KR200214385Y1 - 공작기계용 공작물 초고속 로딩 및 언로딩장치 - Google Patents

공작기계용 공작물 초고속 로딩 및 언로딩장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 공작기계용 공작물 로딩 및 언로딩장치에 관한 것으로 기존 로딩 및 언로딩장치의 로딩암이 직각운동 또는 각운동에 의해 공작물을 공급,배출하던 작업을 로드암의 운동방향을 사선으로 이동 가능하도록 하여 작업시간의 단축과 구성의 간소화를 이루기 위해 안출된 것으로, 상기 로딩 및 언로딩장치(2)는 전체적인 형상이 개략 역 'ㄴ'자형으로 크게 바디파트(3)와 로딩 및 언로딩파트(4), 취출파트(5)로 크게 구성되고, 상기 바디파트(3)는 고정브라켓(30)과 직립고정된 바디(body;31)로 형성되며, 상기 로딩 및 언로딩파트(4)는 링크(41)와 포켓(47)이 장착된 로딩 암(42)을 체인과 스프로킷으로 체결하여 작동실린더의 직선운동과 링크의 회전운동을 복합한 로딩 암의 사선운동이 가능하도록 하며, 상기 로딩 암(42)의 배면 상측에는 포켓(47)으로부터 공작물을 취출 또는 공급하기 위해 선단에 취출용 푸셔(pusher;50)를 장착한 취출실린더어셈블리(51)와 취출실린더어셈블리(51)를 바디(31)에 고정하기위한 부착브라켓(52)으로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 공작물 로딩 및 언로딩장치는 구조의 간소화와 이로 인한 설치면적의 감소를 이룰 수 있는 유용한 고안이다.

Description

공작기계용 공작물 초고속 로딩 및 언로딩장치{Loading and unloading apparatus for machine}
본 고안은 공작기계용 공작물 로딩 및 언로딩장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 공작물의 가공을 위한 자동화라인에서 공작기계에 공작물을 공급하고 배출하기위한 로딩 및 언로딩장치를 개선하여 제품의 원가절감과 작업시간의 단축을 유도하여 생산성향상을 이루기 위함이다.
일반적으로 기계는 구성품들을 일정한 규격 또는 형상으로 가공한 후 이를 적재적소(適材適所)에 배치하여 특정형태 및 기능을 가지는 기계로 완성된다.
상기와 같이 특정기계를 형성하는 구성품은 일정 규격 및 형태로 가공하기 위해서는 그 성질에 적합한 공작기계가 요구되고, 그 대표적인 공작기계로는 선반, 밀링, 드릴링등이 있다.
상기와 같은 공작기계는 척을 이용하여 공작물을 고정한 후,
공작물을 회전시켜 가공하는 구조와 공작물은 고정한 채 절삭공구를 회전하여 가공하는 구조로 대분된다.
물론 상술한 공작기계 가운데는 슬롯터(slotter), 플레이너(planer), 셰이퍼(shaper)와 같이 공작물과 절삭공구가 회전운동이 아닌 직선운동에 의해 가공되는 것도 있다.
이상과 같은 공작기계는 공작물의 고정과 절삭공구의 설치등 모든 작업을 사람의 손을 빌어 행하는 것이 근자에 들어 자동화장비의 구축이 이루어지면서 각종 작업이 사람의 노동력을 필요치않고도 가능하였다.
이는 수치제어를 통한 NC기계나, CNC등 자동화기기등이 활성화되면서 가공을 위한 공작물의 공급과 가공처리 완료된 공작물의 배출이 모두 기계적인 장치에 의해 이루어져 노동력의 감소와 생산성향상을 초래하였다.
상기와 같은 자동화생산라인에서의 공작물 공급 및 배출은 공작기계의 척중심에 가공을 요구하는 공작물을 정확히 안치하고,
가공된 공작물을 정확히 배출하는 것으로, 이는 도 1 및 도 2에서와 공작기계의 척(10)을 중심으로 로드암(11)이 공압 또는 유압실린더의 구동력을 바탕으로 X, Y, Z 좌표상을 직선왕복하거나,
힌지고정된 중심점(p)을 기점으로 공작기계의 척(10) 중심(c)과 공작물(12)의 거치대상을 일정한 구간 각운동(ω)하도록 구성된다.
하지만, 상기와 같이 좌표상을 직선왕복운동하거나, 일정구간을 각운동하는 로딩 및 언로딩장치(1)는 다음과 같은 몇 가지 문제점을 안고 있었다.
