KR101701379B1 - 완충 플로팅 샤프트 - Google Patents

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KR101701379B1
KR101701379B1 KR1020150087806A KR20150087806A KR101701379B1 KR 101701379 B1 KR101701379 B1 KR 101701379B1 KR 1020150087806 A KR1020150087806 A KR 1020150087806A KR 20150087806 A KR20150087806 A KR 20150087806A KR 101701379 B1 KR101701379 B1 KR 101701379B1
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박용진
김대일
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(주)우진하이텍
(재)대구기계부품연구원
김대일
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    • B25J19/0091—Shock absorbers

Abstract

본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트(100)는, 로봇 아암(10)의 종단부에 장착되도록 구성된 상부 하우징(110)과, 상기 상부 하우징(110)에 장착되어 상하방으로 왕복 가능하도록 구성된 하부 하우징(130)과, 상기 하부 하우징(130)의 내부에 장착되어 하방으로 노출되며 하방으로 회전축(141)이 연장된 그라인더(140)와, 상기 상부 하우징(110)과 하부 하우징(130) 사이에 개재된 탄성부(120)를 포함한다.
본 발명은 그라인더(140)가 측방 및 상방으로 발생하는 응력에 대해서 저항하는 것이 아니고 튜브(150)와 압축 스프링(129)에 의해서 완충하므로 그라인더(140)의 회전축(141)에 제동이 걸려서 감속되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 피삭재(30)의 표면에 형성된 돌출부 등의 불규칙한 모양을 평면과 동일하게 가공할 수 있기 때문에 작업자가 재차 수작업으로 가공할 필요성이 없는 효과가 있다.

Description

완충 플로팅 샤프트 {Buffered floating shaft}
본 발명은 완충 플로팅 샤프트에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 상하방 및 측방으로 완충이 가능하도록 구성하므로, 구동 시, 제동이 걸리는 현상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 완충 플로팅 샤프트에 관한 것이다.
이하, 첨부되는 도면과 함께 배경기술에 의한 플로팅 샤프트의 구성과 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 배경기술에 의한 플로팅 샤프트가 로봇 아암에 장착된 상태를 도시한 사용 상태도, 도 2는 배경기술에 의한 플로팅 샤프트를 도시한 사시도, 도 3은 배경기술에 의한 플로팅 샤프트의 버(bur)가 피삭재의 표면을 가공하는 과정을 도시한 사용 상태도로서 함께 설명한다.
일반적으로 사출금형처럼 정교한 표면을 필요로 하는 피삭재(30)는, 로봇 아암(10)의 종단부에 플로팅 샤프트(20)를 장착하여 피삭재(30)의 표면을 연마 내지는 버핑하게 된다.
상기 플로팅 샤프트(20)는 상기 로봇 아암(10)의 종단부에 장착되는 하우징(21)이 구성되고, 상기 하우징(21)에 수용되어 하방으로 튀어나온 그라인더(23)가 구성된다. 상기 그라인더(23)는 하방으로 회전축(25)이 돌출된 것으로서, 에어를 공급받아서 상기 회전축(25)을 회전시키도록 구성된 것이다. 그리고, 상기 회전축(25)의 종단부에는 버(27, bur)가 장착되어 피삭재(30)를 가공하도록 구성되는데, 상기 버(27)는 연삭을 위한 숯돌 내지는 버핑을 위한 디스크 휠로 구성된다.
상기 배경기술의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 로봇 아암(10)의 종단부에 플로팅 샤프트(20)를 장착한 상태에서 금속 제품인 피삭재(30)의 표면을 가공하도록 하면, 상기 플로팅 샤프트(20)의 그라인더(23)에 에어가 공급되어 버(27)가 회전하게 된다. 그리고, 로봇 아암(10)은 버(27)가 피삭재(30)의 표면을 따라 이송하도록 입력된 프로그램에 따라 구동하게 된다.
