KR20220125004A

KR20220125004A - 공구매거진 장치

Info

Publication number: KR20220125004A
Application number: KR1020210028862A
Authority: KR
Inventors: 조영전
Original assignee: 주식회사 디엔솔루션즈
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2022-09-14

Abstract

모터에 의해 배럴캠 회전하여 공구매거진을 회전시키는 공구매거진 장치에서, 상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 카운터도그와 감속도그와 정위치확인도그를 위상각도 차이를 두고 설치하고, 프레임 상에는 상기 도그들을 검출하는 카운트센서와 감속센서와 정위치확인센서를 설치하며, 또한 상기 배럴 회전축 상에 브이홈을 설치하고, 상기 브이홈에 대응되는 프레임에 설치되고 상기 브이홈에 결합되어 상기 배럴 회전축의 회전을 정지시키는 스톱퍼장치를 설치하여 상기 카운터도그의 검출 회수가 지령된 공구포트의 순번 개수에서 한 개가 부족한 수에 도달한 후에 상기 감속센서가 상기 감속도그를 검출하는 구간에서는 상기 모터를 1차 감속 속도로 감속시키고, 상기 1차 감속 상태에서 상기 감속도그가 상기 감속센서를 벗어나는 구간부터 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 까지는 상기 모터를 2차 감속상태로 감속시키며, 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 상기 모터를 정지시키는 제어부를 포함하여 공구매거진 장치를 구성함으로써, 고가의 서보모터 대신에 저가의 모터를 사용하여 제조비용을 낮춤과 동시에, 공구교환 시 일시정지 구간(dwell 구간) 없이 빠른 속도로 연속 회전을 실현하여 공구교환 동작의 지연이나 회전 중 일시 정지에 따른 공구매거진의 흔들림이나 소음이 없는 공구매거진 장치를 구현한다

Description

공구매거진 장치{Machine tool magazine}

본 발명은 공작기계 공구매거진에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공구매진의 회전 장치에 관한 것이다.

일반적인 수치제어 공작기계는 복수의 공구를 수납한 공구매거진을 구비한다. 공구매거진은 공작물의 가공 작업 종류에 따라 제어장치의 지령에 의해 선택된 공구를 공구매거진의 공구포트로부터 발췌하여 주축이나 스핀들에 공급하거나, 주축이나 스핀들로부터 반환되는 공구를 공구포트에 수납하는 공구교환 동작을 수행한다.

또한 이러한 공구매거진은 공구교환을 위해 공구포트를 정해진 궤적으로 회전시키는 회동수단을 구비한다.

이러한 회동수단은 보통 기어드모터나 서보모터를 사용한다. 그러나 서모보터는 제어성은 매우 좋으나 정밀 감속기와 서보드라이버 등의 장치를 포함해야 하므로 매우 고가이어서 경제적으로 부담이 된다. 반면에 기어드모터는 서보모터에 비해 저가이지만, 공구포트가 한 포트씩 이동할 때 마다 배럴 캠 정지 구간(dwell 구간)이 있어, 연속 회전이 되지 못하고 일시적 정지 또는 감속 동작이 발생하여 공구매거진에 흔들림이 발생하는 문제가 있다. 따라서 기어드모터 방식은 공구교환 시간이 오래 걸리고, 공구매거진에 진동과 소음이 발생하는 문제가 있다.

한편, 종래기술로 소개하는 특허문헌 1은 공구매거진을 회전시키는 모터를 무단변속으로 회전시키고 공구매거진을 회전시키는 캠면에 정지홈을 형성하여 스톱퍼를 강제 삽입함으로써, 공구매거진의 회전을 정지시키는 구조이다. 그러나 이러한 구조는 공구매거진이 여러 개의 공구를 수납하여 무거워진 상태에서 감속 수단도 없이 강제적으로 회전을 정지 시킴으로써, 회전 관성에 의한 공구매거진의 충격과 심한 소음을 유발하는 문제가 있다.

또한, 종래기술로 소개하는 특허문헌 2는 공구매거진을 서보모터에 의해 회전시키는 방식으로, 앞서 설명한 바와 같이 공구매거진을 구성함에 있어 고가의 제조비용이 소요되는 문제전이 있다.