먼저, 공작물의 로딩 및 언로딩시 과다한 소요시간;
이는 도 1과 같은 사례의 로딩 및 언로딩시 로딩 암(11)의 운동거리가 횡방향(X)과 종방향(Y)으로 한정됨으로 인해 발생하는 것으로,
그 소요시간이 공작물(12)의 규격에 따라 다소의 편차는 있으나 통상적으로 약 8 - 10여초의 작동시간을 요구한다.
이를 보완하기위해 도 2에서와 같이 직각운동이 아닌 일정한 구간을 반복하는 각운동구조의 로딩 및 언로딩형태를 취하였으나, 이 또한 횡과 종방향의 로딩구조에 비하여 탁월한 효과는 발하지 못하였다.
상기와 같은 작업소요시간의 증가는 가공량감소를 초래하여 공작물의 임가공비상승을 초래하고, 이는 곧 공작물이 속한 전체제품의 생산단가를 상승시키는 원인으로 작용하였다.
상기와 같은 작업시간의 과다소요 이외에도 구조의 복잡성과 과다한 부피로 인한 설치면적의 증가 및 장비의 고가;
종래의 좌표이동식 또는 각운동식의 로딩 및 언로딩장치는 원활한 작동을 위해 다수의 유,공압 작동기구를 필요로하는데,
도 1에서와 같이 직각좌표를 이용한 로딩 및 언로딩의 경우 X방향의 구동을 위한 작동실린더와 Y방향으로 이동을 위한 작동실린더가 각각 요구되어 구성의 복잡성을 초래하였다.
더불어 도 2에서와 같이 힌지점을 축으로 각운동하는 로딩 및 언로딩장치의 경우 회전력의 유기를 위한 구동모터 또는 실린더를 이용한 링크기구등이 요구되어 로딩장치의 부피가 비대지은 물론 작동시간이 과다하게 소요되는 문제점을 안고 있었다.
상기와 같은 로딩 및 언로딩장치의 부피증가는 공작기계와의 조합시 설치면적증대를 초래하여 공간활용성이 저하되는 단점을 안고 있었다.
뿐만 아니라 상기와 같이 로딩 및 언로딩장치를 구성하는 부품수의 증대는 곧 제품단가의 상승을 초래하고, 이로 인해 생산활동에서 파생될 수 있는 온갖 비용적인 측면에서의 손실을 가져왔다.
이에 본 고안에서는 상기한 여러 가지 문제점을 해결하기위해 안출된 것으로 기존 로딩 및 언로딩장치의 로드암이 직각운동 또는 각운동에 의해 공작물을 공급,배출하던 작업을 로드암의 운동방향을 사선으로 이동 가능하도록 하여 작업시간의 단축과 구성의 간소화를 이루기 위한 것으로,
이를 위해서는 실린더에 의해 각운동을 행하는 구조물과, 상기 구조물에 체인 또는 벨트등으로 로드암을 체결시켜 각운동에 의한 사선이동이 가능하도록 한다.
도 1은 종래 기술이 적용된 공작물 로딩 및 언로딩과정을 도시한 간략도,
도 2는 종래 기술의 다른 실시예를 도시한 간략도,
도 3은 본 고안이 적용된 공작물 로딩 및 언로딩장치를 도시한 측면도,
도 4는 본 고안인 공작물 로딩 및 언로딩장치를 도시한 정면도,
도 5는 본 고안의 요부인 로딩 암 구동부를 도시한 일부 파절 단면도,
도 6은 본 고안인 로딩 및 언로딩장치의 작동예를 도시한 정면도,
도 7은 본 고안의 사용상태를 도시한 간략 정면도.
*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*
2;로딩 및 언로딩장치 3;바디파트
4;로딩 및 언로딩파트 5;취출파트
30;고정브라켓 31;바디
40;작동실린더 41;링크
42;로딩 암 44,44';주,종동 스프로킷
47;포켓 53;위치센서
54;텐션로울러
이하 첨부되는 도면과 관련하여 본 고안의 구성 및 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 고안이 적용된 공작물 로딩 및 언로딩장치를 도시한 측면도, 도 4는 본 고안인 공작물 로딩 및 언로딩장치를 도시한 정면도, 도 5는 본 고안의 요부인 로드 암 구동부를 도시한 일부 파절 단면도, 도 6은 본 고안인 로딩 및 언로딩장치의 작동예를 도시한 정면도, 도 7은 본 고안의 사용상태를 도시한 간략 정면도로서 함께 설명한다.
