2지지면(531)의 교차점(CP)들이 가상의 수직선(VL)상에 위치할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 단면 치수가 서로 상이한 정사각형 파이프 또는 원형 파이프 등의 바아형 부재(200)에 대해서 이들의 중심축선(CL1)이 항상 동일한 위치에 있도록 지지할 수 있음과 아울러 중심축선(CL1)과 클램핑축선(CL2)가 일치하게 된다.
그리고, 단면 치수가 서로 상이한 정사각형 파이프 또는 원형 파이프 등의 바아형 부재(200)뿐만 아니라, 도 11에 도시된 바와 같이 직사각형 파이프 등의 바아형 부재(200)에 대해서도 바아형 부재의 길이 방향으로 이동 및 중심축선(CL1)을 중심으로 회전시키는 것이 가능하다.
도 11을 참조하면, 후술하는 구동모터(540)를 주기적으로 정역 회전시켜 제1가동 지지블럭(520)(실선 표시)과 제2가동 지지블럭(530)(실선 표시)이 "C" 방향으로 서로 접근하도록(전진) 제어하거나, 제1가동 지지블럭(520)(이점쇄선 표시)과 제2가동 지지블럭(530)(이점쇄선 표시)이 "D" 방향으로 서로 멀어지도록(후퇴) 제어한다.
즉, 직사각형 타입 바아형 부재(200)의 모서리부와 제1가동 지지블럭(520)의 제1지지면(521)과 제2가동 지지블럭(530)의 제2지지면(531) 간의 회전 간섭을 최소화하기 위해 제1가공 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)을 동시에 전진 또는 후퇴 제어한다.
본 발명은 직사각형 타입 바아형 부재(200) 경우에 상기와 같은 제어 방법을 실시하게 되면 바아형 부재의 처짐을 최소화시킬 수 있으며, 최소화된 처짐이 발생하더라도 절단 가공 정밀도에 영향을 미치지 않는다.
그리고, 제1지지면(521)과 제2지지면(531)은 일정한 길이를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 제1지지면(521)과 제2지지면(531)의 길이(L)는 일례로 210~220mm로 하였다.
이로써, 원형 파이프인 바아형 부재(200)의 경우 단면 치수(직경;D1,D2,D3)를 일례로 20mm ~ 250mm까지 매우 안정적으로 중심축선(CL1)을 중심으로 바아형 부재(200)의 회전 안내 및 길이 방향으로의 이동 안내가 가능하며, 바아형 부재(200)의 단면 치수가 작아질수록 끼임 현상이 전혀 발생되지 않고, 길이 방향으로 용이하게 이동될 수 있다.
그리고, 정사각형 파이프인 바아형 부재(200)의 경우 가로×세로에 대한 단면치수를 일례로 15mm×15mm ~ 175mm×175mm까지 안정적으로 중심축선(CL1)을 중심으로 바아형 부재(200)의 회전 안내 및 길이 방향으로의 이동 안내가 가능하며, 바아형 부재(200)의 단면 치수가 작아질수록 끼임 현상이 전혀 발생되지 않고, 길이 방향으로 용이하게 이동될 수 있다.
그리고, 직사각형 파이프인 바아형 부재(200)의 경우 대각선 길이(Diagonal length)가 250mm보다 작은 사이즈에 대해서 안정적으로 중심축선(CL1)을 중심으로 바아형 부재(200)의 회전 안내 및 길이 방향으로의 이동 안내가 가능하며, 바아형 부재(200)의 단면 치수가 작아질수록 끼임 현상이 전혀 발생되지 않고, 길이 방향으로 용이하게 이동될 수 있다.
이하, 이제까지 설명한 블럭 구동수단의 구성에 의해 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)이 작동되는 과정을 설명한다.
구동모터(540)의 구동력을 전달받아 구동축(551)이 회전되면 구동풀리(560)가 회전되며, 구동풀리(560)의 회전력은 벨트(562)를 통해 피동풀리(561)에 전달된다. 이후, 피동풀리(561)의 회전에 의해 회전축(554a)(556a)이 동시에 회전되며, 회전축(554a)(556a) 각각에 설치된 제1동력전달기어(557)와 제2동력전달기어(558)는 서로 맞물린 상태로 각각 반대 방향으로 동기 회전된다.
