KR101102744B1

KR101102744B1 - 자동차 휠 주조물의 게이트 자동화 컷팅제거시스템

Info

Publication number: KR101102744B1
Application number: KR1020110049950A
Authority: KR
Inventors: 남종욱
Original assignee: 남종욱
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-01-05

Abstract

본 발명은 자동차 휠 주조성형시 발생되는 게이트를 보다 신속하고 정밀하면서도 자동화된 연속 고효율 컷팅제거작업이 가능하여 생산성과 품질향상에 크게 기여할 수 있는 새로운 컷팅제거시스템에 관한 것이다.
휠 주조물의 영상을 획득해 휠의 모델를 판별하는 비젼수단(700)과; 상기 비젼수단에 의해 모델이 파악된 휠 주조물을 이동시킨 후 사이드 게이트의 방향과 위치를 사전에 판독한 다음 간섭우려없는 필요 방향으로 회전시켜서 위치를 정확히 결정하여 맞추는 휠계측 및 위치결정장치(200)와; 상기 셋팅된 휠 주조물을 다방향 고효율 3축 클램핑 고정척으로 정밀하고 견고히 클랜핑한 다음 메인게이트 제거툴과 사이드 게이트 제거툴을 이용해 메인게이트 및 다수의 사이드 게이트를 동시에 일괄 절삭 제거하는 게이트동시절삭가공장치(300)와; 게이트가 제거된 휠 주조물에 에어를 분사해 그 휠에 존재하는 가공칩이나 분진 및 기타 이물질을 제거하는 배출측 에어 크리닝장치(400)와: 상기 휠가공셋팅장치에서 부터 배출측 에어 크리닝장치를 포함하는 구간의 일측으로는 휠 주조물을 효과적으로 집어서 각 공정간 대응하는 휠 주조물 이송장치(500)를 각각 연결 설치하여서된 것이다.

Description

자동차 휠 주조물의 게이트 자동화 컷팅제거시스템{The auto cutting-remaval system of automobile wheel casting}

본 발명은 자동차 휠 주조 성형시 발생하는 게이트를 보다 신속하고 정밀하면서도 자동화된 연속 고효율 컷팅제거작업이 가능하여 생산성과 품질향상에 크게 기여할 수 있는 새로운 컷팅제거시스템에 관한 것이다.

통상 알루미늄 또는 합금 소재의 자동차 휠은 용융상태의 AL 또는 합금 용탕을 금형에 고압으로 충전시킨 후 급속냉각을 통해 원하는 형상의 제품을 만들어내는 주조방법(주물, 다이캐스팅 포함)으로 성형 된다.

그리고 주조금형으로부터 취출된 자동차용 휠 주조물에는 실질적인 제품 형상 외에도 주조방법의 특성상 다수의 게이트(Gate)나 오버플로우(Over Flow) 등이 함께 붙어서 나오게 되는데,

이 게이트(Gate)나 오버플로우(Over Flow) 등은 제품을 주조하는 과정에서 필수적인 사항이지만, 주조가 완료된 후에는 불필요한 요소임으로 신속 깔끔한 제거작 업이 필요하다.

한편, 자동차용 휠의 주조시에 발생하는 상기 게이트는 휠의 형태나 크기, 모양 등과 함께 주조방법 및 요구되는 주조품질, 제조사 등에 따라 많은 차이가 있지만,

이 기술분야의 관례상 자동차용 휠 주조물(100)의 중앙부 상측에는 많은 량의 용탕이 주입되는 메인 경로로 쓰여진 것으로서 두께가 두껍고 원뿔 형상이면서 휠의 중심부에 뚫린 축결합홀 상측부에 돌출되는 메인게이트(A) 하나가 형성되어 있고,

외주면 둘레의 수개 소에는 측방에서 보조적으로 용탕을 주입하는데 쓰여진 것으로서, 외주 면의 상하방 라인을 따라 일정한 두께와 길이로 형성되고, 전체 원주둘레에 대하여 약 2~ 5개소에 형성되는 사이트게이트(B)가 형성되어 있는 것이 보통이다.

관련 업계에서는 갈수록 급증하는 자동차 휠의 수요에 맞춰 그 주조물 게이트(메인게이트부, 사이드 게이트)에 대한 신속 정밀한 제거장치의 개발에 많은 노력들이 이루어진 바 있고,

그 결과로 지금까지 많은 업체에서 아주 다양한 자동화 연속 제거장비들이 각처에서 속속 개발 및 설치사용하고 있는 것으로 보고되고 있다.

하지만, 현재까지 보급된 종래의 자동차 휠 주조물의 게이트 제거장비는 보편적인 산업전 반의 기술발전에 따라 많은 도약과 진척이 있어 왔던 것은 분명한 사실이지만,

아직까지 개선되지 못한 복잡한 작업공정 및 구성 및 시스템을 그대로 유지하고 있어 기기장비의 제작 및 설치에 따른 노력과 비용부담이 여전히 큰 문제점이 있고,

특히, 게이트 제거작업시간이 불필요하게 많이 소요되어 각 분야별로 원가절감 노력이 한참인 최근 정세와는 반대로, 자동차 휠의 제조원가절감에 한계를 가질 수밖에 없는 상당한 문제점이 있으며,

게다가 형태, 모양 및 크기가 다소 차이 나는 다른 타종의 휠 주조물 작업시에는 매 작업시마다 그 종류에 맞는 작업조건을 일일이 맞춰야 하는 등,

