KR20160092842A - 자동공구교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계 등에 적용되며 공구 매거진에서 필요한 공구를 선택하여 공작기계 등에서 사용하고 있던 공구를 자동으로 바꾸어줄 수 있는 자동공구교환장치를 개시한다.
본 발명의 자동공구교환장치는, 내부에 공간이 제공된 캠박스, 캠박스의 외부에 결합되는 구동원, 구동원의 구동력을 전달받아 구동하는 웜기어, 웜기어에 치합되는 웜휠, 웜휠과 동일한 축에 결합되고 레버안내홀과 외주면에 캠홈이 제공되는 캠 어셈블리, 레버안내홀에 일측에 결합되는 레버, 레버의 타측이 결합되어 레버의 이동에 따라 직선이동하며 공구 매거진이 장착되는 스플라인 축, 그리고 스플라인 축에 스플라인 결합되며 캠홈에 안내되는 롤러가 제공되는 스플라인 하우징을 포함한다.

Description

자동공구교환장치{Automatic tool changer}

본 발명은 공작기계 등에 적용되며 공구 매거진에서 필요한 공구를 선택하여 공작기계 등에서 사용하고 있던 공구를 자동으로 바꾸어줄 수 있는 자동공구교환장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동공구장치의 공구매거진이 장착된 스플라인 축은 스핀들로의 진입과 후퇴를 위한 직선왕복운동과 동시에 공구를 선택하기 위한 회전운동을 모두 필요로 한다. 이러한 직선왕복운동은 그루브가 형성된 회전체에 연결된 링크를 통해 이루어지고, 회전운동은 원주상에 형성된 캠홈에 롤러를 통해 스플라인 축의 하우징이 연결되어 이루어진다.

이러한 종래의 자동공구교환장치는 한국 등록특허공보 제10-0543884호에 개시되어 있다. 상술한 공보에는 스플라인 축을 직선으로 이동시킴과 동시에 캠홈에 결합되는 롤러가 일정한 간격으로 회전되어 스플라인 하우징을 회전시키는 기술이 개시되어 있다. 상기 공보에는 모터의 구동력을 전달받는 피니언 기어와 이 피니언 기어와 치합되는 베벨기어로 캠 어셈블리가 회전할 수 있는 기술이 개시되어 있다.

이러한 종래의 기술은 작동 중 소음이 크게 발생하며 특히 스플라인 축이 직선이동할 때 백래쉬(Backlash)가 발생하여 정밀도가 떨어져 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 제10-0543884호(2006. 01. 10 등록)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 캠 어셈블리를 구동할 때 소음을 줄이고 스플라인 축이 직선이동할 때 백래쉬가 발생하는 것을 없애 정밀도를 향상시켜 품질을 증대시키는 자동공구교환장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 공간이 제공된 캠박스, 상기 캠박스의 외부에 결합되는 구동원, 상기 구동원의 구동력을 전달받아 구동하는 웜기어, 상기 웜기어에 치합되는 웜휠, 상기 웜휠과 동일한 축에 결합되고 레버안내홀과 외주면에 캠홈이 제공되는 캠 어셈블리, 상기 레버안내홀에 일측에 결합되는 레버, 상기 레버의 타측이 결합되어 레버의 이동에 따라 직선이동하며 공구 매거진이 장착되는 스플라인 축, 그리고 상기 스플라인 축에 스플라인 결합되며 상기 캠홈에 안내되는 롤러가 제공되는 스플라인 하우징을 포함하는 자동공구교환장치를 제공한다.

상기 구동원과 상기 웜기어 사이에는 상기 구동원의 구동력을 전달받아 회전하는 제1 풀리, 상기 제1 풀리에 결합되는 밸트, 그리고 상기 밸트에 결합되어 상기 구동원의 구동력을 전달받으며 상기 웜기어와 동일한 축에 결합되는 제2 풀리가 제공되는 것이 바람직하다.

