KR102540537B1 - 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체인 구동 공구 매거진용 위치결정장치에 관한 것으로, 특히 공구 매거진의 공구 그리퍼에 위치결정장치를 설치하여 위치결정 정밀도를 극대화하는 체인 구동 공구 매거진용 위치결정장치에 관한 것이다. 구성은 유체 에너지를 이용하여 피스톤 로드가 전진 또는 후진과 같은 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하여 동력을 제공하는 동력원으로서, 일측에 위치검출 센서가 형성되는 작동 실린더와, 상기 작동 실린더의 피스톤 로드의 왕복 동작에 연동하여 전,후진하면서 체인롤러를 고정하여 위치를 결정토록 하는 클램프 상태 또는 고정을 해제하는 언클램프 상태를 이루도록 구성되는 도그(dog)와, 공구 매거진을 구성하는 체인의 바깥측으로 위치하도록 고정 설치되어 상기 도그의 정확한 위치를 가이드하는 도그 가이드(dog guide); 를 포함하여 이루어지는 체인 구동 공구 매거진용 위치결정장치에 있어서, 상기 위치결정장치는 공구 매거진의 한쪽에서 공구 그리퍼(공구교환 포지션)에 설치되고, 상기 도그 가이드의 하부 측에는 체인롤러 가이드가 부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

체인구동 공구 매거진용 위치결정장치{Positioning apparatus for chain-driven tool magazines}

본 발명은 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치에 관한 것으로, 특히 공구 매거진의 공구 그리퍼에 위치결정장치를 설치하여 위치결정 정밀도를 극대화하는 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 절삭·연삭 등과 같이 절삭 칩(chip)을 내면서 금속 등의 재료를 가공하여 필요한 모양을 만들어 내는 공작기계(machine tools)가 사용되고 있다.

상기 공작기계(machine tools)는 내면연삭기, 드릴링머신, 만능공작기계, 머시닝센터, 헨리 모즐리, 밀링머신, 보링머신, 브로칭머신, 선반, 수치제어공작기계, 슈퍼피니싱머신, 슬로터, 안내면, 압연기, 연삭기, 트랜스퍼머신 등과 같이 다양한 종류가 제작되고 있다.

그 중, 상기 머시닝센터(machining center)는 기계 본체와 20∼70개의 공구를 절삭조건에 맞게 자동적으로 바꾸어 주는 자동공구교환장치(automatic tool changer:ATC) 및 NC장치로 구성되며, 상기 자동공구교환장치는 복수의 공구가 장착된 공구 매거진을 구비하고, 공구 매거진의 공구를 교환 위치까지 이동시킨 후 공구교환시스템을 이용하여 주축에 있는 공구와 교환하는 방식이다.

또, 상기 공구 매거진에는 체인의 한쪽에 그리퍼가 설치되고 각각의 그리퍼에는 공구가 장착되며, 공구 교환이 이루어질 때 소망하는 공구가 공구교환 위치로 이동되어 공구교환 장치에 의해 공구의 교환이 이루어진다.

예컨대, 공구 매거진 모터를 회전시켜 체인을 움직여 공구 교환포지션에 교환할 공구를 위치시키고 주축이 직접 공구를 로딩, 언로딩하여 공구 교환을 실시한다.

이때, 상기 공구교환 위치에 위치 결정이 부정확, 반복 정도가 나오지 않으면 공구교환이 이루어지지 않거나 위치결정 정밀도가 낮은 경우 공구교환시 소음발생과 공구와 주축 테이퍼 면에 이상 마모가 발생하여 공구 및 주축의 수명 단축에 영향을 주게 된다.

따라서, 상기와 같은 공구의 위치결정 정밀도의 부정확을 보완하기 위하여 특정한 위치에 공구를 위치시키기 위해서는 소망하는 공구가 장착된 그리퍼가 특정한 위치로 위치결정되어야 하며 그리퍼의 위치를 결정짓기 위해서 그리퍼 위치결정 장치가 사용된다.

그러나, 종래의 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치는 공구교환 위치로 주축이 직접 접근하기에 간섭 영역이 다수 발생하기 때문에 위치결정장치를 설치하기가 어려운 문제점이 있었다.

