KR101884277B1

KR101884277B1 - 2헤드 커팅시스템 및 불량품 판단방법

Info

Publication number: KR101884277B1
Application number: KR1020180009975A
Authority: KR
Inventors: 김용수
Original assignee: (주)진승테크
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2018-08-01

Abstract

본 발명은 금속소재의 커팅시스템 및 불량품 판단방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 여러 개의 제품이 열을 이루어 하나의 트리에 붙어 있는 형태와 같은 경우 제품의 양쪽에서 커터날이 들어와서 제품을 커팅하므로, 커팅된 제품들끼리의 모양과 치수가 일정하고 생산속도가 향상되며, 소재를 공급하는 공작물공급부의 양쪽에 공작물을 커팅하기 위한 공작물절단부를 설치하여 2개의 공작물절단부에 의해 공작물에서 제품을 커팅함으로써 공작물공급부의 가동효율을 높이고 제품의 생산속도를 더욱 향상시킬 수 있는 2헤드 커팅시스템 및 불량품 판단방법이다.

Description

2헤드 커팅시스템 및 불량품 판단방법{2 head cutting system}

일반적으로 커팅장치는 소모재인 절삭커터을 빠른 속도로 회전시켜 공작물의 일정부분을 절단해주는 장치이며, 자동화된 커팅장치의 경우 커팅속도와 함께 절삭커터의 이상여부 및 제품의 불량 발생여부가 주요한 쟁점이 되고 있다.

이러한 자동화된 커팅장치가 주로 사용되는 곳은 커팅이 필요한 제품이 반복적으로 양산되나 제품이 어느 특정한 트리에 붙어 있는 상태로 생산될 수밖에 없는 경우 주로 사용된다.

도 1은 일반적인 왁스패턴의 구성도로써, 왁스트리에 다수의 왁스모형이 붙어 있고, 이러한 왁스패턴을 이용한 주조방법은 왁스패턴의 외부에 주물사를 입혀 건조시키고, 이후 고온, 고압의 스팀을 이용해 주물사 내부에 들어가 있는 왁스패턴을 녹여 제거한 뒤 그 공간(캐비티)에 주물을 부어서 공간의 형상대로 제품을 만들 때 사용된다.

이러한 경우 왁스트리에 왁스모형이 그대로 붙어 있는 형상으로 왁스모형이 만들어지고, 이러한 왁스모형은 하나하나가 제품이므로 왁스모형을 왁스트리에서 절단하여야만 실제 제품으로 사용할 수 있다.

이러한 분리를 위한 커팅장치와 관련된 종래기술로서는 본 출원인이 선출원한 공개특허공보 제10-2015-0109573호에 개시되어 있는 고속 절단기가 있다.

상기 특허에는 상면과 하면에 종방향과 횡방향으로 일렬로 배치되어 행렬을 이루도록 제품이 결합된 프레임을 상기 제품이 상하로 위치하도록 상기 프레임의 일단을 파지하는 장착수단과, 상기 프레임의 타단을 가압하여 상기 프레임을 고정시키는 고정수단과, 몸체부와, 상기 프레임의 하면에 결합된 상기 제품을 절단 시키도록 상기 몸체부에 장착된 컷팅날을 구비하는 절단수단과, 상기 컷팅날이 상기 제품을 절단할 수 있도록 상기 몸체부를 종방향과 횡방향으로 이송시키는 이송수단과, 상기 이송수단을 지면에서 일정한 높이로 지지하는 지지프레임과, 상기 컷팅날에 의하여 절단되어 낙하하는 제품을 받아 수거함으로 이동할 수 있도록 일단이 경사로 이루어진 받이부를 구비하는 지지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 절단기가 제안되어 있는데, 프레임에 결합된 제품을 하나의 컷팅날로써 절단함으로써 커팅날에 많은 절삭부하가 걸리고, 이로써 커팅날의 잦은 교체가 필요하여 생산성이 떨어지게 된다.

또한, 상기 커팅날의 전면부에 위치하는 제품과 전면부에서 멀어져 측면부에 위치하는 제품이 커팅날의 휨 등으로 인해 절삭면이 달라지게 되고 이는 곧 또 다른 절삭공정을 요하게 되어 제품의 생산비용 및 시간이 상승되는 문제를 야기시킨다.

