KR101762950B1 - 공작기계용 롱칩 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계용 롱칩 제거 장치를 개시한다. 상기 공작기계용 롱칩 제거 장치는, 공작기계를 이용하여 워크 피스(work piece)의 가공 시 발생되는 롱칩(long chip)의 제거를 위해 상기 롱칩을 향해 고압의 절삭유를 분사하는 절삭유 분사 아암; 상기 절삭유 분사 아암을 부분적으로 회전 가능하게 지지하는 회전 지지체; 및 상기 절삭유 분사 아암의 일 영역에 결합되며, 상기 회전 지지체를 축으로 하여 상기 절삭유 분사 아암을 기구적으로 회전시켜 상기 롱칩을 제거하는 액추에이터를 포함한다. 본 발명은 간단하고 단순한 구조를 가지기에 공작기계에 적용되기에 용이할 뿐만 아니라 무엇보다도 워크 피스의 외면 가공 시 발생되는 롱칩을 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

공작기계용 롱칩 제거 장치{Long chip remover}

본 발명은, 롱칩 제거 장치에 관한 것으로, 특히, 공작기계에 간편하게 적용되어 롱칩을 제거할 수 있는 공작기계용 롱칩 제거 장치에 관한 것이다.

공작기계에는 터닝센터, 머시닝센터, NC보링, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기 등을 비롯하여 다양한 종류가 널리 사용되고 있다.

이 중에서 터닝센터와, 머시닝센터에 대해 간략하게 소개하면, 터닝센터는 단순 선삭 가공부터 최첨단 복합 가공까지 다양한 라인업을, 머시닝센터는 중절삭 가공부터 고정밀 금형가공까지 다양한 라인업을 제공하며, 현재 산업 전반에 걸쳐 널리 활용되고 있다.

이하에서는 종류를 굳이 한정하지 않고 단순히 공작기계라 하여 설명하도록 한다.

공작기계를 사용하여 워크 피스(work piece)의 외경을 가공하려 하는 경우, 워크 피스는 서브 스핀들(sub spindle)에 의해 작업 위치의 가이드 부시(guide bush)에 전달(transfer)되며, 워크 피스가 작업 위치에 놓이게 되면 이웃된 위치에 배치된 바이트의 작용에 따라 워크 피스의 외면이 가공된다.

즉 워크 피스의 회전 시 바이트가 워크 피스의 외면에 접촉 가압됨에 따라 워크 피스의 외면이 요구되는 형상과 치수로 가공될 수 있게 된다.

한편, 이처럼 워크 피스의 외면이 가공되는 과정에서는 워크 피스로부터 분리되는 롱칩(long chip)이 발생된다.

예컨대, 색연필의 외피를 벗기면서 색연필의 심을 외부로 노출시키고자 할 때 둘둘 말리면서 벗겨지는 외피종이가 발생되는데, 이러한 외피종이에 해당되는 것이 바로 롱칩이다.

문구용품인 색연필과는 달리 금속 재질인 워크 피스에서 발생되는 롱칩은 외면의 가공 정도에 따라 양도 많을 뿐만 아니라 특히, 그 재질 자체가 질기기 때문에 잘 절단되지 않아 제거하기가 용이하지 않다.

실제, 롱칩은 반드시 제거되어야 하는 더미(dummy)임에도 불구하고 롱칩을 제대로 제거하지 않고 그대로 후공정을 이어가면, 서브 스핀들이 워크 피스를 전달할 때 공정 에러(error)가 발생될 소지가 높다.

예컨데, 전면에서 가공이 완료되었으나 워크 피스에 롱칩이 있으면 서브 스핀들에서 워크 피스를 척킹(chucking)할때 롱칩의 두께 만큼두께만큼 오차를 발생하여 척킹(chucking)하거나 칩으로 인해 척킹(chucking)를 하지 못하게 될 수 있다. 이는 이후 가공공정의 치수 에러를 발생시키거나 서브 스핀들과 워크 피스간의 충돌 발생의 원인이 될 수 있다.

