KR101750376B1 - 전자석 척 장착구조 - Google Patents

Abstract

테이블로의 전자석 척을 유동성 없이 긴밀하게 장착 고정하고, 경량이면서 테이블로의 전자석 척이 장착된 상태에서도 낮은 높이를 가질 수 있도록 테이블의 테두리 내측 상면에 그 상면으로부터 함몰되게 형성되는 장착홈; 상기 장착홈 상에 장착하고자 하는 전자석 척을 고정하기 위해 일정 간격으로 형성되는 복수의 장착홀; 상기 각 장착홀에 하나의 체결볼트에 의해 상면이 상기 테이블의 상면과 동일 또는 돌출되게 체결 고정되는 각각의 전자석 척; 및 상기 장착된 각 전자석 척 사이와 장착홈 상에 충진되어 경화되는 접착제;를 포함하는 전자석 척 장착구조를 제공한다.
그에 따라 경량의 테이블로 인한 상대적으로 무거운 공작물을 올려놓고 가공할 수 있도록 함과 동시에 높은 높이를 가지는 공작물의 가공 또한 편리하게 이루어질 수 있는 효과를 가진다.

Description

전자석 척 장착구조{Electromagnet chuck mounting structure}

본 발명은 전자석 척 장착구조에 관한 것으로, 더 상세하게는 테이블로의 전자석 척을 유동성 없이 긴밀하게 장착 고정함은 물론 경량이면서 테이블로의 전자석 척이 장착된 상태에서도 낮은 높이를 가질 수 있도록 한 전자석 척 장착구조에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계의 척은 공작기계의 테이블 상부에 설치되어 가공하고자 하는 공작물을 고정하는 역할을 하는 부속장치로서, 통상 보통 척, 에어 척, 콜릿 척(collet chuck) 등이 있으며, 자석을 이용하여 테이블에 설치되어 공작물을 부착하여 가공할 수 있는 전자석 척이 있다.

본원에서는 상기한 여러 척 중, 전자석 척에 대하여 설명한다.

전자석 척은 전원을 인가받아 가공대상물인 공작물을 별도의 고정수단을 사용하지 않고도 손쉽게 부착 고정할 수 있도록 사용된다.

상기와 같이 전자석 척에 대한 선행기술에는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0203324호와, 대한민국 등록특허공보 제10-0708013호 및 대한민국 등록특허공보 제10-1430152호에 게시된 바 있다(이하 '선행기술문헌들'이라 한다).

그러나 상기한 선행기술에 게시된 전자석 척은 공작기계의 소재 지지용 테이블과 별도로 제작되어 테이블의 상부에 설치되며, 이렇게 테이블과 분리하여 별도로 전자석 척을 설치할 경우, 공작기계의 공구와 테이블 사이의 거리가 좁아져 가공할 소재의 높이에 제한이 따르는 문제점과 함께 두 장치 각각의 무게가 공작기계에 가해짐으로써 공작기계가 불필요하게 무거워지는 단점을 가진다.

한편, 종래 전자석 척과 관련된 또 다른 선행기술에는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0111290호(이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)에 게시된 바와 같이 베이스 전체 연장부(entire extension)와 공작기계 베드 사이 및 베이스와 판 사이에 접촉이 보장되어 단일체 상태(one-piece condition)와 견줄만한 베드-대-베이스(bed-to-base) 및 베이스-대-가공물지지판(base-to-workpiece support plate) 연결을 제공하는 클램핑 장치와 같은 기술이 제안된 바 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1059773호(이하 '선행기술문헌 2'라 한다)에 게시된 바와 같이 가공기계에서 공작물을 클램핑하는 양방향 전기 영구 전자 마그네틱 바이스를 전체 또는 일부를 선택적으로 자화시켜 공작물의 크기 등의 특성에 맞게 채널별로 독립적으로 클램핑하도록 함으로서, 공작물을 효율적으로 가공하도록 하는 양방향 전기 영구 마그네틱 바이스와 같은 기술도 제안된 바 있다.

