KR100414994B1 - 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치 - Google Patents

고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고정번지방식 자동공구교환장치에 관한 것으로, 툴 매거진에 장착된 툴의 인출, 회전, 장착의 동작을 하나의 동작으로 실시할 수 있는 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 다수의 툴이 그립퍼에 의해 이탈 가능하게 장착되는 툴 매거진과, 툴 매거진의 툴을 스핀들에 장착시키는 툴 체인지 암과, 툴 매거진과 체인지 암의 사이에는 툴 매거진에 장착된 툴을 이탈 및 회동시켜 체인지 암으로 이송시키는 공구 회전장치가 마련되는 고정번지방식 자동공구교환기에 있어서, 공구 회전장치는, 툴 매거진 또는 체이지 암에 장착된 툴을 고정하여 이탈시키는 집게부와, 집게부를 회동 가능하게 지지하고 회동경로를 가이드하는 플레이트부와, 플레이트부에 결합된 집게부를 회동시키는 유압실린더가 마련되며, 집게부와 유압실린더는 유압실린더의 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 회전링크 및 회전축에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 툴의 인출, 회전, 장착의 각 동작이 하나의 공구 회전장치에서 이루어짐으로써, 툴의 교환 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치{Apparatus for tool rotation of automatic tool changer}
본 발명은 고정번지방식 자동공구교환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 툴 매거진에 장착된 툴의 인출, 회전, 장착의 동작을 하나의 동작으로 실시할 수 있는 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치에 관한 것이다.
각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 한다.
상기한 공작기계는 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 부르고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 금속성형기계라고 부른다.
이러한 절삭공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있으며, 상기한금속성형기계에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.
머시닝센터는 선반, 밀링기, 드릴링기, 보링기에서 각종 작업을 필요로 하는 가공물을 자동적으로 가공하는 절삭공작기계의 일종으로서, 컬럼과, 자동으로 공구를 교환하기 위한 자동공구교환기(Automatic Tool Changer, ATC)와, 공작물 또는 공구에 회전운동을 전달하기 위한 주축헤드와, 가공물을 놓기 위한 테이블과, 절삭유를 펌핑하기 위한 절삭유 펌프와, 절삭유를 저장하기 위한 절삭유 탱크와, 지지력을 제공하기 위한 베드와, 베드의 높이를 조절하기 위한 레벨링 보울트와, 베드의 위에 설치되어 있는 새들과, 스플레쉬 가드와, 전체동작을 제어하기 위한 주조작반과, 수치제어를 위한 NC 장치 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, 종래 기술에 따른 자동공구교환기를 간단히 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치를 나타낸 간략도.
도시한 바와 같이 종래 기술에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치는, 회전축(12)에 대하여 회전되는 툴 매거진(10)과, 툴 매거진(10)의 외주면에 회동샤프트(14)를 축으로 하여 회동 가능하게 결합되는 툴 포트(13)와, 툴 포트(13)에 착탈 가능하게 삽입되는 툴(16)과, 툴 매거진(10)의 회전축(12)에 고정되어 툴 매거진(10)에 결합된 툴 포트(13)를 회동시키는 유압실린더(17)가 마련되며, 툴 포트(13)의 일측에는 유압실린더(17)의 피스톤 로드(18) 단부에 마련되는 후크(19)에 삽입되어 회동되는 회동롤러(15)가 마련된다.
이와 같은 종래 기술에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회동장치는, 툴 매거진(10)이 회전됨에 따라 선택된 툴(16)이 삽입된 툴 포트(13)의 회동롤러(15)가 후크(19)의 삽입되고, 후크(19)가 결합된 유압실린더(17)가 작동되어 툴 포트(13)를 회동시키며, 회동 된 툴 포트(13)에 삽입된 툴(16)은 별도의 체인지 암(미도시)에 의해 툴 포트(13)에서 이탈되어 스핀들(11)에 장착되고, 기존에 스핀들(11)에 장착된 툴은 체이지 암에 의해 툴 매거진(10)의 툴 포트(13)에 삽입되어 툴(16)의 교체가 이루어진다.
