KR102125013B1 - 위치결정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 가공물(workpiece)의 원통 구멍(圓筒孔)에 밀착시키는 걸림결합 부재의 직경확대량(擴徑量)을 크게 할 수 있는 위치결정 장치와, 가공물에 하방(下方)을 향한 힘을 작용시키지 않고 위치결정할 수 있는 위치결정 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 가공물(W)의 원통 구멍(Ha)을 삽입축 부재(57)의 연직(鉛直)인 축심(B)과 직교하는 제 1 방향으로 위치결정 가능하며 또한 상기 축심 및 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로의 이동을 허용하는 위치결정 장치(5)는, 삽입축 부재(57)와, 삽입축 부재(57)를 승강 구동 가능한 유압(油壓) 실린더(61)와, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)와, 삽입축 부재(57)를 유압 실린더(61)에 의해 하방으로 이동시킴으로써 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 직경이 확대되는 측으로 이동시키는 테이퍼 걸림결합 기구(59)와, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 하강이 불가능하게 지지하는 동시에 제 1 방향으로 이동이 불가능하고 또한 상기 제 2 방향으로 이동이 가능하게 유지(保持)하는 가동(可動) 유지 기구(60)를 구비하고 있다.

Description

위치결정 장치{POSITIONING DEVICE}

본 발명은, 기준측의 베이스 부재에 장비(裝備)된 삽입축 부재와 한 쌍의 걸림결합 부재를 가공물의 원통 구멍에 끼워서 가공물을 위치결정할 때, 한 쌍의 걸림결합 부재를 하강시키는 일 없이 삽입축 부재의 축심(軸心)과 직교하는 제 1 방향으로 이동이 불가능하고 또한 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 이동이 가능하게 위치결정하는 위치결정 장치, 제 1, 제 2 방향의 모든 방향(全方向)으로 이동이 불가능하게 위치결정하는 위치결정 장치에 관한 것이다.

머시닝 센터(machining center) 등에 있어서 워크피스(workpiece)(이하, 가공물이라 함)의 고정과 반송(搬送)과 위치결정에 제공하는 가공물 팰릿(pallet)을 머시닝 센터의 테이블 등에 위치결정시켜 고정하는 다양한 형태의 위치결정 고정 장치가 제안되어 실용에 제공되고 있다. 이러한 종류의 위치결정 장치로서, 가공물을 수평면 내의 X방향과 Y방향으로 위치결정하는 전방향(全方向) 위치결정 장치와, 가공물을 수평인 제 1 방향으로만 위치결정 가능하며 그 밖의 방향으로의 이동을 허용하는 일방향(一方向) 위치결정 장치가 사용된다.

가공물의 한 쌍의 원통 구멍과 원통 구멍 간의 거리에는, 구멍을 뚫는 가공시의 피치 간 오차가 발생하기 때문에, 가공물을 수평면 내에 있어서 정밀하게 위치결정할 경우, 일방(一方)의 원통 구멍은 전방향 위치결정 장치에 의해 위치결정하고, 피치 간 오차를 흡수하기 위해 타방(他方)의 원통 구멍은 일방향 위치결정 장치에 의해 위치결정한다.

특허 문헌 1에 기재된 위치결정 장치는, 본체 부재와, 상기 본체 부재의 꼭대기부(頂部)에 상방(上方)으로 돌출된 형상으로 형성된 플러그부와, 플러그부의 외주부(外周部)의 축심을 사이에 둔 양측부에 형성된 상방으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형상의 위치결정부(테이퍼부)와, 플러그 부재의 테이퍼부의 외측에 끼워진 테이퍼 슬리브와, 플러그부와 테이퍼 슬리브에 삽입통과된 구동 로드이며 상단부에 테이퍼 슬리브의 상단부가 일체적으로 연결된 구동 로드와, 구동 로드를 승강 구동 가능한 유압(油壓) 실린더를 구비하고 있다.

가공물의 구멍에 플러그부와 테이퍼 슬리브를 삽입하고 나서, 유압 실린더로 구동 로드를 하방으로 구동하여, 테이퍼 슬리브를 직경확대(擴徑)시켜서 구멍의 내주면(內周面)에 밀착시킴으로써, 가공물을 2개의 위치결정 장치의 한 쌍의 축심을 연결하는 수평 방향과 직교하는 제 1 방향으로 이동이 불가능하고 또한 상기 한 쌍의 축심을 연결하는 제 2 방향으로 수평 이동이 가능하도록 위치결정하도록 구성되어 있다.

특허 문헌 2에 기재된 위치결정 장치(그 도 3 및 도 4 참조)는, 상기 위치결정 장치와 유사한 구성이지만, 본체 부재와는 별체(別體)인 플러그 부재를 설치하고, 그 플러그부의 외주부에 상방으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼부를 형성하고, 플러그 부재의 하단부의 슬라이딩 플랜지부를 본체 부재에 형성된 긴 구멍에 이동 가능하게 장착하고, 구동 로드를 유압 실린더의 출력 부재(피스톤 부재)에 대해 수평 방향으로 근소하게 이동 가능하도록 구성함으로써, 플러그 부재와 구동 로드와 테이퍼 슬리브를, 제 1 방향으로 이동이 불가능하고 또한 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 수평 이동이 가능하도록 구성되어 있다.

일본 특허공개공보 제2006-7334호 일본 특허공보 제4799487호

특허 문헌 1 및 2의 위치결정 장치에 있어서는, 테이퍼 슬리브의 탄성변형을 통해 원통 구멍의 내주면에 밀착시키는 구성으로 되어 있는데, 상기 테이퍼 슬리브의 탄성변형량이 탄성 범위 내에 들어 있어야 하지만, 이 경우 테이퍼 슬리브의 외부 직경을 직경확대시킬 수 있는 직경확대량이 현저히 제약된다. 예컨대, 원통 구멍이 10mm인 경우, 직경축소(縮徑) 상태의 테이퍼 슬리브의 외부 직경은 9.9mm 정도로 설정해야 한다. 이 때문에, 플러그부와 테이퍼 슬리브를 원통 구멍에 원활하게 신속히 삽입할 수 없다. 특히, 원통 구멍의 공차(公差)가 큰 경우에는, 원통 구멍에 삽입할 수 없는 경우나, 원통 구멍의 내주면에 밀착시킬 수 없는 경우 등이 발생한다.

게다가, 테이퍼 슬리브를 하강시킴으로써 직경확대시켜 구멍의 내주면에 밀착시킬 때, 테이퍼 슬리브도 근소하게 하방으로 이동하여, 가공물에 하방을 향한 힘이 작용하기 때문에, 가공물이 이동 또는 변형되어 가공 대상물의 기계 가공의 정밀도가 저하된다.

본 발명의 목적은, 원통 구멍에 밀착시키는 걸림결합 부재의 직경확대량을 크게 할 수 있는 위치결정 장치를 제공하는 것, 가공물에 하방을 향한 힘을 작용시키는 일 없이 위치결정할 수 있는 위치결정 장치를 제공하는 것 등이다.

