KR102081873B1 - 가공 제품 고정용 푸셔를 구비한 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기 - Google Patents

가공 제품 고정용 푸셔를 구비한 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 피가공물에서 가공 제품으로 될 부위의 가공 초기에는 일반적인 워터제트 가공(즉 가공 제품 고정용 푸셔가 작동하지 않는 상태)을 수행하고 가공 제품의 가공 말기에는 가공 제품 고정용 푸셔가 가공 제품을 눌러서 고정하여 보다 정밀한 가공 제품을 얻을 수 있는 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기를 제공한다.

Description

가공 제품 고정용 푸셔를 구비한 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기{LINE CATCHER TYPE WATERJET CUTTING APPARATUS WITH PUSHER FOR FIXING PRODUCT}
본 발명은 라인 캐쳐형 워터제트 가공기에 관한 것으로, 특히 피가공물에서 가공 제품으로 될 부위의 상면을 눌러서 고정하기 위한 가공 제품 고정용 푸셔를 구비한 라인 캐쳐형 워터제트 가공기에 관한 것이다.
일반적으로 워터제트 절단 가공은 고압의 물이나 물에 연마재를 혼합하여 고압으로 대상물에 분사시키면서 피가공물을 절단하는 가공방법이다.
워터제트 가공은 작업시 열이 발생되지 않아 대상물에 열적 변화를 유발하지 않는다는 장점이 있고, 가공 완료 후 버어가 거의 남지 않는다는 장점도 있고, 어떠한 재질의 대상물에도 사용할 수 있다는 장점도 있다.
워터제트 가공을 통해 골판지, 종이귀저기, 샌드페이퍼, 고무제품, 우레탄제품, 타이어, 피혁제품(천연, 합성), 직물, 나이론, 비닐, 기타 플라스틱, FRP, 케블러, 프린트 기판, 기타 복합재료, 유리, 섬유질 유리, 세라믹, 목재, 합판, 석면, 석고보드, 타일, 기타 건축재료, 콘크리트, 시멘트, 아스팔트, 철, 비철금속, 스텐레스, 기타 특수금속, 냉동육류 등을 절단 가공할 수 있다.
한편, 판재 형태의 피가공물이 적재되어 X방향으로 왕복 이송되기 위한 반입측 벨트형 이송부와, 상기 반입측 벨트형 이송부의 후단에 Y방향으로 연장되는 가공용 간격을 두면서 배치되되 피가공물이 적재되어 X방향으로 왕복 이송되기 위한 반출측 벨트형 이송부와, 상기 가공용 간격의 상부에 배치되어 상기 피가공물을 가공하기 위하여 고압 유체를 분사하는 분사노즐과, 상기 분사노즐이 Y방향으로 왕복 이동되도록 상기 분사노즐을 구동하는 분사노즐 구동부와, 상기 분사노즐에서 분사된 고압 유체를 받아들이기 위하여 상기 분사노즐의 하부에 마련되는 캐쳐를 포함하여 이루어지며 상기 피가공물을 절단 가공하여 상기 피가공물보다 작은 면적을 가진 가공 제품을 얻기 위한 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기가 종래 기술로 알려져 있다.
라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기에 관한 종래의 기술로서, 일본 공개특허공보 평3-178800 (1991. 8. 2. 공개), 일본 공개특허공보 평1-146700 (1989. 6. 8. 공개) 등이 제안된 바 있다.
이와 같은 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기의 문제점을 도 13을 참고로 설명한다.
도 13은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위하여 피가공물의 가공 상태를 도시한 평면도이다.
피가공물(10)에서 가공 제품(11)을 얻어내기 위하여는 분사노즐이 하나의 폐곡선을 따라 이동하여야 한다.
따라서 피가공물(10)은 워터제트 가공에 의하여 가공 제품(11)과 이를 감싸는 나머지 잔여물(12)로 분리된다.
통상적으로 피가공물(10)은 반입측 벨트형 이송부와 반출측 벨트형 이송부에 적재되어 있는 상태이며 그 자중에 의하여 그 위치가 반입측 벨트형 이송부와 반출측 벨트형 이송부에 고정되는 것이 일반적이므로, 피가공물의 가공 말기 이전(즉 피가공물의 가공 초기 등)에는 피가공물의 자세 변형으로 인한 문제가 거의 발행하지 않는다.
그러나 워터제트 가공에 의하여 피가공물(10)에 가공 제품(11)을 위한 폐곡선이 완성되는 순간(가공 제품의 가공 말기, 즉 가공 시작점과 가공 종료점이 만나는 순간)에 가공 제품(11)으로 될 부위는 고압 유체와의 충돌로 인하여 그 자세가 변형되면서 피가공물(10)에서 절단 가공될 위험이 있다. 따라서 이와 같은 가공 제품(11)의 자세 변형으로 인하여 가공 제품(11)에서 마지막으로 가공된 부위는 원하는 형태로 가공되지 않을 가능성, 즉 가공 불량의 가능성이 높아진다.