대한민국 공개특허공보 10-2015-0109573호

본 발명은 금속소재의 커팅시스템 및 불량품 판단방법을 제공하되, 여러 개의 제품이 열을 이루어 하나의 트리에 붙어 있는 형태와 같은 경우 제품의 양쪽에서 커터날이 들어와서 제품을 커팅하므로, 커팅된 제품들끼리의 모양과 치수가 일정하고 생산속도가 향상되며, 소재를 공급하는 공작물공급부의 양쪽에 공작물을 커팅하기 위한 공작물절단부를 설치하여 2개의 공작물절단부에 의해 공작물에서 제품을 커팅함으로써 공작물공급부의 가동효율을 높이고 제품의 생산속도를 더욱 향상시킬 수 있는 2헤드 커팅시스템 및 불량품 판단방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 공작물절단부의 절삭커터가 결합되는 스핀들장치를 공작물의 전후방향 이송을 위한 z축 구동부와 공작물의 좌우방향 이송을 위한 x축 구동부로 구성하되, 상기 x축 구동부를 z축구동부에 의해 왕복 이송되는 새들의 상부에 탑재하여 제품의 양쪽에서 동일한 위치로 절삭커터가 커팅작업을 수행함과 동시에 구조를 간편하게 한 2헤드 커팅시스템 및 불량품 판단방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 절삭커터가 결합되는 2개의 스핀들장치를 구동하는 구동모터들의 부하량을 한 사이클별로 계산하여 서로 대비함으로써 정상상태 여부를 제품에 대한 확인이 없이도 용이하게 판단할 수 있으며, 2개의 공작물절단부에 구비된 총 4개의 구동모터들의 부하량값을 비교함으로써 보다 정확하게 불량품의 파악이 가능한 2헤드 커팅시스템 및 불량품 판단방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 2헤드 커팅시스템은 금속 소재의 커팅을 위한 커팅시스템에 있어서, 절단가공을 행할 공작물을 적재하는 공작물적재부와, 상기 공작물적재부에 적재된 공작물을 공급하고 배출하는 공작물공급부와, 공급된 공작물에서 제품을 절단하는 공작물절단부와, 상기 공작물절단부에서 발생된 칩과 먼지를 모으는 집진부와, 상기 공작물절단부를 비롯한 구성들을 제어하는 제어부로 구성된 것이 특징이며, 본 발명에 의한 2헤드 커팅시스템의 불량품 판단방법은 금속 소재의 커팅을 위한 커팅시스템의 불량품 판단방법에 있어서, 상기 커팅시스템은 절단가공을 행할 공작물을 적재하는 공작물적재부와, 상기 공작물적재부에 적재된 공작물을 공급하고 배출하는 공작물공급부와, 공급된 공작물에서 제품을 절단하는 공작물절단부와, 상기 공작물절단부에서 발생된 칩과 먼지를 모으는 집진부와, 상기 공작물절단부를 비롯한 구성들을 제어하는 제어부로 구성되며, 상기 공작물절단부는 2개 이상으로 구비되어, 공작물 절단을 위한 한 사이클 당 각각의 공작물절단부에서 측정된 부하량값을 측정하고 이를 서로 대비하여 제품의 불량여부를 판단하는 것이 특징이다.

본 발명에 의한 2헤드 커팅시스템 및 불량품 판단방법은 여러 개의 제품이 열을 이루어 하나의 트리에 붙어 있는 형태와 같은 경우 제품의 양쪽에서 커터날이 들어와서 제품을 커팅하므로, 커팅된 제품들끼리의 모양과 치수가 일정하고 생산속도가 향상된 현저한 효과가 있으며, 절삭커터가 결합되는 스핀들장치를 공작물의 전후방향 이송을 위한 z축 구동부와 공작물의 좌우방향 이송을 위한 x축 구동부로 구성하되, 상기 x축 구동부를 z축구동부에 의해 왕복 이송되는 새들의 상부에 탑재하여 제품의 양쪽에서 동일한 위치로 절삭커터가 커팅작업을 수행함과 동시에 구조를 간편하게 한 현저한 효과와 함께, 절삭커터가 결합되는 2개의 스핀들장치를 구동하는 구동모터들의 부하량을 한 사이클별로 계산하여 서로 대비함으로써 정상상태 여부를 제품에 대한 확인이 없이도 용이하게 판단할 수 있으며, 2개의 공작물절단부에 구비된 총 4개의 구동모터들의 부하량값을 비교함으로써 보다 정확하게 불량품의 파악이 가능한 현저한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 왁스패턴의 구성도
도 2는 본 발명의 전체구성도
도 3은 본 발명의 타실시 예시도
도 4는 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 전체구성도
도 5는 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 평면구성도
도 6은 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 정면구성도
도 7은 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 일부분 구성도
도 8은 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 작동상태 설명도
도 9는 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 일부분 구성도

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 전체구성도이고, 도 3은 본 발명의 타실시 예시도로써, 본 발명에 의한 2헤드 커팅시스템은 금속 소재의 커팅을 위한 커팅시스템에 있어서, 절단가공을 행할 공작물을 적재하는 공작물적재부(100)와, 상기 공작물적재부(100)에 적재된 공작물을 공급하고 배출하는 공작물공급부(200)와, 공급된 공작물(W)에서 제품(P)을 절단하는 공작물절단부(300)와, 상기 공작물절단부(300)에서 발생된 칩과 먼지를 모으는 집진부(400)와, 상기 공작물절단부(300)를 비롯한 구성들을 제어하는 제어부(500)로 구성된 것이 특징이다.

먼저, 공작물적재부(100)는 도 1에 도시된 것과 같거나 유사한 모양의 공작물을 적재되는 부분으로써, 도시된 공작물은 트리에 동일한 형상을 가지는 다수의 제품이 일정한 간격으로 형성되는데, 이는 왁스트리의 모양대로 정밀주조 방식으로 공작물이 생산되기 때문이다.

상기 공작물적재부(100)는 일측에 피더(101, feeder)가 설치되어 공작물을 항상 한 쪽 방향으로 밀어주고, 적재된 공작물의 개수를 확인하고 공작물이 없을 경우 제어부에 신호를 보내게 된다.

상기 공작물적재부(100)에 적재되어 있던 공작물은 공작물공급부(200)에 의해 파지되어 공작물절단부(300) 쪽으로 이송되는데, 도시된 공작물공급부(200)는 3축 움직임이 이루어지는 로봇으로써, 로봇의 일측에 설치된 그리퍼에 의해 공작물을 파지한 뒤 이를 공급하게 된다.

상기 공작물공급부(200)의 로봇에 파지된 공작물을 제품을 절단하기 위한 공작물절단부(300)로 공급되며, 상기 공작물절단부(300)는 공급된 공작물에서 제품을 절단하여 분리하게 된다.

상기 공작물절단부(300)에서 제품을 절단할 때에는 공작물의 절단으로 인해 칩이 발생하고, 절삭커터가 마모되면서 돌가루나 먼지 등이 발생되는데, 이를 모으기 위해 시스템의 일측에는 집진부(400)가 설치되며, 상술한 구성들은 제어부(500)에서 제어하게 된다.

도 2에 도시된 구성과 도 3에 도시된 구성의 차이는 공작물공급부(200)의 로봇에 대한 회전반경에서 차이가 있으며, 로봇의 동선에 따라 공작물절단부(300)의 배치를 다르게 가져갈 수 있다.