청구항 1의 위치결정 장치는, 기준측의 베이스 부재에 장비(裝備)되는 삽입축 부재를 걸림결합 부재를 통해 가공물(workpiece)의 원통 구멍에 밀착 상태로 걸림결합시킴으로써, 가공물을 삽입축 부재의 연직(鉛直)인 축심(軸心)과 직교하는 제 1 방향으로 위치결정 가능하며 또한 상기 축심 및 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로의 이동을 허용하는 위치결정 장치로서, 상기 베이스 부재에 고정되는 본체 부재와, 상기 본체 부재에 장착되고 또한 상단(上端)측 부분이 본체 부재의 상단으로부터 상방으로 돌출되는 삽입축 부재와, 상기 삽입축 부재를 승강 구동 가능한 유체압 실린더와, 상기 삽입축 부재의 상기 제 1 방향의 양측에 설치되는 한 쌍의 걸림결합 부재와, 상기 삽입축 부재를 상기 유체압 실린더로 상기 한 쌍의 걸림결합 부재에 대해 하방으로 이동시킴으로써 상기 한 쌍의 걸림결합 부재를 직경이 확대되는 측으로 이동시키는 테이퍼 걸림결합 기구와, 상기 한 쌍의 걸림결합 부재를 하강이 불가능하게 지지하는 동시에 상기 제 1 방향으로 이동이 불가능하고 또한 상기 제 2 방향으로 이동이 가능하게 유지(保持)하는 가동(可動) 유지 기구를 구비하며, 상기 삽입축 부재의 상단측 부분과 한 쌍의 걸림결합 부재의 상부를, 상기 가동 유지 기구를 통해 상기 가공물의 원통 구멍에 삽입한 후, 상기 유체압 실린더로 상기 삽입축 부재를 하방으로 구동시킴으로써, 상기 테이퍼 걸림결합 기구를 통해 상기 한 쌍의 걸림결합 부재의 외부 직경을 확대시켜 상기 원통 구멍에 밀착시키도록 구성하는 동시에, 상기 원통 구멍의 내부 직경의 공차(公差) 범위 내에 있어서 상기 한 쌍의 걸림결합 부재가 상기 원통 구멍의 내주면에 밀착될 때까지 상기 한 쌍의 걸림결합 부재가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 2의 위치결정 장치는, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 테이퍼 걸림결합 기구는, 상기 삽입축 부재의 상기 제 1 방향의 양측부에 상기 제 2 방향과 평행하게 형성된 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면과, 이들 테이퍼 슬라이딩면에 면접촉(面接觸)하도록 상기 한 쌍의 걸림결합 부재에 형성된 한 쌍의 테이퍼 걸림결합면을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 3의 위치결정 장치는, 청구항 2의 발명에 있어서, 상기 걸림결합 부재는, 그 일측부에 형성된 상기 테이퍼 걸림결합면과, 상기 테이퍼 걸림결합면과 반대되는 측의 타측면에 형성되고 또한 상기 원통 구멍에 걸림결합 가능한 부분 원통형의 평활한 위치결정 걸림결합면과, 하단부에 형성된 플랜지부를 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 4의 위치결정 장치는, 청구항 3의 발명에 있어서, 상기 가동 유지 기구는, 상기 삽입축 부재가 관통하도록 상기 본체 부재에 형성되고 또한 상기 제 2 방향을 길이 방향으로 하는 평면 시점으로 볼 때(平面視) 타원형인 기준 수용 구멍과, 상기 한 쌍의 플랜지부의 하단면을 하강이 불가능하게 지지하는 기준 수용 구멍의 바닥면(底面)과, 상기 기준 수용 구멍의 연직인 한 쌍의 측벽면에 상기 제 2 방향과 평행하게 형성된 한 쌍의 기준 슬라이딩면과, 상기 한 쌍의 기준 슬라이딩면에 슬라이딩 가능하게 면접촉하도록 상기 한 쌍의 플랜지부에 형성된 한 쌍의 가동 슬라이딩면을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 5의 위치결정 장치는, 청구항 3의 발명에 있어서, 상기 가동 유지 기구는, 상기 삽입축 부재가 관통하도록 상기 본체 부재에 형성되고 또한 상기 제 2 방향을 길이 방향으로 하는 평면 시점으로 볼 때 타원형인 기준 수용 구멍과, 상기 기준 수용 구멍의 한 쌍의 측벽면에 제 2 방향과 평행하게 그리고 상방으로 갈수록 이격 거리가 커지는 경사진 형상으로 형성된 한 쌍의 기준 슬라이딩면과, 상기 기준 수용 구멍에 상기 제 2 방향으로 이동 가능하게 장착되고 또한 상기 삽입축 부재가 관통하는 가동 기준 부재와, 상기 가동 기준 부재의 하단면을 하강이 불가능하게 지지하는 상기 기준 수용 구멍의 바닥면을 구비하며, 상기 가동 기준 부재는, 상기 삽입축 부재가 상기 제 2 방향으로 상대이동 가능하게 관통하는 개구 구멍(開口孔)을 가지며 또한 하단면이 상기 바닥면에 의해 지지되는 바닥벽(底壁)과, 상기 한 쌍의 기준 슬라이딩면에 슬라이딩 가능하게 면접촉하도록 형성된 한 쌍의 가동 슬라이딩면과, 상기 삽입축 부재의 상기 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면에 상기 한 쌍의 테이퍼 걸림결합면을 걸림결합시킨 상태에서 상기 한 쌍의 플랜지부가 걸림결합되고 또한 상기 한 쌍의 플랜지부의 하단면을 하강이 불가능하게 지지하는 원형 오목부를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 6의 위치결정 장치는, 청구항 3의 발명에 있어서, 상기 본체 부재에 상기 기준 수용 구멍의 하단에 상단이 이어지고 또한 상기 기준 수용 구멍보다 직경이 작은 내부 원통 구멍이 형성되고, 상기 삽입축 부재의 하부에 상기 내부 원통 구멍에 승강 가능하게 장착된 환형(環狀) 플랜지가 형성된 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 7의 위치결정 장치는, 청구항 6의 발명에 있어서, 상기 내부 원통 구멍의 바닥벽부에 형성되고 가압 에어 공급로에 접속된 밸브 구멍과, 상기 삽입축 부재가 하한 위치에 도달하였을 때 상기 밸브 구멍을 폐색(閉塞)하도록 상기 환형 플랜지에 형성된 밸브면부를 구비하며, 상기 가압 에어 공급로의 가압 에어의 에어압(air pressure)을 통해 상기 삽입축 부재가 하한 위치에 도달한 위치결정 불량 상태를 검지하는 위치결정 불량 검지 수단을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 8의 위치결정 장치는, 청구항 3의 발명에 있어서, 상기 삽입축 부재와 한 쌍의 걸림결합 부재의 외측에 헐거운 끼움결합 상태로 끼워져 상기 본체 부재의 꼭대기부의 장착 구멍에 고정된 고정 링이며, 상기 한 쌍의 플랜지부에 상방으로부터 접촉된 고정 링을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 9의 위치결정 장치는, 청구항 3의 발명에 있어서, 상기 삽입축 부재와 한 쌍의 걸림결합 부재의 외측에 끼워져 상기 장착 구멍에 장착되고 또한 상기 고정 링으로 유지된 탄성 재료로 제작된 스크레이퍼(scraper)를 설치하며, 상기 삽입축 부재를 상한(上限) 위치에 위치시킨 비(非)위치결정 상태일 때 상기 스크레이퍼에 의해 상기 한 쌍의 걸림결합 부재를 직경축소시키면서 센터링(centering)하도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 10의 위치결정 장치는, 청구항 9의 발명에 있어서, 상기 본체 부재에, 가압 에어 공급 통로와, 상기 가압 에어 공급 통로에 이어지며 또한 상기 스크레이퍼의 하면(下面)측으로 가압 에어를 도입 가능한 에어 도입 통로를 설치하고, 상기 가압 에어 공급 통로로부터 에어 도입 통로로 공급하는 가압 에어를 삽입축 부재 및 걸림결합 부재와 스크레이퍼 간의 틈새로부터 분출시킴으로써 이물(異物)의 침입을 방지하도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 11의 위치결정 장치는, 기준측의 베이스 부재에 장비되는 삽입축 부재를 걸림결합 부재를 통해 가공물의 원통 구멍에 밀착 상태로 걸림결합시킴으로써, 가공물을 삽입축 부재의 연직인 축심과 직교하는 모든 방향(全方向)으로 위치결정 가능한 위치결정 장치로서, 상기 베이스 부재에 고정되는 본체 부재와, 상기 본체 부재에 장착되고 또한 상단측 부분이 본체 부재의 상단으로부터 상방으로 돌출되는 삽입축 부재와, 상기 삽입축 부재를 승강 구동 가능한 유체압 실린더와, 상기 삽입축 부재의 외주측에 설치되는 복수의 걸림결합 부재와, 상기 삽입축 부재를 상기 유체압 실린더로 상기 복수의 걸림결합 부재에 대해 하방으로 이동시킴으로써 상기 복수의 걸림결합 부재를 직경이 확대되는 측으로 이동시키는 테이퍼 걸림결합 기구와, 상기 복수의 걸림결합 부재를 하강이 불가능하게 지지하는 동시에 상기 모든 방향으로 이동이 불가능하게 유지하는 부동(不動) 유지 기구를 구비하며, 상기 삽입축 부재의 상단측 부분과 복수의 걸림결합 부재의 상부를, 상기 가공물의 원통 구멍에 삽입한 후, 상기 유체압 실린더로 상기 삽입축 부재를 하방으로 구동시킴으로써, 상기 테이퍼 걸림결합 기구를 통해 상기 복수의 걸림결합 부재의 외부 직경을 확대시켜 상기 원통 구멍에 밀착시키도록 구성하는 동시에, 상기 원통 구멍의 내부 직경의 공차의 범위 내에 있어서 상기 복수의 걸림결합 부재가 상기 원통 구멍의 내주면에 밀착될 때까지 상기 복수의 걸림결합 부재가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 1의 발명에 의하면, 가공물의 원통 구멍을 제 2 방향으로의 이동을 허용하면서 제 1 방향으로 위치결정할 수 있다. 가동 유지 기구에 의해 한 쌍의 걸림결합 부재를 하강이 불가능하게 지지한 상태에서 가공물의 원통 구멍을 위치결정하기 때문에, 위치결정시에 가공물에 하방(下方)을 향한 힘이 작용하는 일이 없으므로, 가공물이 이동 또는 변형되는 일이 없다.

또한, 테이퍼 걸림결합 기구를 통해 한 쌍의 걸림결합 부재를 직경확대시키는 구성이기 때문에, 한 쌍의 걸림결합 부재의 직경확대량을 크게 할 수 있을 뿐만 아니라, 원통 구멍의 내부 직경의 공차 범위 내에서 한 쌍의 걸림결합 부재가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형 가능하기 때문에, 직경축소 상태의 한 쌍의 걸림결합 부재의 외부 직경과, 원통 구멍의 내부 직경 간의 차(差)를 크게 설정할 수 있기 때문에, 삽입축 부재와 한 쌍의 걸림결합 부재를 가공물의 원통 구멍에 용이하게 신속히 삽입할 수 있다. 더욱이, 원통 구멍의 내부 직경의 공차도 크게 할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 테이퍼 걸림결합 기구는, 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면과 한 쌍의 테이퍼 걸림결합면을 구비한 간단한 구성의 것이 된다.

청구항 3의 발명에 의하면, 걸림결합 부재는, 테이퍼 걸림결합면과, 부분 원통형의 평활한 위치결정 걸림결합면과, 플랜지부를 가지는 간단한 구성의 것이 된다.

청구항 4의 발명에 의하면, 가동 유지 기구는, 본체 부재에 형성된 제 2 방향을 길이 방향으로 하는 평면 시점으로 볼 때 타원형인 기준 수용 구멍과 그 바닥면과 한 쌍의 기준 슬라이딩면과, 한 쌍의 걸림결합 부재의 플랜지부에 형성된 한 쌍의 가동 슬라이딩면을 가지기 때문에, 한 쌍의 가동 슬라이딩면을 한 쌍의 기준 슬라이딩면에 대해 슬라이딩시킴으로써, 한 쌍의 걸림결합 부재를 제 2 방향으로 가동(可動)되게 유지시킬 수 있다.

청구항 5의 발명에 의하면, 가동 유지 기구는, 본체 부재에 형성된 제 2 방향을 길이 방향으로 하는 평면 시점으로 볼 때 타원형인 기준 수용 구멍과 그 바닥면과 한 쌍의 기준 슬라이딩면과, 기준 수용 구멍에 가동되게 수용된 가동 기준 부재를 가지며, 가동 기준 부재는 상기 바닥면에 의해 지지되는 바닥벽과, 한 쌍의 기준 슬라이딩면에 슬라이딩 가능하게 면접촉하는 한 쌍의 가동 슬라이딩면과, 한 쌍의 걸림결합 부재의 플랜지부가 수용되고 또한 하강이 불가능하게 지지되는 원형 오목부를 가지기 때문에, 한 쌍의 걸림결합 부재를 가동 기준 부재와 함께 제 2 방향으로 가동되게 유지시킬 수 있다.

또한, 한 쌍의 기준 슬라이딩면은, 상방으로 갈수록 이격 거리가 커지는 경사진 형상으로 형성되어 있으므로, 한 쌍의 기준 슬라이딩면과 한 쌍의 가동 슬라이딩면을 항상 밀착 상태로 유지할 수 있기 때문에, 위치결정의 정밀도를 안정시킬 수 있다.

청구항 6의 발명에 의하면, 삽입축 부재의 하부의 환형 플랜지를 기준 수용 구멍의 하단에 이어지는 내부 원통 구멍에 승강 가능하게 장착시키기 때문에, 삽입축 부재의 하부를 상하 방향으로 안내할 수 있다.

청구항 7의 발명에 의하면, 삽입축 부재가 하한 위치에 도달한 위치결정 불량 상태를 검지하는 위치결정 불량 검지 수단을 설치하였기 때문에, 위치결정 불량 상태를 검지할 수 있다.

