KR101877501B1 - 수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법 - Google Patents

수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법에 관련되며, 이때 수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법은 단일 수치제어 공작기계로 투입되어 원클램핑작동으로 피가공물의 상, 하부면 및 측면 면취가공에서 홀가공까지 일괄적으로 수행되어 피가공물 로딩, 언로딩 반복에 따른 충돌 손상 및 기준점 셋팅불량으로 인한 가공정밀도 저하현상이 방지되면서 로봇자동화에 우수한 호환성을 제공하기 위해 지그본체(100), 기준핀부(10), 등각설정부(20), 진동상쇄핀부(30)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

Description

수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법 {Three dimensional machining jig for numerical control machine tool and machining method using it}
본 발명은 수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 수치제어 공작기계로 투입되어 원클램핑작동으로 피가공물의 상, 하부면 및 측면 면취가공에서 홀가공까지 일괄적으로 수행되어 피가공물 로딩, 언로딩 반복에 따른 충돌 손상 및 기준점 셋팅불량으로 인한 가공정밀도 저하현상이 방지되면서 로봇자동화에 우수한 호환성을 제공하는 수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법에 관한 것이다.
통상적으로 CNC, MCT를 포함하는 수치제어 공작기계는 단일의 장비로 드릴링, 보링, 밀링, 절삭, 리밍, 태핑 등을 사람의 손을 빌리지 않고 자동으로 가공하는 공작기계로서, 복수개로 준비된 가공툴을 교환하여 다양한 절삭가공이 가능한 범용성이 제공되는데 반해, 가공위치에 따라 척에 클램핑된 피가공물을 로딩, 언로딩하여 위치변경해야 하는 실정이다.
이에 종래에 게시된 특허등록번호 제10-916420호에서, 머시닝센터를 이용하여 가공되는 가공물의 가공기준 및 반송기준을 정함에 있어서, 가공물의 기종에 따라 맞게 제작된 어댑터지그를 사용하여 어떤 기종에서든지 혼류생산할 수 있도록 한 머시닝센터의 공용지그 기술이 선등록된바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 가공물 기종에 따라 혼류생산할 수 있는 지그를 제공하는 기술이지만, 다양한 가공위치에 대한 범용성을 제공하지 못하는 실정이다.
즉, 상면 밀링가공 및 홀가공, 측면 면취가공, 상면과 저면 모따기가공을 필요로 하는 경우, 1차 가공공정에서 상면 밀링가공 및 홀가공을 수행하고, 이후 피가공물을 언로딩하여 다른 장비로 이동하여 클림핑 위치를 변경하여 측면 면취가공 및 상면 모따기처리하는 2차 가공공정을 수행하며, 이어서 피가공물을 언로딩하여 뒤집은 상태로 저면에서 모따기 가공하는 3차 가공공정을 단계적으로 수행해야 하는 문제점이 있습니다.
이처럼, 각 가공위치별 작업공정이 다분화되어 생산성이 저하되고, 각 공정별 전용의 장비를 준비해야 하며, 피가공물 로딩, 언로딩에 따른 충돌 손상, 기준점 셋팅불량으로 이어지며, 특히 가공공정의 다분화로 로봇 자동화 설비구축에 많은 비용과 공간이 소요되는 폐단이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 단일 수치제어 공작기계로 투입되어 원클램핑작동으로 피가공물의 상, 하부면 및 측면 면취가공에서 홀가공까지 일괄적으로 수행되어 피가공물 로딩, 언로딩 반복에 따른 충돌 손상 및 기준점 셋팅불량으로 인한 가공정밀도 저하현상이 방지되면서 로봇자동화에 우수한 호환성을 제공하는 수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 축홀(A1)을 중심으로 등각위치에 플랜지부(A2)가 형성되면서, 플랜지부(A2)에 볼팅홀(A3)을 가공해야 하는 피가공물(A)이 안착되도록 구비되는 지그본체(100); 상기 지그본체(100) 상에서 종방향 이동으로 피가공물(A)의 축홀(A1)에 삽입되고, 상부에 피가공물(A)을 상면에서 구속하는 클램핑와셔(12)가 구비되는 기준핀부(10); 상기 지그본체(100) 가장자리부에서 기준핀부(10) 측으로 이송되며 어느 하나의 플랜지부(A2)를 측면에서 가압 고정하도록 구비되는 등각설정부(20); 상기 기준핀부(10)를 중심으로 등각배치되어 종방향 이송되고, 각각의 플랜지부(A2)에 가공되는 볼팅홀(A3)에 삽입되도록 구비되는 