이때, 회전축(554a)(556a)에 각각 설치된 제1피니언 기어(554)와 제2피니언 기어(556)이 서로 반대 방향으로 동기 회전 구동되며, 이에 따라 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 서로 접근하여 교차되거나 또는 서로 멀어지면서 교차되지 않게 된다.
따라서, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 블럭 구동수단(550)에 의해 서로 동기적으로 직선 이동 가능하게 구동 제어된다. 즉, 바아형 부재(200)의 단면 치수의 크기에 따라 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)이 상호 교차하여 교차점(CP)이 형성되도록 동기 제어할 수 있고, 상호 교차하지 않음으로 인해 교차점(CP)이 생기지 않도록 동기 제어할 수 있다.
한편, 구동축(551)의 일단부와 구동모터(540)의 모터축(541)에는 각각 유니버셜 조인트(575)를 매개로 일정한 길이의 회전력 전달 봉부재(570)가 연결 설치되고, 이 회전력 전달 봉부재(570)는 제1회전력 전달 봉부재(571)와 제2회전력 전달 봉부재(572)로 이루어지며, 제1회전력 전달 봉부재(571)와 제2회전력 전달 봉부재(572)중 어느 하나는 나머지의 내부에 길이 방향으로 슬라이드 삽입 및 인출 가능하게 결합되는 구조로 이루어지기 때문에, 회전력 전달 봉부재(570)의 길이가 가변될 수 있다.
그리고, 제1회전력 전달 봉부재(571)와 제2회전력 전달 봉부재(572)는 상호 스플라인 결합됨으로써 구동모터(540)에 의해 발생되는 회전력의 전달을 가능함과 아울러 상호 슬라이드 삽입 및 인출 가능해진다.
여기서, 회전력 전달 봉부재(570)를 단일 구성부품으로 구성하지 않고 2개로 분리된 제1회전력 전달 봉부재(571)와 제2회전력 전달 봉부재(572)로 구성함과 아울러 상호 스플라인 기어 결합하게 되면 다음과 같은 이점이 있다.
첫째, 베이스 지지체(510)를 제1가동 지지블럭(520) 및 제2가동 지지블럭(530)과 함께 베드(100)의 내부에서 외부 또는 외부에서 내부로 승강 작동시킬 때, 탄력적으로 회전력 전달 봉부재(570)의 길이가 가변될 수 있다.
즉, 도 3의 상태에서, 바아형 부재(200)의 절단 가공을 위해 바아형 부재 이동 디바이스(60)를 "B" 방향으로 가공헤드(450)를 향하여 이동시키는 과정에서 첫 번째부터 설치된 베이스 지지체(510)를 순차적으로 베드(100)의 내부로 하강시키면, 제2회전력 전달 봉부재(572)가 제1회전력 전달 봉부재(571)의 내부로 슬라이드 삽입되어 결국에는 회전력 전달 봉부재(570)의 길이가 짧아지게 되며, 결국에는 도 5와 같은 상태가 된다.
둘째, 구동축(551)과의 연결을 유니버셜 조인트(575)로 연결하였기 때문에 유니버셜 조인트(575)의 기능을 최대한 발휘할 수 있도록 하기 위함이다.
여기서, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 지지체(510)가 두 개 이상 다수 배열 설치되는 경우에, 베이스 지지체(510) 각각에 설치된 구동축(551)은 유니버셜 조인트(575)를 매개로 회전력 전달 봉부재(570)의 각 단부에 연결 설치된다. 따라서, 다수의 베이스 지지체(510)에 각각 설치된 제1 및 제2가동 지지블럭(520)(530)을 서로 동기적으로 이동되도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 베이스 지지체(510)가 5개 설치되어 있는 것으로 가정할 경우, 모든 베이스 지지체(510)에 설치된 제1 및 제2가동 지지블럭(520)(530)은 동시에 작동되면서 서로 멀어지거나 접근될 수 있다.