청구항 8의 발명에 의하면, 본체 부재의 장착 구멍에 고정시킨 고정 링을 한 쌍의 걸림결합 부재의 플랜지 부재에 상방으로부터 접촉시켰기 때문에, 고정 링에 의해 플랜지부의 상방 이동을 규제할 수 있다.

청구항 9의 발명에 의하면, 상기 삽입축 부재와 한 쌍의 걸림결합 부재의 외측에 끼운 탄성 재료로 제작된 스크레이퍼를 고정 링으로 유지시켰기 때문에, 상기 스크레이퍼에 의해 이물의 침입을 방지할 수 있다. 또한, 비(非)위치결정 상태일 때 상기 스크레이퍼에 의해 한 쌍의 걸림결합 부재를 직경축소시키면서 센터링할 수 있다.

청구항 10의 발명에 의하면, 삽입축 부재의 외주면과 스크레이퍼 간의 틈새로부터 가압 에어를 분출시킴으로써, 이물의 침입을 확실히 방지할 수 있다.

청구항 11의 발명에 의하면, 가공물의 원통 구멍을 삽입축 부재의 연직인 축심과 직교하는 모든 방향으로 위치결정할 수 있다. 가동 유지 기구에 의해 복수의 걸림결합 부재를 하강이 불가능하게 지지한 상태로 가공물의 원통 구멍을 위치결정하기 때문에, 위치결정시에 가공물에 하방을 향한 힘이 작용하는 일이 없으므로, 가공물이 이동 또는 변형되는 일이 없다.

또한, 테이퍼 걸림결합 기구를 통해 복수의 걸림결합 부재를 직경확대시키는 구성이기 때문에, 복수의 걸림결합 부재의 직경확대량을 크게 할 수 있을 뿐만 아니라, 원통 구멍의 내부 직경의 공차의 범위 내에서 복수의 걸림결합 부재가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형 가능하기 때문에, 직경축소 상태의 복수의 걸림결합 부재의 외부 직경과, 원통 구멍의 내부 직경 간의 차를 크게 설정할 수 있으므로, 삽입축 부재와 복수의 걸림결합 부재를 가공물의 원통 구멍에 용이하게 신속히 삽입할 수 있다. 뿐만 아니라, 원통 구멍의 공차도 크게 할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 위치결정 시스템의 평면도이다.
도 2는, 제 1 위치결정 장치의 평면도이다.
도 3은, 도 2의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 4는, 도 2의 IV-IV선에 따른 단면도이다.
도 5는, 도 3의 V-V선에 따른 단면도이다.
도 6은, 위치결정 상태에 있어서의 도 4에 상응하는 도면이다.
도 7은, 삽입축 부재가 하한 위치에 있을 때의 도 4에 상응하는 도면이다.
도 8은, 제 2 위치결정 장치의 평면도이다.
도 9는, 도 8의 IX-IX선에 따른 단면도이다.
도 10은, 도 8의 X-X선에 따른 단면도이다.
도 11은, 도 9의 XI-XI선에 따른 단면도이다.
도 12는, 위치결정 상태에 있어서의 도 10에 상응하는 도면이다.
도 13은, 삽입축 부재가 하한 위치에 있을 때의 도 10에 상응하는 도면이다.
도 14는, 실시예 2에 따른 제 2 위치결정 장치의 평면도이다.
도 15는, 도 14의 XV-XV선에 따른 단면도이다.
도 16은, 도 15의 XVI-XVI선에 따른 단면도이다.
도 17은, 도 14의 XVII-XVII선에 따른 단면도이다.
도 18은, 위치결정 상태에 있어서의 도 17에 상응하는 도면이다.
도 19는, 삽입축 부재가 하한 위치에 있을 때의 도 17에 상응하는 도면이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 실시예에 근거하여 설명한다.

실시예 1

이하에서는, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 위치결정 시스템(1)은, 머시닝 센터(수치 제어식 공작기계)의 테이블인 베이스 부재(2)에 대해 가동 부재인 가공물 팰릿(이것이 가공물(W)에 해당함)을 수평 방향으로 정확하게 위치결정하기 위한 장치이다.

도 1은, 베이스 부재(2)와, 거기에 장비된 복수의 위치결정 장치(3, 4, 5)의 평면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 베이스 부재(2)에는, 그 상방 근방에 세트되는 가공물(W)(도 3 및 도 4 참조)을 수평면 내에 있어서의 X, Y방향(모든 방향)으로 위치결정하는 제 1 위치결정 장치(3)와, 가공물(W)을 Z방향(연직 방향)으로 위치결정하는 3세트(組)의 높이 방향 위치결정 장치(4)와, 가공물(W)을 제 1 위치결정 장치(3)를 중심으로 하는 수평 회동(回動) 방향(θ방향)으로 위치결정하는 제 2 위치결정 장치(5)가 장비되어 있다.

제 1 위치결정 장치(3)는 베이스 부재(1)의 일단(좌단(左端)) 근방부에 설치되고, 제 2 위치결정 장치(5)는 베이스 부재(1)의 타단(우단(右端)) 근방부에 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 제 1, 제 2 위치결정 장치(3, 5)의 축심을 연결하는 선은 X방향과 평행하다. 참고로, 제 1, 제 2 위치결정 장치(3, 5)의 배치 형태는 상기한 것에 한정되지 않는다.

제 1 위치결정 장치(3)와 제 2 위치결정 장치(5)에 의해, 가공물(W)을 수평 방향의 모든 방향으로 위치결정할 수 있다. 참고로, 상기의 높이 방향 위치결정 장치(4)에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는 제 1, 제 2 위치결정 장치(3, 5)에 대해 설명한다.

먼저, 제 1 위치결정 장치(3)에 대해 도 2∼도 7에 근거하여 설명한다.

참고로, 도 3 및 도 4는, 유압 실린더(11)의 피스톤 부재(20)와 삽입축 부재(7)를 상한 위치로 한 비(非)위치결정 상태를 나타내며, 도 7은, 유압 실린더(11)의 피스톤 부재(20)와 삽입축 부재(7)가 풀 스트로크(full stroke)하여 하한 위치에 도달한 상태를 나타낸다. 도 6은 정상적으로 위치결정한 상태를 나타내며, 이 상태에 있어서 유압 실린더(11)의 피스톤 부재(20)와 삽입축 부재(7)가 상한 위치와 하한 위치의 사이인 도중(途中) 위치에 있다.

도 2∼도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 위치결정 장치(3)는, 기준측의 베이스 부재(2)에 고정되는 본체 부재(6)와, 삽입축 부재(7)와, 3개의 걸림결합 부재(8)와, 테이퍼 걸림결합 기구(9)와, 부동 유지 기구(10)와, 유압 실린더(11)와, 고정 링(12)과, 스크레이퍼(13)와, 위치결정 불량 검지 수단(14)과, 에어 블로우 기구(15) 등을 구비하고 있다.

상기 제 1 위치결정 장치(3)는, 삽입축 부재(7)의 상단측 부분과 3개의 걸림결합 부재(8)의 상부(상반부(上半部))를 가공물(W)의 바닥부(底部)의 원통 구멍(H)에 하방으로부터 삽입한 후, 3개의 걸림결합 부재(8)를 직경확대시켜 원통 구멍(H)에 밀착시킴으로써, 가공물(W)의 원통 구멍(H)을 삽입축 부재(7)의 축심(A)과 직교하는 모든 방향으로 위치결정하는 장치이다.

본체 부재(6)는, 고정용 플랜지부(6a)와 통형상부(6b)를 가지며, 플랜지부(6a)의 하면은 수평 기준면으로 형성되어 있다. 통형상부(6b)를 베이스 부재(2)에 형성된 원통 구멍(2a)에 축심을 연직 자세로 하여 장착하고, 플랜지부(6a)의 하면을 베이스 부재(2)의 상면에 접촉시킨 상태에서, 3개의 볼트 구멍(6c)에 각각 삽입통과시킨 고정 볼트(6d)에 의해, 본체 부재(6)가 베이스 부재(2)에 높은 정밀도로 위치결정되어 고정된다.

삽입축 부재(7)는, 그 축심(A)을 연직 자세로 하여 배치되어 있다. 삽입축 부재(7)는, 유압 실린더(11)의 피스톤 부재(20)의 로드부(20b)에 나사결합되어 연결되는 연결축(7a)과, 그 상단으로부터 상방으로 이어지는 환형 플랜지(7b)와, 그 상단으로부터 상방으로 이어지는 원기둥부(圓柱部)(7c)와, 그 상단으로부터 상방으로 이어지는 테이퍼 축부(7d)와, 그 상단으로부터 상방으로 이어지는 테이퍼 안내부(7e)를 가진다. 참고로, 연결축(7a)과 환형 플랜지(7b)와 원기둥부(7c)는 삽입축 부재(7)의 하부에 형성되어 있다.

삽입축 부재(7)는, 그 상단측 부분(테이퍼 축부(7d)의 상반부와 테이퍼 안내부(7e))이 본체 부재(6)의 상단으로부터 상방으로 돌출된 상태로 하여 본체 부재(6)에 장착되어 있다.

삽입축 부재(7)의 외주부에는, 원주(圓周)를 3등분(等分)한 위치에 형성된 평활한 3개의 테이퍼 슬라이딩면(7f)과, 인접하는 테이퍼 슬라이딩면(7f) 간에 위치하는 부분 원통면(7g)이 형성되어 있다. 테이퍼 슬라이딩면(7f)은 상방으로 갈수록 삽입축 부재(7)의 축심(A)으로부터 이격되도록 연직에 대해 경사져 있다.

3개의 걸림결합 부재(8)는, 각각, 삽입축 부재(7)의 외주측에 3개의 테이퍼 슬라이딩면(7f)에 대향(對向)되는 형태로 설치되어 있다. 걸림결합 부재(8)의 상반부는 본체 부재(6)의 상단으로부터 상방으로 돌출되어 있다.

걸림결합 부재(8)는, 테이퍼 슬라이딩면(7f)에 면접촉하도록 형성된 테이퍼 걸림결합면(8b)과, 하단부의 플랜지부(8c)와, 가공물(W)의 원통 구멍(H)에 밀착 가능한 부분 원통형의 평활한 위치결정 걸림결합면(8a)과, 그 하단에 이어지는 부분 원통면(8d)을 구비하고 있다. 플랜지부(8c)는 그 외주측에 형성된 부분 원통 기준면(8e)을 가진다. 플랜지부(8c)의 하단면은 기준 수용 구멍(17)의 수평인 바닥면(17a)에 접촉하여 하강이 불가능하게 지지되어 있다. 참고로, 3개의 부분 원통면(7g)의 외부 직경은, 비(非)위치결정 상태에 있어서의 3개의 위치결정 걸림결합면(8a)의 외부 직경보다 근소하게 작게 설정되어 있다.

