KR20140035679A - 자동공구교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동공구교환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공구매거진이 공구를 체결을 정확한 제어함과 공구매거진에 의한 공구 충격 및 소음을 방지할 수 있고, 공구의 교체되는 소요시간을 단축할 수 있는 자동공구교환장치는 공구자동교환장치는 공구매거진을 장착하여 상하운동과 회전운동을 하는 자동공구교환장치에 있어서, 피니언이 구비된 회전축이 케이스 내측으로 삽입된 모터와 상기 피니언에 맞물림하고 양측면에는 레버 안내홈이 형성되며 외주면에는 캠홈이 형성된 기어와 상기 기어의 캠홈에 결합되어 회전이 가능하도록 설치된 회전롤러장치와 상기 회전롤러장치에 삽입결합되며 외주면 일측에는 홈부가 형성된 메인 샤프트와 상기 메인 샤프트의 홈부에 삽입결합되도록 일측 상단에는 이동롤러가 형성되고 일측 하단에는 상기 기어의 레버안내홈에 삽입결합되는 이동롤러가 구비되며 중심부에는 상기 케이스에 고정되어 회동할 수 있도록 힌지축이 구비된 제 1 링크부재와 상기 메인 샤프트에 삽입결합되며 일측단에는 홈부가 형성되고 타측단에는 가압핀이 구비된 제 2 샤프트와 상기 제 2 샤프트의 홈부에 삽입결합되도록 일측 상단에는 이동롤러가 결합되고 일측 하단에는 상기 기어의 레버안내홈에 이동롤러가 결합되며 중심부에는 상기 케이스에 고정되어 회동할 수 있도록 힌지축이 구비된 제 2 링크부재와 상기 메인 샤프트의 일측끝단부에 설치되고 양측 단부에 공구를 수납고정하도록 하는 그리퍼 핀이 구비되며 상기 그리퍼 핀은 상기 제 2 샤프트의 가압핀과 연결된 공구매거진을 포함하여 이루어진 구조이다.

Description

자동공구교환장치{Automatic tool change device}

본 발명은 자동공구교환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공구매거진이 공구 체결을 정확히 제어함과 공구매거진에 의한 공구 충격 및 소음을 방지할 수 있고, 공구의 교체되는 소요시간을 단축할 수 있는 자동공구교환장치에 관한 것이다.

최근들어 종래의 여러가지 공작기계가 가지고 있던 기능을 통합하여 하나의 공작기계에서 그 기능들을 자동적으로 수행할 수 있도록 한 자동공구교환장치가 많이 사용되고 있다.

즉, 주축에서 장착된 공구가 공작물에 필요한 한 종류의 가공을 완료하면, 다음 필요한 가공을 수행하기 위하여 주축에 장착된 공구가 공구 수납대에 수납되어 있는 공구가 교환되어져야 하고, 전 공정을 수행하기 위해서는 매 공구마다 주축에 장착된 공구가 교환되어야 한다.

일반적으로 자동공구교환장치는 유공압실린더를 사용한 유공압구동방식과 캠장치를 이용한 캠구동방식을 많이 사용한다. 유공압실린더를 사용한 유공압구동방식의 자동공구교환장치는 그 동특성이 나쁘고, 유공압실린더의 기밀, 유밀을 항상 유지해야 하는 등의 유지보수면에서 어려움이 많다. 따라서 최근에는 공구교환의 고속화, 구조의 단순화를 위해 캠을 사용한 스윙트윈암(Swing Twin Arm)식 자동공구교환장치가 많이 사용되고 있다. 캠을 사용한 스윙트윈암식 자동공구교환장치에서는 주축과 공구수납대의 공구를 뽑거나 주축과 공구수납대에 공구를 장착하기 위해서는 공구교환암의 주축방향의 이동이 필요하고, 주축의 공구와 공구수납대의 공구를 교환하기 위해서는 공구교환암의 선회동작이 필요하다. 공구교환암을 주축방향으로 이동시키고, 공구교환암을 선회시키기 위하여 평면캠, 원통캠(Cylindrical Cam), 패러렐 인덱스캠(Parallel Index Cam), 롤러기어캠(Roller Gear Cam) 등을 조합한 캠장치가 사용된다.

이러한 캠장치를 이용한 자동공구교환장치의 일예로서, 특허 등록 10-543884 호 공구매거진(60)을 장착하여 상하운동과 회전운동을 하는 자동공구교환장치에 있어서, 회전축에 피니언(3)이 결합된 모터(2)와 상기 피니언(3)에 맞물림하고 일면에 레버 안내홈(11)이 형성된 기어(10)와 상기 기어(10)에 결합되고 둘레에 캠홈(16)이 형성된 캠(15)과 상기 캠홈(16)에 결합되는 복수의 캠홈결합롤러(21)가 외주면에 설치되고 캠박스(1)에 회전가능하게 설치된 스플라인 하우징(20)과 상기 스플라인 하우징(20)에 결합되고 회전슬리브(26)가 일측에 구비되며 단부에 상기 공구매거진(60)이 장착되는 스플라인 축(25)과 상기 캠박스(1)에 일측이 힌지고정되며, 상기 레버 안내홈(11)에 삽입되는 레버안내롤러(32)가 형성되고 일측이 상기 회전슬리브(26)에 힌지고정되는 레버(30);를 포함하여 구성된 구조이다.

