KR20220119200A

KR20220119200A - 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치

Info

Publication number: KR20220119200A
Application number: KR1020210022334A
Authority: KR
Inventors: 허복
Original assignee: 주식회사 디엔솔루션즈
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-08-29

Abstract

공작기계의 본체의 외측에 공구매거진과 인접한 위치에 공구 착탈장치를 설치하는 공작기계에 있어서, 상기 공구 착탈장치는 상기 공작기계 본체 일측면에 장착되는 프레임과, 상기 프레임 상에서 회동 및 상기 공구매거진 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 체인져암 조립체로 구성하고, 상기 체인져암 조립체는 상기 프레임 상에서 상기 공구매거진에 장착된 공구의 측면 방향으로 회동 및 슬라이드 이동과 공구의 길이 방향으로 시프트 이동하는 체인져암과, 상기 체인져암의 일측에 설치되어 상기 체인져암의 회동 및 슬라이드 이동과 시프트 이동을 조작하는 제1핸들 및 제2핸들과, 상기 체인져암의 타측에 설치되어 공구를 파지하는 그리퍼를 포함하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치를 구성한다. 따라서 본 발명은 공구매거진이 공작기계 내부에 위치한 경우, 작업자가 접근이 용이한 공작기계의 외부 위치에서 공구 착탈장치를 이용하여 공구매거진에 무거운 공구를 용이하게 장착 또는 탈거 할 수 있게 한다. 또한 공구 착탈장치를 설치함에 있어 바닥 면적을 차지하지 않고 공작기계의 일측에 최소한의 크기로 장착함으로써 공작기계의 크기를 줄이는 효과가 있다.

Description

공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치{Tool change devise for machine tool magazine}

본 발명은 공작기계 공구매거진에 공구를 착탈하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작업자가 공구매거진에 공구를 장착 또는 탈거하기 위해 공작기계의 일측에 설치하는 수동 공구 착탈장치에 관한 것이다.

터닝센터나 머시닝센터 등과 같은 NC 공작기계는 보통 여러 개의 공구를 공구매거진에 수납하고, 가공작업 종류에 따라 자동공구교환장치(ATC: Automatic tool changer)를 이용하여 필요한 공구를 스핀들에 교환하여 사용한다.

공구매거진은 드럼 타입(drum type)과 체인 타입(chain type), 매트릭스 타입(matrix type) 등으로 나눌 수 있다. 이 중에서도 드럼 타입 공구매거진은 주로 머시닝센터의 측부나 상부에 설치되며, 보통 20개 이상의 공구 포트를 구비하고 각각의 공구포트에는 작업에 필요한 다양한 종류의 공구를 삽입해 둔다. 또한 작업의 종류에 따라 공구매거진에 새로운 공구를 교체하거나, 마모나 손상된 공구를 교체하는 작업을 수시로 실행한다.

이러한 공구매거진에 공구 장착하거나 탈거하는 작업은 다양한 방식이 있으나, 고가의 자동화 장비를 사용하지 않고 수동으로 장착이나 탈거하는 방법은 주로 두 가지 방법으로 이루어진다. 첫째는 작업자가 장착할 공구를 공작기계의 스핀들에 장착한 후 ATC를 작동시켜 스핀들에 장착한 공구를 공구매거진의 해당 공구포트에 옮겨 장착하는 방식이 있고, 둘째는 작업자가 장착할 공구를 들고 공구매거진에 접근하여 해당 공구포트에 공구를 직접 장착하는 방식이 있다.

그러나 작업자가 수동으로 공구를 스핀들이나 공구매거진에 직접 장착하거나 탈거하는 데는 여러가지 어려움과 위험 요소가 있다.

우선, 공작기계가 대형인 경우 공구가 장착되는 스핀들이나 공구매거진의 공구포트 위치는 공작기계의 가장자리로부터 일정 거리 이상 떨어진 내부에 위치하기 때문에 작업자가 많게는 몇 십 Kg의 무거운 공구를 들고 스핀들이나 공구매거진의 공구포트로 접근하는 데는 많은 힘이 소요되고 위험한 작업이 된다. 특히, 작업자가 팔을 뻗어서 공구를 장착하거나 탈거해야 하는 경우, 공구의 무게로 인해 허리 등, 작업자의 신체를 다칠 위험이 존재한다. 더구나 공구는 스핀들이나 공구포트에 이탈을 방지하기 위해 공구포트의 파지장치에 볼락(ball lock) 구조 등으로 견고하게 파지되어 있어 장착이나 탈거 과정에 작업자로 하여금 더 많은 근력과 위험에 노출 되게 한다.

