KR200424861Y1 - 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치 - Google Patents

공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치 Download PDF

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KR200424861Y1
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Abstract

본 고안은 소재의 공급과 가공물의 취출이 보다 더 신속 정확하고 안정되게 수행되어 가공물의 가공품질과 생산성이 향상되도록 한 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치를 제공한다. 이와 같은 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치는, 공작기계에 소재를 공급시키고 가공된 가공물을 취출시키도록, 소재 및 가공물을 로딩 및 언로딩시키는 로봇암과, 상기 로봇암을 이동시키는 전후이송수단이 구비된 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치에 있어서, 상기 전후이송수단은 정해진 행정거리 만큼 로봇암이 전후진 이송되도록 일정한 길이로 형성되어 프레임상에 설치되는 이송부지지부재와; 상기 이송부지지부재상에 이동가능하게 설치되고 그 선단에 상기 로봇암이 접속되는 래크와; 상기 래크에 치합되고 상기 이송부지지부재상에 회동가능하게 설치되는 피니언과; 상기 피니언를 회동시키도록 구동축이 피니언축에 접속되게 상기 이송부지지부재상에 설치되는 서보 모터가 포함 구성된다.

Description

공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치{SERVO-APPARATUS FOR SUPPLYING/DRAWING OUT MATERIAL TO/FROM COMPUTER NEMERICAL CONTROL LACHE}
도 1은 본 고안에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 정면도,
도 2는 본 고안에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 평면도,
도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치의 전후이송수단을 나타내는 분해 사시도,
도 4는 도 3의 평면도,
도 5는 도 4의 정면도,
도 6은 도 5의 A-A'선 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100:소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치,
110:프레임,
120:로봇암, 130:전후이송수단,
131:이송부지지부재, 132:래크,
133:피니언, 134:서보 모터,
136:지지몸체, 137:커버부재,
138:고정플레이트, 139:이동안내부재,
139a:안내봉, 139b:가이드 플레이트.
본 고안은 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CNC 선반과 같이 척에 소재를 고정시켜 가공물을 가공하는 공작기계에 구비되어 소재를 척으로 공급시키고 가공된 가공물을 인출시키도록 구성되는 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계는 척에 소재를 고정시킨 상태에서 일정한 공구를 이용하여 가공작업을 수행하여 가공물을 형성하게 되는데, 이때 척에 소재를 공급시키기 위한 장치와, 척에 고정되어 가공된 가공물을 취출하기 위한 장치가 요구되는 바, 이와 같은 장치로서 대한민국 등록실용신안 제0135088호와 나타난 바와 같이 소재들이 적재되는 소재박스(10)와, 상기 소재박스(10)를 상승 및 하강시키는 승강기(20)와, 상기 소재박스에 적재된 소재를 공작기계로 공급하거나 공작기계로부터 가공된 가공물을 수거하는 푸셔(30)가 구비된 공작기계의 소재공급 및 수거장치가 재시되고 있다.
상기한 공작기계의 소재공급 및 수거장치는 척(1)에 고정되어 있는 가공물을 수거하는 경우 새들(31)이 이동하여 소재수거용 봉(35)을 척(1)에 위치시킨 상태에서 실린더(32)가 동작하여 고정플레이트(33)을 전방으로 밀면 소재수거용 봉(35)의 돌봉(37)이 가공물에 삽입되는데 이때 실린더(32)가 동작하여 고정 플레이트를 후방으로 이동시켜 척에 고정된 가공물을 인출시키게 된다.
그리고 공작기계에 소재를 공급하는 경우에는 승강기(20)가 소재박스(10)를 소재공급측으로 하강시킨 상태에서 실린더(32)가 동작하여 고정플레이트(33)를 전방으로 밀게 되면 소재공급용 봉(34)이 소재박스(10)내의 소재를 척(1)으로 공급시키게 되고, 이후 상기 승강기(20) 및 실린더(32)가 동작하여 소재박스(10) 및 소재공급용 봉(34)을 원위치 시키게 된다.
그러나 상기와 같은 공작기계의 소재공급 및 수거장치는 소재의 공급 및 수거동작이 복잡하여 공급 및 수거시간이 길고 이에 따라 생산성이 저하되는 문제점이 있으며, 또한 소재의 공급시에 소재를 직접 밀어서 공급하는 방식이므로 소재에 요동이 발생되어 정확하게 소재를 고정할 수 없는 문제점이 있었다.
