KR20140040425A

KR20140040425A - 공작기계 일체형 이송장치

Info

Publication number: KR20140040425A
Application number: KR1020120107048A
Authority: KR
Inventors: 정진욱
Original assignee: 정진욱
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-03

Abstract

본 발명은 공작기계 일체형 이송장치를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 공작기계 일체형 이송장치는 CNC 선반, CNC 밀링머신, 머시닝센터와 같은 각종 공작기계에 대한 소재 공급이나 가공물 배출을 수행하는 이송장치가 공작기계와 일체를 이루도록 조립되어 작업현장에서의 공작기계 설치 및 재설치나 운반이 용이하게 이루어지고, 공작기계의 상부를 통해 공작기계의 일측부와 척이 구비되는 공작기계의 작업공간 사이에서 소재나 가공물이 이송되도록 하여 공작기계 주변으로 작업자의 행동반경이 충분히 확보될 수 있어 작업성이 향상되는 한편, 청소를 비롯한 각종 유지보수작업도 원활하게 수행될 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 따른 공작기계 일체형 이송장치는 소재를 가공하는 공작기계의 상부에 일단부가 배치되는 이송 컨베이어에 이격되게 고정되어 순환 이동하는 복수개의 클램퍼를 포함하여 소재와 가공물을 동시에 이송시키는 컨베이어 이송기와; 공작기계의 상단에 설치되고, 공작기계의 상단 개방부와 척이 구비되는 공작기계의 작업공간 사이에서 상하방향으로 이동하면서 소재나 가공물을 이송시키는 이송 로더 및; 컨베이어 이송기와 이송 로더를 연동시키는 동작 제어를 수행하여 척에 소재가 공급되도록 하는 한편 척에서 가공된 가공물이 외부로 배출되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

공작기계 일체형 이송장치{A transfer machine embedded in machine tools}

본 발명은 공작기계 일체형 이송장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 CNC 선반, CNC 밀링머신, 머시닝센터와 같은 각종 공작기계에 대한 소재 공급이나 가공물 배출을 수행하는 이송장치가 공작기계와 일체를 이루도록 조립되어 작업현장에서의 공작기계 설치 및 재설치나 운반이 용이하게 이루어지고, 공작기계의 상부를 통해 공작기계의 일측부와 척이 구비되는 공작기계의 작업공간 사이에서 소재나 가공물이 이송되도록 하여 공작기계 주변으로 작업자의 행동반경이 충분히 확보될 수 있어 작업성이 향상되는 한편, 청소를 비롯한 각종 유지보수작업도 원활하게 수행될 수 있는 공작기계 일체형 이송장치에 관한 것이다.

선반, 보링 머신, 드릴링 머신, 밀링 머신과 같은 공작기계는 각종 기계부품을 가공하기 위한 장치로서, 대부분의 제조분야 작업 현장에서 사용되고 있다. 그리고, 공작기계에 제조생산성 및 가공성 향상을 위한 컴퓨터 수치제어 기술이 적용되어 CNC(Computerized Numerical Control) 공작기계의 사용도 일반화되어 있는데, 이와 같은 CNC 공작기계는 소형 컴퓨터를 내장하여 가공형상, 가공조건, 가공동작 등의 데이터가 컴퓨터에 의해 자동 프로그래밍되어 NC데이터로 변환된 후 펄스신호 상태로 저장되도록 함으로써 펄스신호 상태로 저장된 NC데이터에 의해 기계가공이 진행되도록 한다.

한편, CNC 공작기계 중의 하나인 CNC 선반은 고속회전하는 서보모터의 구동축에 소재를 클램핑하는 척이 끼워져 있는 스핀들, 스핀들의 회전 중심축과 동일한 중심선 상에 위치하여 소재의 중심을 지지하는 심압대, 스핀들 유니트 상부의 베드 상에 설치되어 수평/수직운동을 수행하는 이송대, 이송대 상부에 설치되어 소재에 접급하면서 기계가공을 수행하는 다양한 공구가 구비된 터릿을 포함하는 구성으로 이루어진다.

여기서, CNC 선반에서의 소재 공급 및 가공물 인출 작업은 작업자가 직접 수작업으로 수행하는 것이 일반적이었으나, 제조 생산성이 저하되고, 수작업으로 인한 가공품질의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있어 소재 공급이나 가공물 인출이 자동으로 이루어지는 장치들이 현재 개발되어 사용되고 있다. 이와 같은 소재 자동 공급이나 가공물 자동 인출이 수행되는 장치로는 겐트리 로봇(gentry robot), 수평식 공급장치, 암 로봇(arm robot), 기계식 암 로더 등이 있는데, 이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0834919호 "공작기계의 소재공급 및 가공물 취출장치", 등록실용신안공보 등록번호 제20-0424966호 "CNC 선반의 오토로더", 등록번호 제20-00393854호 "가공 소재의 180도 회전이 가능한 겐츄리 로더의 회전장치", 등록번호 제20-0111571호 "CNC선반의 오토 로더 장치" 등이 안출되어 있다.

