KR20090066474A - 자동공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치에 관한 것으로, 상술한 암의 그립퍼 클램핑 장치는, 회전하면서 공구를 장착한 공구홀더(100)를 교환하는 자동 공구교환장치 암(20)의 그립퍼 클램핑 장치에 있어서, 암(20)의 그립퍼 클램핑 장치는, 암(20)의 양단에 서로 대향되는 방향으로 각각 한 쌍씩 설치되는 상,하 핑거(12)(13), 암(20)의 양단 측면부에 설치되어 상,하 핑거(12)(13)의 회전중심이 되는 회전축핀(11), 상,하의 핑거(12)(13)의 중앙 상단에 설치되어 공구홀더(100)에 있는 V자 홈(101)으로 진입되는 그립퍼(14)(15) 및 암(20)의 양단부 중앙부위의 일측에 각각 장착되어 그립퍼(14)(15)가 공구 홀더(100)의 V자 홈(101)에 수평으로 진입할 때 그립퍼(14)(15)와 더불어 V자 홈(101)에 3점 접촉되어 공구를 고정하는 플레이트(30)를 포함한다.

자동 공구교환장치, 암, 클램핑, 그립퍼, 위치결정용 키, 쐐기형 플레이트

Description

자동공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치{Gripper clamping structure of Automatic Tool Changer arm}

본 발명은 공작기계에 적용되는 자동공구교환장치(ATC) 암의 그립퍼 클램핑 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공작기계에서 절삭공구를 자동으로 교환하기 위하여 필요한 장치로서 절삭가공을 하기 위해 여러 가지 공구들이 대기하고 있는 장소에서 절삭 회전력을 전달하는 주축으로의 이동을 원활하게 하는 자동공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 전자산업의 급속한 발전에 따라 각종 생산시설의 자동화, 무인화가 활발하게 진행되고 있으며, 공작기계분야도 예외는 아니어서 NC 선반이나 머시닝센터 등의 경우에는 공작물의 공급에서 회수에 이르기 까지 일련의 작업과정이 완전히 자동으로 수행되는 이른 바 전자동시대를 맞이하게 되었다.

이와 같이 공작기계의 자동화를 실현함에 있어서는 전자기술, 특히 컴퓨터 기술의 발전에 힘입은바 크지만, 그에 수반하여 공작기계를 구성하는 자동 부품이 나 장치들도 자동화에 적합하게 개량 및 진보되었고, 어떤 경우에는 종전의 수동 공작 기계에서는 불필요했던 별도의 보조 장치까지 부착하기에 이르렀다.

자동 공작기계에서 사용되는 보조장치의 대표적인 예로는 공작물 자동공급 및 회수장치를 들 수 있다.

이 장치는 피절삭 소재나 완성된 공작물을 외부적인 도움없이 공작 기계내로 공급하거나 그것으로부터 회수하는 데에 이용되는 것으로서, 특히 NC 선반에서 많이 채용되고 있다.

공작물 자동공급 및 회수장치는 그 기본적인 구성 요소로서 소재 또는 공작물을 파지하여 절삭위치로 공급하거나 절삭 위치에서 배출시키기 위한 그립퍼을 구비하고 있다.

즉, 상기 그립퍼가 적용되는 암레스(ARMLESS) 타입의 자동공구교환장치는 공구 매거진의 매거진 플레이트에 다수 구비된 공구를 별도의 체인지 암 없이 칼럼과 스핀들의 움직임만으로 공구를 교환하는 방식으로 주로 수직형 머시닝센터에 이용되고 있다.

종래 암레스 타입의 자동공구교환장치는 첨부된 도 에서와 같이, 회전 가능한 암(1)의 면상에 설치 면적과 작동 면적을 감안한 그립핑 장치가 등분할 되게 다수 설치되는 것으로, 상기 그립핑 장치는 암(1)에 고정 설치되는 키 블록을 기준으로 공구를 그립핑할 수 있는 그립핑 요홈이 서로 대향되는 방향으로 위치되도록 회전축핀(2)에 의해 회전 가능하게 결합되는 상,하의 핑거(3)(4)에 그립퍼(5)(6)를 설치하고, 상기 그립퍼(5)와 그립퍼(6)의 사이에는 항상 그립퍼를 외향되는 방향으 로 밀려는 힘이 부여된 탄성스프링(미도시)이 개재되어 있다.

그러나 이러한 방식의 종래 암레스 타입 자동공구교환장치에 있어, 공구는 첨부된 도 2에서와 같이 수평상태에서 교환작업이 이루어지기 때문에 공구홀더(7)보다 공구의 길이가 상대적으로 긴 공구의 경우에는 무게 중심이 앞부분으로 쏠리게 되어 앞쪽으로 회전 모우멘트를 받는다.