이에 따라 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0234314호에 나타난 바와 같은 공작기계의 소재공급 및 가공물 취출장치를 재시하였는 바, 이에 따르면 소재를 이송시키는 소재의 전후이송수단(200)과, 상기 소재 전후이송수단의 일측에 장착되며 상기 전후이송수단에 의해 이송된 소재를 감지하여 감지신호를 발생시키는 감지수단(300)과, 상기 감지수단에 의해 감지된 소재를 척에 공급하고 상기 공작기계내의 가공물을 취출시키는 로봇암(400)과, 상기 소재 전후이송수단(200) 및 로봇암(400)의 동작을 제어하는 제어수단(600)이 구성된다.
그리고 상기 로봇암(400)은 공급핑거(410), 취출핑거(420), 승강기(430) 및 전후진실린더(440)가 구성되고, 상기 공급핑거(410) 및 취출핑거(420)는 공기호스를 통해 공급되는 공기압에 의해 동작되면서 소재를 파지하여 공급시키거나 가공물을 취출하게 되며, 상기 전후진 실린더(440)는 상기 공급핑거(410) 및 취출핑거(420)가 결합된 승강기(430)을 전후진시키므로써 공급핑거(410) 및 취출핑거(420)를 공작기계내로 인입시키거나 공작기계로부터 인출시키게 된다.
상기와 같은 공작기계의 소재 공급 및 가공물 취출장치는 공급핑거 및 취출핑거의 전후진 및 상하이동에 의해서만 소재의 공급과 가공물의 취출이 가능하므로 소재 공급 및 취출에 소요되는 시간을 감소시켜서 생산성을 향상시킬 수는 있었으나, 상기 공급핑거(410) 및 취출핑거(420)를 전후진 시키는 전후진 실린더가 정밀 제어가 어려운 공압실린더로 구성되어 소재를 척에 정확하게 공급시킬 수 없고 또한 척으로부터 가공완료된 가공물을 정확하게 인출시킬 수 없는 문제점이 있었다.
그리고 공압실린더는 그 작동시에 에어가 미세하게 누출되어 행정거리가 항상 정확하게 일치되지 않게 되고 또한 그 전후진시에 그 로드의 이동속도가 동일하지 않으므로 소재의 공급과 가공물의 취출동작이 불량해지고 주변기기의 손상이 초래되는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 안출된 것으로 소재의 공급과 가공물의 취출이 보다 더 신속 정확하고 안정되게 수행되어 가공물의 가공품질과 생산성이 향상되도록 한 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 의하면, 본 고안은 공작기계에 소재를 공급시키고 가공된 가공물을 취출시키도록, 소재 및 가공물을 로딩 및 언로딩시키는 로봇암과, 상기 로봇암을 이동시키는 전후이송수단이 구비된 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치에 있어서, 상기 전후이송수단은 정해진 행정거리 만큼 로봇암이 전후진 이송되도록 일정한 길이로 형성되어 프레임상에 설치되는 이송부지지부재와; 상기 이송부지지부재상에 이동가능하게 설치되고 그 선단에 상기 로봇암이 접속되는 래크와; 상기 래크에 치합되고 상기 이송부지지부재상에 회동가능하게 설치되는 피니언과; 상기 피니언를 회동시키도록 구동축이 피니언축에 접속되게 상기 이송부지지부재상에 설치되는 서보 모터가 포함 구성된다.
이와 같은 본 고안에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치에서, 상기 이송부지지부재에는 상기 래크의 전후진 동작이 안내되도록 길이방향으로 이동가능하게 설치되는 복수 개의 안내봉과, 상기 안내봉들의 선단부와 상기 래크의 선단부가 일측면에 접속되고 타측면에 로봇암이 접속되도록 형성된 가이드 플레이트가 구비된 이동안내부재가 구성될 수 있다.
이와 같은 본 고안에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치에서, 상기 이송부지지부재는, 직육면체 형상을 갖는 부재의 내부에 상기 래크가 삽입되어 전후 이송되는 래크이송홈부가 형성되고 상기 래크이송홈부와 직교되는 방향으로 피니언설치홈부가 형성되며 상기 안내봉이 삽입되어 전후진 되는 다수 개의 이동공이 래크이송홈부과 평행하게 형성된 지지몸체와; 상기 래크, 안내봉 및 지지몸체가 내부에 수용되도록 길이방향으로 형성되어 설치되는 커버부재가 포함 구성될 수 있다.
