KR101620822B1 - 툴 매거진의 장력 자동 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 체인(170)의 장력을 자동으로 유지할 수 있는 툴 매거진(100)에 대한 것이다. 공작기계의 툴 매거진(100)의 장력 자동 조절 장치로서, 상기 툴 매거진(100)의 본체(110)의 상부에 장착되며, 외측으로 연장된 제1 수평부(121) 및 상기 제1 수평부(121)의 단부에서 수직 상방으로 연장되는 제1 수직부(123)를 포함하는 상부 부재(120)와, 상기 툴 매거진(100)의 본체(110)의 하부에 장착되며, 상기 제1 수평부(121)와 평행한 제2 수평부(131) 및 상기 제2 수평부(131)에서 수직 하방으로 연장되는 제2 수직부(133)를 포함하는 하부 부재(130)와, 상기 제1 수평부(121) 및 상기 제2 수평부(131)에 각각 마련된 동심의 관통구(125, 135)를 관통하도록 설치되는 축(140)과, 상기 제1 수평부(121)와 상기 제2 수평부(131) 사이에서 상기 축(140)에 베어링(155)을 통해 결합된 스프로킷(150)과, 상기 스프로킷(150)의 외주에 맞물리며, 상기 스프로킷(150)의 반대측에서 그립퍼 조립체(160)와 결합되는 체인(170)과, 상기 제1수직부(123)를 관통하며 일단이 상기 축(140)의 상단에 고정되는 제1 인장볼트(180)와, 상기 제2 수직부(133)를 관통하며 일단이 상기 축(140)의 하단에 고정되는 제2 인장볼트(190)를 포함하며, 상기 제1인장볼트(180)의 타단과 제1 수직부(123) 사이 및 상기 제2 인장볼트(190)의 타단과 제2 수직부(133) 사이에 예압이 가해진 디스크 스프링(185, 195)이 각각 삽입된다.
공작기계, 툴 매거진, 체인, 장력, 텐션

Description

툴 매거진의 장력 자동 조절 장치{TENTION AUTO MAINTAINING SYSTEM FOR TOOL MAGAZINE}
본 발명은, 공작기계의 툴 매거진에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 툴 매거진에서 공구 포트 체인의 장력을 자동으로 유지할 수 있는 장력 자동 조절 장치에 대한 것이다.
일반적으로 머시닝 센터는 주축에 장착된 공구로 공작물을 가공하며, 주축은 가공 프로그램에 따라 다양한 공구가 교환 장착된다. 공구들은 툴 매거진(tool magazine)에 장착되고, 공구 교환 장치에 의해 공구가 교환된다. 교환된 공구는 공구 교환 장치에 의해 다시 툴 매거진에 수납된다. 그리고, 공구 교환 지령이 있을 때마다, 툴 매거진은 구동 장치의 회전력을 스프로킷을 통해 체인으로 전달하여 해당 공구가 수납된 그립퍼 조립체를 공구 교환 위치로 이동시킨다.
한편, 체인에는 그립퍼 조립체 및 공구의 자중으로 인해 틸팅 모멘트(tilting moment)가 걸리게 되고, 이로 인해 장시간 사용시에는 체인이 늘어나 체인의 장력이 감소하게 된다. 체인의 장력이 감소하게 되면, 교환될 공구를 수납하고 있는 그립퍼 조립체를 공구 교환 위치에 정확히 위치시킬 수 없다는 문제점이 발생한다.
이하에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 장력 조절 장치에 대해 도 1 내지 3을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 장력 조절 장치가 마련된 툴 매거진(200)의 평면도이다. 툴 매거진(200)에는 구동원(도시되지 않음)에 직접 연결되어 동력을 전달하는 스프로킷이 마련된 구동측(250)과, 그 반대측인 종동측(255)이 존재한다. 체인(270)은 구동측(250)과 종동측(255)을 연결하도록 폐곡선을 형성한다. 공구(t)를 보관하는 그리퍼 조립체(260)는 체인(270)에 부착되어 체인(270)이 회전함에 따라 툴 매거진(200)의 둘레를 회전할 수 있도록 구성된다.
도 2는 장력 조절 장치가 마련된 종동측(255)인 도 1의 A부분을 배면에서 본 확대도이고, 도 3은 도 2에서 B-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본체(210)에는 상부 지지부(211)와 하부 지지부(230)가 마련되고, 상부 지지부(211)와 하부 지지부(230) 사이에는 브라켓(220)이 마련된다. 브라켓(220)의 외측은 체인(270)에 접하도록 구성되어 체인(270)을 외측으로 압박할 수 있다. 브라켓(220)의 내측에는 텐션 볼트(280)와 너트(285)가 마련되며, 볼트(280)의 회전에 따라 브라켓(220)을 체인(270) 측으로 이동시켜 체인(270)을 압박할 수 있도록 구성된다.