이러한 문제는 피가공물(10)이 금속과 같이 하중이 크고 표면 마찰력이 높은 소재인 경우에는 거의 발생하지 않지만, 피가공물(10)이 식품, 플라스틱, 유리 등과 같이 하중이 작고 표면 마찰력이 낮은 소재인 경우에는 가공 불량의 가능성이 더욱 높아진다.
특히 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기는 피가공물(10)이 X방향으로 왕복 이송되면서 절단 가공된다는 점에서 상기와 같은 가공 불량의 위험은 더욱 높아진다.
이와 같은 문제로 인하여 워터제트 가공에서 가공 정밀도의 중요성이 부각될수록 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기는 시장에서 외면받고 있다.
일본 공개특허공보 평3-178800 (1991. 8. 2. 공개) 일본 공개특허공보 평1-146700 (1989. 6. 8. 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기의 가공 정밀도를 높이기 위하여 피가공물에서 가공 제품으로 될 부위의 가공 초기에는 일반적인 워터제트 가공을 수행하고 가공 제품의 가공 말기에는 가공 제품 고정용 푸셔가 가공 제품을 눌러서 고정하여 보다 정밀한 가공 제품을 얻을 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 판재 형태의 피가공물이 적재되어 X방향으로 왕복 이송되기 위한 반입측 벨트형 이송부, 상기 반입측 벨트형 이송부의 후단에 Y방향으로 연장되는 가공용 간격을 두고 배치되되 피가공물이 적재되어 X방향으로 왕복 이송되기 위한 반출측 벨트형 이송부, 상기 가공용 간격의 상부에 배치되어 상기 피가공물을 가공하기 위하여 고압 유체를 분사하는 분사노즐, 상기 분사노즐이 Y방향으로 왕복 이동되도록 상기 분사노즐을 구동하는 분사노즐 구동부, 상기 분사노즐에서 분사된 고압 유체를 받아들이기 위하여 상기 분사노즐의 하부에 마련되는 캐쳐를 포함하여 이루어지며 상기 피가공물을 절단 가공하여 상기 피가공물을 가공 제품과 상기 가공 제품을 감싸는 형태의 잔여물로 분리하기 위한 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기에 있어서, 상기 피가공물에서 상기 가공 제품으로 될 부위의 상면을 눌러서 고정하기 위한 가공 제품 고정용 푸셔, 상기 가공 제품 고정용 푸셔가 결합되는 푸셔용 프레임, 상기 푸셔용 프레임이 상하 방향으로 왕복 이동되어, 상기 가공 제품의 가공 초기에는 상기 가공 제품 고정용 푸셔가 상기 피가공물과 이격되도록 상기 푸셔용 프레임을 상부로 이동시켜 상기 가공 제품으로 될 부위는 상기 가공 제품 고정용 푸셔에 의하여 눌려지지 않으며, 상기 가공 제품의 가공 말기에는 상기 가공 제품 고정용 푸셔가 상기 가공 제품으로 될 부위를 눌러서 고정하도록 상기 푸셔용 프레임을 하부로 이동시키도록 상기 푸셔용 프레임을 구동하는 푸셔용 구동부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 가공 제품 고정용 푸셔는 복수개 마련되며, 상기 푸셔용 프레임은, 상기 푸셔용 구동부에 결합되는 하나의 헤드 프레임과, 상기 헤드 프레임과 상기 가공 제품 고정용 푸셔 사이에 마련되되 Y방향으로 서로 이격되는 복수의 분기 프레임을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 가공 제품 고정용 푸셔는 X방향으로 이동하는 피가공물과 접촉하여 피가공물의 이동에 연동하여 회전하기 위한 볼 또는 롤러 형태이며, 상기 푸셔용 프레임은 상기 가공 제품 고정용 푸셔를 회전 가능하게 지지하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 푸셔용 프레임은, 상기 푸셔용 구동부에 의하여 상하로 이동되기 위한 이동용 프레임과, 상기 이동용 프레임에 탄성체를 매개하여 결합되면서 상기 가공 제품 고정용 푸셔를 회전 가능하게 지지하는 탄성 지지 프레임을 포함하여 이루어지며, 상기 탄성 지지 프레임은 피가공물의 평탄도에 따라 상기 탄성체에 의하여 탄성 지지되면서 상하로 이동 가능한 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 반입측 벨트형 이송부와 연동하여 X방향으로 왕복 이송되면서 피가공부에서 가공 제품으로 되지 않을 예정인 상기 피가공물의 가장자리를 고정하기 위한 피가공물 가장자리 클램핑 장치가 마련되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명은, 피가공물에서 가공 제품으로 될 부위의 가공 초기에는 일반적인 워터제트 가공(즉 가공 제품 고정용 푸셔가 작동하지 않는 상태)을 수행하고 가공 제품의 가공 말기에는 가공 제품 고정용 푸셔가 가공 제품을 눌러서 고정하여 보다 정밀한 가공 제품을 얻을 수 있다.
