KR101232007B1 - 자동공구 수납기구 - Google Patents

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고사쿠 기타무라
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Abstract

자동공구 수납기구가, 복수의 매거진과, 반송수단과, 공구 교환 아암을 갖는다. 각 매거진에는, 공구를 장착한 포트가 다수 수납되어 있다. 반송수단은, 매거진측의 위치와 주축 가까이의 대기위치와의 사이에서 1개씩 공구를 장착한 포트를 반송한다. 공구 교환 아암은, 대기위치에서 대기중의 포트로부터 사용전의 공구를 꺼내 주축에 장착하는 동시에, 주축에 장착되어 있었던 사용후의 공구를 주축으로부터 꺼내 포트에 장착한다.

Description

자동공구 수납기구{Automatic Tool Storage Mechanism}
본 발명은, 다수의 공구(tool)와 포트(pot)를 수납하는 매거진(magazine)을 구비한 자동공구 수납기구에 관한 것이다.
대부분의 공작 기계, 특히 머시닝 센터(machining center)는 자동공구 교환장치를 구비하고 있으며, 많은 공구를 필요로 하고 있고, 다수의 공구를 수납하기 위해서, 복수의 매거진이 제공되고 있다. 각 매거진에는, 다수의 포트가 체인으로 연결되어, 각 포트에 여러 가지의 공구가 장착되어 있다.
자동공구 교환장치는, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 공지되어 있다. 이것은 다수의 공구와 포트를 수납한 매거진과, 매거진으로부터 소정의 포트에 장착된 공구를 꺼내(특정 포트에서 유지하여) 대기위치까지 반송하는 반송수단과, 그 대기위치에서 대기중의 사용전의(상기 대기위치에서 대기하는) 공구와 주축측의 사용후의(주축에 부착되는) 공구를 교환하는 공구 교환 아암으로 구성된다.
종래의 자동공구 교환장치에 있어서는, 매거진에 배치되었던 것 중으로부터 선택된 공구를 꺼내도록 설계된다. 이러한 동작은, V자 플랜지에 의해 집게 (claw)로 파지함으로써 달성된다. 그리고, 그 공구를 꺼낸 포트는 매거진에 남기고, 공구만을 매거진으로부터 대기위치까지 반송하고 있었다.
종래의 방법에 따르면, 공구를 포트로부터 떼어내고, 공구의 V자 플랜지를 집게로 파지함으로써 공구 반송이 달성된다. 이 방법의 단점은, 무겁거나 긴 절단 공구가 반송시에 기울기 쉬워지고, 이에 따라 길거나 고속도 반송에서, 불안정하다는 점이다.
공구의 V자 플랜지에 의해 공구를 강하게 파지하기 위해서는, 집게는 높은 강성이 필요하다.
일본 공개특허공보 2003-291046 일본 공개특허공보 2008-155343
본 발명의 목적은, 무겁거나 긴 절단 공구인 경우에도, 반송시에 공구가 기울어지는 일 없이, 안정적인 공구 반송을 확보하는 자동공구 수납기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 모드에 따르면, 자동공구 수납기구는, 공구를 장착한 포트가 다수 수납된 적어도 1개의 매거진; 매거진측에 가까운 위치와 주축에 가까운 대기위치와의 사이에서 1개씩 공구를 장착한 포트를 반송하는 방송수단; 및 대기위치에서 대기하는 포트로부터 사용전의 공구를 꺼내 주축에 장착하고 상기 주축으로부터 사용후의 공구를 꺼내 상기 포트에 장착하는 공구 교환 아암을 포함한다.
상기 반송수단은, 매거진측의 위치와 주축 가까이의 대기위치와의 사이에 설치된 가이드; 및 공구를 장착한 포트를 상기 가이드를 따라서 이동시키는 포트 이동수단을 갖는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 가이드는, 매거진측의 제 1 가이드 부분; 및 상기 제 1 가이드 부분과 상기 대기위치와의 사이에서 공구를 장착한 포트를 가이드하는 제 2 가이드 부분을 갖는다.
