KR100188751B1 - 머시닝센터의 툴교환장치 - Google Patents

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Abstract

단일구동원으로 전진, 반전, 후진이 가능하며, 구조가 간단한 머시닝 센터의 툴 교환장치를 구현하기 위하여, 유압모터에 의해 회전한 구동기어 및 피동기어와, 상기한 피동기어와 함께 회전하는 제1원통캠과, 상기한 제1원통캠의 외주에 배치되며 프레임에 고정 설치되는 제2원통캠과, 상기한 제1원통캠의 캠홈인 제1, 2 경사홈을 따라 이동함과 아울러 제2원통캠의 캠 슬롯인 수평 및 수직 슬롯에 안내되는 핀과, 상기한 핀에 고정되어 전진, 반전, 후진을 함께 하며 선단부에 클램프수단이 설치된 이동부재를 포함하여 이루어지는 머시닝 센터의 툴 교환장치.

Description

머시닝 센터의 툴 교환장치
제1도는 본 발명에 관련하는 머시닝 센터의 툴 교환부 측단면도.
제2도는 본 발명에 관련하는 머시닝 센터의 원통캠 분해 사시도.
제3도는 본 발명에 관련하는 머시닝 센터의 툴 클램프 제어부의 정면도.
제4도는 본 발명에 관련하는 툴 교환부의 전진상태를 나타내는 도면이다.
본 발명은 머시닝 센터의 툴 교환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수직형 머시닝 센터와 수평형 머시닝 센터에 공용으로 사용할 수 있으며, 구조적으로 간단한 툴 교환장치에 관한 것이다.
수치제어 공작기계에 툴(Tool)을 자동으로 교환할 수 있도록 하는 교환수단을 부착한 공작기계를 머시닝 센터(MACHINING CENTER)라 칭하고 있다.
이러한 머시닝 센터는 스핀들의 방향에 따라 수직형과 수평형으로 구분되고 있으며, X,Y,Z방향으로 배치되는 3축을 포함하는 구조로 되어 있다.
머시닝 센터는, 다수개의 가공용 툴을 회전구동 수단에 연결하여 툴 선택시 회전할 수 있도록 되어 있으며, 선택된 툴을 툴 매거진으로부터 빼내고, 스핀들 헤드에 장착된 툴을 빼내어 이들 툴을 교환할 수 있는 수단을 보유하고 있다.
따라서 가공에 필요한 모든 툴을 툴 매거진에 장착한 경우, 하나의 머시닝 센터에서 다양한 작업을 행할 수 있게 된다.
이러한 머시닝 센터는 스핀들 헤드에 장착된 툴과, 툴 매거진에 장착된 툴을 교환할 때 툴을 클램프하는 조우의 오므려짐과 벌려짐이 동시에 이루어져야 툴의 교환시간을 단축시킬 수 있다.
그러나 지금까지 제안된 머시닝 센터의 툴 교환수단은, 툴을 인출하는 수단과 툴을 클램프하는 수단이 각각 별도의 구동수단에 의해 이루어지도록 되어 있기 때문에 구조적으로 복잡하고 또 작동이 불안전한 문제점이 있다.
게다가 툴 매거진에서 인출된 툴과 스핀들 헤드의 툴을 교환시 툴 교환부가 전진 및 회전하려 하는데, 종래에는 이러한 작용이 다수개의 구동원으로 이루어지도록 되어있기 때문에 구조가 복잡한 문제점이 있다.
그리고 종래의 틀 교환수단은 각각 수평형 및 수직형으로 분리되어 있기 때문에 공용성이 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조적으로 간단하며 단일 구동원으로 툴 교환부를 전후진 및 반전시킬 수 있는 머시닝 센터의 툴 교환장치를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 유압모터에 의해 회전한 구동기어, 아이들기어 및 피동기어와, 상기한 피동기어와 함께 회전하는 제1원통캠과, 상기한 제1원통캠의 외주에 배치되며 프레임에 