KR101606938B1 - 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치는, 버티컬 터닝 센터(10)의 툴 포스트(24)에 설치되고 단부에 그리퍼(60)가 배치되며 그리퍼(60)가 공작물 교환위치(P)까지 이동되도록 하는 암(200), 암(200)의 일측에 설치되어 그리퍼(60)에 압축공기를 공급하도록 하는 공압 포트(300) 및 버티컬 터닝 센터(10)의 한쪽에 설치되고 공작물 교환위치(P)까지 팔레트(410)를 액추에이터(420)의 구동으로 이동시키는 로딩 장치(400)를 포함한다.

터닝 센터, 버티컬, 공작물, 워크피스, 자동, 로딩, 장착

Description

버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치{Auto workpiece loading device of the vertical turning center}

본 발명은 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버티컬 터닝 센터의 척에 공작물을 자동으로 장착 및 제거할 수 있도록 하는 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 버티컬 터닝 센터는 공작물을 자동으로 장착하거나 제거하도록 자동 공작물 장착장치가 구비된다.

버티컬 터닝 센터는 척이 수직방향으로 배치되고, 상술한 공작물은 일부 가공된 미완성일 수 있으며, 이러한 미완성의 공작물을 추가로 가공하는 것이다.

상술한 버티컬 터닝 센터(10)를 첨부도면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 버티컬 터닝 센터(10)는 베드(12)에 척(14)이 수직방향으로 설치되고 베드(12)의 후방 한쪽에는 칼럼(16)이 수직방향으로 배치된다.

또한, 상술한 칼럼(16)에는 수직 방향으로 이송되는 Z축 이송대(20)가 설치 되고, Z축 이송대(20)의 전방에는 좌우 방향으로 이송되는 X축 이송대(22)가 설치된다.

상술한 X축 이송대(22)의 전방에는 툴 포스트(24)가 설치되며, 툴 포트(24)에는 여러 개의 공구가 장착되는 터릿(30)이 설치된다.

즉, 상술한 버티컬 터닝 센터(10)는 척(14)에 공작물이 장착되어 회전되고, 터릿(30)에서는 특정한 공구가 선택되며 Z축 이송대(20)와 X축 이송대(22)가 이송되어 터릿(30)에서 선택된 공구에 의해 공작물을 가공하는 것이다.

상술한 바와 같은 버티컬 터닝 센터(10)에 공작물을 장착하거나 제거할 때에는 자동 공작물 장착 장치가 이용될 수 있고, 상술한 자동 공작물 장착장치의 예로서 캔트리 로더(gantry loader: 50) 또는 다관절 로봇(70)이 알려져 있다.

상술한 종래의 자동 공작물 장착장치 중에서 캔트리 로더(50)를 첨부도면 도 1을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 1은 종래의 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치의 일례를 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 공작물이 장착되기 전의 상태를 나타낸 것이고, (b)는 공작물이 장착되는 상태를 나타낸 것이다.

캔트리 로더(50)는 제1 구동부(54)에 의해 좌우 이동되는 수평 이동대(52)가 구비되고, 상술한 수평 이동대(52)의 한쪽에는 제2 구동부(56)에 의해 승강 이동되는 수직 이동대(58)가 구비된다.

또한, 상술한 수직 이동대(58)의 하단에는 그리퍼(60)가 설치된다.

또한, 상술한 베드(12)의 한쪽에는 웨이팅 서포터(40)가 배치되고, 웨이팅 서포터(40)에는 공작물(100)이 대기하게 된다.

상술한 캔트리 로더(50)는 다음과 같이 작동된다.

그리퍼(60)가 하강하여 웨이팅 서포터(40)에서 대기하는 공작물(100)을 클램핑하여 끌어 올리고, 이후, 그리퍼(60)가 척(14)의 상측으로 수평 이동하며, 이후 그리퍼(60)가 하강하여 공작물(100)을 척(14)에 올려놓고, 척(14)은 공작물(100)을 클램핑하게 된다.

