KR840000439B1 - 공작기계용 공구자동교환장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공작기계용 공구자동교환장치

제1도는 본 발명에 따른 공구자동교환 및 저장장치를 사용하고 있는 수평공작센타의 정면도.

제2도는 제1도의 공작센타의 평면도.

제3도는 제1도의 3-3 선의 단면도.

제3a도는 주공구 저장매거진(90)의 순환체인(98)에 의하여 운반되는 공구저장소켓트(100) 한개의 수직 단면도.

제4도는 공구들을 주공구 저장매거진(90)으로 부터 전도장치(92)로 또한 그 반대로 옮겨주는 공구 교환암 장치 (96)의 평면도.

제5도는 제4도의 5-5 전의 단면도.

제6도는 제5도의 6-6 선의 부분단면도.

제7도는 제5도의 7-7 선의 단면도.

제8도는 제5도의 8-8 선의 단면도.

제9도는 제4도의 공구교환암장치(96)의 정면도.

제10도는 제4도의 공구교환암장치(96)를 지지하고 있는 직립부의 배면도.

제11도는 제4도의 공구교환암장치를 지지하고 있는 직립부의 측면도.

제12도는 90° 전도장치의 부분 수직정면도 및 부분 수직단면도이며, 수평전도위치를 점선으로 보여주고 있다.

제12a도는 제12도에 도시한 전도장치의 확대 수직단면도.

제13도는 제12도에서 실선으로 도시산 수직위치에 있는 전도장치의 단면도(端面圖).

제14도는 제12도 및 제13도에 도시한 전도장치의 펑면도로서 방식 III 조작(명세서에 기술한) 중 전도장치 위에 위치하고 있는 인덱스 소형공구 운반체 또는 보조공구 저장매거진을 인덱싱하기 위한 조작장치를 보여 주는 부분도.

제15도는 제1도의 우측부분의 부분확대 정면도로서, 인덱스 소형공구운반체와 공작기계의 스핀들 사이에 소형공구를 교환하여 주기 위한 준비위치에서 소형공구를 교환하는데 사용되는 공구교환암장치를 보여주고 있다.

제16도는 선택적으로 작동하는 두개의 공구교환암 중에서 제2의 공구교환암을 보여주는 정면도로서, 제2공구교환암은 전도장치와 공작기계의 스핀들 사이에서 큰 직경의 공구를 교환하여 주는데 사용되며, 제2공구교환암은 소형공구가 스핀들에 착설되어 회전할 때 소형공구의 쉥크가 삽입될 어댑터를 스핀들로 이송하여 주기 위한 준비 위치에 있는 것을 보여주고 있다.

제17도는 스핀들에 인접하여 위치하고 있는 공구교환암 장치 하우징의 부분절취한 부분평면도.

제18도는 제21도의 18-18 선상의 단면도.

제19도는 전도장치와 스핀들 사이에서 대형공구를 교환하여 주는데 사용되는 공구교환암장치의 전면뚜껑을 절단한 정면도로서, 수직위치로 위치하고 있는 도면이다.

제20도는 제19도의 공구교환암장치가 수평 위치로 위치하고 있는 정면도.

제21도는 전도장치와 스핀들 사이에서 공구들을 교환(명세서에 기술한 바와같이)하여 주는 두개의 선택적으로 작동되는 공구교환암장치의 부분적으로 절취한 부분평면도.

제22도는 스핀들의 종단면도로서, 스핀들에 착설되어 회전될 한개의 소형공구가 결합되는 어댑터를 보여주고 있다.

제23도는 공작기계를 제어하고 또한 본발명의 공구교환 및 저장장치를 제어하는 전기회로의 구성도.

본 발명은 공작기계용 공구를 저장하고 자동적으로 교환하여 주기 위한 장치에 관한 것이다.

지금까지 여러가지 형태의 공작기계용 공구자동교환장치가 많이 알려져 있다. 즉 예를들어 1973. 9. 25.일에 후랭크장클 외 수명에게 허여된 미국특허 제 376049호 1978. 5. 9.일 얼 알·론아이스외 수명에게 발행한 미국특허 제 4,087,901호 및 1979. 8. 14일에 후랭크 장클에게 발행한 미국특허 제 4,164,290호에서 발표된 것들이 있다.

본 발명의 공구자동교환장치와 일부 동일한 특징을 갖는 또 하나의 공작기계용 공구자동교환장치가 1978.10.25. 일자로 출원되어 본발명출원과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허출원 제 954,438호에 발포되어 있다.

종래의 방법은 통상 공구자동교환장치와 함께 공작기계에 의하여 수행되는 각종 공작작업중에 사용될 수 있는 다수의 공구를 저장하기 위한 공구저장매거진을 제공하는 것이었다. 대개 그러한 공구저장대거진은 70개의 공구들을 저장할 수 있으며, 그 공구저장매거진은 공작기계가 공작물을 가공하는데 필요로 하는 각종 공구들을 공구이송 위치에 위치시키기 위하여 수치프로그램제어에 의하여 인덱스(Index)된다.

때때로 상이한 쉥크(shank)의 크기와 직경을 갖는 공구를 공구저장매거진속에 저장할 수 있는 것이 요망된다. 즉 대부된의 대형공구는 비교적 큰 쉥크, 예를들어 직경 4인치의 원통 쉥크를 가지고 있으며 한편 공구매기진속에 저장시킬 기타 공구들은 크기가 모두 작아서 예를들어 #50 테이퍼 쉥크와 같이 작은 것들이 있다. 상기 공구저장매거진의 소켓트들의 크기는 모두 대형공구의 쉥크가 결합되도록 만들어졌다. 따라서 종래의 공구저장매거진에 있어서 작은 쉥크를 갖는 소형공구를 동일한 공구매거진속에 저장할 필요가 있을 때는 공구저장매거진의 소켓트속엔 삽입될 소형공구의 쉥크에 맞추기 위해서 각 소형공구들의 쉥크용 어댑터(adapter)를 준비할 필요가 있었다. 소형공구들이 위에서 설명한 바와같이 쉥크 어뎁터를 사용한 공구매거진속에 저장될 때에는오직 한개의 소형공구만이 공구매거진의 특정한 공구소켓트 속에 저장될 수 있으며, 이때 쉥크 어뎁터를 갖는 상기 소형공구는 공구매거진속에서 대형공구와 동일한 저장공간을 차지하게 된다.

따라서 만약 대형공구도 함께 수용할 동일한 공구저장매거진속에 저장할 소형공구가 많을 경우에는 공구매거진의 가용저장공간의 대부분을 소형공구들이 차지하게 될 것이며, 이것은 공구 저장매거진의 비효율적인 이용을 의미하게 된다. 그러나 본발명 이전에는 본안 대형공구의 저장을 위하여 사용될 공구매거진 속에 소형공구를 저장할 때 공구매거진의 저장공간의 비효율적인 이용을 해결한 방책이 없었다.