고정설치되는 제2원통캠과, 상기한 제1원통캠의 캠홈인 제1, 2 경사홈을 따라 이동함과 아울러 제2원통캠의 캠 슬롯인 수평 및 수직 슬롯에 안내되는 핀과, 상기한 핀에 고정되어 전진, 반전, 후진을 함께 하며 선단부에 클램프수단이 설치된 이동부재를 포함하여 이루어지는 머시닝 센터의 툴 교환장치를 제공하는데 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 관련하는 머시닝 센터의 툴 교환부 측단면도이고, 제3도는 툴 포켓 제어부 정면도로서, 유압모터의 구동기어(2),아이들기어(3)와 치차물림되어 회전력을 전달받는 피동기어(4)는 제1원통캠(6)과 볼트로 체결 결합된다.
이러한 구성으로 유압모터의 구동력이 제1원통캠(6)으로 전달될 수있으며, 이 제1원통캠(6)의 외주에 헐겁게 끼워져 개별적으로 회전할 수 있는 제2원통캠(8)과 핀(10)으로 연결되어 있다.
상기한 제1원통캠(6) 및 제2원통캠(8)은 제2도에 도시한 바와 같이, 캠홈을 형성하고 있는데, 제1원통캠(6)의 외주면에는 중심홈(12)을 기점으로 점차적으로 넓어지는 제1경사홈(14)과 제2경사홈(16)으로 이루어지는 캠홈을 보유하고 있다.
또한 제2원통캠(8)의 외주면에는 2개의 수평슬롯(18, 20)과 이들 슬롯을 연통하는 수직슬롯(22)으로 이루어지는 캠슬롯이 형성되어 있다.
상기한 핀(10)은 2개의 롤러(24,26)를 보유하고 있는데, 이들 롤러는 각각 상기한 제1원통캠(6)의 캠홈과 제2원통캠(8)의 캠 슬롯에 각각 위치한다.
상기한 제2원통캠(8)의 외주에는 원통상의 이동부재(28)가 헐겁게 끼워져 길이방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
이 이동부재(28)는 상기한 핀(10)이 관통하여 고정되는 블록(30)에 고정되어 핀(10)과 함께 이동할 수 있도록 되어 있다.
상기한 제1원통캠(6)은 회전력을 전달받아 회전만을 하도록 되어 있는데 비하여 제2원통캠(8)은 프레임(32)에 고정되어 회전 및 직선이동이 이루어지도록 되어 있다.
이러한 구성에 의해 피동기어(4)가 회전하면 제1원통캠(6)이 회전하게 되는데, 이때 원통캠의 제1경사홈(14)의 초기위치에 핀(10)이 위치하고 있기 때문에 제1원통캠(6)이 회전을 시작하면 이 핀(10)은 제1경사홈(14)을 따라 도면에서 보아 우측으로 이동하는 상태가 된다.
이와 같이 핀(10)이 이동함에 의해 이 핀에 고정된 원통상의 이동부재(28)가 함께 이동을 하게 된다.
이 원통상의 이동부재(28)에는 툴을 클램프하고 반전시킬 수 있는 클램프 수단(34)이 설치된다.
이 클램프수단(34)은 다수개의 링크가 벌려지거나 오므려지는 구조로 이루어질 수 있는데, 이 클램프수단은 동일자로 출원된 머시닝 센터의 툴 포켓 언클램핑장치에 설명되어 있다.
상기한 이동부재(28)의 외측으로는 하우징(36)이 위치하고 있으며, 제1원통캠(6)의 중앙부에는 일측이 클램프수단(34)과 연결되고 타측이 요동부재(38)와 연결되는 축(40)이 관통하고 있다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 툴 교환부 회전장치는, 유압모터의 구동기어(2)가 회전을 하게 되면 피동기어(4)가 회전을 시작하게 되는데, 이 피동기어(4)는 제1원통캠(6)과 고정되어 있으므로 제1원통캠(6)이 회전하게 된다.
