KR20230130357A - 공작기계의 매거진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평형 공작기계의 매거진에 있어서, 상기 수평형 공작기계에 수직방향으로 배치되는 매거진 유닛; 및 스핀들에 공구를 공급하기 위해 하나의 폐루프 형태로 상기 매거진 유닛에 회동 가능하게 배치되어 공구를 수납하는 복수의 그립퍼 유닛;을 포함하고, 상기 스핀들이 각각의 상기 그립퍼 유닛에 수납된 공구를 직접 교환하기 위해 각각의 상기 그립퍼 유닛에 공구가 중력방향에 수직하도록 수평방향으로 수납된 상태에서 각각의 상기 그립퍼 유닛에 수납된 공구가 중력방향으로 처지는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진에 관한 것이다.

Description

공작기계의 매거진{Tool magazine of machine tool}

본 발명은 공작기계의 매거진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구가 중력방향에 수직하도록 각각의 그립퍼 유닛에 수평방향으로 수납될 때에 공구가 중력방향으로 처짐이 방지되는 공작기계의 매거진에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

공작기계 중 복합가공기란 선삭가공과 드릴, 탭핑, 밀링가공 등 가공형태가 다양한 가공을 수행하는 다기능의 자동공구교환장치(ATC)와 공구 매거진이 장착된 터닝센터를 의미한다. 복합가공기에서 작업자가 가공에 필요한 공구를 로딩하거나 교환시에 공구를 수동으로 공구 매거진에 장착한다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numericalcontrol) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.

일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.

이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.

또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.

또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, AutomaticTool Changer)를 구비한다.

일반적으로 머시닝센터(machining center)라 함은 자동공구교환장치 등을 구비하고, 여러 종류의 공구를 교환하여 선반, 밀링, 드릴링, 보링머신 등에서 할 수 있는 광범위한 가공을 수행하는 공작기계를 말하는 것으로 크게 추축이 수직으로 장착되어 있는 수직형(vertical) 머시닝센터와 주축이 수평으로 장착되어 있는 수평형(horizontal) 머시닝센터로 나누어진다.

수직형(vertical) 머시닝센터의 경우 공구를 클램핑하는 그립퍼부가 수평방향으로 배치되고, 수평방향으로 배치된 그립퍼에 공구가 중력방향과 같은 방향으로 안정적으로 클램핑되므로 공구가 중력에 의해 처지지 않아 수직방향에서 스핀들이 직접 공구를 교환하는데 문제가 없다.