한편, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 서로 평행하게 배치된다. 그리고, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 바아형 부재(200)의 길이 방향에 대해 직교하도록 배치되는 것이 바람직하다.
그리고, 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 부품 공용화 측면 및 조립성 향상 측면에서 동일한 형상 및 동일한 사이즈로 형성하는 것이 바람직하다. 일례를 들어 제1가동 지지블럭(520)과 제2가동 지지블럭(530)은 대략 두 변이 직각인 삼각형 형상의 판상체로 이루어져 있다.
한편, 도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바아형 부재 지지장치의 사시도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 실시예의 바아형 부재 지지장치(600)는 베이스 지지체(610)와, 제1가동 지지블럭(620)과, 제2가동 지지블럭(630)과, 보조 지지블럭(640)과, 승강구동부(650)와, 블럭 구동수단(660)을 포함한다.
본 실시예의 바아형 부재 지지장치(600)는 본 발명의 바아형 부재 가공용 레이저 가공기의 베드(100)에 적어도 하나가 설치되며, 바아형 부재의 길이 방향(A)을 따라 이격되게 다수 개 설치되어 바아형 부재(200)를 지지하는 것이 바람직하다.
상기 베이스 지지체(610)는 대략 직사각형 형상의 판상체로 형성되며, 제1가동 지지블럭(620) 및 제2가동 지지블럭(630)과 함께 베드(100)의 내부에서 외부로 또는 베드(100)의 외부에서 내부로 승강되도록 설치된다.
본 실시예의 바아형 부재 지지장치(600)를 베드(100)의 내부에서 외부로 또는 베드(100)의 외부에서 내부로 출몰 가능하게 수직 방향으로 승강 작동시키는 지지장치 승강부(미도시)가 베이스 지지체(610)에 설치되는데, 본 실시예에서 지지장치 승강부는 공압 실린더(미도시)가 이용될 수 있다.
상기 제1가동 지지블럭(620)은 바아형 부재(200)의 길이 방향(A)에 대하여 교차하는 방향으로 베이스 지지체(610)에 직선이동 가능하게 설치되며, 바아형 부재(200)를 지지하는 제1지지면(621)을 구비한다.
상기 제2가동 지지블럭(630)은 바아형 부재(200)의 길이 방향(A)에 대하여 교차하는 방향으로 그리고 제1가동 지지블럭(620)의 이동 방향과 반대 방향으로 베이스 지지체(610)에 직선이동 가능하게 설치된다. 즉, 제1가동 지지블럭(620)과 제2가동 지지블럭(630)은 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 직선이동된다.
또한, 제2가동 지지블럭(630)은 바아형 부재(200)를 지지하며 제1지지면(621)과 반대 방향을 향하게 배치되는 제2지지면(631)을 구비한다. 제1지지면(621)과 제2지지면(631)은 평면 또는 곡면 형상으로 형성될 수 있으며, 형상에 따라 바아형 부재(200)와 선접촉 또는 점접촉할 수 있다.
제1지지면(621) 및 제2지지면(631)은 상부로 갈수록 바아형 부재(200)로부터 멀어지고 하부로 갈수록 바아형 부재(200)에 가까워지도록 경사진 직선 형상으로 형성되어 있다.
베이스 지지체(610), 제1가동 지지블럭(620) 및 제2가동 지지블럭(630)은 도 6에 도시된 바아형 부재의 지지장치의 베이스 지지체(510), 제1가동 지지블럭(520) 및 제2가동 지지블럭(530)과 구성 및 기능이 실질적으로 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
상기 보조 지지블럭(640)은 바아형 부재(200)가 회전하는 동안 바아형 부재(200)와 접촉하면서 바아형 부재(200)를 지지하며, 바아형 부재의 길이 방향(A)을 따라 제1가동 지지블럭(620) 및 제2가동 지지블럭(630)으로부터 이격되게 배치되어 있다.
