KR101622921B1 - 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치 - Google Patents

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하종식
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한국정밀기계(주)
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Abstract

본 발명은 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공작기계의 가공물 받침대 역할을 하는 팔레트를 자동으로 교체하기 위한 APC(AUTO PALLET CHANGE) 시스템에 적용되어, 팔레트를 걸어서 원하는 위치로 이송시킬 수 있도록 한 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 다단의 캠 가공면 및 다단의 잠금홈을 갖는 캠 바디와, 캠 바디의 각회전 안내를 위한 제1스프링 핀 및 캠 바디의 역방향 각회전 제한을 위한 제2스프링 핀을 이용하여, 전진시 후크 몸체가 각회전하면서 팔레트를 걸어서 잠금시키고, 후진시에는 후크 몸체가 각회전되지 않은 채 팔레트를 잠금한 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 후크 몸체가 팔레트를 당기면서 원하는 위치로 용이하게 이송시킬 수 있도록 한 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치{HOOL DEVICE FOR APC OF MACHINE TOOL}
본 발명은 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공작기계의 가공물 받침대 역할을 하는 팔레트를 자동으로 교체하기 위한 APC(AUTO PALLET CHANGE) 시스템에 적용되어, 팔레트를 걸어서 원하는 위치로 이송시킬 수 있도록 한 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계에는 가공 순서대로 지정된 공구를 자동으로 교환해주는 자동공구 교환장치(ATC)을 비롯하여 가공물의 받침대 역할을 하는 팔레트를 자동으로 교환하기 위한 자동 팔레트 교환(이하, APC 라고 칭함) 시스템이 구비되어 있다.
상기 APC(AUTO PALLET CHANGE) 란, 공작기계에서 가공물의 받침대 역할을 하면서 가공물이 움직이지 않게 고정시켜주는 역할을 하는 팔레트(PALLET)를 자동으로 교체해주는 시스템을 말한다.
첨부한 도 1은 공작기계의 APC 시스템을 나타낸 평면도이다.
도 1에서, 도면부호 10은 팔레트를 지시한다.
상기 팔레트(10)는 공작기계의 가공 위치에 따라 서로 다른 위치에 배치되는 제1팔레트(11), 제2팔레트(12), 제3팔레트(13) 등을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제1팔레트(11), 제2팔레트(12), 제3팔레트(13) 각각은 공작기계의 각 가공위치에서 가공물을 받쳐주며 고정 배치된다.
공작기계의 가공 작업 중 가공물의 가공 순서에 따라, 제1팔레트(11)를 제2팔레트(12) 위치로 보내려면, 제2팔레트(12)를 제3팔레트(13) 위치로 보내야 하는 등 가공물을 받치고 있는 팔레트의 교체가 이루어져야 한다.
이렇게 각 팔레트를 원하는 가공 위치로 이송시켜 자동 교체해주는 시스템을 APC 시스템이라 하고, 이 APC 시스템은 팔레트를 걸어서 원하는 위치로 이송시키기 위한 후크 장치를 포함한다.
상기 후크 장치(20)는 첨부한 도 2에서 보듯이, 이송장치(미도시됨)에 의하여 전후진 가능한 APC 암(14, arm) 위에 탑재되어 팔레트(10)를 걸어주는 역할을 한다.
따라서, 상기 후크 장치(20)의 후크부가 팔레트(10)를 걸어준 후, 이송장치에 의해 움직이는 APC 암(14)의 전후방향 움직임에 따라 팔레트를 끌거나 밀어줌으로써, 팔레트가 원하는 가공 위치에 놓이게 된다.
여기서, 종래의 팔레트 이송용 후크 장치를 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 3은 종래의 팔레트 이송용 후크 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3에서, 도면부호 21은 후크 장치(20)의 후크 몸체를 지시한다.
상기 후크 몸체(21)는 APC 암(14, arm) 위에 고정된 하우징(16)내에 힌지축(18)에 의하여 상하로 각회전 가능하게 장착된다.
상기 후크 몸체(21)의 전단부에는 팔레트(10)를 걸어주기 위한 후크(22)가 형성되고, 힌지축(18) 뒤쪽의 후단부 저면에는 상하 각회전을 위하여 사선면(24)이 형성되며, 후크(22)와 힌지축(18) 사이의 상면에는 스프링 지지홈(26)이 형성된다.
또한, 상기 하우징(16)의 위쪽에 형성된 스프링 지지핀(17)과 스프링 지지홈(26) 사이에는 스프링(28)이 장착된다.
