KR101496571B1 - 터렛형 자동 공구교환장치 - Google Patents

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Abstract

이 발명은, 별도의 구동장치를 사용하지 않고 공작기계에 기본으로 설치되어 있는 주축을 주동력원으로 이용함과 동시에 감속장치의 감속비로 각도분할을 함으로써 구조를 상대적으로 단순화시킬 수 있으며, 공구교환시간을 단축시킴으로써 비가공시간을 줄여서 생산성을 향상시킬 수 있는, 터렛형 자동 공구교환장치에 관한 것으로서,
주축헤드에 설치되어 있는 캠과, 상기한 캠과의 작용에 의해 터렛을 제끼기 위한 캠팔로워와, 상기한 캠팔로워가 부착되어 있는 홀더와, 상기한 홀더를 탄성 지지하기 위한 스프링과, 상기한 홀더와 결합되는 샤프트와, 주축헤드에 장착되어 회전동력을 발생시키는 스핀들모터와, 상기한 스핀들 모터에 연결되어 있는 스핀들 기어와, 상기한 스핀들 기어에 연결되어 있는 터렛 기어와, 상기한 터렛기어에 연결되어 있으며 파워록과 플랜지를 이용하여 상기한 샤프트와 결합되어 있는 감속기와, 상기한 감속기에 연결되어 있으며 샤프트의 끝에서 록너트와 베어링을 이용하여 지지되는 탭플랜지와, 상기한 탭플랜지에 결합되어 있는 툴홀더를 포함하여 이루어진다.

