KR101685207B1 - 수동형 툴 교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동형 툴 교환장치를 개시한다. 상기 수동형 툴 교환장치는, 한 쌍의 단부가 교환 대상의 툴(tool, 120)에 형성되는 네크(neck, 121)의 양단에 각각 접촉가압되도록 두 갈래로 형성되어 상호 이격 배치되는 한 쌍의 접촉지지부(141)와, 상기 한 쌍의 접촉지지부(141)를 연결하는 가압부(142)를 구비하는 가압 레버(140); 상기 한 쌍의 접촉지지부(141) 중 어느 하나의 외면에 결합되는 피봇부(150); 일단부는 어느 일 지점에 고정되고, 타단부는 상기 피봇부(150)에 배치되는 힌지 사프트(160); 및 상기 피봇부(150)와 상기 힌지 사프트(160)가 접촉되는 영역에 마련되는 힌지부(170);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 툴을 툴 그립퍼로부터 빼내거나 툴 그립퍼에 꼽아 그립핑시키는 툴 교환 작업을 보다 쉽고 간편하게 수행할 수 있어 작업자의 피로도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 안전상의 문제 역시 감소시킬 수 있다.

Description

수동형 툴 교환장치{Tool changer for manual}

본 발명은, 툴(tool)을 교환하는 장치에 관한 것으로, 특히, 수동으로 툴을 쉽고 간편하게 교환할 수 있도록 한 수동식 툴 교환장치에 관한 것이다.

공작기계에는 터닝센터, 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신 등을 비롯하여 다양한 종류가 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

이러한 공작기계들 중 머시닝센터는 보링머신, 밀링머신, 드릴링머신을 하나로 한 복합공작기계로서 보통은 자동 툴 교환장치를 가지고 있다.

자동 툴 교환장치는 툴이 하나씩 그립핑되는 다수의 툴 그립퍼를 구비한 툴 매거진을 포함한다.

이때, 툴 매거진은 그 타입(type)에 따라 2가지 종류로 구분할 수 있는데, 하나는 드럼 타입(drum type)의 툴 매거진이고, 다른 하나는 체인 타입(chain type)의 툴 매거진이다.

이중에서도 드럼 타입의 툴 메거진은 주로 머시닝센터의 측부 및 상부에 설치되는 타입이며, 주로 공간이 충분치 못한 장소에서 자동 툴 교환장치로 널리 사용되고 있으며, 보통은 20개 이상의 툴 그립퍼를 구비하고 있는 것으로 알려지고 있다.

한편, 어떠한 타입일지라도 머시닝센터를 이용하여 워크를 가공하려 하는 경우, 초기 세팅 시에는 작업자가 수동으로 다수의 툴 그립퍼에 툴을 하나씩 그립핑해야 하며, 작업 중에 툴이 망실되거나 툴에 이상이 있을 때에도 장비의 가동을 멈추고 해당 툴을 다른 것으로 교환해야 한다.

이처럼 머시닝센터의 경우, 툴 그립퍼에 툴을 꼽아 그립핑시키거나 아니면 기존의 툴을 빼내고 새로운 툴을 꼽는 과정이 작업자에 의해 수동으로 또한 빈번히 진행되기 마련인데, 현재 이러한 툴의 교환 작업이 많이 힘들 뿐만 아니라 경우에 따라 안전상의 문제를 종종 유발시키고 있다.

부연하면, 툴의 종류에 따라 다르기는 하지만 툴은 대략 10 kg 내외의 중량체이기 때문에, 이러한 툴을 파지하여 툴 그립퍼에 꼽아 그립핑시키기도 어렵지만 특히, 툴 그립퍼로부터 툴을 빼내기가 어렵다.

통상적으로 툴 그립퍼에는 툴을 탄성적으로 지지하는 스프링이 마련되는데, 툴 그립퍼로부터 툴을 빼내기 위해서는 작업자의 힘이 스프링력을 이겨야만 하기 때문이며, 이러한 작업에 많은 무리가 따르게 된다.