즉 본 발명은 가공 제품의 자세 변형으로 인한 가공 제품의 가공 불량 문제를 확실히 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 워터제트 가공기의 개념도,
도 2는 도 1의 피가공물 가장자리 클램핑 장치의 평면도 및 일부 부위에 대한 측면 개념도,
도 3은 도 2의 피가공물 가장자리 클램핑 장치에 피가공물이 투입된 상태의 평면도,
도 4는 도 1의 피가공물 가장자리 클램핑 장치 및 반입측 벨트형 이송부의 확대도,
도 5는 도 1의 가공제품 고정용 푸셔 및 푸셔용 프레임의 사시도,
도 6은 도 5의 푸셔용 프레임의 작동 상태를 도시한 측면 개념도,
도 7은 도 6의 A-A 기준 단면도,
도 8은 도 3 이후 가공 제품의 가공 초기 상태의 평면도,
도 9는 도 8 이후 가공 제품의 가공 말기 상태의 평면도,
도 10은 도 8 상태에 대응되는 도 1의 대응 도면,
도 11은 도 9 상태에 대응되는 도 1의 대응 도면,
도 12는 상하 이동형 클램핑 부재의 작동을 설명하기 위한 도 1의 대응 도면,
도 13은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위하여 피가공물의 가공 상태를 도시한 평면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 워터제트 가공기의 개념도이며, 도 2는 도 1의 피가공물 가장자리 클램핑 장치의 평면도 및 일부 부위에 대한 측면 개념도이며, 도 3은 도 2의 피가공물 가장자리 클램핑 장치에 피가공물이 투입된 상태의 평면도이며, 도 4는 도 1의 피가공물 가장자리 클램핑 장치 및 반입측 벨트형 이송부의 확대도이며, 도 5는 도 1의 가공제품 고정용 푸셔 및 푸셔용 프레임의 사시도이며, 도 6은 도 5의 푸셔용 프레임의 작동 상태를 도시한 측면 개념도이며, 도 7은 도 6의 A-A 기준 단면도이며, 도 8은 도 3 이후 가공 제품의 가공 초기 상태의 평면도이며, 도 9는 도 8 이후 가공 제품의 가공 말기 상태의 평면도이며, 도 10은 도 8 상태에 대응되는 도 1의 대응 도면이며, 도 11은 도 9 상태에 대응되는 도 1의 대응 도면이며, 도 12는 상하 이동형 클램핑 부재의 작동을 설명하기 위한 도 1의 대응 도면이다.
도 2에서는 피가공물 가장자리 클램핑 장치의 평면도와 함께 각각의 클램핑 부재의 형태 및 작동 개념을 측면 개념도로 확대 도시하고 있다.
먼저 본 발명에 의한 일 실시예의 기본적인 구조를 도 1을 참조하여 설명한다.
베이스 프레임(미도시)에 반입측 벨트형 이송부(110)와 반출측 벨트형 이송부(120)가 마련된다.
반입측 벨트형 이송부(110)는 판재 형태의 피가공물(10)이 적재되어 X방향으로 왕복 이송되기 위한 것이며, 반출측 벨트형 이송부(120) 또한 피가공물(10)이 적재되어 X방향으로 왕복 이송되기 위한 것이다.
본 실시예에서 피가공물(10)은 유리판일 수 있지만 피가공물(10)의 소재 및 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
반입측 벨트형 이송부(110)와 반출측 벨트형 이송부(120)는 복수개의 롤러에 벨트가 감긴 형태이다.
이와 같이 롤러와 벨트를 응용하여 반입측 벨트형 이송부(110)와 반출측 벨트형 이송부(120)를 구성하는 것은 매우 일반적인 기술이므로 상세한 설명을 생략한다.
반출측 벨트형 이송부(120)는 반입측 벨트형 이송부(110)의 후단에 가공용 간격(130)을 두면서 배치된다.
가공용 간격(130)은 반입측 벨트형 이송부(110)의 이송방향인 X방향과 직교하는 Y방향으로 연장되는 형태이다.
가공용 간격(130)의 상부에 분사노즐(140)이 배치된다.
분사노즐(140)은 피가공물(10)을 가공하기 위하여 고압 유체를 분사하기 위한 것이다. 고압 유체는 물이거나 연마재가 혼합된 물일 수 있다.
이와 같은 분사노즐(140)은 X방향과 직교하는 Y방향, 즉 가공용 간격(130)의 연장 방향으로 이동하면서 피가공물(10)을 절단 가공한다.
이와 같은 분사노즐(140)의 이동을 위하여 분사노즐 구동부(미도시)가 마련된다.
분사노즐 구동부는, 분사노즐(140)이 Y방향으로 왕복 이동되도록 분사노즐(140)을 구동할 수 있다. 아울러 분사노즐 구동부는, 분사노즐(140)이 상하방향으로 왕복 이동되도록 분사노즐(140)을 구동할 수 있다.
이와 같은 분사노즐 구동부는 통상 베이스 프레임에 갠트리 타입으로 마련되는 것이 일반적이지만, 경우에 따라서는 로봇 등에 의하여 구현될 수도 있다.
분사노즐(140)의 하부, 즉 가공용 간격(130)의 하부에 캐쳐(150, catcher)가 마련된다.
