KR20090130484A - 자동 공구교환장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동 공구교환장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치는, 캠 박스(10)에 설치되고 측면과 외주면에 각각 제1 캠(21)과 제2 캠(22)이 형성된 캠 휠(20), 캠 박스(10)의 한쪽에 설치되고 제1 캠(21)과 캠 작용하도록 제1 캠 팔로우(31)가 설치되며 타측에는 가이드 롤러(32)가 설치된 링크(30), 캠 박스(10)의 한쪽에 설치되고 제2 캠(22)과 캠 작용하도록 제2 캠 팔로우(41)가 배치되며 한쪽에 제1 기어(42)가 형성된 터렛(140), 캠 박스(10)의 한쪽에 설치되고 내측에 제1, 제2 베어링(171)(172)이 이격되어 설치되는 하우징(170), 제1, 제2 베어링(171)(172)의 내륜에 고정되고 제1 기어(42)와 맞물리게 제2 기어(161)가 형성되며 내주면에 스플라인이 형성된 하우징 샤프트(160), 하우징 샤프트(160)에 직선 이동되게 스플라인으로 결합되고 하우징 샤프트(160)의 전방으로 관통되어 배치되고 내측에 가이드 롤러(32)가 배치되는 가이드 홈(151)이 형성된 스플라인 샤프트(150) 및 스플라인 샤프트(150)의 외측 단부에 고정 설치되고 하우징 샤프트(160)의 외주면과 접하여 활주되며 외주에 ATC 암(90)이 설치된 아웃터 샤프트(90)를 포함한다.
Figure P1020080056150
자동 공구교환장치, ATC, 암, 그리퍼, 흔들림, 진동, 관성모멘트, 이물질

Description

자동 공구교환장치{Automatic Tools Changer}
본 발명은 자동 공구교환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ATC 암이 직선왕복 운동과 회전 반전 운동을 하도록 작동시키는 자동 공구교환장치에 관한 것이다.
일반적으로 복합 공작기계에서는 자동 공구교환장치에 의하여 공구를 교환하여 장착하도록 구성된다.
일례로서 가공을 행한 공구를 스핀들에서 빼내어 공구매거진에 수납/장착하고, 이후에 가공을 하기 위한 공구를 공구매거진에서 꺼내어 스핀들에 장착할 때에 자동 공구교환장치가 사용된다.
즉, 공구(T)를 빼내거나 장착하는 과정에서는 자동 공구교환장치(Automatic Tools Changer)의 암(이하 "ATC 암"으로 약칭함)은 직선 왕복운동하고, 새로운 공구(T)와 이미 장착되어 있던 공구(T)의 위치를 서로 바꿀 때에는 ATC 암은 회전(반전)하게 된다.
종래의 자동 공구교환장치의 구성은 첨부도면 도 1 및 도 2를 참조 하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 종래의 자동 공구교환장치는 캠 박스(10)의 내부에 캠 휠(20)이 회전가능하게 배치되고, 상술한 캠 휠(20)과 상호 작용을 하는 링크(30) 및 터렛(40)이 배치되며, 상술한 터렛(40)과 나란한 방향으로 스플라인 샤프트(50)가 배치되고, 스플라인 샤프트(50)에의 외주에는 스플라인 샤프트(50)의 길이방향으로 스플라인이 형성되며 그 스플라인에는 하우징 샤프트(60)가 삽입되며 상술한 하우징 샤프트(60)는 상술한 링크(30)와 연계되어 있다.
상술한 캠 휠(20)은 측면과 외주면에는 각각 제1 캠(21)과 제2 캠(22)이 형성되고, 상술한 링크(30)의 한쪽에는 제1 캠 팔로우(31)가 배치되며 상술한 터렛(40)의 외주에는 제2 캠 팔로우(41)가 배치된다.