한국 공개특허 10-1998-0059385호 한국 공개특허 10-2009-0015501호

상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공구매거진의 회전수단을 구성함에 있어, 고가의 서보모터 대신에 인버터 등을 사용하여 속도제어가 가능한 저가의 일반 모터를 사용하여 제조비용은 낮추면서도, 서보모터를 적용한 것과 같이 공구교환 시 속도 제어와 연속 회전을 실현하여 공구교환 동작의 지연이나 흔들림이 없는 공구매거진을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 공구매거진 장치는,

원주방향으로 여러 개의 공구포트가 설치되며 매거진 회전축을 기준으로 회전하는 회전판과, 상기 회전판의 후면에 설치되는 프레임과, 상기 프레임의 일측에 가감속 제어가 가능하게 설치되는 모터와, 상기 프레임에 설치되고 상기 모터에 의해 회전하여 상기 회전판을 구동하는 배럴캠을 구비한 공구매거진에 있어서,

상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 카운터도그와,

상기 카운터도그에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되어 상기 카운터도그의 검출신호를 계수하는 카운트센서와,

상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 감속도그와,

상기 감속도그에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되어 상기 감속도그를 검출하는 감속센서와,

상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 정위치확인도그와,

상기 정위치확인도그에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되어 상기 정위치확인도그를 검출하는 정위치확인센서와,

상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 브이홈과,

상기 브이홈에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되고 상기 브이홈에 결합되어 상기 배럴 회전축의 회전을 정지시키는 스톱퍼장치를 포함하되,

상기 카운터도그와 카운트센서, 상기 감속도그와 감속센서, 상기 정위치확인도그와 정위치확인센서는 상기 배럴 회전축의 회전 방향으로 위상각도 차이를 두고 순차적으로 설치하며,

상기 카운터도그의 검출 회수가 지령된 공구포트의 순번 개수에서 한 개가 부족한 수에 도달한 후에 상기 감속센서가 상기 감속도그를 검출하는 구간에서는 상기 모터를 1차 감속 속도로 감속시키고, 상기 1차 감속 상태에서 상기 감속도그가 상기 감속센서를 벗어나는 구간부터 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 까지는 상기 모터를 2차 감속상태로 감속시키며, 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 상기 모터를 정지시키는 제어부를 포함한다.

바람직한 실시예로, 상기 배럴캠은 원통형상의 배럴과, 상기 배럴에 원주방향으로 나선형으로 형성된 캠홈을 포함하되, 상기 캠홈은 상기 회전판의 후면에 설치된 캠을 축 방향으로 수평구간(dwell 구간) 없이 연속적으로 안내 하도록 형성한 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 감속도그는 상기 카운터도그와 상기 배럴 회전축의 회전 방향으로 미리 정해진 위상각도(θ1)만큼 이격된 위치에 설치하고, 원주방향으로 미리 정해진 폭의 돌출면(R2)으로 형성되며,

상기 감속센서는 상기 감속도그의 돌출면(R2) 구간에서 펄스 신호를 상기 제어부에 제공하고,

상기 정위치확인도그는 상기 감속도그의 돌출면(R2)이 끝나는 지점으로부터 상기 배럴 회전축의 회전방향으로 미리 정해진 위상각도(θ2)만큼 이격된 위치에 설치하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 스톱퍼장치는 공압으로 작동되는 에어실린더와, 상기 에어실린더로부터 출몰하는 실린더로드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 실린더로드의 선단에는 회전하는 롤러를 취부하고, 상기 제어부는 상기 감속센서가 상기 감속도그의 검출이 종료되는 시점부터 상기 실린더로드를 전진시켜 상기 롤러가 배럴 회전축을 가압하며 회전하다가 상기 브이홈에 삽입 되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 실린더로드의 선단은 브이홈의 경사면과 동일한 경사각으로 형성한 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 브이홈은 상기 배럴 회전축 상에 상기 정위치확인도그와 동일한 위상각도에 설치되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 모터는 기어드모터인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 다른 실시예로, 공구매거진 장치는,

배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 카운터도그와,

상기 카운터도그에 대응되는 위치의 프레임에 설치되어 상기 카운터도그의 검출신호를 계수하는 카운트센서와,

상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 브이홈과,

상기 카운터도그와 카운트센서, 상기 정위치확인도그와 정위치확인센서는 상기 배럴 회전축의 회전 방향으로 위상각도 차이를 두고 순차적으로 설치하며,

상기 카운터도그의 검출 회수가 지령된 공구포트의 순번 개수에서 한 개가 부족한 수에 도달하면 상기 카운트센서가 상기 카운터도그를 검출하는 구간에서는 상기 배럴캠을 회전시키는 모터를 1차 감속 속도로 감속시키고, 상기 카운터도그가 상기 감속카운트센서를 벗어나는 구간부터 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 까지는 상기 모터를 2차 감속상태로 감속시키며, 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 상기 모터를 정지시키는 제어부를 포함 한다.