테이퍼 걸림결합 기구(9)는, 삽입축 부재(7)를 유압 실린더(11)로 3개의 걸림결합 부재(8)에 대해 상대적으로 하방으로 이동시킴으로써 3개의 걸림결합 부재(8)를 직경이 확대되는 측으로 이동시키는 것이다. 상기 테이퍼 걸림결합 기구(9)는, 3개의 테이퍼 슬라이딩면(7f)과, 3개의 테이퍼 걸림결합면(8b)을 가진다.

본체 부재(6)에는, 위부터 순서대로, 평면 시점으로 볼 때 원형인 꼭대기부의 장착 구멍(16)과, 이것보다 직경이 작은 기준 수용 구멍(17)(평면 시점으로 볼 때 원형임)과, 이것보다 직경이 작은 내부 원통 구멍(18)이 연통(連通)하도록 형성되어 있다. 장착 구멍(16)의 하단은 기준 수용 구멍(17)의 상단에 이어지며, 내부 원통 구멍(18)의 상단은 기준 수용 구멍(17)의 하단에 이어져 있다.

부동 유지 기구(10)는, 3개의 걸림결합 부재(8)를 하강이 불가능하게 지지하는 동시에 수평 방향의 모든 방향으로 이동이 불가능하게 유지하는 것이다. 상기 부동 유지 기구(10)는, 삽입축 부재(7)가 관통하도록 본체 부재(6)에 형성된 기준 수용 구멍(17)과, 3개의 플랜지부(8c)의 하단면을 하강이 불가능하게 지지하는 기준 수용 구멍(17)의 바닥면(17a)과, 기준 수용 구멍(17)의 원통형의 내주면과, 플랜지부(8c)의 외주의 부분 원통 기준면(8e)을 구비하고 있다.

삽입축 부재(7)의 원기둥부(7c)가 기준 수용 구멍(17)을 관통하고, 걸림결합 부재(8)의 플랜지부(8c)가 기준 수용 구멍(17)에 걸림결합 상태로 하여 수용되며, 도 3 및 도 4의 상태(삽입축 부재(7)가 상한 위치에 위치한 비(非)위치결정 상태)에서는, 플랜지부(8c)의 외주의 부분 원통 기준면(8e)이 기준 수용 구멍(17)의 내주면에 미소한 틈새를 가지고 근접되어 있다. 도 6의 상태(삽입축 부재(7)가 근소하게 하강한 위치결정 상태)에서는, 플랜지부(8c)의 외주의 부분 원통 기준면(8e)이 기준 수용 구멍(17)의 내주면에 밀착하여 3개의 걸림결합 부재(8)가 기준 위치가 된다.

장착 구멍(16)에는 단면이 L형인 고정 링(12)이 압입(壓入)에 의해 고정되고, 상기 고정 링(12)이 플랜지부(8c)의 상면에 접촉하여 플랜지부(8c)가 상방으로 이동하지 않도록 규제하고 있다. 삽입축 부재(7)와 3개의 걸림결합 부재(8)에는, 탄성 재료로 제작된 스크레이퍼(13)가 거의 밀착 상태로 외측에 끼워지고, 상기 스크레이퍼(13)는 고정 링(12) 내에 장착되어 고정 링(12)에 의해 유지되어 있다. 삽입축 부재(7)를 상한 위치로 한 비(非)위치결정 상태일 때 스크레이퍼(13)에 의해 3개의 걸림결합 부재(8)를 직경축소시키면서 센터링하도록 구성되어 있다.

유압 실린더(11)는, 삽입축 부재(7)를 승강 구동시키기 위한 것이다. 유압 실린더(11)는, 본체 부재(6)의 통형상부(6b)에 형성된 세로 방향의 실린더 구멍(19)과, 상기 실린더 구멍(19)에 승강 가능하게 장착된 피스톤부(20a)를 포함하는 피스톤 부재(20)를 가지며, 실린더 구멍(19) 중 피스톤부(20a)의 상측에는 삽입축 부재(7)를 하강 구동시키기 위한 제 1 오일 챔버(21a)가 형성되고 또한 피스톤부(20a)의 하측에는 삽입축 부재(7)를 상승 구동시키기 위한 제 2 오일 챔버(21b)가 형성되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 오일 챔버(21a)는, 본체 부재(6) 내의 유압 통로(22a)와 베이스 부재(2) 내의 유압 통로(22b)와 외부 유압 통로(22c)를 통해 유압 공급원(23)에 접속되어 있다. 제 2 오일 챔버(21b)는 베이스 부재(2) 내의 유압 통로(22d)와 외부 유압 통로(도시 생략)를 통해 유압 공급원(23)에 접속되어 있다. 또한, 제 1, 제 2 오일 챔버(21a, 21b)의 유압을 시일하기 위한 시일 부재(25∼27) 및 기타의 시일 부재(28∼30)가 설치되어 있다. 또한, 유압 공급원(23)은 제어 유닛(24)에 전기적으로 접속되어 있다. 참고로, 본 실시예에 있어서 「유압(油壓)」은 가압된 오일을 의미한다.

상기 제 1 위치결정 장치(3)에 있어서는, 삽입축 부재(7)를 상한 위치로 한 상태에서, 삽입축 부재(7)의 상단측 부분과 3개의 걸림결합 부재(8)의 상반부를, 가공물(W)의 원통 구멍(H)에 삽입한 후, 유압 실린더(11)에 의해 삽입축 부재(7)를 하방으로 구동시킴으로써, 테이퍼 걸림결합 기구(9)를 통해 3개의 걸림결합 부재(8)를 직경이 확대되는 측으로 이동시켜서 위치결정 걸림결합면(8a)을 원통 구멍(H)에 밀착시키는 동시에, 원통 구멍(H)의 내부 직경의 공차 범위 내에 있어서 3개의 걸림결합 부재(8)의 위치결정 걸림결합면(8a)이 원통 구멍(H)의 내주면에 밀착될 때까지 3개의 걸림결합 부재(8)가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형 가능하도록 구성되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 위치결정 불량 검지 수단(14)은, 내부 원통 구멍(18)의 바닥벽부에 형성되며 또한 가압 에어 공급로(31)에 접속된 밸브 구멍(32)과, 삽입축 부재(7)가 하한 위치에 도달하였을 때 밸브 구멍(32)을 폐색하도록 환형 플랜지(7b)의 하면에 형성된 밸브면(33)을 구비하고 있다. 가압 에어 공급로(31)는, 베이스 부재(2) 내의 에어 통로(34a)와, 외부 에어 통로(34b)를 통해 가압 에어 공급원(35)에 접속되어 있다. 외부 에어 통로(34b)에는 압력 스위치(36)(또는 압력 센서)가 접속되고, 가압 에어 공급원(35)과 압력 스위치(36)는 제어 유닛(24)에 전기적으로 접속되어 있다.

삽입축 부재(7)가, 상한 위치에 있는 비(非)위치결정 상태와, 삽입축 부재(7)가 상한 위치와 하한 위치의 사이인 도중 위치에 있는 정상적인 위치결정 상태일 때에는, 밸브면(33)이 밸브 구멍(32)을 폐색하지 않기 때문에, 압력 스위치(36)는 에어압 「낮음」을 검출한다. 그러나, 삽입축 부재(7)가 하한 위치에 도달한 위치결정 불량의 경우에는, 밸브면(33)이 밸브 구멍(32)을 폐색하기 때문에, 압력 스위치(36)는 에어압 「높음」을 검출한다.

에어 블로우 기구(15)는, 삽입축 부재(7) 및 3개의 걸림결합 부재(8)와 스크레이퍼(13) 간의 틈새(13a)로부터 가압 에어를 분출시킴으로써 이물의 침입을 방지하는 것이다. 상기 에어 블로우 기구(15)는, 본체 부재(6)에 형성된 가압 에어 공급 통로(37)와, 베이스 부재(2) 내의 에어 통로(38)와, 가압 에어 공급원(35)에 접속된 외부 에어 통로(39)와, 가압 에어 공급 통로(37)에 이어지며 또한 스크레이퍼(13)의 하면측에 가압 에어를 도입 가능한 에어 도입 통로(40)를 가진다.

에어 블로우 기구(15)는, 가압 에어 공급 통로(37)로부터 에어 도입 통로(40)로 공급하는 가압 에어를 삽입축 부재(7) 및 3개의 걸림결합 부재(8)의 외주면과 스크레이퍼(13) 간의 틈새(13a)로부터 분출시키도록 구성되어 있다. 참고로, 에어 도입 통로(40)는, 본체 부재(6)와 삽입축 부재(7) 간의 틈새, 본체 부재(6)와 걸림결합 부재(8) 간의 틈새, 삽입축 부재(7)와 걸림결합 부재(8) 간의 틈새, 삽입축 부재(7)와 고정 링(12) 간의 틈새 등으로 이루어진다.

다음으로, 제 1 위치결정 장치(3)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

피스톤 부재(20) 및 삽입축 부재(7)를 상한 위치로 한 비(非)위치결정 상태에 있어서는, 테이퍼 걸림결합 기구(9)에 의해, 3개의 걸림결합 부재(8)가 직경축소 가능한 상태가 되며, 스크레이퍼(13)는 3개의 걸림결합 부재(8)를 직경축소시키면서 센터링한다. 이 상태에서, 가공물(W)과 그 원통 구멍(H)을 상방으로부터 하강시켜, 삽입축 부재(7)의 테이퍼 안내부(7e)에 의해 안내하면서, 삽입축 부재(7)의 상단측 부분과 3개의 걸림결합 부재(8)의 상부를 원통 구멍(H)에 삽입한다.

다음으로, 유압 실린더(11)의 피스톤 부재(20)를 하방으로 구동하여, 삽입축 부재(7)를 하방으로 구동시키면, 3개의 걸림결합 부재(8)는 바닥면(17a)으로 지지되어 있기 때문에 하강하지 않으며, 테이퍼 걸림결합 기구(9)의 3개의 테이퍼 슬라이딩면(7f)에 의해 3개의 테이퍼 걸림결합면(8b)이 직경확대되는 측으로 밀려 이동(押動)되어, 3개의 플랜지부(8c)의 부분 원통 기준면(8e)이 기준 수용 구멍(17)의 내주면에 밀착된 상태가 되고, 3개의 걸림결합 부재(8)가, 이들 위치결정 걸림결합면(8a)이 원통 구멍(H)의 내주면에 밀착될 때까지, 원통 구멍(H)의 내부 직경의 공차 범위 내에서 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형하여, 원통 구멍(H)을 높은 정밀도로 위치결정한다.