이때, 도 3에서처럼, 버(27)가 피삭재(30)의 돌출부(33)를 넘어갈 때, 측방(S)과 상방(U)으로 응력이 가해지면서 상기 회전축(25)의 회전 속도가 감소되거나 멈추게 되는 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상이 발생하는 이유는, 상기 돌출부(33)를 버(27)가 넘어갈 때, 상방(U)으로 밀어내는 응력에 대해서 플로팅 샤프트(20)도 동시에 하방으로 힘을 가하게 되고, 측방(S)으로 밀어내는 응력에 대해서 플로팅 샤프트(20)도 동시에 측방으로 힘을 가하게 되므로 자연히 상기 버(27)에 제동이 가해질 수밖에 없다. 따라서, 상기 돌출부(33)에서 버(27)의 회전속도가 감소하게 되어 가공을 제대로 할 수 없는 문제점이 있었고, 이로 인해서 작업자가 직접 그라인더를 들고 수작업을 해야 하는 번거로움이 있었다.
한국 특허등록 제10-0197161호 (1999년 02월 23일)
본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트가 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.
로봇 아암이 플로팅 샤프트를 장착한 상태로 피삭재의 표면을 가공할 때, 피삭재의 돌출부로 인해서 상기 플로팅 샤프트의 버(bur)에 상방과 측방으로 응력이 가해져서 플로팅 샤프트의 회전력에 제동이 가해지는 현상을 방지하도록 한다.
따라서, 상기 피삭재의 돌출부가 제대로 가공되지 않으므로 불량이 발생하는 현상을 방지하고, 상기 돌출부를 작업자가 수공으로 재차 가공하는 번거로운 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트는,
로봇 아암의 종단부에 장착되도록 구성된 상부 하우징과, 상기 상부 하우징에 장착되어 상하방으로 왕복 가능하도록 구성된 하부 하우징과, 상기 하부 하우징의 내부에 장착되어 하방으로 노출되며 하방으로 회전축이 연장된 그라인더와, 상기 상부 하우징과 하부 하우징 사이에 개재된 탄성부를 포함한다.
또한, 상기 그라인더의 상단에 연결되어 에어가 주입되는 유입관과, 상기 유입관의 측면에 형성되고 상하방으로 이격된 디스크 형의 상부판 및 하부판과, 상기 상부판과 하부판 사이에 개재되도록 상기 하부 하우징의 내측면에 둘레를 따라 형성되는 내측 플랜지를 포함한다.
또한, 상기 하부 하우징의 내측면에 부착되고 상기 그라인더가 통과하는 관 형성의 튜브와, 상기 하부 하우징의 외측면에 형성되어 상기 튜브에 연결된 유입구를 포함한다. 또는, 상기 하부 하우징의 내측면에 끼워져 고정되는 삽입관과, 상기 삽입관의 내측면에 부착되고 상기 그라인더가 통과하는 관 형상의 튜브와, 상기 하부 하우징, 삽입관을 관통하도록 형성되어 상기 튜브에 연결되는 유입구를 포함한다.
또한, 상기 하부 하우징은 상기 상부 하우징의 하방으로 수용되도록 구성되고, 상기 상부 하우징은 상기 하부 하우징의 상단에 대응되도록 내측면에 형성된 단턱과, 상기 상부 하우징의 상단에서 상기 단턱을 통과하도록 형성된 카운트보오링홀을 포함하고, 상기 탄성부는, 상기 카운트보오링홀을 통과하여 상기 하부 하우징의 상단에 연결되고, 상기 카운트보오링홀에 걸리는 헤드가 형성된 핀과, 상기 카운트보오링홀에 수용되어 상기 헤드에 올려진 압축 스프링을 포함한다.
본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트는, 그라인더가 측방 및 상방으로 발생하는 응력에 대해서 저항하는 것이 아니고 튜브와 압축 스프링에 의해서 완충하므로 그라인더의 회전축에 제동이 걸려서 감속되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 피삭재의 표면에 형성된 돌출부 등의 불규칙한 모양을 평면과 동일하게 가공할 수 있기 때문에 작업자가 재차 수작업으로 가공할 필요성이 없는 효과가 있다.
도 1은 배경기술에 의한 플로팅 샤프트가 로봇 아암에 장착된 상태를 도시한 사용 상태도.
도 2는 배경기술에 의한 플로팅 샤프트를 도시한 사시도.
도 3은 배경기술에 의한 플로팅 샤프트의 버(bur)가 피삭재의 표면을 가공하는 과정을 도시한 사용 상태도.
