KR20010049593A - 머시닝센터용 예비 공구 교환장치 - Google Patents

머시닝센터용 예비 공구 교환장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공구 매거진(5)이 제공된 수평 머시닝센터의 프레임(4) 상에 가이드 레일(12)이 위치되어 공구 교환기(11)를 공구 매거진(5)에 근접한 공구 이송대와 프레임(4) 하측부의 공구 교환대 사이에서 이동하도록 안내한다. 가이드 레일(12)은 수평부(12a), 수직부(12b) 및 만곡부(12c)를 가진다. 공구 교환기(11)가 만곡부(12c)를 따라 이동하면서 공구 교환기(11)의 방향이 변경된다. 공구 교환기(11)는 예비 공구(T)를 가이드 레일(12)의 수평부(12a)를 따라 수평 위치 및 가이드 레일(12)의 수직부(12b)를 따라 수직 위치로 이송한다. 공구 교환기(11)는 운반부(16), 및 가이드 레일(12)과 직각 방향으로 이동가능하도록 운반부(16) 상에 지지된 공구 지지장치(17)를 가진다. 공구 지지장치(17)는 예비 공구(T)를 직접 공구 이송대의 공구 매거진(5) 상에 위치시키고 예비 공구(T)를 공구 매거진으로부터 제거한다. 공구 지지장치(17)를 가이드 레일(12)의 한쪽 위치로 이동시켜 공구 지지장치(17) 상에 지지된 예비 공구(T)를 공구 교환대의 다른 예비 공구(T)와 교환한다.

Description

머시닝센터용 예비 공구 교환장치 {SPARE TOOL CHANGING SYSTEM FOR MACHINING CENTER}
본 발명은 머시닝센터(machining center), 보다 구체적으로는 공구 매거진(tool magazine)에 지지된 예비 공구를 교환하는 예비 공구 교환장치(spare tool changing system)에 관한 것이다.
일반적으로, 수평형 머시닝센터는 수평 스핀들 및 상기 스핀들 상측 레벨 의 프레임 상에 지지된 공구 매거진을 가진다. 복수의 예비 공구가 공구 매거진 내에 수평 위치로 보관된다. 자동 공구 교환기(automatic tool changer: ATC)가 스핀들 상에 지지된 공구를 원하는 예비 공구와 교체한다. 현재 기계가공에 필요하지 않은 예비 공구 또는 손상된 예비 공구는 다른 공구와 교체되고, 공구 매거진으로부터 제거되어 머시닝센터 외부로 옮겨진다.
공구 매거진에 보관된 예비 공구를 교환하는 예비 공구 교환장치는 일본국 특허 공개공보 제98-151539호 또는 제97-290339호에 개시되어 있다. 상기 종래 기술의 예비 공구 교환장치는 액추에이터가 공구 매거진으로부터 예비 공구를 집고, 수평 위치의 예비 공구를 수평으로 이동시키고, 수평 위치의 예비 공구를 리프팅장치로 이송하고, 리프팅장치를 하강시켜 예비 공구를 공구 교환대로 이동시키고, 예비 공구를 다른 예비 공구와 교체하고, 상기 단계를 반대로 하여 다른 예비 공구를 공구 매거진으로 이동시켜 이들 공구를 공구 매거진에 보관한다.
상기 종래 기술의 예비 공구 교환장치는 예비 공구를 액추에이터로부터 리프팅장치로 이송하기 때문에, 예비 공구 교환장치가 특정의 이송기구를 필요로 하며 예비 공구를 교환하는데 장시간이 걸린다. 예비 공구는 이송되는 동안 항상 수평 위치로 지지되기 때문에, 예비 공구의 테이퍼부(taper part)가 리프팅장치로부터 빠져 나와서 공구 교환대에서의 공구 교환 작업이 곤란할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기구가 간단하며 예비 공구를 신속, 정확하고 용이하게 교환할 수 있는 머시닝센터용 예비 공구 교환장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 있어서, 복수의 예비 공구를 수평 위치로 보관하는 공구 매거진이 제공되며, 프레임 상에 배치되어 공구 매거진 상에 보관된 예비 공구를 교환하는 머시닝센터용 예비 공구 교환장치는 예비 공구를 수평 위치로 공구 매거진 상에 집어 넣고 예비 공구를 공구 매거진으로부터 끄집어 낼 수 있는 공구 교환기(tool changer), 및 공구 매거진에 근접한 공구 이송대와 프레임의 하측부에 근접한 공구 교환대 사이에 연장되어 공구 교환기가 공구 이송대와 공구 교환대 사이를 이동하도록 안내하는 가이드 레일(guide rail)을 포함한다.
