KR20220068944A

KR20220068944A - 다축 머시닝 센터에 적용할 수 있는 드럼형 툴 매거진

Info

Publication number: KR20220068944A
Application number: KR1020210160068A
Authority: KR
Inventors: 잉 선
Original assignee: 첸 사운드 인더스트리얼 씨오., 엘티디.
Priority date: 2020-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2022-05-26
Also published as: US20220152762A1; TW202220785A; KR102605936B1; JP2022081446A; JP7266659B2; US11541495B2; TWI752733B; EP4000801A1

Abstract

다축 머시닝 센터에 적용할 수 있는 드럼형 툴 매거진을 통해, 머시닝 센터는 스핀들을 사용하여 머시닝 툴을 고정하는 툴 홀더를 직접 가져와 교체할 수 있다. 드럼형 툴 매거진은 구동 부재, 드럼 및 복수의 툴 클램프를 포함한다. 드럼에는 중앙에 회전축이 제공되고 주변에는 원형으로 배열된 복수의 분리된 마운트가 제공된다. 구동 부재는 드럼을 회전시키도록 구동한다. 복수의 툴 클램프가 각각의 마운트에 나란히 배열된다. 동일한 마운트의 모든 도구 클램프에는 드럼 주변에서 접선 방향에 평행하고 도구 클램프와 연결된 도구 클램핑 죠가 있어서, 클램핑된 머시닝 툴은 수평으로 놓이고 드럼 주변에 가깝게 위치한다. 이를 통해 툴 매거진의 부피를 최소화할 수 있다.

Description

다축 머시닝 센터에 적용할 수 있는 드럼형 툴 매거진{DRUM-TYPE TOOL MAGAZINE ADAPTIVE TO MULTI-AXIS MACHINING CENTER}

본 발명은 머신 툴용 툴 매거진에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다축 머시닝센터에 적합한 드럼형 툴 매거진에 관한 것이다.

머시닝센터 처리 중 툴 교환 작업을 용이하게 하기 위해, 일반적으로 메이팅 툴 매거진이 제공된다. 일반적인 형태의 툴 매거진에는 다양한 처리 방법 및 툴의 요구 사항을 충족하기 위해 회전 목마 형태, 디스크 형태, 체인 형태 및 툴 상자 형태가 있다. 툴 매거진은 공작물을 가공하기 위해 선택적으로 사용할 머시닝 센터용 다양한 가공 툴을 보관하는 장치이며, 머시닝 센터의 필수 액세서리가 되었다. 따라서, 업계의 툴 매거진에 초점을 맞춘 디자인과 개선에 대한 관심은 머시닝 센터 자체에 대한 관심 보다 적지 않다.

종래의 툴 클램프 구조 중, 한 예로 대만 특허 제 I658896호에 개시된 갠트리형 머시닝 센터 머신의 툴 매거진 회전 장치가 있다. 종래 장치는 툴 디스크가 툴 클램핑 부분과 함께 주변에 배치되는 디스크형 툴 매거진에 관한 것이다. 툴과 툴 디스크는 축 방향이 서로 평행하기 때문에, 툴의 수가 많을 경우, 툴 디스크는 방해받지 않는 툴 테이킹/리터닝을 방지할 만큼 커야 하고, 이는 결국 부피가 크고 공간을 많이 차지하는 툴 매거진이 된다. 또 다른 예는 대만 특허 번호 M534056에 의해 교시된 덮개 이동식 동기식 도어 개방 툴 매거진이다. 이러한 알려진 장치는, 구동 장치가 체인 플레이트로 구성된 툴 체인을 구동하여 회전하고 차례로 툴 포트를 구동하여 이동하는, 체인 형태의 툴 매거진을 사용한다. 툴 포트와 구동 유닛도 평행한 축 방향을 갖기 때문에, 그리고 툴 포트의 수가 체인 플레이트로 구성된 툴 체인의 크기에 따라 결정되기 때문에, 더 많은 툴 포트에는 더 긴 툴 체인이 필요하고, 유사하게 전체 장치의 부피가 크고 공간을 많이 차지하게 된다.

위의 단점 외에도, 대만 특허 번호 I658896의 장치는 툴 변경 작업을 위한 단일 스핀들이 있는 머시닝 센터에서만 작동할 수 있다. 다축 머시닝센터의 경우, 알려진 장치는 동시에 툴를 교체하기 위해 2개 이상의 스핀들을 지원할 수 없기 때문에 호환되지 않는다. 또한 2개 이상의 스핀들을 지원하여 툴을 교환할 수 없는 대만 특허 번호 M534056의 장치에 대해, 툴 교환 작업이, 툴 교환 암을 포함하는, 툴 교환 메커니즘에 의존한다는 것과 스핀들을 직접 사용하여 툴 교환을 수행하는 것이 불가능하다는 추가적인 문제가 있다.

앞서 언급한 필요성을 충족시키기 위해, 본 발명은 다축 머시닝센터에 적용할 수 있는 드럼형 툴 매거진을 제공하고, 툴 매거진은 머시닝 센터의 스핀들이 툴 테이크(tool-taking) 또는 툴 리턴(tool-returning) 작업을 수행할 수 있도록 가공 툴을 고정하는 툴 홀더를 보관하기 위한 드럼형 구조이다.