바아형 부재(200)의 정밀한 가공을 위해서 레이저 가공 내내 바아형 부재(200)는 제1지지면(621) 및 제2지지면(631)에 접촉되면서 처짐이 발생하지 않고 안정되게 지지되는 것이 바람직하다.
그러나, 단면 형상이 원형이 아닌 바아형 부재(200)를 회전시키면 제1지지면(621) 및 제2지지면(631)에 바아형 부재(200)가 접촉되지 못하여 처짐이 발생하면서, 가공의 정밀도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
예를 들어, 단면 형상이 정사각형인 바아형 부재(202)를 레이저 가공하기 위하여 회전시키는 동안, 특정 각도에서는 바아형 부재(202)가 제1지지면(621) 및 제2지지면(631) 중 어느 하나의 지지면에만 접촉되거나 또는 두 지지면에 전혀 접촉되지 못하면서 불안정하게 지지되는 상황이 발생한다. 이러한 상황에서는 바아형 부재(200)의 중심축선(CL1)과 클램핑축선(CL2)이 불일치하면서 바아형 부재의 가공 정밀도가 떨어지게 된다.
따라서 보조 지지블럭(640)을 이용하여 바아형 부재(200)가 회전하는 동안 바아형 부재(200)와 접촉하면서 바아형 부재(200)를 지지함으로써, 바아형 부재(200)의 처짐을 방지할 수 있다.
도 14를 참조하면, 보조 지지블럭(640)은 바아형 부재의 길이 방향(A)에 대하여 교차하는 방향과 평행하게 배치되는 회전축(C3)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 롤러 형상으로 형성될 수 있다.
바아형 부재 이동 디바이스(60)에 의해 바아형 부재(200)가 바아형 부재의 길이 방향(A)을 따라 직선이동될 때, 롤러 형상의 보조 지지블럭(640)이 회전축(C3)을 중심으로 회전할 수 있고, 이를 통해 바아형 부재(200)는 마찰 없이 길이 방향(A)을 따라 용이하게 이동될 수 있다.
상기 승강구동부(650)는 바아형 부재(200)가 회전하는 동안 바아형 부재(200)와 보조 지지블럭(640)이 항상 접촉되도록, 바아형 부재(200)의 회전각도에 따라 보조 지지블럭(640)을 상승 또는 하강시킨다.
승강구동부(650)는 모터(651)와, 보조 지지블럭(640)이 결합되어 있고 모터(651)의 구동력을 전달받아 보조 지지블럭(640)을 직선이송시키는 직선이송유닛(652), 모터(651)와 직선이송유닛(652) 사이에서 구동력을 전달하는 벨트 등으로 구성될 수 있다. 이러한 구성은 통상의 기술자에게 잘 알려진 사항이므로, 상세한 설명은 생략한다.
바아형 부재(200)가 회전하는 동안 바아형 부재의 중심축선(CL1)과 클램핑축선(CL2)이 일치할 수 있도록 승강구동부(650)는 보조 지지블럭(640)을 상승 또는 하강시킨다.
바아형 부재(200)의 회전각도에 따라, 바아형 부재의 중심축선(CL1)과 바아형 부재(200)가 보조 지지블럭(640)에 접촉될 수 있는 접촉점 사이의 거리(L2)를 각각 산출할 수 있다. 이러한 거리(L2) 정보를 바탕으로 승강구동부(650)는 보조 지지블럭(640)을 상승 또는 하강시키면서, 바아형 부재(200)와 보조 지지블럭(640)이 항상 접촉되도록 한다. 제어부(미도시)는 바아형 부재(200)의 회전각도 정보를 입력받고, 각 회전각도에 대한 거리(L2) 정보를 산출하며, 이러한 거리(L2) 정보를 바탕으로 승강구동부(650)에 구동 명령을 출력할 수 있다.
상기 블럭 구동수단(660)은 제1가동 지지블럭(620)과 제2가동 지지블럭(630)을, 동시에 서로 멀어지는 방향 또는 서로 가까워지는 방향으로 직선이동시킨다.