특히, 상기 후크 몸체(21)의 후단부 상면 위치에는 후크 몸체(21)의 후단부를 가압하기 위한 에어실린더(30)가 배치된다.
또한, 종래의 후크 장치는 미도시되었지만, 에어실린더(30)의 작동 시점 제어를 위한 팔레트 위치감지 센서 및 에어 개폐를 위한 밸브 등을 더 포함한다.
따라서, 상기 APC 암(14, arm)을 이송장치에 의하여 팔레트 위치까지 전진시키면, APC 암(14) 위에 탑재된 후크 장치도 팔레트 위치까지 전진하게 되고, 이때 에어실린더(30)가 작동한다.
이어서, 상기 에어실린더(30)의 에어압이 후크 몸체(21)의 후단부에 작용하여, 후크 몸체(21)의 후단부가 힌지축(18)을 중심으로 하강하는 동시에 전단부의 후크(22)가 승강하는 각회전을 하게 되고, 이때 스프링(28)은 압축되는 상태가 된다.
연이어, 상기 후크(22)가 팔레트(10)의 위쪽까지 이송되면, 에어실린더(30)의 작동을 중지하여 후크 몸체(21)의 후단부에 작용하는 에어압을 해제함으로써, 상기 스프링(28)의 탄성복원력에 의하여 후크 몸체(21)의 전단부는 다시 본래 위치로 하강하고 후단부는 본래 위치로 승강하게 된다.
이에, 상기 후크 몸체(21)의 전단부에 형성된 후크(22)가 팔레트(10)에 걸어지게 됨으로써, 후크(22)가 팔레트(10)를 당기거나 밀어줄 수 있는 상태가 된다.
이에 따라, 상기 이송장치에 의하여 APC 암(14, arm)이 전후진함으로써, 후크 몸체(21)의 후크(22)가 걸어진 팔레트(10)가 함께 원하는 위치로 이송될 수 있다.
그러나, 상기한 종래의 팔레트 이송용 후크 장치는 다음과 같은 단점이 있다.
첫째, 후크 몸체를 승하강 각회전시키기 위하여 고가의 에어실린더를 사용함과 함께 에어공급원을 사용하고, 여기에 에어실린더 작동 시점을 제어하기 위한 센서 및 밸브 등이 부가적으로 더 필요함에 따라, 구조가 복잡하고 제조 및 조립 비용 상승을 초래하는 단점이 있다.
둘째, 에어실린더를 비롯한 센서 및 밸브 등의 배선 처리 작업이 필요하여 조립 작업성이 크게 떨어지는 단점이 있으며, 정비 및 유지 보수 작업이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 다단의 캠 가공면 및 다단의 잠금홈을 갖는 캠 바디와, 캠 바디의 각회전 안내를 위한 제1스프링 핀 및 캠 바디의 역방향 각회전 제한을 위한 제2스프링 핀을 이용하여, 전진시 후크 몸체가 각회전하면서 팔레트를 걸어서 잠금시키고, 후진시에는 후크 몸체가 각회전되지 않은 채 팔레트를 잠금한 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 후크 몸체가 팔레트를 당기면서 원하는 위치로 용이하게 이송시킬 수 있도록 한 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: APC 암 위에 고정된 하우징내에 후단부가 힌지축에 의하여 각회전 가능하게 장착되고, 전단부에는 후크가 형성된 후크 몸체와; 외측면에 후크 몸체의 각회전을 위한 수직면과 경사면이 직각을 이루는 다단의 캠 가공면이 형성되고, 내측면에는 후크 몸체의 일측에 편심 결합되는 편심 결합돌기가 일체로 형성되며, 외경면에는 후크 몸체의 각회전을 차단하기 위하여 사선면과 걸림면이 직각을 이루는 다수개의 잠금홈이 등간격으로 형성된 캠 바디와; 상기 캠 바디를 감싸며 보호하는 동시에 캠 바디의 회전축이 각회전 가능하게 거치되는 구조로 구비되어, 하우징의 일측 위치에 고정 장착되는 캠 바디 지지블럭과; 상기 후크가 팔레트를 걸어줄 수 있는 전 위치에 고정 장착되어, 캠 바디의 캠 가공면에 접하면서 캠 바디를 정방향으로 각회전시키는 캠 바디 각회전 장치와; 상기 캠 바디 지지블럭내에 캠 바디의 회전방향을 따라 내설되어, 캠 바디의 잠금홈을 구속하면서 캠 바디가 역방향으로 각회전되는 것을 차단하는 캠 바디 각회전 차단 장치; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치를 제공한다.
