KR102413980B1 - 매거진 공구 착탈 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 공구를 핑거의 가압에 의해 클램핑하는 그립퍼를 복수개 구비하고, 매거진의 지지 프레임에 설치되는 본체부를 구비하는 하우징부; 상기 본체부에 회전 가능하게 설치되어 상기 그립퍼의 상기 핑거에 압력을 가하거나 해제할 수 있는 구동부; 및 상기 본체부에 선회 가능하게 설치되어 상기 구동부에 회전 동력을 제공하는 조작부;를 포함하고, 상기 조작부의 선회 동작에 의해 상기 그립퍼에 공구를 탈부착하면서 상기 그립퍼에 클램핑되는 공구의 고정 위치를 조절할 수 있고, 이에 따라 공작기계의 매거진에 방향성을 갖는 공구를 정확하게 공구의 고정위치를 조절하면서 각각의 매거진의 그립퍼에 용이하게 탈부착함에 따라 공작물의 가공정밀도를 향상시키고, 공구 고정위치를 신속하게 조절함에 따라 비가공시간을 최소화하여 공작기계의 생산성을 증대할 수 있다.

Description

매거진 공구 착탈 장치{Apparatus for attaching and detaching magazine tool}
본 발명은 매거진 공구 착탈 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작기계의 매거진에 방향성을 갖는 공구를 정확하게 공구의 고정위치를 조절하면서 각각의 매거진의 그립퍼에 탈부착할 수 있는 공작기계의 매거진 공구 착탈 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.
터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
공작기계 중 복합가공기란 선삭가공과 드릴, 탭핑, 밀링가공 등 가공형태가 다양한 가공을 수행하는 다기능의 자동공구교환장치(ATC)와 공구 매거진이 장착된 터닝센터를 의미한다. 복합가공기에서 작업자가 가공에 필요한 공구를 로딩하거나 교환시에 공구를 수동으로 공구 매거진에 장착한다.
일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.
또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.
일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.
또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.
이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.
또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)를 구비한다.
또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.
일반적으로 공작기계의 공구 매거진은 체인의 한쪽에 그립퍼(gripper)가 설치되고, 체인은 구동 스프로켓(sprocket)과 아이들 스프로켓에 설치되며, 구동 스프로켓이 구동됨에 따라 체인이 이동된다.
종래 방향성을 갖는 공구가 공작기계의 툴 매거진에 공구의 고정위치가 정확하게 결정된 상태로 매거진의 그립퍼에 장착되지 않아 공작기계의 작동 중에 공구나 공작물이 손상되어 가공비용이 증가되고, 공작물의 가공정밀도가 감소되는 문제점이 있었다.
또한, 종래 매거진 공구 착탈 장치는 매거진의 그립퍼에 공구를 탈부착하기만 할뿐 방향성까지 신속하게 결정할 수 없어 작업자가 수작업으로 매거진에 공구를 탈부착할 때에 공구를 한 손으로 잡고 공구의 방향성을 세세하게 조절해야 함에 따라 공구 탈부착 시간이 증가되고, 종국적으로 비가공 시간이 증가되어 공작기계의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래 매거진 공구 착탈 장치는 작업자가 상대적으로 무거운 공구의 방향성을 조절하면서 그립퍼에 공구를 탈부착하는 중에 중량물인 무거운 공구가 떨어지거나 이탈됨에 따라 작업자의 안전사고를 발생시켜 작업자의 안전을 저해하고, 이를 방지하기 위해 2명 이상의 작업자가 1조로 작업함에 따라 비용이 증가되고 작업자의 불편을 초래하는 문제점이 있었다.
