KR101992804B1 - 가공장치용 작업 베드 - Google Patents

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KR101992804B1
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Abstract

본 발명은 예를 들어 수평다관절 로봇을 이용하여 건축물의 실내에서 판재와 같은 가공 대상물을 원하는 형상으로 간편하게 절단 및 가공할 수 있는 인테리어용 수평다관절 로봇을 적용한 가공장치에서 사용할 수 있는 작업 베드에 관한 것이다. 본 발명에 따른 작업 베드는, 베이스 프레임(100)의 상부에 장착되어 가공 대상물이 놓여지는 작업 베드(200)로서, 사방의 프레임(210A, 210B, 210C 210D); 상기 프레임(210A, 210B, 210C 210D) 중의 서로 대향하는 프레임(210A, 210B)에 대하여 회동축(224)을 중심으로 회동 가능하게 대체로 수직으로 설치되는 다수의 받침대(220)를 포함한다. 본 발명에 의하면, 베드의 손상을 입히지 않으면서도 가공 대상물의 가공이 완벽하게 이루어지게 한다.

Description

가공장치용 작업 베드 {Working Bed for cutting aparatus}
본 발명은 예를 들어 수평다관절 로봇을 이용하여 건축물의 실내에서 판재와 같은 가공 대상물을 원하는 형상으로 간편하게 절단 및 가공할 수 있는 인테리어용 수평다관절 로봇을 적용한 가공장치에서 사용할 수 있는 작업 베드에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물의 실내 인테리어를 하고자 할 때 목재 재료가 대표적으로 사용된다. 이러한 목재 재료, 특히 합판 및 MDF 가공 시 미리 준비한 가공물이 현장으로 운반된 후에 시공되거나 현장에서 목수들의 개인적이 능력에 의존하여 가공된 후 시공되는 것이 일반적이다.
그러나, 작업 현장에 따라 가공물의 디자인이 변경되거나 치수가 부적합한 경우에는 선 가공된 가공물이 재차 가공되어야 하는 문제가 발생하며 현장에서 목수들이 직접 가공하는 경우에는 목수들의 가공 능력에 따라 가공물의 품질이 결정되기 때문에 가공물에 대한 품질을 항시적으로 보장할 수 없는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 현장에서의 작업이 이루어져야 하는데 현재의 CNC를 해당 작업장으로 운반하여 작업하는 것은 현실적으로 어려운 문제다.
또한, CNC를 이용한 작업 환경하에서는 가공 대상물이 놓여지는 지그 또는 MDF 에 의한 베드가 엔드밀과의 접촉에 의해 손상되는 문제가 발생하게 된다.
대한민국 실용신안등록 제 20-0112049호 (1997.10.21. 등록, 고안의 명칭 "수평다관절로봇의Z축지지장치") 대한민국 실용신안등록 제20-0277585호 (2002.05.27. 등록, 고안의 명칭 "수평다관절 로봇의 외부케이블 배선장치") 대한민국 특허등록 제10-1014653호 (2011.02.08 등록, 발명의 명칭 "가구 또는 건축 인테리어용 패널 가공장치 및 그 방법")
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 예를 들어 작업 현장에서 즉석으로 원하는 사이즈 및 형상으로 가공물을 절단 및 가공할 수 있는 인테리어용 수평다관절 로봇을 적용한 가공장치에서 가공 대상물의 가공이 이루어질 때 가공 부분에 의한 손상을 입지 않는 구조의 작업 베드를 제공하는 데에 있다.
상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
베이스 프레임(100)의 상부에 장착되어 가공 대상물이 놓여지는 작업 베드(200)로서,
사방의 프레임(210A, 210B, 210C 210D);
상기 프레임(210A, 210B, 210C 210D) 중의 서로 대향하는 프레임(210A, 210B)에 대하여 회동축(224)을 중심으로 회동 가능하게 대체로 수직으로 설치되는 다수의 받침대(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공장치용 작업 베드를 제공한다.