한편, 종래기술로 특허문헌 1은 공구매거진에 공구를 장착 또는 탈거하기 위한 공구 착탈장치로서, 공구 그리퍼를 가이드레일 상에서 슬라이드 이동하면서 공구를 탈부착하는 구조를 개시하고 있다. 그러나 이러한 구조는 장치가 복잡하고 슬라이드 이동하는 거리와 공구매거진의 설치 높이를 감안할 때, 장비의 크기로 인해 공작기계의 외형이 지나치게 커지는 문제가 있고, 공작기계 주변의 일정 면적을 차지하므로 주변 작업공간 활용에 지장을 초래하는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2는 공구매거진의 프레임에 캠 팔로워에 의해 회전과 클램프 동작을 통해 그리퍼에 파지된 공구를 탈거하는 장치를 개시하고 있다. 그러나 이장치는 공구를 공구포트로부터 탈거하는데 만 유용할 뿐, 무거운 공구를 공구매거진에 장착하는 데는 전적으로 작업자의 힘에 의존해야 하므로 무거운 공구를 취급하는 데 따른 안전상의 문제는 여전하다.

또한, 특허문헌 3은 한 쌍의 단부가 교환 대상 공구에 형성된 네크의 양단에 가압되는 두 갈래로 형성되는 접촉지지부를 형성한 것으로, 툴포트에 장착된 공구를 빼내는 데에만 유용한 기구이다.

또한, 특허문헌 4는 공구매거진 바디에 공구포트 그리퍼를 슬라이드 이동과 회전 가능하게 설치한 공구인출 장치이다. 그러나 이 장치는 공구를 포함하는 공구포트 자체를 공구매거진 외부로 인출하는 구조로, 슬라이드 이동구조로 인해 장치의 크기가 커지는 문제가 있고, 공구와 공구포트를 공구매거진 외부로 인출한다 하더라도 작업자가 무거운 공구를 공구인출부에 장착이나 탈거할 때 여전히 힘든 작업을 수행하여야 하는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 5는 다수의 공구가 일체로 장착된 공구공급유닛(A)과, 공구공급유닛을 이송위치로 들어올리는 리프팅장치(B)와, 리프팅장치에 의해 리프팅된 공구를 시프팅 장치(C)로 시프팅하여 공구를 파지하고 회전하여 공구매거진에 제공하는 공구조작기(D)로 구성되는 바, 공작기계 주변에 이러한 장치를 설치함에 따라 공작기계 규모가 지나치게 커지는 문제와, 이를 제조하는 비용의 증가를 극복해야 하는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 6은 단지, 공구를 착탈하기 위해 작업자가 공구를 파지하는 보조수단으로서의 치구를 제공하는 것이다. 따라서 특허문헌 6은 단지 작업자가 공구를 직접 손으로 잡지 않고 치구를 사용하여 공구를 핸들링 함으로써 약간의 작업편의성을 제공할 뿐이다.

한국 등록특허 10-1836731호 한국 등록특허 10-0655316호 한국 공개특허 10-2012-0071620호 한국 공개특허 10-2013-0086719호 한국 공개특허 10-2019-0092309호 한국 공개특허 10-2020-0102685호

상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 공구를 공작기계의 공구매거진에 장착 또는 탈거할 때 작업자의 힘이 적게 들고, 편리하게 작업할 수 있는 공구 장착 및 탈거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 공구 장착 및 탈거 장치를 제공함에 있어 공작기계의 크기를 최소한으로 증가 시키고, 주변의 작업공간을 소모하지 않는 컴팩트한 공구 장착 및 탈거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 공구매거진의 공구 착탈장치는,

공작기계의 본체의 외측에 공구매거진과 인접한 위치에 장착되는 프레임과,

선단에 공구를 파지하는 그리퍼를 구비한 체인져암과, 상기 체인져암을 상기 프레임 상에서 상기 공구매거진에 장착된 공구의 측면 방향으로 회동하고 상기 공구매거진에 장착된 공구의 길이 방향으로 시프트 이동 시키는 회동부와, 상기 체인져암을 상기 공구매거진에 장착된 공구의 측면 방향으로 슬라이드 이동 시키는 슬라이드부를 구비한 체인져암 조립체와,

상기 체인져암 조립체의 후단에 설치되어 상기 체인져암 조립체의 회동 및 시프트와 슬라이드 이동을 조작하는 핸들을 포함한다.