예비 공구 교환장치에 있어서, 가이드 레일은 공구 교환기가 공구 이송대에 도달하기 전에 수평 위치로 지지된 예비 공구를 가진 공구 교환기를 안내하는 수평부, 공구 교환기가 공구 교환대에 도달하기 전에 수직 위치로 지지된 예비 공구를 가진 공구 교환기를 안내하는 수직부, 및 수평부와 수직부 사이에 연장되며 공구 교환기의 방향을 전환시키는 만곡부를 가지는 것이 바람직하다.
예비 공구 교환장치에 있어서, 수평부는 프레임 상의 대체로 수평면에 일직선으로 연장되고, 수직부는 프레임 상의 대체로 수직면에 일직선으로 연장되는 것이 바람직하다.
예비 공구 교환장치에 있어서, 공구 교환기는 가이드 레일을 따라 이동하는 운반부, 및 운반부 상에서 이동할 수 있고 예비 공구를 지지할 수 있도록 지지된 공구 지지장치를 포함하는 것이 바람직하다.
예비 공구 교환장치는 공구 이송대에 근접하여 배치되며, 운반부 상에 지지된 공구 지지장치를 공구 지지장치 상에 지지된 예비 공구의 축과 직각인 방향 및 평행인 방향으로 이동시킬 수 있는 공구 지지장치 이동기구를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
예비 공구 교환장치는 공구 교환대에 근접하여 배치되며, 운반부 상에 지지된 공구 지지장치를 운반부로부터 가이드 레일과 직각인 방향으로 이동시킬 수 있는 공구 지지장치 이동기구를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
예비 공구 교환장치는 공구 교환기가 이동하는 동안 공구 지지장치와 운반부를 함께 결합시키는 결합기구, 및 공구 지지장치를 공구 이송대 및 공구 교환대에서 운반부로부터 릴리스시키는 공구 지지장치 릴리스기구를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 예비 공구 교환장치는 공구 교환기를 공구 이송대와 공구 교환대 사이로 직접 이동시킴으로써 간단한 기구에 의하여 예비 공구를 신속하게 교환하고, 예비 공구의 위치를 공구 교환대 전방 위치의 수직 위치로 변경시킴으로써 공구 교환 작업을 확실하고 용이하게 달성할 수 있다.
상기 및 다른 목적, 본 발명의 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 개시된 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 예비 공구 교환장치가 결합된 수평형 머시닝센터의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 정방향 공구 매거진과 결합시켜 사용하는 제1 실시예의 예비 공구 교환장치의 좌측면도.
도 3은 도 2에 도시된 예비 공구 교환장치에 포함된 공구 교환기의 측면확대도.
도 4는 도 3의 선 IV-IV에 따라 절취된 단면도.
도 5는 도 4의 선 V-V을 따라 화살표 방향으로 절취된 평면도.
도 6은 도 2의 선 VI-VI를 따라 절취된 단면도.
도 7은 횡방향 공구 매거진과 결합시켜 사용하는 본 발명에 따른 제2 실시예의 예비 공구 교환장치의 사시도.
도 8은 횡방향 공구 매거진과 결합시켜 사용하는 본 발명에 따른 제3 실시예의 예비 공구 교환장치의 사시도.
도 1을 참조하면, 스핀들 헤드(2)가 수평형 머시닝센터에 포함된 칼럼(1) 상에 지지된다. 스핀들(3)이 스핀들 헤드(2) 상에 수평으로 지지된다. 정방향 공구 매거진(5)이 스핀들(3) 상측에 지지되어 프레임(4)의 상측벽(4a) 상에서 종방향 수평축을 중심으로 회전한다. 공구 매거진(5)의 외주부에는 도시되지 않은 예비 공구를 수평 위치로 잡을 수 있는 복수의 파지부(gripping part)(5a)가 제공된다. ATC는 공구 교환암(tool changing arm)(6), 및 공구 매거진(5)과 스핀들(3) 사이에 배치된 이동장치(shifter)(7)를 포함한다. 공구 매거진(5)에 보관된 예비 공구를 다른 공구와 자동으로 교환하는 예비 공구 교환장치(8)는, 도 1에서와 같이, 공구 매거진(5)의 좌측에 배치된다.
