KR20160001305A

KR20160001305A - 펀칭 기능을 갖는 공작물 셋업 공구 및 그것을 이용한 공작물 셋업 및 펀칭 방법

Info

Publication number: KR20160001305A
Application number: KR1020140079586A
Authority: KR
Inventors: 이량훈; 김지민; 임동진; 조성훈
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-01-06
Also published as: KR101664163B1

Abstract

펀칭 기능을 갖는 공작물 셋업 공구 및 그를 이용한 공작물 셋업 및 펀칭하는 방법이 제공된다. 공구는 공작 기계의 스핀들에 장착되는 베이스 암; 상기 베이스 암에 회전 가능하게 결합된 회전 암; 상기 베이스 암 및 상기 회전 암을 결합하는 회전 결합 유닛; 및 상기 회전 암의 단부에 결합되고 뾰족한 선단을 갖는 첨단 부재를 포함한다. 상기 베이스 암의 일단을 스핀들에 장착 후 상기 베이스 암에 대한 회전 암의 각도 조정이 된 상기 셋업 공구를 이용하여 상기 공작물을 셋업하고, 상기 공작물 셋업 후 다른 공구로 교체 없이 상기 셋업 공구를 이용하여 상기 공작물에 소정 깊이의 홈 형성을 위한 펀칭 동작을 수행한다.

Description

펀칭 기능을 갖는 공작물 셋업 공구 및 그것을 이용한 공작물 셋업 및 펀칭 방법 {WORKPIECE SETTING UP TOOL HAVING PUCHING FUNCTION AND METHOD OF SETTING-UP AND PUNCHING WORK PIECE USING THE SAME}

본 발명은 공작물을 셋업하기 위한 공구 및 그를 이용한 공작물 셋업 및 펀칭 방법에 관한 것이다.

공작 기계를 이용하여 공작물을 가공하기 위해서는 가공 전 공작물 셋업 작업이 수행된다. 공작물 셋업 작업이란 공작물의 원점과 공구의 오프셋 값을 결정하는 것이다.

종래에는 공작물을 셋업하기 위하여, 서피스 게이지를 이용하여 공작물을 가공 위치로부터 실제 가공 스테이지에 놓여진 공작물의 틀어진 량(이하 “오차값”이라 칭함)을 확인한다. 이후, 그 오차값을 근거로 작업자는 가공 위치까지 수동으로 공작물을 이동시켜 위치 정렬한다.

위와 같이 공작물을 가공 위치로 이동시킨 후 센터 파인더를 이용하여 공작물의 좌표계를 설정한다. 이와 같이 공작물의 좌표계 설정 시, 서피스 게이지를 교체하고, 센터 파인더를 공구 장착용 스핀들에 장착 한다. 이후, 센터 파인더를 공작물상의 마킹선과 일치되도록 스핀들을 X축 및/또는 Y축 방향으로 이송시키면서 공작물의 좌표계를 설정한다.

이와 같이 공작물 셋업 작업이 완료되면, 공작 기계의 스핀들에 장착된 센터 파인더를 가공을 위한 공구로 교체하여 장착하고, 공작물 가공을 수행한다.

종래에는 상술한 바와 같이 공작물을 셋업하기 위해서 서피스 게이지를 이용하여 공작물 가공 위치와, 일정 스테이지에 놓여진 공작물 위치 간의 오차값를 측정하고, 그 오차값을 기준으로 공작물을 가공 위치로 수동으로 이동 시킨 후, 다시 센터 파인더로 교체하여 공작물의 좌표계를 설정하는 작업을 수행함에 따라 공작물 셋업 작업이 번거롭고, 셋업 시간이 증가한다.

또한, 종래에는 서피스 게이지 또는 센터 파인더가 일자형으로 구성되어 돔형 공작물(예컨대 원자력 발전소의 증발기에 적용되는 돔형 구조물)의 오차값을 확인하고 원점 좌표를 설정하는 동안, 돔형 구조물의 만곡된 표면 구조에 의해 서피스 게이지 또는 센터 파인더가 충돌하거나, 서피스 게이지 및 센터 파인더의 지침과 공작물의 마킹선 사이에 갭이 발생되어 오차값을 정확하게 체크할 수 없다.

이에 더하여, 종래에는 서피스 게이지 또는 센터 파인더가 일자형으로 구성되어 대형 공작물, 특히 공작물의 높이, 즉 Z축 방향으로의 길이가 긴 돔형 공작물에 적용 시 상대적으로 길이가 짧을 수 있다.