그러나 종래 수평형(horizontal) 머시닝센터의 경우에는 공구를 클램핑하는 그립퍼부가 수직방향으로 배치되고, 수직방향으로 배치된 그립퍼에 공구가 중력방향에 직교하는 방향으로 클램핑되므로 공구에 중력이 작용하게 되고 공구의 무게에 의해 공구가 중력방향으로 처지거나 틀어지게 된 상태, 즉 위치 오차로 스핀들이 직접 공구를 교환할 때 공구와 충돌하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 수평형(horizontal) 머시닝센터의 경우에는 공구가 중력에 의해 처지게 되면 공구를 클램핑하는 그립퍼부, 링크 등 또한 공구무게에 의해 중력방향으로 처짐이 발생하게 되고, 이와 같이 처짐이 발생된 상태로 고속 회전을 하게 되면 흔들림에 의해 그립퍼 등 매거진, 공구뿐만 아니라 공작기계 전체가 파손되는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래 수평형(horizontal) 머시닝센터의 경우 스핀들에 공구를 공급하기 위해 하나의 폐루프 형태로 회전하는 그립퍼 유닛이 중력에 의해 처진 상태에서 스프로킷에서 매거진 바디로 진입하거나 매거진 바디에서 스프로킷으로 진입할 때 스프로킷 및/또는 매거진 바디와 충돌하여 소음이 발생하고, 공구교환시간이 증가하고 비가공시간 증대에 따라 생산성이 감소하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2003-0069674호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수평형 공작기계의 매거진을 수직방향으로 배치함으로서 발생하는 공구의 처짐과 비틀림 현상 및 그립퍼 처짐을 방지하여 위치 오차에 따른 공구교환시 충돌을 방지하고, 공구교환시간을 최대한 단축하여 비가공시간 감소에 의해 생산성을 향상 시킬 수 있는 공작기계를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 매거진은 수평형 공작기계의 매거진에 있어서, 상기 수평형 공작기계에 수직방향으로 배치되는 매거진 유닛; 및 스핀들에 공구를 공급하기 위해 하나의 폐루프 형태로 상기 매거진 유닛에 회동 가능하게 배치되어 공구를 수납하는 복수의 그립퍼 유닛;을 포함하고, 상기 스핀들이 각각의 상기 그립퍼 유닛에 수납된 공구를 직접 교환하기 위해 각각의 상기 그립퍼 유닛에 공구가 중력방향에 수직하도록 수평방향으로 수납된 상태에서 각각의 상기 그립퍼 유닛에 수납된 공구가 중력방향으로 처지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 그립퍼 유닛은 각각, 링크 바디부; 기 링크 바디부의 수직방향 일측에 형성되어 공구를 클랩핑 또는 언클램핑하는 그립퍼부; 및 상기 그립퍼부와 직교하도록 상기 링크 바디부의 폭방향 일측에 수평방향으로 설치되는 링크부;를 포함하고, 상기 그립퍼부와 상기 링크부는 일체형으로 이루어 질 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 그립퍼 유닛은 각각, 상기 그립퍼부와 수직방향으로 마주하도록 상기 링크 바디부의 수직방향 타측에 구름 구동가능하게 설치되는 메인가이드 롤러부; 및 상기 메인가이드 롤러부와 직교하도록 상기 링크부의 양측에 수평방향으로 구름 구동가능하게 설치되는 한 쌍의 보조가이드 롤러부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 매거진 유닛은, 통로부와 이동부를 구비하는 매거진 바디; 메인 스프로킷과 상기 메인 스프로킷과 폭방향으로 이격되게 배치되는 텐션 스프로킷을 구비하고, 각각의 상기 그립퍼 유닛과 결합되어 각각의 상기 그립퍼 유닛이 외주면을 따라 회동하도록 상기 매거진 바디에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 스프로킷; 및 상기 통로부의 일부를 폐쇄하도록 상기 매거진 바디에 폭방향으로 연장되게 설치되는 한 쌍의 가이드부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 통로부는 상기 매거진 바디의 수직방향 양측에 단차지게 폭방향으로 연장 형성되어 상기 한 쌍의 가이드부와 함께 상기 보조가이드 롤러부를 수용하여 지지하고, 상기 이동부는 상기 메인가이드 롤러부를 수용하고 지지하기 위해 상기 통로부에 단차지도록 상기 매거진 바디의 수직방향 양측에 함입 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 메인 스프로킷과 상기 텐션 스프로킷은 각각, 각각의 상기 그립퍼 유닛과 결합될 때 상기 메인가이드 롤러부를 수용하고 지지하기 위해 상기 메인 스프로킷 또는 상기 텐션 스프로킷의 외주면을 따라 함입 형성되는 이탈방지부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 매거진 유닛은, 상기 텐션 스프로킷에 설치되어 상기 메인 스프로킷과 상기 텐션 스프로킷의 회전 중심축 사이의 거리를 조정하여 상기 매거진 유닛의 장력을 조절하는 텐션 조절부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 매거진 유닛은, 공구교환위치를 조절하기 위해 상기 매거진 바디의 일부에 설치되어 상기 매거진 유닛의 위치를 조정하는 매거진 위치조절부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 매거진 유닛은, 상기 메인 스프로킷과 상기 매거진 바디 사이 및 상기 텐션 스프로킷과 상기 매거진 바디 사이에 각각 배치되어 복수의 상기 그립퍼 유닛이 상기 메인 스프로킷과 상기 텐션 스프로킷을 통해 하나의 폐루프 형태로 회전할 때에 각각의 상기 그립퍼 유닛을 지지하는 연장부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 매거진은 수직방향으로 배치되어 있는 그립퍼부에 수평방향으로 클램핑된 공구가 중력에 의해 발생되는 처짐과 비틀림을 방지하기 위해 그립퍼부와 수직방향으로 마주하도록 링크 바디부의 수직방향 타측에 구름 구동가능하게 설치되는 메인가이드 롤러부를 배치하고 메인가이드 롤러부가 이동부를 따라 구름이동하면서 위치이탈이 되지않도록 하고, 그립퍼부의 처짐을 방지하기 위해 링크부 양 끝단에 한 쌍의 보조가이드 롤러부를 배치하고 이를 지지하기 위해 가이드부를 배치함에 따라 메인가이드 롤러부를 통해 처짐을 1점 지지하고, 한 쌍의 보조가이드 롤러부를 통해 처짐을 2점, 3점 지지하여 공구의 무게에 의해 공구가 중력방향으로 처지거나 틀어지는 것을 방지하여 정확한 위치에서 스핀들이 직접 공구를 교환하도록 하여 공구와의 충돌을 예방하고 공구교환시간을 최대한 단축하여 비가공시간 감소에 따라 공작기계의 생산성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진은 공구가 중력방향에 의해 처지는 것을 방지하여 공구의 무게에 의해 공구를 클램핑하는 그립퍼부, 링크 등 또한 공구무게에 의해 중력방향으로 처짐이 발생되는 것을 방지하여, 고속 회전시 흔들림에 의해 그립퍼 등 매거진, 공구뿐만 아니라 공작기계 전체가 파손되는 문제를 최소화하여 공작기계의 내구성을 향상시키고, 매거진의 수리나 오작동에 따른 작업자의 불편을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진은 메인 스프로킷과 매거진 바디 사이 및 텐션 스프로킷과 매거진 바디 사이에 각각 배치되어 그립퍼 유닛이 메인 스프로킷과 텐션 스프로킷을 통해 하나의 폐루프 형태로 회전할 때에 그립퍼 유닛을 지지하는 연장부를 배치하여 스프로킷에서 매거진 바디로 진입하거나 매거진 바디에서 스프로킷으로 진입할 때 스프로킷 및/또는 매거진 바디와 충돌하여 소음이 발생하는 것을 예방하고, 그립퍼 유닛의 회전을 원활하게 하여 공작기계의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

