KR100668287B1

KR100668287B1 - 고정 번지 방식의 자동공구교환 장치

Info

Publication number: KR100668287B1
Application number: KR1020060031786A
Authority: KR
Inventors: 윤상대
Original assignee: 주식회사 화인에이.티.씨
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-01-12

Abstract

본 발명은 고정 번지 방식의 자동 공구 교환 장치에 관한 것이고, 구체적으로 툴의 교환 과정에서 실행이 되는 하강 및 회전 공정을 하나의 공정으로 처리할 수 있는 캠 홈(Groove)을 가진 자동 공구 교환 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 교환 장치는 다수 개의 툴 포트가 설치되고 회전축에 의하여 회전 가능한 툴 매거진; 툴 매거진의 툴을 고정시키는 툴 집게, 내부 실린더 및 샤프트, 캠 홈이 형성된 실린더 형태의 캠 홈, 및 캠 홈을 따라 이동 가능한 캠 팔로우를 가지는 이송 장치; 및 이송 장치로부터 툴을 전달받는 체인지 암을 포함하고, 상기에서 캠 팔로우가 캠 홈을 따라 이동함에 따라 툴 집게가 회전하는 것을 특징으로 한다.

캠 홈, 캠 팔로우, 이송 장치, 체인지 암

Description

고정 번지 방식의 자동공구교환 장치{Auto tool changer with a magazine consisting of fixed address tool pots}

도 1의 (가) 및 (나)는 각각 포트 타입 자동 공구 교환 장치 및 그립 타입 자동 공구 교환 장치를 도시한 것이다.

도 2의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 자동 공구 교환 장치의 평면도 및 정면도를 각각 도시한 것이다.

도 3의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 자동 공구 교환 장치의 측면도 및 실린더 형태의 캠을 각각 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 자동 공구 장치에 설치될 수 있는 툴 포트에 대한 실시 예의 하나를 도시한 것이다.

본 발명은 고정 번지 방식의 자동 공구 교환 장치에 관한 것이고, 구체적으로 툴의 교환 과정에서 실행이 되는 하강 및 회전 공정을 하나의 공정으로 처리할 수 있는 회전 홈(Groove)을 가진 자동 공구 교환 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동 공구 교환 장치는 보링 머신, 밀링 머신 및 드릴링 머신을 하나로 한 복합 공작기계인 머시닝 센터(Machining Center Tool)의 공구 교환을 위하여 사용되는 장치를 말한다. 이러한 자동 공구 교환 장치의 형태로 포트 타입 및 그립 타입이 있다. 도 1의 (가) 및 (나)에는 각각 포트 타입 자동 공구 교환 장치 및 그립 타입 자동 공구 교환 장치가 도시되어 있다.

도 1의 (가)에 도시된 포트 타입 자동 공구 교환 장치를 살펴보면, 매거진 축(12)에 의하여 툴 매거진(10)이 회전하여 교환이 되어야 할 툴을 가진 툴 포트(13)를 교환 위치로 이동시킨다. 교환 위치에서 툴이 툴 포트(13)에 고정된 상태에서 회전 축(14)에 의하여 후크(19)에 결합되고 그리고 롤러(15)에 의하여 90° 만큼 아래로 회전한 후 이동하게 된다. 한편 도 1의 (나)에 도시된 그립 타입의 자동 공구 교환 장치를 살펴보면, 그립(22)에 툴(23)이 고정된 툴 매거진(20)이 회전하여 교환 위치에 툴(23)을 위치시키면 집게(26)에 툴(23)이 고정된다. 툴(23)이 고정되면 공압 실린더(24)의 작동에 의하여 회전 링크(25)를 회전시키고 그리고 이로 인하여 그립(22)으로부터 툴(23)을 이탈시킨다. 도 1의 (가)에 도시된 포트 타입의 포트의 구조로 인하여 툴이 포트에 고정이 되어 회전한다. 그러나 도 1의 (나)에 도시된 그립 타입의 경우 툴을 그립 또는 스프링에서 탈착시키는 경우 하향으로 구동시킨 후 회전을 하여야 한다. 그러므로 2단계의 동작을 위한 별도의 부품이 필요하고 그리고 교환 시간이 지연된다는 단점을 가진다.