이와 같은 종래의 장력 조절 장치에서는, 체인(270)의 감소된 장력을 조정하기 위해서는 먼저 하부 지지부(230)를 본체(21)로부터 분리하여야만 한다. 하부 지지부(30)가 분리되면, 텐션 볼트(280)를 수동으로 회전시켜 브라켓(220)을 체 인(270) 측으로 이동시킨다. 브라켓(220)의 이동에 의해 체인(270)은 외측으로 압박되어 체인(270)의 감소된 장력이 보상된다. 그리고, 장력 조정이 끝나면, 분리했던 하부 지지부(230)를 다시 본체(210)에 장착해야 한다.
이와 같이, 종래의 장력 조정 장치를 갖는 툴 매거진에서는, 체인의 장력을 일정하게 유지하기 위해서는, 툴 매거진의 분해, 수동 장력 조정 및 툴 매거진의 조립 등의 번거로운 작업을 주기적으로 행해야 하는 불편함이 수반된다.
또한, 종래의 장력 조절 장치에서는, 하나의 텐션 볼트(280)만이 브라켓(220)을 압박하도록 구성되고, 텐션 볼트(280)의 수직 방향 위치를 체인(270)의 수직 방향에서의 중심 위치에 정확히 일치시키기 어려운 구조가 채용되었기 때문에, 체인(270)에 작용되는 압박력은 틸팅 모멘트로도 작용하게 된다. 이러한 틸팅 모멘트는 체인(270)을 편심시켜, 체인에 연결된 그립퍼 조립체(260)에 수납된 공구(t)의 중심축을 틸팅시켜(E -> F) 공구 교환시에서의 위치 정밀도를 저하시킨다는 문제를 초래한다.
이에, 본 발명은, 툴 매거진의 종래의 장력 조절 장치를 개선하여, 주기적으로 장력을 수동으로 조정해야 하는 불편함을 없애고, 체인의 편심을 방지하여 위치 정밀도를 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제는 본원 명세서의 제1 수단 내지 제2 수단에 의해 달성된 다.
본 발명의 제1 수단은, 공작기계의 툴 매거진의 장력 자동 조절 장치로서, 상기 툴 매거진의 본체의 상부에 장착되며, 외측으로 연장된 제1 수평부 및 상기 제1 수평부의 단부에서 수직 상방으로 연장되는 제1 수직부를 포함하는 상부 부재와, 상기 툴 매거진의 본체의 하부에 장착되며, 상기 제1 수평부와 평행한 제2 수평부 및 상기 제2 수평부에서 수직 하방으로 연장되는 제2 수직부를 포함하는 하부 부재와, 상기 제1 수평부 및 상기 제2 수평부에 각각 마련된 동심의 관통구를 관통하도록 설치되는 축과, 상기 제1 수평부와 상기 제2 수평부 사이에서 상기 축에 베어링을 통해 결합된 스프로킷과, 상기 스프로킷의 외주에 맞물리며, 상기 스프로킷의 반대측에서 그립퍼 조립체와 결합되는 체인과, 상기 제1수직부를 관통하며 일단이 상기 축의 상단에 고정되는 제1 인장볼트와, 상기 제2 수직부를 관통하며 일단이 상기 축의 하단에 고정되는 제2 인장볼트를 포함하며, 상기 제1인장볼트의 타단과 제1 수직부 사이 및 상기 제2 인장볼트의 타단과 제2 수직부 사이에 예압이 가해진 디스크 스프링이 각각 삽입되는 것인 툴 매거진의 장력 자동 조절 장치이다.
본 발명의 제1 수단에 의하면, 인장볼트와 수직부 사이에 예압이 가해진 디스크 스프링이 삽입되어 있기 때문에, 디스크 스프링의 복원력에 의해 축이 체인을 일정한 힘으로 압박하게 되어, 체인의 장력을 자동으로 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 제1 인장 볼트 및 제2 인장 볼트를 상부 및 하부 부재를 향해 삽입량을 조정함으로써 디스크 스프링의 복원력을 조절할 수도 있다. 아울러, 제1 인장볼트와 제2 인장볼트 사이에 스프로킷에 맞물린 체인이 위치하므로, 장력 유지를 위한 압 박력에 의해 체인이 편심되는 것이 방지된다. 또한, 스프로킷은 베어링을 개입시켜 축에 설치되므로, 체인의 원할한 회전이 가능하다.
