KR100916420B1 - 머시닝센터의 공용지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머시닝센터의 공용지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 머시닝센터를 이용하여 가공되는 가공물의 가공기준 및 반송기준을 정함에 있어서, 가공물의 기종에 따라 맞게 제작된 어댑터지그를 사용하여 어떤 기종에든지 혼류생산할 수 있도록 한 머시닝센터의 공용지그에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 가공물을 내부에 수용하여 머시닝센터의 지그에 투입되도록 소재기준면 및 클램프를 갖는 다기종의 어댑터지그를 포함하고, 상기 소재기준면은 가공물의 위치를 결정하기 위해 가공물의 기종에 맞게 제작되고, 상기 클램프는 가공물을 어댑터지그의 내부에 고정시키는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 공용지그를 제공한다.

머시닝센터, 지그, 어댑터

Description

머시닝센터의 공용지그{Jig in common use for machining center}

본 발명은 머시닝센터의 공용지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 머시닝센터를 이용하여 가공되는 가공물의 가공기준 및 반송기준을 정함에 있어서, 가공물의 기종에 따라 맞게 제작된 어댑터지그를 사용하여 어떤 기종에든지 혼류생산할 수 있도록 한 머시닝센터의 공용지그에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진의 실린더 헤드 뿐만 아니라 가공물을 가공하기 위해서는 정확한 위치결정이 필요한데, 엔진의 실린더헤드는 3-2-1의 위치결정법을 주로 사용하고 있다.

즉, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 실린더헤드(10) 하면에 3곳과 측면(안쪽면)에 2곳, 그리고 전면에 1곳의 소재기준면을 기준으로 위치결정구(지그의 기준 패드)와 동일 위치의 대향방향으로 클램프를 하여 가공시 변형이나 가공정도에 영향이 없도록 고정하게 된다.

실린더 헤드(10)의 초공정은 소재를 기준으로 위치를 결정하여 가공기준을 가공하는 공정으로서, 초공정의 이후의 공정은 초공정에서 동일한 가공기준을 가공하여 혼류생산이 가능하므로, 실린더 헤드의 초공정은 얼마나 많은 수의 기종을 생산할 수 있으냐를 판가름하는 공정이다.

그런데, 차종에 따라 엔진 실린더헤드의 형상 및 크기가 상이함으로 인해 다기종 혼류생산을 위해서는 머시닝센터(범용가공기)를 사용한다.

상기 머시닝센터에서 다기종 생산을 위해서는 별도로 그 기종에 맞는 지그를 설치 및 교체하는 방법 밖에는 없다.

따라서, 별도 기종별 지그 교체방식에는 체인블럭(13) 등의 이동기구를 사용하여 직접 지그(24)를 수작업으로 교체하여 기종에 따라 대응하는 방법(도 5)과, 자동 지그 체인지(APC;Auot Pallet Change)(도 6)를 사용하여 상이한 2기종용(가공물의 크기가 적을 시 최대 4기종)의 지그를 자동으로 교체하면서 혼류생산하는 방법이 있다.

그러나, 수작업을 지그를 교체하는 방법의 경우 다기종을 혼류생산할 수 있는 장점은 있으나, 체인블럭 등을 사용하여 지그를 수작업으로 교체함으로써 교체시간이 과다하게 소요되어 대량생산 체제의 자동차 생산라인에는 부적합하다.

또한, 상기 자동 지그 체인지 방법의 경우 머시닝센터(11)에 부착된 자동 지그 체인지 기구로 인해 설비구조가 복잡하고 머시닝센터의 단가가 상승하며, 설비구조상 2기종용의 인덱스 테이블(14)(pallet)만 통상 장착할 수 있어서 3기종 이상의 실린더헤드 혼류 생산은 실질적으로 불가능하다.

한편, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 머시닝센터(11) 내 엔진 실린더 헤 드(10)의 투입/배출(반송)에 대한 기준을 설정함에 있어서, 투입로보트(17)에서 머시닝센터(11) 내에 실린더헤드(10)를 반입하기 위해서는 먼저 컨베이어(16)로 반송된 후, 겐트리 로더(15)에 의해 머시닝센터(11) 내로 투입하게 된다.

