KR20010060781A - 아암레스 자동공구교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부노출타입의 부가 안전장치를 외부와 완전히 격리되도록 내설함과 동시에 단순화시켜 작동의 신뢰성 및 작업성이나 생산성을 향상시키도록 하는 아암레스 자동공구교환장치에 관한 것이다.

이에 대한 본 발명의 구성은, ATC 바디에 고정설치된 실린더의 작동력으로 고정축에 베어링 결합되어 분할회전하는 매거진 플레이트를 주축의 클램핑위치로 직선이동시키는 아암레스 자동공구교환장치에 있어서, 상기 매거진 플레이트의 중심에 베어링이 내설될 수 있는 내경의 축심부가 형성되고, 그 축심부에는 각 베어링을 구획하는 구획벽이 둘러쳐 형성되며, 구획벽과 각 베어링의 사이에는 항상 접촉되지 않는 일정 틈새가 유지되게 겹판스프링이 설치되는 한편, 매거진 플레이트의 근접측에는 그 플레이트의 수직변위를 감지하는 감지스위치를 고정설치하였다.

Description

아암레스 자동공구교환장치{Armless ATC}

본 발명은 아암레스(ARMLESS) 자동공구교환장치(ATC)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공구교환과정에서 주축과 공구와의 충돌에 의해 발생되는 공구 및 장치의 파손을 방지하기 아암레스 자동공구교환장치에 관한 것이다.

일반적으로 아암레스(ARMLESS) 자동공구교환장치(ATC)란 기존의 ATC에서 툴 매거진으로부터의 공구를 머시닝센터의 주축으로 이동하거나 반대로 주축의 공구를 툴 매거진으로 이동시키도록 하는 공구교환아암을 없애고 일정 방향성을 갖는 원판의 툴 매거진 및 주축의 스트로크에 의해 공구를 자동으로 교환하는 방식을 말하는 것으로서 기존의 ATC보다 공구교환시간이 절감되는 잇점이 있다.

이러한 공구교환아암이 없는 형태의 자동공구교환장치에서 공구교환동작중 어떠한 원인에 의해서 공구교환장치와 주축의 충돌우려가 상존하고 있다.

충돌방지를 위해 제어로직으로 일차적인 충돌방지를 하는 것은 일반적으로 널리 사용하는 방법이지만 장치의 내부 또는 외부의 요인에 의해 오작동이 일어나는 경우(교환을 위한 공구의 대기상태와 공구를 클램핑하는 주축의 위치상태가 정확히 일치하지 않는 경우), 원활한 클램핑상태가 이루어지지 않아 자동공구교환장치(ATC)가 파손되는 경우가 종종 발생된다.

상기의 경우와 같이 제어로직이 제대로 작동되지 않는 것에 대비하여 주축과공구의 교환작업이 제대로 이루어지지 않아 충돌이 발생될 경우 그 충돌을 감지하여 자동공구교환장치(ATC)와 관련된 장치의 작동을 멈추게 하는 안전장치를 부가적으로 설치 사용되고 있다.

도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 아암레스 자동공구교환장치는 고정축(100)상에 공구(110)가 다수개 그립핑되어 툴 매거진의 역할을 하는 매거진 플레이트(101)가 베어링(102)(103)결합된 베어링 하우징(104)에 의해 회전되게 구성되고, 그 상부에는 도시되지 않은 동력수단에 의해 그 동력이 상기 매거진 플레이트(101)에 전달되어 분할회전하도록 기어(105)(106)결합되어 있다.

상기 베어링 하우징(104)의 하부에는 그 하우징의 바닥면에 면접되지 않고 약간의 틈새를 갖도록 스프링 스테이(107)가 베어링 하우징(104)의 내측부에 설치되고, 상기 스프링 스테이(108)와 고정축(100)의 하단부에는 압축스프링(109)이 개재되어 있다.

한편, 상기 스프링 스테이(108)의 외측부에는 도그(110)가 설치되고, 이와 대향되는 고정축(100)쪽에는 거의 도그(111)와 접촉되는 위치에 이르게 약간의 틈새를 갖는 감지스위치(112)가 고정 설치되어 있다.

