KR102367160B1 - 공작기계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 드럼 타입 매거진을 포함하는 공작기계에 있어서, 상기 매거진은, 상기 공작기계의 일측면에 배치되는 고정플레이트; 상기 고정플레이트의 일측면에 배치되어 회전하는 회전플레이트; 상기 회전플레이트에 다수 개가 배치되되, 각각의 공구 장착홈이 상기 회전플레이트의 회전 중심을 기준으로 방사상 배치되는 툴포트;및 상기 회전플레이트의 일측에서 상기 툴포트를 회전 중심의 원주 방향으로 이동시키는 액추에이터;를 포함하는 공작기계를 제공한다.

Description

공작기계{MACHINE TOOL}
본 발명은 구조가 개선된 매거진을 포함하는 공작기계에 관한 것이다.
공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 모재)를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다.
이러한 공작기계에는 모재를 다양한 형상으로 가공하기 위해 적합한 다수의 공구를 구비할 수 있으며, 이를 위해 다수의 공구가 장착된 매거진을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 매거진은 크게 공구가 원형으로 배치되는 드럼 타입의 매거진과, 체인 형상으로 배치되는 체인 타입의 매거진이 있다.
도 1은 종래의 드럼 타입의 매거진이 배치된 공작기계의 측면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 공작기계(1)는 베드(70) 위에 모재가 안착되는 테이블(60)이 배치되고, 상기 베드(70) 일측에 배치되어 이동되는 칼럼(40)과, 상기 칼럼(40)에 배치되는 헤드(80)와, 상기 헤드(80)에 배치되는 스핀들(50) 및 ATC(30)와, 상기 헤드(80)에 배치되되 상기 스핀들(50) 인근에 위치하는 매거진(20)을 포함한다.
종래의 드럼 타입의 매거진(20)은 많은 공구(10)를 장착하기 위해 지면과 수평하게 공구(10)를 수납하고, 기설정된 공구교환위치에서 공구(10)가 장착된 하나의 포트를 수직으로 위치한 뒤에 ATC(30, auto tool changer)로써 스핀들(50)에 장착되어 있는 공구(10)와 교환한다.
그러나, 이렇게 공구(10)가 대기 위치에서 지면과 수직하게 배치된 종래의 매거진(20)은 공작기계의 폭이 커질 수 밖에 없는 문제가 있다.
또한, 종래 드럼 타입의 매거진(20)이 배치되는 칼럼(40)의 이동 거리는 공구(10)가 대기 위치에서 지면과 수직하게 배치된 종래의 매거진(20)에 의해 제약이 있을 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 드럼 타입의 매거진의 구조를 개선하여 빠른 공구의 교환을 도모할 수 있으며, 전체적인 소형화를 도모할 수 있는 공작기계를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 드럼 타입 매거진을 포함하는 공작기계에 있어서, 상기 매거진은, 상기 공작기계의 일측면에 배치되는 고정플레이트; 상기 고정플레이트의 일측면에 배치되어 회전하는 회전플레이트; 상기 회전플레이트에 다수 개가 배치되되, 각각의 공구 장착홈이 상기 회전플레이트의 회전 중심을 기준으로 방사상 배치되는 툴포트;및 상기 회전플레이트의 일측에서 상기 툴포트를 회전 중심의 원주 방향으로 이동시키는 액추에이터;를 포함하는 공작기계를 제공한다.
또한, 상기 액추에이터는 상기 툴포트에 일단이 축회동되게 연결되며 타단이 상기 회전플레이트에 축회동되게 연결되는 제1 링크부재; 상기 툴포트에 일단이 축회동되게 연결되며 타단이 상기 회전플레이트에 배치되는 제2 링크부재; 및 상기 회전플레이트의 일측에서 상기 제2 링크부재의 타단에 접하여 직선 운동하는 구동유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 링크부재 및 제2 링크부재의 일단과 축회동 가능하게 힌지 연결되며, 상기 툴포트에 일체형 또는 결합형으로 배치되는 브라켓을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동유닛은 상기 고정플레이트 타측면에 배치되어 로드가 직선 운동하는 실린더;상기 실린더의 로드에 연결되며, 상기 고정플레이트 타측면에 캠샤프트로써 축회동되게 연결되는 캠; 및 일측이 상기 제2 링크부재의 타단을 감싸도록 형성되며, 상기 고정플레이트의 타측면에 배치되어 상기 캠의 운동에 의해 직선 운동하는 캠팔로워;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전플레이트 일측면에는 상기 제2 링크부재의 타단이 배치되는 가이드홈이 원형으로 형성되되, 상기 회전플레이트 일측에서 단속되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드홈의 단속되는 부분은 지면과 인접한 곳에 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드홈은 상기 회전플레이트의 회전 중심을 기준으로 상기 제2 링크부재의 일단까지의 길이보다 긴 곳에 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전플레이트에 회전력을 제공하기 위해 상기 고정플레이트 타측면에 배치되는 모터부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터부의 회전력은 배럴캠으로써 상기 회전플레이트에 전달되거나, 상기 모터부의 모터 샤프트가 상기 회전플레이트에 직결되어 전달될 수 있다.