즉 상술한 제1, 제2 캠(21)(22)은 확동 캠으로서 제1 캠(21)에는 상술한 제1 캠 팔로우(31)가 조합되고 상술한 제2 캠(22)에는 상술한 제2 캠 팔로우(41)가 조합된다.
또한, 상술한 링크(30)의 다른 한쪽에는 가이드 롤러(32)가 배치되고, 상술한 하우징 샤프트(60)의 한쪽에는 가이드 홈(61)이 형성되며, 가이드 롤러(32)는 가이드 홈(61)내에 배치된다.
또한, 상술한 터렛(40)의 한쪽에는 제1 기어(42)가 형성되고, 상술한 스플라인 샤프트(50)의 한쪽에는 상술한 제1 기어(42)와 맞물리는 제2 기어(51)가 형성된다.
즉 상술한 캠 휠(20)이 회전하면 상술한 링크(30)와 상술한 터렛(40)이 캠 작용에 의해 각도운동 또는 회전운동을 하게 된다.
이때 상술한 링크(30)는 상술한 하우징 샤프트(60)를 직선 운동시키게 되고, 상술한 터렛(40)은 상술한 스플라인 샤프트(50)를 회전 운동시키게 되며, 상술한 캠 휠(20)이 회전될 때에 제1, 제2 캠(21)(22)에서 동시에 캠 작용이 이루어질 수 있는 것으로서 상술한 하우징 샤프트(60)는 직선운동과 회전 운동이 복합적으로 이루어질 수 있는 것이다.
또한, 상술한 하우징 샤프트(60)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 하우징(70)에 관통되고 하우징 샤프트(60)의 외측 단부는 상술한 캠 박스(10)의 외측방향으로 관통된다.
상술한 하우징(70)은 캠 박스(10)에 고정되며, 하우징(70)의 외측에는 스토퍼 플레이트(80)가 배치될 수 있다.
또한, 하우징(70)의 외측에는 인너 하우징(75)이 배치되고, 인너 하우징(75)의 내주연에는 복수개의 제1, 제2 부시(62)(63)가 이격되어 배치되며, 상술한 제1, 제2 부시(62)(63)의 내주면에는 상술한 하우징 샤프트(60)의 외주면이 접하여 활주되는 것이다.
또한, 상술한 하우징 샤프트(60)의 외측 단부에는 아웃터 하우징(92)이 설치되는데 이때 아웃터 하우징(92)은 상술한 인너 하우징(75)의 외주면에 접하여 활주된다.
또한, 아웃터 하우징(92)의 외측단부에는 캡(65)이 씌워져 이물질이 아웃터 하우징(92)의 내부로 유입하는 것을 방지하게 된다.
또한, 아웃터 하우징(92)의 내측에는 플러그(66)가 더 배치될 수 있고, 이 플러그(66)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 상술한 하우징 샤프트(60)의 내측에 삽입되게 배치되어 하우징 샤프트(60)와 아웃터 하우징(92)이 더욱 정교하게 조립될 수 있게 한다.
또한, 아웃터 하우징(92)의 내측에 칼럼 부재(67)가 더 배치될 수 있고, 이 칼럼 부재(67)는 일종의 쿠션역할을 할 수도 있는 것으로 칼럼 부재(67)의 타측은 상술한 인너 하우징(75)의 외측 단부에 접할 수 있다.
또한, 상술한 아웃터 하우징(92)의 외주연에는 ATC 암(90)이 설치되고, ATC 암(90)의 반대쪽에는 커버(91)가 더 배치될 수 있으며, 이 커버(91)는 상술한 인너 하우징(75)의 외주면에 접하여 활주될 수 있다.
상술한 ATC 암(90)은 공구(T)를 실질적으로 붙잡거나 놓는 역할을 하는 그리퍼가 배치되어 있고 이러한 기술적 구성은 알려진 기술적 구성이므로 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이 구성된 종래의 자동 공구교환장치는 복합공작기계의 한쪽에 설치되어 공구 매거진과 복합공작기계의 스핀들 사이에서 공구를 교환하여 장착하거나 공구를 회수하여 공구 매거진으로 옮기게 된다.
