KR20000014034U - 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공구교환을 위해 툴 매거진이 스핀들을 오갈 때 캠 플레이트에 의해 이 툴 매거진을 이동시키는 구동력을 이용하여 도어가 자동으로 개폐되도록 함으로써 공구교환시간을 보다 단축시킴과 동시에 도어개폐를 위한 별도의 동력원을 두지 않도록 한 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치에 관한 것으로, 매거진 프레임(20)에 설치되고, 툴매거진(24)의 중심방향으로 갈수록 바깥쪽으로 완만한 만곡선형태로 형성되는 곡선안내면(32c)과 스핀들(22)의 수직방향으로 툴 매거진(24)의 이동방향에 대해 평행한 직선안내면(32n)을 갖는 캠홈(32)이 형성되어 있는 캠 플레이트(30)와, 상기 캠 플레이트(30)의 캠홈(32)에 끼워져 안내되는 캠폴로워(40)와, 베어링(44)을 사이에 두고 상기 툴 매거진(24)의 중심(C1)과 동심을 이루도록 이 툴 매거진(24)에 설치되는 회전링(50)과, 일단은 상기 회전링(50)에 고정되고, 타단은 상기 캠폴로워(40)에 연결되는 링크(60)와, 상기 회전링(50)에 연결되어 원통(26)에 형성되어 있는 개구부(26a)를 개폐하는 도어(70)와, 상기 도어(70)를 안내하기 위해 상기 원통(26)의 바깥쪽에 간격을 두고 설치되어 이 원통(26)과의 사이에 안내로(82)를 형성하는 도어 가이드(80)로 구성된 것이다.

Description

공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치

본 고안은 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구교환을 위해 툴 매거진이 스핀들을 오갈 때 캠 플레이트에 의해 이 툴 매거진을 이동시키는 구동력을 이용하여 도어가 자동으로 개폐되도록 함으로써 공구교환시간을 보다 단축시킴과 동시에 도어개폐를 위한 별도의 동력원을 두지 않도록 한 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 머시닝센터(machining center)는 보링 머신·밀링머신·드릴링머신을 하나로 한 복합공작기계로서, 스핀들(主軸)의 운동 방향에 따라 수직형 머시닝센터와 수평형 머시닝센터로 구분한다.

이러한 머시닝센터는 직선운동·회전운동·스핀들회전과 같은 운동에 의해 복합가공이 가능하도록 되어 있으며, 이들 운동은 수치제어(數値制御:NC)되는 서보모터와 스핀들에 의해 위치결정됨과 동시에 스핀들의 속도가 제어된다.

그리고, 머시닝센터의 구성은 기계 본체와 여러개(예를 들어서 20∼70개)의 공구를 절삭조건에 맞게 자동적으로 바꾸어 주는 자동공구교환장치(automatic tool changer : ATC) 및 수치제어장치로 되어 있다.

이러한 자동공구교환장치에 의한 가공은 단 한 번의 세팅으로 다축가공(多軸加工)·다공정가공이 가능하므로, 다품종 소량부품(多品種少量部品)의 가공공정을 자동화하는데 유리하다.

일반화 된 자동공구교환장치는 공구가 장착되는 다수의 툴포트를 갖는 툴 매거진과, 이러한 툴 매거진과 스핀들 사이에서 공구를 교환하는 체인지 암으로 구성되어 있으나 최근에는 공구교환속도를 높임으로써 가공시간의 단축을 꾀하기 위해 체인지 암이 배제된 상태에서 툴 매거진이 스핀들쪽으로 이동하는 방식의 자동공구교환장치가 있다.

이러한 툴 매거진이 스핀들쪽으로 이동하는 방식의 자동공구교환장치는 매거진 플레이트의 주변을 둥글게 감싸고 있는 원통의 하단을 개폐하는 도어와, 이 도어를 개폐방향으로 움직이기 위해 유압, 공압, 전기 등을 구동원으로 해서 움직이는 액추에이터와, 접촉식 또는 비접촉식에 의해 상기 도어의 개폐를 검출하는 위치검출수단인 리미트 스위치 또는 근접센서로 구성된 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 툴 매거진 도어 개폐장치는 반드시 상기 툴 매거진이 움직이기 전에 상기 도어가 액추에이터에 의해 열린 다음 이것이 위치검출수단인 리미트 스위치 또는 근접센서에 검출되면, 툴 매거진이 움직이도록 되어 있었으므로, 공구교환시간에 지연요소로 작용되었으며, 만일 위치검출수단인 리미트 스위치 또는 근접센서가 고장을 일으키면서 오동작을 하게 되어 기계가 충돌하게 되면, 파손되면서 공작기계에 매우 심각한 손상을 가져오게 되는 동작의 신뢰성과 안전성에 문제점을 가지고 있었다.