상기와 같은 종래의 소재 자동 공급장치나 가공물 자동 인출장치는 일반적으로 일정크기 이상의 부피를 가지면서 CNC 선반과 같은 공작기계의 전방에 배치되었다. 그리고, 공작기계의 전방에 배치된 소재 자동 공급장치의 공급다이에 위치하는 소재를 별도의 클램퍼로 파지한 후 수평 이동시켜 공작기계의 척에 물리는 한편, 공작기계의 척에 물려 있는 가공물을 가공물 자동 인출장치을 통해 외부로 배출시키는 과정을 반복적으로 수행하였다.

그러나, 종래의 소재 자동 공급장치나 가공물 자동 인출장치는 공작기계의 전방에 배치됨에 따라, 소재 가공을 위해 공작기계를 조작하게 되는 작업자의 행동반경이 제한됨에 따라 작업성이 떨어지는 문제점이 있었으며, 장비 청소나 유지보수작업을 수행할 시 작업에 상당한 불편함이 뒤따라 청소나 유지보수작업이 원활하고 효과적으로 수행되지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 소재 자동 공급장치나 가공물 자동 인출장치는 공작기계와 분리되어 공작기계 근방에 설치되어 공작기계와 연동되는 것이어서 작업현장에 공작기계를 설치하거나 재설치할 시 소재 자동 공급장치나 가공물 자동 인출장치도 공작기계와 연동되게 별도 설치해야 하는 번거로움이 있었으며, 설치나 재설치를 위한 운반시 공작기계, 소재 자동 공급장치, 가공물 자동 인출장치 하나하나를 일일이 운반해야 하는 불편함이 있었다.

특허문헌 1. 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0834919호 "공작기계의 소재공급 및 가공물 취출장치" 특허문헌 2. 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0424966호 "CNC 선반의 오토로더" 특허문헌 3. 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-00393854호 "가공 소재의 180도 회전이 가능한 겐츄리 로더의 회전장치" 특허문헌 4. 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0111571호 "CNC선반의 오토 로더 장치"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 소재 공급과 가공물 배출을 수행하는 컨베이어 이송기와 이송 로더가 공작기계의 상부와 일측부에 배치되어 공작기계와 일체로 조립됨으로써 작업현장에서의 공작기계 설치 및 재설치나 운반이 용이하게 이루어질 수 있는 새로운 형태의 공작기계 일체형 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 공작기계 상단에 고정된 이송 로더와 공작기계의 일측부로부터 공작기계의 상부로 이어지면서 '┌'형상으로 형성되는 컨베이어 이송기가 서로 연동됨으로써 공작기계의 상부를 거쳐 공작기계의 척이 배치된 작업공간이나 공작기계의 일측부로 소재나 가공물이 이송되도록 함에 따라 공작기계 주변으로 작업자의 행동반경이 충분히 확보될 수 있어 작업성이 향상되는 한편, 청소를 비롯한 각종 유지보수작업도 원활하게 수행될 수 있는 새로운 형태의 공작기계 일체형 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 소재를 가공하는 공작기계의 상부에 일단부가 배치되는 이송 컨베이어에 이격되게 고정되어 순환 이동하는 복수개의 클램퍼를 포함하여 소재와 가공물을 동시에 이송시키는 컨베이어 이송기와; 상기 공작기계의 상단에 설치되고, 상기 공작기계의 상단 개방부와 척이 구비되는 상기 공작기계의 작업공간 사이에서 상하방향으로 이동하면서 소재나 가공물을 이송시키는 이송 로더 및; 상기 컨베이어 이송기와 이송 로더를 연동시키는 동작 제어를 수행하여 상기 척에 소재가 공급되도록 하는 한편 상기 척에서 가공된 가공물이 외부로 배출되도록 하는 컨트롤러를 포함하여, 소재 공급 및 가공물 배출이 동시적으로 수행되도록 하는 공작기계 일체형 이송장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 공작기계 일체형 이송장치에서 상기 컨베이어 이송기는 상기 이송 컨베이어는 상기 이송 컨베이어는 상기 공작기계의 상부에 배치되고 소재 배출과 가공물 투입이 이루어지는 상기 이송 컨베이어 일단부가 끝단부에 위치하게 되는 상부 유닛과; 상기 공작기계의 일측부에 배치되어 상기 상부 유닛과 이어지는 하부 유닛을 포함하되, 상기 상부 유닛은 수평하게 배치되고, 상기 하부 유닛은 수직으로 배치되어 상기 이송 컨베이어가 '┌'형 수직단면 형상을 이루도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 공작기계 일체형 이송장치에서 상기 클램퍼는 고정단의 양단부로부터 절곡되어 서로 마주보게 되는 한쌍의 탄성 자유단으로 이루어진 탄성 집게를 포함하고, 상기 소재나 가공물은 상기 탄성 집게의 탄성 자유단을 벌리면서 상기 탄성 집게에 끼워져 상기 탄성 자유단의 복원력에 의해 고정된다.