따라서 작업자 중에 보면 구두 주걱과 같은 도구를 이용하여 툴을 빼내는 경우도 있지만 이 역시 쉽지 않기 때문에 이에 대한 효율적인 구조 개선이 시급하다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 툴을 툴 그립퍼로부터 빼내거나 툴 그립퍼에 꼽아 그립핑시키는 툴 교환 작업을 보다 쉽고 간편하게 수행할 수 있어 작업자의 피로도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 안전상의 문제 역시 감소시킬 수 있는 수동식 툴 교환장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 한 쌍의 단부가 교환 대상의 툴(tool, 120)에 형성되는 네크(neck, 121)의 양단에 각각 접촉가압되도록 두 갈래로 형성되어 상호 이격 배치되는 한 쌍의 접촉지지부(141)와, 상기 한 쌍의 접촉지지부(141)를 연결하는 가압부(142)를 구비하는 가압 레버(140); 상기 한 쌍의 접촉지지부(141) 중 어느 하나의 외면에 결합되는 피봇부(150); 일단부는 어느 일 지점에 고정되고, 타단부는 상기 피봇부(150)에 배치되는 힌지 사프트(160); 및 상기 피봇부(150)와 상기 힌지 사프트(160)가 접촉되는 영역에 마련되는 힌지부(170);를 포함하는 수동형 툴 교환장치를 제공한다.

또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 피봇부(150)는, 몸체부(151); 및 상기 몸체부(151)의 양쪽에 상호간 대칭되게 마련되되 상기 힌지부(170) 쪽의 힌지플레이트(171)와 접면되며, 상기 가압 레버(140)가 가압되는 반대 방향으로 탄성바이어스되는 제1 및 제2 탄성체(152a, 152b);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 한 쌍의 접촉지지부(141)의 단부에는 롤러(143)가 더 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 툴을 툴 그립퍼로부터 빼내거나 툴 그립퍼에 꼽아 그립핑시키는 툴 교환 작업을 보다 쉽고 간편하게 수행할 수 있어 작업자의 피로도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 안전상의 문제 역시 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동형 툴 교환장치가 적용되는 머시닝센터의 툴 매거진에 대한 평면 구조도면이다.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면 구조도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 수동형 툴 교환장치 영역의 확대도면이다.
도 4는 툴을 툴 그립퍼에 꼽아 그립핑시킬 때의 동작 구조도면이다.
도 5는 툴을 툴 그립퍼로부터 빼낼 때의 동작 구조도면이다.

이하, 본 발명에 따른 수동형 툴 교환장치의 실시예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동형 툴 교환장치가 적용되는 머시닝센터의 툴 매거진에 대한 평면 구조도, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면 구조도, 도 3은 도 2에 도시된 수동형 툴 교환장치 영역의 확대도, 도 4는 툴을 툴 그립퍼에 꼽아 그립핑시킬 때의 동작 구조도, 그리고 도 5는 툴을 툴 그립퍼로부터 빼낼 때의 동작 구조도이다.

앞서도 기술한 바와 같이, 머시닝센터는 보링머신, 밀링머신, 드릴링머신을 하나로 한 복합공작기계로서 도 1에 도시된 자동 툴 교환장치를 포함하고 있다.

자동 툴 교환장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 소위 공구라 불리는 툴(tool, 120)이 하나씩 그립핑되는 다수의 툴 그립퍼(110)를 구비한 툴 매거진(100)을 포함한다.

툴 그립퍼(110)는 경우에 다라 툴 홀더(tool holder)라 불리기도 한다. 도면에는 생략하였지만 툴 그립퍼(110)의 내부에는 툴(120)을 탄성적으로 지지하는 스프링(spring)이 장착된다.

이러한 툴 그립퍼(110)에 그립핑되는 툴(120)은 네크(neck, 121)를 사이에 두고 툴 그립퍼(110)의 내부로 그립핑되는 그립핑부(122)와, 툴 그립퍼(110)의 외측으로 노출되어 워크를 가공하는 가공부(123)로 나뉠 수 있다. 도면에는 가공부(123)를 과도하게 개략적으로 도시하였다.