게다가, 종래 매거진 공구 착탈 장치는 캠방식에 의해 소형화를 도모하지 못함에 따라 장치의 크기가 커져서 설치 공간상의 제약이 많아 다양한 공작기계에 설치될 수 없어 보급률이 감소하여 작업시간과 제조비용이 증가하고, 장치의 구동기구와 동력전달 기구 간의 거리가 증가하여 작동시에 안전성과 내구성이 감소하는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록공보 제10-1058480호 대한민국 특허공개공보 제10-2002-0075492호 대한민국 특허공개공보 제10-2016-0064609호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구동부의 제1, 2 기어부와 조작부의 베이스부의 선회 동작을 통해 공작기계의 매거진에 방향성을 갖는 공구를 정확하게 공구의 고정위치를 조절하면서 각각의 매거진의 그립퍼에 용이하게 탈부착함에 따라 공작물의 가공정밀도와 생산성을 향상하고, 공작물이나 공구가 손상되는 것을 방지하여 유지비용을 절감하며, 구동부의 기어구동 방식을 통해 유격이 작고 베이스부와의 길이를 최소화하여 강성과 내구성이 증대되고, 소형화에 의해 다양한 공작기계의 매거진에 용이하게 장착이 가능하여 작업자의 안전과 편의를 도모하며, 안정적인 작동에 의해 공작기계의 신뢰성과 안전성을 증대시킬 수 있는 매거진 공구 착탈 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 공구를 핑거의 가압에 의해 클램핑하는 그립퍼를 복수개 구비하고, 매거진의 지지 프레임에 설치되는 본체부를 구비하는 하우징부; 상기 본체부에 회전 가능하게 설치되어 상기 그립퍼의 상기 핑거에 압력을 가하거나 해제할 수 있는 구동부; 및 상기 본체부에 선회 가능하게 설치되어 상기 구동부에 회전 동력을 제공하는 조작부;를 포함하고, 상기 조작부의 선회 동작에 의해 상기 그립퍼에 공구를 탈부착하면서 상기 그립퍼에 클램핑되는 공구의 고정 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 매거진 공구 착탈 장치의 구동부는 상기 본체부의 일부에 결합 설치되는 제1 회전축부; 상기 조작부의 선회 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 상기 제1 회전축부에 설치되는 제1 기어부; 상기 본체부의 일부에 상기 제1 회전축부와 평행하게 이격하도록 설치되는 제2 회전축부; 및 상기 제1 기어부와 반대 방향으로 회전하면서 상기 제1 기어부와 치합하도록 상기 제2 회전축부에 설치되는 제2 기어부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 매거진 공구 착탈 장치의 상기 제1 기어부는 상기 제1 기어부의 하부에 상기 그립퍼의 핑거를 가압하기 위한 제1 가압부;를 포함하고, 상기 제2 기어부는 상기 제2 기어부의 하부에 상기 그립퍼의 핑거를 상기 제1 가압부와 연동하여 가압하기 위한 제2 가압부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 매거진 공구 착탈 장치의 구동부는 상기 본체부의 일부에 상기 제1 회전축부 및 상기 제2 회전축부와 평행하게 이격하도록 설치되는 제3 회전축부; 및 상기 제2 기어부와 반대 방향으로 회전하면서 상기 제2 기어부와 치합하도록 상기 제3 회전축부에 설치되는 제3 기어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 매거진 공구 착탈 장치의 조작부는 상기 제1 회전축부 또는 상기 제3 회전축부와 연결되는 연결부; 상기 연결부에 결합 설치되는 베이스부; 상기 그립퍼에 클램핑되는 공구의 고정 위치를 조절하기 위해 상기 베이스부의 하부에 형성되는 위치 결정부; 및 상기 베이스부의 선회 각도를 제한하기 위해 상기 베이스부의 하부에서 상기 위치 결정부와 이격되게 형성되는 걸림부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 매거진 공구 착탈 장치의 조작부는 상기 베이스부의 선회 동작 유무를 확인하기 위한 확인부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 매거진 공구 착탈 장치의 하우징부는 상기 베이스부의 선회 시에 상기 걸림부와 접촉하여 상기 베이스부의 선회 각도를 제한하도록 상기 본체부의 일측에 설치되는 스토퍼부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 매거진 공구 착탈 장치의 스토퍼부는 상기 본체부의 일측에 결합하는 결합부; 및 상기 결합부의 일단에서 상기 베이스부의 선회 방향으로 절곡되게 연장 형성되는 절곡부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 구동부의 제1, 2 기어부와 조작부의 베이스부의 선회 동작을 통해 공작기계의 매거진에 방향성을 갖는 공구를 정확하게 공구의 고정위치를 조절하면서 각각의 매거진의 그립퍼에 용이하게 탈부착함에 따라 공작물의 가공정밀도를 향상시키고, 공구 고정위치를 신속하게 조절함에 따라 비가공시간을 최소화하여 공작기계의 생산성을 증대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 방향성을 갖는 공구를 공작기계의 매거진에 정확하게 공구의 고정위치를 조절하면서 그립퍼에 탈부착함에 따라 잘못된 공구 위치에 의해 가공중에 공작물이나 공구가 손상되는 것을 방지하여 공작기계의 유지비용을 절감하고, 공작기계의 신뢰성과 안정성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 구동부의 기어구동 방식을 통해 유격이 작고 베이스부와의 길이를 최소화하여 강성과 내구성이 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 소형화에 의해 다양한 공작기계의 매거진에 용이하게 장착이 가능하여 보급률을 향상시키고, 작업자의 안전과 편의를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치가 설치된 상태의 공작기계의 매거진의 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치의 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치의 정면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치의 저면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치가 선회 동작되기 전 상태의 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 5의 저면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치가 선회 동작된 상태의 사시도를 나타낸다.
