KR20150100217A

KR20150100217A - 자동공구교환장치의 도어

Info

Publication number: KR20150100217A
Application number: KR1020140021748A
Authority: KR
Inventors: 이삭
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2015-09-02

Abstract

본 발명은 자동공구교환장치의 도어에 관한 것으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어는 스핀들과 다수의 공구를 수납할 수 있는 툴 매거진 및 자동공구교환장치를 포함하는 공작기계에 있어서, 일부에 상기 자동공구교환장치가 회전할 수 있는 개구부를 구비하고, 상기 툴 매거진의 일측에 설치되는 커버 프레임; 도어 구동유닛; 상기 도어 구동유닛에 연결되고, 상기 커버 프레임의 개구부를 개폐하는 도어; 상기 도어의 개폐시에 상기 도어를 가이드 지지하는 도어 가이드 레일; 및 상기 자동공구교환장치에 의해 교체되는 공구의 길이에 따라 상기 도어의 개폐 스트로크를 조절하기 위한 제어부;를 함한다.

Description

자동공구교환장치의 도어{Door of automatic tool changer of machine}

본 발명은 자동공구교환장치의 도어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동공구교환장치에 의해 툴 매거진에 수납된 공구와 스핀들에 장착된 공구의 교환시에 공구의 길이에 따라 자동공구교환장치의 도어의 개방 및 폐쇄 스트로크를 최소로 하여 공구교환시간을 단축함에 따라 비가공시간을 최소화하고, 공작기계의 생산성을 향상하기 위한 자동공구교환시간 단축을 위한 공작기계의 자동공구교환장치의 도어에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

공작기계 중 특히, 머시닝센터는 예를 들어 PLC(programmable logic controller) 또는 PMC(programmable machine controller)와 같은 미리 프로그램된 공작물 가공 프로그램이 저장된 NC 또는 CNC를 통해 툴 매거진에 수납된 공구를 자동으로 자동공구교환장치(ATC, automatic tool changer)를 통해 스핀들에 장착된 공구를 공작물의 가공상태에 따라 자동으로 교체한다.

오늘날 대량생산을 요구함에 따라 공작기계의 생산성을 향상하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다. 공작기계의 생산성을 향상하기 위해서는 가공시간을 단축하거나 비가공시간을 단축하여야 한다.

종래 공작기계는 자동공구교환장치에서 공구를 교체하기 위해 자동공구교환장치의 도어를 완전히 개방하고, 공구교환이 완료된 후에 다시 자동공구교환장치의 도어를 완전히 폐쇄해야 함에 따라 비가공시간이 증가함에 따라 공작기계의 생산성이 감소하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2003-0058531호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 툴 매거진에 수납된 공구와 스핀들에 장착된 공구를 자동공구교환장치에 의해 교환 할때, 교환되는 공구의 길이에 따라 자동공구교환장치의 도어의 개방 및 폐쇄 스트로크를 최소로 하여 공구교환시간을 단축함에 따라 공작기계의 비가공시간을 단축하고, 이에 따라 공작기계의 생산성을 향상하기 위한 자동공구교환시간 단축을 위한 공작기계의 자동공구교환장치의 도어를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 자동공구교환장치의 도어는 스핀들과 다수의 공구를 수납할 수 있는 툴 매거진 및 자동공구교환장치를 포함하는 공작기계에 있어서, 일부에 상기 자동공구교환장치가 회전할 수 있는 개구부를 구비하고, 상기 툴 매거진의 일측에 설치되는 커버 프레임; 도어 구동유닛; 상기 도어 구동유닛에 연결되고, 상기 커버 프레임의 개구부를 개폐하는 도어; 상기 도어의 개폐시에 상기 도어를 가이드 지지하는 도어 가이드 레일; 및 상기 자동공구교환장치에 의해 교체되는 공구의 길이에 따라 상기 도어의 개폐 스트로크를 조절하기 위한 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 자동공구교환장치의 도어의 바람직한 다른 실시예에서, 자동공구교환장치의 도어의 도어 구동유닛은 상기 커버 프레임의 상부에 설치되는 볼 스크류; 상기 볼 스크류에 회전동력을 전달하기 위한 구동유닛; 및 상기 볼 스크류의 회전에 의해 상기 볼 스크류를 따라 좌우로 이동되도록 상기 볼 스크류의 일부에 설치되는 이동 플레이트;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 자동공구교환장치의 도어의 바람직한 다른 실시예에서, 자동공구교환장치의 도어는 상기 구동유닛의 일측에 설치되어, 상기 볼 스크류 상에서 상기 이동 플레이트의 위치 데이터를 상기 제어부에 전송하기 위한 엔코더;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 자동공구교환장치의 도어의 바람직한 다른 실시예에서, 자동공구교환장치의 도어의 제어부는 상기 툴 매거진에 수납되는 공구의 길이 데이터를 저장하는 공구 길이 데이터 저장부; 상기 툴 매거진에 수납된 공구 중에서, 상기 자동공구교환장치에 의해 교환될 공구와 상기 스핀들에 장착된 공구의 길이를 비교하는 공구 길이 비교부; 상기 공구 길이 비교부의 비교결과에 따라, 상기 도어의 개방 스트로크를 계산하기 위한 계산부; 상기 계산부에 계산된 스트로크 값에 따른 신호와 상기 자동공구교환장치의 공구교환 완료 신호를 상기 구동유닛에 전송하기 위한 신호 전송부; 및 상기 엔코더에 의해 이동 플레이트의 위치 데이터 신호를 수신하는 신호 수신부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 자동공구교환장치의 도어의 바람직한 다른 실시예에서, 자동공구교환장치의 도어의 도어 가이드 레일은 상기 도어의 상부와 하부에 서로 평행하게 한 쌍으로 설치되는 수 있다.