기계가공을 위한 공작물을 공작기계의 척중심에 정확하게 공급하고, 가공완료된 공작물의 신속한 배출을 위한 공작물 로딩 및 언로딩장치(2)는;
도 3 및 도 4에서와 같이 전체적인 형상이 개략 역 'ㄴ'자형으로 크게 바디파트(3)와 로딩 및 언로딩파트(4), 취출파트(5)로 크게 구성된다.
상기 바디파트(3)는 로딩 및 언로딩장치(2)의 근간을 이루는 것으로 공작기계의 척구동부(6)와 고정하기위한 고정브라켓(30)과 상기 로딩 및 언로딩파트(4), 취출파트(5)를 형성하는 바디(31)가 직립 구성된다.
상기 고정브라켓(30)과 바디(31)는 판형의 금속재를 다수 곳 절곡하여 형성하며, 각 구성품의 고정에 필요한 다수 개의 고정홀(32)이 바디(31) 및 고정브라켓(30)일측에 구비된다.
상기 직립구성된 바디(31)의 일측에는 로딩 및 언로딩파트(4)의 구동력 유기를 위한 유,공압 작동실린더(40)가 하방향으로 이완과 수축을 할 수 있도록 저면으로 고정된다.
상기 작동실린더(40)의 하방향선단에는 로딩 및 언로딩파트(4)를 이루는 링크(41)와 상기 링크(41)의 선단에는 체인 또는 타이밍 벨트를 이용하여 구동하는 로딩 암(42)이 형성된다.
상기 작동실린더(40)의 외측방에는 로딩 암(42)의 위치설정을 위한 센서(53)가 상, 중, 하단부에 장착되는데,
그 중 상단에 장착된 위치센서(53)는 로딩 암(42)의 초기 지점과 원복지점을 설정하기 위함이며,
중간부위의 위치센서(53)는 로딩 암(42)의 로딩 및 언로딩시 작업시간을 최소화하기위한 대기 지점을 설정함이고, 하단의 위치센서(53)는 로딩 암(42)의 최대 인장지점을 설정하기위한 구성이다.
상기 링크(41)는 그 형상이 개략 타원형으로 일측은 바디(31)와 연결된 고정브라켓(30)의 일점을 기준으로 체인(43) 또는 벨트의 체결을 위한 주동 스프로킷 (44)또는 풀리가 고정되어 작동실린더(40)의 이완 및 수축작용에 의해 상,하방향으로 회동자유롭게 구성되며,
상기 스프로킷(44)이 고정된 링크(41)의 일측에는 회동 각도의 제어를 위한 스토퍼(45)가 형성된다.
상기 스토퍼(45)와 접점을 이루어 링크(41)의 회동각도를 제어하는 스토퍼볼트(46)가 고정브라켓(30)의 하단일측에 구비된다.
상기와 같이 힌지고정된 링크(41)의 선단에는 공작물의 직접적인 공급과 배출을 수행하는 로딩 암(42)이 회동 자유롭게 장착되는데, 상기 로딩 암(42)은 링크(41)에 형성된 주동 스프로킷(44)과 체인(43)으로 체결된 종동스프로킷(44')에 의해 회동한다.
상기 링크(41)내방에 형성된 주동 스프로킷(44)과 로딩 암(42)을 회동하는 종동스프로킷(44')은 도 5에서와 같이 로딩 암(42)의 신속한 회동을 위해 주동 스프로킷(44)의 잇수(t)를 종동 스프로킷(44')의 잇수(t')보다 많게 형성한다.
상기 링크 일측에는 텐션 스프로킷(54)을 장착하여 주동 스프로킷(44)을 통한 균일한 작동력이 종동 스프로킷(44')에 작용할 수 있도록 한다.
또한 로딩 암(42)의 선단에는 공작물의 거치를 위한 포켓(47)이 형성되며, 상기 포켓(47)은 공작물(8)의 형상 및 작업의 용이성을 고려하여 핀을 이용한 핀타입, 또는 척(chuck)타입으로 적절히 대응할 수 있도록한다.
하지만, 척타입은 척의 구동을 위한 별도의 실린더등이 요구되어 구성의 복잡성을 고려할 경우 비교적 간소한 구성의 포켓과 핀타입의 사용이 바람직하다.
