KR100235911B1 - 공구 자동교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단순하면서도 효율적인 공구교환장치에 관한 것으로서, 각 공구를 파지하기 위한 그립퍼(11,12)가 각각 배설되어 있는 한쌍의 스윙암(8,9)을 구비하고 있다. 상기 스윙암(8,9)의 위치는 스윙모션중에 서로 간섭하지 않도록 90°각도를 두고 배설되어 있다. 하나의 구동장치가 스윙암(8,9) 및 그립퍼장치(11,12)를 동작시키기 위해 배설되어 있다. 스윙암(8)은 상측으로 회전하여 기기센터의 기기샤프트(21)로부터 기 사용된 공구를 제거하고 또 다른 스윙암(9)은 빈 기기샤프트에 새로운 공구를 장착하도록 하측으로 회전한다.

Description

공구 자동교환장치

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 공구자동교환장치의 주요부에 대한 정단면도.

제2도는 제1도의 좌측에서 우측으로 본 사시도.

제3도는 제1도의 우측에서 좌측으로 본 사시도.

제4도는 기기샤프트와 한쌍의 회전암간의 위치 관계를 도시한 측면도.

제5도는 본 발명에 따른 공구자동교환장치의 개략도.

제6도는 제5도에 도시한 기기센터의 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 지지프레임 2 : 구동메카니즘

3, 4 : 회전샤프트 5, 6, 7 : 베벨기어

8, 9 : 스윙암 11, 12 : 그립퍼장치

22 : 공구메거진 25, 26, 27 : 풀리

본 발명은 주 기기축과 공구 메거진간에 자동적으로 공구를 교환할 수 있는 공구자동교환장치에 관한 것이다.

생산성향상은 기기센터에서 요구되는 기본적인 사항중 하나이다. 절단효율의 향상은 현대적인 기기센터에서 달성가능한 것이며 일반적으로 절단시간이 짧아야 되는 광 합금제작동작에서는 특히 비절단시간을 단축시키는 것이 절대적인 필요사항이다. 따라서, 상기와 같은 동작이 총기기 싸이클 시간중 거의 20퍼센트를 차지하기 때문에 어떤 기기 스텝이 행해지기 이전에 공구교환이 단시간내에 행해질 수 있도록 하는 것이 급선무다. 현재까지는 예컨대 일본실용모델 소61-42755 및 소61-53182 및 헤이세이5-16047호 등 여러 가지 공구교환장치가 공지되어 있다.

그 같은 장치들은 대체로 다음과 같은 방식으로 동작한다.

해당기능을 종료한 후 기기샤프트에 배치되어 있는 공구를 파지하고, 이 기기샤프트의 데이퍼진 홀로부터 상기 기사용된 공구를 제거한다. 기기샤프트의 연장선 상에 배치된 기 사용공구의 위치를, 동일위치에서 사용되어야할 또 다른 공구와 교환하고, 기기 샤프트에 상기 또 다른 공구를 삽입한다. 다음에, 기기샤프트를 해제함으로써 기기샤프트가 회전하면서 동작위치로 이동되도록 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 장치는 유압 혹은 기기적전송시스템을 이용해서 스텝속도를 상승시킴으로써 효율을 증대시키는 잇점은 있으나 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 이동범위(교환되는 공구가 주행하는 경로)가 크고, 이는 공구가 이동하는 속도에 의해 얻어지는 가속도로 인해 근본적인 개선이 어렵다.

(2) 각 스텝에서의 움직임에 있어서, 가속 및 감속주기가 필요하여 타임래그가 발생된다.

(3) 여러 가지 스텝을 수행하기 위해서는 다양한 메카니즘이 필요하며, 이와 같이 하려면 장치가 복잡해지고 고장난 장치를 교체하기가 어렵다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로써 제작이 용이하고 자동적으로 신뢰성 있게 공구를 교환할 수 있는 공구자동교환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지지프레임과, 그립퍼장치를 구비한 제1스윙암을 가지고 상기 지지프레임 상에 회전자유롭도록 배치된 회전샤프트와, 또 다른 그립퍼 장치를 구비한 또 다른 스윙암을 가지고 상기 지지프레임 상에 회전자유롭도록 배치된 또 다른 회전샤프트와, 상기 스윙암의 그립퍼장치를 이용하여 기기센터에 배치된 기기샤프트로부터 하나의 공구를 제거함과 동시에 상기 또다른 스윙암의 또 다른 그립퍼장치를 이용하여 상기 기기센터에 배치된 비어있는 기기샤프트에 다른 공구를 장착하는 구동장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 장치의 특징은, 상기 구동장치의 출력샤프트는 상기 회전샤프트에 배치된 종동베벨기어 및 상기 또 다른 회전샤프트에 배치된 또 다른 종동기어에 맞물려 있는 베벨기어가 구성되어 있는 것이다.