바람직한 실시예로서, 상기 프레임의 일 측면에는 공구정보를 입력하는 조작판넬이 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 슬라이드부는 상기 체인져암 조립체의 바디의 일측면에 공구매거진 방향으로 설치되는 가이드 채널과, 상기 프레임에 상기 공구매거진 방향으로 설치되며 상기 가이드 채널과 슬라이드 결합되는 가이드 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 회동부는 상기 체인져암 조립체의 바디에 일측 방향으로 설치되는 회동축과, 상기 회동축 상에서 상기 체인져암을 회동 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 회동축의 선단에 상기 베어링의 일측면을 향하여 설치되며, 상기 체인져암이 상기 회동축 상에서 회전할 때 회전토크를 가지도록 상기 체인져암 측면을 가압함과 동시에 상기 체인져암이 상기 회동축의 직각 방향으로 회동이나 시프트가 가능 하도록 지지하는 회전토크 지지대와, 상기 회전토크 지지대를 측면에서 가압하는 판스프링과, 상기 판스프링을 지지하는 로크너트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 핸들은 상기 체인져암의 후단 길이 방향에 대해 수직 상부 방향으로는 설치되는 제1핸들과, 상기 체인져암의 길이 방향 일측면에 상기 체인져암의 후단 길이 방향으로는 연장되며, 상기 체인져암 조립체의 바디에 흰지핀으로 회동 가능하게 설치되는 제2핸들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 그리퍼는 상기 체인져암의 선단에 고정되는 고정핑거와 상기 체인져암의 선단에 상기 고정핑거와 마주보는 가동핑거로 이루어지며, 상기 가동핑거는 상기 체인져암의 내부 길이 방향으로 연장되며, 중간부에 핑거핀에 의해 상기 체인져암에 힌지결합되어 선단부가 상기 고정핑거 방향으로 회동 가능하게 설치되며, 후단부에는 상기 선단부를 상기 고정핑거 방향으로 가압 지지하는 핑거 스프링을 설치한 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 고정핑거의 선단 일측면에는 상기 공구매거진의 공구포트에 가이드되는 경사면과, 상기 경사면에 연장되어 상기 고정핑거의 안쪽면으로 돌출되고 공구의 길이 방향으로 출몰하여 공구의 키홈에 삽입되는 무빙키와, 상기 무빙키를 상기 공구의 길이 방향으로 탄력 지지하는 무빙키 스프링으로 이루어지는 무빙키 조립체를 설치한 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 체인져암의 회동 시 상기 체인져암이 수직방향으로 회동했을 때 상기 체인져암의 무게중심은 회전부의 수직방향 중심선 보다 후방에 위치하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 체인져암의 회동 각도 범위는 상기 체인져암이 수평과 수직을 이루는 90도의 각도보다 큰 각도 범위인 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 체인져암의 회동 각도 범위에 해당하는 상기 프레임에는 상기 체인져암의 회동 범위의 한계를 정하는 한 쌍의 스톱퍼가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 공구매거진에 공구를 장착하거나 탈거할 때 작업자의 힘이 적게는 공구매거진의 공구 착탈장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 공구 장착 및 탈거 장치를 제공함에 있어 공작기계의 크기를 최소한으로 증가 시키고, 주변의 작업공간을 소모하지 않는 컴팩트한 공작기계 및 공구 착탈장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 공구착탈장치가 설치된 공작기계 사시도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 상세도로, 본 발명의 공구착탈장치 부분을 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 체인져암 조립체의 사시도이다.
도 4는 본 방명의 일 실시예로서, 체인져암 조립체의 평면도이다.
도 5는 본 방명의 일 실시예로서, 체인져암 조립체의 정면도이다.
도 6은 도 4의 A-A선 단면도이다.
도 7은 도 4의 B-B선 단면도이다.
도 8은 도 5의 C-C선 단면도이다.
도 9는 도 5의 D-D선 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 공구 착탈장치가 공구매거진의 공구를 파지한 상태의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 공구 착탈장치가 공구매거진에 공구를 장착 또는 탈거하는 동작과정을 나타내는 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 공구착탈장치를 이용하여 공구매거진에서 공구를 탈거하는 동작순서도이다.

이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 공구 착탈장치(20)가 설치된 공작기계 사시도이다. 도 2는 도 1의 A부분의 상세도로, 본 발명의 공구 착탈장치(20) 부분을 확대한 도면이다. 도 1과 도 2에 도시한 것처럼, 본 발명의 공구 착탈장치(20)는 공작기계의 본체의 외측에 공구매거진(10)과 인접한 위치에 설치하되, 공구매거진(10)에 장착된 공구(11)의 측면으로 전진 및 후퇴 이동 가능하게 설치한다.