이하, 본 고안의 구성을 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 고안에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 정면도, 도 2는 본 고안에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 평면도, 도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치의 전후이송수단을 나타내는 분해 사시도, 도 4는 도 3의 평면도, 도 5는 도 4의 정면도, 도 6은 도 5의 A-A'선 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치(100)는 CNC 선반과 같은 공작기계(200)의 척에 소재를 고정시켜 가공물을 가공하는 공작기계에 소재를 척으로 공급 시키고 가공된 가공물을 인출시키도록 구성되는 것으로, 공작기계에 근접 설치되어 이동가능하게 구성된 프레임(110)과, 소재 및 가공물의 로딩 및 언로딩을 직접적으로 수행하는 로봇암(120)과, 상기 로봇암(120)을 공작기계(200)의 척으로 이동시키도록 프레임(110)상에 설치되는 전후이송수단(130)과, 상기 로봇암(120)에 의해 척으로 이송되는 소재를 공급하기 위해 상기 프레임(110)상에 구성되는 소재피딩장치(140)와, 상기 소재피딩장치(140)에 의해 공급되는 소재가 로봇암(120)에 의해 용이하게 로딩되도록 상기 로봇암(120)을 포함하는 전후이송수단(130)을 정해진 위치로 좌우 이송시키는 좌우이송수단(150)이 구비된다.
상기 전후이송수단(130)은, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 정해진 행정거리 만큼 로봇암(120)이 전후진 되도록 일정한 길이로 형성되어 프레임(110)상에 설치되는 이송부지지부재(131)와, 상기 이송부지지부재(131)상에 이동가능하게 설치되고 그 선단에 상기 로봇암(120)이 접속되는 래크(132)와, 상기 래크(132)에 치합되고 상기 이송부지지부재(131)상에 회동가능하게 설치되는 피니언(133)과, 상기 피니언(133)을 회동시키도록 구동축이 피니언축(133b)에 접속되게 상기 이송부지지부재(131)상에 설치되는 서보 모터(134)가 구비된다.
상기 이송부지지부재(131)는, 상기 래크(132) 및 피니언(133)이 내장되고 상기 서보 모터(134)가 설치되는 지지몸체(136)와, 상기 지지몸체(136)의 외부에 덧씌워져 설치되는 커버부재(137)와, 상기 커버부재(137)를 고정하기 위한 고정플레이트(138)가 구비된다.
그리고 상기 지지몸체(136)는 직육면체 형상을 갖는 부재의 내부에 상기 래크(132)가 삽입되어 전후 이송되는 래크이송홈부(136a)가 전후방향으로 형성되고 상기 래크이송홈부(136a)와 직교되는 횡방향으로 피니언설치홈부(136b)가 형성되며 후술되는 이송부지지부재(131)의 안내봉(139a)이 삽입되어 전후진 되는 다수 개의 이동공(136c)이 래크이송홈부(136a)과 평행하게 형성된다.
또한 상기 커버부재(137)는 상기 래크(132), 안내봉(139a) 및 지지몸체(136)가 내부에 수용되도록 내부에 공간이 형성되는 한편 상기 래크(132) 및 안내봉(139a)의 길이 및 그 행정거리를 고려한 일정 길이를 갖는 것으로, 그 형상은 대략 직사각형의 판재가 단면 형상이 " ㄷ " 자 형상을 갖도록 절곡 형성되어 구성될 수 있다.
상기 이송부지지부재(131)에는 상기 래크(132)에 의한 로봇암(12)의 전후진 동작에 안정성이 확보되도록 이동안내부재(139)가 더 구성되는 바, 상기 이동안내부재(139)는 상기 래크(132)의 전후진 동작이 안내되도록 길이방향으로 이동가능하게 설치되는 복수 개의 안내봉(139a)과, 상기 안내봉(139a)들의 선단부와 상기 래크(132)의 선단부가 일측면에 접속되고 타측면에 로봇암(120)이 접속되도록 형성된 가이드 플레이트(139b)가 구성된다.
