KR20230085552A - 이동형 밀링 칩 수거 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 밀링 칩 수거 장치는, 각각이 휠부와 상기 휠부의 둘레에 구비되어 바닥의 칩을 채집하는 브러시 깃을 구비한 브러시 유닛이 복수개가 동일한 축 상에 이격 배치되는 롤러 브러시와, 이동 가능하고, 상기 복수개의 브러시 유닛의 휠부들이 상기 축을 기준으로 회전 가능하게 지지하는 본체와, 상기 롤러 브러시를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동모터를 포함하고, 상기 본체는, 복수의 격판에 의해 구분된 복수의 브러시 통과로가 축 방향으로 배치되고, 상기 복수의 브러시 통과로에 각각 대응하여 각각 배치되는 상기 브러시 유닛의 브러시 깃이 상기 격판과 간섭되며 통과되는 칩 분리부와, 상기 격판과의 간섭에 의해 상기 브러시 깃으로부터 분리된 칩을 배출부로 이송하는 컨베이어를 포함한다.

Description

이동형 밀링 칩 수거 장치 {Mobile Milling Chip Capture Device}
본 발명은, 밀링 가공 과정에서 발생한 칩을 수거하기 위한 밀링 칩 수거 장치에 관한 것이다.
밀링 공작기계를 이용하여 원재를 가공하는 과정에서 생성된 칩은 고속 회전하는 밀링 커터에 의해 널리 비산되므로 수거하기가 쉽지 않다. 특히, 공작기계의 운전원은 그날의 업무 시작에 앞서 ATC(자동 공구 교환장치) 무인 자동화 가공에 의하여 널려진 칩들을 수거해야 하고, 기계 운전 중에도 틈틈이 비산된 칩 청소와 칩 배출 문제에 신경 써야 하는 어려움이 있다.
이와 같은 고충을 해결하기 위하여 압축공기 작동에 의한 진공 청소기 타입이나 자력을 이용한 칩 포집 컨베이어 방식 등이 개발되었지만 정작 NC밀링 작업현장으로부터는 그 실용성을 인정받지 못하고 있다.
특히, NC밀링 공작기계에서 발생하는 밀링 칩은 다루기 까다로운 인벌류트 형상이다. 또한, 동일한 밀링커터를 사용하고 동일한 재질의 소재를 가공하더라도 절삭 깊이와 이송속도에 따라 밀링 칩의 형상이 다양한 형태로 나타나며, 특히, 철강 소재의 밀링 칩은 무거울 뿐만 아니라 칩의 측면을 확대해 보면 날카로운 톱니형으로 이루어져 여기저기 잘 달라붙고 틈새에 끼거나 서로 엉키기도 쉬워 수거에 어려움이 있다.
이런 이유로, 대부분의 운전원들은 아직도 먼지오염을 유발하고 눈 건강의 해로움을 무릅쓰면서 에어건 공기분사로 칩을 불어 보내고 있으며, 에어건으로 해결 못하는 적체된 칩의 경우 쇠스랑, 삽 등을 이용하여 긁어 퍼 옮기는 실정이다.
한국공개특허 제2012-0133806호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 첫째, 무겁고 날카로운 단면을 가져 서로 달라붙고 엉키는 특성을 갖는 밀링 칩을 효과적으로 수거할 수 있는 밀링 칩 수거 장치를 제공하는 것이다.
둘째, 작업장에 여기저기 산재되어 있는 밀링 칩들을 용이하게 수거할 수 있도록 이동성을 갖는 밀링 칩 수거 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 밀링 칩 수거 장치는, 각각이 휠부와 상기 휠부의 둘레에 구비되어 바닥의 칩을 채집하는 브러시 깃을 구비한 브러시 유닛이 복수개가 동일한 축 상에 이격 배치되는 롤러 브러시와, 이동 가능하고, 상기 복수개의 브러시 유닛의 휠부들이 상기 축을 기준으로 회전 가능하게 지지하는 본체와, 상기 롤러 브러시를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동모터를 포함하고, 상기 본체는 복수의 격판에 의해 구분된 복수의 브러시 통과로가 축 방향으로 배치되고, 상기 복수의 브러시 통과로에 각각 대응하여 각각 배치되는 상기 브러시 유닛의 브러시 깃이 상기 격판과 간섭되며 통과되는 칩 분리부와, 상기 격판과의 간섭에 의해 상기 브러시 깃으로부터 분리된 칩을 배출부로 이송하는 컨베이어를 포함한다.
