KR101639193B1 - 오토 툴링 머신 - Google Patents

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Abstract

스핀들로의 툴 교체가 용이하도록 한 오토 툴링 머신이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 상하방향으로 배치되는 스핀들; 상기 스핀들의 외주부에 배치되며, 리니어 가이드를 매개로 상기 베이스 플레이트에 장착 지지되어 상기 베이스 플레이트에 대해 상하방향으로 이동 가능하도록 형성된 아크블록; 상기 베이스 플레이트에 체결되어 상기 아크블록을 상하방향으로 이동시키는 제1실린더; 및 각각 상기 아크블록에 장착 지지되어 상기 스핀들을 중심으로 방사형 배치되는 복수개의 그립퍼 조립체;를 포함하며, 상기 각 그립퍼 조립체는, 상기 아크블록의 외측면에 장착되는 링크 플레이트; 일단에 툴이 장착 지지되며, 상기 링크 플레이트 하단에 힌지 결합된 제2힌지축을 중심으로 회동되어 상기 툴을 상기 스핀들 하부로 접근시키는 그립퍼; 및 상기 링크 플레이트 상단에 제1힌지축을 통해 힌지 결합되며, 상기 그립퍼로 구동력을 전달하는 작동로드를 구비하는 제2실린더;를 포함하는 오토 툴링 머신이 제공될 수 있다.

Description

오토 툴링 머신 {AUTO TOOLING MACHINE}
본 발명은 오토 툴링 머신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스핀들로의 툴 자동 교체를 위한 오토 툴링 머신에 관한 것이다.
최근 휴대전화 케이스 등의 디자인이 다변화, 고급화되면서 가공에 필요한 단계나 가공 과정이 복잡해지고 있다. 이는 비단 휴대전화 케이스뿐만 아니라, 각종 차량 부품이나 플라스틱, 금속 등의 가공에 있어 널리 확산되는 추세이다. 따라서 최근의 고급화된 제품은 다수의 가공 단계를 거쳐 제작되고 있으며, 이는 필연적으로 가공을 위한 툴(tool)의 교체를 수반하고 있다. 종래 한두가지의 툴만으로 가공 과정이 완료될 수 있을 때에는 작업자에 의한 툴의 교체 및 재가공의 과정이 크게 문제되지 않았으나, 최근과 같이 다수의 툴을 이용하여 가공을 수행하는 경우 툴의 교체는 시간 및 인력에 있어 작업 효율성을 저해하는 주요인이 될 수 있다. 또한, 잦은 툴의 교체로 인해 가공 스핀들이나 툴 자체가 손상되는 일도 빈번히 발생되며, 새로운 툴로 교체 후 스핀들의 위치 변화 등으로 인해 리셋팅이 필요하거나 가공오차가 발생되기도 한다.
한편, 종래 툴이나 공구의 교체를 위한 장치는 일 예로, 등록특허공보 제10-1361286호에서 공구의 자동 교환이 가능한 공구 교환 장치 및 공작 기계를 개시한 바 있다. 상기의 공구 교환 장치는 원형 고리 형태의 공구 매거진을 구비하고, 공구 매거진이 중앙의 컬럼을 중심으로 회전 구동됨에 따라 공구의 교환이 이뤄지는 매커니즘을 가지고 있다. 다른 예로, 공개특허공보 제10-2009-0010783호에서는 둘레를 따라 마련된 다수의 공구홀더를 가진 공작기계용 터릿을 개시한 바 있다. 이와 같은 타입의 터릿은 둘레의 공구홀더가 축을 중심으로 회전되면서 공구 교환이 이뤄질 수 있다. 또 다른 예로, 공개특허공보 제10-2015-0087528호에서는 다수의 툴 그리퍼를 구비하고 자동으로 툴(공구)의 교체가 이뤄지도록 하는 자동공구교환장치를 개시하고 있다. 이와 같은 타입의 자동공구교환장치는 가이드 레일 및 이송 액츄에이터를 통해 대기영역과 교환영역을 왕복 운동하면서 공작기계 주축 등에 공구를 공급하게 된다.