또한, 공작기계에 이동 가능하게 배치되는 칼럼; 및 상기 고정플레이트를 고정하기 위한 칼럼브라켓;을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 드럼 타입 매거진에서, 툴포트를 ATC 방향으로 배치하여 공작기계의 폭에 대한 설치 면적이 최소화될 수 있으며, 공구교환 속도가 빨라져 가공 속도가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 드럼 타입의 매거진이 배치된 공작기계의 측면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 매거진의 사시도.
도 3은 도 2의 매거진을 반대 방향에서 바라본 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 매거진에서 툴포트를 교환 위치에 배치시키는 것을 도시한 사용 상태도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 매거진의 사시도, 도 3은 도 2의 매거진을 반대 방향에서 바라본 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 매거진에서 툴포트를 교환 위치에 배치시키는 것을 도시한 사용 상태도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 매거진(100)은 크게 고정플레이트(110), 회전플레이트(120), 툴포트(130) 및 액추에이터(140)를 포함하며, 상기 회전플레이트(120)에 회전력을 제공하기 위해 상기 고정플레이트(110) 타측면에 배치되는 모터부(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 고정플레이트(110)는 공작기계의 칼럼(40, 도 1 참조)에 고정될 수 있으며, 칼럼(40)의 이동에 의해 이동될 수 있다. 이러한 고정플레이트(110)는 원형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도시된 것과 같이 칼럼(40)에 결합되기 위해 칼럼브라켓(111) 등으로써 연결될 수도 있다.
상기 회전플레이트(120)는 상기 고정플레이트(110)의 일측면에 배치되어 회전될 수 있으며, 이러한 회전력은 상기 고정플레이트(110) 타측면에 배치되는 모터부(150)에 의해 전달받을 수 있다.
예를 들어, 상기 모터부(150)의 회전력은 배럴캠(144)과 같은 구동력 방향 전환 수단에 의해 상기 회전플레이트(120)에 전달될 수도 있으며, 모터 샤프트가 상기 고정플레이트(110)에 직결되어 전달될 수도 있다.
또한, 상기 회전플레이트(120)는 대략 원형으로 형성될 수 있다.
상기 툴포트(130)는 상기 회전플레이트(120)에 다수 개가 방사상으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 실시예에 따른 툴포트(130)는 각각의 공구 장착홈이 상기 회전플레이트(120)의 회전 중심을 기준으로 방사상 배치될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 공작기계는 지면과 수직 방향의 부피가 감소되어 좀 더 소형화된 공작기계를 구현할 수 있으며, ATC(auto tool changer, 30, 도 1 참조)와의 거리가 근접해져서 더욱 빠른 공구(10)의 교환이 이뤄질 수 있다.
이러한 툴포트(130)의 배치 구조 및 그에 따른 구동을 가능하게 하는 실시예에 따른 액추에이터(140)는 다음과 같다.
구체적으로, 실시예의 액추에이터(140)는 상기 회전플레이트(120)의 일측에서 상기 툴포트(130)를 회전 중심의 원주 방향으로 이동시킬 수 있으며, 이를 위해 제1 링크부재(141), 제2 링크부재(142) 및 구동유닛(143, 144, 145)을 포함할 수 있다.
제1 링크부재(141)는 상기 툴포트(130)에 일단이 축회동되게 연결되며 타단이 상기 회전플레이트(120)에 축회동되게 연결되며, 제2 링크부재(142)는 상기 툴포트(130)에 일단이 축회동되게 연결되며 타단이 상기 회전플레이트(120)에 배치될 수 있다.