블럭 구동수단(660)은 제1가동 지지블럭(620)에 결합되는 제1랙기어(661)와, 제1랙기어(661)와 기어결합되어 제1가동 지지블럭(620)을 직선이동시키는 제1피니언 기어(662)와, 제2가동 지지블럭(630)에 결합되는 제2랙기어(663)와, 제2랙기어(663)와 기어결합되어 제2가동 지지블럭(630)을 직선이동시키는 제2피니언 기어(664)와, 제1피니언 기어(662)가 설치되는 회전축(C1)상에 결합되는 제1동력전달기어(665)와, 제2피니언 기어(664)가 설치되는 회전축(C2)상에 결합되며 제1동력전달기어(665)와 기어결합되어 제1동력전달기어(665)와 반대 방향으로 회전되는 제2동력전달기어(666)를 포함한다.
또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1동력전달기어(665) 및 제2동력전달기어(666)는 제1피니언 기어(662)와 제2피니언 기어(664) 사이에 배치되어 있다.
이때, 제1피니언 기어의 회전축(C1)과 제2피니언 기어의 회전축(C2) 중 어느 한 회전축에 모터(667)의 회전구동력이 전달된다. 본 실시예에서는 도 14에 도시된 바와 같이, 모터(667)의 회전축과 제1피니언 기어의 회전축(C1)이 벨트 연결되어 모터(667)의 회전구동력이 제1피니언 기어의 회전축(C1)에 전달된다.
본 실시예의 모터(667)는 자기 브레이크(self braking) 기능이 있는 모터가 이용된다. 모터(667)에 전원 공급이 되지 않는 상태에서도 위의 브레이크 기능에 의해 제1가동 지지블럭(620)과 제2가동 지지블럭(630)은 위치이동되지 않고, 바아형 부재(200)를 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 제1동력전달기어(665) 및 제2동력전달기어(666)는 서로 맞물리지 않게 배치되고, 제1피니언 기어(662)가 설치되는 회전축(C1) 및 제2피니언 기어(664)가 설치되는 회전축(C2)에 각각 구동 모터가 연결되어 서로 독립적으로 회전구동시킬 수도 있다.
도 6에 도시된 바아형 부재의 지지장치와 달리, 본 실시예의 바아형 부재의 지지장치는, 블럭 구동수단(660)에 구동력을 전달하는 구동 모터(667)가 바아형 부재의 지지장치에 각각 설치된 것을 특징으로 한다. 즉, 바아형 부재의 지지장치에 각각 설치된 구동 모터(667)는 해당 블럭 구동수단(660)에 독립적으로 구동력을 전달한다.
도 16 내지 도 18을 참조하면서, 다양한 단면 형상을 가지는 바아형 부재에 대하여 본 실시예의 바아형 부재 지지장치의 작동 상태를 설명한다.
도 16를 참조하면, 단면 형상이 원형인 바아형 부재(201)가 회전하는 동안, 보조 지지블럭(640)은 바아형 부재(201)와 접촉하면서 바아형 부재(201)를 지지한다. 바아형 부재의 중심축선(CL1)과 바아형 부재(201)가 보조 지지블럭(640)에 접촉되는 접촉점 사이의 거리(L1)가 항상 일정하기 때문에, 보조 지지블럭(640)은 상승 또는 하강될 필요없고, 동일한 높이에서 유지되도 무방하다.
도 16에서는 보조 지지블럭(640)이 바아형 부재(201)를 지지한 상태를 도시하였으나, 보조 지지블럭(640)을 사용하지 않고, 제1가동 지지블럭(620)과 제2가동 지지블럭(630)만을 이용하여 바아형 부재(201)를 지지할 수도 있다.
도 17을 참조하면, 단면 형상이 정사각형인 바아형 부재(202)가 회전하는 동안, 보조 지지블럭(640)은 바아형 부재(202)와 접촉하면서 바아형 부재(202)를 지지한다. 단면 형상이 정사각형이기 때문에 바아형 부재(202)가 회전하는 동안 바아형 부재의 중심축선(CL1)과 바아형 부재(202)가 보조 지지블럭(640)에 접촉되는 접촉점 사이의 거리(L2)가 변하게 된다.
