KR102157967B1 - 마그네틱 척 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네틱 척에 관련되며, 이때 마그네틱 척은 복수의 받침핀부가 피가공물 척킹면 형상을 따라 높낮이 조절된 상태로 콜렛척에 의해 360° 방향에서 가압 고정되므로 받침핀부를 장사이즈로 확장하더라도 절삭가공 중에 피가공물 떨림 현상이 방지되어 가공정밀도 향상을 도모하고, 특히 받침핀부 상단부에 전자석팁이 이동식으로 설치되어 받침핀부 길이에 영향을 받지 않고 자력이 일정한 강도로 출력됨과 더불어 유효 척킹 영역이 광폭으로 확장되도록 하기 위해 받침핀부(10), 콜렛척(20), 콜렛홀더(30), 전자석팁(40)을 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

Description

마그네틱 척 {Magnetic chuck}
본 발명은 마그네틱 척에 관련되며, 보다 상세하게는 복수의 받침핀부가 피가공물 척킹면 형상을 따라 높낮이 조절된 상태로 콜렛척에 의해 360° 방향에서 가압 고정되므로 받침핀부를 장사이즈로 확장하더라도 절삭가공 중에 피가공물 떨림 현상이 방지되어 가공정밀도 향상을 도모하고, 특히 받침핀부 상단부에 전자석팁이 이동식으로 설치되어 받침핀부 길이에 영향을 받지 않고 자력이 일정한 강도로 출력됨과 더불어 유효 척킹 영역이 광폭으로 확장되는 마그네틱 척에 관한 것이다.
일반적으로 마그네틱 척은 네오디뮴(neodymium) 자석, 알니코(AlNiCo) 자석 및 자화용 코일을 이용한 자기력에 의해 자성체의 가공대상물을 고정하는 클램핑 장치로, '영구 전자척' 또는 '전기영구 자석척'이라고도 한다.
이러한 마그네틱 척은 머시닝센터, 터닝센터, 드릴링머신, 연마기 등의 절삭가공장치에서 기계식 클램핑 장치를 대신하여 가공대상물을 신속하게 고정하기 위해 사용되나, 자기력이 작용하기 위해서는 가공대상물과 마그네틱 척 간에 직접적인 접촉이 있어야 하므로 가공대상물의 외형이 평면이 아닐 경우 고정력이 약하고, 특히 자기력에 의한 변형으로 평탄도 가공이 정밀하게 이루어지지 못하는 실정이다.
이에 종래에 개시된 특허공개번호 10-2016-0150176호에서, 상면에 가공 대상물이 안착되는 바디; 및 상기 바디에 내장되어 전류 인가로 인해 자력을 띄게 되면 상기 가공 대상물과 상기 바디와의 간격만큼 상부방향으로 개별 돌출하여 상기 가공 대상물 하부에 부착되는 다수 개의 전자석 모듈;을 포함하는 기술이 선 공개된 바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 가공 대상물과 마그네틱 척의 비균일 유격에도 가공 대상물을 바디 상부에 공고하게 부착 고정하기 위한 기술이나, 현장 적용시 다음과 같은 문제점이 제기되었다.
첫째, 자력을 발생하는 코일 구성이 바디 내부에 고정 설치되고, 코일에서 발생되는 자력이 바디 상부로 돌출되는 철심을 타고 이동되어 가공 대상물 측으로 전달되는 구성으로 인해 척킹력이 약하고, 특히 자력이 철심 길이에 반비례함에 따라 철심 길이 확장이 제한되고, 이로 인해 가공 대상물의 척킹면에 골곡 편차가 큰 경우 척킹이 불가능한 문제점이 따랐다.
둘째, 철심이 코일 내주면을 타고 이동되어야 하는 구조적 특성상 바디와 헐거운 끼움 공차로 조립되므로, 철심이 가공 대상물에 부착 고정된 후에도 유동 및 떨림현상이 발생되어 가공 정밀도가 크게 저하되는 실정이다.