이때, 도 6에 나타낸 바와 같이, 테이퍼 걸림결합 기구(9)에 의해, 삽입축 부재(7)가 상한 위치와 하한 위치의 사이인 도중 위치에 잠금 상태가 되며, 밸브면(33)은 밸브 구멍(32)을 폐색하지 않기 때문에, 압력 스위치(36)는 에어압 「낮음」을 검출한다. 그러므로, 정상적으로 위치결정되었음을 검지할 수 있다. 한편, 원통 구멍(H)의 제작 오차가 내부 직경의 공차 범위 이상으로 크기 때문에 원통 구멍(H)의 내부 직경이 과대(過大)한 경우에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 삽입축 부재(7)가 하한 위치까지 하강하여, 밸브면(33)이 밸브 구멍(32)을 폐색하기 때문에, 압력 스위치(36)는 에어압 「높음」을 검출한다. 그러므로, 위치결정 불량을 검지할 수 있다.

참고로, 소기(所期)의 가공물(W)과 상이한 종류의 가공물을 세트하였기 때문에, 원통 구멍(H)의 내부 직경이 과대한 경우에도, 상기와 마찬가지로, 삽입축 부재(7)가 하한 위치까지 하강하여, 압력 스위치(36)는 에어압 「높음」을 검출하기 때문에, 위치결정 불량을 검지할 수 있다.

부동 유지 기구(10)에 의해 3개의 걸림결합 부재(8)를 하강이 불가능하게 지지한 상태로 가공물(W)의 원통 구멍(H)을 위치결정하므로, 위치결정시에 가공물(W)에 하방을 향한 힘이 작용하는 일이 없기 때문에, 가공물(W)이 이동 또는 변형되는 일이 없다. 그러므로, 가공물(W) 또는 가공물(W)에 고정시킨 가공 대상물을 기계 가공할 때의 정밀도 저하를 방지할 수 있다.

테이퍼 걸림결합 기구(9)를 통해 3개의 걸림결합 부재(8)를 직경확대시키는 구성이기 때문에, 3개의 걸림결합 부재(8)의 직경확대량을 크게 할 수 있을 뿐만 아니라, 원통 구멍(H)의 내부 직경의 공차 범위 내에서 3개의 걸림결합 부재(8)가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형하기 때문에, 직경축소 상태의 3개의 걸림결합 부재(8)의 외부 직경과, 원통 구멍(H)의 내부 직경 간의 차를 크게(예컨대, 0.3∼0.5mm 정도) 설정할 수 있으므로, 삽입축 부재(7)와 3개의 걸림결합 부재(8)를 가공물(W)의 원통 구멍(H)에 용이하게 신속히 삽입할 수 있을 뿐만 아니라, 원통 구멍(H)의 내부 직경의 공차도 크게 할 수 있다.

에어 블로우 기구(15)에 의해, 삽입축 부재(7) 및 3개의 걸림결합 부재(8)의 외주면과 스크레이퍼(13) 간의 틈새(13a)로부터 가압 에어를 분출시켜 에어 블로잉하기 때문에, 내부에 절삭가루(切粉) 등의 이물이 침입하는 일이 없다.

다음으로, 제 2 위치결정 장치(5)에 대해, 도 1 및 도 8∼도 13에 근거하여 설명한다.

참고로, 도 9 및 도 10은, 유압 실린더(61)의 피스톤 부재(80)와 삽입축 부재(57)를 상한 위치로 한 비(非)위치결정 상태를 나타내고, 도 13은, 유압 실린더(61)의 피스톤 부재(80)와 삽입축 부재(57)가 풀 스트로크하여 하한 위치에 도달한 상태를 나타낸다. 도 12는 정상적으로 위치결정된 상태를 나타내며, 이 상태에 있어서 유압 실린더(61)의 피스톤 부재(80)와 삽입축 부재(57)가 상한 위치와 하한 위치의 사이인 도중 위치에 있다.

도 8∼도 13에 나타낸 바와 같이, 상기 제 2 위치결정 장치(5)는, 기준측의 베이스 부재(2)에 고정되는 본체 부재(56)와, 삽입축 부재(57)와, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)와, 테이퍼 걸림결합 기구(59)와, 가동 유지 기구(60)와, 유압 실린더(61)와, 고정 링(62)과, 스크레이퍼(63)와, 위치결정 불량 검지 수단(64)과, 에어 블로우 기구(65) 등을 구비하고 있다.

상기 제 2 위치결정 장치(5)는, 삽입축 부재(57)의 상단측 부분과 한 쌍의 걸림결합 부재(58)의 상부(상반부)를 가공물(W)의 바닥부의 원통 구멍(Ha)에 하방으로부터 삽입한 후, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 직경확대시켜 원통 구멍(Ha)에 밀착시킴으로써, 가공물(W)의 원통 구멍(Ha)을, 삽입축 부재(57)의 축심과 직교하는 X방향으로의 이동을 허용하면서, X방향과 직교하는 Y방향으로 위치결정하는 장치이다. 참고로, Y방향이 「제 1 방향」에 상당하고, X방향이 「제 2 방향」에 상당한다.

본체 부재(56)는, 고정용 플랜지부(56a)와 통형상부(56b)를 가지며, 플랜지부(56a)의 하면은 수평 기준면으로 형성되어 있다. 통형상부(56b)를 베이스 부재(2)에 형성된 원통 구멍(52a)에 축심을 연직 자세로 하여 장착하고, 플랜지부(56a)의 하면을 베이스 부재(2)의 상면에 접촉시킨 상태에서, 3개의 볼트 구멍(56c)에 각각 삽입통과시킨 고정 볼트(56d)에 의해, 본체 부재(56)가 베이스 부재(2)에 높은 정밀도로 위치결정되어 고정된다. 참고로, 본체 부재(56)의 상면에는, 위치결정 방향(본 실시예에서는 Y방향)을 나타내는 한 쌍의 마크(56m)(이것은 얕은 오목부로 이루어짐)가 형성되어 있다.

삽입축 부재(57)는, 그 축심(B)을 연직 자세로 하여 배치되어 있다. 삽입축 부재(57)는, 유압 실린더(61)의 피스톤 부재(80)의 로드부(80b)에 나사결합되어 연결되는 연결축(57a)과, 그 상단으로부터 상방으로 이어지는 환형 플랜지(57b)와, 그 상단으로부터 상방으로 이어지는 원기둥부(57c)와, 그 상단으로부터 상방으로 이어지는 테이퍼 축부(57d)와, 그 상단으로부터 상방으로 이어지는 테이퍼 안내부(57e)를 가진다. 참고로, 연결축(57a)과 환형 플랜지(57b)와 원기둥부(57c)는 삽입축 부재(57)의 하부에 형성되어 있다.

삽입축 부재(57)는, 그 상단측 부분(테이퍼 축부(57d)의 상반부와 테이퍼 안내부(57e))이 본체 부재(56)의 상단으로부터 상방으로 돌출된 상태로 하여 본체 부재(56)에 장착되어 있다. 삽입축 부재(57)의 테이퍼 축부(57d)의 Y방향의 양측부에는, X방향과 평행하며 또한 평활한 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면(57f)이 형성되고, 삽입축 부재(57)의 테이퍼 축부(57d)의 X방향의 양측부에는, 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면(57f) 사이에 위치하는 부분 원통면(57g)이 형성되어 있다. 테이퍼 슬라이딩면(57f)은 상방으로 갈수록 삽입축 부재(57)의 축심(B)으로부터 이격되도록 연직에 대해 경사져 있다.

한 쌍의 걸림결합 부재(58)는, 각각, 삽입축 부재(57)의 Y방향의 양측부에 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면(57f)에 대향되는 형태로 설치되어 있다. 걸림결합 부재(58)의 상부는 본체 부재(56)의 상단으로부터 상방으로 돌출되어 있다. 걸림결합 부재(58)는, 테이퍼 슬라이딩면(57f)에 면접촉하도록 형성된 테이퍼 걸림결합면(58b)과, 하단부의 플랜지부(58c)와, 가공물(W)의 원통 구멍(Ha)에 밀착 가능한 부분 원통형의 평활한 위치결정 걸림결합면(58a)과, 그 하단에 이어지는 부분 원통면(58d)을 구비하고 있다. 참고로, 2개의 부분 원통면(57g)의 외부 직경은, 비(非)위치결정 상태일 때의 2개의 위치결정 걸림결합면(58a)의 외부 직경보다 근소하게 작게 설정되어 있다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 본체 부재(56)에는 X방향을 길이 방향으로 하는 평면 시점으로 볼 때 타원형인 기준 수용 구멍(67)이 형성되고, 기준 수용 구멍(67)의 연직인 한 쌍의 측벽면에는 X방향과 평행한 한 쌍의 기준 슬라이딩면(67b)이 형성되어 있다. 한 쌍의 걸림결합 부재(58)의 한 쌍의 플랜지부(58c)는, 평면 시점으로 볼 때 D형에 가까운 형상으로 형성되어 기준 수용 구멍(67)에 X방향으로 가동되도록 수용되며, 한 쌍의 플랜지부(58c)의 Y방향의 양측면에는, 한 쌍의 기준 슬라이딩면(67b)에 슬라이딩 가능하게 면접촉하는 한 쌍의 가동 슬라이딩면(58e)이 형성되어 있다. 한 쌍의 플랜지부(58c)의 하단면은 기준 수용 구멍(67)의 수평인 바닥면(67a)에 접촉하여 하강이 불가능하게 지지되어 있다.

테이퍼 걸림결합 기구(59)는, 삽입축 부재(57)를 유압 실린더(61)에 의해 한 쌍의 걸림결합 부재(58)에 대해 상대적으로 하방으로 이동시킴으로써 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 직경이 확대되는 측으로 이동시키는 것이다. 상기 테이퍼 걸림결합 기구(59)는, 상기의 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면(57f)과, 한 쌍의 테이퍼 걸림결합면(58b)을 가진다.

본체 부재(56)에는, 위부터 순서대로, 평면 시점으로 볼 때 원형인 꼭대기부의 장착 구멍(66)과, 이것보다 직경이 작은 상기 기준 수용 구멍(67)과, 이것보다 직경이 작은 내부 원통 구멍(68)이 연통하도록 형성되어 있다. 장착 구멍(66)의 하단은 기준 수용 구멍(67)의 상단에 이어지고, 내부 원통 구멍(68)의 상단은 기준 수용 구멍(67)의 하단에 이어져 있다.