이와 같은 본 발명에 따른 공작기계 일체형 이송장치에서 상기 이송 로더는 소재나 가공물을 파지하게 되는 클램핑 기구와; 상기 클램핑 기구가 고정되는 수직이동판과; 상기 수직이동판을 x축 방향으로 이동시키는 제1액추에이터 및; 상기 수직이동판을 상하방향으로 이동시키는 제2액추에이터를 포함하여, 상기 제1액추에이터의 구동에 따라 이동하는 상기 수직이동판의 클램핑 기구에 의해 상기 컨베이어 이송기와 척으로부터 소재와 가공물이 이탈되도록 하는 한편, 상기 컨베이어 이송기와 척에 가공물과 소재가 고정되도록 하고, 상기 제2액추에이터의 구동에 따라 이동하는 상기 수직이동판의 클램핑 기구에 의해 소재나 가공물이 상기 컨베이어 이송기와 척으로 이송되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 공작기계 일체형 이송장치에서 상기 클램핑 기구는 한쌍의 핑거단이 서로 핀결합되어 집게 형상을 이루게 되는 핑거와; 상기 핑거의 개방된 후단부로 삽입되는 쐐기형상의 간격조절구 및; 상기 간격조절구와 결합되어 상기 간격조절구를 전후진시키는 제1작동실린더를 포함하여, 상기 제1작동실린더에 의해 전진하는 상기 간격조절구가 상기 핑거의 개방된 후단부로 삽입되어 상기 핑거의 개방된 선단부가 좁혀지면서 소재나 가공물이 파지되도록 하고, 상기 제1작동실린더에 의해 상기 간격조절구가 상기 핑거의 개방된 후단부로부터 후진되어 상기 핑거의 개방된 선단부가 넓혀지면서 소재나 가공물이 상기 핑거와 분리되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 공작기계 일체형 이송장치에서 상기 제1액추에이터는 제2작동실린더로 이루어지되, 상기 이송 로더는 상기 공작기계 상단에 수평하게 고정되는 수평 이동레일과; 상기 제2작동실린더의 실린더로드와 결합하고, 상기 수직이동판과 결합되며, 상기 실린더로드의 전후진에 따라 상기 이동레일을 타고 상기 수직이동판과 일체로 이동하게 되는 수평이동판을 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 공작기계 일체형 이송장치에서 상기 제2액추에이터는 상기 수평이동판에 고정되고 모터축에 구동기어가 결합된 서보모터로 이루어지고, 상기 수직이동판은 상하방향으로 배치되는 수직 이동레일과 상기 서보모터의 구동기어에 맞물리는 랙기어를 일면에 형성하며, 상기 수평이동판은 상기 수직이동판의 수직 이동레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 슬라이딩홈을 형성하여, 상기 서보모터의 구동시 상기 구동기어와 맞물리는 랙기어에 의해 상기 수직이동판의 상하방향 이동이 유도된다.

이와 같은 본 발명에 따른 공작기계 일체형 이송장치에서 상기 컨트롤러는 상기 컨베이어 이송기의 이송 컨베이어를 구동시키기 위한 컨베이어용 액추에이터, 상기 이송 로더의 제1액추에이터와 제2액추에이터를 연동시켜 설정된 작동 패턴에 따라 상기 컨베이어용 액추에이터, 제1액추에이터, 제2액추에이터가 동작하도록 하는 PLC를 구비한다.

