KR810000032B1 - 가공센터에 착설하는 공구 자동교환 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가공센터에 착설하는 공구 자동교환 장치

제1도는 본 발명에 의한 공구 자동교환 장치를 가공센터에 착설한 상태를 나타낸 정면도.

제2도는 제1도의 측면도.

제3도는 본 발명의 단면도.

제4도는 제3도를 IV-IV 방향으로 보이는 회전공구 드럼을 이면에서 본 단면도.

제5도는 제3도를 V-V 방향으로 본 원통캠 착설부의 평면도.

제6도는 척(Chuck)제어 캠의 평면도.

제7도는 양 원통캠과 척 제어캠과의 관계를 전개하여 나타낸선도.

제8도는 원반과 내측 원통캠과의 관련을 나타낸 단면도.

본 발명은 가공센터(Machining center)의 헤드(Head) 절단에 수직방향으로 움직일수 있는 비스듬이 아래방향을 향하여 회전하지 않는 축을 중심으로 하여 선회가 가능한 공작용 공구를 다수 지지하는 원추형으로 된 공구 홀더를 설치하고 이 공구 홀더를 선회하여 소망하는 공구를 가공센터의 컷터 헤드 스핀들(Cutter head spindle)에 순차적으로 자동 착설, 가공, 제거하여 다음의 공구를 착설 가능한 공구자동교환 장치에 관한 것으로 본 발명의 예를들면 공구 자동 교환장치를 착설하는 NC 브라이스반과 같은 가공센터의 공구 자동교환 장치에 관한 것이다.

이종류인 장치의 주요한 것에 터어릿 헤드(Turret head) 방식과, 공구 메거진(Magazine)과 공작기계의 주축과의 사이에 아암 및 공구이송 장치등의 중개장치를 경유하여 교환하는 아암 방식이 있다.

전자의 터어릿 헤드방식은 공구의 교환시간이 약간 짧으나 공구의 보유수가 일반적으로 6∼8개 정도가 되므로 다른 작업을 행하는 가공센터용으로는 사용될 수 없고 그외에 분할 오차와 센터가 맞지않아 진동등의 결점이 있다.

또 후자의 아암방식은 공구를 유지하는 헤드를 소정의 높이까지 올리고 중개장치에 의하여 공구를 교환한 다음 헤드를 내리고나서 가공하는 것이므로 가공물이 적을때에도 헤드를 소정의 높이까지 올려야 하기 때문에 무용한 시간을 소비하고 공구의 교환에 시간을 낭비하고 또한 구조의 대형화와 복잡화를 피할수가 없고 특히 근년에 가공센터의 소형이 계획되는 때에 아암방식의 것으로는 채용할 수 없다.

상술한 결점을 극복하는 견지에서 본 발명의 한가지 목적은 공구자동교환 장치에 대한 개량된 장치를 제공하는 것이다. 이 목적을 성취하기 위해 다음의 방법을 채용하였다.

다수의 공구가 유지되고 공구의 교환을 가공물에 간섭되지 않는 가장 가까운 위치에서 가능하도록 구성하여 교환 시간을 단축할수 있고 또 공구의 분할이 정확히 되게 하였다.

본 발명의 다른 목적은 회전축 1회의 회전만으로 공구의 산출교환이 될수 있도록 구성하여 완벽화를 도모한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용전과 사용후의 공구가 피가공물과의 간섭을 피하는 위치에 확실하게 유지되어서 안전성을 향상시킨 것이다.

본 발명의 상기한 것과 그외의 목적 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 도시한 형체에 관하여 더욱 상세하게 아래에 설명하는 것으로 명백하여 질 것이다.