도 2를 참조하면, 예비 공구 교환장치(8)는 수평 위치로 예비 공구 T를 집어 넣고 이것을 공구 매거진(5)으로부터 끄집어 내는 공구 교환기(11), 및 공구 교환기(11)를 공구 매거진(5)에 근접한 공구 이송대로부터 프레임(4)의 하단부에 근접한 위치의 공구 교환대로 안내하는 가이드 레일을 포함한다. 가이드 그루브(10)가 가이드 레일(12)의 길이 전체에 걸쳐 형성된다. 가이드 레일(12)은 공구 이송대로부터 후측으로 수평면에 일직선으로 연장된 수평부(12a), 공구 교환대로부터 상측으로 수직면에 일직선으로 연장된 수직부(12b), 및 수평부(12a)와 수직부(12b) 사이에 연장된 만곡부(12c)를 가진다. 공구 교환기(11)가 만곡부(12c)를 따라 이동하면서 공구 교환기(11)의 방향이 전환된다. 수평부(12a)는 프레임(4)의 상측벽(4a)에 고정된 브래킷(bracket)(13) 상에 지지된다. 수직부(12b)는 프레임(4)의 후측벽(4b)에 고정된 브래킷(14) 상에 지지된다. 수직부(12b)는 후측벽(4b)에 부착된 보호 커버(15)로 덮힌다.
수평부(12a)는 약간 경사진 평면에 수평면으로 연장되고, 수직부(12b)는 약간 경사진 평면에 수직면으로 연장될 수 있다. 상기 실시예에서, 공구 교환대는 조작자가 서 있는 위치에서 공구 교환 작업을 실행할 수 있는 높이, 예를 들면 바닥으로부터 70 내지 80cm 범위의 높이로 머시닝센터 후측에 위치된다.
공구 교환기(11)는 가이드 레일(12)을 따라 이동하는 운반부(carriage)(16), 및 공구를 지지 및 릴리스할 수 있는 공구 지지장치(tool holding device)(17)를 가진다. 공구 교환기(11)가 예비 공구 T를 수평부(12a)를 따라 수평 위치로 및 수직부(12b)를 따라 수직 위치로 이동시킨다. 운반부(16)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 조인트(26)에 의하여 체인(18)에 연결된다. 체인(18)은 가이드 레일(12) 상의 스프로킷(sprocket)(19, 20, 21, 22, 23) 둘레에 연장된다. 체인 가이드(24)가 가이드 레일(12)의 만곡부(12c)를 따라 연장되도록 배치된다. 체인(18)을 구동하는 기어드 모터(geared motor)(25)가 수평부(12a)에 배치된다. 기어드 모터(25)가 체인을 정방향 및 역방향으로 회전시켜 공구 교환기(11)가 공구 이송대와 공구 교환대 사이를 수평 및 수직으로 이동한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 운반부(16)에는 롤러(27)가 제공된다. 롤러(27)는 그루브(10) 내에 세트된다. 길다란 횡방향 레일(28)이 운반부(16)의 상측면에 고정된다. 공구 지지장치(17)가 레일(28) 상의 롤러(29)에 의하여 지지되어 예비 공구 T의 축과 직각인 횡방향으로 운반부(16) 상에서 이동한다. 공구 지지장치(17)에는 공구 수납구(tool receiving hole)(30), 공구 정지부재(tool stopping member)(31), 전면 블록(front block)(32) 및 후면 블록(33)이 제공된다. 레버(34)가 운반부(16)의 전면 단부 상의 샤프트(35)에 의하여 피벗식으로 지지되고, 도 3에서 보는 바와 같이, 스프링(36)에 의하여 시계반대방향으로 바이어스된다. 공구 교환기(11)가 이동하는 동안, 레버(34)의 분기된(bifurcate) 상측 단부(34a)가 전면 블록(32)의 하측 단부(32a)와 결합되어 공구 지지장치(17)가 운반부(16)에 대하여 횡방향으로 이동하는 것을 방지한다.
단부 플레이트(end plate)(37)가 가이드 레일(12)의 전면 단부에 부착된다. 볼트(38)를 단부 플레이트(37)에 나사로 고정시킴으로써 레버(34)의 하측 단부가 볼트(38)에 맞닿을 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 공구 교환기(11)가 공구 이송대에 정지했을 때, 레버(34)가 볼트(38)에 의하여 시계방향으로 회전함으로써 레버(34)의 분기된 상측 단부(34a)가 전면 블록(32)의 하측 단부(32a)로부터 결합해제되어 공구 지지장치(17)를 운반부(16)로부터 결합해제시킨다. 조정가능한 스토퍼 볼트(stopper bolt)(39)가 단부 플레이트(37)에 나사로 고정된다. 고무 패드(40)가 스토퍼 볼트(39)에 대응하는 위치의 운반부 전면 단부에 부착된다. 운반부(16)가 공구 이송대에 정지될 정지 위치는 스토퍼 볼트(39)에 의하여 미세하게 조정될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 스탠드(42)가 공구 매거진(5)과 프레임(4)의 상측벽(4a) 상의 가이드 레일(12) 사이에 배치되고, 종방향 가이드(43)가 스탠드(42) 상에 고정된다. 슬라이더(44)가 가이드(43)상에 지지되어 예비 공구 T의 축과 평행인 방향으로 이동한다. 레일(28)의 단면과 동일한 단면을 가진 연장 레일(extention rail)(45)이 횡방향으로 연장되도록 슬라이더(44)의 상측면에 고정된다. 피스톤 로드(piston rod)(46a)를 가지며, 슬라이더(44)를 구동하는 실린더 액추에이터(46)가 가이드(43)의 후측 단부에 결합된다. 피스톤 로드(46a)가 축방향으로 이동하여 연장 레일(45)을 레일(28)이 연장 레일(45)과 정렬된 공구 장착 위치와 상기 공구 장착 위치 후측의 공구 장착해제 위치(대기 위치) 사이로 이동시킨다. 운반부(16)의 정지 위치가 스토퍼 볼트(39)에 의하여 미세하게 조정되므로 레일(28)이 연장 레일(45)과 정렬될 수 있다.
