KR100465425B1 - 자동 공구 교환장치 - Google Patents

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KR100465425B1
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가부시끼가이샤 산쿄 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 합리적이며 간단한 구조로 아암을 신축동작시킬 수 있으며, 선회반경을 작게 함으로써 본래 얻을 수 있는 장치의 고속운전이 가능한 자동 공구 교환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 회전구동되는 아암구동축(2)에 설치되어 선회되는 아암(3)을 신축동작시키도록 한 자동 공구 교환장치(1)에 있어서, 아암(3)을, 공구를 착탈이 자유자재하게 보지하는 그립아암부(4)와, 그립아암부(4)를 이동이 자유자재하게 지지하는 아암써포트부(5)로 구성되며, 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)사이에 이들 아암써포트부(5)와 구동축(2)과를 계속하여 양자를 일체 회전시킴과 함께, 양자를 떼어내어 이들 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)과의 사이에 상대회전을 발생시키는 클러치(6)를 설치하며, 그립아암부(4)와 아암구동축(2)과의 사이에, 아암써포트 부(5)에 대한 아암구동축(2)의 상대회전을 전달하여 그립아암부(4)를 이동시키는 링크(7)를 설치하여서 구성된다.

Description

자동 공구 교환장치{Automatic tool exchanging apparatus}
본 발명은 합리적이며 간단한 구조로 아암을 신축동작시킬 수 있으며, 선회반경을 작게 함으로써 본래 얻을 수 있는 장치의 고속운전이 가능한 자동 공구 교환장치에 관한 것이다.
자동 공구 교환장치는 회전구동되는 아암구동축에 설치된 아암을 선회시킴으로써, 공구매거진 등의 대기위치에 있는 공구와, 머시닝센터의 주축 등의 교환위치에 있는 공구를 자동적으로 교환하도록 되어 있다. 그리고, 종래, 선회중심으로 되는 아암구동축으로부터 외방을 향해 아암을 신장한다든지 단축한다든지 할 수가 있도록 하여, 아암으로 공구를 잡을 때에는 아암을 신장시키는 한편, 아암을 선회시킬 때에는 아암을 단축시키며, 특히 선회시의 아암의 단축에 의해 아암의 선회반경을 짧게 할 수 있는 것만큼, 공구매거진과 주축과의 사이의 거리를 좁힐 수 있어 스페이스절약을 도모할 수 있음과 함께, 동시에 아암의 회전관성도 작게 하여 장치운전의 고속화를 도모할 수 있는 공구교환장치(특개평 11-99429호 공보참조)가 제안되어 있다.
이 장치에서는 아암구동축에 해당하는 공구교환축에 회전부를 취부하며, 이 회전부의 양단에 공구교환축을 사이에 두고 1조의 회전축을 취부하고, 이들 회전축 각각에 선회부를 취부하며, 또 이들 선회부 각각에 선회축을 개재하여 공구그리퍼를 취부하도록 하여, 공구교환축의 회전에 의해 회전부를 회전시킴과 함께, 이 회전동작에 의해 회전부에 대하여 회전축 주위에 선회부를 진동시키며, 다시 선회부에 대하여 선회축 주위에 공구그리퍼를 진동시킴으로써, 공구교환축으로부터 공구그리퍼까지의 전체길이를 길게 한다든지 짧게 한다든지 할 수 있게 되어 있다. 그리고, 이들 각 축간에 있어서 회전동작의 전달에는 기어기구가 사용되고 있다.
그런데, 상기한 종래의 공구교환장치는 아암에 해당하는 1련의 부분이 회전부, 선회부, 공구그리퍼, 이들을 순차적으로 연결하는 회전축, 선회축, 또 이들 각종부재에 회전동작을 전달하여 회전시킨다든지 진동시킨다든지 하는 기어기구로 되는 복잡한 구조를 갖고 있음과 함께, 이들 각종부재나 기어기구에는 상당한 중량을 갖는 공구를 보지한 상태에서의 작동을 보증할 수 있게 충분한 강성을 구비할 필요가 있어 이 아암 해당부분은 상당한 중량물이 되어 버리는 것이다.
이와 같이, 이 아암 해당부분이 중량물이면, 회전부로부터 공구그리퍼까지를 동작시키는데 상당한 동력손실이 발생함과 함께, 선회동작시에 공구그리퍼를 당겨 선회반경을 작게 하고 있음에도 불구하고, 아암 해당부분의 중량 때문에 회전관성을 작게 할 수 없으며, 따라서 대기위치나 교환위치로 공구그리퍼를 정확하게 정지시키기가 어려워 장치운전의 고속화도 곤란하다는 문제가 있었다.