상기와 같이 로딩 암(42)의 선단에 형성된 포켓(47)내방에 가공을 요하는 또는 가공을 완료한 공작물(8)이 수용되는데,
상기 공작물(8)은 로딩 암(42)의 포켓(47)으로부터 취출 또는 공급하기위해서는 도 3 및 도 4에서와 같이 로딩 암(42)의 배면에 취출파트(5)를 구비하며;
상기 취출파트(5)는 선단에 취출용 푸셔(pusher;50)를 장착한 취출실린더어셈블리(51)와 상기 실린더어셈블리(51)를 바디(31)에 고정하기위한 부착브라켓(52)으로 구성된다.
상기 취출파트(5)는 로딩 암(42)의 배면 상측에 형성되므로, 취출용 푸셔(50)를 개략 'ㄷ'형으로 구성하여 작동공간의 용이성과 장착면적을 최소화한다.
상기와 같이 구성된 로딩 및 언로딩장치의 작동관계를 종래의 기술내용과 비교하여 설명하면 다음과 같다.
상기 로딩 및 언로딩장치(2)는 가공을 요구하는 공작물(8)을 자동화라인의 공작기계상에 신속하고 정확하게 공급 또는 배출하기위한 것으로,
도 6에서와 바디(31)의 일측에 구비된 작동실린더(40)가 이완하면서 선단에 장착된 로딩 및 언로딩파트(4)의 링크(41)가 하방향으로 회전한다.
상기와 같이 링크(41)의 회전은 그 내방에 수용된 주동 스프로킷(44)의 회전을 의미하며, 이로 인해 주동스프로킷(44)과 체인(43)에 의해 체결된 종동 스프로킷(44')도 동반회전한다.
상기와 같이 링크(41)의 회전과 이로 인한 주동 및 종동 스프로킷(44,44')의 회전은 링크(41)의 선단에 구비된 로딩 암(42)의 회전을 야기시킨다.
이 때 상기 링크(41)의 회전각도는 링크(41)하단에 형성된 스토퍼(45)와 고정브라켓(30)의 하단에 형성된 스토퍼볼트(46)에 의해 제어되고, 그리하여 로딩 암(42)의 이동거리도 제어된다.
뿐만 아니라, 주동 스프로킷(44)의 잇수(t)가 종동 스프로킷(44')의 잇수(t')보다 많으므로 링크(41)의 회전속도에 비하여 로딩 암(42)의 이동속도가 현격히 증가함을 알 수 있다.
상기와 같이 작동실린더(40)의 이완작용과 링크(41)의 회전운동에 의해 위치 이동한 로딩 암(42)은 선단에 구비된 포켓(47)중심을 공작기계의 척구동부(6)의 중심과 일치시켜 척내방에 수용된 배출수단을 이용하여 가공완료된 공작물(8)을 포켓(47)내방에 안치하고,
이와 동시에 작동실린더(40)는 수축하여 링크(41)와 로딩 암(42)을 원복시키고,
상기 로딩 암(42)의 포켓(47)내방에 수용된 공작물(8)은 취출파트(5)를 구성하는 취출실린더어셈블리(51)에 의해 외방으로 배출되어 언로딩작업을 완료한다.
또한 도 7에서와 같이 로딩 및 언로딩장치(2)를 좌,우측(도면상)에 형성한 후 취출실린더어셈블리(51)를 이용하여 가공을 요하는 공작물(8)을 로딩 암(42)의 포켓(47)내방에 수용하는 작업을 선행한 후 상술한 작업과정을 이행할 경우 로딩작업의 수행이 가능하다.
이 때 로딩 및 언로딩작업을 행하는 로딩 암(42)의 최대인장시 포켓(47)의 중심과 공작기계의 스핀들 중심(p')이 일치한다.
상기와 같은 일련의 작업들은 한 가지의 동작으로 두 가지의 동작이 동시에 이루어지는 것으로,
무엇보다도 공작물(8)의 공급과 배출을 수행하는 로딩 암(42)이 종래의 로딩 및 언로딩장치에서와 같이 직각좌표를 따라 이동하거나,
힌지점을 축으로 회전운동하는 것이 아니라 작동실린더(40)의 직선운동과 링크(41)의 회전운동을 복합한 사선(斜線)운동이 가능하여 공급과 배출시간이 현저히 저하되는 이점을 안고 있다.
종래의 작업시간이 공작물의 규격에 따라 다소 차이는 보이나 8 - 10여초의 작업시간을 소요하는데 반하여,
본 고안의 로딩 및 언로딩장치(2)는 그 작업시간을 2 - 4초내로 완료할 수 있다.
이는 링크(41)를 구동하는 작동실린더(40)에 형성된 위치센서(53)에 의해 공작기계가 공작물의 가공시간동안 기타 주변의 부품들과 간섭을 받지 않는 위치에까지 로딩 암(42)을 근접 배치하므로 가능해진다.