특히, 상기 캠 바디 지지블럭의 외측면 하부에는 단차진 공간이 형성되고, 이 단차진 공간을 통하여 캠 바디의 캠 가공면이 외부로 노출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캠 바디 각회전 장치는: 후크가 팔레트를 걸어줄 수 있는 전 위치에 고정 장착되는 고정블럭과; 고정블럭내에 장착되는 제1스프링과; 후단부는 제1스프링에 압축 가능하게 지지되고, 전단부는 캠 바디를 정방향으로 각회전시키기 위하여 캠 바디의 캠 가공면에 밀착되는 제1스프링 핀; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캠 바디 각회전 차단 장치는: 캠 바디 지지블럭의 후부에 캠 바디의 회전방향을 따라 압축 가능하게 내설되는 제2스프링과; 후단부는 제2스프링에 압축 가능하게 지지되고, 전단부는 캠 바디가 역방향으로 각회전하는 것을 차단하기 위하여 캠 바디의 잠금홈에 삽입되는 제2스프링 핀; 으로 구성된 것을 특징으로 한다
바람직하게는, 상기 후크 몸체의 저면과 하우징의 바닥면 간에는 후크 몸체 지지용 스프링이 더 장착된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 다단의 캠 가공면 및 다단의 잠금홈을 갖는 캠 바디와, 캠 바디의 각회전 안내를 위한 제1스프링 핀 및 캠 바디의 역방향 각회전 제한을 위한 제2스프링 핀 등을 포함하는 단순한 기계적 메카니즘을 이용하여, 후크 몸체를 팔레트에 걸어줄 수 있고, 팔레트를 원하는 위치로 용이하게 이송시킬 수 있다.
둘째, 기존에 고가의 에어실린더 및 에어공급원을 비롯하여 센서 및 밸브 등을 포함하는 후크 장치에 비하여 구조가 단순하고, 조립이 간편하여 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 정비 및 유지 보수 작업이 손쉬운 장점이 있다.
도 1은 공작기계의 APC 시스템을 나타낸 평면도이다.
도 2는 공작기계의 APC 시스템에 적용된 후크 장치의 작동 원리를 나타낸 측면도,
도 3은 종래의 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치를 도시한 측단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치의 구성 중 캠 바디의 외관을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치를 도시한 일부 단면 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치에 대한 작동 흐름을 도시한 평단면도,
도 7은 본 발명에 따른 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치에 대한 작동 흐름을 도시한 측단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 공작기계의 가공물 받침대 역할을 하는 팔레트를 자동으로 교체하기 위한 APC(AUTO PALLET CHANGE) 시스템에 적용되는 후크 장치를 다단의 캠 가공면 및 다단의 잠금홈을 갖는 캠 바디와, 이를 각회전시키거나 각회전 차단시키는 기구 등을 포함하는 간단한 기계적 메카니즘을 통하여, 팔레트를 걸어서 원하는 위치로 이송시킬 수 있도록 한 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치를 제공하고자 한 것이다.
첨부한 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치의 구성 중 캠 바디의 외관을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치를 도시한 일부 단면 사시도이다.
도 5에서, 도면부호 110은 후크 몸체를 지시한다.
상기 후크 몸체(110)는 APC 암 위에 고정되는 하우징(100)내에 후단부가 힌지축(112)에 의하여 각회전 가능하게 장착되고, 그 전단부에는 팔레트를 걸어주기 위한 후크(114)가 일체로 형성된다.
상기 하우징(100)의 일측쪽에는 캠 바디 지지블럭(130)이 장착되고, 이 캠 바디 지지블럭(130)내에는 캠 바디(120)가 각회전 가능하게 배치된다.
즉, 상기 캠 바디(120)가 캠 바디 지지블럭(130)에 의하여 감싸여져 보호되는 동시에 캠 바디(120)의 외측면에 형성된 회전축이 캠 바디 지지블럭(130)에 각회전 가능하게 거치된다.