본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도 및 제2도를 보면 이들 도면은 본 발명의 장치(60)를 부착한 가공센터(50)를 나타내고 있다. 컬럼(column)(1)의 전면에 있는 가이드 레일(3)에 의하여 헤드(2)를 상하동이 가능하도록 설치하고 이 헤드(2)의 선단에 있는 가이드 리일(3')에 의하여 수직방향으로 유도되는 기부(5)가 있는데 제3도에서 이 부분과 일체로 되는 절두 원추형인 케이싱(6)과 굽은 상태를 유지하여 상하동이 가능하도록 설치 하였으며 드럼(4)은 제3도에 표시하는 바와같이 헤드(2)의 가이드 레일(3)에 상하동이 가능하도록 계합한 기부(5)에 드럼(4)의 외주부를 형성하는 케이싱(6)를 설치하며 또한 기부(5)의 중앙부에서 경사하방으로 지향하여 돌출한 고정축(7)에 회전이 자유롭게 되어있는 원반(8)과 고정축(7)의 선단에 드럼(drum)(4)의 앞면을 형성하는 전벽(前壁)(9)을 고착하여 케이싱(6)과 원반(8)의 양주연(兩周緣)의 사이에 환상홈(10)을 형성하고 이 환상홈(10)에 각각 공구를 파지하기 위한 아아버(Arbor)(11)를 회전이 가능하게 지지하는 가동판(可動板)(12)을 다수 수장하여 회전공구 드럼(4)을 구성한다.

가동판(12)의 일단에 설치한 로울러(13)를 케이싱(6)에 해당하는 주연에 접촉시키고 타단 로울러 홀더(14)에 스프링(15)을 끼워서 장착하고 이 홀더(14)의 로울러를 원반(8)에 해당하는 주연에 접촉시킨다.

이때에 다수의 아아버(11)중 1개의 아아버(11)를 케이싱(6)의 하축에 배설하고 다른 각개의 아아버(11)를 전기한 하축 아아버(11)의 좌우 방향으로 소정의 각도를 유지하는 상측의 주연에 연속한 상태로 배설한다. 전기한 소정각도는 피가공물과 사용중이 아닌 공구들과의 간섭을 피할정도의 범위를 보존하면 충분한데 도면에는 전후 각각 60°로 설계되어 있다.

케이싱(6)의 하측에 배설한 아아버(11)의 생크(Shank)가 헤드(2)안에 기립하는 주측(28)의 하단인 생크 소켓에 삽입되어 이것에 착설한 공구에 의하여 기계 공작이 된다. 각 아아버(11)의 배치를 적절하게 유지하기 위해 제3도 및 제4도에 나타낸 바와 같이 원반(8)의 이면에 방사상으로 개구(開溝)를 다수(도시한 것은 6개) 설치하고 이것의 이면을 래칫휘일(Ratchet wheel)(16)로 덮어서 다수의 암거(暗渠)를 구성하고 이 안에 바아(18)를 반경방향으로 활동이 자유롭게 매설(埋設)하여 각 바아(18)의 선단에 전기한 가동판(12)의 로울러홀더(14)에 계합하는 ＂ㄷ＂자 형상의 캐리어(19)를 고착하고 또한 고정축(7)상에 대경(大徑) 원호면(圓弧面)(20a)이 있는 협지제어 캠(20)을 고정축(7)의 그 하측에 원호면(20a)이 위치하도록 회동이 불능하게 감착하여 캠(20)에 각 바아(18)의 내단을 각 스프링(21)에 의하여 압접 시키고 있다. 즉 원반(8)에 6동분할로 배치된 캐리어(19)는 캠(20)과 적동 계합에 의하여 제4도에 표시한 바와같이 돌출 몰입(沒入)이 가능하며 이 경우 상방측에 위치하는 캐리어(19c), (19d) 및 (19e)는 제각기 로울러 홀더(14)와의 계합이 개방되는 위치, 환언하면 협지 제어캠(20)의 소경부분에 접속되는 위치까지 몰입하는 것이며 또한 케이싱(6)의 하측에 위치하는 캐리어로부터 좌로 60°떨어진 캐리어(19f)의 위치에서는 원호면(20a)의 외연에 계합되어서 돌출되며 로울러 홀더(14)를 끼워서 가동판(12m)의 지지가 가능하며 또한 하측에 위치하는 캐리어(19a) 및 캐리어(19a)로부터 우로 60°떨어져서 캐리어(19b)의 위치에서는 제각기 원호면(20a)과의 계합에 의하여 돌출하고 가동판(12a) 및 가동판(12b)을 각각 지지 가능하다.