상기 브러시 유닛을 회전시키는 제 1 축과 상기 컨베이어의 제 2 축은 서로 평행할 수 있고, 상기 격판은, 양쪽의 상기 브러시 통과로들을 각각 한정하는 제 1 측면 및 제 2 측면과, 상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면 사이를 연결하고 상기 컨베이어를 대향하는 면으로서 상기 브러시 깃으로부터 밀링 칩을 분리하는 간섭면을 포함할 수 있고, 상기 간섭면은, 상기 휠부 측 일단으로부터 상기 컨베이어 측 타단으로 갈수록 상향하는 경사를 이루며 연장되되, 상기 휠부 측에 형성된 볼록면과, 상기 볼록면으로부터 상기 타단으로 연장되는 오목면을 포함할 수 있다.
상기 칩 분리부는, 상기 컨베이어와 상기 롤러 브러시 사이에 배치되고, 상기 제 1 축보다 하측에서부터 상기 컨베이어 측으로 상향하는 경사를 이루며 형성되어, 상기 브러시 깃에 붙은 밀링 칩을 상기 경사를 따라 안내하는 칩 상승 안내면을 더 포함할 수 있다.
상기 브러시 유닛은, 상기 제 1 축에 대응하는 것으로 상기 본체에 회전 가능하게 구비되는 휠 샤프트와, 상기 휠 샤프트에 상기 복수의 격판과 각각 대응하는 위치에서 복수개의 상기 휠부 사이에 각각 끼워지는 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 제 2 축의 회전을 상기 제 1 축에 전달하는 벨트를 더 포함할 수 있고, 상기 벨트는, 상기 제 1 축과 상기 제 2 축이 서로 반대 방향으로 회전되도록 교차될 수 있다.
본 발명의 밀링 칩 수거 장치는, 첫째, 밀링 칩을 채집하는 브러시 유닛들이 축방향으로 소정 간격으로 배열되고, 상기 간격에 대응하여 격판이 구비되기 때문에 브러시 유닛들에 의해 채집된 밀링 칩이 상기 격판과 부딪히는 과정에서 브러시 깃으로부터 분리되며, 따라서, 브러시 깃에 밀링 칩이 엉겨 붙지 않고 효과적으로 수거가 가능하다.
둘째, 바퀴를 이용하여 이동한 후, 그 위치에서 롤러 브러시를 이용한 밀링 칩의 채집과 컨베이어를 이용한 이송이 이루어져 자동으로 밀링 칩의 수거가 가능하며, 따라서, 작업장에 여기저기 산재되어 있는 밀링 칩들을 용이하게 수거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 일부분을 확대한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 다른 부분을 확대한 것이다.
도 6은 롤러 브러시를 도시한 것이다.
도 7은 브러시 유닛을 도시한 것이다.
도 8은 도 3의 VIII-VIII를 따라 절개한 것으로 밀링 칩들의 거동을 보인 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 측면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 평면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 일부분을 확대한 것이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치의 다른 부분을 확대한 것이다. 도 6은 롤러 브러시를 도시한 것이다. 도 7은 브러시 유닛을 도시한 것이다. 도 8은 도 3의 VIII-VIII를 따라 절개한 것으로 밀링 칩들의 거동을 보인 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 칩 수거 장치(1)는 작업 공간의 바닥에 떨어진 밀링 칩을 채집하는 롤러 브러시(100)와, 롤러 브러시(100)를 회전 가능하게 지지하는 본체(200)와, 롤러 브러시(100)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동모터(300)를 포함한다.
롤러 브러시(100)는 동일한 축(110) 상에 이격 배치된 복수개의 브러시 유닛(120)을 포함한다. 각각의 브러시 유닛(120)은 휠부(121)와, 휠부(121)의 둘레에 구비되어 바닥의 칩을 채집하는 브러시 깃(122)을 포함한다. 각각의 휠부(121)는 후술하는 휠 샤프트(110)에 결합되어 휠 샤프트(110)와 일체로 회전될 수 있다.
브러시 깃(122)은 휠부(121)로부터 방사상으로 연장된 사(絲) 또는 모(毛) 등의 선형부재의 집합체일 수 있다. 브러시 깃(122)은, 철사나 합성수지일 수 있으나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다. 바람직하게는, 브러시 깃(122)은 밀링 칩과 친화력이 약한 합성수지(예를 들어, 나일론)로 이루어질 수 있다. 도시된 바와 같이, 브러시 깃(122)은 일군의 선형부재들이 휠부(121)의 둘레에 소정각도로 배치된 것일 수 있다.