또한, 도어의 개폐를 위해 별도의 부품인 액추에이터와 위치검출수단인 리미트 스위치 또는 근접센서를 필요로 하므로, 많은 제작비를 필요로 하게 되어 제품의 경쟁력이 뒤떨어진다는 문제점을 가지고 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적공구교환시에 툴 매거진이 스핀들을 향해 이동하는 방식의 자동공구교환장치에서 툴 매거진의 이동과 동시에 도어가 열리는 동작이 동시에 이루어지도록 함으로써 공구교환시간을 보다 단축시킬 수 있으며, 별도의 동력원과 위치를 검출하기 위한 리미트 스위치 또는 근접센서와 같은 위치검출수단을 필요로 하지 않아 제작원가를 절감할 수 있고, 동작에 신뢰성과 안전성을 기대할 수 있는 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치를 제공함에 있다.

이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 매거진 프레임에 설치되고, 툴매거진의 중심방향으로 갈수록 바깥쪽으로 완만한 만곡선형태로 형성되는 곡선안내면과 스핀들의 수직방향으로 툴 매거진의 이동방향에 대해 평행한 직선안내면을 갖는 캠홈이 형성되어 있는 캠 플레이트와, 상기 캠 플레이트의 캠홈에 끼워져 안내되는 캠폴로워와, 베어링을 사이에 두고 상기 툴 매거진의 중심과 동심을 이루도록 이 툴 매거진에 설치되는 회전링과, 일단은 상기 회전링에 고정되고, 타단은 상기 캠폴로워에 연결되는 링크와, 상기 회전링에 연결되어 원통에 형성되어 있는 개구부를 개폐하는 도어와, 상기 도어를 안내하기 위해 상기 원통의 바깥쪽에 간격을 두고 설치되어 이 원통과의 사이에 안내로를 형성하는 도어 가이드로 구성된 특징을 갖는다.

도 1 은 본 고안에 따른 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치를 보이는 측단면도

도 2 는 도1의 A-A선 단면도

도 3 은 도2의 B-B선 단면도

도 4 는 도3의 C부 확대단면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ※

20 : 매거진 프레임 22 : 스핀들

32c : 곡선안내면 24 : 툴 매거진

32n : 직선안내면 32 : 캠홈

30 : 캠 플레이트 40 : 캠폴로워

44 : 베어링 C1 : 중심

50 : 회전링 60 : 링크

26 : 원통 26a : 개구부

70 : 도어 82 : 안내로

80 : 도어 가이드 62 : 전방측 링크

64 : 볼트 66 : 후방측 링크

이하 본 고안에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도1은 본 고안에 따른 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치를 보이는 측단면도이고, 도2는 도1의 A-A선 단면도이며, 도3은 도2의 B-B선 단면도이고, 도4는 도3의 C부 확대단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 매거진 프레임(20)에 설치되고, 툴매거진(24)의 중심방향으로 갈수록 바깥쪽으로 완만한 만곡선형태로 형성되는 곡선안내면(32c)과 스핀들(22)의 수직방향으로 툴 매거진(24)의 이동방향에 대해 평행한 직선안내면(32n)을 갖는 캠홈(32)이 형성되어 있는 캠 플레이트(30)와, 상기 캠 플레이트(30)의 캠홈(32)에 끼워져 안내되는 캠폴로워(40)와, 베어링(44)을 사이에 두고 상기 툴 매거진(24)의 중심(C1)과 동심을 이루도록 이 툴 매거진(24)에 설치되는 회전링(50)과, 일단은 상기 회전링(50)에 고정되고, 타단은 상기 캠폴로워(40)에 연결되는 링크(60)와, 상기 회전링(50)에 연결되어 상기 원통(26)에 형성되어 있는 개구부(26a)를 개폐하는 도어(70)와, 상기 도어(70)를 안내하기 위해 상기 원통(26)의 바깥쪽에 간격을 두고 설치되어 이 원통(26)과의 사이에 안내로(82)를 형성하는 도어 가이드(80)로 구성하였다.

상기 캠 플레이트(30)에 형성된 곡선안내면(32c)은 예컨대, 상기 직선안내면(32n)으로부터 90°각도를 이루도록 형성하였으며, 움직임을 부드럽게 하기 위하여 모서리부분을 곡선으로 처리하였다.

상기 베어링(44)은 납작한 원형링 형태로 형성한 것이며, 예컨대 오일이 함침되어 있는 오일리스 베어링으로 구성될 수 있다.

상기 링크(60)는 상기 캠 플레이트(30)의 앞면에 밀착되고, 상기 회전링(50)에 연결되는 전방측 링크(62)와, 상기 캠 플레이트(30)의 이면에 밀착되고, 볼트(64)에 의해 상기 전방측 링크(62)와 결합되며, 이들 사이에 상기 캠폴로워(40)가 위치되도록 하는 후방측 링크(66)로 구성된다.

상기 전방측 링크(62)와 후방측 링크(66)를 연결하고 있는 볼트(64)는 상기 캠 플레이트(30)와 간섭되지 않도록 상기 회전링(50)의 부근 가까이에 위치되도록 상기 링크(60)에 결합하였다.