상기 캠홈은 상기 캠 어셈블리의 외주면에 일정한 구간에만 제공되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 실시예는 캠 어셈블리를 구동할 때 소음을 줄임과 동시에 스플라인 축이 직선이동할 때 백래쉬를 없애 정밀도를 높여 상품성을 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 자동공구교환장치의 전체적인 외형을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 주요부를 설명하기 위해 자동공구교환장치의 내부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 자동공구교환장치를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 자동공구교환장치의 작동과정을 설명하기 위한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 자동공구교환장치의 캠 어셈블리의 캠홈을 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부의 주요부를 도시한 사시도이며, 도 3은 정면도로, 자동공구교환장치를 도시하고 있다.

본 발명의 실시예의 자동공구교환장치는, 캠박스(1), 구동원(3), 웜기어(5), 웜휠(7), 캠 어셈블리(9), 레버(11), 스플라인 축(13), 그리고 스플라인 하우징(15)을 포함한다.

캠박스(1)는 내부에 공간이 제공되며, 케이스를 이룬다. 구동원(3)은 모터 등으로 이루어질 수 있으며, 캠박스(1)의 위부분에 볼트 등의 체결부재로 결합된다. 그리고 구동원(3)과 웜기어(5) 사이에는 구동력을 전달하기 위한 제1 풀리(17), 밸트(19), 그리고 제2 풀리(21)가 배치된다.

제1 풀리(17)는 구동원(3)의 축에 연결되어 구동원(3)에 의해 회전할 수 있다. 그리고 제1 풀리(17)는 밸트(19)에 의해 제2 풀리(21)와 연결된다. 제1 풀리(17)와 제2 풀리(21)는 캠박스(1)의 외주면에 배치된다. 그리고 밸트(19)는 제1 풀리(17)로 전달된 구동력을 제2 풀리(21)로 전달한다.

제1 풀리(17)와 제2 풀리(21)는 외주면에 일정한 간격으로 걸림돌기(21a, 도면에서 보이는 부분에만 부호를 표시함)들이 설치된다. 걸림돌기(21a)들은 축과 나란한 방향으로 제공되는 것이 바람직하다. 그리고 밸트(19)는 상술한 걸림돌기(21a)와 치합되는 걸림홈(19a)이 그 내부에 제공된다. 따라서 밸트(19)는 슬립이 일어나지 않고 정확하게 제1 풀리(17)의 구동력을 제2 풀리(19)로 전달할 수 있다.

웜기어(5)는 제2 풀리(21)의 축과 연결되어 제2 풀리(21)의 회전력을 전달받는다. 그리고 웜기어(5)는 웜휠(7)에 치합된다. 웜기어(5)와 웜휠(7)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 서로 직각 방향으로 배치되어 구동력을 전달한다. 이러한 웜기어(5)와 웜휠(7)을 이용한 동력전달구조는 백래쉬를 방지하여 정밀한 작동을 수행할 수 있는 이점이 있다.

웜휠(7)에는 캠 어셈블리(9)가 동일한 축에 결합된다. 캠 어셈블리(9)에는 레버안내홀(9a)과 캠홈(9b)이 제공된다.

레버안내홀(9a)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 웜휠(7)의 축과 같은 방향으로 일정한 홈이 파여지며, 도 3 기준으로 정면에서 보아 만곡형상을 가진다. 이러한 레버안내홀(9a)은 레버(11)의 일측이 삽입되어 레버(11)의 이동을 안내한다.

레버(11)는 타측이 스플라인 축(13)과 힌지 결합된다. 따라서 캠 어셈블리(9)가 회전할 때 레버안내홀(9a)에 의해 레버(11)가 안내되고 레버(11)의 이동에 따라 스플라인 축(13)을 직선 방향으로 이동할 수 있다.