게다가. 본 발명에 의한 공작기계의 매거진은 공구를 공구교환위치에서 교환할 때 수직방향의 정밀도를 높이기 위해 이탈방지부에 메인가이드 롤러부를 수용하여 메인가이드 롤러부를 지지하는 구조를 형성하여 정확한 위치에서 스핀들이 직접 공구를 교환하도록 함에 따라 정확하게 반복적으로 공구를 교환할 수 있어 정확한 위치에 장착된 공구를 통해 정밀가공을 수행하여 가공된 공작물의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 공작기계에 공구 매거진이 장착된 상태의 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 스핀들이 직접 매거진에 수납된 공구를 교환하는 개념도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진의 그립퍼 유닛의 상방사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진의 그립퍼 유닛의 하사시도를 나타낸다.
도 6은 도 3의 C-C부분의 단면도를 나타낸다.
도 7은 스프로킷에 그립퍼 유닛이 장착된 부분의 상세 단면도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 매거진의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 공작기계에 공구 매거진이 장착된 상태의 개념도를 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 스핀들이 직접 매거진에 수납된 공구를 교환하는 개념도를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진을 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진의 그립퍼 유닛의 상방사시도를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진의 그립퍼 유닛의 하사시도를 나타내고, 도 6은 도 3의 C-C부분의 단면도를 나타낸다.

도 7은 스프로킷에 그립퍼 유닛이 장착된 부분의 상세 단면도를 나타낸다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "폭방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 1에서 X축 방향을 의미하고, "수평방향"이란 폭방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향, 즉 도 1에서 Y축 방향을 의미하며, "수직방향"이란 수평방향과 폭방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 상하방향을 의미한다. 또한, 상방(상부)이란 "수직방향"에서 위쪽 방향, 즉 도 1에서 Z축의 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, 하방(하부)이란 "수직방향"에서 아래쪽 방향, 즉 도 1에서 Z축 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진(1)을 설명한다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(2)는 수평형 공작기계로 이루어질 수 있고, 매거진(2)은 공작기계에 수직방향으로 배치된다.

또한, 매거진(2)에는 다수의 공구가 수납되어 공구교환시간을 단축시키기 위해 가공과정에 따라 다수의 공구 중 필요한 공구를 스핀들(3)을 통해 직접교환하게 된다.

도 2를 참조하면, 매거진(1)에 수납된 공구(4) 중 공구를 교환하는 공구교환위치(P)에 위치한 공구(4)가 직접 스핀들(3)에 의해 교환(A, B)이 수평방향으로 이루어지게 된다.

도 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진(1)은 매거진 유닛(100) 및 그립퍼 유닛(200)을 포함한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진(1)의 그립퍼 유닛(200)은 복수개로 이루어 질 수 있고, 스핀들(3)에 공구(4)를 공급하기 위해 하나의 폐루프 형태로 매거진 유닛(100)에 회동 가능하게 배치되며, 각각의 그립퍼 유닛(200)에는 공구(4)가 수납된다.