상기 캠 바디(120)는 후크 몸체(110)를 상부 또는 하부로 각회전시키기 위하여 일정한 각도로 각회전하는 기구물로서, 그 외측면에는 회전축을 중심으로 반경방향쪽에 후크 몸체(110)의 각회전을 위한 다단의 캠 가공면(121)이 형성되고, 내측면에는 후크 몸체(110)의 일측면에 편심 결합되는 편심 결합돌기(124)가 일체로 형성되며, 외경면에는 후크 몸체(110)의 역방향 각회전을 차단하기 위한 다수개의 잠금홈(125)이 등간격으로 형성된다.
이때, 상기 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)은 캠 바디의 축방향을 따라 평면을 이루는 수직면(122)과 반경방향을 따라 경사진 경사면(123)이 서로 직각을 이루는 구조로 형성되고, 바람직하게는 캠 바디(120)의 원주방향을 따라 90°간격으로 총 4개가 형성된다.
또한, 상기 캠 바디(120)의 편심 결합돌기(124)는 타원형 블럭 형상으로 돌출 형성되어, 후크 몸체(110)의 일측면 즉, 힌지축(112)과 후크(114) 사이의 일측면에 결합됨으로써, 캠 바디(120)의 각회전시 후크 몸체(110)가 힌지축(112)을 중심으로 승강 또는 하강방향으로 각회전을 하게 된다.
또한, 상기 캠 바디(120)의 잠금홈(125)은 사선면(126)과 걸림면(127)이 직각을 이루는 홈 구조로서, 상기 사선면(126)은 캠 바디가 정방향으로 각회전하는 방향을 따라 경사지게 형성되고, 상기 걸림면(127)은 반경방향을 향하여 직선인 면으로 형성되며, 바람직하게는 캠 바디(120)의 원주방향을 따라 90°간격으로 총 4개가 형성된다.
이때, 상기 캠 바디 지지블럭(130)의 외측면 하부에는 도 5에 도시한 바와 같이 단차 공간(132)이 형성되고, 이 단차 공간(132)을 통하여 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)중 하나 또는 두 개가 노출되는 상태가 된다.
한편, 상기 단차 공간(132)을 통하여 노출된 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)에 밀착되어 캠 바디(120)를 각회전시키기 위한 캠 바디 각회전 장치(140)를 구비하여, 후크몸체(110)의 후크(114)가 팔레트(10)를 걸어줄 수 있는 전 위치에 고정 장착시킨다.
이를 위해, 상기 캠 바디 각회전 장치(140)는 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)에 접하면서 캠 바디(120)를 정방향으로 각회전시키기 위하여, 후크(114)가 팔레트(10)를 걸어줄 수 있는 전 위치에 고정 장착되는 고정블럭(142)과, 고정블럭(142)내에 장착되는 제1스프링(144)과, 후단부는 제1스프링(144)에 압축 가능하게 지지되는 동시에 그 전단부는 캠 바디(120)를 정방향으로 각회전시키기 위하여 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)에 밀착되는 제1스프링 핀(146)으로 구성된다.
이에, 상기 캠 바디(120)를 포함하는 후크 몸체(110) 및 하우징(100)이 이송장치와 연결된 APC 암 위에 장착된 상태이므로, APC 암의 전진 이동과 동시에 캠 바디(120)가 후크 몸체(110) 및 하우징(100)과 함께 팔레트(10)를 향하여 전진 이동할 때, 후크(114)가 팔레트(10)를 걸어줄 수 있는 전 위치에 고정 장착된 캠 바디 각회전 장치(140)의 제1스프링 핀(146)이 캠 가공면(121)을 밀어줌으로써, 캠 바디(120)가 정방향으로 각회전을 하게 된다.
또한, 상기 캠 바디 지지블럭(130)내에는 캠 바디(120)의 회전방향을 따라 캠 바디 각회전 차단 장치(150)가 배열되며, 이 캠 바디 각회전 차단 장치(150)는 APC 암의 후진 이동과 동시에 캠 바디(120)가 후크 몸체(110) 및 하우징(100)과 함께 팔레트(10)를 끌고 후진 이동할 때, 캠 바디(120)의 잠금홈(125)을 구속하면서 캠 바디(120)가 역방향으로 각회전되는 것을 차단하는 역할을 한다.
이를 위해, 상기 캠 바디 각회전 차단 장치(150)는 캠 바디 지지블럭(130)의 후부에 캠 바디(120)의 회전방향을 따라 압축 가능하게 내설되는 제2스프링(154)과, 후단부는 제2스프링(154)에 압축 가능하게 지지되는 동시에 전단부는 캠 바디(120)가 역방향으로 각회전하는 것을 차단하기 위하여 캠 바디(120)의 잠금홈(125)에 삽입되는 제2스프링 핀(156)으로 구성된다.
