KR101793058B1 - 자동 정렬과 고정 기능을 겸비하는 간섭이 제거된 공작물용 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 저면에 하나 이상의 기준홈이 마련된 공작물을 후속 처리되도록 설정한 위치와 자세로 고정하는 지그에 관한 것으로 그 구성의 특징으로서, 상기 공작물에 대응하는 크기를 가지는 베이스 플레이트와, 상기 플레이트 상에 기준홈과 대응하는 위치와 방향으로 천공된 고정홀이 구성된 기초부; 상기 고정홀 내에 삽입 고정되는 연결대와, 상기 연결대의 상단으로 기준홈에 대응하는 깊이로 돌출되어 공작물의 위치를 자동으로 정렬하는 가이드가 구성된 정렬부; 및 상기 연결대에서 가이드측으로 삽입되는 고정볼트와, 상기 고정볼트와 체결되어 가이드의 크기를 가변시키는 고정너트로 구성된 고정부;를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 본 발명은, 공작물의 저부에 은폐된 상태로 위치됨으로서 공작기계나 조립기계로부터 간섭을 방지할 수 있고, 비교적 간단한 조작만으로도 신속 간편하게 고정되게 하는 것은 물론, 고정 과정에서 공작물을 자동으로 설정한 위치와 자세로 정렬시켜줌으로서 전반적인 사용성과 제조성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

자동 정렬과 고정 기능을 겸비하는 간섭이 제거된 공작물용 지그{Interference-free workpiece jigs with automatic alignment and fixation}

본 발명은 공작물을 가공하거나 조립하기 위해 공작물을 일정한 위치와 자세로 고정하여 일률적으로 반복하는 작업에 사용되는 지그에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비교적 컴팩트한 구조를 채택하여 간단한 조작만으로도 신속 간편하면서도 견고하게 고정과 탈거를 유도하여 전반적인 사용성과 정밀성을 향상시키는 공작물용 지그에 관한 것이다.

통상적으로, 공작물을 가공하거나 공작물의 조립을 실시하기 위해서는 대상이 되는 공작물의 위치 결정이 매우 중요하다. 예컨대, 공작물을 자동으로 가공할 경우에는 설정한 공작물의 원점과 공작기계의 원점이 일치하는 위치에 고정시키기 않으면, 공작물의 정밀도가 현저히 낮아져 불량을 초래하게 되는 문제가 있다.

마찬가지로 공작물을 자동으로 조립하는 경우에도 설정한 공작물의 원점과 조립기계의 원점이 일치하지 않는 위치에 고정되지 못하면, 불량은 물론 조립기계가 설정 원점을 보정하기 위한 랙이 발생하여 전반적인 조립시간이 증가하게 되는 문제가 있다. 이와 같은 문제로 인해 범용 클램프나 전용 지그 또는 치구가 널리 개발되고 있다.

일예로, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0228620호 (발명의 명칭: 공작물 고정용 지그)와, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0122206호 (발명의 명칭: 길이 가변형 지그를 구비하는 공작물 클램핑 지그 장치)가 개시되어 있다. 개시된 지그는 경박하고 단소한 구조로 이루어져 간단한 조작만으로도 공작물을 고정하고 탈거할 수가 있다.

그러나 공작물의 일측 상부를 가압하여 고정하기 때문에 지그가 공작물상에 노출됨으로서 가공이나 조립에 간섭을 유발시키는 문제가 있다. 무엇보다 공작물을 설정한 원점에 반복적으로 위치시키기가 번거로워 제조시간이 증가될뿐더러, 정밀도가 현저히 낮아져 불량을 초래하게 되는 문제가 있다.

다른 예로, 대한민국 등록특허공보 제10-1475188호 (발명의 명칭: 공작물 고정용 지그)와, 대한민국 등록특허공보 제10-1759527호 (발명의 명칭: CNC 밀링머신용 공작물 신속교체 지그)와, 대한민국 등록특허공보 제10-1563987호 (발명의 명칭: 공작물 고정용 지그)가 개시되어 있다. 개시된 지그는 공작물의 측면을 가압하는 밀대들이 동시 작동함에 따라 설정한 위치에 상시 동일하게 고정시킬 수가 있다.