그리고 상기 안내봉(139a)은 환봉 형상을 갖는 4개의 열처리 크롬 도금봉으로 구성되고, 상기 안내봉(139a)이 삽입되도록 상기 지지몸체(136)의 상부 좌우측과 하부 좌우측에 각각 이동공(136c)이 형성되며, 상기 각 이동공(136c)의 전후단 내부에는 안내봉(139a)의 전후 이동이 안정되게 수행되도록 볼 부쉬(ball bush;139c)가 설치된다.
그리고 상기 안내봉(139a)과 래크(132)의 후단부에는 센서 플레이트(139d)가 접속되어 상기 안내봉(139a) 및 래크(132)와 연동되어 이동되면서 일정 위치에 설치된 감지센서(미도시)에 의해 그 이동이 감지되어 제어부에 인가되도록 하므로써 상기 제어부에 의한 소재공급 및 가공물취출을 위한 장치(100) 및 공작기계(200)의 정해진 제어가 가능하게 된다.
한편, 상기 피니언(133)은 래크(132)에 치합되는 기어부(133a)와, 이 기어부(133a)의 중심부에 형성되는 피니언축(133b)으로 구성되고, 상기 피니언축(133b)은 일측에 형성된 축삽입홈(133c)을 통해 서보모터(134)의 구동축과 접속되고 타측에는 베어링(133d)이 삽입되어 상기 이송부지지부재(131)의 지지몸체(136)상에 회전가능하게 설치된다. 바람직하게 상기 피니언축(133b)의 타측은 피니언설치홈부(136b)에 설치되고 내측에 베어링(133d)이 삽입되는 베어링설치부가 돌출된 앤드 커버(133e)상에 설치된다.
그리고 첨부도면 도 6의 미설명부호 134a는 상기 서보 모터(134)를 이송부지지지부재(131)상에 고정하기 위한 고정브라켓이다.
한편, 첨부도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 구성되는 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치(100)에서 컨트롤 박스(161), 경광등(162)과 같은 제어부의 구성요소나 프레임(110)의 하측에 구성되어 그 이동을 가능하게 하는 가이드 블록(L.M UNIT;171)을 포함 프레임이송부(170) 또는 상기 각 구성부의 세부구성 등과 같이 일반적인 기계요소나 이 분야에서 통상적인 기술자가 알 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명 및 상세한 도시를 생략하였다.
상기와 같은 본 고안의 작용은 다음과 같다.
먼저, 본 실시예에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치(100)의 작용에서 본 출원인에 의해 선출원(본 출원의 종래기술로 언급된 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0234314호)된 기술에 언급된 바와 같은 이 분야의 일반적인 작용에 대해서는 그 상세한 작용설명은 생략하며, 본 고안의 주요구성에 해당되는 전후이송수단(130)의 작용을 중심으로 설명하면, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 공작기계(200)의 척에 소재가 공급되어 공작기계에 구비된 가공툴에 의해 가공이 완료되어 해당 가공완료 신호에 따라 제어부가 서보 모터(134)를 구동시키게 되면 피니언(133)이 정회전 되면서 래크(132)를 전진시키게 되고 이에 따라 가이드 플레이트(139b)가 다수 개의 안내봉(139a)에 안내되어 전진되므로 상기 가이드 플레이트(139b)에 타측면에 결합된 로봇암(120)이 공작기계의 척으로 이동된다.
상기와 같이 래크(132)의 전진동작에 의해 로봇암(120)이 전진되다가 가공물의 로딩 위치에 이르게 되면 상기 래크(132)의 후단에 접속되어 이동되는 센서 플레이트(139d)가 전진되다가 감지센서(미도시)에 감지되면서 로봇암(120)이 기 설정 된 위치에 도달된 상태를 제어부에 인가하게 되고 상기 로봇암(120)은 제어부의 제어하에 가공물의 로딩과정을 수행하게 된다.
반대로, 공작기계에 의해 가공완료되어 척에 고정된 가공물을 취출시키는 과정을 설명하면, 상기 로봇암(120)이 정해진 동작에 따라 가공물을 클램핑 하게 되면 제어부의 제어신호에 따라 상기 서보 모터(134)가 역회전하게 되고 이에 따라 피니언(133)이 역방향으로 회동되면서 이에 치합된 래크(132)를 후진시키게 되어 로봇암(120)을 포함하는 가이드 플레이트(139b)가 안내봉(139a)에 안내되어 후진하게 된다.