바람직한 실시예로, 상기 2차 감속 속도는 상기 1차 감속 속도 보다 느린 속도인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 공구매거진의 회전수단을 구성함에 있어 고가의 서보모터 대신에 저가의 인버터 등을 사용하여 속도제어가 가능한 유도전동기와 같은 저가의 일반 모터를 사용하여 제조비용을 낮춤과 동시에, 고가의 서보모터를 적용한 것과 같이 공구교환 시 공구교환 할 공구포트의 직전 위치까지는 일시정지 구간(dwell 구간) 없이 빠른 속도로 연속 회전을 실현하고, 마지막 공구교환 위치에 근접해서는 모터의 회전속도를 다단계로 감속시켜 정위치에 정지시킴으로써 공구교환 동작의 지연이나 회전 중 일시 정지에 따른 공구매거진의 흔들림이나 소음이 없는 공구매거진 장치를 구현한다

도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 로터리 방식 공구매거진의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 로터리 방식 공구매거진 후면의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진의 회전장치 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진 회전장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진 회전장치의 측면도이다.
도 6은 도 4의 A-A선 단면도로, 카운터도그 설치 단면을 포함하는 공구매거진 회전장치의 측면도이다.
도 7은 도 4의 B-B선 단면도로, 감속도그 설치 단면을 포함하는 공구매거진 회전장치의 측면도이다.
도 8은 도 4의 D-D선 단면도로, 정위치확인도그 설치 단면을 포함하는 공구매거진 회전장치의 측면도이다.
도 9는 도 4의 E-E선 단면도로, 스톱퍼장치 단면을 포함하는 공구매거진 회전장치의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진 회전장치의 동작과정별 도그들의 위치를 나타내는 작동상태도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진 회전장치의 동작과정별 타임(time) 챠트이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 센서를 단순화한 공구매거진 회전장치의 동작과정별 타임(time) 챠트이다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 로터리 방식 공구매거진(10)의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 로터리 방식 공구매거진(10) 후면의 사시도이다.

도 1,2에 도시한 것처럼, 본 실시예의 공구매거진(10)은, 전면에는 매거진 회전축(11)을 기준으로 회전하는 회전판(12)을 구비하고, 상기 회전판(12)에는 원주방향으로 여러 개의 공구포트(13)가 설치된다. 상기 회전판(12)의 후면에는 프레임(14)을 설치하고, 상기 프레임(14)의 일측에는 상기 회전판(12)을 회전 구동하는 회전장치(20)가 설치된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진(10)의 회전장치(20) 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진(10) 회전장치(20)의 정면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진(10) 회전장치(20)의 측면도이다.

도 3 내지 도 5에 도시한 것처럼, 공구매거진(10)의 회전장치(20)는 출력축(22)에 가감속 제어가 가능한 모터(21)와, 상기 모터(21)의 출력축(22)과 전동벨트(23)로 연결되어 상기 모터(21)에 의해 상기 공구포트(13)가 설치된 회전판(12)을 구동하는 배럴캠(24)(barrel cam)을 포함한다. 한편, 상기 모터(21)는 감속기어가 내장되며 인버터(미도시)에 의해 가감속 제어가 가능한 유도전동기의 일종인 기어드모터가 사용될 수 있다.

또한, 상기 배럴캠(24)의 배럴 회전축(27) 상에는 공구포트(13)에 대응하여 상기 배럴 회전축(27)의 회전수를 카운트하는 카운터도그(30)와, 상기 모터(21)를 감속시키도록 감속 신호를 제공하는 감속도그(40)와, 상기 배럴 회전축(27)이 지령된 공구교환 위치에 대응하는 정지위치에 정지했는지를 확인하는 신호를 제공하는 정위치확인도그(50)가 상기 배럴 회전축(27)의 회전 방향으로 순차적으로 설치된다. 다만 다른 실시예로 상기 도그들(30,40,50)을 배럴 회전축(27) 상에 설치하는 길이 방향 순서는 변경해도 무방하다.

또한, 상기 프레임(14)에는 상기 각각의 도그들(30,40,50)과 대응되는 위치에 상기 카운터도그(30)를 검출하는 카운트센서(31)와, 상기 감속도그(40)를 검출하는 감속센서(41)와, 상기 정위치확인도그(50)를 검출하는 정위치확인센서(51)를 설치한다.

또한, 상기 배럴 회전축(27) 상에는 원주방향으로 브이홈(61)을 설치하고, 상기 프레임(14)에는 상기 브이홈(61)에 결합되어 상기 배럴 회전축(27)의 회전을 정지시키는 스톱퍼장치(60)를 설치한다.