또한 종래에는 서피스 게이지 또는 센터 파인더가 단순히 공작물을 셋업하는 기능을 수행하는 용도로만 제작되어, 공작물 가공 시 별도의 가공용 공구로 교체하여 가공 작업을 수행하는 번거로움이 있다.

KR10-2012-0045228 KR20-2009-0012564

본 발명의 목적은 공작물의 셋업 시간을 단축시키는 공작물 셋업 공구 및 그를 이용한 공작물 셋업 및 펀칭 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공작물 가공 기능, 예컨대 펀칭 기능을 갖는 공작물 셋업 공구 및 그를 이용한 공작물 셋업 및 펀칭 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공작물 셋업 시 공작물과의 충돌을 방지하고, 얼라인먼트 신뢰도를 높이는 공작물 셋업 공구 및 그를 이용한 공작물 셋업 및 펀칭 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 관점을 따르면, 공작 기계의 스핀들에 장착되는 베이스 암; 상기 베이스 암에 회전 가능하게 결합된 회전 암; 상기 베이스 암 및 상기 회전 암을 결합하는 회전 결합 유닛; 및 상기 회전 암의 단부에 결합되고, 뾰족한 선단을 갖는 첨단 부재를 포함하는 공작물 셋업 공구가 제공된다.

상기 회전 결합 유닛은, 상기 베이스 암 및 상기 회전 암에 관통 결합된 부쉬; 상기 부쉬의 내부에 끼움 결합되고 일단측에 헤드부를 갖는 축부재; 상기 축부재의 타단측으로부터 상기 축부재내로 관통 나합되어 각도가 조정된 상기 베이스 암 및 회전 암을 고정하는 체결부재; 및 상기 체결 부재의 헤드부 사이에 개재된 와셔 부재를 포함할 수 있다.

상기 축부재의 상기 헤드부에는 상기 회전 암의 회전 각도를 표시하는 각도 눈금을 포함할 수 있다.

상기 회전 암에는 회전 시 상기 눈금을 지시하는 눈금 지시표가 표시될 수 있다.

상기 첨단 부재의 선단은 공작물 보다 경도가 높은 재질을 포함할 수 있다.

상기 회전 암은 흔들림 체크를 위한 원통형의 외면을 갖도록 가공된 검사부를 포함할 수 있다.

상기 베이스 암 및 상기 회전 암에는 상기 베이스 암 및 상기 회전 암의 수직 정렬도를 맞추기 위한 정렬수단이 구비될 수 있다. 정렬 수단은 상기 회전 암 및 상기 베이스 암에 결합된 정렬 볼트 및 상기 정렬 볼트를 통하여 상기 회전 암 및 상기 베이스 암에 고정되는 정렬 블록을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점을 따르면, 관절 이음된 베이스 암 및 회전 암을 가지며 상기 회전 암의 일단에 첨단이 마련된 셋업 공구를 공작 장비의 스핀들에 장착하고; 상기 셋업 공구의 상기 베이스 암에 대한 상기 회전 암의 각도를 조정한 후 상기 공작물을 셋업하고; 상기 공작물 셋업 후 다른 공구로 교체 없이 상기 셋업 공구를 이용하여 상기 공작물에 소정 깊이의 홈 형성을 위한 펀칭 동작을 수행하는 공작물 셋업 및 펀칭 방법이 제공된다.

상기 공작물 셋업은 상기 회전 암을 상기 베이스 암에 대하여 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 일정각도만큼 회전시켜 셋업 공구를 정렬하고, 상기 일정 각도로 조정된 셋업 공구를 상기 공작물 가공위치의 X, Y축선 상으로 이동시켜 측정을 위한 X, Y 기준점을 설정하고, 상기 회전 암을 상기 베이스 암에 대하여 상기 일정 각도만큼 반 시계 또는 시계 방향으로 회전시켜 상기 셋업 공구의 각도를 재조정한 후, 상기 X, Y 기준점으로부터 180°를 이루는 상기 공작물상에 표시된 마킹선에 상기 셋업 공구의 첨단을 접촉시켜 상기 공작물의 가공 위치와 상기 공작물의 장착 위치와의 오차값을 산출하고, 상기 오차값을 기준으로 상기 공작물을 상기 가공 위치로 이동하고, 상기 셋업 공구를 이용하여 공작물상의 X, Y축 선상의 마킹선을 접촉시키면서 상기 공작물의 좌표계를 설정하는 것을 포함할 수 있다.