자동화 대량 양산체계구축에도 상당한 악제로 작용하는 문제점이 있어 개선이 시급한 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기한 문제점을 일소하기 위해 창안한 것으로서, 자동차 휠의 게이트(메인 게이트, 사이드게이트) 제거시 훨의 종류(크기, 형태, 모양) 및 제거 대상물인 게이트의 위치의 식별과 각 파트별 가공조건이 자동조절 진행될 뿐 아니라 휠 주조물에 대한 공정별 신속 정밀한 대응이 가능하고, 특히 모양과 크기와 형상이 서로 다른 메인 게이트와 원주둘레 중 다른 위치에 각각 다수 개가 붙어 있고 휠 측면 라인을 따라 비교적 길게 형성된 사이드 게이트 전체를 일괄 동시적인 신속한 원절삭공정이 가능하여 작업시간단축으로 인한 생산성 증대에 크기 일조 할 수 있는 새로운 게이트 제거시스템을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.

위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 휠 주조물의 영상을 획득해 휠의 모델를 판별하는 비젼수단(700)과; 상기 비젼수단에 의해 모델이 파악된 휠 주조물을 이동시킨 후 사이드 게이트의 방향과 위치를 사전에 판독한 다음 간섭우려없는 필요 방향으로 회전시켜서 위치를 정확히 결정하여 맞추는 휠 계측 및 위치결정장치(200)와; 상기 셋팅된 휠 주조물을 다방향 고효율 3축 클램핑 고정척으로 정밀하고 견고히 클랜핑한 다음 메인 게이트 제거툴과 사이드 게이트 제거툴을 이용해 메인게이트 및 다수의 사이드 게이트를 동시에 일괄 절삭 제거하는 게이트동시절삭가공장치(300)와; 게이트가 제거된 휠 주조물에 에어를 분사해 그 휠에 존재하는 가공칩이나 분진 및 기타 이물질을 제거하는 배출 측 에어 크리닝장치(400)와: 상기 휠가공셋팅장치에서 부터 배출측 에어 크리닝장치를 포함하는 구간의 일측으로는 휠 주조물을 효과적으로 집어서 각 공정간 대응하는 휠 주조물 이송장치(500)를 각각 연결 설치하여서 된 것이다.

이와 같이 된 본 발명의 자동차 휠 주조물의 게이트 자동화 컷팅제거시스템은, 전술된 바와 같이 자동차용 휠 주조물 형성되는 게이트(메인게이트, 사이드게이트)의 제거작업시 휠주조물의 종류와 사이드게이트의 방향을 파악한 다음 그 형태에 맞는 가공조건이 자동으로 설정될 뿐 아니라 휠 주조물을 신속하고 효과적으로 이용하여 고정이 가능하고, 특히 휠 중앙에 형성된 메인 게이트와 외 측 둘레에 다수 개 형성된 사이드 게이트를 일괄 동시적으로 절삭제거가 가능하므로 작업시간단축과 생산성 향상에 크게 기여함은 물론, 정밀하고 안정된 절삭 가공조건으로 작업의 편의성과 가공품질향상에도 큰 효과가 기대되는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 전체 시스템의 개략 구성도
도 2는 본 발명의 휠 계측 및 위치결정장치를 나타낸 부분 확대도
도 3은 본 발명의 휠 계측 및 위치결정장치 평면에서 본 부분 확대 예시도
도 4는 본 발명의 비전시스템의 개념도
도 5는 본 발명의 비젼수단의 시스템 개략 구성도
도 6은 본 발명의 휠 이격 및 회전장치 부분 확대 예시도
도 7은 본 발명의 휠 이격 및 회전장치 평면 부분 확대 예시도
도 8은 본 발명의 휠 계측수단을 나타낸 평면 작동실시 상태 예시도
도 9는 본 발명의 게이트 동시 절삭가공장치 전체 작동 실시 예를 나타낸 개략 구성도
도 10은 본 발명의 3축클램핑척의 작동 실시를 나타낸 부분 확대예시도
도 11은 본 발명의 3축클램핑척의 부분 확대 단면 예시도
도 12는 본 발명의 3축클램핑척의 작동 실시를 나타낸 예시도
도 13은 본 발명의 게이트 동시 절삭가공장치를 전체 작동실시 예를 나타낸 평면 개략 구성도
도 14는 본 발명의 메인게이트 제거툴의 작동 실시 예를 나타낸 예시도
도 15는 본 발명의 메인게이트 제거툴의 부분 확대 예시도
도 16은 본 발명의 상하이송수단의 부분 확대 단면 예시도
도 17은 본 발명의 게이트절삭용 바이트 작동 실시 상태를 나타낸 예시도
도 18은 본 발명의 메인게이트 제거툴의 작동 실시 상태를 나타낸 부분 확대 예시도
도 19는 본 발명의 사이드게이트 제거툴을 작동 실시를 나타낸 부분 확대예시도
도 20은 본 발명의 게이트 절삭용 바이트 절삭 실시 상태를 나타낸 예시도
도 21은 본 발명의 전후이송수단을 작동 실시상태를 나타낸 부분 확대 단면 예시도
도 22는 본 발명의 사이드게이트 제거툴의 작동 실시 상태를 나타낸 예시도
도 23은 본 발명의 배출 축 에어 크리닝장치의 작동 실시 상태를 나타낸 예시도
도 24는 본 발명의 측 단면 배출 축 에어 크리닝장치의 작동 실시 상태를 나타낸 예시도
도 25는 본 발명의 휠 주조물 이송장치의 작동 실시 상태를 나타낸 예시도
도 26은 본 발명의 휠 주조물 이송장치의 작동 실시를 나타낸 또 다른 실시 상태 예시도
도 27은 본 발명의 상하작동바의 작동 실시 상태를 나타낸 예시도
도 28은 본 발명의 집게부의 작동 실시 상태를 나타낸 부분 확대 단면예시도

본 발명의 자동차 휠 주조물의 게이트 자동화 컷팅제거시스템은 첨부된 각 도면에 의거보다 상세히 설명하면 아래와 같다.