수직 그루브(32b)가 공구 지지장치(17)의 전면 블록(32)에 형성된다. 공구 교환기(11)가 공구 이송대에 위치되었을 때, 대체로 L자 형상인 암(49)의 하측 단부에 부착된 롤러(48)가 수직 그루브(32b)에 수납된다. 암(49)의 상측 단부는 브래킷(51) 상의 샤프트(50)에 의하여 피벗식으로 지지된다. 브래킷(51)은 프레임(4)의 상측벽(4a)에 고정된, 도시되지 않은 지지 프레임 상에 지지된다. 피스톤 로드(52a)를 가진 실린더 액추에이터(52)가 브래킷(51) 상에 지지된다. 피스톤 로드(52a)는 링크(53) 및 샤프트(50)에 의하여 암(49)과 상호결합된다. 슬라이더(44)의 연장 레일(45)과 운반부(16)의 레일(28)이 정렬된 상태에서, 피스톤 로드(52a)를 신장시켜 암(49)을 공구 매거진(50)을 향하여 회전시킴으로써 공구 지지장치(17)는 운반부(16)로부터 슬라이더(44) 상으로 이동하고, 피스톤 로드(52a)를 수축시켜 암(49)을 가이드 레일(12)을 향하여 회전시킴으로써 공구 지지장치(17)는 슬라이더(44)로부터 운반부(16) 상으로 이동한다. 레일(28), 슬라이더(44), 연장 레일(45), 실린더 액추에이터(46) 및 실린더 액추에이터(52)가 공구 지지장치(17)를 예비 공구 T의 축과 직각인 방향 및 공구 이송대의 예비 공구 T의 축과 평행인 방향으로 이동시키는 기구를 구성한다.
도 6을 참조하면, 테이블(55)이 프레임(4)의 지지부(4c) 상에 수평 위치로 지지된다. 연장 레일(56)이 테이블(55)의 상측면 중간 영역에 고정된다. 연장 레일(56)의 단면 형상은 레일(28)의 단면 형상과 동일하다. 운반부(16)가 공구 교환대에 정지했을 때, 레일(28)은 연장 레일(56)과 정렬된다. 핸들(58)을 가진 암(57)이 테이블(55) 후측 단부의 상측면 상에 피벗식으로 지지된다. 롤러(59)가 암(57)의 자유 단부 상에 지지된다. 공구 지지장치(17)의 후측 블록(33)에는 수직 그루브(33a)가 제공된다(도 3 참조). 공구 교환기(11)가 공구 교환대에 위치되었을 때, 롤러(59)는 수직 그루브(33)에 수납된다. 핸들(58)을, 도 6에 도시된 바와 같이 롤러(59)가 수직 그루브(33a)에 수납된 상태로, 실선으로 표시된 위치로부터 2점쇄선으로 표시된 위치로 회전시켜 암(57)을 테이블(55)을 향하여 회전시킨다. 따라서, 공구 지지장치(17)가 운반부(16)로부터 가이드 레일(12)과 직각인 방향으로 이동한다. 공구 지지장치(17)는 핸들을 반대방향으로 회전시켜 암(57)을 가이드 레일(12)을 향하여 회전시킴으로써 운반부(16) 상으로 복귀될 수 있다. 레일(28), 연장 레일(56), 암(57) 및 핸들(58)이 공구 지지장치(17)를 공구 교환대의 가이드 레일(12)과 직각인 방향으로 이동시키는 기구를 구성한다. 상기 기구는 실린더 액추에이터 또는 모터를 기구 상에 결합하여 자동화시킬 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하측 단부 플레이트(61)가 가이드 레일(12)의 하측 단부에 부착된다. 전면 단부 플레이트(37)와 유사한 하측 단부 플레이트(61)에는 볼트(62)가 제공되고, 슬라이딩 핀(63)이 운반부(16)를 관통한다. 공구 교환기(11)가 공구 교환대에 정지했을 때, 슬라이딩 핀(63)이 볼트(62)에 의하여 밀려서 슬라이딩 핀(63)이 레버(34)를 민다. 따라서, 레버(34)가 전면 블록(32)의 하측 단부(32a)로부터 결합해제되어 공구 지지장치(17)를 운반부(16)로부터 릴리스한다. 스토퍼 볼트(64)가 하측 단부 플레이트(61)에 나사로 고정되고, 고무 패드(65)가 스토퍼 볼트(64)에 대응하는 위치에 운반부(16)의 후측 단부면에 부착된다. 운반부(16)가 공구 교환대에 정지되는 위치가 스토퍼 볼트(64)에 의하여 미세하게 조정되어 레일(28)이 연장 레일(56)과 정렬될 수 있다.