또한,예컨대, 잘못된 위치로 워크 피스를 전달하거나 서브 스핀들이 정위치에서 워크 피스를 척킹(chucking)하지 못하고 잘못된 위치에서 워크 피스를 척킹하는 등의 다양한 공정 에러가 발생될 소지가 높다.

따라서 롱칩을 제거하기 위한 장치의 개발이 요구되나 그렇다고 해서 복잡한 구조를 통해 롱칩을 제거하려는 경우에는 공작기계에 적용하기도 쉽지 않을 뿐만 아니라 전반적으로 공작기계의 비용을 증가시키는 요인이 될 수 있으므로 간단하고 단순한 구조를 가지면서도 보다 효과적으로 워크 피스의 외면 가공 시 발생되는 롱칩을 제거할 수 있는 방안이 요구된다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 간단하고 단순한 구조를 가지기에 공작기계에 적용되기에 용이할 뿐만 아니라 무엇보다도 워크 피스의 외면 가공 시 발생되는 롱칩을 효과적으로 제거할 수 있는 공작기계용 롱칩 제거 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 공작기계를 이용하여 워크 피스(work piece)의 가공 시 발생되는 롱칩(long chip)의 제거를 위해 상기 롱칩을 향해 고압의 절삭유를 분사하는 절삭유 분사 아암; 상기 절삭유 분사 아암을 부분적으로 회전 가능하게 지지하는 회전 지지체; 및 상기 절삭유 분사 아암의 일 영역에 결합되며, 상기 회전 지지체를 축으로 하여 상기 절삭유 분사 아암을 기구적으로 회전시켜 상기 롱칩을 제거하는 액추에이터를 포함하는 공작기계용 롱칩 제거 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액추에이터는 실린더(cylinder)일 수 있으며, 상기 액추에이터는 상기 절삭유 분사 아암을 통해 상기 고압 절삭유가 분사된 후에 동작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절삭유 분사 아암은, 상기 공작기계에 마련되는 서브 스핀들(sub spindle)의 하부 영역 프레임에 결합되고 단부 영역이 상기 회전 지지체에 결합되는 고정 아암; 및 일단부는 상기 회전 지지체에 결합되고 타단부는 상기 서브 스핀들의 외측으로 노출되며, 상기 타단부가 상기 워크 피스가 가공되는 작업 위치 쪽으로 향하는 회전 아암을 포함할 수 있으며, 상기 액추에이터는 상기 회전 아암에 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회전 지지체는, 상기 서브 스핀들 쪽에 핀 결합되며, 상기 고정 아암이 연결되는 하우징; 상기 하우징의 외면을 따라 이동 가능하게 마련되고 상기 회전 아암이 연결되는 회전체; 상기 회전체의 상부에 마련되어 상기 회전체를 상기 하우징에 지지시키는 플랜지; 및 상기 하우징과 상기 회전체의 내부에 형성되어 상기 절삭유가 유동되는 절삭유 유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 간단하고 단순한 구조를 가지기에 공작기계에 적용되기에 용이할 뿐만 아니라 무엇보다도 워크 피스의 외면 가공 시 발생되는 롱칩을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롱칩 제거 장치가 마련된 공작기계의 사시도.
도 2는 도 1의 A 영역의 확대도로서 절삭유 분사 아암을 통해 고압의 절삭유가 분사되는 과정을 도시한 도면.
도 3은 도 2를 다른 각도로 도시한 도면으로서 절삭유 분사 아암이 회전되는 과정을 도시한 도면.
도 4는 도 1의 배면도.
도 5는 도 4의 B 영역에 마련된 롱칩 제거 장치의 확대도.
도 6은 도 5의 동작을 도시한 도면.
도 7은 도 6의 C-C 선에 따른 단면도.