그러나 복잡하고 정밀한 구조를 지녀 공작물을 조립하는 대량 설비에 적용하는데 상당한 비용이 소모되는 문제가 있다. 더구나 공작물의 측면을 가압하기 때문에 공작물의 사이즈가 제한적이거나 공작물보다 큰 사이즈를 가져야 하는 문제가 있고, 전술한 것처럼 공작물의 측면에 노출됨으로서 가공이나 조립에 간섭을 유발시키는 문제가 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0228620호 (발명의 명칭: 공작물 고정용 지그) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0122206호 (발명의 명칭: 길이 가변형 지그를 구비하는 공작물 클램핑 지그 장치) 대한민국 등록특허공보 제10-1475188호 (발명의 명칭: 공작물 고정용 지그) 대한민국 등록특허공보 제10-1759527호 (발명의 명칭: CNC 밀링머신용 공작물 신속교체 지그) 대한민국 등록특허공보 제10-1563987호 (발명의 명칭: 공작물 고정용 지그)

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 경박 단소하면서도 간단한 조작만으로도 공작물을 고정하고 탈거할 수 있는 저가의 구조를 채택하면서도 공작물의 크기에 구애받지 않고 설정한 위치에 자동으로 정렬하는 기능과 함께 공작물로부터 은폐된 상태로 견고하게 고정함에 따라 전반적인 제조성과 품질을 향상할 수가 있는 공작물용 지그를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 적어도 저면에 하나 이상의 기준홈이 마련된 공작물을 후속 처리되도록 설정한 위치와 자세로 고정하는 지그에 있어서: 상기 공작물에 대응하는 크기를 가지고, 공작물의 저면과 접촉되어 수평상태를 유도하는 기준돌기가 구성된 베이스 플레이트와, 상기 플레이트 상에 기준홈과 대응하는 위치와 방향으로 천공된 고정홀이 구성된 기초부; 상기 고정홀에 대응하는 형상으로 형성되어 삽입 고정되고, 중앙에는 조절홀이 개구되며, 외측에는 베이스 플레이트와 맞물려 고정을 유도하는 고정대가 일체로 확장된 연결대와, 상기 연결대의 상단으로 기준홈에 대응하는 깊이로 원형 또는 타원형으로 돌출되고, 공작물의 위치를 자동으로 정렬하도록 크기가 가변되게 복수의 절개홈을 따라 분할 형성되며, 상단 중앙에 조절홀로부터 확장되어 서로 마주하는 간격을 가변되게 유도하는 경사면이 형성된 가이드가 구성된 정렬부; 및 상기 연결대의 저부에서 샤프트가 가이드 측으로 와셔와 함께 헤드가 노출된 상태로 일 방향 구속되게 삽입되는 고정볼트와, 상기 고정볼트의 가이드까지 삽입된 샤프트에 체결되고, 외면 하단에 상향으로 확장되는 각도로 경사진 가압부와, 가압부의 상단에 가이드와 맞물려 회전을 저지하는 걸림부로 구획되어 고정볼트의 회전에 따라 승하강하며 가이드의 크기를 가변시키는 고정너트로 구성된 고정부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 정렬과 고정 기능을 겸비하는 간섭이 제거된 공작물용 지그.

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또한, 본 발명에 의한 상기 고정부는 베이스 플레이트로부터 노출된 연결대와 체결되어 고정볼트와 고정너트를 동시에 승하강시켜 가이드의 크기를 가변하는 속도와 강도를 배가하는 보조너트를 더 구성하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 경박하면서도 단소한 구조를 채택하여 간단한 조작만으로도 공작물을 고정하고 탈거할 수 있는 편리성과 함께 대량 설비에도 저렴한 비용으로 구축할 수가 있다.

둘째, 공작물을 고정하는 과정에서 자동으로 설정한 원점에 위치되도록 정렬시킴으로서 정렬과정의 생략으로 제조시간이 단축되고, 일률적인 정밀도로 불량을 최소화할 수가 있다.

