KR102200029B1

KR102200029B1 - 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동공구교환장치

Info

Publication number: KR102200029B1
Application number: KR1020190052767A
Authority: KR
Inventors: 최우각
Original assignee: (주)대성하이텍
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2021-01-08
Also published as: CN112203800A; WO2020226268A1; CN112203800B; KR20200128799A

Abstract

본 발명은 주터렛부에 방사구조로 형성된 포켓에 공구를 각각 수납하여, 피삭물의 가공에 적합한 공구를 주축에 치환하여 공급함에 있어, 주터렛부에 공구를 수납한 확장 공급구조를 마련하여 가용 공구 보다 많은 개수의 공구를 주축에 치환 공급이 가능하도록 한 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동공구교환장치와, 이를 이용한 공구의 공급방법에 관한 것이다.

Description

확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동공구교환장치{Automatic tool changer having extended containing structure for machining center}

본 발명은 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동공구교환장치와, 이를 이용한 공구의 공급방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주터렛부에 방사구조로 형성된 포켓에 공구를 각각 수납하여 피삭물의 가공에 적합한 공구를 주축에 치환하여 공급함에 있어, 주터렛부에 공구를 수납한 확장 수납구조를 마련하여 가용 공구보다 많은 개수의 공구를 주축에서 치환 공급이 가능하도록 한 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동공구교환장치와, 이를 이용한 공구의 공급방법에 관한 것이다.

산업의 전반적인 성역화 추세에 힘입어 절삭 가공분야의 자동화 및 수치제어화(Numerical Control, NC)도 급속히 진전되고 있다.

아울러, 최근에는 그 동안 회전형 선반계열과 밀링 계열로 양분되어 진행되어 온 공작기계의 수치 제어화가 서로 복합적으로 결합되어 다기능 머시닝 센터가 출현하였으며, 산업현장의 폭넓은 수요에 힘입어 그 시장은 급속히 확대되고 있다.

여기서 머시닝 센터란, 몇 가지 종류의 절삭가공을 하나의 기계에서 자동적으로 수행하는 NC 공작기계로서, 대개 공구 자동교환기능과 가공물의 2개면 이상을 자동적으로 깎고 분할할 수 있는 기능을 구비하고 있다.

상기 머시닝 센터는, 가공하는 NC 밀링 머신 또는 NC 드릴링 머신을 발전 모체로 하여 여러 가지 부분을 개량하였고, 최근에는 자동 공구 교환 장치(Automatic Tool Changer, ATC)가 탑재되고 있다.

한편, 본 발명과 관련하여 종래 자동 공구 교환 장치는, 터렛부에 각 공정에 필요한 공구를 다수 수납하고 있으면서, 체인지암부를 이용하여 다양한 작업에 필요한 적당한 공구를 주축에 교환 공급하도록 구성된다.

그런데, 최근 가공물의 형상이 복잡해질뿐 아니라 다양한 가공이 요구됨에 따라, 점차 공구의 사용개수나 종류가 많아지고 있으므로, 더 많은 공구를 수납하여 주축에 연속적으로 교환 공급하는 것이 바람직하다.

그러나, 종래 자동 공구 교환장치에 탑재된 터렛부에는 수납할 수 있는 공구의 개수가 한정된 관계로, 상기 터렛부에 1차 작업을 위한 공구를 수납하여 1차 가공을 실시한 다음, 2차 가공시 작업자가 상기 터렛부에 수납된 공구를 제거한 다음 새로운 공구를 설치하여서 2차 가공을 실시하고 있으며, 이는 시간적인 측면과, 비용적인 측면, 및 생산적인 측면에서 바람직하지 아니하다.

그리고, 체인형의 매거진을 포함하는 자동 공구 교환장치는 구조가 복잡할 뿐 아니라, 상대적으로 넓은 설치 및 작동공간이 요구되므로, 제작에 따른 비용이 고가일 뿐 아니라 기존 머시닝 센터에는 탑재하기가 어려운 물리적 한계성을 갖는다.

