KR20090102931A - 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 공압만을 사용하여 언클램프력을 얻기 때문에 스펀지 현상의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상대적으로 생산원가를 저렴하게 구성할 수 있는, 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치에 관한 것으로서,

후단의 제1 공기실로 공기가 공급되도록 하는 제1 공기 밸브 및 제2 공기 밸브와, 상기한 제1 공기 밸브 및 제2 공기밸브의 사이에 설치되어 상기한 제1 공기 밸브 및 제2 공기밸브로부터 유입되는 공기에 의해 전진 또는 후진되는 제1 피스톤과, 전단의 제2 공기실로 공기가 공급되도록 하는 제3 공기 밸브와, 상기한 제2 공기실의 전단에 설치되어 있는 제1 스프링과, 상기한 제3 공기 밸브 및 제1 스프링의 사이에 설치되어 상기한 제3 공기 밸브로부터 유입되는 공기압력 또는 제1 스프링의 복원력에 의해 전진 또는 후진되는 제2 피스톤과, 상기한 제1 피스톤과 제2 피스톤이 내부에 설치되어 있는 실린더와, 상기한 제1 피스톤과 제2 피스톤에 고정 연결되어 있는 피스톤 로드와, 상기한 피스톤 로드와 접촉되어 전진되는 경우에 공구를 언클램프하는 드로우바와, 상기한 드로우바에 설치되어 복원력을 제공하는 제2 스프링과, 상기한 제1 피스톤과 제2 피스톤의 행정거리를 결정하기 위하여 피스톤 로드에 고정 설치되어 있는 위치결정 스톱퍼를 포함하여 이루어진다.

Description

자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치{Apparatus for clamping and unclamping tool for an automatic tool changer}

이 발명은 공작기계 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 공압만을 사용하여 언클램프력을 얻기 때문에 스펀지 현상의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상대적으로 생산원가를 저렴하게 구성할 수 있는, 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치에 관한 것이다.

각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 한다. 상기한 공작기계중에서 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 부르고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭공작기계를 금속가공기계라고 한다. 상기한 절삭공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있으며, 상기한 금속가공기계에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.

산업 전반적인 성력화 추세에 힘입어 절삭 가공분야의 자동화 및 수치제어(NC)화도 급속히 진전되고 있다. 아울러 최근에는 그동안 회전형 선반계열과 밀링 계열로 양분되어 진행되어 온 공작기계의 수치제어(NC)화가 서로 복합적으로 결합되어 다기능 머시닝 센터가 출현하였으며, 산업현장의 폭넓은 수요에 힘입어 그 시장은 급속히 확대되고 있다. 상기한 머시닝 센터란 몇가지 종류의 절삭가공을 하나의 기계에서 자동적으로 수행하는 NC 공작기계로서, 대개 공구 자동교환기능과 가공물의 2개면 이상을 자동적으로 깎고 또한 분할할 수 있는 기능을 구비하고 있다. 상기한 머시닝 센터는 그 발달의 뿌리를 어디에 두었던간에 크게 비회전체 부품을 가공하는 형식과 회전체 부품을 가공하는 형식의 2종으로 구분할 수 있다. 비회전체 부품을 대상으로 하는 머시닝 센터는 가공하는 NC 밀링 머시인 또는 NC 드릴링 머시인을 발전 모체로 하여 여러가지 부분을 개량하였고, 여기에 자동 공구교환장치(Automatic Tool Changer, ATC), 투울 매거진 및 자동 가공물 교환장치(Automatic Loader, AL)를 조합하여 머시닝 센터를 만든 것이다. 회전부품을 대상으로 하는 머시닝 센터는 NC 선반을 발전 모체로 하고 있어 회전체 부품은 선삭후에 각도분할, 홈가공, 구멍가공, 탭작업 등 여러가지 가공을 하며, 자동 공구 교환장치 이외에 자동 가공물 교환장치도 가지고 있고, 또한 가공중에 별도로 준비된 척으로 소재를 잡고 가공이 완료된 가공물은 척에서 풀려 나오도록 함으로써 가공물의 탈착을 자동화하고 있다.

상기한 머시닝 센터의 자동 공구 교환장치에는 공구 클램프 및 언클램프 장치가 설치되는데, 종래의 자동 공구 교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치에 관한 기술이 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-0249683(공고일자 2001년 11월 16일)의 "자동공구교환장치의 툴 언클램프 실린더 장치"에서 본 출원인에 의해 개시된 바 있다.