가동 유지 기구(60)는, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 하강이 불가능하게 지지하는 동시에 Y방향으로 이동이 불가능하고 또한 X방향으로 이동이 가능하게 유지하는 것이다. 상기 가동 유지 기구(60)는, 삽입축 부재(57)가 관통하도록 본체 부재(56)에 형성된 기준 수용 구멍(67)과, 한 쌍의 플랜지부(58c)의 하단면을 하강이 불가능하게 지지하는 기준 수용 구멍(67)의 바닥면(67a)과, 기준 수용 구멍(67)의 한 쌍의 기준 슬라이딩면(67b)과, 한 쌍의 플랜지부(58c)에 각각 형성된 한 쌍의 가동 슬라이딩면(58e)이며 한 쌍의 기준 슬라이딩면(67b)에 각각 슬라이딩 틈새를 통해 면접촉하는 한 쌍의 가동 슬라이딩면(58e)을 구비하고 있다.

삽입축 부재(57)의 원기둥부(57c)가 기준 수용 구멍(67)을 관통하고, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)의 한 쌍의 플랜지부(58c)가 기준 수용 구멍(67)에 X방향으로 이동 가능하고 또한 Y방향으로 이동이 불가능하게 수용되며, 도 9 및 도 10의 상태(삽입축 부재(57)가 상한 위치에 위치한 비(非)위치결정 상태)에서는, 한 쌍의 플랜지부(58c)의 X방향의 양측에는 기준 수용 구멍(67)의 벽부와의 사이에 틈새(m)가 형성되어 있다.

장착 구멍(66)에는 단면이 L형인 고정 링(62)이 압입에 의해 고정되고, 상기 고정 링(62)이 플랜지부(58c)의 상면에 접촉하여 플랜지부(58c)가 상방으로 이동하지 않도록 규제하고 있다. 삽입축 부재(57)와 한 쌍의 걸림결합 부재(58)에는, 탄성 재료로 제작된 스크레이퍼(63)가 외측에 끼워지며, 상기 스크레이퍼(63)는 고정 링(62) 내에 장착되어 고정 링(62)에 의해 유지되어 있다. 삽입축 부재(57)를 상한 위치로 한 비(非)위치결정 상태일 때, 스크레이퍼(63)는 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 직경이 축소되는 측으로 힘을 가하면서 센터링하도록 구성되어 있다.

유압 실린더(61)는, 삽입축 부재(57)를 승강 구동하기 위한 것이다. 유압 실린더(61)는, 본체 부재(56)의 통형상부(56b)에 형성된 세로 방향의 실린더 구멍(69)과, 상기 실린더 구멍(69)에 승강 가능하게 장착된 피스톤부(80a)를 포함하는 피스톤 부재(80)를 가지며, 실린더 구멍(69) 중 피스톤부(80a)의 상측에는 삽입축 부재(57)를 하강 구동시키기 위한 제 1 오일 챔버(71a)가 형성되고, 또한 피스톤부(80a)의 하측에는 삽입축 부재(57)를 상승 구동시키기 위한 제 2 오일 챔버(71b)가 형성되어 있다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 제 1 오일 챔버(71a)는, 본체 부재(56) 내의 유압 통로(72a)와 베이스 부재(2) 내의 유압 통로(72b)와 외부 유압 통로(72c)를 통해 유압 공급원(23)에 접속되어 있다. 제 2 오일 챔버(71b)는 베이스 부재(2) 내의 유압 통로(72d)와 외부 유압 통로(도시 생략)를 통해 유압 공급원(23)에 접속되어 있다. 또한, 제 1, 제 2 오일 챔버(71a, 71b)의 유압을 시일하기 위한 시일 부재(75∼77) 및 기타의 시일 부재(78, 79)가 설치되어 있다. 참고로, 유압 공급원(23)은 제어 유닛(24)에 전기적으로 접속되어 있다.

상기 제 2 위치결정 장치(5)에 있어서는, 삽입축 부재(57)를 상한 위치로 한 상태에서, 삽입축 부재(57)의 상단측 부분과 한 쌍의 걸림결합 부재(58)의 상부를, 가공물(W)의 원통 구멍(Ha)에 삽입한 후, 유압 실린더(61)에 의해 삽입축 부재(57)를 하방으로 구동시킴으로써, 테이퍼 걸림결합 기구(59)를 통해 한 쌍의 걸림결합 부재(58)의 외부 직경을 확대시켜 위치결정 걸림결합면(58a)을 원통 구멍(Ha)에 밀착시키도록 구성하는 동시에, 원통 구멍(Ha)의 내부 직경의 공차 범위 내에 있어서 한 쌍의 위치결정 걸림결합면(58a)이 원통 구멍(Ha)에 밀착될 때까지 한 쌍의 걸림결합 부재(58)가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형 가능하도록 구성되어 있다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 위치결정 불량 검지 수단(64)은, 내부 원통 구멍(68)의 바닥벽부에 형성되어 가압 에어 공급로(81)에 접속된 밸브 구멍(82)과, 삽입축 부재(57)가 하한 위치에 도달하였을 때 밸브 구멍(82)을 폐색하도록 환형 플랜지(57b)의 하면에 형성된 밸브면부(83)를 구비하고 있다. 가압 에어 공급로(81)는, 베이스 부재(2) 내의 에어 통로(84a)와 외부 에어 통로(84b)를 통해 가압 에어 공급원(35)에 접속되어 있다. 외부 에어 통로(84b)에는 압력 스위치(86)(또는 압력 센서)가 접속되며, 가압 에어 공급원(35)과 압력 스위치(86)는 제어 유닛(24)에 전기적으로 접속되어 있다.

삽입축 부재(57)가 상한 위치에 있는 비(非)위치결정 상태일 때, 및, 삽입축 부재(57)가 상한 위치와 하한 위치의 사이인 도중 위치에 있는 정상적인 위치결정 상태일 때에는, 밸브면(83)이 밸브 구멍(82)을 폐색하지 않기 때문에, 압력 스위치(86)는 에어압 「낮음」을 검출한다. 그러나, 삽입축 부재(57)가 하한 위치에 도달한 위치결정 불량의 경우에는, 밸브면(83)이 밸브 구멍(82)을 폐색하기 때문에, 압력 스위치(86)는 에어압 「높음」을 검출한다.

에어 블로우 기구(65)는, 삽입축 부재(57) 및 한 쌍의 걸림결합 부재(58)와 스크레이퍼(63) 간의 틈새(63a)로부터 가압 에어를 분출시킴으로써 이물의 침입을 방지하는 것이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 에어 블로우 기구(65)는, 본체 부재(56)에 형성된 가압 에어 공급 통로(87)와, 베이스 부재(2) 내의 에어 통로(88)와, 가압 에어 공급원(35)에 접속된 외부 에어 통로(89)와, 가압 에어 공급 통로(87)에 이어지며 또한 고정 링(62)의 하면측으로 가압 에어를 도입 가능한 에어 도입 통로(90)를 가진다.

에어 블로우 기구(65)는, 가압 에어 공급 통로(87)로부터 에어 도입 통로(90)에 공급하는 가압 에어를, 삽입축 부재(57) 및 한 쌍의 걸림결합 부재(58)의 외주면과 스크레이퍼(63) 간의 틈새로부터 분출시키도록 구성되어 있다. 참고로, 에어 도입 통로(90)는, 본체 부재(56)와 삽입축 부재(57) 간의 틈새, 본체 부재(56)와 걸림결합 부재(58) 간의 틈새, 삽입축 부재(57)와 걸림결합 부재(58) 간의 틈새, 플랜지부(58c)와 플랜지부(58c) 간의 틈새, 삽입축 부재(57)와 고정 링(62) 간의 틈새 등으로 이루어진다.

다음으로, 제 2 위치결정 장치(5)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

유압 실린더(61)의 피스톤 부재(80)와 삽입축 부재(57)를 상한 위치로 한 비(非)위치결정 상태에 있어서는, 테이퍼 걸림결합 기구(59)에 의해, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)가 직경축소 가능한 상태가 되며, 스크레이퍼(63)는 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 직경축소시키면서 센터링한다. 이 상태에서, 가공물(W)과 그 원통 구멍(Ha)을 상방으로부터 하강시켜, 삽입축 부재(57)의 테이퍼 안내부(57e)에 의해 안내하면서, 삽입축 부재(57)와 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 원통 구멍(Ha)에 삽입한다. 이때, 제 1, 제 2 위치결정 장치(3, 5)에 각각 대응하는 원통 구멍(H, Ha) 간의 거리에 피치 간 오차가 있는 경우에는, 가동 유지 기구(60)에 의해, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)가 삽입축 부재(57)에 대해 상대적으로 X방향으로 슬라이딩 이동하여 피치 간 오차를 흡수한다.

다음으로, 유압 실린더(61)의 피스톤 부재(80)를 하방으로 구동시키면, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)는 하강하는 일 없이, 테이퍼 걸림결합 기구(59)의 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면(57f)에 의해 한 쌍의 테이퍼 걸림결합면(58b)이 직경확대되는 측으로 밀려 이동(押動)되어, 한 쌍의 플랜지부(58c)의 한 쌍의 가동 슬라이딩면(58e)이 기준 수용 구멍(67)의 한 쌍의 기준 슬라이딩면(67b)에 밀착된 상태가 되며, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)가, 이들 위치결정 걸림결합면(58a)이 원통 구멍(Ha)의 내주면에 밀착될 때까지, 원통 구멍(Ha)의 내부 직경의 공차 범위 내에서 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형하여, 원통 구멍(Ha)을 높은 정밀도로 위치결정한다.

이때, 테이퍼 걸림결합 기구(59)에 의해, 삽입축 부재(57)가 상한 위치와 하한 위치의 사이인 도중 위치에 잠금 상태가 되며, 밸브면(83)이 밸브 구멍(82)을 폐색하지 않기 때문에, 압력 스위치(86)는 에어압 「낮음」을 검출한다. 그러므로, 정상적인 위치결정 상태가 되었음을 검지할 수 있다.

한편, 원통 구멍(Ha)의 내부 직경의 제작 오차가 공차의 범위 이상으로 커서 원통 구멍(Ha)의 내부 직경이 과대한 경우에는, 삽입축 부재(57)가 하한 위치까지 하강하여, 밸브면(83)이 밸브 구멍(82)을 폐색하기 때문에, 압력 스위치(86)는 에어압 「높음」을 검출한다. 그러므로, 위치결정 불량을 검지할 수 있다.

참고로, 소기의 가공물(W)과 상이한 종류의 가공물을 세트하였기 때문에, 원통 구멍(Ha)의 내부 직경이 과대한 경우에도, 상기와 마찬가지로, 삽입축 부재(57)가 하한 위치까지 하강하므로, 압력 스위치(86)는 에어압 「높음」을 검출하기 때문에, 위치결정 불량을 검지할 수 있다.

