KR102461865B1 - 터렛 공구대 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베드의 상부에 설치되는 공구대 바디; 상기 공구대 바디에 대해 회전 가능하도록 일측이 상기 공구대 바디에 삽입 설치되는 회전축; 복수의 공구가 수납되고 상기 회전축과 연동하여 회전 가능하도록 상기 회전축의 타측에 설치되는 터렛; 상기 공구대 바디에 설치되어 상기 회전축에 회전동력을 제공하는 구동부; 상기 터렛에 수납되는 복수의 공구의 인덱싱을 위한 인덱싱유닛; 및 상기 인덱싱유닛에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하고, 상기 인덱싱유닛은 상기 전원공급부에서 공급되는 전원에 의한 전자기력에 의해 상기 터렛을 클램핑 또는 언클램핑함에 따라 터렛 공구대의 구조를 단순화하여 터렛 공구대의 소형화와 경량화를 도모하여 공작기계의 컴팩트화 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 터렛 공구대 장치에 과한 것이다.

Description

터렛 공구대 장치{Turret tool device of machine tool}

본 발명은 터렛 공구대 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인덱싱유닛이 전원공급부에서 공급되는 전원에 의한 전자기력에 의해 터렛을 클램핑 또는 언클램핑을 수행하여 구조 단순화에 따른 터렛 공구대의 소형화와 경량화를 도모할 수 있는 공작기계 특히 터닝센터의 터렛 공구대 장치 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 numericalcontrol) 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, AutomaticTool Changer)를 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, AutomaticPalette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.

또한, 일반적으로 공작기계는 가공방법에 따라 크게 터닝센터(TURNING CENTER)와 머시닝센터(MACHINING CENTER)로 분류된다. 일반적으로 터닝센터는 공작물이 회전하고, 머시닝센터는 공구가 회전하면서 공작물의 가공이 수행된다.

일반적으로 선반이라고도 칭하는 터닝센터는 스핀들에 장착된 공작물을 빠르게 회전시킨 상태에서 공구를 접근시켜 공작물을 가공하는 장치이다.

이중 터닝센터는 다수의 공구를 장착하고 가공과정에서 필요한 공구를 인덱싱(INDEXING)하는 터렛 공구대 장치를 구비한다.

즉, 터닝센터에서 가공 위치에서 작업하던 하나의 공구를 대기 위치로 옮길과 동시에 대기 위치에 있는 공구 중 하나를 가공 위치로 가져오는 공구교환동작을 인덱싱(INDEXING)이라 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼, 공작기계 구체적으로 터닝센터에서 터렛(30)의 공구교환은 터렛(30)이 회전에 의해 이루어진다.

터렛 공구대 장치(1)는 베드(10)의 상면에 설치된다. 상술한 바와 같이 터닝센터는 공작물이 회전하면서 가공이 이루어짐에 따라 공작물 가공시에는 터렛(30)이 클램핑되어 회전하지 않고 고정되어야 하고, 공구교환시에는 터렛(30)이 언클램핑되어 회전할 수 있어야 하고, 이러한 인덱싱 작업이 신속하고 구현되어야 생선상어 증대된다.

즉, 도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼, 종래 터렛 공구대 장치(1)는 커플링 조립체(50)의 언클램핑 유압라인(54)으로 유압이 유입되면, 이송커빅커플링(51)이 터렛(30) 방향으로 이동하여 고정커빅커플링(52)과 결합이 해제된다. 이후 모터(60)가 회전하면 공구대 바디(20)의 내부에 설치된 샤프트(40)가 회전하고, 이러한 샤프트(40)의 회전력을 전달받아 터렛(30)이 회전한다.

터렛(30)이 회전이 완료되면 클램핑 유압라인(53)으로 유압이 유입되고, 이송커빅커플링(51)이 고정커빅커플링(52) 방향으로 이동하여 샤프트(40)의 회전을 구속하고 터렛(30)을 고정한다.

그러나, 종래 터렛 공구대 장치(1)는 터렛(30)을 클램핑 또는 언클램핑 하기 위한 커플링 조립체(50)의 구동을 위한 유압을 공급하기 위한 클램핑 유압라인이나 언클램핑 유압라인과 같은 유압라인 및 이들의 제어장치나 밸브 등을 설치해야 함에 따라 많은 공간이 필요하여 터렛 공구대 장치의 구조가 복잡하고 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 도 2에 도시된 것처럼, 종래 터렛 공구대 장치(1)는 구조가 복잡하고 많은 공간을 필요로 함에 따라 소형화 및 경량화를 도모할 수 없고, 터렛 공구대 장치의 무게중심(G)이 이송부(70)가 이송하는 이송면(71)의 밖으로 나가게 되어 가공 정밀도가 감소하고, 불량품이 증가하여 자원낭비가 발생하고, 생산성이 저감하는 문제점이 있었다. 즉, 종래 터렛 공구대 장치(1)는 인덱싱을 작업을 위해 유압척을 사용하여 터렛에 처짐이 발생하고 이에 따라 가공 정밀도 감소, 마모 증가에 따른 각종 부품 손상 등의 문제점이 발생하였다.

더욱이, 도 2에 도시된 것처럼, 종래 터렛 공구대 장치(1)는 상술한 문제점을 보완하기 위해 이송부(70)이 후면에 100Kg 정도의 웨이트 밸런스(80)를 부착하여 무게 중심을 조절해야 함에 따라 공작기계의 전체적인 컴팩트화를 도모할 수 없고, 공작기계의 대형화에 따른 이송부의 구동모터에 부하를 발생하고 제조비용이 증가하며 공간활용도를 감소시키는 문제점이 있었다.