또한, 공구 착탈장치(20)는 공작기계 본체 일측면에 장착되는 프레임(21)과, 상기 프레임(21) 상에서 공구매거진(10) 방향으로 회동 및 시프트, 슬라이드 이동 가능하게 장착되는 체인져암 조립체(30)로 구성된다. 상기 체인져암 조립체(30)는 상기 프레임(21) 상에서 슬라이드 이동하는 바디(22)를 포함한다. 또한, 상기 체인져암 조립체(30)는 상기 바디(22)에 설치되며 선단에 공구(11)를 파지하는 그리퍼(400)를 구비하는 체인져암(31)을 포함한다. 또한, 상기 체인져암 조립체(30)는 후단에 상기 체인져암 조립체(30)의 회동, 시프트, 슬라이드 이동을 조작하는 제1핸들(25)과 제2핸들(26)을 취부한다.

또한, 상기 프레임(21)의 일 측면에는 공구정보를 입력하는 조작판넬(24)이 설치된다.

이하에서는 체인져암 조립체(30)에 대해 자세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 체인져암 조립체(30)의 사시도이다. 도 4는 본 방명의 일 실시예로서, 체인져암 조립체(30)의 평면도이다. 도 5는 본 방명의 일 실시예로서, 체인져암 조립체(30)의 정면도이다. 도 6은 도 4의 A-A선 단면도이다. 도 7은 도 4의 B-B선 단면도이다. 도 8은 도 5의 C-C선 단면도이다. 도 9는 도 5의 D-D선 단면도이다.

상기 도 3 내지 도 9에 도시한 것처럼, 체인져암 조립체(30)는 일측에 상기 프레임(21)과 슬라이드 이동 가능하게 장착되는 바다(22)를 구비한다. 상기 프레임(21)과 슬라이드 접촉하는 상기 바디(22)의 일측면에는 공구매거진(10) 방향으로 가이드 채널(50)을 설치한다. 또한 상기 프레임(21)에는 공구매거진(10) 방향으로 상기 가이드 채널(50)과 슬라이드 결합되는 가이드 블록(51)을 설치한다. 따라서 체인져암 조립체(30)는 상기 바디(22)에 의해 상기 프레임(21) 상에서 공구매거진(10) 방향으로 전진 및 후진 슬라이드 이동 가능하게 조립된다.

한편, 상기 바디(22)의 일측에는 회동부(70)를 중심으로 체인져암(31)이 수직 수평 방향으로 회동과 공구매거진(10)에 장착된 공구(11)의 길이 방향으로 시프트 가능하게 설치된다. 상기 체인져암(31)의 선단에는 공구(11)를 파지하는 그리퍼(40)가 설치되고, 상기 체인져암(31)의 후단 길이 방향에 대해 수직 상부 방향으로는 상기 체인져암(31)을 회동 조작하기 위한 제1핸들(25)을 설치한다.

또한, 상기 체인져암(31)의 길이 방향 일측면에는 상기 체인져암(31)의 후단 길이 방향으로는 연장되며, 상기 바디(22)에 흰지핀(80)으로 회동 가능하게 설치되고 체인져암(31)에 밀착 결합되는 제2핸들(26)이 설치된다. 상기 제2핸들(26)의 선단은 상기 프레임(21)에 설치되는 지지블록(23)에 지지되고, 상기 제2핸들(26)의 길이 방향 일측면은 상기 흰지핀(80)을 중심으로 회동하여 상기 체인져암(31)을 공구매거진(10)의 공구(11) 길이 방향으로 시프트 시킬 수 있게 설치된다.

상기 체인져암(31)의 선단에 설치되는 그리퍼(40)는 상기 체인져암(31)의 일측에 고정되는 고정핑거(41)와 상기 체인져암(31)의 타측에 설치되어 상기 고정핑거(41)와 마주보는 가동핑거(42)로 이루어진다.

상기 고정핑거(41)의 선단 일측면에는 공구매거진(10)의 공구포트에 가압 안내되어 공구(11)의 키홈(12)에 무빙키(62)를 삽입 또는 이탈시키는 무빙키 조립체(60)를 구비한다. 상기 무빙키 조립체(60)는 공구매거진(10)의 공구포트에 가이드되는 경사면(61)과, 상기 경사면(61)에 연장되어 상기 고정핑거(41)의 안쪽면으로 돌출되고 상기 공구매거진(10)에 장착된 공구(11)의 길이 방향으로 출몰하는 무빙키(62)와, 상기 무빙키(62)를 공구(11)의 길이 방향으로 탄력 지지하는 무빙키 스프링(63)으로 구성된다.