본 발명에 의한 공작기계 일체형 이송장치에 의하면, CNC 선반, CNC 밀링머신, 머시닝센터와 같은 각종 공작기계의 상부와 일측부에 컨베이어 이송기와 이송 로더가 배치되어 공작기계와 일체로 조립고정되는 구성의 제공으로, 작업현장에서의 공작기계 설치 및 재설치나 운반이 용이하게 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 공작기계 일체형 이송장치는 공작기계 상단에 고정된 이송 로더와 공작기계의 일측부로부터 공작기계의 상부로 이어지면서 '┌'형상으로 형성되는 컨베이어 이송기가 서로 연동되는 구성의 제공으로, 공작기계의 상부를 거쳐 공작기계의 척이 배치된 작업공간이나 공작기계의 일측부로 소재나 가공물이 이송되도록 함에 따라 공작기계 주변으로 작업자의 행동반경이 충분히 확보될 수 있어 작업성이 향상되는 한편, 청소를 비롯한 각종 유지보수작업도 원활하게 수행되는 효과가 있다. 특히 본 발명의 이송 로더는 상하방향으로 이동가능한 구조임에 따라, 공작기계의 청소 및 유지보수작업시 공작기계의 작업공간으로부터 제거될 수 있어 공작기계의 청소나 유지보수 작업이 수월하고 효율적으로 수행될 수 있게 된다.

도 1은 공작기계와 일체를 이루는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치가 공작기계의 정면도;
도 2는 공작기계와 일체를 이루는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치가 공작기계의 평면도;
도 3은 공작기계와 일체를 이루는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치가 공작기계의 측면도;
도 4는 공작기계와 일체를 이루는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치가 공작기계의 사시도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치가 공작기계를 이루는 이송 로더의 주요부 결합 사시도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치가 공작기계를 이루는 이송 로더의 주요부 분리 사시도;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이송 로더의 제2액추에이터의 작동 구성을 보여주기 위한 부분 사시도;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이송 로더의 클램핑 기구의 구성을 보여주기 위한 분리사시도;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이송 로더의 클램핑 기구의 구성을 보여주기 위한 결합사시도;
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치에 의한 소재의 투입과 배출 동작 및 가공물의 투입과 배출 동작을 보여주기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 13에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 공작기계, CNC 공작기계, CNC 선반, 척, 소재 공급장치, 가공물 배출장치, 컨베이어, 체인 컨베이어, 클램퍼, 실린더, 서보모터 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치는 도 1 내지 도 4에서와 같이 컨베이어 이송기(100), 이송 로더(200), 컨트롤러(300)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치는 공작기계 중 CNC 선반, CNC 밀링과 같은 CNC 공작기계에 적용되는 것이다.

컨베이어 이송기(100)는 이송 컨베이어(10)에 복수개의 클램퍼(20)가 이격되게 고정되어 이송 컨베이어(10)의 구동에 따라 복수개의 클램퍼(20)가 순환 이동하면서 소재(1)와 가공물(2)을 동시에 이송시키는 것이다.

이송 컨베이어(10)의 일단부는 소재(1)를 가공하는 공작기계(400)의 상부에 배치되는데, 이송 컨베이어(10)는 상부 유닛(10a)과 하부 유닛(10b)으로 이루어진다.

상부 유닛(10a)은 공작기계(400)의 상부에 배치되는 것으로, 공작기계(400)의 일측 상부면에 고정되는 지지프레임(30)에 고정되어 컨베이어 이송기(100)가 공작기계(400)와 일체를 이루도록 한다. 여기서 지지프레임(30)은 길이가 긴 일자형 평판체 형상으로 이루어지고, 공작기계(400)의 일측 상부면에 이격 배치되어 수직으로 설치되는 지지대(31)에 고정된다. 이와 같은 상부 유닛(10a)의 끝단부에 소재 배출과 가공물 투입이 이루어지는 이송 컨베이어(10) 일단부가 위치하게 된다.

하부 유닛(10b)은 공작기계(400)의 일측부에 배치되어 상부 유닛(10a)과 이어지는 것으로, 이와 같은 하부 유닛(10b)은 하단부가 컨베이어용 액추에이터(112)를 이루는 모터(112a)에 결합되어 지지된다. 모터(112a)는 작업공간의 설치면에 고정되는 모터 고정프레임(113)에 고정된다.

여기서, 상부 유닛(10a)은 수평하게 배치되는 한편 하부 유닛(10b)은 수직으로 배치되어 이송 컨베이어(10)가 '┌'형 수직단면 형상을 이루게 된다.

한편, 이송 컨베이어(10)의 구성은 체인 컨베이어, 벨트 컨베이어, 롤러 컨베이어 등으로 다양하게 이루어질 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 이송 컨베이어(10)는 서로 마주보는 한쌍의 링크 사이에 롤러가 배치되는 구조의 체인이 연결핀에 의해 서로 연결되어 이어지는 링크체인(111)을 컨베이어용 액추에이터(112)로 이동시키는 체인 컨베이어(11)로 이루어진다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 이송 컨베이어(10)를 이루는 체인 컨베이어(11)는 일렬로 형성되는 단일한 링크체인(111), 컨베이어용 액추에이터(112)를 이루는 모터(112a), 모터(112a)의 모터축에 결합되는 구동 스프로킷(114), 모터(112a)로부터 이격된 위치에 고정되는 회전롤러(115)에 각각 결합되는 복수개의 종동 스프로킷(116)을 구비하여 구동 스프로킷(114)과 종동 스프로킷(116)에 링크체인(111)이 물리면서 링크체인(111)의 이동이 수행되는 구조로 이루어진다.