또한 원반(8)과 일체를 이루는 래칫 휘일(22)의 각 잇발은 전기한 바아(18)에 대응한 상태로 고정되어 이 잇발에 물리는 포올(Pawl)(24)을 유지하는 외륜(外輪)(23)에 후술하는 방법에 의하여 회전력이 부여되므로 원반(8)은 회전한다. 또한 고정축(7)에 고정된 전벽(9)의 외주부에 전기한 캐리어(19)와 대응하는 위치에 스프링을 부착한 노치(notch)(25)를 설치하고 이 노치(25)에 V자 홈을 가진 지지편(26)을 착설하고 일방으로는 로울러홀더(14)에 V자 홈에 감착하는 돌기(27)를 설치하고 노치(25)에 의하여 아아버(11)의 위치를 정확하게 지지한다. 다음에 회전공구 드럼(4)의 하측에 위치하는 아아버(11)는 헤드(2)의 주축(28)안에 최하부의 자루소켓에 착설하고 그 상방에 설치된 척(chuck)(29)에 계합하여서 척(29)은 접시형상 스프링으로 상방에 탄설한 상부를 원추형으로 한 피스턴(30)을 캠(35)에 개재 시켜서 하방에 압압력(押壓力)을 가한때에 개방하고 복동(復動)한때에 파지한다.

주축(28)에 치차 동의 회전구동 전달장치(31)가 설치되어 있다.

또한 주축(28)에 대하여 아아버(11)를 착탈하는 구조는 헤드(2)에 있는 주축(28)의 상부에 회전축(32)을 주축(28)의 축심보다 약간 엇갈린 평행으로 되게 설치하고 회전축(32)에 감속기어(33)와 지승판(支承板)(34)을 감착하는 동시에 하단면에 척 제어캠(35)을 고착하고 헤드(2)안에 설치한 모우터(37)의 회전력을 감속하여 회전축(32)을 구동한다.

척 제어 캠(35)은 원반으로 형성하여 척(29)의 상단의 피스턴(30)의 상단이 캠(35)의 하면에 압접하고 또 캠(30)의 피스턴(30)과 접하는 궤적(軌跡)의 일부에 요부(凹部)(36)를 설치하여 피스턴(30)이 요부(36)에 계합한때에 아아버(11)를 파지하고 요부(36)에서 탈출할때에 아아버(11)를 해제한다.

또 전기한 지승판(34)에 한쌍의 원통캠(38), (39)을 내외에 종합하여 고착하여서 외측 원통 캠(35)으로 회전공구드럼(4)을 상하동하고 내측 원통 캠(39)으로 원반(8)을 소정한 각도로 회전한다.

양캠(38), (39) 및 척 제어 캠(35)의 관계를 제7도에 전개하여 외측 원통캠(38)을 1점 쇄선으로 나타내는 바와같이 최고 위(A)로부터 최저 위(B)에 순차로 경사지고 최저위(B)로부터 간격진 위치(C)에서 원래의 최고위(A)에 귀환하는 경사면을 가지고 제5도에 나타낸 바와같이 이 캠(38)에 공구 드럼(4)의 기부(5)로부터 돌출한 회전자(回轉子)(40)가 계합되어 있다. 또 내측원통 캠(39)은 점선으로 나타낸 바와같이 외측의 캠(38)과 같이 최고위(A)로부터 최저위(B)에 경사를 이루어 도달하나 이 최저위(B)로부터 즉각 경사로 상승하여 외측의 캠(38)의 위치(C)와 대응한 최고위(D)로 도달하여 그대로 원래의 위치 최고위(A)로 귀환하도록 형성되어 있다.

