KR20080110042A - 수평형 머시닝센터의 자동공구교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 수평형 머시닝센터에 적용하는 자동공구교환장치에 관한 것으로, 매거진과 주축을 축방향으로 나란하게 배치하고, 가공이 끝난 공구를 장착한 주축이 공구교환위치에 도달하면 매거진이 회전하여 공구를 수납할 공구 수납대를 주축의 수직상부에 위치하게 하면 주축은 이동하여 공구 수납대에 공구를 수납하고, 언클램프캠을 작동하여 주축의 클램프장치를 해제하여 공구 수납대에 공구를 수납되게 한 후 주축은 후퇴하며, 매거진이 다시 회전하면서 사용할 공구를 수납한 공구 수납대를 공구 교환위치에 오게 하면 주축은 전진하면서 공구를 장착하고 언클램프캠에 의하여 주축의 클램프장치가 공구를 고정하게 구성한 것을 특징으로 한다.

수평, 머시닝센터, 공구자동교환, 언클램프캠, 캠팔로워

Description

수평형 머시닝센터의 자동공구교환장치{The automatic tool changer of a horizontal machining center}

도 1은 본 발명에서 매거진과 수평형 머시닝센터의 주축이 배치된 정면도

도 2는 본 발명의 주축부분 단면도

도 3은 본 발명 주축의 언클램프캠의 측단면도

도 4는 본 발명 매거진의 측단면도

도 5는 본 발명 매거진의 정면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 공구 2. 매거진

3, 3'. 주축 4. 테이블

5. 공구 수납대 6. 매거진도어

8. 언클램프캠 9. 캠팔로워

10. 링크 11. 스프링

12. 핀 13. 클램프장치

14. 공구교환위치

본 발명은 수평형 머시닝센터의 자동공구교환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하자면 공구를 수납하고 있는 매거진의 회전동작과 머시닝센터 주축의 전·후진 및 상·하 이송을 동기화시켜 주축으로 하여금 매거진에 수납된 공구를 직접 클램핑 또는 언클램핑하여 교환할 수 있게 함으로서 공구교환장치의 구성을 보다 단순화하고 공구교환시간을 단축할 수 있게 한 것에 관한 것이다.

머시닝센터는 여러 가지 공작기계가 가지고 있는 기능을 하나로 종합하여 자동으로 작업할 수 있게 한 것으로 자동화된 여러 종류의 가공을 위하여는 다양한 종류의 공구들이 선택적으로 교환되어져야 하므로 주축에 장착된 공구가 하나의 공정에 대한 가공을 완료하면 다음 공정을 위하여 주축에 장착된 공구와 공구 수납대에 수납되어 있는 공구를 교환할 수 있는 자동공구교환장치가 필수적으로 요구된다.

종래 자동공구교환장치로는 회전하는 매거진의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 다수의 공구를 수납하는 형식의 것과, 엔드레스체인에 다수의 공구를 수납하는 형식의 것이 다양하게 공지된바 있었다.

그러나 상기와 같은 형식의 자동공구교환장치는 공구 수납대에 수납된 공구와 공작기계의 주축에 장착된 공구를 교환하기 위하여는 유공압실린더 등에 의하여 작동하는 공구 선택실린더로 주축에 장착된 공구를 취출하여 공구교환장치의 빈 공구 수납대에 수납시키고 공구 수납대에 수납되어 있는 공구 중 선택된 공구를 공구 선택실린더로 취출하여 주축에 장착하는 구조로 형성되어 자동공구교환장치에서 공구를 취출하고 수납하는 공구 선택실린더의 구성이 불가피하여 구조가 복잡하여지고 공구 선택실린더에 의하여 공구를 취출하고 장착하는 교환시간이 길어져 생산성이 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 공구를 수납하고 있는 매거진의 회전과 주축의 X·Y·Z방향 이송을 동기화시켜 주축으로 하여금 장착된 공구를 직접 매거진에 수납되게 하고, 매거진에 수납된 공구를 취출할 수 있게 하는 구성을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 자동공구교환장치의 구성을 단순화하여 제조비용을 절감할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공구교환시간을 단축하여 값비싼 공작기계의 가동효율을 높여 생산성을 향상할 수 있게 하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 '수평형 머시닝센터의 자동공구교환장치'는 X, Y, Z축 방향으로 이송이 가능한 주축의 일측에 주축의 축방향과 나란하게 공구를 다수개 수납한 매거진을 구비하며, 매거진은 서보모터에 의하여 주축의 X, Y축 방향이송과 동기화되게 정·역회전할 수 있게 구성한다.