종동 스프로킷(116)이 결합된 회전롤러(115)는 지지프레임(30)에 회전가능하게 고정된다.

클램퍼(20)는 고정단(211)의 양단부로부터 절곡되어 서로 마주보게 되는 한쌍의 탄성 자유단(212)으로 이루어진 탄성 집게(21)를 포함하는데, 소재(1)나 가공물(2)은 탄성 집게(21)의 탄성 자유단(212)을 벌리면서 탄성 집게(21)에 끼워져 탄성 자유단(212)의 복원력에 의해 고정된다. 이와 같은 클램퍼(20)는 이송 컨베이어(10)의 타단부 방향, 즉 상부 유닛(10a)의 끝단부로 이동하면서 소재(1)를 이송시키고, 이송 컨베이어(10)의 일단부 방향, 측 하부 유닛(10b)의 하단부로 이동하면서 가공물(2)을 이송시키게 된다.

한편, 클램퍼(20)는 고정단(211)이 십자(＋) 패턴으로 서로 교차하면서 결합되는 한쌍의 탄성 집게(21)로 이루어질 수도 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 클램퍼(20)는 링크체인(111)의 일측 링크 외부 표면에 고정되는 고정브래킷(22)에 고정단(211)이 고정되면서 이송 컨베이어(10)에 고정된다. 이와 같은 고정브래킷(22)은 탄성집게 연결단(221)과 링크체인 연결단(222)이 수직으로 이어져 일체를 이루는 'ㄴ'자 형상으로 이루어진다. 이에 따라, 링크체인(111)의 일측 링크 외부 표면으로부터 이격된 위치에 탄성 집게(21)가 고정될 수 있어. 체인 컨베이어(11)를 이루는 구동 스프로킷(114)이나 종동 스프로킷(116)과 탄성 집게(21)가 링크체인(111)에 이동시 서로 간섭되는 것이 방지된다.

이송 로더(200)는 공작기계(400)의 상단에 고정되는 것으로, 공작기계(400)의 상단 개방부(410)와 척(420)이 구비되는 공작기계(400)의 작업공간(411) 사이에서 상하방향으로 이동하면서 소재(1)나 가공물(2)을 이송시킨다. 이와 같은 이송 로더(200)는 컨베이어 이송기(100)와 연동되어 작동되는데, 이송 로더(200)와 이송 컨베이어(10) 사이에서 소재(1)나 가공물(2)의 전달이 이루어지게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 이송 로더(200)는 도 5 내지 도 9에서와 같이 클램핑 기구(210), 수직이동판(220), 제1액추에이터(230), 제2액추에이터(240)를 포함한다.

클램핑 기구(210)는 소재(1)나 가공물(2)을 파지하는 것으로, 클램핑 기능을 갖는 다양한 구성과 구조로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 클램핑 기구(210)는 핑거(211), 간격조절구(212), 제1작동실린더(213), 탄성스프링(214)을 포함하여 이루어진다. 핑거(211)는 한쌍의 핑거단(211a)이 서로 핀결합되어 집게 형상을 이루고 있는 것이고, 간격조절구(212)는 쐐기형상으로 이루어져 핑거(211)의 개방된 후단부로 삽입되는 것이며, 제1작동실린더(213)는 간격조절구(212)와 결합되어 간격조절구(212)를 전후진시키는 것이다.

또한, 탄성스프링(214)은 핑거(211)의 개방된 선단부 내측에 배치되어 핑거(211)의 개방된 선단부에 탄성을 부여하는 것이다.

이와 같이 구성되는 클램핑 기구(210)는 제1작동실린더(213)에 의해 전진하는 간격조절구(212)가 핑거(211)의 개방된 후단부로 삽입되면 핑거(211)의 개방된 선단부가 좁혀지면서 소재(1)나 가공물(2)이 파지되도록 하고, 제1작동실린더(213)에 의해 간격조절구(212)가 핑거(211)의 개방된 후단부로부터 후진되면서 핑거(211)의 개방된 선단부가 넓혀지면서 소재(1)나 가공물(2)이 핑거(211)와 분리되도록 한다. 여기서, 간격조절구(212)가 핑거(211)의 개방된 후단부로부터 후진될 시 핑거(211)의 개방된 선단부는 탄성스프링(214)의 복원력에 의해 넓혀지게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 이송 로더(200)는 상하방향으로 이격되게 배치되는 한쌍의 클램핑 기구(210)를 구비하여 소재(1)와 가공물(2)이 동시에 클램핑되어 이송될 수 있도록 한다.