도 4는 본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 F-F'선을 따라 취한 것으로서 하부 하우징이 하강한 상태를 도시한 단면도.
도 6은 도 4의 F-F'선을 따라 취한 것으로서 하부 하우징이 상승한 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트에 구성되는 에어 그립퍼를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트가 로봇 아암에 장착된 상태를 도시한 사용 상태도.
이하, 첨부되는 도면과 함께 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예와 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트를 도시한 사시도, 도 5는 도 4의 F-F'선을 따라 취한 것으로서 하부 하우징이 하강한 상태를 도시한 단면도, 도 6은 도 4의 F-F'선을 따라 취한 것으로서 하부 하우징이 상승한 상태를 도시한 단면도, 도 7은 본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트에 구성되는 에어 그립퍼를 도시한 단면도, 도 8은 본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트가 로봇 아암에 장착된 상태를 도시한 사용 상태도로서 함께 설명한다.
본 발명에 의한 완충 플로팅 샤프트(100)는, 피삭재(30)를 연마하는 과정에서 상방 또는 측방으로 응력이 가해질 때, 완충 가능하도록 구성하므로 연마 가공이 원활하게 이루어질 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 다음과 같이 구성한다.
도 4 내지 도 6에서처럼, 로봇 아암(10)의 종단부에 장착되도록 형성된 상부 하우징(110)이 구성되고, 상기 상부 하우징(110)에 장착되어 상하방으로 왕복 가능하도록 구성된 하부 하우징(130)이 구성된다. 또한, 상기 하부 하우징(130)의 내부에 장착되어 하방으로 노출되며 하방으로 회전축(141)이 연장된 그라인더(140)가 구성되고, 상기 상부 하우징(110)과 하부 하우징(130) 사이에 개재된 탄성부(120)가 구성된다.
상기 상부 하우징(110)과 하부 하우징(130)은 상하방으로 관통된 관 형상의 것으로서, 상부 하우징(110)의 하방으로 하부 하우징(130)이 수용되도록 구성된다.
또한, 상기 상부 하우징(110)은 외측면에 볼트홀(113)이 관통된 플랜지(111)가 형성되므로 로봇 아암(10)의 종단부에 볼트로 탈착이 가능하도록 구성된다.
또한, 상기 상부 하우징(110)은 하부 하우징(130)의 상단에 대응되도록 내측면에 단턱(115)이 형성된다. 그리고, 상부 하우징(110)의 상단에서 상기 단턱(115)을 통과하도록 형성된 카운트보오링홀(116)이 구성된다. 상기 카운트보오링홀(116)은 상부에 직경이 큰 홀이 형성되고 하부에 직경이 작은 홀이 연결된 것으로 자연히 단턱(117)이 형성된다.
상기 탄성부(120)는, 도 5 및 도 6에서처럼, 상기 카운트보오링홀(116)을 통과하여 상기 하부 하우징(130)의 상단에 연결되고, 상기 카운트보오링홀(116)에 걸리는 헤드(127)가 형성된 핀(125)이 구성되고, 상기 카운트보오링홀(116)에 수용되어 상기 헤드(127)에 올려진 압축 스프링(129)이 구성된다.
따라서, 상기 상부 하우징(110)을 로봇 아암(10)의 종단부에 연결하게 되면 상기 압축 스프링(129)의 압축이 가능한 상태가 된다.
상기 핀(125)이 하부 하우징(130)에 연결되기 위해서, 핀(125)의 외측면에는 수나사부(E)가 형성되고, 하부 하우징(130)의 상단에는 상기 수나사부(E)가 체결되는 탭홀(T)이 형성되므로 가능하다.
이 상태에서 하부 하우징(130)에 힘을 가하여 상방으로 올리게 되면 압축 스프링(129)이 압축되고, 힘을 제하게 되면 압축 스프링의 팽창력에 의해서 하부 하우징(130)이 하강하여 복원하도록 구성된다.
