KR820001352B1 - 공구 자동교환장치를 가진 공작기계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공구 자동교환장치를 가진 공작기계

제1도는 본 발명의 공구 자동교환장치를 이용하는 수평공작부의 정면도.

제2도는 제1도의 공작부의 평면도.

제3도는 공구 저장부의 평면도.

제4도는 공구저장부의 일단부에 대한 부분평면도.

제5도는 제3도에 5-5선상의 측면도.

제6도는 제3도의 6-6선상의 단면도.

제7도는 제3도의 7-7선상의 단면도.

제8도는 제4도의 8-8선상의 종단면도.

제9도는 제3도의 9-9선상의 공구소켓트의 단면도.

제10도는 공구 및 공구헤드를 공구저장부에서 제치는 제침장치, 또한 반대방향으로 이송하는 공구교환암의 평면도.

제11도는 제10도의 11-11선상의 변경방향의 단면도.

제12도는 제11도의 12-12선상의 부분 종단면도.

제13도는 제11도의 13-13선상의 단면도.

제14도는 제11도의 14-14선상의 단면도.

제15도는 제10도의 공구교환암의 정면도.

제16도는 제10도의 공구교환암을 지지하는 직립부의 후면도.

제17도는 제10도의 공구교환암을 지지하는 직립부의 측면도.

제18도는 경사유니트의 측면도.

제19도는 경사유니트의 평면도.

제20도는 동 경사유니트의 정면도.

제21도는 경사유니트와 공작부의 주측 사이에서 공구 및 공구헤드를 이송하는 공구교환암의 부분을 절단한 부분 평면도.

제22도는 제21도의 22-22성상의 후면도.

제23도는 공작부 주축에 인접한 공구교환 하우징을 부분적으로 절단한 부분평면도.

제24도는 제21도의 24-24선상의 단면도.

제25도는 전면 덮개를 잘라내고 암이수직상태로 있는 제21도의 공구교환암의 정면도.

제26도는 전면 덮개를 잘라내고 암이 수평위치에 있는 제21도의 공구교환암의 정면도.

제27도는 주축의 측방향 단면도.

제28도는 공작기계 주축에 인접한 공구교환 하우징의 부분평면도.

제29도는 제28도의 29-29선상의 부분정면도.

제30도는 제28도의 30-30선상의 부분종단면도.

제31도는 제25도의 31-31선상의 부분종단면도.

제32도는 제31도의 32-32선상의 부분단면도.

제33도는 공작기계 주축에 장착된 다축형 공구헤드의 종단면도.

제34도는 공구헤드를 측헤드에 찝어서 지지하기 위한 지지 및 집계장치에 대한 종단면도.

제35도는 제34도의 35-35선상의 부분정면도.

제36도는 제33도의 다측 공구헤드의 후방에서 돌출되어 있는 나사형 보울트의 단면도.

제37도는 제34도의 37-37선상의 부분평면도.

제38도는 다축 공구헤드에 대한 집계 및 지지장치의 부분을 형성하는 나사중 하나의 분해사시도.

제39도는 공작기계 및 본 발명의 자동공구 교환장치에서 사용되는 보우링 바의 측면도.

제40도는 본 발명의 공작기계 및 공구 자동교환장치를 제어하는 전기회로의 블록구성도.

본 발명은 공작기계의 공구 자동교환장치에 관한 것이다.

과거에는 단일공구 또는 소형 다축(多軸) 공구헤드(Tool head)를 조작할 수 있게 되어 있는 몇가지의 공구 교환기를 포함한 여러종류의 공구 자동교환기가 제조되었으나 대형 다측 공구헤드를 조작하는 교환장치는 제조되지 않았다.

본 발명의 주요목적은 단일 공구 및 비교적 대형 다축공구헤드, 예를들어서 중량이 1,000파운드까지의 무게를 갖는 공구헤드들을 조작할 수 있는 공구 자동교환장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 단일 공구를 조작하게 되어 있는 공구 자동교환장치로 조작할 수 있는 새로운 다축 공구헤드를 제공하는 것이다. 본 발명의 기타 목적과 장점은 상세한 설명에서 명백히 알 수 있다.

본 발명은 공구 저장부와 공작기계의 수평주축 사이에 단일 공구 및 다축 공구헤드를 이송하여 주는 공구 자동교환장치를 제공하며, 이 공구교환장치는 공구저장부에 여러개의 단일공구와 다축 공구헤드를 그들의 샹크(Shank)를 수직으로 하여 저장하는 장치를 갖고 있으며, 이 장치는 공구 또는 공구헤드를 파지하고 수평위치에서 수직위치로 또는 수직위치에서 수평위치로 90°각도로 제쳐주는 하나의 경사유니트와 상기 공구저장부와 경사유니트 사이에는 공구 또는 공구헤드를 공구 저장부에서 경사유니트로 또는 그 경사유니트에서 공구저장부로 이송하여 주는 제1공구교환암 및 그 경사유니트와 주축사이에서 선정된 공구 또는 공구헤드를 경사유니트에서 주축으로 또는 주축에서 경사유니트로 이송하여 주는 제2공구교환암을 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

각 다축 공구헤드는 구 후미에 지지 및 파지장치를 갖고 있으며 상기 지지 및 파지장치는 공구헤드의 샹크와 공구가 주축과 함께 회전하는 동안 그 공구헤드를 지지하고 파지하여 고정시켜 주는 공작기계의 주축헤드에 있는 지지 및 파지장치와 서로 결합한다.

본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 제1도는 정면도이고 제2도는 본 발명의 자동교환장치를 갖는 수평공작부의 평면도이다. 공작부는 베드(50)를 갖고 있고 그 헤드(50) 위에 새들(Saddle)(52)이 X측 행로(54)에서 스라이딩 운동을 할 수 있게 장치되어 있다(제2도 참조). 새들(52)은 행로(54)를 따라 랙크치차 및 피니언구동장치에 의하여 구동되어 그 구동장치는 베드(50)(제2도) 위에 있는 랙크(56)와 새들(52)에 있는 두 개의 피니언(58)으로 구성되어 있으며, 그 피니언(58)은 재래식 감속기어박스(62)를 통하여 써보모터(60)로 구동된다. 모터(60)는 X축선을 따라 원하는 위치에 새들(52)을 이동하게 재래식 수치제어 X축 써보장치로 선별적으로 전력이 공급된다.

한쌍의 탄력성 금속덮개판(53)은 새들(52)의 양쪽 언저리와 베드(50)의 양쪽 끝에 장치되어 있는 한쌍의 똑같은 권취로울러(55) 사이에 연결되어 있다. 양쪽의 덮개판(53)은 모두 서로 연결된 비교적 폭이 좁은 금속스레트(57)(제2도)들로 되어 있어서 각기의 로울러(55)에 쉽게 권취될 수 있다. 양쪽의 로울러(55)는 모터(59)(제1도참조)에 의하여 새들(52)로 부터 이탈하는 편향(偏向) 토오션(Torsion)을 받게되어 항상 덮개판(53)의 장력을 유지하므로 각기의 덮개판(53)은 새들(52)이 로울러쪽으로 이동할 때 자동적으로 말리며 다른 한편으로는 반대축 덮개판(53)은 해당모터(59)의 작용력의 반대방향으로 로울러(55)에서 인출된다. 덮개판(53)은 새들(52)로 덮이지 않은 X축 행로(54) 부분을 보호한다.

한조(組)의 Z축 행로(64)는 X축 행로(54)에 직각되게 새들(52) 위에 형성되어 있다. 직립부(66)는 Z축 행로(64) 상에서 스라이딩 운동을 할 수 있게 탑재되어 있으며 써보모터(68)(제2도참조)에 의하여 동력을 받게되는 재래식 보울스크류(Ballscrew) 구동장치(도시에 없음)에 의하여 그 Z축 행로를 따라 구동된다. 모터(68)는 재래식 수치제어 Z축 써보장치로 선별적으로 동력을 받아 Z축을 따라 원하는 위치로 직립부(66)를 이동시킨다.

한 조의 수직 Y축 행로(70)는 직립부(66) 위에서 X축 행로(54) 및 Z축 행로(64) 양쪽에 직각되게 형성되어 있다. 주축헤드(72)는 Y축 행로(70)상에서 스라이딩 운동을 할 수 있게 탑재되어 있고 써보모터(74)(제2도 참조)에 의하여 동력을 받게 되는 재래식 보울스크류 구동장치(도시에 없음)에 의하여 그 Y축행로를 따라 구동된다. 모터(74)는 재래식 수치제어 Y축 써보장치 (도시에 없음)에 의하여 선별적으로 동력을 받게 되어 Y축을 따라 원하는 위치에 주축헤드(72)를 이동시킨다.