본 발명의 일 실시예는 다축 머시닝센터에 적용할 수 있는 드럼형 툴 매거진을 제공하고, 드럼형 툴 매거진은 머시닝 센터에서 적어도 하나의 스핀들을 사용하여 머신 툴을 고정하는 툴 홀더를 직접 잡고 교체하는 것을 허용하며, 드럼형 툴 매거진은: 구동 부재, 드럼 및 복수의 툴 클램프를 포함한다. 드럼 중앙에는 회전축이 제공되고, 드럼은 복수의 분리된 마운트가 원형으로 배열되는 기둥 주변부를 구비한다. 구동 부재는 드럼에 연결되어 드럼을 회전시키도록 드럼을 구동한다. 툴 클램프는 툴 홀더를 클램핑하기 위한 회전축의 축 방향을 따라 각각의 상기 마운트 상에 나란히 배열된다. 동일한 마운트의 툴 클램프에는 동일한 툴 클램핑 방향으로 열린 툴 클램핑 죠(tool clamping jaw)가 있다. 모든 툴 클램프에 의해 고정된 툴 홀더에 의해 지지된 가공 툴이 수평으로 놓이고 드럼 주변에 가깝게 모이도록, 각각의 툴 클램핑 죠는 주변부의 접선 방향에 평행이고 대응하는 툴 클램프와 연결된다.

따라서, 개시된 툴 매거진은 툴 매거진의 기둥 주변부를 따라 원형으로 배열된 마운트가 있는 드럼이며, 각각의 마운트에는 나란히 배열된 복수의 툴 클램프가 있으며, 따라서 드럼 전체 주변의 모든 곳은 툴 클램프만큼 많은 것을 운반하는 데 사용된다. 추가적으로, 툴 클램프의 툴 클램핑 죠는 드럼 주변부의 접선 방향과 평행하고 툴 클램프와 연결되어 있기 때문에, 툴 홀더에 의해 지지되는 모든 가공 툴은 드럼에 매우 근접할 수 있다. 이 디자인으로, 툴 클램프를 운반하기 위한 드럼의 용량은 드럼의 길이 또는 직경을 약간 증가시켜 효과적으로 증가될 수 있고, 이에 따라 공간을 최대한 활용하여 툴 매거진의 부피를 크게 늘리지 않고도 더 많은 툴 홀더가 제공될 수 있게 된다. 또한, 동일한 마운트의 툴 클램프가 나란히 배열되고 이들의 툴 클램핑 죠가 동일한 툴 클램핑 방향을 가지기 때문에, 개시된 툴 매거진은, 다축 머시닝 센터로 작업할 경우, 툴 교환 암을 사용하지 않고 2개 이상의 스핀들이 동시에 같은 마운트에 나란히 배치된 툴 클램프에 의해 고정된 툴 홀더에서 툴 테이킹 또는 툴 리터닝 작업을 직접 수행할 수 있게 한다. 단일 스핀들을 지지하거나 툴 교환 작업을 위한 추가적인 툴 교환 암을 사용하는 종래 기술의 장치와 비교하여, 본 발명은 머시닝 센터의 작동 중 툴 교환 시간을 크게 절약할 수 있고, 이에 따라 효과적으로 처리 효율성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 툴 매거진이, 2개의 스핀들이 있는 다축 머시닝 센터인, 머시닝 센터에 설치된 적용도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 머시닝센터에 설치된 툴 매거진의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 머시닝센터에 설치된 툴 매거진의 개략도이며, 구동 부재는 시계 방향 및 반시계 방향 모두에서 회전하도록 드럼을 구동할 수 있다.
도 4는 툴 클램프가 마운트와 함께 툴 매거진에 장착되는 것을 도시하는 본 발명의 실시예의 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 마운트에 장착된 툴 클램프의 분해도이다.
도 6은 도 4의 6-6선 단면도이다.
도 7은 도 4의 7-7선 단면도이다.
도 8은 머시닝 센터의 2개의 스핀들이 미리 정해진 위치로 횡방향으로 이동하는 것을 도시하는 본 발명의 실시예의 개략도이며, 드럼은 구동 부재에 의해 툴 홀더를 픽업하기 위한 위치로 회전하였다.
도 9는 머시닝 센터의 스핀들이 툴을 취하기 위해 수평으로 이동하고 수직으로 아래로 이동하는 것을 도시하는 본 발명의 실시예의 개략도이다.
도 10은 2개의 스핀들이 동일한 마운트 상의 2개의 툴 클램프에서 툴 홀더와 정렬되는 것을 도시하는 본 발명의 실시예의 개략도이다.
도 11은 스핀들이 툴 홀더와 맞물리도록 툴 클램프까지 연장되어 있는 것을 도시하는 본 발명의 실시예의 개략도이다.
도 12는 스핀들이 툴 홀더와 맞물릴 경우를 도시하는 본 발명의 실시예의 개략도이며, 핀이 프레싱 부재에 의해 눌러지고 잠금 해제 위치가 된다.
도 13은 다른 사시도로 취해진 도 12에 따른 또다른 개략도이다.
도 14는 머시닝 센터의 스핀들이 툴을 툴 클램프로 교체하기 위해 툴 홀더를 취하는 것을 도시하는 본 발명의 실시예의 개략도이며, 프레싱 부재는 챔퍼(chamfer) 컷을 따라 이동하고 핀을 잠금 해제 위치로 푸시한다.
도 15는 스핀들이 동일한 마운트 상의 2개의 다른 툴 클램프에서 툴 홀더와 정렬되는 것을 도시하는 본 발명의 실시예의 개략도이다.

이상에서는 본 발명의 개념을 설명하기 위한 바람직한 실시예를 설명하였지만, 첨부 도면에 도시된 실시예의 구성요소는 용이한 설명을 용이하게 하는 축척, 치수, 변형 및/또는 변위로 도시되고 정확한 축척으로 이루어질 필요가 없다는 것을 이해해야 한다.