자동 공구 교환 장치가 가진 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 선행 기술로 특허등록번호 “0414994 “고정번지 방식 자동공구 교환기의 공구 회전 장치”가 있다. 제안된 발명은 툴 포트의 회전 및 인출 구조를 개선하여 툴 포트의 교환시 간을 단축시키는 것을 목적으로 툴을 이탈시키는 집게; 집게의 이동을 유도하고 지지하는 유지 플레이트; 집게를 회전시키는 공압 실린더를 가지는 공구 회전 장치를 개시한다. 개시된 발명의 특징은 공압 실린더의 직선 운동을 회전 운동으로 변환시키기 위하여 집게 및 공압 실린더 사이에 회전 링크 및 회전축이 설치되는 것을 특징으로 한다. 자동 공구 교환 장치에 대한 다른 선행 기술로 공개번호 10-2004-0045223 “머시닝 센터의 자동 공구 교환 장치”가 있다. 제시된 발명은 머시닝 센터의 주축에 공구 교환이 이루어진 후 매거진에 대한 공구의 반납 과정이 끝나지 않아도 공작물을 가공할 수 있는 머시닝 센터의 자동 공구 교환 장치를 개시한다.

개시된 발명과 다른 공지 발명은 자동 공구 교환 장치(Auto Tool Changer)는 자동 공구 교환 장치의 크기 및 제작비용의 절감에 대해서는 구체적으로 언급하지 않는다. 이와 같은 크기 및 제작비용의 절감은 교환 장치의 구조가 간단함 및 공정 과정의 축소와 관련이 된다. 본 발명은 개시된 공지 발명에서 개시하지 않은 간단한 구조 및 공정 과정을 축소시킬 수 있는 자동 공구 교환 장치를 제안한다.

본 발명의 목적은 회전 홈을 가진 자동 공구 교환 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 자동 공구 교환 장치는 다수 개의 툴 포트가 설치되고 회전축에 의하여 회전 가능한 툴 매거진; 툴 매거진의 툴을 고정 시키는 툴 집게, 내부 실린더 및 샤프트, 캠 홈이 형성된 실린더 형태의 캠, 및 캠 홈을 따라 이동 가능한 캠 팔로우를 가지는 이송 장치; 및 이송 장치로부터 툴을 전달받는 체인지 암을 포함하고, 상기에서 캠 팔로우가 캠 홈을 따라 이동함에 따라 툴 집게가 회전한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 내부 실린더가 샤프트를 따라 왕복 이동함에 따라 캠 팔로우가 캠 홈을 따라 이동한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 캠 홈은 실린더 형태의 캠의 내부 벽을 따라 길이 방향으로 형성된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 캠 팔로우와 결합되는 유지 플레이트를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 자동 공구 교환 장치의 툴 포트는 베이스 및 툴의 수용을 위한 수용 공간을 형성하는 베이스 플레이트; 베이스에 고정되어 베이스 플레이트의 수용 공간에 돌출하도록 설치되는 키; 한 쌍의 날개를 가지고 그리고 각각의 날개의 중간 부분이 베이스 플레이트의 수용 공간의 외부 모서리에 접하는 고정 스프링; 및 고정 스프링의 한 쌍의 날개의 중간 부분에 설치되어 고정 스프링을 툴 매거진에 고정시키는 링을 포함하고, 상기에서 툴은 한 쌍의 날개의 탄성력 및 키에 의하여 고정된다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면을 이용하여 실시 예로서 상세하게 설명이 된다.

도 2의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 자동 공구 교환 장치의 평면도 및 정 면도를 각각 도시한 것이다.