그런데, 다기종의 혼류생산을 위해서는 각각의 기종마다 컨베이어(16)의 반송가이드(101) 위치 및 폭과 롤러 위치가 동일하게 설정되어야 반송이 가능하나, 실린더 헤드(10)의 형상이 서로 다름으로 인해 동일하게 설정하기가 불가능하다.

또한, 컨베이어(16)에서 머시닝센터 내로 실린더헤드를 반송을 위해서는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 겐트리 로더(15)의 그립퍼의 클램프 위치, 반송기준핀의 위치 및 직경이 동일하게 설정되어야 다기종의 실린더헤드(10)를 반송할 수 있으나, 기종마다 실린더헤드(10)의 형상이 다름으로 인해 동일하게 설정할 수 없어 다기종 혼류생산에 어려움이 있다.

특히, 반송시 기종별 전용 컨베이어(16)의 설치나 스키드(skid)를 사용할 경우에 투자비 뿐만 아니라 공간적인 제약이 있어 3기종 이상의 다기종 혼류생산이 어렵고, 겐트리 로더(16) 또한 자동 그립퍼 체인지를 적용하여 그 기종에 맞는 그립퍼 기구를 별도로 배치하는 데 한계가 있어 3기종 이상의 실린더헤드에 대한 대응이 어려운 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 머시닝센터의 지그와 실린더 헤드 사이의 중간 매개체로 실린더헤드의 기종에 맞게 제작된 어댑터 지그를 사용하여, 머시닝센터의 지그 기준면 및 클램프 위치를 동일하게 하고, 컨버이어의 가이드, 롤러 위치 및 겐트리로더의 그립퍼 위치 등 반송기준을 동일하게 공용화함으로써, 어떤 기종이든지 어댑터 지그만을 추가하여 혼류생산을 할 수 있도록 한 머시닝센터의 공용지그를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 머시닝센터의 공용지그에 있어서,

가공물을 내부에 수용하여 머시닝센터의 지그에 투입되도록 소재기준면 및 클램프를 갖는 다기종의 어댑터지그를 포함하고, 상기 소재기준면은 가공물의 위치를 결정하기 위해 가공물의 기종에 맞게 제작되고, 상기 클램프는 가공물을 어댑터지그의 내부에 고정시키는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 머시닝센터 내에서 어댑터지그의 위치를 결정하는 부분이 동일하도록 어댑터지그의 하면, 전면 및 측면이 원형 핀 및 다이아핀에 의해 머시닝센터의 지그에 고정되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 다기종의 어댑터지그의 반송기준을 동일하게 하기 위해 다기종의 어댑터지그의 측면에 겐트리로더의 반송기준핀홀을 형성하 고, 상기 어댑터지그의 측면 및 하면에 컨베이어의 반송가이드 및 롤러의 접촉부를 동일하게 가공하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 머시닝센터의 공용지그에 의하면, 다음과 같은 장점이 있다.

1) 종래의 실린더헤드를 혼류생산함에 있어서 초공정에서 다기종의 혼류생산에 한계가 있었으나, 본 발명의 어댑터지그를 사용함으로써 1개의 라인에서 수많은 기종의 실린더 헤드를 생산할 수 있게 되었다.

2) 실린더헤드의 가공라인에서 초공정 뿐만 아니라, 초공정 이후 공정도 동일한 가공기준 및 반송기준을 설정하기 어려운 경우에도 어댑터지그의 형태를 변경시켜 가공할 수 있어 다기종 혼류 생산이 가능하다.

3) 실린더헤드 뿐만 아니라 머니닝센터를 사용하는 워크(소재)는 무엇이든지 그 워크에 맞는 어댑터지그를 추가함으로써 혼류생산이 가능하다.