상기 그라인더(140)는 에어의 공급에 의해서 상기 회전축(141)을 회전시키도록 구성된 것으로서, 당해업자라면 누구나 알 수 있는 사항이기에 자세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 그라인더(140)의 상단에 연결되어 에어가 주입되는 유입관(147)이 구성되고, 상기 유입관(147)의 측면에 형성되고 상하방으로 이격된 디스크 형의 상부판 (136) 및 하부판(149)이 구성된다. 또한, 상기 하부 하우징(130)의 내측면에 원주를 따라 형성되고 상기 상부판(148)과 하부판(149) 사이에 개재되는 내측 플랜지(139)가 구성되고, 상부판(148), 내측플랜지(139), 하부판(149) 사이에는 간격이 형성된다. 따라서, 상기 그라인더(140)는 측방으로 회동이 가능한 상태가 된다.
또한, 상기 유입관(147)에 연결되어 상방으로 연장된 에어니플(160)이 구성되고, 상기 하부 하우징(130)에 형성되는 것으로서 상기 에어니플(160)에 에어호스(H1)를 유도할 수 있도록, 상기 내측 플랜지(139)의 상부에 배치된 관통구(133)가 구성된다.
또한, 도 7에서처럼, 상기 하부 하우징(130)의 내측면에 끼워져 고정되는 삽입관(138)이 구성되고, 상기 삽입관(138)의 내측면에 상기 튜브(150)가 부착되어 구성될 수도 있다. 이때, 유입구(145)는 하부 하우징(130), 삽입관(138)을 관통하도록 형성되어 튜브(150)에 연결되어 구성된다. 상기 삽입관(138)은 외측면에 볼트홀(H)이 관통된 플랜지(F)가 형성되고 상기 볼트홀(H)에 대응하도록 하부 하우징(130)의 종단면에 탭홀(P)이 형성된다. 따라서, 볼트(B)가 볼트홀(H)을 통해서 탭홀(P)에 체결되므로 삽입관(138)을 하부 하우징(130)에 고정할 수 있다.
또는, 상기 하부 하우징(130)의 내측면에 부착되고 상기 그라인더(140)가 통과하는 관 형성의 튜브(150)가 구성되고, 상기 하부 하우징(130)의 외측면에 형성되어 상기 튜브(150)에 연결된 유입구(145)가 구성된다. 상기 튜브(150)는 내부에 에어가 유입 가능하도록 구성되어 그라인더(140)를 압박할 수 있도록 구성된 것이다.
상기 구성에 의한 본 발명의 작동 과정을 살펴보면 다음과 같다.
상기 상부 하우징(110)의 플랜지(111)를 로봇 아암(10)의 종단부에 고정한다. 그리고, 상기 그라인더(140)의 회전축(141)에 버(143)를 장착한 후, 상기 에어호스(H1)에 에어를 주입하여 회전축(141)이 회전하도록 한다. 또한, 상기 유입구(145)를 통해서 튜브(150)에 에어가 주입되도록 하므로 튜브(150)가 그라인더(140)를 홀딩할 수 있도록 한다. 즉, 상기 튜브(150)에 에어가 충전되지 않았다면 그라인더(140)는 측방으로 움직이게 된다. 이렇게 움직이는 이유는 상기 상부판(148)과 하부판(149) 사이에 간극을 두고 내측 플랜지(139)가 개재되기 때문이다.
이 상태에서 상기 로봇 아암(10)이 입력된 프로그램에 따라 구동하므로 버(143)가 피삭재(30)를 연삭할 수 있도록 한다. 즉, 버(143)가 피삭재(30)의 표면을 따라 이송할 수 있도록 로봇 아암(10)이 작동한다.
이렇게 버(143)가 피삭재(30)의 표면을 따라 이송하다가 돌출부를 만나게 되면, 상기 그라인더(140)는 측방 및 상방으로 응력이 작용하게 된다. 이때, 그라인더(140)는 상기 상부판(148)과 하부판(149) 사이에 내측 플랜지(139)가 개재된 구성으로 인해서 측방으로 회동하면서 상기 튜브(150)를 압박하게 된다. 또한, 상기 상부판(148)과 하부판(149) 사이에 내측 플랜지(139)가 개재된 구성으로 인해서 그라인더(140)가 상하방으로 이탈되는 현상이 방지되도록 한다.
또한, 하부판(149)이 내측 플랜지(139)를 밀어올리면서 하부 하우징(130)이 상승하면서 핀(125)이 압축스프링(129)을 상방으로 압박하게 된다. 따라서, 그라인더(140)는 측방과 상방으로 작용하는 응력에 대해서 완충 기능을 하게 된다.