본체(200)는 사용자에 의해 또는 별도의 동력원에 의해 이동이 가능한 것이다. 본체(200)를 지지하며 바닥을 따라 구르는 하나 이상의 바퀴(11, 12)가 구비될 수 있다. 두개의 바퀴(11, 12)가 본체(200)의 선단부 양쪽에 각각 구비될 수 있으며, 본체(200)의 후단부에는 본체(200)의 이동을 위해 사용자가 파지하는 손잡이(15)가 구비될 수 있다.
한편, 바퀴(11, 12)를 이용하여 본체(200)를 목적한 위치로 이동시킨 이후에, 그 곳에 본체(200)가 정지된 상태로 위치를 유지할 수 있도록, 본체(200)에는 스토퍼(16)가 연결될 수 있다. 스토퍼(16)는 본체(200)에 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 그 위치는 본체(200)를 측면에서 볼 시 바퀴(11, 12)와 손잡이(15) 사이일 수 있다.
스토퍼(16)는 본체(200)에 회전 가능하게 연결되는 U자형의 연결부(16a)와, 연결부(16a)의 중단에서 돌출되어 바닥과 접촉되는 지지부(16b)를 포함할 수 있다.
본체(200)를 이동하고자 할 시, 사용자가 손잡이(15)를 이용하여 본체(200)의 후단부를 들어 올리면 지지부(16b)가 바닥으로부터 이격되고, 이 상태에서 바퀴(11. 12)를 이용하여 밀링 칩들을 수거하기 위한 장소로 이동할 수 있다. 특히, 본체(200)의 후단이 들린 상태에서 스토퍼(16)는 지지부(16b)가 자중에 의해 항시 연직으로 정렬되기 때문에 목적지에서 본체(200)가 내려 놓아질 시 지지부(16b)가 자연스럽게 바닥에 기립되어 본체(200)의 위치가 고정될 수 있다. 이렇게 지지부(16b)에 의해 본체(200)가 고정된 상태에서 후술하는 칩 배출부(17)의 출구는 바닥으로부터 이격된 위치에 있게 되어, 칩 배출부(17) 아래에 수거된 칩들을 받기 위한 용기를 배치하는 것이 가능하다.
본체(200)는 브러시 유닛(120)으로부터 밀링 칩(C1, C2, 도 8참조.)을 분리하는 칩 분리부(210)를 포함할 수 있다. 본체(200)는 칩 분리부(210)에 의해 브러시 유닛(120)으로부터 분리된 칩을 이송하는 컨베이어 기구(230)를 포함할 수 있다.
칩 분리부(210)는 본체(200)의 선단부에 배치되고, 칩 배출부(17)는 본체(200)의 후단부에 배치될 수 있다. 이경우, 컨베이어 기구(230)는 상기 선단부로부터 상기 후단부로 연장되는 이송 트랙을 형성하는 컨베이어(238)를 포함할 수 있다.
또한, 본체(200)는 칩 분리부(210)로부터 후단으로 연장되어 컨베이어 기구(230)가 설치되는 공간을 제공하는 프레임(250)을 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 프레임(250)의 후단부에 칩 배출부(17)가 배치될 수 있다.
칩 분리부(210)는, 복수개의 격판(211)에 의해 구분된 복수의 브러시 통과로(210h)가 축 방향으로 배치될 수 있다. 롤러 브러시(100)에 구비된 복수의 브러시 유닛(120)이 복수의 브러시 통과로(210h)에 대응하여 각각 배치될 수 있다. 각 브러시 유닛(120)의 브러시 깃(122)이 격판(211)과 간섭되면서 통과되며, 이 과정에서 브러시 깃(122)에 붙은 칩이 격판(211)과 부딪히며 브러시 깃(122)으로부터 분리될 수 있다.
이와 같이 격판(211)과의 간섭에 의해 브러시 깃(122)으로부터 분리된 칩이 컨베이어 기구(230)에 의해 칩 배출부(17)로 이송될 수 있다.