4) 종래의 실린더헤드 기종에 따라 자동으로 지그를 교체하는 방식과 비교할 때 투자비를 절감할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 12a 내지 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 머시닝센터의 공용 지그를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 기종에 따라 가공물의 크기 및 형상이 다름으로 인해 가공물에 맞도록 제작된 어댑터 지그(19)를 머시닝센터(11)의 지그(24)와 가공물 사이에 적용함으로써, 다기종 혼류생산이 가능하도록 한 점에 주안점이 있다.

본 발명의 일실시예에서는 상기 가공물로 실린더헤드(10)를 사용한다.

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 지그(19)의 형상을 나타내는 사시도로서, 상기 어댑터 지그(19)의 내부에는 지그 내에 실린더헤드의 위치를 결정하기 위한 다수의 위치결정용 돌기들이 마련된다.
예를 들면, 도 12a와 도 12b에 도시한 바와 같이, 상기 어댑터 지그(19)의 내부에는 실린더헤드(10)의 하면 소재기준면의 위치를 결정해주는 하면 위치결정용 돌기(21)가 3곳 형성되고, 실린더헤드의 측면 소재기준면의 위치를 결정해주는 측면 위치결정용 돌기(22)가 2곳 형성되며, 실린더헤드의 전면 소재기준면을 결정해주는 전면 위치결정용 돌기(23)가 1곳 형성된다.
또한, 상기 어댑터 지그(19)의 상부에는 워크 클램프 볼트(20)가 관통 설치되어 있으며, 이 워크 클램프 볼트(20)는 지그 내측에서 위치가 결정된 실린더헤드를 고정시켜주는 역할을 한다.
그리고, 상기 어댑터 지그(19)의 하부에는 사각 플레이트 형태의 장착부(27)가 형성되고, 상기 장착부(27)의 하면에는 후술하는 머시닝센터(11)의 지그(24)상에 어댑터 지그(19)의 위치를 결정할 때 사용되는 다이아핀 홀(28)과 원형핀 홀(29)이 형성된다(도 15 참조).
따라서, 상기 실린더헤드를 어댑터 지그의 내측으로 삽입한 후, 실린더헤드의 각 소재기준면을 어댑터 지그에 있는 해당 위치결정용 돌기에 맞춰 위치를 잡아주면, 어댑터 지그 내에 실린더헤드가 정확히 자리를 잡게 되고, 즉 실린더헤드의 위치가 결정되고, 이 상태에서 워크 클램프 볼트를 조이면, 도 12c에 도시한 바와 같이, 실린더헤드가 지그 내에 클램프될 수 있게 된다.
이때, 상기 워크 클램프 볼트(20)는 너트 러너(Runner) 장치를 이용하여 자동으로 조일 수 있다.
이렇게 실린더헤드(10)와 어댑터 지그(19)가 일체화가 되면, 이렇게 일체화된 상태로 머시닝센터(11)에 투입된다.
도 13a는 실린더헤드(10)를 포함하는 어댑터 지그(19) 전체를 머시닝센터(11)의 내부에 투입하기 전 상태의 머시닝센터 외관을 측면으로 보여주는 도면이고, 도 13b는 실린더헤드(10)를 포함하는 어댑터 지그(19) 전체가 클램핑될 머시닝센터 지그(24)가 설치되어 있는 머시닝센터 내부를 정면으로 보여주는 도면이다.