이렇게 구성된 예비 공구 교환장치(8)의 조작에 대하여 설명한다. 도 5를 참조하면, 공구 교환기(11)가 공구 이송대에 위치된 상태에서, 운반부(16)가 가이드 레일(12)의 전면 단부에 정지되고, 공구 지지장치(17)는 예비 공구 T를 공구 매거진(5)의 소정의 공구 파지부(5a)로 이송한 후에 2점쇄선으로 표시된 공구 릴리스 위치로 후방으로 이동한다. 이 상태에서 공구 교환 명령을 받았을 때, 특정의 불필요한 예비 공구 T를 지지하는 공구 파지부(5a)가 공구 교환 위치 P에 위치되고, 실린더 액추에이터(46)가 슬라이더(44)를 전진시켜 연장 레일(45)과 운반부(16)의 레일(28)을 정렬시킨다. 따라서, 불필요한 예비 공구 T의 테이퍼 섕크(taper shank)가 공기 지지장치(17)의 공구 수납구(30)에 수납되고, 불필요한 예비 공구 T는 공구 지지장치(17)에 의하여 지지된다. 계속해서, 실린더 액추에이터(52)가 도 4에 도시된 바와 같이 암(49)을 가이드 레일(12)을 향하여 회전시켜 공구 지지장치(17)를 슬라이더(44)로부터 운반부(16) 상으로 이동시킨다. 따라서, 불필요한 예비 공구 T가 공구 매거진(5)의 파지부(5a)로부터 수평 위치로 제거된다. 다음에, 도 2에 도시된 바와 같이, 기어드 모터(25)가 작동하여 체인(18)을 구동시킨다. 공구 교환기(11)가 가이드 레일(12)의 수평부(12a)를 따라 후방으로 이동하여 불필요한 예비 공구 T를 머시닝센터의 후측을 향하여 수평 위치로 이송한다. 공구 교환기(11)가 만곡부(12c)를 따라 이동하면서 공구 교환기(11)의 방향이 전환되므로, 불필요한 예비 공구 T가 수직 위치로 회전한다. 공구 교환기(11)가 불필요한 예비 공구 T를 수직 위치로 지지하는 수직부(12b)를 따라 공구 교환대로 하측으로 더 이동한다. 공구 교환기(11)가 가이드 레일(12)를 따라 이동하는 동안, 레버(34)가 도 3에 2점쇄선으로 표시된 바와 같이 전면 블록(32)의 하측 단부(32a)와 결합되어 공구 지지장치(17)가 운반부(16)에 대하여 횡방향으로 이동하는 것을 방지한다.
공구 교환기(11)가 공구 교환대에 정지했을 때, 볼트(62)가 슬라이딩 핀(63)을 밀어서 레버(34)가 전면 블록(32)의 하측 단부(32a)로부터 결합해제되고, 도 6에 도시된 바와 같이, 운반부(16)의 레일(28)이 테이블(55)의 연장 레일(56)과 정렬된다. 이 상태에서, 조작자가 핸들(58)을 조작하여 암(57)을 회전시켜 공구 지지장치(17)를 운반부(16)로부터 테이블(55) 상으로 이동시킨다. 다음에, 불필요한 예비 공구 T를 공구 지지장치(17)로부터 제거하고 원하는 예비 공구 T를 공구 지지장치(17) 상에 장착한다. 운반부(16)가 어떤 이유로 이동하는 경우에도, 조작자는 가이드 레일(12)로부터 떨어진 위치에서 안전하게 공구 교환 작업을 실행할 수 있다.