수직이동판(220)은 길이가 긴 평판체 형상으로 이루어져 수직으로 배치되는데, 이와 같은 수직이동판(220)의 하단부에 클램핑 기구(210)가 고정된다. 여기서 수직이동판(220)은 하단부에 별도의 클램핑 기구 고정편(221)을 결합시켜 클램핑 기구 고정편(221)에 클램핑 기구(210)가 고정되도록 할 수 있다. 한편 수직이동판(220)의 일측면에는 수직 이동레일(222)과 랙기어(223)가 상하방향으로 형성되는데, 수직이동판(220) 중앙부에 형성되는 랙기어(223)를 사이에 두고 한쌍의 수직 이동레일(222)이 서로 이격되게 배치된다.

제1액추에이터(230)는 수직이동판(220)을 x축 방향으로 이동시키는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 제1액추에이터(230)는 제2작동실린더(231)로 이루어진다. 제2작동실린더(231)는 공작기계(400) 상단에 고정되는 베이스 프레임(250)에 고정된다. 여기서, 이송 로더(200)는 베이스 프레임(250)에 수평하게 고정되는 수평 이동레일(260)과, 제2작동실린더(231)의 실린더로드와 결합하는 수평이동판(270)을 구비한다. 수평이동판(270)의 저면에는 수평 이동레일(260)에 끼워져 슬라이딩 이동하게 되는 슬라이딩 블록(272)이 형성되어 수평이동판(270)이 수평 이동레일(260)을 타고 x축 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 이와 같은 수평이동판(270)은 수직이동판(220)과 결합되어 제2작동실린더(231)의 실린더로드 전후진에 따라 수평 이동레일(260)을 타고서 수직이동판(220)과 일체로 이동하게 된다. 여기서, 다수의 평판체가 조합되어 이루어진 결합용 프레임(271)이 수평이동판(270)의 상측에 형성되어 결합용 프레임(271)이 수직이동판(220)과 결합되면서 수평이동판(270)과 수직이동판(220)이 서로 결합되도록 한다.

제2액추에이터(240)는 수직이동판(220)을 상하방향(z축 방향)으로 이동시키는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 제2액추에이터(240)는 피니언으로 이루어지는 구동기어(242)가 모터축에 결합된 서보모터(241)로 이루어진다. 이와 같은 서보모터(241)는 수평이동판(270)에 고정되어 수평이동판(270)과 일체로 이동하게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 서보모터(241)는 수평이동판(270)에 형성된 결합용 프레임(271)을 이루는 모터고정편(271a)에 고정된다.

수평이동판(270)은 수직이동판(220)의 수직 이동레일(222)이 슬라이딩 이동 가능하게 끼워지는 슬라이딩홈(272a)을 형성할 수 있다. 서보모터(241)의 구동에 따라 구동기어(242)와 맞물리는 랙기어(223)에 의해 수직이동판(220)의 상하방향 이동이 유도되는데, 수평이동판(270)의 슬라이딩홈(272a)에 수직이동판(220)의 수직 이동레일(222)이 끼워져 이동함에 따라 수직이동판(220)은 수평이동판(270)에서 이탈되지 않고 정위치에서 안정하게 상하방향으로 이동할 수 있게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 수평이동판(270)은 상측에 결합용 프레임(271)을 형성하고, 결합용 프레임(271)을 이루는 지지편(271b) 저면에 슬라이딩홈(272a)을 갖는 슬라이딩 블록(272)을 형성하여 슬라이딩 블록(272)에 수직이동판(220)의 수직 이동레일(222)이 끼워지도록 한다.

컨트롤러(300)는 컨베이어 이송기(100)와 이송 로더(200)를 연동시키는 동작 제어를 수행하는 것으로, 이를 통해 공작기계(400)의 척(420)에 소재(1)가 공급되도록 하는 한편, 척(420)에서 가공된 가공물(2)이 외부로 배출되도록 한다. 이와 같은 컨트롤러(300)는 컨베이어 이송기(100)의 이송 컨베이어(10)를 구동시키기 위한 컨베이어용 액추에이터(112), 이송 로더(200)의 제1액추에이터(230)와 제2액추에이터(240)를 서로 연동시켜 설정된 작동 패턴에 따라 컨베이어용 액추에이터(112), 제1액추에이터(230), 제2액추에이터(240)가 동작하도록 하는 PLC(310)를 구비하게 된다.

이와 같은 PLC(310)에 의한 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치의 동작 패턴은 도 10 내지 도 13에 도시되어 있다.