도 1 내지 도 15를 참조하면, 본 발명은 다축 머시닝센터에 적용할 수 있는 드럼형 툴 매거진(100)을 제공한다. 툴 매거진(100)은 구동 부재(10), 드럼(20) 및 복수의 툴 클램프(30)를 포함하며, 이에 대해서는 후술한다.

드럼(20)은 중앙에 회전축(21)이 제공된다. 회전축(21)은 축방향(X)을 정의한다. 드럼(20)은 원주형 주변부(22)를 갖는다. 드럼(20)은 복수의 마운트(23)를 더 갖는다. 이러한 마운트(23)는 주변부(22)를 따라 원형으로 배열되며, 인접한 마운트(23)는 서로 분리되어 있다. 드럼(20)에 연결된 구동 부재(10)는 드럼(20)을 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전하도록 구동하는 역할을 한다.

본 실시예에서, 회전축(21)이 그 2개의 단부에서 2개의 고정 시트(24)에 대해 회전할 수 있도록, 드럼(20)의 회전축(21)은 고정 시트(24)가 각각 제공된 양단을 갖는다. 드럼(20)은 고정 시트(24)를 통해 머시닝센터(200)의 상부에 조립된다. 본 실시예에서, 드럼(20)은 2개의 원형 툴 디스크, 즉 제1 툴 디스크(25) 및 제2 툴 디스크(26)를 갖는다. 제1 툴 디스크(25)와 제2 툴 디스크(26)는 동일한 외경을 가지며 회전축(21)에 고정되어 연결된다. 제1 툴 디스크(25)와 제2 툴 디스크(26)는 각각 회전축(21)의 둘레와 회전축(21)의 양단부의 고정 시트(24) 부근에 장착된다. 본 실시예에서, 주변부(22)는 회전축(21)의 축 방향(X)을 따라 연결된 제1 및 제2 툴 디스크(25, 26)의 둘레에 의해 정의된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 주변부(22)는 대안적으로 제1 및 제2 툴 디스크(25, 26)에 의해 점유되는 길이에 의해 형성되거나, 또는 3개 이상의 유사한 툴 디스크의 둘레에 의해 정의되는 가상 실린더의 주변으로서 정의될 수 있다.

본 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 구동 부재(10)는 주로 가이드 부재(12)에 연결된 모터(11)를 포함한다. 제1 툴 디스크(25)는 (도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이) 회전축(21)을 중심으로 원형으로 배열된 등거리로 분리된 복수의 베어링(27)을 가지고 있다. 베어링(27)은 제1 툴 디스크(25)와 함께 회전하고 가이드 부재(12)에 각각 맞닿는다. 이에 따라, 제1 툴 디스크(25)가 회전축(21)과 제2 툴 디스크(26)를 연동하여 동시에 회전하도록, 모터(11)는 가이드 부재(12)를 구동하여 회전하고 차례로 맞닿는 베어링(27)을 안내하여 교대로 이동한다. 바람직하게, 베어링(27)은 핸들 베어링이고, 가이드 부재(12)는 대응하여 베어링(27)에 맞닿아 이에 따라 베어링(27)을 안내하는 캠 또는 웜일 수 있다. 부가적으로, 본 실시예에서 모터(11) 및 가이드 부재(12)는 고정 시트(24) 중 하나에 설치될 수 있다.

툴 클램프(30)는 툴 홀더(300)를 클램핑하기 위한 회전축(21)의 축 방향(X)을 따라 각각의 상기 마운트(23)에 나란히 배열된다. 동일한 마운트(23) 상의 툴 클램프(30)는 동일한 툴-클램핑 방향을 정의하는 툴-클램프 죠(31)를 갖는다. 모든 툴 클램프(30)에 의해 클램핑된 툴 홀더(300)에 의해 유지되는 머시닝 툴(301)이 수평으로 놓이고 드럼(20)의 주변부(22)에 가깝게 모이도록, 모든 툴 클램핑 죠(31)는 주변부(22)의 접선 방향(Y)에 평행하고 대응하는 툴 클램프(30)와 연결된다. 특히, 툴 클램핑 죠(31)는 툴 클램프(30)를 전달 방향(Y')으로 지지하는 툴 클램프(30)와 연결된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전달 방향(Y')은 접선 방향(Y)과 평행하다. 머시닝 툴(301)을 지지하는 툴 홀더(300)가 툴 클램프 죠(31)에 위치하여 툴 클램프(30)에 의해 클램핑되면, 전달 방향(Y')으로의 축 방향인 툴 홀더(300)의 축 방향, 그리고 따라서 또한 종래 기술의 툴 매거진과 같이 축방향(X)에 평행하지 않고 접선 방향(Y)에 평행하다. 이는 본 발명의 툴 매거진(100)이 기존의 장치와 차별화되는 바로 그 특징이다.