Description

터렛형 자동 공구교환장치{Turret type automatic tool changer}
이 발명은 터렛형 자동 공구교환장치에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 별도의 구동장치를 사용하지 않고 공작기계에 기본으로 설치되어 있는 주축을 주동력원으로 이용함과 동시에 감속장치의 감속비로 각도분할을 함으로써 구조를 상대적으로 단순화시킬 수 있으며, 공구교환시간을 단축시킴으로써 비가공시간을 줄여서 생산성을 향상시킬 수 있는, 터렛형 자동 공구교환장치에 관한 것이다.
각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 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. 상기한 절삭공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있으며, 상기한 금속성형기계에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.
상기한 머시닝센터는 선반, 밀링기, 드릴링기, 보링기에서 각종 작업을 필요로 하는 가공물을 자동작으로 가공하는 절삭공작기계의 일종으로서, 컬럼과, 자동으로 공구를 교환하기 위한 자동공구교환장치(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.
상기한 자동공구교환장치(ATC)로서, 공구가 설치되는 주축의 상하 이동을 이용하여 터렛에 보유 지지된 공구와 주축에 설치된 공구를 교환하도록 하는 터렛형 자동 공구교환장치에 대한 기술이 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2007-0096935호(공개일자: 2007년 10월 02일)의 "수치제어 장치 부착 공작기계의 자동 공구 교환장치"에서 개시된 바 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 터렛형 자동 공구교환장치는, 별도의 구동장치가 장착됨으로써 이에 따른 제어장치를 포함한 관련 부품이 수반되고 배선처리를 해야 하기 때문에 구조가 상대적으로 복잡하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 구동장치를 사용하지 않고 공작기계에 기본으로 설치되어 있는 주축을 주동력원으로 이용함과 동시에 감속장치의 감속비로 각도분할을 함으로써 구조를 상대적으로 단순화시킬 수 있는, 터렛형 자동 공구교환장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공구교환시간을 단축시킴으로써 비가공시간을 줄여서 생산성을 향상시킬 수 있는 터렛형 자동 공구교환장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 주축헤드에 설치되어 있는 캠과, 상기한 캠과의 작용에 의해 터렛을 절각하기 위한 캠팔로워와, 상기한 캠팔로워가 부착되어 있는 홀더와, 상기한 홀더를 탄성 지지하기 위한 스프링과, 상기한 홀더와 결합되는 샤프트와, 주축헤드에 장착되어 회전동력을 발생시키는 스핀들모터와, 상기한 스핀들 모터에 연결되어 있는 스핀들 기어와, 상기한 스핀들 기어에 연결되어 있는 터렛 기어와, 상기한 터렛기어에 연결되어 있으며 파워록과 플랜지를 이용하여 상기한 샤프트와 결합되어 있는 감속기와, 상기한 감속기에 연결되어 있으며 샤프트의 끝에서 록너트와 베어링을 이용하여 지지되는 탭플랜지와, 상기한 탭플랜지에 결합되어 있는 툴홀더를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 감속기는, 플랜지와, 제1 베어링 바디와, 제1 베어링과, 제2 베어링과, 선기어와, 위성기어와, 베어링 케이스와, 제3 베어링과, 링기어와, 제2 베어링 바디를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 터렛기어는 감속기의 입력축과 볼트결합이 되어 있으면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 스핀들기어와 터렛기어와 서로 맞물린 후 스핀들모터의 회전동력(오리엔테이션 기능)을 이용하여 터렛을 회전시키면 바람직하다.
이 발명은, 별도의 구동장치를 사용하지 않고 공작기계에 기본으로 설치되어 있는 주축을 주동력원으로 이용함과 동시에 감속장치의 감속비로 각도분할을 함으로써 구조를 상대적으로 단순화시킬 수 있으며, 공구교환시간을 단축시킴으로써 비가공시간을 줄여서 생산성을 향상시킬 수 있는, 효과를 갖는다.
도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 외형 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 단면 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 감속기의 일부 절개 사시도이다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 감속기의 조립 분해 구성도이다.
도 5a 내지 도 5d는 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 동작상태를 보여주기 위한 도면이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.
도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 외형 구성도이고, 도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 단면 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 구성은, 주축헤드에 설치되어 있는 캠(9)과, 상기한 캠(9)과의 작용에 의해 터렛을 절각하기 위한 캠팔로워(8)와, 상기한 캠팔로워(8)가 부착되어 있는 홀더(10)와, 상기한 홀더(10)를 지지하기 위한 스프링(15)과, 홀더(10)와 결합되는 샤프트(2)와, 주축헤드에 장착되어 회전동력을 발생시키는 스핀들모터(12)와, 상기한 스핀들 모터(12)에 연결되어 있는 스핀들 기어(7)와, 상기한 스핀들 기어(7)에 연결되어 있는 터렛 기어(6)와, 상기한 터렛기어(6)에 연결되어 있으며 파워록(13)과 플랜지(14)를 이용하여 상기한 샤프트(2)와 결합되어 있는 감속기(5)와, 상기한 감속기(5)에 연결되어 있으며 샤프트(2)의 끝에서 록너트(3)와 베어링(4)을 이용하여 지지되는 탭플랜지(1)와, 상기한 탭플랜지(1)에 결합되어 있는 툴홀더(11)를 포함하여 이루어진다.
미설명 부호 16, 17, 18은 볼트이며, 20은 스윙 포인트이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 감속기의 일부 절개 사시도이고, 도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 감속기의 조립 분해 구성도이다.
도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 감속기(5)의 구성은, 플랜지(51)와, 제1 베어링 바디(52)와, 제1 베어링(53)과, 제2 베어링(54)과, 선기어(55)와, 위성기어(56)와, 베어링 케이스(57)와, 제3 베어링(58)과, 링기어(59)와, 제2 베어링 바디(60)를 포함하여 이루어진다.
상기한 감속기(5)는 일반적으로 사용되는 유성치차 감속기와는 달리 중공이 확대되어 있으며, 이 중공을 이용하여 홀더(10)로부터 나온 샤프트(2)가 통과하게 되고, 파워록(13)과 플랜지(14)를 이용하여 샤프트(2)를 감속기(5)에 결합시킨다.
상기한 감속기(5)의 링기어(59)에 탭플랜지(1)가 조립되며, 샤프트(2)의 끝에서 록너트(3), 베어링(4)을 이용하여 지지된다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 터렛형 자동 공구교환장치의 작용은 다음과 같다.
도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 홀더(10)에 부착되어 있는 캠팔로워(8)가 주축헤드에 부착되어 있는 캠(9)을 타고 가공에 방해되지 않는 영역으로 비켜서 있다.
툴 교체 명령이 발생하게 되면, 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 주축헤드가 위로 복귀하게 된다.
주축헤드가 위로 어느정도 올라가게 되면, 도 5c에 도시되어 있는 바와 같이, 캠팔로워(8)와 캠(9)에 의해 터렛이 안쪽으로 제껴지면서 절각되며 툴홀더(11)가 주축헤드에 장착되어 있던 툴(16)을 파지하게 된다.
주축헤드가 위로 끝까지 올라가면서, 도 5d에 도시되어 있는 바와 같이, 언클램프된 툴(16)은 툴홀더(11)를 따라 빠지게 되고, 스핀들기어(7)와 터렛기어(6)가 서로 맞물리게 된다.
이와 같이 스핀들기어(7)와 터렛기어(6)와 서로 맞물린 후 스핀들모터(12)의 회전동력(오리엔테이션 기능)을 이용하여 터렛을 회전시키게 되는데, 스핀들모터(12)가 회전하면서 스핀들기어(7)를 회전시키게 되고, 스핀들기어(7)와 서로 맞물려 있던 터렛기어(6)가 회전을 하게 된다.
상기한 터렛기어(6)는 감속기(5)의 입력축과 볼트결합이 되어 있어서, 감속기(5)로 회전동력이 전달된다.
상기한 감속기(5)의 출력축에는 탭플랜지(1)가 결합되어 있으며, 상기한 탭플랜지(1)에 툴홀더(11)가 결합되어 있어서, 감속기(5)와 두 베벨기어(터렛기어(6)와 스핀들 기어(7))간의 감속비를 이용해 주축 1회전(혹은 0.5회전)당 1개의 툴홀더(11)를 이동시킨다.
원하는 툴(16)의 위치까지 회전을 한 후 위의 역순으로 동작하면 툴교체가 완료된다.
1 : 탭플랜지 2 : 샤프트
3 : 록너트 4 : 베어링
5 : 감속기 6 : 터렛기어
7 : 스핀들 기어 8 : 캠팔로워
9 : 캠 10 : 홀더
11 : 툴홀더 12 : 스핀들 모터
13 : 파워록 14 : 플랜지
15 : 스프링 16 : 툴