유압식으로 작동되는 평형장치는 주축헤드(72)에 연결되어 보울스크류 구동장치로 부터 주축헤드(72)의 중량을 받아 주게 되어 있다. 그 평형장치는 두 개의 유압식 피스톤 및 실린더 장치(76)와 주축헤드(72)의 중량을 받아 주게 되어 있다. 그 평형장치는 두 개의 유압식 피스톤 및 실린더 장치(76)와 주축헤드(72)사이에 연결된 두 개의 케이블(78)과 그 케이블(78)의 이동을 안내하는 풀리(80)를 갖고 있다. 유압식 피스톤 및 실린더장치(76)는 보울스크류 구동장치로 부터 주축헤드(72)의 중량을 받아 주도록 그 주축헤드(72) 중량에 거의 같고, 반대로 작용을 하는 인장력을 케이블(78)에 가한다.

주축(82)은 주축헤드(72)에 장착되어 회전할 수 있게 되어 있고 재래식 원주형 샹크 공구잡이를 끼울수 있고 그 공구잡이를 함께 회전하게 주축(82)에 부착하도록 되어 있다. 주축(82)은 한조의 재래식 변속기어(제27도 참조)를 통하여 주축모터(84)(제2도 참조)에 의하여 구동되어 회전운동을 한다. 모터(84)는 재래식 수치제어 스핀들모터 제어장치(제40도 참조)로 선별적으로 동력을 받아 베드(50)전방에 있는 재래식공작대(88) 위에 있는 공작물(86)(제2도 참조)을 가공하기 위하여 원하는 방향으로 원하는 속도로 주측(82)을 회전시킨다. 공작대(88)의 상세한 설명은 본 발명의 공구자동 교환장치와 관계가 없으므로 생략한다.

공구자동 교환장치는 (ㄱ) 다수의 단일공구 및 또는 다축공구헤드의 샹크를 수직으로 위치시켜서 저장하게 되어 있는 이중 덱크(Deck) 공구저장부(90), (ㄴ) 하나의 공구헤드를 잡고 그 공구 또는 공구헤드를 수직 위치에서 주축(82)의 측선에 평행한 수평위치로 또는 수평위치에서 수직위치로 90°각도로 제치게되어 있는 경사유니트(92), (ㄷ) 공구저장부(90) 및 경사유니트(92) 사이에서 공구 및 공구헤드를 이송시키게 되어 있는 제1공구교환암 장치(94), (ㄹ) 경사유니트(92) 및 주축(82) 사이에서 공구 및 공구헤드를 이송하게 되어 있는 제2공구교환암 장치(96), (ㅁ) 샹크 및 공구가 주축(82)과 함께 회전할 때 각 다축 공구헤드를 지지하고 고정시키는(다음에 설명) 서로 결합하는 집게 및 지지장치, (ㅂ) 공구저장부(90)에서 주축(82)으로 또한 반대로 공구 및 또는 공구헤드를 이송하게 하는(다음에 설명) 예정된 순서에 따라 상기 (ㄱ)-(ㅁ)의 가동부분을 움직이는데 필요한 유압 및 전기제어장치 등을 갖고 있다.

공구 자동교환장치의 각 구성부분은 공구저장부(90)에서 부터 시작하여 상세히 설명하기로 한다. 공구 저장부(90)는 공구 및 또는 공구헤드 소켓트(100)로 된 두 개의 무단체인(98)(제2도 참조)을 지지하는 이중덱크 구조로 되어 있다.

제9도를 설명하면 각 공구소켓트(100)는 중심구멍(104)를 갖는 속이 빈 원통형 몸체(102)를 갖고 있고 그 구멍 (104)은 원주형 샹크의 공구잡이를 갖는 비교적 대형의 단일공구 또는 원주형 샹크를 갖는 비교적 대형의 다축 공구헤드가 삽입될 수 있는 크기로 되어 있다. 플랜지(106)은 공구잡이 또는 공구헤드의 플랜지헤드(108)를 지지하도록 소켓트 몸체 (102)의 상부에 형성되어 있으며, 공구헤드의 샹크는 구멍(104)에 끼워지게 되어 있다

공구소켓트 몸체(102)는 보울트(112)로 운반대(11)에 고착되어 있다.

운반대(110)은 한쌍의 지지핀(114)로 체인(98)에 고착되어 있고, 그 핀(114)은 금속편(116)으로 상단부에서 함께 고착되어 체인(98)의 연결부에 있는 연결구멍을 통하여 연장되어 있다. 스팁고정자(118)는 핀(114)의 저부를 물게하여 그것을 체인(98)에 고정시킨다.

공구소켓트 몸체(102) 저부에는 세 개의 로울러(120)(제6도 참조)가 플랜지(122)에 두 개는 소켓트 몸체(102)의 외부(제6도 우측)에, 한 개는 내부(제6도 좌측)에 저어날식으로 착설되어 있다. 로울러(120)들은 판(124),(126)으로 형성된 엄폐통로에서 울직이며 그 판들은 재래식 방법으로 간격을 띄워 서로 고정되어 있고, 또한 재래식 방법으로 지지된다.

제3도를 설명하면 양쪽의 무단체인(98)은 재래식 스프로키트장치에 의하여 이중의 ㄴ형 통로를 돌아서 안내구동되며, 그 스프로키트중에 하나는 제6도에서와 같고 또하나는 제7도에서와 같다. 제6도의 스프로키트(128)는 간격을 갖는 두 개의 지지판(126),(130)사이에 있는 수직축(129)를 회전하도록 재래식 방법에 의한 저어날식으로 착설되어 있으며 또한 재래식 방법으로 판(126),(130)에 부착된 써보모터(132)로 구동된다. 써보모터(132)는 구동스프로키트(128)와 물려 있는 피니언(134)을 구동한다.

제7도의 스프로키트(136)는 간격을 갖는 지지판(126),(130) 사이에 있는 수직축(138)을 회전하도록 저어날식으로 착설된 수구스프로키트이다.

스프로키트(136)(제7도 참조)의 저부에는 여러개의 방사형으로 간설된 정지돌출부(140)가 공구소켓트(100)를 계수하고 자리 잡아주는 장치로서 보울트로 고착되어 있다. 정지돌출부(140)는 공구소켓트(100)를 분리하는 방사각으로 상호간 분리되어 놓여 있다. 일차 접근탐지스위치(142)는 판(130)에 착설되어 돌출부(140)중 하나가 그 위를 통과할때마다 출력신호를 낸다. 이차 접근탐지스위치(144)(제6도 참조)는 공구소켓트(100)중 하나에 있는 하향돌출물(146)과 함께 상호작용을 하는 위치에 있는 판(124)에 집게로 물려 있다.

접근탐지스위치(142),(144)는 공구를 이송 또는 접수할 위치에 있는 공구소켓트(100)를 알아낸다. 본 발명의 실시예의 상부덱크에 있는 공구소켓트(100)는 1내지 29의 번호가 부여되어 있고, 양쪽 접근탐지스위치(142),(144)에서 출력신호가 있을 때, 공구소켓트 1번은 하나의 공구를 이송 또는 접수할 위치에 있다. 접근탐지스위치(142)에서 나오는 각 후속출력 신호는 다음 순번의 공구소켓트(100)가 공구를 이송할 위치에 있다는 것을 뜻한다.

원하는 공구소켓트(100)가 자리를 잡았을 때 모터(132)는 (제6도 참조) 동력이 끊이고 체인(98)은 정지하게 된다. 그리고 나서 정밀위치 결정보울트( 148)(제7도 참조)는 유압식 피스톤 및 실린더장치(150)로 가장 가까운 돌출부( 140)와 걸리게 하는 위치로 올려진다. 모터(132)는 그런 다음에 동력을 받아 돌출부(140) 및 위치 결정보울트(148)가 제7도에서 보는 바와 같이 서로 접촉할때까지 스프로키트(136)를 반대방향으로 후퇴시키며 위치 결정보울트(148)은 공구를 이송 또는 접수할 위치에 있는 원하는 공구소켓트(100)의 자리를 잡게 한다. 위치 결정보울트(148)는 하우징(149)에 스라이딩운동을 하도록 장치되었으며 제7도에서와 같이 보울트(148)가 인접한 정지돌출부(140)에 접촉하게 되는 상부보울트(148)가 정지 돌출부(140)를 놓아주는 하부 위치 사이에서 유압식 피스톤 및 실린더장치(150)에 의하여 움직인다.