셋째, 공작물의 저부에 은폐된 상태로 고정하므로 가공이나 조립에 간섭을 억제함과 함께 공작물의 크기에 구애받지 않고 적용이 가능하다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 지그로부터 공작물을 고정 또는 탈거상태를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 지그를 전체적으로 분리하여 나타내는 분해도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 지그의 정렬부를 확대하여 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 지그의 고정부를 확대하여 나타내는 구성도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 따른 지그의 변형예를 나타내는 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 적어도 저면에 하나 이상의 기준홈(1a)이 마련된 공작물(1)을 후속 처리되도록 설정한 위치와 자세로 고정하는 지그와 관련되며, 도 1 및 도 2처럼 기초부(10)와 정렬부(20) 및 고정부(30)를 주요 구성으로 하는 공작물용 지그이다.

본 발명의 지그는 공작물의 저부에 은폐된 상태로 위치됨으로서 공작기계나 조립기계로부터 간섭을 방지할 수 있고, 비교적 간단한 조작만으로도 신속 간편하게 고정되게 하는 것은 물론, 고정 과정에서 공작물을 자동으로 설정한 위치와 자세로 정렬시켜줌으로서 전반적인 사용성과 제조성을 향상시키는 것을 주요 요지로 한다.

여기서 본 발명의 공작물(1)은 최종 완성형상의 저면에 소정 형상의 기준홈(1a)이 필수적으로 형성될 다이캐스팅 주조물 또는 기초소재로부터 저면에 소정 형상의 기준홈(1a)을 임의로 선 가공된 반제품에 한정한다.

먼저, 본 발명에 따른 기초부(10)는 공작기계의 베드나 조립기계의 대차에 취부 시키는 것으로, 도 1 및 도 2처럼 베이스 플레이트(11)와 고정홀(12)로 이루어진다. 베이스 플레이트(11)는 공작물(1)에 대응하는 크기를 가지는 거치대로서, 베드나 대차에 취부 되도록 홀이나 홈 또는 볼트나 앵커를 구비하고, 중량에 따라 이동성을 위해 후크가 장착된다. 그리고 고정홀(12)은 베이스 플레이트(11)상에 기준홈(1a)과 대응하는 위치와 방향으로 원형 또는 각형의 천공된다. 이러한 고정홀(12)은 후술하는 정렬부(20)와 고정부(30)의 삽입을 유도하는데, 고정홀(12)의 주변으로는 고정을 유도하는 체결홀이 형성된다.

여기서 베이스 플레이트(11)의 상면으로 도 1 내지 도 3처럼 공작물(1)의 저면과 접촉되어 수평상태를 유도하는 기준돌기(15)를 구성하는 것이 좋다. 기준돌기(15)는 원형 또는 각형으로 형성되고, 공작물(1)의 수평상태를 취하기 위한 기준이 되는 지점마다 형성된다. 이러한 기준돌기(15)는 공작물(1)과 접촉되는 위치와 함께 정렬부(20)와 고정부(30)의 높이를 감안한 길이로 돌출되는 것이 바람직하다.

이어서 본 발명에 따른 정렬부(20)는 공작물(1)을 공작기계나 조립기계가 설정된 원점과 일치하는 자세와 위치로 자동 정렬시키는 것으로, 도 1 및 도 2처럼 연결대(21)와 가이드(22)로 이루어진다. 연결대(21)는 도 3처럼 베이스 플레이트(21)에 탈·장착시키는 것으로, 고정홀(12)에 삽입 고정되는 형상과 길이를 가진다. 이러한 연결대(21)는 도 4처럼 중앙에 가이드(22)까지 연결되는 조절홀(21a)이 관통되며, 외측에는 베이스 플레이트(11)와 맞물려 고정을 유도하는 고정대(21b)가 일체로 확장된다. 확장된 고정대(21b)에는 체결홀과의 체결로 고정시키는 체결나사가 결합되고, 베이스 플레이트(11)와 접촉되는 저면에 절삭유나 절삭칩의 유입을 차단하고, 체결에 의한 고착을 방지하는 고무링(21c)이 개재된다.