Claims (4)

  1. 주축헤드에 설치되어 있는 캠과,
    상기한 캠과의 작용에 의해 터렛을 절각하기 위한 캠팔로워와,
    상기한 캠팔로워가 부착되어 있는 홀더와,
    상기한 홀더를 탄성 지지하기 위한 스프링과,
    상기한 홀더와 결합되는 샤프트와,
    주축헤드에 장착되어 회전동력을 발생시키는 스핀들모터와,
    상기한 스핀들 모터에 연결되어 있는 스핀들 기어와,
    상기한 스핀들 기어에 연결되어 있는 터렛 기어와,
    상기한 터렛기어에 연결되어 있으며 파워록과 플랜지를 이용하여 상기한 샤프트와 결합되어 있는 감속기와,
    상기한 감속기에 연결되어 있으며 샤프트의 끝에서 록너트와 베어링을 이용하여 지지되는 탭플랜지와,
    상기한 탭플랜지에 결합되어 있는 툴홀더를 포함하여 이루어지며,
    상기한 감속기는, 플랜지와, 제1 베어링 바디와, 제1 베어링과, 제2 베어링과, 선기어와, 위성기어와, 베어링 케이스와, 제3 베어링과, 링기어와, 제2 베어링 바디를 포함하여 이루어지며,
    상기한 터렛기어는 감속기의 입력축과 볼트결합이 되어 있으며,
    상기한 스핀들기어와 터렛기어와 서로 맞물린 후 스핀들모터의 회전동력(오리엔테이션 기능)을 이용하여 터렛을 회전시키며,
    상기한 감속기와 두 베벨기어(터렛 기어 및 스핀들 기어)간의 감속비를 이용해 주축 1회전당 1개의 툴홀더를 이동시키는 것을 특징으로 하는 터렛형 자동 공구교환장치.
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