도 8은 도 7의 저면도를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 조립식 베개의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치가 설치된 상태의 공작기계의 매거진의 사시도를 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치의 사시도를 나타낸다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치의 정면도를 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치의 저면도를 나타낸다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치가 선회 동작되기 전 상태의 사시도를 나타내고, 도 6은 도 5의 저면도를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치가 선회 동작된 상태의 사시도를 나타내고, 도 8은 도 7의 저면도를 나타낸다.
이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향을 의미하며, "폭방향"이란 수평방향과 수직방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 높이방향을 의미한다.
도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치(1)를 설명한다. 도 1 내지 도 8에 도시된 것처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치(1)는 하우징부(100), 구동부(200), 및 조작부(300)를 포함한다.
본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치(1)는 공구(7)를 핑거(5)의 가압에 의해 클램핑하는 그립퍼(4)를 구비하는 매거진에 장착 적용된다.
도 1 내지 도 8에는 탄성부재(6)에 의해 핑거(5)를 가압하여 공구(7)를 클랭핑하는 그립퍼(4)가 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 공구를 핑거의 가압에 의해 클램핑하는 경우라면 어떠한 가압 방식이라도 무방하게 적용될 수 있다.
또한, 이러한 탄성부재는 스프링으로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 그립퍼(4)는 매거진에 이동가능하게 설치된다.
하우징부(100)는 공구(7)를 핑거(5)의 가압에 의해 클램핑하는 그립퍼(4)를 복수개 구비하고, 이러한 그립퍼(4)는 매거진 내에서 매거진 구동유닛에 의해 이동가능하게 설치된다.
하우징부(100)는 매거진(2)의 지지 프레임(3)에 설치되는 본체부(110)를 구비한다. 또한, 필요에 따라 하우징부(100)는 매거진(2)의 다른 프레임에 설치될 수 있다. 즉, 하우징부(100)는 매거진 타입과 매거진의 형상에 따라 공구를 핑거의 가압에 의해 클램핑하는 그립퍼의 핑거를 가압할 수 있는 위치에 설치된다.
하우징부(100)에는 후술하는 구동부(200)의 제1, 2, 3 기어부(220, 240, 260)에 윤활유를 공급하기 위한 오일 공급부(130)와 오일 회수부(140)가 형성된다. 도면에 도시되지는 않았지만 오일 공급부(130)와 오일 회수부(140)는 오일 탱크와 배관라인으로 서로 연결되어 오일을 순환하여 재활용할 수 있다. 이에 따라 오일공급에 따른 비용을 절감하고 제1, 2, 3 기어부가 마모되거나 손상되는 것을 최소화하여 유지비용을 절감하고, 장치의 수명을 증대시킬 수 있다.
본체부(110)는 매거진 착탈 장치(1)의 외형을 형성한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 하우징부(100)의 본체부(110)는 내부에 공동부를 구비하는 육면체 형상의 프레임으로 형성된다. 다만, 본체부(110)는 후술하는 구동부(200)를 수용할 수 있는 크기로 수직방향과 폭방향의 길이를 최소화할 수 있게 형성된다. 이에 따라 매거진 공구 착탈 장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다.
구동부(200)는 본체부(110)에 회전 가능하게 설치되어 그립퍼(4)의 핑거(5)에 압력을 가하거나 해제할 수 있다. 즉, 구동부(200)는 후술하는 조작부(300)의 베이스부(320)의 선회동작에 의해 제1 기어부(220)에 형성된 제1 가압부(221)와 제2 기어부(240)에 형성된 제2 가압부(241)가 그립퍼(4)의 핑거(5)를 양측에서 가압하여 탄성부재(6)를 압축하여 그립퍼(4)가 개방되고, 최종적으로 공구를 언클램핑하게 된다.