공구의 교환 작업이 완료된 후, 핸들(58)을 역방향으로 회전시켜 공구 지지장치(17)를 테이블(55)로부터 운반부(16)로 복귀시키고 기어드 모터(25)를 역전시킨다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 체인(18)이 역방향으로 회전하고, 레버(34)가 전면 블록(32)과 결합되어 공구 지지장치(17)가 운반부(16)에 대하여 이동하지 않고, 공구 교환기(11)는 원하는 예비 공구 T가 수직 위치에 지지된 수직부(12b)를 따라 머시닝센터의 상측부를 향하여 이동한다. 공구 교환기(11)가 만곡부(12c)를 따라 이동하면서 공구 교환기(11)의 방향이 전환되므로, 원하는 예비 공구 T가 수평 위치로 회전한다. 공구 교환기(11)가 원하는 예비 공구 T를 수평 위치로 지지하는 수평부(12a)를 따라 공구 이송대로 더 이동한다.
공구 교환기(11)가 도 3에 도시된 바와 같이 공구 이송대에 정지했을 때, 레버(34)가 전면 블록(32)의 하측 단부(32a)로부터 결합해제되고, 암(49)이 도 4에 도시된 바와 같이 실린더 액추에이터(52)에 의하여 공구 매거진(5)을 향하여 회전하여 공구 지지장치(17)가 운반부(16)의 레일(28)로부터 슬라이더(44)의 연장 레일(45) 상으로 이동하여 원하는 예비 공구 T를 공구 매거진(5)의 파지부(5a) 상에 수평 위치로 장착한다. 다음에, 도 5에 도시된 바와 같이, 슬라이더(44)가 실린더(46)에 의하여 후방으로 이동하여 원하는 예비 공구 T의 테이퍼 섕크를 공구 수납구(30)로부터 분리시켜 대기 위치의 비어 있는 공구 지지장치(17)에 위치시킨다. 따라서, 불필요한 예비 공구 T를 원하는 예비 공구 T로 교체하는 절차가 완료된다.
예비 공구 T를 지지하는 예비 공구 교환장치(8)의 공구 교환기(11)는 공구 이송대와 공구 교환대 사이를 직접 이동한다. 따라서, 예비 공구 T를 이송하는 동안 하나씩 이송할 필요가 없으므로 임의의 특별한 이송기구가 필요하지 않고 예비 공구 교환작업이 신속하게 실행될 수 있다. 예비 공구 T가 수직부(12b)를 따라 수직 위치로 이송되기 때문에, 예비 공구 T가 공구 지지장치(17)로부터 절대 떨어지지 않고 공구 지지장치(17) 상에 견고하에 지지된다. 조작자는 예비 공구 T를 예비 공구 T의 중량을 사용하여 공구 교환대의 다른 예비 공구 T와 용이하게 교체할 수 있다. 공구 교환기(11)는 공구 지지장치(17)가 운반부(16)에 대하여 이동할 수 있도록 구성되기 때문에, 예비 공구 T는 공구 이송대의 공구 지지장치(17)만 신속하게 이동시킴으로써 직접 공구 매거진(5) 상에 위치되며 공구 매거진으로부터 제거될 수 있고, 공구 지지장치(17)에 지지된 예비 공구 T가 공구 교환기(11)의 통로로부터 이격된 위치의 다른 예비 공구와 안전하게 교체될 수 있다.
상기 실시예의 예비 공구 교환장치(8)는 슬라이더(44), 및 예비 공구 T를 공구 매거진(5) 상에 위치시키고 이 예비 공구를 공구 매거진으로부터 제거하는 실린더 액추에이터(46)를 포함하는 특수한 기구를 사용하지만, 예비 공구 T는 공구 이송대의 운반부(16)를 체인(18) 및 기어드 모터(25)를 포함하는 공구 교환기 구동기구에 의하여 전진 및 후진시킴으로써 공구 매거진(5) 상에 위치되고 공구 매거진으로부터 제거될 수 있다. 본 발명은 종방향 축을 중심으로 회전가능한 공구 매거진(5)과 결합시켜 사용하는 예비 공구 교환장치에 대하여 설명하지만, 본 발명은 횡방향 축을 중심으로 회전가능한 공구 매거진과 결합시켜 사용하는 예비 공구 교환장치에도 또한 적용될 수 있다.