여기서, 강도 보강을 위해, 상기 제1 링크부재(141) 및 제2 링크부재(142)의 일단은 상기 툴포트(130)와 브라켓(131)으로써 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 브라켓(131)은 상기 툴포트(130)에 일체형 또는 결합형으로 배치될 수 있으며, 상기 제1 링크부재(141) 및 제2 링크부재(142)의 일단은 상기 브라켓(131)에 축회동 가능하게 힌지연결될 수 있다.
상기 구동유닛(143, 144, 145)은 상기 회전플레이트(120)의 일측에서 상기 제2 링크부재(142)의 타단에 접하여 직선 운동할 수 있다. 이러한 구동유닛(143, 144, 145)의 운동에 의해, 상기 제2 링크부재(142) 타단의 변위가 가변하여 툴포트(130)가 이동될 수 있는 것이며, 이러한 구동 메카니즘은 후술한다.
상기 구동유닛(143, 144, 145)은 크게 실린더(143), 캠(144), 캠팔로워(145)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 실린더(143)는 상기 고정플레이트(110) 타측면에 배치되어 로드가 직선 운동할 수 있다.
상기 캠(144)은 상기 실린더(143)의 로드(143a)에 연결되며, 상기 고정플레이트(110) 타측면에 캠샤프트(144a)로써 축회동되게 연결되는 캠(144)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 캠(144)은 상기 실린더(143) 로드의 신장에 따라 상기 캠샤프트(144a)를 기준으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전운동한다.
상기 캠팔로워(145)는 일측이 상기 제2 링크부재(142)의 타단을 감싸도록 형성되며, 상기 고정플레이트(110)의 타측면에 배치되어 상기 캠(144)의 운동에 의해 직선 운동할 수 있다.
즉, 상기 캠팔로워(145)의 일측은 상기 제2 링크부재(142) 방향으로 개구된 ㄷ자 형의 안착부(145a)가 형성될 수 있으며, 이러한 안착부(145a)는 평소에 후술할 가이드홈(121)의 단속된 부분에 배치되어 있어 상기 제2 링크부재(142)의 타단을 가이드하여 원활한 회전플레이트(120)의 회전을 도모할 수 있다.
한편, 상기 회전플레이트(120) 일측면에는 상기 제2 링크부재(142)의 타단이 배치되는 가이드홈(121)이 원형으로 형성되되, 상기 회전플레이트(120) 일측에서 단속되도록 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 가이드홈(121)이 단속되는 부분은 지면과 인접한 곳에 형성될 수 있으며, 이는 ATC의 위치를 고려하고 툴포트(130) 자중에 의한 이동을 돕기 위함이다.
이러한 가이드홈(121)은 상기 제2 링크부재(142)의 변위를 일정하게 유지하기 때문에 툴포트(130)가 대기 상태의 위치에 배치되어 있게 하며, 상기 가이드홈(121)이 단속된 일측 구간에서 상기 툴포트(130)의 위치를 변위시켜 공구 교환 위치로 툴포트(130)를 배치한다. 이를 위해, 상기 가이드홈(121)은 상기 회전플레이트(120)의 회전 중심을 기준으로 상기 제2 링크부재(142)의 일단까지의 길이보다 긴 곳에 형성될 수 있다.
이러한 구조적 특징에 의해 공구(10) 교환시 근접 툴포트(130)에 장착된 공구(10)와의 접촉이 방지되며, ATC와 가깝게 배치되어 빠른 공구(10) 교환이 가능하게 되는 것이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 매거진(100)의 구동원리를 살펴보자면 다음과 같다.
도 4의 (a) 상태에서는 일단 툴포트(130)가 대기 상태인 것을 도시한 것이며, 도 4의 (b)상태는 툴포트(130)가 (c) 상태로 최종 변위 되기 전의 과정을 도시한 것이다. 또한, 도 4의 (c) 상태는 툴포트(130)가 교환 위치로 이동된 상태를 도시하며, 이러한 상태는 도 2 및 도 3에도 도시되어 있다.
구체적으로, 도 4의 (a) 상태에서는 일단 실린더(143)의 구동이 없는 상태이며, 상기 가이드홈(121)의 단속된 부분에 상기 캠팔로워(145)의 안착부(145a)가 대응되어 배치되어 있다. 이러한 경우, 상기 가이드홈(121) 또는 안착부(145a)에 안착된 제2 링크부재(142)의 타단의 변위는 고정되므로, 회전시 원심력 등에 의한 변위가 생기지 않고, 툴포트(130)들은 대기 위치를 고수할 수 있다.