구체적으로 그립퍼 유닛(200)은 각각 링크 바디부(210), 그립퍼부(220), 링크부(230), 메인가이드 롤러부(240) 및 보조가이드 롤러부(250)를 포함하고, 각각의 링크 바디부(210), 그립퍼부(220), 링크부(230), 메인가이드 롤러부(240) 및 보조가이드 롤러부(250)가 하나의 그립퍼 유닛(200)이 되며, 한 개의 그립퍼 유닛(200)의 링크부(230)와 인접하는 다른 한 개의 그립퍼 유닛(200)의 링크 바디부(210)의 결합을 통해 연결되어 전체적으로 하나의 폐루프 형태를 이루게 된다.

링크 바디부(210)는 후술하는 그립퍼부(220), 링크부(230), 메인가이드 롤러부(240) 및 보조가이드 롤러부(250) 등이 결합될 수 있는 부품이다.

그립퍼부(220)는 링크 바디부(210)의 수직(즉, 도 3 내지 5에서 Z방향) 일측에 형성되어 공구(4)를 클랩핑 또는 언클램핑한다.

링크부(230)는 그립퍼부(220)와 직교하도록 링크 바디부(210)의 폭방향 일측에 수평(즉, 도 3 내지 5에서 Y방향)방향으로 설치된다.

링크부(230)는 상술한 바와 같이 인접하는 링크 바디부(210)와 결합을 통해 복수개의 그립퍼 유닛이 전체적으로 하나의 폐루프 형태를 이루도록 연결하는 역할을 한다.

또한, 링크부(230)는 후술하는 바와 같이 매거진 바디(110)에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 스프로킷(120)인 메인 스프로킷(121) 및 텐션스프로킷(122)의 회전력을 전달받기 위해 메인 스프로킷(121) 및 텐션스프로킷(122)의 외주면에 링크부(230)에 대응하는 형상으로 함입형성되는 복수의 결합부(124)에 수용된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진(1)의 그립퍼 유닛(200)의 그립퍼부(220)와 링크부(230)는 각각 하나의 링크 바디부(210)에 형성될 수 있다.

즉, 그립퍼부(220)는 링크 바디부(210)의 수직(즉, 도 3 내지 5에서 Z방향) 일측에 형성되고, 링크부(230)는 그립퍼부(220)와 직교하도록 링크 바디부(210)의 폭방향 일측에 수평(즉, 도 3 내지 5에서 Y방향)방향으로 설치되어 링크 바디부(210)를 매개로 그립퍼부와 링크부가 형성될 수 있다.

이에 따라 하나의 유닛으로 이루어진 링크 바디부(210), 그립퍼부(220), 링크부(230), 메인가이드 롤러부(240) 및 보조가이드 롤러부(250)가 인접하는 다른 유닛과 결합될 때 컴팩트하게 결합될 수 있어 전체적으로 하나의 폐루프 형태를 이루는 그립퍼 유닛(200)에 적재 공구(4) 개수를 최대한 확장 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진(1)은 스핀들(3)이 각각의 그립퍼 유닛(200)에 수납된 공구(4)를 직접 교환하기 위해 각각의 그립퍼 유닛(200)에 공구(4)가 중력방향에 수직하도록 수평방향으로 수납된 상태에서 각각의 그립퍼 유닛(200)에 수납된 공구(4)가 중력방향으로 처지는 것을 방지할 수 있다.

메인가이드 롤러부(240)는 그립퍼부(220)와 수직방향으로 마주하도록 링크 바디부(210)의 수직방향 타측에 구름 구동가능하게 설치된다.

메인가이드 롤러부(240)는 후술하는 매거진 바디(110)의 이동부(112)에 수용되어 이동부(112)를 따라 구름구동하면서 위치이탈이 되지않는 구조를 통해 수직방향으로 배치되어 있는 그립퍼부에 수평방향으로 클램핑된 공구가 중력에 의해 처지거나 비틀리는 것을 방지할 수 있다.

보조가이드 롤러부(250)는 한 쌍으로 이루어져 있으며, 메인가이드 롤러부(240)와 직교하도록 링크부(230)의 양측에 수평방향으로 구름 구동가능하게 설치된다.