가공을 끝낸 공구를 장착한 주축이 X, Y축 방향으로 이동하여 매거진의 공구교환위치에 도달하여 매거진의 빈 공구 수납대에 공구를 수납하면 주축에 내장된 공구 클램핑 및 언클램핑 구조의 후단에 스프링으로 탄력지지되는 링크의 캠팔로워가 언클램프캠의 전진에 따라 스프링의 힘으로 후퇴하면서 주축의 내부에 구비된 공구 클램핑 장치를 언클램핑하여 매거진에 공구를 수납시키고, 주축이 후퇴하면 매거진은 다시 회전하여 선택된 공구가 수납된 공구 수납대를 주축과 동일축 선상에 위치시키면 주축은 전진하면서 공구를 주축에 장착하고, 언클램핑캠이 후퇴하면서 주축내부의 클램핑장치가 공구를 주축에 고정하면서 주축은 매거진에서 선택된 공구를 취출하여 가공위치로 이동한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 종사하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 매거진과 수평형 머시닝센터의 주축이 배치된 정면도이며, 도 2는 본 발명 주축부분의 단면도이고, 도 3은 본 발명 주축의 언클램프캠의 측단면도이며, 도 4는 본 발명 매거진의 측단면도이고, 도 5는 본 발명 매거진의 정면도이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서 본 발명의 구성을 불명료하게 하지 아니하게 하는 범위 내에서 공지된 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 하 여 본 발명의 특징적인 구성을 보다 명확하게 하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 공구(1)를 수납하는 매거진(2)과 머시닝센터의 주축(3)을 축방향이 일치하도록 나란하게 배치한다.

매거진(2)의 위치는 테이블(4)에 고정되는 공작물(도면미도시)과 간섭되는 것을 방지하기 위하여 테이블(4)의 상부에서 중심선을 벗어나 위치하는 것이 바람직하며, 매거진(2)의 원주방향에는 일정한 간격으로 공구(1)를 수납하는 공구 수납대(5)가 구비되며 매거진(2)의 원주 일부분에는 공구(1)의 배치를 생략한 매거진도어(6)를 형성하여 주축(3)에 의하여 공작물을 가공시 매거진도어(6)가 주축(3) 방향으로 향하게 하여 주축(3)과의 간섭을 배제할 수 있도록 구성한다.

주축(3)은 테이블(4)에 대하여 X, Y, Z축 방향으로 이송가능하며, 주축(3)에 장착된 공구가 작업을 완료하면 주축(3)은 공구교환위치(14)로 이동하고 매거진(2)은 사용이 끝난 공구(1)를 수납할 빈 공구 수납대(5)가 주축(3)의 수직상부에 위치하도록 회전한다.

이때 주축(3)은 빈 공구 수납대방향으로 이동하면서 장착된 공구(1)를 공구수납대(5)에 수납되게 하고 주축(3)의 뒷쪽에 구비된 언클램프캠(8)이 앞쪽으로 이동하면 언클램프캠(8)과 접촉하고 있는 캠팔로워(9)를 지지하고 있는 링크(10)가 스프링(11)의 인장력에 의하여 앞쪽으로 이동하면서 핀(12)에 의하여 회동가능하게 고정된 링크(10)의 선단부는 뒷쪽으로 밀려나면서 주축(3)에 내장된 공구(1) 클램프장치(13)를 해제하여 공구(1)를 공구 수납대(5)에 수납되게 하고 후퇴한다.