즉, 본 발명은 전측에 위치하고 휠 주조물의 영상을 획득한 다음 그 영상정보를 통해 휠의 모델이나 종류를 자동으로 판별가능한 비젼수단(700)과;

상기 비젼수단의 후측에 설치되며 상기 비젼수단에 의해 모델이 파악된 휠 주조물을 이동시킨 후 다음 공정인 게이트 절삭가공공정에서 수행되는 휠에 대한 다 축 클램핑 고정시 필요한 휠의 직경크기와 사이드 게이트에 방향과 위치를 계측한 다음 클램프 작도시 간섭우려 없는 방향으로 휠을 돌려 위치 결정하는 휠계측 및 위치결정장치(200)와;

상기 휠 계측 및 위치결정장치(200)의 후측에 설치되며, 휠 주조물을 정위치에 안착시키고, 다방향 동시 동작 메카니즘의 고효율 3축 클램핑 고정척으로 정밀하고 견고히 고정시킨 다음 메인게이트 제거툴과 사이드 게이트 제거툴을 이용해 휠에 붙어있는 휠 게이트(메인게이트 및 다수의 사이드 게이트)를 동시에 일괄 절삭가공하는 게이트동시절삭가공장치(300)와;

상기 게이트동시절삭가공장치(300)의 후단에 설치되며, 게이트동시절삭가공장치(300)를 통해 게이트 모두가 제거된 휠 주조물을 위치시킨 후 일정한 압력의 에어를 고압분사해 그 휠에 존재하는 가공 칩이나 분진 및 기타 이물질을 제거하는 배출 측 에어 크리닝장치(400)와:

상기 휠 계측 및 위치결정장치(200)에서 부터 배출측 에어 크리닝장치(400)를 포함하는 구간의 일측으로 길게 설치되며, 상기 휠 계측 및 위치결정장치(200)에서 휠의 가공기준점 셋팅과 사이드 게이트의 방향 및 위치파악이 완료되면, 그 휠 주조물을 잡아 들고 이송 및 휠을 돌려 상, 하면 방향을 반대로 전환시키면서 상기 게이트동시절삭가공장치로 공정대응시키고, 상기 게이트동시절삭가공장치에서 게이트 제거작업이 완료되면 다시 휠을 잡아 들고 이송해 배출 측 에어 크리닝장치로의 작업대응시키는 일련의 이송공정을 수행하는 휠 주조물 이송장치(500);

를 각각 연속 유기적인 자동 가공시스템으로 배치한 것을 그 특징적 요지로 하였다.

◎ 비젼수단(700)

상기한 구성 중 비젼수단(700)은, 가공대상체인 휠 주조물(이하, 편의상 " 휠"이라함, H)이 안착되는 휠안착대(710)의 상단에는 휠의 영상을 위에서 아래로 촬영하는 상부 카메라(720)와, 휠 안착대(710)의 일측에는 휠의 측면 영상을 획득하는 사이드 카메라(730)와, 저면에는 휠을 포함한 안착대를 저속으로 회전시키는 회전모터(740)와, 상측의 다른 일단에는 양호한 영상획득을 위한 조명(150)과, 별도의 위치에는 회전모터(740) 및 카메라(720,730)의 동작을 제어하는 PLC(760)와, 획득된 영상신호를 수신받은 후 미리 저장된 모델정보와 비교 연산하여 해당모델을 찾고 이를 통해 휠의 종류를 최종판별하는 운영자 컴퓨터(770)로 구성될 수 있다.

상기 구성 중 운영자 컴퓨터(770)에는 상기 카메라에 의해 획득된 영상신호를 중앙처리부(771)로 전달하는 비전보드(772)와, PLC(760)와의 통신을 위한 인터페이스보드(773) 및 회전모터(740)를 컨트롤하기 위한 모터컨트롤보드(774)를 제어하는 제어부(775), 상기 비전보드(772)와 제어부(775)를 제어하는 중앙처리부(771)로 구성될 수 있고, 상기 상부 카메라(720)는 기계요소들 영상획득이 가능한 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 적용함이 바람직하다.