이후, 그리퍼(60)는 초기 위치로 복귀하여 대기하고, 공작물(100)의 가공이 완료되면 공작물(100)을 척(14)에 장착한 순서의 역순으로 동작하여 공작물(100)을 웨이팅 서포터(40)에 옮긴다.

그러나 상술한 캔트리 로더(50)는 다음과 같은 문제점이 지적된다.

도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 그리퍼(60)에 공작물(100)이 클램핑된 상태에서 척(14)의 상측까지 이동되면 수평 이동대(52)의 단부에 하중이 집중되고 이때 수평 이동대(52)는 외팔보로서 굽힘 모멘트가 가해질 수 있으며 이러한 굽힘 모멘트는 캔트리 로더(50)의 내구성에 악영향을 끼치는 문제점이 있다.

또한, 그리퍼(60)의 중심부(S)부터 척(14)의 중심부까지의 이동되므로 거리(a)의 길어지므로 공작물의 장착과 제거에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 그리퍼(60)의 이동 거리(a)가 길어지는 만큼 수평 이송대(52)가 후퇴할 때에 공간이 확보되어야 하고 이로써 캔트리 로더(50)의 설치에 필요한 공간을 많이 차지하는 문제점이 있다.

상술한 종래의 자동 공작물 장착장치 중에서 다관절 로봇(70)을 첨부도면 도 2를 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 2는 종래의 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 공작물이 장착되기 전의 상태를 나타낸 것이고, (b)는 공작물이 장착되는 상태를 나타낸 것이다.

다관절 로봇(70)은 도 2에 나타낸 바와 같이 관절(72)(74)(76)이 여러 개로 구성되고 각 관절(72)(74)(76)이 굴절되며, 하측에는 선회 장치(78)가 구성되고, 맨 끝부분의 관절(76)에는 공작물(100)을 장착하기위한 그리퍼가 구성될 수 있다.

즉, 상술한 다관절 로봇(70)은 각 관절(72)(74)(76)이 굴절되는 범위와 선회장치(78)가 선회되는 범위 내에서 공작물(100)을 척(14)에 옮길 수는 것이다.

그러나 상술한 다관절 로봇(70)은 행동반경에 따라 장비의 설치 위치에 제약을 받는 문제점이 있다.

또한, 몇 대의 버티컬 터닝 센터(10)를 원형으로 배치하고 그 중심에 다관절 로봇(70)을 배치하여 1대의 다관절 로봇(70)이 몇 대의 버티컬 터닝 센터(10)를 담당할 수 있지만, 다관절 로봇(70)은 고가 장비이므로 더 많은 대수의 버티컬 터닝 센터(10)를 커버하기에는 무리가 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공작물을 척에 장착하거나 제거하는 시간을 단축시킬 수 있도록 하는 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 공작물의 무게가 무거운 중량체일지라도 흔들림 없이 안정적으로 공작물을 이동시키도록 내구성이 향상된 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자동 공작물 장착 장치의 구성을 간소화하여 자동 공작물 장착장치의 제조원가를 낮출 수 있도록 하는 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치는, 버티컬 터닝 센터의 툴 포스트에 설치되고 단부에 그리퍼가 배치되며 그리퍼가 공작물 교환위치까지 이동되도록 하는 암; 및 상기 버티컬 터닝 센터의 한쪽에 설치되고 상기 공작물 교환위치까지 팔레트를 액추에이터의 구동으로 이동시키는 로딩 장치;를 포함한다.