한편, 상기 후크 몸체(110)의 힌지축(112)과 후크(114) 사이 구간의 저면과 하우징(100)의 바닥면 간에는 후크 몸체(110)의 승강시 인장되고 하강시 압축되면서 후크 몸체를 지지하는 후크 몸체 지지용 스프링(116)이 장착된다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 팔레트 이송용 후크 장치에 대한 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 6은 본 발명에 따른 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치에 대한 작동 흐름을 도시한 평단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치에 대한 작동 흐름을 도시한 측단면도이다.
상기 팔레트(10)를 원하는 위치까지 이송시키기 위하여 후크 몸체(110)의 후크(114)가 팔레트(10)의 일끝단 저부를 걸어주어야 한다.
이를 위해, 이동장치의 구동에 따라 APC 암이 팔레트를 향하여 전진 이동하고, 이와 동시에 APC 암이 위에 장착된 하우징(100)과, 하우징(100)내의 후크 몸체(110)와, 하우징(100)의 일측부에 장착된 캠 바디 지지블럭(130)과, 캠 바디 지지블럭(130)에 각회전 가능하게 배치된 캠 바디(120) 등이 함께 팔레트(10)를 향하여 전진 이동을 하게 된다.
이때, 상기 후크(114)가 팔레트(10)를 걸어줄 수 있는 전 위치에 캠 바디 각회전 장치(140)가 고정 장착된 상태이므로, 캠 바디(120)가 전진방향으로 지나갈 때 캠 바디 각회전 장치(140)의 제1스프링 핀(146)이 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)을 밀어주며 접촉하게 된다.
즉, 상기 제1스프링 핀(146)이 전진 이동 중인 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)을 밀어주되, 첨부한 도 6의 좌측 도면에서 보듯이 제1스프링 핀(146)의 전단끝이 캠 가공면(121)의 경사면(123)에 밀착되는 동시에 제1스프링 핀(146)의 측단부가 수직면(122)을 가압하며 밀어주는 역할을 하게 되고, 이에 상기 캠 바디(120)가 90°회전을 하게 된다.
이때, 상기 후크 몸체(110)는 계속 전진하여 첨부한 도 7의 좌측 도면에서 보듯이 후크(114)가 팔레트(10)의 일끝단 저부의 걸림 위치까지 이동된 상태이고, 위와 같이 상기 캠 바디(120)가 90°회전을 하는 순간 후크 몸체(110)가 승강쪽으로 각회전하여 후크(114)가 팔레트(10)의 일끝단 저부에 걸리게 된다.
보다 상세하게는, 상기 캠 바디(120)의 내측면에 형성된 편심 결합돌기(124)가 후크 몸체(110)의 일측면에 결합된 상태이므로, 상기 캠 바디(120)가 90°회전을 하는 순간, 후크 몸체(110)의 후크(114)가 힌지축(112)을 중심으로 승강방향으로 각회전하여 팔레트(10)의 일끝단 저부에 걸리게 된다.
이렇게 후크(114)가 팔레트(10)의 저부에 걸리면, 이동장치의 구동에 따라 APC 암이 후진 이동하고, 이와 동시에 APC 암이 위에 장착된 하우징(100)과, 하우징(100)내의 후크 몸체(110)와, 하우징(100)의 일측부에 장착된 캠 바디 지지블럭(130)과, 캠 바디 지지블럭(130)에 각회전 가능하게 배치된 캠 바디(120) 등이 함께 후진 이동을 하게 되며, 또한 상기 후크(114)에 걸린 팔레트(10)도 함께 원하는 위치로 후진 이동하게 된다.
이때, 상기 캠 바디(120)가 전진시 지나쳐 왔던 캠 바디 각회전 장치(140)를 다시 역방향으로 통과하게 되며, 캠 바디 각회전 장치(140)의 제1스프링 핀(146)이 다시 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)과 접촉하는 상태가 된다.
그러나, 상기 제1스프링 핀(146)이 캠 가공면(121)에 다시 접촉하더라도, 캠 바디(120)는 캠 바디 각회전 차단 장치(150)에 의하여 역방향으로 각회전되지 않게 된다.