본 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 드럼(20)의 주변부(22)를 따라 배열된 8개의 마운트(23)가 있다. 각각의 마운트(23)는 막대형 형상을 가지며 제1 툴 디스크(25)와 제2 툴 디스크(26)에 고정되어 그 사이에 걸쳐 있다. 본 실시예의 각각의 마운트(23)는 나란히 배열된 6개의 툴 클램프(30)를 갖는다. 따라서, 본 실시예에서, 툴 매거진(100)은 총 48개의 툴 클램프(30)를 갖는다. 48개의 툴 홀더(300)가 툴 매거진(100)에 보관될 수 있다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 툴 클램프(30)는 2개의 죠 부재(40) 및 핀(50)을 포함한다. 2개의 죠 부재(40)는 동일한 구조이고 각각 연결부(41)와 죠 팁(jaw tip)(42)을 갖는다. 2개의 연결부(41)는 서로 중첩되어 축(43)을 통과하여, 이들은 마운트(23)에 회동 가능하게 연결된다. 2개의 연결부(41)가 서로에 대해 회동함에 따라 2개의 죠 팁(42)이 함께 당겨지거나 서로 멀어지게 당겨진다. 연결부(41)는 죠 부재(40)의 몸통부보다 얇은 측판이다. 본 실시예에서, 2개의 죠 부재(40)가 조립될 때, 2개의 연결 부분(41)이 서로 중첩되어 2개의 죠 팁(42)이 대칭적으로 위치하도록, 2개의 죠 부재(40)는 반대 방향으로 배열된다. 또한, 2개의 연결부(41)는 각각 핀 홀(411)을 갖는다. 2개의 핀 홀(411)은 동일한 직경을 갖는다. 2개의 핀홀(411)은 2개의 연결부(41)가 중첩될 때 서로 정렬된다.

핀(50)은, 마운트(23)에 설치될 때, 축(43)과 평행하며 축(43)과 다르게 마운트(23)에 위치한다. 핀(50)이 잠금 해제 위치(P1)(도 12 및 도 13)와 잠금 위치(P2)(도 6 및 도 7) 사이에서 마운트(23)에 대해 축방향으로 이동할 수 있는 방식으로, 핀(50)은 정렬된 두 개의 핀홀(411)을 통과한다.

핀(50)이 잠금 해제 위치(P1)에 있을 때, 2개의 죠 부재(40)는 서로에 대해 회동하도록 허용된다. 툴 홀더(300)가, 예를 들어, 스핀들(201 또는 202)에 연결되고 스핀들과 함께 이동할 때, 툴 홀더(300)는 2개의 죠 팁(42) 사이에 힘을 가하고 2개의 죠 팁(42)을 밀어내어, 툴 홀더(300)가 툴 클램프(30)로부터 빠지거나 또는 툴 클램프(30)로 교체될 수 있다. 핀(50)이 잠금 위치(P2)에 있을 때, 2개의 죠 부재(40)는 핀(50)에 의해 서로에 대해 회동하는 것이 제한된다. 이 때에, 툴 홀더(300)는 죠 팁(42)에 의해 제 위치에 클램핑된다. 여기서, 2개의 죠 부재(40)는 서로에 대해 회동할 수 있으며, 이 경우 2개의 죠 부재(40) 모두가 회동 가능하다. 대안적으로, 죠 부재(40) 중 하나는 이동할 수 없게 되는 반면, 다른 하나는 이동할 수 없는 하나의 죠 부재(40)에 대해 이동할 수 있다. 어느 경우에도, 2개의 죠 부재(40)는 본 발명에 의해 생각되는 바와 같이 서로에 대해 회동할 수 있다.

핀(50)은 대경부(51)와 소경부(52)를 갖는다. 대경부(51)는 2개의 핀홀(411)의 직경과 대략 동일한 직경을 갖는다. 소경부(52)는 2개의 핀홀(411)의 지름보다 작은 지름을 갖는다. 핀(50)이 잠금 위치(P2)에 있을 때, 대경부(51)는 2개의 죠 부재(40)가 서로에 대해 회동하는 것을 제한하기 위해 2개의 핀 구멍(411)에 밀접하게 끼워진다. 핀(50)이 잠금 해제 위치(P1)에 있을 때, (도 12 및 13에 도시된 바와 같이) 소경부(52)는 핀홀(411)에 느슨하게 수용되고, 갭(G)에 의해 각각의 핀 홀(411)의 벽의 적어도 일부로부터 분리된다. 갭(G)은 2개의 죠 부재(40)가 서로에 대해 회동할 공간을 제공한다.

바람직하게, 본 실시예에서, 마운트(23)에 고정된 포지셔닝 베이스(positioning base)(60)가 추가적으로 존재한다. 포지셔닝 베이스(60)는 2개의 연결부(41) 상에 적층된다. 포지셔닝 베이스(60)와 마운트(23) 사이에서, 2개의 죠 부재(40)가 회전할 공간이 있다. 그 안에, 포지셔닝 베이스(60)는 관통 구멍(61)을 갖는다. 포지셔닝 베이스(60)가 마운트(23)에 체결되면, 이러한 관통 구멍(61)은 2개의 핀 구멍(411)과 정렬된다. 관통 구멍(61)과 소경부(52)는 동일한 지름을 갖는다. 핀(50)이 잠금 위치(P2)에 있을 때, 대경부(51)는 2개의 핀 홀(411)에 밀착되는 반면에, 소경부(52)는 관통 구멍(61)에 밀착된다. 소경부(52)는 이제 관통 구멍(61) 외부에 노출부(521)을 남긴다. 노출부(521)를 관통홀(61)에 밀어 넣으면, 핀(50)은 잠금 위치(P2)에서 잠금 해제 위치(P1)로 이동한다.

본 실시예에서, 마운트(23)는 핀(50)을 수용하기 위한 핀 슬롯(231)을 갖는다. 핀 슬롯(231)은 내부에 리턴 스프링 부재(53)를 수용한다. 본 실시예에서 리턴 스프링 부재(53)는 압축 스프링일 수 있다. 핀(50)이 일반적으로 리턴 스프링 부재(53)에 의해 잠금 위치(P2)를 향해 밀어지도록, 핀 슬롯(231)의 핀(50)은 리턴 스프링 부재(53)에 의해 맞닿는 대경부(51)를 갖는다. 핀(50)이 잠금 해제 위치(P1)로 이동하면, 리턴 스프링 부재(53)는 압축되어 프리포스(pre-force)를 생성한다. 리턴 스프링 부재(53)를 압축하는 힘이 사라진 후, 프리포스는 핀(50)을 잠금 위치(P2)로 복귀시킨다.