상기 베이스 암 및 상기 회전 암의 각도 조정은 상기 베이스 암 및 상기 회전 암의 결합부에 마련된 눈금을 이용하여 상기 회전 암의 회전 각도를 1차 조정하고, 상기 회전 암의 회전 각도를 별도의 각도 측정 도구를 이용하여 2차 조정하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예를 따르면, 셋업 공구가 서피스 게이지 및 센터 파인더의 기능을 동시에 수행하도록 구성되어 공작물 얼라인먼트 시 서피스 게이지 및 센터 파인더를 교체하여 사용하는 번거로움이 해소 된다. 그 결과, 공작물 셋업 시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 예를 따르면, 셋업 공구가 베이스 암 및 회전 암을 포함하고, 베이스 암 및 회전 암이 관절 이음되어 돔형 부재와 같이 표면이 만곡된 대형 공작물을 얼라인먼트 할 때, 공작물과 충돌하는 문제점을 해소할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예를 따르면, 셋업 공구가 베이스 암 및 회전 암을 포함하고, 베이스 암 및 회전 암이 관절 이음되어 공작물 얼라인먼트 시 셋업 공구의 첨단을 공작물의 마킹선에 정확하게 위치 시킬 수 있어 오차값을 더욱 정확하게 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예를 따른 셋업 공구의 첨단이 공작물보다 경도가 큰 재질로 형성되어 펀칭 기능을 수행할 수 있다. 그 결과, 공작물 셋업 후 공구 교체 없이 바로 펀칭 작업을 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 공작물 셋업 공구의 구성을 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 공작물 셋업 공구의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시 예를 따른 공작물 셋업 공구가 수직으로 펼쳐진 상태를 도시한 측면도이다.
도 4는 도 3의 회전 결합 유닛의 구성을 절개해서 도시한 일부 절개 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 따른 공작물 셋업 공구를 이용하여 돔형 공작물의 위치를 정렬하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예를 따른 공작물 셋업 공구를 이용하여 공작물 셋업 및 펀칭 동작을 수행하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 6의 공작물 셋업 과정을 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 6의 셋업 공구 정렬 과정을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 각 실시 예는 발명의 다양한 관점을 설명한다. 예를 들면, 일 실시 예에 관하여 기술된 특징은 또 다른 실시 예로 대체되기 위한 또 다른 전형으로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 공작물 셋업 공구의 구성을 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 공작물 셋업 공구를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 공작물(W), 예컨대 원자력 발전소의 증발기용 돔형 구조물을 셋업하기 위한 공구(1)가 도시된다. 공작물(W)은 돔형에 한정되지 않으며, 다양한 형태로 변경 가능하다. 이하의 설명에서 돔형 공작물(W)을 일 예로 기술한다.

셋업 공구(1)는 베이스 암(3), 회전 암(5), 첨단부재(7), 회전 결합 유닛(10), 및 정렬 볼트(21)를 포함한다.

베이스 암(3)은 일정 길이를 갖는 막대 부재를 포함한다. 베이스 암(3)의 일단은 공작 기계(8)의 스핀들(9)에 장착 가능토록 구성된다.

회전 암(5)은 일정 길이를 갖는 막대 부재를 포함한다. 회전 암(5)의 일단은 베이스 암(3)의 타단에 베이스 암(3)에 대하여 소정 각도(θ°)로 시계방향 또는 반 시계 방향으로 회전 가능하게 결합된다.

첨단 부재(7)는 회전 암(5)의 타단에 결합된다. 첨단 부재(7)는 공작물(W)에 표시된 마킹선(M)과의 접근성을 높이기 위하여 끝이 뾰족한 첨단부(7a)을 갖는다. 첨단부(7a)는 공작물(W)보다 경도가 큰 재질을 포함하여, 공작물(W)의 펀칭 작업을 수행할 수 있도록 한다. 첨단부(7a)는 예컨대 초경 합금을 포함할 수 있다. 첨단부재(7)의 타단은 회전 암(5)의 내부에 나합되도록 체결부(7b)가 돌출된다.

마킹홈은 후속 가공 공정, 예컨대, 공작물(W)에 용접을 행할 경우 용접 위치 등을 알리는 위치 표시 역할을 수행할 수 있다.

베이스 암(3) 및 회전 암(5)은 관절구조로 결합되어 서로에 대하여 일정 각도를 이룰 수 있다. 회전 결합 유닛(10)은 일정 각도를 이루는 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 고정한다.