보울트(148)는 모터(132)가 동력을 갖게 되어 다른 공구소켓트(100)를 공구이송위치로 전방 쪽으로 움직이게 하기 전에 하부위치로 이동한다.

체인(98)의 장력은 조정 가능한 아이들러스프로키트(Idlersprocket) (152)(제8도 참조)에 의하여 조정되며 이 스프로키트는 베어링 하우징(155)내의 수직축(154)에 저어날식으로 착설되어 있고 그 하우징은 재래식 방법으로 판(126),(130)위에서 스라이딩 운동을 할 수 있게 장착되어 있다. 조정식 정지너트(158)를 갖는 한쌍의 나사보울트(156)가 하우징(155)의 나사구멍에 나착되어 있다. 정지너트(158)는 판(126),(130)에 있는 구멍을 갖는 돌출부(160)에 접촉한다. 체인(98)의 장력은 너트(158)를 풀거나 조이므로서 조정할 수 있다.

제5도는 공구저장부(90)를 위한 지지구조를 보여준다. 공구저장부(90)의 후방부(제5도의 우측)는 저부(166)에 저어날식으로 착설된 로울러(164)에 의하여 정지레일(162) 위에 지지되어 구를수 있게 되어 있다. 저부(166)는 공구저장부(9 0)의 하부덱크의 하부판(130)에 부착되어 있다. 일단(一團)의 기둥(168)군이 하부덱크의 하부판(130)과 공급저장부(90)의 상부덱크의 하부판(130) 사이에 간격을 띄우고 착설되어 있다. 공급저장부(90)의 전반부(제5도 좌축)는 X-축 베드(50)(제1도 참조)의 인접부로 부터 연장된 저부(170)상에 지지되어 스라이딩 운동을 할 수 있게 되어 있다. 하나의 저부판(172)이 새들(52)의 인접 단부에 부착되어 있으며, 저부(170) 위에서 스라이딩운동을 한다.

공구저장부(90)의 전방부는 저부판(172)으로 지지되어서 X-축 베드(50)와 저부(170) 위에서 새들(52)과 함께 운동한다 저부판(172)은 또한 공구교환암(94 )(96)과 경사유니트(92)(제2도 참조)를 지지한다. 따라서 직립부(66), 공구저장부(90), 공구 교환암(94)(96) 및 경사유니트(92)는 모두 새들(52)과 함께 단일조립체로서 운동한다.

제2도를 설명하면, 제1공구교환암 장치(94)는 공구저장부(90)로 부터 경사유니트(92)로 공구를 이송한다. 그 제1공구교환암장치(94)의 상세한 것은 제10-제17도에 도시되어 있다.

제10도 및 제11도를 설명하면 공구잡이암(174)은 저부(176)에 착설되어 수직축(178)(제11도 참조)을 축으로 하여 회전하도록 되어 있다. 공구잡이 암(174)은 점선(174A)으로 제10도에서 표시된 전방위치에서 실선(174B)으로 제10도에서 표시된 중심위치로 그리고 점선(174C)으로 제10도에서 표시된 후방 위치까지 회전할 수 있다. 후방위치에서 공구잡이 압(174)은 공구저장부(90)로 부터 공구 또는 공구헤드를 잡아 올리면, 중심 위치에서 공구 및 공구헤드는 경사유니트(92)에 놓이게 되며, 전방위치에서는 공구잡이 암(174)은 경사유니트(92)에서 풀려서 그 경사유니트가 전방쪽으로 제쳐질 수 있다.그 작동사이클의 복귀작업시에 공구잡이 암(174)은 중심위치에 있는 경사유니트(92)로 부터 공구 또는 공구헤드를 집어들고 후방위치에 있는 공구저장부(90)에 이송한다.

공구잡이 암(174)은 수직측(184)(제11도 참조)에 견고하게 부착되어 있으며, 그 측은 다시 저부(176)의 브레키트(186)에 부착되어 베어링(188)에 의하여 회전할 수 있게 부착되어 있다.

수평브래키트(190)는 측(184)에 부착되어 베아링(192)에 의하여 회전할 수 있게 되어 있으며, 그 수평브레키트(190)는 축(184)에 부착되어 베아링(192)에 의하여 회전할 수 있게 되어 있으며, 그 수평 브래키트(190)는 유압식 피스톤 및 실린더장치( 194)(제10도 참조)로 작동되며, 그 장치(194)는 수축상태에서 암(174)을 전방위치로 이동하며, 신장 상태에서 암(174)을 전방위치에서 중심위치로 이동한다. 유압식 피스톤 및 실린더장치(194)의 피스톤로드(195)는 피봇트 연결부(196)르 브래키트(190)에 연결되어 있고, 유압식 피스톤 및 실린더장치 (194)의 다른 쪽 단부는 저부(176)에 있는 브래키트(198)에 연결되어 선회하도록 되어 있다.

브래키트(200)(제11도 참조)는 소형나사(203)로 브래키트(190)의 돌출부(201)에 부착되어 있다. 브래키트(200)는 양 브래키트(190),(200) 사이에 또 하나의 유압식 피스톤 및 실린더장치(202)를 트라니언(204)(Trunion)으로 연결하여 선회하게 하였다. 유압식 피스톤 및 실린더장치(202)의 피스톤로드(206)(제15도 참조)는 피봇트식 연결부(210)로 공구잡이 암(174)상의 브래키트(2 08)(제11도 참조)에 연결되어 선희하게 되어있다.

유압식 피스톤 및 실린더장치(202)는 신장하였을 경우 암(174)을 중심위치(174B)에서 (제10도 참조)점선(174C)으로 표시된 후방위치로 이동시킨다. 유압식피스톤 및 실린더장치(202)가 수축하였을 경우 이 장치는 암(174)을 후방위치( 174C)에서 제10도의 실선위치(174B)로 표시된 중심위치에 이동시킨다.

한쌍의 캠작동으로 되는 리미트스위치(212)(214)(제11도 및 제15도 참조)는 암(174)이 전방, 중심 또는 후방위치에 있을 때를 표시한다. 리미트스위치( 212)는 캠(216)으로 작동되며, 또한 다른 리미트스위치(214)는 캠(218)으로 작동된다. 양쪽 캠(216)(218)은 축(184)에 부착된 축(219)에 착설되어 있다.

반원형의 공구잡이 요부(220)(제10도 참조)는 암(174)의 단부에 형성되어 있다. 한쌍의 로울러(222)와 가동(可動) 집게부(224)는 암(174) 속에 착설되어 움직이게 되어 있고, 이때 공구잡이 또는 다축 공구헤드의 홈이 이는 플랜지를 파지할 수 있는 위치에서 공구잡이 요부(222) 주위에 위치하여 이송할 공구잡이 또는 공구헤드를 암(174)속에 견고하게 파지하게 되어 있다. 가동집게 멤버(224)는 제10도에서 신장위치와 수축위치(도시하지 않음), 즉 집게멤버(224)가 홈(226) 속에서 완전히 후퇴한 위치사이를 암(174)에 있는 홈(226) 속에서 스라이딩 운동을 하도록 되어 있다. 집게멤버(224)는 유압식 피스톤 및 실린더장치( 228)로 신장, 수축위치 사이를 전후로 이동하며, 상기 피스톤 및 실린더장치( 228)는 홈(231)(제12도 참조)에 있는 슬라이드(Slide)(230)를 집게멤버(224)에 대하여 횡으로 운동시킨다. 슬라이드(230)는 그 언저리에 45°각으로 신장하는 경사(傾斜) 캠부분(232)(제12도 참조)를 갖고 있으며, 집게(224)의 캠홈(234)과 물리어 스라이링운동을 한다.