이 후, 상기 실린더(143)의 구동이 있으면, 상기 실린더(143)의 로드(143a)가 신축되며, 이러한 신축력은 캠(144)을 도 2를 기준으로 시계 방향으로 회전시킨다. 이 후, 상기 캠(144)의 시계 방향 운동에 의해, 상기 캠팔로워(145)는 상기 고정플레이트(110)의 중심 방향으로 올라가게 되고, 이는 상기 캠팔로워(145)의 안착부(145a)에 배치된 제2 링크부재(142)의 타단을 들어 올리게 된다.
그러면, 상기 제2 링크부재(142)의 일단, 제1 링크부재(141) 및 툴포트(130)의 변위는 상기 회전플레이트(120)의 반경 방향으로 밀려나게 되며, 이러한 변위는 도 1에 도시된 ATC(30)에 가까워지게 되는 것이다.
상기 툴포트(130) 반대 변위를 위한 구동 메카니즘은 도 4의 역순과 같다.
또한, 상기 캠(144)의 배치에 따라, 상기 실린더(143)의 로드가 신장 할 때 상기 툴포트(130)가 대기 위치에서 교환 위치로 배치되도록 실시예가 구현될 수도 있다.
이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.
100: 매거진 110: 고정플레이트
111: 칼럼브라켓 120: 회전플레이트
121: 가이드홈 130: 툴포트
140: 액추에이터 141: 제1 링크부재
142: 제2 링크부재 143: 실린더
144: 캠 145: 캠팔로워
150: 모터부

Claims (10)

  1. 드럼 타입 매거진을 포함하는 공작기계에 있어서,
    상기 매거진은,
    상기 공작기계의 일측면에 배치되는 고정플레이트;
    상기 고정플레이트의 일측면에 배치되어 회전하는 회전플레이트;
    상기 회전플레이트에 다수 개가 배치되되, 각각의 공구 장착홈이 상기 회전플레이트의 회전 중심을 기준으로 방사상 배치되는 툴포트; 및
    상기 툴포트에 일단이 축회동되게 연결되며 타단이 상기 회전플레이트에 축회동되게 연결되는 제1 링크부재와, 상기 툴포트에 일단이 축회동되게 연결되며 타단이 상기 회전플레이트에 배치되는 제2 링크부재 및 상기 회전플레이트의 일측에서 상기 제2 링크부재의 타단에 접하여 직선 운동하는 구동유닛을 포함하되,
    상기 제1 링크부재 및 제2 링크부재의 일단과 축회동 가능하게 힌지 연결되며, 상기 툴포트에 일체형 또는 결합형으로 배치되는 브라켓을 더 포함하여, 상기 회전플레이트의 일측에서 상기 툴포트를 회전 중심의 원주 방향으로 이동시키는 액추에이터;를 포함하는 공작기계.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    상기 고정플레이트 타측면에 배치되어 로드가 직선 운동하는 실린더;
    상기 실린더의 로드에 연결되며, 상기 고정플레이트 타측면에 캠샤프트로써 축회동되게 연결되는 캠; 및
    일측이 상기 제2 링크부재의 타단을 감싸도록 형성되며, 상기 고정플레이트의 타측면에 배치되어 상기 캠의 운동에 의해 직선 운동하는 캠팔로워;를 포함하는 공작기계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전플레이트 일측면에는 상기 제2 링크부재의 타단이 배치되는 가이드홈이 원형으로 형성되되, 상기 회전플레이트 일측에서 단속되도록 형성되는 공작기계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가이드홈의 단속되는 부분은 지면과 인접한 곳에 형성되는 공작기계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가이드홈은 상기 회전플레이트의 회전 중심을 기준으로 상기 제2 링크부재의 일단까지의 길이보다 긴 곳에 형성되는 공작기계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전플레이트에 회전력을 제공하기 위해 상기 고정플레이트 타측면에 배치되는 모터부를 포함하는 공작기계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모터부의 회전력은 배럴캠으로써 상기 회전플레이트에 전달되거나, 상기 모터부의 모터 샤프트가 상기 회전플레이트에 직결되어 전달되는 공작기계.
  10. 제1항에 있어서,
    공작기계에 이동 가능하게 배치되는 칼럼; 및
    상기 고정플레이트를 고정하기 위한 칼럼브라켓;을 더 포함하는 공작기계.
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