본 실시예에서, 핀(50)은 접평면(54)으로 형성된 대경부(51) 근처의 측면을 갖는다. 이 접평면(54)은 핀(50)의 대경부(51)의 측면이 축방향으로 연장되는 평면을 형성하도록 반경방향으로 오목함에 따라 형성된다. 리테이너(70)는 핀 슬롯(231) 옆에 있고 접평면(54)을 누르도록 마운트(23)에 설치된다. 본 실시예에서 사용된 리테이너(70)는 기둥 본체를 갖는다. 마운트(23)는 리테이너(70)를 수용하고 위치시키기 위한 리세스(232)를 갖는다. 핀(50)이 마운트(23)에 대해 축방향으로 이동할 때, 리테이너(70)는 핀(50)이 편향되는 것을 제한한다.

따라서, 핀(50)이 잠금 해제 위치(P1)에 있을 때, 소경부(52)와 상부 죠 부재(40)의 핀 구멍(411)의 벽이 갭(G)에 의해 분리되어, 상부 죠 부재(40)는 하부 죠 부재(40)보다 더 큰 회동 범위를 가지나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 소경부(52)는 갭(G)에 의해 양쪽의 죠 부재(10)의 핀 홀(411) 각각의 벽의 적어도 일부로부터 분리될 수 있어서(도시되지 않음), 2개의 죠 부재(40)는 동일한 회동 범위를 갖는다.

본 실시예에서, 핀(50)은 노치(522)를 갖는다. 노치(522)는 노출부(521)에 위치한다. 롤러(55)는 노출부(521)에 회전 가능하게 설치되고 노치(522)에 수용된다. 또한, 핀(50)은 노출부(521) 위에 위치된 챔퍼 컷(523)을 갖는다. 챔퍼 컷(523)은 곡면 프로파일로 형성된 노치(522)와 마주하는 측면을 갖는다. 롤러(55)는 챔퍼 컷(523) 근처의 핀(50) 측면의 상부에 노출된다. 이에 의해, 롤러(55)가 밀리면, 노출부(521)는 차례로 관통 구멍(61) 내로 밀리게 된다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서, 각각의 죠 부재(40)는 추가적인 리턴 스프링 부재(80)에 의해 인접하는 외측면을 갖는다. 본 실시예에서 추가적인 리턴 스프링 부재(80)는 압축 스프링일 수 있다. 2개의 죠 부재(40)가 서로에 대해 회동할 때, 외측으로 회동하는 죠 부재(40)는 각각의 추가적인 리턴 스프링 부재(80)를 압축한다. 나중에 추가적인 리턴 스프링 부재(80)가 해제되면, 추가적인 리턴 스프링 부재(80)는 죠 부재(40)를 구동하여 후방으로 회동한다. 여기서, 추가적인 리턴 스프링 부재(80) 중 일부가 2개의 인접한 툴 클램프(30) 사이에 제공된다. 이들 추가적인 리턴 스프링 부재(80) 각각은 인접한 툴 클램프(30)의 대향 죠 부재(40) 사이에 접하는 2개의 단부를 갖는다. 추가적인 리턴 스프링 부재(80) 중 일부는 각각의 툴 클램프(30)의 죠 부재(40)에 인접하는 단일 단부를 가질 수 있고, 마운트(23)에 제공된 스토퍼(233)에 맞닿아 있는 타단을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 마운트(23)에는 3개의 스토퍼(233)가 제공된다. 이들 중 2개는 마운트(23) 상의 2개의 최측방 툴 클램프(30)의 외측에 위치한다. 나머지 하나의 스토퍼(233)는 마운트(23)의 중앙에 위치한다. 본 실시예에서, 스토퍼(233)로 인해, 추가적인 리턴 스프링 부재(80)는 툴 클램프(30)의 회동하여 멀어지는 죠 부재(40)를 후방으로 회동하게 할 수 있다.

본 실시예에서, 툴 매거진(100)은, 이중 열 머시닝 센터일 수 있는, 머시닝 센터(200)과 함께 사용된다. 이 머시닝 센터(200)는 2개의 스핀들(201, 202)을 가질 수 있다. 두 개의 스핀들(201, 202)은 머시닝 센터(200)에서 수직 및 횡방향으로 이동 가능하며, 툴 교환 암을 사용하지 않고 머시닝 툴(301)을 고정하는 툴 홀더(300)를 직접 잡고 교체할 수 있다. 두 개의 스핀들(201, 202)이 로드되지 않고 대응하는 툴 클램프(30)에서 타겟 툴 홀더(300)에 의해 유지되는 원하는 머시닝 툴(301)을 픽업하려고 하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 툴 매거진(100)의 드럼(20)은 타겟 툴 홀더(300)를 머시닝 센터(200)를 향해 이동시키기 위해 회전할 수 있다. 한편, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 머시닝 센터(200)는 2개의 스핀들(201, 202)을 타겟 툴 홀더(300)에 대해 정렬하고, 이어서 2개의 스핀들(201, 202)을 툴 홀더(300)를 향해 이동시킨다. 이후에, 노출부(521)가 관통 구멍(61) 내로 밀리고 핀(50)을 잠금 해제 위치(P1)로 이동시키도록, 2개의 스핀들(201, 202)은 이들 각각의 프레스 부재(203)를 사용하여 노출부(521)와 접촉하고 롤러(55)를 누른다. 이 때에, 도 12 및 13에 도시된 바와 같이, 소경부(52)와 핀 홀(411)의 벽 사이의 갭(G)은 죠 부재(40)가 회동하는 것을 허용하여, 2개의 죠 팁(42)을 분리하며, 이에 따라 대응하는 툴 홀더(300)는 스핀들(201 또는 202)에 의해 당겨지고 툴 클램프(30)로부터 분리될 수 있다.