캐쳐(150)는 분사노즐(140)에서 분사된 고압 유체를 받아들이기 위한 것이며, 통상 탱크 형태로 마련된다. 경우에 따라 캐쳐(150)는 분사노즐(140)과 함께 Y방향으로 왕복 이동하도록 구현될 수도 있다.
상기와 같은 반입측 벨트형 이송부(110), 반출측 벨트형 이송부(120), 분사노즐(140), 분사노즐 구동부, 캐쳐(150)의 구조는 매우 다양한 방식으로 응용될 수 있다.
반출측 벨트형 이송부(120)는, 복수의 롤러들과 이 롤러들을 감싸는 반출측 벨트(122)로 이루어진다. 복수의 롤러들 중 일측에 위치한 롤러는 반출측 벨트(122)를 이동시키기 위한 구동롤러(121)이며 나머지 롤러들은 가이드롤러이다. 즉 구동롤러(121)의 회전에 의하여 반출측 벨트(122)가 구동롤러(121)를 따라 이동하며, 가이드롤러들은 반출측 벨트(122)의 이동을 안내하게 된다.
이와 같은 반출측 벨트형 이송부(120)의 작동을 위하여 반출측 구동부(160)가 마련된다.
본 실시예에서 반출측 구동부(160)는, 베이스 프레임에 마련되는 반출측 구동 모터(161)와, 반출측 벨트형 이송부(120)의 구동롤러(121)에 장착된 피동풀리(162)와, 반출측 구동 모터(161)의 회전력을 피동풀리(162)에 전달하는 타이밍 벨트(163)를 포함하여 이루어진다.
따라서 반출측 구동 모터(161)가 회전하면 그 회전력은 타이밍 벨트(163)를 매개하여 피동풀리(162)에 전달되며, 피동풀리(162)와 함께 구동롤러(121)가 회전하면서 반출측 벨트형 이송부(120)의 반출측 벨트(122)가 좌우로 이동한다.
한편 반입측 벨트형 이송부(110)는 복수의 가이드롤러와 이들을 감싸는 반입측 벨트(112)로 이루어진다. 즉 반입측 벨트형 이송부(110)에는 별도의 구동롤러가 존재하지 않는다.
반입측 벨트형 이송부(110)의 상부에 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)가 마련된다.
피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)는, 사각형 프레임(171)과 복수의 클램핑 부재로 이루어진다.
사각형 프레임(171)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 그 내부에 상하로 개방된 피가공물 투입 공간(171a)이 중앙에 형성되어 있다.
피가공물 투입 공간(171a)의 형태 또한 평면도상 직사각형 형태이다.
도 4의 확대도에 도시된 바와 같이, 사각형 프레임(171)의 외측 가장자리에 반입측 벨트(112)가 결합된다. 즉 반입측 벨트(112)는 복수의 가이드롤러를 감싸는 폐곡선을 이룰 뿐 아니라 반입측 벨트(112)의 양 단부는 모여서 세워진 상태로 사각형 프레임(171)의 외측 가장자리에 결합된다.
즉 벨트 고정대(113)가 사각형 프레임(171)의 외측 가장자리에 볼트 결합되면서 벨트 고정대(113)와 사각형 프레임(171) 사이에 반입측 벨트(112)의 양 단부가 끼워진 상태로 고정된다.
이와 같은 구조에 의하여 반입측 벨트형 이송부(110)는 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)와 동기 이동할 수 있다.
사각형 프레임(171)은, 벨트 고정대(113)가 결합된 부위(도 4에서 우측 부위)는 반입측 벨트(112)에 적재된 상태이지만, 다른 부위(도 4에서 좌측 부위 등)는 반입측 벨트(112)와 이격되어 있는 상태이다.
한편 도 2를 참고하여 사각형 프레임(171)의 내측 가장자리에 마련된 복수의 클램핑 부재에 대하여 설명한다.
복수의 클램핑 부재는, 사각형 프레임(171)의 내측 가장자리에 마련되어 피가공물 투입 공간(171a)에 투입된 피가공물(10)의 가장자리를 클램핑하기 위한 것이다.
본 실시예에서 사용되는 클램핑 부재는, 고정형 클램핑 부재(172)와, 상하 이동형 클램핑 부재(173)와, 수평 이동형 클램핑 부재(174)들이다.
고정형 클램핑 부재(172)는, 사각형 프레임(171)의 내측에 마련되는 L 형태의 고정형 클램핑 브라켓(172)을 포함한다. 고정형 클램핑 브라켓(172)은 상하좌우로 이동하지 않으며 다만 피가공물(10)의 가장자리를 지지하는 형태로 피가공물(10)을 클램핑한다.
상하 이동형 클램핑 부재(173)는, 사각형 프레임(171)에 결합되는 상하 구동용 실린더(173a)와, 상하 구동용 실린더(173a)에 결합되어 상하 구동용 실린더(173a)에 의하여 상하로 이동 가능한 L 형태의 상하 이동형 클램핑 브라켓(173b)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에서 상하 이동형 클램핑 부재(173)는 2개가 마련되며, 반출측 벨트형 이송부(120)에 인접한 사각형 프레임(171)의 내측에 마련되어 있다.
