KR100814609B1 - 머시닝 센터의 양방향 공구포트 클램핑장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머시닝 센터에 있어 매거진(magazine)과 매거진 사이에서 양방향으로 공구포트(tool port)를 교환시켜 주는 공구포트 클램핑장치에 관한 것으로, 본 발명의 구체적인 수단은, 매거진 프레임(12)에 장착된 제1툴매거진(1)과, 이 제1툴매거진(1)과 이웃하게 배치된 제2툴매거진(2)과의 사이에서 공구 포트(30)를 양방향으로 교환시키기 위한 머시닝 센터의 툴포트 클램핑 장치로서, 상기 매거진 프레임(12)측에 설치되어 툴포트가 교환되는 위치에서 작동하는 액튜에이터(50)와; 상기 액튜에이터(50)의 작동부에 연결되어 제1툴매거진(1)과 제2툴매거진(2) 사이의 양방향에서 왕복 지지 이동되는 클램프 블록(60)과; 상기 클램프 블록(60)에 삽입 관통하여 양방향으로 소정량 이동가능하게 설치되고, 중앙에 걸림수단을 갖는 가이드축(70)과; 상기 가이드축(70)에 걸림수단을 기준으로 양측으로 각기 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 동시에 상기 클램프 블록(60)에도 슬라이딩 가능하게 조립된 대향하는 한쌍의 클램프 축(80A, 80B)과; 상기 한쌍의 클램프축(80A, 80B)의 끝단에 각기 고정 설치되어 상기 클램프 축(80A, 80B)과 일체로 작동하면서 공구포트를 클램프 또는 언클램프시키는 클램프 플레이트(90A, 90B)와; 상기 클램프축(80A, 80B)을 각기 상기 가이드축(70)의 중앙 걸림수단측으로 탄성력으로 밀어붙여서 클램프 플레이트(90A, 90B)의 사이에 클램핑력을 발휘하는 스프링수단과; 상기 액튜에이터(50)가 전,후진 작동 완료하였을 때 상기 가이드축(70)의 이송을 정지시켜 상기 클램프 플레이트(90A, 90B)의 사이에 공구포트를 언클램핑 시키기 위해 가이 드축(70)의 일직선상으로 상기 매거진 프레임(12)측에 고정 배치된 가이드축 스톱퍼수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

툴매거진, 공구포트, 스핀들, 머시닝센터

Description

머시닝 센터의 양방향 공구포트 클램핑장치{Both sides tool port clamping device of machining center}

도 1a는 종래 하나의 매거진을 사용하였을 경우에 적용된 공구포트 클램핑장치의 조립단면도.

도 1b는 도 1a의 요부 확대도.

도 2는 양방향 매거진을 사용하였을 경우 본 발명의 공구포트 클램핑장치가 적용되는 매거진 프레임의 배면도.

도 3은 도 2의 A-A선에서 본 발명의 공구포트 클램핑장치의 단면도.

도 4a, 4b는 본 발명에 적용되는 공구포트 클램핑장치의 조립상태도로서, 공구포트 교환대기 상태의 정지 중 언클램프 작동상태도.

도 4c는 공구포트 클램핑장치의 조립상태도로서, 공구포트 이동중 클램핑 작동상태도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

50 : 액튜에이터 60 : 클램프 블록

70 : 가이드축 72 : 걸림턱

80A, 80B : 클램프 축 90A, 90B : 클램프 플레이트

102, 104 : 캡 202, 204 : 가이드축 스톱퍼

본 발명은 머시닝 센터에 있어 매거진(magazine)과 매거진 사이에서 양방향으로 공구포트(tool port)를 교환시켜 주는 공구포트 클램핑장치에 관한 것이다.

일반적으로 머시닝 센터는 소재를 가공하는데 수십개의 공구(tool)를 필요로 한다. 수십개의 공구는 각각의 공구포트(tool port)에 장착되며, 이 공구포트는 공구매거진(tool magazine)에 장착되어 전기적 공구포트 호출신호에 의해 회전을 하고, 해당 공구가 정위치에 오게 되면 공구포트는 정지하여 언클램핑되고 자동공구 교환장치(ATC; Automatic tool changer)에 의해 공구만 교환이 이루어진다.