본 발명에 의한 자동공구교환장치의 도어는 자동공구교환장치에 의해 교체되는 공구의 길이에 따라 자동공구교환장치의 도어의 개방 스트로크를 조절함에 따라 공작기계의 비가공시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 자동공구교환장치의 도어는 비가공시간을 최소화함에 따라 공작기계의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 자동공구교환장치의 도어는 개방 스트로크를 최소함함에 따라 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어가 설치된 공작기계의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어의 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어의 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어의 제어부의 블록도를 나타낸다.
도 5는 자동공구교환장치에 의해 공구교환중인 상태에서 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어의 개방 상태도를 나타낸다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어가 설치된 공작기계의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어의 사시도를 나타내며, 도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어의 사시도를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어의 제어부의 블록도를 나타내고, 도 5는 자동공구교환장치에 의해 공구교환중인 상태에서 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어의 개방 상태도를 나타낸다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어(100)를 설명한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어(100)는 커버 프레임(10), 도어 구동유닛, 도어(50), 도어 가이드 레일(60), 및 제어부(70)로 이루어진다.

공작기계(1) 특히, 머시닝센터는 베드의 일측에 다수의 공구를 수납할 수 있는 툴 매거진(3, tool magazine)이 공작기계(1)의 일부에 설치된다.

자동공구교환장치(4, automatic tool changer)(ATC)가 툴 개거진(3)의 일측에 설치된다.

스핀들(2)이 공작기계(1)의 베드 상에 설치된 컬럼에 설치된다. 스핀들(2)에 장착된 공구를 통해 공작물을 가공하게 된다.

공작기계(1)는 PLC(programmable logic controller) 또는 PMC(programmable machine controller)와 같은 미리 프로그램된 공작물 가공 프로그램이 저장된 NC 또는 CNC를 통해 툴 매거진(3)에 수납된 공구를 자동으로 자동공구교환장치(4)를 통해 스핀들(2)에 장착된 공구를 공작물의 가공상태에 따라 자동으로 교체한다.

커버 프레임(10)이 툴 매거진(3)의 일측에 설치되어, 툴 매거진(3)에 수납된 공구가 공작물의 가공중에 발생하는 칩이나 절삭유로부터 오염되는 것을 방지한다. 커버 프레임(10)은 일부에 자동공구교환장치(4)가 회전하면서 스핀들(2)에 장착된 공구를 교환할 수 있는 개구부(11)를 구비한다.

도어(50)는 도어 구동유닛에 연결되어 커버 프레임(10)의 개구부(11)를 개폐한다. 본 발명의 더욱 바람직한 일 실시예에 따르면, 도어(50)는 후술하는 도어 구동유닛의 이동 플레이트(40)에 연결되어 이동 플레이트(40)의 이동에 의해 커버 프레임(10)의 개구부(11)를 개폐한다. 즉, 도어(50)는 툴 매거진(3)에 수납된 공구를 자동공구교환장치(4)를 통해 스핀들(2)에 장착된 공구와 교환을 할 때 커버 프레임(10)의 개구부(11)를 개방하여 공구를 교환하고, 공구교환이 완료되어 가공중에는 커버 프레임(10)의 개구부(11)를 폐쇄하여 툴 매거진(3)에 수납된 공구가 공작물의 가공중에 발생하는 칩과 절삭유로부터 오염되는 것을 방지한다.

도어 가이드 레일(60)은 도어(50)의 개폐시에 도어(50)를 가이드 지지한다. 즉, 도어 가이드 레일(60)에 의해 도어(50)가 지지되지 않을 경우에는 도어(50)가 자중에 의해 처지게 되고, 이에 따라 도어(50)의 개폐시에 정확한 스크로크만큼 도어(50)가 개폐되지 않고, 볼 스크류(20)에 마모가 증가할 수 있기 때문이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어(100)의 도어 구동유닛은 볼 스크류(20), 구동유닛(30), 및 이동 플레이트(40)로 이루어진다.