이하 본 고안에 따른 작용을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 첨부도면 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이 툴 매거진(24)이 초기위치로부터 스핀들(22)이 있는 공구교환위치인 도면중 화살표 H방향으로 이동하게 되면, 이 툴 매거진(24)과 함께 회전링(50), 링크(60), 캠폴로워(40), 도어(70), 원통(26), 도어 가이드(80)가 이동된다.

이때 매거진 프레임(20)에 고정되어 있는 캠 플레이트(30)의 캠홈(32)에 형성되어 있는 곡선안내면(32c)을 따라 캠폴로워(40)가 상기 툴 매거진(24)과 위상차를 갖으며 곡선운동을 하게 된다.

이 과정에서 캠폴로워(40)에 연결되어 있는 링크(60)와, 회전링(50)에 의해 도어(70)가 툴 매거진(24)의 중심(C1)을 기점으로 해서 각운동을 하게 되고, 툴 매거진(24)이 스핀들(22)에 이르기 전에 원통(26)의 개구부(26a)를 개방하게 된다.

즉, 회전링(50)이 도어(70)와 함께 도2의 도면중 화살표 T방향으로 각운동되면서 원통(26)의 개구부(26a)를 개방하게 되는 것이며, 이 과정에서 회전링(50)은 베어링(44)의 안내를 받게 되고, 도어(70)는 도어 가이드(80)의 안내로(82)를 따라 움직이면서 안내된다.

이후 캠 플레이트(30)에 형성되어 있는 직선안내면(32n)은 툴 매거진(24)의 이동방향과 평행하게 형성되어 있으므로, 이 부분에서의 캠폴로워(40)는 아무런 움직임을 갖지 않고 단지 툴 매거진(24)과 같은 방향으로의 평행한 움직임만을 갖게 되므로, 도어(70)가 열린 상태로 스핀들(22)을 향하게 된다.

그리고, 상기 링크(60)는 볼트(64)에 의해 상기 캠 플레이트(30)의 앞뒤면에 각각 밀착되어 있는 전방측 링크(60)와 후방측 링크(66)에 의해 이 캠 플레이트(30)로부터 떨어지는 일 없이 움직이게 되고, 더욱이 이러한 링크(60)에 회동자재케 고정되어 있는 캠폴로워(40)도 신뢰성 있는 움직임을 갖게 된다.

한편, 툴 매거진(24)이 초기위치로 복귀하는 동작에 의해서는 앞에서 설명한 순서의 역순으로 동작이 이루어지면서 도어(70)에 의해 개구부(26a)가 닫히게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 공구교환을 위해 툴 매거진이 스핀들을 향해 이동하게 되면, 이 툴 매거진의 이동중에 도어가 열리도록 구성되어 있으므로, 공구교환시간을 보다 단축시킬 수 있으며, 별도의 동력원과 위치를 검출하기 위한 리미트 스위치 또는 근접센서와 같은 위치검출수단을 필요로 하지 않아 제작원가를 절감할 수 있고, 동작에 신뢰성과 안전성을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스핀들을 오가며 공구를 교환하는 툴 매거진의 매거진 플레이트의 주변을 감싸고 있는 원통에 형성되어 있는 개구부를 개폐하기 위한 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치에 있어서,

   매거진 프레임(20)에 설치되고, 툴매거진(24)의 중심(C1)방향으로 갈수록 바깥쪽으로 완만한 만곡선형태로 형성되는 곡선안내면(32c)과 스핀들(22)의 수직방향으로 툴 매거진(24)의 이동방향에 대해 평행한 직선안내면(32n)을 갖는 캠홈(32)이 형성되어 있는 캠 플레이트(30)와;

   상기 캠 플레이트(30)의 캠홈(32)에 끼워져 안내되는 캠폴로워(40);

   베어링(44)을 사이에 두고 상기 툴 매거진(24)의 중심(C1)과 동심을 이루도록 이 툴 매거진(24)에 설치되는 회전링(50);

   일단은 상기 회전링(50)에 고정되고, 타단은 상기 캠폴로워(40)에 연결되는 링크(60);

   상기 회전링(50)에 연결되어 상기 원통(26)에 형성되어 있는 개구부(26a)를 개폐하는 도어(70);

   상기 도어(70)를 안내하기 위해 상기 원통(26)의 바깥쪽에 간격을 두고 설치되어 이 원통(26)과의 사이에 안내로(82)를 형성하는 도어 가이드(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 링크(60)는 상기 캠 플레이트(30)의 앞면에 밀착되고, 상기 회전링(50)에 연결되는 전방측 링크(62)와;

   상기 캠 플레이트(30)의 이면에 밀착되고, 볼트(64)에 의해 상기 전방측 링크(62)와 결합되며, 이들 사이에 상기 캠폴로워(40)가 위치되도록 하는 후방측 링크(66)로 구성된 것임을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진 도어 개폐장치.