이와 같이 공구의 교환이 이루어지려면 공구포트가 매거진측에서 클램프상태에 있다가 언클램프상태로 놓여져야 하고, 공구포트가 회전중에는 클램프상태를 유지해 한다.

도 1a는 종래 일방향 매거진에 있어 매거진과 스핀들 사이에서 이루어지는 클램프장치를 도시하고 있고, 도 1b는 도 1a의 확대도이고, 도 2는 도 1의 클램핑장치(10)가 설치되는 매거진 프레임(12)의 배면도이다.

도 1a,1b,2에서와 같이 매거진 프레임(12)의 공구 교환의 위치에 실린더(14)가 브래킷(9)을 매개로 장착되어 있고, 이 실린더(14)에는 클램프 블록(18)이 나사결합으로 연결되어 있고, 이 클램프 블록(18)에는 클램프 샤프트(16)가 삽입되어 있고, 상기 클램프 샤프트(16)에는 상기 클램프블록(18)이 압축스프링(20)으로 지 지되어 있고, 상기 클램프 샤프트(16)의 일측단에는 클램프 플레이트(22)가 록너트 (24)에 의해 고정되어 있다.

따라서 상기 클램프 블록(18)은 압축스프링(20)력에 의해 클램프 플레이트 (22)와 협력하여 공구포트(30)를 클램프 또는 언클램프하게 되어 있다.

즉, 매거진이 회전을 하는 동안에는 상기 실린더(14)가 후퇴하여 상기 샤프트(16)가 실린더(14)측의 스톱퍼(26)측에 밀어붙여지면 클램프 블록(18)과 클램프 플레이트(22)와의 사이에 언클램프 틈새(H)가 생겨 공구포트(30)가 언클램프된다.

이 상태에서 공구교환을 위해 해당 위치로 공구포트(30)가 이송되면, 실린더 (14)가 전진하여 샤프트(16)가 스톱퍼(26)로부터 이격되고, 압축스프링(20)력에 의해 클램프 플레이트(22)가 도 1b에서 좌측으로 공구포트(30)를 클램핑하여 이동하고, 이동된 클램핑 위치에서 도시안된 자동공구교환장치(ATC)에 의해 스핀들측과 공구만 교환이 이루어진다.

이와 같이 종래의 공구포트 클램핑장치는 매거진과 스핀들 사이에서 공구교환시 매거진측에서의 공구포트 대기위치에서만 언클램프 상태로 있다가 실린더에 의해 이송중이거나 스핀들축 공구교환위치에 있을 때는 클램프 상태로 있기 때문에 양방향으로 공구 교환이 이루어져야 하는 매거진과 매거진 사이에서의 공구포트 클램핑장치로 적용하기가 어려웠다.

왜냐하면, 양측 매거진의 경우 일측 매거진으로부터 옮겨온 툴 포트를 다측 매거진으로 옮긴 후 언클램프 상태로 놓여 있어야 계속해서 매거진을 회전시켜서 해당 공구 포트를 얻을 수 있기 때문이다.

즉, 종래와 같이 하나의 매거진을 사용할 경우 적용되는 공구포트 클램프장치를 양방향 매거진에 적용할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 양방향 매거진을 사용하는 경우의 머시닝 센터에 있어, 매거진과 매거진 사이에서의 새로운 공구포트 교환장치를 적용하여 매거진과 스핀들 사이에서의 공구교환이 가능하도록 한 머시닝 센터의 양방향 공구포트 클램핑장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,
매거진 프레임에 장착된 제1툴매거진과, 상기 매거진 프레임측에 설치되는 액튜에이터와, 상기 제1툴매거진과 이웃하게 배치된 제2툴매거진과 상기 액튜에이터의 작동부에 연결되어 제1툴매거진과 제2툴매거진의 사이에서 왕복 이동되는 클램프 블록으로 구성되는 머시닝 센터의 툴포트 클램핑장치에 있어서,
상기 클램프 블록에 삽입 관통하여 양방향으로 이동가능하게 설치되고, 중앙에 걸림수단을 갖는 가이드축과;
상기 가이드축의 걸림수단을 기준으로 양측으로 각기 슬라이딩 가능하게 삽입되는 한쌍의 클램프 축과;
상기 한쌍의 클램프축의 일단에 각기 고정 설치되어 상기 클램프축과 일체로 작동하면서 공구포트를 클램프 또는 언클램프시키는 클램프 플레이트와;
상기 클램프축 각기 상기 가이드축 중앙 걸림수단측으로 탄성력으로 밀어붙여서 클램프 플레이트의 사이에 클램핑력을 발휘하는 탄성수단과;
상기 매거진 프레임측에 고정 배치되어 상기 액튜에이터가 전,후진 작동 완료하였을 때 상기 가이드축을 눌러 일방향으로 이동시킴으로서, 상기 클램프 플레이트의 사이에 공구포트를 언클램핑 시키는 가이드축 스톱퍼수단을 포함한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면,
상기 걸림수단은 상기 가이드축에 구비된 걸림턱으로 상기 클램프축을 이동시키기는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,
상기 탄성수단은 스프링인 것을 특징으로 한다.