도 7은 횡방향 공구 매거진(105)과 결합시켜 사용하는 본 발명에 따른 제2 실시예의 예비 공구 교환장치(108)를 도시한다. 예비 공구 교환장치(108)는 공구 매거진(105)에 근접한 공구 이송대로부터 연장되는 수평부(112a), 만곡부(112b), 수직부(112c), 만곡부(112d), 수평부(112e), 만곡부(112f) 및 프레임(4) 하측부의 공구 교환대로 연장되는 수평부(112g)를 가지는 가이드 레일(112)를 포함한다. 수평부(112a), 만곡부(112b) 및 수직부(112c)는 공구 교환대로부터 이격되며, 예비 공구 T를 수평 위치로 지지하는 위치로 공구 교환기(111)를 안내하는 수평 가이드부를 형성한다. 수평부(112e), 만곡부(112f) 및 수평부(112g)는 예비 공구 T를 수직 위치로 지지하는 위치로 공구 교환기(111)를 안내하는 수직 가이드부를 형성한다. 공구 교환기가 수평 가이드부와 수직 가이드부 사이에 연장된 만곡부(112d)를 따라 이동하면서 공구 교환기(111)의 방향이 전환된다.
공구 교환기(111)는 가이드 레일(112)을 따라 이동하는 운반부(116), 및 예비 공구 T를 지지하는 공구 지지장치(117)를 가진다. 레일(128)이 가이드 레일(112)과 직각으로 연장되도록 운반부(116)에 고정된다. 공구 지지장치(117)는 예비 공구 T의 축과 평행인 횡방향으로 운반부(116)에 대하여 레일(128)을 따라 이동한다. 공구 교환기(111)는 운반부(116)와 공구 지지장치(117)를 함께 종방향으로 이동시키고 공구 지지장치(117)를 공구 이송대에서 횡방향으로 이동시킴으로써 예비 공구 T를 수평 위치로 공구 매거진 상에 위치시키고 이 공구를 공구 매거진으로부터 제거할 수 있다. 제2 실시예에 있어서, 운반부(116)를 이동시키는 체인(18)(도 2 참조) 및 공구 지지장치(117)를 이동시키는 실린더 액추에이터(52)(도 4 참조)가 공구 지지장치(117)를 예비 공구 T의 축과 평행인 방향 및 공구 이송대의 예비 공구 T의 축과 직각인 방향으로 이동시키는 기구를 구성한다. 연장 레일(156)이 운반부(116)의 레일(128) 하측 단부에 연결되도록 공구 교환대에 대응하는 프레임(104)의 일부분 상에 수직으로 연장된다. 따라서, 공구 지지장치(117)는 도시되지 않은 공구 지지장치 조작기구를 수동 및 자동으로 조작함으로써 가이드 레일(112)로부터 하측으로 분리될 수 있다. 레일(128), 연장 레일(156) 및 공구 지지장치 조작기구가 공구 지지장치(117)를 공구 교환대의 가이드 레일(112)로부터 가이드 레일(112)과 직각인 방향으로 분리시키는 기구를 구성한다.
도 8은 횡방향 공구 매거진(205)과 결합시켜 사용하는 본 발명에 따른 제3 실시예의 예비 공구 교환장치(208)를 도시한다. 예비 공구 교환장치(208)는 공구 이송대로부터 수평면으로 연장되는 U자 형상의 수평부(212a), 공구 교환대로부터 상측으로 연장되는 일직선의 수직부(212c), 및 U자 형상의 수평부(212a)와 수직부(212c)를 연결하는 만곡부(212b)를 가지는 가이드 레일(212)을 포함한다. U자 형상의 수평부(212a)는 공구 이송대로부터 연장되는 수평 가이드부를 형성하여 예비 공구 T를 수평 위치로 지지하는 공구 교환기(211)를 안내한다. 수직부(212c)는 공구 교환대로부터 연장되는 수직 가이드부를 형성하여 예비 공구 T를 수직 위치로 지지하는 공구 교환기(211)를 안내한다. 수평 가이드부와 수직 가이드부 사이의 만곡부(211b)가 공구 교환기(211)의 방향을 전환시킨다.
공구 교환기(211)는 가이드 레일(212)을 따라 이동하는 운반부(216) 및 예비 공구 T를 지지하는 공구 지지장치(217)를 가진다. 레일(228)이 가이드 레일(212)에 직각으로 연장되도록 운반부(116)에 고정된다. 공구 지지장치(217)는 예비 공구 T의 축과 직각인 종방향으로 운반부(216)에 대하여 레일(228)을 따라 이동한다. 공구 교환기(211)는 운반부(216)와 공구 지지장치(217)를 함께 횡방향으로 이동시키고 공구 지지장치(217)를 공구 이송대에서 종방향으로 이동시킴으로써 예비 공구 T를 수평 위치로 공구 매거진(205) 상에 위치시키고 이 공구를 공구 매거진으로부터 제거할 수 있다. 제3 실시예에 있어서, 운반부(216)를 이동시키는 체인(18)(도 2 참조) 및 공구 지지장치(217)를 이동시키는 실린더 액추에이터(52)(도 4 참조)가 공구 지지장치(217)를 예비 공구 T의 축과 평행인 방향 및 공구 이송대의 예비 공구 T의 축과 직각인 방향으로 이동시키는 기구를 구성한다. 연장 레일(256)이 운반부(216)의 레일(228) 전면 및 후면 단부에 연결되도록 공구 교환대에 대응하는 프레임(204)의 일부분 상에 수평으로 연장된다. 따라서, 공구 지지장치(217)는 도시되지 않은 공구 지지장치 조작기구를 수동 또는 자동으로 조작함으로써 가이드 레일(212)로부터 횡방향으로 분리될 수 있다. 레일(228), 연장 레일(256) 및 공구 지지장치 조작기구가 공구 지지장치(217)를 공구 교환대의 가이드 레일(212)로부터 가이드 레일(212)과 직각인 방향으로 분리시키는 기구를 구성한다.