이때 제1원통캠(6)이 회전함에 의해 이 캠의 제1경사홈(14)에 선단부가 위치한 핀(10)은 제1원통캠(6)과 함께 회전을 할려고 하지만, 이 핀(10)은 프레인(32)에 고정된 제2원통캠(8)의 수평슬롯(18)을 관통하고 있기 때문에 회전이 이루어지지 않는다.
그런데 제1원통캠(6)의 제1경사홈(14)이 원주방향으로 캠선도를 이루며 형성되어 있기 때문에 핀(10)은 도면에서 보아 우측으로 이동하게 된다.
이때 핀(10)을 제2원통캠(8)의 수평슬롯(18)을 따라 전진하는 상태로 직선적으로 이동하게 되는데, 이 핀(10)은 블록(30)을 통하여 제2원통캠(8)의 외측에 위치한 이동부재(28)와 연결되어 있으므로 핀(10)의 이동은 이동부재(28)를 제4도와 같은 상태로 전진시키게 된다.
이동부재(28)의 이동은 이 부재의 선단부에 위치한 클램프수단(34)을 이동시키게 되는데, 상기한 핀(10)이 제2원통캠(8)의 수평슬롯(18) 종단부에 위치하게 되면 이제까지 핀(10)의 회전을 정지시키던 저항력이 소멸되는데 그것은 수평슬롯(18)의 종단부에 제2원통캠(8)의 원주방향으로 수직슬롯(22)이 형성되어 있기 때문이다.
따라서 상기한 핀(10)은 수평슬롯(18)을 따라 직선 전진이동하다가 수직슬롯(22)으로 진입하면서 회전을 하는 상태가 된다.
이 수직슬롯(22)은 제2원통캠(8)의 전체 원주길이에 1/2에 해당하는 길이를 갖기 때문에 핀(10)의 180도를 회전하는 결과가 된다.
따라서 이 핀(10)과 함께 전진이동하던 이동부재(28)도 함께 회전하게 되므로, 이 이동부재(28)에 설치된 클램프수단(34)도 180도 회전하는 결과가 된다.
이때 핀(10)은 제1원통캠(6)의 중심홈(12)에 위치한 상태로 있게 되는데, 이러한 상태에서 유압모터의 구동기어(2)가 계속하여 회전하게 되면 상기한 핀(10)은 제1원통캠(6)의 제2경사홈(16)에 안내되어 상기한 전진작용과는 반대로 후진이동하게 된다.
이때 핀(10)은 제2원통캠(8)의 수평슬롯(20)을 따라 후진하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 툴 교환장치는, 클램프수단을 전진이동시키고, 전진이동된 클램프수단을 180도 반전시킨 후, 다시 후진이동시키는 작용을 단일 구동원으로 행할 수 있도록 하고 있기 때문에 구조가 간단하고, 또 이러한 툴 교환수단은 수평 또는 수직으로 배치될 수 있기 때문에 어떠한 타입의 머시닝 센터에도 적용이 가능하다.

Claims (3)

  1. 유압모터에 의해 회전한 구동기어 및 피동기어와, 상기한 피동기어와 함께 회전하는 제1원통캠과, 상기한 제1원통캠의 외주에 배치되며 프레임에 고정설치되는 제2원통캠과, 상기한 제1원통캠의 캠홈인 제1, 2 경사홈을 따라 이동함과 아울러 제2원통캠의 캠 슬롯인 수평 및 수직 슬롯에 안내되는 핀과, 상기한 핀에 고정되어 전진, 반전, 후진을 함께 하며 선단부에 클램프수단이 설치된 이동부재를 포함하여 이루어지는 머시닝 센터의 툴 교환장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1,2경사홈은 중심홈을 기점으로 점차 증가하는 각도로 형성됨을 특징으로 하는 머시닝 센터의 툴 교환장치.
  3. 제1항에 있어서, 제2원통캠은 서로 평행하게 위치한 2개의 수평슬롯과, 이들 수평슬롯의 일측단을 연통시키는 수직 슬롯을 보유하는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 툴 교환장치.
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