또한, 상기 공작물적재부(100)의 일측에는 공작물(W)에서 제품(P)을 절단하고 남는 트리를 배출하기 위한 스크랩배출부(도시하지 않음)가 부가 구성될 수 있다.

즉, 공작물(W)에서 제품(P)을 절단하여 분리하고 나면, 트리 부분이 스크랩으로 남게 되는데, 이러한 스크랩은 공작물공급부(200)에서 다시 파지한 뒤 스크랩배출부로 배출함으로써 재사용할 수 있도록 한다.

상기 공작물절단부(300)는 공작물공급부(200)를 중심으로 양측에 2개가 배치되어 있으며, 공작물공급부(200)는 2개의 공작물절단부(300) 쪽으로 공작물을 공급하고, 공급된 공작물에서 제품이 절단된 이후 남는 부분을 배출하게 되는데, 이러한 동작을 통해 공작물공급부(200)의 사용효율이 높아지고, 제품의 생산량이 배가되게 된다.

즉, 공작물이 공작물절단부(300)에 공급된 이후에는 실제 공작물의 절단에 걸리는 시간이 길어질 수 있고, 공작물 절단에 소모되는 시간이 길어질수록 공작물공급부의 유휴시간이 늘어나게 되는데, 공작물공급부(200)의 양측에 공작물절단부(300)를 배치함으로써 공작물의 절단으로 생산하게 되는 제품의 생산량을 높이고 공작물공급부(200)의 유휴시간을 줄여줌으로써 커팅시스템의 가동성을 향상시키게 된다.

이하에서는 본 발명에 의한 공작물절단부(300)의 커팅장치에 대해 첨부된 도면을 통해 상세히 살펴본다.

도 4는 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 전체구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 평면구성도이며, 도 4는 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 정면구성도이고, 도 5는 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 일부분 구성도로써, 본 발명에 의한 공작물 절단부의 2헤드 커팅장치는 금속 제품의 일측을 절단하기 위한 커팅장치에 있어서, 지면에 설치되는 베이스프레임(1)과, 상기 베이스프레임(1)의 상부에 설치되며 공작물(W)의 고정을 위한 공작물고정장치(10)와, 상기 공작물고정장치(10)에 고정된 공작물(W)을 자르기 위한 2개의 스핀들장치(20)와, 상기 2개의 스핀들장치(20)를 공작물 쪽으로 이동시키기 위한 구동장치로 구성된 것이 특징이다.

먼저, 본 발명에 의한 2헤드 커팅장치는 말 그대로 2개의 헤드 즉, 하나의 절삭커터(21)를 가진 스핀들장치(20)가 2개가 구비되어 동시에 제품을 절단하거나 시간차를 두고 절단하게 되며, 이러한 2개의 절삭커터(21)는 절삭량이 많거나 절삭면적이 넓은 경우에 비교적 빠른 속도로 제품절단이 가능하고 절단된 제품이 균일한 형상의 절삭면을 확보하게 된다.

상기 베이스프레임(1)은 지면에 고정 설치되는 기대(機臺)이고, 상기 베이스프레임(1)의 상부에는 공작물의 고정을 위한 공작물고정장치(10)와, 상기 공작물고정장치(10)에 고정된 공작물(W)은 2개의 스핀들장치(20) 즉, 각각의 헤드를 가진 2개의 스핀들장치에 의해 절단가공이 진행되되, 일측에 스핀들장치에 의해 먼저 가공하고 타측의 스핀들장치에 의해 추후 가공할 수 있으며, 경우에 따라 두 개의 스핀들장치를 동시에 구동하여 제품에 대한 절삭공정을 행할 수 있다.

상기 스핀들장치(20)는 구동장치에 의해 공작물 쪽으로 이동되어 절삭을 행하게 되는데, 본 발명에서는 공작물을 정면으로 본 상태에서 공작물 쪽으로 이동하는 방향을 z축 방향, 공작물의 좌우측 방향을 x축 방향, 공작물의 상하측 방향을 y축 방향으로 지정하고, 절단공정이 되지 않은 상태 즉, 트리에 제품이 붙어 있는 상태를 공작물(W)이라 하여, 공작물의 트리에는 다수의 제품(P)이 붙어 있다.

다음, 상기 공작물고정장치(10)는 베이스프레임(1)의 일측에 고정되어 있는 프레임(2)에 고정되고 그 위치가 일정하게 유지되는 고정지그(11)와, 상기 고정지그(11)에 대향되게 설치되며 고정지그(11)와의 거리가 가변되는 가동지그(12)와, 상기 가동지그(12)의 구동을 위한 구동실린더(13)로 구성되어, 가동지그(12)의 이동에 의해 공작물(W)을 고정하거나 고정된 상태를 해제하는 것이 특징이다.

즉, 고정지그(11)는 베이스프레임(1)에 고정되어 있는 프레임(2)에 고정 결합되어 항상 그 위치가 유지되며, 상기 고정지그(11)와 일정거리 떨어져 가동지그(12)가 설치되는데, 상기 가동지그(12)는 구동실린더(13)에 의해 고정지그(11)와의 거리가 변할 수 있으므로, 고정지그(11)와 가동지그(12) 사이에 놓인 절삭을 위한 공작물의 고정(척킹) 및 해제(언척킹) 동작은 구동실린더(13)의 구동에 의해 수행하게 된다.