KR 10-0473553 B1 KR 10-0414994 B1 KR 10-0600895 B1

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 주터렛부에 방사구조로 형성된 포켓에 공구를 각각 수납하여 피삭물의 가공에 적합한 공구를 주축에 치환 공급함에 있어, 주터렛부의 일측에 공구를 수납한 확장 수납구조를 마련하여 가용 공구 보다 많은 개수의 공구를 주축에 치환 공급이 가능하도록 구성함으로써,

작업을 일시적으로 중지하여 주터렛부에 공구를 치환 설치함에 따른 번거로움을 해소하고 공구의 치환 설치에 따른 생산성의 저하가 방지하는 한편, 확장 수납구조를 배치함에 따른 공간을 최소화하여 설치공간의 제약없이 범용의 머시닝 센터에 설치되어 작업의 연속성이 확보되도록 하는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동공구교환장치와, 이를 이용한 공구의 공급방법을 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치는,

구동모터 유닛으로부터 등각 회전력을 제공받아 등각 회전하며, 가장자리에 공구를 수납하는 포켓들이 등각 방사구조로 형성되어, 체인지암에 의해 포켓에 수납된 공구 중 교체를 요하는 공구와 주축(SPINDLE)에 설치된 공구를 교환하는 주터렛을 갖는 주터렛부와;

상기 구동모터 유닛으로부터 등각 회전력을 제공받아 등각 회전하며, 가장자리에 공구를 수납하는 포켓들이 등각 방사구조로 형성된 보조 터렛을 갖는 보조 터렛부; 및 상기 보조 터렛부를 구성하는 보조 터렛의 일면에 적층되게 배치되어, 상기 보조 터렛의 포켓과 주터렛의 포켓 사이를 왕복으로 이동하면서, 주터렛의 포켓에 형성된 공구와 보조 터렛의 포켓에 형성된 공구를 치환 수납하는 쉬프트부를 포함하는 확장 수납구조를 포함하고,
상기 쉬프트부는,
보조 터렛부 측에 진퇴구조로 배치되는 진퇴유닛과; 상기 진퇴유닛에 고정되어, 상호 근접하여 배치된 보조 터렛과 주터렛 사이를 왕복 이동하며, 보조 터렛의 포켓과 주터렛의 포켓에 수납된 공구를 협지하는 그립핑 유닛을 포함하여 구성되며,
상기 그립핑 유닛은,
상기 협지되는 공구의 원추형으로 이루어진 그립핑 구간을 협지하는 원추형의 내벽을 갖는 그립홈이 구비된 그립헤드와; 상기 그립홈의 양측 외벽에 좌우 대칭되게 배치되는 하나 이상의 스토핑 부재; 및 상기 그립핑 구간의 상단에 형성된 풀스터드를 견착하는 풀스터드 홀더를 포함하여 구성되며,
상기 스토핑 부재는,
그립홈의 내벽에 돌출되는 강구와; 상하 진퇴하며 상기 강구를 빗면구조로 지지하는 진퇴부재를 포함하여,
상기 진퇴부재가 하강하면 강구는 진퇴부재에 형성된 빗면 지지부와 빗면 구조로 간섭 지지되어 그립홈 내로 돌출되고, 결과적으로 그립홈 내에 진입된 공구의 그립핑 구간은 내향 돌출되는 강구에 의해 견착 구속되는 것을 특징으로 한다.

삭제

바람직하게는, 상기 주터렛부와 보조 터렛부는 가장자리부에 공구를 수납하는 포켓이 등각 방사구조로 배치된 원판몸체로 구성된다.

삭제

한편, 본 발명에 따른 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치를 이용한 공구의 공급방법은,

보조 터렛, 또는 주터렛, 또는 이들 모두가 등각 회전하여, 쉬프트부의 그립퍼 유닛의 직진 이동경로 상에 보조 터렛의 빈 포켓과 회수를 요하는 공구를 수납한 주터렛부의 포켓이 일렬로 정렬되도록 하는 과정과;

상기 쉬프트부의 그립핑 유닛이 진퇴유닛으로부터 전진력을 제공받아 보조 터렛의 빈 포켓을 통과하여 회수를 요하는 공구를 수납한 주터렛부의 포켓으로 이동하는 과정과;

상기 쉬프트부의 그립핑 유닛이 진퇴유닛으로부터 후퇴력을 제공받아 후퇴하면서 보조 터렛의 빈 포켓에 그립핑된 공구를 수납하는 과정; 및

상기 쉬프트부의 그립핑 유닛이 진퇴유닛으로부터 후퇴력을 제공받아 보조 터렛측의 최초지점으로 원복하는 과정을 포함하는 공구의 회수과정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 보조 터렛, 또는 주터렛, 또는 이들 모두가 등각 회전하여, 쉬프트부를 구성하는 그립핑 유닛의 직진 이동경로 상에 공구를 수납한 보조 터렛의 포켓과 이송 공급되는 공구를 수납하는 주터렛부의 포켓이 일렬로 정렬되도록 하는 과정과;