사용이 끝난 공구(1)를 수납한 매거진(2)은 다시 회전하면서 사용할 공구(1) 를 수납한 공구 수납대(5)를 공구교환위치(14)에 위치하게 한다.

사용할 공구 수납대(5)가 공구교환위치(14)에 위치하면 주축(3)은 전진하면서 주축(3)에 공구(1)를 장착하고 언클램프캠(8)이 뒷쪽으로 이동하면서 주축(3)에 내장된 클램프장치(13)가 작동되게 하여 공구(1)를 주축(3)에 고정한다.

사용할 공구(1)를 장착한 주축(3)은 공구교환위치를 이탈하여 가공작업에 임하면 공구교환 사이클은 완료된다.

이하에서 본 발명의 작동순서를 상세하게 설명한다.

1. 가공이 끝난 공구(1)를 장착한 주축(3)이 X·Y·Z 방향으로 이송되어 공구교환위치(14)에 위치한다.

2. 매거진(2)은 회전하면서 주축(3)에 장착된 공구(1)와 같은 번호를 가진 공구 수납대(5)를 호출하여 공구교환위치(14)에 정지시킨다.

3. 주축(3)은 상승하여 공구(1)를 공구 수납대(5)에 클램핑시키며, 이때 링크(10)에 조립된 캠팔로우(9)가 언클램프캠(8)에 접촉되어 같이 상승하면 링크(10)가 핀(12)을 중심으로 시계방향으로 회전하면서 클램프장치(13)가 언클램프 상태로 되어 주축(3)에서 공구(1)가 빠질 수 있는 상태가 된다.

4. 주축(3)이 후진하면 캠팔로우(9)가 캠의 윗곡선을 타고 뒤로 후진하면서 주축(3)에서 공구(1)가 이탈된다.

5. 매거진(2)은 주축(3)에 장착할 새로운 공구(1)가 수납된 공구 수납대(5)를 호출하여 주축(3)의 중심위치와 일치되도록 회전한다.

6. 주축(3)은 전진하여 새로운 공구(1)를 장착한다.

7. 주축(3)은 하강하면서 3의 동작과 역순으로 공구(1)가 주축(3)에 클램핑되면서 공구교환위치(14)로 오면

8. 매거진(2)은 원점으로 회전하면서 매거진도어(6)가 가공영역과 공구수납영역을 차단시켜 가공칩이나 절삭유가 매거진을 오염시키는 것을 차단한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 자동공구교환장치에서 공구를 수납하거나 취출하는 별도의 구성이 불필요하여 장치를 보다 단순하게 구성할 수 있어 보다 저렴한 비용으로 생산하게 할 수 있으며, 공구교환시간을 대폭 단축함으로서 장비의 유효작업시간을 연장할 수 있어 고가의 장비에 대한 생산성을 향상할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 매거진의 원주를 따라 일정한 간격으로 다수의 공구를 갖춘 자동공구교환장치와 X, Y, Z축 방향으로 이동이 가능한 주축을 갖는 수평형 머시닝센터에 있어서,

   매거진(2)과 주축(3)을 축방향으로 나란하게 배치하고, 가공이 끝난 공구(1)를 장착한 주축이 공구교환위치(14)에 도달하면 매거진이 회전하여 공구를 수납할 공구 수납대(5)를 주축의 상부에 위치하게 하면 주축은 이동하여 공구 수납대에 공구를 수납하고 언클램프캠(8)을 작동하여 주축의 클램프장치(13)를 해제하여 공구 수납대에 공구를 수납되게 하고 주축은 후퇴하며, 매거진이 다시 회전하면서 사용할 공구를 수납한 공구 수납대를 공구교환위치에 오게 하면 주축(3)은 전진하면서 공구를 장착하고 언클램프캠에 의하여 주축의 클램프장치가 공구를 고정하게 구성한 것을 특징으로 하는 수평형 머시닝센터의 자동공구교환장치.

Images