그러나, 종래 기술에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치는, 툴 포트 하우징의 삽입된 툴 포트를 인출하여 스핀들에 장착하기 위하여 툴 포트가 삽입된 툴 포트 하우징을 회전시키는 회전 동작과, 회전된 툴 포트 하우징에서 툴 포트를 인출하기 위한 인출 동작이 각각 별도의 기기에서 동작으로 이루어져 툴의 교환시간이 길게 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 각각의 툴 포트가 툴 포트 하우징에 삽입되어 보관되는 방식으로 구성되어 있어 각각의 툴 포트에 대응되는 별도의 툴 포트 하우징을 제작하여야 하며, 툴 포트 하우징의 회동롤러가 회전장치의 클램프에 삽입되기 위한 정밀성이 요구되기 때문에 제작에 곤란한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 툴 포트의 회전 및 인출 구조를 개선하여 툴 포트의 교환시간을 단축시킬 수 있는 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치를 나타낸 간략도.
도 2는 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기를 나타낸 측면도.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치의 집게부 작동을 나타낸 작동도.
도 6은 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치의 고정부의 내부구조를 나타낸 단면도.
도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치의 회전 작동을 나타낸 작동도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 툴 매거진 22 : 그립퍼
30 : 툴 40 : 스핀들
50 : 체인지 암 100 : 공구 회전장치
110 : 집게부 112 : 집게
114 : 집게몸체부 116 : 에어실린더
117 : 고정부 120 : 플레이트부
124 : 가이드홈 130 : 유압실린더
140 : 회전축 142 : 회전링크
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치는, 다수의 툴이 그립퍼에 의해 이탈 가능하게 장착되는 툴 매거진과, 상기 툴 매거진의 툴을 스핀들에 장착시키는 툴 체인지 암과, 툴 매거진과 체인지 암의 사이에는 툴 매거진에 장착된 툴을 이탈 및 회동시켜 체인지 암으로 이송시키는 공구 회전장치가 마련되는 고정번지방식 자동공구교환기에 있어서, 상기 공구 회전장치는, 상기 툴 매거진 또는 체이지 암에 장착된 툴을 고정하여 이탈시키는 집게부와, 상기 집게부를 회동 가능하게 지지하고 회동경로를 가이드하는 플레이트부와, 상기 플레이트부에 결합된 상기 집게부를 회동시키는 유압실린더가 마련되며, 상기 집게부와 상기 유압실린더는 상기 유압실린더의 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 회전링크 및 회전축에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 집게부는, 내측면에 상기 툴의 외측형상에 대응되는 가압면이 형성되어 상기 툴을 가압하여 고정하는 대칭으로 설치되는 집게와, 상기 집게가 회동 가능하게 고정되고 상기 회전축의 일단부에 고정되는 집게몸체부와, 상기 집게몸체부의 타측에 상기 집게를 대향하는 방향으로 회동시키는 에어실린터가 마련되며; 상기 플레이트부는, 일측에 상기 회전축을 회전 가능하도록 고정하는 회전홈이 형성되고, 상기 회전홈을 중심으로 상기 회전링크의 회동 경로를 가이드 하는 원호 형상의 가이드홈이 형성되며, 상기 가이드홈의 양 끝단에는 상기 집게부의 회동을제한하는 한쌍의 스토퍼가 마련되고; 상기 유압실린더는, 일단이 회동 가능하게 피봇 결합되고 피스톤로드의 단부에는 상기 회전링크에 결합되는 결합단이 마련되며, 상기 결합단의 일측에 상기 가이드홈에 삽입되는 돌출돌기가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 집게의 내측부에 고정되는 툴의 중심으로 하여 다수의 관통공이 방사 형상으로 형성되며, 상기 관통공의 내측으로 소정의 탄성력을 구비하는 스프링부재가 삽입되고, 상기 스프링부재에 의해 탄성지지되고, 상기 관통공에 이탈이 방지되어 상기 툴의 외측면을 가압하는 가압구가 구비되는 고정부가 마련되는 되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치를 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기를 나타낸 측면도이고, 도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치의 집게부 작동을 나타낸 작동도이고,도 6은 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치의 고정부의 내부구조를 나타낸 단면도이고, 도 7 내지 도 8은 본발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치의 회전 작동을 나타낸 작동도이다.