도 2의 (가)를 참조하면, 본 발명에 따른 자동 공구 교환 장치는 툴(T)이 고정되는 툴 포트(211)를 가진 툴 매거진(21) 및 툴(T)을 이송시키는 이송 장치(22) 및 이송 장치(22)로부터 전달될 툴(T)을 예를 들어 스핀들과 같은 장치에 전달하는 체인지 암(24)을 포함한다. 툴 매거진(21)은 회전 가능한 회전 축(213)에 설치되어 이송 장치(22)의 교환 위치로 툴(T)을 이동시킨다. 교환 위치에서 툴 매거진(21)의 툴(T)은 이송 장치(22)의 툴 집게(23)에 고정이 된다. 그리고 툴 집게(23)는 이송 장치(22)의 내부에 설치된 샤프트(221)를 따라 캠(222)이 이동함에 따라 캠(222)의 주위로 회전하게 되어 툴(T)을 체인지 암(24)에 고정시킨다. 체인지 암(24)은 다시 회전하여 스핀들과 같은 장치에 툴을 고정시키게 된다.

도 2의 (나)에 도시된 것처럼 툴 매거진(21)의 회전 축(213)은 이송 장치(22)의 샤프트(221)의 방향과 수직을 이루고 있다. 그리고 이송 장치(22)는 툴 집게(23)의 회전에 의하여 툴(T)을 체인지 암(24)에 결합시킨다. 도 2의 (나)에 도시된 툴 포트(221)는 판스프링을 이용하여 툴(T)을 고정한다. 이러한 툴 포트(221)의 형태는 아래의 도 4와 관련하여 설명이 된다.

도 3의 (가)는 툴 매거진(21)의 툴(T)을 체인지 암(24)으로 이동시키는 과정을 도시한 것이다. 도 3의 (가)를 살펴보면, 툴 매거진(21)의 툴(T)은 이송 장치(22)의 툴 집게(23)에 고정이 되면 내부 실린더(227)가 축(221)을 따라 이동하게 된다. 내부 실린더(227)의 축(221)에 따른 이동은 이 분야에서 공지된 방법에 따라 이루어진다. 내부 실린더(227)는 캠 팔로우(225)에 연결되어 있고 그리고 캠 팔로우(225)는 캠(222)에 형성된 캠 홈(226)을 따라 이동하게 된다. 이와 같은 캠 팔로우(225)의 캠 홈(226)에 따른 이동에 의하여 툴 집게(23)가 회전하게 되고 툴(T)은 체인지 암(24)에 고정이 된다. 이후 체인지 암(24)이 회전하여 툴(T)을 스핀들(31)에 고정시키게 된다. 도 3의 (나)에 도시된 것처럼, 캠(222)은 실린더 형태를 가지고 캠 홈(226)은 실린더의 내벽에 형성된다. 그리고 캠 팔로우(225)는 캠 홈(226)을 따라 이동하는 경우 툴 집게(23)는 회전하게 된다. 툴 집게(23)의 회전은 동시에 상하 운동을 수반한다. 이와 같은 툴 집게(23)의 회전 및 상하 운동을 위하여 실린더 형태의 캠(222)의 안쪽 벽에 형성되는 캠 홈(226)은 중간 부분에서부터 시작하여 길이 방향으로 연장되면서 캠의 가장 위쪽으로 그리고 다시 위쪽에서 아래로 시작점의 마주 보는 쪽으로 길이 방향으로 형성이 될 수 있다. 이와 같은 캠 홈(226)은 일정한 길이의 직선 길이 구간 및 곡선 길이 구간을 포함할 수 있다. 예를 들어 직선 길이 구간은 전체 갬 홈(226)의 길이의 1/8 내지 1/6이 되고 그리고 나머지 길이 구간은 곡선이 될 수 있다. 도 3의 (나)의 도시된 것처럼 툴 집게(23)는 유지 플레이트(228)에 고정되고 다시 유지 플레이트(228)는 캠 팔로우(225)에 베어링에 의하여 회전 가능하도록 결합이 된다. 도 3의 (나)에 도시된 것처럼, 내부 실린더(224)가 샤프트(221)를 따라 이동함에 따라 캠 팔로우(225)는 캠(222)에 형성된 캠 홈(226)을 따라 이동하게 되고 그리고 이에 따라 유지 플레이트(228)에 의하여 캠 팔로우(225)에 연결된 툴 집게(23)가 회전하게 된다. 이 경우 캠 홈(226)은 내부 실린더(224)의 이동에 따라 캠 팔로우(225)가 캠(222)의 중간 부분에서 길이 방향으로 캠(222)의 위쪽으로 이동하도록 형성된다. 그리고 캠(222)의 맞은편에 반대 방향으로 이동하는 캠 홈(226)이 형성되거나 또는 캠 팔로우(225)의 다시 처음 이동 방향의 반대 방향으로 이동하도록 형성될 수 있다. 이와 같은 방법으로 캠 팔로우(225)가 이동하는 것에 의하여 툴(T)은 직접 툴 매거진(21)으로부터 체인지 암(24)에 장착되거나 또는 체인지 암(24)으로 툴 매거진(21)에 고정될 수 있도록 한다. 이와 같이 실린더 형태의 캠(222)에 형성된 캠 홈(226)을 따라 캠 팔로우(225)가 이동하는 것에 의하여 체인지 암(24) 또는 툴 매거진(21)의 수직 방향의 이동이 없이 툴(T)이 교환될 수 있다. 교환되어야 할 툴(T)의 위치 및 그에 따른 체인지 암(24)의 위치는 툴 집게(23)의 회전의 시작 점 및 끝 점을 고려하여 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 자동 교환 공구 교환 장치의 툴 포트는 아래의 도 4에 도시된 것과 같은 형태가 될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 자동 공구 교환 장치에 설치될 수 있는 툴 포트에 대한 실시 예의 하나를 도시한 것이다.