또한, 상기 포트 이동수단은, 공구를 장착한 포트를 제 1 가이드 부분과 매거진과의 사이에서 이동하는 유압 실린더; 및 상기 공구를 장착한 포트를 이동시키는 볼나사와 서보모터를 갖는 것이 바람직하다.
상기 포트 이동수단은, 바람직하게는, 공구를 장착한 포트를 제 1 가이드 부분과 제 2 가이드 부분과의 사이에서 이동시키는 포트 이동 아암을 더 가진다.
또한, 복수의 매거진은, 포트 이동 아암용 가이드를 따라서 나란히 배치되어 있고, 상기 포트 이동 아암을 상기 포트 이동 아암용 가이드상에서 구동시키는 수단이 설치되어 있어, 선택된 1개의 매거진의 부분에서 포트 이동 아암을 정지하고, 그 매거진과 제 1 가이드 부분과의 사이에서, 공구를 장착한 포트를 이동시키며, 그리고 여기에서, 상기 복수의 매거진의 각각에 복수의 포트가 수납되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 포트 이동 아암은, 벨트의 사용에 의해서 상기 포트 이동 아암용 가이드를 따라서 주행하고, 포트를 파지하는 집게와 공구를 파지하는 집게를 갖는 것이다.
이하의 도면에 기초하여 본 발명의 실시형태가 자세히 설명될 것이다.
도 1은, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 자동공구 수납기구에서 제 1 매거진으로부터 대기위치로 공구 및 포트의 반송을 도시하는 설명도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 자동공구 수납기구에서 대기위치로부터 제 2 매거진에 공구 및 포트의 반송을 도시하는 설명도이다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 자동공구 수납기구의 일례를 도시하는 개략 사시도이다.
도 4는, 도 3에 도시한 자동공구 수납기구의 하나의 매거진과 반송수단과의 관계를 도시한다.
도 5는, 도 3에 도시하는 자동공구 수납기구를 조금 확대하여 도시하는 개략 사시도이다.
도 6은, 도 3에 도시하는 자동공구 수납기구를 조금 확대하여 도시하는 개략 사시도이다.
도 7은, 도 3에 도시하는 자동공구 수납기구중 포트 이동 아암과 집게, 그리고 공구 및 포트와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은, 도 7에 도시하는 포트 이동 아암의 1쌍의 집게를 도시한다.
도 9는, 도 7에 도시하는 포트 이동 아암의 3쌍의 집게를 도시하는 개략 상면도이다.
도 10은, 도 7에 도시하는 포트 이동 아암의 3쌍의 집게를 도시하는 개략 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 더 상세히 설명한다.
도 1은, 1개의 매거진으로부터 사용전의 공구와 포트를 함께 꺼내어, 그것들을 대기위치까지 반송하여, 그 사용전의 공구와, 주축측의 사용후의 공구를 교환하는 상황을 도시한다.
도 2는, 교환된 사용후의 공구와 포트를 함께 다른 매거진으로 반환하는 상황을 도시한다.
포트(공구 포트라고도 한다)는, 모든 공구(공구 홀더라고도 한다)에 공통이다.
도 1 내지 2의 실시예에서는, 제 1 매거진(10)이 No.1로부터 No.50까지의 공구(12)와 포트(14)를 수납한다. (도 1과 도 2는 50개중 1개만 도시한다.) 제 2 매거진(16)이 No. 51로부터 No.100까지의 공구(18)와 포트(14)를 수납한다. (도 1 과 도 2는 50개중 1개만 도시한다.) 도 1 내지 2에는 제 1 및 제 2 매거진만 도시되어 있다.
도 1의 (1)은 초기 상태의 일례를 도시한다. 제 1 매거진(10)에 수납된 No.1의 공구(12)가 제어수단(도시하지 않음)에 의해서 호출된다.