따라서, 종래의 아암레스 자동공구교환장치는 매거진 플레이트(101)의 그립퍼(101a)에 그립핑된 공구(110)가 주축으로 클램핑되는 과정에서 클램핑위치가 완전하게 일치되지 않는 경우 그 충격력으로 매거진 플레이트(101)가 베어링(102)(103)과 함께 하측방향으로 억지이동하게 되면 감지스위치(112)에 도그(111)가 접촉되면서 동작상태를 멈추도록 하는 신호를 발생시키는 한편, 압축스프링(109)에서 억지이동되는 매거진 플레이트(101)의 충격을 완화하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 아암레스 자동공구교환장치에서의 안전장치는 설치되기 위한 공간이 많이 필요로 하기 때문에 그 장치가 전체적으로 커지게 되고, 부품이 복잡하게 이루어져 있어 작업성이나 생산성에도 악영향을 끼치게 될 뿐만 아니라 종래 아암레스 자동공구교환장치의 안전장치는 감지스위치, 도그, 압축스프링 등이 공작물의 가공범위에 포함되도록 외부로 노출되어 있는 구조로 이루어져 있기 때문에 비산하는 칩이나 절삭유에 의해 고장을 일으키거나 오동작을 발생시키는 문제점을 안고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 외부노출타입의 부가 안전장치를 외부와 완전히 격리되도록 내설함과 동시에 단순화시켜 작동의 신뢰성 및 작업성이나 생산성을 향상시키도록 하는 아암레스 자동공구교환장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 ATC 바디에 고정설치된 실린더의 작동력으로 고정축에 베어링 결합되어 분할회전하는 매거진 플레이트를 주축의 클램핑위치로 직선이동시키는 아암레스 자동공구교환장치에 있어서,

상기 매거진 플레이트의 중심에 베어링이 내설될 수 있는 내경의 축심부가 형성되고, 그 축심부에는 각 베어링을 구획하는 구획벽이 둘러쳐 형성되며, 구획벽과 각 베어링의 사이에는 항상 접촉되지 않는 일정 틈새가 유지되게 겹판스프링이 설치되는 한편, 매거진 플레이트의 근접측에는 그 플레이트의 수직변위를 감지하는감지스위치를 고정설치하여 된 특징을 갖는다.

도 1 은 종래 아암레스(ARMLESS) 자동공구교환장치(ATC)를 도시한 요부 측단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 아암레스(ARMLESS) 자동공구교환장치(ATC)를 도시한 요부 측단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: ATC 베이스, 11: 가이드바아,

13: 실린더, 13a: 피스톤로드,

14: 축 고정플레이트, 14a: 가이더,

14b: 결합단, 15: 고정축,

16, 17: 베어링, 18: 매거진 플레이트,

18a: 축심부, 19: 구획벽,

21: 겹판스프링, 22: 감지스위치,

22a: 감지스위치 브래킷, 23: 피니언,

30: 공구, 40: 주축,

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 아암레스(ARMLESS) 자동공구교환장치(ATC)를 도시한 요부 측단면도이다.

본 발명의 구성은, ATC 베이스(10)의 하부에 일정한 길이범위를 갖는 가이드 바아(11)가 좌우 양측으로 고정 설치된다. 상기 양 가이드 바아(11) 사이에는 가이드 바아(11)의 길이범위내에서 신축하는 피스톤로드(13a)를 갖는 실린더(13)가 위치된다.

상기 실린더(13)는 고정브래킷(12)에 의해 ATC 베이스(10)에 고정설치되고, 가이드 바아(11)상에는 피스톤로드(13a)의 작동력에 의해 연동되어 습동이동되는 축 고정플레이트(14)가 위치되는데, 보다 상세하게는 상기 축 고정 플레이트(14)는 가이드바아(11)에 슬라이딩결합되는 가이더(14a)와 피스톤로드(13a)에 고정설치되는 결합단(14b)이 일체로 형성된다.

한편, 상기의 축 고정플레이트(14)의 하측에는 고정축(15)이 볼트결합에 의해 고정설치되고, 상기 축 고정플레이트(14)의 외측으로는 베어링(16)(17)결합과 로크너트(20)의 체결에 의해 회전지지되는 매거진 플레이트(18)가 위치 구비된다. 보다 상세하게는 베어링(16)(17)이 개재되는 내경을 갖는 상기 매거진 플레이트(18)의 축심부(18a)에는 고정축(15)과 접촉되지 않도록 내측방향으로 구획벽(19)이 형성되고, 구획벽(19)을 중심으로 상,하부에 각각 베어링(16)(17)이 개재된다.

상기 베어링(16)(17)은 주지한 바와 같이 내륜(16a)(17a)과 볼(16b)(17b), 외륜(16c)(17c)으로 구성되고, 각 내륜(16a)(16a)은 고정축(15)에 면접되도록 설치되고, 각 외륜(16b)(17b)은 회전체인 매거진 플레이트(18)의 내측벽에 면접되도록 구성된다.

한편, 상기 구획벽(18)을 중심으로 한 양 베어링(16)(17) 사이, 즉 각 외륜(16b)(17b)과 구획벽(19) 사이에는 매거진 플레이트(18)의 회전에 의해 연동됨과 동시에 항상 일정 틈새를 유지하는 겹판스프링(21)이 탄설된다.

또한, 고정체인 축 고정플레이트(14)의 일측에는 매거진 플레이트(18)의 축방향 변위를 센싱하기 위해 감지스위치(22)를 취부하는 감지스위치 브래킷(22a)이 고정설치된다. 한편, 상기 감지스위치(22)는 비접촉식 스위치임이 바람직하다.