본 발명은 이런 종래의 문제를 감안하여 창안된 것으로서, 합리적이며 간단한 구조로 아암을 신축동작시킬 수 있으며, 선회반경을 작게 함으로써 본래 얻을 수 있는 장치의 고속운전이 가능한 자동 공구 교환장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명에 관한 자동 공구 교환장치의 바람직한 1 실시예를 도시한 측면도,
도 2 는 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치의 평면도,
도 3 은 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치에 적용되는 아암구동축의 구동기구의 일례를 도시하는 측단면도,
도 4 는 도 3 에 도시한 아암구동축의 구동기구의 평면단면도,
도 5 는 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치의 측단면도,
도 6 은 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치의 아암 주변의 요부확대 측단면도,
도 7 은 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치에 적용되는 클러치의 요부확대 평면도,
도 8 은 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치에 적용되는 클러치의 계탈 동작을 설명하기 위한 설명도,
도 9 는 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치에 적용되는 클러치를 계탈 동작시키는 작동기구의 동작을 설명하기 위한 설명도,
도 10 은 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치에서 동작의 일례를 설명하기위한 작동선도,
도 11 은 도 10 에 도시한 작동선도를 따라 공구교환동작을 설명하기 위한 도 1 의 자동 공구 교환장치의 측면도,
도 12 는 도 10 에 도시한 작동선도에 따라 공구교환동작을 설명하기 위한 도 1 의 자동 공구 교환장치의 평면도,
도 13 은 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치의 공구교환상태를 도시한 계략평면도,
도 14 는 도 1 에 도시한 자동 공구 교환장치의 아암선회 영역을 도시한 계략평면도,
도 15 는 본 발명에 관한 자동 공구 교환장치의 변형예를 나타낸 측면도,
도 16 은 도 15 에 도시한 자동 공구 교환장치의 평면도,
도 17 은 도 15 에 도시한 자동 공구 교환장치의 측단면도다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 - 자동 공구 교환장치, 2 - 아암구동축,
3 - 아암, 4 - 그립아암부,
5 - 아암써포트부, 6 - 클러치,
7 - 링크, 61a, 61b - 제지용 돌기,
T1, T2 - 교환용 공구.
본 발명에 관한 자동 공구 교환장치는, 회전구동되는 아암구동축에 설치되어선회되는 아암을 신축동작시키도록 한 자동 공구 교환장치에 있어서, 상기 아암을, 공구를 착탈이 자유자재하게 보지하는 그립아암부와, 이 그립아암부를 이동이 자유자재하게 지지하는 아암써포트부로 구성하며, 이 아암써포트부와 상기 아암구동축과의 사이에, 이들 아암써포트부와 아암구동축과를 계속하여 양자를 일체 회전시킴과 함께, 양자를 떼어내어 이들 아암써포트부와 아암구동축과의 사이에 상대회전을 발생시키는 클러치를 설치하며, 상기 그립아암부와 상기 아암구동축과의 사이에, 상기 아암써포트부에 대한 이 아암구동축의 상대회전을 전달하여 이 그립아암부를 이동시키는 링크를 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 아암구동축은 정역방향으로 회전구동되며, 상기 클러치는 상기 아암써포트부와 상기 아암구동축과의 사이에 정역방향의 상대회전을 발생시키며, 상기 링크는 상기 그립아암부에 정역방향의 상대회전을 전달하여 당해 그립아암부를 왕복 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 아암구동축은 그 축방향으로 왕복 구동되며, 상기 아암써포트부는 상기 아암구동축의 축방향 왕복이동에 의해 그 회전을 저지하는 스토퍼에 계탈이 자유자재하게 계합되고, 상기 클러치는 상기 아암써포트부가 상기 스토퍼부에 계합됨으로써 떼어내어지게 되는 것을 특징으로 한다.
< 실시예 >
이하, 본 발명에 관한 자동 공구 교환장치의 바람직한 1실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 실시예에 관한 자동 공구 교환장치(1)는 도 1 및 도 2 에 도시한 바와 같이, 주로 회전구동되는 아암구동축(2)에 설치되어 선회되는 아암(3)을 신축동작시키는 것으로서, 아암(3)을, 공구를 착탈이 자유자재하게 보지하는 그립아암부(4)와, 그립아암부(4)를 이동이 자유자재하게 지지하는 아암써포트부(5)로 구성하며, 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)과의 사이에, 이들 아암써포트부(5)와 아암구동축 (2)과를 계속하여 양자를 일체 회전시킴과 함께, 양자를 떼어내어 이들 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)과의 사이에 상대회전을 발생시키는 클러치(6)를 설치하며, 그립아암부(4)와 아암구동축(2)과의 사이에 아암써포트부(5)에 대한 아암구동축(2)의 상대회전을 전달하여 그립아암부(4)를 이동시키는 링크(7)를 설치하여 구성된다.
우선, 아암구동축(2)을 구동하는 구동기구에 대하여 도 3 및 도 4 를 사용하여 간단히 설명한다.
