KR20140068433A - 머시닝센터의 공구 캐리어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 외부동력에 의해 회전하는 웜샤프트; 원주면이 상기 웜샤프트와 맞물려 축회전하며 일측면에 회전중심을 따라 캠곡선홈이 형성된 웜휠; 일단이 상기 웜휠의 가장자리 일측에 회전가능하게 지지되며 상기 캠곡선홈에 수용되는 돌출핀이 일체로 구비되어 타단이 웜휠의 회전과 연동하여 일정거리 왕복 선회하는 레버; 및 상기 웜휠과 일정거리를 두고 서로 이격되게 설치된 한 쌍의 제1고정체와, 상기 제1고정체들 사이에 회전가능하게 결합되며 길이방향으로 레일이 설치된 구동샤프트와, 상기 구동샤프트의 둘레에 결합되어 상기 레일을 따라 직선 왕복하도록 상기 레버의 타단에 설치된 돌기가 수용되는 수용홈이 형성된 이동체와, 상기 구동샤프트의 일단과 일측 제1고정체 사이에 공구홀더를 파지하도록 설치되는 파지부를 구비하는 아암부;를 포함하는 머시닝센터의 공구 캐리어장치가 제공된다.
이에 의하면, 웜휠의 캠곡선홈에 대한 최대 반경의 간단한 조절을 통해 아암부의 이동체의 최대 이동거리를 조절할 수 있으므로 단면구속형 공구 및 이면 구속형 공구에 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.

Description

머시닝센터의 공구 캐리어장치 {Tool Carrier Device Of Machining Center}

본 발명은 머시닝센터의 공구 캐리어장치에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계 중 머시닝센터에서 자동 공구 교환기(ATC Changer)가 설치되는 경우, 공구매거진에서 공구를 옮겨와 공구 교환위치(Changing Position)로 공구를 이송하는 공구 캐리어(Carrier) 장치가 별도로 설치된다.

지금까지 머시닝센터용 공구의 주종을 이루는 것은 BT, DIN, CAT 등 단면 구속형 공구가 대부분이었으나 가공물의 종류에 따른 고속, 고정밀도 가공의 필요성이 대두 됨에 따라, 스핀들 내부 테이퍼면 만을 이용한 단면 구속형이 아닌 스핀들 전면을 동시에 이용한 HSK와 같은 이면 구속형 공구가 개발되고 있다.

한편, 종래의 머시닝센터의 공구 캐리어장치는 공구매거진으로부터 공구를 가져올 수 있도록 아암부가 회전됨과 동시에 공구를 간섭없이 교체하기 위해 전후진 왕복운동이 필요하다. 이때, 단면구속형 공구에 비해 이면 구속형 공구가 길이가 짧음에 따라 전후진 이동거리가 불필요하게 길어지지 않도록 적절히 조절할 수 있는 공구 캐리어장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 아암부의 전후진 이동거리를 조절할 수 있는 머시닝센터의 공구 캐리어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 머시닝센터의 공구 캐리어장치는,

외부동력에 의해 회전하는 웜샤프트(110);

원주면이 상기 웜샤프트(110)와 맞물려 축회전하며 일측면에 회전중심을 따라 캠곡선홈(120a)이 형성된 웜휠(120);

일단이 상기 웜휠(120)의 가장자리 일측에 회전가능하게 지지되며 상기 캠곡선홈(120a)에 수용되는 돌출핀(131)이 일체로 구비되어 타단이 웜휠(120)의 회전과 연동하여 일정거리 왕복 선회하는 레버(130); 및

상기 웜휠(120)과 일정거리를 두고 서로 이격되게 설치된 한 쌍의 제1고정체(141)와, 상기 제1고정체(141)들 사이에 회전가능하게 결합되며 길이방향으로 레일(142a)이 설치된 구동샤프트(142)와, 상기 구동샤프트(142)의 둘레에 결합되어 상기 레일(142a)을 따라 직선 왕복하도록 상기 레버(130)의 타단에 설치된 돌기(132)가 수용되는 수용홈(143a)이 형성된 이동체(143)와, 상기 구동샤프트(142)의 일단과 일측 제1고정체(141) 사이에 공구홀더를 파지하도록 설치되는 파지부(144)를 구비하는 아암부(140);

를 포함하여 구성된다.