셋째, 철심이 스프링의 탄성력에 의존하여 상방향으로 이동됨에 따라 돌출 구간별 탄지력 차이로 인해 가공 대상물과의 밀착강도가 균일하게 유지되지 못하여 가공 대상물의 세팅위치가 쉽게 가변되는 문제점이 있고, 이로 인해 가공 대상물 중량에 따라 그에 적합한 탄성을 가진 스프링으로 교체 적용해야 하는 폐단이 따랐다.
KR 10-2016-0150176 A (2016.12.29.)
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 복수의 받침핀부가 피가공물 척킹면 형상을 따라 높낮이 조절된 상태로 콜렛척에 의해 360° 방향에서 가압 고정되므로 받침핀부를 장사이즈로 확장하더라도 절삭가공 중에 피가공물 떨림 현상이 방지되어 가공정밀도 향상을 도모하고, 특히 받침핀부 상단부에 전자석팁이 이동식으로 설치되어 받침핀부 길이에 영향을 받지 않고 자력이 일정한 강도로 출력됨과 더불어 유효 척킹 영역이 광폭으로 확장되는 마그네틱 척을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 척킹테이블(12)에 삽입 설치되어, 구동부(14)에 의해 상하 이동되도록 구비되는 복수의 받침핀부(10); 상기 척킹테이블(12)에 고정되어 받침핀부(10)를 감싸도록 구비되는 콜렛척(20); 상기 콜렛척(20) 외주면에 삽입 설치되어 구동부(34)에 의해 상하 이동되고, 콜렛척(20) 외주면과의 경사운동에 의해 받침핀부(10)를 위치 고정하도록 구비되는 콜렛홀더(30); 및 상기 받침핀부(10) 상단부에 설치되어, 자력에 의해 피가공물(A) 외주면에 부착되도록 구비되는 복수의 전자석팁(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 받침핀부(10)는 하부에 공압 체적실(14a)이 형성되는 에어실린더 바디(14b)가 일체로 형성되고, 상기 공압 체적실(14a)내에 설치되는 공압 피스톤(14c)은 피스톤로드(14d)에 의해 척킹테이블(12)의 하부 플레이트(12b) 상에 고정되며, 상기 공압 체적실(14a) 내부로 압축공기가 주입되면, 공압 피스톤(14c)이 정지상태로 받침핀부(10)가 에어실린더 바디(14b)와 함께 상방향으로 이동되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 콜렛홀더(30)는 콜렛척(20)과 동심원상에 원추형 홀(32)이 형성되어, 유압실린더로 형성되는 구동부(34)에 의해 이동되고, 상기 원추형 홀(32)이 콜렛척(20) 외주면 360° 방향에서 가압되어 받침핀부(10)를 위치 고정하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피가공물(A)은 피가공면(A1)인 상면을 기준으로 이송지그(100)에 클램핑되어 척킹테이블(12) 상부로 이동되고, 상기 복수의 받침핀부(10)가 구동부(14)에 의해 상방향으로 돌출되면서 전자석팁(40)이 피가공물(A) 저면과 대응하는 높이에서 정지되면, 전자석팁(40)이 on작동되어 자력에 의해 피가공물(A)이 부착 고정되고, 상기 콜렛홀더(30)가 구동부(34)에 의해 이동되면서 콜렛척(20) 외주면을 360° 방향에서 가압하면 받침핀부(10)가 위치고정되어, 피가공물(A)이 피가공면(A1)을 기준으로 척킹되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 척킹테이블(12) 가장자리부에 설치되어, 척킹테이블(12)과 직교하는 z축 기준면(50)이 형성되고, z축 기준면(50)은 전자석 또는 영구자석으로 구성되는 자석모듈(52)에 의해 피가공물(A) 측면에 부착되며, 피가공물(A) 측면을 기준으로 피가공면(A1)의 척킹 위치가 결정되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 복수의 받침핀부가 피가공물 척킹면 형상을 따라 높낮이 조절된 상태로 콜렛척에 의해 360° 방향에서 가압 고정되므로 받침핀부를 장사이즈로 확장하더라도 절삭가공 중에 피가공물 떨림 현상이 방지되어 가공정밀도 향상을 도모하고, 특히 받침핀부 상단부에 