컨베이어 기구(230)는 구동모터(300)에 의해 회전되는 주동축 또는 구동축(231)과, 구동축(231)에 결합된 적어도 하나의 구동 스프라킷(232, 233)과, 구동축(231)으로부터 일정 거리 이격된 위치에서 구동축(231)과 평행하게 배치되는 종동축(234)과, 종동축(234)에 결합된 적어도 하나의 종동 스프라킷(255, 256)과, 이들 구동 스프라킷(232, 233) 및 종동 스프라킷(255, 256)에 의해 이송되는 컨베이어(238)를 포함할 수 있다. 여기서, 브러시 유닛(120)을 회전시키는 제 1 축(또는, 휠 샤프트(110))와 컨베이어(238)의 제 2 축(또는, 종동축(234))은 서로 평행할 수 있다.
한편, 제 1 축(110)을 회전시키는 구동력은 구동모터(300)로부터 전달된 것일 수 있다. 이 경우, 구동모터(300)의 회전력을 제 1 축(110)에 전달하기 위한 동력 전달 메커니즘이 필요하며, 실시예에서는 제 2 축(234)의 회전을 제 1 축(110)에 전달하는 벨트(20)가 구비되었다. 특히, 벨트(20)는, 제 1 축(110)과 제 2 축(234)이 서로 반대 방향으로 회전되도록 교차된 방식으로 설치될 수 있다.
보다 상세하게, 상기 동력 전달 메커니즘은, 종동축(234)에 결합된 제 1 풀리(31)와, 제 1 축(110)에 결합된 제 2 풀리(32)를 포함할 수 있고, 벨트(20)는 제 1 풀리(31)와 제 2 풀리(32)에 교차 방식으로 권취된 것일 수 있다.(cross belt)
벨트(20)는 V자 벨트일 수 있고, 이 경우, 풀리들(31, 32)에는 벨트(20)의 V자 단면에 대응하는 형태의 V자 홈이 형성될 수 있다.
한편, 격판(211)은, 소정의 두께를 갖는 판체이며, 양쪽의 브러시 통과로들(210h)을 각각 한정하는 제 1 측면(211a) 및 제 2 측면(211b)과, 제 1 측면(211a)과 제 2 측면(211b) 사이를 연결하며 두께를 구성하는 간섭면(211c)을 포함할 수 있다. 여기서, 간섭면(211c)은 컨베이어(238)를 대향하도록 형성되며, 롤러 브러시(100)의 회전 간에 브러시 깃(122)에 의해 채집된 칩(C1, 도 8 참조)이 간섭면(211c)과 부딪히게 되면서 브러시 깃(122)으로부터 분리된다. 특히, 칩은 인접한 브러시 유닛들(120) 사이에 위치하는 부분, 또는 인접한 브러시 유닛들(120) 사이에 낀 칩들이 간섭면(211c)에 의해 효과적으로 분리될 수 있다.
한편, 간섭면(211c)은 휠부(121) 측 일단으로부터 컨베이어(238) 측 타단으로 갈수록 상향하는 경사를 이루며 연장될 수 있으며, 이러한 경사면은 다시 휠부(121) 측에 형성된 볼록면(S1)과, 볼록면(S1)으로부터 상기 타단으로 연장되는 오목면(S2)을 포함할 수 있다.
칩 분리부(210)는 브러시 깃(122)에 붙은 밀링 칩(C2, 도 8 참조)을 상측으로 안내하는 칩 상승 안내면(215)을 포함할 수 있다. 칩 상승 안내면(215)은 컨베이어(238)와 롤러 브러시(100) 사이에 배치될 수 있고, 제 1 축(110)보다 하측에서부터 컨베이어(238) 측으로 상향하는 경사를 이룰 수 있다. 작업장의 바닥에 놓인 칩이 브러시 깃(122)에 채집된 상태로 일체로 회전될 시 어느 정도 높이에 이르면 브러시 깃(122)으로부터 분리 낙하될 우려가 있다.
이를 방지하기 위해, 브러시 깃(122) 둘레에 칩 상승 안내면(215)을 마련함으로써 칩이 브러시 깃(122)에 붙은 상태에서 경사면에 접촉되며 상승 안내되도록 하여 상기와 같은 우려를 해소하였다.