또, 간섭을 피하여 위치결정장치를 공구교환위치와 떨어뜨려 설치할 경우 실제 공구교환위치에서의 위치결정 정밀도 확보가 어려운 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 종래의 공구 매거진용 위치결정장치는 위치결정을 위해 체인 또는 그리퍼에 설치된 홀(hole)에 샤프트(shaft)를 끼워서 위치결정을 보완하기 때문에 그리퍼의 강성을 높이기 어려운 문제점이 있었다.

공개번호 10-2010-0066662

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 위치결정장치를 공구 매거진의 공구교환포지션인 공구 그리퍼에 설치하여 위치결정 정밀도를 극대화하는 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 위치결정장치의 도그를 통해 공구 그리퍼의 강성을 증대시키는 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유체 에너지를 이용하여 피스톤 로드가 전진 또는 후진과 같은 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하여 동력을 제공하는 동력원으로서, 일측에 위치검출 센서가 형성되는 작동 실린더와, 상기 작동 실린더의 피스톤 로드의 왕복 동작에 연동하여 전,후진하면서 체인롤러를 고정하여 위치를 결정토록 하는 클램프 상태 또는 고정을 해제하는 언클램프 상태를 이루도록 구성되는 도그(dog)와, 공구 매거진을 구성하는 체인의 바깥측으로 위치하도록 고정 설치되어 상기 도그의 정확한 위치를 가이드하는 도그 가이드(dog guide); 를 포함하여 이루어지는 체인 구동 공구 매거진용 위치결정장치에 있어서, 상기 위치결정장치는 공구 매거진의 한쪽에서 공구 그리퍼(공구교환 포지션)에 설치되고, 상기 도그 가이드의 하부 측에는 체인롤러 가이드가 부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

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이상에서와 같이 본 발명은 공구교환포지션인 공구 그리퍼에 설치되는 위치결정장치를 통해 위치결정 정밀도를 극대화하는 효과가 있다.

또, 본 발명은 위치결정장치의 도그를 통해 공구 그리퍼의 강성을 증대시킴으로써, 공구교환시 공구 그리퍼의 흔들림을 방지하여 공구의 낙하를 방지하여 더욱 안정적인 상태에서 공구 교환을 이루는 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치의 요부 분해도이다.
도 2는 도 1의 결합 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 위치결정장치가 설치된 체인구동 공구 매거진을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치의 동작상태로서 작동 실린더와 도그가 전진한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 요부 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 도그의 쐐기 각도를 30도로, 작동 실린더의 추력을 402N로 설정할 경우 체인롤러를 고정하는 힘을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치의 동작상태로서 작동 실린더와 도그가 후진한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 요부 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 머시닝센터용 위치결정장치(100)는 작동 실린더(110)와 도그(120) 및 도그 가이드(130)로 대별되어 이루어진다.

상기 작동 실린더(110)는 유체 에너지를 이용하여 피스톤 로드(미도시)가 전진 또는 후진과 같은 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하여 동력을 제공하는 동력원으로서, 일측에 위치검출센서(111)가 형성된다.

즉, 상기 작동 실린더(110)는 압축 공기를 이용하여 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하는 공압 실린더 또는 유압 에너지를 이용하여 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하는 유압 실린더 등으로 이루어진다.

그리고, 상기 작동 실린더(110)의 일측에 형성되는 위치검출센서(111)는 후방위치검출센서(111a)와 전방위치검출센서(111b)로 이루어져, 상기 도그(120)의 클램핑 상태 또는 언클램핑 상태를 감지하는 것으로서, 길이의 차원을 가진 양을 측정하는 다양한 센서를 이용할 수 있다.

본 발명은 위치검출센서(111)의 일실시 예로 기계식, 전기식, 자기식, 광학식 센서로 이루어지는 위치센서(position sensor)를 사용한다.

이러한 구성의 상기 위치검출 센서(111)의 구성 및 동작은 통상적으로 사용되고 있는 것으로서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 도그(dog)(120)는 작동 실린더(110)의 피스톤 로드의 왕복 동작에 연동하여 전,후진하면서 체인롤러(211)를 고정하여 위치를 결정토록 하는 클램프 상태 또는 고정을 해제하는 언클램프 상태를 이루도록 구성된다.

이를 위해, 상기 도그(120)는 선단이 쐐기 형태로 형성되는 것이 바람직하고, 후단은 작동 실린더(110)의 신축 동작에 연동하도록 결합된다.