등록특허공보 제10-1361286호(2014.02.04 등록) 공개특허공보 제10-2009-0010783호(2009.01.30 공개) 공개특허공보 제10-2015-0087528호(2015.07.30 공개)
본 발명의 실시예들은 스핀들로의 툴 교체가 용이하도록 한 오토 툴링 머신을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 툴의 교체에 따른 작업 지연을 최소화시킬 수 있는 오토 툴링 머신을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 툴의 교체가 신속하게 수행될 수 있으며, 교체 과정에서의 스핀들 및 툴의 파손을 최소화시킬 수 있는 오토 툴링 머신을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 툴 교체에 따른 가공 오차 발생이나 작업 정밀도 저하를 방지할 수 있는 오토 툴링 머신을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 상하방향으로 배치되는 스핀들; 상기 스핀들의 외주부에 배치되며, 리니어 가이드를 매개로 상기 베이스 플레이트에 장착 지지되어 상기 베이스 플레이트에 대해 상하방향으로 이동 가능하도록 형성된 아크블록; 상기 베이스 플레이트에 체결되어 상기 아크블록을 상하방향으로 이동시키는 제1실린더; 및 각각 상기 아크블록에 장착 지지되어 상기 스핀들을 중심으로 방사형 배치되는 복수개의 그립퍼 조립체;를 포함하며, 상기 각 그립퍼 조립체는, 상기 아크블록의 외측면에 장착되는 링크 플레이트; 일단에 툴이 장착 지지되며, 상기 링크 플레이트 하단에 힌지 결합된 제2힌지축을 중심으로 회동되어 상기 툴을 상기 스핀들 하부로 접근시키는 그립퍼; 및 상기 링크 플레이트 상단에 제1힌지축을 통해 힌지 결합되며, 상기 그립퍼로 구동력을 전달하는 작동로드를 구비하는 제2실린더;를 포함하는 오토 툴링 머신이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 오토 툴링 머신은 복수의 그립퍼 조립체를 구비하고, 각 그립퍼 조립체에 장착된 툴이 필요에 따라 스핀들에 장착 또는 해제될 수 있다. 따라서 툴의 교체에 따른 인력이나 작업 지연을 최소화할 수 있으며, 다수의 툴 및 가공 단계를 거치는 복잡한 정밀 가공이라 할지라도 신속하게 작업 수행이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신은 모듈화된 각 그립퍼 조립체를 아크블록에 장착하는 형태로, 필요에 따라 그립퍼 조립체의 개수를 변경하거나 장치의 교체 및 변경이 쉽게 이뤄질 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신은 다양한 산업분야에서 보다 쉽고 효율적으로 활용될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신은 스핀들이 이동되는 방식이 아닌 각 그립퍼 조립체가 이동되는 방식을 취하고 있다. 즉, 본 실시예에 있어 스핀들은 축방향으로 이동되지 않으며, 제1실린더 등에 의해 각 그립퍼 조립체 및 툴만이 상하 이동되게 된다. 따라서 스핀들의 위치 변경에 따른 리셋팅이 요구되지 않으며, 툴의 교체 후 연속적으로 가공 작업이 수행될 수 있다. 나아가, 스핀들의 축방향 위치가 유지되기 때문에 축방향 가공 깊이의 편차에 따른 불량 발생도 현저히 저감될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신은 툴이 스핀들의 축방향으로 나란히 배치된 상태에서 맞춤핀 및 부시홀에 의해 위치 정렬되며 툴과 스핀들 간이 탈착될 수 있다. 따라서 툴의 탈착이 보다 부드러운 작동 과정을 통해 원활하게 이뤄질 수 있으며, 탈착시 발생될 수 있는 툴 또는 스핀들의 파손이 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 툴링 머신을 상부 일측에서 내려다 본 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 오토 툴링 머신를 하부 일측에서 올려다 본 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 오토 툴링 머신의 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 오토 툴링 머신을 상부에서 내려다본 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 오토 툴링 머신을 하부에서 올려다본 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 오토 툴링 머신의 측면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 오토 툴링 머신의 부분 측단면도이다.
도 8은 도 1 내지 7에 도시된 스핀들 하우징, 홀더 및 포지션 하우징의 사시도이다.
도 9는 도 1 내지 7에 도시된 아크 블록의 사시도이다.
도 10은 도 1 내지 7에 도시된 그립퍼 조립체의 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)을 상부 일측에서 내려다 본 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 오토 툴링 머신(100)를 하부 일측에서 올려다 본 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 오토 툴링 머신(100)의 정면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 오토 툴링 머신(100)을 상부에서 내려다본 평면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 오토 툴링 머신(100)을 하부에서 올려다본 평면도이다. 도 6은 도 1에 도시된 오토 툴링 머신(100)의 측면도이다. 도 7은 도 1에 도시된 오토 툴링 머신(100)의 부분 측단면도이다.
도 1 내지 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 전체적으로, 베이스 플레이트(110) 일면에 가공을 위한 스핀들(120)이 상하방향으로 배치될 수 있으며, 스핀들(120)을 중심으로 복수의 그립퍼 조립체(150)가 방사형 배치될 수 있다. 또한, 각 그립퍼 조립체(150)에는 피가공물(미도시)의 가공을 위한 툴(T)이 구비될 수 있는데, 툴(T)은 각 그립퍼 조립체(150)에 따라 상이한 종류의 툴(T)로 구성될 수 있다. 각 그립퍼 조립체(150)는 제2실린더(152)에 의해 회동 조작될 수 있으며, 이를 통해, 스핀들(120)로의 툴(T) 교체가 이뤄질 수 있다.