게다가, 종래 터렛 공구대 장치(1)는 인덱싱시에 유압에 의해 클램핑 또는 언클램핑 동작이 수행됨에 따라, 공작물 가공시에 클램핑력을 조절할 수 없어 난삭이나 강력절삭 수행시에 가공정밀도가 감소하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2018-0003254호 대한민국 특허공개공보 제10-2015-0089406호 대한민국 특허등록공보 제10-0653510호 대한민국 특허공개공보 제10-2016-0068176호 대한민국 특허공개공보 제10-2003-0057584호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인덱싱유닛의 결합부 또는 결합부와 이동부를 전자석으로 형성하고, 전원공급부에서 이들에 공급되는 전원에 의한 전자기력을 통해 터렛을 클램핑 또는 언클램핑을 수행함에 따라 구조를 단순화하여 터렛 공구대의 소형화와 경량화를 도모하고, 전자기력의 효과적인 제어의 의해 터렛 인덱싱시에 클램핑력을 효과적으로 작동하고 제어하여 공작기계의 정밀도와 신뢰성을 향상시키며, 공작기계의 컴팩트화 및 원가절감을 도모할 수 있는 터렛 공구대 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치는 베드의 상부에 설치되는 공구대 바디; 상기 공구대 바디에 대해 회전 가능하도록 일측이 상기 공구대 바디에 삽입 설치되는 회전축; 복수의 공구가 수납되고 상기 회전축과 연동하여 회전 가능하도록 상기 회전축의 타측에 설치되는 터렛; 상기 공구대 바디에 설치되어 상기 회전축에 회전동력을 제공하는 구동부; 상기 터렛에 수납되는 복수의 공구의 인덱싱을 위한 인덱싱유닛; 및 상기 인덱싱유닛에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하고, 상기 인덱싱유닛은 상기 전원공급부에서 공급되는 전원에 의한 전자기력에 의해 상기 터렛을 클램핑 또는 언클램핑할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 인덱싱유닛은 상기 공구대 바디에 고정 설치되는 베이스부; 상기 베이스부에 결합 설치되는 결합부; 상기 결합부와 마주하면서 이격하도록 상기 회전축의 일측에 설치되는 이동부; 및 상기 결합부의 하부에 위치하고, 상기 이동부와 수평방향으로 마주하면서 이격하도록 상기 회전축의 일측에 설치되는 고정부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 상기 인덱싱유닛의 상기 결합부는 전자석으로 형성되고, 상기 전원공급부를 통해 상기 결합부에 전원이 공급되면 전자기력에 의해 상기 이동부가 상기 결합부를 향하도록 이동하여 상기 결합부와 접촉하면서 상기 이동부가 상기 고정부와 결합함에 따라 상기 터렛이 클램핑될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 인덱싱유닛은 상기 이동부와 상기 결합부 사이에 설치되어 상기 이동부를 상기 터렛 방향으로 가압하는 가압부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 상기 전원공급부에서 상기 결합부로 전원이 차단되면 상기 가압부의 탄성복원력에 의해 상기 이동부가 상기 터렛을 향하도록 이동하여 상기 이동부와 상기 결합부가 이격되고 상기 이동부와 상기 고정부의 결합이 해제됨에 따라 상기 터렛이 언클램핑될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 인덱싱유닛의 결합부는 본체부; 및 상기 이동부와 인접한 상기 본체부의 하부에 단턱지게 형성되는 단턱부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 인덱싱유닛의 이동부는 상기 회전축의 일측에 단차지게 형성되는 단차부에 결합 설치되는 몸통부; 및 상기 몸통부의 주앙에서 상기 고정부를 향해 돌출 형성되는 브릿지부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 상기 브릿지부의 선단에 제1 기어치가 형성되고, 상기 브릿지부와 마주하는 상기 고정부의 선단에 상기 제1 기어치에 대응하는 제2 기어치가 형성되며, 상기 터렛의 클램핑시에 상기 제1 기어치와 제2 기어치가 서로 치합될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 인덱싱유닛의 결합부는 상기 본체부의 상부에서 상기 이동부 방향으로 연장 형성되는 플랜지부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치는 상기 터렛의 회전각도를 제어하는 회전각도 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치는 상기 터렛의 클램핑시에 상기 이동부가 전자기력에 의해 상기 결합부와 접촉할 때에 상기 이동부가 상기 가압부를 가압함에 따라 상기 가압부가 상기 단턱부로 인입될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 인덱싱유닛의 상기 이동부의 몸통부는 전자석으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치는 상기 전원공급부로부터 상기 결합부와 상기 이동부의 전자석에 공급되는 전류의 세기와 방향을 제어하는 전자석 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치의 구동부는 상기 회전축과 결합되어 상기 전원공급부로부터 공급되는 전원에 의해 회전하는 로터; 상기 로터의 외측에서 상기 로터를 둘러싸도록 설치되는 스테이터; 및 상기 회전축이 상기 공구대 바디 내부에서 회전 가능하도록 상기 회전축을 지지하는 베어링;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치의 바람직한 일 실시예에서, 터렛 공구대 장치는 상기 베드의 상부에 서로 평행하도록 2개가 설치될 수 있다.

