KR20160073528A - 공작 기계의 공구 교환 장치 - Google Patents

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Abstract

공작 기계의 공구 교환 장치는 동력 전달 기구, 캠, 레버, 터렛(turret), 및 암을 포함할 수 있다. 동력 전달 기구는 공작 기계의 스핀들에 선택적으로 결합될 수 있다. 캠은 상기 동력 전달 기구에 의해 회전될 수 있다. 레버는 상기 캠에 결합될 수 있다. 터렛은 상기 캠에 결합될 수 있다. 암은 상기 레버와 상기 터렛에 의해서 회전되어, 공구를 교체할 수 있다. 따라서, 공구 교환 장치는 별도의 서보 모터가 아닌 메인 스핀들 구동용 서보 모터에 의해서 메인 스핀들과 같이 연동될 수가 있게 되므로, 공구 교환 작업 중에 충돌과 같은 안전 사고를 방지할 수가 있다. 또한, 별도의 서보 모터 사용이 배제되므로, 공작 기계의 단가를 낮출 수도 있다.

Description

공작 기계의 공구 교환 장치{APPARATUS FOR CHANGING A TOOL OF A MACHINE TOOL}
본 발명은 공작 기계의 공구 교환 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 머시닝 센터의 공구를 교환하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공작 기계는 터닝 센터와 머시닝 센터로 구분할 수 있다. 터닝 센터는 회전되는 소재를 공구를 이용해서 가공할 수 있다. 반면에, 머시닝 센터는 회전하는 공구를 이용해서 소재를 가공할 수 있다. 머시닝 센터는 가공 용도에 따라 공구를 교체하기 위한 장치를 포함할 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 공구 교환 장치는 별도의 서보 모터를 포함할 수 있다. 즉, 공구 교환 장치는 머시닝 센터의 메인 스핀들을 구동하기 위한 서보 모터와는 별도의 전용 서보 모터를 포함할 수 있다.
메인 스핀들용 서보 모터와 교환 장치용 서보 모터 사이에서 인터페이스가 정확하게 이루어지지 않게 되면, 공구 교환 중에 충돌과 같은 사고가 발생될 소지가 높을 수 있다. 또한, 별도의 전용 서보 모터 사용으로 머시닝 센터의 가격이 상승되는 문제도 있다.
본 발명은 낮은 가격을 유지하면서 공구 교환 작업을 안전 사고없이 정확하게 수행할 수 있는 공작 기계의 공구 교환 장치를 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 공작 기계의 공구 교환 장치는 동력 전달 기구, 캠, 레버, 터렛(turret), 및 암을 포함할 수 있다. 동력 전달 기구는 공작 기계의 스핀들에 선택적으로 결합될 수 있다. 캠은 상기 동력 전달 기구에 의해 회전될 수 있다. 레버는 상기 캠에 결합될 수 있다. 터렛은 상기 캠에 결합될 수 있다. 암은 상기 레버와 상기 터렛에 의해서 회전 이동되어, 공구를 교체할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 동력 전달 기구는 상기 메인 스핀들에 결합된 구동 기어, 및 상기 구동 기어에 선택적으로 치합되어 상기 구동 기어의 회전력을 상기 캠으로 전달하는 종동 기어를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 동력 전달 기구는 상기 종동 기어와 상기 캠 사이에 배치되어 상기 종동 기어의 회전력을 90˚로 전환하여 상기 캠으로 전달하는 베벨 기어 세트를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 베벨 기어 세트는 상기 종동 기어에 연결된 제 1 베벨 기어, 및 상기 제 1 베벨 기어에 치합되고 상기 캠에 연결된 제 2 베벨 기어를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 공구 교환 장치는 상기 터렛에 의해서 회전되는 스플라인 축, 및 상기 레버에 의해서 상기 스플라인 축 상에서 회전 이동하여 상기 암을 구동시키는 하우징 축을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공작 기계는 머시닝 센터를 포함할 수 있다. 상기 스핀들은 상기 머시닝 센터의 메인 스핀들을 포함할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 공구 교환 장치가 동력 전달 기구를 매개로 공작 기계의 메인 스핀들에 선택적으로 결합될 수 있다. 따라서, 공구 교환 장치는 별도의 서보 모터가 아닌 메인 스핀들 구동용 서보 모터에 의해서 메인 스핀들과 같이 연동될 수가 있게 되므로, 공구 교환 작업 중에 충돌과 같은 안전 사고를 방지할 수가 있다. 또한, 별도의 서보 모터 사용이 배제되므로, 공작 기계의 단가를 낮출 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 공구 교환 장치의 전면을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공구 교환 장치의 후면을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 공구 교환 장치를 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ_ 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작 기계의 공구 교환 장치를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작 기계의 공구 교환 장치의 전면을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 공구 교환 장치의 후면을 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 공구 교환 장치를 나타낸 정면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ_ 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 공작 기계의 공구 교환 장치는 동력 전달 기구(120), 캠(130), 레버(140), 터렛(150), 스플라인 축(160), 하우징 축(170) 및 암을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 공작 기계는 머시닝 센터를 포함할 수 있다. 따라서, 머시닝 센터는 서보 모터를 이용해서 공구를 회전시키는 메인 스핀들(110)을 포함할 수 있다. 그러나, 공작 기계는 머시닝 센터 이외에도 터닝 센터를 포함할 수도 있다.