하우징(8)내부에는 주로 베어링(9)에 의해 그 양단이 하우징(8)에 회전이 자유자재하게 지지되며, 도시하지 않은 모우터 등의 구동원에 의해 일방향으로 회전구동되는 입력축(10)과, 이 입력축(10)에 설치되며, 이것과 일체로 회전되어 입력축(10)의 축회전으로부터 필요한 회전운동을 출력하는 로울러기어캠(11)과, 하우징 (8)에 취부된 중공 통형상부재(12)내에 베어링(13)을 개재하여 회전이 자유자재하게 지지되며, 회전용 캠종동자(14)를 개재하여 로울러 기어캠(11)에 계합되는 원통체 형상의 터릿(15)과, 하우징(8)에 이것에 의해 외방으로 돌출시켜 형성된 원통형상 가이드부(16)에 선단측(2a)이 회전이 자유자재하며 슬라이드가 자유자재하게 삽통됨과 함께, 터릿(15)내에 삽통된 기단측(2b)이 해당 터릿(15)과 회전방향으로는계합하며 축방향으로는 슬라이드가 자유자재하게 스플라인 계합되는 아암구동축(2)과, 로울러 기어캠(11)의 일방의 단부면에 형성되며, 입력축(10)의 축회전으로부터 필요한 리프트운동을 출력하는 리프트용 홈캠(17)과, 하우징(8)에 지지핀(18)을 개재하여 요동이 자유자재하게 지지되며, 제 1 리프트용 캠종동자(19)를 개재하여 리프트용 홈캠(17)에 계합됨과 함께, 제 2 리프트용 캠종동자(20)가 아암구동축(2)에 형성된 환상계합부(21)에 계합되는 리프트용 아암(22)이 구비된다.
도시예에 있어서는 터릿(15)에는 그 회전방향을 따라 등간격으로 4개의 회전용 캠종동자(14)가 회전이 자유자재하게 취부된다. 터릿(15)과 아암구동축(2)의 기단측(2b)과의 스플라인 감합은 이들 터릿(15)의 내주면 및 아암구동축(2)의 기단측(2b)의 외주면의 윤곽형상이 사각형상으로 되어 구성된다. 제 1 및 제 2 리프트용 캠종동자(19, 20)는 리프트용 아암(22)에 회전이 자유자재하게 취부된다. 아암구동축(2)의 환상계합부(21)는 제 2 리프트용 캠종자(20)를 사이에 둔 1조의 플랜지(21a)로 구성된다. 또, 입력축(10)의 일단을 지지하는 일방의 베어링(9a)을 장착하기 위한 개구부에는 이것을 액밀로 봉쇄하는 축단캡(23)이 설치되며, 한편 입력축(10)의 타단을 하우징(8) 외방으로 돌출시키면서 지지하는 타방의 케어링 (9b)을 장착하기 위한 개구부에는 입력축(10)의 회전을 허용하면서 액밀로 봉쇄하는 링상 캡(24)이 설치된다.
또, 중공 통형상부재(12)내에 베어링(13)을 장착하기 위한 개구에도 이것을 액밀로 봉쇄하는 봉지캡(25)이 설치된다. 그리고, 로울러 기어캠(11)으로 회전되는 터릿(15)은 스플라인 감합된 아암구동축(2)을 회전구동하여, 아암구동축(2)에 취부된 아암(3)을 선회구동한다. 또, 리프트용 홈캠(17)으로 요동되는 리프트용 아암 (22)은 터릿(15)에 대하여 스플라인 감합된 아암구동축(2)을 당해 터릿(15) 및 원통형상 가이드부(16)에 대하여 슬라이드시키며, 아암구동축(2)에 취부된 아암(3)을 리프트 구동한다. 아암구동축(2)의 환상계합부(21)는 리프트용 아암(22)의 제 2 리프트용 캠종동자(20)를 사이에 둔 상태로 회전할 수 있으며, 따라서 아암구동축(2)의 회전을 방해하지 않고 아암구동축(2)을 리프트용 아암(22)으로 슬라이드시킬 수 있다.
다음에, 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)과의 사이에 상대회전을 발생시키는 클러치(6)에 대하여 도 5 내지 도 8 을 참조하여 설명한다.
클러치(6)는 주로 아암구동축(2)에 이것과 동축으로 일체적으로 설치되는 중공 통형상의 입력보스(26)와, 이 입력보스(26)의 플랜지부(27)에 중합하여 아암구동축(2)과 동축으로 배치되며, 드러스트 베어링(28)이나 래디얼 베어링(29)을 개재하여 입력보스(26)에 대하여 상대회전이 자유자재하게 설치되는 링형상의 출력 플레이트(30)와, 입력보스(26)의 플랜지부(27) 주연에 그 원주방향을 따라 서로 45°의 간격을 두고 설치된 8개의 로울러 포킷(31)내에 1개당 90°의 각도를 두고 배치됨과 함께, 출력 플레이트(30)에 형성된 계합홈(32)에 계탈이 자유자재하게 계합되며, 계합홈(32)으로부터 이탈한 때에는 출력 플레이트(30)의 플레이트면 상에서 전동이 자유자재한 4개의 클러치 로울러(33)와, 입력보스(26)의 플랜지부(27)에 출력 플레이트(30)와는 반대측으로부터 중합하여 아암구동축(2)과 동축으로 설치되며, 클러치 로울러(33)를 로울러 포킷(31)내에 보지하는 환상의 커버(34)와, 커버(34)와 입력보스(26)에 나합된 중공 통형상의 스프링압 조정보울트(35)와의 사이에 설치되고, 클러치 로울러(33)와 계합홈(32)과의 계합을 해제 가능하게 보지하기 위하여 커버(34)를 출력 플레이트(30)를 향해 부세하는 스프링(36)으로 구성된다.