상기 쉬프트부의 그립핑 유닛이 진퇴유닛으로부터 전진력을 제공받아 보조 터렛의 포켓에 위치하여, 상기 보조터렛의 포켓에 위치된 공구를 그립핑하는 과정과;

상기 공구를 그립핑한 쉬프트부의 그립핑 유닛이 진퇴유닛으로부터 전진력을 제공받아 전진하여, 주터렛의 빈 포켓에 그립핑된 공구를 수납하는 과정; 및

상기 쉬프트부의 그립핑 유닛이 진퇴유닛으로부터 후퇴력을 제공받아 보조 터렛측의 최초지점으로 원복하는 과정을 포함하는 공구의 공급과정을 더 포함한다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 주터렛부에, 주터렛부에 추가적으로 수납을 요하는 공구를 수납하는 보조 터렛부와, 상기 보조 터렛부와 주터렛부 사이를 왕복으로 이동하면서 보조 터렛부와 주터렛부 간에 공구를 치환하는 쉬프트부를 포함하는 확장 수납구조를 부가하고 있다.

따라서, 본 발명에 따른 확장 수납구조를 부가하면 주터렛부를 통한 공구의 수납개수의 한계에 의해, 작업과정에 작업자가 주터렛부에 공구를 제거한 다음, 추가적으로 공구를 설치함에 따른 시간적 측면과, 비용적 측면과, 생산적 측면을 포함하는 제반적인 문제점이 해소될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 확장 수납구조는 원판형의 턴테이블로 이루어진 보조 터렛과, 직진 이동을 통해 보조 터렛부와 주터렛부 사이의 공구를 치환하는 쉬프트부로 구성되어서, 구조적으로 설치 및 작동공간이 최소화된다.

따라서, 본 발명은 기존 주터렛부를 포함하는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치에 부가적인 탑재를 통해, 보다 많은 공구를 수납할 수 있다.

그리하여, 상기 확장 수납구조는 새로이 제조되는 머시닝 센터에 탑재될 수도 있고, 기존 주터렛부에 탑재된 자동 공구 교환장치에 추가적으로 설치되어서, 보다 많은 개수의 공구를 수납 및 공급하는 것이 가능한 특이성을 갖는다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치의 전체 구성을 보여주는 것이고,
도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치에 있어, 보조 터렛부와 쉬프트부의 세부 구성을 보여주는 것이며,
도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치에 있어, 쉬프트부에 마련된 그립퍼 유닛의 세부 구성을 보여주는 것이고,
도 6과 도 7은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치를 통한 공구의 치환 수납과정을 순차적으로 보여주는 모식도로,
도 6은 주터렛의 포켓에 수납된 공구를 보조 터렛의 포켓으로 이동시키는 공구의 회수과정을 보여주는 것이고, 도 7은 보조 터렛의 포켓에 수납된 공구를 주터렛의 포켓으로 이동시키는 공구의 공급과정을 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동공구교환장치와, 이를 이용한 이용한 공구의 확장 공급방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치의 전체 구성을 보여주는 것이고, 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치에 있어, 보조 터렛부와 쉬프트부의 세부 구성을 보여주는 것이며, 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치에 있어, 쉬프트부에 마련된 그립퍼 유닛의 세부 구성을 보여주는 것이다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 머시닝 센터용 자동 공구교환장치(1)는, 주축에 공구(T)를 장착하여 피가공물을 절삭 가공하는 머시닝 센터 내에 설치되어, 주축(SPINDLE)에 장착을 요하는 공구(T)들을 수납하여 보관하고 수납 보관된 공구(T)를 주축에 장착된 공구(T)와 자동 교환하는 장치이다.

상기 자동 공구 교환장치(1)는, 구동모터 유닛(120)으로부터 등각 회전력을 제공받아 등각 회전하며, 가장자리에 공구(T)를 수납하는 포켓(111)들이 등각 방사구조로 형성된 주터렛(110)을 갖는 주터렛부(100)와; 상기 주터렛부(100)의 포켓(111)에 수납된 어느 하나의 공구(T)와 주축에 설치된 공구(T)를 교환하는 체인지암부(미도시)를 포함한다.