상하 구동용 실린더(173a)에 의하여 상하 이동형 클램핑 브라켓(173b)이 하부로 이동하면, 상하 이동형 클램핑 브라켓(173b)은 피가공물(10)의 가장자리를 지지하는 형태로 피가공물(10)을 클램핑할 수 있다.
상하 구동용 실린더(173a)에 의하여 상하 이동형 클램핑 브라켓(173b)이 상부로 이동하면, 상하 이동형 클램핑 부재(173)의 상하 이동형 클램핑 브라켓(173b)과 반출측 벨트형 이송부(120)의 반출측 벨트(122) 사이에는 피가공물(10)이 사각형 프레임(171)으로부터 벗어날 수 있는 피가공물 배출 공간(173c)이 형성될 수 있다(도 12 참조).
수평 이동형 클램핑 부재(174)는, 사각형 프레임(171)에 결합되는 수평 구동용 실린더(174a)와, 수평 구동용 실린더(174a)에 결합되어 수평 구동용 실린더(174a)에 의하여 수평 방향으로 이동 가능한 L 형태의 수평 이동형 클램핑 브라켓(174b)를 포함하여 이루어진다.
따라서 도 2의 상태에서 피가공물(10)을 사각형 프레임(171)의 피가공물 투입 공간(171a)에 투입하고 수평 이동형 클램핑 부재(174)의 수평 이동형 클램핑 브라켓(174b)이 피가공물(10)을 향하여 이동하면, 도 3과 같이 피가공물(10)의 가장자리는 2개의 고정형 클램핑 부재(172), 4개의 수평 이동형 클램핑 부재(174), 2개의 상하 이동형 클램핑 부재(173)에 의하여 클램핑된다.
실시예에 따라서 고정형 클램핑 부재(172), 수평 이동형 클램핑 부재(174), 상하 이동형 클램핑 부재(173)의 개수 및 그 배치 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
상기와 같은 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)를 구동하기 위한 클램핑 장치 구동부(180)를 설명한다.
클램핑 장치 구동부(180)는 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)가 X방향으로 왕복 이동되도록 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)를 구동한다.
클램핑 장치 구동부(180)는, X방향으로 연장되면서 베이스 프레임에 회전 가능하게 지지되는 스크루(181)와, 스크루(181)를 회전 구동하는 스크루 구동 모터(182)와, 사각형 프레임(171)에 마련되어 스크루(181)와 볼스크루 결합하는 너트 부재(183)을 포함하여 이루어진다.
즉 스크루 구동 모터(182)가 스크루(181)를 회전 구동시키면, 이에 볼스크루 결합된 너트 부재(183)에 의하여 스크루(181)의 회전 운동이 사각형 프레임(171)의 직선 운동으로 전환된다.
또한 스크루 구동 모터(182)에 의하여 사각형 프레임(171)이 X방향으로 왕복 이동하면 이에 연동하여 반입측 벨트형 이송부(110)의 반입측 벨트(112)가 X방향으로 왕복 이동하게 된다.
이와 같은 방식으로 반입측 벨트형 이송부(110)는 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)와 동기 이동한다.
이와 같이 피가공물(10)이 스크루 구동 모터(182)에 의하여 정밀하게 X방향으로 왕복 이송이 가능하므로 워터제트 가공기의 가공 정밀도가 대폭 향상될 수 있다.
한편 본 워터제트 가공기는 피가공물(10)에서 얻을 가공 제품(11)을 고정하기 위한 가공제품 고정용 푸셔(191)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예는 피가공물(10)에서 워터제트 절단 가공에 의하여 피가공물보다 작은 면적을 가진 3개의 가공 제품(11, 도 3에서는 아직 미가공 상태라서 점선으로 표시하였음.)을 얻고자 한다.
따라서 피가공물(10)은, 도 9와 같이, 워터제트 가공에 의하여 3개의 가공 제품(11)과 나머지 잔여물(12)로 분리될 수 있다.
가공제품 고정용 푸셔(191)는, 가공 제품(11)이 될 부위의 상면을 눌러서 고정하기 위한 것이다. 즉 가공제품 고정용 푸셔(191)는 잔여물(12)이 될 부위와는 전혀 무관하다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예에서 가공제품 고정용 푸셔(191)는 X방향으로 이동하는 피가공물(10)과 접촉하여 피가공물(10)의 이동에 연동하여 회전하기 위한 롤러 형태이다.
가공제품 고정용 푸셔(191)는 경우에 따라 볼(ball) 형태일 수도 있다.
이와 같이 가공제품 고정용 푸셔(191)가 피가공물(10)의 이동에 연동하여 회전할 수 있다면, 피가공물(10)이 X방향으로 왕복 이동하는 중에도 그 왕복 이동에 연동하여 회전하면서 피가공물(10)을 확실히 눌러 고정할 수 있으며, 이에 의하여 가공 제품(11)의 자세 변형을 방지할 수 있다.