이와 같이 종래의 자동공구교환장치는 스플라인 축에 연결되는 공구매거진을 회전하여 공구를 교환하는 구조로써, 공구매거진에 인해 공구를 교체하기 위해 하나의 스플라인 축이 회전 및 직선왕복운동을 하여 공구와 공구매거진에 체결하는데 이와 같이 스프라인 축을 직선왕복하여 공구매거진를 교체시 공구매거진에 구비된 가압되는 핀이 외주면과 맞닿아 회전하기 때문에 이로 인한 소음 및 핀이 마모되는 문제점이 있고, 회동과 축이동이 동시에 작용하여 공구를 교체하기 때문에 이로 인한 공구에 충격이 발생하여 공구 또는 공구매거진이 파손되는 문제점이 있다.

한국 특허 등록 제 10-543884 호

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 공구매거진이 공구를 체결시 정확하게 제어가 가능하도록 하여 공구매거진으로 부터 가해지는 충격 및 소음을 방지하고, 공구의 교체되는 소요시간을 단축할 시킬 수 있는 자동공구교환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피니언이 구비된 회전축이 케이스 내측으로 삽입된 모터와 상기 피니언에 맞물림하고 양측면에는 레버 안내홈이 형성되며 외주면에는 캠홈이 형성된 기어와 상기 기어의 캠홈에 결합되어 회전이 가능하도록 설치된 회전롤러장치와 상기 회전롤러장치에 삽입결합되며 외주면 일측에는 홈부가 형성하고 된 메인 샤프트와 상기 메인 샤프트의 홈부에 삽입결합되도록 일측 상단에는 이동롤러가 형성되고 일측 하단에는 상기 기어의 레버안내홈에 삽입결합되는 이동롤러가 구비되며 중심부에는 상기 케이스에 고정되어 회동할 수 있도록 힌지축이 구비된 제 1 링크부재와 상기 메인 샤프트에 삽입결합되며 일측단에는 홈부가 형성되고 타측단에는 가압핀이 구비된 제 2 샤프트와 상기 제 2 샤프트의 홈부에 삽입결합되도록 일측 상단에는 이동롤러가 결합되고 일측 하단에는 상기 기어의 레버안내홈에 이동롤러가 결합되며 중심부에는 상기 케이스에 고정되어 회동할 수 있도록 힌지축이 구비된 제 2 링크부재와 상기 메인 샤프트의 일측끝단부에 설치되고 양측 단부에 공구를 수납고정하도록 하는 그리퍼 핀이 구비되며 상기 그리퍼 핀은 상기 제 2 샤프트의 가압핀과 연결된 공구매거진을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 자동공구교환장치는 공구를 체결시 정확하게 제어가 가능하도록 하여 공구매거진으로 부터 가해지는 충격 및 소음을 방지하고, 공구의 교체되는 소요시간을 단축할 시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 자동공구교환장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 자동공구교환장치를 나타낸 사시도.
도 3a,3b는 본 발명의 자동공구교환장치를 나타낸 측단면도.
도 3c는 본 발명의 자동공구교환장치를 나타낸 평단면도.
도 4a,4b,4c,4d,4e,4f는 본 발명의 자동공구교환장치를 나타낸 실시예.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 는 본 발명의 자동공구교환장를 나타낸 사시도이며, 도 3a,3b는 본 발명의 자동공구교환장치를 나타낸 측단면도이고, 도3c는 본 발명의 자동공구교환장치를 나타낸 평단면도이다.