상술한 바와 같은 구성에 의하여 회전 암(5)은 베이스 암(3)의 타단을 중심으로 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 일정 각도를 두고 회전하고, 회전 결합 유닛(10)을 통하여 베이스 암(5)에 대하여 일정 각도를 유지한다.

본 발명의 일 실시 예를 따르는 셋업 공구(1)는 상술한 바와 같이 공작물(W)에 대하여 소정 각도를 유지할 수 있다, 그 결과, 표면이 만곡된 돔형의 공작물(W)의 셋업 시 보다 효과 적으로 작업을 행할 수 있다.

즉, 셋업 공구(1)는 공작물(W)에 대하여 소정 각도를 이루도록 구성됨에 따라 셋업 공구(1)의 첨단이 공작물(W)의 마킹선(M)에 정확하게 위치할 수 있다. 그 결과, 공작물(W)의 원점과 공구의 오프셋 값 결정의 신뢰도를 높일 수 있다.

마킹선(M)은 공작물(W)을 셋업 시 사용되는 기준선으로서 공작물(W)상에 표시된다. 마킹선(M)은 예컨대, 0, 90°, 180°, 270°의 위치에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예를 따르는 셋업 공구(1)는 공작물(W)과 소정 각도(θ°)를 이룸에 따라 공작물(W)의 만곡된 표면과 셋업 공구(1)가 충돌하는 것을 피할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예를 따르는 셋업 공구(1)는 공작물(W)과 소정 각도를 이룸에 따라 스핀들(9)이 장착된 공작 기계(8)와의 공간이 확보되어 안전 사고 발생률을 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예를 따르는 셋업 공구(1)는 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 일자로 수직 정렬시킨 경우, 그 수직 길이를 길게 할 수 있어 높이가 상대적으로 놓은 공작물(W)에 대해서도 효과적으로 활용할 수 있다.

정렬 볼트(21)는 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 수직으로 정렬 시, 베이스 암(3) 및 회전 암(5)의 수직도를 맞추기 위한 것으로서, 베이스 암(3) 및 회전 암(5)에 나합된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 셋업 공구가 수직으로 펼쳐진 상태를 도시한 확대도이고, 도 4는 도 3의 회전 결합 유닛의 구성을 절개해서 도시한 일부 절개 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 베이스 암(3) 및 회전 암(5)은 관절형태로 이음된다. 이를 위하여 회전 암(5)의 일단에는 회전 돌기(5a)가 구비되고, 베이스 암(3)의 타단에는 회전 돌기(5a)가 끼워지는 홈을 갖는 돌기 수용부(3a)가 구비된다. 본 발명의 다른 실시 예로, 베이스 암(5)의 타단에 회전 돌기가 구비되고, 회전 암(5)의 일단에 돌기 수용부가 구비될 수 있다.

베이스 암(3)의 일단에는 공작 기계(8)의 스핀들(9)에 장착되는 장착 돌기(3c)가 구비된다. 회전 암(5)의 일부에는 셋업 공구(1)의 흔들림을 체크할 수 있는 검사부(5d)가 형성된다. 검사부(5d)는 원통형의 외면을 갖도록 가공될 수 있다. 이러한 검사부(5d)에 다이얼 게이지와 같은 측정 도구의 탐침을 접촉 시켜 셋업 공구(1)을 회전시킴으로써, 셋업 공구(1)의 흔들림을 체크 할 수 있다. 이러한 작업은 얼라인먼트 작업, 또는 펀칭 작업 수행 이전에 수행되어 셋업 공구(1)의 초기 정렬 상태를 체크하는 것이다.

회전 결합 유닛(10)은 부쉬(11), 축부재(13), 체결부재(15) 및 와셔 부재(17)을 포함한다.

부쉬(11)는 베이스 암(3)의 돌기 수용부(3a) 및 회전 암(5)의 회전 돌기 (5a)를 관통한다.

축부재(13)는 부쉬(11)의 내부에 끼움 결합되고 일단측에 눈금(13a)이 표시된 헤드부(13b)를 포함한다. 헤드부(13b)는 부쉬(11)의 외경 보다 크게 형성된다. 축부재(13)는 회전 암(5)의 회전 동작에 무관하게 일정 위치로 고정되어 눈금(13a)의 위치가 변하지 않도록 구성된다. 이를 위하여 축부재(13)는 고정 수단(19)을 통하여 베이스 암(3)에 고정되도록 구성될 수 있다. 고정 수단(19)은 축부재(13)의 헤드부(13a)를 베이스 암(3)에 고정하는 체결 볼트 또는 체결핀을 포함할 수 있다. 다른 실시 예로 고정 수단은 헤드부(13a)에 형성된 돌기 또는 홈 및 베이스 암(3)에 형성된 홈 또는 돌기를 포함할 수 있다.