머시닝 센터(200)가 현재 두 개의 스핀들(201, 202)에 있는 머시닝 툴(301)를 사용하여 현재 처리 작업을 완료한 후에 다른 처리 작업을 위한 대체 머시닝 툴(301)이 필요하면, 머시닝 센터(200)는 보관을 위해 사용된 툴 홀더(300)를 툴 클램프(30)로 복귀시키기 위해 스핀들(201, 202)을 구동한다. 이를 위해, 도 14에 도시된 바와 같이, 가압부재(203)는 챔퍼컷(523)을 따라 이동하여 노출부(521)와 접촉하고 롤러(55)를 가압하여, 다시 한번 노출부(521)를 관통 구멍(61) 안으로 밀어넣고 핀(50)을 잠금 해제 위치(P1)로 이동시킨다. 결과적으로, 2개의 죠 팁(42)은 툴 홀더(300)가 대응하는 스핀들(201 또는 202)과 함께 이동할 수 있도록 개방되어 있고, 스핀들(201 또는 202)은 이후에 툴 홀더(300) 및 머시닝 툴(301)을 툴 클램프(30)로 다시 보낸다. 도 15에 도시된 바와 같이, 새로 원하는 머시닝 툴(301)이 동일한 마운트(23)에 위치하는 경우, 드럼(20)은 유휴 상태를 유지할 수 있고 머시닝 센터(200)가 사용된 머시닝 툴(301)을 교체하기 위해 2개의 스핀들(201, 202)을 이동시키도록 대기할 수 있으며, 이어서 2개의 스핀들(201, 202)을 새로 원하는 머시닝 툴(301)의 위치로 수평으로 이동시킬 수 있다. 이어서 이전에 설명된 바와 같은 툴을 잡는 작업을 반복하여 툴 클램프(30)에 대해 새로 원하는 머시닝 툴(301)이 선택될 수 있다. 새로 원하는 머시닝 툴(301)이, 사용된 머시닝 툴(301)를 수납하기 위한 마운트(23)와 다른 마운트(23)에 있는 경우, 머시닝 센터(200)는 드럼(20)을 회전시켜서, 2개의 스핀들(201, 202)이 새로 원하는 머시닝 툴(301)을 지지하고 있는 툴 홀더(300)와 정렬되는 것을 지원한다. 이어서, 툴 클램프(30)에 대해 새로 원하는 머시닝 툴(301)을 선택하기 위해 전술한 바와 같은 툴을 잡는 작업이 반복될 수 있다.

툴 홀더(300)가 교체 또는 제거된 후, 핀(50)은 일반적으로 리턴 스프링 부재(53)에 의해 눌려지기 때문에 잠금 위치(P2)에 있다. 따라서, 대경부(51)는 직경이 대략 동일하기 때문에 2개의 핀 구멍(411)에 밀접하게 끼워진다. 이는 2개의 죠 부재(40)가 서로에 대해 회동하는 형태를 방지한다. 결과적으로, 이제 툴 클램프(30)에 있는 툴 홀더(300)는 2개의 죠 팁(42)에 의해 단단히 고정될 수 있다. 핀(50)이 다시 잠금 해제 위치(P1)로 이동하지 않는 한, 툴 홀더(300)는 2개의 죠 팁(42)에서 절대 빠질 수 없으므로 툴 홀더(300)가 툴 클램프(30)에 고정된다.

위의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명은 다음과 같은 특징을 갖는다:

1. 개시된 툴 매거진(100)은 마운트(23)가 기둥 주변부(22)을 따라 원형으로 배열된 드럼(20)이며, 각각의 마운트(23)는 나란히 배열된 복수의 툴 클램프(30)를 갖는다. 따라서, 드럼(20)의 전체 둘레(22)의 모든 곳에서 툴 클램프(30)만큼 많은 것을 운반하는 데 사용된다. 부가적으로, 툴 클램프(30)의 툴 클램핑 죠(31)는 드럼 주변부(22)의 접선 방향(Y)에 평행하고 툴 클램프(30)와 연결되기 때문에, 툴 홀더(300)에 의해 유지되는 모든 머시닝 툴(301)은 드럼(20)에 매우 근접할 수 있다. 이 디자인으로, 툴 클램프(30)를 운반하기 위한 드럼(20)의 용량은 드럼(20)의 길이 또는 직경을 약간 증가시킴으로써 효과적으로 증가할 수 있어서, 툴 매거진(100)의 부피를 크게 늘리지 않고, 공간을 최대한 활용하여 더 많은 툴 홀더(300)가 제공된다.