또, 본 출원인에 의해 선출원한 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0106288호(이하 '선행기술문헌 3'이라 한다)에 게시된 바와 같이 전자척을 구성하는 전자석을 테이블에 일체화시킴으로써, 공작기계의 테이블 구조를 단순화하여 테이블에 탑재할 수 있는 소재의 무게 및 높이의 제한을 덜 받게 하였을 뿐만 아니라, 전자척에 공급되는 전원 케이블의 꼬임이나 단선을 방지할 수 있게 한 전자척 일체형 공작기계 테이블과 같은 기술도 제안된 바 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0111290호 대한민국 등록특허공보 제10-1059773호 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0106288호

그러나 선행기술문헌 1은 선행기술문헌들과 동일한 문제점을 가진다.

선행기술문헌 2는 사용의 편리성을 제공하나, 기술적 구성이 상당히 복잡할 뿐만 아니라 그에 따른 제어 또한 상당히 번거롭고 잦은 오류가 발생함은 물론 초기 제작비용이 과다하게 소요되는 단점도 가진다.

선행기술문헌 3은 전자석 상부에 씌워지는 커버로 인한 선행기술문헌들과 같은 일부의 단점을 그대로 가진다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 주된 해결과제는 테이블로의 전자석 척을 유동성 없이 긴밀하게 장착 고정함은 물론 경량이면서 테이블로의 전자석 척이 장착된 상태에서도 낮은 높이를 가질 수 있도록 한 전자석 척 장착구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 해결과제는 공작물이 부착 고정되는 전자석 척 부분의 마모시 전자석 척 전체가 아닌 그 공작물과 접촉되는 일부분만을 교체 가능하도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 해결과제는 단위 셀로 구성되는 전자석 척을 복수 개의 구역으로 구성하여 공작물의 면적에 따라 자화되는 부분을 각 구간 별로 자유롭게 선택할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결과제는 공작기계의 테이블에 전원을 인가받아 공작물을 부착 고정하는 전자석 척으로서, 상기 테이블의 테두리 내측 상면에 그 상면으로부터 함몰되게 형성되는 장착홈; 상기 장착홈 상에 장착하고자 하는 전자석 척을 고정하기 위해 일정 간격으로 형성되는 복수의 장착홀; 상기 각 장착홀에 하나의 체결볼트에 의해 상면이 상기 테이블의 상면과 동일 또는 돌출되게 체결 고정되는 각각의 전자석 척; 및 상기 장착된 각 전자석 척 사이와 장착홈 상에 충진되어 경화되는 접착제;를 포함한다.

상기 전자석 척은 하부로부터 코일이 감아지고 중앙에 체결볼트가 삽입되는 코어(Core)로 이루어진 전자석, 상기 전자석 상부로 체결볼트가 삽입되는 척 블록을 포함한다.

상기 척 블록의 사이에는 접착제 내부로 내장되는 영구자석을 더 포함한다.

상기 척 블록은 접착제 내로 내장되는 고정 척 폴 블록, 상기 고정 척 폴 블록의 상부에 공작물과의 접촉으로 인해 마모시 교체 가능하도록 탈착 가능하게 마련되는 접촉 척 블록으로 분할 형성되는 것을 더 포함한다.

상기 장착홈은 장착홀로 장착되는 복수의 전자석 척이 단위 셀 형태로 분할 형성되도록 복수 개로 분할 형성된다.

상기 단위 셀 형태로 분할 형성된 복수의 장착 홈은 동일 면적 또는 서로 다른 면적으로 형성된다.