상세하게는, 입력보스(26)는 아암구동축(2)과의 사이에 개장되는 환상체결요소(37)를, 당해 입력보스(26)의 일단에 보울트(38)로 체결하는 압입부재(39)에 의해 이들 입력보스(26)와 아암구동축(2)과의 사이에 압입함으로써, 아암구동축(2)에 일체 회전 가능하게 고정된다. 출력 플레이트(30)는 압입부재(39)와는 반대측의 입력보스(26)의 타단에 나합된 록너트(40)에 로울러 베어링(41)을 개재하여 회전이 자유자재하게 지지된다. 커버(34)는 로울러 포킷(31)을 상방으로부터 덮는 환상의 상부 커버플레이트(42)와, 이 상부 커버플레이트(42)에 로울러 베어링(43)을 개재하여 중합하여 설치되고, 로울러 포킷(31)을 플랜지부(27)의 외측으로부터 봉쇄하는 환상의 측부 커버플레이트(44)로 구성된다. 또, 도시예에 있어서는 스프링(36)으로써 접시스프링이 사용되고 있다.
그리고, 이 클러치(6)는 도 8 에 도시한 바와 같이, 스프링(36)의 부세력으로 클러치 로울러(33)가 계합홈(32)과 계합하고 있는 상태에서는 아암구동축(2)과 일체로 회전하는 입력보스(26)의 회전이 출력 플레이트(30)에 전달되어 양자를 일체 회전시키는 한편, 스프링(36)의 부세력에 대항하여 클러치 로울러(33)가 계합홈 (32)으로부터 이탈하면, 클러치 로울러(33)는 출력 플레이트(30)의 플레이트 면상을 전동하여 입력보스(26)가 회전하여도 그 회전은 출력 플레이트(30)에는 전달되지 않으며, 따라서 이것에 의해 회전이 전달되지 않는 출력 플레이트(30)에 대하여입력보스(26), 나아가서는 아암구동축(2)의 상대회전을 발생시키며, 다시 클러치 로울러(33)가 이웃의 비어있는 계합홈(32)에 도달하여 스프링(36)의 부세력으로 당해 계합홈(32)에 계합하면, 다시 출력 플레이트(30)와 입력보스(26)의 양자를 일체 회전시키게 되어 있다.
다음에, 그립아암부(4)와 아암써포트부(5)로 구성되어 신축동작되는 아암(3)에 대하여 설명한다. 아암써포트부(5)는 이것을 출력 플레이트(30)와 일체로 회전시키기 위하여 그 기단(5a)이 당해 출력 플레이트(30)에 취부됨과 함께, 이 기단(5a)과 아암구동축(2)의 직경방향 외방을 향해 연출된 연출단(5b)과의 사이에, 연출방향으로 곧바르게 형성된 슬라이드 홈(45)을 구비한다. 그립아암부(4)는 이것을 아암써포트부(5)의 연출단(5b)으로부터 외방을 향해 출입 가능하게 하여야 할 슬라이드 홈(45)에 계합하면 슬라이드 돌기(46)를 개재하여 아암써포트부(5)에 슬라이드 이동이 자유자재하게 지지되며, 이 그립아암부(4)의 선단에는 공구를 계탈이 자유자재하게 보지하는 U자형상의 그립(47)이 설치된다.
그리고, 슬라이드 홈(45)과 슬라이드 돌기(46)의 계합에 의해 아암써포트부 (5)에 대하여 그립아암부(4)가 직선왕복 운동함으로써, 아암(3)이 신축동작하도록 되어 있다. 도시예에 있어서는, 아암(3)은 아암구동축(2)을 중심으로 하여 그 양측에 1조 장출되어 있다.
아암(3)의 신축동작은 상술한 클러치(6)에 의해, 회전이 전달되지 않는 출력 플레이트(30), 나아가서는 아암써포트부(5)에 대하여 아암구동축(2)의 상대회전이 발생하도록 함으로써 얻어지게 되어 있다. 따라서, 아암구동축(2)과 그립 아암부(4)와의 사이에는 아암써포트부(5)에 대한 아암구동축(2)의 상대회전을 전달하기 위한 링크(7)가 설치된다. 링크(7)는 도시한 바와 같이 입력보스(26)의 직하에, 아암구동축(2)에 대하여 이것과 동축으로 일체적으로 설치되는 크랭크 아암(48)과, 이 크랭크 아암(48)의 수평방향 연출단 및 그립아암부(4)에 양단이 핀(54a, 54b)을 개재하여 회전이 자유자재하게 연결된 코네팅 로드(49)로 구성된다.