뿐만 아니라, 종래와 같이 횡방향(X) 이동에 필요한 실린더구동부와 종방향(Y)이동에 필요한 실린더구동부등 구성품의 복잡성이 본 고안에서는 하나의 구동실린더(40)를 이용하여 로딩 암(42)의 이동이 완료되므로 구성의 간소화를 이룰 수 있으며,
이로 인한 전체 장치의 부피를 감소시켜 설치면적의 감소를 초래함은 물론 생산단가를 절감시켜 비용측면에서 파생될 수 있는 모든 문제점을 일소에 해결할 수 있다.
이상과 같은 본 고안인 공작기계용 공작물 로딩 및 언로딩장치는 작업시간의 단축으로 인한 생산성의 향상과 구성의 간소화를 이루어 부피의 감소를 초래하여 공간활용도의 증대와 생산단가의 절감을 이룰 수 있는 유용한 고안이다.

Claims (4)

  1. 기계가공을 위한 공작물을 공작기계의 척중심에 정확하게 공급하고, 가공완료된 공작물의 신속한 배출을 위한 공작물 로딩 및 언로딩장치를 구성함에 있어서;
    상기 로딩 및 언로딩장치(2)는 전체적인 형상이 개략 역 'ㄴ'자형으로 크게 바디파트(3)와 로딩 및 언로딩파트(4), 취출파트(5)로 크게 구성되고,
    상기 바디파트(3)는 판형의 금속재를 다수 곳 절곡하여된 고정브라켓(30)과 직립고정된 바디(body;31)로 형성되며,
    상기 고정브라켓(30)은 바디파트(3)를 척구동부(6)와 고정하기위한 수단이며, 바디(31)는 로딩 및 언로딩파트(4)와 취출파트(5)를 고정하고,
    상기 바디(31)의 저면에는;
    작동실린더(40), 링크(41), 로딩 암(42)으로 구성된 로딩 및 언로딩파트(4)가 형성되고,
    상기 링크(41)는 그 형상이 개략 타원형으로 일측은 바디(31)와 연결된 고정브라켓(30)의 일점을 기준으로 체인(43)의 체결을 위한 주동 스프로킷(44)이 힌지고정되어 작동실린더(40)의 이완 및 수축작용에 의해 상,하방향으로 회동자유롭게 구성되며,
    상기 작동실린더(40)의 외측방에는 상, 중, 하단부에 로딩 암의 위치설정을 위한 센서(53)가 형성되고,
    상기 링크(41)선단에는 로딩 암(42)이 회동 자유롭게 장착되는데,
    상기 로딩 암(42)은 일측으로 공작물(8)의 거치를 위한 포켓(47)을 형성하여링크(41)에 형성된 주동 스프로킷(44)과 체인(43)으로 체결된 종동스프로킷(44')에 의해 회동하고,
    상기 로딩 암(42)의 배면 상측에는 포켓(47)으로부터 공작물을 취출 또는 공급하기 위한 취출파트(5)를 구비하며;
    상기 취출파트(5)는 선단에 취출용 푸셔(pusher;50)를 장착한 취출실린더어셈블리(51)와,
    상기 실린더어셈블리(51)를 바디(31)에 고정하기위한 부착브라켓(52)으로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 공작물 초고속 로딩 및 언로딩장치.
  2. 제 1 항에 있어서;
    상기 링크(41)내방에 형성된 주동 스프로킷(44)과 로딩 암(42)을 회동하는 종동스프로킷(44')은 로딩 암(42)의 신속한 회동을 위해 주동 스프로킷(44)의 잇수(t)를 종동 스프로킷(44')의 잇수(t')보다 많게 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계용 공작물 초고속 로딩 및 언로딩장치.
  3. 제 1 항에 있어서;
    상기 로딩 암(42)의 선단에 형성되어 공작물(8)의 거치에 필요한 포켓(47)은 공작물(8)의 형상 및 작업의 용이성을 고려하여 핀을 구비한 핀타입 또는 조오(jow)를 구비한 척(chuck)타입으로도 가능한 것을 특징으로 하는 공작기계용 공작물 초고속 로딩 및 언로딩장치.
  4. 제 1 항에 있어서;
    상기 링크(41)내방에 형성되어 로딩 암(42)에 구동력을 전달하는 체인 및 스프로킷을 타이밍 벨트와 타이밍풀리로도 가능한 것을 특징으로 하는 공작기계용 공작물 초고속 로딩 및 언로딩장치.
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