이송 컨베이어(10)를 이루는 체인 컨베이어(11)의 링크체인(111)에는 복수개의 클램퍼(20)가 고정되어 소재(1)와 가공물(2)을 동시에 이송하게 되는데, 이송 컨베이어(10)의 상부 유닛(10a) 끝단부에서는 소재(1)의 이탈이 도 10에서와 같이 수행된다. 즉, 제2액추에이터(240)의 구동에 따라 수직이동판(220)이 상승하여 이송 컨베이어(10)의 상부 유닛(10a) 끝단부의 클램퍼(20)와 수직이동판(220) 끝단부에 배치된 일측 클램핑 기구(210)가 동일 높이에 위치되도록 한 후, 제1액추에이터(230)의 구동에 따라 수직이동판(220)이 이송 컨베이어(10) 방향으로 전진하고, 제1작동실린더(213)의 구동에 따라 클램핑 기구(210)가 이송 컨베이어(10)의 클램퍼(20)에 고정된 소재(1)를 클램핑한 다음, 제1액추에이터(230)의 구동에 따라 수직이동판(220)이 후진함으로써 이송 컨베이어(10)로부터 소재(1)가 이탈하게 된다.

이송 컨베이어(10)의 상부 유닛(10a) 끝단부의 클램퍼(20)로 가공물(2)을 투입시키는 과정은 도 11에서와 같이 수행된다. 즉, 제2액추에이터(240)의 구동으로 수직이동판(220)가 좀더 상승하여 수직이동판(220) 끝단부에 배치된 타측 클램핑 기구(210)와 이송 컨베이어(10)의 상부 유닛(10a) 끝단부의 클램퍼(20)가 동일 높이에 위치되도록 한 후, 제1액추에이터(230)의 구동에 따라 수직이동판(220)이 이송 컨베이어(10) 방향으로 전진하여 클램핑 기구(210)에 고정된 가공물(2)이 이송 컨베이어(10)의 클램퍼(20)에 클램핑되도록 한다.

공작기계(400)의 작업공간(411)에 위치한 척(420)에 소재(1)를 투입시키고, 가공이 완료된 가공물(2)을 척(420)으로부터 이탈시키는 과정은 도 12와 도 13에 도시되어 있는데, 제2액추에이터(240)의 구동에 따라 수직이동판(220)이 하강하여 척(420)과 수직이동판(220) 끝단부에 배치된 클램핑 기구(210)가 동일 높이에 위치되도록 한 후, 도 10과 도 11에서와 동일한 동작패턴에 따라 소재(1)의 투입 동작과 가공물(2)의 이탈 동작을 수행하게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 일체형 이송장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 소재 2 : 가공물
10 : 이송 컨베이어 10a : 상부 유닛
10b : 하부 유닛 11 : 체인 컨베이어
111 : 링크체인 112 : 컨베이어용 액추에이터
112a : 모터 113 : 모터 고정프레임
114 : 구동 스프로킷 115 : 회전롤러
116 : 종동 스프로킷 20 : 클램퍼
21 : 탄성집게 211 : 고정단
212 : 탄성 자유단 22 : 고정브래킷
221 : 탄성집게 연결단 222 : 링크체인 연결단
30 : 지지프레임 31 : 지지대
100 : 컨베이어 이송기 200 : 이송 로더
210 : 클램핑 기구 211 : 핑거
211a : 핑거단 212 : 간격조절구
213 : 제1작동실린더 214 : 탄성스프링
220 : 수직이동판 221 : 클램핑 기구 고정편
222 : 수직이동레일 223 : 랙기어
230 : 제1액추에이터 231 : 제2작동실린더
240 : 제2액추에이터 241 : 서보모터
242 : 구동기어 250 : 베이스 프레임
260 : 수평 이동레일 270 : 수평이동판
271 : 결합용 프레임 271a : 모터고정편
271b : 지지편 272 : 슬라이딩 블록
272a : 슬라이딩홈 300 : 컨트롤러
310 : PLC 400 : 공작기계
410 : 상단 개방부 411 : 작업공간
420 : 척