이와 같이 도 2 내지 도 3a,3b,3c에 도시된 바와 같이 본 발명의 공구자동교환장치는 공구매거진을 장착하여 상하운동과 회전운동을 하는 자동공구교환장치에 있어서, 피니언(12)이 구비된 회전축(14)이 케이스(100)내측으로 삽입된 모터(10)와 상기 피니언(12)에 맞물림하고 양측면에는 레버 안내홈(21a,21b)이 형성되며 외주면에는 캠홈(24)이 형성된 기어(20)와 상기 기어(20)의 캠홈(24)에 결합되어 회전이 가능하도록 설치된 회전롤러장치(30)와 상기 회전롤러장치(30)에 삽입결합되며 외주면 일측에는 홈부(42)가 형성된 메인 샤프트(40)와 상기 메인 샤프트(40)의 홈부(42)에 삽입결합되도록 일측 상단에는 이동롤러(52)가 형성되고 일측 하단에는 상기 기어(20)의 레버안내홈(21a)에 삽입결합되는 이동롤러(54)가 구비되며 중심부에는 상기 케이스에 고정되어 회동할 수 있도록 힌지축(56)이 구비된 제 1 링크부재(50)와 상기 메인 샤프트(40)에 삽입결합되며 일측단에는 홈부(62)가 형성되고 타측단에는 가압핀(64)이 구비된 제 2 샤프트(60)와 상기 제 2 샤프트(60)의 홈부(62)에 삽입결합되도록 일측 상단에는 이동롤러(72)가 결합되고 일측 하단에는 상기 기어(20)의 레버안내홈(21b)에 이동롤러(74)가 결합되며 중심부에는 상기 케이스(100)에 고정되어 회동할 수 있도록 힌지축(76)이 구비된 제 2 링크부재(70)와 상기 메인 샤프트(40)의 일측끝단부에 설치되고 양측 단부에 공구를 수납고정하도록 하는 그리퍼 핀(82)이 구비되며 상기 그리퍼 핀(82)은 상기 제 2 샤프트(60)의 가압핀(64)과 연결된 공구매거진(80)을 포함하여 이루어진 구조이다.

이와 같이 상기 메인 샤프트(40)와 기어(20)를 결합시켜 상기 메인 샤프트(40)가 회전할 수 있도록 상기 기어(20)의 캠홈(24)에 삽입결합되어 상기 캠홈(24)에 따라 회전하는 회전롤러장치(30)가 설치되며 상기 회전롤러장치(30)는 상기 메인 샤프트(40)의 일측단에 삽입결합되어 상기 메인 샤프트(40)가 회전되는 것이다.

상기 기어(20) 양측면에 형성된 레버 안내홈(21a,21b)은 각각 다른 형태로 형성하는데 이중 하나의 레버 안내홈(21a)은 메인 샤프트(40)을 이동시키는 간격을 설정하며 타측의 레버 안내홈(21b)은 제 2 샤프트(60)을 이동시키는 간격을 설정하도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 메인 샤프트(40)와 제 2 샤프트(60)을 이동시킬 수 있도록 상기 메인 샤프트(40)와 제 2 샤프트(60)의 일측단에 홈부(42,62)와 레버 안내홈(21a,21b)에 따라 이동할 수 있도록 일측하단에는 이동롤러(54,74)는 레버 안내 홈(21a,21b)에 삽입결합되고 일측상단은 홈부(42,62)에 삽입결합되며 중심부에는 회전하는 힌지축(56,76)이 상기 케이스(100)고정된 제 1 링크부재(50)와 제 2 링크부재(70)가 설치된다.

상기 메인 샤프트(40)의 홈부(42)은 메인 샤프트(40)가 회전하기 때문에 축과 수직방향으로 홈부(42)가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제 2 샤프트(60)의 일측단에 형성된 가압핀(64)은 상기 공구매거진(80에 공구를 착탈시키는 그리퍼 핀(82)과 연결결합되어 있어, 상기 메인 샤프트(40)에 연결된 공구매거진(80)이 회전하여 이송되며 상기 제 2 샤프트(60)의 가압핀(64)이 회전되기 때문에 상기 가압핀(64)과 제 2 샤프트(60) 결합되는 부분에는 상기 제 2 샤프트(60)가 회전하지 않도록 베어링 케이지로 연결결합되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 메인 샤프트(40)의 회전 및 직선운동에 따라 가압핀(64)이 작동하는 것이 아니라 상기 제 2 샤프트(60)에 의해 가압핀(64)이 작동하므로 공구의 체결이 정확하게 제어될 수 있어, 공구매거진(80)에 의해 공구를 체결시 공구에게 충격을 가해지 않아 공구 및 공구매거진의 파손을 방지함과 동시에 소음이 억제되고 이와 같이 공구체결이 정확하게 제어되어 공구매거진(80)으로 부터 이탈되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 공구의 체결되는 소요시간이 단축되는 효과도 있다.

이와 같은 본 발명의 자동공구교환장치(1)는 도 4a,4b,4c,4d,4e,4f에 도시된 바와 실시예로 도 4a에 도시된 바와 같이 모터(10)로 부터 회전축(14)을 회전하면 피니언(12)과 맞물려진 기어(10)가 회동하는데 이때 상기 기어(20)의 캠홈(24)과 맞물린 회전롤러장치(30)가 상기 메인 샤프트(40)를 회전시켜 상기 메인 샤프트(40)가 일측단에 결합된 공구매거진(80)이 교체할 공구에 안착되는 동시에 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 공구매거진(80)의 그리퍼 핀(82)과 연결된 제 2 샤프트(60)의 가압핀(64)이 상기 그리퍼 핀(82)을 가압할 수 있도록 상기 제 2 샤프트(60)의 홈부(62)와 상기 기어(20)의 레버 안내홈(21b)에 연결되는 제 2 링크부재(70)가 상기 레버 안내홈(21a)에 따라 회전하여 제 2 샤프트(60)의 가압핀(64)이 상기 그리퍼 핀(82)을 가압하여 공구를 체결된다.

