KR20030052671A - 수치제어 선반용 유압식 다관절 자동 소재받이장치 - Google Patents

수치제어 선반용 유압식 다관절 자동 소재받이장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합 다기능 수치제어 선반으로부터 가공 완료된 소재를 자동으로 받아 이송.전달시킬 수 있도록 선반의 내부 또는 일측에 자동으로 작동하는 소재 받이장치를 설치함으로써 인건비 절감 및 무인공정을 실현하여 작업환경을 개선하고 공정의 효율성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 구성은 유압실린더(10)에 의해 구동력이 전달되는 피스톤랙(12)과, 상기 피스톤랙(12)에 치합된 기어(20)와, 이들을 둘러싸고 있는 기어케이스(22)와, 상기 기어(20)에 결합된 기어 샤프트(24)로부터 구동력을 받아 회동하며 가공 완료된 소재를 받아낼 수 있도록 받이함(50)을 구비하여 수치제어 선반에 장착되는 자동 소재 받이장치에 있어서, 상기 기어 샤프트(24)에 연결되어 회전하는 제 1스프로켓(30)과; 상기 제 1스프로켓(30)과 체인(32)으로 연결되어 제 1스프로켓(30)의 회전시 함께 회전되도록 구비된 제 2스프로켓(34)과; 상기 제 1, 2스프로켓(30,34)과 이를 연결시켜주는 체인(32)을 내장하며 상기 기어케이스(22)와 베어링(26)을 사이에 두고 결합된 암하우징(36);을 포함하여 이루어진 암(38); 및 상기 제 2스프로켓(34)의 중심부에 수직으로 결합되어 상기 암하우징(36)의 외부로 돌출된 스프로켓 샤프트(40)와; 상기 스프로켓 샤프트(40)에 수직 또는 수평하게 볼팅 결합되며 일단에 소재받이함(50)을 구비한 파이프(52);로 이루어져 있다.
이러한 구성을 가지는 본 발명은 복합 수치제어 선반에서 기구적인 간섭을피하면서 자동으로 가공 완료된 소재를 파트 컨베이어 등으로 이송.전달시킬 수 있어 매우 편리하다 할 수 있다.
또한, 본 발명의 자동 소재 받이장치는 수치제어 선반의 내부에 장착하거나 파트 컨베이어와 함께 설치하면 설치면적을 최소화 할 수 있으므로 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 된 것이다.

Description

수치제어 선반용 유압식 다관절 자동 소재받이장치 {Automatic Part-catcher for numerical control machine}
본 발명은 유압식 다관절 자동 소재 받이장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암과 스프로켓을 이용하여 수치제어 선반으로부터 가공 완료된 소재를 자동으로 받아 이송.전달할 수 있는 수치제어 선반용 유압식 다관절 자동소재받이장치에 관한 것이다.
일반적으로 수치제어 선반이라 함은 가로이송용 서보모터와 세로이송용 서보모터에 의해 가로 및 세로방향으로 위치 결정되는 공구를 이용하여 척에 물린 상태에서 스핀들에 의해 고속으로 회전되는 공작물을 가공할 수 있도록 한 공작기계를 말한다.
이러한 선반에서는 가공 완료된 공작물을 파트 컨베이어 등에 이송, 전달하기 위해 유압식으로 작동하는 소재 받이장치가 사용되어 왔는데, 종래의 수치제어 단축선반에 적용되었던 자동 소재 받이장치의 구성은 다음과 같다.
종래의 수치제어 단축선반에 적용된 자동 소재 받이장치는 유압식 실린더 내부에서 직선 왕복운동을 하는 피스톤랙과, 베어링에 지지되며 상기 피스톤랙에 치합되어 상기 피스톤랙의 직선운동을 회전운동으로 변환시켜주는 기어와, 상기 기어에 고정된 샤프트와, 상기 샤프트에 직렬로 연결되어 끝단에 소재 받이함을 장착한 파이프로 구성되어 있었다.
이와 같이 구성된 종래의 자동 소재 받이장치는 선반에서 가공 완료된 소재를 상기 파이프에 연결된 받이함으로 받아 2차원적인 회전운동에 의해 가공 완료된 소재를 이동시켜주었다. 즉, 유압력에 의한 피스톤랙의 직선운동으로 기어를 회전시켜 기어에 직렬로 연결된 샤프트를 회전시키고, 상기 샤프트의 끝단에 취부된 소재 받이함을 일정한 각도로 회전하게 하여 가공 완료된 소재를 받아내도록 되어 있었다.