그리고 상기 래크(132)가 정해진 거리만큼 후진되면서 그 후단에 접속된 센서 플레이트(139d)의 이동상태가 래크(132)의 후진을 감지하는 감지센서에 감지되면 래크의 후진 완료상태를 제어부에 인가하여 로봇암(120)에 의한 가공물의 언클램핑 작동이 수행되도록 작동시키게 된다.
한편 상기 로봇암(120)에 의한 가공물의 언클램핑 동작이 완료되면 제어부의 제어하에 좌우이송수단(150)이 작동되어 전후이송수단(130)측을 소재피딩장치(140)에 의해 공급되는 소재의 배출측으로 이동시켜 로봇암(120)에 의한 소재의 클램핑 동작이 수행되도록 하고, 이 후 좌우이송수단(150)은 로봇암(120)을 포함하는 전후이송수단(130)을 원위치시키는 한편 상술한 가공물의 취출동작과 유사한 전후이송 수단(130)의 전후진 동작을 통해 소재의 공급동작을 수행하게 된다.
상술한 바와 같은, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
본 고안에 의한 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치에 의하면, 로봇암의 간편하고 신속한 작동에 의해 소재 및 가공물의 공급 및 취출동작이 수행되므로 그 처리시간이 감소되고 생산성이 향상되는 동시에 상기 로봇암의 전후진 동작이 정밀제어가 가능한 서보 모터와 기어구동 메커니즘에 의해 수행되므로 소재를 공작기계에 정확하게 공급하고 가공 완료된 가공물을 정확하게 취출할 수 있는 효과가 있다. 그리고 상기한 서보 모터와 기어구동 메커니즘에 의한 전후 이동방식에 따르면 종래 공압실린더에 비해 행정거리가 일정하게 유지되고 전후진 동작의 이동속도가 일정하게 유지되므로 가공물의 가공품질과 생산성이 향상되고, 주변기기의 손상이나 고장을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 공작기계에 소재를 공급시키고 가공된 가공물을 취출시키도록, 소재 및 가공물을 로딩 및 언로딩시키는 로봇암과, 상기 로봇암을 이동시키는 전후이송수단이 구비된 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치에 있어서,
    상기 전후이송수단은 정해진 행정거리 만큼 로봇암이 전후진 이송되도록 일정한 길이로 형성되어 프레임상에 설치되는 이송부지지부재와;
    상기 이송부지지부재상에 이동가능하게 설치되고 그 선단에 상기 로봇암이 접속되는 래크와;
    상기 래크에 치합되고 상기 이송부지지부재상에 회동가능하게 설치되는 피니언과;
    상기 피니언를 회동시키도록 구동축이 피니언축에 접속되게 상기 이송부지지부재상에 설치되는 서보 모터가 포함 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송부지지부재에는 상기 래크의 전후진 동작이 안내되도록 길이방향으로 이동가능하게 설치되는 복수 개의 안내봉과, 상기 안내봉들의 선단부와 상기 래크의 선단부가 일측면에 접속되고 타측면에 로봇암이 접속되도록 형성된 가이드 플 레이트가 구비된 이동안내부재가 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이송부지지부재는, 직육면체 형상을 갖는 부재의 내부에 상기 래크가 삽입되어 전후 이송되는 래크이송홈부가 형성되고 상기 래크이송홈부와 직교되는 방향으로 피니언설치홈부가 형성되며 상기 안내봉이 삽입되어 전후진 되는 다수 개의 이동공이 래크이송홈부과 평행하게 형성된 지지몸체와;
    상기 래크, 안내봉 및 지지몸체가 내부에 수용되도록 길이방향으로 형성되어 설치되는 커버부재가 포함 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 소재공급 및 가공물취출을 위한 서보장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100887961B1 (ko) * 2007-10-19 2009-03-12 현대자동차주식회사 클램핑 유닛용 에어 공급장치
KR102013448B1 (ko) 2018-03-21 2019-08-22 주식회사 이엠에스 가공물 취출장치
KR102022221B1 (ko) * 2019-06-25 2019-09-18 남상한 부재공급장치
KR102029631B1 (ko) * 2019-07-01 2019-10-08 남상한 자동공급장치
KR102635602B1 (ko) * 2023-10-12 2024-02-08 두텍 주식회사 Boom 양측면 설치형 캐트너리 트롤리 추락방지장치

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