조작부(300)는 본체부(110)에 선회 가능하게 설치되어 구동부(200)에 회전 동력을 제공한다.
선삭 공구를 포함한 대부분의 공구는 공구 선단의 팁의 방향이 공작물을 향하도록 위치해야 한다.
이처럼, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치(1)는 조작부(300)의 선회 동작에 의해 그립퍼에 공구를 탈부착하면서 그립퍼에 클램핑되는 방향성을 갖는 공구의 고정 위치를 공작물을 향하도록 정확하게 조작할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 구동부의 제1, 2 기어부와 조작부의 베이스부의 선회 동작을 통해 공작기계의 매거진에 방향성을 갖는 공구를 정확하게 공구의 고정위치를 조절하면서 각각의 매거진의 그립퍼에 용이하게 탈부착함에 따라 공작물의 가공정밀도를 향상시키고, 공구 고정위치를 신속하게 조절함에 따라 비가공시간을 최소화하여 공작기계의 생산성을 증대할 수 있다.
도 1 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치(1)의 구동부(200)는 제1 회전축부(210), 제1 기어부(220), 제2 회전축부(230), 및 제2 기어부(240)를 포함한다.
제1 회전축부(210)는 본체부(110)의 일부에 결합 설치된다. 바람직하게는 제1 회전축부(210)는 본체부(110)의 일측 일부를 관통하여 본체부(110)의 하부로 연장 설치된다.
제1 기어부(220)는 조작부(200), 더욱 바람직하게는 베이스부(320)의 선회 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 제1 회전축부(210)에 삽입 설치된다. 즉, 제1 기어부(220)는 조작부(300)의 베이스부(320)의 선회동작에 의해 제1 회전축부(210)와 일체로 베이스부(320)의 선회방향과 동일한 방향으로 회전하도록 본체부(110)의 하부로 연장되는 제1 회전축부(210)에 삽입 설치된다.
제1 가압부(221)가 제1 기어부(220)의 하부에 그립퍼(4)의 핑거(5)를 일측에서 가압하기 위해 하부로 돌출 형성된다.
제2 회전축부(230)는 본체부(110)의 일부에 제1 회전축부(210)와 평행하게 이격하도록 설치된다. 바람직하게는 제2 회전축부(230)는 제1 회전축부(210)와 평행하면서 이격하도록 본체부(110)의 일측 일부를 관통하여 본체부(110)의 하부로 연장 설치된다.
제2 기어부(240)는 제1 기어부(220)와 반대 방향으로 회전하면서 제1 기어부(220)와 치합하도록 제2 회전축부(230)에 설치된다. 즉, 제2 기어부(240)는 조작부(300)의 베이스부(320)의 선회동작에 의해 제2 회전축부(230)와 일체로 베이스부(320) 및 제1 기어부(220)의 선회방향과 반대 방향으로 회전하도록 본체부(110)의 하부로 연장되는 제2 회전축부(230)에 삽입 설치된다.
제2 가압부(241)가 제2 기어부(240)의 하부에 그립퍼(4)의 핑거(5)를 타측에서 가압하기 위해 돌출 형성된다. 즉, 제2 가압부(241)는 상술한 제1 가압부(221)와 함께 제1 기어부(220)와 제2 기어부(240)의 베이스부(320)의 선회방향과 동일한 방향 및 반대방향으로의 회전에 의해 그립퍼(4)의 핑거(5)를 연동하여 가압하거나 압력을 해제하여 그립퍼에 놓이는 공구를 클램핑하거나 언클램핑한다.
매거진의 형태나 크기에 따라 구동부(200)는 제1 회전축부(210), 제2 회전축부(230), 제1 기어부(220), 및 제2 기어부(240)와 제1 가압부(221)와 제2 가압부(241)를 포함하고, 이때에 조작부(300)의 연결부(310)는 제1 회전축부(210)에 연결된다.
이처럼, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 구동부의 기어구동 방식을 통해 유격이 작고 베이스부와의 길이를 최소화하여 강성과 내구성이 증대시킬 수 있다.
도 1 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치(1)의 구동부(200)는 제3 회전축부(250)와 제3 기어부(260)를 더 포함할 수 있다.