이하, 본 발명에 따른 공작기계용 롱칩 제거 장치의 실시예를 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롱칩 제거 장치가 마련된 공작기계의 사시도, 도 2는 도 1의 A 영역의 확대도로서 절삭유 분사 아암을 통해 고압의 절삭유가 분사되는 과정을 도시한 도면, 도 3은 도 2를 다른 각도로 도시한 도면으로서 절삭유 분사 아암이 회전되는 과정을 도시한 도면, 도 4는 도 1의 배면도, 도 5는 도 4의 B 영역에 마련된 롱칩 제거 장치의 확대도, 도 6은 도 5의 동작을 도시한 도면, 그리고 도 7은 도 6의 C-C 선에 따른 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 롱칩 제거 장치(100)는, 워크 피스(W, work piece)의 외경을 가공하는 도 1 및 도 4의 공작기계에 적용될 수 있다.

이러한 롱칩 제거 장치(100)는 도시된 공작기계에 일체화된 장치일 수도 있고, 아니면 별도로 제작된 후에 해당 공작기계에 결합되어 사용될 수도 있다. 어떠한 형태일지라도 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.

롱칩 제거 장치(100)에 대한 구체적인 설명에 앞서, 도 1 및 도 4에 도시된 공작기계에 대해 간략하게 부연한다.

본 실시예의 롱칩 제거 장치(100)가 적용될 수 있는 공작기계는 워크 피스(W, 혹은 워크라고도 함)의 외경을 가공하는 것으로서, 가이드 부시(guide bush, 1), 서브 스핀들(sub spindle, 3), 다수의 바이스(5), 그리고 다수의 바이스(5)의 구동을 위한 바이스 구동수단(7) 등을 구비한다.

가이드 부시(1)는 워크 피스(W)가 가공되는 작업 위치를 형성한다. 워크 피스(W)가 가공될 때 워크 피스(W)는 도 1 및 도 2처럼 가이드 부시(1) 내에 척킹되어 회전된다.

서브 스핀들(3)은 워크 피스(W)를 척킹하여 가이드 부시(1)로 전달(transfer)하는 역할을 한다. 워크 피스(W)가 서브 스핀들(3)의 정위치에 정확하게 척킹되어야 서브 스핀들(3)을 통해 워크 피스(W)가 가이드 부시(1)로 정확하게 전달될 수 있다.

다수의 바이스(5)는 가이드 부시(1)에 척킹된 워크 피스(W)의 외면에 접촉 가압되어 가이드 부시(1)와의 상호작용에 의해 워크 피스(W)의 외경을 가공하는 역할을 한다.

한편, 앞서도 기술한 바와 같이, 워크 피스(W)의 외면이 가공되는 과정에서는 워크 피스(W)로부터 분리되는 롱칩(L/C, long chip)이 발생된다.

롱칩(L/C)은 해당 위치에서 절단되어 제거되는 더미(dummy)인데, 만일 롱칩(L/C)이 제거되지 않으면 서브 스핀들(3)이 워크 피스(W)를 전달(transfer)할 때, 공정 에러(error)가 발생될 소지가 높기 때문에 제거되어야 한다. 이를 위해, 본 실시예의 롱칩 제거 장치(100)가 마련된다.

본 실시예의 롱칩 제거 장치(100)는, 주로 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 절삭유 분사 아암(110), 회전 지지체(120) 및 액추에이터(130)를 구비한다.

절삭유 분사 아암(110)은 워크 피스(W)의 외면이 가공되는 과정에서 발생되는 롱칩(L/C)을 제거하기 위해 롱칩(L/C)을 향해 고압의 절삭유를 분사하는 역할을 한다.

롱칩(L/C)의 강도에 따라 고압의 절삭유만으로도 제거되는 경우도 있지만 대부분은 제거되지 않는다. 다만, 고압의 절삭유를 롱칩(L/C)으로 분사시키면 추후에 기구적으로 롱칩(L/C)을 제거하기에 유리할 수 있다.

절삭유 분사 아암(110)을 통한 고압의 절삭유 분사 과정은 서브 스핀들(3)이 워크 피스(W)를 작업 위치로 전달하기 전 서브 스핀들(3)이 대기할 때 진행된다. 따라서 롱칩(L/C) 제거를 위해 별도의 시간을 들어야 하는 공정상의 로스(loss) 발생을 없앨 수 있다.