복합공작기계의 제어부로부터 공구교환 지령이 내려지면 캠 휠(20)이 회전 구동하게 된다.
상술한 캠 휠(20)이 회전함에 따라 링크(30)는 하우징 샤프트(60)를 직선 이 동시키고, 터렛(40)은 스플라인 샤프트(50)를 회전시키게 된다.
결국 상술한 하우징 샤프트(60)는 직선운동과 회전운동이 복합적으로 이루어질 수 있으며 제1 캠(21) 또는 제2 캠(22)의 캠 선도에 따라 직선운동과 회전운동의 타이밍이 제어될 수 있는 것이다.
즉 ATC 암(90)의 그리퍼가 공구(T)를 붙잡을 때에는 하우징 샤프트(60)가 회전하면서 붙잡게 되고, 이후 공구(T)를 그리퍼가 붙잡은 상태에서 공구(T)를 공구매거진 또는 복합공작기계의 스핀들에서 뽑을 때에는 하우징 샤프트(60)가 직선 운동하여 뽑아내며 공구(T)의 싱크가 공구매거진 또는 스핀들에서 완전히 이격될 때에 상술한 하우징 샤프트(60)는 회전운동이 연속동작으로 이루어질 수 있으며, ATC 암(90)이 반전 완료되면 하우징 샤프트(60)는 회전운동이 멈추면서 후퇴 직선운동이 이루어져 새로운 공구(T)를 스핀들에 장착하게 된다.
또한, 스핀들에 공구(T)를 넘긴 다음에는 하우징 샤프트(60)가 반대 방향으로 반전하면서 공구(T)를 놓음과 아울러 그리퍼에서 공구(T)가 벗어나는 시점에 하우징 샤프트(60)는 직선 운동을 연속동작으로 수행하여 ATC 암(90)은 스핀들이 설치된 위치에서 벗어나는 것이다.
상술한 바와 같이 ATC 암(90)에는 공구(T)는 장착되어 있는 상태일 수 있고 혹은 공구(T)가 없을 수도 있으며, 최초에 공구(T)를 스핀들에 장착하거나 스핀들에서 공구(T)를 회수할 때에는 ATC 암(90)의 그리퍼에는 어느 한쪽에만 공구(T)가 장착될 수도 있는 것이다.
어떠한 경우이든 공구(T)가 ATC 암(90)에 존재한 상태에서 고속으로 회전함 과 직선 운동이 복합적으로 이루어지는데 이때에, 관성모멘트가 작용되어 흔들림이 발생될 수 있고, 이러한 흔들림은 공구(T)가 ATC 암(90)에서 의도하지 않은 상태에서 탈거될 수 있는 문제점이 있다.
특히 무게 중심이 회전 중심으로부터 편향될 때에는 하우징 샤프트(60)의 외측 단부의 떨리는 현상이 더욱 두드러질 수 있으며 이를 첨부도면 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 하우징 샤프트(60)가 외측 방향으로 신장된 상태를 나타낸 것이다.
도 2에 나타낸 바와 같이 하우징 샤프트(60)가 외측방향으로 신장되면 하우징 샤프트(60)의 단부에 장착되어 있는 구성요소가 함께 이동되는 것으로 아웃터 하우징(92)과 ATC 암(90)이 이동된다.
즉 상술한 아웃터 하우징(92)은 상술한 인너 하우징(75)으로부터 완전히 분리되어 이격되고 이로써 커버(91)의 내주연이 개방되며 이어서 아웃터 하우징(92)의 내부가 외부로 완전히 개방된 형태를 띠게 된다.