크랭크 아암(48)은 입력보스(26)와 마찬가지로 아암구동축(2)과의 사이에 개장되는 환상체결요소(50)를, 당해 크랭크 아암(48)의 일단부에 보울트(51)로 체결되는 압입부재(52)에 의해 이들 크랭크 아암(48)과 아암구동축(2)과의 사이에 압입함으로써, 아암구동축(2)에 일체 회전가능하게 고정된다. 코네팅 로드(49)와 그립 아암부(4)와를 연결하는 핀(54b)은 아암써포트부(5)에 그립아암부(4)의 슬라이드 이동방향을 따라 형성된 슬립(53)내에 슬라이드가 자유자재하게 계합되며, 이것에 의해 그립아암부(4)의 이동을 안내하도록 되어 있다. 이 링크(7)는 아암써포트부 (5)에 대한 크랭크 아암(48)의 상대회전으로 코네팅 로드(49)를 개재하여 아암써포트부(5)에 대하여 그립아암부(4)를 슬라이드 이동시킨다.
따라서, 상기 클러치(6)와의 관계에서는 출력 플레이트(30), 즉 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)과를 계속하여 이들 양자가 일체회전할 때에는 크랭크 아암 (48)도 이들과 함께 회전하며, 따라서 그립아암부(4)는 슬라이드 이동되지 않는 한편, 출력 플레이트(30)와 아암구동축(2)과를 떼어내어 이들 양자간에 상대회전이 발생하지 않을 때에는 아암써포트부(5)에 대하여 크랭크 아암(48)이 상대회전하며, 이것에 의해 그립아암부(4)가 슬라이드 이동되도록 되어 있다.
또, 상기 클러치(6)에 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)의 양자를 계속한다든지 떼어내는 작동을 발생시키기 위한 작동기구에 대하여 도 9 를 참조하여 설명한다. 이 작동기구는 아암구동축(2)의 리프트 동작을 이용하도록 되어 있다. 아암써포트부(5)에는 크랭크 아암(48)의 회전을 허용하는 절결부(55)를 구비하여 당해 크랭크 아암(48)의 기단을 수용하면서 내려진 통형상부(56)의 하단에 제지용 계합부재로서의 1조의 제지용 로울러(57)가 설치됨과 함께, 하우징(8)의 원통형상 가이드부(16)에는 링체(58)가 설치되며, 이 링체(58)의 상부날부(59)밑과 하부날부(60)위에 각각 아암구동축(2)의 리프트 동작에 수반하여 이동하는 제지용 로울러(57)와 계탈이 자유자재하게 계합하는 스토퍼로서의 제지용 돌기(61a, 61b)가 설치된다. 제지용 돌기(61a, 61b)는 링체(58)의 원주방향으로 180°의 간격을 갖는 2개소에 설치된다.
제지용 계합부재도 제지용 돌기(61a, 61b)에 대응하여 2개소에 설치된다. 제지용 계합부재 각각은 통형상부(56)의 원주방향으로 간격을 두고 형성된 2개 1조의 제지용 로울러(57)로 구성되며, 아암구동축(2)의 리프트 방향으로부터 제지용 돌기(61a, 61b)에 계합하여 이것을 아암구동축(2)의 회전방향 양측으로부터 끼어 넣음으로써, 통형상부(56)를 개재하여 아암써포트부(5)를 하우징(8)에 위치 결정하면서 제지하도록 되어 있다. 그리고, 제지용 로울러(57)와 제지용 돌기(61a, 61b)의 계합에 의한 아암써포트부(5)의 제지상태에서 아암구동축(2)이 회전되면, 이것에 의해 클러치 로울러(33)가 스프링(36)에 대항하여 계합홈(32)으로부터 이탈하게 되며, 클러치(6)에 의한 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)과의 계속이 끊어져 이들양자의 떼어냄이 달성되도록 되어 있다.
다음에, 본 실시형태에 관한 자동 공구 교환장치(1)의 작동에 대하여 도 10 의 작동선도를 참조하면서 다시 도 11 내지 도 14 에 기초하여 설명한다. 상술한 바와 같이 아암구동축(2)은 도 11 과 같이 입력축(10)의 1회의 회전(0°∼360°)의 사이에 로울러 기어캠(11) 및 터릿(15)에 의해 적당하게 회전구동됨과 함께, 리프트용 홈캠(17) 및 리프트용 아암(22)에 의해 적당하게 리프트 구동된다.