진동상쇄핀부(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기준핀부(10)는 상부에 끼움홈부(10a)가 형성되고, 끼움홈부(10a)가 대응하는 클램핑와셔(12)에는 끼움돌부(12a)가 형성되며, 클램핑와셔(12)는 기준핀부(10) 이송방향과 직교하는 횡방향으로 이송되어 끼움돌부(12a)와 끼움홈부(10a)가 맞물려 결합되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 등각설정부(20)는 플랜지부(A2)와 대응하는 단부에 내측으로 갈수록 간격이 축소되는 경사홈(22)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진동상쇄핀부(30)는 플랜지부(A2)와 동일한 등간격으로 배치되어 볼팅홀(A3)에 삽입되는 끼움핀부(32)와, 플랜지부(A2) 저면에 가압되는 면부(34)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 등각설정부(20)와 진동상쇄핀부(30)는 규격이 상이한 적어도 2종의 피가공물(A)이 클램핑되도록 서로 상이한 위치에 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 수치제어 공작기계용 입체가공 지그를 이용한 입체가공방법은, 지그본체(100)의 기준핀부(10)에 피가공물(A)의 축홀(A1)을 삽입 로딩하고, 등각설정부(20)의 가압력에 의해 피가공물(A)의 플랜지부(A2) 등각위치가 고정되는 단계(S1); 상기 기준핀부(10)의 끼움홈부(10a)에 클램핑와셔(12)의 끼움돌부(12a)가 맞물리도록 결합 후, 기준핀부(10)의 하방향 이송력에 의해 피가공물(A)이 클램핑되는 단계(S2); 상기 플랜지부(A2)에 볼팅홀(A3)을 가공하고, 진동상쇄핀부(30)가 상방향 이송으로 볼팅홀(A3)에 끼움결합되는 단계(S3); 상기 피가공물(A)의 플랜지부(A2)를 면취가공한 후, 진동상쇄핀부(30)가 하방향 이송으로 볼팅홀(A3)에서 분리되는 단계(S4); 상기 피가공물(A)의 상,하면 모서리부분을 빽면취툴을 이용하여 모따기가공하는 단계(S5); 상기 기준핀부(10)의 상방향 이송으로 클램핑와셔(12)를 분리하고, 지그본체(100)상에서 피가공물(A)을 언로딩하는 단계(S6);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 단일 수치제어 공작기계로 투입되어 원클램핑작동으로 피가공물의 상, 하부면 및 측면 면취가공에서 홀가공까지 일괄적으로 수행되어 피가공물 로딩, 언로딩 반복에 따른 충돌 손상 및 기준점 셋팅불량으로 인한 가공정밀도 저하현상이 방지되면서 로봇자동화에 우수한 호환성을 제공하는 효과가 있다.
도 1 내지 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어 공작기계용 입체가공 지그를 나타내는 구성도.
도 3 내지 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어 공작기계용 입체가공 지그를 나타내는 실물사진.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어 공작기계용 입체가공 지그를 이용한 입체가공방법을 개략적으로 나타내는 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법에 관련되며, 이때 수치제어 공작기계용 입체가공 지그 및 이를 이용한 입체가공방법은 단일 수치제어 공작기계로 투입되어 원클램핑작동으로 피가공물의 상, 하부면 및 측면 면취가공에서 홀가공까지 일괄적으로 수행되어 피가공물 로딩, 언로딩 반복에 따른 충돌 손상 및 기준점 셋팅불량으로 인한 가공정밀도 저하현상이 방지되면서 로봇자동화에 우수한 호환성을 제공하기 위해 지그본체(100), 기준핀부(10), 등각설정부(20), 진동상쇄핀부(30)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 지그본체(100)는 축홀(A1)을 중심으로 등각위치에 플랜지부(A2)가 형성되면서, 플랜지부(A2)에 볼팅홀(A3)을 가공해야 하는 피가공물(A)이 안착되도록 구비된다. 피가공물(A)은 도 1의 확대도와 같이 중앙에 구동축이 장착되도록 축홀(A1)이 형성되고, 축홀(A1)을 중심으로 120°등각으로 3개소에 플랜지부(A2)가 등각배치되며, 플랜지부(A2)에는 추후 조립공정에서 다른 플렌지부와 볼팅체결되도록 볼팅홀(A3)이 형성된다. 본원에서는 피가공물(A)의 플랜지부(A2) 양면 및 축홀(A1)이 1차 가공된 상태로 투입되면, 플랜지부(A2)에 볼팅홀(A3) 가공, 플렌지부(A2) 외주면 가공, 플랜지부(A2) 상하면 모서리 모따기 가공공정을 단일 장비에서 원 클램핑작동(피가공물을 언클램핑하여 뒤집거나 위치변경하지 않고 1회 로딩되어 고정된 상태로 복수의 가공공정이 복합적으로 수행)으로 수행하게 된다.