상기 머시닝센터(11)의 머시닝센터 지그(24)에 어댑터 지그(19)의 위치를 결정하는 방법은 머시닝센터 지그(24)에 마련되어 있는 원형핀(26)과 다이아핀(25)을 이용한 위치결정방법을 이용한다.
보다 상세하게는, 상기 어댑터 지그(19)의 장착부(27)에는 하면 4곳에 머시닝센터 지그(24)의 기준면(30a)과 위치를 맞추게 되는 기준면(30b)이 형성되고 있고, 또 장착부(27)의 하면에는 머시닝센터 지그(24)에 있는 원형핀(26)과 다이아핀(25)에 끼워져 위치를 결정하게 되는 원형핀 홀(29)과 다이아핀 홀(28)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 실린더헤드와 일체화된 어댑터 지그(19)를 머시닝센터(11)의 내부에 투입한 후, 어댑터 지그(19)의 하면에 있는 기준면(30b)과 머시닝센터 지그(24)에 있는 기준면(30a)의 위치를 맞추면서 어댑터 지그(19)의 원형핀 홀(29)과 다이아핀 홀(28)을 머시닝센터 지그(24)에 있는 원형핀(26)과 다이아핀(25)에 끼워 위치를 잡아주면, 머시닝센터 지그(24) 내에 어댑터 지그(19)가 정확히 자리를 잡게 되고, 즉 어댑터 지그(19)의 위치가 결정되고, 이 상태에서 머시닝센터(11)에 있는 클램프(32)로 어댑터 지그(19)의 상면 4곳을 클램핑하면(도 14에서 화살표 참조), 실린더헤드가 일체화된 어댑터 지그(19)가 머시닝센터 지그(24)상에 클램프될 수 있게 된다.
여기서, 머시닝센터의 클램프는 기존 머시닝센터가 갖는 공지의 클램프가 그대로 적용될 수 있다.
이와 같이, 머시닝센터 내에서 어댑터 지그의 위치를 결정하는 부분(가공기준)을 동일하게 함으로써, 1개의 머시닝센터 지그에서 어댑터 지그만 추가하여 어떤 기종의 실린더헤드도 생산할 수 있다.
즉, 여러 기종의 어댑터 지그가 갖는 다이아핀 홀과 원형핀 홀의 위치를 동일한 위치에 형성시키면, 어떠한 기종의 어댑터 지그라도 1개의 머시닝센터 지그를 공용으로 사용하여 위치결정 및 장착을 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 컨베이어(16) 및 겐트리로더(15) 등 반송장치에서 다기종의 어댑터 지그(19)의 반송기준을 동일하게 함으로써, 어떠한 기종의 어댑터 지그(19)라도 하나의 컨베이어(16)와 겐트리로더(15)를 이용하여 반송할 수 있다.
이를 위하여, 도 14에 도시한 바와 같이, 다기종의 어댑터 지그(19)의 장착부(27) 측면에 겐트리로더(15)의 그립퍼(미도시)가 그립시 그 기준을 잡게 되는 그립퍼 기준핀 홀(33)을 동일하게 가공하고, 또 장착부(27)의 측면 양단 및 하면에 컨베이어(16)의 반송가이드(31) 및 롤러(18)가 접촉하면서 반송시 기준이 되는 접촉부를 동일하게 가공함으로써, 여러 기종의 어댑터 지그(19)를 이용하여 혼류생산을 할 수 있다.
즉, 겐트리로더와 컨베이어의 반송기준이 되는 그립퍼 기준핀 홀(33)과 장착부 측면 양단 및 하면의 접촉부를 여러 기종의 어댑터 지그(19)에 통일시켜 동일한 위치에 가공하여 형성함으로써, 어떠한 기종의 어댑터 지그라도 1개의 겐트리로더 및 컨베이어를 공용으로 사용하여 반송시킬 수 있다.