체결 부재(15)는 축부재(13)의 타단으로부터 축부재(13)내로 나합되어 각도가 조정된 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 고정한다. 와셔 부재(17)는 베이스 암(3) 및 체결 부재(15)의 사이에 개재되어 체결 부재(15)의 체결력을 증대시킨다.

축부재(13)의 헤드부(13b)가 위치하는 회전 암(5)의 일측면의 중앙에는 회전 암(5) 회전 시 눈금(13a)을 지시하는 눈금 지시표(4)가 표시된다.

베이스 암(3) 및 회전 암(5)은 정렬 수단에 의해 수직 정렬될 수 있다. 정렬 수단은 베이스 암(3) 및 회전 암(5)에는 정렬 볼트(21)를 통하여 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 따라 길게 설치되는 정렬 블록(23)을 포함한다. 정렬 볼트(21)는 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 일자로 정렬할 경우 베이스 암(3) 및 회전 암(5)의 수직도를 맞춘다. 베이스 암(3) 및 회전 암(5)의 수직 정렬 시, 정확한 수직도를 갖는 정렬 블록(23)을 이용한다. 베이스 암(3)과 회전 암(5)의 일측에 정렬 블록(23)을 밀착 시킨 후 정렬 볼트(21)를 베이스 암(3) 및 회전 암(5)에 정렬 볼트(21)를 이용하여 정렬 블록(23)을 고정한다. 그 결과, 정렬 블록(23)의 수직면상에 베이스 암(3) 및 회전 암(5)의 일면이 밀착되어 베이스 암(3) 및 회전 암(5)의 수직도가 맞추어지게 된다.

다음은 상술한 바와 같이 구성된 셋업 공구(1)를 이용하여 공작물(W)을 셋업하고 펀칭하는 동작에 관해서 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예를 따른 셋업 공구를 이용하여 돔형 공작물의 위치를 정렬하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 실선 표시부는 공작물(W)의 가공 위치(P1)를 나타내고, 점선 표시부는 공작물(W)이 가공 위치(P1)로부터 어긋나게 놓여진 장착 위치(P2)를 나타낸다. 도면에서, X, Y 좌표는 가공 위치(P1)를 기준으로 한다.

공작물(W)을 가공하기 위하여 일정 위치(P2)로 놓을 경우, 공작물(W)은 가공 위치(P1)로부터 X, Y축 방향으로 일정량만큼 틀어져 공작물(W)이 놓여질 수 있다. 이 경우, 공작물(W)을 가공 위치(P1)로 정확하게 얼라인먼트 할 것이 요구된다. 이를 위하여 본 발명의 일 실시 예를 따른 셋업 공구(1)를 이용한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예를 따른 공작물 셋업 공구를 이용하여 공작물 셋업 및 펀칭 동작을 수행하는 과정을 나타내는 순서도이고, 도 7은 도 6의 공작물 셋업 과정을 나타내는 순서도이고, 도 8은 6의 셋업 공구 정렬 과정을 나타내는 순서도이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예를 따른 공작물 셋업 및 펀칭 방법은 셋업 공구(1) 장착 단계(S100), 공작물 셋업 단계(S300), 및 공작물 펀칭 단계(S500)를 포함한다.

셋업 공구 장착 단계(S100)에서 관절 이음된 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 포함하고, 회전 암(5)의 일단부에 첨단부(7)가 마련된 셋업 공구(1)를 공작 기계(8)의 스핀들(9)에 장착한다.

공작물 셋업 단계(S300)에서 스핀들(9)에 장착된 셋업 공구(1)를 이용하여 공작물(W)의 원점과 공구의 오프셋 값을 결정하여 공작물의 좌표계를 설정한다.

공작물 펀칭 단계(S500)에서 공작물 셋업 과정을 통해 가공 위치로 정렬된 공작물(W)의 표면상에 셋업 공구(1)를 이용하여 소정 깊이의 마킹홈을 형성한다.

도 7을 참조하면, 공작물 셋업 단계(S310)는 셋업 공구 정렬 단계(S310), 공작물(W) 위치 측정을 위한 X, Y축 기준점을 설정하는 단계(S330), 공작물(W)의 가공 위치와 공작물(W)의 장착 위치와의 오차값을 산출하는 단계(S350), 공작물(W)을 가공 위치로 이동시키는 단계(S370), 및 공작물의 좌표계를 설정하는 단계(S390)을 포함한다.