도 4를 살펴보면, 툴 포트는 베이스 플레이트(41), 키(42), 고정 스프링(43) 및 링(44)을 포함한다. 베이스 플레이트(41)는 판 형태로 툴 매거진에 고정되는 베이스(411), 수용 공간을 형성하기 한 쌍의 수용가지(413a, 413b) 및 고정 스프링(43)을 유지하기 위한 지지면(414)을 포함한다. 추가로 베이스 플레이트(101)는 볼트와 같은 고정 수단에 의하여 툴 포트를 툴 매거진에 고정하기 위한 고정 홀(415)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 베이스 플레이트(41)는 지지면(414)을 형성하고 있다는 점을 제외하면 공지의 베이스 플레이트와 동일하다. 지지면(414)은 고정 스프링(43)을 유지하기 위하여 형성된다. 베이스(411)의 위쪽에는 키(42)가 설치된다. 키(42)는 한 쌍의 수용가지(413a, 413b)에 의하여 형성되는 수용 공간으로 돌출하여 수용 공간에 고정되는 툴이 정확하게 고정되었는지 여부를 확인할 수 있도록 한다. 예를 들어 수용 공간에 툴을 수용하는 경우 툴이 키(42)에 가하는 힘 또는 압력을 측정하는 것에 의하여 툴이 정확하게 툴 포트에 고정이 되었는지 여부가 확인될 수 있다. 이와 같은 키(42)는 필요에 따라 코일 스프링과 연결되어 전후에 이동 가능하도록 설치될 수 있고 그리고 스프링의 압축력에 의하여 툴의 고정 여부가 확인될 수 있다. 또한 키(42)는 고정 스프링(43)과 함께 수용된 툴을 일정한 위치에 고정하는 기능을 가진다. 고정 스프링(43)은 중심 점(C)의 양쪽으로 형성된 한 쌍의 날개(431a, 431b) 및 각각의 날개(431a, 431b)에 형성된 고정 머리(433a, 433b)를 포함한다. 고정 스프링(43)은 바람직하게는 판스프링 형태가 되고 그리고 한 쌍의 날개(431a, 431b)는 중심 점(C)을 기준으로 변형에 대항하는 복원력을 가지도록 제조된다. 각각의 날개(431a, 431b)의 중간 부분은 베이스 플레이트(41)의 지지면(414)에 접촉하게 된다. 그리고 유지 머리(433a, 433b)는 끝 부분이 안쪽으로 말려서 원형으로 되어 접촉되는 툴의 손상을 방지하고 또한 툴이 수용 공간 내에서 탄성력으로 지지될 수 있도록 한다.