이러한 무빙키 조립체(60)는 그리퍼(40)에 파지된 공구(11)가 회전하지 못하도록 정위치를 고정시켜주고 그리퍼(40)에 파지된 상태에서 쉽게 이탈하지 못하도록 견고하게 잡아주는 것으로, 그리퍼(40)가 공구매거진(10)에 장착된 공구(11)를 파지하러 진입할 때는 경사면(61)이 공구포트에 가압되어 돌출된 무빙키(62)가 후퇴하였다가 그리퍼(40)가 공구매거진(10)의 공구(11)을 완전히 파지하여 인출(시프트)하게 되면, 공구포트에 가압되어 후퇴하였던 무빙키(62)가 무빙키 스프링(63)에 의해 복원되어 공구(11)의 키홈(12)으로 삽입된다. 공구(11)의 키홈(12)에 삽입된 무빙키(62)는 그리퍼(40)에 파지된 공구(11)가 회전하지 못하게 한다. 반대로 공구(11)를 공구매거진(10)의 공구포트에 삽입할 때도 그리퍼(40)에 파지된 공구(11)가 공구매거진(10)의 공구포트에 삽입될 때까지 회전하지 못하도록 정위치를 유지하게 해준다.

이와 같이, 키홈(12)를 가지는 공구(11)는 무빙키(62)와 조합을 통해 정해진 방향으로 정렬된 상태로 공구매거진(10)에 장착되어, ATC와의 공구교환 과정을 정확하게 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기 그리퍼(40)의 가동핑거(42)는 상기 체인져암(31)의 내부에서 길이 방향으로 연장되며, 중간부에 핑거핀(43)에 의해 상기 체인져암(31)에 힌지결합되어 선단부가 상기 고정핑거(41) 방향으로 회동 가능하게 설치된다. 상기 가동핑거(42)의 후단에는 상기 가동핑거(42)의 선단이 상기 핑거핀(43)을 중심으로 회동하여 상기 고정핑거(41) 방향으로 가압 지지되는 핑거 스프링(44)을 설치한다.

한편, 상기 회동부(70)는 상기 바디(22)에 일측 방향으로 설치되는 회동축(71)과, 상기 회동축(71) 상에서 상기 체인져암(31)을 회동 가능하게 지지하는 베어링(72)과, 상기 회동축(71)의 선단에 상기 베어링(72)의 일측면을 향하여 설치되며, 상기 체인져암(31)이 상기 회동축(71) 상에서 회전할 때 회전토크를 가지도록 상기 체인져암(31) 측면을 가압함과 동시에 상기 체인져암(31)이 상기 회동축(71)의 직각 방향으로 회동이나 시프트가 가능 하도록 지지하는 회전토크 지지대(73)와, 상기 회전토크 지지대(73)를 측면에서 가압하는 판스프링(74)과, 상기 판스프링(74)을 지지하는 로크너트(75)로 이루어진다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 실시예의 공구 착탈장치(20)의 작동에 대해 설명한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 공구 착탈장치(20)가 공구매거진(10)의 공구(11)를 파지한 상태의 평면도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 공구 착탈장치(20)가 공구매거진(10)에 공구(11)를 장착 또는 탈거하는 동작과정을 나타내는 사진이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 공구 착탈장치(20)를 이용하여 공구매거진(10)에서 공구(11)를 탈거하는 동작순서도이다.

도 10과 도 12 및 상기 도 1 내지 도 9에 도시한 것처럼, 체인져암 조립체(30)는 프레임(21)상에 설치된 가이드 블록(51)에 가이드 채널(50)이 안내되면서 공구매거진(10) 방향으로 전진 또는 후진 슬라이드 이동한다. 이러한 체인져암 조립체(30)의 슬라이드 이동은 체인져암 조립체(30)의 후단에 설치된 제1핸들(25) 또는 제2핸들(26)에 힘을 가함으로써 이루어 진다.