상세하게는, 입력축(10)의 회전각도가 0°인 초기상태에서는 도 11 및 도 12 에 도시한 바와 같이, 아암(3)은 교환용 공구(T2)가 위치하고 있는 공구매거진(M)의 공구대기위치(P1)와 교환용 공구(T1)가 위치하는 머시닝 센터의 주축(S)과의 사이에 그들의 배치와 직교하는 위치에서 정지됨과 함께, 아암구동축(2)의 리프트 위치는 아암써포트부(5)에 설치된 통형상부(56)의 제지용 로울러(57)가 원통형상 가이드부(16)에 설치한 링체(58)의 하부날부(60)측의 제지용 돌기(61b)로부터 이탈한 상태가 되는 당해 제지용 돌기(61b)보다도 약간 높은 위치에 있으며, 당해 제지용 돌기(61b)로부터 90° 떨어진 위치에 설정된다. 또, 이 때 아암(3)은 그립아암부 (4)가 아암써포트부(5)에 인입되어 수축상태가 된다.
(0°- a)기간에서는 리프트 위치 및 아암(3)의 수축상태를 보지한 채, 로울러 기어캠(11) 등에 의해 아암구동축(2)이 예를 들어 좌방향으로 90° 회전구동되며, 아암(3)의 각 그립(47)이 각각 공구대기위치(P1) 및 주축(S)과 대면하는 위치까지 아암(3)이 선회된다. 이 아암(3)의 선회동작에 의해 2개 1조의 제지용 로울러(57)가 하부날부(60)측의 제지용 돌기(61b)의 직상으로 이동하여 온다.
(a - b)기간에서는 선회위치 및 아암(3)의 수축상태를 보지한 채, 리프트용 홈캠(17) 등에 의해 아암구동축(2)은 2개의 제지용 로울러(57)가 하부날부(60)측의 제지용 돌기(61b)를 그 양측으로부터 끼워 넣어 계합하는 높이위치까지 리프트(하강)동작된다. 이것에 의해 클러치(6)에 의한 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)의 떼어내는 동작의 준비가 행해진다.
(b - c)기간에서는 제지용 로울러(57)와 제지용 돌기(61b)와의 계합을 보지하여 아암써포트부(5)를 제지하는 리프트 높이를 보지한 상태에서 아암구동축(2)이 회전된다(도시예에서는 우방향 회전). 이것에 의해 클러치(6)에서 계합홈(32)으로부터 클러치 로울러(33)가 발출되어 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)과의 떼어냄이 행해져 양자간의 상대회전이 생긴다. 이것에 의해 제지되어 있는 아암써포트부 (5)에 대하여 크랭크 아암(48)도 상대적으로 우방향으로 회전하며, 크랭크 아암(48)이 코네팅 로드(49)를 개재하여 아암써포트부(5)의 연출단(5b)으로부터 그립아암부(4)를 돌출방향으로 슬라이드 이동시켜 아암(3)을 신장동작시킨다. 이 신장동작에 의해 그립(47)은 공구대기위치(P1) 및 주축(S)의 교환용 공구(T1, T2)에 수평방향으로부터 접근하여 이들을 동시에 보지한다.
(c - d)기간에서는 공구매거진(M) 및 주축(S)으로부터 각 그립(47)이 보지한 교환용 공구(T1, T2)를 발출하여야 할 교환용 공구(T1, T2)를 상당한 높이위치까지 리프트시키기 위하여, 아암구동축(2)은 제지용 로울러(57)가 하부날부(60)측의 제지용 돌기(61b)로부터 그 직상의 상부날부(59)측의 제지용 돌기(61a)에 다시 계합하는 높이위치까지 리프트(상승)동작된다. 이것에 의해 아암(3)을 수축동작시키기위한 클러치(6)에 의한 떼어냄 동작의 준비도 행해진다.
(d - e)기간에서는 제지용 로울러(57)와 상부날부(59)측의 제지용 돌기(61a)와의 계합을 보지하는 리프트높이를 보지한 상태에서 아암구동축(2)이 회전된다(도시예에서는 좌방향 회전). 이것에 의해 클러치(6)에 있어서 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)과의 떼어냄이 행해져 양자간의 상대회전이 발생된다. 이것에 의해 크랭크 아암(48)은 아암(3)의 신장동작시와는 반대인 좌방향으로 상대적으로 회전하며, 크랭크 아암(48)이 코네팅 로드(49)를 개재하여 그립아암부(4)를 아암써포트 부(5)에 인입하는 방향으로 슬라이드 이동시켜 아암(3)을 수축동작시킨다. 이 수축동작에 의해 교환용 공구(T1, T2)를 보지한 그립(47)을 포함하는 아암(3) 전체의 선회반경이 단축됨으로써, 선회동작시에 아암(3)이 공구매거진(M)이나 주축(S)과 간섭하는 것도 방지된다.
(e - f)기간에서는 선회위치 및 아암(3)의 수축상태를 보지한 채, 아암구동축(2)은 제지용 로울러(57)가 상부날부(59)측의 제지용 돌기(61a)로부터 이탈하는 당해 제지용 돌기(61a)보다도 약간 낮은 높이의 위치까지 리프트(하강)동작된다. 이것에 의해 클러치(6)에 의한 아암구동축(2)과 아암써포트부(5)와를 계속하여 양자를 일체회전시키는 준비가 행해진다.