이때 공작물(W)을 고정지그(11)에 안착시키고 절단이 끝난 뒤의 트리를 제거하는 것은 로봇(60)에 의해 자동으로 수행하게 되며, 도 5에 도시된 공작물의 경우 트리의 상부와 하부에 각각 제품이 고정되어 있으므로 하부 쪽의 제품(P)에 대한 절단이 완료되고 나면 로봇에 의해 트리를 상하 반전시켜 상부 쪽의 제품을 하부 쪽으로 옮긴 뒤 절단을 행하게 되며, 상,하부 제품에 대한 절단이 모두 완료되고 나면 제품이 붙어 있지 않은 트리는 로봇에 의해 커팅장치의 외부로 배출시킨다.

다음, 상기 스핀들장치(20)는 공작물(W)을 절삭하기 위한 절삭커터(21)가 고정수단에 의해 결합되는 스핀들(22)과, 상기 스핀들(22)의 회전에 대한 지지를 위해 스핀들 외부를 둘러싸는 형태의 스핀들하우징(23)과, 상기 스핀들(22)에 가해지는 절삭부하를 견디고 스핀들(22)의 회전에 대한 마찰을 줄이기 위해 스핀들(22)과 스핀들하우징(23) 사이에 설치되는 베어링(24)과, 상기 스핀들(22)의 일측에 결합되는 스핀들풀리(25)와, 상기 스핀들풀리(25)에 동력을 전달하는 벨트(26)와, 상기 벨트(26)에 회전동력을 전달하는 구동풀리(27)가 설치되고 스핀들(22)에 대한 구동력을 발생시키는 구동모터(28)로 구성된다.

먼저, 스핀들장치(20)는 공작물의 트리와 일체로 성형된 제품(P)을 절단하기 위한 장치로써, 절삭커터(21)는 소모재로써 제품에 따라 다양한 크기와 재질의 절삭커터를 사용할 수 있고, 일정량의 제품을 절단한 이후에는 교체가 필요하고, 제품의 절삭으로 인해 그 크기가 점차 줄어들 수 있으며, 스핀들(22)에 볼트와 너트 등의 고정수단에 의해 고정된다.

상기 스핀들(22)의 외부에는 스핀들(22)을 둘러싸는 형태 즉, 스핀들(22)을 내포하는 형태로 스핀들하우징(23)이 설치되며, 상기 스핀들하우징(23)과 스핀들(22) 사이에는 다수의 베어링(24)이 설치되어 스핀들(22)의 회전에 대한 떨림과 마찰을 줄임과 동시에 절삭커터(21)에 의해 받는 절삭부하를 견디도록 한다.

상기 스핀들(22)의 일측에는 스핀들풀리(25)가 결합되고, 상기 구동모터(28)의 일측에는 구동풀리(27)가 설치되어 구동풀리(27)와 스핀들풀리(25) 사이에 설치된 벨트(26)에 의해 회전동력이 전달된다.

따라서, 구동모터(28)에서 발생된 동력은 구동풀리(27)와 벨트(26)를 거쳐 스핀들풀리(25)로 전달되고, 이후 스핀들(22)을 거쳐 스핀들에 고정 결합되어 있는 절삭커터(21)로 전달되게 된다.

이러한 스핀들장치는 구동장치에 의해 공작물 쪽으로 이동하거나 멀어지게 되고, 공작물의 좌우 쪽으로 움직이면서 공작물고정장치에 고정된 공작물을 절삭하게 되는데, 보다 상세하게는 상기 구동장치는 스핀들장치(20)를 공작물(W)의 전후방향으로 이송시키기 위한 z축구동부(30)와, 공작물의 좌우방향으로 이송시키기 위한 2개의 x축구동부(40)로 구성되며, 상기 z축구동부(30)는 베이스프레임에 고정되는 z축레일(31)과, 상기 z축레일(31)을 따라 이동되는 새들(32)과, 상기 새들(32)과 고정되어 새들(32)의 이동경로를 안내하는 가이드블록(33)과, 상기 가이드블록(33)을 관통하여 설치되며 가이드블록(33)의 이동을 위한 볼스크류(34)와, 상기 볼스크류(34)를 회전시키는 z축모터(35)로 구성되며, 상기 2개의 x축구동부(40)는 새들(32) 상부에 탑재되어 z축모터(35)의 구동에 의해 2개의 x축구동(40)부 전체가 z축방향으로 이동되고, 2개의 스핀들장치(20)는 각각의 x축구동부(40)에 의해 공작물의 좌우방향으로 이동되되, 2개의 x축구동부(40)는 서로 개별적으로 제어가 가능하여 스핀들장치(20)에 각각 결합된 절삭커터들끼리 부딪힘을 방지하게 된다.

먼저, z축구동부(30)는 공작물의 전후방향 즉, 도 3을 기준으로 상하방향으로 스핀들장치(20)를 이동시키는 구성이며, x축구동부(40)는 도 3을 기준으로 좌우방향으로 스핀들장치를 이동시키는 구성이다.

이때 상기 x축구동부(40)는 도 3에 나타나듯이, 공작물의 좌측편과 우측편에 2개가 구비되어 있으며, 이러한 x축구동부(40)는 z축구동부(30)의 새들(32) 상부에 탑재되어 z축구동부(30)의 구동에 따라 같이 이동되게 된다.

상기 z축레일(31)은 베이스프레임(1)에 고정되는 레일이고, 상기 z축레일(31)의 상부에는 새들(32)이 설치되어 z축레일(31)을 따라 왕복 이송되며, 상기 가이드블록(33)은 새들(32)과 고정됨과 동시에 볼스크류(34)에 의해 관통 결합되어 있어서 상기 볼스크류(34)의 회전에 의해 볼스크류(34)의 원주면을 따라 이동되므로, 결국 z축모터(35)가 구동되면 볼스크류(34)가 회전되고, 이로써 가이드블록(33)과 새들(32)이 z축레일(31)을 따라 이동되게 된다.

x축구동부(40)에 대해 살펴보면, z축구동부의 새들(32) 상부에는 좌우 양측으로 2개의 x축구동부(40)가 탑재되어 있으며, z축모터(35)의 구동에 의해 2개의 x축구동부(40) 전체가 z축방향으로 이동되고, 2개의 스핀들장치(20)는 각각의 x축구동부에 의해 공작물의 좌우방향으로 이동될 수 있어서, 2개의 스핀들장치(20)를 동시에 구동할 경우 지그에 고정된 공작물의 좌우 양측에서 두 개의 절삭커터(21)가 동시에 절삭을 진행할 수 있으며, 두 개의 절삭커터(21)가 부딪힐 우려가 있는 공작물의 경우 시간차를 두고 따로 구동하여 하나의 스핀들장치(20)에 의한 절삭이 완료되고 나머지 스핀들장치에 의해 절삭을 완료할 수도 있다.