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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 양방향 매거진을 사용하였을 경우 본 발명의 공구포트 클램핑장치가 적용되는 매거진 프레임의 배면도이고, 도 3은 도 2의 A-A선에서 본 발명의 공구 포트 클램핑장치의 단면도이고, 도 4a, 4b는 본 발명에 적용되는 공구포트 클램핑장치의 조립상태도로서, 공구포트 교환대기 상태의 정지중 언클램프 작동상태도이고, 도 4c는 공구포트 클램핑장치의 조립상태도로서, 공구포트 이동중 클램핑 작동상태도이다.

도 3 및 도1에서와 같이 제1툴매거진(1)과 제2툴매거진(2)과의 사이에서 툴포트(30)를 교환하여 주기 위한 교환위치부위에 액튜에이터(actuator)(50)가 매거진 프레임 (12)에 도 2와 같이 브래킷(8)을 매개로 장착되어 있다.

상기 액튜에이터(50)는 본 실시예에서 유압으로 작동되는 유압실린더로 구성하였으나 그 외 공압실린더나 전기적으로 작동되는 작동기를 모두 포함한다.

상기 액튜에이터(50)의 작동단(52)에는 도 4a, 4b와 같이 클램프 블록(60)이 나사결합으로 연결되어 있다. 따라서 상기 클램프 블록(60)은 액튜에이터(50)의 전,후진 작동 방향에 따라 제1툴매거진(1)과 제2툴매거진(2)과의 양방향 사이를 왕복 이송할 수 있게 되어 있다.

상기 클램프 블록(60)은 하단부에 액튜에이터(50)의 작동방향과 나란하게 관통된 클램프축 삽입구멍(61)이 형성되어 있고, 이 클램프축 삽입구멍(61)의 중심 선상에는 가이드축(70)이 삽입되어 있고, 이 가이드축(70)의 양단부에는 상기 클램프축 삽입구멍(61)과 상기 가이드축(70)의 외측면에 슬라이딩 가능하게 삽입된 클램프축(80A, 80B)이 각기 조립되어 있다.

그리고 상기 가이드축(70)의 중앙에는 환형의 걸림턱(72)이 형성되어 있고, 이 걸림턱(72)을 중심으로 하여 상기 클램프축(80A, 80B)이 상기 가이드축(70)의 양측에 각기 배치되어 있다.

상기 클램프축(80A, 80B)은 각각의 압축스프링(100A, 100B)의 탄성력에 의해 클램프축 삽입구멍(61)의 중심부로 탄성력을 받고 있도록 설치되어 있다.

상기 좌측의 압축스프링(100A)은 상기 클램프축(80A)의 원주면에 삽입되고 동시에 상기 클램프축 삽입구멍(61)의 좌측단에 장착된 캡(102)과 클램프축(80A)과 의 사이에서 압축 개재되어 있고, 상기 우측의 압축스프링(100B)은 상기 클램프축 (80B)의 외주면에 삽입되고 동시에 상기 클램프축 삽입구멍(61)의 우측단에 조립된 캡(104)과 클램프축(80B)과의 사이에서 압축 개재되어 있다.

상기 압축스프링(100A, 100B)은 상기 클램프축(80A, 80B)을 각기 상기 가이드축(70)의 중앙 걸림수단(72)측으로 탄성력으로 밀어붙여서 클램프 플레이트(90A, 90B)의 사이에 클램핑력을 발휘하는 스프링수단이다.

따라서 상기 스프링수단은 서로 마주보는 클램프축(80A, 80B)과의 사이에 양측 클램프축(80A, 80B)을 서로 잡아당김하도록 하는 인장스프링으로 구성할 수도 있다.