그러나, 최근 수치제어 선반의 축이송이 멀티화됨에 따라 종래의 단축 선반에서 적용되었던 자동 소재 받이장치를 최근의 복합화된 선반에서 적용시 기구적인 간섭을 피할 수 없게 되었다. 즉, 하나 이상의 공구대가 있는 수치제어 선반에서 종래의 단축 선반용 소재 받이함을 한 개의 공구대 일측에 설치하여 가공된 소재를 받아내는 작동을 수행하면, 타 공구대의 이송 경로와 중첩이 되어 작동에 간섭을 받게 되었고, 이에 따라 2공정 이상의 작업을 수행하는 선반작업에서는 단축 선반용 자동 소재받이장치를 사용할 수 없어 작업자가 수동으로 일 공정 후 소재를 일일이 탈착하거나, 다수의 소재 받이장치를 설치하여 사용할 수밖에 없었다.
이에 따라, 상기 소재 받이함을 다수개 구비하여 장착하거나 작업자가 일일이 공정의 진행상황에 따라 수동으로 소재를 위치시켜야 하는 불편함이 따라 작업효율의 저하를 불러일으키게 되고 전체적인 생산비용 상승을 초래하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 복합 다기능 수치제어 선반으로부터 가공 완료된 소재를 자동으로 받아 이송시킬 수 있도록 선반의 내부 또는 일측에 암과 스프로켓을 이용하여 작동반경이 큰 다관절 자동 소재 받이장치를 장착하여 사용함으로써 인건비 절감 및 무인공정을 실현하여 작업환경 개선 및 공정의 효율성을 향상시키는 데 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 유압식 다관절 자동 소재 받이장치를 개략적으로 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 유압식 다관절 자동 소재 받이장치를 도시한 정단면도와 부분확대도
도 3은 본 발명의 기어케이스와 실린더의 내부를 도시한 A-A'선 측단면도
도 4는 본 발명의 암 내부를 도시한 측단면도
도 5는 본 발명의 일실시예를 개략적으로 도시한 측면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 유압실린더 12 : 피스톤랙
14 : 제 1유실 15 : 제 2유실
16 : 캡 18 : 스토퍼
20 : 기어 21: 도그
22 : 기어케이스 23 : 리미트 스위치
24: 기어샤프트 25 : 리미트 스위치 브라켓
26 : 베어링 30 : 제 1스프로켓
32 : 체인 33 : 체인조인트
34 : 제2스프로켓 36 : 암하우징
38 : 암 40 : 스프로켓 샤프트
42 : 브라켓 46 : 메탈부시
50 : 받이함 52 : 파이프
100 : 유압식 다관절 자동 소재받이장치
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유압실린더에 의해 구동력이 전달되는 피스톤랙과, 상기 피스톤랙에 치합된 기어와, 이들을 둘러싸고 있는 기어케이스와, 상기 기어에 결합된 기어샤프트로부터 구동력을 받아 회동하며 가공 완료된 소재를 받아낼 수 있도록 받이함을 구비하여 수치제어 선반에 장착되는 자동 소재 받이장치에 있어서, 상기 기어샤프트에 연결되어 회전하는 제 1스프로켓과; 상기 제 1스프로켓과 체인으로 연결되어 제 1스프로켓의 회전시 함께 회전되도록구비된 제 2스프로켓과; 상기 제 1, 2스프로켓과 이를 연결시켜주는 체인을 내장하며 상기 기어케이스와 베어링을 사이에 두고 결합된 암하우징;을 포함하여 이루어진 암; 및 상기 제 2스프로켓의 중심부에 수직으로 결합되어 상기 암하우징의 외부로 돌출된 스프로켓 샤프트와; 상기 스프로켓 샤프트에 수직 또는 수평하게 볼팅 결합되며 일단에 소재받이함을 구비한 파이프;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제 1스프로켓과 제 2스프로켓은 직경이 서로 다르게 구비되어 상기 제 1스프로켓의 회전속도와 상기 제 2스프로켓의 회전속도가 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 제 1스프로켓과 상기 제 2스프로켓의 회전비는 1 : 2 가 되도록 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 파이프는 일회이상 굴절되어 상기 스프로켓 샤프트에 결합된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 유압실린더(10)에 의해 구동력이 전달되는 피스톤랙(12)과, 상기 피스톤랙(12)에 치합된 기어(20)와, 이들을 둘러싸고 있는 기어케이스(22)와, 상기 기어(20)에 결합된 기어샤프트(24)로부터 구동력을 받아 회동하며 가공 완료된 소재를 받아낼 수 있도록 받이함(50)을 구비하여 수치제어 선반에 장착되는 자동 소재 받이장치에 있어서, 상기 기어샤프트(24)에 연결되어 회전하는 제1스프로켓(30)과; 상기 제 1스프로켓(30)과 체인(32)으로 연결되어 제 1스프로켓(30)의 회전시 함께 회전되도록 구비된 제 2스프로켓(34)과; 상기 제 1, 2스프로켓(30,34)과 이를 연결시켜주는 체인(32)을 내장하며 상기 기어케이스(22)와 베어링(26)을 사이에 두고 결합된 암하우징(36);을 포함하여 이루어진 암(38); 및 상기 제 2스프로켓(34)의 중심부에 수직으로 결합되어 상기 암하우징(36)의 외부로 돌출된 스프로켓 샤프트(40)와; 상기 스프로켓 샤프트(40)에 수직 또는 수평하게 볼팅 결합되며 일단에 소재받이함(50)을 구비한 파이프(52);로 이루어져 있다.