절삭유 분사 아암(110)은, 서브 스핀들(3)의 하부 영역 프레임(4, 도 1 및 도 4 참조)에 결합되고 단부 영역이 회전 지지체(120)에 결합되는 고정 아암(111)과, 일단부는 회전 지지체(120)에 결합되고 타단부(112a)는 서브 스핀들(3)의 외측으로 노출되며, 타단부(112a)가 워크 피스(W)가 가공되는 작업 위치 쪽으로 향하여 절곡되는 회전 아암(112)을 구비한다.

도면에 보면 고정 아암(111)은 절곡된 계단 형상을 가지며, 회전 아암(112)은 노출 단부인 타단부(112a)가 약간 꺾인 형상을 갖는다.

고정 아암(111)이 계단 형상을 갖는 것은 서브 스핀들(3)의 하부 영역 프레임(4)에 대응될 수 있도록 하기 위한 것이고, 회전 아암(112)의 노출 단부인 타단부(112a)가 약간 꺾인 형상을 갖는 것은 롱칩(L/C)을 향한 절삭유의 분사가 용이해질 수 있도록 하기 위한 것이다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이들의 형상에 제한될 필요는 없다.

회전 지지체(120)는 절삭유 분사 아암(110)을 부분적으로 회전 가능하게 지지하는 역할을 한다.

다시 말해, 회전 지지체(120)는 고정 아암(111)과 회전 아암(112) 사이에서 이들을 연결하되 회전 아암(112)이 도 6의 점선과 실선처럼 회전될 수 있도록 지지한다.

이러한 회전 지지체(120)는 도 7에 도시된 바와 같이, 서브 스핀들(3) 쪽에 핀(121) 결합되며, 고정 아암(111)이 연결되는 하우징(122)과, 하우징(122)의 외면을 따라 이동 가능하게 마련되고 회전 아암(112)이 연결되는 회전체(123)와, 회전체(123)의 상부에 마련되어 회전체(123)를 하우징(122)에 지지시키는 플랜지(125)와, 하우징(122)과 회전체(123)의 내부에 형성되어 절삭유가 유동되는 절삭유 유로(124)를 구비한다.

액추에이터(130)는 절삭유 분사 아암(110), 특히 회전 아암(112)의 일 영역에 결합된다.

이러한 액추에이터(130)는 회전 지지체(120)를 축으로 하여 회전 아암(112)을 도 2 및 도 6의 점선에서 실선(혹은 실선에서 점선)으로 기구적으로 회전시키면서 롱칩(L/C)에 타격을 가해 최종적으로 롱칩(L/C)을 제거하는 역할을 한다.

이러한 액추에이터(130)로는 유압, 공압, 혹은 유공압 복합 실린더로 마련될 수 있는데, 액추에이터(130)의 동작은 절삭유 분사 아암(110)을 통한 고압의 절삭유가 분사된 후에 동작된다.

구체적으로 살펴보면, 액추에이터(130)는 본체(130a)와 로드(130b)로 나뉠 수 있으며, 본체(130a)가 서브 스핀들(3)의 하부 영역 프레임(4)에 브래킷 결합된 상태에서 로드(130b)가 회전 아암(112)을 회전 가능하게 동작시킬 수 있다.

결과적으로 본 실시예의 롱칩 제거 장치(100)는 1차로 70 bar 이상의 고압 절삭유를 분사한 다음에 2차로 기구적인 힘에 의해 롱칩(L/C)을 제거함으로써 실패 없이 롱칩(L/C)을 제거할 수 있도록 하고 있다.

이러한 구성을 갖는 롱칩 제거 장치(100)의 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.

우선, 서브 스핀들(3)이 워크 피스(W)를 작업 위치로 전달하기 전 서브 스핀들(3)이 대기할 때 별도의 절삭유 공급부(미도시)를 통해 대략 70 bar 이상의 고압 절삭유가 절삭유 분사 아암(110)으로 공급된다.