그리고, 상기 지그본체(100)는 머시닝 센터, MCT를 포함하는 수치제어 공작기계의 테이블에 장착되도록 저면에 받침판이 형성되고, 받침판 상부에는 후술하는 기준핀부(10), 진동상쇄핀부(30)의 상하방향 작동력을 제공하는 구동수단(유, 공압 실린더, 볼스크류)이 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 기준핀부(10)는 상기 지그본체(100) 상에서 종방향 이동으로 피가공물(A)의 축홀(A1)에 삽입되고, 상부에 피가공물(A)을 상면에서 구속하는 클램핑와셔(12)가 구비된다. 기준핀부(10)는 구동수단에 의해 종방향으로 이동되도록 설치되고, 이때 기준핀부(10)는 피가공물(A)의 축홀(A1) 내경을 고려하여 공차가공된다.
여기서 피가공물(A) 로딩상태를 살펴보면, 상기 피가공물(A)은 축홀(A1)이 기준핀부(10)에 끼워진 상태로 안착되면, 기준핀부(10)가 축홀(A1)을 관통하여 피가공물(A) 상부로 돌출되고, 이어서 기준핀부(10) 상단에 클램핑와셔(12)를 끼움결하고, 기준핀부(10)를 하강작동하면 클램핑와셔(12)가 피가공물(A) 상면을 하방향으로 가압하여 클램핑된다.
이때, 상기 기준핀부(10)는 상부에 끼움홈부(10a)가 형성되고, 끼움홈부(10a)가 대응하는 클램핑와셔(12)에는 끼움돌부(12a)가 형성되며, 클램핑와셔(12)는 기준핀부(10) 이송방향과 직교하는 횡방향으로 이송되어 끼움돌부(12a)와 끼움홈부(10a)가 맞물려 결합되도록 구비된다. 즉, 클램핑와셔(12)는 끼움홈부(10a)과 끼움돌부(12a)가 일치되는 높이에서 횡방향으로 이송되면, 끼움돌부(12a)가 끼움홈부(10a)에 간단하게 끼움결합 및 이후 분리되므로, 로봇팔, 이송레일을 포함하는 자동화설비에 의한 조작이 간단하게 이루어지므로 로봇자동화에 우수한 호환성이 제공되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 등각설정부(20)는 지그본체(100) 가장자리부에서 기준핀부(10) 측으로 이송되며 어느 하나의 플랜지부(A2)를 측면에서 가압 고정하도록 구비된다. 피가공물(A)은 플랜지부(A2)에 볼팅홀(A3) 가공공정을 수행해야 함에 따라 피가공물(A)을 로딩시 등각 형성되는 플랜지부(A2)의 방향을 설정해야 하고, 이는 등각설정부(20)에 의해 지그본체(100)상에 안착된 피가공물(A)의 플랜지부(A2) 방향이 정밀하게 고정된다.
이때, 상기 등각설정부(20)는 플랜지부(A2)와 대응하는 단부에 내측으로 갈수록 간격이 축소되는 경사홈(22)이 형성된다. 이에 등각설정부(20)가 기준핀부(10) 측으로 이송시, 플랜지부(A2)가 등각설정부(20)의 경사홈(22)에 안내되어 내측에 긴밀하게 맞물리면서 플랜지부(A2)의 등각방향이 간단하게 셋팅되고, 이후 수치제어 공작기계 작동에 의해 축홀(A3)이 가공된다.
또한, 본 발명에 따른 진동상쇄핀부(30)은 기준핀부(10)를 중심으로 등각배치되어 종방향 이송되고, 각각의 플랜지부(A2)에 가공되는 볼팅홀(A3)에 삽입되도록 구비된다. 진동상쇄핀부(30)는 볼팅홀(A3)과 대응하는 위치에서 구동수단에 의해 상,하방향으로 이송되도록 구비된다. 이에 볼팅홀(A3) 가공이 완료된 후, 진동상쇄핀부(30)가 상방향으로 이송되어 각각의 볼팅홀(A3)에 끼움결합된 상태로 피가공물(A)의 플랜지부(A2)를 지지하므로, 이후 플랜지부(A2) 측면 절삭가공시 떨림으로 인한 가공불량이 방지된다.