그리고 상기 클램프축(80A, 80B)의 각 끝단부에는 각각 클램프 플레이트 (90A, 90B)가 삽입되어 와셔(W)가 개재되어 록너트(N)로 고정되어 있다.

따라서 본 발명의 공구포트 클램핑장치는 상기 가이드축(70)에 어떠한 힘도 가하지 않은 상태에서 자유롭게 놓아두게 되면, 압축스프링(100A, 100B)의 탄성복원력에 의해 한쌍의 클램프축(80A, 80B)과 가이드축(70)이 클램프축 삽입구멍(61)의 중앙으로 이동하고, 이와 일체로 클램프 플레이트(90A, 90B)가 마주보는 간격이 좁아지고, 이때 그 좁아진 간격은 공구포트(30)를 클램핑하기에 충분한 폭을 이루게 되어 있다.

이 상태에서 가이드축(70)을 도 4a, 4b와 같이 우측 또는 좌측으로 이동시키면, 가이드축(70)이 걸림턱(72)을 매개로 클램프축(80A, 80B)과 클램프 플레이트 (90A, 90B)를 같은 방향인 우측 또는 좌측으로 이동시켜 공구포트(30)를 클램핑할 수 없는 언클램프 상태로 벌려놓게 되어 있다.

따라서 상기 가이드축(70)에 구비된 걸림턱(72)은 상기 클램프축(70)을 이동시키기 위한 걸림수단으로, 본 실시예에서는 걸림턱(72)을 가이드축(70)에 일체로 형성하였지만 걸림턱(72) 부분을 없애고, 이 부위에 별도의 핀이나, 링을 조립시켜서 가이드축(70)을 조작시킬 시 클램프 축(80A, 80B)을 이동시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 도 4a와 같이 상기 가이드축(70)이 제1툴매거진(1)측에 위치할 경우 가이드축(70)을 우측으로 밀어 언클램프 상태에 놓이도록 하는 가이드축 스톱퍼(202)와, 도 4b와 같이 상기 가이드축(70)이 제2툴매거진(2)측에 위치할 경우 가이드축(70)을 좌측으로 밀어 언클램프 상태에 놓이도록 하는 가이드축 스톱퍼(204)가 각기 매거진 프레임(12)측에 설치되어 있다.

또한 본 발명은 상기 액튜에이터(50)의 작동 구간을 제어하기 위해 작동기 스톱퍼(302)가 액튜에이터(50)본체측에 설치되어 있다. 이때 작동기 스톱퍼(302)의 고정위치는 상기 클램프 블록(60)이 정지하였을 때 각기 가이드축 스톱퍼(202, 204)가 상기 가이드축(70)을 각각 우측 또는 좌측으로 이동시켜 언클램프 상태가 되는 위치에 배치된다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작동상태를 설명한다.

먼저, 공구포트(30)가 제1툴매거진(1)에서 제2툴매거진(2)으로 이송동작 할 경우에 일어나는 클램프/언클램프의 상태를 살펴본다.

도 4a와 같이 제1툴매거진(1)이 회전을 하는 경우에는 가이드축(70)이 가이드축 스톱퍼(202)에 의해 우측으로 밀어붙여져 있어 양측의 클램프 플레이트(90A, 90B)간의 간격은 벌어져 있어 공구포트(30)가 언클램프 상태에 있게 된다.

이 상태에서 가공프로그램에 의해 전기적으로 공구포트 호출신호가 떨어지면, 지령된 공구포트가 제1툴매거진(1)측 공구포트 교환위치에 정지하여 도 4a와 같은 언클램프 상태가 된다.

다음, 액튜에이터(50)가 작동을 개시하여 작동로드(52)가 우측으로 이동하면, 작동로드(52)에 연결된 클램프 블록(60)이 우측으로 이동한다. 따라서 가이드축 (70)은 제1툴매거진(1)에 고정된 가이드축 스톱퍼(202)로부터 떨어져 나가고 동시에 압축되어 있던 압축스프링(100B)의 탄성복원력으로 가이드축(70)과 우측의 클램프 플레이트(90B)가 좌측으로 이동하여 툴포트(30)를 클램핑한다.(도 4c 참조)

이 상태에서 액튜에이터(50)는 클램프 플레이트(90A, 90B)로 도 4c와 같이 클램핑을 유지한 상태로 도 3과 같이 우측의 제2툴매거진(2)으로 이동하여 도 4b와 같은 상태를 이룬다.