이러한 2개의 스핀들장치(20)는 동시 절삭이 이루어질 경우 제품생산속도가 2배로 향상되고, 특히 스핀들장치(20)의 절삭커터(21)의 경우 고정점과 실제 절삭이 이루어지는 지점 사이의 거리가 멀수록 절삭커터(21)에 작용되는 부하가 커질 수 있고 이로써 절삭커터(21)가 공작물의 절삭면 사이에 끼여 절삭이 되지 않거나 휘어서 파손될 수 있는데, 2개의 스핀들장치(20)에 구성된 2개의 절삭커터(21)는 비교적 가까운 곳의 절삭만 진행함으로써 절삭커터(21)의 직경이 작은 것을 사용할 수 있고, 이로써 공작물 트리와 일체로 형성된 제품들 간에 절삭면을 고르게 가져갈 수 있다.

또한, 스핀들장치의 구성중 상기 구동모터(28)는 2개의 스핀들장치(20)에 설치된 좌측구동모터(28a)와 우측구동모터(28b)로 구성되며, 2개의 구동모터(28)는 한 사이클 당 공작물 절삭으로 인해 발생되는 부하량을 계산하여 절삭커터(21)의 공회전으로 인해 발생하는 부하량값을 뺀 뒤 실제 공작물을 절삭할 때 측정된 부하량값을 계산하여 좌측구동모터(28a)에 의해 공작물을 절삭했을 때의 부하량값과 우측구동모터(28b)에 의해 공작물을 절삭했을 때의 부하량값을 서로 대비하여 지정된 범위 이내의 차이이면 정상상태로 간주하고, 지정된 범위를 초과하면 비정상상태로 판단하여 커팅장치에 의한 공작물의 절삭가공을 중단시킬 수 있다.

즉, 2개의 절삭커터(21)에 의한 제품의 절삭량이 동일한 제품의 경우 좌측절삭커터와 우측절삭커터에 의해 절삭이 이루어질 때 좌,우측구동모터(28a, 28b)에 걸리는 부하량값을 각각 계산하여 좌측구동모터(28a)의 부하량값과 우측구동모터(28b)의 부하량값을 서로 대비하여 사용자가 지정한 임계값 예로서 ±10% 이내의 값이면 양품가공이 이루어진 것으로 판단하고, ±10%를 초과하는 값이면 불량품가공이 이루어진 것으로 판단하여 기계가동을 중단시키고 알람 등 비상신호를 발생하도록 할 수 있다.

이러한 대비는 하나의 사이클마다 측정하는 것이 바람직하고, 트리에 달려 있는 제품이 좌우 개수가 같고 이로써 절삭면적이 동일한 경우에 적용할 수 있으며, 좌우 개수가 다르거나 절삭면적이 다를 경우 최초 좌측구동모터(28a)를 구동시켜 절삭가공을 실시하고 이후 우측구동모터를 구동시켜 절삭가공을 실시한 뒤 각각 부하량값을 산정하고 이 값을 기준값으로 지정한 다음 사용자가 지정된 범위 즉, 부하량에 대한 최대허용차이값을 정함으로써 양품과 불량품의 발생 여부를 판단하는 기준으로 삼을 수 있다.

또한, 상기 스핀들장치(20)의 일측에는 배기장치(50)가 설치되되, 상기 배기장치(50)는 공작물의 절삭으로 발생하는 칩과 절삭커터(21)의 마모로 발생하는 칩을 흡입하는 흡입팬(51)과, 상기 흡입팬(51)에서 흡입된 칩을 배출하는 덕트(52)와, 상기 덕트(52) 내의 공기를 흡입하고 흡입팬(51)을 통해 들어온 칩과 먼지를 거르는 집진기로 구성된다.

즉, 절삭커터(21)에 의한 공작물(W)의 절삭가공 시에는 공작물에서 떨어져나오는 금속 칩과 절삭커터에서 발생되는 돌가루 등 먼지가 많이 발생할 수 있는데, 이러한 배기장치(50)에 의해 커팅장치 내에서 발생되어 비산하는 칩을 모으고 배출함으로써 쾌적한 작업환경을 구현할 수 있다.

공작물을 투입하고 배출하는 구성에 대해 살펴보면, 상기 공작물고정장치(10)에 공작물을 안착시키는 역할은 로봇(60)에 의해 수행하며, 상기 로봇(60)의 일측에는 공작물의 파지를 위한 그리퍼(61)가 설치되어 커팅되지 않은 공작물(W)은 로봇의 그리퍼(61)가 파지한 뒤 고정지그(11)에 놓고 이후 가동지그(12)가 고정지그(11) 쪽으로 이동되고, 가동지그(12)가 고정지그(11) 쪽으로 일정거리 이동된 상태에서 그리퍼(61)가 파지한 공작물(W)을 놓고 이후 공작물이 고정지그(11)와 가동지그(12)의 상부에 놓인 상태에서 가동지그(12)가 고정지그(11) 쪽으로 더 이동되어 고정지그(11)와 가동지그(12) 사이에 공작물의 고정이 완료된다.