본 발명은 테이블로의 전자석 척을 유동성 없이 긴밀하게 장착 고정함은 물론 경량이면서 테이블로의 전자석 척이 장착된 상태에서도 낮은 높이를 가질 수 있도록 함으로써, 공작물을 가공시 정밀가공이 이루어질 수 있는 효과와 함께 경량의 테이블로 인한 상대적으로 무거운 공작물을 올려놓고 가공할 수 있도록 함과 동시에 공작기계 설계상의 가공 가능 높이를 보존하여 높은 높이를 가지는 공작물의 가공 또한 편리하게 이루어질 수 있는 효과를 가진다.

또한, 공작물이 부착 고정되는 전자석 척 부분의 마모시 전자석 척 전체가 아닌 그 공작물과 접촉되는 일부분만을 교체 가능하도록 함으로서, 사용의 편리성과 함께 높은 경제성을 가지는 효과를 가진다.

또, 전자석 척 부분의 마모시 일부분만을 교체가 용이하도록 전자석 척 상부에서 조리 분해가 가능하도록 함에 따라 생산성, 조립성 향상 및 유지보수의 안정성과 편리성을 확보함으로써, 공작물 고정에 따른 높은 안전성과 편리성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 가공시 공작물이 유동되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과도 가진다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 분해 사시도,
도 2는 도 1에 따른 결합된 상태의 사시도,
도 3은 도 2에 따른 일부 확대 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한 일부 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 따른 결합된 상태의 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 일부 확대 단면도이다.

도시된 바와 같이 전자석 척(1)은 공작기계의 테이블(100)에 마련되어 전원을 인가받아 가공하고자 하는 가공대상물인 공작물을 부착 고정하는 부속장치이다.

본 발명은 테이블로의 전자석 척을 유동성 없이 긴밀하게 장착 고정함은 물론 경량이면서 테이블로의 전자석 척이 장착된 상태에서도 낮은 높이를 가질 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명에 따른 전자석 척(1)을 장착하는 구조는, 상기 테이블(100)의 테두리 내측 상면에 그 상면으로부터 함몰되게 형성되는 장착홈(10)과; 상기 장착홈(10) 상에 장착하고자 하는 전자석 척(1)을 고정하기 위해 일정 간격으로 형성되는 복수의 장착홀(20)과; 상기 각 장착홀(20)에 하나의 체결볼트(B)에 의해 상면이 상기 테이블(100)의 상면과 동일 또는 돌출되게 체결 고정되는 각각의 전자석 척(1); 및 상기 장착된 각 전자석 척(1) 사이와 장착홈(10) 상에 충진되어 경화되는 통상적인 에폭시 수지인 접착제(30);를 포함한다.

장착홈(10)은 테이블(100)의 상면으로부터 전자석 척(1)을 배치하기 위해 함몰되게 형성됨에 따라 테이블(100)의 전체적인 무게를 경량화할 수 있어, 무거운 중량을 가지는 가공대상물인 공작물을 올려놓고 가공할 수 있는 조건도 가진다. 또, 장착홈으로 전자석 척이 장착된 후 그 전자석 척과 장착홈 사이로 접착제가 충진됨에 따라 이 또한 테이블을 경량화하는 조건에 일조한다.

또한, 전자석 척이 테이블의 상면으로부터 함몰된 장착홈으로 가공대상물인 공작물이 올려지는 부분인 상부 일부만 돌출되고 나머지는 삽입된 형태의 구조를 가짐에 따라 공작기계의 공구와 테이블 사이의 거리를 최대한 높게 확보할 수 있다. 그에 따라 가공할 공작물의 높이가 높은 경우에도 원활하게 가공이 이루어질 수 있는 조건을 가질 수 있다.

전자석 척(1)은 하부로부터 통상적인 코일이 감아지고 중앙에 체결볼트(B)가 삽입되는 코어로 이루어진 전자석(1A)과, 상기 전자석(1A) 상부로 상기 전자석으로부터 자력이 전달되어 가공대상물인 공작물을 자력에 의해 부착 고정될 수 있도록 체결볼트(B)가 삽입되는 금속재질의 척 블록(1B)을 포함한다.