따라서 본 발명의 목적은 공작기계용 공구자동교환장치와 함께 사용하기 위한 개량된 공구저장장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 종래의 공구저장장치와 비교하여 보다 더 효율적이고 크게 증가된 공구저장능력을 갖는 공구저장장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 상이한 직경의 쉥크를 갖는 공구들을 저장하도록 되어 있어서 종래의 공구저장장치보다는 공간이용이 크게 향상되고 일정한 크기의 공구저장장치에 대하여 크게 증가된 공구저장능력을 갖는 공구저장장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또하나의 목적은 미리 정해진 쉥크 크기 또는 형상의 공구를 삽입하도록 만들어진 공구소켓트를 갖는 하나의 주공구저장매거진과 주공구저장매거진 속에 저장될 수 있도록 미리 정해진 크기 또는 형상을 갖는 하나의 보도공구 저장매거진을 포함하며, 보조공구 저장매거진은 미리 정해진 크기 또는 형상과는 상이한 크기와 형상을 갖는 쉥크를 공구가 삽입될 수 있는 크기로 만들어진 소켓트를 갖고 있는 공작기계용 공구자동교환장치와 함께 사용될 공구저장장치를 제공하는데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라 미리 정해진 크기를 갖는 공구쉥크가 삽입될 소켓트가 달린 동력구동 회전스핀들을 갖는 공작기계에 사용할 복합 공구 저장 및 교환장치를 제공하는바, 이때 공구저장장치는 첫개 각각 미리 정해진 크기의 쉥크를 갖는 다수의 공구들을 수용하고 저장하기 위한 주공구 저장매거진을 가지고 있으며, 그 공구 저장매거진은 미리 정해진 크기의 쉥크를 갖는 공구가 결합될 크기를 갖고 있는 다수의 공구소켓트로 이루어져 있으며, 둘째로 주공구 저장매거진을 이동시켜서 요망하는 공구소켓트를 제1공구 이송지점에 위치시켜 주는 장치를 가지고 있으며, 셋째로 다수의 공구를 수용하고 저장하기 위한 보조공군 저장매거진을 가지고 있고, 그 보조공구 저장매거진은 미리 정해진 크기의 쉥크를 가지고 있어서 주공구 저장매거진의 소켓트속에 저장될 수 있으며, 넷째로 상기 보조공구 저장매거진을 주공구 저장매거진으로 부터 주공구 저장매거진과 스핀들사이의 공구이송위치로 옮겨주기 위한 장치, 다섯째로 보조공근 저장매거진츨 공구이송위치에 인텍싱(indexing)하므로서 보조공구 저장매거진에 의하여 운반되는 미리 선정한 공구를 공구이송위치에 있는 제2공구이송지점에 위치시켜 주는 장치 및 여섯째로 미리 선정한 공구를 보조공구 저장매거진으로 부터 스핀들로 이송시켜 주기 위한 제2공구이송장치를 가지고 있다. 보조공구저장매거진은 공구가 삽임될 소켓트들을 가지고 있으며, 그 소켓트들은 미리 정해진 크기와는 상이한 크기의 쉥크를 갖는 공구가 결합될 수 있는 크기로 만들어져 있다. 스핀들에는 상이한 크기의 쉥크를 갖는 공구가 삽입될 어댑터가 장치된다. 어댑터 자신은 미리 정해진 크기의 쉥크를 가지고 있어서 공자기계 스핀들의 소켓트 속에 삽입될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 전체적인 배치를 보여주는 제1도 및 제2도에서 제1도는 정면도이고 제2도는 평면도로서 수평공작센터(10)를 보여주고 있으며, 이 수평공작센터(10)에는 본 발명의 공구자동교환 및 저장장치가 장치되어 있다. 공작센타(10)는 베드(50)를 가지고 있고, 그 베드(50) 웨에 새들(52)이 탑재되어 X-축 행로(54)를 따라 슬라이드운동을 한다(제2도 참조). 새들(52)은 행로(54)를 따라 랙크-피니온 구동장치에 의하여 구동되며, 랙크-피니온구동장치는 베드(50) 위의 랙크(56)와 새특(52) 위의 피니온(58)으로 이루어져 있고, 종래의 감속기어상자(62)를 통하여 서보모터(servo motor)(60)에 의하여 구동된다. 서보모터(60)는 새들(52)을 X-축을 따라서 임의의 요망위치로 이동시키기 위하여 재래의 수치제어 X-축 서보시스템(도시하지 않았음)에 의하여 선택적으로 전력이 공급된다.

한쌍의 가변금속 카버판(53)이 새들(52) 양쪽 가장자리와 베드(50)의 양쪽끝에 착설된 한쌍의 로울러(55) 사이에 연결되어 있다. 카버판(53)들은 모두 비교적 폭이 좁은 금속판(57)들을 서로 연결하여 만들어 졌으며(제2도 참조) 각각 권취로울러에 쉽게 감겨지도록 되어 있다. 권취로울러들은 모두 모터(59)에 의하여 새들(52)로 부터 로오숀(torsion) 편량되어 있고(제1초 참조), 항상 카버판(53)에 장력을 유지시켜서 새들(52)이 이동하는 쪽의 카버판(53)은 자동적으로 권취되고 한편 반대편의 카버판(53)은 모터(59)의 힘이 작용하는 반대방향으로 권취로울러로 부터 풀리게 된다. 카버판(53)은 새들(52)에 의하여 덮이지 않는 X-축행로 부분을 보호하여 주는 역할을 한다.

X-축행로(54)에 직각을 이루는 새들(52) 위에 한쌍의 Z-축행로(64)가 수평면상으로 놓여져 있다. Z-축행로(64) 위에 직립부(66)가 탑재되어 활주하게 되어 있고, 직립부(66)는 서보모터(68)(제2도 참조)에 의하여 구동되는 볼스크류구동장치(도시하지 않았음)에 의하여 Z-축행로(64)를 따라 구동된다. 직립부(66)를 Z-축을 따라서 임의의 위치로 이동시키기 위하여 서보모터(68)는 재래의 수치제어 Z-축 서보시스템 (도시하지 않았음)에 의하여 선택적으로 전력이 공급된다.

직립부(66)에는 X-축행로(54) 및 Z-축행로(64) 양쪽에 대하여 직각을 이루는 수직 Y-축행로(70)가 만들어져 있다. Y-축행로(70)에는 스핀들헤드(72)가 탑재되어 활주하며. 스핀들헤드(72)는 서보모터(74) (제2도 참조)에 의하여 구동되는 재래의 볼스크류구동장치(도시하지 않았음)에 의하여 Y-축행로(70)를 따라서 구동된다. 서보모터(74)는 스핀들혜드(72)를 Y-축을 따라서 임의의 원하는 수직위치로 이동시키기 위하여 재래의 수치제어 Y-축 서보시스템(도시하지 않았음)에 의하여 작동되는 평형력시스템이 스핀들헤드(72)에 연결되어 그 스핀들헤드를 구동시키는 볼스크류구동장치에 가해지는 스핀들헤드(72)의 무게를 상쇄시켜 준다. 평형력시스템은 두개의 유압피스톤실린더장치(76) (제1도 참조) 및 각 유압퍼스톤실린더장치(76)와 스핀들헤드(72) 사이에 연결된 두개의 케이블(78) 그리고 그 케이블(78)을 안내하여 주는 활차(80)들로 구성되어 있다. 유압피스톤실린더증치(76)들은 케이블(78)에 인장력을 가하여 주며, 이 인장력은 스핀들헤드(72)의 무게와 대략 동일한 반대의 힘으로 볼스크류구동장치에 대한 스핀들헤드(72)의 무게를 상쇄시켜 준다.

본 발명의 실시예에서 기술하고 있는 일반적인 장치는 1978. 10. 25.일에 출원한 상기 미국 특허출원 제954,438호에서 기술된 것과 대체로 동일한 것이다.

스핀들(82)이 스핀들헤드(72)에 착설되어 회전하도록 되어 있고, 다음에 상세히 설명하는 바와같이 스핀들(82)은 특별히 미리 정해진 형상, 크기 또는 직경(이하 명세서 및 청구범인에서 "미리 정해진 크기"라고함)을 갖는 대형공구, 즉 예를 들면 4인치 직경의 쉥크가 결합되도록 만들어져 있다. 명세서 및 청구범위에서 사용되는 "대형공구"라 함은 다음의 의미로 사용되는 것을 뜻한다.