◎ 휠계측 및 위치결정장치(200)

상기 휠 계측 및 위치결정장치(200)는, 그 상측에 모터(211)와 체인(212)에 의해 동시 회전되는 다수의 이송롤러(213)들이 일정간격 배치되어 휠의 이송이 자유롭게 하는 컨베이어이송수단(210)이 설치된 것과;

상기 컨베이어이송수단(210) 후측부의 어느 지점에는 휠을 정지시키고자하는 휠정지점(S)을 정하고, 그 휠정지점(S)에는 이송롤러를 각각 양측으로 짧게 배치하여 그 사이에 상하 간섭 없는 일정공간이 할당되도록 한 다음,

그 휠정지점(S)을 중심의 하측에는 상기 정지된 휠을 들어올린 후 저속으로 회전시키는 휠이격 및 회전장치(220)를 설치한 것과:

상기 휠정지점(S)의 상부 일측에는 상기 휠이격 및 회전장치(220)에 의해 회전되는 휠의 외주 면에 접촉하면서 그 휠에 형성된 사이드 게이트의 유무와 위치 및 방향을 확인하는 휠계측수단(230)을 설치한 것과;

상기 휠정지점(S)의 후측에는 휠정지점(S)을 중심으로 양측에서 동시에 밀어서 휠이 그 휠정지점(S)의 센터에 정확히 위치되도록 하는 센터링위치조절유닛(240)을 설치한 것을 포함한다.

상기 휠이격 및 회전장치(220)는, 하측에 상하 이격동작용 실린더(222)가 구성되고, 상기 실린더(222)의 상측 푸시로드에(222a)는 다수의 가드핀에 의해 가이딩되면서 실린더(222)에 의해 상·하 유동되는 상·하 작동판(223)이 결합되고,

상기 상하 작동판(223)의 상측에는 회전 입력용 풀리(224a)가 삽설된 회전샤프트(224)를 구성시키며,

상기 회전 샤프트(224)의 상측에는 받침밑판(225)을 설치한 다음 그 위에 탄력 스프링(226)이 각각 삽설된 다수개의 받침축(227)을 일정한 등간격으로 배치하고,

상기 다수의 받침축(227) 상측에는 상기 스프링에 의해 탄력적으로 상·하 유동 대응하는 탄력판(228)을 구성시키며,

상기 탄력판(228)의 상측에는 휠 저면의 다수개 포인트에 탄력적이고 균형있게 받침할 수 있는 다수개의 휠받침구(228a)를 일정 등간격으로 배치 구성하는 한편,

상기 상단에 회전 샤프트(224)가 구성된 작동판(223)의 일측에는 상기 회전샤프트(224)를 회전시키는 감속모터(229)와 출력용 풀리(229a)를 구성한 다음 앞서 설명된 상기 입력용 풀리(224a)와 타이밍벨트(229b)를 권취시켜 회전이 가능하도록 한다.

상기 휠계측수단(230)은, 상기 휠이격 및 회전장치(220)가 설치된 컨베이어이송수단(210)의 일측에 설치되는 것으로서,

회전구동모터(231)에 일정 길이의 스크류축(231a)을 구성시킨 다음 그 스크류축(231a) 일단에 스크류축(231a)의 회전에 따라 전후진 정밀유동이 가능한 전후진 유동바(232)를 구성시키고,

상기 전후진 유동바(232)의 끝부 상단에는 휠(H)의 회전시 그 휠의 원주 둘래면에 접촉되면서 휠(H)의 직경크기(인치단위로)를 측정하는 동시에 휠(H)의 원주 둘레면에 돌출 형성된 사이드게이트의 위치와 방향을 함께 인코팅 계측하는 휠인코더휠(233)을 상하 부에 각각 하나 이상을 구성시켜서 된 것이다.

상기 센터링위치조절유닛(240)은, 베이스판(241)에 설치된 가이드 레일(241a)을 따라 일정간격 전후 유동 되고 휠의 측면과 접촉되는 복수개의 접촉휠(241b)이 부착된 센터조절밀대(243)을 일측에 반대 측에 서로 대칭으로 각각 맞대응 구성하고,

상기 양측 센터조절밀대(243) 사이의 중앙부에는 피니언기어(242)를 구성시키되, 상기 피니언기어(242)의 하부에는 푸시로드(244)의 전후진 작동에 따라 상기 피니언기어(242)의 정역 회전이 가능토록하는 회전구동실린더(245)를 구성시키는 한편,

상기 피니언기어(242)를 중심으로 일측과 타측에는 상기 피니언기어(242)와 서로 기어물림 된 상태에서 상기 양측에 위치하는 각각의 센터조절밀대(243)와 결합 되어 상기 피니언기어(242)의 정역회전에 따라 상기 양측에 각각 구비하는 두 개의 센터조절밀대(243)를 휠정지점(S)을 향해 동시에 움직여 간격이 좁혀지면서 그 사이에 존재하는 휠(H)을 상기 휠정지점(S)에 정확하게 위치시킬 수 있게 하는 일정길이의 랙기어1,2(246a)(246b)를 각각 구성시킨 것을 포함한다.

◎ 게이트동시절삭가공장치(300)

상기 게이트동시절삭가공장치(300)는, 휠(H)의 중앙부(C)에 형성된 하나의 메인 게이트(A)와 휠(H)의 외주면 둘레에 각각 형성된 다수개의 사이드 게이트(B)를 일괄 동시적으로 신속히 절삭가공(제거)하는 장치로서,

중앙에는 휠(H)을 3방향에서 동시적으로 조여 정밀하고 견고히 클램핑한 다음 그 휠(H)과 함께 일정한 회전수로 회전시키는 3축클램핑척(310)이 설치되고,

상기 3축클램핑척(310)을 중심으로 그 외측에는 클램핑된 휠 중앙의 메인게이트 제거툴(30) 하나와 휠(H) 측면에 형성된 다수의 사이드 게이트 제거툴(50)을 다수개를 각각 일정한 등각도 간격으로 설치되는데,