또한, 첨부된 도 1에서와 같이 그립퍼(5)(6)는 그 구조상 상,하의 핑거(3)(4)에 형성되는 구조이고, 공구를 잡으려고 고정된 공구에 그립퍼(5)(6)가 공구홀더(7)에 있는 V자 홈(8)에 진입을 위한 틈새가 존재하기 때문에, 주축이나 공구 대기 포트에 공구 삽입시 및 공구 교환을 위한 암(1)의 회전시 공구가 흔들려 매우 불안하고, 특히 공구길이가 긴 경우 그립퍼(5)(6)에서 이탈될 확률이 매우 높은 문제점을 가지고 있다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 그립퍼가 공구 홀더에 형성된 V자 홈으로 수평 진입이 이루어질 때 기어의 백래시를 없앰은 물론 공구 끝에 부착된 절삭날이 항상 일정한 위치에 오도록 함으로써, 절삭가공을 하기 위해 여러 가지 공구들이 대기하고 있는 장소에서 절삭 회전력을 전달하는 주축으로의 이동을 원활하게 하는 자동공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치는, 회전하면서 공구를 장착한 공구홀더를 교환하는 자동 공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치에 있어서, 상기 암의 그립퍼 클램핑 장치는, 상기 암의 양단에 서로 대향되는 방향으로 각각 한 쌍씩 설치되는 상,하 핑거; 상기 암의 양단 측면부에 설치되어 상기 상,하 핑거(12)(13)의 회전중심이 되는 회전축핀; 상기 상,하의 핑거의 중앙 상단에 설치되어 상기 공구홀더에 있는 V자 홈 으로 진입되는 그립퍼; 및 상기 암의 양단부 중앙부위의 일측에 각각 장착되어 상기 그립퍼가 상기 공구 홀더의 V자 홈에 수평으로 진입할 때 그립퍼와 더불어 상기 V자 홈에 3점 접촉되어 공구를 고정하는 플레이트;를 포함한다.

또한, 상기 플레이트는, 상기 공구홀더의 V자 홈으로 진입하도록 쐐기 형으로 이루어진 것일 수 있다.

또한, 상기 암의 그립퍼 클램핑 장치는, 상기 쐐기 형 플레이트의 반대편 암의 양단 중앙부에 배치되는 결정용 키;를 더 구비하고, 상기 결정용 키는 공구홀더에 부착된 공구 절삭날이 일정한 위치에 정렬되도록 하는 것일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명은 그립퍼가 공구 홀더의 V자 홈으로 수평진입을 할 때 그 진입위치를 결정한 상태에서, 수평진입시 그립퍼와 공구 홀더의 V자 홈 사이에 틈새를 없애는 것으로, 이를 통해 절삭가공을 하기 위해 여러 가지 공구들이 대기하고 있는 장소에서 절삭 회전력을 전달하는 주축으로의 이동을 원활하게 하는 한편, 그립퍼와 공구홀더의 접촉율을 높인 상태에서 공구를 클램핑하여 공구 교환을 진행할 수 있게 되고, 따라서 공구 교환 작업이 안정적이고, 공구 교환 속도를 더욱 높일 수 있어 공작기계의 생산성을 향상시키는 효과를 얻는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자동공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 자동공구교환장치 암의 공구 그립퍼 클램핑 장치의 사시도를 나타내고, 도 4는 본 발명에 따른 그립핑 장치에 공구를 장착한 상태를 보인 사시도를 나타낸다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 구성은 암레스(ARMLESS) 타입의 자동공구교환장치에서 그립핑장치를 구성함에 있어, 회전 자재되는 암(20)의 면상에 설치 면적과 작동 면적을 감안한 그립핑 장치가 등분할되게 다수 설치하였다.

또한, 상술한 암(20)에는 일정길이의 상,하 핑거(12)(13)를 회전축핀(11)을 통해 회전 가능하게 결합하고, 상술한 상,하 핑거(12)(13)에는 자체 탄성을 가지면서 공구홀더(100)의 V자 홈(101)으로 진입하는 그립퍼(14)(15)를 각각 구성하였다.

이때, 상술한 상,하 핑거(12)(13)는 암(20)의 설치요홈에 면접되는 부분의 원궤적에 따르지 않고 돌출되는 부분으로부터 원래 궤적보다 일정각도만큼 범위가 좁은 직선궤적으로 형성하였으며, 이는 회전축핀(11)을 통해 회전하면서 공구의 그립핑동작을 원활하게 수행하기 위함이다.

또한, 상술한 암(20)의 끝단부 중앙부위에는 그립퍼(14)(15)가 공구 홀더(100)의 V자 홈(101)에 수평으로 진입할 때 기어의 백래시가 방지되도록 쐐기 구조의 플레이트(30)를 체결볼트(200)를 통해 고정하였다.

또한, 상술한 쐐기형 플레이트(30)의 반대편에는 공구 끝에 부착된 절삭날이 항상 일정한 위치에 오도록 위치 결정용 키(40)를 형성하였다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 자동 공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치의 작용을 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

우선, 자동 공구교환장치 암(20)에 회전축핀(11)을 통해 회전이 가능하도록 상,하의 핑거(12)(13)를 결합시키고, 상술한 상,하 핑거(11)(12)에는 각각 자체 탄성을 가진 그립퍼(14)(15)를 조립한다.