(1) 미리 정해진 크기의 쉥크를 갖는 단축공구.

(2) 미리 정해핀 크기의 표크를 갖는 다축공구 헤드로서, 다축공구 헤드는 1978. 10. 25일에 출원한 상기 미국특허출원 제 954,438호에서 기술한 바와같이 공구헤드의 기어장치에 의하여 동시에 구동되는 다수의 공구를 가지고 있다.

(3) 미리 정해진 크기와 상이한 크기의 쉥크를 갖는 공구를 삽입하기 위하여 끼워넣은 공구지지장치를 갖고 있는 본 발명의 어댑터장치에. 예를들어 어댑터장치에 의하여 지지되는 공구는 #50테이퍼쉥크 공구일수도 있다. 어댑터장치 자체는 미리 정해진 크기의 쉥크를 가지고 있는 스핀들에 착설되어 회전한다.

(4) 다수(예를들어 여섯개)의 공구들을 지지하기 위한 인덱스 운반체 또는 보조공구 저장매거진. 인덱스 운반체는 미리 정해진 크기의 쉥크를 가지고 있어서 주공구 저장매거진속에 저장될 수 있다. 특별한 인덱스 회전운반체에 의하여 지지되는 공구들은 미리 정해진 크기와 다른 크기의 쉥크를 가지고 있으며, 이 공구들은 예를들어 #50 테이퍼 쇄크공구들 일수도 있다. 이 경우 공구조작작업은 다음에 설명할 방식 II에 따라 수행된다.

여기서 주공구 저장매거진(90)은 모든 "대형"공구를 저장하며, 주공구 저장매거진(90)의 공구소켓트(100)는 앞에서 설명한 대형공구들의 쉥크가 삽입되도록 만들어져 있으며, 90°전도장치(tilt device)(92)의 소켓트와 공작기계 스핀들(82)의 소켓트도 역시 대형공구의 쉥크가 결합되도록 만들어져 있으며, 그밖에 인덱스 운반체(400)는 스핀들(82)에 알맞는 크기의 쉥크를 가지고 있으나 결코 스핀들로 이송되지 않는다는 것을 기억해 둘 필요가 있다.

또한 명세서와 청구범위에 기술한 "대형공구" 또는 "소형공구"에 있어서 "공구"라는 용어가 사용될 때 그 용어는 공작물을 가공하는 공구부분과 또한 주공구 저장매거진; 전도장치 또는 스핀들(모든 "대형"공구에 있어서)의 소켓트 또는 어댑터(모든 "소형"공구에 있어서)의 소켓트속에 결합되는 공구쉥크를 의미하는 것이다. "대형"이든 "소형"이든 모든 공구는 홈이 만들어진 플랜지를 가지고 있어서 적절한 공구교환암장치에 의해서 파지되도록 되어 있다.

베드(50)의 앞에 위치한 종래의 작업대(88) 위에 있는 공작물(86)(제2도 참조)을 가공하기 위하여 요망하는 방향에서 요망하는 속도로 스핀들(82)을 회전시키기 위한 종래의 속도변환치차장치(도시하지 않았음)를 통하여 스핀들모터(84)(제2도 참조)에 의하여 스핀들(82)이 구동되어 회전한다. 작업대(88)애 관한 상세한 설명은 본발명의 공구자동교환 및 공구저장장치와는 관련되어 있지 않기 때문에 여기서는 생략한다.

본 발명의 공구자동교환 및 공구저장장치는 다음의 구성부로 이루어져 있다.

(A) 4인치 직경의 쉥크와 같은 미리 정해진 크기 또는 직경의 쉥크를 갖는 위에서 설명한 다수의 "대형"공구를 저장하도록 되어있는 이중쉥크로된 주공구 저장대거진(90).

주공구 저장매거진(90)은 위에서 설명한 "대형"공구의 쉥크가 결합될 크기로 만들어진 공구소켓트(100)를 가지고 있다. 주공구 저장매거진(90)의 소켓트(100)속에 파지되도록 되어 있는 공구중의 하나는 다수의 "소형"공구(600)(#50 테이퍼 쉥크공구와 같음)을 지지할 인덱스 운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)이기 때문에 주공구 저장맨거진(90)은 또한 "소형"뿐만아니라 "대형"공구를 저장하기 위하여 사용된다. 왜냐하면 주공구 저장매거진(90)속에 저장되는 각 인덱스 운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)은 각각 한가지의 "소형"공구가 저장되고, 상이한 보조공구 저장매거진(400)들은 상이한 종류의 "소형"공구를 저장할 수 있기 때문이다.

(B) 미리 정해진 크기 포는 직경의 쉥크를 갖는 "대형"공구를 삽입하도록 되어있는 전도장치(92). 이 전도장치(92)는 피봇운동할 수 있도록 착설되어서 주공구 저장매거진(90)으로 부터 공구를 받는 수직위치로부터, 그 공구를 스핀들(82)로 옮겨주게될 스핀들(82)의 축에 평행한 수평위치로 부터 다시 수직위치로 일어서도록 되어 있다. 전도장치(92)는 인텍스 운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)을 결합하도륵 되어 있다. 보조공구 저장매거진(400)은 미리 정해진 크기 또는 직경의 쉥크를 가지고 있어서 전도장치(92)의 소켓트부분에 결합된다. 전도장치(92)의 소켓트 및 그 소켓트 속에 착설된 인덱스 운반제를 회전시키면서 인덱싱하도록 구동장치가 제공되어 있어서 인덱스 운반체 위에 있는 특정한 공구를 공작기계의 스핀들로 이송시켜기 위한 픽업(pick-up) 위치 또는 이송지점에 위치시켜 준다.

(C) 상기한 (1), (2), (3) 및 (4)에서 설명한 공구, 즉 미리 정해진 직경의 쉥크를 갖는 단축공구, 다축공구 헤드어댑터장치, 인덱스 소형공구운반체 또는 보조공구 저장매거진을 주공구 저장매거진(90)과 전도장치(92) 사이로 이송하여 주도록 만들어진 제1공구 교환암장치(94).

(D) 한쌍의 독립적으로 작동하는 공구교환암장치(96A), (96B)로 이루어진 제2공구교환암장치(96). 공구교환암장치(96A)는 상기한 (1), (2) 및 (3)에서 기술한 공구, 즉 모두 미리 정채진 직경의 쉥크를 갖는 단축공구, 다축공구 헤드, 또는 어댑터장치를 전도장치(92)로 부터 스핀들(82)로 옮겨주도록 되어 있다. 공구교환암장치(96B)는 #50번 테이퍼쉥크공구와 같은 보다 작은 직경의 쉥크를 갖는 공구를 인덱스 운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)과 스핀들(82)속에 장치된 어댑터장치(500) 사이에서 교환하여 주도록 되어 있다.

주공구저장매거진(90)은 이중쉥크 구조를 하고 있으며, 이중쉥크는 공구소켓트(100)들로 이루어진 순환체인(98)(제2도 참조)을 가지고 있다. 제3A도에서 잘 알 수 있는 바와같이 순환체인(98)의 가 공구소켓트(100)는 속이 빈 원통몸체(102)를 가지고 있으며, 그 원통몸체(10)는 앞에서 설명한 미리 정해진 직경의 쉥크, 즉 예를들어 4인치 직경의 곧은 쉥크를 갖고 있는 상기한 "대형"공구가 결합될 크기를 갖는 중앙구멍(104)을 가지고 있다.