다음, 도 4b와 같이 제2툴매거진(2)에 고정된 작동기 스톱퍼(302)에 의해 액튜에이터(50)의 이송이 멈추면, 좌측 압축스프링(100A)이 압축되고 가이드축 스톱퍼(204)가 가이드축(70)을 좌측으로 밀어붙인다. 가이드축(70)이 좌측으로 이동하면 이번에는 좌측 클램프 플레이트(90A)가 좌측으로 이동하여 두 클램프 플레이트 (90A, 90B)의 간격이 벌어지고 그 사이에서 공구포트(30)는 언클램프 상태가 되고, 이후에도 공구포트 호출신호의 의해 제2툴매거진(2)이 회전을 할때는 공구포트의 회전시 간섭이 되지 않는 제2툴매거진(2)의 공구교환위치에서 계속적으로 언클램프 상태를 유지하게 된다.

제2툴매거진(2)으로 교환된 공구포트는 도 1에 도시된 종래의 클램프장치를 통하여 스핀들과의 공구교환이 이루어진다.

한편, 제2툴매거진(2)에서 제1툴매거진(1)으로 공구포트가 이송될때에도 상기한 작동의 역순으로 이루어지므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 실시예는 2개의 툴매거진에서 이루어지는 공구포트의 클램핑장치에 대하여 설명하였으나 본 발명은 툴매거진의 숫자에 제한되는 것은 아니며 양방향에서 공구포트를 교환할 수 있는 툴매거진을 갖추고 있는 머시닝 센터에 적용이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 머시닝 센터의 양방향 공구포트 클램핑장치에 따르면, 기존의 매거진과 스핀들과의 사이에서 공구교환 뿐만 아니라 매거진이 매거진 사이에서의 양방향 공구포트 교환시에도 적용할 수 있어, 양방향 공구의 적용 범위를 증대시킬 수 있다.

또한 본 발명의 양방향 공구포트 클램핑장치는 구조가 간단하고, 제작이 용이하여 제작비용이 저렴하고 작동 신뢰성이 높다.

Claims (3)

1. 매거진 프레임(12)에 장착된 제1툴매거진(1)과, 상기 매거진 프레임(12)측에 설치되는 액튜에이터(50)와, 상기 제1툴매거진(1)과 이웃하게 배치된 제2툴매거진(2)과 상기 액튜에이터(50)의 작동부에 연결되어 제1툴매거진(1)과 제2툴매거진(2) 사이에서 왕복 이동되는 클램프 블록(60)으로 구성되는 머시닝 센터의 툴포트 클램핑장치에 있어서,

   상기 클램프 블록(60)에 삽입 관통하여 양방향으로 이동가능하게 설치되고, 중앙에 걸림수단을 갖는 가이드축(70)과;

   상기 가이드축(70)의 걸림수단을 기준으로 양측으로 각기 슬라이딩 가능하게 삽입되는 한쌍의 클램프 축(80A, 80B)과;

   상기 한쌍의 클램프축(80A, 80B)의 일단에 각기 고정 설치되어 상기 클램프축(80A, 80B)과 일체로 작동하면서 공구포트를 클램프 또는 언클램프시키는 클램프 플레이트(90A, 90B)와;

   상기 클램프축(80A, 80B)을 각기 상기 가이드축(70)의 중앙 걸림수단측으로 탄성력으로 밀어붙여서 클램프 플레이트(90A, 90B)의 사이에 클램핑력을 발휘하는 탄성수단과;

   상기 매거진 프레임(12)측에 고정 배치되어 상기 액튜에이터(50)가 전,후진 작동 완료하였을 때 상기 가이드축(70)을 눌러 일방향으로 이동시킴으로서, 상기 클램프 플레이트(90A, 90B)의 사이에 공구포트를 언클램핑 시키는 가이드축 스톱퍼수단을 포함한 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 양방향 공구포트 클램핑장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 걸림수단은 상기 가이드축(70)에 구비된 걸림턱(72)으로 상기 클램프축(70)을 이동시키기는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 양방향 공구포트 클램핑장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 탄성수단은 스프링인 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 양방향 공구포트 클램핑장치.

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