본 발명에 의한 터렛 공구대 장치는 인덱싱유닛의 결합부 또는 결합부와 이동부를 전자석으로 형성하고, 전원공급부에서 이들에 공급되는 전원에 의한 전자기력을 통해 터렛을 클램핑하고, 가압부의 탄성복원력과 전자기력에 의해 터렛을 언클램핑을 수행함에 따라 종래 유압에 의한 클램핑보다 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치는 인덱싱작업을 위해 종래 터렛 공구대와 달리 유압척이 아닌 전자척을 인덱싱유닛에 적용하고, 이러한 인덱싱유닛이 터렛과 최대한 이격되도록 배치함에 따라 2개 이상의 스핀들이 장착되는 공작기계에서 공간 활용도 등의 문제로 인한 터렛의 배치에 의해 종래 유압척을 구비한 터렛에서 처짐이 발생하는 문제점을 현저하게 개선하고, 처짐 발생 최소화를 통해 다른 부품의 파손이나 마모의 발생을 감소할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치는 종래와 달리 유압라인과 같은 구성품을 제거함에 따라 터렛 공구대 장치의 구조 단순화를 통해 터렛 공구대 장치의 소형화와 경량화를 도모화고, 이송부의 구동모터 등에 작용하는 부하를 감소하고, 경량화에 의한 장비 손상이나 파손을 감소할 수 있는 효과가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치는 결합부와 이동부에 인가되는 전원의 전류의 양과 방향을 제어하여 전자기력을 미세조정하여 터렛의 클램프 또는 언클램프와 같은 인덱싱시에 신속하고 정확하게 클램핑 또는 언클램핑 동작을 수행하고, 가공시에 클램핑력을 더욱 세밀하고 조절하고 강한 클램핑력을 유지할 수 있게 됨에 따라 난삭이나 강력절삭과 같은 가공도 원활하게 수행하여 공작기계의 가공 정밀도와 신뢰성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치는 터렛 공구대의 소형화와 경량화를 도모함에 따라 공작기계의 전체적인 컴팩트화를 도모하여 공작기계의 제조원가를 절감하고, 소비자의 만족도를 증가시키며 유지보수 비용을 절감하고 비가공시간 최소화에 따라 공작기계의 전체적인 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 터렛 공구대 장치가 설치된 공작기계의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 측면도를 나타낸다.
도 3은 종래 터렛 공구대 장치의 일부 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치가 설치된 공작기계의 정면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치의 언클램핑 상태의 개념을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 5의 A부분의 확대도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치의 클램핑 상태의 개념을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 6의 B부분의 확대도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 터렛 공구대 장치의 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 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치가 설치된 공작기계의 정면도를 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치의 언클램핑 상태의 개념을 설명하기 위한 단면도이며, 도 6은 도 5의 A부분의 확대도를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치의 클램핑 상태의 개념을 설명하기 위한 단면도이고, 도 8은 도 6의 B부분의 확대도를 나타낸다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 5 및 도 7에서 X축 방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 높이방향, 즉 도 5 및 도 7에서 Y축 방향을 의미하며, "폭방향"이란 수평방향과 수직방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향을 의미한다. 또한, 상방(상부)이란 "수직방향"에서 위쪽 방향, 즉 도 5 및 도 7에서 Y축의 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, 하방(하부)이란 "수직방향"에서 아래쪽 방향, 즉 도 5 및 도 7에서 Y축 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다. 또한, 내측이란 동일부재에서 상대적으로 중심에 가까운 쪽 즉, 도 4 내지 도 8에서 안쪽을 의미하고 외측이란 동일부재에서 상대적으로 중심에서 먼쪽 즉 도 4 내지 도 8에서 바깥쪽을 의미한다.

도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명이 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치(1000)를 설명한다. 도 4 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치(1000)는 공구대 바디(100), 회전축(200), 터렛(300), 구동부(400), 인덱싱유닛(500), 및 전원공급부(600)를 포함한다.

인덱싱유닛(500)과 전원공급부(600)에 의해 인덱싱(indexing)을 수행할 수 있다. 즉, 공작물 가공시(클램핑)에는 공구로 공작물을 가공해야 함에 따라 공구를 견고하게 고정 지지하기 위해 인덱싱유닛(500)이 회전축(200)과 터렛(300)을 클램핑해야 하고, 공구교환시(언클램핑)에는 대기공구를 현재공구와 교환하기 위해 회전축(200)과 터렛(300)이 회전되어야 함에 따라 인덱싱유닛(500)이 회전축(200)과 터렛(300)을 언클램핑해야 한다.

이처럼, 1개의 공작기계에서 다수의 가공을 수행하기 위해 터렛(300)에는 해당 가공프로그램에 따라 복수개의 다른 종류의 공구가 수납되고, 가공 진행상황에 따라 생산성을 향상하고, 가공정밀도를 증가하며, 가공비용을 절감하기 위해 가공하는 공구를 교환 및 교환 후에 공구를 고정하기 위해 인덱싱유닛(500)이 회전축(200)과 터렛(300)을 클램핑 또는 언클램핑하는 인덱싱(indexing) 동작이 반복적이면서 정확하게 수행되어야 한다.

도 4에 도시된 것처럼, 베드(10)는 지면에 설치된다. 공구대 바디(100)가 베드(10)의 상부에 설치된다. 또한, 도 4에 도시된 것처럼, 공구대 바디(100)가 베드의 상부에 서로 평행하도록 설치될 수 있다. 즉, 생산성을 향상하기 위해 터렛 공구대 장치(1000)가 베드(10)의 상부에 서로 평행하게 설치될 수 있다.

공구대 바디(1000)를 포함한 터렛 공구대 장치(1000)가 베드(10)의 상부에 서로 평행하게 설치됨에 따라 설치공간을 최소화하면서 공작물을 동시에 2개 가공이 가능하여 생산성과 공간활용도를 극대화할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 필요에 따라 공구대 바디를 포함한 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치가 베드의 상부에서 서로 수평으로 마주하도록 설치될 수도 있다.

회전축(200)은 공구대 바디(100)에 대해 회전 가능하도록 일측(210)이 공구대 바디(100)에 삽입 설치된다. 즉, 회전축(200)은 후술하는 구동부(400)로부터 회전동력을 전달받아 회전할 수 있도록 공구대 바디(100)에 일측(210)이 결합되고, 회전축(200)의 타측(220)은 터렛(300)에 결합되어 회전축(200)이 회전과 연동하여 터렛(300)이 회전한다.

이에 따라 터렛에서 공구를 교환하는 인덱싱 작업을 용이하게 수행하고, 공구가 회전해야 하는 경우 별도의 기어트레인과 같은 동력전달기구를 통해 터렛(300)에 장착된 공구에 회전동력을 전달하여 공구를 회전시킬 수도 있다.

터렛(300)은 복수의 공구가 수납하고 회전축(200)과 연동하여 회전 가능하도록 회전축의 타측(220)에 설치된다. 즉, 터렛(300)은 클램핑시에는 회전축(200)이 인덱싱유닛(500)에 의해 클램핑되고 견고하게 고정되어 터렛(300)에 수납된 복수의 공구 중 현재 위치에서 가공을 수행하는 공구가 가공을 수행하고, 언클램핑시에는 회전축(200)이 인덱싱유닛(500)에 의해 언클램핑되어 구동부(400)의 회전동력을 전달받아 회전축(200)이 회전하고, 회전축(200)과 함께 터렛(300)도 회전한다.