캠홈(234)은 집게멤버(224)의 언저리에 대하여 45°각으로 신장되며 그 신장 및 수측위치 사이에서 집게멤버(224)를 움직이게 슬라이드(230)를 경사 캠부분(232)과 상호작용 한다. 유압식 피스톤 및 실린더장치(228)가 신장하였을 때 집게멤버(224)는 수축하고, 그 장치(228)가 수축하였을 때는 제12도에서와 같이 집게멤버(224)는 신장된다. 캠부분(232)의 선단부(236)(제12도 참조) 및 흠(234)의 인접부는 유압식 피스톤 및 실린더장치(228)의 수축행정의 종말단계에서의 감속운동에 대비하기 위하여 슬라이드(230)의 언저리에 작은 β 각을 갖게 되어 있으며 공구잡이 또는 다축 공구헤드를 잡아주는 집게요부(234)에 걸리게 한다. 선단부(236)를 따르는 캠부분(232)의 운동은 집게멤버(224)가 공구잡이 또는 공구헤드에 충분한 압력을 가하여 유압식 피스톤 및 실린더장치(228)의 수축력에 반작용을 할 때까지 계속된다.

제11도, 제13도 및 제14도를 설명한다. 공구잡이 암(174)의 흠(226)의 저부는 소형나사(240)로 암(174)에 부착된 덮개판(238)으로 덮여 있다. 리미트스위치(246)(제11도 및 제14도 참조)는 소형나사(248)로 덮개판(238)의 저부에 착설되어 있다. 스프링 플린자(plunger)(250)(제14도 참조)는 집게 (224)의 저부를 밀고 있으며, 집게 (224)가 수축위치에 있을 때 스위치(246)를 작동하게 한다. 공구집게 저부(176)은 직립부(252)(제10도, 제16도 및 제17도 참조)에 착설되어 수직으로 스라이딩운동을 하게 되어 있다.

한조의 수직행로(254)(제10도, 제15도 및 제17도 참조)는 공구집게 저부(176)의 수직운동을 안내하게 직립부(252)에 형성되어 있다. 저부(176)는 두 가지의 수직운동을 필요로 한다. 일차운동은 공구집게암(174)과 일직선으로 놓여 있는 공구저장 소켓트(100)로 부터 공구잡이 또는 공구헤드를 들어올리는 단거리의 상향운동과 그 공구저장소켓트(100)로 부터 공구잡이 또는 공구헤드를 내려놓은 보조적 단거리 하행운동을 하는 것이다. 이차 수직운동을 공구저장부(90)의 하부덱크에서 상부덱크로 공구집게암(174)을 올리는 장거리 상향운동과 상부덱크에서 하부덱크로 공구집게 암(174)을 내리는 보조하행운동이다. 이 두 개의 운동은 상하로 직열로 연결되어 있는 두 개의 유압식 피스톤 및 실린더장치(2 56),(258)로 이루어지며, 장신의 실린더장치(258)의 저부는 단신의 피스톤 및 실린더장치(256)의 피스톤로드 단부에 연결지지되어있다. 장신의 피스톤 및 실린더장치(258)의 피스톤로드(260)의 단부는 소형나사(264)(제15도 및 제16도 참조)로 공구집게 저부(Base)(176)의 상부에 있는 브래키트(262)에 부착되어 있다.

제16도와 제17도는 완전히 신장된 상태의 장신의 피스톤 및 실린더장치(256)와 완전히 수축된 상태의 단신의 피스톤 및 실린더장치(256)를 보여주고 있다. 이 상태는 공구집게암(174)을 공구저장부(90)의 상부덱크에서 공구 또는 공구헤드를 집어올리는 위치에 놓이게한다. 공구나 공구헤드가 집게암 (174)으로 잡혀진 후 피스톤 및 실린더장치(256)의 신장으로 그 공구는 소켓트(1 00)로 부터 들어내게 된다. 그런후에 공구집게암(174)이 공구저장부(90)에서 벗어난후 상기 두 개의 피스톤 및 실린더장치(256),(258)는 경사유니트(92)로 그 공구나 공구헤드를 경사유니트(92)속으로 떨어트리게 (넣어준다)된다.

상기 두 개의 피스톤 및 실린더 장치(256),(258)가 수축된 상태에서, 공구집게 암(174)은 공구저장부(90)의 하부덱크에 있는 공구잡이 또는 공구헤드를 잡아쥐는 수직위치로 이동하게 된다. 피스톤 및 실린더장치(256)의 신장은 파지된 공구잡이나 공구헤드를 소켓트(100)로 부터 들어내 올린다. 공구집게압(174)은 경사유니트(92)(제2도 참조)의 위로 선회되며, 피스톤 및 실린더치장(256)는 수축하여 경사유니트(92)속으로 그 공구잡이나 공구헤드를 떨어트린다.

네개의 리미트스위치(266),(268),(270),(272)(제17도 참조)는 직립부(252 )에 장착되어 공구집게저부)(176)의 인접언저리와 상호작용하여 임의시간에 있어서 네 개의 예상수직위치 중에서 저부(176)가 놓여 있는 위치를 지시한다.

제18도-제20도는 경사유니트(92)의 상세한 구조를 나타내고 있다. 축(275)(제18도 참조)을 갖는 원통형 공구소켓트(274)는 트라니언(280)으로 직립된 한쌍의 삼각측면(278)에 피봇트식으로 부착된 암(276)에 붙여있다. 삼각측면(278)은 저부판(282)에 보울트로 고착되어 있다.

소켓트(274)는 제18도의 실선으로 나타낸 수직위치에서 제18도의 점선으로 나타낸 수직위치에 두 개의 유압식 피스톤 및 실린더장치(284)의 신장 및 수축으로 선회할 수 있으며 두 개의 장치(284)는 한쪽끝이 저부판(282)에 각각 선회될 수 있게 연결되어 있고 다른 한쪽끝이 소켓트(274)에 선회하게 연결되어 있다. 소켓트(274)안에는 속이 빈 원통형의 콜릿트(Collet) 집게(286)가 축(288)에 미끄러져 움직이게 장치되어있다. 다수의 벌레빌스프링(Belleuille Spring)(29 0)는 콜릿트 집게 (286)를 잡혀진 위치로 스프링에 의하여 스프링편십되게 한다. 단신 유압식 피스톤 및 실린더장치(292)는 콜릿트집게(286)를 집다가 풀어진 위치로 이동하도록 피스톤로드(293)를 축(288)의 단부를 눌르게 하는 위치에 있는 소켓트(274)의 저부에 달려있다. 콜릿트집게(286)는 소켓트(274)에 있는 공구잡이 또는 다축공구헤드의 원주형 샹크를 집는데 사용한다.

캠작동 리미트스위치(294)(제18도 참조)는 삼각형측면(278)중 하나에 달려 있으며 소켓트(274)가 수직 또는 수평위치에 있나 없나를 나타내도록 캠(296)으로 작동한다.

재21도 내지 제26도는 경사유니트(92)와 주축(82)사이에서 공구 또는 공구헤드를 교환하는 제2공구교환암 장치(96)(제2도 참조)를 상세하게 설명하고 있다. 공구교환암장치(96)는 직립부(300)에 장착되어 회전할 수 있는 이중의 단부를 갖는 공구 집게암(298)를 갖고 있다. 암(298)은 속이 빈 축(302)(제21도 참조)에 부착고정되어 있으며 그 축은 재래식 방법으로(도시되어 있지 않음) 직립부(330)에 착설되어 회전될수 있고 제21도의 실선으로 나타낸 후방 위치와 점선으로 나타낸 전방위치사이에서 암(298)을 운동하게 축선을 따라 미끄러질 수 있게 되어 있다.

축(302)은 요우크(멍에 모양의 부품)(308)에 착설된 한쌍의 로울러(306)(제21도 및 제24도 참조)를 결합할 수 있도록 지점(304)에 원주 둘레에 흠이 만만어져 있다. 요우크(308)는 유압식 피스톤 및 실린더장치(310)로 전후(제21도에서는 좌우)운동을 하며 그 피스톤로드(312)는 요우크(208)에 고정시켰다. 피스톤로드(312)가 신장하였을 때 그것은 제21도의 실선으로 나타낸 후방위치로 암(298)을 이동시킨다. 피스톤로드(312)가 수축하였을 때 제21도에 점선으로 나타낸 전방위치로 암(298)을 이동시키다. 피스톤(312)의 힘은 요우크(308) 및 로울러(306)를 통하여 축(302)에 전달되며 그 축은 암(298)을 전방 또는 후방위치 어느쪽으로도 회전하게 할 수 있다.