동력 전달 기구(120)는 메인 스핀들(110)의 회전력을 공구 교환 장치로 선택적으로 전달할 수 있다. 동력 전달 기구(120)는 공구 교환 중에만 메인 스핀들(110)에 결합될 수 있다. 즉, 공구 교환 장치는 서보 모터와 같은 별도의 구동원을 포함하지 않고, 메인 스핀들(110)의 회전력을 동력 전달 기구(120)를 통해서 전달받아서 공구를 교환할 수 있다. 따라서, 구동원이 머시닝 센터의 서보 모터 하나이고, 하나의 서보 모터에 의해서 메인 스핀들(110)과 공구 교환 장치가 연동하여 동작하게 되므로, 공구 교환 중에 충돌과 같은 안전 사고를 방지할 수 있다.
동력 전달 기구(120)는 구동 기어(122), 종동 기어(124) 및 베벨 기어 세트(126)를 포함할 수 있다. 구동 기어(122)는 메인 스핀들(110)에 결합될 수 있다. 종동 기어(124)는 공구 교환 중에만 구동 기어(122)에 선택적으로 치합될 수 있다.
베벨 기어 세트(126)는 종동 기어(124)의 회전력을 캠(130)으로 전달할 수 있다. 베벨 기어 세트(126)는 종동 기어(124)에 치합된 제 1 베벨 기어(127), 및 제 1 베벨 기어(127)에 90˚각도로 치합된 제 2 베벨 기어(128)를 포함할 수 있다. 제 2 베벨 기어(128)는 캠(130)에 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 메인 스핀들(110)이 캠(130)의 축과 직교하는 방향으로 배치되어 있으므로, 베벨 기어 세트(126)가 종동 기어(124)의 회전력을 90˚로 전환하여 캠(130)으로 전달할 수 있다.
레버(140)는 캠(130)의 축에 연결될 수 있다. 레버(140)는 하우징 축(170)에 연결될 수 있다. 따라서, 캠(130)의 회전에 의해서 레버(140)는 하우징 축(170)을 하우징 축(170)의 축 방향을 따라 직선 이동시킬 수 있다.
터렛(150)은 캠(130)의 외주면에 연결될 수 있다. 터렛(150)은 스플라인 축(160)에 결합되어, 스플라인 축(160)을 회전시킬 수 있다. 따라서, 캠(130)의 회전에 의해서 터렛(150)은 스플라인 축(160)을 정위치에서 회전시킬 수 있다.
하우징 축(170)은 스플라인 축(160)의 내주면에 스플라인 결합될 수 있다. 하우징 축(170)은 암(180)의 중앙부에 연결될 수 있다. 따라서, 하우징 축(170)은 터렛(150)에 의한 스플라인 축(160)의 회전에 의해서 같이 회전하면서 레버(140)에 의해서 스프라인 축(160) 내에서 직선 이동될 수 있다. 즉, 하우징 축(170)은 스플라인 축(160) 내에서 회전 이동될 수 있다.
암(180)은 하우징 축(170)과 함께 회전 이동하여, 공구를 교환할 수 있다. 암(180)은 머시닝 센터의 기존 공구를 공구 매거진으로 반출할 수 있다. 또한, 암(180)은 공구 매거진의 새로우 공구를 머시닝 센터로 반입할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 동력 전달 기구(120)가 기어 기구를 포함하는 것으로 예시하였다. 그러나, 동력 전달 기구(120)가 메인 스핀들(110)의 회전력을 고속으로 전달할 필요는 없으므로, 동력 전달 기구(120)는 체인 기구, 벨트 기구 등과 같은 다른 종류의 기구들도 포함할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작 기계의 공구 교환 장치를 나타낸 사시도이다.
본 실시예에 따른 공작 기계의 공구 교환 장치는 동력 전달 기구를 제외하고는 도 1에 도시된 공작 기계의 공구 교환 장치의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 설명은 생략할 수 있다.
도 5를 참조하면, 메인 스핀들(110)은 캠(130)의 축과 평행한 방향으로 배치될 수 있다. 따라서, 메인 스핀들(110)의 회전력을 90˚로 전환하여 캠(130)으로 전달할 필요가 없다.
이에 따라, 동력 전달 기구(120)는 구동 기어(122) 및 종동 기어(124)만을 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예의 동력 전달 기구(120)는 베벨 기어 세트를 포함하지 않을 수 있다. 종동 기어(124)는 캠(130)에 직접 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예들에 따르면, 공구 교환 장치가 동력 전달 기구를 매개로 공작 기계의 메인 스핀들에 선택적으로 결합될 수 있다. 따라서, 공구 교환 장치는 별도의 서보 모터가 아닌 메인 스핀들 구동용 서보 모터에 의해서 메인 스핀들과 같이 연동될 수가 있게 되므로, 공구 교환 작업 중에 충돌과 같은 안전 사고를 방지할 수가 있다. 또한, 별도의 서보 모터 사용이 배제되므로, 공작 기계의 단가를 낮출 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 메인 스핀들 120 ; 동력 전달 기구
122 ; 구동 기어 124 ; 종동 기어
126 ; 베벨 기어 세트 127 ; 제 1 베벨 기어
128 ; 제 2 베벨 기어 130 ; 캠
140 ; 레버 150 ; 터렛
160 ; 스플라인 축 170 ; 하우징 축
180 ; 암