전자석팁이 이동식으로 설치되어 받침핀부 길이에 영향을 받지 않고 자력이 일정한 강도로 출력됨과 더불어 유효 척킹 영역이 광폭으로 확장되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네틱 척을 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마그네틱 척의 콜렛척이 잠금 해제된 상태로 받침핀부가 위치조절되는 상태를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네틱 척의 콜렛척에 의해 받침핀부가 위치고정된 상태를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마그네틱 척의 z축 기준면을 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 마그네틱 척을 z축 기준면을 평면에서 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 마그네틱 척에 관련되며, 이때 마그네틱 척은 복수의 받침핀부가 피가공물 척킹면 형상을 따라 높낮이 조절된 상태로 콜렛척에 의해 360° 방향에서 가압 고정되므로 받침핀부를 장사이즈로 확장하더라도 절삭가공 중에 피가공물 떨림 현상이 방지되어 가공정밀도 향상을 도모하고, 특히 받침핀부 상단부에 전자석팁이 이동식으로 설치되어 받침핀부 길이에 영향을 받지 않고 자력이 일정한 강도로 출력됨과 더불어 유효 척킹 영역이 광폭으로 확장되도록 하기 위해 받침핀부(10), 콜렛척(20), 콜렛홀더(30), 전자석팁(40)을 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 받침핀부(10)는 척킹테이블(12)에 삽입 설치되어, 구동부(14)에 의해 상하 이동되도록 복수개소에 구비된다. 도 1과 같이 척킹테이블(12)에는 복수의 핀홀이 형성되고, 핀홀에 받침핀부(10)가 종방향으로 삽입되어 구동부(14)에 의해 상하 이동되도록 구비된다.
여기서, 상기 받침핀부(10)는 원형 단면을 가진 봉으로서, 하부영역이 척킹테이블(12) 내부에 수용되어 구동부에 연결되고, 상부영역이 척킹테이블(12) 상부로 노출되어 피가공물(A)의 척킹면에 접촉 지지된다.
이때, 상기 받침핀부(10)는 하부에 공압 체적실(14a)이 형성되는 에어실린더 바디(14b)가 일체로 형성된다. 그리고 상기 공압 체적실(14a)내에 설치되는 공압 피스톤(14c)은 피스톤로드(14d)에 의해 척킹테이블(12)의 하부 플레이트(12b) 상에 고정된다.
이에 상기 공압 체적실(14a) 내부로 압축공기가 주입되면, 도 2와 같이 공압 피스톤(14c)이 정지상태로 받침핀부(10)가 에어실린더 바디(14b)와 함께 상방향으로 이동되어 피가공물(A)의 척킹면에 접촉 정지된다.
여기서, 상기 받침핀부(10)와 에어실린더 바디(14b)가 일체로 형성됨에 따라 에어실린더 바디(14b)에 의해 받침핀부(10) 길이가 확장되어, 받침핀부(10)의 상하 이동범위가 연장된다.
또, 상기 공압 체적실(14a)로 주입되는 공압이 제어부에 의해 조절되는바, 이때 제어부는 피가공물(A) 중량을 고려하여 공압이 설정되고, 이로 인해 복수의 받침핀부(10) 상방향 이동력에 의해 피가공물(A)이 인양되지 않을 정도의 범위 내에서 공압이 작용하여 후술하는 전자석팁(40)과 피가공물(A)의 척킹면 사이 밀착력이 긴밀하게 유지된다.
또한, 본 발명에 따른 콜렛척(20)은 척킹테이블(12)에 고정되어 받침핀부(10)를 감싸도록 구비된다. 콜렛척(20)은 척킹테이블(12) 내부 즉, 상부 플레이트(12a) 저면에 고정되고, 외주면에 경사면이 형성되어, 후술하는 콜렛홀더(30)와의 조립력에 의해 수축되어 받침핀부(10) 외주면을 360°방향에서 가압하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 콜렛홀더(30)는 콜렛척(20) 외주면에 삽입 설치되어 구동부(34)에 의해 상하 이동되고, 콜렛척(20) 외주면과의 경사운동에 의해 받침핀부(10)를 위치 고정하도록 구비된다.