따라서, 상기 체인지암부는 주축에 장착된 공구(T)와, 주터렛부(100)의 포켓(111)에 수납된 공구(T)를 교환하여서, 주축에 장착을 요하는 공구(T)를 자동으로 교환하여 연속적인 절삭 가공을 수행한다.

상기 체인지암부를 통해 주축(SPINDLE)에 장착된 공구와 주터렛부의 포켓에 수납된 공구를 교환하는 기술은 당분야에서 널리 알려진 공지의 기술인 관계로, 본 명세서에서는 관련 도면과 상세한 설명을 생략하기로 한다.

다만, 본 실시예에서는 이러한 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치의 주터렛부(100)와 유기적으로 연동하여 주터렛부(100)에 별도 보관된 공구(T)를 공급하는 한편 주터렛부(100)에 보관된 공구(T)를 회수하는 확장 수납구조를 마련하여서, 보다 많은 개수의 공구를 보관하여 주축에서 자동으로 교환하는 것이 가능하도록 한다.

특히, 본 발명에서 제안하고 있는 확장 수납구조는 구조적으로 간단하고 소형이면서 넓은 작동 공간이 요구되지 아니하는 특이성을 갖는다.

따라서, 새로이 제조되는 머시닝 센터에 탑재될 수도 있고, 기존 주터렛부에 탑재된 자동 공구 교환장치에 추가적으로 설치되어 보다 많은 개수의 공구를 수납 및 공급하는 확장 공급 기능을 수행할 수도 있다.

즉, 본 발명에 의해 부가되는 확장 수납구조는 설치 및 작동공간의 제약 없이 기존 범용의 머시닝 센터에 간편하게 부가 설치되어 기존의 자동 공구 교환장치와 유기적으로 연동하여서, 기존 자동 공구 교환장치를 통한 교환이 가능한 공구의 개수를 증대시킬 수 있다.

본 실시예에 부가하는 확장 수납구조는, 도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이 주터렛부(100)의 일측에 배치되는 보조 터렛부(200)와; 상기 주터렛부(100)와 보조 터렛부(200) 사이를 왕복 이동하면서 보조 터렛부(200)에 수납된 공구(T)와 주터렛부(100)에 수납된 공구(T)를 치환하는 쉬프트부(300)를 포함한다.

상기 보조 터렛부(200)는 주터렛부(100)의 일측에 구동모터 유닛(220)으로부터 등각 회전력을 제공받아 등각 회전하며 가장자리에 공구(T)를 수납하는 포켓(211)들이 등각 방사구조로 형성된 보조 터렛(210)을 포함한다.

상기 보조 터렛(210)은 가장자리부에 공구(T)를 개별 수납하는 포켓(211)들이 방사구조로 형성된 원형의 턴테이블 형태로 이루어져, 설치공간 및 작동 공간의 최소화가 이룩된다.

그리고, 상기 보조 터렛(210)은 주터렛(110)과 마찬가지로 제어부(미도시)의 제어에 의해 등각 회전력을 생성하는 구동모터 유닛(220)인 서보모터나 스텝모터 등에 의해 등각 회전된다.

따라서, 제어부는 각 구동모터 유닛(120, 220)의 구동을 제어하여 보조 터렛부(200)의 보조 터렛(210)과, 주터렛부(100)의 주터렛(110)을 등각 회전시켜서, 원하는 위치에 정렬을 요하는 포켓(111, 211)을 정위치시킨다.

그리고, 상기 주터렛(110)과 보조 터렛부(210)에 형성된 각 포켓(111, 211)에는 포켓(111, 211)에 진입된 공구(T)를 클램핑하고, 또 클램핑된 공구(T)를 구속하는 클램핑 유닛(130, 230)이 각각 배치된다.

상기 클램핑 유닛(130, 230)은 한 쌍의 협지핑거(131과 132, 231과 232)를 포함하여 구성되어, 협지핑거를 통해 포켓(111, 211)에 진입된 공구(T)의 클램핑 구간(TC)을 파지하여 클램핑한다.

본 실시예에서는 상기 협지핑거(131과 132, 231과 232)의 단부에 구름롤러(미표시)를 마련하여, 공구(T)의 클램핑 구간(TC)이 협지핑거(131과 132, 231과 232) 사이에 진입되면서 구름롤러를 통해 구름 마찰하도록 한다.