보다 상세하게는, 상기 캠 바디 각회전 차단 장치(150)의 제2스프링 핀(156)이 캠 바디(120)의 잠금홈(125) 즉, 캠 바디의 반경방향을 향하여 직선을 이루는 잠금홈(125)의 걸림면(127)에 밀착되면서 캠 바디(120)의 역방향 회전을 구속하는 상태가 되므로, 캠 바디(120)는 역방향으로 각회전되지 않게 된다.
이때, 상기 캠 바디 각회전 장치(140)의 제1스프링 핀(146)은 캠 바디(120)가 후진할 때 캠 가공면(121)의 경사진 경사면(123)을 따라 선접촉만을 하게 된다.
이렇게 캠 바디(120)가 후진시 각회전되지 않으므로, 후크 몸체(110)도 각회전을 하지 않게 되고, 이에 후크(114)가 팔레트(10)를 계속 걸고 있는 상태가 유지되므로, 결국 팔레트(10)는 후크(114)에 이끌려 원하는 위치까지 용이하게 이동될 수 있다.
이와 같이, 다단의 캠 가공면 및 다단의 잠금홈을 갖는 캠 바디와, 캠 바디의 각회전 안내를 위한 제1스프링 핀 및 캠 바디의 역방향 각회전 제한을 위한 제2스프링 핀 등을 포함하는 단순한 기계적 메카니즘을 이용하여, 후크 몸체를 전진시켜 팔레트에 걸어줄 수 있고, 후크 몸체를 후진시키면서 팔레트를 원하는 위치로 용이하게 이송시킬 수 있다.
한편, 힌지축(112)의 둘레에는 마모방지코팅층이 도포된다.
이 마모방지코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 힌지축(112)에 용사되어서 이루어지고, 50∼600㎛의 두께로 이루어지며, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이 마모방지코팅층은 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 용사되어서 이루어진다.
힌지축(112)의 외주면에 세라믹 코팅을 하는 이유는 마모 방지 및 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.
산화크롬(Cr2O3)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.
이산화티타늄(TiO2)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO2)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO2)은, 마모방지코팅층이 힌지축(112)의 외주면에 확실하게 피복되도록 하며, 마모방지코팅층에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 마모방지코팅층의 손상을 방지시킨다.
여기서, 산화크롬(Cr2O3)과 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량%에 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.
산화크롬(Cr2O3)의 혼합비율이 96∼98%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr2O3)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 힌지축(112)의 외주면의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.
이산화티타늄(TiO2)의 혼합비율이 2∼4중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr2O3)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 힌지축(112)의 외주면 둘레에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 힌지축(112)의 외주면이 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 재료들로 이루어진 코팅층은, 힌지축(112)의 외주면의 둘레에 50∼600㎛의 두께로 이루어지고, 경도는 900∼1000HV, 표면조도는 0.1∼0.3㎛를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이러한 마모방지코팅층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 힌지축(112)의 외주면의 둘레에 제트분사하여서 50∼600㎛으로 용사한다.
마모방지코팅층의 두께가 50㎛ 미만일 경우, 상술한 세라믹 코팅층에 의한 효과가 보장되지 못하게 되며, 마모방지코팅층의 두께가 600㎛을 초과할 경우, 상술한 효과의 증대는 미미한 반면 과다한 세라믹코팅에 의해 작업시간 및 재료비가 낭비되는 문제점이 있다.
힌지축(112)의 외주면에 마모방지코팅층이 코팅되는 동안 힌지축(112)의 외주면의 온도는 상승되는데, 가열된 힌지축(112)의 외주면의 변형이 방지되도록 힌지축(112)의 외주면이 냉각장치(미도시)로 냉각되어서 150∼200℃의 온도를 유지하도록 된다.
마모방지코팅층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO3)으로 이루어진 실링재가 더 도포될 수 있다. 무수크롬산은 무기실링재로써 크롬니켈 분말로 이루어진 코팅층 둘레에 도포된다.
무수크롬산(CrO3)은, 높은 내마모, 윤활성, 내열성, 내식성, 이형성을 필요로 하는 곳에 사용되며, 대기중에서 변색이 안되고, 내구성이 크며, 내마모성과 내식성이 좋다. 실링재의 코팅 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 실링재의 코팅두께가 0.3㎛ 미만이면 약간의 스크래치홈에도 실링재가 쉽게 파이면서 벗겨지게 되므로 상술한 효과를 얻을 수 없게 된다. 실링재의 코팅두께가 0.5㎛를 초과할 정도로 두껍게 하면 도금면에 핀홀(pin hole), 균열 등이 많게 된다. 따라서 실링재의 코팅두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다.