본 발명의 제2 수단은, 제1 수단에 있어서, 상기 스프로킷은 상기 툴 매거진의 구동측 스프로킷인 것인 툴 매거진의 장력 자동 조절 장치이다.
본 발명의 제2 수단에 의하면, 장력 조정 장치가 툴 매거진의 구동측에 마련됨으로써, 구동측에 가까이에 위치가 설정되는 공구 교환 위치에서의 체인의 장력 유지를 더욱 확실히 보장할 수 있게 되어, 공구 교환시의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 주기적으로 체인의 장력을 수동으로 조정해야 하는 불편함이 없이, 체인의 장력이 일정하게 자동으로 유지되고, 체인의 편심도 방지되어 위치 정밀도가 향상될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 툴 매거진의 평면도이다. 툴 매거진(100)에는 구동원(도시되지 않음)에 직접 연결되어 동력을 전달하는 스프로킷이 마련된 구동측(150)과, 그 반대측인 종동측(155)이 존재한다. 체인(170)은 구동측(150)과 종동측(155)을 연결하도록 폐곡선을 형성하며, 공구(t)를 보관하는 그리퍼 조립체(160)는 체인(170)에 부착되어 체인(170)이 회전함에 따라 툴 매거진(100)의 둘레를 회전할 수 있도록 구성된다.
도 5는 도 4에서 C로 표시된 부분의 확대도이며, 도 6은 도 C에서 D-D를 따라 절단된 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본체(110)의 상부에는 상부 부재(120)가 장착되며, 상부 부재는 외측으로 연장된 제1 수평부(121)와 제1 수평부(121)의 단부에서 수직 상방으로 연장되는 제1 수직부(123)를 포함한다. 본체(110)의 하부에는 상부 부재(120)의 제1 수평부(121)와 평행하도록 외측으로 연장된 제2 수평부(131) 및 제2 수평부(131)에서 수직 하방으로 연장되는 제2 수직부(133)를 포함하는 하부 부재(130)가 마련된다. 또한, 상부 부재(120)에는 관통구(125)가 형성되며, 하부 부재(130)에는 상부 부재(120)의 관통구(125)과 동심을 이루도록 형성된 관통구(135)가 형성된다.
축(140)은 상부 부재(120)의 관통구(125)와 하부 부재(130)의 관통구(135)를 관통하도록 설치된다. 축(140)의 상단에는 상부 부재(120)의 제1 수직부(123)을 관통하여 삽입된 제1 연장 볼트(180)의 일단부가 고정되고, 축(140)의 하단에는 하부 부재(130)의 제2 수직부(133)을 관통하여 삽입된 제2 연장 볼트(190)의 일단부가 고정된다. 축(140)의 직경은 상부 부재(120) 및 하부 부재(130)의 관통구(125, 135)의 직경보다 작게 형성되어 수평 방향에서의 미소한 병진 운동이 가능하다. 축(140)의 수직 방향의 이동을 방지하는 수단으로서, 축(140)과 제1 수평부(121) 사이 및 축(140)과 제2 수평부 사이(131)에는, 와셔, 고정핀 등의 공지된 체결 수단이 이용될 수도 있다.
제1 수평부(121) 및 제2 수평부(131)의 사이에는, 스프로킷(150)이 베어링(155)을 통해 축(140)에는 설치된다. 스프로킷(150)은, 외주에서 체인(170)과 맞물려, 구동원(도시되지 않음)의 회전력을 체인(170)으로 전달하여 체인(170)을 회전시킴으로써, 원하는 공구(t)가 수납된 그립퍼 조립체(160)를 소정의 공구 교환 위치(도시되지 않음)에 위치시킬 수 있다.
제1 인장볼트(180)의 타단부와 제1 수직부(123) 사이에 디스크 스프링(185)이 개입되고, 제2 인장볼트(190)의 타단부와 제2 수직부(133) 사이에도 디스크 스프링(195)이 개입된다. 디스크 스프링(185, 195)에 예압이 가해진 상태로 삽입되며, 디스크 스프링의 개수 및 예압량은 특별히 한정되지 않으며, 설정하고자 하는 체인의 장력에 따라 적절히 변경될 수 있다.