또 척 제어캠(35)은 2점선으로 나타낸 바와같이 내의 캠(38), (39)의 최고위(A)와 대향한 점(E)에서 피스턴(30)이 상승하여 그 중간에서 피스턴(30)이 하강하도록 형성되어 있다.

제8도에 나타낸 바와같이 상기한 내측 원통 캠(39)으로 원반(8)을 회전하는 구조는 헤드(2)에 돌출한 브래키트(41)에 로드(42)를 상하동이 자유롭게 지지하고 이 로드(42)의 상단에 내측 원통캠(39)에 접하는 회전자(43)를 설치하고 하단을 유니버어설 조인트(44)를 경유하여 원반(8)에 감장한 외륜(23)에 연결한 것이다.

본 발명은 상술한 구성으로서 공구를 교환하는 경우에는 공구를 교환 작동할때에 공구가 가공물에 간섭되지 않는 위치까지 헤드(2)를 올린다음 모우터(37)를 구동하여 회전축(32)을 1회전하는 동안에 완료되는 것으로서 회전축(32)의 회동에 수반하여 먼저 주축(28)의 피스턴(30)이 척 제어 캠(35)에 의하여 하강되어 아아버(11)의 파지 상태가 해제되고 동시에 외측 원통 캠(38)에 의하여 회전공구드럼(4)이 하강하여서 아아버(11)가 주축(28) 하단의 테이퍼생크 소켓에서 빠져나오게 된다.

또한 드럼(4)의 하강과 동시에 로드(42)도 내측 원통캠(39)에 의하여 하강하나 로드(42)는 최하강 위치에 도달후 즉시 상승을 시작하여 외측 원통 캠(38)에 의하여 드럼(4)이 최하강 위치에 정지되어 있는 동안에 선행 상승하므로(제7도 참조) 원반(8)이 소정각도(도시의 경우는 우측에 향하여 60°)로 회동한다.

그 결과로 제4도에 도시한 바와 같이 캐리어(19a)가 아아버(11)와 함께 캐리어(19b)의 위치에 이동되고 또 캐리어(19f)가 이것에 계합한 아아버(11)와 함께 캐리어(19a)의 위치에 이동된다.

계속하여 회전공구 드럼(4)이 상승하여 교환될 아아버(11)의 테이퍼 생크부를 주축(28)의 생크 소켓안에 삽입하고 동시에 척 제어 캠(35)에 의하여 피스턴(30)이 상승하기 때문에 아아버(11)가 척(29)에 파지되는 것이다. 또한 로드(42)에 의하여 원반(8)이 회전할때의 각 아아버(11)와 캐리어(19)의 운동을 상세히 설명하면 도면중 하측의 캐리어(19a)와 이것에 계합되는 가동판(12a)이 우측에 60°이동하는 동시에 캐리어(19b)도 이동하나 캐리어(19)와 캠(20)의 원호면(20a)과의 계합이 벗어지므로 캐리어(19b)는 원반(8)의 중심부로 향하여 후퇴하며 가동판(12b)에서 벗어져서 회동하므로 가동판(12b)이 그 위치에 남는다. 그러나 그 가동판(12b)은 이동하여 오는 가동판(12a)에 부딛혀서 압송된다.

한편으로는 도시한 좌측에 위치하는 가동판(12n)은 캐리어(19f)에 계합되어서 하측에 이동하는 동시에 캐리어(19e)가 캐리어(19f)의 위치로 이동하는 동시에 캠(20)에 의하여 원반(8)의 외주방향으로 돌출되므로 그 동안에 가동판(12n)에 인접하여 있는 가동판(12m)에 계합하여 원래의 가동판(12n)과 동일한 위치에서 대기한다.

또 캐리어(19)에 계합하는 각 가동판(12)은 노치(25)에 의하여 확실하게 위치결정이 된다.