도 1의 (2)에서는, (호출된) No.1의 공구(12)와 그것을 위한 포트(14)가 함께 제 1 매거진(10)으로부터 꺼내진다. 이들은 도 1에서 우측방향으로 이송되고, 포트 이동 아암(22)의 하방 위치에 온다.
도 1의 (3)에서는, 포트 이동 아암(22)이 하강하고, 포트 이동 아암(22)의 집게로 (V자 플랜지에 의해서) 그 No.1의 공구(12)와 포트(14)를 잡는다.
도 1의 (4)에서는, 포트 이동 아암(22)의 상승에 의해서 No.1의 공구(12)와 포트(14)가 가이드(26)의 입구까지 이동된다.
도 1의 (5)에서는, 복수의 집게에 의해서 No.1의 공구(12)와 포트(14)가 유지되어 가이드(26)의 입구에서 정지한 상태로, 포트 이동 아암(22)만이 상승하여 초기 상태로 되돌아온다.
도 1의 (6)에서는, No.1의 공구(12)와 포트(14)가 유지된 상태로, No.1의 공구(12)와 포트(14)가 함께 가이드(26)를 따라서 대기위치로 이동한다.
도 1의 (7)에서는, 공구 교환 아암(28)이 사용전의 No.1의 공구(12)와 주축 (30)측에 부착된 사용후의 No.51의 공구(18)를 교환한다.
도 1의 (8)은 공구 교환 완료 상태를 도시한다.
도 2의 (1)에서는, (교환된) 사용후의 No.51의 공구(18)와 그것을 위한 포트 (14)가 함께 가이드(26)의 입구를 향하여 좌측방향으로 이동한다.
도 2의 (2)에서는, 사용후의 No.51의 공구(18)와 포트(14)가 포트 이동 아암 (22)의 하방 위치에 온다.
도 2의 (3)에서는, 포트 이동 아암(22)이, 복수의 집게에 의해서, (그 V자 플랜지로) No. 51의 공구(18)와 포트(14)를 잡는다.
도 2의 (4)에서는, 포트 이동 아암(22)이, 복수의 집게로, (V자 플랜지에 의해서) No.51의 공구(18)와 포트(14)를 잡은 상태로, 포트 이동 아암(22)이 상승하여 초기 위치에 되돌아온다.
도 2의 (5)에서는, 포트 이동 아암(22)이, 공구(18)와 포트(14)를 잡은 채로, 제 2 매거진(16)의 위치로 이동한다.
도 2의 (6)에서는, 포트 이동 아암(22)이, 공구(18)와 포트(14)를 잡은 채로, 제 2 매거진(16)에서의 No.51의 공구(18)의 반환 위치로 하강한다.
도 2의 (7)에서는, 공구(18)와 포트(14)로부터 떼어내져, 포트 이동 아암 (22)만이 초기 상태의 위치로 상승한다.
도 2의 (8)에서는, No.51의 공구(18)가 포트(14)와 함께 제 2 매거진(16)에 반환된다. 그 결과, 전체가 초기 상태로 되돌아온다.
도 3 내지 8은, 도 1 내지 2에 도시한 자동공구 수납기구의 구체적인 예의 하나를 도시한다.
같은 기본 구성의 복수의 매거진((예를 들면, 10,16,40,46,50의 5개)이 세로 방향으로 일렬로 나란히 배치되어 있다.
각 매거진(10,16,40,46,50)에는, 그것들에 공통된 다수의 포트(14)가 엔드리스의 형태로 둘레를 돌도록 자유로이 회전 가능하게 배치되어 있다. 그러한 포트 (14)의 각각에 1개씩 여러 가지의 공구(12,18)(도 1 내지 2에는 2종류만 예시적으로 도시한다)가 장착되어 있다.
전체 매거진에 수납하는 포트(14)의 총수는, 수백(예를 들면 300)으로 할 수 있다.
공구(12,18)를 장착한 특정의 포트(14)가, 제어장치(도시하지 않음)에 의해서 선택되어(즉 호출되어), 반송수단(후술)에 의해서, 매거진측의 위치(90)(도 4)로부터 주축 가까이의 대기위치(100)까지 반송된다.