이렇게, 전자석 척은 체결볼트에 의하여 테이블의 장착홈 상의 장착홀로 1차적으로 체결 고정된 후, 다시 전자석 척 사이와 테이블 사이에 충진되는 접착제에 의해 재차 고정됨으로써, 장착 고정되는 전자석 척이 유동성 없이 견고하고 긴밀하게 장착 고정된다. 또한, 전자석 척의 고정을 체결볼트와 접착제에 의해 고정함에 따라 테이블의 전체적인 무게를 가중시키지 않고 경량인 상태를 유지할 수 있다.

그에 따라 공작물이 올려져 가공되는 과정에서 움직임이 발생하지 않아 정밀가공이 용이하게 이루어질 수 있다.

이로써, 본 발명은 테이블의 상면에 함몰된 장착홈과 그 장착홈에 형성되는 복수의 장착홀 상에 전자석 척을 체결 고정한 상태에서 접착제에 의해 재차 고정함으로써, 전자석 척을 긴밀하고 견고하면서 유동성 없이 장착할 수 있는 조건과 함께 전체적인 중량 또한 현저하게 저감시키는 조건도 가진다.

아울러, 전자석 척이 테이블의 장착홈 상으로 삽입된 상태로 장착됨에 따라 공작기계의 공구와 가공대상물의 공작물과의 가공높이 또한 최대한 높게 확보함으로써, 높은 높이를 가지는 공작물의 취급 및 가공 또한 간편하게 이루어질 수 있는 부수적인 조건 또한 가진다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한 단면도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 전자석 척에 의해 가공대상물인 공작물을 부착 고정하기 위해 더욱더 높은 부착 고정력을 가질 수 있도록 하는 데 있다.

가공대상물인 공작물이 올려지는 척 블록(1B)의 사이에는 접착제 내부로 내장되는 영구자석(40)을 더 포함한다.

다시 말해서, 전자석 척을 장착홈의 장착홀로 체결볼트에 의해 체결 고정한 상태에서 상기 척 블록 사이로 통상적인 영구자석을 더 개재시킨 후 접착제를 충진하여 그 접착제의 내부로 영구자석이 내장되도록 한다.

한편, 상기 척 블록(1B)은 접착제(30) 내로 내장되는 고정 척 폴 블록(1Ba)과, 상기 고정 척 폴 블록(1Ba)의 상부에 공작물과의 접촉으로 인해 마모시 교체 가능하도록 탈착 가능하게 마련되는 접촉 척 블록(1Bb)으로 분할 형성되는 것을 더 포함한다. 이때, 상기 영구자석(40)은 척 블록(1B) 중 접착제 내로 내장되는 고정 척 폴 블록(1Ba) 측에 위치한다.

다시 말해서, 척 블록은 가공대상물인 공작물이 올려져 가공 후 다시 내려짐에 따라 공작물과의 마찰 등으로 인해 마모가 발생되는 것이므로, 이때 척 블록 전체를 교체하는 것이나 아니라 마모된 부분만, 즉 공작물이 직접적으로 올려지는 접촉 척 블록만을 분리하여 교체함으로써, 높은 경제성을 가짐은 물론 사용의 편리성을 한층 높일 수 있는 조건도 가진다. 이때, 탈착은 체결볼트를 분리함에 따라 가능하다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한 일부 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 테이블 상에 마련되는 전자석 척은 테이블의 상면 전체에 고르게 분포됨에 따라 비교적 큰 면적을 가지는 공작물의 부착 고정은 원활하게 이루어질 수 있었으나, 작은 면적을 가지는 공작물을 전자석 척에 올려놓고 부착 고정하기에는 비효율적인 관계로, 이를 해소할 수 있는 기술적 구성을 제공한다.