본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 그립퍼 조립체(150)의 개수에 따라 복수개의 툴(T)을 구비하고, 다종(多種)의 툴(T)이 피가공물의 가공 과정에서 신속하게 스핀들(120)로 교체될 수 있도록 함을 목적으로 한다. 즉, 각 가공 공정에서 필요한 툴(T)에 따라 각 그립퍼 조립체(150)가 회동 조작되어 스핀들(120)로의 툴(T) 교체가 이뤄질 수 있으며, 따라서 툴(T) 교체에 필요한 시간이나 인력이 절감될 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 피가공물에 복수의 상이한 가공 처리가 필요한 경우, 피가공물에 순차적 또는 단계적으로 가공 공정을 수행하는 경우, 피가공물이 2이상의 재질로 이뤄져 대응되는 2이상의 툴(T)이 가공에 요구되는 경우 등 가공 과정에서 복수의 툴(T)이 필요하거나 툴(T)의 교체가 요구되는 공정에서 효과적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 모바일 기기의 케이스 제작, 차량용 부품의 제작, 금속 또는 플라스틱의 피가공물에 대한 성형, 기타 고속 정밀 가공 등의 분야에서 효과적으로 사용될 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 가공 과정에서 복수의 툴(T)과 이러한 툴(T)의 교체가 요구되는 분야이면, 상기 예시된 바 이외에도 보다 폭넓은 분야에서 다양하게 활용될 수 있으며, 사용범위 등이 상기 예시된 바에 한정되는 것이 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)의 각 구성을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 베이스 플레이트(110)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(110)는 소정 넓이의 판(plate) 형태로 형성될 수 있으며, 후술할 스핀들(120), 그립퍼 조립체(150) 등이 장착 지지될 수 있는 기본 골격을 제공할 수 있다. 베이스 플레이트(110)는 가공 장치(미도시) 등에 소정 높이로 견고하게 결합 고정될 수 있다.
베이스 플레이트(110)의 상단에는 매니폴드 블록(111)이 구비될 수 있다. 매니폴드 블록(111)은 가로방향으로 이격 배치된 복수의 피팅(112)을 구비할 수 있으며, 각 피팅(112)에는 그립퍼 조립체(150) 등의 구동을 위한 배관(H)이 연결 지지될 수 있다.
본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 스핀들(120)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스핀들(120)은 베이스 플레이트(110)의 일면에 배치되어 상하방향으로 연장 형성될 수 있다. 또한, 스핀들(120)은 베이스 플레이트(110)의 일면에 장착된 스핀들 하우징(121) 및 홀더(122)에 의해 베이스 플레이트(110)에 장착 지지될 수 있으며, 스핀들(120) 하부는 스핀들 하우징(121) 하단에 장착된 포지션 하우징(123) 내에 수용될 수 있다.
도 8은 도 1 내지 7에 도시된 스핀들 하우징(121), 홀더(122) 및 포지션 하우징(123)의 사시도이다. 도 8의 (a)를 참조하면, 스핀들 하우징(121)은 일측의 결합면(121a)이 베이스 플레이트(110)에 결합 고정될 수 있으며, 상하방향의 홀(121b)을 구비하고 스핀들(120)의 외주를 감싸도록 형성될 수 있다. 도 8의 (b)를 참조하면, 홀더(122)는 하단의 플랜지(122a)를 통해 스핀들 하우징(121)에 결합될 수 있다. 홀더(122)는 도 7에 도시된 바와 같이 상단(122b)이 스핀들(120)의 확경부(120a)에 걸림되어 스핀들(120)의 상하위치를 규제할 수 있다.
도 8의 (c)를 참조하면, 포지션 하우징(123)은 중앙에 스핀들(120)이 관통하는 홀(123a)이 구비될 수 있으며, 상단에는 플랜지(123b)가 마련될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 포지션 하우징(123)은 플랜지(123b)가 스핀들 하우징(121)의 하단에 볼팅 결합되어 스핀들 하우징(121)에 결합 고정될 수 있다.