공급된 고압의 절삭유는 고정 아암(111) 및 절삭유 유로(124)를 통해 회전 아암(112)으로 전해져 회전 아암(112)의 노출 단부인 타단부(112a)를 통해 롱칩(L/C)으로 분사된다.

다음, 서브 스핀들(3)이 작업 위치로 이동됨에 따라 회전 아암(112)이 롱칩(L/C)에 접근되는데, 이때에 액추에이터(130)가 동작된다.

즉 액추에이터(130)의 로드(130b)가 도 6의 화살표 방향으로 동작되어 회전 지지체(120)를 축으로 하여 회전 아암(112)을 도 2 및 도 6의 점선에서 실선(혹은 실선에서 점선)으로 기구적으로 회전시킨다. 이처럼 회전 아암(112)이 회전됨에 따라 롱칩(L/C)에 타격이 가해지고, 이에 따라 롱칩(L/C)은 제거될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 간단하고 단순한 구조를 가지기에 공작기계에 적용되기에 용이할 뿐만 아니라 무엇보다도 워크 피스(W)의 외면 가공 시 발생되는 롱칩롱칩(L/C)을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 :100: 롱칩 제거 장치 110 :110: 절삭유 분사 아암
111 :111: 고정 아암 112 :112: 회전 아암
120 :120: 회전 지지체 121 :121: 핀
122 :122: 하우징 123 :123: 회전체
124 :124: 절삭유 유로 125 :125: 플랜지
130 :130: 액추에이터

Claims (5)

1. 공작기계를 이용하여 워크 피스(work piece)의 가공 시 발생되는 칩(chip)의 제거를 위해 상기 칩(chip)을 향해 고압의 절삭유를 분사하는 절삭유 분사 아암(110);
   상기 절삭유 분사 아암을 부분적으로 회전 가능하게 지지하는 회전 지지체(120); 및
   상기 절삭유 분사 아암(110)의 일 영역에 결합되며, 상기 회전 지지체(120)를 축으로 하여 상기 절삭유 분사 아암(110)을 기구적으로 회전시켜 상기 칩을 제거하는 액추에이터(130);를 포함하며,
   상기 절삭유 분사 아암(110)은 상기 공작기계에 마련되는 서브 스핀들(sub spindle)의 하부 영역 프레임에 한쪽부위가 결합되고 타단부는 상기 회전 지지체(120)에 결합되는 고정 아암(111)과, 일단부는 상기 회전 지지체(120)에 결합되고 타단부는 상기 서브 스핀들의 외측으로 노출되며, 상기 타단부가 상기 워크 피스가 가공되는 작업 위치 쪽으로 향하는 회전 아암(112)을 포함하며,
   상기 회전 지지체(120)는 상기 서브 스핀들 쪽에 핀 결합되며, 상기 고정 아암(111)이 연결되는 하우징(122)과, 상기 하우징(122)의 외면을 따라 이동 가능하게 마련되고 상기 회전 아암(112)이 연결되는 회전체(123)와, 상기 회전체(123)의 상부에 마련되어 상기 회전체(123)를 상기 하우징(122)에 지지시키는 플랜지(125)와, 상기 하우징(122)과 상기 회전체(123)의 내부에 형성되어 상기 절삭유가 유동되는 절삭유 유로(124)를 포함하는 공작기계용 롱칩 제거 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 액추에이터(130)는 상기 회전 아암(112)에 결합되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 롱칩 제거 장치.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   절삭유는 상기 서브 스핀들이 워크 피스를 작업 위치로 전달하기 전 대기 상태 일 때 상기 회전 아암(112)을 통해 분사되는 공작기계용 롱칩 제거 장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 액추에이터(130)는 상기 서브 스핀들이 작업 위치로 이동된 후에 상기 회전 아암(112)을 회동시키는 공작기계용 롱칩 제거 장치.

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