바아형 부재(202)의 회전각도에 따라 거리(L2)의 변화를 산출하고, 거리(L2)의 변화에 따라 승강구동부(650)를 구동하여 보조 지지블럭(640)을 상승 또는 하강시키면서 바아형 부재(202)와 보조 지지블럭(640)이 항상 접촉되도록 한다.
도 18에 도시된 단면 형상이 직사각형인 바아형 부재(203)에 대한 바아형 부재 지지장치(600)의 작동 원리는 도 17에 도시된 단면 형상이 정사각형인 바아형 부재(202)의 경우와 실질적으로 동일하다. 단면 형상이 직사각형이기 때문에 바아형 부재(203)가 회전하는 동안 바아형 부재의 중심축선(CL1)과 바아형 부재(203)가 보조 지지블럭(640)에 접촉되는 접촉점 사이의 거리(L3)가 변하게 된다.
바아형 부재(203)의 회전각도에 따라 거리(L3)의 변화를 산출하고, 거리(L3)의 변화에 따라 승강구동부(650)를 구동하여 보조 지지블럭(640)을 상승 또는 하강시키면서 바아형 부재(203)와 보조 지지블럭(640)이 항상 접촉되도록 한다.
한편, 도 6 및 도 13에 도시된 실시예에서 제1가동 지지블럭(520,620) 및 제2가동 지지블럭(530,630)은 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 직선이동되는데, 서로 가까워질 때 충돌되는 것을 방지하기 위하여 바아형 부재(200)의 길이 방향(A)을 따라 일정 거리 이격되게 배치된다.
그러나, 도 19를 참조하면, 제1가동 지지블럭(720)과 제2가동 지지블럭(730) 중 어느 하나에는 다른 하나가 삽입될 수 있는 삽입 공간부(722)가 형성되어 있다. 예를 들어, 제1가동 지지블럭의 제1지지면(721) 중앙부에 삽입 공간부(722)가 형성되고, 제1가동 지지블럭(720)과 제2가동 지지블럭(730)이 서로 가까워지는 방향으로 이동될 때 제2가동 지지블럭의 제2지지면(731)은 제1가동 지지블럭의 삽입 공간부(722)에 삽입되면서 충돌 문제가 발생하지 않는다.
이때, 삽입 공간부(722)의 주변부에 바아형 부재(200)가 지지되는 제1지지면(721)이 마련된다.
이제까지의 본 발명에서 바아형 부재 지지장치를 바아형 부재 전용 레이저 가공기에 적용한 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명에 의한 바아형 부재 지지장치는 평판 레이저 가공기에도 적용 가능하다.
100 : 베드
200 : 바아형 부재
CL1 : 중심축선
CL2 : 클램핑축선
60 : 바아형 부재 이동 디바이스
400 : 처리 디바이스
450 : 가공헤드
500 : 바아형 부재 지지장치
510 : 베이스 지지체
520 : 제1가동 지지블럭
530 : 제2가동 지지블럭
570 : 회전력 전달 봉부재

Claims (12)

  1. 베이스 지지체;
    바아형 부재를 지지하는 제1지지면을 구비하고, 상기 바아형 부재의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향으로 직선이동 가능하게 상기 베이스 지지체에 설치되는 제1가동 지지블럭;
    상기 바아형 부재를 지지하며 상기 제1지지면과 반대 방향을 향하게 배치되는 제2지지면을 구비하고, 상기 바아형 부재의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향으로 직선이동 가능하게 상기 베이스 지지체에 설치되는 제2가동 지지블럭;을 포함하며,
    상기 제1가동 지지블럭과 상기 제2가동 지지블럭은 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 직선이동 가능하게 설치되고,
    상기 제1가동 지지블럭과 상기 제2가동 지지블럭은 서로 이격되고 평행하게 배치된 경로를 따라 이동하는 개별적인 직선이동경로를 가지며,
    상기 제1가동 지지블럭과 상기 제2가동 지지블럭의 이동에 의해, 상기 제1지지면과 상기 제2지지면은 상기 바아형 부재의 길이 방향으로 투영되어서 형성되는 교차점을 갖도록 교차될 수 있으며, 상기 교차점들은 가상의 수직선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 바아형 부재 지지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1지지면과 상기 제2지지면은, 상부로 갈수록 서로 멀어지고 하부로 갈수록 서로 가까워지도록 경사진 직선 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 바아형 부재 지지장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1지지면의 직선이동 방향에 대한 경사각도를 β1, 상기 제2지지면의 직선이동 방향에 대한 경사각도를 β2, 상기 제1지지면과 상기 제2지지면 사이의 교차각도를 α라고 할 때,
    상기 교차각도는, α = 180 - β1 - β2 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 바아형 부재 지지장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1지지면의 경사각도와 상기 제2지지면의 경사각도는 동일한 것을 특징으로 하는 바아형 부재 지지장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1지지면의 경사각도와 상기 제2지지면의 경사각도는 각각 45도이고,
    상기 교차각도는 90도인 것을 특징으로 하는 바아형 부재 지지장치.