한편, 상기 회전판(12)의 후면에는 상기 매거진 회전축(11)을 중심으로 원주 반향으로 상기 배럴캠(24)에 안내되는 캠(미도시)을 설치한다. 이 때 캠의 개수는 회전판(12)에 설치되는 공구포트(13)의 개수에 대응되는 개수로 설치한다.

또한, 상기 배럴캠(24)은 원통형상의 배럴(25)에 원주방향으로 상기 캠을 안내하여 상기 회전판(12)을 회전시키는 나선형의 캠홈(26)이 형성된다. 상기 캠홈(26)은, 통상의 공구매거진(10) 배럴캠(24)의 캠홈(26)이 축 방향으로 위상의 변화가 없는 수평구간(dwell 구간)를 형성하는 것에 반해, 배럴(25)이 회전할 때 축 방향으로 위상이 변하지 않는 수평구간(dwell 구간) 없이 연속적으로 축 방향 위상이 변하도록 형성함으로써 캠홈(26)에 안내되는 회전판(12)의 캠이 연속적으로 이동하도록 한다.

한편, 도 6은 도 4의 A-A선 단면도로, 카운터도그(30) 설치 단면을 포함하는 공구매거진(10) 회전장치(20)의 측면도이다.

도 6에 도시한 것처럼, 카운터도그(30)는 배럴 회전축(27) 상에 원주방향으로 미리 정해지 폭의 돌출면(R1)을 가진 형태로 설치된다. 또한, 상기 카운트센서(31)는 상기 카운터도그(30)와 대응되는 위치의 상기 프레임(14)에 설치되어 상기 배럴 회전축(27)이 회전하여 상기 카운터도그(30)의 돌출면(R1)이 접근할 때 마다 펄스 신호를 제어부(70)에 전달하여 제어부(70)로 하여금 공구포트(13) 개수에 해당하는 상기 배럴 회전축(27)의 회전수를 계수하도록 한다.

한편, 상기 돌출면(R1)은 카운트센서(31)의 검출 성능을 감안하여 보다 확실한 검출을 위해 원주 방향으로 미리 정해진 넓은 폭을 가지도록 형성한다. 이는 저가의 카운트센서(31)를 사용하더라도 돌출면(R1)의 폭이 충분히 넓으므로 카운트센서(31)가 돌출면(R1)의 폭 범위 내에서 카운터도그(30)의 접근 신호를 놓치지 않고 검출할 수 있게 하기 위함이다.

또한, 도 7은 도 4의 B-B선 단면도로, 감속도그(40) 설치 단면을 포함하는 공구매거진(10) 회전장치(20)의 측면도이다.

도 7에 도시한 것처럼, 상기 감속도그(40)는 배럴캠(24)의 배럴 회전축(27) 상에 상기 카운터도그(30)와 병렬로 설치하되, 상기 카운터도그(30)와는 상기 배럴 회전축(27)의 회전 방향으로 미리 정해진 위상각도(θ1)만큼 이격된 위치에 설치한다. 또한, 상기 감속도그(40)는 원주방향으로 미리 정해진 폭의 돌출구간(R2)을 가지는 형태로 설치된다. 한편, 감속센서(41)는 상기 감속도그(40)와 대응되는 위치의 상기 프레임(14)에 설치하여 상기 배럴 회전축(27)이 회전하여 상기 감속도그(40)의 돌출면(R2)을 검출하게 되면 펄스 신호를 제어부(70)에 제공한다. 이 때 펄스 신호는 상기 돌출구간(R2)이 상기 감속센서(41)를 벗어날 때까지 발신된다. 제어부(70)는 상기 감속도그(40)의 펄스신호에 대응하여 상기 모터(21)의 회전속도를 미리 정한 1차 감속 속도로 감속하도록 한다.

또한, 도 8은 도 4의 D-D선 단면도로, 정위치확인도그(50) 설치 단면을 포함하는 공구매거진(10) 회전장치(20)의 측면도이다.

도 8에 도시한 것처럼, 상기 정위치확인도그(50)는 배럴 회전축(27) 상에 상기 카운터도그(30) 및 감속도그(40)와 병렬로 설치하되, 상기 감속도그(40)와는 상기 배럴 회전축(27)의 회전방향으로 상기 감속도그(40)의 돌출면(R2)이 끝나는 지점으로부터 미리 정해진 위상각도(θ2)만큼 이격된 위치에 설치한다.

또한, 정위치확인센서(51)는 상기 정위치확인도그(50)와 대응되는 위치의 상기 프레임(14)에 설치되어 상기 배럴 회전축(27)이 회전하여 상기 정위치확인도그(50)가 정위치확인센서(51)에 접근하였을 때 펄스 신호를 제어부(70)에 전달함으로써, 지령된 공구포트(13)가 공구교환위치에 도착하였음을 확인하고, 상기 모터(21)의 회전을 정지시킨다.