다음으로, 상술한 암(20)의 끝단부 중앙부위 즉, 상술한 상,하의 핑거(12)(13) 사이에는 쐐기 구조의 플레이트(30)를 체결볼트(200)를 통해 고정하는 한편, 상술한 쐐기형 플레이트(30)의 반대편에는 위치 결정용 키(40)를 형성하여 둔다.

그러면, 첨부된 도 4에서와 같이 상술한 그립퍼(14)(15)가 공구홀더(100)의 V자 홈(101)으로 수평 진입을 할 때, 상술한 암(20)의 끝단부 중앙부위에 형성된 쐐기형의 플레이트(30)는 상술한 그립퍼(14)(15)가 공구 홀더(100)의 V자 홈(101)으로 수평진입을 할 때 기어의 백래시 현상을 방지시킨다.

즉, 상술한 그립퍼(14)(15)가 공구 홀더(100)의 V자 홈(101)으로 수평진입시, 상술한 공구 홀더(100)의 V자 홈(101)에는 복수개의 그립퍼(14)(15)와 쐐기형의 플레이트(30)가 3점 접촉을 하게 되면서 기어의 백래시 현상을 방지시킬 수 있음은 물론, 수평상태에서 공구의 교환작업이 이루어질 때 공구홀더(7)보다 공구의 길이가 상대적으로 긴 공구의 경우라도 공구의 무게 중심이 앞부분으로 쏠리는 문제를 개선할 수 있게 된다.

또한, 상술한 쐐기형의 플레이트(30)와 복수 개인 그립퍼(14)(15)의 3점 접촉으로부터, 공구 교환을 위한 암(20)의 회전시 공구가 흔들리는 문제는 물론, 공구길이가 긴 상태에서 상술한 그립퍼(14)(15)가 공구홀더(100)의 V자 홈(101)으로부터 이탈되는 문제를 개선하게 되는 것이다.

이때, 상술한 쐐기형 플레이트(30)의 반대편에 형성된 위치결정용 키(40)는 상술한 그립퍼(14)(15)가 공구홀더(100)의 V자 홈(101)으로 수평진입시 공구 끝에 부착된 절삭날이 항상 일정한 위치에 오도록 그 위치를 결정하므로, 상술한 쐐기형의 플레이트(30) 및 복수개로 이루어진 상술한 그립퍼(14)(15)는 공구홀더(100)의 V자 홈(101)으로 그 진입이 정밀하게 이루어지고, 이에 따라 상술한 상,하 핑거(12)(13)는 물론, 그립퍼(14)(15)에 의한 클램핑 동작은 원활하게 이루어질 수 있는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 종래 공작기계 자동공구교환장치 암의 공구 그립퍼 구조를 보인 사시도,

도 2는 공구 홀더의 구조도,

도 3은 본 발명에 따른 자동공구교환장치 암의 공구 그립퍼 클램핑 장치의 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 그립핑 장치에 공구를 장착한 상태를 보인 사시도를 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 회전축핀 12: 상부 핑거

13: 하부 핑거 14,15: 그립퍼

20: 암 30: 쐐기형 플레이트

40: 위치결정용 키 100: 공구홀더

101: V자 홈

Claims (3)

1. 회전하면서 공구를 장착한 공구홀더(100)를 교환하는 자동 공구교환장치 암(20)의 그립퍼 클램핑 장치에 있어서,

   상기 암(20)의 그립퍼 클램핑 장치는,

   암(20)의 양단에 서로 대향되는 방향으로 각각 한 쌍씩 설치되는 상,하 핑거(12)(13);

   상기 암(20)의 양단 측면부에 설치되어 상기 상,하 핑거(12)(13)의 회전중심이 되는 회전축핀(11);

   상기 상,하의 핑거(12)(13)의 중앙 상단에 설치되어 상기 공구홀더(100)에 있는 V자 홈(101)으로 진입되는 그립퍼(14)(15); 및

   상기 암(20)의 양단부 중앙부위의 일측에 각각 장착되어 상기 그립퍼(14)(15)가 상기 공구 홀더(100)의 V자 홈(101)에 수평으로 진입할 때 그립퍼(14)(15)와 더불어 상기 V자 홈(101)에 3점 접촉되어 공구를 고정하는 플레이트(30);

   를 포함하는 것을 자동 공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플레이트(30)는, 상기 공구홀더(100)의 V자 홈(101)으로 진입하도록 쐐기 형으로 이루어진 것;을 특징으로 하는 자동 공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 암의 그립퍼 클램핑 장치는,

   상기 쐐기 형 플레이트(30)의 반대편 암(20)의 양단 중앙부에 배치되는 결정용 키(40);를 더 구비하고,

   상기 결정용 키(40)는 공구홀더(100)에 부착된 공구 절삭날이 일정한 위치에 정렬되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 공구교환장치 암의 그립퍼 클램핑 장치.

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