도 1은 종래의 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치의 단면 구성도이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 자동 공구 교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치의 구성은, 후단의 공기실(7)로 공기가 공급되도록 하는 제1 공기 밸브(8) 및 제2 공기 밸브(10)와, 상기한 제1 공기 밸브(8) 및 제2 공기밸브(10)의 사이에 설치되어 상기한 제1 공기 밸브(18) 및 제2 공기밸브(10)로부터 유입되는 공기에 의해 전진 또는 후진되는 제1 피스톤(5)과, 상기한 제1 피스톤(5)의 전단에 설치되어 있는 오일실(11)과, 상기한 오일실(11)과 제1 스프링(2)의 사이에 설치되어 오일의 압력 또는 제1 스프링(2)의 복원력에 의해 전진 또는 후진되는 제2 피스톤(3)과, 상기한 제1 피스톤(5)과 제2 피스톤(3)이 내부에 설치되어 있는 실린더(6)와, 상기한 실린더(6)의 후단에 설치되어 있는 커버(15)와, 상기한 제1 피스톤(5)과 제2 피스톤(3)에 고정 연결되어 있는 피스톤 로드(9)와, 상기한 피스톤 로드(9)의 끝단의 커넥터(1)와 접촉되어 전진되는 경우에 공구를 언클램프하는 드로우바(12)와, 상기한 드로우바(12)에 설치되어 복원력을 제공하는 제2 스프링(13)을 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 종래의 자동 공구 교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

1. 클램프 동작

제2 공기 밸브(10)를 통하여 실린더(6)의 내부에 형성되어 있는 공기실(7)로 공기가 유입되어 제1 피스톤(5)을 공구의 반대방향쪽으로 후진시키면, 제2 피스톤(3)과 제1 피스톤(5)의 사이에 형성되어 있는 오일실(11)에 들어 있던 오일의 압력이 낮아지게 되고, 이에 따라 제1 스프링(2)의 복원력에 의해서 제2 피스톤(3)도 후진된다.

이와 같이 제2 피스톤(3)과 제1 피스톤(5)이 후진함에 따라 제2 피스톤(3) 및 제1 피스톤(5)에 고정연결되어 있는 피스톤 로드(9)가 함께 후진하게 되면서 드로우바(12)가 후진될 수 있는 공간을 형성하고, 드로우바(12)는 제2 스프링(13)의 복원력에 의해 후진됨으로써 공구를 클램프시키게 된다.

2. 언클램프 동작

제1 공기 밸브(8)를 통하여 실린더(6)의 내부에 형성되어 있는 공기실(7)로 공기가 유입되어 제1 피스톤(5)을 공구쪽으로 전진시키면, 제2 피스톤(3)과 제1 피스톤(5)의 사이에 형성되어 있는 오일실(11)에 들어 있던 오일의 압력이 높아지게 되면서 제2 피스톤(3)을 공구쪽으로 전진시키게 되고, 이와 같이 제2 피스톤(3)이 전진되면 상기한 제2 피스톤(3)의 압력에 의해 제1 스프링(2)이 압축된다.

그리고, 제2 피스톤(3)과 제1 피스톤(5)이 전진함에 따라 제2 피스톤(3) 및 제1 피스톤(5)에 고정연결되어 있는 피스톤 로드(9)가 함께 전진하게 되면서 커넥터(1)를 통해 드로우바(12)를 동작시킴으로써 공구를 언클램프시키게 된다.

그러나, 종래의 자동 공구 교환장치용 클램프 및 언클램프 장치는 언클램프력을 얻기 위하여 공기와 오일을 동시에 사용하기 때문에, 공기실(7)과 오일실(11)의 사이에 실링(4)이 설치되어 있다고 하더라도, 배관이나 공기실(7)에 충전되어 있던 공기가 오일실(11)로 혼입되는 것을 완전하게 차단할 수가 없는 문제점이 있다.

이와 같이 공기가 오일실(11)로 혼입되면 스펀지 현상을 발생시킴으로써 원하는 언클램프력을 얻기가 힘들게 되어 기계 고장의 원인이 되는 문제점이 있다.

물론, 오일만을 사용하여 언클램프력을 얻게 되면 스펀지 현상의 발생을 방지할 수 있다.

이와 같이 오일만을 사용하여 언클램프력을 얻는 기술이 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-0267423(공고일자 2002년 03월 12일)의 "공작기계용 자동공구교환장치의 클램프 및 언클램프 장치"와, 등록특허공보 등록번호 10-0507630(공고일자 2005년 08월 10일)의 "자동공구교환장치의 배력구조를 이용한 공구 클램프 및 언클램프 장치"에서 본 출원인에 의해 개시된 바 있다.