한편, 도 9는 도 4의 E-E선 단면도로, 스톱퍼장치(60) 단면을 포함하는 공구매거진(10) 회전장치(20)의 측면도이다.

도 9에 도시한 것처럼, 스톱퍼장치(60)는 상기 프레임(14)에 설치되며, 공압으로 작동되는 에어실린더(62)와, 상기 에어실린더(62)로부터 출몰하며 선단에 회전하는 롤러(64)를 취부한 실린더로드(63)로 이루어진다. 한편, 상기 배럴 회전축(27) 상에는 상기 실린더로드(63)의 롤러(64)가 삽입되는 브이홈(61)을 형성한다.

한편, 상기 브이홈(61)은 상기 배럴 회전축(27) 상에 상기 정위치확인도그(50)와 동일한 위상각도에 설치하여 상기 정위치확인센서(51)가 정위치확인도그(50)를 검출하였을 때 상기 실린더로드(63)가 상기 브이홈(61)에 삽입 가능하게 설치한다.

다른 실시예로, 상기 브이홈(61)은 본 실시예와 같이, 상기 정위치확인도그(50)와 동일한 위상각도의 배럴 회전축(27) 상에 설치할 수도 있지만, 정위치확인도그(50)와 정위치확인센서(51)가 정렬되는 위치에서 에어실린더(62)의 실린더로드(63)가 삽입될 수 있는 위치이면 상기 배럴 회전축(27) 상의 어떤 위치에 설치해도 무방하다.

한편, 상기 실린더로드(63)의 롤러(64)는 모터(21)의 2차 감속 시점부터 전진하여 상기 배럴 회전축(27)을 가압하며 회전하다가 상기 브이홈(61)에 안내되어 삽입된다. 다른 실시예로, 상기 실린더로드(63) 선단의 롤러(64) 대신에 상기 실린더로드(63) 선단을 브이홈(61)의 경사면과 동일한 경사각으로 형성하여 실린더로드(63)가 상기 브이홈(61)에 삽입되게 할 수도 있다. 이와 같이 실린더로드(63)가 배럴 회전축(27)의 브이홈(61)에 삽입됨으로써 배럴 회전축(27)을 회전시키는 모터(21)는 강제로 회전이 정지하게 된다. 이와 동시에 정위치확인센서(51)가 정위치확인도그(50)를 검출함으로써 배럴 회전축(27)을 회전시키는 모터(21)는 제어부(70)에 의해 회전이 정지되기도 한다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 실시예 공구매거진(10) 장치의 작동을 살펴본다.

도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진(10) 회전장치(20)의 동작과정별 도그들의 위치를 나타내는 작동상태도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 공구매거진(10) 회전장치(20)의 동작과정별 타임(time) 챠트이다.

도 10과 도 11에 도시한 것처럼, 공구매거진(10) 장치는 제어부(70)를 통해 공구교환 지령이 내려지면, 모터(21)가 회전하게 되고, 모터(21)의 회전력은 출력축(22)에 연동하는 전동벨트(23)를 통해 배럴 회전축(27)을 회전 시킨다. 배럴 회전축(27)이 회전함에 따라 배럴(25)에 형성된 캠홈(26)은 회전판(12)의 후면에 매거진 회전축(11)을 중심으로 원주 반향으로 설치된 캠을 이동시켜 공구포트(13)를 장착한 상기 회전판(12)을 회전시킨다. 이 때 상기 배럴(25)에 형성된 캠홈(26)은 종래의 배럴캠(24)과 달리 수평구간(dwell 구간)이 형성되어 있지 않으므로 배럴 회전축(27)이 회전함에 따라 회전판(12)은 수평구간(dwell 구간)에 의한 정지 구간 없이 연속적으로 회전하게 된다. 이 때 배럴 회전축(27)이 1회전할 때 상기 회전판(12)의 캠은 한 피치씩 이동하고, 이에 따라 회전판(12)에 설치된 공구포트(13)도 한 피치씩 이동하게 된다.