도 8을 참조하면, 셋업 공구 정렬 단계(S310)는 베이스 암(3)에 대한 회전 암(5)의 회전 각도를 육안에 의해 1차 조정하는 단계(S311)와 별도의 측정 도구를 이용하여 1차 조정된 회전 암(5)의 각도를 2차 조정하는 단계(S313)를 포함한다.

이하, 공작물 셋업 및 펀칭 동작에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도3, 및 도 6 내지 8을 참조하면, 먼저, 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 포함하는 셋업 공구(1)를 공작 기계(8)의 스핀들(9)에 장착한다(S100). 여기서, 회전 암(5)과 연결된 베이스 암(3)의 타단이 스핀들(9)에 끼움 결합된다.

스핀들(9)에 장착된 셋업 공구(1)의 회전 암(5)을 베이스 암(3)에 대하여 시계 방향으로 소정 각도(θ°) 만큼 회전시켜 각도 조정을 한 후, 회전 결합 유닛(10)을 통하여 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 고정한다(S310).

체결 볼트(15)를 해제한 후, 회전 암(5)을 시계 방향을 따라 소정 각도 각도(θ°) 만큼 회전시킨다. 이때, 축부재(13)는 고정 수단(19)에 의해 고정되어 회전되지 않고 일정 위치로 위치한다. 회전 암(5) 회전 시, 회전 암(5)에 표시된 눈금 지시표(4)는 축부재(13)의 헤드부(13b)에 표시된 눈금(13a)을 지시하여 작업자는 회전 암(5)의 회전 정도를 육안으로 쉽게 확인할 수 있다.

회전 암(5)을 회전 시킨 후, 체결 부재(15)를 체결하여 베이스 암(3) 및 회전 암(5)를 고정하여 베이스 암(3) 및 회전 암(5)의 각도를 1차 조정한다(S311).

이후, 별도의 측정 도구(D), 예컨대 다이얼 게이지를 이용하여 회전 암(5)의 각도를 정밀하게 체크하여, 베이스 암(3) 및 회전 암(5)의 각도를 2차 조정한다(S313). 2차 조정 시, 다이얼 게이지(D)를 일정 위치로 위치시킨 후, 다이얼 게이지의 탐침을 기울어진 회전 암(5)의 저면의 적어도 일부분에 접촉시켜 회전 각도를 체크한다. 이와 같이 회전 암(5)의 회전 각도 조정은 눈금(13a)을 이용한 1차 조정 및 별도의 측정도구(D)를 이용한 2차 조정에 의한다.

도 1, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예로, 각도 조정된 셋업 공구(1)의 첨단부(7a)를 X축선상의 일정 위치로 이동시키고, 공작물(W)의 Y축 방향으로의 오차값을 체크하기 위한 X축 기준점(X1)을 설정한다(S330).

이후, 셋업 공구(1)를 공작물(W)의 180°상에 표시된 마킹선(M)에 접촉시켜 공작물(M)의 위치를 읽는다. 여기서, 셋업 공구(1)는 회전 암(5)을 베이스 암(3) 대하여 소정 각도만큼 반 시계 방향으로 회전시켜 각도가 재조정된 상태이다. 즉, 회전 암(5)은 베이스 암(3)에 대하여 공작물(W)의 기준점(X1)에서의 회전 각도만큼 반대 방향으로 회전된다. 회전 암(5)의 각도 조정은 상술한 1차 및 2차 조정 방법에 의거하므로 중복된 설명은 생략한다.

셋업 공구(1)의 첨단부(7a)의 끝은 공작물(W)의 180°상에 표시된 마킹선(M)에 접촉시켜 공작물(W)의 180°상의 위치를 측정함으로써 공작물(W)의 가공 위치의 X축선으로부터 공작물(W)의 Y방향 오차값을 확인할 수 있다(S350).

공작물(W)의 X방향 오차값은 셋업 공구(1)의 첨단부(7a)를 위와 동일한 방법으로 공작물(W)의 90° 또는 270° 위치상의 마킹선과 접촉시켜 확인 가능하다. 공작물(W)의 X, Y 오차값을 확인한 후 공작물(W)을 가공 위치로 이동시킨다(S370). 이때 공작물(W) 이동은 작업자가 수동으로 행할 수 있다.