2. 또한, 동일한 마운트(23) 상의 툴 클램프(30)가 나란히 배열되고 툴 클램핑 죠(31)가 동일한 툴 클램핑 방향을 갖기 때문에, 다축 머시닝 센터(즉, 2개 이상의 스핀들을 갖는 머시닝 센터)로 작업할 때의 개시된 툴 매거진(100)은, 툴 교환 암을 사용하지 않고, 2개 이상의 스핀들(201)이 동일한 마운트(23) 상에 나란히 배열된 툴 클램프(30)에 의해 클램핑된 툴 홀더(300)에 대해 툴울 잡거나 또는 툴을 반환하는 작업을 동시에 직접 수행하도록 허용할 수 있다. 단일 스핀들을 지지하거나 또는 툴 교환 작업을 위한 추가적인 툴 교환 암을 사용하는 종래 기술의 장치와 비교하여, 본 발명은 머시닝 센터의 작동 중 툴 교환 시간을 크게 절약할 수 있어 처리 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

3. 본 발명의 툴 클램프(30)는 또한 안전한 툴 잠금 메카니즘을 특징으로 한다. 이는, 핀(50)이 잠금 해제 위치(P1)에 있는 경우에만, 툴 홀더(300)는 2개의 죠 팁(42)을 밀어내고 툴 클램프(30)로부터 제거되거나 또는 툴 클램프(30)로 교체될 수 있다는 것을 의미한다. 핀(50)이 잠금 위치(P2)에 있을 경우, 2개의 죠 부재(40)는 서로에 대해 회동하는 것이 제한된다. 이 때에, 핀(50)에 의해 제한되는 2개의 죠 부재(40)는 2개의 죠 팁(42)이 밀리는 것을 공동으로 방지한다. 이는, 툴 홀더(300)가 예상치 못한 힘을 받더라도, 툴 홀더는 툴 클램프(100)에 고정되어, 툴 홀더(300)가 의도하지 않게 툴 클램프(30)에서 빠지는 것을 효과적으로 방지하는 원하는 안전한 툴 잠금 메커니즘을 구현한다는 것을 의미한다.

본 발명은 바람직한 개시된 내용을 참조하여 설명되었으며 개시된 내용이 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 한다. 또한, 본원에 개시된 내용은 당업자에 의해 용이하게 이해되고 구현될 수 있어야 하므로, 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 모든 등가 변경 또는 수정은 첨부된 청구범위에 포함되어야 한다.