이때, 상기 진동상쇄핀부(30)는 플랜지부(A2)와 동일한 등간격으로 배치되어 볼팅홀(A3)에 삽입되는 끼움핀부(32)와, 플랜지부(A2) 저면에 가압되는 면부(34)로 구성된다. 끼움핀부(32)는 볼팅홀(A3)에 삽입되어 플랜지부(A2)의 횡방향 지지력을 제공하고, 면부(34)는 플랜지부(A2) 저면에 밀착되어 플랜지부(A2)의 종방향 지지력이 제공된다. 이처럼 단일의 진동상쇄핀부(30)에 의해 플랜지부(A2)가 종, 횡 양방향 지지력이 제공됨에 따라 플랜지부(A2)가 두께가 얇거나 축홀(A1)과의 거리가 확장된 사이즈로 형성되더라도 절삭가공 중 떨림현상이 방지된다.
한편, 상기 플랜지부(A2) 측면 가공공정이 완료되면, 진동상쇄핀부(30)가 하방향으로 이송되어 볼팅홀(A3)과 분리된 상태로 빽면취가공툴에 의해 플랜지부(A2)의 상하면 모서리부 및 볼팅홀(A3) 상, 하 단부가 모따기처리된다.
또한, 상기 등각설정부(20)와 진동상쇄핀부(30)는 규격이 상이한 적어도 2종의 피가공물(A)이 클램핑되도록 서로 상이한 위치에 더 구비된다. 도 2와 같이 어느 일측 등각설정부(20)와 3개의 진동상쇄핀부(30)가 연계되어 어느 1종의 피가공물 로딩지그로 사용되고, 또 다른 일측 등각설정부(20)와 3개의 진동상쇄핀부(30)가 연계되어 다른 어느 1종의 피가공물(A) 로딩지그로 사용되므로, 단일의 지그본체(100)를 이용하여 2종의 피가공물(A)이 로딩가능한 범용성이 제공된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어 공작기계용 입체가공 지그를 이용한 입체가공방법을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 수치제어 공작기계용 입체가공 지그를 이용한 입체가공방법은 상기 수치제어 공작기계용 입체가공 지그를 이용하여 피가공물(A)의 플랜지부(A2) 측벽 가공, 볼팅홀(A3) 가공, 상, 하면 모따기 가공을 복합적으로 수행하게 된다.
이에 따른 구체적인 입체가공방법은, 지그본체(100)의 기준핀부(10)에 피가공물(A)의 축홀(A1)을 삽입 로딩하고, 등각설정부(20)의 가압력에 의해 피가공물(A)의 플랜지부(A2) 등각위치가 고정되는 단계(S1)와, 상기 기준핀부(10)의 끼움홈부(10a)에 클램핑와셔(12)의 끼움돌부(12a)가 맞물리도록 결합 후, 기준핀부(10)의 하방향 이송력에 의해 피가공물(A)이 클램핑되는 단계(S2)와, 상기 플랜지부(A2)에 볼팅홀(A3)을 가공하고, 진동상쇄핀부(30)가 상방향 이송으로 볼팅홀(A3)에 끼움결합되는 단계(S3)와, 상기 피가공물(A)의 플랜지부(A2)를 면취가공한 후, 진동상쇄핀부(30)가 하방향 이송으로 볼팅홀(A3)에서 분리되는 단계(S4)와, 상기 피가공물(A)의 상,하면 모서리부분을 빽면취툴을 이용하여 모따기가공하는 단계(S5)와, 상기 기준핀부(10)의 상방향 이송으로 클램핑와셔(12)를 분리하고, 지그본체(100)상에서 피가공물(A)을 언로딩하는 단계(S6)를 포함하여 이루어진다.
이에 단일 수치제어 공작기계로 투입되어 원클램핑작동으로 피가공물의 상, 하부면 및 측면 면취가공에서 홀가공까지 일괄적으로 수행되어 피가공물 로딩, 언로딩 반복에 따른 충돌 손상 및 기준점 셋팅불량으로 인한 가공정밀도 저하현상이 방지되면서 로봇자동화에 우수한 호환성을 제공되는 이점이 있다.