또한, 도 8의 (c)를 참조하면, 포지션 하우징(123)의 하단 저면(123c)에는 중앙의 홀(123a)을 중심으로 원주방향 이격 배치된 복수의 핀홀(123d)이 마련될 수 있다. 도 2, 5 등에 도시된 바와 같이, 각 핀홀(123d)에는 각 그립퍼 조립체(150)의 위치 정렬 또는 고정을 위한 맞춤핀(123e)이 체결될 수 있다. 다시 말하면, 포지션 하우징(123)의 하단 저면(123c)에는 중앙의 홀(123a)을 중심으로 원주방향 이격 배치된 복수의 맞춤핀(123e)이 구비될 수 있다. 이와 같은 맞춤핀(123e)은 그립퍼 조립체(150)의 회동시 그립퍼 조립체(150)에 마련된 부시홀(153h)과 체결되어 위치 정렬 또는 고정의 기능을 수행할 수 있으며, 그립퍼 조립체(150)의 개수에 따라 대응되는 개수가 마련될 수 있다(예컨대, 본 실시예의 경우 8개).
한편, 다시 도 1 내지 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 아크블록(130)을 포함할 수 있다. 아크블록(130)은 각 그립퍼 조립체(150)를 장착 지지하기 위한 것으로, 스핀들(120)이 배치된 베이스 플레이트(110) 일면에 배치될 수 있다. 아크블록(130)은 도 2, 5 및 7에 도시된 바와 같이 스핀들 하우징(121)을 감싸는 형태로 형성될 수 있으며, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 대략 반원형의 횡단면을 가지고 상하방향으로 소정길이 연장 형성될 수 있다. 다만, 아크블록(130)은 후술할 바와 같이 리니어 가이드(135)를 매개로 베이스 플레이트(110)에 장착되어 스핀들(120)이나 베이스 플레이트(110)에 대해 상하방향으로 이동 가능하도록 형성될 수 있다.
도 9는 도 1 내지 7에 도시된 아크블록(130)의 사시도이다. 도 9를 참조하면, 아크블록(130)은 대략 반원형의 횡단면을 가지고 상하방향으로 소정길이 연장되어 스핀들 하우징(121)을 향하는 내측면(131)과 반대측의 외측면(132)을 구비할 수 있다. 외측면(132)에는 복수의 그립퍼 조립체(150)가 체결될 수 있는데, 이를 위해, 외측면(132)은 소정정도 각진 형태로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 외측면(132)은 복수의 평면영역(132a)이 각각 소정각도로 접해 형성된 다각면의 형태를 가질 수 있다. 보다 바람직하게, 외측면(132)은 그립퍼 조립체(150)에 대응되는 개수의 평면영역(132a)이 구비된 다각면의 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 경우, 총 8개의 그립퍼 조립체(150)가 구비되는 바, 이에 대응되도록 외측면(132) 또한 8개의 평면영역(132a)이 구비된 경우를 예시하고 있다. 다만, 이는 그립퍼 조립체(150)의 개수 등에 따라 증감 변동될 수 있음은 물론이다. 아크블록(130)의 각 평면영역(132a)에는 각 그립퍼 조립체(150)의 장착을 위한 하나 이상의 결합홀(132b)이 마련될 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 아크블록(130)의 좌우측 단부에는 결합단부(133)가 마련될 수 있다. 아크블록(130)은 각 결합단부(133)가 슬라이딩 시트(134) 및 리니어 가이드(135)에 의해 베이스 플레이트(110)에 체결됨으로써, 베이스 플레이트(110)에 장착 지지될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2 및 5를 참조하면, 아크블록(130)의 각 결합단부(133)에는 슬라이딩 시트(134)가 체결될 수 있으며, 각 슬라이딩 시트(134)는 리니어 가이드(135)를 통해 베이스 플레이트(110)에 장착 지지될 수 있다. 이때, 리니어 가이드(135)는 슬라이딩 시트(134)가 베이스 플레이트(110)에 대해 상하방향 이동 가능하도록 슬라이딩 시트(134)를 베이스 플레이트(110)에 장착 지지시킬 수 있다. 따라서 슬라이딩 시트(134) 및 아크블록(130)은 베이스 플레이트(110)에 대해 상하방향으로 소정정도 이동될 수 있으며, 아크블록(130)에 체결된 그립퍼 조립체(150) 또한 아크블록(130)과 함께 상하방향으로 소정정도 이동될 수 있다. 이는 그립퍼 조립체(150)의 회동 후 아크블록(130)을 상하 이동시켜 툴(T)의 장착 또는 해제가 이뤄질 수 있도록 하기 위함으로, 본 실시예의 작동과 관련하여 부연키로 한다.