본 장치의 특징은, 하나의 회전샤프트 및 또 다른 회전샤프트가 서로 90°의각도를 두고 배치되어 있는 것이다.

본 장치의 특징은, 스윙암을 동작시키는 구동장치가 하나의 회전샤프트 및 또 다른 회전샤프트에 별도로 배설되어 있는 것이다.

상기 장치는, 그립퍼장치세트를 가진 스윙암을 구비한 한쌍의 회전샤프트가 구성되어 있다. 스윙암은, 기 사용된 후 기기센터의 기기샤프트상에 배치된 공구가 하나의 스윙암상에 갖추어진 그립퍼에 의해 제거됨과 동시에 다른 스윙암상에 갖추어진 그립퍼에 의해서는 새로운 공구가 기기센터의 빈 기기샤프트에 위치되도록 서로 간섭하지 않고 자유롭게 회전된다.

상기 장치의 동작은, 각각의 회전샤프트상에 배치된 종동 베벨기어에 의해 두 개의 회전샤프트가 구동하도록, 구동장치의 출력샤프트상에 베벨기어를 배치시킴으로써 가능하다. 구동메카니즘은, 단순하고 내구성이 양호한 장치이어야 하며 에러가 발생하지 않고 신뢰성 있는 동작을 행할 수 있도록 배열되어야 한다.

본 발명에 있어서, 각각의 회전샤프트에 별개의 구동장치를 구성시킬 수도 있다.

그 같은 구조를 갖는 장치는, 기기샤프트로부터 공구를 제거하고, 기사용공구와 새로운 공구를 교환하고, 기기 센터내의 기기샤프트에 이 새로운 공구를 위치시키는 등의 스텝을 행하는 종래의 공구교환스텝이 삭제되고, 기기샤프트로부터 기 사용공구를 제거시킴과 동시에 기기센터의 기기샤프트에 새로운 공구를 위치시키는 스텝으로 대체되므로 종래에 비해 잇점이 있다.

따라서, 공구를 교환하는 전체적인 동작이 기기센터의 기기동작을 향상시키는데 효과적으로 수행된다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에 있어서의 공구교환장치(A)는 자동적으로 공구를 교환하는 장치로써, 지지프레임(1)과, 이 지지프레임(1)에 견고하게 고정된 구동메카니즘(2)과, 베어링(1a)(1b)에 의해 지지되는 회전샤프트(3)(4)로 구성되어 있다. 상기 구동메카니즘(2)은 전기식 및 유압식 모터로써 액튜에이터에 조립되어 있다. 베어링(1c)을 구비한 베벨기어(5)는 고정장치(2b)에 의해 출력샤프트(2a)의 기단부에 취부되어 있다.

한쌍의 회전샤프트(3)(4)는 출력샤프트(2a)의 좌 우측에 대칭으로 배치되어 있고, 이들 회전샤프트(3)(4)중심으로부터의 연장선이, 베벨기어(5)의 출력샤프트(2a) 베이스에서의 출력샤프트(2a)의 중심선의 연장선과 서로 교차되도록 되어 있다. 회전샤프트(3)(4)의 상단부에는, 고정장치(3a)(4a)에 의해 지지됨과 동시에 베벨기어(5)에 맞물린 종동베벨기어(6)(7)가 배치되어 있다.

서로 90°로 분리된 스윙암(8)(9)은 고정장치(3b)(4b)(4b는 기재생략)에 의해 회전샤프트(3)(4)에 각각 고정되어 있다. 이들 각각의 스윙암(8)(9)은 공구(10)를 파지하기 위해서 유동이 자유로운 단부에 그립퍼장치세트(11)(12)가 각각 구성되어 있다. 그립퍼장치(11)(12)를 가진 스윙암(8)(9)은 대칭적으로 배치되어 있으며, 구동장치(2)에 의해 구동된다. 스윙암(8)(9)의 움직임은 다음과 같이 행해진다. 이들 스윙암(8)(9)은 기기센터(B)의 기기샤프트(21)를 중심으로 한 평면내에서 동시에 90°회전한다.