보조가이드 롤러부(250)는 후술하는 매거진 바디(110)의 통로부(111)에 수용되고 한 쌍의 가이드부(130)에 의해 지지되어 통로부(111)와 한 쌍의 가이드부(130)를 따라 구름구동하면서 위치이탈이 되지않는 구조를 통해 공구의 무게에 의해 그립퍼부가 처지거나 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진은 수직방향으로 배치되어 있는 그립퍼부에 수평방향으로 클램핑된 공구가 중력에 의해 발생되는 처짐과 비틀림을 방지하기 위해 그립퍼부와 수직방향으로 마주하도록 링크 바디부의 수직방향 타측에 구름 구동가능하게 설치되는 메인가이드 롤러부를 배치하고 메인가이드 롤러부가 이동부를 따라 구름이동하면서 위치이탈이 되지않도록 하고, 그립퍼부의 처짐을 방지하기 위해 링크부 양 끝단에 한 쌍의 보조가이드 롤러부를 배치하고 이를 지지하기 위해 가이드부를 배치함에 따라 메인가이드 롤러부를 통해 처짐을 1점 지지하고, 한 싸의 보조가이드 롤러부를 통해 처짐을 2점, 3점 지지하여 공구의 무게에 의해 공구가 중력방향으로 처지거나 틀어지는 것을 방지하여 정확한 위치에서 스핀들이 직접 공구를 교환하도록 하여 공구와의 충돌을 예방하고 공구교환시간을 최대한 단축하여 비가공시간 감소에 따라 공작기계의 생산성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 매거진(1)의 매거진 유닛(100)은 수평형 공작기계(1)에 수직(즉, 도 1에서 Z방향)방향으로 배치된다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 구체적으로 매거진 유닛(100)은 매거진 바디(110), 스프로킷(120), 가이드부(130), 텐션 조절부(140). 매거진 위치조절부(150,151) 및 연장부(160)를 포함한다.

매거진 바디(110)는 통로부(111)와 이동부(112)를 구비하고, 매거진 유닛의 외형을 형성한다.

도 3 및 도 6을 참조하면. 통로부(111)는 매거진 바디(110)의 수직방향 양측에 단차지게 폭방향으로 연장 형성되어 한 쌍의 가이드부(130)와 함께 보조가이드 롤러부(250)를 수용하여 지지한다.

이동부(112)는 메인가이드 롤러부(240)를 수용하고 지지하기 위해 통로부(111)에 단차지도록 매거진 바디(110)의 수직방향 양측에 함입 형성된다.

매거진 바디(110)는 통로부(111)와 이동부(112)를 구비하기 위해 필요에 따라 다수의 부품으로 구성될 수도 있고, 일체로 형성될 수 도 있다.

가이드부(130)는 한 쌍으로 이루어지며, 각각의 통로부(111)의 일부를 폐쇄하도록 매거진 바디(110)에 폭방향으로 연장되게 설치된다.

스프로킷(120)은 한 쌍으로 이루어질 수 있으며 구체적으로 메인 스프로킷(121)과 메인 스프로킷(121)과 폭방향으로 이격되게 배치되는 텐션 스프로킷(122)을 구비할 수 있다.

메인 스프로킷(121)은 공구교환위치(P)에 인접한 부분에 위치하고, 텐션 스프로킷(122)은 공구교환위치(P)에서 먼 부분에 위치한다.

한 쌍의 스프로킷(120)은 각각의 그립퍼 유닛(200)과 결합되어 각각의 그립퍼 유닛(200)이 외주면을 따라 회동하도록 매거진 바디(110)에 회전 가능하게 설치된다.

즉, 스프로킷(120)은 브라켓(123)에 결합되어 모터 등 구동부의 구동력에 의해 회전되며 그립퍼 유닛(200)의 각각의 링크부(230)는 매거진 바디(110)에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 스프로킷(120)인 메인 스프로킷(121) 및 텐션 프로킷(122)의 회전력을 전달받기 위해 메인 스프로킷(121) 및 텐션스프로킷(122)의 외주면에 링크부(230)에 대응하는 형상으로 함입형성되는 복수의 결합부(124)에 수용된다.