또한, 도 1, 6 등에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 제1실린더(140)를 포함할 수 있다. 제1실린더(140)는 전술한 아크블록(130)을 상하 이동시키기 위한 것으로, 베이스 플레이트(110) 일면 우측 상단에 상하방향으로 배치될 수 있다. 제1실린더(140) 상단은 실린더 마운트(141)를 통해 베이스 플레이트(110)의 우측 상단 부위에 장착 고정될 수 있다. 제1실린더(140)는 상하방향으로 구동되는 작동로드(142)를 구비할 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 작동로드(142)는 연결피스(143)를 통해 슬라이딩 시트(134)에 연결될 수 있다. 따라서 작동로드(142)의 구동력은 슬라이딩 시트(134) 및 이에 결합된 아크블록(130)으로 전달될 수 있다.
필요에 따라, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 완충수단을 더 포함할 수 있다. 상기의 완충수단은 제1실린더(140)에 의한 상하방향 구동시 툴(T)과 스핀들(120) 간의 충돌을 방지하고, 아크블록(130) 등의 이동범위를 규제하게 된다. 보다 구체적으로, 도 1 및 6을 참조하면, 상기의 완충수단은 슬라이딩 시트(134)의 측면에 결합되는 스토퍼 블록(144)과, 이에 대응되도록 베이스 플레이트(110) 측면에 장착된 쇼크업소버(145)를 포함하여 구성될 수 있다. 스토퍼 블록(144)은 슬라이딩 시트(134) 또는 아크블록(130)이 최하단 위치에 있을 경우 쇼크업소버(145)와 소정간격 이격 배치될 수 있으며, 슬라이딩 시트(134) 또는 아크블록(130)이 상방향 이동됨에 따라 함께 이동되어 쇼크업소버(145)에 충돌될 수 있다. 쇼크업소버(145)는 베이스 플레이트(110)에 장착 고정되어 스토퍼 블록(144)의 충돌을 완충시키고, 아크블록(130) 등의 이동범위를 규제하게 된다.
다시 도 1 내지 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 복수개의 그립퍼 조립체(150)를 포함할 수 있다. 복수개의 그립퍼 조립체(150)는 중앙의 스핀들(120)을 중심으로 방사형 또는 원주방향 배치될 수 있으며, 전술한 아크블록(130)에 장착 지지될 수 있다. 각 그립퍼 조립체(150)에는 툴(T)이 장착될 수 있으며, 이러한 툴(T)이 그립퍼 조립체(150)의 회동에 따라 스핀들(120)로 체결될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 그립퍼 조립체(150)의 개수에 따라 복수의 툴(T)을 구비하게 되며, 가공과정에서 각 툴(T)의 필요시 신속하게 툴(T)의 교체가 이뤄질 수 있다.
상기와 같은 그립퍼 조립체(150)는 필요에 따라 복수개가 구비될 수 있는데, 본 실시예의 경우, 도 1 내지 7에 도시된 바와 같이 총 8개의 그립퍼 조립체(150)가 구비된 경우를 예시하고 있다. 본 실시예에 있어 8개의 그립퍼 조립체(150)는 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 반원형의 아크블록(130) 외면을 따라 장착되어 스핀들(120)을 중심으로 대략 반원형의 방사형을 이루고 있다. 다만, 이와 같은 그립퍼 조립체(150)의 개수는 가공 공정의 특성, 필요한 툴의 개수, 공간적 제약 등에 의해 다양하게 증감 변동될 수 있음은 물론이다. 참고로, 도 1 내지 7의 경우, 총 8개의 그립퍼 조립체(150) 중 하나의 그립퍼 조립체(150)는 회동된 상태이며, 나머지 7개의 그립퍼 조립체(150)는 전개되어 있는 상태를 중심으로 도시하였음을 알려둔다.
각 그립퍼 조립체(150)는 상호 동일 유사하게 형성될 수 있으므로, 이하에서는 하나의 그립퍼 조립체(150)를 중심으로 그 구성을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 10은 도 1 내지 7에 도시된 그립퍼 조립체(150)의 사시도이다. 도 10을 참조하면, 그립퍼 조립체(150)는 링크 플레이트(151), 제2실린더(152) 및 그립퍼(153)를 포함하여 구성될 수 있다.
링크 플레이트(151)는 상하방향으로 연장된 소정의 판(plate) 형상으로 형성될 수 있으며, 제2실린더(152) 및 그립퍼(153)가 장착 지지될 수 있는 지지구조를 제공할 수 있다. 또한, 링크 플레이트(151)는 그립퍼 조립체(150)를 아크블록(130)에 장착 고정시킬 수 있으며, 복수의 결합홀(151a)을 구비하고, 도 5 등에 도시된 바와 같이 아크블록(130) 외면에 결합 고정되게 된다. 이때, 전술한 도 9를 참조하면, 각 그립퍼 조립체(150)의 링크 플레이트(151)는 아크블록(130) 외측면(132)의 각 평면영역(132a)에 대응하여 장착 배치되게 된다.