볼 스크류(20)가 커버 프레임(10)의 상부에 설치된다. 즉, 볼 스크류(20)는 커버 프레임(10)의 상부에 볼트와 같은 공지의 체결수단에 의해 체결되는 고정 브라켓(21)의 양단에 설치된다.

구동유닛(30)이 고정 브라켓(21)의 일부에 설치되어, 볼 스크류(20)에 회전동력을 전달한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 구동유닛(30)은 서보모터(servo motor)로 구성되고, 볼 스크류(20)와 직결되도록 설치되어, 볼 스크류(20)에 회전동력을 전달한다.

도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 구동유닛(30)은 서보모터로 구성되고, 고정 브라켓(21)의 일측 상부에 설치된다. 서보모터의 회전축과 볼 스크류(20)의 일측에 설치되는 2개의 풀리(32)와 이러한 풀리(32)의 외주면에 접촉하여 설치되는 벨트(31)로 구성될 수 있다. 즉, 서보모터가 회전하면, 서보모터의 회전축에 연결된 풀리가 회전하고, 서보모터 회전축에 연결된 풀리의 회전력을 벨트(31)가 볼 스크류(20)의 일측에 설치되는 풀리에 전달하게 되고, 이에 따라 볼 스크류(20)가 회전할 수 있다.

도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따르면, 구동유닛(30)은 서보모터로 구성되고, 서보모터의 회전축과 볼 스크류(20)의 일측에 설치되는 기어결합에 의해 볼 스크류(20)를 회전시킬 수도 있다.

이동 플레이트(40)가 볼 스크류(20)의 일부에 설치된다. 즉, 이동 플레이트(40)는 볼 스크류(20)의 외주면의 일부에 접촉하도록 설치되어 볼 스크류(20)의 회전에 의해 볼 스크류(20)를 따라 좌우로 이동한다. 이동 플레이트(40)의 일측이 도어(50)의 내측면에 볼트체결과 같은 공지의 체결수단에 의해 결합된다. 이에 따라 볼 스크류(20)가 회전하게 되면, 이동 플레이트(40)가 볼 스크류(20)를 따라 좌우로 이동하게 되고, 이동 플레이트(40)에 결합된 도어(50)도 동일한 스트로크(stroke) 만큼 좌우로 이동하게 된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이동 플레이트(40)는 내부에 볼 스크류(20)과 관통될 수 있는 관통홀을 구비하는 ㄱ자 형상의 브라켓 형태로 형성될 수 있다.

도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 도어 가이드 레일(60)은 도어(50)의 내측면의 상부와 하부에 서로 평행하게 한 쌍으로 설치되어 도어(50)를 지지하고, 도어(50)의 개폐시에 도어(50)를 가이드한다.

제어부(70)는 자동공구교환장치(4)에 의해 교체되는 공구의 길이에 따라 도어(50)의 개폐 스트로크를 조절한다.

도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어(100)는 구동유닛(30)의 일측에 설치되어 볼 스크류(20) 상에서 이동 플레이트(40)의 위치 데이터를 제어부(70)의 신호 수신부(75)에 전송하기 위한 엔코더(80)를 더 포함한다. 엔코더(80)에 의해 도어(50)의 개방 및 폐쇄 상태를 모니터링할 수 있다.

도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어(100)의 제어부(70)를 설명한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어(100)의 제어부(70)는 공구 길이 데이터 저장부(71), 공구 길이 비교부(72), 계산부(73), 신호 전송부(74), 및 신호 수신부(75)로 이루어진다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동공구교환장치의 도어(100)의 제어부(70)는 NC 또는 CNC에 설치된다.

공구 길이 데이터 저장부(71)는 툴 매거진(3)에 수납되는 공구의 길이 데이터를 저장한다.

공구 길이 비교부(72)는 자동공구교환이 이루어지는 경우 툴 매거진(3)에 수납된 공구 중에서 자동공구교환장치(4)에 의해 교환될 공구와 스핀들(2)에 장착된 공구의 길이를 비교한다.

계산부(73)는 공구 길이 비교부(72)의 비교결과에 따라 툴 매거진(3)에 수납된 공구 중에서 자동공구교환장치(4)에 의해 교환될 공구와 스핀들(2)에 장착된 공구 중에서 더 길이가 긴 공구 길이에 소정의 스트로크를 더하여 도어(50)의 개방 스트로크를 계산한다. 즉, NC나 CNC에 소정의 스트로크를 20mm로 지정하고, 툴 매거진(3)에 수납된 공구 중에서 자동공구교환장치(4)에 의해 교환될 공구와 스핀들(2)에 장착된 공구 중에서 더 길이가 긴 공구 길이가 100mm라고 한다면 개방 스트로크는 120mm가 되도록 계산부(73)에서 계산된다.