먼저, 본 발명은 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치에 관한 것으로 고정번지방식의 자동공구교환기의 구조에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도시한 바와 같이, 다수의 툴(30)이 그립퍼(22)에 의해 이탈 가능하게 장착되어 있는 툴 매거진(20)이 마련되고, 상기 툴 매거진(20)의 회전축에 대하여 직각인 방향으로 툴 매거진(20)의 툴(30)을 스핀들(40)에 장착시키는 체인지 암(50)이 회전 가능하게 장착되며, 툴 매거진(20)과 체인지 암(50)의 사이에는 툴 매거진(20)에 장착된 툴(30)을 이탈 및 회동시켜 체인지 암(50)으로 이송시키는 공구 회전장치(100)가 마련된다.
상기 공구 회전장치(100)는, 상기 툴 매거진(20) 또는 체이지 암(50)에 장착된 툴(30)을 고정하여 이탈시키는 집게부(110)와, 상기 집게부(110)를 회동 가능하게 지지하고 회동경로를 가이드하는 플레이트부(120)와, 상기 플레이트부(120)에 결합된 상기 집게부(110)를 회동시키는 유압실린더(130)가 마련되며, 상기 집게부(110)와 상기 유압실린더(130)는 상기 유압실린더(130)의 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 회전링크(142) 및 회전축(140)에 의해 연결된다.
여기서, 상기 집게부(110)는, 상기 툴(30)의 일측과 타측을 소정의 압력으로 가압하여 고정하도록 대칭형상으로 설치되는 한쌍의 집게(112)와, 상기 집게(112)가 회동 가능하게 고정되고 상기 회전축(140)의 일단부에 고정되는 집게몸체부(114)가 마련되며, 상기 집게몸체부(114)의 타측에는 상기 집게(112)가상기 툴(30)의 일측과 타측에 소정의 가압력으로 접하도록 회동시키는 에어실린더(116)가 마련되며, 상기 각 집게(112)의 내측에는 상기 툴(30)의 외측형상에 대응되는 형상으로 가압면(112a)이 형성되며, 상기 집게(112)의 내측부에는 상기 툴(30)의 일측에 상기 집게(112)의 가압력과 별도로 소정의 압력을 가하여 상기 툴(30)의 유동을 방지하는 고정부(117)가 마련된다.
또한, 상기 고정부(117)는, 고정되는 툴(30)의 중심으로 하여 다수의 관통공(118)이 방사 형상으로 형성되며, 상기 관통공(118)의 내측으로 소정의 탄성력을 구비하는 스프링부재(119)가 삽입되고, 상기 스프링부재(119)에 의해 탄성지지되고, 상기 관통공(118)에 이탈이 방지되어 상기 툴(30)의 외측면을 가압하는 가압구(119a)가 마련된다.
그리고, 상기 플레이트부(120)는 상기 툴 매거진(20)의 프레임에 고정되도록 마련되며, 일측에 상기 회전축(140)이 상기 툴 매거진(20) 프레임에 회전 가능하도록 고정하는 반원상의 회전홈(122)이 형성되고, 반원상의 상기 회전홈(122)을 중심으로 상기 회전링크(142)의 회동 경로를 가이드 하는 원호 형상의 가이드홈(124)이 형성되며, 상기 가이드홈(124)의 양 끝단에는 상기 회전링크(142)의 회동을 제한하는 한쌍의 스토퍼(126)가 마련된다.
그리고, 상기 유압실린더(130)는, 몸체의 일단이 상기 툴 매거진(20)의 프레임에 회동 가능하게 피봇 결합되어 마련되며, 유압실린더(130)의 피스톤로드(132)의 단부에는 상기 회전링크(142)에 결합되는 결합단(134)이 마련되며, 상기 결합단(134)의 일측에는 상기 플레이트부(120)의 상기 가이드홈(124)에 삽입되는돌출돌기(136)가 형성된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치의 작동을 실시예를 통하여 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 툴 매거진(20)이 회전되어 인출하고자 하는 툴(30)이 상기 공구 회전장치(100)에 위치하면 상기 집게부(110)의 상기 에어실린더(116)로 고압의 공기가 공급되어 상기 집게(112)가 상기 툴(30)을 잡아 고정한다.
이때, 상기 집게(112)에 의해 고정되는 상기 툴(30)은 상기 집게(112)의 내측면에 형성된 상기 가압면(112a)에 의해 고정되며, 상기 고정부(117)에 스프링부재(119)에 의해 탄성 지지되는 상기 가압구(119a)에 의해 그 유동이 방지된다.