Claims

머시닝 센터가 머시닝 툴을 지지하는 툴 홀더를 직접 잡고 교체하기 위해 적어도 하나의 스핀들을 사용하는 것을 허용하기 위해, 다축 머시닝 센터에 적용할 수 있는 드럼형 툴 매거진으로서, 상기 드럼형 툴 매거진은:
구동 부재;
중앙에 회전축이 제공되고 복수의 분리된 마운트가 원형으로 배열되는 기둥 주변부를 구비하는 드럼; 및
상기 툴 홀더를 클램핑하기 위해 상기 마운트 상에 장착될 상기 회전축 방향을 따라 나란히 배열된 복수의 툴 클램프
를 포함하고,
상기 구동 부재는 상기 드럼에 연결되어 상기 드럼을 구동하여 회전시키며, 상기 회전축은 2개의 단부를 구비하되, 각각의 단부에는 상기 머시닝 센터와 맞물리기 위한 고정 시트가 제공되며, 상기 드럼은 동일한 외경을 가지며 상기 회전축에 고정되어 연결되는 2개의 원형 툴 디스크를 구비하여 상기 주변부가 상기 회전축의 축 방향을 따라 연결된 상기 2개의 툴 디스크의 둘레에 의해 정의되고, 상기 2개의 툴 디스크는 상기 회전축 상에 위치하며 상기 회전축의 상기 2개의 단부에서 상기 고정 시트에 각각 인접하며,
상기 동일한 마운트 상의 상기 툴 클램프는 동일한 툴 클램핑 방향으로 개방된 툴 클램핑 죠(tool clamping jaws)를 가지고, 상기 툴 클램핑 죠 각각은 상기 주변부의 접선 방향에 평행하고 대응하는 상기 툴 클램프와 연결되어 상기 툴 클램프 전체에 의해 클램핑된 상기 툴 홀더에 의해 지지되는 머시닝 툴이 수평으로 놓이고 상기 드럼의 상기 주변부에 가깝게 모이는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제1항에 있어서, 상기 2개의 툴 디스크는 제1 툴 디스크 및 제2 툴 디스크를 포함하되, 상기 제1 툴 디스크는 상기 회전축을 둘러싸는 등거리로 분리된 복수의 베어링을 구비하며, 상기 구동 부재는 가이드 부재와 연결된 모터를 포함하되, 상기 제1 툴 디스크가 상기 회전축과 상기 제2 툴 디스크를 연동하여 동시에 회전시키도록, 상기 베어링이 각각 상기 제1 툴 디스크와 함께 회전하며 또한 상기 가이드 부재에 인접함으로써 상기 모터는 상기 가이드 부재를 구동하여 회전시키고 서로 맞닿아 있는 상기 베어링을 차례대로 안내하여 교대로 이동시키는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제1항에 있어서, 상기 마운트 각각은 막대형 형상을 가지며 상기 제1 툴 디스크와 상기 제2 툴 디스크에 고정되어 상기 제1 툴 디스크와 상기 제2 툴 디스크 사이에 걸쳐 있고, 상기 툴 클램프 각각은 2개의 죠 부재를 포함하며, 상기 죠 부재 각각은 연결부와 죠 팁(jaw tip)을 구비하고, 상기 2개의 연결부는 서로 중첩되어 상기 2개의 죠 부재를 관통하는 축에 의해 상기 마운트에 회동 가능하게 연결되며, 상기 2개의 연결부가 서로에 대하여 회동할 경우 상기 죠 팁은 함께 당겨지거나 또는 분리되는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제3항에 있어서, 상기 툴 클램프 각각은 핀을 포함하고, 상기 핀이 상기 마운트 상에 설치될 경우, 상기 핀은 상기 축에 평행하며 상기 축이 상기 2개의 연결부를 관통하는 위치와는 상이한 위치에서 상기 2개의 연결부를 관통하며, 상기 핀이 잠금 해제 위치에 있을 경우 상기 2개의 죠 부재는 서로에 대하여 회동하는 것이 허용되어 상기 2개의 죠 팁을 밀어서 상기 툴 홀더가 제거되거나 또는 교체되는 것이 허용되고, 상기 핀이 잠금 위치에 있을 경우 상기 2개의 죠 부재는 서로에 대한 회동이 제한되어 상기 툴 홀더가 상기 2개의 죠 팁 사이에서 견고하게 클램핑되는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제4항에 있어서, 상기 2개의 연결부 각각은 핀 홀을 구비하고, 상기 2개의 핀 홀은 동일한 직경을 가지며, 상기 2개의 연결부가 중첩될 경우 상기 핀이 상기 2개의 핀 홀을 통과할 수 있도록 서로에 대해 정렬되고, 상기 핀은 상기 2개의 필 홀의 직경과 대략 동일한 직경을 갖는 대경부와 상기 2개의 핀 홀의 직경 보다 작은 직경을 갖는 소경부를 가지며, 상기 핀이 상기 잠금 위치에 있을 경우, 상기 2개의 죠 부재가 서로에 대해 회동하는 것을 제한하기 위해, 상기 대경부는 상기 2개의 핀 홀에 밀접하게 끼워지며, 상기 핀이 상기 잠금 해제 위치에 있을 경우, 상기 소경부는 상기 핀 홀에 느슨하게 수용되어 상기 2개의 죠 부재가 서로에 대해 회동하는 것을 허용하는 갭(gap)에 의해 상기 핀 홀의 상기 벽으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제5항에 있어서, 상기 마운트 각각은 상기 핀이 상기 핀 슬롯 내의 리턴 스프링 부재에 대하여 인접하며 또한 상기 핀이 일반적으로 상기 리턴 스프링 부재에 의해 상기 잠금 위치를 향해 밀리는 상기 핀을 수용하기 위한 핀 슬롯을 구비하여, 상기 핀이 상기 잠금 해제 위치로 이동할 경우, 상기 리턴 스프링 부재가 이후에 상기 핀을 상기 잠금 위치로 복귀시키는 프리포스(pre-force)를 생성하도록 압축되는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제6항에 있어서, 상기 마운트에 고정되어 상기 2개의 연결부 상에 적층되는 포지셔닝 베이스(positioning base)를 더 포함하고, 상기 포지셔닝 베이스에는 상기 2개의 핀 홀에 대해 정렬되고 상기 소경부의 직경과 동일한 직경을 갖는 관통 구멍이 형성됨으로써, 상기 핀이 상기 잠금 위치에 있을 경우, 상기 대경부는 상기 2개의 핀 홀에 밀접하게 끼워지며 상기 소경부는 상기 관통 구멍에 밀접하게 끼워져 외부에 노출부를 남기고, 상기 노출부가 상기 관통 구멍으로 밀어넣어지는 경우, 상기 핀은 상기 잠금 위치로부터 상기 잠금 해제 위치로 이동하는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제7항에 있어서, 상기 핀은 상기 노출부에 위치한 노치(notch)룰 구비하며, 롤러는 상기 노출부 상에 회전 가능하게 설치되어 상기 노치 내에 수용되어, 상기 롤러가 밀리는 경우, 상기 노출부가 상기 관통 구멍 내로 교대로 밀리는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제8항에 있어서, 상기 핀은 상기 노출부 상부에 위치한 챔퍼 컷(chamfer cut)을 가지며, 상기 챔퍼 컷은 곡면 프로파일로 형성된 상기 노치를 마주하는 측면을 가져서, 상기 롤러가 상기 챔퍼 컷 근처에서 상기 핀의 상부 측면에 노출되는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제6항에 있어서, 상기 핀은 축 방향으로 연장되는 접평면을 형성하기 위해 상기 대경부 근처에서 반경 방향으로 오목한 측면을 가지며, 리테이너는 상기 핀 슬롯 옆의 상기 마운트에 설치되고 상기 접평면을 누름으로써, 상기 핀이 상기 마운트에 대해 축 방향으로 이동할 경우, 상기 핀은 상기 리테이너에 의해 편향이 제한되는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제4항에 있어서, 상기 죠 부재 각각은 상기 추가적인 리턴 스프링 부재에 의해 인접한 외측면을 구비하여, 상기 죠 부재 중 적어도 하나가 외부로 회동할 경우, 대응하는 추가적인 리턴 스프링이 압축되고, 이후에 상기 추가적인 리턴 스프링이 해제될 경우, 상기 추가적인 리턴 스프링 부재는 상기 죠 부재를 구동하여 역회동시키는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.
제11항에 있어서, 2개의 인접한 상기 툴 클램프 사이에 위치한 임의의 상기 추가적인 리턴 스프링 부재는 상기 2개의 인접한 툴 클램프 각각에 대향하는 상기 죠 부재에 인접하는 2개의 단부를 구비하고, 상기 툴 클램프의 상기 죠 부재에 대하여 인접한 단일 단부만을 가지는 임의의 상기 추가적인 리턴 스프링 부재는 상기 마운트 상에 설치된 스토퍼에 대하여 인접한 대향 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 드럼형 툴 매거진.