그 중 상기 3축클램핑척(310)은,

지지판(311)의 중앙센터를 기준으로 각각 3등분 된 방향의 외 측에는 3개의 가이드홈(312)을 각각 형성시키고, 상기 각각의 가이드홈(312)에는 상기 지지판(311) 중심을 향해 동시에 움직이는 3개의 클램프(313)를 정삼각형("△") 구도로 배치하고, 상기 3개의 각 클램프(313) 사이에는 상기 3개의 클램프(313)를 동시에 전, 후 동작시키는 3개의 유압실린더(314)를 결합시킴에 따라, 상기 유압실린더(314)를 동작시키면 상기 3개의 클램프(313)들이 동시에 조임 되면서 휠(H)의 외 측 하단부 3개 포인트(P)를 정밀 균일하게 클램핑할 수 있도록 하는 3축 클램핑척(310)을 설치한 것과;

상기 3축 클램핑척(310)의 하측에는 회전축(321)이 구성되고 회전축(321)의 외 측에는 하우징(324)이 고정프레임(322)에 결합되고, 상기 고정프레임(322)의 저 면에는 상기 하우징(324)을 관통한 회전축(325)과 결합된 풀리(323)를 구성하고, 상기 풀리(323)와 별도의 위치에는 서보모터(326)를 설치한 다음 사이에 벨트(327)를 걸어 회전구동이 가능토록 한 회전구동수단(320)을 구성시킨 것과;

상기 3축 클램핑척(310)의 중앙에는 휠(H)의 중심에 뚫려있고 상측에는 메인 게이트(A)가 형성되어 있는 축결합홀(331)에 삽입된 후 공회전 되면서 클램핑 동작시 휠(H)의 전체적인 중심을 더욱 정확히 잡아줄 수 있게, 상단 끝에는 휠(H) 중심에 형성된 축결합홀(331)에 삽입된 후 공회전하는 원뿔형상의 스핀들(332)이 구성되고, 상기 스핀들(332)의 하부 축(332a)은 공회전 가능토록 베어링으로 고정되고 축의 하측에는 상하 작동용 실린더(333)가 구비된 것을 포함하는 스핀들형 센터링조절장치(330)를 설치한 것을 포함한다.

그리고 상기 하나의 메인게이트 제거툴(30)과 다수의 사이드 게이트 제거툴(50)은, 상기 3축클램핑척(310) 중심의 외측으로 4등분된 위치에 각각 하나씩 배치되어 메인게이트(A)와 사이드게이트(B)를 동시에 일괄 절삭 제거하는 툴유닛(절삭제거수단)으로서,

맨 아래측 하부에 설치되며, 서보모터(371)와 축(372) 연결된 상태에서 일정 길이의 스크류(373)를 가로방향 수평으로 길게 구성되고, 상기 가로로 구성된 스크류(373)의 일단에는 상기 서보모터(371)의 회전에 따라 전후 일정간격 이송되는 전후 이송용 가이드블럭(374)이 구성된 전후이송수단(370);

상기 전후이송수단(370)의 전후이송블럭 위에 설치되고, 상단에는 서보모터(381)와 축 연결된 상태에서 일정 길이의 스크류(382)가 세로방향 수직으로 길게 구성되고, 상기 세로로 수직 구성된 스크류(383)의 일단에는 상기 서보모터(381)의 회전에 따라 상하 일정간격 이송되는 상하 이송용 가이드블럭(384)이 구성된 상하이송수단(380);이 공통으로 설치된다.

다만, 상기 메인게이트 제거툴(30)의 경우에는 상기 상하이송수단(380)에 구비된 상하 이송용 가이드블럭(384)에 일정한 길이의 설치프레임(391)을 구비시킨 다음 그 설치프레임(391)에 출력 측 풀리(392)를 갖는 서보모터(397)를 장치하고, 상기 설치프레임(391)의 끝단부의 하측으로는 상기 출력 측 풀리(392)와 벨트(393) 연결된 입력 측 풀리(394)와 휠컷팅(395) 회전축(396)이 구비되고, 상기 회전축(396)의 하단 끝 부에는 메인게이트 절삭용 휠컷팅(395)가 견고히 결합된 구성으로 이루어진다.

이에 반해, 상기 사이드게이트 제거툴(50)은 상기 상하이송수단(380)에 구비된 상하 이송용 가이드블럭(384)에 바이트 설치바(385)를 고정한 다음 그 설치바(385)의 끝단에 사이드 게이트 절삭용 바이트(386)를 하나이상 체결 구성시켜서 된 구조를 갖는다.

따라서, 상기 메인게이트 제거툴(30)에 갖춰진 휠컷팅(395)는 상기 3축클램핑척(310)을 중심을 향해 전, 후측 방향과 상, 하측 방향으로 일정간격 유동 될 뿐 아니라 자체적으로 고속회전됨으로 휠(H)의 내측 중앙에 돌출된 메인게이트(A)를 효과적인 절삭 및 제거작업이 가능하게 되는 것이고,

상기 사이드게이트 제거툴(50)에 갖춰진 사이드 게이트 절삭용 바이트(386)는, 상기 3축클램핑척(310)을 중심을 향해 전, 후측 방향과 상, 하측 방향으로 일정간격 유동되면서 상기 사이드 게이트(B)의 일부구간에 접촉해 해당부분의 절삭 및 제거작업이 가능하게 될 뿐만 아니라 특히 상기 사이드게이트 제거툴(50)의 경우는 각각 동일한 구조로 3개소에 구비함에 따라 휠(H) 측면에 돌출된 일정한 길이의 사이드게이트(B) 중 각각 일정한 구간별로 분담하여 가공할 수 있게 상기 사이드게이트 제거툴(50) 각각에 고정되는 사이드 게이트 절삭용 바이트(386)의 높이를 서로 다르게 다단으로 설치된다. 나아가 상기 사이드 게이트 절삭용 바이트(386)의 전측 또는 후측에는 더욱 안정적이고 효과적인 절삭을 위해 대응하는 위치가 달리할 수 있는 하나 이상의 보조 바이트(386a)를 더 설치할 수 있다.