즉, 로봇(60)에 있는 그리퍼(61)가 공작물을 파지한 다음 고정지그(11)에 놓고 이후 가동지그(12)가 고정지그(11) 쪽으로 일정거리 이동한 뒤 그리퍼가 공작물을 놓으면 공작물(W)이 고정지그(11)와 가동지그(12) 사이에 자연스럽게 안착되고 이후 가동지그(12)가 고정지그(11) 쪽으로 이동되면서 공작물을 고정시키는 것이다.

이러한 고정방법은 로봇의 그리퍼가 공작물을 파지한 상태에서 가동지그(12)가 이동되면 가동지그(12)가 가하는 압력에 의해 그리퍼(61)가 파손될 수 있고 일정한 위치로 공작물의 고정이 어려울 수 있으며, 공작물의 고정에 필요한 시간이 많아 로봇의 효용성이 떨어지며, 공작물의 하중에 의해 고정지그(11)와 가동지그(12) 사이에 공작물을 안착시킨 다음 가동지그의 이동에 의해 공작물을 고정함으로써 항상 일정한 위치에 공작물을 고정할 수 있다.

또한, 상기 공작물고정장치(10)는 가동지그(12)의 구동을 위한 구동실린더(13) 대신 서보프레스를 사용하여, 공작물의 고정을 위한 가압력을 일정하게 가져감으로써 공작물의 고정력을 일정하게 유지해줄 수 있다.

즉, 구동실린더(13)의 경우 항상 일정한 위치로 공작물을 잡아줄 수 있으나, 공작물의 형상이 일정하지 않은 경우, 특히 왁스트리에 의한 주조방식으로 생산된 공작물의 경우 그 형상에서 어느 정도 오차가 있을 수 있으며 이로써 정확한 위치로 공작물의 척킹이 되지 않을 수 있다.

따라서, 구동실린더(13) 대신 서보프레스르 사용하여 공작물에 대한 가압력을 일정하게 가져감으로써 공작물의 고정력을 일정하게 유지하고, 특히 절삭커터(21)에 의해 실제 절삭가공이 이루어질 때 고정력을 배가함으로써 절삭가공시 떨림을 방지하여 매끄러운 면의 절삭면을 가진 제품을 생산할 수 있다.

도 8은 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 작동상태 설명도로써, z축구동부에 의해 절삭커터를 공작물의 길이중심 쪽까지 이동시킨 뒤(①번 이동), x축구동부에 의해 공작물의 측면에서 절삭커터를 이동시켜 실제 절단작업을 행하며(②번 이동), 이후 z축구동부에 의해 공작물의 앞뒤방향으로 이동시키면서(③,④번 이동) 공작물에서 제품을 완전히 절단하여 분리하게 되며, 이러한 절삭방법은 공작물에 절삭커터가 닿는 부분을 제품마다 어느 정도 일정하게 가져갈 수 있어 절삭면이 고른 제품을 생산할 수 있다.

본 발명에 의한 2헤드 커팅시스템의 불량품 판단방법은 금속 소재의 커팅을 위한 커팅시스템의 불량품 판단방법에 있어서, 상기 커팅시스템은 절단가공을 행할 공작물을 적재하는 공작물적재부(100)와, 상기 공작물적재부(100)에 적재된 공작물을 공급하고 배출하는 공작물공급부(200)와, 공급된 공작물(W)에서 제품(P)을 절단하는 공작물절단부(300)와, 상기 공작물절단부(300)에서 발생된 칩과 먼지를 모으는 집진부(400)와, 상기 공작물절단부(300)를 비롯한 구성들을 제어하는 제어부(500)로 구성되며, 상기 공작물절단부(300)는 2개 이상으로 구비되어, 공작물 절단을 위한 한 사이클 당 각각의 공작물절단부 구동모터에서 측정된 부하량값을 측정하고 이를 서로 대비하여 제품의 불량 여부를 판단하는 것이 특징이다.

즉, 상술한 실시예와 같이 공작물절단부(300)가 2개가 구비될 경우 일측의 공작물절단부에서 측정된 부하량값을 타측의 공작물절단부에서 측정된 부하량값과 비교함으로써 제품의 불량 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 공작물절단부(300)에서 측정된 부하량값은 각각의 공작물절단부에서 측정된 값을 서로 대비하거나, 최초 정상상태의 가동을 행한 뒤 이를 기준점으로 지정할 수 있다.

즉, 각각의 공작물절단부에서 측정된 부하량값을 이용해 서로 대비하거나, 최초 절삭커터를 장착한 뒤 공작물에 대한 절단작업을 행하고, 이때 측정된 부하량값을 기준으로 삼을 수 있으며, 이러한 경우 최초 절삭커터를 장착하였을 때의 부하량값보다 절삭커터의 마모가 진행될수록 구동모터에서 측정되는 부하량값이 늘어나게 되므로 지정된 범위를 초과할 경우 커팅장치의 구동을 중단시켜 절삭커터의 교체여부를 확인하도록 한다.

도 9는 본 발명에 의한 공작물절단부 커팅장치의 일부분 구성도로써, 어댑터(29)와 절삭커터(21)의 결합을 설명하기 위한 도면이다.

즉, 상기 절삭커터(21)는 어댑터(29)에 의해 스핀들(22)과 결합되되, 상기 어댑터(29)의 단면은 수평선(HL)과 대비하여 중심부에서 바깥쪽으로 갈수록 일정각도(α)로 경사져 있어 상기 어댑터(29)에 의해 스핀들(22)과 고정 결합되는 절삭커터(21)는 중심부에서 바깥쪽으로 갈수록 높이가 높아지게 된다.