한편, 이러한 툴(120)을 도 4처럼 툴 그립퍼(110)에 꼽아 그립핑시키거나 도 5처럼 툴 그립퍼(110)로부터 빼내기 위해 본 실시예의 수동형 툴 교환장치(130)가 사용된다.

참고로, 본 실시예의 수동형 툴 교환장치(130)는 툴(120)을 툴 그립퍼(110)에 꼽아 그립핑시키거나 툴 그립퍼(110)로부터 빼낼 때 툴 그립퍼(110) 내의 스프링력을 이기는 정도의 힘을 제공하는 수동형 도구에 해당하며, 그 이후에는 작업자가 손으로 작업하면 된다.

이러한 본 실시예의 수동형 툴 교환장치(130)는, 가압 레버(140), 피봇부(150), 힌지 사프트(160), 그리고 힌지부(170)를 구비한다.

가압 레버(140)는 툴(120)을 툴 그립퍼(110)에 꼽아 그립핑시키거나 툴 그립퍼(110)로부터 빼낼 때, 작업자가 툴(120)에 대고 가압하는 부분이다.

이러한 가압 레버(140)는, 한 쌍의 단부가 툴(120)에 형성되는 네크(121)의 양단에 각각 접촉가압되도록 두 갈래로 형성되어 상호 이격 배치되는 한 쌍의 접촉지지부(141)와, 한 쌍의 접촉지지부(141)를 연결하는 가압부(142)를 구비한다.

한 쌍의 접촉지지부(141)와 가압부(142)는 모두 막대형 타입을 가질 수 있다.

이때, 한 쌍의 접촉지지부(141)의 단부에는 롤러(143)가 마련됨으로써 힘을 가압할 때, 툴(120)이 손상되는 것을 저지할 수 있다. 물론, 롤러(143)는 선택 사항으로서 반드시 마련되어야 하는 것은 아니다.

가압부(142)는 작업자가 파지하여 밀거나 당기는 부분이다. 가압부(142)를 도 4의 C 방향으로 가압할 때 툴(120)을 툴 그립퍼(110)에 꼽아 그립핑시킬 수 있고, 가압부(142)를 도 5의 D 방향으로 가압할 때 툴(120)을 툴 그립퍼(110)로부터 빼낼 수 있다.

피봇부(150)는 소위, 지렛대의 원리가 적용될 수 있도록 가압 레버(140)를 피봇 지지하는 부분이다. 피봇부(150)는 한 쌍의 접촉지지부(141) 중 어느 하나의 외면에 결합된다.

이러한 피봇부(150)는 몸체부(151)와, 몸체부(151)의 양쪽에 상호간 대칭되게 마련되되 힌지부(170) 쪽의 힌지플레이트(171)와 접면되며, 가압 레버(140)가 가압되는 반대 방향으로 탄성바이어스되는 제1 및 제2 탄성체(152a, 152b)를 구비한다.

제1 및 제2 탄성체(152a, 152b) 모두는 판스프링의 형태를 가질 수 있는데, 가압부(142)를 도 4의 C 방향으로 가압할 때는 제1 탄성체(152a)가 압축될 수 있고, 가압부(142)를 도 5의 D 방향으로 가압할 때는 제2 탄성체(152b)가 압축될 수 있으며, 힘을 제거하면 압축되었던 제1 및 제2 탄성체(152a, 152b)가 원상태로 팽창됨에 따라 가압 레버(140)가 원위치 복귀될 수 있다.

힌지 사프트(160)는 일단부는 어느 일 지점, 예컨대 툴 매거진(100)과는 이격된 기계장치 브래킷(B)에 고정되고, 타단부는 피봇부(150)에 배치된다. 힌지 사프트(160)가 일직선이 아닌 이유는 거리차에 따른 것으로서 힌지 사프트(160)는 일직선 형태일 수도 있다.

힌지부(170)는 힌지 사프트(160)의 타단부, 즉 힌지 사프트(160)와 피봇부(150)가 접촉되는 영역에 마련되어 가압 레버(140)의 동작 시 제1 및 제2 탄성체(152a, 152b)를 동작시킨다.