◎ 배출측 에어 크리닝장치(400)

한편, 상기 배출 측 에어 크리닝장치(400)는 상기 게이트동시절삭가공장치(300)를 통해 메인게이트(A)와 다수의 사이드 게이트 제거툴(50)의 절삭 및 제거작업이 완료된 휠(H)에 잔류할 수 있는 절삭 잔류물(절삭칩이나 분진 및 기타 이물질 등)을 효과적이고 깨끗하게 크리닝처리할 수 있도록 하는 장치로서,

모터(401)의 구동에 따라 동시회전되는 다수의 이송롤러(402)로 구성된 컨베이어 이송수단(403)이 구성되고, 상기 이송수단(403)의 어느 일측 상측과 하측에는 일정한 압력의 에어가 분사되는 다수의 어어노즐(404a)(404b)를 각각 구성하고, 상기 이송수단(403)의 하측에는 탈락 후 낙하 된 칩의 회수를 위한 회수통(405)이 설치되는 구조를 갖는다.

◎ 휠 주조물 이송장치(500);

아울러, 상기 휠 주조물 이송장치(500)는 상기 휠 계측 및 위치결정장치(200)에서 부터 배출측 에어 크리닝장치(400)에 이르는 일정한 구간의 일측에 수평이송레일(501)을 포함하는 가로형 이송프레임(502)을 길게 설치한 다음 그 수평이송레일(501)에 좌우이송블럭(503)을 구성시키고, 상기 좌우이송블럭(503)에는 상하로 이동을 유도하는 상하가이드레일(504)을 구비시키며, 상기 상하가이드레일(504)에는 상기 레일(504)과 수직으로 가이딩되는 긴 길이의 상하작동바(505)를 결합구성하는 한편,

좌우이송블럭(503)과 상하이송블럭(503a)의 일측에는 좌우구동용모터(506)와 상하구동용모터(507)를 각각 구성시켜 그 모터의 제어를 통해 상·하, 좌·우 방향으로 자유로운 이송이 가능토록 한다.

이때, 상기 상하작동바(505)의 하측 끝에는 이송코자하는 일정한 직경의 휠(H)의 외주면 둘레를 용이하게 집어서 이송할 수 있게 집게부(520)가 설치되는데,

이 집게부(520)는 상하작동바(505)의 하측 끝에 조립되는 상측프레임(522)이 구성되고, 상기 상측프레임(522)의 양측 하방으로는 가이드수단(530)(가이드레이와 가이드블럭))에 의해 결합된 상태에서 집게작동용 실린더(535)에 의해 거리가 좁혀지거나 벌어지는 동작이 가능한 사이드프레임(531)(531a)이 각각 설치되고,

상기 일측 사이드프레임(531)과 타측 사이드프레임(531a)의 중심부 내측에는 정역 구동용 회전모터(532)를 구성한 다음 그 모터(532)의 회전축에는 일정한 길이의 집게고정바(533)를 구비시킨 후 그 고정바(533)의 양단에 휠집게용 롤러(534)를 수평으로 각각 부착하여 휠(H)의 외주면 중 안정된 4개의 포인트와 밀착되면서 효과적으로 집을 수 있고, 필요에 따라 상기 휠은 이송 중에 360°회전시켜 방향전환시킨 상태의 대응이 가능토록 한다.