여기서, 셋업 공구(1)의 회전 암(5)은 베이스 암(3)에 대하여 일정 각도 회전 가능토록 구성되어 첨단부(7a)를 공작물(W)의 마킹선(M)에 정확하게 위치 시킬 수 있다. 그 결과, 오차값 측정이 정확하게 수행되어 공작물(W)을 더욱 정확하게 얼라인먼트할 수 있다.

회전 암(5)은 베이스 암(3)에 대하여 일정 각도로 회전 가능하도록 구성되어 공작물(W)의 만곡된 표면과 셋업 공구(1)가 충돌하는 것을 방지할 수 있고, 공작 기계(8)와 공작물(W)간의 거리를 확보할 수 있어 셋업 작업 시 안전 사고의 발생률을 줄일 수 있다.

위의 설명에서 설명의 용이성을 위하여, 공작물(W)의 0°~180° 상의 선 및 90°~270°상의 선과 대응되는 선을 각각 가공 위치(P1)의 X, Y축선으로 정의 하였다. 따라서, X, Y축선은 위의 내용에 한정되지 않고 변경 가능하다.

상술한 바와 같이 공작물(W)을 가공 위치(P1)로 이동시킨 후 공작물(W)의 위치를 최종 확인한 후 공작물(W)을 일정 위치로 클램핑 한다.

다음, 셋업 공구(1)의 첨단부(7a)를 공작물(W)의 0°, 180°상의 어느 하나의 마킹선(M) 및 90°, 270°상의 어느 하나의 마킹선과 접촉시켜 공작물(W)의 X, Y축 좌표계를 설정한다(S390).

좌표계 설정 시, 셋업 공구(1)의 베이스 암(3) 및 회전 암(5)은 공작물(W)의 0°, 90°, 180°, 270°를 따르는 위치에 따라 각도 조정된다.

본원 발명의 일 실시 예를 따르는 셋업 공구(1)에 의하면, 공작물(W)의 오차값 확인 및 공작물(W)의 좌표계를 설정하는 작업을 동시에 행함에 따라 공작물 (W) 셋업 시간을 크게 단축시킬 수 있다.

위에서 셋업 공구(1)를 이용하여 공작물(W)의 X, Y축 좌표를 설정하는 것이 설명되었으나 셋업 공구(1)를 이용하여 공작물(W)의 높이 즉, Z축 좌표를 설정하는 것 등 다양한 좌표를 설정할 수 있다.

상술한 바와 같이 공작물(W) 셋업을 완료한 후, 별도의 공구 교체를 하지 않고 셋업 공구(1)를 이용하여 공작물(W)의 표면을 펀칭하는 작업을 수행한다(S390).

셋업 공구(1)의 첨단부(7a)는 공작물(W)보다 경도가 높은 재질을 포함하여 공작물(W)의 표면에 소정 깊이를 갖는 마킹홈을 형성할 수 있다. 마킹홈은 공작물(W)의 후 가공, 예컨대 용접을 행할 위치를 표시하는 기능을 수행할 수 있다. 마킹홈은 대략 1mm 정도의 깊이를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서는 셋업 공구(1)를 이용하여 펀칭 작업을 행할 수 있어 공작물 가공을 위한 공정을 크게 줄일 수 있다.

펀칭 작업 시, 펀칭될 위치에 따라 셋업 공구(1)의 베이스 암(3) 및 회전 암(5)의 각도를 조정하여 행한다. 즉, 베이스 암(3) 및 회전 암(5)을 소정 각도를 갖도록 각도 조정하여 펀칭 작업을 수행하거나, 베이스 암(3) 및 회전암(5)를 일자로 정렬하여 펀칭 작업을 수행할 수 있다.

펀칭 작업은 스핀들(8)을 이동시켜 셋업 공구(1)의 첨단부(7a)가 공작물(W)의 표면을 소정의 힘으로 가압하여 수행될 수 있다.

일자 정렬 시, 정렬 볼트(21) 및 베이스 암(3), 회전 암(5)의 사이에 정렬 블록(23)을 개재한 후, 정렬 볼트(21)를 체결하여 베이스 암(3) 및 회전 암(5)의 수직도를 맞춘다.