이에 따라, 스윙암(8)은 그립퍼장치(11)를 동작위치(제1도 스윙암(8)의 위치)로부터 대기위치(제1도 스윙암(9)의 위치)로 이동시키고, 이와 동시에 스윙암(9)은 그립퍼장치(12)를 대기위치로부터 동작위치로 이동시킨다. 그립퍼장치(11)(12)에 대해서는 이미 공지된 것이고 탄성적으로 공구(10)를 보유하는 후크(11a)(12a)에 대해서도 마찬가지이다.

상기와 같은 구조를 갖는 공구교환장치(A)는 제5도 및 제6도에 도시한 바와 같이, 기기샤프트(21)와 기기센터(B)의 공구메거진(22)사이에 배치된다.

지지암(1)은 제6도에 도시한 바와 같이 가이드로드(23)에 취부되어 있으며, X-축 및 Y-축 방향으로 자유롭게 움직일 수 있다. 기기샤프트(21)는 Z-축방향으로 자유롭게 움직일 수 있다. X-축방향은 좌/우, Y-축방향은 상/하, Z-축방향은 제5도 도면상에서 우측으로 임의 각도를 갖도록 설정된 방향을 말한다.

제6도에 도시한 공구메거진(22)은 공구홀더(도시생략)를 구비한 다수의 링크를 가진 엔드리스체인(24)이 구성되어 있으며, 풀리(25)(26)(27)에 의해 구동된다. 공구메거진(22)은 새로운 공구(10)를 회전시켜서 X-축방향으로 위치한 공구를 공구홀더내에 위치시킨다. 공구메거진(22)은 또한, 풀리(25)에서 공구축이 Z-축방향으로 향하도록 공구(10')의 다리부를 보호하는 쉘(shell)로써의 기능을 행하는 공구포트를 수평방향으로 90°회전시킨다.

이는 제5도 D에 도시되어 있다.

기기센터(B)는 공지된 타입이다.

본 발명에 따른 공구교환장치(A)의 동작을 설명한다.

다음과 같은 단계에 따라 공구(10)(새로운 공구 혹은 기사용된 공구)가 스윙암(8)의 그립퍼장치(11)혹은 스윙암(9)의 그립퍼장치(12)상에 위치된다. 제5도에 따르면, 기기샤프트(21)혹은 공구메거진(22)에 대해 대기위치로부터 X-축방향으로 장치(A)가 움직인다. 스윙암(8)의 그립퍼장치(11)혹은 스윙암(9)의 그립퍼장치(12)는, 제1교환위치(C)로 이동되는 기기샤프트(21)상에 직접 배치되거나, 공구메거진(22)에서 꺼내어지는 공구(10)의 제2교환위치(D)상에 직접 배치되며, 그 샤프트는 기기샤프트(21)에 평행하도록 배치된다. 이때 장치는 공구 메거진(22)의 공구(10) 혹은 기기샤프트(21)에 비해 하부에 위치하게 된다. 공구메거진(22)의 공구(10)는, 엔드리스체인(24)의 홀딩장치가 회전함에 따라 Z-축 방향으로 향한 그립퍼장치(11)(12)내에 위치된다.

공구(10)(새로운 공구 혹은 기 사용된 공구)가 그립퍼장치(11)(12)로부터 제거되어야 할 경우, 이들 공구(10)가 기기샤프트(21)혹은 공구메거진(22)에 취부된 그립퍼장치(11)(12)내에 있으면 장치(A)는 기기샤프트(21)에 대해 수직방향으로 상승한다.

공구(10)(새로운 공구 혹은 기 사용된 공구)가 기기샤프트(21)와 공구메거진(22)간에 서로 교환되면 기 사용된 공구(10)는 그립퍼장치(11)(12)의 하나의 그립(12) 예컨대, 기부쪽으로 절첩된 스윙암(9)의 그립(12)내에 최초 위치되고, 이때 구동장치(2)가 동작된다. 구동장치(2)의 동작은 그립퍼장치(12)내에 기 사용된 공구를 보유하고 있는 스윙암(9)에 대해 행해지며, 이 스윙암(9)이 상측으로 스윙됨으로써 기 사용된 공구(10)가 공구메거진(22)으로부터 수평방향으로 제거되도록 한다.

아무것도 보유하지 않은 그립퍼장치(11)를 구비한 스윙암(8)은, 상기 스윙암(9)이 상측으로 회전하는 것과 동시에 하측으로 회전된다.