상기 매거진 플레이트(18)의 상부에는 분할회전을 위해 도면에서 도시되지 않은 동력수단과 기어결합하는 피니언(23)이 볼트결합되고, 본 발명에 적용되는 원판의 매거진 플레이트(18)는 종래와 마찬가지로 그 외주에 일정한 분할각도로써 공구(30)를 취부할 수 있는 그립퍼(18b)가 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3 에 도시된 바와 같이 전기적인 신호에 의한 필요한 공구(30)의 선택을 위해 도시되지 않은 동력수단의 특정 회전수로 이와 기어결합된 피니언(23)이 각도분할 회전되고, 회전하여 선택되어진 공구(30)는 주축(40)으로 이동되어질 준비위치에 이르러 정지되면, ATC 베이스(10)에 고정 설치된 실린더(13)의피스톤로드(13a)가 신장된다.

상기 피스톤로드(13a)가 신장되면 그 로드에 고정된 결합단(14b) 및 ATC 베이스(10)측에 고정설치된 가이드바아(11)와 습동결합하는 가이더(14a)가 수평이동하면서 상기의 구성요소(13)(14a)를 포함하는 축 고정플레이트(14) 및 이에 지지된 매거진 플레이트(18)가 수평이동된다.

매거진 플레이트(18)의 그립퍼(18b)에 놓인 공구(30)가 주축(40)의 클램핑될 위치에 이르러 상기 피스톤로드(13a)가 멈추면 공구(30)쪽으로 주축(40)의 클램핑 작동단계가 일어나게 된다.

상기 주축(40)에서 공구(30)의 클램핑이 완료되면 실린더(13)내의 유압작동력으로 인한 피스톤로드(13a)의 복귀력으로 매거진 플레이트(18)가 원위치로 후퇴된다.

그러나 상술한 바와 같은 일련의 작동중에 클램핑을 위한 매거진 플레이트(18)의 정위치 분할정지가 안되었거나 공구의 파지상태가 부정확할 경우 상기 주축(40)의 하향진행중 공구(30)와 간섭이 발생될 수 있다. 이 때의 간섭으로 매거진 플레이트(18)에 주축()으로부터의 외력이 가해지게 되고, 이 때 매거진 플레이트(18)는 하향 위치변위가 일어나게 된다.

이어서, 소정의 거리를 유지하고 있던 매거진 플레이트(18)와 감지스위치(22) 사이의 간격이 상기와 같은 현상에 의해 일정이상으로 벌어지게 되면 감지스위치(22)에서 신호가 발생된다.

이 신호에 의해 주축(40)의 축이동을 관장하는 축이송 서보모터(도시안됨)를정지시켜 충돌에 의한 공구(30) 및 공구교환장치(ATC)의 파손을 방지하게 된다.

한편, 주축(40)의 간섭에 의해 매거진 플레이트(18)에 가압상태 이상의 하향외력이 가해지면 원추형태의 겹판스프링(21)이 추가압축이 일어나면서 그 외력을 흡수함과 동시에 매거진 플레이트(18)에서는 하향움직임이 발생한다.

이 후 주축(40)의 하향외력이 제거되면 겹판스프링(21)의 복원력에 의해 원위치로 복귀된다.

이상에서와 같은 본 발명을 적용하게 되면, 매거진 플레이트가 공구를 그립핑하여 각도분할하는 역할 이외에 베어링을 지지하는 축심부가 일체로 형성되었기 때문에 종래의 베어링 하우징이 필요없게 되고, 겹판스프링의 적용하는 본 발명은 압축스프링을 채택하는 종래의 장치보다 그 크기 및 부품수가 대폭 축소되어 조립성 및 생산성이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (3)

1. ATC 바디에 고정설치된 실린더의 작동력으로 고정축에 베어링 결합되어 분할회전하는 매거진 플레이트를 주축의 클램핑위치로 직선이동시키는 아암레스 자동공구교환장치에 있어서,

   상기 매거진 플레이트의 중심에 베어링이 내설될 수 있는 내경의 축심부가 형성되고, 그 축심부에는 각 베어링을 구획하는 구획벽이 둘러쳐 형성되며, 구획벽과 각 베어링의 사이에는 항상 접촉되지 않는 일정 틈새가 유지되게 겹판스프링이 설치되는 한편, 매거진 플레이트의 근접측에는 그 플레이트의 수직변위를 감지하는 감지스위치를 고정설치함을 특징으로 하는 아암레스 자동공구교환장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 겹판스프링의 양 끝단은 회전하는 베어링의 외측칼라와 구획벽에 걸쳐지도록 개재됨을 특징으로 하는 아암레스 자동공구교환장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 감지스위치는 비접촉식 스위치임을 특징으로 하는 아암레스 자동공구교환장치.