그러나, 이와 같이 오일만을 사용하여 언클램프력을 얻게 되면 생산원가가 상대적으로 비싸지게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공압만을 사용하여 언클램프력을 얻기 때문에 공기가 오일에 스며들어 발생하게 되는 스펀지 현상의 발생을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상대적으로 생산원가를 저렴하게 구성할 수 있는, 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 후단의 제1 공기실로 공기가 공급되도록 하는 제1 공기 밸브 및 제2 공기 밸브와, 상기한 제1 공기 밸브 및 제2 공기밸브의 사이에 설치되어 상기한 제1 공기 밸브 및 제2 공기밸브로부터 유입되는 공기에 의해 전진 또는 후진되는 제1 피스톤과, 전단의 제2 공기실로 공기가 공급되도록 하는 제3 공기 밸브와, 상기한 제2 공기실의 전단에 설치되어 있는 제1 스프링과, 상기한 제3 공기 밸브 및 제1 스프링의 사이에 설치되어 상기한 제3 공기 밸브로부터 유입되는 공기압력 또는 제1 스프링의 복원력에 의해 전진 또는 후진되는 제2 피스톤과, 상기한 제1 피스톤과 제2 피스톤이 내부에 설치되어 있는 실린더와, 상기한 제1 피스톤과 제2 피스톤에 고정 연결되어 있는 피스톤 로드와, 상기한 피스톤 로드와 접촉되어 전진되는 경우에 공구를 언클램프하는 드로우바와, 상기한 드로우바에 설치되어 복원력을 제공하는 제2 스프링과, 상기한 제1 피스톤과 제2 피스톤의 행정거리를 결정하기 위하여 피스톤 로드에 고정 설치되어 있는 위치결정 스톱퍼를 포함하여 이루어진다.

이 발명의 구성은, 상기한 제1 스프링은 피스톤 로드상에 설치되는 것이 아니라, 피스톤 로드로부터 떨어져서 피스톤 로드의 주변에 설치되는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 실린더의 후단에 커버가 개폐가능하게 설치되는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 제2 공기밸브는 제1 공기실 뿐만이 아니라 제2 공기실로도 공기가 공급되도록 하는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 위치결정 스톱퍼는 피스톤 로드상에서의 위치를 임의로 조정할 수 있는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명은, 공압만을 사용하여 언클램프력을 얻기 때문에 스펀지 현상의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상대적으로 생산원가를 저렴하게 구성할 수 있는, 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치의 단면 구성도이다.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치의 단면 구성도이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치의 단면 구성도이다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치의 구성은, 후단의 제1 공기실(27)로 공기가 공급되도록 하는 제1 공기 밸브(28)와, 후단의 제1 공기실(27)과 전단의 제2 공기실(31)로 공기가 공급되도록 하는 제2 공기 밸브(30)와, 상기한 제1 공기 밸브(28) 및 제2 공기밸브(30)의 사이에 설치되어 상기한 제1 공기 밸브(28) 및 제2 공기밸브(30)로부터 유입되는 공기에 의해 전진 또는 후진되는 제1 피스톤(25)과, 전단의 제2 공기실(31)로 공기가 공급되도록 하는 제3 공기 밸브(34)와, 상기한 제2 공기실(31)의 전단에 설치되어 있는 제1 스프링(22)과, 상기한 제3 공기 밸브(34) 및 제1 스프링(22)의 사이에 설치되어 상기한 제3 공기 밸브(34)로부터 유입되는 공기압력 또는 제1 스프링(22)의 복원력에 의해 전진 또는 후진되는 제2 피스톤(23)과, 상기한 제1 피스톤(25)과 제2 피스톤(23)이 내부에 설치되어 있는 실린더(26)와, 상기한 실린더(26)의 후단에 설치되어 있는 커버(35)와, 상기한 제1 피스톤(25)과 제2 피스톤(23)에 고정 연결되어 있는 피스톤 로드(29)와, 상기한 피스톤 로드(29)와 접촉되어 전진되는 경우에 공구를 언클램프하는 드로우바(32)와, 상기한 드로우바(32)에 설치되어 복원력을 제공하는 제2 스프링(33)과, 상기한 제1 피스톤(25)과 제2 피스톤(23)의 행정거리를 결정하기 위하여 피스톤 로드(29)에 고정 설치되어 있는 위치결정 스톱퍼(36)를 포함하여 이루어진다.

상기한 제1 스프링(22)은 피스톤 로드(29)상에 설치되는 것이 아니라, 피스톤 로드(29)로부터 떨어져서 피스톤 로드(29)의 주변에 설치되는 구조로 이루어진다.