한편, 배럴캠(24)이 회전할 때 배럴 회전축(27) 상에 설치된 카운트센서(31)는 카운터도그(30)를 검출할 때마다 검출된 펄스 신호를 제어부(70)에 제공하여 그 회수를 계수한다. 이 때 카운트센서(31)로부터 계수한 펄스 수가 공구교환을 위해 지령된 공구포트(13)의 순번 개수(n)로부터 한 개가 부족한 상태(n-1)에 도달하고 감속센서(41)가 감속도그(40)를 검출할 때까지는 모터(21)는 미리 정해진 빠른 속도로 회전한다.(도 10의 a 참조)

이어서 감속센서(41)가 감속도그(40)를 검출하고 나서 감속센서(41)가 감속도그(40)의 돌출면(R2)을 통과하는 구간에서는 모터(21)는 미리 정한 1차 감속 속도로 감속 회전한다.(도 10의 b 참조)

다음으로, 감속도그(40)의 돌출면(R2)이 감속센서(41)를 벗어나면서부터 모터(21)는 1차 감속 속도보다 더 느린 2차 감속 속도로 회전한다. 이 때부터 스톱퍼장치(60)의 에어실린더(62)가 작동하여 실린더로드(63)가 전진하고, 실린더로드(63) 선단에 설치된 롤러(64)가 배럴 회전축(27)을 가압한 상태로 배럴 회전축(27)이 회전하게 된다.(도 10의 c 참조)

모터(21)가 2차 감속 속도로 계속 회전하여 배럴 회전축(27) 상의 브이홈(61)이 실린더로드(63)의 롤러(64)를 만나게 되면 실린더로드(63)의 롤러(64)는 브이홈(61)으로 삽입되어 배럴 회전축(27)의 회전을 억제하여 모터(21)도 강제적으로 회전이 억제되게 된다.(도 10의 d 참조)

한편, 스톱퍼장치(60)의 실린더로드(63)가 배럴 회전축(27)의 브이홈(61)에 삽입될 때, 정위치확인센서(51)는 상기 브이홈(61)과 배럴 회전축(27) 상에 동일한 위상각도에 설치된 정위치확인도그(50)를 검출하여 펄스 신호를 제어부(70)에 전송하고, 제어부(70)는 모터(21)의 회전을 정지시킨다.(도 10의 e 참조)

한편, 이와 같은 공구매거진(10) 회전장치(20)의 동작은 도 11에 도시한 것처럼, 순차적으로 작동한다. 제어부(70)는 카운트센서(31)를 통해 카운터도그(30)를 검출할 때마다 발생하는 펄스 신호를 계수하여, 계수한 펄스 신호의 수가 공구교환 지령된 공구포트(13)의 순번 개수(n)의 직전 공구포트(13) 개수(n-1)가 되고, 이어서 감속센서(41)가 배럴 회전축(27) 상에서 카운터도그(30)로부터 일정한 위상각도(θ1) 만큼 이격된 위치에 설치된 감속도그(40)를 검출하여 펄스를 제어부(70)에 제공할 때까지, 제어부(70)는 인버터(미도시)를 제어하여 모터(21)를 미리 정해진 정상 속도로 회전시킨다.

이후에 제어부(70)는 감속도그(40)의 돌출면(R2)이 감속센서(41) 위치로부터 벗어날 때까지는 모터(21)의 회전 속도를 1차 감속 속도를 유지한다.

이어서 제어부(70)는 모터(21)가 1차 감속 속도로 계속 회전하여 감속도그(40)가 감속센서(41)로부터 벗어나 감속센서(41)로부터 펄스 신호가 소멸되는 순간부터는 정위치확인센서(51)가 정위치확인도그(50)를 검출할 때까지는 모터(21)를 상기 1차 감속 속도보다 느린 2차 감속 속도로 더욱 감속된 상태로 회전시킨다.

또한, 제어부(70)는 감속도그(40)가 감속센서(41)를 벗어나 모터(21)의 회전 속도가 2차 감속 속도로 감속된 순간부터 스톱퍼장치(60)의 실린더로드(63)를 전진시켜 실린더로드(63) 선단의 롤러(64)가 배럴 회전축(27) 상에서 가압상태를 유지하며 회전하게 한다.

이후 실린더로드(63)의 롤러(64)가 배럴 회전축(27) 상에 형성된 브이홈(61)에 삽입되면 모터(21)는 물리적으로 회전력이 억제된다. 이와 동시에 제어부(70)는 정위치확인센서(51)가 배럴 회전축(27) 상에 감속도그(40)의 돌출면(R2)의 끝 지점보다 일정한 위상각도(θ2)만큼 이격된 위치에 설치된 정위치확인도그(50)로부터 정위치확인 펄스를 검출하여 모터(21)의 회전을 정지시킨다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 센서를 단순화한 공구매거진(10) 회전장치(20)의 동작과정별 타임(time) 챠트이다.