따라서, 상기 주터렛(110)의 각 포켓(111)과, 보조 터렛(210)의 각 포켓(211)에 설치된 클램핑 유닛(130, 230)은, 포켓(111, 211)에 진입되는 공구(T)의 클램핑 구간을 협지핑거(131과 132, 231과 232)를 통해 클램핑하여 정형화되게 고정한다.

그리하여, 상기 턴테이블 형태로 이루어진 주터렛부(100)의 주터렛(110)이나 보조 터렛부(200)의 보조 터렛(210)이 고속으로 회전하더라도, 각 포켓(111, 211)에 수납된 공구(T)들이 원심력이나 자중에 의해 포켓(111, 211)에서 이탈하는 현상이 예방된다.

또한, 체인지암부나 쉬프트부(300)에 의한 공구의 치환 또는 교환시에는 클램핑 유닛(130, 230)이 일시적으로 협지핑거(131과 132, 231과 232)에 의한 공구의 협지상태를 해제하여서, 체인지암부나 후술되는 쉬프트부(300)에 의한 공구의 치환이 가능하도록 한다.

본 발명에서는 상기 보조 터렛부(200) 측에, 보조 터렛(210)의 포켓(211)과 주터렛부(100) 측의 주터렛(110)의 포켓 사이를 왕복으로 이동하면서, 주터렛(110)의 포켓(111)에 수납된 공구(T)와, 보조 터렛(210)의 포켓(211)에 수납된 공구(T)를 치환 수납하는 쉬프트부(300)를 배치한다.

본 실시예에 따른 쉬프트부(300)는, 보조 터렛부(200)를 구성하는 보조 터렛(210)의 일면에 적층되게 배치되고, 직진 이송을 통해 보조 터렛(210)과 주터렛(110) 사이의 공구를 치환하도록 구성되어서, 설치 및 작동에 따른 공간이 최소화되도록 한다.

그리고, 상기 주터렛(110)과 보조 터렛(210)에 형성된 포켓(111, 211)의 총개수는 적어도 주터렛(110)과 보조 터렛(210)의 포켓(111, 211)에 설치 가능한 공구의 총개수보다 하나 이상이 적도록 구성되어서, 주터렛(110)과 보조 터렛(210) 중 적어도 어느 하나의 터렛(110, 210)에는 공구(T)가 수납되지 아니하는 빈포켓이 항시 존재하도록 한다.

따라서, 상기 주터렛부(100)의 주터렛(110)은 보조 터렛부(200)의 보조 터렛(210)를 통해 수납을 요하는 공구(T)를 더 수납하고, 쉬프트부(300)를 통해 공구들을 치환 수납함으로써, 주축에 공급 예정인 공구(T)를 보조 터렛부(200)로부터 제공받아 수납하도록 한다.

이와 같이 구성하면, 상기 주터렛부(100)를 통해 수납 및 공급할 수 있는 공구의 개수가 증가하고, 결과적으로 종래 주터렛부(100)의 주터렛(110)에 형성된 포켓(111)보다 개수가 많은 공구를 주축에 설치할 경우에, 작업자가 주터렛부에 수납된 공구를 제거하고 추가로 장착을 요하는 공구를 주터렛부의 포켓에 진입시켜 수납함에 따른 시간과 비용, 생산성 저하를 포함하는 제반적인 문제점이 해소된다.

또한, 본 발명에 따른 쉬프트부(300)는 보조 터렛부(200)와 주터렛부(100) 사이를 직진 이동하면서 주터렛부(100)와 보조 터렛부(200) 사이에서 공구를 치환 수납하도록 구성함으로써, 확장 수납구조를 부가함에 따른 설치 및 작동공간이 최소화된다.

상기 쉬프트부(300)는 보조 터렛부(200) 측에 진퇴구조로 배치되는 진퇴유닛(310)과; 상기 진퇴유닛(310)에 고정되어, 상호 근접하여 배치된 보조 터렛(210)과 주터렛(110) 사이를 왕복 이동하며, 보조 터렛(210)의 포켓(211)과 주터렛(110)의 포켓(111)에 수납된 공구(T)를 협지하는 그립핑 유닛(320)을 포함한다.

상기 쉬프트부(300)의 그립핑 유닛(320)에 의해 그립핑되는 공구(T)의 그립핑 구간(TG)은, 도 5와 같이 원추형으로 이루어지며, 상단부에는 풀스터드(PS)가 돌출되게 형성된다.