각 공구소켓트(100)의 몸체(102) 두부에는 대형공구와 플랜지(108)를 지지하기 위한 플랜지(106)가 성형되어 있으며, 대형공구의 쉥크(4인치 씩경의 곧은 쉥크와 같은)가 공구소켓트(100)의 구멍(104)속에 삽입된다. 제2도 및 제3도에서 알 수 있는 바와 같이 각 순환체인(98)은 구동 스프로키트(128)(제2도 및 제3도 참조)로 이루어진 종래의 스프로키트에 의해서 L형 궤도를 따라서 안내되어 구동되며, 구동 스프로키트(128)는 피니온치차와 맞물려서 서보모터에 의하여 구동된다. 아이들러 스프로키트(136)(제12도 및 제3도 참조)는 각도 간격을 이루는 다수의 정지돌기들을 가지고 있으며 이들 정지돌기는 공구소켓트(100)들의 간격과 일치하는 각도만큼 원주상에서 서로 떨어져 있다. 적절한 근접스위치들이 아이들러 스프로키트(136)에 의하여 운반되는 정지돌기들의 통로에 위치하고 있어서 정지돌기들의 한개가 근접스위치를 통과할 때마다 출력신호를 발생하므로서 근접스위치를 지나가는 공구소켓트를 계산하며, 이렇게 하여 요망하는 공구소젯트가 공구를 이송하거나 또는 공구를 옮겨받을 위치에 오는 시기를 결정하게 된다.

요망하는 공구소켓트(100)가 공구를 이송하거나 또는 옮겨받을 지정된 위치에 왔을 때는 공구는를운반하는 순환체인을 구동시키는 모터의 전원이 끊어지고 적절한 장치(본발명과 관련없음)가 요망하는 공구소켓트(100)로 하여금 공구 또는 기타 기구를 이송하여 주거나 또는 옮겨 받기 위한 공구이송지점(478)에 적절히 위치하게 하거나 방향을 맞추게끔 한다.

제3도는 공구저장매거진(90)의 지지구조를 보여주고 있다. 제3도의 오른족에 있는 공구저장매거진(90)의 뒷부분은 정지레일(162)위에 지지되어서 기초대(166)에 저어널되어있는 로울러(164)에 의하여 회전되도록 되어있다. 간격을 띄운 일단의 기둥(168)들이 공구저장맥거진(90)의 하부쉥크의 아래판(130)과 상부쉥크의 아래판(132) 사이에 연장되어 있다. 공구 저장매거진(90)의 앞부분은 X-축 베드(50)(제1도 참조)의 인접부분으로 부터 연장된 기초대(170)위에 지지되어 활주하도록 되어 있다. 기초판(172)이 새들(52) 끝의 인접 부탁에 부착되어 있다. 공구저장러거진(90)의 전면부는 기초판(172)에 지지되어 있어서 X-축 베드(50)와 기초대(170)위에서 새들(52)과 함께 움직인다. 기초판(172)은 또한 공구교환암장치(94), (96A), (96B) 그리고 전도장치(92)(케2도 참조)를 지지하고 있다. 직립부(66), 공부저장매거진(90), 공구교환암장치(94, 96A,96B) 및 전도장치(92)는 모두 일체가 되어 새들(52)과 함께 움직인다.

제2도에 있어서 전체적으로 94로 표시된 제1공구교환암장치는 "대형"공구(4인치 직경의 원통 쉥크공구와 같은)를 주공구 저장매거진(90)으로 부터 전도장치(92)로 이송하여 준다. 전도장치(92)는 제16도에서 보여주는 바와같이 제1공구교환암장치(94)로 부터 공구를 받을때 유압피스톤실린더장치(390)가 신장된 상태의 위치에 있다.

제4도 및 제5도에 있어서 제1공구교환암장치(94)는 공구파지암(174)을 가지고 있고, 이 공구파지암(174)은 기초대(176) 위에 착설되어 수직축(178)은 제4도에서 점선으로 표시한 전방위치(174A)로 부터 실선으로 표시한 중앙위치(174B) 및 점선으로 표시된 중앙위치(174C)로 회전한다. 후방위치(174C)에서 공구파지암 (174)은 공구저장매거진(90)으로 부터 공구를 접어든다. 증앙위치(174B)에서 그 공구는 전도장치(92)속에 삽입된다. 전방위치(174A)에서 공두파지암(174)은 전도장치(92)로 부터 비켜 주어서 전도장치(92)가 앞으로 전도운동을 한 수 있도록 하여 준다. 공구파지암(174)은 귀환운동시 중앙위치(174B)에서 전도장치(92)로 부터 공구를 집어들고 후방위치(174C)로 회전하여 공구저장매거진(90)에 이송하여 준다.

공군파지암(174)은 수직샤프트(184)(제5도 참조)에 부착고정되어 있으며, 수직샤프트(184)는 기초대(176)의 브래키트(186)에 베어링(188)으로 부착되어 회전하도록 되어 있다. 수평 브래키트(190)가 수직샤프트(184)에 베어링(192)으로 부착되어 유압피스톤실린더장치(194)에 의하여 회전운동을 하며 실란더장치(194)가 수축하면 공구파지암(174)을 전방위치로 회전시키고, 신장하면 전방위치로 부터 중앙위치로 회전시킨다. 유압퍼스톤실린더장치(194)의 피스톤로드(195)는 피봇트연결구(196)로 브래키트(190)에 연결되어 있다. 유압피스톤실린더장치(194)의 다른쪽 끝은 기초대(176)위에 있는 브래키트(198)에 피봇트로 연결되어 있다.

브래키트(200)(제5도 참조)는 나사(203)로 브래키트(190)의 돌출부(201)에 부착되어 있다. 브래키트(200)는 브래키트(190)와 브래키트(200) 사이에서 트러니온(trunnion)(204)(제9도 참조)에 의하여 피봇트 연결되어 있는 또 하나의 유압피스톤실린더장치(202)의 피스톤로드(206)(제9도 참조)는 피봇트연결구(210)로 공구파지암(174) 위에 있는 브래키트(208)(제5도 창조)에 피봇트로 연결되어 있다. 유압피스톤실린더장치(202)는 피스톤이 신장할 때 공구파지암(174)을 중앙위치(174B)로 부터 제4도에서 점선(174C)으로 표시한 후방위치로 회전시켜 준다. 유압피스톤실린더장치(202)가 단축하면 공구파지암(174)을 후방위치(174C)로 부터 제4도에서 실선으로 표시한 중앙위치(174B)로 회전시켜 준다. 캠으로 작용되는 한쌍의 리미트스위치(212),214), (제5도 및 제9도 참조)는 공구파지암(174)이 전방위치(174A), 중앙위치(174B) 또는후방위치(174c)에 있을 때를 지시하여 준다. 양쪽 캠(216), (218)은 모두 샤프트(184)에 부착되는 샤프트(219)에 착설되어 있다.

반원형 파지부(220)(제4도 참조)가 공구파지암(174)의 끝에 형성되어 있다. 반원형파지부(220)에는 한쌍의 로울러(222)와 걸림럭부(224)가 착설되어 움직이도록 되어 있어서 이들은 공구에 플랜지홈을 잡아서 공구를 파지하고 이송하여 주는 역할을 한다. 걸림턱부(224)는 공구파지암(174)에 있는 구멍(226) 속에서 제4도에 도시한 전진위치와 구멍(226)속으모 완전히 후퇴하는 후퇴위치(도시하지 않았음) 사이를 활주운동하도록 되어 있다. 구멍(231)(제6도 참조) 속에 있는 슬라이드(230)를 걸림턱부(224)에 대하여 엇갈리게 움직이게 하는 유압피스톤실린더장치(228)가 상기 걸림턱부(224)를 전진위치 후퇴위치 사이에서 왕복운동을 시킨다. 슬라이드(230)는 융기된 캠부(232)(제6도 참조)를 가지고 있으며, 이 융기된 캠부(232)는 슬라이드(230)의 연단부에 대파여 45도의 α각을 이루고 있으며 걸림턱부(224)에 있는 캠홈(234)에 삽입되어 활주운동을 한다. 캠홈(234)은 걸림턱부(224)의 연단부에 대하여 똑같이 45도의 α각을 이루고 있으며 슬라이드(230)의 캠부(232)와 결합되어 걸림턱부(224)를 전진 및 후퇴위치로 움직이게 한다.