(f - g)기간에서는 리프트 위치 및 아암(3)의 수축상태를 보지한 상태에서, 아암구동축(2)이 회전되며, 아암(3)은 좌방향으로 180° 선회됨으로써, 공구매거진 (M)으로부터 취출한 교환용 공구(T2)가 주축(S)에, 또 주축(S)으로부터 떼어낸 교환용 공구(T1)가 공구매거진(M)으로 반송된다. 이 때, 아암(3)의 선회동작에 의해제지용 로울러(57)는 상부날부(59)측의 제지용 돌기(61a)의 직하로 이동하여 온다.
(g - h)기간에서는 선회위치 및 아암(3)의 수축상태를 보지한 채, 아암구동축(2)은 제지용 로울러(57)가 상부날부(59)측의 제지용 돌기(61a)와 계합하는 높이위치까지 리프트(상승)동작된다. 이것에 의해, 다시 클러치(6)에 의한 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)의 떼어내는 동작의 준비가 행해진다.
(h - i)기간에서는 리프트높이를 보지한 상태에서 아암구동축(2)이 회전된다 (도시예에서는 우방향 회전). 이 때 클러치(6)에 의한 떼어냄으로, 아암써포트부 (5)에 대하여 크랭크 아암(48)이 상대적으로 우방향으로 회전하며, 그립아암부(4)는 아암써포트부(5)로부터 돌출방향으로 슬라이드 이동되어 아암(3)이 신장동작된다. 이 신장동작에 의해 각 그립(47)이 보지하는 교환용 공구(T1, T2)를 각각 공구매거진(M) 및 주축(S)에 동시에 받아넘길 수 있다.
(i - j)기간에서는 공구매거진(M) 및 주축(S)에 받아넘긴 교환용 공구(T1, T2)로부터 그립(47)을 대피시켜야 할 당해 교환용 공구(T1, T2)의 높이위치에 대하여 그립(47)을 해당하는 높이위치까지 리프트시키기 위하여, 아암구동축(2)은 제지용 로울러(57)가 상부날부(59)측의 제지용 돌기(61a)로부터 그 직하의 하부날부(60)측의 제지용 돌기(61b)에 다시 계합하는 높이위치까지 리프트(하강)동작된다. 이것에 의해 신장한 아암(3)을 수축동작시키기 위한 클러치(6)의 떼어냄동작의 준비도 행해진다.
(j - k)기간에서는 제지용 로울러(57)와 하부날부(60)측의 제지용 돌기(61b)의 계합을 보지하는 리프트높이를 보지한 상태에서, 아암구동축(2)이 회전된다(도시예에서는 좌방향 회전). 이것에 의해 클러치(6)가 떼어내어지고, 그립아암부(4)를 아암써포트부(5)에 인입하는 방향으로 슬라이드 이동시켜 아암(3)을 수축동작시킨다. 이 수축동작에 의해 그립(47)을 포함하는 아암(3) 전체의 선회반경이 단축되어 선회동작시에 아암(3)이 공구매거진(M)이나 주축(S)과 간섭하는 것도 방지된다.
(k - l)기간에서는 선회위치 및 아암(30)의 수축상태를 보지한 채, 아암구동축(2)은 제지용 로울러(57)가 하부날부(60)측의 제지용 돌기(61b)로부터 이탈하는 당해 제지용 돌기(61b)보다도 약간 높은 높이위치까지 리프트(상승)동작된다. 이것에 의해 클러치(6)에 의한 아암구동축(2)과 아암써포트부(5)와를 계속하여 양자를 일체회전시키는 준비가 행해진다.
(1 - 360°(0°))기간에서는 리프트위치 및 아암(3)의 수축상태를 보지한 상태에서 아암구동축(2)이 회전되며, 아암(3)은 우방향으로 90°선회되어, 그립(47)위치가 바뀌어져 상술한 초기상태로 복귀한다. 이것에 의해 입력축(10)의 1회전으로, 교환용 공구(T1, T2)를 자동적으로 교환할 수 있다. 또, 아암구동축(2)을 회전하는 터릿(15)을 회전운동시키는 로울러 기어캠(11) 및 아암구동축(2)을 리프트하는 리프트용 아암(22)을 리프트운동시키는 리프트용 홈캠(17)에는 각각 도 10 에 도시한 인덱스·진동동작 및 리프트 동작에 대응한 캠프로필이 구비되어 있다.
이상 설명한 본 실시예에 관한 자동 공구 교환장치(1)에 있어서는 아암(3)을 아암써포트부(5)와 그립아암부(4)로 구성하며, 클러치(6)에 의한 계속·떼어냄 동작에 의해 아암써포트부(5)와 아암구동축(2)과의 일체회전이나 상대회전을 발생시키도록 하며, 양자간의 상대회전을 이용하여 링크(7)에 그립아암부(4)를 이동시키는 동작을 발생시키는, 클러치(6)와 링크(7)만의 합리적이며 간단한 구조에 의해 아암(3)을 신축동작시킬 수 있다.