제2실린더(152)는 그립퍼(153)를 회동 조작시키기 위한 것으로, 하단이 실린더 브라켓(152a)을 통해 링크 플레이트(151)에 힌지 결합될 수 있으며, 이를 중심으로 상하방향으로 세워진 형태로 장착 배치될 수 있다. 제2실린더(152)의 상단은 구속 고정되지 않으며, 따라서 제2실린더(152)는 힌지 결합된 하단의 제1힌지축(H1)을 중심으로 소정정도 회동될 수 있다. 이는 제2실린더(152)의 작동로드(152b)가 구동시 제2실린더(152)가 제1힌지축(H1)을 중심으로 유격 가능하도록 하여 원활한 구동이 이뤄질 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 제2실린더(152)는 하방의 그립퍼(153)를 향해 배치된 작동로드(152b)를 구비할 수 있다. 작동로드(152b)는 상하방향으로 구동될 수 있으며, 전술한 매니폴드 블록(111)을 통해 제공되는 배관(H)에 의해 유압, 공압 등의 구동력을 제공받을 수 있다(도 1 등 참조). 작동로드(152b) 하단은 링크블록(152c)을 통해 그립퍼(153) 일단에 힌지 결합될 수 있다.
그립퍼(153)는 길이방향으로 연장된 그립퍼 아암(153a)과, 그립퍼 아암(153a)의 단부에 체결되어 툴(T)을 구속하는 클램퍼(153b)로 구성될 수 있다.
그립퍼 아암(153a)은 링크 플레이트(151)에 장착 지지될 수 있으며, 링크 플레이트(151)를 향하는 단부에 제1힌지부(153c) 및, 제1힌지부(153c)로부터 상방향으로 이격된 제2힌지부(153d)를 구비할 수 있다. 제1힌지부(153c)는 제2힌지축(H2)을 중심으로 링크 플레이트(151) 하단에 힌지 결합될 수 있으며, 제2힌지부(153d)는 링크블록(152c)을 매개로 작동로드(152b) 하단에 힌지 결합될 수 있다. 따라서 그립퍼 아암(153a) 및 그립퍼(153)는 작동로드(152b)의 상하방향 구동에 의해 제2힌지축(H2)을 중심으로 회동 조작될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 대략 120 내지 130도 회동되어 툴(T)을 스핀들(120)에 접근시키게 된다.
또한, 그립퍼 아암(153a)은 제1, 2힌지부(153c, 153d)를 기점으로 링크 플레이트(151)의 반대편으로 연장되되, 중단에 꺾임부(153e)를 구비하고 소정각도로 꺾인 형태로 연장 형성될 수 있다. 즉, 그립퍼 아암(153a)은 중단의 꺾임부(153e)를 중심으로 전단의 제1아암(153f)과 후단의 제2아암(153g)으로 구분될 수 있으며, 제1아암(153f) 및 제2아암(153g)은 대략 100 내지 120도를 이루도록 형성될 수 있다. 이와 같이 꺾인 형태의 그립퍼 아암(153a)은 단부에 장착된 툴(T)을 스핀들(120)로 접근시킬 때, 도 3에 도시된 바와 같이 툴(T)이 스핀들(120)의 축방향으로 배치될 수 있도록 하여 툴(T)과 스핀들(120) 간의 결합을 용이하게 할 수 있다.
또한, 그립퍼 아암(153a)은 꺾임부(153e) 후단의 제2아암(153g)에 형성된 부시홀(153h)을 구비할 수 있다. 부시홀(153h)은 전술한 포지션 하우징(123)의 각 맞춤핀(123e)에 대응되는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 그립퍼 조립체(150)의 회동시 각 맞춤핀(123e)에 대응되는 위치로 배치될 수 있으며, 후술할 바와 같이 아크블록(130)이 상방향으로 이동되면, 각 맞춤핀(123e)과 체결될 수 있다. 이와 같은 부시홀(153h) 및 맞춤핀(123e)은 스핀들(120)과 툴(T)의 위치를 정렬 및 고정시킴으로써, 툴(T)의 장착이나 교체시 오작동을 방지할 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 클램퍼(153b)는 그립퍼 아암(153a)의 단부에 힌지핀(153i)을 통해 체결될 수 있다. 클램퍼(153b)는 툴(T)의 장착 지지를 위한 소정의 결합 형상을 가지고, 그립퍼 아암(153a) 단부에 형성된 결합 형상과 맞물려 툴(T)을 장착 지지할 수 있다. 또한, 클램퍼(153b)는 힌지핀(153i)을 중심으로 회동 개폐되어 툴(T)의 교체나 탈착이 가능하도록 형성될 수 있다.