상술한 바와 같이 아웃터 하우징(92)의 내부가 개방됨으로서 금속을 절삭 가공할 때에 발생되는 칩 또는 이물질 등이 유입될 수 있고 이러한 이물질은 기계의 성능에 치명적인 악영향을 끼치는 문제점이 있다.
또한, 인너 하우징(75)과 아웃터 하우징(92)이 서로 분리됨으로써 하우징 샤프트(60)는 외팔보 형태를 띠게 되고, 이로써 하우징 샤프트(60)의 단독으로 ATC 암(90)을 지탱하여야 하는 것이며, ATC 암(90)이 고속으로 회전할 때에 불안전하게 되고 흔들림이 발생될 수 있다.
특히 ATC 암(90)에 공구(T)가 존재할 때에는 흔들림은 더욱 심하게 발생되는 문제점이 있다.
즉, 상술한 바와 같이 하우징 샤프트(60)가 불안정한 상태에서 흔들림이 발생하게 되면 ATC 암(90)에 존재하는 공구(T)는 그리퍼에서 이탈되는 문제점이 있다.
다른 한편으로 상술한 바와 같이 공구(T)가 그리퍼에서 이탈됨으로써 복합기계의 전체가 정지되어 공작물의 가공이 지연되는 문제점도 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 ATC 암에 공구가 장착된 상태에서 ATC 암을 작동시킬 때에 ATC 암의 흔들림을 방지하고 더욱 안정된 상태에서 직선운동과 반전운동인 복합적인 운동이 이루어지도록 하는 자동 공구교환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
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.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치는, 캠 박스에 설치되고 측면과 외주면에 각각 제1 캠과 제2 캠이 형성된 캠 휠; 상기 캠 박스의 한쪽에 설치되고 상기 제1 캠과 캠 작용하도록 제1 캠 팔로우가 설치되며 타측에는 가이드 롤러가 설치된 링크; 상기 캠 박스의 한쪽에 설치되고 상기 제2 캠과 캠 작용하도록 제2 캠 팔로우가 배치되며 한쪽에 제1 기어가 형성된 터렛; 상기 캠 박스의 한쪽에 설치되고 내측에 제1, 제2 베어링이 이격되어 설치되는 하우징; 상기 제1, 제2 베어링의 내륜에 고정되고 상기 제1 기어와 맞물리게 제2 기어가 형성되며 내주면에 스플라인이 형성된 하우징 샤프트; 상기 하우 징 샤프트의 내주면에 외주면이 스플라인 결합되어 직선 이동되고 일측은 상기 하우징 샤프트의 전방으로 관통되며 타측에는 상기 가이드 롤러가 배치되도록 가이드 홈이 형성된 스플라인 샤프트; 상기 하우징 샤프트의 외주면에 타측이 설치되고 상기 스플라인 샤프트와 일측이 고정되어 일체로 연동되는 아웃터 샤프트; 및 상기 아웃터 샤프트의 외주에 고정되어 상기 스플라인 샤프트와 일체로 연동하는 ATC 암;을 포함한다.
또한, 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링은, 테이퍼롤러 베어링이고, 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링은 서로 대향하게 배치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 스플라인 샤프트가 외측방향으로 신장되었을 때에, 상기 하우징 샤프트와 상기 아웃터 하우징의 일부가 중첩되게 배치되어 아웃터 하우징의 내부가 개방되지 않도록 구성되는 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치는 전체의 무게중심이 안정된 위치에 배치되어 특히 ATC 암이 외측방향으로 신장된 위치에 배치되더라도 ATC 암이 설치된 아웃터 샤프트는 항상 하우징 샤프트와 결속된 상태가 유지되어 있어 ATC 암의 운동이 더욱 안정된 상태에서 이루어질 수 있다.
이로써 ATC 암에 공구가 장착되어 있는 상태에서 ATC 암의 직선운동과 반전운동이 연속동작으로 이루어지더라도 관성 모멘트가 최소화되어 더욱 안정된 상태에서 공구의 교환이 이루어질 수 있다.