또, 상기 도그(120)는 선단 부분이 쐐기 형태를 이루도록 경사면(121)으로 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 도그(120)는 체인롤러(211)와의 클램프 동작시 경사면(121)이 체인롤더(211)와 긴밀하고 지지력을 높이도록 접촉할 수 있게 된다.

상기 도그(120)의 경사면(121)은 각도가 5° ∼ 60° 범위 내에서 형성될 수 있으나 바람직하게는 30°로 형성된다.

이러한 구성의 본 발명에 따른 상기 도그(120)는 선단 부분의 양측에 형성된 경사면(121)에 의해 클램프(CLAMP) 상태에서 체인롤러(211)와 일정 각도를 가지고 접촉하여 위치 결정을 할 수 있다.

여기서, 상기 경사면(121)의 각도를 30° 작동 실린더(110)의 추력을 402N로 설정 할 경우 체인롤러(211)를 고정하는 힘은 도 7에 도시된 바와 같다.

그러므로, 본 발명의 상기 도그(120)는 체인롤러(211)와의 클램프 동작시 위치 결정은 물론 체인롤러(211)를 긴밀하고 강하게 지지함으로써, 공구교환포지션에 위치하는 공구 그리퍼(230)의 강성을 향상시킬 수 있다.

상기 도그 가이드(dog guide)(130)는 공구 매거진(200)를 구성하는 체인(210)의 바깥측으로 위치하도록 고정 설치되어 상기 도그(120)의 정확한 위치를 가이드하는 역할을 한다.

이를 위해, 상기 도그 가이드(130)는 상면 하부 양측으로 도그(120)의 전,후진 동작시 이탈 움직임이 방지되도록 한쌍의 가이드 레일(131)이 형성된다.

즉, 상기 도그 가이드(130)는 한쌍의 가이드 레일(131)을 통해 도그(120)를 서랍장 형태로 수용하여 도그(120)의 전,후진 동작시 이탈 움직임이 방지되도록 가이드하여 정확한 위치로 움직이도록 하는 역할을 한다.

또한, 본 발명에 따른 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치(100)는 상기 도그 가이드(130)의 하부 측에 체인롤러 가이드(140)가 부가 형성될 수 있다.

상기 체인롤러 가이드(140)는 도그(110)가 클램프 동작으로 체인롤러(211)를 클램프 동작 또는 언클램프 동작으로 구속과 구속을 해제할 때 체인롤러(211)를 받쳐 지지하는 역할을 하도록 한다.

따라서, 상기 체인롤러 가이드(140)에 의해 체인롤러(211)를 받침지지함으로써, 공구교환포지션에 위치하는 공구 그리퍼(230)의 움직임이 방지되도록 하여 위치결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

한편, 머시닝센터의 체인구동 공구 매거진(200)은 구동 스프로킷과 종동 스프로킷(미도시)을 통해 설치되어 회전하는 링크와 핀으로 이루어지는 체인(210)과, 상기 체인(210)의 링크에 설치되는 플레이트(220) 및 상기 체인(210)에 설치되는 체인롤러(211)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 각 플레이트(220)의 바깥쪽 끝부분에는 공구 그리퍼(230)가 설치된다.

본 발명에 따른 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 공구 매거진(200)의 한쪽에서 공구 그리퍼(공구교환 포지션)(230)에 설치하여 위치 결정 정밀도를 극대화 할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 머시닝센터용 위치결정장치(100)는 체인(210)이 이동되어 공구교환위치에 진입되었을 때에 해당 위치의 공구 그리퍼(230)의 흔들림을 방지하고 위치결정하기 위해 고정시키도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치의 동작 상태를 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 공구(미도시)를 장착한 머시닝센터의 주축(미도시)에서 가공이 끝나면 제어부인 논리연산제어장치(PLC : Programmable Logic Controller)(미도시)에서는 공구교환신호를 지령한다.

이때, 상기 가공이 끝난 공구를 장착한 주축(미도시)이 X·Y·Z 방향으로 이송되어 공구교환위치에 위치하고, 공구 매거진(200)의 체인(210)은 회전하면서 주축에 장착된 공구와 같은 번호를 가진 공구 그리퍼(230)를 호출하여 공구교환위치에 정지시킨다.

이와 동시에 상기 작동 실린더(110)의 피스톤 로드가 전진 동작하고 이에 연동하여 상기 도그(120)가 전진하면서 공구교환위치에 위치하는 공구 그리퍼(230)의 체인롤러(211)를 클램프하여 고정한다.