A: 메인 게이트 B: 사이드게이트
C: 중앙부 H: 휠
S: 정지점 P: 포인트
30: 메인게이트 제거툴 50: 사이드 게이트 제거툴
200: 휠 계측 및 위치결정장치 211: 모터
212: 체인 213: 이송롤러
210: 컨베이어이송수단 220: 휠이격 및 회전장치
222: 상하 이격동작용 실린더 222a: 상측푸시로드
223: 상,하 작동판 224a: 회전 입력용 풀리
224: 회전샤프트 225: 받침밑판
226: 탄력 스프링 227: 받침축
228: 탄력판 228a: 휠받침구
229: 감속모터 229a: 풀리
229b: 타이밍벨트 230: 휠계측수단
231: 회전구동모터 231a: 스크류축
232: 전후진 유동바 233: 휠인코더휠 240: 센터링위치조절유닛 241: 베이스판
241a: 가이드 레일 241b: 접촉휠
243: 센터조절밀대 242: 피니언기어
244: 푸시로드 245: 회전구동실린더
246a,246b: 랙기어1,2 300: 게이트동시절삭가공장치
310: 3축클램핑척 311: 지지판
312: 가이드홈 313: 클램프 314: 유압실린더 321: 회전축
324: 하우징 322: 고정프레임
325: 회전축 323: 풀리
326: 서보모터 327: 벨트 320: 회전구동수단 331: 축결합홀
332: 스핀들 332a: 축 333: 실린더 330: 스핀들형 센터링조절장치
371: 서보모터 372: 축
373: 스크류 374: 가이드블럭
370: 전후이송수단 381: 서보모터
382: 스크류 383: 스크류
384: 가이드블럭 380: 상하이송수단
391: 설치프레임 392: 풀리
397: 서보모터 394: 풀리
395: 휠컷팅 396: 회전축
395: 절삭용 휠컷팅 385: 바이트 설치바
386: 게이트 절삭용 바이트 395: 휠컷팅
386a: 보조 바이트 400: 에어 크리닝장치
401: 모터 402: 이송롤러
403: 켄베이어 이송수단 404a,404b: 어어노즐
405: 회수통 500: 휠 주조물 이송장치 501: 수평이송레일 502: 가로형 이송프레임
503: 좌우이송블럭 504: 상하가이드레일
505: 상하작동바 503a: 상하이송블럭
506: 좌우구동용모터 507: 상하구동용모터
520: 집게부 522: 상측프레임
530: 가이드수단 535: 실린더
531,531a: 사이드프레임 532: 구동용 회전모터
533: 집게고정바 534: 휠집게용 롤러
700: 비젼수단 710: 휠안착대
720: 상부 카메라 730: 사이드 카메라
740: 회전모터 750: 조명
760: PLC 770: 컴퓨터
771: 중앙처리부 772: 비전보드
773: 인터페이스보드 774: 모터컨트롤보드
775: 제어부