또한, 공구가 교환되는 과정에서 ATC 암의 자체 흔들림으로 인하여 공구가 임의로 그리퍼에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
또한, ATC 암이 캠 박스에서 외측방향으로 신장된 상태에서도 아웃터 샤프트의 내부가 개방되지 않은 것인바 칩 등의 이물질의 유입이 방지된다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하고, 종래의 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여 동일한 부호를 부여하며 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치를 설명하기 위한 예시도면이고, 첨부도면 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치에서 작동 전후를 설명하기 위한 예시 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 자동 공구교환장치는 캠 박스(10)의 내부에 캠 휠(20)이 회전가능하게 배치되고, 상술한 캠 휠(20)과 상호 작용을 하는 링크(30) 및 터렛(140)이 배치되며, 상술한 터렛(140)과 나란한 방향으로 스플라인 샤프트(150)가 배치되고, 스플라인 샤프트(150)에의 외주에는 스플라인 샤프트(150)의 길이방향으로 스플라인이 형성되며 그 스플라인에는 하우징 샤프트(160)가 삽입된다.
또한, 상술한 하우징 샤프트(160)의 내주면에 메탈 베어링의 한 종류인 부시(62a)가 배치될 수 있고, 이 부시(62a)는 상술한 하우징 샤프트(160)에서 상술한 스플라인 샤프트(150)가 더욱 원활하게 활주될 수 있게 한다.
상술한 스플라인 샤프트(150)는 상술한 링크(30)와 연계되고 상술한 하우징 샤프트(160)는 상술한 터렛(140)과 연계된다.
상술한 캠 휠(20)은 측면과 외주면에는 각각 제1 캠(21)과 제2 캠(22)이 형성되고, 상술한 링크(30)의 한쪽에는 제1 캠 팔로우(31)가 배치되며 상술한 터렛(40)의 외주에는 제2 캠 팔로우(41)가 배치된다.
즉 상술한 제1, 제2 캠(21)(22)은 확동 캠으로서 제1 캠(21)에는 상술한 제1 캠 팔로우(31)가 조합되고 상술한 제2 캠(22)에는 상술한 제2 캠 팔로우(41)가 조합된다.
또한, 상술한 링크(30)의 다른 한쪽에는 가이드 롤러(32)가 배치되고, 상술한 스플라인 샤프트(150)의 한쪽에는 가이드 홈(151)이 형성되며, 가이드 롤러(32)는 가이드 홈(151)내에 배치된다.
또한, 상술한 터렛(40)의 한쪽에는 제1 기어(42)가 형성되고, 상술한 하우징 샤프트(160)의 한쪽에는 상술한 제1 기어(42)와 맞물리는 제2 기어(161)가 형성된다.
즉 상술한 캠 휠(20)이 회전하면 상술한 링크(30)와 상술한 터렛(40)이 캠 작용에 의해 각도운동 또는 회전운동을 하게 된다.
이때 상술한 링크(30)는 상술한 스플라인 샤프트(150)를 직선 운동시키게 되고, 상술한 터렛(40)은 상술한 하우징 샤프트(160)를 회전 운동시키게 되며, 상술한 캠 휠(20)이 회전될 때에 제1, 제2 캠(21)(22)에서 동시에 캠 작용이 이루어질 수 있는 것으로서 상술한 스플라인 샤프트(160)는 직선운동과 회전 운동이 복합적으로 이루어질 수 있는 것이다.
또한, 상술한 하우징 샤프트(160)는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 하우징(170)에 관통되고 하우징 샤프트(160)의 외측 단부는 상술한 캠 박스(10)의 외측방향으로 관통된다.
상술한 하우징(170)은 캠 박스(10)에 고정되며, 하우징(170)의 외측에는 스토퍼 플레이트(80)가 배치될 수 있다.