상기한 커버(35)는 실린더(26)의 후단에 개폐가능하게 설치되는 구조로 이루어짐으로써 실린더(26) 내부의 이물질 제거 및 부품 수리가 가능하도록 한다.

상기한 위치결정 스톱퍼(36)는 피스톤 로드(29)상에서의 위치를 임의로 조정할 수 있는 구조로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치의 작용은 다음과 같다.

1. 클램프 동작

제2 공기 밸브(30)를 통하여 실린더(26)의 내부에 형성되어 있는 제1 공기실(27)로 공기가 유입되어 제1 피스톤(25)을 공구의 반대방향쪽으로 후진시키고, 제2 공기 밸브(30)를 통하여 실린더(26)의 내부에 형성되어 있는 제2 공기실(31)로 공기가 유입됨과 동시에 제1 스프링(22)의 복원력에 의해서 제2 피스톤(23)도 후진된다.

이와 같이 제2 피스톤(23)과 제1 피스톤(25)이 후진함에 따라 제2 피스톤(23) 및 제1 피스톤(25)에 고정연결되어 있는 피스톤 로드(29)가 함께 후진하게 되면서 드로우바(32)가 후진될 수 있는 공간을 형성하고, 드로우바(32)는 제2 스프링(33)의 복원력에 의해 후진됨으로써 공구를 클램프시키게 된다.

2. 언클램프 동작

제1 공기 밸브(28)를 통하여 실린더(26)의 내부에 형성되어 있는 제1 공기실(27)로 공기가 유입되어 제1 피스톤(25)을 공구쪽으로 전진시키고, 이와 동시에 제3 공기 밸브(34)를 통하여 실린더(26)의 내부 전단에 형성되어 있는 제2 공기실(31)로 공기가 유입되어 제2 피스톤(23)을 공구쪽으로 전진시키면, 상기한 제2 피스톤(23)의 압력에 의해 제1 스프링(22)이 압축된다.

그리고, 제2 피스톤(23)과 제1 피스톤(25)이 전진함에 따라 제2 피스톤(23) 및 제1 피스톤(25)에 고정연결되어 있는 피스톤 로드(29)가 함께 전진하게 되면서 드로우바(32)를 동작시킴으로써 공구를 언클램프시키게 된다. 이때 피스톤 로드(29)가 전진하는 경우에 피스톤 로드(29)상에 고정 설치되어 있는 위치결정 스톱퍼(36)가 커버(35)에 의해 이동이 차단됨으로써 상기한 제1 피스톤(25)과 제2 피스톤(23)의 행정거리를 결정하게 된다.

Claims (5)

1. 후단의 제1 공기실로 공기가 공급되도록 하는 제1 공기 밸브 및 제2 공기 밸브와,

   상기한 제1 공기 밸브 및 제2 공기밸브의 사이에 설치되어 상기한 제1 공기 밸브 및 제2 공기밸브로부터 유입되는 공기에 의해 전진 또는 후진되는 제1 피스톤과,

   전단의 제2 공기실로 공기가 공급되도록 하는 제3 공기 밸브와,

   상기한 제2 공기실의 전단에 설치되어 있는 제1 스프링과,

   상기한 제3 공기 밸브 및 제1 스프링의 사이에 설치되어 상기한 제3 공기 밸브로부터 유입되는 공기압력 또는 제1 스프링의 복원력에 의해 전진 또는 후진되는 제2 피스톤과,

   상기한 제1 피스톤과 제2 피스톤이 내부에 설치되어 있는 실린더와,

   상기한 제1 피스톤과 제2 피스톤에 고정 연결되어 있는 피스톤 로드와,

   상기한 피스톤 로드와 접촉되어 전진되는 경우에 공구를 언클램프하는 드로우바와,

   상기한 드로우바에 설치되어 복원력을 제공하는 제2 스프링과,

   상기한 제1 피스톤과 제2 피스톤의 행정거리를 결정하기 위하여 피스톤 로드에 고정 설치되어 있는 위치결정 스톱퍼를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기한 제1 스프링은 피스톤 로드상에 설치되는 것이 아니라, 피스톤 로드로부터 떨어져서 피스톤 로드의 주변에 설치되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기한 실린더의 후단에 커버가 개폐가능하게 설치되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기한 제2 공기밸브는 제1 공기실 뿐만이 아니라 제2 공기실로도 공기가 공급되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   이 발명의 구성은, 상기한 위치결정 스톱퍼는 피스톤 로드상에서의 위치를 임의로 조정할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치용 공구 클램프 및 언클램프 장치.