  6. 일정한 길이를 갖는 베드와, 바아형 부재를 상기 바아형 부재의 길이 방향으로 이동 가능하도록 상기 베드상에 슬라이드 이동 가능하게 설치되며 상기 바아형 부재를 클램핑하기 위한 클램핑수단을 구비하는 바아형 부재 이동 디바이스와, 상기 바아형 부재 이동 디바이스에 의해 이송되는 바아형 부재에 레이저빔을 조사하는 가공헤드를 구비하는 처리 디바이스를 포함하며, 상기 클램핑수단의 클램핑축선과 상기 바아형 부재의 중심축선이 동축이 되도록 상기 클램핑수단에 상기 바아형 부재가 클램핑되는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기에 있어서,
    청구항 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 바아형 부재 지지장치가 상기 베드에 적어도 하나가 설치되는 것을 특징으로 하는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베이스 지지체, 상기 제1가동 지지블럭 및 상기 제2가동 지지블럭은,
    상기 베드의 내부에서 외부로 또는 상기 베드의 외부에서 내부로 출몰 가능하게 수직 방향으로 승강 작동되는 것을 특징으로 하는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 바아형 부재의 길이 방향으로 투영되어서 형성되는 제1지지면과 제2지지면의 교차점들이 가상의 수직선상에 위치하도록, 상기 제1가동 지지블럭과 상기 제2가동 지지블럭을 직선이동 가능하게 구동 제어하는 블럭 구동수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 블럭 구동수단은,
    상기 베이스 지지체의 전후로 회전 가능하게 관통 결합되며 구동력을 전달받아 회전되는 구동축과, 상기 구동축의 회전력을 전달받아 상기 제1가동 지지블럭과 상기 제2가동 지지블럭이 서로 동기적으로 직선이동하도록 하는 동력전달수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동축의 일단부와 상기 구동축에 구동력을 전달하는 구동모터의 모터축 각각에 유니버셜 조인트를 매개로 연결 설치되고, 제1회전력 전달 봉부재와 제2 회전력 전달 봉부재를 구비하는 회전력 전달 봉부재;를 더 포함하며,
    상기 제1회전력 전달 봉부재와 상기 제2회전력 전달 봉부재 중 어느 하나는 나머지의 내부에 길이 방향으로 슬라이드 삽입 및 인출 가능하게 결합됨과 아울러 상호 회전력 전달이 가능하도록 결합됨으로써, 상기 회전력 전달 봉부재의 길이가 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 베이스 지지체가 두 개 이상 배열 설치되는 경우,
    서로 이웃하는 상기 베이스 지지체 각각에 설치된 구동축에는 유니버셜 조인트를 매개로 상기 회전력 전달 봉부재가 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 바아형 부재는 파이프의 형태인 것을 특징으로 하는 바아형 부재 가공용 레이저 가공기.
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