제3 회전축부(250)는 본체부(110)의 일부에 제1 회전축부(210) 및 제2 회전축부(230)와 평행하게 이격하도록 설치된다. 바람직하게는 제3 회전축부(250)는 제1 회전축부(210) 및 제2 회전축부(230)와 평행하면서 이격하도록 본체부(110)의 일측 일부를 관통하여 본체부(110)의 하부로 연장 설치된다.
제3 기어부(260)는 제2 기어부(240)와 반대 방향으로 회전하면서 제2 기어부(240)와 치합하도록 제3 회전축부(250)에 설치된다. 즉, 제3 기어부(260)는 조작부(300)의 베이스부(320)의 선회동작에 의해 제3 회전축부(250)와 일체로 베이스부(320) 및 제1 기어부(220)의 선회방향과 동일한 방향으로 회전하도록 본체부(110)의 하부로 연장되는 제3 회전축부(250)에 삽입 설치된다.
이처럼, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 3개의 회전축부와 기어부를 평행하게 배치하고 조작부와 연결된 회전축부와 기어부가 조작부와 동일한 방향으로 회전하고, 치합된 기어부와 회전축부는 반대방향으로 회전하도록 구성함에 따라 기어 구동방식에 의해 유격이 적고 동력 전달이 용이하여 내구성과 강성이 증가되고, 소형화에 의해 다양한 공작기계의 매거진에 용이하게 장착이 가능하여 보급률을 향상시키고, 작업자의 안전과 편의를 극대화할 수 있다.
도 1 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치(1)의 조작부(300)는 연결부(310), 베이스부(320), 위치 결정부(330), 및 걸림부(340)를 포함한다.
연결부(310)는 제1 회전축부(210) 또는 제3 회전축부(250)와 연결된다. 즉, 연결부(310)는 후술하는 베이스부(320)의 선회동작을 연결부(310)를 통해 제1 회전축부(210) 또는 제3 회전축부(250)에 전달한다. 연결부(310)는 매거진의 크기와 형태에 따라 제1 회전축부(210) 또는 제3 회전축부(250)에 연결될 수 있다. 다만, 도 1 내지 도 8에 도시된 것처럼, 연결부(310)가 제3 회전축부(250)에 연결되는 경우에는 제1, 2, 3 회전축부(210, 230, 250) 및 제1, 2, 3 기어부(220, 240, 260)가 본체부(110)에 평행하면서 서로 이격되게 3개가 배열 설치되어야 하고, 이때에 베이스부(320)의 길이가 결정되고, 이러한 베이스부(320)의 길이와 회전 반경에 의해 후술하는 위치 결정부(330)와 걸림부(340) 및 스토퍼부(120)의 절곡부(122)의 각도 등이 결정된다.
도면에 도시되지는 않았지만, 매거진의 형태와 크기가 다른 경우에 장치를 더욱 소형화하고, 제조 비용을 절감하기 위해 본체부(110)에 제1, 2 회전축부(210, 230)와 제1, 2 기어부(220, 240)만 배열 설치될 수 있고, 이때에 연결부(310)는 제1 회전축부(210)와 연결 설치된다. 이처럼, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치(1)는 매거진의 크기와 형태에 따라 최적의 소형화를 도모하여 설치용이성을 극대화하고 제조비용을 절감할 수 있다.
결국, 연결부(310)는 본체부(110)에 회전축부와 기어부가 2개만 설치되는 경우에는 제1 회전축부(210)에 연결되고, 본체부(110)에 회전축부와 기어부가 3개가 설치되는 경우에는 제3 회전축부(250)에 연결 설치된다. 이는 매거진의 크기와 형태 등에 따라 베이스부(320)의 선회 각도가 변경되어야 하기 때문이다. 이러한 베이스부의 선회 각도를 확보하면서 제1 가압부와 제2 가압부가 그립퍼의 핑거를 양측에서 동시에 가압할 수 있게 하는 경우라면 매거진의 크기와 형태에 따라 4개의 기어와 4개의 회전축이 형성될 수도 있다. 다만, 도면에 도시된 바와 같이 매거진 공구 착탈 장치의 소형화를 도모하기 위해 기어는 평행하게 배치되어야 한다.