평기어(314)(제21도 및 제22도 참조)는 축(302)의 후단부에 고정부착되어 있으며, 축(302)이 제21도의 실선으로 나타낸 후방 위치에 있을때 랙크치차(316) (제22도 참조)에 물린다. 랙크(316)는 유압식 및 실린더 장치(318)로 상하운동을 하여 피스톤로드(320)는 랙크(316)에 부착되어 있고 실린더는 소형나사(324)로 집립부(300)에 있는 브래키트(322)에 부착되어 있다. 랙크(316)의 전체행정은 수직위치(제1도, 제21도 및 제25도 참조)에서 수평위치(제26도 참조)로 암(298)을 회전하게 축(302)를 90°각도로 회전시킨다. 암(298)의 수직위치는 대기위치이며 수평 위치는 공구들어올리기 또는 내려놓은 위치이다.

축(302) 및 암(298)이 제21도의 점선으로 나타낸 전방 위치에 있을 때 기어(314)는 유압식 피스톤 및 실린더 장치(326)로 작동되는 제2 랙크(325)(제21도 및 제23도 참조)와 일직선이 되게 놓인다. 상기 유압장치(326)의 피스톤로드(3 28)는 랙크(325)에 부착되어 있으며 그 랙크는 랙크(316)보다 두 배가 길고, 그 끝이 서로 교차되도록 축(302)과 암(298)을 180°회전시킨다. 180°회전은 제21°의 점선으로 나타낸 전방위치에 있을때에 한해서 발생한다.

리미트스위치(330),(332)(제21도 참조)는 재래식 방법으로 직립부(300)에 착설되었고, 암(298)이 전방 또는 후방위치에 있는 지의 여부를 나타내게 플랜지(334)(336)로 작동된다. 리미트스위치(338)는 랙크(325)를 위한 하우징( 340)에 장치되어 있고, 암(298)이 공구 또는 공구헤드를 집어 올리는 위치에 또는 그것들을 내려놓은 위치에 있는 지의 여부를 나타내도록 플랜저(342)와 상호작용을 한다.

집게암(298)(제25도 및 제26도 참조)는 로울러(348)를 갖고 있는 서로 반대방향의 공구집게요부(344)(346)를 갖고 있다. 로울러(348)는 공구잡이 또는 다축 공구헤드에 있는 표준요부의 플랜지에 맞게 치수가 되어 있고 위치되어 있다. 한쌍의 회전식 공구집게부(350),(352)는 집게 요부(344),(346)에 인접한 암(298)에 부착되어 회전하게 되어 있다. 공구집게부(350)(352)는 각각 집게부분(35 4),(356) 갖고 있으며, 그 부분들은 공구잡이 다축 공구헤드의 요부를 갖는 플랜지에 들어가도록 형성되어 있다. 집게부(350),(352)는 공구집게 요부(344),(346)에서 집게부분(354),(356)을 내밀도록 토오션스프링(Torsion Spring)(358)(제31도 및 제32도 참조)에 의하여 스프링작용하게 하였다. 공구집게요부(344),(356)로 부터 집는 부분(354),(356)의 이탈운동은 각각 집게부(350),(352)의 직선언저리(370),(372)가 정지핀(362),(364)과 접촉하므로서 제한을 받게 된다.

제25도에서 실선으로 나타낸 열린 위치와 점선으로 나타낸 잠긴 위치를 갖는 캠(360)은 집게부(350),(352)사이에서 회전할 수 있게 설치되어 있다. 제26도의 잠긴위치에서 집게부(350),(352)양쪽 모두는 각기의 공구집게요부( 344),(346)쪽으로 회전하며, 각각 공구잡이(366),(368)의 요부에 있는 플랜지로 집게 부분(354),(356)을 끼우게 한다. 제26도의 위치에서 공구집게(350),(352)는 켐(360)이 도시된 위치에서 걸리게 되며, 그 캠은 집게(350),(352)의 직선 언저리 (370),(372)에 각각 접촉하고 있다. 이렇게 하여 공구잡이 (366),(368)을 집게 요부(344),(346)속에 각각 파지 한다. 캠(360)은 집는 압력을 동일하게 하기 위하여 횡으로 유동할 수 있게 착설되었다. 공구잡이(366),(368)를 풀어주기 위하여 캠(360)은 제26도의 위치에서 제25도의 실선으로 나타낸 위치로 돌아가게 시계와 반대방향으로 90°회전해야한다. 이 회전운동은 공구집게부(350,(352)가 제26도의 시계반대방향으로 회전하여 각 공구 집게요부(344),(346)로 부터 이탈한다.

제21도 및 제26도에 의하면, 켐(360)은 축(302)의 공구내부를 통하여 연장되어 있는 축(274)(제21도 참조) 부착되어 있다. 축(374)의 후단부(제21도의 우측)는 미국 오하이오즈 오빌시후로 토크 회사제와 같은 유압식 회전작동기( 376)에 연결되어 있다. 회전 작동기(376)는 전기신호에 따라 시계방향 또는 그 반대방향으로 축(374)을 90°회전시키는 작용을 한다. 축(374)의 90°회전은 전술한 바와 같은 열린 위치 및 닫혀 있는 위치 사이에서 캠(360)을 회전한다.

제25도의 공구잡이(366)는 주축(82)내에 있고 공구잡이(368)는 경사유니트(92)에 있다. 공구잡이(366),(368)를 교환하기 위하여 직립부(66) 새들(52) 및 주축헤드(72)는 제1도 및 제2도의 위치에 수치제어 축써보장치)(Axis servo system)에 의하여 이동된다. 그다음 공구교환암(298)은 제1도 및 제25도의 위치에서 제26도의 위치로 반시계방향으로 90°회전한다. 공구집게요부 (344),(346)가 공구잡이 (366)(제 25도 참조),(368)에 접근함에 따라 공구잡이는 집게부 (350),(352)의 평면언저리(378),(380)와 접촉하며 이들을 회전시켜 집게부분(35 4),(356)이 공구잡이 (366),(368)의 플랜지 요부 속으로 들어가게 한다. 그다음 캠(360)을 제26도의 위치로 반시계방향으로 90°각도로 회전하므로서 집게부분( 354),(356)이 제자리에 잠겨지게 된다.

집게부(350),(352)를 풀기 위하여 캠(360)은 제26도의 반시계 방향으로 90°회전하여 각기의 토오션스프링(358)(제31도 및 제32도 참조)의 압력으로 공구잡이(366),(368)에서 떨어져 나가게 회전하여 집게부(350),(352)를 풀어준다.

공구교환암(298)의 작동은 그 암의 양단부에 있는 공구와 관련하여 설명하였지만 그 암의 어느 한쪽 단부에 단일 공구를 갖게 하여도 잘 작동한다.

제27도를 설명하면, 주축(82)은 주축헤드(72)속에 베어링(384)으로 회전할 수 있게 착설되어 있고, 재래식 변속기어 장치(386)로 구동한다. 주축(82)은 속이 비어 있으며 그 속에 회전할 수 있게 착설되어 있고 도면에 나타나 있지 않는 재래식 드로보울트(Draw bolt)모터와 클러치장치로 회전되게 되어 있는 드로보울트(388)를 내포하고 있다. 드로보울트(388)는 공구잡이 또는 다축 공구헤드의 원주형 단부의 나사구멍에 맞도록 그 전단부(390)가 나사로 되어 있다.

원통형 소켓트를 갖는 클릿트집게(392)는 속이 빈 콜릿트관(394)의 전단부에 부착되어 있으며, 이 콜릿트관(394)은 주축(82)의 속이 빈 내부에 놓여 있고 드로보울트(388)를 둘러싸고 있다. 콜릿트관(394)은 주축(82) 및 드로보울트(388)에 대하여 축방향으로 스라이딩운동을 할 수 있게 되어 있으며 유압식 피스톤 및 실린더장치(396)(제27도에 우측)로 콜릿트집게(392)의 밖에 개패 위치 사이를 축방향으로 이동한다. 피스톤 및 실린더장치 (296)의 피스톤로드(398)는 핀(402)으로 축헤드(72)에 피봇트식으로 연결된 레버암(400)에 작용하며, 레버암(400)이 유압식 피스톤 및 실린더장치(396)로 움직여질 때 캠(404)는 콜릿트관(394)을 밀고 당기는 작동을 한다. 콜릿트집게(392)는 드로보울트(388)가 공구잡이에 나착되어 있을 때 그 공구잡이가 빠져 나오는 것을 방지하도록 공구잡이 샹크 또는 공구헤드샹크를 축(82)에 파지하여 준다. 콜릿트집게 (392)는 또한 공구잡이 샹크의 중심을 잡아준다.