가동 유지 기구(60)에 의해 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 하강이 불가능하게 지지한 상태로 가공물(W)의 원통 구멍(Ha)을 위치결정하므로, 위치결정시에 가공물(W)에 하방을 향한 힘이 작용할 일이 없기 때문에, 가공물(W)이 이동 또는 변형되는 일이 없다. 그러므로, 가공물 또는 가공물에 고정시킨 가공 대상물을 기계 가공할 때의 정밀도 저하를 방지할 수 있다.

테이퍼 걸림결합 기구(59)를 통해 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 직경확대시키는 구성이므로, 한 쌍의 걸림결합 부재(58)의 직경확대량을 크게 할 수 있을 뿐만 아니라, 원통 구멍(Ha)의 내부 직경의 공차 범위 내에서 한 쌍의 걸림결합 부재(58)가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형하므로, 직경축소 상태인 한 쌍의 걸림결합 부재(58)의 외부 직경과, 원통 구멍(Ha)의 내부 직경 간의 차이를 크게(예컨대, 0.3∼0.5mm 정도) 설정할 수 있기 때문에, 삽입축 부재(57)와 한 쌍의 걸림결합 부재(58)를 가공물(W)의 원통 구멍(Ha)에 용이하게 신속히 삽입할 수 있는데다가, 원통 구멍(Ha)의 내부 직경의 공차도 크게 설정할 수 있다.

에어 블로우 기구(65)에 의해, 삽입축 부재(57) 및 한 쌍의 걸림결합 부재(58)의 외주면과 스크레이퍼(63) 간의 틈새(63a)로부터 가압 에어를 분출시켜 에어 블로잉하기 때문에, 내부에 절삭가루(切粉) 등의 이물이 침입하는 일이 없다.

실시예 2

다음으로, 실시예 2에 따른 제 2 위치결정 장치(5A)에 대해, 도 14∼도 19에 근거하여 설명한다. 단, 상기 제 2 위치결정 장치(5)와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 도시하고, 이들에 대한 설명은 생략하며, 제 2 위치결정 장치(5)와 상이한 구성에 대해서만 설명한다.

참고로, 도 15 및 도 17은 유압 실린더(61)의 피스톤 부재(80)와 삽입축 부재(57)를 상한 위치로 한 비(非)위치결정 상태를 나타내고, 도 19는 피스톤 부재(80)와 삽입축 부재(57)가 풀 스트로크하여 하한 위치에 도달한 상태를 나타낸다. 도 18은 정상적으로 위치결정한 상태를 나타내며, 이 상태에 있어서 피스톤 부재(80)와 삽입축 부재(57)가 상한 위치와 하한 위치의 사이인 도중 위치에 있다.

상기 제 2 위치결정 장치(5A)는, 기준 수용 구멍(100)을 포함하는 가동 유지 기구(60A)와, 한 쌍의 걸림결합 부재(58A)의 한 쌍의 플랜지부(58f)의 구성에 있어서, 상기 제 2 위치결정 장치(5)와 상이하다. 한 쌍의 걸림결합 부재(58A)의 플랜지부(58f)는 평면 시점으로 볼 때 D자 형상으로 형성되며, 플랜지부(58f)의 Y방향 외측의 외면(外面)에는 부분 원통면(58h)이 형성되어 있다.

기준 수용 구멍(100)은, 삽입축 부재(57)의 원기둥부(57c)가 관통하도록 본체 부재(56A)의 고정용 플랜지부(56aA)에 형성된 평면 시점으로 볼 때 X방향을 길이 방향으로 하는 타원형의 수용 구멍이다. 상기 기준 수용 구멍(100)의 상단은 장착 구멍(66)의 하단에 이어져 있다. 기준 수용 구멍(100)은 바닥면(100a)을 구비하며, 기준 수용 구멍(100)의 Y방향 양측의 한 쌍의 측벽면은, X방향과 평행한 한 쌍의 기준 슬라이딩면(100b)을 구비하며, 한 쌍의 기준 슬라이딩면(100b)은 상방으로 갈수록 이격 거리가 커지는 경사진 형상으로 형성되어 있다.

가동 유지 기구(60A)는, 기준 수용 구멍(100)과, 한 쌍의 기준 슬라이딩면(100b)과, 가동 기준 부재(101)와, 기준 수용 구멍(100)의 바닥면(100a)을 구비하고 있다. 가동 기준 부재(101)는, 기준 수용 구멍(100)에 X방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다.

가동 기준 부재(101)는, 바닥벽(101a)과, 한 쌍의 가동 슬라이딩면(101b)과, 원형 오목부(101c)를 구비하고 있다. 바닥벽(101a)은, 삽입축 부재(57)의 원기둥부(57c)가 X방향으로 상대이동 가능하게 관통하는 원형의 개구 구멍(101d)을 가진다. 한 쌍의 가동 슬라이딩면(101b)은, 각각, 한 쌍의 기준 슬라이딩면(100b)에 슬라이딩 틈새를 통해 X방향으로 슬라이딩 가능하게 면접촉하도록 형성되어 있다.

도 15 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 피스톤 부재(80a)와 삽입축 부재(57)가 상한 위치에 있는 비(非)위치결정 상태일 때에는, 가동 기준 부재(101)의 바닥벽(101a)의 하단면과 기준 수용 구멍(100)의 바닥면(100a)의 사이에는 근소한 틈새(예컨대, 0.2∼0.4mm)가 있다. 도 18에 나타낸 위치결정 상태일 때에는, 가동 기준 부재(101)의 하단면이 바닥면(100a)에 밀착되어, 가동 기준 부재(101)가 하강이 불가능하게 지지되고, 한 쌍의 가동 슬라이딩면(101b)이 한 쌍의 기준 슬라이딩면(100b)에 각각 밀착된다.

원형 오목부(101c)는 상방으로 개방되어 있다. 삽입축 부재(57)의 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면(57f)에 한 쌍의 테이퍼 걸림결합면(58b)을 걸림결합시킨 상태에서, 한 쌍의 플랜지부(58f)가 원형 오목부(101c)에 걸림결합되어, 한 쌍의 플랜지부(58f)의 하단면이 원형 오목부(101c)의 바닥면에 의해 하강이 불가능하게 지지되어 있다. 위치결정 상태일 때에는, 한 쌍의 걸림결합 부재(58A)가 직경확대되므로 한 쌍의 플랜지부(58f)의 부분 원통면(58h)이 원형 오목부(101c)의 내주면에 밀착 상태가 된다.

상기 제 2 위치결정 장치(5A)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

상기 제 2 위치결정 장치(5A)는, 실시예 1의 제 2 위치결정 장치(5)와 기본적으로 거의 동일한 작용 및 효과를 나타내는데, 약간 상이한 작용 및 효과에 대해 보충 설명하면 다음과 같다.

삽입축 부재(57)의 상단측 부분과 한 쌍의 걸림결합 부재(58A)의 상부를 가공물(W)의 원통 구멍(Ha)에 삽입할 때, 제 1, 제 2 위치결정 장치(3, 5A)에 대응하는 원통 구멍(H, Ha) 간의 거리에 피치 간 오차가 있는 경우에는, 가동 유지 기구(60A)에 의해, 삽입축 부재(57)에 대해 한 쌍의 걸림결합 부재(58)와 가동 기준 부재(101)가 X방향으로 상대적으로 이동함으로써, 피치 간 오차를 흡수한다.

한 쌍의 기준 슬라이딩면(100b) 및 한 쌍의 가동 슬라이딩면(101b)이 상방으로 갈수록 이격 거리가 커지는 경사면으로 형성되어 있어, 위치결정 상태일 때, 가동 기준 부재(101)의 하단면이 기준 수용 구멍(100)의 바닥면(100a)에 밀착되고, 한 쌍의 가동 슬라이딩면(101b)이 한 쌍의 기준 슬라이딩면(100b)에 밀착 상태가 되기 때문에, 슬라이딩 틈새에 기인하는 덜컹거림이 해소되어, 가공물(W)의 원통 구멍(Ha)을 Y방향으로 높은 정밀도로 위치결정할 수 있다. 위치결정시, 한 쌍의 걸림결합 부재(58A)가 원통 구멍(Ha)의 내부 직경의 공차 범위 내에서 탄성변형하는 작용에 대해서는 상기 제 2 위치결정 장치(5)와 동일하다.

상기 실시예를 부분적으로 변경하는 예에 대해 설명한다.

(1) 제 1 위치결정 장치(3)에 있어서, 삽입축 부재(7)에 2개 또는 4개 이상의 개수의 테이퍼 슬라이딩면(7f)을 형성하고, 이들 테이퍼 슬라이딩면(7f)에 대응하는 개수의 걸림결합 부재(8)를 설치해도 좋다.

(2) 제 1, 제 2 위치결정 장치(3, 5, 5A)에 있어서, 본체 부재(6, 56, 56A)의 벽부에 형성된 가압 에어 공급 통로에 연통하는 밸브 구멍이며 내부 원통 구멍(18, 68)의 내주면에 개구된 밸브 구멍을 설치하고, 삽입축 부재(7, 57)가 상한 위치일 때 환형 플랜지부(7b, 57b)의 외주면의 밸브면으로 밸브 구멍을 폐색함으로써, 삽입축 부재(7, 57)가 상한 위치에 있음을 검지 가능한 위치결정 해제 검지 수단을 설치해도 좋다.

(3) 제 1, 제 2 위치결정 장치(3, 5, 5A)에 있어서, 유압 실린더(11, 61)를 채용하였으나, 유압 실린더나 에어 실린더 등의 유체압 실린더를 채용할 수 있다.

(4) 상기 실시예에서는, 위치결정 대상물이 가공물 팰릿인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 위치결정 대상물은 가공물 팰릿에 한정되는 것이 아니라, 가공 대상물, 성형 가공에 이용하는 금형, 공구류를 위치결정하는 경우도 있다.

(5) 기타, 당업자라면, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 상기 실시예에 다양한 변경을 부가한 형태로 본 발명을 실시하는 것이 가능하다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은, 기계 가공에 제공하는 가공 대상물을 고정하는 가공물 팰릿, 가공 대상물, 성형 가공에 이용하는 금형, 공구류 등의 다양한 가공물을 평면 내에서 높은 정밀도로 위치결정하는 위치결정 장치를 제공한다.