상기 구동샤프트(142)의 타단 둘레면에는,

타측 제1고정체(141)와의 사이에 일체로 결합되는 제1기어(145)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은,

상기 웜휠(120)의 타측면에 일체로 연동 결합되며 원주면에 캠곡선이 형성된 보조휠(150)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은,

상기 보조휠(150)과 상기 한 쌍의 제1고정체(141) 사이에 설치된 한 쌍의 제2고정체(161)와, 상기 제2고정체(161)들 사이에 상기 구동샤프트(142)와 나란히 회전가능하게 설치되는 회전축(162)과, 상기 회전축(162)과 상기 보조휠(150)의 캠 곡선 사이에 설치되어 상기 보조휠(150)과 연동되어 상기 회전축(162)을 회전시키는 캠팔로우(163)와, 상기 회전축(162)의 둘레면과 상기 제1기어(145) 사이에 설치되어 상기 보조휠(150)의 구동력을 상기 회전축(162)으로 전달하는 제2기어(164)를 구비하는 회전동력전달부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 캠팔로우(163)의 원주면에는,

상기 보조휠(150)의 캠 곡선을 따라 이동하는 복수의 팔로우돌기(163a)가 방사상으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 수용홈(143a)은,

상기 이동체(143)의 원주면 방향으로 링 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 머시닝센터의 공구 캐리어장치에 의하면, 웜휠의 캠곡선홈에 대한 최대 반경의 간단한 조절을 통해 아암부의 이동체의 최대 이동거리를 조절할 수 있으므로 단면구속형 공구 및 이면 구속형 공구에 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 머시닝센터의 공구 캐리어장치를 보인 사시도,
도 2는 도 1의 작동도로서 아암부가 약 135도 회전된 상태를 보인 도면,
도 3은 도 1의 작동도로서 아암부가 약 180도 회전된 상태를 보인 도면, 및
도 4는 도 1의 작동도로서 아암부가 약 270도 회전된 상태를 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 머시닝센터의 공구 캐리어장치에 대해 상세하게 살펴본다.

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 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 머시닝센터는 베드 상에 설치되고, 수평방향으로 이동가능한 종방향 테이블과, 이 종방향 테이 상에 설치되고 이에 직교하는 방향으로 이동가능한 횡방향 테이블과, 이 횡방향 테이블 상에 설치된 칼럼과, 이 칼럼을 따라 상하 이동가능한 스핀들 헤드와, 이 스핀들 헤드에 부착된 주 스핀들과, 이 주 스핀들 내의 공구를 교환하는 공구 캐리어장치와, 다수의 공구를 수용하는 공구 매가진을 포함한다.

여기서, 상기 공구 캐리어장치는 주 스핀들 내의 공구를 공구 매가진 내의 다른 공구로 교환하여 여러 가지 가공을 차례로 수행할 수 있게 하는 장치이다.

즉, 공구 교환은 스핀들 헤드를 소정의 공구 교환 위치로 이동하고, 주 스핀들의 회전을 멈춘 뒤 주 스핀들 내의 공구와 공구 매가진 내의 공구를 아암부로 모두 파지하고, 공구 캐리어 장치를 선회시킴으로써 수행된다.

이러한 공구 교환이 완료된 후, 주 스핀들이 재가동된다. 주 스핀들이 소정의 회전속도에 도달할 때까지 기다린 후 차후 가공 동작이 수행된다.

이와 같이 본 발명의 요부인 상기 공구 캐리어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 웜샤프트(110), 웜휠(120), 레버(130), 아암부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 웜샤프트(110)는 외부동력 즉, 한 예로 모터의 축과 연결되어 회전하는 구성이다.

상기 웜휠(120)은 원형 플레이트 형상으로 그 원주면에 상기 웜샤프트(110)가 맞물려 축회전 가능하며, 일측면(도 1의 전면부)에 회전중심을 따라 캠곡선홈(120a)이 형성된다.

또한, 상기 레버(130)는 일정길이를 갖는 바 형태로서 그 일단(도 1의 상단)이 상기 웜휠(120)의 가장자리 일측에 회전가능하게 지지되며, 그 배면에 상기 캠곡선홈(120a)에 수용되는 돌출핀(131)이 일체로 구비되어 타단(도 1의 하단)이 웜휠(120)의 회전과 연동하여 일정거리 왕복 선회할 수 있도록 설치된다. 이를 위해 상기 레버(130)의 타단에는 후술할 이동체(143)의 수용홈(143a)에 수용되는 돌기(132)가 설치될 수 있다.