즉, 상기 기어(20)의 레버 안내홈(21b)은 공구매거진(80)의 그리퍼 핀(82)을 가압시키는 제 2 샤프트(60)의 가압핀(64)을 제어하는 것이다.

이와 같이 공구체결되며 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 메인 샤프트(40)가 회전하는 동시에 상기 메인 샤프트(40)와 상기 기어(10)의 레버 안내홈(21a)에 삽입결합된 제 1 링크부재(50)에 의해 도면에 도시된 화살표 방향으로 상기 메인 샤프트(40)을 회전 이동시키면 도 4d에 도시된 바와 같이 교체할 공구의 위치를 변경된 위치로 설정된다.

이와 같이 위치가 변경된 공구는 도 4e에 도시된 바와 같이 교체할 위치로 이동하기 위해 상기 제 1 링크부재(50)가 상기 메인 샤프트(40)를 도면에 도시된 화살표 방향으로 상기 메인 샤프트(40)와 연결된 상기 공구매거진을 공구 교체 위치로 회전 이동시킨다.

즉, 상기 기어(20)의 레버 안내홈(21a)은 공구매거진(80)이 교체할 공구의 위치를 설정을 제어하는 것이다.

이와 같이 교체할 공구의 위치가 설정되면 도 4f에 도시된 바와 같이 상기 공구매거진(80)에 체결된 공구를 해체하기 위해 상기 공구매거진(80)의 그리퍼 핀(82)을 제어하는 제 2 샤프트(60)의 가압핀(64)을 도면에 도시된 화살표 방향으로 이동될 수 있도록 제 2 링크부재(70)에 의해 이동되어 상기 공구매거진(80)의 그리퍼 핀(82)에 연결된 공구가 해체하는 것이다.

이와 같이 본 발명의 자동공구교환장치는 기어의 선회반경을 작게 함으로써 장치의 고속운전으로 공구의 체결되는 소요시간이 단축되는 효과가 있다.

1 : 자동공구교환장치
10 : 모터 12 : 피니언
14 : 회전축
20 : 기어 21a,21b : 레버 안내홈
24 : 캠홈
30 : 회전롤러장치
40 : 메인 샤프트 42 : 홈부
50 : 제 1 링크부재 52,54 : 이동롤러
56 : 힌지축
60 : 제 2 샤프트
62 : 홈부 64 : 가압핀
70 : 제 2 링크부재 72,74 : 이동롤러
76 : 힌지축
80 : 공구매거진 82 : 그리퍼 핀
100 : 케이스

Claims (1)

1. 공구자동교환장치는 공구매거진을 장착하여 상하운동과 회전운동을 하는 자동공구교환장치에 있어서,
   피니언이 구비된 회전축이 케이스 내측으로 삽입된 모터와;
   상기 피니언에 맞물림하고 양측면에는 레버 안내홈이 형성되며 외주면에는 캠홈이 형성된 기어와;
   상기 기어의 캠홈에 결합되어 회전이 가능하도록 설치된 회전롤러장치와;
   상기 회전롤러장치에 삽입결합되며 외주면 일측에는 홈부가 형성된 메인 샤프트와;
   상기 메인 샤프트의 홈부에 삽입결합되도록 일측 상단에는 이동롤러가 형성되고 일측 하단에는 상기 기어의 레버안내홈에 삽입결합되는 이동롤러가 구비되며 중심부에는 상기 케이스에 고정되어 회동할 수 있도록 힌지축이 구비된 제 1 링크부재와;
   상기 메인 샤프트에 삽입결합되며 일측단에는 홈부가 형성되고 타측단에는 가압핀이 구비된 제 2 샤프트와;
   상기 제 2 샤프트의 홈부에 삽입결합되도록 일측 상단에는 이동롤러가 결합되고 일측 하단에는 상기 기어의 레버안내홈에 이동롤러가 결합되며 중심부에는 상기 케이스에 고정되어 회동할 수 있도록 힌지축이 구비된 제 2 링크부재와;
   상기 메인 샤프트의 일측끝단부에 설치되고 양측 단부에 공구를 수납고정하도록 하는 그리퍼 핀이 구비되며 상기 그리퍼 핀은 상기 제 2 샤프트의 가압핀과 연결된 공구매거진을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치.
   
   

Images