유압피스톤실린더장치(228)가 신장하면 걸림턱부(224)가 후퇴하고, 유압피스톤실린더장치(228)가 수축하면 제6도에 도시한 바와같이 걸림턱부(224)가 전진한다.

캠부(232)의 선단부(236) (제6도 참조)와 캠홈(234)의 접촉부는 슬라이드(230)의 연단부에 대하여 작은각도 β를 이루고 있어서 유압피스톤실린더장치(228)의 수축이 끝날때 운동을 감소시켜서 공구를 파지부(220) 속에 잠그어 주도록 되어 있다. 캠부(232)의 선단부(236)를 연한 운동은 걸림턱부(224)가 공구에 충분히 압력을 가하여 유압피스톤실린더장치(228)의 후퇴를 방해할 때까지 계속된다.

제5도, 제7도 및 제8도에 있어서 공구파지암(174)의 구멍(226)의 밑바닥은 뚜껑판(238)으로 덮여 있으며 이 뚜껑판(238)은 공구파지암(174)에 나사(240)로 부착되어 있다. 구멍(231)의 끝은 뚜껑판(242)으로 덮여 있으며(제7도 참조) 그 뚜껑판(242)은 공구파지암(174)에 나사(244)로 부착되어 있다. 하나의 리미트스위치(246)(제5도 및 제8도 참조)가 뚜껑판(238)의 밑에 나사(248)로 착설되어 있다. 한개의 스프링플랜지(250)(제8도 참조)가 걸림턱부(224)의 밑바닥을 밀어올리고 있으며 걸림턱부(224)가 후퇴위치에 있을 때 스위치(246)를 작동시킨다.

공구파지대(176)가 직립부(252)위에 탑재되어 수직으로 활주운동을 한다(제4도, 제10및 제11도 참조). 한 쌍의 수직행로(254)(제4도, 제9도 및 제11도 참조)들이 직립부(252)에 만들어져서 공구파지대(176)의 수직 운동을 안내한다. 공구파지대(176)는 두가지의 수직운동을 괼요로 하고 있다.

첫번째 수직운동은 공구파지암(174)이 공구저장소켓트(100)로 부터 공구를 들어올리고 반대로 공구를 내려놓기 위하여 짧은 거리를 상승 또는 하강하는 운동을 말한다. 두번째의 수직운동은 공구파지암(174)을 공구저장맨거진(90)의 하부덱크로 부터 상부덱크로 올리고 반대로 상부덱크로 부터 하부덱크로 대리기 위하여 비교적 큰거리를 상승, 하강하는 운동을 말한다.

상기 두가지 운동은 직렬로 연결된 두개의 유압식피스톤실린더장치(256), (258)(제10도 참조)에 의하여 이루어진다. 긴피스톤실린더창치(258)의 밑바닥은 짧은 피스톤실린더장치(256)의 피스톤 두부에 연결되어 지지된다. 긴 피스톤실린더장치(258)의 피스톤로드(260)의 두부는 공구파지대(176)의 두부에 있는 브래키트(262)데 나사(264)로 부착되어 있다(제9도 및 제10도 참조). 제10도 및 제11도는 완전히 신장된상태의 긴피스톤실린더장치(258)와 완전히 수축된 상태의 짧은 피스톤실린더장치(256)를 보여주고 있다. 이것은 공구파지암(174)을 공구저장매거진(90)으로 부터 공구를 들어올리는 위치에 위치시킨다. 공구파지암(174)이 공구를 파지한 후에 피스톤실린더장치(256)가 신장하여 공구를 소켓트(100)로 부터 들어올리게 된다. 그다음 공구파지암(174)이 회전하여 공구저장매거진(90)을 비켜선 후에 피스튼실린더장치(256), (255)가 모두 수축하여 공구를 전도장치(92)속에 대려놓는다.

피스톤실린더장치(256), (258)가 모두 수축한 상태에서 공구파지암(l74)은 수직으로 위치하여 공구저장매거진(90)의 하부텍크에 있는 공구를 파지한다. 피스톤실린더장치(256)가 신장하여 파지한 공구를 소켓트(100)로 부터 들어올린다. 그다음 공구파지암(174)은 전도장치(92) 위르 최전하고(제2도 참조), 피스톤실린더장치(256)가 수숙하여 공구를 전도장치(92)속에 대려 놓는다.

4개의 리미트스위치(266), (258), (270), (272)(제11도 참조)들이 직립부(252)에 착설되어 공구파지대(176)의 연단부와 접촉하도록 하므로써 4개의 수직위치 중에서 그때 그때의 공구파지데(176)의 위치를 지시하여 준다.

공구교환암장치(94)와 제4도- 제11도에서 실명한 관련장치는 1978. 10. 25.에 출원한 상기 미국특허출원 제 954, 438호의 제10도- 제17도에서 도시된 것과 본질적으로 동일하다.

제12도, 제13도 및 제14도는 전도장치(92)에 대한 상세도이며, 이 전도장치(92)는 제1공구교환암장치(94)로 부터 미리 정해진 크기를 갖는 "대형"공구를 결합하도록 되어 있다. 주공구저장매거진(90)속에 저장되어 있고 제1공구교환암장치(94)에 결합되어 이송될 공구의 쉥크는 수직으로 위치하고 있다. 전도장치(92)는 공구교환암장치(94)로 부터 이송된 공구를 옮겨받은 후에 90°의 각도로 전도하여 이때 공구의 쉥크는 공작기계의 회전스핀들(82)과 동일한 평면에 놓이게 된다.

전도장치(92)는 하우징(274)을 가지고 있으며, 그 하우징(274)은 한개의 암(276)을 가지고 있으며 그 암(276)은 한쌍의 직립삼각측벽(278)에 트러너온(280)으로 피봇트 연결되어 있다. 삼각측벽(278)들은 기초판(282)에 보울트로 부착되어 있다.

하우징(274)은 두개의 유압피스톤실린더장치(284)의 신장 및 수축에 의하여 제12도의 실선으로 표시한 수직위치로 부터 점선으로 표시한 수평위치로 선회운동을 하며 피스톤 실린더장치(284)들은 한쪽끝이 기초판(282)에 피봇트연결되어 있고 다른쪽 끝이 하우징(274)에 피봇트연결되어 있다. 하우징(274) 안에는 컵모양의 소켓트(290)가 있다. 소켓트(290)의 속이빈 내부에는 속이빈 원통형의 콜릿트(collect) 크램프(292)가 있다. 콜릿트 크램프(292)와 견고하게 연결 또는 일체로 만들어진 기초부(294)가 있으며, 이 기초부(294)는 샤프트(296)에 고정되어 있다. 샤프트(296)는 소켓트(290)의 기초부(302)에 있는 구멍(299)을 통하여 아래로 연장되어 있다. 샤프트(296)의 하단에는 숄더(shoulder)(304)가 부착되어 있고 그 숄더(304)에는 다수의 벨빌(belleville)스프링(306)이 끼워져 있어서 샤프트(296)를 아래쪽으로 밀어주어 콜릿트크램프(292)를 크램프위치로 움직인다. 짧은 유압피스톤실린더장치(380)는 하우징(274)의 하단부에 부착되어 있고, 그 피스톤실린더장치(308)는 퍼스톤로드(310)를 가지고 있으며, 그 피스톤로드(310)는 콜릿트크램프(292)에 달려있는 샤프트(296) 아래애 위치하고 있으나 샤프트(296)와는 연결되어 있지 않다. 유압피스톤실린더장치(308)가 피스톤로드(310)를 신장된 위치로 움직여 주어서 피스톤로드(310)가 벨빌 스프링(306)의 힘을 거역하여 콜릿트장치의 샤프트(296)의 하단부의 콜릿트 크램프(292)를 밀어 올려 풀림위치로 움직여 준다. 콜릿트 크 램프(292)는 소켓트(290)에 결합될 "대형"공구의 원통쉥크를 파지하여 주는 역할을 한다.