이에 따라 터렛(300)의 공구교환을 위한 인덱싱(indexing) 작업을 수행할 수 있다. 터렛(300)의 둘레면에 일정한 각도로 각종 공구가 장착되고, 터렛은 대략 원디스크 형상으로 형성된다.

구동부(400)는 공구대 바디(100)의 내측 또는 외측에 설치되어 회전축(200)에 회전동력을 제공한다. 구동부(400)가 공구대 바디(100)의 외측에 설치되는 경우에는 구동부(400)이 구동축과 회전축(200)이 서로 연결되며, 바람직하게 이때의 구동부(400)는 유압모터 또는 서보모터로 형성될 수 있다.

또한, 도 5 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 구동부(400)는 공구대 바디(100)의 내부에서 회전축(200)을 감싸도록 형성되는 빌트인 모터로 형성된다. 구체적으로 구동부(400)는 로터(410), 스테이터(420), 및 베어링(430)을 포함한다.

로터(410)는 회전축(200)과 결합되어 전원공급부(600)로부터 공급되는 전원에 의해 회전한다. 스테이터(420)는 로터(410)의 외측에서 로터(410)를 둘러싸도록 설치된다. 베어링(430)은 회전축(200)이 공구대 바디(100)의 내부에서 원활하게 회전 가능하도록 회전축(200)을 지지한다.

이처럼, 구동부(400)가 공구대 바디(100)의 내부에 빌트인(built-in) 형태로 설치됨에 따라 터렛 공구대 장치의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.

인덱싱유닛(500)은 터렛(300)에 수납되는 복수의 공구의 인덱싱을 수행한다.

전원공급부(600)는 인덱싱유닛(500)과 구동부(400)에 전원을 공급한다.

즉, 인덱싱유닛(500)은 수치제어부나 PLC의 명령에 가공프로그램에 따라 인덱싱 작업을 수행한다. 이러한 수치제어부 NC(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numericalcontrol)를 포함하고, 각종 수치 제어 프로그램이 내장되어 있다. 즉 수치제어부는 가공부의 가공프로그램, 공구의 가동프로그램 등이 내장되고, 수치제어부의 구동에 따라 해당 프로그램이 자동으로 로딩되어 작동한다.

이러한 수치제어부는 인덱싱유닛(500), 전원공급부(600), 회전각도 제어부(700), 및 전자석 제어부(800), 및 PLC와 소정의 프로토콜에 의해 통신을 수행한다.

또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 수치제어부는 주조작부를 포함하고, 이러한 주조작부는 화면표시 프로그램과 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 화면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하고, 소프트웨어 스위치의 온(ON)/오프(OFF)를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 기능을 수행한다.

또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 주조작부는 공작기계의 하우징, 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있는 모니터를 구비한다.

PLC(Programmable Logic Controller)는 구동부(400), 인덱싱유닛(500), 전원공급부(600), 수치제어부와의 통신을 통해 가공프로그램에 따라 가공부를 구동하고, 필요에 따라 전원공급부(600)를 통해 인덱싱유닛(500)에 전원을 인가할 수 있다. 즉, PLC는 수치제어부, 회전각도 제어부(700), 또는 전자석 제어부(800)의 제어 프로그램에 따른 제어 명령을 받아 작동한다.

이처럼, 인덱싱유닛(500)은 전원공급부(600)에서 공급되는 전원에 의한 전자기력에 의해 터렛(300)을 클램핑 또는 언클램핑하여 종래 터렛 공구대 장치에서 유압에 의해 인덱싱작업을 수행하는 것보다 구조를 단순화하여 터렛 공구대 장치의 경량화와 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치(1000)는 공구대 바디(100)를 수평방향, 수직방향, 폭방향으로 이동시킬 수 있는 이송부(900)를 구비한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 이송부(900)는 LM 가이드와 볼스크류와 서보 모터 등으로 형성될 수 있다. 이러한 이송부(900)에 의해 터렛(300)과 터렛(300)에 장착된 공구가 원하는 위치로 이동이 가능하여 다양한 형상 및 정밀한 가공을 수행할 수 있다.

또한, 도 4 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치(1000)는 인덱싱유닛(500)이 유압척이 아닌 전자척 형태로 형성된다. 이에 따라 스핀들이 베드에 설치되어 스핀들에 인접하게 배치되는 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치(1000)가 종래 유압척이 사용되는 터렛 공구대 장치와 달리 상대적으로 가볍게 형성되어 터렛이 자웅에 의해 처지게 되는 것을 예방할 수 있다. 특히, 2개 이상의 스핀들이 베드에 설치되어 이러한 각각의 스핀들에 인접하게 배치되는 터렛 공구대 장치(1000)를 구비하는 공작기계에서 공간 제약과 비가공시간 감소를 위해 최적화된 터렛과 스핀들의 배치를 위한 구조에서 유압척에 의해 발생하는 처짐 문제를 최소화할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치(1000)는 베드(10)의 상부에 공구대 바디(100)가 서로 마주하면서 평행하도록 베드(10)에 대해 수평방향(X축 방향)으로 2개 이상이 설치된다. 이러한 각각의 공구대 바디(100)에 회전축(200)의 일부가 회전 가능하게 결합되어 회전축(200)이 베드(10)에 대해 수평방향으로 연장 형성된다. 각각의 공구대 바디(100)가 결합되지 않는 회전축(200)의 타측에 터렛(300)이 장착되고, 각각의 인덱싱 유닛(500)이 터렛(300)의 자중에 의한 처짐을 최대한 방지하고 인덱싱작업을 수행하기 위해 공구대 바디(100)의 후방에 배치된다. 각각의 구동부(400)는 공구대 바디에 설치되어 회전축에 회전동력을 제공하고, 이러한 구동부(400)는 빌트인 모터(BUILT IN MOTOR) 형태로 형성된다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 전자척 형태의 인덱싱유닛(500)에 의한 처짐발생을 최대한 방지하기 위해 바람직하게는 인덱싱유닛(500)은 수평방향으로 터렛(300)과 최대한 멀리 떨어지도록 배치된다.