디스크 스프링(185, 195)의 예압에 의해 제1 및 제2 인장볼트(180, 190)의 타단은 외측으로 압박된다. 이에 의해, 제1 및 제2 인장볼트(180, 190)의 일단이 고정된 축(140)은 체인(170)이 마련된 측인 외측으로 당겨져, 체인(170)을 일정한 힘으로 압박하게 된다. 체인(170)이 느슨해져 장력이 감소하게 되면, 체인(170)이 축(140)을 내측으로 밀어내는 힘이 약해져 축(140)이 체인(170) 측인 외측으로 더욱 이동할 수 있게 되고, 그에 따라 체인(170)은 느슨해진 양가 보상되어 팽팽해 질 때까지 외측으로 이동된다.
이러한 과정을 통해, 체인(170)의 느슨함에 따라 발생하는 장력 감소가 자동으로 조절되어, 체인(170)의 장력은 자동으로 유지될 수 있다.
따라서, 체인의 장력 조정을 위해 툴 매거진을 일일이 분해하여 수동으로 장력을 조절해야만 하던 종래기술의 불편함이 해소된다.
아울러, 제1 연장볼트(180) 및 제2 연장볼트(190)의 삽입량을 조정함으로써, 축(140)에 설치된 스프로킷(150)이 체인(170)을 압박하는 힘을 변화시켜, 체인(170)의 장력을 조정하는 것도 가능하다.
한편, 축(140)의 상단부 및 하단부에 각각 제1 인장볼트(180) 및 제2 인장볼트(190)를 마련하여 축(140)에 힘을 가하고 있기 때문에, 축(140)의 상하 단부에서 동일한 힘을 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 축의 편심이 방지되고, 그 결과 체인(170)의 편심도 방지될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 체인의 장력 조정을 위해 장치를 분해 및 조립을 수반한 수동 조절을 할 필요없이 자동으로 체인의 장력을 일정하게 유지할 수 있고, 체인의 편심에 의한 위치 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권 리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 종래의 툴 매거진의 평면도.
도 2는 도 1의 A 부분의 배면 확대도.
도 3은 도 2에서 B-B를 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 툴 매거진의 평면도.
도 5는 도 4의 C 부분의 확대도.
도 6은 도 5에서 D-D를 따른 단면도.
<도면의 주요 부분에 사용된 부호 설명>
100 : 툴 매거진 110 : 본체
120 : 상부 부재 121 : 제1 수평부
123 : 제1 수직부 125 : 관통구
131 : 제2 수평부 133 : 제2 수직부
135 : 관통구 140 : 축
150 : 스프로킷 155 : 베어링
160 : 그립퍼 조립체 170 : 체인
180 : 제1 인장볼트 185 : 디스크 스프링
190 : 제2 인장볼트 195 : 디스크 스프링

Claims (2)

  1. 공작기계의 툴 매거진(100)의 장력 자동 조절 장치로서,
    상기 툴 매거진(100)의 본체(110)의 상부에 장착되며, 외측으로 연장된 제1 수평부(121) 및 상기 제1 수평부(121)의 단부에서 수직 상방으로 연장되는 제1 수직부(123)를 포함하는 상부 부재(120)와,
    상기 툴 매거진(100)의 본체(110)의 하부에 장착되며, 상기 제1 수평부(121)와 평행한 제2 수평부(131) 및 상기 제2 수평부(131)에서 수직 하방으로 연장되는 제2 수직부(133)를 포함하는 하부 부재(130)와,
    상기 제1 수평부(121) 및 상기 제2 수평부(131)에 각각 마련된 동심의 관통구(125, 135)를 관통하도록 설치되되 직경이 상기 관통구(125, 135)에서 병진 운동 가능하게 형성되는 축(140)과,
    상기 제1 수평부(121)와 상기 제2 수평부(131) 사이에서 상기 축(140)에 베어링(155)을 통해 결합된 스프로킷(150)과,
    상기 스프로킷(150)의 외주에 맞물리며, 상기 스프로킷(150)의 반대측에서 그립퍼 조립체(160)와 결합되는 체인(170)과,
    상기 제1수직부(123)를 관통하며 일단이 상기 축(140)의 상단에 고정되는 제1 인장볼트(180)와,
    상기 제2 수직부(133)를 관통하며 일단이 상기 축(140)의 하단에 고정되는 제2 인장볼트(190)
    를 포함하며,
    상기 제1 인장볼트(180)의 타단과 제1 수직부(123) 사이 및 상기 제2 인장볼트(190)의 타단과 제2 수직부(133) 사이에 예압이 가해진 디스크 스프링(185, 195)이 각각 삽입되는 것인 툴 매거진의 장력 자동 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스프로킷(150)은 상기 툴 매거진(100)의 구동측 스프로킷인 것인 툴 매거진의 장력 자동 조절 장치.
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