이때, 상기 도그 가이드(130)의 가이드 레일(131)은 도그(120)를 사방에서 이탈 움직임이 방지되도록 가이드하여 정확한 위치로 이동하게 한다.

그리고, 상기 도그(120)가 체인롤러(211)를 클램프 동작으로 고정시 경사면(121)이 체인롤러(211)와 일정 각도를 가지고 접촉하여 위치 결정하게 된다.

여기서, 상기 도그(120)가 체인롤러(211)를 클램프 동작시 경사면(121)의 각도 30°와 작동 실린더(110)의 추력 402N에 의해 체인롤러(211)를 견고하게 고정할 수 있으므로 공구교환포지션에 위치하는 공구 그리퍼(230)의 강성을 향상시킬 수 있다.

다음, 상기 위치검출센서(211)인 전방위치검출센서(211a)에 의해 도그(120)가 전진하여 체인롤러(211)를 클램핑한 상태가 감지되면 머시닝센터의 축이 이송되어 공구를 언클램프하게 된다.

그러면, 논리연산제어장치(PLC : Programmable Logic Controller)(미도시)에서는 작동 실린더(110)의 후진 동작 신호를 지령한다.

그리고, 상기 위치검출센서(211)인 후방위치검출센서(211b)에 의해 도그(120)가 후진하여 체인롤러(211)를 언클램핑한 상태가 감지되면 공구 매거진(200)의 체인(210)이 회전하게 된다.

상기 공구 매거진(200)의 체인(210)이 회전하여 주축(미도시)이 X·Y·Z 방향으로 이송되어 공구교환위치에 위치하면 주축에 장착된 공구와 같은 번호를 가진 공구 그리퍼(230)를 호출하여 공구교환위치에 정지시킨다.

다음, 논리연산제어장치(PLC : Programmable Logic Controller)(미도시)에서는 작동 실린더(110)를 전진 동작하도록 신호를 지령한다.

이때, 상기 위치검출센서(211)인 전방위치검출센서(211a)에 의해 도그(120)가 전진하여 체인롤러(211)를 클램핑한 상태가 감지되면 머시닝센터의 축이 이동하여 공구 그리퍼(230)에 위치한 공구를 클램프하게 된다.

그러면, 논리연산제어장치(PLC : Programmable Logic Controller)(미도시)에서는 작동 실린더(110)의 후진 동작 신호를 지령한다.

이때, 상기 위치검출센서(211)인 후방위치검출센서(211b)는 도그(120)가 후진하여 체인롤러(211)를 언클램핑한 상태가 감지되면 다음 정상 운전을 위해 대기하게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 동작을 반복함으로써 공구 교환이 이루어지는 시점에서 공구 그리퍼를 정밀하게 위치결정시킬 수 있고, 특히 체인롤러(211)의 움직임을 견고하게 고정함으로써, 공구 그리퍼(230)의 유동을 방지할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 위치결정장치 110 : 작동 실린더
111 : 위치검출센서 111a : 전방위치검출센서
111b : 후방위치검출센서 120 : 도그
121 : 경사면 130 : 도그 가이드
131 : 가이드 레일 140 : 체인롤러 가이드
200 : 체인구동 공구 매거진 210 : 체인
211 : 체인롤러 220 : 플레이트
230 : 공구 그리퍼

Claims (8)

1. 유체 에너지를 이용하여 피스톤 로드가 전진 또는 후진과 같은 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하여 동력을 제공하는 동력원으로서, 일측에 위치검출 센서가 형성되는 작동 실린더와, 상기 작동 실린더의 피스톤 로드의 왕복 동작에 연동하여 전,후진하면서 체인롤러를 고정하여 위치를 결정토록 하는 클램프 상태 또는 고정을 해제하는 언클램프 상태를 이루도록 구성되는 도그(dog)와, 공구 매거진을 구성하는 체인의 바깥측으로 위치하도록 고정 설치되어 상기 도그의 정확한 위치를 가이드하는 도그 가이드(dog guide); 를 포함하여 이루어지는 체인 구동 공구 매거진용 위치결정장치에 있어서,
   상기 위치결정장치는 공구 매거진의 한쪽에서 공구 그리퍼(공구교환 포지션)에 설치되고, 상기 도그 가이드의 하부 측에는 체인롤러 가이드가 부가 형성되는 것을 특징으로 하는 체인구동 공구 매거진용 위치결정장치.
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