포트 반송을 위한 가이드는 제 1 가이드 부분(51)과 제 2 가이드 부분(26)으로 구성되어 있다. 전자는 매거진측에 가까우며 각 매거진의 전방에 위치되고, 후자는 전자와 대기위치(100)와의 사이에 위치되어 있다.
포트 이동수단은, 제 1 구동 수단, 제 2 구동수단, 및 포트 이동 아암(22)을 갖는다. 제 1 구동 수단(55)(바람직하게는 유압 실린더)은 공구를 장착한 포트를 제 1 가이드 부분(51)과 각 매거진과의 사이에서 수평방향으로 이동시킨다. 제 2 구동수단(101)(바람직하게는 볼나사 및 서보모터를 포함한다)은 제 2 가이드 부분 (26)을 따라서 공구 장착 포트를 수평방향으로 이동시킨다. 포트 이동 아암(22)은, 제 1 가이드 부분(51) 및 제 2 가이드 부분(26) 사이에서 공구 장착 포트를 수직방향으로 이동시킨다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 2개의 레일형상의 포트 이동 아암용 가이드(61)가 기구의 양측에 걸쳐서 수평방향으로 평행하게 배치되어 있다. 그러한 가이드(61)를 따라서 다른 매거진들이 일렬로 배치되어 있다.
포트 이동 아암(22)은, 승강용 구동부(71)에 의해서 수직방향 또는 상하 방향으로 승강된다.
2개의 포트 이동 아암용 가이드(61)를 따라서, 기구의 양측 사이에 연이어 설치된 2개의 벨트(73,75)를 통하여 주행용 구동부(77)(바람직하게는 감속기와 서보모터를 포함한다)에 의해서 수평방향으로 이동된다.
2개의 포트 이동 아암용 가이드(61)와 포트 이동 아암(22)에 의해서, 제 1 가이드 부분(51)은 원하는 세로방향과 가로방향의 위치로 설정할 수 있다.
이것을 도 6을 참조하여 설명한다.
제 1 매거진(10)에 수납되어 있는 다수의 공구 중, No.1의 공구(12)가 제어장치(도시하지 않음)에 의해서 호출된다(선택된다). 매거진(10)의 포트 출입 위치에 설치된 유압 실린더(55)에 의해서, 그 No.1의 공구(12)와 그것용의 포트(14)가 함께 제 1 매거진(10)으로부터 밀려 나온다. 제 1 가이드 부분(51)을 따라서, (도 6에서) 우측방향으로 이송된다. 그 때, No.1의 공구(12)와 그것용의 포트(14)가 포트 이동 아암(22)의 하방 위치에 도래할 때까지, 포트 록 실린더(57)의 작용으로, 포트(14)는 포트 파지부(59)에 의해서 파지된다.
다음에, 포트 이동 아암(22)이 하강된다. 집게(22a)로 No.1의 공구(12)의 V플랜지을 잡고, 집게(22b,22c)로 포트(14)의 2개소를 잡는다.
부호 103은, 집게(22a,22b,22c)으로 공구와 포트(14)를 잠그고 파지하기 위한 포트 록 실린더를 도시한다.
포트 록 실린더(103)를 (잠금 상태에서) 작동시켜, 포트 이동 아암(22)을 상승시키고, No.1의 공구(12)와 포트(14)를 함께 제 2 가이드 부분(26)의 입구로 이동시킨다.
제 2 가이드 부분(26)의 입구에서, 포트 파지부(65)가 포트 록 실린더(105)의 작용으로 포트(14)를 파지한다. 포트(14)가 파지된 상태로, 포트(14)와 그것에 장착된 공구(12)가 제 2 구동수단(101)에 의해서 대기위치(100)까지 반송되어 간다.