그리고, 상기 원추형으로 이루어진 공구(T)의 그립핑 구간(TG)을 협지하는 원추형의 내벽을 갖는 그립홈(321a)을 구비한 그립헤드(321)와; 상기 그립홈(321a)의 양측 외벽에 좌우 대칭되게 배치되는 하나 이상의 스토핑 부재(322); 및 및 상기 그립핑 구간의 상단에 형성된 풀스터드(PS)를 견착하는 풀스터드 홀더(324)를 포함한다.

상기 스토핑 부재(322)는 그립홈(321a)의 내벽에 돌출되는 강구(322a)와; 상하 진퇴하며 강구(322a)를 빗면구조로 지지하는 진퇴부재(322b)를 포함한다.

따라서, 도 5b와 도 5c와 같이 상기 진퇴부재(322b)가 하강하면 강구(322a)는 진퇴부재(322b)에 형성된 빗면 지지부(322b-a)와 빗면 구조로 간섭 지지되어 그립홈(321a) 내로 돌출되고, 결과적으로 그립홈(321a) 내에 진입된 공구(T)의 그립핑 구간(TG)은 내향 돌출되는 강구(322a)에 의해 견착하여 구속된다.

특히, 본 실시예에서는 상기 진퇴부재(322b)에 둘 이상의 빗면 지지부(322b-a)를 상하 이격되게 형성하고, 상기 그립헤드(321)의 그립홈(321a) 내벽에는, 빗면 지지부(322b-a)에 의해 빗면구조로 지지되어 내향 돌출되는 강구(322a)들을 상하 이격되게 배치한다.

따라서, 상기 그립홈(321a) 내벽에 배치된 강구(322a)들은 단일 진퇴부재(322b)의 진퇴에 의해 그립홈(321a)의 내벽으로 일괄 돌출되어서, 그립홈(321a)에 진입된 공구(T)의 그립핑 구간(TG)을 다중 구속하므로, 공구(T)를 보다 안정되게 그립핑할 수 있고, 또 공구(T)를 그립핑함에 따른 구조의 간소화가 이룩된다.

즉, 스토퍼 부재(322)들은 풀스터드 홀더(324)에 의해 풀스터드(PS)가 구속된 공구(T)의 그립구간(TG)을 빗면구조로 다중 구속하여서, 공구(T)의 안정적인 그립상태를 형성한다.

*** 도면상의 미설명 부호 322b-b는 지지턱이고, 323은 진퇴로드의 하강높이를 제한하는 리미트 볼트임***

따라서, 상기 쉬프트부(300)는 주터렛(110), 또는 보조 터렛(220)에 형성된 포켓(111, 211)에 수납된 공구(T)의 그립핑 구간(TG)을 그립홈(321a)에 진입시킨 다음, 스토핑 부재(322)를 통해 진입된 공구(T)의 그립부(TG)를 다중 구속하여 그립핑하고, 결과적으로 그립헤드(321)에 그립핑된 공구(T)는 이동과정에 정형화되게 고정된 상태를 형성한다.

그리하여, 상기 쉬프트부(300)의 그립핑 유닛(320)은 후술되는 바와 같이 진퇴유닛(310)으로부터 진퇴력을 제공받아 일렬로 정렬된 주터렛(110)의 포켓(111)과 보조 터렛(210)의 포켓(211) 사이를 왕복으로 직진 이동하면서, 치환 수납을 요하는 공구(T)를 다중 구속된 상태로 그립핑하여 수납을 요하는 포켓(111, 211)으로 이동하는 과정을 반복적으로 수행한다.

도 6과 도 7은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치를 통한 공구의 치환 수납과정을 모식적으로 보여주는 작용 상태도로, 도 6은 주터렛의 포켓에 수납된 공구를 보조 터렛의 포켓으로 이동시키는 공구의 회수과정을 보여주는 것이고, 도 7은 보조 터렛의 포켓에 수납된 공구를 주터렛의 포켓으로 이동시키는 공구의 공급과정을 보여주는 것으로, 하기에서는, 도 6과 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치를 통한 공구의 치환 수납과정을 상술하기로 한다.