이하, 도면을 참고하여 상기와 같은 오토 툴링 머신(100)에 있어 툴(T)이 교체되는 작동에 대해 설명하도록 한다.
도 1 내지 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 가공 작업에 필요한 복수의 툴(T)이 각 그립퍼 조립체(150)에 장착될 수 있다. 이때, 각 툴(T)은 해당 가공 공정 등에 따라 상이한 툴(T)로 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 툴(T)의 장착은 그립퍼 조립체(150)의 회동 조작을 통해 이뤄질 수 있다. 즉, 해당 툴(T)이 장착된 그립퍼 조립체(150)의 제2실린더(152)가 구동되면, 그립퍼(153)가 제2힌지축(H2)을 중심으로 회동된다. 그립퍼(153)가 회동되면, 그립퍼(153) 단부에 장착된 툴(T)은 스핀들(120) 하부로 접근되게 된다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 그립퍼(153)가 완전히 회동되면, 툴(T)은 스핀들(120)의 축방향으로 배치되어 스핀들(120)과 소정간격 이격된 위치를 유지하게 된다. 도 5에서 우측단의 회동된 그립퍼 조립체(150)를 참조하면, 이와 같이 스핀들(120) 중앙에 위치된 툴(T)의 배치상태를 확인할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기와 같이 툴(T)이 스핀들(120) 중앙에 배치된 상태에서 제1실린더(140)가 상방향으로 구동될 수 있다. 제1실린더(140)가 구동되면, 이에 연결된 슬라이딩 시트(134) 및 아크블록(130)이 베이스 플레이트(110)나 스핀들(120)에 대해 상방향으로 소정정도 이동될 수 있다. 또한, 아크블록(130)에 장착된 그립퍼 조립체(150)도 상방향으로 이동될 수 있으며, 이로 인해, 툴(T)은 스핀들(120)을 향해 축방향으로 서서히 이동되게 된다. 이때, 각 그립퍼 조립체(150)의 부시홀(153h)이 대응되는 맞춤핀(123e)에 체결되면서 툴(T)과 스핀들(120) 간의 위치가 정렬될 수 있다.
상기와 같이 툴(T)이 스핀들(120)을 향해 축방향으로 이동되면, 스핀들(120) 하단에 툴(T)이 체결되게 되며, 스핀들(120)은 해당 툴(T)을 통해 피가공물에 필요한 가공 과정을 수행하게 된다.
한편, 특정 단계나 과정의 가공이 완료되어 다른 툴(T)로 교체가 필요한 경우, 전술한 과정의 반대 과정을 통해 툴(T)이 스핀들(120)로부터 해제될 수 있으며, 또 다른 그립퍼 조립체(150)에 장착된 툴(T)이 전술한 과정과 유사한 과정을 통해 스핀들(120)에 장착 교체될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 다종의 가공을 수행하는 경우에도 가공 작업이 중단되지 않고, 연속적인 툴(T)의 교체 및 가공 작업이 이뤄질 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 복수의 그립퍼 조립체(150)를 구비하고, 각 그립퍼 조립체(150)에 장착된 툴(T)이 필요에 따라 스핀들(120)에 장착 또는 해제될 수 있다. 따라서 툴(T)의 교체에 따른 인력이나 작업 지연을 최소화할 수 있으며, 다수의 툴(T) 및 가공 단계를 거치는 복잡한 정밀 가공이라 할지라도 신속하게 작업 수행이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 모듈화된 각 그립퍼 조립체(150)를 아크블록(130)에 장착하는 형태로, 필요에 따라 그립퍼 조립체(150)의 개수를 변경하거나 장치의 교체 및 변경이 쉽게 이뤄질 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 다양한 산업분야에서 보다 쉽고 효율적으로 활용될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 스핀들(120)이 이동되는 방식이 아닌 각 그립퍼 조립체(150)가 이동되는 방식을 취하고 있다. 즉, 본 실시예에 있어 스핀들(120)은 축방향으로 이동되지 않으며, 제1실린더(140) 등에 의해 각 그립퍼 조립체(150) 및 툴(T)만이 상하 이동되게 된다. 따라서 스핀들(120)의 위치 변경에 따른 리셋팅(re-setting)이 요구되지 않으며, 툴(T)의 교체 후 연속적으로 가공 작업이 수행될 수 있다. 나아가, 스핀들(120)의 축방향 위치가 유지되기 때문에 축방향 가공 깊이의 편차에 따른 불량 발생도 현저히 저감될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 오토 툴링 머신(100)은 툴(T)이 스핀들(120)의 축방향으로 나란히 배치된 상태에서 맞춤핀(123e) 및 부시홀(153h)에 의해 위치 정렬되며 툴(T)과 스핀들(120) 간이 탈착될 수 있다. 따라서 툴(T)의 탈착이 보다 부드러운 작동 과정을 통해 원활하게 이뤄질 수 있으며, 탈착시 발생될 수 있는 툴(T) 또는 스핀들(120)의 파손이 최소화될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 오토 툴링 머신 110: 베이스 플레이트