또한, 상술한 하우징(170)의 내측에는 복수 개의 제1, 제2 베어링(171)(172)이 이격되어 배치될 수 있고, 그 제1, 제2 베어링(171)(172)의 내륜에는 상술한 하우징 샤프트(160)가 장착된다.
상술한 제1, 제2 베어링(171)(172)은 축방향의 하중에도 견딜 수 있도록 테이퍼롤러 계열의 베어링이 사용될 수 있으며 특히 제1 베어링(171)과 제2 베어 링(172)은 서로 대향하는 방향으로 배치될 수 있어 상술한 하우징 샤프트(160)가 좌우 어느 한쪽으로 이동되는 것이 방지될 수 있다.
상술한 하우징 샤프트(160)의 외주연에는 나선이 형성될 수 있고, 하우징 샤프트(160)와 제1, 제2 베어링(171)(172)이 조립된 이후에 칼럼(173)이 끼워진 다음에 고정너트(174)가 나선에 체결되어 제1, 제2 베어링(171)(172)을 견고하게 체결상태를 유지할 수 있다.
또한, 상술한 스플라인 샤프트(150)의 외측 단부에는 클램프 부재(193)에 의해 아웃터 샤프트(190)가 장착되고, 클램프 부재(193)의 외측에는 캡(194)이 체결된다.
또한, 상술한 스플라인 샤프트(150)가 외측방향으로 신장되었을 때에, 상술한 하우징 샤프트(160)와 상술한 아웃터 하우징(190)의 일부가 중첩되게 배치되어 아웃터 하우징(190)의 내부가 개방되지 않도록 구성된다.
상술한 캡(194)에는 패킹 등이 더 포함될 수 있고 이물질이 아웃터 샤프트(190)의 내부로 유입되는 것을 방지한다.
또한, 상술한 아웃터 샤프트(190)의 내주면은 상술한 하우징 샤프트(160)의 외주면과 접하여 활주되게 끼워지며 특히 아웃터 샤프트(190)의 내주면에 메탈 베어링의 한 종류인 제3 베어링(191)이 배치되어 아웃터 샤프트(190)가 더욱 원활하게 하우징 샤프트(160)의 외주면에서 활주될 수 있다.
또한, 상술한 아웃터 샤프트(190)의 내주면에는 시일(192)이 더 배치될 수 있고, 시일(192)은 하우징 샤프트(160)와 아웃터 샤프트(190)의 사이로 이물질의 유입을 방지하게 된다.
상술한 아웃터 샤프트(190)의 외주면에는 ATC 암(90)이 설치된다.
특히 ATC 암(90)은 아웃터 샤프트(190)를 정면에서 볼 때에 캠 박스(10)에 가까운 쪽으로 편향되게 설치될 수 있어 외팔보 형태가 되었을 때에 고정단(캠 박스 쪽)으로부터 무게중심이 가깝도록 배치되는 것일 수 있다.
상술한 ATC 암(90)은 공구(T)를 실질적으로 붙잡거나 놓는 역할을 하는 그리퍼가 배치되어 있고 이러한 기술적 구성은 알려진 기술적 구성이므로 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 자동 공구교환장치는 복합공작기계의 한쪽에 설치되어 공구 매거진과 복합공작기계의 스핀들 사이에서 공구를 교환하여 장착하거나 공구를 회수하여 공구 매거진으로 옮기계 된다.
즉 복합공작기계의 제어부로부터 공구교환 지령이 내려지면 외부에서 인가되는 동력에 의해 캠 휠(20)이 회전 구동하게 된다.
상술한 캠 휠(20)이 회전함에 따라 링크(30)는 스플라인 샤프트(150)를 직선 이동시키고, 터렛(40)은 하우징 샤프트(160)를 회전시키게 된다.
결국 상술한 스플라인 샤프트(150)는 직선운동과 회전운동이 복합적으로 이루어질 수 있으며 제1 캠(21) 또는 제2 캠(22)의 캠 선도에 따라 직선운동과 회전운동의 타이밍이 제어될 수 있는 것이다.