먼저, 주터렛(110)의 포켓(111) 중 어느 하나의 포켓(111)에 수납된 공구(T)를 보조 터렛(210)의 포켓(211)에 회수하는 과정은, 도 6a에서 보는 바와 같이 제어부가 보조 터렛(210) 또는 주터렛(110), 또는 이들 모두를 등각 회전시켜, 회수되는 공구(T)를 수납하는 보조 터렛(210)의 빈 포켓(211)과 회수를 요하는 공구(T)를 수납한 주터렛(110)의 포켓(111)을 일렬 정렬한다.

이때, 상기 쉬프트부(300)를 구성하는 그립핑 유닛(320)의 직진 이동경로 상에는 보조 터렛(210)의 빈 포켓(211)과 회수를 요하는 공구(T)를 수납한 주터렛(110)의 포켓(111)이 일렬로 정렬된다.

이 상태에서, 도 6b와 같이 상기 쉬프트부(300)의 그립핑 유닛(320)은 진퇴유닛(310)으로부터 전진력을 제공받아 보조 터렛(210)의 빈 포켓(211)을 통과하여서, 회수를 요하는 공구(T)를 수납한 주터렛(110)의 포켓(111)으로 이동한다.

그리고, 상기 그립핑 유닛(320)은 그립홈(321a)에 진입된 공구(T)의 그립핑 구간(TG)을 스토핑 부재(322)를 통해 다중 구속하여 그립핑하고, 이때 주터렛(110)의 해당 포켓(111)에 배치된 클램핑 유닛(130)은 공구(T)의 협지상태를 해제한다.

이후, 상기 쉬프트부(300)의 그립핑 유닛(320)은 도 6c와 같이 진퇴유닛(310)으로부터 후퇴력을 제공받아 후퇴하면서 보조 터렛(210)의 빈 포켓(211)에 그립핑된 공구(T)를 수납한 다음 그립핑 상태를 해제하고, 이때 보조 터렛(210)의 포켓(211)에 배치된 클램핑 유닛(230)은 공구(T)의 클램핑 구간(TC)을 협지한다.

그리고, 최종적으로 도 6d와 같이 상기 쉬프트부(300)의 그립핑 유닛(320)은 진퇴유닛(310)으로부터 후퇴력을 제공받아 보조 터렛부(200)의 최초지점으로 원복한다.

이러한 공구의 회수과정을 마친 다음, 보조 터렛(210)에 수납된 공구(T)를 주터렛(110)으로 이동시켜 수납하는 공구의 공급과정을 수행한다.

또한, 상기 공구의 공급 과정은 도 7a에서 보는 바와 같이 제어부가 보조 터렛(210), 또는 주터렛(110), 또는 이들 모두를 등각 회전시켜, 이송 공급을 요하는 공구(T)를 수납한 보조 터렛(210)의 포켓(211)과 이송 공급되는 공구(T)를 수납하는 주터렛(110)의 포켓(111)을 일렬로 정렬한다.

이때, 상기 쉬프트부(300)를 구성하는 그립핑 유닛(320)의 직진 이동경로 상에는, 공구를 수납한 보조 터렛(210)의 포켓(211)과 이송 공급되는 공구(T)를 수납하는 주터렛(110)의 포켓(111)이 일렬로 정렬된다.

이 상태에서, 상기 쉬프트부(300)의 그립핑 유닛(320)은 도 7b와 같이 진퇴유닛(310)으로부터 전진력을 제공받아 보조 터렛(210)의 포켓(211)에 위치한다.

그리고, 상기 그립핑 유닛(320)은 그립홈(321a)에 진입된 공구의 그립핑 구간(TG)을 스토핑 부재(322)를 통해 다중 구속하여 그립핑하는 한편, 보조 터렛(210)의 해당 포켓(211)에 배치된 클램핑 유닛(230)은 공구(T)의 협지상태를 해제한다.

이후, 상기 쉬프트부(300)의 그립핑 유닛(320)은 진퇴유닛(310)으로부터 전진력을 제공받아 전진하면서 주터렛(110)의 빈 포켓(111)에 그립핑된 공구(T)를 수납한 다음 그립핑 상태를 해제하는 한편, 주터렛(110)의 포켓(111)에 배치된 클램핑 유닛(130)은 공구(T)를 협지하여 클램핑한다.

그리고, 최종적으로 상기 쉬프트부(300)의 그립핑 유닛(320)은 진퇴유닛(310)으로부터 후퇴력을 제공받아 보조 터렛부(200)로 원복한다.