120: 스핀들 130: 아크블록
140: 제1실린더 150: 그립퍼 조립체

Claims (5)

  1. 베이스 플레이트(110);
    상기 베이스 플레이트(110)에 상하방향으로 배치되는 스핀들(120);
    상기 스핀들(120)의 외주부에 배치되며, 리니어 가이드(135)를 매개로 상기 베이스 플레이트(110)에 장착 지지되어 상기 베이스 플레이트(110)에 대해 상하방향으로 이동 가능하도록 형성된 아크블록(130);
    상기 베이스 플레이트(110)에 체결되어 상기 아크블록(130)을 상하방향으로 이동시키는 제1실린더(140); 및
    각각 상기 아크블록(130)에 장착 지지되어 상기 스핀들(120)을 중심으로 방사형 배치되는 복수개의 그립퍼 조립체(150);를 포함하며,
    상기 각 그립퍼 조립체(150)는,
    상기 아크블록(130)의 외측면(132)에 장착되는 링크 플레이트(151);
    일단에 툴(T)이 장착 지지되며, 상기 링크 플레이트(151) 하단에 힌지 결합된 제2힌지축(H2)을 중심으로 회동되어 상기 툴(T)을 상기 스핀들(120) 하부로 접근시키는 그립퍼(153); 및
    상기 링크 플레이트(151) 상단에 제1힌지축(H1)을 통해 힌지 결합되며, 상기 그립퍼(153)로 구동력을 전달하는 작동로드(152b)를 구비하는 제2실린더(152);를 포함하고,
    상기 스핀들(120)은 상기 베이스 플레이트(110)의 일면에 장착된 스핀들 하우징(121)에 수용되며, 상기 스핀들 하우징(121)의 하단에는 상기 스핀들(120) 하부를 수용하는 포지션 하우징(123)이 장착되되,
    상기 포지션 하우징(123)은 하단 저면(123c)에 상기 스핀들(120)이 관통되는 중앙의 홀(123a)을 중심으로 복수의 맞춤핀(123e)이 원주방향 이격 배치되고,
    상기 그립퍼(153)는 상기 각 맞춤핀(123e)에 대응되는 부시홀(153h)을 구비하며,
    상기 부시홀(153h)은 상기 그립퍼(153)가 상기 스핀들(120) 하부를 향해 회동된 상태에서, 상기 아크블록(130)의 상하 이동에 의해, 대응되는 상기 각 맞춤핀(123e)에 결합 또는 결합 해제되도록 형성된 오토 툴링 머신.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(110)는 상단에 매니폴드 블록(111)을 구비하되,
    상기 매니폴드 블록(111)은 횡방향으로 이격 배치된 복수의 피팅(112)을 구비하고, 상기 제2실린더(152)의 구동을 위한 복수의 배관(H)을 지지하도록 형성되며,
    상기 아크블록(130)의 상기 외측면(132)은 복수의 평면영역(132a)이 소정각도로 접해 형성된 다각면의 형태로 형성되어, 상기 각 평면영역(132a)에 대응되도록 상기 각 그립퍼 조립체(150)의 상기 링크 플레이트(151)가 장착 배치되는 오토 툴링 머신.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크블록(130)은 슬라이딩 시트(134)를 통해 상기 리니어 가이드(135)에 체결되되,
    상기 슬라이딩 시트(134)의 측면에는 스토퍼 블록(144)이 구비되고,
    상기 베이스 플레이트(110)의 측면에는 상기 제1실린더(140)의 상하 구동에 따라 상기 스토퍼 블록(144)에 충돌되어 완충 효과를 부여하는 쇼크업소버(145)가 구비되는 오토 툴링 머신.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 그립퍼(153)는,
    상기 제2힌지축(H2)을 기점으로 길이방향 연장된 그립퍼 아암(153a); 및
    힌지핀(153i)을 통해 상기 그립퍼 아암(153a)의 단부에 체결되어 상기 툴(T)을 장착 지지하는 클램퍼(153b);를 포함하되,
    상기 그립퍼 아암(153a)은, 하나 이상의 꺾임부(153e)를 구비하고 소정정도 꺾인 형태로 연장 형성되어, 상기 그립퍼(153)가 상기 스핀들(120) 하부를 향해 회동시 상기 툴(T)을 상기 스핀들(120)의 축방향으로 배치시키는 오토 툴링 머신.
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