중심 점(C)의 위쪽으로 링(44)이 설치된다. 링(44)은 고정 스프링(43)의 각각의 날개(431a, 431b)의 아래쪽 부분과 접촉하는 접촉 스크루(443) 및 고정 스프 링(43)을 툴 매거진에 고정하기 위한 조임 스크루(441)를 포함한다. 조임 스크루(441)는 툴 매거진에 나사 결합이 되어 상하로 이동 가능하고 그리고 접촉 스크루(443)는 고정 스프링(43)의 양 날개에 접촉이 된다. 본 발명에 따른 툴 포트의 링(44)은 고정 스프링(43)을 툴 매거진에 고정하면서 동시에 고정 스프링(43)의 한 쌍의 날개(431a, 431b)의 탄성력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 접촉 스크루(443)가 날개(431a, 431b)의 아래쪽 부분과 일정 부분 접촉하도록 만들고 그리고 조임 스크루(441)를 죄여 접촉하는 부분의 압력을 높이면 고정 스프링(43)의 변형에 대한 복원력이 증가하게 된다. 이와 반대로 링(44)을 툴 매거진에 느슨하게 고정하는 경우에는 복원력이 감소하게 된다. 이와 같은 방법으로 고정 스프링(43)의 복원력을 변화시켜 수용 공간에 수용되는 툴 포트가 안정적으로 툴 포트에 고정될 수 있도록 한다.

위에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

본 발명에 따른 자동 공구 교환 장치는 실린더 형태의 캠에 형성된 캠 홈을 따라 캠 팔로우가 이동되게 하여 작업 공정의 단순화가 이루어지도록 한다. 아울러 장치 자체의 부품 수를 감소시켜 제조비용이 감소될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.

Claims

툴을 교환하기 위한 자동 공구 교환 장치에 있어서,

다수 개의 툴 포트가 설치되고 회전축에 의하여 회전 가능한 툴 매거진;

툴 매거진의 툴을 고정시키는 툴 집게, 내부 실린더 및 샤프트, 캠 홈이 형성된 실린더 형태의 캠, 및 캠 홈을 따라 이동 가능한 캠 팔로우를 가지는 이송 장치; 및

이송 장치로부터 툴을 전달받는 체인지 암을 포함하고, 상기에서 캠 팔로우가 캠 홈을 따라 이동함에 따라 툴 집게가 회전하는 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환 장치.
청구항 1에 있어서, 내부 실린더가 샤프트를 따라 왕복 이동함에 따라 캠 팔로우가 캠 홈을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환 장치.
청구항 1에 있어서, 캠 홈은 실린더 형태의 캠의 내부 벽을 따라 길이 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환 장치.
청구항 1에 있어서, 캠 팔로우와 결합되는 유지 플레이트를 더 포함하는 자동 공구 교환 장치.
청구항 1에 있어서, 툴 포트는 베이스 및 툴의 수용을 위한 수용 공간을 형성하는 베이스 플레이트;

베이스에 고정되어 베이스 플레이트의 수용 공간에 돌출하도록 설치되는 키; 한 쌍의 날개를 가지고 그리고 각각의 날개의 중간 부분이 베이스 플레이트의 수용 공간의 외부 모서리에 접하는 고정 스프링; 및 고정 스프링의 한 쌍의 날개의 중간 부분에 설치되어 고정 스프링을 툴 매거진에 고정시키는 링을 포함하고, 상기에서 툴은 한 쌍의 날개의 탄성력 및 키에 의하여 고정되는 것을 특징으로 자동 공구 교환 장치.