본 발명에 있어, 상기 대향하는 프레임(210A, 210B) 중의 적어도 어느 하나의 프레임(210A)의 측면에는 각각의 상기 받침대(220)의 회동축(224)의 양편으로 일측에는 길이방향으로 신장 및 수축 동작하는 작동 로드(232)를 갖는 엑추에이터(230)가 장착되고 다른 일측에는 인장 스프링(240)이 장착된다. 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232)는 상기 받침대(220)의 하단 일측에 결합되고, 상기 인장 스프링(240)은 상기 받침대(220)의 하단 다른 일측에 결합되게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 엑추에이터(230)는 전자석으로 이루어진다. 가공 또는 커팅하고자 하는 가공 부분의 진행 방향 및 임의의 설정 요구값에 따라 해제되어 상기 받침대(220)의 하단이 인장 스프링(240) 쪽으로 당겨져 상기 받침대(220)가 순간적으로 경사지게 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 각각의 상기 받침대(220)는 적어도 하부의 일부가 수평으로 형성되는 수평 부분(226)을 갖는다. 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232)는 상기 받침대(220)의 수평 부분(226)의 일측에 결합되고, 상기 인장 스프링(240)은 상기 받침대(220)의 수평 부분(226)의 다른 일측에 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 각각의 상기 받침대측 수평 부분(226)과 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232) 및 상기 인장 스프링(240)에 결합되어 동작하는 부위의 프레임(210A)에는 상기 받침대(220)의 회전 반경이 구속되게 하는 홈(212)(214)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 홈(212)(214) 중에 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232)의 작동 범위가 구속되게 하는 홈(212)은 상기 인장 스프링(240) 쪽으로 편향되어 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 각각의 상기 받침대(220)의 상면에는 길이방향으로 탄성 재질의 받침바(222)가 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 또한, 베드의 손상을 입히지 않으면서도 가공 대상물의 가공이 완벽하게 이루어지게 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 적용할 수 있는 가공장치의 전체 모습을 예시적으로 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가공장치에 적용되어 있는 제 1 가공부의 요부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제 1 가공부의 다른 변형 형태를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 가공장치에 적용되어 있는 제 2 가공부의 요부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 가공장치에 적용되어 있는 작업 베드의 요부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 작업 베드의 측면을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 작업 베드의 "A" 부분 확대도이다.
도 8은 작업 베드에 가공 대상물이 놓여져 있는 모습을 확대하여 도시한 도면이다.
도 9는 작업 베드에 가공 대상물이 놓여져 있는 상태에서 실질적으로 가공할 때 커팅 부분의 진행 방향에 따라 작업 베드의 받침 부분이 경사지게 움직이는 모습을 확대하여 도시한 도면이다.
이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 작업 베드와 본 발명의 작업 베드가 적용되어 있는 가공장치를 나타낸다. 특히, 도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 적용할 수 있는 가공장치의 전체 모습을 예시적으로 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가공장치에 적용되어 있는 제 1 가공부의 요부를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 제 1 가공부의 다른 변형 형태를 보여주는 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 가공장치에 적용되어 있는 제 2 가공부의 요부를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 1에 도시된 가공장치에 적용되어 있는 작업 베드의 요부를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 작업 베드의 측면을 보여주는 도면이며, 도 7은 도 6에 도시된 작업 베드의 "A" 부분 확대도이고, 도 8은 작업 베드에 가공 대상물이 놓여져 있는 모습을 확대하여 도시한 도면이며, 도 9는 작업 베드에 가공 대상물이 놓여져 있는 상태에서 실질적으로 가공할 때 커팅 부분의 진행 방향에 따라 작업 베드의 받침 부분이 경사지게 움직이는 모습을 확대하여 도시한 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태가 적용되어 있는 인테리어용 수평다관절 로봇을 적용한 가공장치는 베이스 프레임(100)의 상부에 장착되어 가공 대상물이 놓여지는 작업 베드(200)와 가공 대상물에 대하여 실질적으로 가공 작업이 이루어지는 제 1 구동부(300)를 포함한다.