베이스부(320)는 연결부(310)에 결합 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 필요에 따라 베이스부(320)는 브라켓 형태로 연결부(310)와 일체로 형성될 수도 있다. 베이스부(320)의 길이와 크기는 매거진의 크기와 형태에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
위치 결정부(330)는 그립퍼(4)에 클램핑되는 공구(7)의 고정 위치를 조절하기 위해 베이스부(320)의 하부에 형성된다. 즉, 위치 결정부(330)는 베이스부(320)가 선회 동작시에 공구(7)의 공구홈부(8)에 안착될 수 있는 위치에 대응하도록 베이스부(320)의 하부면에 형성된다.
본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 방향성을 갖는 공구를 공작기계의 매거진에 기어방식의 구동을 통해 정확하게 공구의 고정위치를 조절하면서 그립퍼에 탈부착함에 따라 잘못된 공구 위치에 의해 가공중에 공작물이나 공구가 손상되는 것을 방지하여 공작기계의 유지비용을 절감하고, 공작기계의 신뢰성과 안정성을 극대화할 수 있다.
걸림부(340)는 베이스부(320)의 선회 각도를 제한하기 위해 베이스부(320)의 하부에서 위치 결정부(330)와 이격되게 형성된다. 즉, 걸림부(340)는 베이스부(320)가 선회 동작하는 경우에 베이스부(320)가 무분별하게 선회하는 것을 방지하도록 베이스부(320)의 하부면에 위치 결정부(330)와 이격되게 돌출 형성되어 후술하는 스토퍼부(120)의 절곡부(122)에 접촉하게 된다. 이에 따라 작업자가 힘 조절 없이 베이스부(320)를 선회하는 경우에도 항상 걸림부(340)가 스토퍼부(120)의 절곡부(122)에 의해 차단되어 일정한 선회 각도 이상으로 베이스부(320)가 선회하지 않게 되어 작업의 안전성과 작업자의 편의를 도모하고, 작업시간을 절감할 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치(1)의 조작부(300)는 확인부(350)와 핸들부(360)를 더 포함한다.
확인부(350)는 베이스부(320)의 선회 동작 유무를 확인한다. 즉, 확인부(350)는 베이스부(320)가 선회 동작에 의해 공구쪽으로 돌출된 경우를 확인하여 이 경우에는 매거진이나 스핀들이 작동하지 않도록 하여 매거진 또는 장치가 파손되는 것을 방지하고, 안전사고를 미연에 방지할 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 확인부(350)는 근접센서 등으로 형성될 수 있다. 도 3, 도 4, 도 6에는 확인부(350)가 본체부에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아지며 확인부(350)는 베이스부(320), 본체부(110), 또는 지지 프레임(2) 등 베이스부(320)의 선회 동작 유무를 확인할 수 있는 최적의 위치에 설치될 수 있다.
핸들부(360)는 베이스부(320)의 일측 선단에 베이스부(320)에 설치된 연결부(310)와 반대 방향으로 돌출 형성된다. 이에 따라 작업자가 베이스부(320)의 선회 동작이나 원위치로 베이스부(320)를 선회 이동할 때에 핸들부(360)를 파지하여 큰 힘을 주지 않고 베이스부(320)의 선회 동작을 조작할 수 있게 됨에 따라, 작업자의 반복된 동작으로부터 작업자의 피로도를 감소시키고, 작업자의 편의를 극대화할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치(1)의 하우징부(100)는 스토퍼부(120)를 포함한다.
스토퍼부(120)는 베이스부(320)의 선회 동작시에 걸림부(340)와 접촉하여 베이스부(320)의 선회 각도와 선회 반경을 제한하도록 본체부(110)의 일측에 설치된다.
이러한 스토퍼부(120)는 본체부(110)의 일측에 볼트 또는 용접, 리벳과 같은 결합수단에 의해 결합하는 결합부(121)와 결합부(121)의 일단에서 베이스부(320)의 선회 방향으로 절곡되게 연장 형성되는 절곡부(122)를 구비한다.
이에 따라, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 방향성을 갖는 공구를 공작기계의 매거진에 정확하게 공구의 고정위치를 조절하면서 그립퍼에 탈부착함에 따라 잘못된 공구 위치에 의해 가공중에 공작물이나 공구가 손상되는 것을 방지하여 공작기계의 유지비용을 절감하고, 공작기계의 신뢰성과 안정성을 극대화할 수 있다.
도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매거진 공구 착탈 장치(1)의 작동원리를 설명한다.