본 발명에 의한 터렛 공구대 장치는 인덱싱작업을 위해 종래 터렛 공구대와 달리 유압척이 아닌 전자척을 인덱싱유닛에 적용하고, 이러한 인덱싱유닛이 터렛과 최대한 이격되도록 배치함에 따라 2개 이상의 스핀들이 장착되는 공작기계에서 공간 활용도 등의 문제로 인한 터렛의 배치에 의해 종래 유압척을 구비한 터렛에서 처짐이 발생하는 문제점을 현저하게 개선하고, 처짐 발생 최소화를 통해 다른 부품의 파손이나 마모의 발생을 감소시키며, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 증가시키고, 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.

도 5 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덱싱유닛(500)은 베이스부(510), 결합부(520), 이동부(530), 및 고정부(540)를 포함한다.

베이스부(510)는 공구대 바디(100)에 고정 설치된다. 구체적으로, 베이스부(510)는 공구대 바디(100)의 내측에 수직방향으로 고정 설치된다.

결합부(520)는 일측 또는 일부가 베이스부(510)에 접촉하도록 베이스부(510)에 볼트, 리벳과 같은 결합수단에 의해 결합 설치된다. 즉, 결합부(520)는 수평방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성되어, 결합부(520)의 일측 또는 일부가 베이스부(510)에 접촉하도록 베이스부(510)에 고정 설치된다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 베이스부(510)와 결합부(520)는 일체로 형성되어 제조비용과 설치비용과 설치시간을 절감할 수 있다.

또한, 도 5 내지 도 8에 도시된 것처럼, 결합부(520)는 본체부(521)와 단턱부(522)를 포함하고, 필요한 경우 플랜지부(524)를 더 포함할 수 있다.

본체부(521)는 결합부(520)의 외형을 형성한다.

단턱부(521)는 이동부(530)와 인접한 본체부(521)의 하부에 단턱지게 형성된다. 터렛(300)의 클램핑시에 이동부(530)가 전자기력에 의해 결합부(520)와 접촉할 때에 이동부(530)가 가압부(550)를 가압함에 따라 가압부(550)가 단턱부(521)로 인입된다.

즉, 단턱부(521)는 이동부(530)와 인접한 본체부(521)의 하부에 함입 형성되어 클램핑시에 이동부(530)가 가압부(550)를 가압하여 결합부(520)와 접촉할 때에 가압부(550)가 안착되는 공간을 형성하고, 이격공간을 최소화하여 소형화 및 경량화를 도모하고, 정확한 클램핑을 구현하여 신뢰성을 극대화할 수 있다.

플랜지부(524)는 본체부(521)의 상부에서 이동부(520) 방향으로 연장형성되어 이동부(520)의 수평방향 이동을 가이드하면서 이물질이 유입되는 것을 방지한다.

즉, 플랜지부(524)는 본체부(521)의 상부에서 이동부(520)의 몸통부(531) 상단면과 인접하도록 형성되어 클램핑 또는 언클램핑시에 이동부(520)가 수평방향으로 이동하는 것을 가이드하고, 이물질 유입을 차단하며, 강성을 증대시키는 기능을 수행한다.

또한, 결합부(520)는 전자석으로 형성되거나 일부에 전자석을 구비할 수 있다. 즉, 도 5 내지 도 8에 도시된 것처럼, 결합부(520)는 전체가 모두 전자석으로 형성될 수 있다. 그러나 설치 및 강성 유지를 위해 결합부(520)의 본체부(521)의 일부에 설치되는 제1 전자석(522)을 구비할 수 있다.

전원공급부(600)를 통해 공급되는 전원에 의해 결합부(520) 또는 제1 전자석(532)가 전자기력을 형성하면 이동부(530)가 전자기력에 의해 결합부(520)와 접촉하는 방향으로 이동하여 클램핑이 이루어진다.

이동부(530)는 결합부(520)와 마주하면서 이격하도록 회전축의 일측에 설치된다. 즉, 이동부(530)는 결합부(520)와 수평방향으로 마주하면서 이격하고, 회전축의 일측(210)에 삽입 설치되어 회전부(200)의 회전시 이동부(530)도 함께 회전할 수 있고, 이동부(530)가 결합부(520) 및 고정부(540)와 결합하면 이동부(530)도 이동 및 회전을 할 수 없고 이동부(530)와 결합된 회전부(200)도 고정되게 된다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이동부(530)와 회전부(200)는 일체로 형성되어 제조비용과 설치비용과 설치시간을 절감할 수 있다.

또한, 도 5 내지 도 8에 도시된 것처럼, 이동부(530)는 몸통부(531)와 브릿지부(533)를 포함한다.

몸통부(531)는 이동부(530)의 외형을 형성하고, 결합부(520)의 본체부(521)에 대응하도록 형성된다. 몸통부(531)는 회전축의 일측(210)에 단차지게 형성되는 단차부(211)에 결합 설치된다.

브릿지부(533)는 몸통부(531)의 중앙에서 고정부(540)를 향해 돌출 형성된다. 즉, 브릿지부(533)는 회전축(200)에 인접한 이동부의 몸통부(531)의 하부에서 고정부(540)에 인접한 방향으로 돌출 형성된다.

브릿지부(533)의 선단에 제1 기어치(534)가 형성된다.

또한, 이동부(530)의 몸통부(531)는 전체가 금속과 같은 자성을 갖는 재질로 형성되거나 일부가 자성을 갖는 재질로 형되거나, 몸통부(531)의 일부에 전자석을 구비할 수 있다.

즉, 도 5 내지 도 8에 도시된 것처럼, 이동부(530)의 몸통부(531) 전체가 모두 자성을 갖는 재질 또는 전자석으로 형성될 수 있다. 그러나 설치 및 강성 유지를 위해 이동부(530)의 몸통부(531)의 일부에 설치되는 제2 전자석(532)을 구비할 수 있다.

전자석 제어부(800)에 의해 제1 전자석과 제2 전자석에 인가되는 전류의 방향과 세기에 따라 이동부(530)가 결합부(520)에 가까워지거나 멀어지도록 이동하기 위해서 인력과 척력이 발생해야 하고, 이때 최소의 전력으로 원활한 동작을 수행하기 위해 제2 전자석(532)이 설치되는 위치는 결합부(520)의 본체부(521)에 설치되는 제1 전자석(522)과 수평방향으로 마주하면서 대응하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

전원공급부(600)를 통해 공급되는 전원에 의해 결합부(520) 또는 제1 전자석(532)가 전자기력을 형성하면 이동부(530)가 전자기력에 의해 결합부(520)와 접촉하는 방향으로 이동하여 클램핑이 이루어진다.