W : 가공물
H, Ha : 원통 구멍
1 : 위치결정 시스템
2 : 베이스 부재
3 : 제 1 위치결정 장치
5, 5A : 제 2 위치결정 장치
6, 56, 56A : 본체 부재
7, 57 : 삽입축 부재
7b, 57b : 환형 플랜지
7f, 57f : 테이퍼 슬라이딩면
8, 58, 58A : 걸림결합 부재
8b, 58b : 테이퍼 걸림결합면
8c, 58c, 58f : 플랜지부
9, 59 : 테이퍼 걸림결합 기구
10 : 부동 유지 기구
11, 61 : 유압 실린더
12, 62 : 고정 링
13, 63 : 스크레이퍼
16, 66 : 장착 구멍
17 : 기준 수용 구멍
18, 68 : 내부 원통 구멍
35 : 가압 에어 공급원
36 : 압력 스위치
37 : 가압 에어 공급 통로
58e : 가동 슬라이딩면
60, 60A : 가동 유지 기구
64 : 위치결정 불량 검지 수단
65 : 에어 블로우 기구
67 : 기준 수용 구멍
67a : 바닥면
67b : 기준 슬라이딩면
81 : 가압 에어 공급 통로
82 : 밸브 구멍
83 : 밸브면
90 : 에어 도입로
100 : 기준 수용 구멍
100a : 바닥면
100b : 기준 슬라이딩면
101 : 가동 기준 부재
101a : 바닥벽
101b : 가동 슬라이딩면
101c : 원형 오목부
101d : 개구 구멍

Claims (11)

1. 기준측의 베이스 부재에 장비(裝備)되는 삽입축 부재를 걸림결합 부재를 통해 가공물(workpiece)의 원통 구멍(圓筒孔)에 밀착 상태로 걸림결합시킴으로써, 가공물을 삽입축 부재의 연직(鉛直)인 축심(軸心)과 직교하는 제 1 방향으로 위치결정 가능하며 또한 상기 축심 및 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로의 이동을 허용하는 위치결정 장치로서,
   상기 베이스 부재에 고정되는 본체 부재와,
   상기 본체 부재에 장착되고 또한 상단(上端)측 부분이 본체 부재의 상단으로부터 상방으로 돌출되는 삽입축 부재와,
   상기 삽입축 부재를 승강 구동 가능한 유체압 실린더와,
   상기 삽입축 부재의 상기 제 1 방향의 양측에 설치되는 한 쌍의 걸림결합 부재와,
   상기 삽입축 부재를 상기 유체압 실린더로 상기 한 쌍의 걸림결합 부재에 대해 하방으로 이동시킴으로써 상기 한 쌍의 걸림결합 부재를 직경이 확대되는 측으로 이동시키는 테이퍼 걸림결합 기구와,
   상기 한 쌍의 걸림결합 부재를 하강이 불가능하게 지지하는 동시에 상기 제 1 방향으로 이동이 불가능하고 또한 상기 제 2 방향으로 이동이 가능하게 유지(保持)하는 가동(可動) 유지 기구를 구비하며,
   상기 삽입축 부재는, 상기 유체압 실린더의 피스톤 부재의 로드부에 나사결합되어 연결되는 연결축을 갖고, 상기 연결축을 통해 상기 로드부에 착탈가능하게 연결되며,
   상기 가동 유지 기구는, 상기 삽입축 부재가 관통하도록 상기 본체 부재에 형성되고 또한 상기 제 2 방향을 길이 방향으로 하는 평면 시점으로 볼 때(平面視) 타원형인 기준 수용 구멍과, 상기 한 쌍의 걸림결합 부재의 하단부의 한 쌍의 플랜지부의 하단면을 하강이 불가능하게 지지하는 기준 수용 구멍의 바닥면(底面)과, 상기 기준 수용 구멍의 연직인 한 쌍의 측벽면에 상기 제 2 방향과 평행하게 형성된 한 쌍의 기준 슬라이딩면과, 상기 한 쌍의 기준 슬라이딩면에 슬라이딩 가능하게 면접촉하도록 상기 한 쌍의 플랜지부에 형성된 한 쌍의 가동 슬라이딩면을 구비하고,
   상기 삽입축 부재의 상단측 부분과 한 쌍의 걸림결합 부재의 상부를, 상기 가공물의 원통 구멍에 삽입한 후, 상기 유체압 실린더로 상기 삽입축 부재를 하방으로 구동시킴으로써, 상기 테이퍼 걸림결합 기구를 통해 상기 한 쌍의 걸림결합 부재의 외부 직경을 확대시켜 상기 원통 구멍에 밀착시키도록 구성하는 동시에, 상기 원통 구멍의 내부 직경의 공차(公差) 범위 내에 있어서 상기 한 쌍의 걸림결합 부재가 상기 원통 구멍의 내주면에 밀착될 때까지 상기 한 쌍의 걸림결합 부재가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 위치결정 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 테이퍼 걸림결합 기구는, 상기 삽입축 부재의 상기 제 1 방향의 양측부에 상기 제 2 방향과 평행하게 형성된 한 쌍의 테이퍼 슬라이딩면과, 이들 테이퍼 슬라이딩면에 면접촉(面接觸)하도록 상기 한 쌍의 걸림결합 부재에 형성된 한 쌍의 테이퍼 걸림결합면을 구비한 것을 특징으로 하는 위치결정 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 걸림결합 부재는, 그 일측부에 형성된 상기 테이퍼 걸림결합면과, 상기 테이퍼 걸림결합면과 반대되는 측의 타측면에 형성되고 또한 상기 원통 구멍에 걸림결합 가능한 부분 원통형의 평활한 위치결정 걸림결합면과, 하단부에 형성된 상기 플랜지부를 가지는 것을 특징으로 하는 위치결정 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 본체 부재에 상기 기준 수용 구멍의 하단에 상단이 이어지고 또한 상기 기준 수용 구멍보다 직경이 작은 내부 원통 구멍이 형성되고, 상기 삽입축 부재의 하부에 상기 내부 원통 구멍에 승강 가능하게 장착된 환형(環狀) 플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 위치결정 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 내부 원통 구멍의 바닥벽부에 형성되고 가압 에어 공급로에 접속된 밸브 구멍과, 상기 삽입축 부재가 하한 위치에 도달하였을 때 상기 밸브 구멍을 폐색(閉塞)하도록 상기 환형 플랜지에 형성된 밸브면부를 구비하며, 상기 가압 에어 공급로의 가압 에어의 에어압(air pressure)을 통해 상기 삽입축 부재가 하한 위치에 도달한 위치결정 불량 상태를 검지하는 위치결정 불량 검지 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 위치결정 장치.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 삽입축 부재와 한 쌍의 걸림결합 부재의 외측에 헐거운 끼움결합 상태로 끼워져 상기 본체 부재의 꼭대기부(頂部)의 장착 구멍에 고정된 고정 링이며, 상기 한 쌍의 플랜지부에 상방으로부터 접촉된 고정 링을 설치한 것을 특징으로 하는 위치결정 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 삽입축 부재와 한 쌍의 걸림결합 부재의 외측에 끼워져 상기 장착 구멍에 장착되고 또한 상기 고정 링으로 유지된 탄성 재료로 제작된 스크레이퍼(scraper)를 설치하여, 상기 삽입축 부재를 상한(上限) 위치에 위치시킨 비(非)위치결정 상태일 때 상기 스크레이퍼에 의해 상기 한 쌍의 걸림결합 부재를 직경축소시키면서 센터링(centering)하도록 구성한 것을 특징으로 하는 위치결정 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 본체 부재에, 가압 에어 공급 통로와, 상기 가압 에어 공급 통로에 이어지며 또한 상기 스크레이퍼의 하면(下面)측으로 가압 에어를 도입 가능한 에어 도입 통로를 설치하고,
   상기 가압 에어 공급 통로로부터 에어 도입 통로로 공급하는 가압 에어를 삽입축 부재 및 걸림결합 부재와 스크레이퍼 간의 틈새로부터 분출시킴으로써 이물(異物)의 침입을 방지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 위치결정 장치.
9. 기준측의 베이스 부재에 장비되는 삽입축 부재를 걸림결합 부재를 통해 가공물의 원통 구멍에 밀착 상태로 걸림결합시킴으로써, 가공물을 삽입축 부재의 연직인 축심과 직교하는 모든 방향으로 위치결정 가능한 위치결정 장치로서,
   상기 베이스 부재에 고정되는 본체 부재와,
   상기 본체 부재에 장착되고 또한 상단측 부분이 본체 부재의 상단으로부터 상방으로 돌출되는 삽입축 부재와,
   상기 삽입축 부재를 승강 구동 가능한 유체압 실린더와,
   상기 삽입축 부재의 외주측에 설치되는 복수의 걸림결합 부재와,
   상기 삽입축 부재를 상기 유체압 실린더로 상기 복수의 걸림결합 부재에 대해 하방으로 이동시킴으로써 상기 복수의 걸림결합 부재를 직경이 확대되는 측으로 이동시키는 테이퍼 걸림결합 기구와,
   상기 복수의 걸림결합 부재를 하강이 불가능하게 지지하는 동시에 상기 모든 방향으로 이동이 불가능하게 유지하는 부동(不動) 유지 기구를 구비하며,
   상기 삽입축 부재는, 상기 유체압 실린더의 피스톤 부재의 로드부에 나사결합되어 연결되는 연결축을 갖고, 상기 연결축을 통해 상기 로드부에 착탈가능하게 연결되며,
   상기 부동 유지 기구는, 상기 삽입축 부재가 관통하도록 본체 부재에 형성된 기준 수용 구멍과, 상기 복수의 걸림결합 부재의 하단부의 복수의 플랜지부의 하단면을 하강이 불가능하게 지지하는 상기 기준 수용 구멍의 바닥면과, 상기 기준 수용 구멍의 원통형의 내주면과, 상기 복수의 플랜지부의 외주의 부분 원통 기준면으로서 상기 원통형의 내주면이 근접하는 부분 원통 기준면을 구비하고,
   상기 삽입축 부재의 상단측 부분과 복수의 걸림결합 부재의 상부를, 상기 가공물의 원통 구멍에 삽입한 후, 상기 유체압 실린더로 상기 삽입축 부재를 하방으로 구동시킴으로써, 상기 테이퍼 걸림결합 기구를 통해 상기 복수의 걸림결합 부재의 외부 직경을 확대시켜 상기 원통 구멍에 밀착시키도록 구성하는 동시에, 상기 원통 구멍의 내부 직경의 공차 범위 내에 있어서 상기 복수의 걸림결합 부재가 상기 원통 구멍의 내주면에 밀착될 때까지 상기 복수의 걸림결합 부재가 외부 직경이 확대되는 측으로 탄성변형 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 위치결정 장치.
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