상기 작업 베드(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 필요에 따른 가공 대상물(S), 예를 들어 합판 또는 패널이 놓여져 작업이 이루어지게 하는 베드이다. 작업 베드(200)에 대한 상세한 설명은 후술된다.
도 1과 함께 도 2를 참조하면, 제 1 가공부(300)는 로봇 아암을 구동하기 위한 복수의 서보모터를 갖는다.
제 1 서보모터(310)에 의해서는 근위 아암(320)이 도면부호 312로 도시된 벨트의 도움으로 상기 작업 베드(200)의 2차원 평면 위에서 구동된다. 제 2 서보모터(330)에 의해서는 도면부호 322로 도시된 벨트의 도움으로 상기 근위 아암(320)의 말단 관절에 회동 가능하게 결합되어 있는 원위 아암(330)이 상기 작업 베드(200)의 2차원 평면 위에서 구동된다.
또한, 제 1 가공부(300)는 특히 도 2에 되시된 바와 같이 스핀들 모터(350)와 상기 스핀들 모터(350)에 의해 작동되는 플렉시블 샤프트(352) 그리고 상기 플렉시블 샤프트(352)의 말단에 결합되어 상기 스핀들 모터(350)에 의해 구동되는 커팅 부분(362)을 포함하는 실질적인 가공부(360)를 포함한다.
본 발명의 명세서에서는 커팅 부분(362)이 직결식 모터를 이용하지 않고 도면상 측면 부분에 구비되어 있는 스핀들 모터(350)와 이의 동력이 전달되게 하는 플렉시블 샤프트(352)에 의해 구동되므로 커팅 부분(362)에 하중이 적용되지 않아 정교한 작업이 이루어지게 한다.
또한, 제 1 가공부(300)는 제 3 서보모터(370)에 의해 상기 제 1 구동부(300)가 임의적 높이로 조절되게 하여 상기 작업 베드(200)에 놓여지는 가공 대상물의 가공의 깊이가 결정되게 하는 구성을 포함한다. 이의 동력 전달을 위해 본 발명에서는 각각의 풀리, 즉 도면부호 372, 374로 도시된 부분을 통해 벨트(도시되어 있지 않음)를 통해 그 동력이 전달되게 하여 전체가 승하강 하게 구성된다. 이의 변형예로써, 도 3에 도시된 바와 같이 벨트에 의한 동력 전달 방식이 아닌 각각의 스크루(380)를 통해 전체가 승하강 하게 구성될 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태가 작용되어 있는 인테리어용 수평다관절 로봇을 적용한 가공장치는 베이스 프레임(100)의 상부에 장착되어 가공 대상물이 놓여지는 작업 베드(200)와 가공 대상물에 대하여 실질적으로 가공 작업이 이루어지는 제 1 구동부(300) 외에도 제 2 구동부(400)를 포함한다.
도 4를 참조하면, 제 2 구동부(400)는 로봇 아암을 구동하기 위한 복수의 서보모터를 갖는다.
제 4 서보모터(410)에 의해서는 근위 아암(420)이 도면부호 412로 도시된 벨트의 도움으로 상기 작업 베드(200)의 2차원 평면 위에서 구동된다. 제 5 서보모터(430)에 의해서는 도면부호 432로 도시된 벨트의 도움으로 상기 근위 아암(420)의 말단 관절에 회동 가능하게 결합되어 있는 원위 아암(430)이 상기 작업 베드(200)의 2차원 평면 위에서 구동된다.
또한, 제 1 가공부(300)는 상기 원위 아암(440)의 말단에 결합되어 상기 작업 베드(200)에 놓여지는 가공 대상물을 압박하기 위한 압박부(450)를 포함한다. 본 발명의 도면에서 상기 압박부(450)는 각각의 브랜치 부분(452)과 실질적인 압박 및 흡착이 이루어지는 압박 부분(456)으로 이루어진다. 각각의 압박 부분(456)은 브랜치 부분(452)에 길이 방향으로 형성된 홈 부분(454)을 통해 그 위치가 결정되게 구성된다.