도 12에 도시한 것처럼, 다른 실시예에서는 도그와 센서들 중에서 감속도그(40)와 감속센서(41)를 설치하지 않고, 카운터도그(30)와 카운트센서(31), 정위치확인도그(50)와 정위치확인센서(51)만을 설치하여 본 발명을 실현할 수 있다.

먼저, 배럴캠(24)이 회전할 때 배럴 회전축(27) 상에 설치된 카운트센서(31)는 카운터도그(30)의 회전수를 검출하여 카운트센서(31)로부터 계수한 펄스 수가 공구교환을 위해 지령된 공구포트(13)의 순번 개수(n)으로부터 한 개 부족한 상태의 개수(n-1)가 될 때까지는 모터(21)의 회전속도를 정상속도로 유지하다가, 카운트센서(31)가 카운터도그(30)의 돌출면(R1)을 검출하는 순간부터 카운터도그(30)의 돌출면(R1)를 벗어날 구간까지 모터(21)를 미리 정해진 1차감속 상태로 감속한다.

이어서 카운터도그(30)의 도출면(R1)이 카운트센서(31)를 벗어나는 구간부터 정위치확인센서(51)가 정위치확인도그(50)를 검출할 때까지 모터(21)의 속도를 상기 1차감속 속도보다 좀 더 느린 2차 감속 속도로 감속한다.

한편 2차 감속이 시작되면 스톱퍼장치(60)의 에어실린더(62)가 작동하여 실린더로드(63)가 전진하고 실린더로드(63) 선단에 설치된 롤러(64)가 배럴 회전축(27)을 가압한 상태로 배럴 회전축(27)이 회전하다가 배럴 회전축(27) 상의 브이홈(61)이 실린더로드(63)의 롤러(64)를 만나게 되면 실린더로드(63)의 롤러(64)는 브이홈(61)으로 삽입되어 배럴 회전축(27)의 회전을 억제하고, 동시에 배럴 회전축(27)을 회전시키는 모터(21)의 회전도 억제된다.

한편, 스톱퍼장치(60)의 실린더로드(63)가 배럴 회전축(27)의 브이홈(61)에 삽입될 때, 정위치확인센서(51)는 상기 브이홈(61)과 배럴 회전축(27) 상에 동일한 위상각도에 설치된 정위치확인도그(50)를 검출하여 펄스 신호를 제어부(70)에 전송하고, 제어부(70)는 모터(21)의 회전을 정지시킨다.

이와 같이 본 실시예의 공구매거진(10) 장치는 감속도그(40)와 감속센서(41)를 배제하고 카운터도그(30)와 카운트센서(31), 정위치확인도그(50)와 정위치확인센서(51) 만으로도 구현할 수 있다.

상기에 실시예들에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공구매거진(10)의 회전수단을 구성함에 있어 고가의 서보모터 대신에 인버터 등을 사용하여 속도제어가 가능한 유도전동기와 같은 저가의 일반 모터(21)를 사용하여 제조비용을 낮춤과 동시에, 고가의 서보모터를 적용한 것과 같이 공구교환 시 공구교환 할 공구포트(13)의 직전 위치까지는 일시정지 구간(dwell 구간) 없이 빠른 속도로 연속 회전을 실현하고, 마지막 공구교환 위치에 근접해서는 모터(21)의 회전속도를 다단계로 감속시켜 정위치에 정지시킴으로써 공구교환 동작의 지연이나 회전 중 일시 정지에 따른 공구매거진(10)의 흔들림이나 소음이 없는 공구매거진(10) 장치를 구현한다.

10: 공구매거진
11: 매거진 회전축
12: 회전판
13: 공구포트
14: 프레임
20: 회전장치
21: 모터
22: 출력축
23: 전동벨트
24: 배럴캠
25: 배럴
26: 캠홈
27: 배럴 회전축
30: 카운터도그
31: 카운트센서
40: 감속도그
41: 감속센서
50: 정위치확인도그
51: 정위치확인센서
60: 스톱퍼장치
61: 브이홈
62: 에어실린더
63: 실린더로드
64: 롤러
70: 제어부