또한, 체인져암 조립체(30)는 상기 제1핸들(25)과 제2핸들(26)의 조작에 의해 회동부(70)를 중심으로 회동하게 된다. 이러한 회동은 체인져암(31)의 선단에 설치된 그리퍼(40)가 공구매거진(10)과 근접하는 수평 위치와 공구매거진(10)으로부터 멀어지는 수직위치의 각도 범위 내에서 회동한다. 이러한 회동 동작은 체인져암(31)의 선단에 설치된 그리퍼(40)를 이용하여 외부에서 공구매거진(10)으로 공구(11)를 이송하거나, 또는 공구매거진(10)에서 공구(11)를 외부로 이송하게 한다.

한편, 도 2에서 도시한 것처럼, 상기 체인져암(31)은 상기 체인져암(31)이 공구매거진(10) 방향의 수평 방향과, 상기 수평 방향으로부터 후방으로 수직 방향으로 회동했을 때, 그 회동각도는 적어도 90도 이상의 각도가 되어, 체인져암(31)이 수직방향으로 회동했을 때 체인져암(31)의 무게중심이 회전부의 수직방향 중심선 보다 일정한 거리(L)만큼 후방에 위치하여 체인져암 조립체(30)가 수직 방향으로 세워진 상태를 안정적으로 유지하게 한다.

한편, 프레임(21)에는 체인져암(31)의 회동 범위의 한계를 정하는 한 쌍의 스톱퍼(미도시)를 설치하여 체인져암(31)이 상기 한 쌍의 스톱퍼 설치 범위 내에서 회동할 수 있게 할 수 있다.

또한, 체인져암(31)은 제2핸들(26)의 수평방향 회동 동작에 의해 그리퍼(40)가 수평방향으로 시프트될 수 있다. 이러한 체인져암(31)의 시프트 동작은 제2핸들(26)이 흰지핀(80)을 중심으로 수평 방향으로 지렛대 동작과 같이 회동함으로써 제2핸들(26)이 체인져암(31)의 측면을 가압함으로써 일어난다. 이 때 제2핸들(26)의 선단은 프레임(21)에 설치된 지지블록(23)에 지지되어 지렛대 작용을 하여 제2핸들(26)이 체인져암(31)의 측면을 가압하도록 한다.

한편, 이러한 체인져암(31)의 회동 동작은 체인져암(31)의 후단에 설치된 제1핸들(25)을 조작하여 이루어지는 것으로, 체인져암(31)이 회동부(70)의 회동축(71) 상에서 수직방향으로 회동할 때 상기 체인져암(31) 측면을 가압하도록 상기 회동축(71) 방향으로 회전토크 지지대(73)와 상기 회전토크 지지대(73)를 측면에서 가압하는 판스프링(74)과, 상기 판스프링(74)을 지지하는 로크너트(75)를 체결하여 체인져암(31)이 상기 회동축(71)의 직각 방향으로 회전토크를 가지고 회전하도록 하여 공구(11)의 무게에 의해 급격한 자유회전으로 인해 발생할 수 있는 충격을 방지한다.

한편, 체인져암(31)의 시프트 동작은 상기 체인져암(31)의 후단 길이 방향으로는 연장되며, 상기 바디(22)에 흰지핀(80)으로 회동 가능하게 설치되고 체인져암(31)에 밀착 결합되는 제2핸들(26)의 조작에 의해 이루어지며, 회동부(70)에 설치되어 회전토크를 가지도록 상기 회동축(71) 방향으로 회전토크 지지대(73)와 상기 회전토크 지지대(73)를 측면에서 가압하는 판스프링(74)과, 상기 판스프링(74)을 지지하는 로크너트(75)를 체결하여 체인져암(31)이 상기 회동축(71)의 직각 방향으로 일정 각도 범위 내에서 회동함으로써 체인져암(31)의 선단에 설치된 그리퍼(40)가 시프트 이동 가능하게 된다.

이러한 시프트 동작은 체인져암(31)의 선단에 설치된 그리퍼(40)가 공구매거진(10)에 장착된 공구(11)를 공구(11)의 길이 방향으로 탈거하거나, 또는 그리퍼(40)에 파지된 공구(11)를 공구매거진(10)에 삽입하는 작용을 한다.

또한, 그리퍼(40)의 고정핑거(41) 선단 일측에 설치된 무빙키 조립체(60)는 그리퍼(40)가 공구(11)을 파지한 상태에서는 무빙키(62)가 공구(11)의 키홈(12)에 삽입되어 공구(11)가 회전하지 못하도록 하고, 동시에 공구(11)를 그리퍼(40)에 견고하게 파지된 상태를 유지하게 한다. 그러나 그리퍼(40)가 공구매거진(10)의 공구(11)에 접근할 때는 경사면(61)이 공구매거진(10)에 파지된 공구포트에 가압 안내되어 무빙키(62)가 고정핑거(41)의 파지면으로부터 공구(11)의 길이 방향으로 이탈한 상태를 유지하여 공구(11)가 공구매거진(10)의 공구포트에 정해진 회전각도로 삽입 또는 탈거 될 수 있게 한다.