10: 기준핀부 20: 등각설정부
30: 진동상쇄핀부 100: 지그본체

Claims (6)

  1. 축홀(A1)을 중심으로 등각위치에 플랜지부(A2)가 형성되면서, 플랜지부(A2)에 볼팅홀(A3)을 가공해야 하는 피가공물(A)이 안착되도록 구비되는 지그본체(100);
    상기 지그본체(100) 상에서 종방향 이동으로 피가공물(A)의 축홀(A1)에 삽입되고, 상부에 피가공물(A)을 상면에서 구속하는 클램핑와셔(12)가 구비되는 기준핀부(10);
    상기 지그본체(100) 가장자리부에서 기준핀부(10) 측으로 이송되며 어느 하나의 플랜지부(A2)를 측면에서 가압 고정하도록 구비되는 등각설정부(20);
    상기 기준핀부(10)를 중심으로 등각배치되어 종방향 이송되고, 각각의 플랜지부(A2)에 가공되는 볼팅홀(A3)에 삽입되도록 구비되는 진동상쇄핀부(30);를 포함하여 이루어지고,
    상기 기준핀부(10)는 상부에 횡방향으로 끼움홈부(10a)가 형성되고, 끼움홈부(10a)와 대응하는 클램핑와셔(12) 하부에는 횡방향으로 한 쌍의 끼움돌부(12a)가 형성되며,
    상기 기준핀부(10)가 축홀(A1)을 관통하여 피가공물(A) 상부로 돌출되면, 상기 클램핑와셔(12)의 끼움돌부(12a)는 기준핀부(10)의 끼움홈부(10a)와 일치되는 높이에서 로봇팔, 이송레일을 포함하는 자동화설비(1)에 의해 횡방향 이송되어 기준핀부(10) 상에 끼움결합 및 분리되도록 구비되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계용 입체가공 지그.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 등각설정부(20)는 플랜지부(A2)와 대응하는 단부에 내측으로 갈수록 간격이 축소되는 경사홈(22)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계용 입체가공 지그.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 진동상쇄핀부(30)는 플랜지부(A2)와 동일한 등간격으로 배치되어 볼팅홀(A3)에 삽입되는 끼움핀부(32)와, 플랜지부(A2) 저면에 가압되는 면부(34)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계용 입체가공 지그.
  5. 제 1항, 제 3항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 등각설정부(20)와 진동상쇄핀부(30)는 규격이 상이한 적어도 2종의 피가공물(A)이 클램핑되도록 서로 상이한 위치에 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계용 입체가공 지그.
  6. 지그본체(100)의 기준핀부(10)에 피가공물(A)의 축홀(A1)을 삽입 로딩하고, 등각설정부(20)의 가압력에 의해 피가공물(A)의 플랜지부(A2) 등각위치가 고정되는 단계(S1);
    상기 기준핀부(10)의 끼움홈부(10a)에 클램핑와셔(12)의 끼움돌부(12a)가 맞물리도록 결합 후, 기준핀부(10)의 하방향 이송력에 의해 피가공물(A)이 클램핑되는 단계(S2);
    상기 플랜지부(A2)에 볼팅홀(A3)을 가공하고, 진동상쇄핀부(30)가 상방향 이송으로 볼팅홀(A3)에 끼움결합되는 단계(S3);
    상기 피가공물(A)의 플랜지부(A2)를 면취가공한 후, 진동상쇄핀부(30)가 하방향 이송으로 볼팅홀(A3)에서 분리되는 단계(S4);
    상기 피가공물(A)의 상,하면 모서리부분을 빽면취툴을 이용하여 모따기가공하는 단계(S5);
    상기 기준핀부(10)의 상방향 이송으로 클램핑와셔(12)를 분리하고, 지그본체(100)상에서 피가공물(A)을 언로딩하는 단계(S6);를 포함하여 이루어지고,
    상기 피가공물(A)이 클램핑되는 단계(S2) 및 피가공물(A)을 언로딩하는 단계(S6)에서,
    상기 기준핀부(10)는 상부에 횡방향으로 끼움홈부(10a)가 형성되고, 끼움홈부(10a)와 대응하는 클램핑와셔(12) 하부에는 횡방향으로 한 쌍의 끼움돌부(12a)가 형성되며,
    상기 기준핀부(10)가 축홀(A1)을 관통하여 피가공물(A) 상부로 돌출되면, 상기 클램핑와셔(12)의 끼움돌부(12a)는 기준핀부(10)의 끼움홈부(10a)와 일치되는 높이에서 로봇팔, 이송레일을 포함하는 자동화설비(1)에 의해 횡방향 이송되어 기준핀부(10) 상에 끼움결합 및 분리되도록 구비되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계용 입체가공 지그를 이용한 입체가공방법.
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