Claims

원주방향으로 여러 개의 공구포트가 설치되며 매거진 회전축을 기준으로 회전하는 회전판과, 상기 회전판의 후면에 설치되는 프레임과, 상기 프레임의 일측에 가감속 제어가 가능하게 설치되는 모터와, 상기 프레임에 설치되고 상기 모터에 의해 회전하여 상기 회전판을 구동하는 배럴캠을 구비한 공구매거진에 있어서,
상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 카운터도그와,
상기 카운터도그에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되어 상기 카운터도그의 검출신호를 계수하는 카운트센서와,
상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 감속도그와,
상기 감속도그에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되어 상기 감속도그를 검출하는 감속센서와,
상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 정위치확인도그와,
상기 정위치확인도그에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되어 상기 정위치확인도그를 검출하는 정위치확인센서와,
상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 브이홈과,
상기 브이홈에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되고 상기 브이홈에 결합되어 상기 배럴 회전축의 회전을 정지시키는 스톱퍼장치를 포함하되,
상기 카운터도그와 카운트센서, 상기 감속도그와 감속센서, 상기 정위치확인도그와 정위치확인센서는 상기 배럴 회전축의 회전 방향으로 위상각도 차이를 두고 순차적으로 설치하며,
상기 카운터도그의 검출 회수가 지령된 공구포트의 순번 개수에서 한 개가 부족한 수에 도달한 후에 상기 감속센서가 상기 감속도그를 검출하는 구간에서는 상기 모터를 1차 감속 속도로 감속시키고, 상기 1차 감속 상태에서 상기 감속도그가 상기 감속센서를 벗어나는 구간부터 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 까지는 상기 모터를 2차 감속상태로 감속시키며, 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 상기 모터를 정지시키는 제어부를 포함하는 공구매거진 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 배럴캠은 원통형상의 배럴과, 상기 배럴에 원주방향으로 나선형으로 형성된 캠홈을 포함하되, 상기 캠홈은 상기 회전판의 후면에 설치된 캠을 축 방향으로 수평구간(dwell 구간) 없이 연속적으로 안내 하도록 형성한 것을 특징으로 하는 공구매거진 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 감속도그는 상기 카운터도그와 상기 배럴 회전축의 회전 방향으로 미리 정해진 위상각도(θ1)만큼 이격된 위치에 설치하고, 원주방향으로 미리 정해진 폭의 돌출면(R2)으로 형성되며,
상기 감속센서는 상기 감속도그의 돌출면(R2) 구간에서 펄스 신호를 상기 제어부에 제공하고,
상기 정위치확인도그는 상기 감속도그의 돌출면(R2)이 끝나는 지점으로부터 상기 배럴 회전축의 회전방향으로 미리 정해진 위상각도(θ2)만큼 이격된 위치에 설치하는 것을 특징으로 하는 공구매거진 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 스톱퍼장치는 공압으로 작동되는 에어실린더와, 상기 에어실린더로부터 출몰하는 실린더로드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공구매거진 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 실린더로드의 선단에는 회전하는 롤러를 취부하고, 상기 제어부는 상기 감속센서가 상기 감속도그의 검출이 종료되는 시점부터 상기 실린더로드를 전진시켜 상기 롤러가 배럴 회전축을 가압하며 회전하다가 상기 브이홈에 삽입 되는 것을 특징으로 하는 공구매거진 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 실린더로드의 선단은 브이홈의 경사면과 동일한 경사각으로 형성한 것을 특징으로 하는 공구매거진 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 브이홈은 상기 배럴 회전축 상에 상기 정위치확인도그와 동일한 위상각도에 설치되는 것을 특징으로 하는 공구매거진 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 모터는 기어드모터인 것을 특징으로 하는 공구매거진 장치.
배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 카운터도그와,
상기 카운터도그에 대응되는 위치의 프레임에 설치되어 상기 카운터도그의 검출신호를 계수하는 카운트센서와,
상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 정위치확인도그와,
상기 정위치확인도그에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되어 상기 정위치확인도그를 검출하는 정위치확인센서와,
상기 배럴캠의 배럴 회전축 상에 설치되는 브이홈과,
상기 브이홈에 대응되는 위치의 상기 프레임에 설치되고 상기 브이홈에 결합되어 상기 배럴 회전축의 회전을 정지시키는 스톱퍼장치를 포함하되,
상기 카운터도그와 카운트센서, 상기 정위치확인도그와 정위치확인센서는 상기 배럴 회전축의 회전 방향으로 위상각도 차이를 두고 순차적으로 설치하며,
상기 카운터도그의 검출 회수가 지령된 공구포트의 순번 개수에서 한 개가 부족한 수에 도달하면 상기 카운트센서가 상기 카운터도그를 검출하는 구간에서는 상기 배럴캠을 회전시키는 모터를 1차 감속 속도로 감속시키고, 상기 카운터도그가 상기 감속카운트센서를 벗어나는 구간부터 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 까지는 상기 모터를 2차 감속상태로 감속시키며, 상기 정위치확인센서가 상기 정위치확인도그를 검출할 때 상기 모터를 정지시키는 제어부를 포함하는 공구매거진 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 2차 감속 속도는 상기 1차 감속 속도 보다 느린 속도인 것을 특징으로 하는 공구매거진 장치.