다음에, 장치(A)가 최초상측으로 상승되면 장치(A)는 기기샤프트(21)의 상부위치에 스윙암(8)의 빈 그립퍼장치(11)가 배치되도록 X-축방향으로 움직인다. 이때, 장치(A)는 그립퍼장치(11)의 기기샤프트(21)내에 위치된 기 사용된 공구(10)를 파지하기 위해 하강한다.

이와 같은 상태는 제1도에 도시되어 있다.

다음에 구동장치(2)가 상기와는 달리 역방향으로 구동된다. 이 같은 동작에 따라 스윙암(8)이 상측으로 회전됨으로써 기기샤프트(21)로부터 수평방향으로 기 사용된 공구(10)를 제거한다. 동시에 다른 스윙암(9)은 스윙암(8)이 상측으로 움직이는 것과는 달리 하측으로 회전하여 빈 기기샤프트(21)에 새로운 공구(10')를 위치시킨다. 이 단계후, 장치(A)는 그립퍼장치(11)가 새로운 공구(10)로부터 분리되도록 기기샤프트(21)상측으로 상승된다.

이에 따라, 기기센터(B)는 새로운 공구(10')를 사용하여 기기동작이 행해지도록 준비한다. 이와 유사한 단계를 실행함에 따라, 스윙암(8)에 배치된 기 사용된 공구(10)는 공구메거진(22)으로 원 위치되고 공구 교환동작이 종료한다.

상술한 바에 따르면, 기기샤프트(21) 및 공구메거진(22)에 의해 행해지는 연속동작은 통상적인 것이며 다른 동작은 공구메거진을 이용해야 가능하다는 것을 알수 있다. 상술한 바와 같은 실시예에 있어서, 각 공구는 공구메거진의 체인수에 의해 확인이 가능하므로 공구 관리가 용이해 진다. 공구 포트수는 공구 및 체인에 비해 일정하지 않으므로 다음 공구를 준비하기 위한 준비시간을 단축시키는데 유용하다.

상기 실시예는 두 개의 스윙암(8)(9)을 하나의 구동장치(2)를 이용해서 동일속도로 구동시키는 경우를 설명한 것으로써 이들 두스윙암(8)(9)을 적절하게 배치하여 기계적 간섭을 방지한다. 또한 스윙암의 속도를 변화시켜서 어떤 스윙암에 대한 하나의 스윙암의 구동개시시간을 지연시키는 방법으로 간섭을 방지한다.

따라서, 위치소자 뿐만 아니라 배열 소자를 이용함으로써 기계적 간섭을 방지할 수 있다.

그러나, 스윙암(8)(9)의 일부 동작이 중복되어도 이 시간을 단축시킬수 있다.

따라서, 동시회전이란 의미는 스윙암(8)(9)이 서로 부분적으로 중복되어 회전하는 경우를 포함하는 뜻이다.

각각의 스윙암(8)(9)을 별도로 구동시키기 위한 방편으로 두 개의 구동장치(2)를 사용할수도 있다. 이때 베벨기어 배열과는 다른 배열 초기회전횟수 혹은 회전속도를 변화시키는 방법이 이용될 수 있으나 두 개의 구동장치를 사용하면 제어동작은 오히려 더욱 용이해진다.

Claims (2)

1. 지지프레임(1)과, 그립퍼장치(11)를 구비한 스윙암(8)을 가지고 상기 지지프레임(1)상에 회전자유롭도록 배치된 회전샤프트(3)와, 또다른 그립퍼장치(12)를 구비한 또다른 스윙암(9)을 가지고 상기 지지프레임(1)상에 회전자유롭도록 배치된 또 다른 회전샤프트(4)와, 상기 스윙암(8)의 그립퍼장치(11)를 이용하여 기기센터(B)에 배치된 기기샤프트(21)로부터 하나의 공구를 제거함과 동시에 상기 또 다른 스윙암(9)의 또다른 그립퍼장치(12)를 이용하여 상기 기기센터(B)에 배치된 비어있는 기기샤프트(21)에 또 다른 공구를 장착하는 구동장치(2)로 이루어지며, 상기 구동장치(2)의 출력샤프트(2a)는 상기 구동샤프트(3)에 배치된 종동베벨기어 및 상기 또 다른 회전샤프트(4)에 배치되어 또 다른 종동기어에 맞물리도록 베벨기어를 가진 것을 특징으로 하는 공구자동교환장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나의 스윙암(8)과 또 다른 스윙암(9)은 90°의 각도를 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공구자동교환장치.