상기 유압실린더(10)의 내부에는 상기 피스톤랙(12)의 상하 운동을 제어해주는 제 1유실(14)과 제 2유실(15)이 구비되어 있는데, 상기 제 1유실(14)과 제 2유실(15)은 외부의 유압배관(미도시)과 연결되어 있어, 상기 제 1유실(14)에 오일이 공급되면 상기 피스톤랙(12)이 상승운동을 하고, 상기 제 2유실(15)에 오일이 공급되면 상기 피스톤랙(12)이 하강하도록 되어 있다.
상기 피스톤랙(12)의 상측에는 상기 유압실린더(10)의 외부로 돌출된 도그(21)가 구비되어 있어, 상기 피스톤랙(12)이 상하 운동을 할 때 이에 연동되어 상하로 작동하게 된다.
또한, 상기 도그(21)의 상하 운동을 감지하여 상기 피스톤랙(12)의 상승한계를 감지하는 리미트 스위치(23)가 상기 도그(21)에 수직하는 방향으로 리미트 스위치 브라켓(25)위에 구비되고, 상기 리미트 스위치 브라켓(25)은 상기 기어케이스(22)의 상측에 결합되어 있다.
상기 기어 샤프트(24)는 상기 암(38)과 일체로 결합되어 기어(20)의 회전운동에 따라 연동되어 함께 회전하고, 상기 암(38)의 원활한 작동을 위해 암하우징(36)은 상기 기어케이스(22)에 베어링(26)을 사이에 두고 결합된다.
상기 제 1 스프로켓(30)과 제 2스프로켓(34)을 연결해주는 체인(32)은 다수개의 체인조인트(33)로 연결될 수 있으며, 상기 제 1, 2스프로켓(31,34)과 체인(32)을 내장한 암하우징(36)은 일측이 상기 기어케이스(20)와 베어링(26)을 사이에 두고 결합되어 있고, 타측은 메탈부시(46)를 통해 스프로켓 샤프트(40)을 내장하고 있다.
상기 기어케이스(20)는 브라켓(42)에 지지되고, 이 브라켓(42)은 수치제어 선반의 내부 또는 일측에 장착되어진다.
상기 제 1스프로켓(30)과 제 2스프로켓(34)은 직경이 서로 다르게 구비되어 상기 제 1스프로켓(30)의 회전속도와 상기 제 2스프로켓(34)의 회전속도가 상이하도록 되어 있다.
또한, 바람직하게 상기 제 1스프로켓(30)과 상기 제 2스프로켓(34)은 회전비가 1 : 2 가 되도록 되어 있다.
상기 파이프(52)는 바람직하게 일회이상 절곡되어 상기 스프로켓 샤프트(40)에 결합되어 있다.
또한, 첨부도면 중 미설명 부호 "16"은 유압실린더(10) 내부의 잔류오일을 배출시킬 수 있도록 구비된 캡이고, "18"은 스토퍼를 나타낸다.
이와 같이 구성된 본 발명은 수치제어 선반으로부터 가공 완료된 소재를 공구대의 기구적 간섭을 피하면서 자동으로 받아 파트 컨베이어 등으로 이송.전달해 줄 수 있는 것이다.