전술한 실시예에 있어서, 공구 교환기(11, 111, 211)의 각각의 운반부(16, 116, 216)는 가이드 레일의 반대쪽과 접촉하도록 배치된 롤러를 구동하는 모터가 제공된 자주식(self-propelled type)일 수 있다. 본 발명을 소정의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 명백하게 여러 가지로 변경 및 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 구체적으로 개시된 바와 상이하게 구현될 수 있다는 점을 이해해야 한다.
본 발명에 따른 예비 공구 교환장치는 공구 교환기를 공구 이송대와 공구 교환대 사이로 직접 이동시킴으로써 간단한 기구에 의하여 예비 공구를 신속하게 교환하고, 예비 공구의 위치를 공구 교환대 전방 위치의 수직 위치로 변경시킴으로써 공구 교환작업을 확실하고 용이하게 달성할 수 있다.

Claims (7)

  1. 복수의 예비 공구를 수평 위치로 보관하는 공구 매거진이 제공되며, 프레임 상에 배치되어 공구 매거진에 보관된 예비 공구를 교환하는 머시닝센터용 예비 공구 교환장치에 있어서, 상기 예비 공구 교환장치가
    예비 공구를 수평 위치로 공구 매거진에 집어 넣고 예비 공구를 공구 매거진으로부터 끄집어 내는 공구 교환기, 및
    공구 매거진에 근접한 공구 이송대와 프레임의 하측부에 근접한 공구 교환대 사이에 연장되어 공구 교환기가 공구 이송대와 공구 교환대 사이를 이동하도록 안내하는 가이드 레일
    을 포함하는 예비 공구 교환장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 레일은
    상기 공구 교환기가 공구 이송대에 도달하기 전에 수평 위치로 지지된 예비 공구를 가진 공구 교환기를 안내하는 수평부,
    상기 공구 교환기가 공구 교환대에 도달하기 전에 수직 위치로 지지된 예비 공구를 가진 공구 교환기를 안내하는 수직부, 및
    상기 수평부와 수직부 사이에 연장되며 공구 교환기의 방향을 전환시키는 만곡부
    를 가지는 예비 공구 교환장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수평부는 프레임 상의 대체로 수평면에 일직선으로 연장되고, 상기 수직부는 프레임 상의 대체로 수직면에 일직선으로 연장되는 예비 공구 교환장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공구 교환기는 가이드 레일을 따라 이동하는 운반부, 및 상기 운반부 상에서 이동할 수 있고 예비 공구를 지지할 수 있도록 지지된 공구 지지장치를 포함하는 예비 공구 교환장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공구 이송대에 근접하여 배치되며, 상기 운반부 상에 지지된 공구 지지장치를 공구 지지장치 상에 지지된 예비 공구의 축과 직각인 방향 및 평행인 방향으로 이동시킬 수 있는 공구 지지장치 이동기구를 추가로 포함하는 예비 공구 교환장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 공구 교환대에 근접하여 배치되며, 상기 운반부 상에 지지된 공구 지지장치를 운반부로부터 가이드 레일과 직각인 방향으로 이동시킬 수 있는 공구 지지장치 이동기구를 추가로 포함하는 예비 공구 교환장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 공구 교환기가 이동하는 동안 공구 지지장치와 운반부를 함께 결합시키는 결합기구(coupling mechanism), 및 상기 공구 지지장치를 공구 이송대 및 공구 교환대에서 운반부로부터 릴리스시키는 공구 지지장치 릴리스기구(tool holding device releasing mechanism)를 추가로 포함하는 예비 공구 교환장치.
KR1020000034424A 1999-06-24 2000-06-22 머시닝센터용 예비 공구 교환장치 KR100643728B1 (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17862699A JP3337005B2 (ja) 1999-06-24 1999-06-24 マシニングセンタの予備工具交換装置
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