이러한 구성을 갖는 수동형 툴 교환장치(130)를 사용하는 과정에 대해 소개하면 다음과 같다.

툴 그립퍼(110)에 툴(120)을 꼽아 그립핑시키고자 할 때는, 우선 툴(120)의 앞단인 그립핑부(122)를 툴 그립퍼(110)에 밀어 넣는다. 그리고는 한 쌍의 롤러(143)가 네크(121)의 양단에 접촉되도록 한 상태에서 도 4처럼 가압 레버(140)의 가압부(142)를 C 방향으로 가압한다.

그러면 지렛대의 원리에 기초하여 적은 힘으로도 툴(120)을 툴 그립퍼(110) 쪽으로 강하게 가압할 수 있기 때문에 툴 그립퍼(110)에 툴(120)이 간편하게 꼽아져 그립핑된다.

이때, 제1 탄성체(152a)는 압축되는데, 툴(120)의 장착이 완료되어 가압 레버(140)를 가압했던 힘을 제거하면 제1 탄성체(152a)의 탄성 복원력에 의해 가압 레버(140)가 원상태로 복귀된다.

반대로, 툴 그립퍼(110)로부터 툴(120)을 빼내고자 할 때는, 한 쌍의 롤러(143)가 네크(121)의 양단에 접촉되도록 한 상태에서 도 5처럼 가압 레버(140)의 가압부(142)를 D 방향으로 가압한다.

그러면 지렛대의 원리에 기초하여 적은 힘으로도 툴(120)을 툴 그립퍼(110)의 반대 방향으로 강하게 가압할 수 있기 때문에 툴 그립퍼(110)로부터 툴(120)이 간편하게 빼내어진다.

이때, 제2 탄성체(152b)는 압축되는데, 툴(120)의 분리가 완료되어 가압 레버(140)를 가압했던 힘을 제거하면 제2 탄성체(152b)의 탄성 복원력에 의해 가압 레버(140)가 원상태로 복귀된다.

이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예에 따르면, 툴(120)을 툴 그립퍼(110)로부터 빼내거나 툴 그립퍼(110)에 꼽아 그립핑시키는 툴(120) 교환 작업을 보다 쉽고 간편하게 수행할 수 있어 작업자의 피로도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 안전상의 문제 역시 감소시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100: 툴 매거진 110: 툴 그립퍼
120: 툴 121: 네트
130: 수동형 툴 교환장치 140: 가압 레버
141: 접촉지지부 142: 가압부
143: 롤러 150: 피봇부
151: 몸체부 152a, 152b: 제1 및 제2 탄성체
160: 힌지 샤프트 170: 힌지부
171: 힌지플레이트

Claims (3)

1. 한 쌍의 단부가 교환 대상의 툴(tool, 120)에 형성되는 네크(neck, 121)의 양단에 각각 접촉가압되도록 두 갈래로 형성되어 상호 이격 배치되는 한 쌍의 접촉지지부(141)와, 상기 한 쌍의 접촉지지부(141)를 연결하는 가압부(142)를 구비하는 가압 레버(140);
   상기 한 쌍의 접촉지지부(141) 중 어느 하나의 외면에 결합되는 피봇부(150);
   일단부는 툴 매거진(100)과 이격된 공작기계의 일 지점에 고정되고, 타단부는 상기 피봇부(150)에 배치되는 힌지 사프트(160); 및
   상기 피봇부(150)와 상기 힌지 사프트(160)가 접촉되는 영역에 마련되는 힌지부(170);를
   포함하는 수동형 툴 교환장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 피봇부(150)는,
   몸체부(151); 및
   상기 몸체부(151)의 양쪽에 상호간 대칭되게 마련되되 상기 힌지부(170) 쪽의 힌지플레이트(171)와 접면되며, 상기 가압 레버(140)가 가압되는 반대 방향으로 탄성바이어스되는 제1 및 제2 탄성체(152a, 152b);를
   포함하는 수동형 툴 교환장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 한 쌍의 접촉지지부(141)의 단부에는 롤러(143)가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 수동형 툴 교환장치.

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