또, 아암(3)을 신축동작시키는 데 필요한 기구는 클러치(6) 및 링크(7)만으로서 동력손실도 적고, 특히 클러치(6)나 링크(7)를 아암구동축(2)과 아암써포트부 (5)나 그립아암부(4)와의 사이에 설치한 것으로서, 회전관성의 증가를 적게 억제할 수 있어, 아암(3)의 정지위치 정도를 높일 수 있으며, 따라서, 또 장치운전의 고속화도 달성할 수 있다. 특히 본 실시예에 있어서는 클러치(6)나 링크(7)를 구성하는 크랭크 아암(48)을 아암구동축(2)과 동축으로 설치한 것으로서, 회전관성의 증가에 영향을 미치는 것은 코네팅 로드(49)만이며, 아암(3)의 동작정도를 향상시킬 수 있음과 함께, 장치의 고속운전을 가능하게 할 수 있다.
또, 아암(3)의 신축동작은 아암(3)을 선회시키는 아암구동축(2)의 정역방향의 회전을 이용하고 있으며, 로울러 기어캠(11)의 캠프로필의 간단한 변경으로 소망하는 왕복동작을 정도높게 확보할 수 있다. 다시, 클러치(6)의 단속동작은 아암(3)을 리프트시키는 아암구동축(2)의 축방향 왕복동작을 이용하고 있어, 리프트용 홈캠(17)의 캠프로필의 간단한 변경으로 소망하는 단속동작을 정도높게 확보할 수 있다.
또, 본 실시예에 있어서는 로울러 기어캠(11)에 의해 아암(3)의 선회위치의 위치할출을 정도높게 확보할 수 있음과 함께, 공구매거진(M)이나 주축(S)과의 사이에서 교환용 공구(T1, T2)를 받아넘길 때, 클러치(6)를 떼어내어 그립아암부(4)를 슬라이드 이동시키게 되지만, 아암써포트부(5)를 하우징(8)측의 제지용 돌기(61a,61b)를 이용하여 로크상태로 위치결정할 수 있으므로, 클러치(6)의 떼어냄 동작이나 그립아암부(4)의 슬라이드에 수반하여 아암(3)이 요동함이 없으며, 따라서 아암(3) 위치가 공구매거진(M)이나 주축(S)에 대한 위치로부터 벗어남이 없고, 높은 정도로 안정된 공구교환동작을 확보할 수 있다. 또, 아암(3)의 신축동작이 아암써포트부(5)에 대한 그립아암부(4)의 직진 왕복운동이므로, 공구매거진(M)이나 주축(S)의 위치에 대한 방향안정성을 높게 확보할 수 있어, 적절하게 교환용 공구(T1, T2)의 착탈을 행할 수 있다.
도 15 내지 도 17 에는 상기 실시예의 변형예가 도시되어 있다. 이 변형예에 관한 자동 공구 교환장치(1)는 아암(3)을 아암구동축(2)으로부터 한쪽으로 장출하여 변형한 점을 제외하고는 상기 실시예와 거의 같다. 이와 같은 캔티레버 타입의 아암(3)을 구비한 자동 공구 교환장치(1)에서도 상기 실시예와 같은 작용효과를 발휘하는 것은 물론이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 관한 자동 공구 교환장치에 의하면, 합리적이며 간단한 구조로 아암을 신축동작시킬 수 있어, 선회반경을 작게 함으로써 본래 얻을 수 있는 장치의 고속운전을 실현할 수 있다.

Claims (3)

  1. 회전구동되는 아암구동축에 설치되어 선회되는 아암을 신축동작시키도록 한 자동 공구 교환장치에 있어서, 상기 아암을 공구를 착탈이 자유자재하게 보지하는 그립아암부와, 상기 그립아암부를 이동이 자유자재하게 지지하는 아암써포트부와로 구성하며, 상기 아암써포트부와 상기 아암구동축과의 사이에, 이들 아암써포트부와 아암구동축과를 계속하여 양자를 일체회전시킴과 함께, 양자를 떼어내어 이들 아암써포트부와 아암구동축과의 사이에 상대회전을 발생시키는 클러치를 설치하며, 상기 그립아암부와 상기 아암구동축과의 사이에, 상기 아암써포트부에 대한 당해 아암구동축의 상대회전을 전달하여 당해 그립아암부를 이동시키는 링크를 설치한 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아암구동축은 정역방향으로 회전구동되며, 상기 클러치는 상기 아암써포트부와 상기 아암구동축과의 사이에 정역방향의 상대회전을 발생시키며, 상기 링크는 상기 그립아암부에 정역방향의 상대회전을 전달하여 당해 그립아암부를 왕복운동시키는 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아암구동축은 그 축방향으로 왕복구동되며, 상기 아암써포트부는 상기 아암구동축의 축방향 왕복이동에 의해 그 회전을 저지하는 스토퍼에 계탈이 자유자재하게 계합되며, 상기 클러치는 상기 아암써포트부가 상기 스토퍼에 계합되는 것으로 떼어냄 동작되는 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환장치.
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