새로운 집게와 지지장치는 샹크(406)와 공구(408)가 주축(82)과 함께 회전할 때 공구헤드(405)를 지지하고 고정시키도록 주축헤드(72)에 비교적 무거운(예 1000파운드)다축 공구헤드(405)(제33도 참조)를 파지하는게 사용한다.

공구헤드(405)는 다수의 축(498)이 저어널 착설된 몸체(497)를 갖고 있다. 축(498)은 재래식 기어(499)로 회전되며 이 기어는 축(498)과 샹크(406)사이에 연결되어 있으며 샹크(406)는 몸체(497)와 플랜지블록(503)속에 베어링(500)에 의하여 저어널 되어 있다. 몸체(497)는 샹크(406)가 통과하는 중심구멍(502)를 갖는 배면판(501)를 갖고 있다.

플랜지블록(503)은 보울트(504)로 배면판(501)에 부착되어 있고 배면판(501)에서 뒤쪽으로 연장되어 있다. 플랜지블록(503)은 원통형이며 각게 공구잡이의 플랜지(448)은 전술한 공구교환암(174)(제1도 참조),(298)으로 파지될 수 있는 치수로 되어 있다. 플랜지(448),(503)는 V형 요부(450)(제39도 참 조), (452)(제33도 참조)를 갖고 있으며, 이 요부들은 같은 치수로 되어 있고 또한 상기의 공구교환암(174)(298)으로 파지 될 수 있는 치수로 되어 있다. 플랜지블록(503)은 하기와 같이 공구혀드(405)를 지지하게 후방부에 후방플랜지를 갖고 있다.

네개의 나사식 보울트(410)은 각각 나사단부를 감아서 양쪽면이 두 개의 평면(412)(제36도 및 제38도 참조)을 갖게하고, 각 다축 공구헤드(405)의 후방플랜지(416)(제33도 참조)에 있는 원주형으로 간격을 갖는 구멍(414)에 견고하게 부착되어 있다.

제38도는 하나의 보울트(410)은 사시도이다. 보울트(410)의 헤드(418)는 길쭉한 타원형이며 보울트(410)를 플랜지(416)에 단단히 고착시키는 소형나사( 422)(제33도에서 보이지 않음)를 끼우는 두 개의 구멍(420)을 갖고 있다. 제33도에서 하나의 보울트(410)만이 보이지만 나머지 세 개는 제33도의 평면으로 절단되지 않은 원추식 위치에 있는 것으로 알아야 한다.

재래식 방법으로 플랜지(416)에 부착된 안내핀(424)은 (제33도 참조) 축헤드 (72)의 안내구멍(426)과 상호 경합하여 나사구멍(428)(제35도 참조)에 맞게 보울트(410)를 직선으로 정확하게 놓이게 하고 그 구멍에 보울트(410)가 끼워질 수 있게 한다. 구멍(428)은 보울트(410)의 나사부분을 받아들이는 옆으로 절개한 구멍으로 된 축면(430)을 갖고 있고 보울트(410)의 양쪽평면(412)은 구멍(428)에 나사부분을 그대로 통과한다. 나사구멍(428)은 축헤드(72)(제33도 참조)에 회전할 수 있게 부착된 칼라(432)에 각기 뚫어져있다. 각 보울트(410)는 구멍(428)에 끼워진 후 칼라(432)를 90°각도로 회전하여 해당칼라(432)에 걸려 잠기게 한다. 칼라(432)의 90°각도 회전은 보울트(410)의 나사부를 구멍(428)의 나사부와 물리게 한다.

제34도 및 제37도는 각 보울트(410)를 걸리도록 해당칼라(432)를 회전하게 하는 방법을 도시한 것이다. 칼라(434)는 축(432)(제34도 참조)에 부착되어 있고 그 축(434)은 베어링(436)으로 주축헤드(72)에 회전할 수 있게 착설되어 있다. 보울스크류(438)는 축(434)에 형성되어 보울너트(440)를 물리우게 된다.

유압식 피스톤 및 실린더장치(442)는 재래식 방법으로 보울너트(440)에 연결되어서 축(434)을 90°각도 회전할 수 있게하는 만큼의 길이의 보울스크류 (438)를 통하여 축방향으로 보울 너트(440)를 밀었다 당겼다 하므로서 칼라(432)를 90°각도로 회전시켜 상기한 걸리는 작용을 하게 한다. 상기의 보울스크류 회전걸리기 장치는 주축(82)의 외부에 있는 주축헤드(72)암의 한정된 가용공간에 맞는 치수로 하는 장점을 갖고 있다.

제39도는 이상 설명한 바와 같이 자동공구 교환장치로 조작되고 주축(82)에 잡히게 되어있는 보링바(444)를 도시한 것이다. 보링바(444)의 샹크(446)는 다축 공구헤드(405)의 샹크(406)와 같은 치수로 되어있다. 보링바(444)는 V형의 요부(450)를 갖는 플랜지(448)를 갖고 있다. 요부(450)는 다축 공구헤드(405)의 V형 요부(452)(제33도 참조)와 같은 치수로 되어 있다. 보링바(444) 또는 기타 단일 공구를 사용하는데 있어서의 유일한 차이점은 단일공구를 쓰는데는 칼라(432)를 회전시킬 필요가 없다는 것이고, 칼라(432)를 사용하지 않을 때 그 칼라의 구멍(428)에 냉각제가 들어갈 수 있으므로 원형의 보호판(454)(제29도 참조)은 제29도에서와 같이 통상구멍(428)을 덮도록 주축헤드(72)에 부착되어 회전할 수 있게 되어 있다.

단일공구를 사용할 때, 보호판(454)은 구멍(428)을 덮지만 다축공구헤드를 사용할 때에는 구멍 (428)에 구멍(546)이 겹치도록 보호판 (454)을 θ각도만큼 회전하여 앞에서 설명한 바와 같이 보울트(410)를 끼울수 있게 구멍을 노출시킨다. 보호판(454)은 수직부(300)에 인접한 보호판(454)의 측면에 있는 핀(458)의 하향운동으로 회전한다. 설명한 바와 같이 공구교환함(298)이 전방위치로 이동할때마다 수직부(300)에 선회식으로 움직일 수 있게 부착한 암(460)은 제29도에 점선으로 나타낸 위치로 이동하여 브래키드(464)의 전개된 구멍(462)에 핀(458)를 물리우게 한다. 브래키트(464)는 유압식 피스톤 및 실린더장치(466)에 연결되어 있다.다축 공구잡이가 주축(82)에 이송되려고 할 때 피스톤 및 실린더장치(466)는 브래키트(464)와 핀(458)을 제29도에 점선으로 나타낸 하부위치로 구동하도록 신장되어 구멍(428)을 노출시킨다. 단일 공구가 주축(82)에 이송되려 할 때에는 피스톤 및 실린더장치(466)는 신장되지 않으며 구멍(428)은 덮은채 그대로 있다.

제29도에서 보는 두 개의 위치사에서 암(460)을 운동시키는 장치는 제28도 및 제30도에 도시되어 있다. 암(460)은 피봇트 핀(468)으로 수직부(00)에 피봇트식으로 움직일 수있게 부착되어 있다. 또다른 암(470)이 암(460)에 횡방향으로 견고하게 부착되어 있고 수직부(300)에 달린 하우징(474)에 피봇트식으로 운동할 수 있게 부착되어 있다.

슬라이드(472)는 전방 및 후방위치 사이에서 공구교환암(298)을 움직이는 요크(308)에 핀(476)(제28도 참조)으로 연결되어 있다. 공구교환암(298)이 전방으로 움직일 때마다 핀 (476)은 슬라이드(472)를 전방으로 밀어주며 슬라이드 (472)는 제28도에서와 같고 상기한대로 암(460)은 핀(468)을 축으로 하여 회전하게 한다.

공구교환 싸이클을 첨부도면에 의하여 다음과 같이 차례대로 설명한다.

(A) 보링바(444)(제39도 참조)가 주축(82)에 잡혀서 공작대(88)에 있는 공작물(86)을 가공하는데 사용되고 있다.

(B) 보링바(444)를 위한 공구소켓트(100)는 공구지장부(90)의 상부덱크에 있는 공구 이송위치에 있고 탐지보울트(148)가 내려간다.