따라서 힌지축(112)의 외주면의 둘레에 내마모성 및 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 힌지축(112)의 외주면이 마모되거나 산화되는 것이 방지되고, 이에 따라 제품의 수명이 연장된다.
또한, 후크(114)는, 노듈러주철로 이루어진다. 이 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.
노듈러주철은, 일반 회주철의 용탕에 마그네슘 등을 첨가하여 응고과정에서 흑연이 구상으로 정출된 주철이므로 회주철에 비하여 흑연의 형태가 구상이다. 이러한 노듈러주철은 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.
본 발명의 후크(114)는 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.
여기서, 노듈러주철을 1600℃ 미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1650℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열하는 것이 바람직하다.
용융된 노듈러주철에는 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.3중량% 미만이면 구상화 처리제를 투입효과가 극히 미미해 지며, 0.7중량%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않는 반면에, 고가의 재료비가 증가되는 문제점이 있다. 그러므로 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.3∼0.7중량% 정도가 적합하다.
용융된 노듈러주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한다. 구상화 처리 온도가 1500℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 1550℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않는 반면에 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상화 처리 온도는 1500∼1550℃가 적합하다.
이와 같이 본 발명의 후크(114)가 노듈러주철로 이루어지므로 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.
그리고, 하우징(100)의 외면에는 외부 충격 또는 외부 환경에 대한 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물이 코팅될 수 있다. 이러한 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌 함량이 20~50중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%로 이루어진 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체는 전술한 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%인 것이 바람직한데, 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체가 75중량% 미만이면 강성이 저하되고, 95중량%를 초과하면 내충격성이 저하되며, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 5중량% 미만이면 내충격성이 저하되고, 25중량%를 초과하면 강성이 저하된다.
상기 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체는 에틸렌 0.5~7중량% 및 탄소수가 4~5인 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물의 기계적 강성유지 및 내열성을 향상시키며 내백화성을 유지하는데 효과적인 역할을 한다. 상기 에틸렌 함량은 바람직하게는 0.5~5중량%이며, 더욱 바람직하게는 1~3중량%일 수 있으며, 0.5중량% 미만이면 내백화성이 저하되고, 7중량%를 초과하면 수지의 결정화도 및 강성이 저하된다. 또한, 상기 알파올레핀은 에틸렌 및 프로필렌을 제외한 임의의 알파올레핀을 의미하며, 바람직하게는 부텐이다. 또한, 전술한 알파올레핀은 탄소수가 4 미만이거나 5를 초과하면 랜덤 공중합체의 제조 시, 코모노머와의 반응성이 낮아 공중합체를 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 전술한 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 바람직하게는 1~10중량%이고, 더욱 바람직하게는 3~9중량%일 수 있다. 상기 알파올레핀은 1중량% 미만이면, 결정화도가 필요 이상으로 높아져 투명성이 저하되고, 15중량%를 초과하면 결정화도 및 강성이 저하되어 내열성이 현저히 낮아지는 문제점을 가진다.
또한, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 에틸렌 20~50중량%을 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물에 내충격적 특성을 부여하고 미세 분산이 가능하여 내백화성 및 투명성을 동시에 부여하는 역할을 한다. 이러한 에틸렌 함량은 바람직하게는 20~40중량%일 수 있으며, 20중량% 미만이면 내충격성이 저하되고 50중량%를 초과하면 내충격성 및 내백화성이 저하될 수 있다.
그러므로 하우징(100)의 외표면에 폴리프로필렌 수지 조성물이 코팅되므로 내충격성 및 내백화성이 향상되며 이에 따라 제품의 수명을 연장시키게 된다.