즉, 상기 유압실린더(10)의 제 1유실(14)을 통해 오일이 공급되면 상기 유압실린더(10)의 내부에서 직선운동을 하는 피스톤랙(12)이 상승하게 되고, 상기 피스톤랙(12)에 치합된 기어(20)가 회전운동을 하게 된다. 이때, 상기 피스톤랙(12)의 상하 운동은 상기 피스톤랙(12)의 상측에 구비된 도그(15)에 전달되므로, 상기 유압실린더(10)에 공급되는 오일의 과다 혹은 과소공급으로 인해 피스톤랙(12)이 작동에 충분한 상하 운동반경을 이루지 못하면, 상기 도그(21)의 일측에 구비된 상기 리미트 스위치(23)가 감지하여 이를 상기 유압실린더(10)의 내부에 오일을 공급해주는 외부의 제어장치(미도시)에 전달해주어 오류를 바로잡을 수 있는 것이다.
여기에서, 상술한 바와 같이 오일을 유입시켜 상기 유압실린더(10)의 피스톤랙(12)을 동작하게 하는 과정에 대한 상세한 설명은 종래의 공지된 기술이므로 본 명세서에서는 생략하겠다.
상기와 같이 기어(20)가 회전하면 상기 기어(20)의 중심부에 수직으로 고정된 기어 샤프트(24)가 회전하게 되고, 이에 따라 상기 기어 샤프트(24)에 결합된 암(38)이 회전하며 동시에 상기 암(38) 내부에 구비된 제 1스프로켓(30)이 회전하게 된다.
상기 제 1스프로켓(30)의 회전력은 상기 제 1스프로켓(30)을 둘러싸고 있는 체인(32)에 전달되고, 상기 체인(32)을 통해 상기 암(38) 내부의 제 2스프로켓(34)이 회전하게 되는 것이다. 상기 제 2스프로켓(34)은 메탈부시(46)를 통해 상기 암(38) 내부에 장착되어 있고, 상기 스프로켓 샤프트(40)로 구동력을 전달하여 상기 스프로켓 샤프트(40)의 일단에 구비된 파이프(52)를 회전시키게 되는 것이다.
따라서, 상기 유압실린더(10)에 오일이 공급되어 피스톤랙(12)이 상하 운동을 하면, 이에 치합된 기어(20)가 회전되고, 상기 기어(20)에 연쇄적으로 결합된 기어 샤프트(24)와 암하우징(36)을 통해 상기 암(38)과 상기 파이프(52)가 동 방향으로 회동하게 되어, 상기 파이프(52)의 일단에 결합된 소재 받이함(50)이 이동할 수 있는 것이다.
이때, 상기 제 1스프로켓(30)과 제 2스프로켓(34)의 직경을 다르게 하고, 이를 연결해주는 체인(32)의 길이를 조절함으로써, 상기 제 1스프로켓(30)과 제 2스프로켓(34)의 회전수에 차이를 둘 수 있으며, 상기 회전수의 차이로 인해 상기 암(38)의 회전각도와 상기 파이프(52)의 회전각도를 다르게 할 수 있어, 가공된 소재를 받아 이동시켜주는 소재 받이함(50)의 동작반경을 조절할 수 있는 것이다. 바람직하게는, 상기 제 1스프로켓(30)과 제 2스프로켓(34)의 회전비를 1 : 2 로 구성하여 상기 제 1스프로켓(30)이 1회전시 상기 제 2스프로켓(34)이 2회전되도록 구비할 수 있는데, 이와같이 구비함에 따라 첨부도면 도 5의 실시예에서처럼 상기 암(38)이 90도 회전할 때, 상기 파이프(52)가 180도 회전하여 소재를 받는 위치까지 적절하게 회동할 수 있는 것이다.
상술한 과정을 통해 상기 파이프(52)의 소재 받이함(50)이 가공 완료된 소재를 받는 위치까지 도달하여 소재를 받으면, 상기 유압실린더(10)의 제 1유실(14)로의 오일공급은 중단되고, 제 2유실(15)로 오일이 공급이 되어 상승하였던 상기 피스톤랙(12)은 초기위치로 하강하게 되는 것이다. 이에 따라 상술한 바와 같은 기어(20)와 기어 샤프트(24), 제 1, 2스프로켓(30,34)의 연쇄적인 회전이 역순으로 이루어져 상기 소재 받이함(50)이 초기위치로 되돌아와, 일측에 구비된 파트 컨베이어(미도시) 등에 소재를 전달, 이송시킬 수 있는 것이다.
여기에서 상기 소재 받이함(50)이 소재를 받는 위치에 도달한 후, 상기 제 2유실(15)로 오일이 공급되는 과정에 대한 제어는 자체 프로그래밍된 내부 신호에 따라 주기적인 순환반복동작이므로 공작대인 수치제어 선반에서 소재를 가공하여 배출하는 순간과 일치시키면 작업자의 수동작업 없이 자동으로 소재를 받는 작업을 수행할 수 있는 것이다.