한편, 스플라인 축(13)은 회전을 하는데 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 캠 어셈블리(9)의 외주면 일부구간에는 캠홈(9b)이 제공된다. 한편, 스플라인 축(13)에는 스플라인 하우징(15)이 스플라인 결합된다. 그리고 스플라인 하우징(15)에는 롤러(23)가 일정한 간격(예를 6개가 동일한 간격)으로 제공된다. 롤러(23)는 스플라인 하우징(15)의 축에 대해 방사상 방향으로 배치된다. 이 롤러(23)는 캠 어셈블리(9)의 캠홈(9b)에 결합된다. 따라서 캠 어셈블리(9)가 회전하면 캠홈(9b) 구간을 따라 롤러(23)가 이동할 때 스플라인 하우징(15)은 회전을 할 수 있다. 스플라인 하우징(15)이 회전함에 따라 스플라인 축(13)도 회전할 수 있다. 스플라인 축(13)이 회전함에 따라 스플라인 축(13)에 결합된 공구 매거진(25)이 함께 회전하게 된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 작동과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동원(3)이 구동하면 구동원(3)의 구동력은 제1 풀리(17)에 전달된다. 제1 풀리(17)로 전달된 구동력은 밸트(19)를 통해 제2 풀리(21)로 전달된다. 제2 풀리(21)로 전달된 구동력은 웜기어(5)로 전달되고, 웜기어(5)는 웜휠(7)과 치합되어 있으므로 캠 어셈블리(9)를 회전시킨다. 캠 어셈블리(9)가 회전함에 따라 레버(11)의 일측이 레버안내홀(9a)을 따라 이동하고, 레버(11)의 타단은 스플라인 축(13)을 직선 방향으로 이동시킨다. 따라서 스플라인 축(13)에 결합된 공구 매거진(25)도 직선방향으로 이동이 가능하게 된다(도 4 참조). 이때 본 발명의 실시예는 웜기어(5)와 웜휠(7)이 치합되어 동력을 전달하는 구조로 이루어지므로, 소음을 현저하게 감소시키고 백래시를 방지하여 정밀한 작동이 이루어져 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

계속해서 캠 어셈블리(9)가 회전하면서 스플라인 하우징(15)에 결합된 롤러(23)를 이동시킨다(도 5 참조). 물론 롤러(23)는 캠홈(9b)이 있는 구간에서 캠홈(9b)을 따라 이동하여 스플라인 하우징(15)을 회전시킨다. 스플라인 하우징(15)이 회전함에 따라 스플라인 축(13)이 회전하고, 이로 인해 공구 매거진(25)도 회전할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예의 자동공구교환장치는 웜기어(5)와 웜휠(7)을 이용하여 캠 어셈블리(9)를 회전하는 구조를 채용하여 소음을 감소시키고 더욱 정밀하게 작동될 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1. 캠박스,
3. 구동원,
5. 웜기어,
7. 웜휠,
9. 캠 어셈블리, 9a. 레버안내홀, 9b. 캠홈,
11. 레버,
13. 스플라인 축,
15. 스플라인 하우징,
17. 제1 풀리,
19. 밸트,
21. 제2 풀리,
23. 롤러,
25. 공구 매거진

Claims (3)

1. 내부에 공간이 제공된 캠박스,
   상기 캠박스의 외부에 결합되는 구동원,
   상기 구동원의 구동력을 전달받아 구동하는 웜기어,
   상기 웜기어에 치합되는 웜휠,
   상기 웜휠과 동일한 축에 결합되고 레버안내홀과 외주면에 캠홈이 제공되는 캠 어셈블리,
   상기 레버안내홀에 일측에 결합되는 레버,
   상기 레버의 타측이 결합되어 레버의 이동에 따라 직선이동하며 공구 매거진이 장착되는 스플라인 축, 그리고
   상기 스플라인 축에 스플라인 결합되며 상기 캠홈에 안내되는 롤러가 제공되는 스플라인 하우징
   을 포함하는 자동공구교환장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동원과 상기 웜기어 사이에는
   상기 구동원의 구동력을 전달받아 회전하는 제1 풀리,
   상기 제1 풀리에 결합되는 밸트, 그리고
   상기 밸트에 결합되어 상기 구동원의 구동력을 전달받으며 상기 웜기어와 동일한 축에 결합되는 제2 풀리
   를 포함하는 자동공구교환장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 캠홈은
   상기 캠 어셈블리의 외주면에 일정한 구간에만 제공되는 자동공구교환장치.

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