한편 실시예에 따라서는 가공제품 고정용 푸셔는 회전하지 않은 형태일 수도 있다. 이와 같은 형태의 가공제품 고정용 푸셔를 채택하는 경우 가공제품 고정용 푸셔에 의하여 피가공물(10)이 고정되는 동안에는 피가공물(10)이 X방향으로 왕복 이동해서는 아니된다.
상기와 같은 가공 제품 고정용 푸셔(191)는 푸셔용 프레임(192)에 결합되어 회전가능하게 지지된다.
아울러 푸셔용 프레임(192)이 상하 방향으로 왕복 이동되도록 푸셔용 프레임(192)을 구동하는 푸셔용 구동부(미도시)가 마련된다.
푸셔용 구동부(미도시)는 상하 왕복 이동을 구현하는 것일 뿐이므로 매우 다양한 기술이 적용될 수 있다.
푸셔용 구동부(미도시)는, 가공 제품(11)의 가공 초기에는 가공 제품 고정용 푸셔(191)가 피가공물(10)과 이격되도록 푸셔용 프레임(192)을 상부로 이동시키며, 가공 제품(11)의 가공 말기에는 가공 제품 고정용 푸셔(191)가 피가공물(10)을 눌러서 고정하도록 푸셔용 프레임(192)을 하부로 이동시킨다.
즉 가공 제품 고정용 푸셔(191)는 가공 제품(11)의 가공 말기에만 하부로 이동하여 피가공물(10)의 가공 제품(11)이 될 부위와 접촉하게 된다.
푸셔용 프레임(192)의 구체적인 형태를 도 5 내지 도 7을 참고하여 설명한다.
본 실시예에서, 푸셔용 프레임(192)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 헤드 프레임(192a)과 복수의 분기 프레임(192b)(본 실시예의 경우 3개)으로 이루어진다.
헤드 프레임(192a)는 푸셔용 구동부(미도시)에 결합되기 위한 부위이다.
분기 프레임(192b)은 헤드 프레임(192a)과 가공제품 고정용 푸셔(191) 사이에 마련되며, 분기 프레임(192b)은 가공제품 고정용 푸셔(191)를 회전 가능하게 지지한다.
따라서 가공제품 고정용 푸셔(191)는 분기 프레임(192b)마다 마련된다.
아울러 복수의 분기 프레임(192b)은 Y방향으로 서로 이격되는 구조이다.
이와 같이 하나의 헤드 프레임(192a)과 복수의 분기 프레임(192b)으로 이루어지는 구조는, 가공제품 고정용 푸셔(191)가 Y방향으로는 이동하지 않는다는 것을 의미한다.
분기 프레임(192b)의 구체적인 구조를 설명한다.
본 실시예의 분기 프레임(192b)은, 이동용 프레임(192c)과, 탄성체(192e)와, 탄성 지지 프레임(192d)과, 힌지부재(192f)를 포함하여 이루어진다.
이동용 프레임(192c)은 푸셔용 구동부에 의하여 상하로 이동되기 위하여 헤드 프레임(192a)에 결합되는 부위이다.
본 실시예의 이동용 프레임(192c)은 L자형 단면 구조를 가진다.
이와 같은 이동용 프레임(192c)에 힌지부재(192f)를 매개하여 탄성 지지 프레임(192d)이 결합된다.
힌지부재(192f)는 일측이 이동용 프레임(192c)에 결합되며 타측이 탄성 지지 프레임(192d)에 결합되어 있다.
아울러 힌지부재(192f)에는 토션 스프링 형태의 탄성체(192f)가 마련되어 있다.
이동용 프레임(192c)의 L자형 구조로 인하여 힌지부재(192f)가 이루는 최대 각도는 도 6의 (a)와 같이 90도이며, 피가공물(10)의 평탄도에 따라 탄성 지지 프레임(192d)이 탄성체(192f) 및 힌지부재(192f)와 함께 도 6의 (b)와 같이 상부로 들어올려질 수 있어(즉 힌지부재(192f)가 이루는 각도가 90도보다 작아지면서) 불규칙한 평탄도 등에도 쉽게 적응할 수 있으며, 이와 같이 평탄하지 않은 부위를 지나고 난 후에는 탄성체(192f)의 복원력에 의하여 다시 도 6의 (a) 상태로 복귀한다.
상기와 같이 탄성 지지 프레임(192d)은 피가공물(10)의 평탄도에 따라 탄성체(192e)에 의하여 탄성 지지되면서 상하로 이동 가능하다.
본 실시예의 경우 힌지부재(192f)와 토션 스프링 형태의 탄성체(192e)를 이용하여 탄성 지지 프레임(192d)이 탄성 지지되면서 상하 이동되도록 구현하였지만, 실시예에 따라서는 탄성 지지 프레임이 이동용 프레임에 상하로 슬라이딩 이동 가능하게 마련되고 압축 스프링 형태의 탄성체가 탄성 지지 프레임(192d)을 하부 방향으로 탄성 지지할 수도 있다.
탄성 지지 프레임(192d)의 구체적인 구조는 도 7에서 확인된다.