이와 같이, 유압실린더(10)를 이용하고 암(38)과 스프로켓(30,34)을 구비한 다관절 자동 소재 받이 장치(100)를 이용함으로써, 서브스핀들을 구비한 복합 수치제어 선반에서의 기구적인 간섭을 피하면서 가공 완료된 소재를 받아 이송.전달하는 동작을 용이하게 수행할 수 있는 것이다.
본 발명의 유압식 다관절 자동소재받이장치(100)는 유압실린더(10)와 기어케이스(22), 암(38) 등이 결합된 형태이므로, 이들과 하측의 브라켓(42)을 수치제어 선반의 일측에 장착하거나 상기 암(38)과 이에 연결된 파이프(52), 소재 받이함(50)을 제외한 구성요소들을 선반의 내부에 장착함으로써 설치면적을 최소화 할 수 있다.
또한, 상기 암(38)의 일측에 구비된 파이프(52)를 여러번 절곡시키거나 상기소재 받이함(50)의 형태를 다양하게 구성함으로써, 복잡하게 구성된 수치제어 선반에 용이하게 적용할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 복합 수치제어 선반에서 기구적인 간섭을 피하면서 자동으로 가공 완료된 소재를 파트 컨베이어 등으로 이송.전달시킬 수 있어 매우 편리하다 할 수 있다.
또한, 본 발명의 자동 소재 받이장치는 수치제어 선반의 내부에 장착하거나 파트 컨베이어와 함께 설치하면 설치면적을 최소화 할 수 있으므로 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 된 것이다.
또한, 상기 암으로부터 돌설된 파이프를 여러번 절곡시켜서 구비하면 선반의 메인 주축대 및 서브 주축대 어느 곳에 장착하여도 가공된 소재도 받는 것이 용이하므로 다수개의 공구대를 구비한 복합 수치제어 선반에 유용하며, 기존의 선반에도 장착이 용이하므로 그 활용폭이 크다 할 수 있다.
이에 따라, 자동화된 수치제어 선반과 함께 무인가공을 실현할 수 있어 인건비를 대폭 절감할 수 있고, 작업자의 근로환경을 개선할 수 있으므로 결과적으로 생산성 향상에 크게 기여할 수 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 유압실린더(10)에 의해 구동력이 전달되는 피스톤랙(12)과, 상기 피스톤랙(12)에 치합된 기어(20)와, 이들을 둘러싸고 있는 기어케이스(22)와, 상기 기어(20)에 결합된 기어샤프트(24)로부터 구동력을 받아 회동하며 가공 완료된 소재를 받아낼 수 있도록 받이함(50)을 구비하여 수치제어 선반에 장착되는 자동 소재 받이장치에 있어서,
    상기 기어샤프트(24)에 연결되어 회전하는 제 1스프로켓(30)과;
    상기 제 1스프로켓(30)과 체인(32)으로 연결되어 제 1스프로켓(30)의 회전시 함께 회전되도록 구비된 제 2스프로켓(34)과;
    상기 제 1, 2스프로켓(30,34)과 이를 연결시켜주는 체인(32)을 내장하며 상기 기어케이스(22)와 베어링(26)을 사이에 두고 결합된 암하우징(36);을 포함하여 이루어진 암(38); 및
    상기 제 2스프로켓(34)의 중심부에 수직으로 결합되어 상기 암하우징(36)의 외부로 돌출된 스프로켓 샤프트(40)와;
    상기 스프로켓 샤프트(40)에 수직 또는 수평하게 볼팅 결합되며 일단에 소재받이함(50)을 구비한 파이프(52);로 이루어진 것을 특징으로 하는 유압식 다관절 자동 소재 받이장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1스프로켓(30)과 제 2스프로켓(34)은 직경이 서로 다르게 구비되어 상기 제 1스프로켓(30)의 회전속도와 상기 제 2스프로켓(34)의 회전속도가 상이한 것을 특징으로 하는 유압식 다관절 자동 소재 받이장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1스프로켓(30)과 상기 제 2스프로켓(34)의 회전비는 1 : 2 가 되도록 구비된 것을 특징으로 하는 유압식 다관절 소재 받이장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 파이프(52)는 일회이상 절곡되어 상기 스프로켓 샤프트(40)에 결합된 것을 특징으로 하는 유압식 다관절 소재 받이장치.
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