한편, 상기 아암부(140)는 상기 웜휠(120)과 일정거리를 두고 서로 이격되게 설치된 한 쌍의 제1고정체(141)와, 상기 제1고정체(141)들 사이에 회전가능하게 결합되며 길이방향으로 레일(142a)이 설치된 구동샤프트(142)와, 상기 구동샤프트(142)의 둘레에 결합되어 상기 레일(142a)을 따라 직선 왕복하도록 상기 레버(130)의 타단에 설치된 돌기(132)가 수용되는 수용홈(143a)이 형성된 이동체(143)와, 상기 구동샤프트(142)의 일단과 일측 제1고정체(141) 사이에 공구홀더를 파지하도록 설치되는 파지부(144)를 구비하여 이루어진다.

상기 한 쌍의 제1고정체(141)는 미도시된 하우징에 고정결합되는 구성이며, 상기 구동샤프트(142)는 이 제1고정체(141)들 사이에 지지되어 회전가능하게 설치된다. 이때, 상기 구동샤프트(142)의 타단 둘레면에는 타측(도 1의 좌측) 제1고정체(141)와의 사이에 일체로 결합되는 제1기어(145)가 설치된다.

상기한 이동체(143)는 관 형태로 상기 구동샤프트(142)의 둘레에 결합되며, 상기 수용홈(143a)이 상기 이동체(143)의 원주면 방향으로 링 형상으로 이루어진다.

아울러, 상기한 파지부(144)는 그 양단이 주 스핀들 내의 공구와 공구 매가진 내의 공구를 모두 파지할 수 있도록 갈고리 형상으로 설치되며, 종래와 동일 유사한 구성으로서 내부에 구비된 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 공구 캐리어장치는 상기 웜휠(120)의 타측면에 일체로 연동 결합되며, 원주면에 캠 곡선이 형성된 보조휠(150)을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 상기 보조휠(150)은 상기 아암부(140)를 회전시키기 위한 구성으로서 본 발명의 공구 캐리어장치는 상기 보조휠(150)과 연동하는 회전동력전달부(160)를 더 포함함이 바람직하다.

상기한 회전동력전달부(160)는 상기 보조휠(150)과 상기 한 쌍의 제1고정체(141) 사이에 설치된 한 쌍의 제2고정체(161)와, 상기 제2고정체(161)들 사이에 상기 구동샤프트(142)와 나란히 회전가능하게 설치되는 회전축(162)과, 상기 회전축(162)과 상기 보조휠(150)의 캠 곡선 사이에 설치되어 상기 보조휠(150)과 연동되어 상기 회전축(162)을 회전시키는 캠팔로우(163)와, 상기 회전축(162)의 둘레면과 상기 제1기어(145) 사이에 설치되어 상기 보조휠(150)의 구동력을 상기 회전축(162)으로 전달하는 제2기어(164)를 구비하여 이루어진다.

상기 한 쌍의 제2고정체(161) 역시 미도시된 하우징에 고정결합되는 구성이며, 상기 회전축(162)은 이 제2고정체(161)들 사이에 지지되어 회전가능하게 설치된다.

상기 캠팔로우(163)의 원주면에는 상기 보조휠(150)의 캠곡선을 따라 이동하는 복수의 팔로우돌기(163a)가 방사상으로 설치된다.

상기 제2기어(164)는 상기 회전축(162)의 둘레면에 일체로 결합되어 상기 회전축(162)과 일체로 회전되며, 상기 회전축(162)과 결합된 상기 이동체(143)를 회전시키게 된다.

이하, 도면을 참조하여 상술한 본 발명 머시닝센터의 공구 캐리어장치의 작용에 대해 살펴본다.

도 2는 도 1의 작동도로서 아암부가 약 135도 회전된 상태를 보인 도면, 도 3은 도 1의 작동도로서 아암부가 약 180도 회전된 상태를 보인 도면, 및 도 4는 도 1의 작동도로서 아암부가 약 270도 회전된 상태를 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 도 1의 상태에서 외부 동력이 보조휠(150)에 전달되면 웜휠(120)과 보조휠(150)은 동시에 회전하게 된다.