부연하면, 본 발명에 의한 커팅장치는 여러 개의 제품이 열을 이루어 하나의 트리에 붙어 있는 형태의 공작물을 절삭하는데 주된 목적이 있으며, 이러한 공작물의 경우 절단된 제품과 붙어 있는 트리 부분이 절삭커터(21)의 위쪽 단면과 맞닿아 절삭커터(21)를 아래쪽으로 누르는 힘이 작용하고, 특히 절삭커터(21)에 의한 커팅작업이 진행될수록 맞닿는 면적이 넓어져 절삭커터(21)의 커팅작업이 진행될수록 절삭커터(21)의 끝 부분이 아래쪽으로 쳐질 수 있다.

따라서, 절삭커터(21)가 아래쪽으로 처질수록 처음 커팅된 제품과 나중에 커팅된 제품 간의 치수오차가 발생할 수 있는데, 절삭커터(21)의 중심부보다 바깥쪽으로 갈수록 높이를 높임으로써 절삭커터(21)의 처짐을 방지할 수 있고, 이로써 균일한 품질의 제품 즉, 치수오차를 최소화하는 제품을 생산할 수 있다.

결국, 본 발명에 의한 2헤드 커팅장치는 여러 개의 제품이 열을 이루어 하나의 트리에 붙어 있는 형태와 같은 경우 제품의 양쪽에서 커터날이 들어와서 제품을 커팅하므로, 커팅된 제품들끼리의 모양과 치수가 일정하고 생산속도가 향상된 현저한 효과가 있으며, 절삭커터가 결합되는 스핀들장치를 공작물의 전후방향 이송을 위한 z축 구동부와 공작물의 좌우방향 이송을 위한 x축 구동부로 구성하되, 상기 x축 구동부를 z축구동부에 의해 왕복 이송되는 새들의 상부에 탑재하여 제품의 양쪽에서 동일한 위치로 절삭커터가 커팅작업을 수행함과 동시에 구조를 간편하게 한 현저한 효과와 함께, 절삭커터가 결합되는 2개의 스핀들장치를 구동하는 구동모터들의 부하량을 한 사이클별로 계산하여 서로 대비함으로써 정상상태 여부를 제품에 대한 확인이 없이도 용이하게 판단할 수 있는 현저한 효과가 있다.

1. 베이스프레임 2. 프레임
10; 공작물고정장치
11. 고정지그 12. 가동지그 13. 구동실린더
20; 스핀들장치
21. 절삭커터 22. 스핀들 23. 스핀들하우징
24. 베어링 25. 스핀들풀리 26. 벨트
27. 구동풀리 28. 구동모터 28a. 좌측구동모터
28b. 우측구동모터 29. 어댑터
30; z축구동부
31. z축레일 32. 새들 33. 가이드블록
34. 볼스크류 35. z축모터
40; x축구동부
41. x축레일 42. 새들 43. 가이드블록
44. 볼스크류 45. x축모터
50; 배기장치
51. 흡입팬 52. 덕트
60; 로봇 61. 그리퍼
100; 공작물적재부 101. 피터
200. 공작물공급부 300. 공작물절단부
400. 집진부 500. 제어부
W. 공작물 P. 제품