이후, 상기 유압실린더(130)가 작동하고, 상기 유압실린더(130)의 피스톤 로드(132)의 단부에 결합된 상기 회전링크(142) 및 상기 회전링크(142)에 결합된 상기 회전축(140)이 회전되고, 상기 회전축(140)에 단부에 결합된 상기 집게부(110)가 회전된다.
이때, 회전되는 상기 회전링크(142)는 상기 플레이트부(120)에 형성된 상기 가이드 홈(124)을 따라 회전되며, 상기 플레이트부(120)에 마련된 스토퍼(126)에 의해 그 회전각이 제한된다.
그리고, 상기 집게부(110)가 회전됨에 따라 상기 집게부(110)에 고정된 상기 툴(30)이 툴 매거진(20)의 그립퍼(22)에서 이탈되고, 이탈된 툴(30)은 상기 집게부(110)의 회전에 따라 회전되어 별도로 마련된 체인지 암(50)에 장착된다.
이후, 상기 집게(112)가 툴(30)에 가해지는 압력을 해제하고, 상기 체인지 암(50)이 회전되어 체인지 암(50)에 고정된 상기 툴(30)을 스핀들(40)에 고정시킴과 동시에 스핀들(40)에 고정되어 있던 툴은 체인지 암(50)의 회전에 의해 상기 집게(112)의 내측으로 위치한다.
이후, 상기 공구 회전장치(100)는 전술한 동작을 역순으로 진행하여 스핀들(40)에 있던 툴을 툴 매거진(20)의 그립퍼(22)에 장착시킨다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치는, 툴의 인출, 회전, 장착의 각 동작이 하나의 공구 회전장치에서 이루어짐으로써, 툴의 교환 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 다수의 툴이 그립퍼에 의해 이탈 가능하게 장착되는 툴 매거진과, 상기 툴 매거진의 툴을 스핀들에 장착시키는 툴 체인지 암과, 툴 매거진과 체인지 암의 사이에는 툴 매거진에 장착된 툴을 이탈 및 회동시켜 체인지 암으로 이송시키는 공구 회전장치가 마련되는 고정번지방식 자동공구교환기에 있어서, 상기 공구 회전장치는,
    상기 툴 매거진 또는 체이지 암에 장착된 툴을 고정하여 이탈시키는 집게부와, 상기 집게부를 회동 가능하게 지지하고 회동경로를 가이드하는 플레이트부와, 상기 플레이트부에 결합된 상기 집게부를 회동시키는 유압실린더가 마련되며, 상기 집게부와 상기 유압실린더는 상기 유압실린더의 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 회전링크 및 회전축에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 집게부는, 내측면에 상기 툴의 외측형상에 대응되는 가압면이 형성되어 상기 툴을 가압하여 고정하는 대칭으로 설치되는 집게와, 상기 집게가 회동 가능하게 고정되고 상기 회전축의 일단부에 고정되는 집게몸체부와, 상기 집게몸체부의 타측에 상기 집게를 대향하는 방향으로 회동시키는 에어실린터가 마련되며;
    상기 플레이트부는, 일측에 상기 회전축을 회전 가능하도록 고정하는 회전홈이 형성되고, 상기 회전홈을 중심으로 상기 회전링크의 회동 경로를 가이드 하는 원호 형상의 가이드홈이 형성되며, 상기 가이드홈의 양 끝단에는 상기 집게부의 회동을 제한하는 한쌍의 스토퍼가 마련되고;
    상기 유압실린더는, 일단이 회동 가능하게 피봇 결합되고 피스톤로드의 단부에는 상기 회전링크에 결합되는 결합단이 마련되며, 상기 결합단의 일측에 상기 가이드홈에 삽입되는 돌출돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 집게의 내측부에 고정되는 툴의 중심으로 하여 다수의 관통공이 방사 형상으로 형성되며, 상기 관통공의 내측으로 소정의 탄성력을 구비하는 스프링부재가 삽입되고, 상기 스프링부재에 의해 탄성지지되고, 상기 관통공에 이탈이 방지되어 상기 툴의 외측면을 가압하는 가압구가 마련되는 고정부가 마련되는 되는 것을 특징으로 하는 고정번지방식 자동공구교환기의 공구 회전장치.
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