여기서, 상기 콜렛홀더(30)는 도 2와 같이 콜렛척(20)과 동심원상에 원추형 홀(32)이 형성되어, 유압실린더로 형성되는 구동부(34)에 의해 이동되고, 상기 원추형 홀(32)이 콜렛척(20) 외주면 360° 방향에서 가압되어 받침핀부(10)가 위치 고정된다.
이때, 상기 콜렛홀더(30)는 구동부(34)를 중심으로 양측에 원추형 홀(32)이 2개소에 형성되고, 도 3과 같이 구동부(34) 작동에 의해 2개의 콜렛척(20)이 동시에 가압되도록 구비된 상태를 도시하는바, 이에 국한되지 않고, 구동부(34)를 중심으로 원추형 홀(32)이 4개소에 배치되어 4개의 콜렛척(20)이 동시에 가압되는 구성도 가능하다.
이처럼 상기 복수의 받침핀부(100)가 피가공물(A) 척킹면 형상을 따라 높낮이 조절된 상태로 콜렛척(20)에 의해 360° 방향에서 각각 독립적으로 가압 고정되므로 받침핀부(100)를 장사이즈로 확장하더라도 절삭가공 중에 피가공물 떨림 현상이 방지됨과 더불어 가공정밀도가 향상되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자석팁(40)은 받침핀부(10) 상단부에 설치되어, 자력에 의해 피가공물(A) 외주면에 부착되도록 복수로 구비된다. 전자석팁(40)은 받침핀부(10) 상단부에 일체 또는 착탈가능하게 설치되어 받침핀부(10)와 함께 이동되는 이동식 타입으로 구성되고, 전자석팁(40)은 각각 전원케이블에 연결되어 제어부에 의해 on/off작동이 제어되도록 구비된다.
그리고, 상기 전자석팁(40)은 상면이 라운딩 처리되거나, 상부에 자성입자들이 수용되는 쿠션포켓이 설치되어, 쿠션포켓이 피가공물(A) 척킹면과의 밀착력에 의해 척킹면 형상과 동일하게 성형된 상태로 전자석팁(40)의 자력에 의해 형상고정되면서 피가공물(A)에 부착고정되는 구성도 가능하다.
이처럼, 상기 받침핀부(10) 상단부에 전자석팁(40)이 설치됨에 따라 받침핀부(10) 돌출 길이에 영향을 받지 않고 자력 강도가 균일하게 출력되므로, 받침핀부(10)의 유효 척킹 영역이 광폭으로 확장되고, 이로 인해 피가공물(A)의 척킹면 굴곡 편차가 크더라도 척킹면 전 구간에 대해 척킹력이 균일하게 작용하는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 마그네틱 척 제어방법을 살펴보면, 상기 피가공물(A)은 피가공면(A1)인 상면을 기준으로 이송지그(100)에 클램핑되어 척킹테이블(12) 상부로 이동되면, 상기 복수의 받침핀부(10)가 구동부(14)에 의해 상방향으로 돌출되면서 전자석팁(40)이 피가공물(A) 저면과 대응하는 높이에서 정지된다.
이어서, 상기 전자석팁(40)이 제어부에 의해 on 작동되면 자력에 의해 피가공물(A)이 부착 고정된다. 그리고 상기 콜렛홀더(30)가 구동부(34)에 의해 이동되면서 콜렛척(20) 외주면을 360° 방향에서 가압하면 받침핀부(10)가 위치고정되어, 피가공물(A)이 피가공면(A1)을 기준으로 척킹된다.