그리고 가이드(22)는 도 3처럼 연결대(21)의 상단에 기준홈(1a)에 대응하는 깊이로 돌출되어 공작물(1)의 위치를 자동으로 정렬시킨다. 아울러 후술하는 고정부(30)와 연동하여 정렬된 공작물(1)을 견고하게 고정하는 역할도 수행한다. 즉, 공작물(1)의 기준홈(1a)에 가이드(22)를 삽입하는 과정에서 공작물(1)의 위치가 자동으로 정렬된다. 이러한 가이드(22)는 도 4처럼 크기가 가변되도록 복수의 절개홈(22a)을 따라 분할 형성되며, 상단 중앙에 조절홀(21a)로부터 확장되어 서로 마주하는 가이드(22)간의 간격을 가변되게 유도하는 경사면(22b)이 형성된다.

여기서 가이드(22)는 도 5처럼 원형(도 5a) 또는 타원형(도 5b)으로 형성이 가능하다. 원형은 제조성과 정밀도가 우수한 장점을 가지나 공작물(1)의 삽입으로 1차 정렬된 상태더라도 이를 기점으로 회전이 가능하므로 복수로 구성하여 2차 정렬시켜야 하는 단점이 있다. 반면에 타원형은 삽입 시 완전 구속 상태이므로 단독 구성이 가능한 장점이 있으나, 제조성이 나쁘고 우수한 정밀도가 요구되는 단점이 있다. 따라서 정렬부(20)와 고정부(30)를 베이스 플레이트(11)상에 복수로 구성할 경우, 원형 가이드(22)와 타원형 가이드(22)로 조합하여 배치하는 것이 바람직하다.

마지막으로 본 발명에 따른 고정부(30)는 설정한 자세와 위치에 정렬된 공작물(1)을 고정하는 것으로, 도 1 및 도 2처럼 고정볼트(31)와 고정너트(32)로 이루어진다. 고정볼트(31)는 연결대(21)의 저부에 와셔(W)와 함께 헤드(31a)가 노출된 상태로 일 방향 구속되게 삽입되고, 가이드(22)까지 삽입된 샤프트(31b)에 고정너트(32)가 체결된다.

그리고 고정너트(32)는 경사면(22a)내에 고정볼트(31)와 체결되어 가이드(22)의 크기를 가변시킨다. 여기서 고정너트(32)는 도 6처럼 외면 하단에 상향으로 확장되는 각도로 경사진 가압부(32a)와, 가압부(32a)의 상단에 가이드(22)와 맞물려 회전을 저지하는 걸림부(32b)로 구획된다.

즉, 고정볼트(31)가 잠금 방향으로 회전시키면, 고정너트(32)가 고정볼트(31)를 따라 가이드(22)내에서 회전하다가 걸림부(32b)에 의해 회전이 저지된다. 회전이 저지된 고정너트(32)는 고정볼트(31)의 나선을 따라 하강하게 되고, 하강 과정에서 가압부(32a)가 경사면(22a)을 압박하여 가이드(22)의 크기를 확장시킨다.

가이드(22)의 확장으로 기준홈(1a)을 압박시켜 공작물(1)을 베이스 플레이트(11)에 고정시킨다. 반대로 고정볼트(31)가 풀림 방향으로 회전시키면, 고정너트(32)가 나선을 따라 승강하면서 가이드(22)의 크기가 본래대로 축소된다. 가이드(22)의 축소로 기준홈(1a)의 압박이 해제되면 베이스 플레이트(11)로부터 공작물(1)이 탈거 가능한 상태가 된다.

이때, 본 발명에 따른 고정부(30)는 도 7처럼 베이스 플레이트(11)로부터 노출된 연결대(21)와 체결되어 고정볼트(31)와 고정너트(32)를 동시에 승하강 시키는 보조너트(35)를 더 구성할 수도 있다. 통상 나선의 피치나 나사산은 볼트나 너트의 크기에 따라 비례하는 크기로 형성되는데, 고정볼트(31)와 고정너트(32)는 비교적 크기(직경)가 작아 피치와 나사산의 크기도 작다. 즉, 피치와 나사산의 크기가 작으면 가이드(22)의 크기를 가변 하는 속도가 느릴 수밖에 없고, 가이드(22)가 기준홈(1a)을 압박하는 강도도 작을 수밖에 없다.