도 7을 참조하면, 메인 스프로킷(121)과 텐션 스프로킷(122)은 각각, 각각의 그립퍼 유닛(200)과 결합될 때 메인가이드 롤러부(240)를 수용하고 지지하기 위해 메인 스프로킷(121) 또는 텐션 스프로킷(122)의 외주면을 따라 함입 형성되는 이탈방지부(125)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 메인 스프로킷(121) 및 텐션스프로킷(122)의 외주면에 링크부(230)에 대응하는 형상으로 함입형성되는 복수의 결합부(124)에 링크부(230)가 수용되어 스프로킷(120)의 회전력을 전달받으며 이동하게 된다.

이 과정에서 특히, 공구(4)를 공구교환위치(P)에서 교환할 때 수직방향(Z방향)의 정밀도를 높이기 위해 이탈방지부에 메인가이드 롤러부(240)를 수용하여 메인가이드 롤러부(240)를 지지하는 구조를 형성하였다.

이처럼 본 발명에 의한 공작기계의 매거진은 공구를 공구교환위치(P)에서 교환할 때 수직방향(Z방향)의 정밀도를 높이기 위해 이탈방지부에 메인가이드 롤러부(240)를 수용하여 메인가이드 롤러부(240)를 지지하는 구조를 형성하여 정확한 위치에서 스핀들이 직접 공구를 교환하도록 함에 따라 정확하게 반복적으로 공구를 교환할 수 있어 정확한 위치에 장착된 공구를 통해 정밀가공을 수행하여 가공된 공작물의 품질을 향상시킬 수 있다.

텐션 조절부(140)는 텐션 스프로킷(122)에 설치되어 메인 스프로킷(121, R1)과 텐션 스프로킷(122, R2)의 회전 중심축 사이의 거리(D)를 조정하여 매거진 유닛(100)의 장력을 조절한다.

구체적으로, 그립퍼 유닛(200)의 고속 회전 또는 고하중의 공구(4)장착 등에 의해 그립퍼부(220)와 링크부(230) 등이 처지게 될 수 있다.

이처럼 링크부(230) 등이 처지게 되면 텐션 조절부(140)의 조작을 통해 텐션 스프로킷에 배치된 브라켓을 가압하여 종국적으로 텐션 스프로킷을 밀어 그립퍼 유닛(200)의 장력을 조절하여 진동이나 소음을 방지하고, 공구가 손상되는 것을 예방 할 수 있다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 텐션 조절부(140)가 공구교환위치(P)의 반대쪽인 텐션 스프로킷에 인접하게 설치되어 해당 그립퍼부(220)의 갯수와 그립퍼부(220)에 장착되는 공구의 무게, 회전속도 등에 따라 적절한 토크의 장력을 링크부에 인가한다.

매거진 위치조절부(150,151)는 공구교환위치(P)를 조절하기 위해 매거진 바디(110)의 일부에 설치되어 매거진 유닛(100)의 위치를 조정하는 역할을 한다.

매거진 위치조절부(150,151)는 매거진조정블록(150)과 레벨링볼트(151)로 구성될 수 있으며 매거진조정블록(150)과 레벨링볼트(151)의 조작을 통해 공구교환위치(P)의 폭방향, 수평방향 및 수직방향의 위치를 조정하여 공작기계의 가공정밀도를 향상시킬 수 있다

도 3을 참조하면, 연장부(160)는 메인 스프로킷(121)과 매거진 바디(110) 사이 및 텐션 스프로킷(122)과 매거진 바디(110) 사이에 각각 배치되어 그립퍼 유닛(200)이 메인 스프로킷(121)과 텐션 스프로킷(122)을 통해 하나의 폐루프 형태로 회전할 때에 그립퍼 유닛(200)을 지지하는 역할을 한다.

즉, 메인 스프로킷(121)과 매거진 바디(110) 사이 및 텐션 스프로킷(122)과 매거진 바디(110) 사이는 틈새가 있고, 연장부(160)는 이러한 틈새 공간을 최소화하면서 그립퍼 유닛이 메인 스프로킷(121)에서 매거진 바디(110)로 진입하거나 매거진 바디(110)에서 텐션 스프로킷(122)으로 진입하는 등 폐루프 회전과정에서 충돌되는 것을 완충하는 역할을 한다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 매거진은 메인 스프로킷과 매거진 바디 사이 및 텐션 스프로킷과 매거진 바디 사이에 각각 배치되어 그립퍼 유닛이 메인 스프로킷과 텐션 스프로킷을 통해 하나의 폐루프 형태로 회전할 때에 그립퍼 유닛을 지지하는 연장부를 배치하여 스프로킷에서 매거진 바디로 진입하거나 매거진 바디에서 스프로킷으로 진입할 때 스프로킷 및/또는 매거진 바디와 충돌하여 소음이 발생하는 것을 예방하고, 그립퍼 유닛의 회전을 원활하게 하여 공작기계의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