여기에서 시계방향과 반시계방향은 도 7에서 상부에서 볼 때를 기준으로 한다. 즉, 도 7에서 화살표 방향이 시계방향이다. 다만, 도 8은 도 7을 아래쪽 방향에서 바라본 상태를 나타낸 것으로 도 8에서 반시계방향인 경우 도 7에서 시계방향이 된다.
공구(7)가 그립퍼(4)에 체결된 상태에서 조작부(300)의 베이스부(320)는 정위치(선회동작 하지 않은 상태)를 유지하고, 이러한 베이스부(320)의 정위치 유무는 위치 결정부(330)가 감지하여 이를 공작기계의 제어부로 전송한다.
이때에는 베이스부(320)가 선회 하지 않아 제1 기어부(220)의 제1 가압부(221)와 제2 기어부(240)의 제2 가압부(241)가 그립퍼(4)의 핑거(5)를 가압하지 않고, 탄성부재(6)의 탄성력에 의해 그립퍼가 공구를 가압하여 공구를 클램핑하게 된다.
해당 그립퍼(4)에 클램핑된 공구(7)를 교체하거나 제거할 필요가 있는 경우에는 작업자가 도 7에 도시된 바와 같이 베이스부(320)의 핸들부(360)를 잡고 시계방향으로 베이스부(320)를 선회 동작시킨다. 이때에 위치 결정부(330)가 공구(7)의 공구홈부(8)와 맞닿게 되어 공구의 방향성을 확인할 수 있다. 또한, 베이스부(320)의 선회 동작시에 위치 결정부(330)가 공구(7)의 공구홈부(8)와 맞닿는 순간과 동시에 걸림부(340)가 스토퍼부(120)의 절곡부(122)에 접촉되어 베이스부(320)의 선회 동작이 정지되면서 베이스부(320)의 선회 각도와 선회반경이 자동으로 결정된다.
베이스부(320)가 시계방향으로 회전하게 되면 베이스부(320)와 연결된 연결부(310)가 동시에 시계방향으로 회전하고, 이러한 연결부(310)와 연결된 제3 회전축부(250)가 시계방향으로 회전한다. 이때에 제3 회전축부(250)에 삽입 설치된 제3 기어부(250)가 시계방향으로 회전하게 되고, 제3 기어부(250)와 치합된 제2 기어부(240)가 반시계방향으로 회전한다. 이와 동시에 제2 기어부(240)가 삽입 설치된 제2 회전축부(230)도 반시계방향으로 회전하고, 제2 기어부(240)와 치합된 제1 기어부(220)는 시계방향으로 회전한다. 또한, 이와 동시에 제1 기어부(220)가 삽입 설치된 제1 회전축부(210)도 시계방향으로 회전하게 된다.
이처럼, 제2 기어부(240)가 반시계방향으로 제1 기어부(220)가 시계방향으로 회전하게 되면, 제2 기어부(240)의 제2 가압부(241)가 그립퍼(4)의 핑거(5)의 일측을 가압하게 되고, 제1 기어부(220)의 제1 가압부(221)가 그립퍼(4)의 핑거(5)의 타측을 동시에 가압하게 된다. 그럼, 해당 그립퍼(4)의 탄성부재(6)를 가압하여 그립퍼(4)가 벌려지고, 공구(7)가 언클램핑된다. 공구의 언클램핑 후에 해당 그립퍼(4) 삽입하려는 공구를 넣고 공구홈부(8)와 위치 결정부(330)를 접촉한다. 이 상태가 되면 방향성을 갖는 공구를 해당 그립퍼에 정확한 방향으로 고정 위치된 상태로서 핸들부(360)를 반시계방향으로 회전시킨다.
핸들부(360)가 반시계방향으로 회전하면 상술한 모든 구성이 상술한 방향과 반대방향으로 회전하게 된다. 이에 따라 제1, 2 가압부가 핑거를 가압하지 않아 그립퍼(4)의 탄성부재(6)가 방향성을 정확하게 조잘한 상태로 클랭핌하게 된다.
이후, 확인부(350)가 베이스부(320)의 정위치 유무를 확인하여 이상이 없으면 다음 동작이 수행된다.