탄성 지지 프레임(192d)은 힌지부재(192f)에 결합된 "∩" 형태의 롤러 하우징(192g)과, 롤러 하우징(192g)에 장착된 롤러 지지봉(192h)과, 롤러 지지봉(192h)에 장착된 한 쌍의 베어링(192i)과, 한 쌍의 베어링(192i) 사이에 마련되는 스페이서(192j, spacer) 등을 포함하여 이루어진다.
베어링(192i) 각각에는 롤러 형태의 가공제품 고정용 푸셔(191)가 장착된다. 가공제품 고정용 푸셔(191)는 소정의 탄성을 가진 탄성고무 등으로 제작되는 것이 바람직하다.
실시예에 따라서 베어링(192i)에 탄성고무(191)가 장착되지 않을 수 있으며, 이 경우 베어링(192i)을 가공제품 고정용 푸셔(192i)로 간주할 수 있다.
이와 같은 구조로 인하여 하나의 탄성 지지 프레임(192d)에는 2개의 가공제품 고정용 푸셔(191)가 장착되며, 또한 하나의 가공 제품(12)은 2개의 가공제품 고정용 푸셔(191)에 의하여 고정될 수 있다(도 9 참조).
본 실시예의 작동을 설명한다.
피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)에 피가공물(10)을 투입하고, 이후 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)의 수평 이동형 클램핑 부재(174)의 수평 이동형 클램핑 브라켓(174b)이 이동하여 도 3과 같이 피가공물(10)을 클램핑한다. 이와 같이 피가공물(10)이 클램핑된 후 워터제트 가공이 수행된다.
도 8은 가공 제품의 가공 초기에 워터제트 가공을 수행하는 상태의 평면 개념도이며, 도 10은 도 8 상태의 측면 개념도이다.
피가공물(10)이 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)에 클램핑된 상태에서 클램핑 장치 구동부(180)가 구동하여 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170) 및 반입측 벨트형 이송부(110)가 X방향으로 왕복 이동하며, 반출측 구동부(160)의 구동에 의하여 반출측 벨트형 이송부(120)가 X방향으로 왕복 이동하면서 피가공물(10)이 X방향으로 왕복 이동하며, 아울러 분사노즐(140)이 분사노즐 구동부에 의하여 하부로 내려온 후 Y방향으로 왕복 이동하면서 워터제트 가공을 수행한다.
이때 피가공물(10)이 스크루 구동 모터(182)에 의하여 정밀하게 X방향으로 왕복 이송이 가능하므로 가공 정밀도가 대폭 향상될 수 있다.
도 9는 가공 제품의 가공 말기에 워터제트 가공을 수행하는 상태의 평면 개념도이며, 도 11은 도 9 상태의 측면 개념도이다.
피가공물(10)이 X방향으로 왕복 이동하며, 아울러 분사노즐(140)이 분사노즐 구동부에 의하여 Y방향으로 왕복 이동하면서 워터제트 가공을 수행하는 것은 도 8과 동일하다.
도 9 및 도 11에서는 푸셔용 구동부(미도시)에 의하여 푸셔용 프레임(192) 및 가공 제품 고정용 푸셔(191)가 하부로 이동하여 가공 제품 고정용 푸셔(191)가 피가공물(10)에서 가공 제품으로 형성될 부위를 눌러 고정하게 된다.
따라서 가공 제품(11)의 가공이 완료되는 순간에도 가공 제품(11)의 자세는 변형되지 않으므로 정밀한 가공이 가능하게 된다.
이와 같이 가공 제품(11)의 가공이 완료되면 피가공물(10)은 내부의 가공 제품(11)과 가공 제품(11)을 제외한 나머지 부위인 잔여물(12)로 구분된다.
또한 워터제트 가공이 완료되면 분사노즐(140)은 분사노즐 구동부에 의하여 상부로 이동하고 푸셔용 프레임(192) 및 가공 제품 고정용 푸셔(191)가 푸셔용 구동부에 의하여 상부로 이동하여 사각형 프레임(171)의 이송에 간섭되지 않도록 한다.
도 12는 피가공물(10)에 대한 클램핑을 해제한 상태이다.
상하 이동형 클램핑 부재(173)의 상하 구동형 실린더(173a)의 구동에 의하여 상하 이동형 클램핑 브라켓(173b)가 상부로 이동하며, 또한 수평 이동형 클램핑 부재(174)의 수평 구동형 실린더(174a)의 구동에 의하여 수평 이동형 클램핑 브라켓(174b)이 피가공물(10)로부터 멀어지는 방향으로 이동하여, 피가공물(10)에 대한 클램핑이 해제된다.
아울러 상하 이동형 클램핑 브라켓(173b)가 상부로 이동하여 상하 이동형 클램핑 브라켓(173b)과 반출측 벨트(122) 사이에는 피가공물(10)이 사각형 프레임(171)으로부터 벗어날 수 있는 피가공물 배출 공간(173c)이 형성된다.