1 : 공작기계의 매거진,
100 : 매거진 유닛,
110 : 매거진 바디,
120 : 스프로킷,
130 : 가이드부,
140 : 텐션 조절부,
150 : 매거진 위치조절부,
160 : 연장부,
200 : 그립퍼 유닛,
210 : 링크 바디부,
220 : 그립퍼부,
230 : 링크부

Claims (9)

1. 수평형 공작기계의 매거진에 있어서,
   상기 수평형 공작기계에 수직방향으로 배치되는 매거진 유닛; 및
   스핀들에 공구를 공급하기 위해 하나의 폐루프 형태로 상기 매거진 유닛에 회동 가능하게 배치되어 공구를 수납하는 복수의 그립퍼 유닛;을 포함하고,
   상기 스핀들이 각각의 상기 그립퍼 유닛에 수납된 공구를 직접 교환하기 위해 각각의 상기 그립퍼 유닛에 공구가 중력방향에 수직하도록 수평방향으로 수납된 상태에서 각각의 상기 그립퍼 유닛에 수납된 공구가 중력방향으로 처지는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 그립퍼 유닛은 각각,
   링크 바디부;
   상기 링크 바디부의 수직방향 일측에 형성되어 공구를 클랩핑 또는 언클램핑하는 그립퍼부; 및
   상기 그립퍼부와 직교하도록 상기 링크 바디부의 폭방향 일측에 수평방향으로 설치되는 링크부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 그립퍼 유닛은 각각,
   상기 그립퍼부와 수직방향으로 마주하도록 상기 링크 바디부의 수직방향 타측에 구름 구동가능하게 설치되는 메인가이드 롤러부; 및
   상기 메인가이드 롤러부와 직교하도록 상기 링크부의 양측에 수평방향으로 구름 구동가능하게 설치되는 한 쌍의 보조가이드 롤러부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 매거진 유닛은,
   통로부와 이동부를 구비하는 매거진 바디;
   메인 스프로킷과 상기 메인 스프로킷과 폭방향으로 이격되게 배치되는 텐션 스프로킷을 구비하고, 각각의 상기 그립퍼 유닛과 결합되어 각각의 상기 그립퍼 유닛이 외주면을 따라 회동하도록 상기 매거진 바디에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 스프로킷; 및
   상기 통로부의 일부를 폐쇄하도록 상기 매거진 바디에 폭방향으로 연장되게 설치되는 한 쌍의 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 통로부는 상기 매거진 바디의 수직방향 양측에 단차지게 폭방향으로 연장 형성되어 상기 한 쌍의 가이드부와 함께 상기 보조가이드 롤러부를 수용하여 지지하고,
   상기 이동부는 상기 메인가이드 롤러부를 수용하고 지지하기 위해 상기 통로부에 단차지도록 상기 매거진 바디의 수직방향 양측에 함입 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 메인 스프로킷과 상기 텐션 스프로킷은 각각,
   각각의 상기 그립퍼 유닛과 결합될 때 상기 메인가이드 롤러부를 수용하고 지지하기 위해 상기 메인 스프로킷 또는 상기 텐션 스프로킷의 외주면을 따라 함입 형성되는 이탈방지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 매거진 유닛은,
   상기 텐션 스프로킷에 설치되어 상기 메인 스프로킷과 상기 텐션 스프로킷의 회전 중심축 사이의 거리를 조정하여 상기 매거진 유닛의 장력을 조절하는 텐션 조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 매거진 유닛은,
   공구교환위치를 조절하기 위해 상기 매거진 바디의 일부에 설치되어 상기 매거진 유닛의 위치를 조정하는 매거진 위치조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진.
   
9. 제4항에 있어서,
   상기 매거진 유닛은,
   상기 메인 스프로킷과 상기 매거진 바디 사이 및 상기 텐션 스프로킷과 상기 매거진 바디 사이에 각각 배치되어 복수의 상기 그립퍼 유닛이 상기 메인 스프로킷과 상기 텐션 스프로킷을 통해 하나의 폐루프 형태로 회전할 때에 각각의 상기 그립퍼 유닛을 지지하는 연장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 매거진.

Images