(C) 다음에 사용될 공구는 다축 공구헤드(405)(제33도 참조)로서 그 공구헤드는 기지의 위치에 있는 공구저장부(90)의 상부 덱크에 있는 소켓트(100)속에 있다.

(D) 경사유티트(92)는 비어있고 수직위치에 있다.

(E) 공구교환암 (174)는 비어 있고 공구저장부(90)의 하부덱크의 맞은편 중심위치에 있다.

(F) 공구교환암(298)은 양쪽단부가 비어있고 수직후바위치에 있다.

상기한 최초상태에서 공구교환 싸이클은 다음과 같이 진행한다.

(1) 공작물(86)이 가공되는 동안에 공구저장부(90)의 상부덱크의 모터(132)(제6도)는 제2도의 위치(487)에 나타난 공구이송위치를 지나서 공구소켓트(100)를 전방방향으로 이동하게 동력이 주워진다.

(2) 돌출부(140)(제7도 참조)가 근접탐지스위치(142)위를 통과하는 회수는 원하는 공구헤드(405)를 같고 있는 공구소켓트(100)의 기지의 위치가 공구이송위치점(478)에 올때까지 재래식 계수기(도시않음)로 계산된다. 예를 들어 사용중인 공구를 위한 빈 공구소켓트(100)가 공구소켓트 번호 15이고 다음에 사용된 공구헤드(405)가 공구소켓트 번호 19에 있을 경우 원하는 공구는 근접탐지스위치(142)의 네 번째 출력펄스때에 공구이송위치점(478)이 있게 된다.

(3) 원하는 공구가 공구이송위치점(478)에 있을 때 모터(132)(제6도 참조)는 동력이 끊기고 정지하게 된다. 이때 원하는 공구소켓트를 공구이송위치점 (478)을 약간 지나서 놓이게 한다.

(4) 유압식 파스톤 및 실린더장치(150)(제7도 참조)는 제7도에서와 같이 위치잡기보울트(148)를 치켜올리도록 신장한다.

(5)모터(132)(제6도 참조)는 역방향으로 저속회전을 하도록 동력을 받아 위치잡기보울트(148)에 닿도록 돌출부(140)를 이동시켜 공구이송위치점(478)에 원하는 공구소켓트(100)를 놓이게 한다. 모터(132)는 역방향으로 돌지 못하게 하기 위하여 위치잡기보울트(148)에 닿아서 돌출부(140)를 잡아주게 한다.

(6) 유압식 피스톤 및 실린더장치(258)(제16도 및 제17도 참조)는 공구저장부(90)의 상부덱크 높이까지 공구교환함(178)을 올리도록 신장한다.

(7) 유압식 피스톤 및 실린더장치(202)(제10도 참조)는 공구이송위치점 (478)까지 공구교환암(174)을 이동하도록 신장하여 원하는 공구헤드(405)의 V형 요부 둘레에 공구가 잡히는 요부(220)(제10도 참조)를 놓이게 한다.

(8) 유압식 피스톤 및 실린더장치(228)(제10도 참조)는 공구헤드(405) V형 요부에 접촉하도록 잡아주는 집게 (224)를 움직이게 수축하여 공구헤드를 암(174)에 잡아 놓이게 한다.

(9) 유압식 피스톤 및 실린더 장치(256)(제16도 및 제17도 참조)는 공구소켓트(100)에서 공구헤드(405)를 집어내도록 신장한다.

(10) 유압식 피스톤 및 실린더장치(292)(제18도 참조)는 경사유니트(92)에 있는 콜릿트 집게 (286)를 열도록 신장한다.

(11) 유압식 피스톤 및 실린더장치(202)(제10도 참조)는 공구소켓트(274)위로 공구헤드(405)를 선회케하도록 수축한다.

(12)유압식 피스톤 및 실린더장치(256)(제16도 참조)는 경사유니트(92)의 공구소켓트(274)속으로 공구헤드(405)를 내려놓게 수축한다.

(13) 유압식 피스톤 및 실린더장치(228)(제10도 참조)는 공구헤드(405)에서 집게부(224)를 풀도록 신장한다.

(14) 유압식 피스톤 및 실린더장치(292)(제18도 참조)는 경사유니트(92)의 콜릿트집게(286)를 닫도록 수축한다.

(15) 유압식 피스톤 및 실린더장치(194)(제10도 참조)는 전방위치로 공구교환암(174)을 선희케 하도록 수축한다.

(16) 유압식 피스톤 및 실린더 장치(284)(제18도 및 제19도 참조)는 수평위치로 공구소켓트(274) 및 공구헤드(405)를 선회하게 하도록 신장한다.

상기의 공정 1-16까지 또는 그 중의 어느 원하는 공정도 공작물(86)(제2도 참조)이 선행공구 교환으로 주축(82)에 끼워놓은 공구로 가공되는 동안에 이루어질 수 있다. 그러나 다음 공정 (17)은 공작물(86)에 대한 현재의 가공작업이 완료될 때까지 실행할 수 있다.

(17) 공작기계에 대한 X,Y 및 Z축선 구동은 주축(82)을 제1도 및 제2도에서와 같이 공구교환위치로 이동하게 작동하고 주축(82)은 정지한다.

(18) 유압식 피스톤 및 실린더(318)(제21도 참조)는 수직에서 수평위치로 공구교환암(298)은 90°각도로 회전하게 신장한다.

(19) 유압식 회전작동기 (376)(제21도 참조)는 공구잡이 집게부(350 ),(352)에 캠(제25도 및 제26도 참조)이 닿아 걸려 잠그게 시계와 반대방향으로 90°각도 회전한다.

(20) 피스톤 및 실린더장치 (398)(제27도 참조)는 주축(82)에 있는 콜릿트집게(392)를 열도록 신장한다.

(21) 피스톤 및 실린더장치(292)(제18도 참조)는 경사유니트(92) 속의 콜릿트집게(286)를 열도록 신장한다.

(22) 피스톤 및 실린더장치(310)(제21도 참조)는 주축 (82)에서 보링바(444) 또한 공구소켓트(274)에서 공구헤드(405)를 끄집어내게 수축한다.

(23) 피스톤 및 실린더장치(326)(제21도 참조)는 공구교환함(298)을 180°각도로 회전하여 보링바(444)와 공구헤드(405)를 교환하도록 신장한다.

(24) 피스톤 및 실린더장치(466)(제29도 참조)는 구멍(428)위에 겹치게 구멍(456)을 이동하도록 신장한다.

(25) 피스톤 및 실린더장치(310)(제21도 참조)는 공구헤드(405)를 주축(82)에 그리고 보링바(444)를 공구소켓트(274)로 각각 끼워 놓도록 신장한다.

(26) 피스톤 및 실린더장치(442)(제3,4도 참조)는 제동칼라(432)를 90°각도로 회전하여 보울트(410)과 걸리게 신장한다.

(27) 유압식 회전작동기(376)(제21도 참조)공구집게부에 (350),(352)로 부터 캠 (360)(제25도 및 제26도 참조)를 풀도록 시계방향으로 90°각도 회전한다.

(28) 유압식 피스톤 및 실린더장치(398)(제27도 참조)는 주축(82)내이 콜릿트집게(392)가 닫히도록 수축한다.

(29) 유압식 피스톤 및 실린더장치(392)(제18도 참조)는 경사유니트(92)내의 콜릿트집게(286)과 닫히도록 수축한다.

(30) 피스톤 및 실린더장치(318)(제21도 참조)는 수평에서 수직위치로 공구교환함(298)을 회전하도록 수축한다.이 공정후 공작물에 새 공구로 다시 가공을 시작할 수 있다.

(31) 피스톤 및 실린더장치(284)(제18도 참조)는 보링바(444)와 공구소켓트(274)를 수직위치로 재치게 수축한다.

(32) 피스톤 및 실린더장치(194)(제10도 참조)는 공구소켓트(274)위로 공구교환암(174)을 선회시키도록 신장한다.

(33)피스톤 및 실린더장치(228)(제10도 참조)는 공구집게부 (224)를 보링바(444)에 접촉하도록 이동하게 수축한다.

(34) 유압식 피스톤 및 실린더장치(292)(제18도 참조)는 경사유니트(92) 속의 콜릿트집게(286)을 열도록 신장한다.