고정부(540)는 결합부(520)의 수직방향 하부에 위치하고, 이동부(530)와 수평방향으로 마주하면서 이격하도록 회전축의 일측(210)에 삽입 설치된다.

브릿지부(533)와 마주하는 고정부(540)의 선단에 제1 기어치(534)에 대응하는 제2 기어치(541)가 형성된다.

즉, 브릿지부(533)와 마주하면서 인접하는 고정부(540)의 선단에 제1 기어치(534)와 치합가능하도록 제2 기어치(541)가 형성된다. 터렛(300)이 클램핑시에 이동부의 몸체부(531)가 결합부의 본체부(521)에 접촉하고, 이동부의 브릿지부의 제1 기어치(534)와 고정부의 제2 기어치(541)가 서로 치합하여 견고하게 결합된다.

이처럼, 가공을 위한 클램핑시에 기어치합을 통해 1차적으로 이동부(530)와 고정부(540)가 결합함에 따라 가공시에 진동이나 소음발생을 감소하여 작업자이 편의를 도모하고, 가공정밀도를 향상할 수 있다.

바람직하게는 베이스부(510), 결합부(520), 이동부(530), 및 고정부(540)는 회전축(200)이 삽입되어 수평방향으로 이동할 수 있도록 중앙에 관통홀을 구비한다. 즉, 베이스부(510), 결합부(520), 이동부(530), 및 고정부(540)는 중앙이 관통된 도넛 형상으로 형성된다.

또한, 도 4 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치(1000)의 인덱싱유닛(500)은 이동부(530)와 결합부(520) 사이에 설치되어 이동부(530)를 터렛(300) 방향으로 가압하는 가압부(550)를 더 포함한다.

구체적으로 가압부(550)의 일측은 이동부(530)에 접촉하고, 가압부(550)의 타측은 결합부(520)에 접촉하도록 이동부(530)와 결합부(520)의 사이에 설치된다. 바람직하게는 가압부는 판스프링으로 형성된다. 다만, 필요에 따라 코일 스프링 등의 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 가압부(550)는 소정의 탄성복원력을 구비하여 가공시(언클램핑시)에 이동부(530)를 터렛(300)을 향하는 수평방향(도 5 내지 도 8에서 왼쪽 방향)으로 탄성 가압하고, 공구교환시(클램핑시)에는 전자기력에 의해 이동부(530)가 베이스부(510)를 향하는 수평방향(도 5 내지 도 8에서 오른쪽 방향)으로 가압부(550)를 가압하면서 이동하게 된다. 클램핑시에 결합부에 인가되는 전자기력을 가압부(550)를 베이스부(510)에 인접하는 방향으로 이동시키기 위해 가압부(550)의 탄성복원력보다 큰 전자기력이 발생할 수 있는 전원을 공급해야 한다.

결국, 가공시에 전자석 제어부(800)와 수치제어부 및 PLC의 신호에 따라 전원공급부(600)를 통해 결합부(520)에 전원이 공급되면 전자기력에 의해 이동부(530)가 결합부(520)를 향하도록(도 5 내지 도 8에서 왼쪽 방향) 이동하여 결합부(520)와 접촉하면서 이동부(530)가 고정부(540)와 결합함에 따라 터렛(300)과 회전축(200)이 클램핑(회전 불가능한 상태)된다.

이와 반대로 공구교환시에 전자석 제어부(800), 회전각도 제어부(700), 수치제어부 및 PLC의 신호에 따라 전원공급부(600)에서 결합부(520)로 전원이 차단되면 가압부(550)의 탄성복원력에 의해 이동부(530)가 터렛(300)을 향하도록 이동(도 5 내지 도 8에서 왼쪽 방향)하여 이동부(530)와 결합부(520)가 이격되고 결국 이동부(530)와 고정부(540)의 결합이 해제됨에 따라 터렛(300)꽈 회전축(200)이 언클램핑(회전가능한 상태)된다.

이후 회전각도 제어부(700)와 전자석 제어부(800)와 수치제어부 및 PLC의 신호에 의해 전원공급부(600)에 전원이 공급되면 현재 가공을 위한 공구가 결합된 터렛의 공구포트에 해당하는 각도만큼 터렛(300)이 회전할 수 있도록 구동부(400)에 전원을 공급하고, 구동부(400)가 해당 각도만큼 해전하여 공구를 교환하게 된다. 이후 다시 전자석 제어부(800), 회전각도 제어부(700), 수치제어부 및 PLC의 신호에 따라 전원공급부(600)를 통해 결합부(520)에 전원이 공급되면 전자기력에 의해 회전축과 터렛이 클램핑되어 가공이 수행된다.

따라서, 본 발명에 의한 터렛 공구대 장치는 인덱싱유닛의 결합부 또는 결합부와 이동부를 전자석으로 형성하고, 전원공급부에서 이들에 공급되는 전원에 의한 전자기력을 통해 터렛을 클램핑하고, 가압부의 탄성복원력과 전자기력에 의해 터렛을 언클램핑함에 따라 종래 유압에 의한 클램핑보다 구조를 단순화할 수 있고, 이에 따라 터렛 공구대 장치의 소형화와 경량화를 도모화고, 이송부의 구동모터 등에 작용하는 부하를 감소하고, 경량화에 의한 장비 손상이나 파손을 감소할 수 있다.

또한, 도 5 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치(1000)는 터렛(200)의 회전각도를 제어하는 회전각도 제어부(700)와 전원공급부(500)로부터 결합부(520)와 이동부(530)의 전자석에 공급되는 전류의 세기와 방향을 제어하는 전자석 제어부(800)를 더 포함할 수 있다.

회전각도 제어부(700)에 의해 터렛(300)이 공구교환을 위한 정확한 회전을 제어하여 공구손상이나 공작물의 가공정밀도를 향상하고, 불량품 발생을 감소하여 자원낭비를 예방할 수 있다.