또한, 상기 로딩 장치는, 상기 팔레트의 하측 양쪽에 배치되어 상기 팔레트에 작용되는 하중을 받치고 상기 팔레트의 선형 이동을 안내하는 LM가이드;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 유체는 공기이고 상기 유체공급수단은 공압포트인 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치는 공작물을 받치는 팔레트와 공작물을 클램핑하는 그리퍼가 동시에 공작물 교환위치(P)로 이동되므로 팔레트의 이동거리가 짧아질 수 있고, 이로써 공작물의 무게가 다소 무겁더라도 짧은 거리를 이동시킴으로써 안정되게 공작물을 옮길 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착장치는 로딩 거리가 짧으므로 그 만큼 기구 구성의 점유 공간이 좁아질 수 있어 버티컬 터닝 센터와 자동 공작물 장착장치의 배치를 좀 더 자유롭게 배치할 수 있고 이로써 공간 활용 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착장치는 구조가 간소화되므로 저렴한 비용으로 자동 공작물 장착장치의 제공이 가능해 질 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하고, 종래의 기술과 동일한 구성요소에 대하여 동일한 부호를 부여하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 공작물이 대기 상태를 나타낸 것이고, 도 4는 공작물이 장착되기 직전의 상태를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치에서 암과 그리퍼의 구성을 보인 상세도면이다.

도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 공작물 장착 장치는 툴 포스트(24)의 한쪽에 암(200)이 설치되고, 베드(12)의 한쪽에 로딩 장치(400)가 설치된다.

상술한 암(200)은 단부에 그리퍼(60)가 장착되고, 그리퍼(60)는 공압에 의해 클램프 작용 및 언클램프 작용을 하므로 공압을 공급하기위한 공압 포트(300)가 설 치된다.

또한, 상술한 공압 포트(300)에 연결되는 공압라인은 상술한 툴 포스트(24)쪽으로 연결될 수 있고, 이로써 툴 포스트(24) 및 터릿(30)이 이동될 때에 상술한 공압라인이 방해되지 않는 것이다.

상술한 로딩 장치(400)는 액추에이터(420)의 구동에 의해 선형 이동되는 팔레트(410)와 팔레트(410)의 선형이동을 안내하고 팔레트(410)의 하중을 받치는 LM가이드(430)를 포함하여 구성된다.

상술한 액추에이터(420)는 일례로서 유공압에 의해 구동되는 실린더일 수 있다.

상술한 팔레트(410)는 공작물(100)을 대기시키거나 가공이 완료된 공작물(100)을 꺼내어 놓는 곳으로 이용된다.

또한, 상술한 LM 가이드(430)는 상술한 팔레트(410)의 하측 양쪽에 이격되어 배치될 수 있고, 이로써 팔레트(410)에 하중이 작용되더라도 안정되게 지지할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착장치의 작용을 첨부도면 도 6을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치의 작동순서를 설명하기 위한 도면이다.

팔레트(410)에 공작물(100)이 얹힌 상태에서 대기하고, 이후 공작물(100)을 척(14)에 장착하는 지령이 내려지면 액추에이터(420)가 작용하여 팔레트(410)를 공작물 장착 위치로 이동시킨다.

상술한 공작물 장착 위치는 척(14)의 바로 위쪽이 아닐 수 있고 좀 더 상세하게는 상술한 암(200)의 길이만큼 못 미치는 위치일 수 있다.

즉, 상술한 팔레트(420)가 이동되는 거리(b)는 종래의 캔트리 로봇(50)에서 수평 이동대(52)가 이동하는 거리(a)보다 짧은 것이다.

또한, 버티컬 터닝 센터(10)의 Z축 이송대(20)와 X축 이송대(22)가 구동되어 그리퍼(60)가 공작물 교환위치(P)로 이동된다.

즉, 팔레트(410)는 제1이동거리(b)만큼 이동되고 그리퍼(60)는 제2이동거리(m)만큼 이동되므로 종래의 캔트리 로봇(50)에서 수평 이동대(52)가 단독으로 이동되는 거리에 비교하여 현저하게 짧은 거리를 이동하는 것이다.

이후, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, Z축 이송대(20)의 작용에 의해 그리퍼(60)가 하강하여 공작물(100)을 클램핑하고, 도 6의 (c) 및 도 6의 (d)에 나타낸 바와 같이, 공작물(100)을 척(14)에 장착한 후에 그리퍼(60)는 상승하게 된다.