(35) 피스톤 및 실린더장치(256)(제16도 및 제17도 참조)는 양쪽 모두 공구저장부(90)의 상부덱크 높이 이상으로 보링바(444)를 치켜 올리도록 신장한다.

(36) 피스톤 및 실린더장치(202)(제10도 참조)는 보링바(444)를 교환위치 (478)로 이동하게 신장한다.

(37) 피스톤 및 실린더장치(256)(제16도 및 제17도 참조)는 공구소켓트( 100)속에 보링바(444)를 떨어뜨리게 수축한다.

(38) 피스톤 및 실린더장치(228)(제10도 참조)는 집게부(224)를 보링바(4 44)와의 접촉에서 떨어져나오게 신장한다.

(39) 피스톤 및 실린더장치(202)(제10도참조)는 공구교환암(174)를 중앙위치로 이동하게 수축한다.

이것으로 특정공구의 공구교환 싸이클이 완료한다.

제40도는 공작기계의 작동을 제어하는 전기회로에 블록구성도이다.

표준부호식 지지신호는 펀칭 테이프(480)에 펀칭되어 있고 공구를 교환해야 할 때 사용할 공구를 지시하는 신호 및 주축(82)의 원하는 가공공작을 할 수 있게 하는 상세한 속도 및 위치 등을 정해주는 지지신호를 내포하고 있으며 또한 공작기계의 작동에 필요한 기타기능(냉각제의 유통과 같은것)을 아울러 갖고 있다. 이 지시신호들은 테이프 판독기(482)로 테이프(480)에서 판독되어 컴퓨터(48 4)에 주입되어 컴퓨터(484)는 재래식 3축 구동장치 (486) 및 재래식 주축 구동장치(488)또는 본 발명으로 되는 자동공구교환장치에 영향을 주지 않는 기타 재래식 공작기계회로 (도면에 없음) 등을 통하여 공작기계의 작동을 제어한다.

상기한 공구교환순서는 컴퓨터(484)내의 적당한 공구교환 컴퓨터루틴(49 0)으로 제어되며, 이 콤퓨터루틴(490)은 공구교환소리노이드벨브(492)의 순차적 작동을 제어하여 상기한 순서대로 공구교환피스톤 및 실린더장치(494)를 작동케 한다.소리노이드벨브(492)는 개별적으로 표시되어 있지않으나 한 개의 소리노이드벨브가 제1도 내지 제39도에 표시되고 설명된 각 피스톤 및 실린더장치에 대한 해당 회로에 포함되어 있다는 것을 관계 기술자는 알수 있는 것이다.각 피스톤 및 실린더장치는 해당 소리노이드벨브의상태에 따라 신장 또는 수축한다.

어느 일정한 때의 모든 소리노이드벨브(492)의 상태는 가히 알려진 선행기술의 프로그래밍 관례에 따라 공구교환루틴(490)으로 제어되어 공구교환공정1-39에서 설명한 작동의 순서를 이루게 한다.

공구교환리미트스위치(494)는 기히 알려진 선행기술의 전기제어방식에 따라 공구교환 구성부(496)에 연결되어 공구교환구성부의 원하는 동작이 완료된 때를 지시한다. 공작기계의 전기제어부는 상기 공구교환공정1-39에서 설명된 작동순서를 제외하고는 전적으로 재래식으로 되어있다. 따라서 전기제어회로의 설명은 생략한다.

본 발명을 구체화한 실제 작동구조의 실시예를 도면에 의하여 상세하게 설명하였으나, 그 도면 및 설명된 장치는 단지 예시적인 목적에 의한 것이며, 본 발명에 의거한 신규의 장치기기는 특허청구의 범위에서 기재 내용과 같은 기술적 범위를 벗어나지 않는 범위에서 기타 구조 형태로 구체화될 수도 있다는 것으로 이해되어야 한다.

[실시예 1]

특허청구의 범위에 따르는 공작기계로서, 그 지지장치가 각기의 다축공구헤드의 후부에 나사로 된 다수의 보울트(410)를 가지고 있고, 제2의 집게장치가 주축(82)의 회전에 대하여 고정되어 있는 공작기계의 틀 일부에 회전할 수 있게 장착된 다수의 나사형 칼라(432)를 포함하며 그 나사형 칼라들이 나사형보울트와 같이 작용하게 자리잡고 있고, 그 보울트의 나사와 칼라의 나사가 물려서 그 보울트에 칼라를 조여서 공구헤드를 틀어 확고하게 고정시키도록 나사형 칼라를 회전하게 하는 장치(438),(440),(442)를 가지는 실시.

[실시예 2]

상기 제1항에 따르는 공작기계로서, 각 보울트(410)의 나사 부분이 움폭 들어가 있는 것에 대응하게 나사형 칼라(432)의 부분이 움폭 들어가 있어서 각기 보울트가 회전시키지 않고 양숲 부분의 나사가 병렬상태로 그 칼라에 끼워질 수 있으며, 또한 그 나사형 칼라를 회전하는 장치가 나사를 충분히 밀리게 각 칼라를 90°회전시키게 하는 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 실시.

[실시예 3]

상기 제1항 또는 제2항에 따르는 공작기계로서, 각기 칼라를 회전하는 장치가 그 칼라 (432)에 연결된 보울스크류(438)를 갖인 축(434)를 포함하고 있고, 그 나사축의 보울너트(440)와 그 축에 회전이 칼라의 회전을 일으키게 하도록 그 축에 축선을 따라서 동 보울너트를 밀어주는 장치(442)를 가지는 것을 특징으로 하는 실시

[실시예 4]

상기 제1,2항 또는 제3항에 따르는 공작기계로서, 칼라(432)를 덮고 담는 위치와 그 칼라를 노출시키는 열린 위치사이에서 운동을 하게 그 공작기계에 이동할 수 있게 장치한 덮개판(454)를 가진 것을 특징으로 하는 실시.

[실시예 5]

상기 제4항에 따르는 공작기계로서, 그 특징이 공구교환장치가 작동할 때 덮개판(354)의 일부를 물리게 하는 그 공구교환 장치의 운동에 대응하는 작동장치(460),(462),(464),(466)를 갖이고 있고, 그 개폐위치간에서 덮개판을 움직이게 하는 장치를 그 작동장치에 가지게 하는 실시.

[실시예 6]

공작기계의 주축에 연결하게 되어 있어서 가공작업중에 그 주축으로 구동필수 있고 회전시 샹크가 그 공구헤드의 후방쪽으로 연결되어 있고 그 공구헤드의 주축에 연결되어 있으며, 그 샹크가 공구헤드 주축의 회전을 일으키는 회전을 하도록 공작기계 주축에 잡혀지게 되어있는 다축 공구헤드로서, 그 공구헤드의 샹크가 공작기계주축으로 구동될 때 그 공구헤드를 공작기계틀에 확고하게 유지하게 하기위하여 공작기계의 나사형 보조소자(432)와 물리도록 공구헤드(405)를 후방으로 늘려 뻗게 하고 있는 다수의 나사형 보울트(410)를 가지는 실시

[실시예 7]

상기 제6항에 따르는 다축공구헤드로서, 그 특징이 공작기계의 나사형소자(432)의 해당홈과 협동작용을 하도록 각 나사형보울트(410)에 요부를 갖이고 있어서 그 공작기계와 나사형 소자속에 나사보울트들이 끼워지게 함으로써 그 보울트 나사들을 밀리게 하는 공작기계 나사형소자들의 나사와 병렬로 놓여져 있는 실시.

Claims (1)

1. 하나의 프레임과 프레임에 장착되고 공작물에 대한 가공작업을 하는 공구가 끼워지게 맞추어진 주축을 가지고 있고 프레임으로 지지되고 다수의 다양한 공구들중 어떤 것은 단일 공구이며 기타는 다축 공구헤드인 것 등을 갖이고 있는 공구저장부 및 그 공구저장부와 공작기계 주축사이에서 공구를 이송하는 공구교환장치를 가진 공작기계에 있어서, 그 특징적인 단일 공구 또는 다축 공구헤드의 샹크를 같이 회전하도록 그 주축에 제1의 집게장치와 각 다축 공구헤드의 후부에 있는 지지장치 및 작업위치에 있는 공구헤드를 지지하고 샹크와 공구가 주축과 같이 회전할 때 고정되게 잡아주기위한 지지장치와 함께 상호작용을 하게 고정배치된 제2의 집게장치를 가지는 것을 특징으로 하는 공구자동교환장치를 가진 공작기계.

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