제12도는 인덱스 공구운반체 또는 보조공구저장매거진(400)의 쉥크(402)가 전도장치(92)의 소켓트(290)속에 착설된 것을 보여주고 있다. 공구운반체(400)는 도면에서 600으로 각각 표시된 6개의 공구와 같이 다수의 소형공구가 삽입될 다구의 일정한 각도의 간격으로 배치된 소켓트를 가지고 있으며, 상기 소형공구는 공구교환암장치(96B)에 의하여 스핀들(82)에 있는 어뎁터(500)로 옳겨지도록 되어 있다. 어뎁터(500)는 다음 에 자세히 설명할 장입소형공구지지장치를 가지고 있다. 그러나 전도장치(92)의 소켓트(290)는 (1), 1978.10. 25일 출원한 상기 미국측허출원 제 954,435호의 제39도에서 도시한 소형공구의 쉥크, (2), 상기 미국특허출원 제 954,438호의 제33도에서 도시한 것과 같은 다축공구헤드의 쉥크, (3), 스핀들(82)속에 있는 단축 "소형"공구를 지지하기 위한 어뎁터(500)(제22도 참조)의 쉥크를 포함하여 앞에서 설명한 기타 "대형" 공구의 쉥크도 역시 결합할 수 있다.

전도장치(92)의 플랜지(312)는 원통의 소켓트(290)의 상단부에 고정되어 있고, 314로 표시한 제네바(Geneva) 구동장치의 종구동부(316)가 플랜지(312)에 고정되어 있거나 일체로 만들어져 있다. 플랜지(312)의 하부면은 전도장치(92)의 외부 케이스 또는 하우징(274)의 상단부 위에 놓여 있다. 제네바구동장치의 구동부(315)는 제네바종구동부(316)와 상호운동을 한다. 제네바구동부(315)는 적절한 단일회전모터(318)에 의하여 회전운동을 한다. 모터(318)는 모든 적합한 동력장치에 의하여 작동될 수 있으며 예를들어 전기 또근 유압으로 작동될 수도 있다.

제네바장치들은 잘 알려진 장치이다. 제14도에서 잘 알 수 있는 바와같이 제네바장치의 구동부(315)는 한개의 핀(320)이 있어서 이 핀(320)은 제네바종구동부(316)의 외주상에 있는 일정한 각도의 간격으로 만들어진 홈(332)에 맞물리게 되어 있으며, 이때 구동부(315)가 1회전을 할때마다 종구동부(316)를 인덱싱하며, 따라서 인덱스 공구운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)을 하나의 각도만큼씩 인덱싱하여 준다. 따라서 만약 상기 인덱스 공구운반체 또는 보조저장매거진(400)이 6개의 각도간격으로 "소형"공구를 저장하고 있다면, 그리고 만약(제네바종구동부(316)가 제네바구동부(315)의 핀(320)과 맞물리는 동일한 수의 홈을 가지고 있을 경우 제네바구동부(315)의 매회전마다 보조공구 저장매거진(400)을 하나의 각도씩 인덱싱하여 주므로서 요망하는 소형공구를 스핀들(82)의 어댑터(500)로 이송할 적절한 위치에 맞추어 주게 된다.

다음에 설명하는 바와같이 공구교환작업의 방식 I 작업 중 보조공구 저장매거진(400)이 전도장치(92)에 탑재되어 있지 않을 때는 제네바구동장치(314)가 사용되지 않으며 이때 모터(318)는 전럭이 공급되지 않는다.

방식 I 작업에 있어서, 제네바구동부(315)는 정지위치에 정지하고 있게 되며, 이 정지위치에 있어서는 제네바구동부(315)의 연단부(315A)가 제네바종구동부(316)의 연단부(316A)와 접촉하게 되어서 제네바종구동부(316)가 연결되어 있는 회전 가능한 소켓트(290)(제12A도 참조)를 움직이지 않게하여 방식 I 작업중에 소켓트(290)의 회전운동을 못하게 한다.

제1도, 제2도, 제15도, 제17도, 제18도 및 제21도에서 잘 알 수 있는 바와 같이 두개의 공구교환암(96A), (96B)들은 90°전도장치(92)와 스핀들(82) 사이에서 공구의 교환을 하여 주도록 만들어져 있다. 공구교환암(96A)은 전도장치(92)와 스핀들(82) 사이에서 대형쉥크직경의 공구를 교환하여 주는 역할을 한다. 공구교환암(96B)은방식 II 작업에서만 사용되며 전도장치(92)에 탑재된 인덱스 공구운반체 또는 보조공구저장매거진(400)과 소형쉥크직경의 공구들을 삽입, 지지하기 위하여 스핀들(82)속에 있는 어댑터(500) 사이에서 #50테이퍼 쉥크 공구와 같은 소형쉥크직경의 공구를 교환하여 주는 역할을 한다.

제17도, 제18도 및 제21도에서 잘 알 수 있는 바와같이 각 공구교환암(96A), (96B)은 동일한 축의 샤프트 (315),(353)에 고정되어 있어서 각 샤프트가 축방향운동 또는 회전운동을 하면 공구교환암(96A), (96B)은 각각 해당운동을 하게 된다. 샤프트(351)는 외축이며 내부샤프트(353)의 둘레에 동일축으로 만들어져 있다.

외부샤프트(351)와 내부샤프트(353)는 서로 독립적으로 회전할 수 있다.

상기 두개의 샤프트(351), (353)는 직립부(355)에 종래의 방법(도시하지 않았음)으로 착설되어 회전하며, 샤프트들은 공동의 종축방향으로 함께 활주하게 되어 있어서 공구교환암(96A), (96B)은 제21도에서 실선으로 표시한 후퇴위치와 점선으로 표시한 전진 위치 사이를 함께 움직이게 한다. 두개의 공구교환암(96A),(96B)은 제21도에서 잘 알 수 있는 바와같이 공동의 종축을 따라 짧은 거리를 축방향으로 이동한다.

외부샤프트(351)에는 외주상에 홈(357)이 만들어져 있어서 요크(yeke)(361)에 착설된 한쌍의 로울러(358)(제21도 참조)가 결합되게 되어 있다. 요크(361)는 유압피스톤실린더장치(363)의 피스톤로드(365)와 연결고정되어 있어서 축방향으로 전진후퇴운동(제21도에서 좌우로)을 한다. 요크(361)의 축방향운동은 외부샤프트(351) 및 내부샤프트(353)를 축방한으로 움직이게 한다. 두개의 샤프트(351), (353)를 함께 축방향으로 움직이게 하기 위하여 내부샤프트(353)의 오른쪽 끝(제21도 참조)에 외주홈이 만들어져서 이 홈에 스냅 링(354)이 결합되게 되어 있다. 스냅 링(354)은 내부샤프트(353)의 외주면 밖으로 돌출되어 있어서 외부샤프트(351)의 끝에 착설된 리테이너(356)에 의해 결정되는 홈속에 결합되게 되어 있다. 이 장치는 샤프트(351), (353)를 동시에 축방향으로 움직이게 하는 반면에 두개의 샤프트(3초), (353)를 서로 독립적으조 회전할 수 있게 한다. 피스톤호드(365)가 신장하면 공구교환암(96A), (96B)은 제21도에서 실선으로 표시한 후되위치로 이동 하게 한다. 피스톤로드(365)가 수축하면 공구교환암(96A), (96B)을 점 전으로 표시한 전진위치로 이동시킨다.