도 4에서, 상기 척킹테이블(12) 가장자리부에 설치되어, 척킹테이블(12)과 직교하는 z축 기준면(50)이 형성되고, z축 기준면(50)은 전자석 또는 영구자석으로 구성되는 자석모듈(52)에 의해 피가공물(A) 측면에 부착되며, 피가공물(A) 측면을 기준으로 피가공면(A1)의 척킹 위치가 결정된다.
그리고, 상기 z축 기준면(50)은 척킹테이블(12) 어느 일측 가장자리부 1개소에 구비되거나, 도 5와 같이 2개의 z축 기준면(50)이 직각을 이루도록 배치되어 피가공물(A) 측면에 2면 접촉되는 구성도 가능하다.
이에 피가공물(A) 측면이 z축 기준면(50)에 밀착된 상태로 전자석 또는 영구자석으로 구성되는 자석모듈(52) on 작동되면, 자력에 의해 피가공물(A) 측면이 부착 고정되고, 이후 상기 설명한 마그네틱 척 제어방법과 동일한 순서에 따라 피가공물(A) 저면이 복수의 받침핀부(10)에 의해 척킹되면, 피가공물(A) 측면을 기준으로 피가공면(A1)의 척킹 위치가 결정된다.
10: 받침핀부 20: 콜렛척
30: 콜렛홀더 40: 전자석팁
50: z축 기준면

Claims (5)

  1. 척킹테이블(12)에 삽입 설치되어, 구동부(14)에 의해 상하 이동되도록 구비되는 복수의 받침핀부(10);
    상기 척킹테이블(12)에 고정되어 받침핀부(10)를 감싸도록 구비되는 콜렛척(20);
    상기 콜렛척(20) 외주면에 삽입 설치되어 구동부(34)에 의해 상하 이동되고, 콜렛척(20) 외주면과의 경사운동에 의해 받침핀부(10)를 위치 고정하도록 구비되는 콜렛홀더(30); 및
    상기 받침핀부(10) 상단부에 설치되어, 자력에 의해 피가공물(A) 외주면에 부착되도록 구비되는 복수의 전자석팁(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네틱 척.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 받침핀부(10)는 하부에 공압 체적실(14a)이 형성되는 에어실린더 바디(14b)가 일체로 형성되고, 상기 공압 체적실(14a) 내에 설치되는 공압 피스톤(14c)은 피스톤로드(14d)에 의해 척킹테이블(12)의 하부 플레이트(12b) 상에 고정되며, 상기 공압 체적실(14a) 내부로 압축공기가 주입되면, 공압 피스톤(14c)이 정지상태로 받침핀부(10)가 에어실린더 바디(14b)와 함께 상방향으로 이동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 척.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 콜렛홀더(30)는 콜렛척(20)과 동심원상에 원추형 홀(32)이 형성되어, 유압실린더로 형성되는 구동부(34)에 의해 이동되고, 상기 원추형 홀(32)이 콜렛척(20) 외주면 360° 방향에서 가압되어 받침핀부(10)를 위치 고정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 척.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 피가공물(A)은 피가공면(A1)인 상면을 기준으로 이송지그(100)에 클램핑되어 척킹테이블(12) 상부로 이동되고, 상기 복수의 받침핀부(10)가 구동부(14)에 의해 상방향으로 돌출되면서 전자석팁(40)이 피가공물(A) 저면과 대응하는 높이에서 정지되면, 전자석팁(40)이 on작동되어 자력에 의해 피가공물(A)이 부착 고정되고, 상기 콜렛홀더(30)가 구동부(34)에 의해 이동되면서 콜렛척(20) 외주면을 360° 방향에서 가압하면 받침핀부(10)가 위치고정되어, 피가공물(A)이 피가공면(A1)을 기준으로 척킹되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 척.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 척킹테이블(12) 가장자리부에 설치되어, 척킹테이블(12)과 직교하는 z축 기준면(50)이 형성되고, z축 기준면(50)은 전자석 또는 영구자석으로 구성되는 자석모듈(52)에 의해 피가공물(A) 측면에 부착되며, 피가공물(A) 측면을 기준으로 피가공면(A1)의 척킹 위치가 결정되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 척.
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