따라서, 본 발명에 따른 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치(1)는 부가된 확장 수납구조에 의해, 주터렛부의 포켓보다 많은 개수의 공구를 치환 공급하는 것이 가능하므로, 종래 작업을 일시적으로 중지시킨 다음 작업자가 주터렛부의 포켓에 새로운 공구를 치환 설치함에 따른 제반적인 문제점이 해소될 수 있다.

1. 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치
100. 주터렛부
110. 주터렛 111. 포켓
120. 구동모터 유닛 130. 클램핑 유닛
131. 협지핑거
200. 보조 터렛부 210. 보조 터렛
211. 포켓 220. 구동모터 유닛
230. 클램핑 유닛 231. 협지핑거
300. 쉬프트부 310. 진퇴유닛
320. 그립핑 유닛
321. 그립헤드 321a. 그립홈
322. 스토핑 부재 322a. 강구
322b. 진퇴부재 322b-a. 빗면 지지부
322b-b. 지지턱 323. 리미트 볼트
324. 풀스터드 홀더
T. 공구
TC. 클램핑 구간 TG. 그립핑 구간
PS. 풀스터드

Claims

등각 회전력을 제공받아 등각 회전하며, 가장자리에 공구를 수납하는 포켓들이 등각 방사구조로 형성되어, 체인지암에 의해 포켓에 수납된 공구 중 교체를 요하는 공구와 주축에 설치된 공구를 교환하는 주터렛을 갖는 주터렛부와;
등각 회전력을 제공받아 등각 회전하며, 가장자리에 공구를 수납하는 포켓들이 등각 방사구조로 형성된 보조 터렛을 갖는 보조 터렛부; 및 상기 보조 터렛부를 구성하는 보조 터렛의 일면에 적층되게 배치되어, 상기 보조 터렛의 포켓과 주터렛의 포켓 사이를 왕복으로 이동하면서, 주터렛의 포켓에 형성된 공구와 보조 터렛의 포켓에 형성된 공구를 치환 수납하는 쉬프트부를 포함하는 확장 수납구조를 포함하고,
상기 쉬프트부는,
상기 보조 터렛부 측에 진퇴구조로 배치되는 진퇴유닛과; 상기 진퇴유닛에 고정되어, 상호 근접하여 배치된 보조 터렛과 주터렛 사이를 왕복 이동하며, 보조 터렛의 포켓과 주터렛의 포켓에 수납된 공구를 협지하는 그립핑 유닛을 포함하여 구성되며,
상기 그립핑 유닛은,
상기 협지되는 공구의 원추형으로 이루어진 그립핑 구간을 협지하는 원추형의 내벽을 갖는 그립홈이 구비된 그립헤드와; 상기 그립홈의 양측 외벽에 좌우 대칭되게 배치되는 하나 이상의 스토핑 부재; 및 상기 그립핑 구간의 상단에 형성된 풀스터드를 견착하는 풀스터드 홀더를 포함하여 구성되며,
상기 스토핑 부재는,
그립홈의 내벽에 돌출되는 강구와; 상하 진퇴하며 상기 강구를 빗면구조로 지지하는 진퇴부재를 포함하여,
상기 진퇴부재가 하강하면 강구는 진퇴부재에 형성된 빗면 지지부와 빗면 구조로 간섭 지지되어 그립홈 내로 돌출되고, 결과적으로 그립홈 내에 진입된 공구의 그립핑 구간은 내향 돌출되는 강구에 의해 견착 구속되는 것을 특징으로 하는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치.
제 1항에 있어서, 상기 보조 터렛은 가장자리에 공구를 수납하는 포켓들이 등각 방사구조로 형성된 원판형의 턴테이블로 구성된 것을 특징으로 하는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치.
제 1항에 있어서, 상기 주터렛부와 보조 터렛부는 가장자리부에 공구를 수납하는 포켓이 등각 방사구조로 배치된 원판몸체로 구성된 것을 특징으로 하는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치.
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제 1항에 있어서, 상기 주터렛과 보조 터렛에 형성된 포켓의 총개수는 적어도 주터렛와 보조 터렛의 포켓에 설치 가능한 공구의 총개수보다 하나 이상이 적도록 구성되어, 주터렛과 보조 터렛에는 적어도 공구가 수납되지 아니하는 빈포켓이 하나 이상 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 확장 수납구조를 갖는 머시닝 센터용 자동 공구 교환장치.
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