이후 피가공물 가장자리 클램핑 장치(170)는 피가공물(10)로부터 쉽게 이탈되면서 다른 피가공물(10)에 대한 가공 준비를 한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 피가공물 11 : 가공 제품
12 : 잔여물
110 : 반입측 벨트형 이송부 112 : 반입측 벨트
113 : 벨트 고정대
120 : 반출측 벨트형 이송부 121 : 구동롤러
122 : 반출측 벨트
130 : 가공용 간격
140 : 분사노즐
150 : 캐쳐
160 : 반출측 구동부 161 : 반출측 구동 모터
162 : 피동풀리 163 : 타이밍 벨트
170 : 피가공물 가장자리 클램핑 장치
171 : 사각형 프레임 171a : 피가공물 투입 공간
172 : 고정형 클램핑 부재
173 : 상하 이동형 클램핑 부재
173a : 상하 구동형 실린더
173b : 상하 이동형 클램핑 브라켓
173c : 피가공물 배출 공간
174 : 수평 이동형 클램핑 부재
180 : 클램핑 장치 구동부
181 : 스크루 182 : 스크루 구동 모터
183 : 너트 부재
191 : 가공제품 고정용 푸셔
192 : 푸셔용 프레임
192a : 헤드 프레임
192b : 분기 프레임
192c : 이동용 프레임 192d : 탄성 지지 프레임
192e : 탄성체 192f : 힌지부재
192g : 롤러 하우징 192h : 롤러 지지봉
192i : 베어링 192j : 스페이서

Claims (5)

  1. 판재 형태의 피가공물이 적재되어 X방향으로 왕복 이송되기 위한 반입측 벨트형 이송부, 상기 반입측 벨트형 이송부의 후단에 Y방향으로 연장되는 가공용 간격을 두고 배치되되 피가공물이 적재되어 X방향으로 왕복 이송되기 위한 반출측 벨트형 이송부, 상기 가공용 간격의 상부에 배치되어 상기 피가공물을 가공하기 위하여 고압 유체를 분사하는 분사노즐, 상기 분사노즐이 Y방향으로 왕복 이동되도록 상기 분사노즐을 구동하는 분사노즐 구동부, 상기 분사노즐에서 분사된 고압 유체를 받아들이기 위하여 상기 분사노즐의 하부에 마련되는 캐쳐를 포함하여 이루어지며 상기 피가공물을 절단 가공하여 상기 피가공물을 가공 제품과 상기 가공 제품을 감싸는 형태의 잔여물로 분리하기 위한 라인 캐쳐 형태의 워터제트 가공기에 있어서,
    상기 피가공물에서 상기 가공 제품으로 될 부위의 상면을 눌러서 고정하기 위한 가공 제품 고정용 푸셔,
    상기 가공 제품 고정용 푸셔가 결합되는 푸셔용 프레임,
    상기 푸셔용 프레임이 상하 방향으로 왕복 이동되어, 상기 가공 제품의 가공 초기에는 상기 가공 제품 고정용 푸셔가 상기 피가공물과 이격되도록 상기 푸셔용 프레임을 상부로 이동시켜 상기 가공 제품으로 될 부위는 상기 가공 제품 고정용 푸셔에 의하여 눌려지지 않으며, 상기 가공 제품의 가공 말기에는 상기 가공 제품 고정용 푸셔가 상기 가공 제품으로 될 부위를 눌러서 고정하도록 상기 푸셔용 프레임을 하부로 이동시키도록 상기 푸셔용 프레임을 구동하는 푸셔용 구동부
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가공 제품 고정용 푸셔를 구비한 라인 캐쳐형 워터제트 가공기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공 제품 고정용 푸셔는 복수개 마련되며,
    상기 푸셔용 프레임은, 상기 푸셔용 구동부에 결합되는 하나의 헤드 프레임과, 상기 헤드 프레임과 상기 가공 제품 고정용 푸셔 사이에 마련되되 Y방향으로 서로 이격되는 복수의 분기 프레임을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가공 제품 고정용 푸셔를 구비한 라인 캐쳐형 워터제트 가공기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공 제품 고정용 푸셔는 X방향으로 이동하는 피가공물과 접촉하여 피가공물의 이동에 연동하여 회전하기 위한 볼 또는 롤러 형태이며, 상기 푸셔용 프레임은 상기 가공 제품 고정용 푸셔를 회전 가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 가공 제품 고정용 푸셔를 구비한 라인 캐쳐형 워터제트 가공기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 푸셔용 프레임은, 상기 푸셔용 구동부에 의하여 상하로 이동되기 위한 이동용 프레임과, 상기 이동용 프레임에 탄성체를 매개하여 결합되면서 상기 가공 제품 고정용 푸셔를 회전 가능하게 지지하는 탄성 지지 프레임을 포함하여 이루어지며,
    상기 탄성 지지 프레임은 피가공물의 평탄도에 따라 상기 탄성체에 의하여 탄성 지지되면서 상하로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 가공 제품 고정용 푸셔를 구비한 라인 캐쳐형 워터제트 가공기.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반입측 벨트형 이송부와 연동하여 X방향으로 왕복 이송되면서 피가공부에서 가공 제품으로 되지 않을 예정인 상기 피가공물의 가장자리를 고정하기 위한 피가공물 가장자리 클램핑 장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 가공 제품 고정용 푸셔를 구비한 라인 캐쳐형 워터제트 가공기.
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