한편, 측방향에서 볼 시 볼록면(S1)은 휠부(121)와 근접해 있고, 오목면(S2)은 상대적으로 브러시 깃(122)의 끝단에 근접해 있다. 따라서, 휠부(121) 근처에서 채집된 칩(C1, 도 8 참조)은 볼록면(S1)에 의해 분리되나, 롤러 브러시(100)의 회전에 의해 칩은 여전히 회전하려는 관성을 갖기 때문에 볼록면(S1)을 지난 후 오목면(S2)을 따라 안내된 후 컨베이어(238) 상으로 낙하될 수 있다. (도 8에서 경로 P1 참조)
다르게는, 칩(C2, 도 8 참조)이 상승 안내면(215)을 따라 상승되다가 관성에 의해 튀어 올라 더 높이까지 상승되어 컨베이어(238)의 연직 상측에까지 이르게 된 후 컨베이어(238) 상으로 낙하될 수 있다. (도 8에서 경로 P2 참조)
한편, 제품 사용 초기에는 일직선이었던 브러시 깃(122)이 사용 중 열화 또는 노후화되어 좌우로 굽어지더라도 브러시 깃(122)의 뿌리 측부터 격판(211)에 닿으므로 브러시 깃(122)이 안정적으로 격판 사이를 통과하며 회전될 수 있다.
더 나아가, 밀링 칩들이 격판(211)에 부딪칠 때 그 충격이 곡면을 따라 분산되기 때문에 장치에 가해지는 부하를 줄일 수 있고 소음이 저감되는 효과가 있다.
한편, 브러시 유닛(120)은, 제 1 축(110)에 대응하는 것으로 본체에 회전 가능하게 구비되는 휠 샤프트(110)와, 휠 샤프트(110)에 복수의 격판(211)과 각각 대응하는 위치에서 복수개의 휠부(121) 사이에 각각 끼워지는 스페이서(130)를 포함할 수 있다. 스페이서(130)는 링 형태로 이루어져 휠 샤프트(120)에 끼워지며, 스페이서(130)에 의해 휠부(121)들이 일정한 간격을 유지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 각각이 휠부와 상기 휠부의 둘레에 구비되어 바닥의 칩을 채집하는 브러시 깃을 구비한 브러시 유닛이 복수개가 동일한 축 상에 이격 배치되는 롤러 브러시;
    이동 가능하고, 상기 복수개의 브러시 유닛의 휠부들이 상기 축을 기준으로 회전 가능하게 지지하는 본체; 및
    상기 롤러 브러시를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동모터를 포함하고,
    상기 본체는,
    복수의 격판에 의해 구분된 복수의 브러시 통과로가 축 방향으로 배치되고, 상기 복수의 브러시 통과로에 각각 대응하여 각각 배치되는 상기 브러시 유닛의 브러시 깃이 상기 격판과 간섭되며 통과되는 칩 분리부; 및
    상기 격판과의 간섭에 의해 상기 브러시 깃으로부터 분리된 칩을 배출부로 이송하는 컨베이어를 포함하는 밀링 칩 수거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 브러시 유닛을 회전시키는 제 1 축과 상기 컨베이어의 제 2 축은 서로 평행하고,
    상기 격판은,
    양쪽의 상기 브러시 통과로들을 각각 한정하는 제 1 측면 및 제 2 측면; 및
    상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면 사이를 연결하고 상기 컨베이어를 대향하는 면으로서 상기 브러시 깃으로부터 밀링 칩을 분리하는 간섭면을 포함하고,
    상기 간섭면은,
    상기 휠부 측 일단으로부터 상기 컨베이어 측 타단으로 갈수록 상향하는 경사를 이루며 연장되되, 상기 휠부 측에 형성된 볼록면과, 상기 볼록면으로부터 상기 타단으로 연장되는 오목면을 포함하는 밀링 칩 수거 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 칩 분리부는,
    상기 컨베이어와 상기 롤러 브러시 사이에 배치되고, 상기 제 1 축보다 하측에서부터 상기 컨베이어 측으로 상향하는 경사를 이루며 형성되어, 상기 브러시 깃에 붙은 밀링 칩을 상기 경사를 따라 안내하는 칩 상승 안내면을 더 포함하는 밀링 칩 수거 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 브러시 유닛은,
    상기 제 1 축에 대응하는 것으로 상기 본체에 회전 가능하게 구비되는 휠 샤프트; 및
    상기 휠 샤프트에 상기 복수의 격판과 각각 대응하는 위치에서 복수개의 상기 휠부 사이에 각각 끼워지는 스페이서를 포함하는 밀링 칩 수거 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 축의 회전을 상기 제 1 축에 전달하는 벨트를 더 포함하고,
    상기 벨트는,
    상기 제 1 축과 상기 제 2 축이 서로 반대 방향으로 회전되도록 교차된 밀링 칩 수거 장치.
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