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이와 같은 구성에 의해 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

1) 종래의 실린더헤드(10)를 혼류생산함에 있어서 초공정에서 다기종의 혼류생산에 한계가 있었으나, 본 발명의 어댑터지그(19)를 사용함으로써 1개의 라인에서 수많은 기종의 실린더 헤드(10)를 생산할 수 있게 되었다.

2) 실린더헤드(10)의 가공라인에서 초공정 뿐만 아니라, 초공정 이후 공정도 동일한 가공기준 및 반송기준을 설정하기 어려운 경우에도 어댑터지그(19)의 형태를 변경시켜 가공할 수 있어 다기종 혼류 생산이 가능하다.

3) 실린더헤드(10) 뿐만 아니라 머니닝센터(11)를 사용하는 워크(소재)는 무엇이든지 그 워크에 맞는 어댑터지그(19)를 추가함으로써 혼류생산이 가능하다.

4) 종래의 실린더헤드(10) 기종에 따라 자동으로 지그를 교체하는 방식과 비교할 때 투자비를 절감할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 종래의 실린더헤드의 일례를 나타내는 사시도이고,

도 2는 도 1의 전면, 측면 및 하면의 소재기준면을 나타내는 도면이고,

도 3은 종래의 실린더헤드의 컨베이어 반송기준을 나타내는 도면이고,

도 4는 종래의 실린더헤드의 겐트리로더의 반송기준을 나타내는 도면이고,

도 5는 종래의 체인블럭을 이용한 머시닝센터 지그의 교체방법을 설명하기 위한 도면이고,

도 6은 종래의 자동지그 체인지 방법에 의한 머시닝센터 지그의 교체방법을 설명하기 위한 도면이고,

도 7은 머시닝센터 지그에 실린더헤드의 장착상태를 나타내는 도면이고,

도 8은 실린더헤드의 투입 및 배출경로를 나타내는 블럭도이고,

도 9는 도 8의 소재 투입로보트를 나타내는 도면이고,

도 10은 도 8의 컨베이어, 겐트리로더 및 머시닝 센터를 나타내는 도면이고,

도 11은 종래의 실린더헤드의 이동경로를 나타내는 도면이고,

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일실시예에 따른 어댑터지그의 형상을 설명하기 위한 도면이고,

도 13a는 본 발명의 어댑터지그가 머시닝센터 지그에 장착된 모습을 설명하기 위한 도면이고,

도 13b는 본 발명의 어댑터지그가 머시닝센터 지그에 장착되기 전에 머시닝센터 지그의 모습을 설명하기 위한 도면이고,

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어 반송가이드 및 겐트리로더 그립퍼 기준홀을 설명하기 위한 어댑터지그의 장착부를 나타내는 측면도이고,

도 15는 도 14의 어댑터지그의 장착부 하면을 나타내는 도면이고,

도 16은 본 발명의 실린더헤드가 장착된 어댑터지그의 이동경로를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 실린터헤드 11 : 머시닝센터

12 : 스핀들 13 : 체인블럭

14 : 인덱스 테이블 15 : 겐트리로더

16 : 컨베이어(콘베아)(투입(16a),배출(16b))

17 : 소재투입 로보트 18 : 롤러

19 : 어댑터지그 20 : 워크 클램프 볼트

21 : 하면 위치결정용 돌기 22 : 측면 위치결정용 돌기

23 : 전면 위치결정용 돌기 24 : 머시닝센터 지그

25 : 다이아 핀 26 : 원형핀

27 : 장착부 28 : 다이아핀 홀

29 : 원형핀 홀 30a : 머시닝센터 지그 기준면
30b : 어댑터 지그 기준면

31 : 컨베이어 반송가이드 32 : 어댑터지그 고정용 클램프

33 : 겐트리로터 그립퍼 기준핀 홀

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 가공물에 있는 소재기준면의 위치를 결정해주는 다수의 위치결정용 돌기와 내부에 수용된 가공물을 고정시켜주는 워크 클램프 볼트로 구성되는 어댑터 지그를 포함하며, 가공물을 내부에 수용하여 머시닝센터의 내부로 투입되도록 된 머시닝센터의 공용지그에 있어서,

   상기 어댑터 지그는 하면에 형성되어 있는 기준면을 이용하여 머시닝센터 지그에 마련되어 있는 기준면에 위치를 맞추는 동시에 하면에 형성되어 있는 원형핀 홀과 다이아핀 홀을 이용하여 머시닝센터 지그에 마련되어 있는 원형핀과 다이아핀에 각각 끼워져 위치가 결정되면서 머시닝센터에 있는 클램프에 의해 고정되는 한편, 다기종의 어댑터 지그가 갖는 다이아핀 홀과 원형핀 홀의 위치는 동일한 위치에 형성되고,

   상기 어댑터 지그의 장착부 측면에는 겐트리로더의 그립시 그 기준이 되는 그립퍼 기준핀 홀을 형성하는 동시에 컨베이어의 반송시 반송가이드 및 롤러와 접촉되는 접촉부를 장착부 측면 양단 및 하면에 형성하는 한편, 다기종의 어댑터 지그가 갖는 그립퍼 기준핀 홀과 접촉부의 위치는 동일한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 공용지그.

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