본 발명의 일 실시 예를 따르는 셋업 공구(1)은 돔형 이외의 다양한 형태의 공작물(W)을 셋업하고, 펀칭하는 작업을 수행할 수 있다. 공작물 셋업 동작은 공작물(W)의 형태에 따라 각각 달리 적용되고, 그 펀칭 위치 및 방법 또한 공작물의 형태에 따라 변경된다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

W: 공작물 1: 셋업 공구
3: 베이스 암 5: 회전 암
7: 첨단 부재 8: 공작 기계
9: 스핀들 10: 회전 결합 유닛
21: 정렬 볼트

Claims

공작 기계의 스핀들에 장착되는 베이스 암;
상기 베이스 암에 회전 가능하게 결합된 회전 암;
상기 베이스 암 및 상기 회전 암을 결합하는 회전 결합 유닛; 및
상기 회전 암의 단부에 결합되고 뾰족한 선단을 갖는 첨단 부재를 포함하는 공작물 셋업 공구.
제1 항에 있어서,
상기 회전 결합 유닛은,
상기 베이스 암 및 상기 회전 암에 관통 결합된 부쉬;
상기 부쉬의 내부에 끼움 결합되고 일단측에 헤드부를 갖는 축부재;
상기 축부재의 타단측으로부터 상기 축부재 내로 나합되어 서로 각도가 조정된 상기 베이스 암 및 회전 암을 고정하는 체결부재; 및
상기 체결 부재의 헤드부 사이에 개재된 와셔 부재
를 포함하는 공작물 셋업 공구.
제2항에 있어서,
상기 축부재의 상기 헤드부에는 상기 회전 암의 회전 각도를 표시하는 각도 눈금이 표시된 공작물 셋업 공구.
제3항에 있어서,
상기 회전 암에는 회전 시 상기 눈금을 지시하는 눈금 지시표가 표시된 공작물 셋업 공구.
제1 항에 있어서,
상기 첨단 부재의 첨단부는 공작물보다 경도가 큰 재질을 포함하는 공작물 셋업 공구.
제1항에 있어서,
상기 회전 암은 흔들림 체크를 위한 원통형의 외면을 갖도록 가공된 검사부를 포함하는 공작물 셋업 공구.
제1항에 있어서,
상기 베이스 암 및 상기 회전 암에는 상기 베이스 암 및 상기 회전 암의 수직 정렬도를 맞추기 위한 정렬 수단이 구비되고,
상기 정렬 수단은 상기 회전 암 및 상기 베이스 암에 결합된 정렬 볼트, 및
상기 정렬 볼트를 통하여 상기 회전 암 및 상기 베이스 암에 고정되는 정렬 블록을 포함하는 공작물 셋업 공구.
관절 이음된 베이스 암 및 회전 암을 가지며 상기 회전 암의 일단에 첨단이 마련된 셋업 공구를 공작 기계의 스핀들에 장착하고;
상기 셋업 공구의 상기 베이스 암에 대한 상기 회전 암의 각도를 조정한 후 각도 조정된 상기 셋업 공구를 이용하여 상기 공작물을 셋업하고;
상기 공작물 셋업 후 다른 공구로 교체 없이 상기 셋업 공구를 이용하여 상기 공작물에 소정 깊이의 홈 형성을 위한 펀칭 동작을 수행하는 공작물 셋업 및 펀칭 방법.
제8항에 있어서,
상기 공작물 셋업은 상기 회전 암을 상기 베이스 암에 대하여 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 일정각도만큼 회전시켜 셋업 공구를 정렬하고;
상기 일정 각도로 조정된 상기 셋업 공구를 상기 공작물 가공 위치의 X, Y축선 상으로 이동시켜 측정을 위한 X, Y축 기준점을 설정하고;
상기 회전 암을 상기 베이스 암에 대하여 상기 일정 각도만큼 반 시계 또는 시계 방향으로 회전시켜 상기 셋업 공구의 각도를 재조정한 후, 상기 X, Y 축 기준점으로부터 180°를 이루는 상기 공작물상에 표시된 마킹선에 상기 셋업 공구의 첨단을 접촉시켜 상기 공작물의 가공 위치와 상기 공작물의 장착 위치와의 오차값을 산출하고;
상기 오차값을 기준으로 상기 공작물을 상기 가공 위치로 이동하고;
상기 셋업 공구를 이용하여 공작물상의 X, Y 축선 상의 마킹선을 접촉시키면서 상기 공작물의 좌표계를 설정하는 것을 포함하는 공작물 셋업 및 펀칭 방법.
제9항에 있어서,
상기 베이스 암 및 상기 회전 암의 각도 조정은 상기 베이스 암 및 상기 회전 암의 결합부에 마련된 눈금을 이용하여 상기 회전 암의 회전 각도를 1차 조정하고,
상기 회전 암의 회전 각도를 별도의 측정 도구를 이용하여 2차 조정하는 것을 포함하는 공작물 셋업 및 펀칭 방법.