따라서, 본 발명에 의한 매거진 공구 착탈 장치는 구동부의 제1, 2 기어부와 조작부의 베이스부의 선회 동작을 통해 공작기계의 매거진에 방향성을 갖는 공구를 정확하게 공구의 고정위치를 조절하면서 각각의 매거진의 그립퍼에 용이하게 탈부착함에 따라 공작물의 가공정밀도를 향상시키고, 공구 고정위치를 신속하게 조절함에 따라 비가공시간을 최소화하여 공작기계의 생산성을 증대하고, 신뢰성과 안전성 및 내구성을 향상시키고, 작업자의 편의를 도모하고 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
1 : 공구 착탈 장치, 2 : 매거진,
3 : 지지 프레임, 4 : 그립퍼,
5 : 핑거, 6 : 탄성부재,
7 : 공구, 8 : 공구홈부,
100 : 하우징부, 110 : 본체부,
120 : 스토퍼부, 121 : 결합부,
122 : 절곡부, 130 : 오일 공급부,
140 : 오일 회수부, 200 : 구동부,
210 : 제1 회전축부, 220 : 제1 기어부,
221 : 제1 가압부, 230 : 제2 회전축부,
240 : 제2 기어부, 241 : 제2 가압부,
250 : 제3 회전축부, 260 : 제3 기어부,
300 : 조작부, 310 : 연결부,
320 : 베이스부, 330 : 위치 결정부,
340 : 걸림부, 350 : 확인부,
360 : 핸들부.

Claims (8)

  1. 공구를 핑거의 가압에 의해 클램핑하는 그립퍼를 복수개 구비하고, 매거진의 지지 프레임에 설치되는 본체부를 구비하는 하우징부;
    상기 본체부에 회전 가능하게 설치되어 상기 그립퍼의 상기 핑거에 압력을 가하거나 해제할 수 있는 구동부; 및
    상기 본체부에 선회 가능하게 설치되어 상기 구동부에 회전 동력을 제공하는 조작부;를 포함하고,
    상기 조작부의 선회 동작에 의해 상기 그립퍼에 공구를 탈부착하면서 상기 그립퍼에 클램핑되는 공구의 고정 위치를 조절할 수 있고,
    상기 구동부는,
    상기 본체부의 일부에 결합 설치되는 제1 회전축부;
    상기 조작부의 선회 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 상기 제1 회전축부에 설치되는 제1 기어부;
    상기 본체부의 일부에 상기 제1 회전축부와 평행하게 이격하도록 설치되는 제2 회전축부; 및
    상기 제1 기어부와 반대 방향으로 회전하면서 상기 제1 기어부와 치합하도록 상기 제2 회전축부에 설치되는 제2 기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매거진 공구 착탈 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기어부는 상기 제1 기어부의 하부에 상기 그립퍼의 핑거를 가압하기 위한 제1 가압부;를 포함하고,
    상기 제2 기어부는 상기 제2 기어부의 하부에 상기 그립퍼의 핑거를 상기 제1 가압부와 연동하여 가압하기 위한 제2 가압부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매거진 공구 착탈 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 본체부의 일부에 상기 제1 회전축부 및 상기 제2 회전축부와 평행하게 이격하도록 설치되는 제3 회전축부; 및
    상기 제2 기어부와 반대 방향으로 회전하면서 상기 제2 기어부와 치합하도록 상기 제3 회전축부에 설치되는 제3 기어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매거진 공구 착탈 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 제1 회전축부 또는 상기 제3 회전축부와 연결되는 연결부;
    상기 연결부에 결합 설치되는 베이스부;
    상기 그립퍼에 클램핑되는 공구의 고정 위치를 조절하기 위해 상기 베이스부의 하부에 형성되는 위치 결정부; 및
    상기 베이스부의 선회 각도를 제한하기 위해 상기 베이스부의 하부에서 상기 위치 결정부와 이격되게 형성되는 걸림부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매거진 공구 착탈 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 베이스부의 선회 동작 유무를 확인하기 위한 확인부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매거진 공구 착탈 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 하우징부는,
    상기 베이스부의 선회 시에 상기 걸림부와 접촉하여 상기 베이스부의 선회 각도를 제한하도록 상기 본체부의 일측에 설치되는 스토퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매거진 공구 착탈 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스토퍼부는,
    상기 본체부의 일측에 결합하는 결합부; 및
    상기 결합부의 일단에서 상기 베이스부의 선회 방향으로 절곡되게 연장 형성되는 절곡부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매거진 공구 착탈 장치.
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