신호 전송부(74)는 자동공구교환을 위해 도어(50)를 개방해야 하는 경우, 계산부(73)에 계산된 스트로크 값에 따른 신호를 구동유닛(30)에 전송한다. 또한, 신호 전송부(74)는 자동공구교환이 완료되어 도어(50)를 폐쇄해야 하는 경우, 자동공구교환장치(4)의 공구교환 완료 신호를 구동유닛(30)에 전송한다. 즉, 신호 전송부(74)에서 구동유닛(30)에 도어(50)의 개방 스트로크 신호를 구동유닛(30)에 전송하면, 계산부(73)에서 계산된 개방 스트로크만큼만 도어(50)를 개방하여 공구 교환이 이루어진다. 공구교환이 완료되면 개방 스트로크만큼만 도어(50)를 폐쇄함으로써, 공구교환시간을 최소화할 수 있게 된다.

신호 수신부(75)는 엔코더(75)에 의해 이동 플레이트(40)의 위치 데이터 신호를 수신한다.

이처럼, 본 발명에 의한 자동공구교환장치의 도어(100)는 자동공구교환장치(4)를 통해 교환하려는 공구의 길이에 따라 도어(50)의 개방 스트로크를 최소화하여, 공구 교환시간을 최소화하여 공작기계의 비가공시간을 단축함으로써 공작기계의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도어(50)의 개폐 스트로크의 최소화에 의해 자동공구교환장치의 도어(100)의 유지비용 및 작동비용을 절감할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.

1 : 공작기계, 2 : 스핀들,
3 : 툴 매거진, 4 : 자동공구교환장치,
10 : 커버 프레임, 11 : 개구부,
20 : 볼 스크류, 21 : 고정 브라켓,
30 : 구동유닛, 31 : 벨트,
32 : 풀리, 40 : 이동 플레이트,
50 : 도어, 60 : 도어 가이드 레일,
70 : 제어부, 71 : 공구 길이 데이터 저장부,
72 : 공구 길이 비교부, 73 : 계산부,
74 : 신호 전송부, 75 : 신호 수신부,
80 : 엔코더, 100 : 자동공구교환장치의 도어.

Claims

스핀들과 다수의 공구를 수납할 수 있는 툴 매거진 및 자동공구교환장치를 포함하는 공작기계에 있어서,
일부에 상기 자동공구교환장치가 회전할 수 있는 개구부를 구비하고, 상기 툴 매거진의 일측에 설치되는 커버 프레임;
도어 구동유닛;
상기 도어 구동유닛에 연결되고, 상기 커버 프레임의 개구부를 개폐하는 도어;
상기 도어의 개폐시에 상기 도어를 가이드 지지하는 도어 가이드 레일; 및
상기 자동공구교환장치에 의해 교체되는 공구의 길이에 따라 상기 도어(50)의 개폐 스트로크를 조절하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치의 도어.
제1항에 있어서,
상기 도어 구동유닛은,
상기 커버 프레임의 상부에 설치되는 볼 스크류;
상기 볼 스크류에 회전동력을 전달하기 위한 구동유닛; 및
상기 볼 스크류의 회전에 의해 상기 볼 스크류를 따라 좌우로 이동되도록 상기 볼 스크류의 일부에 설치되는 이동 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치의 도어.
제2항에 있어서,
상기 구동유닛의 일측에 설치되어, 상기 볼 스크류 상에서 상기 이동 플레이트의 위치 데이터를 상기 제어부에 전송하기 위한 엔코더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치의 도어.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 툴 매거진에 수납되는 공구의 길이 데이터를 저장하는 공구 길이 데이터 저장부;
상기 툴 매거진에 수납된 공구 중에서, 상기 자동공구교환장치에 의해 교환될 공구와 상기 스핀들에 장착된 공구의 길이를 비교하는 공구 길이 비교부;
상기 공구 길이 비교부의 비교결과에 따라, 상기 도어의 개방 스트로크를 계산하기 위한 계산부;
상기 계산부에 계산된 스트로크 값에 따른 신호와 상기 자동공구교환장치의 공구교환 완료 신호를 상기 구동유닛에 전송하기 위한 신호 전송부; 및
상기 엔코더에 의해 이동 플레이트의 위치 데이터 신호를 수신하는 신호 수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치의 도어.
제4항에 있어서,
상기 도어 가이드 레일은,
상기 도어의 상부와 하부에 서로 평행하게 한 쌍으로 설치되는 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치의 도어.