그런데, 고정볼트(31)와 고정너트(32)에 비해 상대적으로 크기가 큰 연결대(21)와, 연결대(21)의 외면에 체결되는 보조너트(35)를 이용하면, 크기에 비례하는 피치와 나사산에 의해 가이드(22)의 크기를 가변하는 속도와 강도를 배가시킬 수가 있다. 즉, 고정볼트(31)와 고정너트(32)가 체결된 상태에서 보조너트(35)를 연결대(21)로부터 풀림 방향으로 회전시키면, 보조너트(35)가 고정볼트(31)와 고정너트(32)를 동시에 하강시킨다. 물론, 공작물(1)에 따라 고정볼트(31)로 고정너트(32)를 하강시켜 기준홈(1a)을 압박한 상태에서 추가적으로 보조너트(35)로 고정볼트(31)와 고정너트(32)를 하강시켜 기준홈(1a)을 재 압박할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 고정부(30)는 도 8처럼 베이스 플레이트(11)상에 장착되어 고정볼트(31)와 연결되는 토글 클램프(36)를 더 구성할 수도 있다. 이러한 토글 클램프(36)의 밀대과 고정볼트(31)의 헤드(31a)를 링크로 연결된다. 즉, 토글 클램프(36)의 손잡이를 꺾고 펴는 원터치 동작만으로 가이드(22)의 크기를 가변시킬 수 있고, 지렛대의 원리가 적용됨에 따라 적은 힘으로도 강한 압박력을 작용시킬 수가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1: 공작물 1a: 기준홈
10: 기초부 11: 베이스 플레이트
12: 고정홀 15: 기준돌기
20: 정렬부 21: 연결대
21a: 조절홀 21b: 고정대
21c: 고무링 22: 가이드
22a: 절개홈 22b: 경사면
30: 고정부 31: 고정볼트
31a: 헤드 31b: 샤프트
32: 고정너트 32a: 가압부
32b: 걸림부 35: 보조너트
36: 토글 클램프 W: 와셔

Claims (6)

1. 적어도 저면에 하나 이상의 기준홈이 마련된 공작물을 후속 처리되도록 설정한 위치와 자세로 고정하는 지그에 있어서:
   상기 공작물에 대응하는 크기를 가지고, 공작물의 저면과 접촉되어 수평상태를 유도하는 기준돌기가 구성된 베이스 플레이트와, 상기 플레이트 상에 기준홈과 대응하는 위치와 방향으로 천공된 고정홀이 구성된 기초부;
   상기 고정홀에 대응하는 형상으로 형성되어 삽입 고정되고, 중앙에는 조절홀이 개구되며, 외측에는 베이스 플레이트와 맞물려 고정을 유도하는 고정대가 일체로 확장된 연결대와, 상기 연결대의 상단으로 기준홈에 대응하는 깊이로 원형 또는 타원형으로 돌출되고, 공작물의 위치를 자동으로 정렬하도록 크기가 가변되게 복수의 절개홈을 따라 분할 형성되며, 상단 중앙에 조절홀로부터 확장되어 서로 마주하는 간격을 가변되게 유도하는 경사면이 형성된 가이드가 구성된 정렬부; 및
   상기 연결대의 저부에서 샤프트가 가이드 측으로 와셔와 함께 헤드가 노출된 상태로 일 방향 구속되게 삽입되는 고정볼트와, 상기 고정볼트의 가이드까지 삽입된 샤프트에 체결되고, 외면 하단에 상향으로 확장되는 각도로 경사진 가압부와, 가압부의 상단에 가이드와 맞물려 회전을 저지하는 걸림부로 구획되어 고정볼트의 회전에 따라 승하강하며 가이드의 크기를 가변시키는 고정너트로 구성된 고정부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 정렬과 고정 기능을 겸비하는 간섭이 제거된 공작물용 지그.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정부는 베이스 플레이트로부터 노출된 연결대와 체결되어 고정볼트와 고정너트를 동시에 승하강시켜 가이드의 크기를 가변하는 속도와 강도를 배가하는 보조너트를 더 구성하는 것을 특징으로 하는 자동 정렬과 고정 기능을 겸비하는 간섭이 제거된 공작물용 지그.
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