또한, 제 2 가공부(400)는 제 6 서보모터(460)에 의해 상기 제 2 구동부(400)가 임의적 높이로 조절되게 하여 상기 작업 베드(200)에 놓여지는 가공 대상물에 대한 압박 및 이의 해제 작업이 이루어지게 한다. 이의 동력 전달을 위해 본 발명에서는 각각의 풀리, 즉 도면부호 462, 464로 도시된 풀리와 벨트(466)를 통해 그 동력이 전달되게 하여 전체가 승하강 하게 구성된다. 이의 변형예로써, 벨트에 의한 동력 전달 방식이 아닌 각각의 스크루를 통해 전체가 승하강 하게 구성될 수도 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 작업 베드(200)는 사방의 프레임(210A, 210B, 210C 210D)과 상기 프레임(210A, 210B, 210C 210D) 중의 서로 대향하는 프레임(210A, 210B)에 대하여 회동축(224)을 중심으로 회동 가능하게 대체로 수직으로 설치되는 다수의 받침대(220)를 포함한다.
도 7을 참조하면, 상기 대향하는 프레임(210A, 210B) 중의 적어도 어느 하나의 프레임(210A)의 측면에는 각각의 상기 받침대(220)의 회동축(224)의 양편으로 일측에는 길이방향으로 신장 및 수축 동작하는 작동 로드(232)를 갖는 엑추에이터(230)가 장착되고 다른 일측에는 인장 스프링(240)이 장착된다.
이때, 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232)는 상기 받침대(220)의 하단 일측에 결합되고, 상기 인장 스프링(240)은 상기 받침대(220)의 하단 다른 일측에 결합되게 구성된다. 상기 엑추에이터(230)는 전자석 형태일 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 제 1 구동부측 커팅 부분(262)의 진행 방향 및 임의의 설정 요구값에 따라 해제되어 상기 받침대(220)의 하단이 인장 스프링(240) 쪽으로 당겨져 상기 받침대(220)가 순간적으로 경사지게 구성된다.
각각의 상기 받침대(220)는 적어도 하부의 일부가 수평으로 형성되는 수평 부분(226)을 갖는다. 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232)는 상기 받침대(220)의 수평 부분(226)의 일측에 결합되고, 상기 인장 스프링(240)은 상기 받침대(220)의 수평 부분(226)의 다른 일측에 결합된다.
각각의 상기 받침대측 수평 부분(226)과 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232) 및 상기 인장 스프링(240)에 결합되어 동작하는 부위의 프레임(210A)에는 상기 받침대(220)의 회전 반경이 구속되게 하는 홈(212)(214)이 각각 형성된다. 바람직하게는, 상기 홈(212)(214) 중에 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232)의 작동 범위가 구속되게 하는 홈(212)은 상기 인장 스프링(240) 쪽으로 편향되어 경사지게 형성된다. 또한, 바람직하게는, 각각의 상기 받침대(220)의 상면에는 길이방향으로 탄성 재질의 받침바(222)가 제공된다.
다시 도 8 및 도 9를 참조하면, 작업 베드(200) 상에 놓여진 가공 대상물(S)은 도 8에 도시된 바와 같이 각각의 받침대(220), 특히 받침대(220)의 받침바(220) 부분을 통해 안정적인 지지가 이루어진다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 가공부(300)의 커팅 부분(362)이 화살표로 도시된 바와 같이 이동하는 것을 감지하여 엑추에이터(230)의 작동이 해제되고 인장 스프링(240)의 복원력에 의해 해당 받침대(220)가 축(224)을 중심으로 경사지게 되어 커팅 부분(362)에 의한 가공 대상물의 커팅 시에 받침대의 상단과 접촉하지 않게 되는 것이다.