하나의 평치차(367)(제21도 참조)가 내부샤프트(353)의 뒤쪽끝(제21도 오른쪽)에 부착 고정되어 샤프트(351), (353)기 후퇴위치에 있을 때 랙크(369)가 맞물리게된다.랙크(369)는 유압피스톤실린더장치(371)에 위하여 선운동을 하며 유압실린더장치(371) 피스톤로드(373)는 렉크(369)에 부착되어 있고 실린더는 직립부(353) 위에 있는 브레키드(374)에 부착되어 있다. 렉크(369)가 1행정을 완전히 수행하며 내부샤프트(353) 90° 회전하여 공구교환암(96B)를 수직위치(제16도 참조)로 부터 수평후 작업위치로 회전시킨다.

공구교환암(96B)의 수직위치는 대기위피이며, 수펑위치는 공구를 들어 올리기나 내려놓는 위치이다. 유사한 방법으로서 평치차(376)가 외부샤프트(351)에 부착 고정되어 있어서 외부샤프트(351)가 제21도에서 실선으로 표시한 후퇴위치에 있을 때 평치차(376)는 렉크(378)와 맞물린다. 렉크(378)는 유압피스톤실린더장치(380)에 부착되어 있고, 실린더는 직립부(355)의 브래키트(374)에 부착되어 있다. 유압피스톤실린더장치(380)와 렉크(378)는 피스톤로드(382)가 1/2행정을 할 패 외측샤프트(351)를 90° 회전시켜서 공구교환암(96A)을 수직위치(제1도 및 제15도 참조)로 부터 수평위치(제16도 참조)로 회전시키도록 만들어졌다. 공구교환암(96A)의 수직위치는 대기위치이며, 수평위치는 공구를 집어 올리거나 내려놓는 위치이다. 외부샤프트(351)와 공구교환암(96A)이 제21도의 점선으로 표시한 바와같이 전진위치에 있을때 외부샤프트(351)의 평치차(376)는 렉크(384)(제21도 참조)와 정열된다. 유압피스톤 실린더장치(385)의 피스톤로드 (386)은 렉크(384)에 부착되어 있고, 피스톤로드(386)와 렉크(384)는 피스톤로드(386)가 1행정을 할때 외부 샤프트(351)와 공구교환암(96A)을 180° 회전시겨서 공구교환암(96A)의 양쪽끝을 바꾸어 놓는다. 이와같은 180° 회전은 다만 외부샤프트(351)와 공구교환암(96A)이 제21도에서 점선으로 표시한 전방위치에 있을때에만 이루어진다. 외부샤프트(351)가 축방향으로 전진위치에 있을때 공구교환암(96A)에 있는 공구들은 공구교환암(96A)의 한쪽끝에 인접한 스핀들속이든 또는 공구교환암(96A)의 다른쪽 끝에 인접한 전도장치(92)가 가지고 있는 소켓트속이든 간에 지지소켓트내에 놓여있지않다 .

내부샤프트(353)와 이송암 또는 공구교환암(96B)이 제21도에서 점선으로 표시한 전진위치에 있을때 내부 샤프트(353)의 평치차(367)는 유압피스톤실린더장치(380)의 렉크(378)와 정열된다. 피스톤로드(382)가 완전한 1행정을 운동하면 내부샤프트(353)와 공구교환암(96B)을 180°회전시켜 공구교환암(96A)에 대하여 상술한 것과 동일한 방법으로 양쪽끝을 바꾸어 놓는다.

공구교환암(96A)은 공구파지암(298)(제19도 및 제20도 참조)을 가지고 있으며, 그 공구파지암(298)은 1978. 10. 25일 출원한 상기 미국특허출원 제954,438호의 도면 제25도 및 제26도에서 설명한 공구파지암(298)과 유사하다. 공구파지암(298)은 양쪽에 서로 대립된 공구파지공간부(344),(346)를 가지고 있으며. 이 공구파지공간부(344), (346)에는 로울러(348)들이 위치하고 있다. 로울러(348)들은 전술한 "대형" 공구에 있는 표준홈이 파인 플랜지에 결합되도록 만들어져 있다. 한쌍의 회전 공구파지걸림턱부(350),(352)들이 공구파지공간부(344),(346)에 인접하여 공구파지암(298)에 부착되어 회전하게 되어 있다. 공구파지걸림턱부(350),(352)들은 파지부(354),(356)들을 가지고 있으며, 이들은 각각 "대형"공구의 플랜지홈에 삽입되도록 만들어졌다. 공주파지걸림턱부(350), (352)는 비틀림 스프링(도시하지 않았음)에 의하여 기울어지도록 되어 있어서 파지부(354), (356)들을 각각 공구파지공간부(344),(346)들로 부터 뒤로 후퇴시킨다. 파지부(354) (356)가 공구파지공간부(344),(346)로 부터의 후퇴운동은 공구파지걸림턱부(350), (352)의 직선연단부(370), (372)가 각각 스톱핀(362), (346)와 접촉하므로서 제한받는다.

제19도에서 실선으로 표시한 개방위치와 점선으로 표시한 폐쇄위치를 보여주고 있는 캠(360)이 공구파지걸림턱부(350), (352) 사이에 착설되어 회전하게 되어 있다. 제20도의 폐쇄위치에서 양쪽의 공구파지걸림턱부(350), (352)들은 각각 공구파지공간부(344), (346) 쪽으로 회전되어 파지부(354), (356)를 각각 공구(366),(368)들의 플랜지홈 속에 삽입시켜 주고 있다. 제20도에 도시한 위치에서 양쪽의 공구파지걸림턱부(350),(352)들은 켐(360)이 공구파지걸림턱부(350),(352)의 직선연단부(370),(372)를 각각 압박하므로서 잠그어 주게 되어 있다. 이렇게 하여 공구(366),(368)들이 공구파지공간부(344),(346) 속에 각각 잠그어지게 되어 있다. 캠(360)은 죄어주는 압력을 하기 위하여 측방으로 유동하도록 착설되어 있다. 공구(366),(368)들을 풀어주기 위해서는 캠(360)이 제20도의 위치로 부터 다시 제19도에서 실선으로 표시한 위치로 시계반대방향으로 90° 회전해야 한다. 캠(360)이 시계반대 방향으로 90° 회전하므로서 공구파지걸림턱부(350),(352)들이 각각 공구파지공간부(344), (346)로 부터 시계반대방향으로 회전하게 된다..

제20도 및 제21도에 있어서 캠(360)은 내부샤프트(353)의 속이빈 중심부를 하고 있는 샤프트(375)(제21도 참조)이 부착되어 있다. 샤프트(375)의 후단부(제21도의 오른쪽)는 미국 오하이오주 올빌에 있는 플로 -트크(Flo-Tork)회사에서 제작한 것과 같은 유압회전작동기(377)에 연결되어 있다. 회전작동기(377)는 전기신호에 의하여 샤프트(375)를 90°만큼 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전시킨다. 샤프트(375)가 90°회전하므로서 캠(360)을 상기한 바와같이 개방 및 폐쇄위치로 회전시킨다.