장착홈(10)은 장착홀(20)로 장착되는 복수의 전자석 척(1)이 통상적인 단위 셀 형태로 분할 형성되도록 복수 개로 분할 형성된다. 이때, 상기 단위 셀 형태로 분할 형성된 복수의 장착 홈은 동일 면적 또는 서로 다른 면적으로 형성된다. 이때, 전자석 척의 전원 또한 통상적인 제어부에 의해 개별제어 되거나 혹은 일괄 제어될 수 있도록 마련된다.

다시 말해서, 전자석 척이 장착되는 장착홈을 단위 셀 형태로 분할 형성함에 따라 그에 장착되는 전자석 척 또한 단위 셀 형태로 구획되도록 마련함으로써, 가공대상물인 공작물의 크기에 따라 적정하게 자화 체열을 선택하여 사용할 수 있도록 한다.

즉, 단위 셀 형태이면서 동일 면적 또는 서로 다른 면적으로 형성됨에 따라 가공대상물인 공작물에 따라 선택적으로 공작물을 올려놓고 가공할 수 있으므로, 사용의 편리성은 물론 효율성도 더욱더 높일 수 있는 조건을 가진다.

아울러, 경우에 따라 작은 크기의 공작물일 경우, 여러 개를 한 번에 각 단위 셀 형태로 분할된 전자석 척에 올려놓은 후 공구를 그와 대응되는 여러 개로 구비하여 동시에 가공할 경우에는 가공효율성 또한 극대화할 수 있는 부수적인 조건도 가질 수 있다.

이로써, 전자석 척이 장착되는 장착홈을 단위 셀 형태로 형성하고, 전자석 척 또한 그에 대응되게 장착함으로써, 공작물의 크기에 따라 선택적으로 사용할 수 있는 편리성은 물론 가공 효율성 또한 더욱더 증대시킬 수 있다.

1 : 전자석 척
1A : 전자석 1B : 척 블록
1Ba : 고정 척 폴 블록 1Bb : 접촉 척 블록
10 : 장착홈 20 : 장착홀
30 : 접착제 40 : 영구자석
100 : 테이블

Claims (6)

1. 공작기계의 테이블에 전원을 인가받아 공작물을 부착 고정하는 전자석 척으로서,
   상기 테이블의 테두리 내측 상면에 그 상면으로부터 함몰되게 형성되는 장착홈;
   상기 장착홈의 바닥면 상에 장착하고자 하는 전자석 척을 고정하기 위해 일정 간격으로 형성되는 복수의 장착홀;
   상기 각 장착홀에 하나의 체결볼트에 의해 상면이 상기 테이블의 상면과 동일 또는 돌출되게 체결 고정되는 각각의 전자석 척; 및
   상기 장착된 각 전자석 척 사이와 장착홈 상에 충진되어 경화되는 에폭시 수지인 접착제;를 포함하되,
   상기 전자석 척은 하나의 체결볼트에 의해 하부로부터 코일이 감아지고 중앙에 상기 체결볼트가 삽입되는 코어(Core)로 이루어진 전자석, 상기 전자석 상부로 상기 체결볼트가 삽입되는 척 블록을 포함하며,
   상기 척 블록은 접착제 내로 내장되는 고정 척 폴 블록, 상기 고정 척 폴 블록의 상부에 공작물과의 접촉으로 인해 마모시 교체 가능하도록 탈착 가능하게 마련되는 접촉 척 블록으로 분할 형성되는 것을 더 포함하는 전자석 척 장착구조.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 척 블록의 사이에는 접착제 내부로 내장되는 영구자석을 더 포함하는 전자석 척 장착구조.
4. 삭제
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 장착홈은 장착홀로 장착되는 복수의 전자석 척이 단위 셀 형태로 분할 형성되도록 복수 개로 분할 형성되는 전자석 척 장착구조.
6. 제5항에 있어서,
   상기 단위 셀 형태로 분할 형성된 복수의 장착 홈은 동일 면적 또는 서로 다른 면적으로 형성되는 전자석 척 장착구조.
   

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