또한, 전자석 제어부(800)는 결합부(520) 전체가 전자석으로 형성되고, 이동부(530)가 자성 재질로 형성되는 경우에는 전원공급부(500)를 통해 결합부(520)로 인가되는 전원의 시기와 전류의 양을 제어한다.

즉, 가공을 위한 클램핑시와 공구 교환을 위한 언클램핑이 필요한 상태를 수치제어부와 PLC 등을 통해 수신하고, 이에 따라 해당 시점에 정확하게 결합부(520)에 전원을 인가하거나 차단하게 된다. 또한, 상술한 바와 같이 클램핑시에는 가압부(550)의 탄성복원력을 이길 수 있는 전자기력을 형성할 수 있는 전원을 인가하게 된다.

또한, 클램핑시에 수치제어부나 PLC의 가공 프로그램에 따라 이동부에 인가되는 전원의 전류의 양과 방향을 제어하여 전자기력을 미세조정하여 터렛의 클램프 또는 언클램프와 같은 인덱싱시에 신속하고 정확하게 클램핑 또는 언클램핑 동작을 수행하고, 가공시에 클램핑력을 더욱 세밀하고 조절하고 강한 클램핑력을 유지할 수 있게 됨에 따라 난삭이나 강력절삭과 같은 가공도 원활하게 수행하여 공작기계의 가공 정밀도와 신뢰성을 향상할 수 있다.

또한, 전자석 제어부(800)는 결합부(520)의 본체부(521)에 제1 전자석(522)이 설치되고, 이동부(530)의 몸통부(531)에 제2 전사석(532)이 설치되는 경우에는 전원공급부(500)를 통해 결합부(520)와 이동부(530)로 인가되는 전원의 시기와 전류의 양 및 전류의 방향을 모두 제어한다.

즉, 가공을 위한 클램핑시에는 결합부(520)와 이동부(530)가 서로 인력(서로 끌어당기는 힘)이 작용하도록 결합부(520)와 이동부(530)에 전원을 공급하고, 공구교환을 위한 언클램핑시에는 결합부(520)와 이동부(530)가 서로 척력(서로 밀어내는 힘)이 작용하도록 결합부(520)와 이동부(530)에 전원을 공급한다.

이처럼, 이동부와 결합부 모두를 전자석으로 형성하여 2개의 전자석을 모두 제어하게 되면, 탄성복원력을 발생하는 가압부(550)의 구성을 제거하거나 또는 가압부(550)이 마모나 손상을 최소화하여 유지비용과 시간을 절감하여 생산서을 향상할 수 있다.

더욱이, 상술한 바와 같이 이동부와 결합부의 2개의 전자석을 이용하는 경우에 미세전류 조절과 더욱 큰 전자기력을 발생할 수 있게 됨에 따라 가공시에 더욱 견고하게 회전축과 터렛을 클램핑함에 따라 난삭이나 정밀 가공을 더욱 효과적으로 수행하고, 진동발생 등을 최소화하여 가공정밀도를 극대화할 수 있다.

도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 공구대 장치(1000)의 가공시에 클램핑(clamping)과 공구 교환시에 언클램핑(unclamping)을 위한 인덱싱(indexing) 동작원리를 설명한다.

우선 도 5 및 도 6을 참조하여 터렛 공구대 장치(1000)의 인덱싱유닛(500)의 언클램핑 동작원리를 설명한다.

도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 터렛(300)이 공구교환이 필요한 언클램핑시에는 전자석 제어부(800)에 의한 제어를 통해 전원공급부(500)에서 결합부(520)(결합부만 전자석인 경우)로 전원이 차단되거나, 결합부(520)와 이동부(530)(결합부와 이동부가 모두 전자석인 경우)에 전류의 방향과 크기를 달리하여 척력이 발생하도록 전원이 인가된다.

전원이 차단되거나 서로 척력이 발생하도록 전원이 인가되면 가압부(550)의 탄성복원력 및/또는 척력에 의한 전자기력에 의해 이동부(530)가 터렛 방향(도 5 내지 도 8에서 왼쪽 방향)으로 이동한다. 즉, 이동부(530)와 결합부(520)의 접촉이 떨어지고, 이동부(530)의 제1 기어치(534)와 고정부(540)의 제2 기어치(541)의 치합이 헤제된다.

이후, 전자석 제어부(800), 수치제어부, 및/또는 PLC의 제어에 의해 전원공급부(500)에 전원이 인가되면 구동부(400)가 회전각도 제어부(700)이 제어량에 의한 회전각도 만큼 회전동력을 발생하고, 이러한 회전동력에 의해 회전축(200)이 회전한다. 회전축(200)의 회전과 동시에 터렛(300)이 회전축(200)의 회전량 및 회전방향과 동일하게 회전하여 공구를 교환할 수 있다.

도 7 내지 도 8을 참조하여 터렛 공구대 장치(1000)의 인덱싱유닛(500)의 클램핑 동작원리를 설명한다.

도 7 내지 도 8에 도시된 것처럼, 터렛(300)에 장착된 공구로 가공이 필요한 클램핑시에는 전자석 제어부(800)에 의한 제어를 통해 전원공급부(500)에서 결합부(520)(결합부만 전자석인 경우)로 전원이 인가되거나, 결합부(520)와 이동부(530)(결합부와 이동부가 모두 전자석인 경우)에 전류의 방향과 크기를 달리하여 인력이 발생하도록 전원이 인가된다.

이처럼, 결합부(520)에 전원이 인가되거나 결합부(520)와 이동부(530)에 서로 척력이 발생하도록 전원이 인가되 이동부(530)는 전자기력 또는 인력에 의해 결합부(520) 방향(도 5 내지 도 8에서 오른쪽 방향)으로 이동한다. 이동부(530)가 가압부(550)를 가압하면서 결합부(520)로 이동하여 결합부(520) 및 고정부(540)와 결합하여 회전축(200)과 터렛(300)을 클램핑한다.