Claims

소재를 가공하는 공작기계의 상부에 일단부가 배치되는 이송 컨베이어에 이격되게 고정되어 순환 이동하는 복수개의 클램퍼를 포함하여 소재와 가공물을 동시에 이송시키는 컨베이어 이송기와;
상기 공작기계의 상단에 설치되고, 상기 공작기계의 상단 개방부와 척이 구비되는 상기 공작기계의 작업공간 사이에서 상하방향으로 이동하면서 소재나 가공물을 이송시키는 이송 로더 및;
상기 컨베이어 이송기와 이송 로더를 연동시키는 동작 제어를 수행하여 상기 척에 소재가 공급되도록 하는 한편 상기 척에서 가공된 가공물이 외부로 배출되도록 하는 컨트롤러를 포함하여,
소재 공급 및 가공물 배출이 동시적으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 공작기계 일체형 이송장치.
제 1항에 있어서,
상기 이송 컨베이어는 상기 공작기계의 상부에 배치되고 소재 배출과 가공물 투입이 이루어지는 상기 이송 컨베이어 일단부가 끝단부에 위치하게 되는 상부 유닛과;
상기 공작기계의 일측부에 배치되어 상기 상부 유닛과 이어지는 하부 유닛을 포함하되,
상기 상부 유닛은 수평하게 배치되고, 상기 하부 유닛은 수직으로 배치되어 상기 이송 컨베이어가 '┌'형 수직단면 형상을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 공작기계 일체형 이송장치.
제 2항에 있어서,
상기 클램퍼는 고정단의 양단부로부터 절곡되어 서로 마주보게 되는 한쌍의 탄성 자유단으로 이루어진 탄성 집게를 포함하고,
상기 소재나 가공물은 상기 탄성 집게의 탄성 자유단을 벌리면서 상기 탄성 집게에 끼워져 상기 탄성 자유단의 복원력에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 공작기계 일체형 이송장치.
제 1항에 있어서,
상기 이송 로더는 소재나 가공물을 파지하게 되는 클램핑 기구와;
상기 클램핑 기구가 고정되는 수직이동판과;
상기 수직이동판을 x축 방향으로 이동시키는 제1액추에이터 및;
상기 수직이동판을 상하방향으로 이동시키는 제2액추에이터를 포함하여,
상기 제1액추에이터의 구동에 따라 이동하는 상기 수직이동판의 클램핑 기구에 의해 상기 컨베이어 이송기와 척으로부터 소재와 가공물이 이탈되도록 하는 한편, 상기 컨베이어 이송기와 척에 가공물과 소재가 고정되도록 하고,
상기 제2액추에이터의 구동에 따라 이동하는 상기 수직이동판의 클램핑 기구에 의해 소재나 가공물이 상기 컨베이어 이송기와 척으로 이송되도록 하는 것을 특징으로 하는 공작기계 일체형 이송장치.
제 4항에 있어서,
상기 클램핑 기구는 한쌍의 핑거단이 서로 핀결합되어 집게 형상을 이루게 되는 핑거와;
상기 핑거의 개방된 후단부로 삽입되는 쐐기형상의 간격조절구 및;
상기 간격조절구와 결합되어 상기 간격조절구를 전후진시키는 제1작동실린더를 포함하여,
상기 제1작동실린더에 의해 전진하는 상기 간격조절구가 상기 핑거의 개방된 후단부로 삽입되어 상기 핑거의 개방된 선단부가 좁혀지면서 소재나 가공물이 파지되도록 하고, 상기 제1작동실린더에 의해 상기 간격조절구가 상기 핑거의 개방된 후단부로부터 후진되어 상기 핑거의 개방된 선단부가 넓혀지면서 소재나 가공물이 상기 핑거와 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 공작기계 일체형 이송장치.
제 4항에 있어서,
상기 제1액추에이터는 제2작동실린더로 이루어지되,
상기 이송 로더는 상기 공작기계 상단에 수평하게 고정되는 수평 이동레일과;
상기 제2작동실린더의 실린더로드와 결합하고, 상기 수직이동판과 결합되며, 상기 실린더로드의 전후진에 따라 상기 이동레일을 타고 상기 수직이동판과 일체로 이동하게 되는 수평이동판을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 일체형 이송장치.
제 6항에 있어서,
상기 제2액추에이터는 상기 수평이동판에 고정되고 모터축에 구동기어가 결합된 서보모터로 이루어지고, 상기 수직이동판은 상하방향으로 배치되는 수직 이동레일과 상기 서보모터의 구동기어에 맞물리는 랙기어를 일면에 형성하며, 상기 수평이동판은 상기 수직이동판의 수직 이동레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 슬라이딩홈을 형성하여,
상기 서보모터의 구동시 상기 구동기어와 맞물리는 랙기어에 의해 상기 수직이동판의 상하방향 이동이 유도되는 것을 특징으로 하는 공작기계 일체형 이송장치.
제 4항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 컨베이어 이송기의 이송 컨베이어를 구동시키기 위한 컨베이어용 액추에이터, 상기 이송 로더의 제1액추에이터와 제2액추에이터를 연동시켜 설정된 작동 패턴에 따라 상기 컨베이어용 액추에이터, 제1액추에이터, 제2액추에이터가 동작하도록 하는 PLC를 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계 일체형 이송장치.