이후, 터릿(30)에서 특정한 공구가 선택되어 공작물(100)을 가공하게 되고 가공이 완료되면 공작물(100)이 장착되었던 순서와 역순으로 공작물(100)이 제거된다.

즉, 도 6의 (e) 및 도 6의 (f)에 나타낸 바와 같이 그리퍼(60)는 공작물(100)을 클램핑하여 상승하고, 이후 도 6의 (g)에 나타낸 바와 같이, 팔레트(410)가 공작물 교환위치(P)로 이동되고 그리퍼(60)는 공작물 교환위치(P)로 이 동되어 상술한 팔레트(410)에 공작물(100)을 올려놓게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 공작물 장착장치는 공작물(100)을 척(14)에 장착하거나 제거할 때에 미리 설정된 공작물 교환위치(P)에서 공작물(100)을 넘겨받는 것이다.

따라서 팔레트(420)와 그리퍼(60)가 동시에 이동됨으로써 공작물(100)을 장착하거나 제거하는 시간이 현저하게 단축될 수 있는 것이다.

또한, 상술한 바와 같이 그리퍼(60)는 암(200)의 단부에 설치되므로 암(200)에 의한 점유공간은 고려하지 않아도 되고, 로딩 장치(400)는 팔레트(410)가 이동되는 거리(b)가 짧으므로 전체적인 점유공간을 적게 차지하게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 공작물 장착장치는 구성이 간소하므로 좀 더 저렴한 비용으로 제공 및 설치가 가능한 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치는 공작물을 척에 자동으로 장착하거나 공작물을 척에서 제거하여 공장자동화를 구현하는 데에 이용될 수 있다.

도 1은 종래의 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치의 일례를 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 공작물이 장착되기 전의 상태를 나타낸 것이고, (b)는 공작물이 장착되는 상태를 나타낸 것이다.

도 2는 종래의 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 공작물이 장착되기 전의 상태를 나타낸 것이고, (b)는 공작물이 장착되는 상태를 나타낸 것이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 공작물이 대기 상태를 나타낸 것이고, 도 4는 공작물이 장착되기 직전의 상태를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치에서 암과 그리퍼의 구성을 보인 상세도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치의 작동순서를 설명하기 위한 도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10: 버티컬 터닝 센터 12: 베드

14: 척 16: 칼럼

20: Z축 이송대 22: X축 이송대

24: 툴 포스트 30: 터릿

40: 웨이팅 서포터 50: 캔트리 로더

60: 그리퍼 70: 다 관절 로봇

100: 공작물

200: 암 300: 공압 포트

400: 로딩 장치 410: 팔레트

420: 액추에이터 430: LM가이드

Claims (3)

1. 버티컬 터닝 센터(10)의 툴 포스트(24)에 설치되어 공작물 교환위치(P)까지 이동되는 암(200);

   상기 암(200)의 단부에 설치되어 공작물을 착탈하는 그리퍼(60);

   상기 암(200)의 일측에 설치되어 상기 그리퍼(60)에 유체를 공급하도록 하는 유체공급수단; 및

   상기 버티컬 터닝 센터(10)의 한쪽에 설치되고 상기 공작물 교환위치(P)까지 팔레트(410)를 액추에이터(420)의 구동으로 이동시키는 로딩 장치(400);를 포함하고,

   상기 로딩 장치(400)는,

   상기 팔레트(410)의 하측 양쪽에 배치되어 상기 팔레트(410)에 작용되는 하중을 받치고 상기 팔레트(410)의 선형 이동을 안내하는 LM가이드(430);를 더 포함하며,

   상기 유체는 공기이고, 상기 유체공급수단은 공압포트(300)이며,

   상기 공압포트(300)에 연결되는 공압라인은 상기 툴 포스트(24)쪽으로 연결되는 것

   을 특징으로 하는 버티컬 터닝 센터의 자동 공작물 장착 장치.
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