Claims (5)

  1. 공작 기계의 스핀들에 선택적으로 결합되는 동력 전달 기구;
    상기 동력 전달 기구에 의해 회전되는 캠;
    상기 캠에 결합된 레버;
    상기 캠에 결합된 터렛(turret); 및
    상기 레버와 상기 터렛에 의해서 회전 이동되어, 공구를 교체하는 암을 포함하는 공작 기계의 공구 교환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 동력 전달 기구는
    상기 메인 스핀들에 결합된 구동 기어;
    상기 구동 기어에 선택적으로 치합되어 상기 구동 기어의 회전력을 상기 캠으로 전달하는 종동 기어를 포함하는 공작 기계의 공구 교환 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 동력 전달 기구는
    상기 종동 기어와 상기 캠 사이에 배치되어, 상기 종동 기어의 회전력을 90˚로 전환하여 상기 캠으로 전달하는 베벨 기어 세트를 더 포함하는 공작 기계의 공구 교환 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 베벨 기어 세트는
    상기 종동 기어에 연결된 제 1 베벨 기어; 및
    상기 제 1 베벨 기어에 치합되고 상기 캠에 연결된 제 2 베벨 기어를 포함하는 공작 기계의 공구 교환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터렛에 의해서 회전되는 스플라인 축; 및
    상기 레버에 의해서 상기 스플라인 축 상에서 회전 이동하여 상기 암을 구동시키는 하우징 축을 더 포함하는 공작 기계의 공구 교환 장치.
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