본 발명에서 제 1 구동부(300) 및 제 2 구동부(400)의 위치 조정은 각각의 설정된 좌표값에 따라 공지된 방법에 의해 이루어질 수 있다. 이에 대한 기술은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다. 커팅 부분(362)의 위치 인지 자체도 당해기술분야에 널리 공지되어 있는 기술일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 구체예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 베이스 프레임
200 : 작업 베드
210A, 210B, 210C 210D : 프레임 212, 214 : 홈
220 : 받침대 222 : 받침바
224 : 회동축 226 : 수평 부분
230 : 엑추에이터 232 : 작동 로드
240 : 인장 스프링
300 : 제 1 구동부
310 : 제 1 서보모터 320 : 근위 아암
330 : 제 2 서보모터 340 : 원위 아암
350 : 스핀들 모터 352 : 플렉시블 샤프트
360 : 가공부 362 : 커팅부
370 : 제 3 서보모터
400 : 제 2 구동부
410 : 제 4 서보모터 420 : 근위 아암
430 : 제 5 서보모터 440 : 원위 아암
450 : 압박 부분 452 : 브랜치 부분
454 : 홈 부분 456 : 압박 부분
460 : 제 6 서보모터

Claims (7)

  1. 베이스 프레임(100)의 상부에 장착되어 가공 대상물이 놓여지는 작업 베드(200)로서,
    사방의 프레임(210A, 210B, 210C 210D);
    상기 프레임(210A, 210B, 210C 210D) 중의 서로 대향하는 프레임(210A, 210B)에 대하여 회동축(224)을 중심으로 회동 가능하게 수직으로 설치되는 다수의 받침대(220)를 포함하되,
    상기 대향하는 프레임(210A, 210B) 중의 적어도 어느 하나의 프레임(210A)의 측면에는 각각의 상기 받침대(220)의 회동축(224)의 양편으로 일측에는 길이방향으로 신장 및 수축 동작하는 작동 로드(232)를 갖는 엑추에이터(230)가 장착되고 다른 일측에는 인장 스프링(240)이 장착되며,
    상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232)는 상기 받침대(220)의 하단 일측에 결합되고, 상기 인장 스프링(240)은 상기 받침대(220)의 하단 다른 일측에 결합되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가공장치용 작업 베드.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 엑추에이터(230)는 전자석으로 이루어지고,
    가공 또는 커팅하고자 하는 가공 부분의 진행 방향 및 임의의 설정 요구값에 따라 해제되어 상기 받침대(220)의 하단이 인장 스프링(240) 쪽으로 당겨져 상기 받침대(220)가 순간적으로 경사지게 구성되는 것을 특징으로 하는 가공장치용 작업 베드.
  4. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 받침대(220)는 적어도 하부의 일부가 수평으로 형성되는 수평 부분(226)을 가지며,
    상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232)는 상기 받침대(220)의 수평 부분(226)의 일측에 결합되고, 상기 인장 스프링(240)은 상기 받침대(220)의 수평 부분(226)의 다른 일측에 결합되는 것을 특징으로 하는 가공장치용 작업 베드.
  5. 제 4항에 있어서,
    각각의 상기 받침대측 수평 부분(226)과 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232) 및 상기 인장 스프링(240)에 결합되어 동작하는 부위의 프레임(210A)에는 상기 받침대(220)의 회전 반경이 구속되게 하는 홈(212)(214)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가공장치용 작업 베드.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 홈(212)(214) 중에 상기 엑추에이터(230)의 작동 로드(232)의 작동 범위가 구속되게 하는 홈(212)은 상기 인장 스프링(240) 쪽으로 편향되어 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가공장치용 작업 베드.
  7. 제 6항에 있어서,
    각각의 상기 받침대(220)의 상면에는 길이방향으로 탄성 재질의 받침바(222)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 가공장치용 작업 베드.
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