이렇게 해서 상기 돌출부를 넘어서게 되면 튜브(150)의 팽창력에 의해서 그라인더(140)는 본래의 위치 즉 역방향으로 회동하여 복원하게 된다. 또한, 압축스프링(129)의 복원력에 의해서 그라인더(140)는 하강하여 복원하게 되고, 상부판(148)이 내측 플랜지(139)에 걸리게 되고, 그라인더(140)가 하방으로 이탈되는 현상이 방지되도록 한다.
이러한 작동이 불규칙한 피삭재(30)의 표면을 따라 버(143)가 이송하면서 반복적으로 발생하게 된다. 즉, 본 발명은 그라인더(140)가 측방 및 상방으로 발생하는 응력에 대해서 저항하는 것이 아니고 튜브(150)와 압축 스프링(129)에 의해서 완충하므로 그라인더(140)의 회전축(141)에 제동이 걸려서 감속되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 피삭재(30)의 표면에 형성된 돌출부 등의 불규칙한 모양을 평면과 동일하게 가공할 수 있기 때문에 작업자가 재차 수작업으로 가공할 필요성이 없다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형례와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 완충 플로팅 샤프트 110: 상부 하우징
111: 플랜지 113: 볼트홀
115: 단턱 116: 카운트보오링홀
117: 단턱 120: 탄성부
125: 핀 127: 헤드
129: 압축 스프링 130: 하부 하우징
133: 관통구 138: 삽입관
139: 내측 플랜지 140: 그라인더 141: 회전축 143: 버 150: 튜브 145: 유입구 160: 에어니플

Claims (5)

  1. 로봇 아암(10)의 종단부에 장착되도록 구성된 상부 하우징(110)과,
    상기 상부 하우징(110)에 장착되어 상하방으로 왕복 가능하도록 구성된 하부 하우징(130)과,
    상기 하부 하우징(130)의 내부에 장착되어 하방으로 노출되며 하방으로 회전축(141)이 연장된 그라인더(140)와,
    상기 상부 하우징(110)과 하부 하우징(130) 사이에 개재된 탄성부(120)를 포함하고,
    상기 그라인더(140)의 상단에 연결되어 에어가 주입되는 유입관(147)과,
    상기 유입관(147)의 측면에 형성되고 상하방으로 이격된 디스크 형의 상부판 (148) 및 하부판(149)과,
    상기 상부판(148)과 하부판(149) 사이에 개재되도록 상기 하부 하우징(130)의 내측면에 둘레를 따라 형성되는 내측 플랜지(139)를 포함하며,
    상기 하부 하우징(130)의 내측면에 부착되고 상기 그라인더(140)가 통과하는 관 형성의 튜브(150)와,
    상기 하부 하우징(130)의 외측면에 형성되어 상기 튜브(150)에 연결된 유입구(145)를 포함하고,
    상기 하부 하우징(130)의 내측면에 끼워져 고정되는 삽입관(138)과,
    상기 삽입관(138)의 내측면에 부착되고 상기 그라인더(140)가 통과하는 관 형상의 튜브(150)와,
    상기 하부 하우징(130), 삽입관(138)을 관통하도록 형성되어 상기 튜브(150)에 연결되는 유입구(145)를 포함하는 것을 특징으로 하는 완충 플로팅 샤프트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하부 하우징(130)은 상기 상부 하우징(110)의 하방으로 수용되도록 구성되고,
    상기 상부 하우징(110)은 상기 하부 하우징(130)의 상단에 대응되도록 내측면에 형성된 단턱(115)과,
    상기 상부 하우징(110)의 상단에서 상기 단턱(115)을 통과하도록 형성된 카운트보오링홀(116)을 포함하고,
    상기 탄성부(120)는, 상기 카운트보오링홀(116)을 통과하여 상기 하부 하우징(130)의 상단에 연결되고, 상기 카운트보오링홀(116)에 걸리는 헤드(127)가 형성된 핀(125)과,
    상기 카운트보오링홀(116)에 수용되어 상기 헤드(127)에 올려진 압축 스프링(129)을 포함하는 것을 특징으로 하는 완충 플로팅 샤프트.
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