즉 ATC 암(90)의 그리퍼가 공구(T)를 붙잡을 때에는 스플라인 샤프트(150)가 회전하면서 붙잡게 되고, 이후 공구(T)를 그리퍼가 붙잡은 상태에서 공구(T)를 공 구 매거진 또는 복합공작기계의 스핀들에서 뽑을 때에는 스플라인 샤프트(150)가 직선 운동하여 뽑아내며 공구(T)의 싱크가 공구매거진 또는 스핀들에서 완전히 이격될 때에 상술한 하우징 샤프트(160)는 회전운동이 연속동작으로 이루어질 수 있으며, ATC 암(90)이 반전 완료되면 하우징 샤프트(160)는 회전운동이 멈추면서 후퇴 직선운동이 이루어져 새로운 공구(T)를 스핀들에 장착하게 된다.
또한, 스핀들에 공구(T)를 넘긴 다음에는 하우징 샤프트(160)가 반대 방향으로 반전하면서 공구(T)를 놓음과 아울러 그리퍼에서 공구(T)가 벗어나는 시점에 스플라인 샤프트(150)는 직선 운동을 연속동작으로 수행하여 ATC 암(90)은 스핀들이 설치된 위치에서 벗어나는 것이다.
상술한 바와 같이 ATC 암(90)에는 공구(T)는 장착되어 있는 상태일 수 있고 혹은 공구(T)가 없을 수도 있으며, 최초에 공구(T)를 스핀들에 장착하거나 스핀들에서 공구(T)를 회수할 때에는 ATC 암(90)의 그리퍼에는 어느 한쪽에만 공구(T)가 장착될 수도 있는 것이다.
어떠한 경우이든 공구(T)가 ATC 암(90)에 존재한 상태에서 고속으로 회전함과 직선 운동이 복합적으로 이루어지는데 이때에, 관성모멘트가 작용되어 흔들림이 발생될 수 있지만, 본 발명의 일실시예 따른 자동 공구교환장치에서는 ATC 암(90)의 흔들림이 저감되는데 이러한 작용을 첨부도면 도 5를 참조하여 설명한다.
첨부도면 도 5는 스플라인 샤프트(150)가 외측방향으로 신장된 상태를 나타낸 것이다.
도 5에 나타낸 바와 같이 스플라인 샤프트(150)가 외측방향으로 신장되면 스 플라인 샤프트(150)와 함께 아웃터 샤프트(190)가 이동되며, 아웃터 샤프트(190)의 외주에 설치된 ATC 암(90)도 함께 이동된다.
이때 도 5에 나타낸 바와 같이 아웃터 샤프트(190)가 외측으로 이동되더라도 아웃터 샤프트(190)의 한쪽과 하우징 샤프트(160)의 외주면은 계속 접하고 있는 것이고 이로써 아웃터 샤프트(190)의 내부는 종래의 아웃터 하우징(92)처럼 개방되지 않고 폐쇄된 상태가 유지되며 이물질의 유입이 차단된다.
또한, ATC 암(90)은 아웃터 샤프트(190)의 외주에 설치되어 있지만, 그 위치를 살펴보면 내측에 하우징 샤프트(160)와 스플라인 샤프트(150)가 위치되는 것으로서 종래에는 하우징 샤프트(60)에 의해 ATC 암을 지탱하는 것에 비교하여 더욱 안정된 상태로 지탱할 수 있어 흔들림이 저감되는 것이다.
다른 한편으로, 상술한 하우징 샤프트(160)는 제1, 제2 베어링(171)(172)에 의해 견고하게 지탱됨으로써 하우징 샤프트(160)의 흔들림은 종래의 하우징 샤프트(60)에 비교하여 현저하게 감소되고 안정화되는 것이다.