사용전의 No.1의 공구(12)와 포트(14)가 대기위치(100)에 도래한 후, 공구 교환 아암(28)이 작동된다. 1쌍의 파지부(28a,28b)가 회전이동하여, 대기위치(100)에 존재하는 사용전의 No.1의 공구(12)와, 주축(30)에 장착되어 있는 사용후의 No.51에 공구(18)가 교환된다. 즉, No.1의 공구(12)를 포트(14)로부터 떼어내는 동시에, No.51의 공구(18)를 주축(30)으로부터 떼어내어, 그 후, 그것들을 180° 회전시키고, 또한, No.1의 공구(12)를 주축(30)에 장착하는 동시에, No.51의 공구 (18)를 포트(18)에 장착한다.
사용후의 No.51의 공구(18)와 포트(14)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 가이드를 따라서 소정의 매거진을 향해서 반송된다. 그 때, 포트 록 실린더 (103,105), 포트 이동 아암(22), 파지부(59,65), 유압 실린더(55) 및 다른 것들은, 포트(14)가 매거진으로부터 대기위치(100)까지 반송되어 왔을 때와는 반대의 순서로 같은 동작을 한다.
상술한 실시형태에 따르면, 매거진과 대기위치(100)와의 사이에서 공구와 포트가 항상 함께 이동되어, 포트가 지지된다.

Claims (9)

  1. 공구를 장착한 포트가 다수 수납된 적어도 1개의 매거진;
    매거진측에 가까운 위치와 주축에 가까운 대기위치와의 사이에서 1개씩 공구를 장착한 포트를 반송하는 반송수단; 및
    대기위치에서 대기하는 포트로부터 사용전의 공구를 꺼내 주축에 장착하는 동시에, 주축에 장착되어 있었던 사용후의 공구를 주축으로부터 꺼내 상기 포트에 장착하는 공구 교환 아암을 구비하고,
    상기 반송수단은,
    매거진측의 위치와 주축 가까이의 대기위치와의 사이에 설치된 가이드와,
    공구를 장착한 포트를 상기 가이드를 따라서 이동시키는 포트 이동수단을 가지며;
    상기 가이드는,
    매거진측의 제 1 가이드 부분과,
    상기 제 1 가이드 부분과 상기 대기위치와의 사이에서 공구를 장착한 포트를 가이드하는 제 2 가이드 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 자동공구 수납기구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 포트 이동수단은,
    공구를 장착한 포트를 제 1 가이드 부분과 매거진과의 사이에서 이동하는 유압 실린더; 및
    상기 공구를 장착한 포트를 이동시키는 볼나사와 서보모터를 갖는 것을 특징으로 하는 자동공구 수납기구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 포트 이동수단은,
    공구를 장착한 포트를 제 1 가이드 부분과 제 2 가이드 부분과의 사이에서 이동시키는 포트 이동 아암을 더 갖는 것을 특징으로 하는 자동공구 수납기구.
  4. 제 3 항에 있어서, 복수의 매거진은, 포트 이동 아암용 가이드를 따라서 나란히 배치되어 있고, 상기 포트 이동 아암을 상기 포트 이동 아암용 가이드상에서 주행시키는 구동수단이 설치되어 있어, 선택된 1개의 매거진의 장소에서 포트 이동 아암을 정지하여, 그 매거진과 제 1 가이드 부분과의 사이에서, 공구를 장착한 포트를 이동시키는 것을 특징으로 하는 자동공구 수납기구.
  5. 제 4 항에 있어서, 복수의 매거진의 각각에 복수의 포트가 수납되는 것을 특징으로 하는 자동공구 수납기구.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 포트 이동 아암은, 벨트의 사용에 의해서 상기 포트 이동 아암용 가이드를 따라서 주행하는 것을 특징으로 하는 자동공구 수납기구.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 포트 이동 아암은, 포트를 파지하는 집게와 공구를 파지하는 집게를 갖는 것을 특징으로 하는 자동공구 수납기구.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 포트 이동 아암은, 포트를 파지하는 집게와 공구를 파지하는 집게를 갖는 것을 특징으로 하는 자동공구 수납기구.
  9. 삭제
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