따라서 웜휠(120)에 일단이 지지된 레버(130)의 타단(하단)은 회전하게 됨과 동시에 보조휠(150)과 캠팔로우(163)의 결합에 의해 제2기어(164)의 동력은 제1기어(145)로 전달되어 구동샤프트(142)가 회전하게 된다.

이에 의해 도 2에 도시된 바와 같이, 이동체(143)는 레버(130)의 돌기(132)에 구속되어 있어 구동샤프트(142)의 레일(142a)을 따라 일정거리 전진(화살표 참조)함과 동시에 구동샤프트(142)가 약 135도가량 회전하게 된다.

이후, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 동력이 보조휠(150)에 더 전달되면, 이동체(143)가 구동샤프트(142)의 레일(142a)을 따라 일정거리 더 전진함과 동시에 구동샤프트(142)가 약 180도가량 회전한 상태가 된다. 이때가 이동체(143)의 최대 이동상태가 된다. 이 상태에서, 구동샤프트(142)가 약 90도가량 더 회전하여 270도위치에 오더라도 이동체(143)는 더 이상 이동되지 않는다.

여기서, 구동샤프트(142)가 약 90도가량 더 회전하여 360도 위치에 오면 도 1의 원위치 상태가 된다. 이러한 과정을 거쳐 주 스핀들 내의 공구와 공구 매가진 내의 공구를 아암부(140)로 모두 파지하여 공구의 교환이 가능하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 머시닝센터의 공구 캐리어장치에 의하면, 웜휠의 캠곡선홈에 대한 최대 반경의 간단한 조절을 통해 아암부의 이동체의 최대 이동거리를 조절할 수 있으므로 단면구속형 공구 및 이면 구속형 공구에 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (6)

1. 외부동력에 의해 회전하는 웜샤프트(110);
   원주면이 상기 웜샤프트(110)와 맞물려 축회전하며 일측면에 회전중심을 따라 캠곡선홈(120a)이 형성된 웜휠(120);
   일단이 상기 웜휠(120)의 가장자리 일측에 회전가능하게 지지되며 상기 캠곡선홈(120a)에 수용되는 돌출핀(131)이 일체로 구비되어 타단이 웜휠(120)의 회전과 연동하여 일정거리 왕복 선회하는 레버(130); 및
   상기 웜휠(120)과 일정거리를 두고 서로 이격되게 설치된 한 쌍의 제1고정체(141)와, 상기 제1고정체(141)들 사이에 회전가능하게 결합되며 길이방향으로 레일(142a)이 설치된 구동샤프트(142)와, 상기 구동샤프트(142)의 둘레에 결합되어 상기 레일(142a)을 따라 직선 왕복하도록 상기 레버(130)의 타단에 설치된 돌기(132)가 수용되는 수용홈(143a)이 형성된 이동체(143)와, 상기 구동샤프트(142)의 일단과 일측 제1고정체(141) 사이에 공구홀더를 파지하도록 설치되는 파지부(144)를 구비하는 아암부(140);
   를 포함하는 머시닝센터의 공구 캐리어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동샤프트(142)의 타단 둘레면에는,
   타측 제1고정체(141)와의 사이에 일체로 결합되는 제1기어(145)가 설치되는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 공구 캐리어장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 웜휠(120)의 타측면에 일체로 연동 결합되며 원주면에 캠곡선이 형성된 보조휠(150)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 공구 캐리어장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 보조휠(150)과 상기 한 쌍의 제1고정체(141) 사이에 설치된 한 쌍의 제2고정체(161)와, 상기 제2고정체(161)들 사이에 상기 구동샤프트(142)와 나란히 회전가능하게 설치되는 회전축(162)과, 상기 회전축(162)과 상기 보조휠(150)의 캠 곡선 사이에 설치되어 상기 보조휠(150)과 연동되어 상기 회전축(162)을 회전시키는 캠팔로우(163)와, 상기 회전축(162)의 둘레면과 상기 제1기어(145) 사이에 설치되어 상기 보조휠(150)의 구동력을 상기 회전축(162)으로 전달하는 제2기어(164)를 구비하는 회전동력전달부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 공구 캐리어장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 캠팔로우(163)의 원주면에는,
   상기 보조휠(150)의 캠 곡선을 따라 이동하는 복수의 팔로우돌기(163a)가 방사상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 공구 캐리어장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 수용홈(143a)은,
   상기 이동체(143)의 원주면 방향으로 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 공구 캐리어장치.

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