즉, 이동부(530)가 결합부(520)를 향해 이동함에 따라 이동부(530)가 가압부(550)를 가압하여 가압부(550)는 단턱부(533)로 인입되어, 이동부(530)의 몸체부(531)가 결합부(520)의 본체부(521)에 이격되지 않고 용이하게 접촉 결합하게 된다. 이와 동시에 이동부(530)의 브릿지부(533)의 제1 기어치(534)와 고정부(540)의 제2 기어치(541)가 치합되어 회전축(200)과 터렛(300)이 견고하게 클램핑 된다.

이후, 전자석 제어부(800), 수치제어부, 및/또는 PLC의 제어에 의해 전원공급부(500)에서 인가되는 전원의 크기 등을 미세조정하여 클램핑력을 원하는 정도로 조절하여 가공을 수행하여 가공정밀도를 향상하고, 구조 단순화를 통해 경량화와 소형화를 도모하고 최종적으로 공작기계의 컴팩트화를 도모하여 제조비용가 원가를 절감하고 무게 감소에 따른 유지비용을 절감하고 생산성을 향상할 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 : 종래 터렛 공구대 장치, 10 : 베드,
20 : 공구대 바디, 30 : 터렛,
40 : 샤프트, 50 : 커플링 조립체,
51 : 이송커빅커플링, 52 : 고정커픽커플링,
53 : 클램핑 유압라인, 54 : 언클램핑 유압라인,
60 : 모터, 70 : 이송부,
71 : 이송면, 80 : 웨이트 밸런스,
100 : 공구대 바디, 200 : 회전축,
210 : 회전축의 일측, 211 : 단차부,
220 : 회전축의 타측, 300 : 터렛,
400 : 구동부, 410 : 로터,
420 : 스테이터, 430 : 베어링,
500 : 인덱싱유닛, 510 : 베이스부,
520 : 결합부, 521 : 본체부,
522 : 제1 전자석, 523 : 단턱부,
524 : 플랜지부, 530 : 이동부,
531 : 몸통부, 532 : 제2 전자석,
533 : 브릿지부, 534 : 제1 기어치,
540 : 고정부, 541 : 제2 기어치,
550 : 가압부, 600 : 전원공급부,
700 : 회전각도 제어부, 800 : 전자석 제어부,
900 : 이송부, 1000 : 터렛 공구대 장치.

Claims (15)

1. 베드의 상부에 설치되는 공구대 바디;
   상기 공구대 바디에 대해 회전 가능하도록 일측이 상기 공구대 바디에 삽입 설치되는 회전축;
   복수의 공구가 수납되고 상기 회전축과 연동하여 회전 가능하도록 상기 회전축의 타측에 설치되는 터렛;
   상기 공구대 바디에 설치되어 상기 회전축에 회전동력을 제공하는 구동부;
   상기 터렛에 수납되는 복수의 공구의 인덱싱을 위한 인덱싱유닛; 및
   상기 인덱싱유닛에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하고,
   상기 인덱싱유닛은 상기 전원공급부에서 공급되는 전원에 의한 전자기력에 의해 상기 터렛을 클램핑 또는 언클램핑하되,
   상기 인덱싱유닛은,
   상기 공구대 바디에 고정 설치되는 베이스부;
   상기 베이스부에 결합 설치되는 결합부;
   상기 결합부와 마주하면서 이격하도록 상기 회전축의 일측에 설치되는 이동부;
   상기 결합부의 하부에 위치하고, 상기 이동부와 수평방향으로 마주하면서 이격하도록 상기 회전축의 일측에 설치되는 고정부; 및
   상기 이동부와 상기 결합부 사이에 설치되어 상기 이동부를 상기 터렛 방향으로 가압하는 가압부;를 포함하고,
   상기 인덱싱유닛의 상기 결합부는 전자석으로 형성되고,
   상기 전원공급부를 통해 상기 결합부에 전원이 공급되면 전자기력에 의해 상기 이동부가 상기 결합부를 향하도록 이동하여 상기 결합부와 접촉하면서 상기 이동부가 상기 고정부와 결합함에 따라 상기 터렛이 클램핑되고,
   상기 전원공급부에서 상기 결합부로 전원이 차단되면 상기 가압부의 탄성복원력에 의해 상기 이동부가 상기 터렛을 향하도록 이동하여 상기 이동부와 상기 결합부가 이격되고 상기 이동부와 상기 고정부의 결합이 해제됨에 따라 상기 터렛이 언클램핑되고,
   상기 결합부는,
   본체부; 및
   상기 이동부와 인접한 상기 본체부의 하부에 단턱지게 형성되는 단턱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 이동부는,
   상기 회전축의 일측에 단차지게 형성되는 단차부에 결합 설치되는 몸통부; 및
   상기 몸통부의 중앙에서 상기 고정부를 향해 돌출 형성되는 브릿지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 브릿지부의 선단에 제1 기어치가 형성되고,
   상기 브릿지부와 마주하는 상기 고정부의 선단에 상기 제1 기어치에 대응하는 제2 기어치가 형성되며,
   상기 터렛의 클램핑시에 상기 제1 기어치와 제2 기어치가 서로 치합되는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 결합부는,
   상기 본체부의 상부에서 상기 이동부 방향으로 연장 형성되는 플랜지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 터렛의 회전각도를 제어하는 회전각도 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 터렛의 클램핑시에 상기 이동부가 전자기력에 의해 상기 결합부와 접촉할 때에 상기 이동부가 상기 가압부를 가압함에 따라 상기 가압부가 상기 단턱부로 인입되는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
    
12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동부의 몸통부는 전자석으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 전원공급부로부터 상기 결합부와 상기 이동부의 전자석에 공급되는 전류의 세기와 방향을 제어하는 전자석 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 회전축과 결합되어 상기 전원공급부로부터 공급되는 전원에 의해 회전하는 로터;
    상기 로터의 외측에서 상기 로터를 둘러싸도록 설치되는 스테이터; 및
    상기 회전축이 상기 공구대 바디 내부에서 회전 가능하도록 상기 회전축을 지지하는 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 터렛 공구대 장치는,
    상기 베드의 상부에 서로 평행하도록 2개가 설치되는 것을 특징으로 하는 터렛 공구대 장치.
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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