그 다음 헤드(2)를 내려서 가공을 행한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 공구 자동 교환장치는 드럼의 외주면에 환상 홈을 설치하여서 이것에 다수의 아아버를 회동이 가능하게 계합하고 각 아아버중 1개의 아아버를 헤드의 주축에 계지(係止)하는 동시에 계지한 이 아아버의 좌우의 아아버를 각각 피 가공물과의 간섭을 피하는 위치에 유지할수 있게 구성한 것이므로 이러한 간섭을 피한양 아아버의 사이에 별개의 아아버를 인접하여 설치하여서 다수의 공구를 유지할수가 있다.

또 공구를 교환하는 경우 헤드를 올린다음 회전공구 드럼을 내리어 주축에서 아아버를 빼내고 설치한 원반을 소정각도로 회전한 다음 재차 공구 드럼을 올려서 다음의 아아버를 주축에 계합하는 것이므로 공구의 교환을 신속하게 행할수 있고 또한 상기한 작동은 1개의 회전축으로 회전되는 내외 2중으로 합친 각 원통 캠에 의하여 행하여지는 것이어서 구조가 비교적 간단하게 되고 또 완벽화를 도모할 수가 있고 또 헤드를 올릴때에 다음의 드럼을 내려 아아버를 주축에서 빼낼때에도 공구가 가공물에 접촉하지 않는 정도에까지 올리면 잘되는 것이고 그 결과로 작은 가공물이면 다음의 공구에 의한 가공을 계시할때 까지의 시간을 대폭 단축할 수가 있다. 또한 주축에 계합하는 아아버와 그것의 좌우에 간섭을 피하여 유지하는 각 아아버는 원반에 아아버를 지승하는 가동판에 계합하는 수개의 캐리어를 동일간격으로 배설하는 동시에 원반의 중심축으로부터 외주연축에 향하여 출몰(出沒)이 자유롭게 설치하고 또 공구드럼의 원반을 지승하는 고정축에 캐리어를 출몰하게 하여 전기한 3개의 아아버의 가동판을 지지하는 캠을 설치하고 있으므로 가공중에 다른 공구를 착설한 아아버가 미끄러져 떨어지는 염려가 없이 극히 안전하다.

또 내측 원통 캠에 의하여 로드를 상하동 하여 이것의 상승 운동을 래치트 기구를 경유하여 원반에 소정각도의 회전으로 전달하는 것이므로 원반이 역전하는 일이 없이 확실하게 소정의 각도만큼씩 송달되는 것이어서 그 결과로 아아버를 정확한 위치로 산출하여 이송할수가 있게 된다.

Claims (1)

1. 가동 헤드(2)와 그 헤드 위에 상하 방향으로 이동이 가능하도록 지승된 드럼(4)을 구비한 가공센터를 위한 공구 자동교환 장치에 있어서 전면 레일에 의하여 안내되는 기부(5)와 일체적으로 형성되고 외주부에 형성한 환상홈(10)에 유삽된 공구를 파지하는 아아버(11)를 회전 가능토록 지지하는 다수의 가동판(12)을 소정간격을 유지하면서 소정 각도만 회전시키는 고정축(7)에 장착된 하측 캐리어(19) 돌출용 대경 원호면과 상측 캐리어(19) 몰입용 소경 원호면을 갖는 협지 제어캠(20)에 압접 가능하게 탄설하고 원반(8) 이면에 등분할로서 방사 방향으로 미끄러질수 있도록 배설된 여러개의 바아(18)와 래칫휘일(22)을 구비한 드럼(4)이 하강 하였을때 상기 래칫수단에 연동하여서 원반(8)을 소정 각도로 회전시키는 제1의 캠(39)과 드럼(4)의 상하 방향으로 이동시키는 제2의 캠(38)을 중합하여 고착한 회전축(32) 하방에 아아버(11)의 생크를 받아 들이기 위한 소켓을 최하부에 갖고 최상부에 피스턴(30)의 움직임에 따라 개폐되는 주축(28) 내의 척(29)을 제어하는 제3의 캠을 설치하여서 된 가공센터에 착설하는 공구 자동교환 장치.

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