Claims

금속 소재의 커팅을 위한 커팅시스템에 있어서,
절단가공을 행할 공작물을 적재하는 공작물적재부(100)와, 상기 공작물적재부(100)에 적재된 공작물을 공급하고 배출하는 공작물공급부(200)와, 공급된 공작물(W)에서 제품(P)을 절단하는 공작물절단부(300)와, 상기 공작물절단부(300)에서 발생된 칩과 먼지를 모으는 집진부(400)와, 상기 공작물절단부(300)를 비롯한 구성들을 제어하는 제어부(500)로 구성되며,
상기 공작물절단부(300)의 커팅장치는 지면에 설치되는 베이스프레임(1)과, 상기 베이스프레임(1)의 상부에 설치되며 공작물(W)의 고정을 위한 공작물고정장치(10)와, 상기 공작물고정장치(10)에 고정된 공작물(W)을 자르기 위한 2개의 스핀들장치(20)와, 상기 2개의 스핀들장치(20)를 공작물 쪽으로 이동시키기 위한 구동장치로 구성되고,
상기 스핀들장치(20)는 공작물(W)을 절삭하기 위한 절삭커터(21)가 고정수단에 의해 결합되는 스핀들(22)과, 상기 스핀들(22)의 회전에 대한 지지를 위해 스핀들 외부를 둘러싸는 형태의 스핀들하우징(23)과, 상기 스핀들(22)에 가해지는 절삭부하를 견디고 스핀들(22)의 회전에 대한 마찰을 줄이기 위해 스핀들(22)과 스핀들하우징(23) 사이에 설치되는 베어링(24)과, 상기 스핀들(22)의 일측에 결합되는 스핀들풀리(25)와, 상기 스핀들풀리(25)에 동력을 전달하는 벨트(26)와, 상기 벨트(26)에 회전동력을 전달하는 구동풀리(27)가 설치되고 스핀들(22)에 대한 구동력을 발생시키는 구동모터(28)로 구성되며,
상기 구동모터(28)는 2개의 스핀들장치(20)에 설치된 좌측구동모터(28a)와 우측구동모터(28b)로 구성되며, 2개의 구동모터(28)는 한 사이클 당 공작물 절삭으로 인해 발생되는 부하량을 계산하여 절삭커터(21)의 공회전으로 인해 발생하는 부하량값을 뺀 뒤 실제 공작물을 절삭할 때 측정된 부하량값을 계산하여 좌측구동모터(28a)에 의해 공작물을 절삭했을 때의 부하량값과 우측구동모터(28b)에 의해 공작물을 절삭했을 때의 부하량값을 서로 대비하여 지정된 범위 이내의 차이이면 정상상태로 간주하고, 지정된 범위를 초과하면 비정상상태로 판단하여 커팅장치에 의한 공작물의 절삭가공을 중단시키고,
2개의 공작물절단부에 구성된 4개의 구동모터들 모두 한 사이클마다 공작물 절삭으로 인해 발생되는 부하량을 계산하여 절삭커터(21)의 공회전으로 인해 발생하는 부하량값을 뺀 뒤 실제 공작물을 절삭할 때 측정된 부하량값을 계산하여 이를 제어부에서 대비하여 지정범위를 초과하는 차이이면 비정상상태로 판단하여 시스템의 동작을 중단시키는 것이 특징인 2헤드 커팅시스템.
제1항에 있어서,
상기 공작물적재부(100)의 일측에는 공작물에서 제품을 절단하고 남는 트리를 배출하기 위한 스크랩배출부가 부가 구성되어 있는 것이 특징인 2헤드 커팅시스템.
제1항에 있어서,
상기 공작물절단부(300)는 공작물공급부(200)를 중심으로 양측에 2개가 배치되어 있으며, 공작물공급부(200)는 2개의 공작물절단부(300) 쪽으로 공작물을 공급하고, 공급된 공작물에서 제품이 절단된 이후 남는 부분을 배출하는 것이 특징인 2헤드 커팅시스템.
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제1항에 있어서,
상기 절삭커터(21)는 어댑터(29)에 의해 스핀들(22)과 결합되되, 상기 어댑터(29)의 단면은 수평선(HL)과 대비하여 중심부에서 바깥쪽으로 갈수록 일정각도(α)로 경사져 있어 상기 어댑터(29)에 의해 스핀들(22)과 고정 결합되는 절삭커터(21)는 중심부에서 바깥쪽으로 갈수록 높이가 높아지게 되는 것이 특징인 2헤드 커팅시스템.
금속 소재의 커팅을 위한 커팅시스템의 불량품 판단방법에 있어서,
상기 커팅시스템은 절단가공을 행할 공작물을 적재하는 공작물적재부(100)와, 상기 공작물적재부(100)에 적재된 공작물을 공급하고 배출하는 공작물공급부(200)와, 공급된 공작물(W)에서 제품(P)을 절단하는 공작물절단부(300)와, 상기 공작물절단부(300)에서 발생된 칩과 먼지를 모으는 집진부(400)와, 상기 공작물절단부(300)를 비롯한 구성들을 제어하는 제어부(500)로 구성되며,
상기 공작물절단부(300)는 2개 이상으로 구비되어, 공작물 절단을 위한 한 사이클 당 각각의 공작물절단부의 구동모터에서 측정된 부하량값을 측정하고 이를 서로 대비하여 제품의 불량 여부를 판단하되,
상기 공작물절단부(300)의 커팅장치는 지면에 설치되는 베이스프레임(1)과, 상기 베이스프레임(1)의 상부에 설치되며 공작물(W)의 고정을 위한 공작물고정장치(10)와, 상기 공작물고정장치(10)에 고정된 공작물(W)을 자르기 위한 2개의 스핀들장치(20)와, 상기 2개의 스핀들장치(20)를 공작물 쪽으로 이동시키기 위한 구동장치로 구성되고,
상기 스핀들장치(20)는 공작물(W)을 절삭하기 위한 절삭커터(21)가 고정수단에 의해 결합되는 스핀들(22)과, 상기 스핀들(22)의 회전에 대한 지지를 위해 스핀들 외부를 둘러싸는 형태의 스핀들하우징(23)과, 상기 스핀들(22)에 가해지는 절삭부하를 견디고 스핀들(22)의 회전에 대한 마찰을 줄이기 위해 스핀들(22)과 스핀들하우징(23) 사이에 설치되는 베어링(24)과, 상기 스핀들(22)의 일측에 결합되는 스핀들풀리(25)와, 상기 스핀들풀리(25)에 동력을 전달하는 벨트(26)와, 상기 벨트(26)에 회전동력을 전달하는 구동풀리(27)가 설치되고 스핀들(22)에 대한 구동력을 발생시키는 구동모터(28)로 구성되며,
상기 구동모터(28)는 2개의 스핀들장치(20)에 설치된 좌측구동모터(28a)와 우측구동모터(28b)로 구성되며, 2개의 구동모터(28)는 한 사이클 당 공작물 절삭으로 인해 발생되는 부하량을 계산하여 절삭커터(21)의 공회전으로 인해 발생하는 부하량값을 뺀 뒤 실제 공작물을 절삭할 때 측정된 부하량값을 계산하여 좌측구동모터(28a)에 의해 공작물을 절삭했을 때의 부하량값과 우측구동모터(28b)에 의해 공작물을 절삭했을 때의 부하량값을 서로 대비하여 지정된 범위 이내의 차이이면 정상상태로 간주하고, 지정된 범위를 초과하면 비정상상태로 판단하여 커팅장치에 의한 공작물의 절삭가공을 중단시키고,
2개의 공작물절단부에 구성된 4개의 구동모터들 모두 한 사이클마다 공작물 절삭으로 인해 발생되는 부하량을 계산하여 절삭커터(21)의 공회전으로 인해 발생하는 부하량값을 뺀 뒤 실제 공작물을 절삭할 때 측정된 부하량값을 계산하여 이를 제어부에서 대비하여 지정범위를 초과하는 차이이면 비정상상태 즉, 불량품이 발생된 것으로 판단하여 시스템의 동작을 중단시키는 것이 특징인 2헤드 커팅시스템의 불량품 판단방법.
제7항에 있어서,
상기 공작물절단부(300)의 구동모터에서 측정된 부하량값은 각각의 공작물절단부에서 측정된 값을 서로 대비하거나, 최초 정상상태의 가동을 행한 뒤 이를 기준점으로 지정하는 것이 특징인 2헤드 커팅시스템의 불량품 판단방법.