Claims

전측에 위치하고 휠 주조물의 영상을 확득한 다음 그 영상정보를 통해 휠의 모델이나 종류를 자동으로 판별가능한 비젼수단(700)과;
상기 비젼수단의 후측에 설치되며 상기 비젼수단에 의해 모델이 파악된 휠 주조물을 이동시킨 후 다음 공정인 게이트 절삭가공공정에서 수행되는 휠에 대한 다축 클램핑 고정시 필요한 휠의 직경크기와 사이드 게이트에 방향과 위치를 계측한 다음 클램프 작도시 간섭우려없는 방향으로 휠을 돌려 위치결정하는 휠계측 및 위치결정장치(200)와;
상기 휠계측 및 위치결정장치(200)의 후측에 설치되며, 휠 주조물을 정위치에 안착시키고, 다방향 동시 동작 메카니즘의 고효율 3축 클램핑 고정척으로 정밀하고 견고히 고정시킨 다음 메인게이트 제거툴과 사이드 게이트 제거툴을 이용해 휠에 붙어있는 휠 게이트(메인게이트 및 다수의 사이드 게이트)를 동시에 일괄 절삭가공하는 게이트동시절삭가공장치(300)와;
상기 게이트동시절삭가공장치(300)의 후단에 설치되며, 게이트동시절삭가공장치(300)를 통해 게이트 모두가 제거된 휠 주조물을 위치시킨 후 일정한 압력의 에어를 고압분사해 그 휠에 존재하는 가공칩이나 분진 및 기타 이물질을 제거하는 배출측 에어 크리닝장치(400)와:
상기 휠계측 및 위치결정장치(200)에서 부터 배출측 에어 크리닝장치(400)를 포함하는 구간의 일측으로 길게 설치되며, 상기 휠계측 및 위치결정장치(200)에서 휠의 가공기준점 셋팅과 사이드 게이트의 방향 및 위치파악이 완료되면, 그 휠 주조물을 잡아 들고 이송 및 휠을 돌려 상,하면 방향을 반대로 전환시키면서 상기 게이트동시절삭가공장치로 공정대응시키고, 상기 게이트동시절삭가공장치에서 게이트 제거작업이 완료되면 다시 휠을 잡아 들고 이송해 배출측 에어 크리닝장치로의 작업대응시키는 일련의 이송공정을 수행하는 휠 주조물 이송장치(500)와;
하측에 상하 이격동작용 실린더(222)가 구성되고, 상기 실린더(222)의 상측 푸시로드에(222a)는 다수의 가드핀에 의해 가이딩되면서 실린더(222)에 의해 상,하 유동되는 상,하 작동판(223)이 결합되며, 상기 상하 작동판(223)의 상측에는 회전 입력용 풀리(224a)가 삽설된 회전샤프트(224)를 구성시키고, 상기 회전 샤프트(224)의 상측에는 받침밑판(225)을 설치한 다음 그 위에 탄력 스프링(226)이 각각 삽설된 다수개의 받침축(227)을 일정한 등간격으로 배치하며, 상기 다수의 받침축(227) 상측에는 상기 스프링에 의해 탄력적으로 상,하 유동 대응하는 탄력판(228)을 구성시키고, 상기 탄력판(228)의 상측에는 휠 저면의 다수개 포인트에 탄력적이고 균형있게 받침할 수 있는 다수개의 휠받침구(228a)를 일정 등간격으로 배치 구성하는 한편, 상기 상단에 회전 샤프트(224)가 구성된 작동판(223)의 일측에는 상기 회전샤프트(224)를 회전시키는 감속모터(229)와 출력용 풀리(229a)를 구성한 다음 앞서 설명된 상기 입력용 풀리(224a)와 타이밍벨트(229b)를 권취시켜 회전이 가능한 휠이격 및 회전장치(220);로 이루어지는 것을 특징으로 포함하는 자동차 휠 주조물의 게이트 자동화 컷팅제거시스템.
제 1항에 있어서,
상기 휠계측수단(230)은, 상기 휠이격 및 회전장치(220)가 설치된 컨베이어이송수단(210)의 일측에 설치되는 것으로서,
회전구동모터(231)에 일정 길이의 스크류축(231a)을 구성시킨 다음 그 스크류축(231a) 일단에 스크류축(231a)의 회전에 따라 전후진 정밀유동이 가능한 전후진 유동바(232)를 구성시키고,
상기 전후진 유동바(232)의 끝부 상단에는 휠(H)의 회전시 그 휠의 원주 둘레면에 접촉되면서 휠(H)의 직경크기(인치단위로)를 측정하는 동시에 휠(H)의 원주 둘레면에 돌출 형성된 사이드게이트(B)의 위치와 방향을 함께 인코팅 계측하는 휠인코더휠(233)을 상하부에 각각 하나이상을 구성시켜서된 것;을 특징으로 포함하는 자동차 휠 주조물의 게이트 자동화 컷팅제거시스템.
제 1항에 있어서,
상기 센터링위치조절유닛(240)은, 베이스판(241)에 설치된 가이드 레일(241a)을 따라 일정간격 전후 유동되고 휠의 측면과 접촉되는 복수개의 접촉휠(241b)이 부착된 센터조절밀대(243)을 일측에 반대측에 서로 대칭으로 각각 맞대응 구성시켜서된 것;을 특징으로 포함하는 자동차 휠 주조물의 게이트 자동화 컷팅제거시스템.
제 3항에 있어서,
상기 센터조절밀대(243)는, 중앙부에 피니언기어(242)를 구성시키되, 상기 피니언기어(242)의 하부에는 푸시로드(244)의 전후진 작동에 따라 상기 피니언기어(242)의 정역 회전이 가능토록하는 회전구동실린더(245)를 구성시키는 한편,
상기 피니언기어(242)를 중심으로 일측과 타측에는 상기 피니언기어(242)와 서로 기어물림된 상태에서 상기 양측에 위치하는 각각의 센터조절밀대(243)와 결합되어 상기 피니언기어(242)의 정역회전에 따라 상기 양측에 각각 구비하는 두개의 센터조절밀대(243)를 휠정지점(S)을 향해 동시에 움직여 간격이 좁혀지면서 그 사이에 존재하는 휠(H)을 상기 휠정지점(S)에 정확하게 위치시킬 수 있게하는 일정길이의 랙기어1,2(246a)(246b)를 각각 구성시킨 것;을 특징으로 포함하는 자동차 휠 주조물의 게이트 자동화 컷팅제거시스템.
제 1항에 있어서,
상기 게이트동시절삭가공장치(300)는, 중앙에 휠(H)을 3방향에서 동시적으로 조여 정밀하고 견고히 클램핑한 다음 그 휠(H)과 함께 일정한 회전수로 회전시키는 3축클램핑척(310)이 설치되고,
상기 3축클램핑척(310)을 중심으로 그 외측에는 클램핑된 휠 중앙의 메인게이트 제거툴(30) 하나와 휠(H) 측면에 형성된 다수의 사이드게이트 제거툴(50) 다수개를 각각 일정한 등각도 간격으로 설치되고,
지지판(311)의 중앙센터를 기준으로 각각 3등분된 방향의 외측에는 3개의 가이드홈(312)을 각각 형성시키고, 상기 각각의 가이드홈(312)에는 상기 지지판(311) 중심을 향해 동시에 움직이는 3개의 클램프(313)를 정삼각형("△") 구도로 배치하고, 상기 3개의 각 클램프(313) 사이에는 상기 3개의 클램프(313)를 동시에 전, 후 동작시키는 3개의 유압실린더(314)를 결합시킴에 따라, 상기 유압실린더(314)를 동작시키면 상기 3개의 클램프(313)들이 동시에 조임되면서 휠(H)의 외측 하단부 3개 포인트(P)를 정밀 균일하게 클램핑할 수 있도록 하는 3축 클램핑척(310)을 설치한 것과;
상기 3축 클램핑척(310)의 하측에는 회전축(321)이 구성되고 회전축(321)의 외측에는 하우징(324)이 고정프레임(322)에 결합되고, 상기 고정프레임(322)의 저면에는 상기 하우징(324)을 관통한 회전축(325)과 결합된 풀리(323)를 구성하고, 상기 풀리(323)와 별도의 위치에는 서보모터(326)를 설치한 다음 사이에 벨트(327)를 걸어 회전구동이 가능토록 한 회전구동수단(320)을 구성시킨 것과;
상기 3축 클램핑척(310)의 중앙에는 휠(H)의 중심에 뚫려있고 상측에는 메인 게이트(A)가 형성되어 있는 축결합홀(331)에 삽입된 후 공회전되면서 클램핑 동작시 휠(H)의 전체적인 중심을 더욱 정확히 잡아줄 수 있게, 상단 끝에는 휠(H) 중심에 형성된 축결합홀(331)에 삽입된 후 공회전하는 원뿔형상의 스핀들(332)이 구성되고, 상기 스핀들(332)의 하부 축(332a)은 공회전 가능토록 베어링으로 고정되고 축의 하측에는 상하 작동용 실린더(333)가 구비된 것을 포함하는 스핀들형 센터링조절장치(330)를 설치한 것;을 특징으로 포함하는 자동차 휠 주조물의 게이트 자동화 컷팅제거시스템.
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