도 12를 참조하여 공구 착탈장치(20)를 이용하여 공구매거진(10)에 장착된 공구(11)를 탈거하는 동작을 설명한다. 먼저 체인져암(31)은 그리퍼(40)에 공구(11)를 장착하지 않은 상태에서 수직 방향으로 대기 위치 상태(a)에서 작업자가 제1핸들(25) 또는 제2핸들(26)을 잡고 수평방향으로 회동 시킨다(b). 이어서 작업자는 제1핸들(25) 또는 제2핸들(26)을 잡고 체인져암 조립체(30)를 공구매거진(10) 방향으로 전지시킨다. 이 때 그리퍼(40)의 선단에 마련된 무빙키 조립체(60)가 공구포트와 작용하여 무빙키(62)가 그리퍼(40)의 고정핑거(41)에서 이동되어 공구매거진(10)에 장착된 공구(11)는 무빙키(62)의 방해를 받지 않고 그리퍼(40)에 파지된다(c).

공구(11)가 그리퍼(40)에 파지된 후에 작업자는 제2핸들(26)을 수평 방향으로 회동시켜 공구(11)를 파지한 그리퍼(40)가 공구(11) 길이 방향으로 시프트되어 공구매거진(10)에 장착된 공구(11)를 빼낸다. 이 때 그리퍼(40)의 선단에 마련된 무빙키(62)는 공구포트의 가압 상태로부터 해방됨으로써 무빙키 스프링(63)의 복원력에 의해 무빙키(62)가 그리퍼(40)에 파지된 공구(11)의 키홈(12)에 삽입되어 그리퍼(40)에 파지된 공구(11)가 회전하지 못하도록 파지 한다(d).

이어서 작업자는 제1핸들(25) 또는 제2핸들(26)을 잡고 체인져암 조립체(30)를 공구매거진(10)으로부터 후퇴시킨다(e). 이어서 작업자는 제1핸들(25) 또는 제2핸들(26)을 잡고 공구(11)가 장착된 체인져암(31)을 수직방향으로 대기 위치까지 회동시킨다(f). 이 때 공구(11)가 파지된 체인져암(31)은 무게중심이 회동부(70)보다 후방에 위치하므로 체인져암(31)은 안정된 상태로 유지하게 된다.

한편, 체인져암(31)은 수직 방향의 대기 위치와 공구매거진(10)으로 전진하기 위해 수평방향으로 회동한 위치에서 더 이상 회동하지 않고 안정적인 상태를 유지하기 위해 프레임(21)에 설치된 스톱퍼에 지지된 상태를 유지한다.

한편, 외부에서 공구매거진(10)에 공구(11)를 장착하기 위한 동작은, 수직 방향으로 대기 위치 상태의 그리퍼(40)에 공구(11)를 장착하고, 상기에 설명한 a 내지 f의 동작과정을 실행함으로써 외부의 공구(11)를 손쉽게 공구매거진(10)에 장착할 수 있다.

한편, 상기와 같이 공구매거진(10)에 공구(11)를 탈거하거나 장착한 후에는 프레임(21)에 설치된 조작판넬(24)을 통해 장착 또는 탈거한 공구정보를 입력함으로써 공구매거진(10)의 공구(11) 장착 및 탈거 상태 정보를 공작기계 제어부에 인식시켜 정상적인 공구교환 동작을 수행할 수 있게 한다.

상기 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명은 공구매거진(10)이 공작기계 내부에 위치한 경우, 작업자가 접근이 용이한 공작기계의 외부 위치에서 공구 착탈장치(20)를 이용하여 공구매거진(10)에 무거운 공구(11)를 용이하게 장착 또는 탈거 할 수 있게 한다.

또한 공구 착탈장치(20)를 설치함에 있어 바닥 면적을 차지하지 않고 공작기계의 일측에 최소한의 크기로 장착함으로써 공작기계의 크기를 줄이는 효과가 있다.