따라서 본 발명의 일실시예에 따른 자동 공구교환장치는 ATC 암(90)을 회전과 진선이동을 복합적으로 구현할 때에 흔들림 없이 더욱 안정된 상태에서 구동되므로 공구(T)가 임의로 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.
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 상기 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치는 공구를 교환할 때에 ATC 암이 직선운동과 회전(반전)운동이 연속동작으로 이루어지는 복합 공작기계에 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 자동 공구교환장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치를 설명하기 위한 예시도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 공구교환장치에서 작동 전후를 설명하기 위한 예시 단면도로서 도 4는 ATC 암이 신축된 상태이고 도 5는 ATC 암이 신장된 상태이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 캠 박스 20: 캠 휠
21: 제1 캠 22: 제2 캠
30: 링크 31: 제1 캠 팔로우
32: 가이드 롤러 40: 터렛
41: 제2 캠 팔로우 42: 제1 기어
50: 스플라인 샤프트 51: 제2 기어
60: 하우징 샤프트 61: 가이드 홈
62, 63: 제1, 제2 부시 65: 캡
66: 플러그 70: 하우징
75: 인너 하우징 80: 스토퍼 플레이트
90: ATC 암 91: 커버
92: 아웃터 하우징 140: 터렛
150: 스플라인 샤프트 151: 가이드 홈
160: 하우징 샤프트 161: 제2 기어
170: 하우징 171, 172: 제1, 제2 베어링
173: 컬럼 174: 고정 너트
190: 아웃터 샤프트 191: 제3 베어링
192: 시일 193: 클램프 부재
194: 캡

Claims (3)

  1. 캠 박스(10)에 설치되고 측면과 외주면에 각각 제1 캠(21)과 제2 캠(22)이 형성된 캠 휠(20);
    상기 캠 박스(10)의 한쪽에 설치되고 상기 제1 캠(21)과 캠 작용하도록 제1 캠 팔로우(31)가 설치되며 타측에는 가이드 롤러(32)가 설치된 링크(30);
    상기 캠 박스(10)의 한쪽에 설치되고 상기 제2 캠(22)과 캠 작용하도록 제2 캠 팔로우(41)가 배치되며 한쪽에 제1 기어(42)가 형성된 터렛(140);
    상기 캠 박스(10)의 한쪽에 설치되고 내측에 제1, 제2 베어링(171)(172)이 설치되는 하우징(170);
    상기 제1, 제2 베어링(171)(172)의 내륜에 외주면이 고정되고 상기 제1 기어(42)와 맞물리게 제2 기어(161)가 형성되며 내주면에 스플라인이 형성된 하우징 샤프트(160);
    상기 하우징 샤프트(160)의 내주면에 외주면이 스플라인 결합되어 직선 이동되고 일측은 상기 하우징 샤프트(160)의 전방으로 관통되며 타측에는 상기 가이드 롤러(32)가 배치되도록 가이드 홈(151)이 형성된 스플라인 샤프트(150);
    상기 하우징 샤프트(160)의 외주면에 타측이 설치되고 상기 스플라인 샤프트(150)와 일측이 고정되어 일체로 연동되는 아웃터 샤프트(190); 및
    상기 아웃터 샤프트(190)의 외주에 고정되어 상기 스플라인 샤프트(150)와 일체로 연동하는 ATC 암(90: Automatic Tools Changer Arm);을 포함하는 자동 공구 교환장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 베어링(171)과 상기 제2 베어링(172)은,
    테이퍼롤러 베어링이고, 상기 제1 베어링(171)과 상기 제2 베어링(172)은 서로 대향하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 공구교환장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스플라인 샤프트(150)가 외측방향으로 신장되었을 때에,
    상기 하우징 샤프트(160)와 상기 아웃터 하우징(190)의 일부가 중첩되게 배치되어 아웃터 하우징(190)의 내부가 개방되지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 공구교환장치.
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