10 : 팔레트 11 : 제1팔레트
12 : 제2팔레트 13 : 제3팔레트
14 : APC 암 16 : 하우징
17 : 스프링 지지핀 18 : 힌지축
20 : 후크 몸체 22 : 후크
24 : 사선면 26 : 스프링 지지홈
28 : 스프링 30 : 에어실린더
100 : 하우징 110 : 후크몸체
112 : 힌지축 114 : 후크
116 : 후크 몸체 지지용 스프링 120 : 캠 바디
121 : 캠 가공면 122 : 수직면
123 : 경사면 124 : 편심 결합돌기
125 : 잠금홈 126 : 사선면
127 : 걸림면 130 : 캠 바디 지지블럭
132 : 단차 공간 140 : 캠 바디 각회전 장치
142 : 고정블럭 144 : 제1스프링
146 : 제1스프링 핀 150 : 캠 바디 각회전 차단 장치
154 : 제2스프링 156 : 제2스프링 핀

Claims (4)

  1. APC 암 위에 고정되는 하우징(100)내에 후단부가 힌지축(112)에 의하여 각회전 가능하게 장착되고, 전단부에는 후크(114)가 형성된 후크 몸체(110)와;
    외측면에 후크 몸체(110)의 각회전을 위한 수직면(122)과 경사면(123)이 직각을 이루는 다단의 캠 가공면(121)이 형성되고, 내측면에는 후크 몸체(110)의 일측에 편심 결합되는 편심 결합돌기(124)가 일체로 형성되며, 외경면에는 후크 몸체(110)의 각회전을 차단하기 위하여 사선면(126)과 걸림면(127)이 직각을 이루는 다수개의 잠금홈(125)이 등간격으로 형성된 캠 바디(120)와;
    상기 캠 바디(120)를 감싸며 보호하는 동시에 캠 바디(120)의 회전축이 각회전 가능하게 거치되는 구조로 구비되어, 하우징(100)의 일측 위치에 고정 장착되는 캠 바디 지지블럭(130)과;
    상기 후크(114)가 팔레트(10)를 걸어줄 수 있는 전 위치에 고정 장착되어, 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)에 접하면서 캠 바디(120)를 정방향으로 각회전시키는 캠 바디 각회전 장치(140)와;
    상기 캠 바디 지지블럭(130)내에 캠 바디(120)의 회전방향을 따라 내설되어, 캠 바디(120)의 잠금홈(125)을 구속하면서 캠 바디(120)가 역방향으로 각회전되는 것을 차단하는 캠 바디 각회전 차단 장치(150)를 포함하여 구성되고;
    상기 캠 바디 각회전 장치(140)는:
    후크(114)가 팔레트(10)를 걸어줄 수 있는 전 위치에 고정 장착되는 고정블럭(142)과;
    고정블럭(142)내에 장착되는 제1스프링(144)과;
    후단부는 제1스프링(144)에 압축 가능하게 지지되고, 전단부는 캠 바디(120)를 정방향으로 각회전시키기 위하여 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)에 밀착되는 제1스프링 핀(146);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. APC 암 위에 고정되는 하우징(100)내에 후단부가 힌지축(112)에 의하여 각회전 가능하게 장착되고, 전단부에는 후크(114)가 형성된 후크 몸체(110)와;
    외측면에 후크 몸체(110)의 각회전을 위한 수직면(122)과 경사면(123)이 직각을 이루는 다단의 캠 가공면(121)이 형성되고, 내측면에는 후크 몸체(110)의 일측에 편심 결합되는 편심 결합돌기(124)가 일체로 형성되며, 외경면에는 후크 몸체(110)의 각회전을 차단하기 위하여 사선면(126)과 걸림면(127)이 직각을 이루는 다수개의 잠금홈(125)이 등간격으로 형성된 캠 바디(120)와;
    상기 캠 바디(120)를 감싸며 보호하는 동시에 캠 바디(120)의 회전축이 각회전 가능하게 거치되는 구조로 구비되어, 하우징(100)의 일측 위치에 고정 장착되는 캠 바디 지지블럭(130)과;
    상기 후크(114)가 팔레트(10)를 걸어줄 수 있는 전 위치에 고정 장착되어, 캠 바디(120)의 캠 가공면(121)에 접하면서 캠 바디(120)를 정방향으로 각회전시키는 캠 바디 각회전 장치(140)와;
    상기 캠 바디 지지블럭(130)내에 캠 바디(120)의 회전방향을 따라 내설되어, 캠 바디(120)의 잠금홈(125)을 구속하면서 캠 바디(120)가 역방향으로 각회전되는 것을 차단하는 캠 바디 각회전 차단 장치(150)를 포함하여 구성되고;
    상기 캠 바디 각회전 차단 장치(150)는:
    캠 바디 지지블럭(130)의 후부에 캠 바디(120)의 회전방향을 따라 압축 가능하게 내설되는 제2스프링(154)과;
    후단부는 제2스프링(154)에 압축 가능하게 지지되고, 전단부는 캠 바디(120)가 역방향으로 각회전하는 것을 차단하기 위하여 캠 바디(120)의 잠금홈(125)에 삽입되는 제2스프링 핀(156);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 팔레트 이송용 후크 장치.
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