10 공구매거진
11 공구
12 키홈
20 공구 착탈장치
21 프레임
22 바디
23 지지블록
24 조작판넬
25 제1핸들
26 제2핸들
30 체인져암 조립체
31 체인져암
40 그리퍼
41 고정핑거
42 가동핑거
43 핑거핀
44 핑거 스프링
50 가이드 채널
51 가이드 블록
60 무빙키 조립체
61 경사면
62 무빙키
63 무빙키 스프링
70 회동부
71 회동축
72 베어링
73 회전토크 지지대
74 판스프링
75 로크너트
80 흰지핀

Claims

공작기계의 본체의 외측에 공구매거진과 인접한 위치에 장착되는 프레임과,
선단에 공구를 파지하는 그리퍼를 구비한 체인져암과, 상기 체인져암을 상기 프레임 상에서 상기 공구매거진에 장착된 공구의 측면 방향으로 회동하고 상기 공구매거진에 장착된 공구의 길이 방향으로 시프트 이동 시키는 회동부와, 상기 체인져암을 상기 공구매거진에 장착된 공구의 측면 방향으로 슬라이드 이동 시키는 슬라이드부를 구비한 체인져암 조립체와,
상기 체인져암 조립체의 후단에 설치되어 상기 체인져암 조립체의 회동 및 시프트와 슬라이드 이동을 조작하는 핸들을 포함하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.
제 1항에 있어서, 상기 프레임의 일 측면에는 공구정보를 입력하는 조작판넬이 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.
제 1항에 있어서, 상기 슬라이드부는 상기 체인져암 조립체의 바디의 일측면에 공구매거진 방향으로 설치되는 가이드 채널과, 상기 프레임에 상기 공구매거진 방향으로 설치되며 상기 가이드 채널과 슬라이드 결합되는 가이드 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.
제 1항에 있어서, 상기 회동부는 상기 체인져암 조립체의 바디에 일측 방향으로 설치되는 회동축과, 상기 회동축 상에서 상기 체인져암을 회동 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 회동축의 선단에 상기 베어링의 일측면을 향하여 설치되며, 상기 체인져암이 상기 회동축 상에서 회전할 때 회전토크를 가지도록 상기 체인져암 측면을 가압함과 동시에 상기 체인져암이 상기 회동축의 직각 방향으로 회동이나 시프트가 가능 하도록 지지하는 회전토크 지지대와, 상기 회전토크 지지대를 측면에서 가압하는 판스프링과, 상기 판스프링을 지지하는 로크너트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.
제 1항에 있어서, 상기 핸들은 상기 체인져암의 후단 길이 방향에 대해 수직 상부 방향으로는 설치되는 제1핸들과, 상기 체인져암의 길이 방향 일측면에 상기 체인져암의 후단 길이 방향으로는 연장되며, 상기 체인져암 조립체의 바디에 흰지핀으로 회동 가능하게 설치되는 제2핸들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.
제 1항에 있어서, 상기 그리퍼는 상기 체인져암의 선단에 고정되는 고정핑거와 상기 체인져암의 선단에 상기 고정핑거와 마주보는 가동핑거로 이루어지며, 상기 가동핑거는 상기 체인져암의 내부 길이 방향으로 연장되며, 중간부에 핑거핀에 의해 상기 체인져암에 힌지결합되어 선단부가 상기 고정핑거 방향으로 회동 가능하게 설치되며, 후단부에는 상기 선단부를 상기 고정핑거 방향으로 가압 지지하는 핑거 스프링을 설치한 것을 특징으로 하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.
제 6항에 있어서, 상기 고정핑거의 선단 일측면에는 상기 공구매거진의 공구포트에 가이드되는 경사면과, 상기 경사면에 연장되어 상기 고정핑거의 안쪽면으로 돌출되고 공구의 길이 방향으로 출몰하여 공구의 키홈에 삽입되는 무빙키와, 상기 무빙키를 상기 공구의 길이 방향으로 탄력 지지하는 무빙키 스프링으로 이루어지는 무빙키 조립체를 설치한 것을 특징으로 하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.
제 1항에 있어서, 상기 체인져암의 회동 시 상기 체인져암이 수직방향으로 회동했을 때 상기 체인져암의 무게중심은 회전부의 수직방향 중심선 보다 후방에 위치하는 것을 특징으로 하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.
제 1항에 있어서, 상기 체인져암의 회동 각도 범위는 상기 체인져암이 수평과 수직을 이루는 90도의 각도보다 큰 각도 범위인 것을 특징으로 하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.
제 9항에 있어서, 상기 체인져암의 회동 각도 범위에 해당하는 상기 프레임에는 상기 체인져암의 회동 범위의 한계를 정하는 한 쌍의 스톱퍼가 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계 공구매거진의 공구 착탈장치.