제19도에서 공구(366)는 스핀들(82)속에 있으며 공구(368)는 전도장치(92)속에 있다. 공구(366), (368)를 교환하기 위하여 직립부(66), 새들(52) 및 스핀들헤드(72)들이 N.C. 축 서보시스템에 의하여 제2도 및 제2도에 도시한 위치로 이동된다. 공구교환암(298)은 제1도 및 제19도의 위치로 부터 제20도의 위치로 시계반 대방향으로 90° 회전한다. 공구파지부(344), (346)가 공구(366), (368)들에게 접근함에 따라서 공주(366),(368)들은 각각 공구파지걸림턱부(350), (352)의 평평한 연단부(378), (380)와 접촉하여 회전시켜서 파지부 (354), (356)들을 공구(366), (368)들의 플랜지홈 속으로 밀어넣는다. 그다음 캠(360)을 90° 시계반대방향으로 제20도에 도시한 위치로 회전시켜서 파지부(354), (356)들을 잠그어 준다.

공구파지걸림턱부(350), (352)를 풀어주기 위해서는 캠(360)을 제20도에서 도시한 바와같이 90° 시계방향으로 회전시켜 공구파지걸림턱부(350), (352)를 풀어주어서 이들이 각각 비틀림스프링(도시하지 않았음)에 의하여 공구(366), (368)로 부터 분리된다.

공구교환암(298)의 교환작업이 양쪽끝의 공구에 대하며 설명되었지만 어느 한쪽끝에서 한개의 공구에 대한 작업도 마찬가지로 된다.

제15도 및 제16도에서 잘 알 수 있는 바와같이 90° 전도장치(92)는 제1.2,15도 및 제16도에 있어서 오른쪽에서 왼쪽으로 또는 그 반대로 활주하도록 착설되어 있다. 전도장치(92)의 좌우위치조정운동은 유압피스톤실친더장치(390)에 의하여 이루어지며. 유압퍼스톤실린퍼장치(390)의 실린더(392) 끝이 고정대에 적절히 부착되어 있고, 피스톤로드(394)는 전도장치의 한부분(395)에 피봇트연결되어 있다. 제15도에 도시한 위치에서 피스톤로드(394)는 실린더(392)속으로 수축되어 있으며, 활주하게끔 착설된 전도장치(92)는 최대한 오른쪽으로 이동되어 있다. 제15도에서 도시한 전도장치(92)의 위치는 보조공구 저장매거진(400)과 스핀들(82) 사이에 "소형"공구를 교환하여 주는 공구교환암(96B)이 사용되고 있을때의 위치를 보여주고 있다. 대형쉥크공구를 전도장치(92)와 스핀들(82) 사이에 교환하여 주는 공구교환암(96A)이 사용될 때는 전도장치 (92)의 위치는 제16도에 도시한 바와같다. 제15도의 위치로 부터 제16도의 위치로 또는 그 반대로 이동할때 전도장치(92)는 공구회전운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)의 반경길이와 동일한 거리로 이동한다. 이와같이 전도장치(92)를 제15도에 도시한 피스톤로드(394)의 수축위치로 부터 제16도에 도시한 피스톤로드 (394)의 신장위치로 이동시키는 이유는 대형쉥크공구와 소형쉥크공구를 각각 선택적으로 교환하여 주는 공구교환암(96A), (96B)을 제15도 및 제16도의 R점을 공동의 축으로 하여 선회운동을 하도록 착설하는데 있으며. 두개의 공구교환암(96A), (96B)온 각각 "대형"공구 및 "소형"공구의 플랜지홈을 파지하도록 적절히 위치시지기 위해서는 전도장치(92)른 위에서 설명한 대로 이동시킬 필요가 있다.

#50 테이퍼쉥크공구와 같은 소형공구를 스핀들(82)과 인덱스운반체 또는 보조공구 저장매거진(400) 사이에서 교환하여 주기 위한 공구교환암(96B)은 1972년 12월 5일 로버트 케이세지위크와 수명에게 발행한 미국특허 제3,704,510호에 기술된 공구교환장치(172)와 유사하다. 상기 공구교환암(96B)은 전에 발행한 특허에서 발표된 사실을 비추어 볼때 여기서는 공구교환암(96B)을 본발명에서 상세히 도시하고 설명할 필요가 없다고 생각된다. 그러나 제21도에서 알 수 있는 바와같이 샤프드(375)는 축방향으로 속이빈 통로가 샤프트(375)의 전체길이를 뚫려 있으며. 또 하나의 샤프트(379)가 샤프트(375)의 속이빈 통로에 삽입되어 있고, 그 샤프트(375)는 제21도의 왼쪽끝에 착설된 피니온치차(도시하지 않았음)를 가지고 있어서 공구교환암(96B)을 구성하고 있는 하나의 랙크를 작동시켜 이때 공구기지구(396), (397)(제15도 참조)들을 작동시키게 된다는 것에 주의햐야 한다.

제22도에 있어서는 공각기계의 스핀들헤드(72)에 조립된 어댑터장치(500)를 보여주고 있다. 제22도에서 알 수 있는 바와같이 어댑터(500)는 인덱스 공구운반체 또는 보조저장매거진(400)으로 부터 소형공구(600)를 옮겨받게 된다. 스핀들장치는 회전스핀들(82)을 위한 원통의 고정하우징(502)을 가지고 있다. 하나의 스핀들 베어링 지지기(504)가 스핀들 하우징(502)에 보울트(506)로 고정되어 있다. 로울러베어링(508)이 회전 스핀들(82)과 고정하우징(502) 사이에 위치하고 있다. 스낄들(82)에는 면판(514)이 보울트(도시하지 않았음)로 부착되어 있다. 면관(514)은 516으로 표시된 키에 의하여 스핀들(82)에 맞추어져 있다. 스핀들(82)과 면판(514) 사이에 있는 키(516)의 목적은 면판을 스핀들에 고정시키는 보울트에 대한 전단응력을 경감시켜 주는데 있다. 키(516)의 또자른 기능은 스핀들에 결합시킬 어댑터(500)와 같은 공구의 적합한 정위치를 보장하는데 있다. 스핀들(82)에 결합될 다른 공구의 경우와 마찬가지고 어댑터(500)는 예를들어 4인치 직경의 쉥크와 같은 대형직경의 쉥크를 가지고 있다. 대직경쉥크(518)는 스핀들(82) 왼쪽끝의 소켓트(510)속에 있는 콜릿트(512)에 결합된다. 어댑터(500)의 쉥크(518)는 어댑 터몸체(520)에 보울트(522)로 적절히 고정된다. 드로우로드(drawrod) (524)가 콜릿트(512)와 나사로 결합되어 있다. 드로우로드(524)는 적절한 유압피스톤실린더장치(도시하지 않았음)에 의하여 제22도에서 오른쪽으로 당겨지며, 이때 콜릿트(512)가 스핀들(82)에 삽입되는 어댑터(500)와 같은 공구의 쉥크(518)를 견고하게 파지하여 주게 된다. 콜릿트(512)가 어댑터의 쉥크(518)에 결합하여 파지하게 되면 이것은 어댑터의 쉥크를 견고히 파지할 뿐만아니라 스핀들(82)의 축에 대하여 어댑터쉥크의 중심을 유지하여 주는 역할을 한다.

위에서 설명한 드로우로드(524)가 어댑터(528)에 나사로 결합되어 있고 어댑터(528)는 다시 공구쉥크(518)에 고정된 다른 어댑터(530)속에 나사로 결합되어 있다. 어댑 터(530)는 사실상 공구쉥크(518)와 일체로 만들어져 있다. 따라서 공구지지 드로우로드(524)를 오른쪽(제22도에서)으로 잡아당기므로서 어댑터(590)는 스핀들(82)의 면판(514)에 견고히 당겨지게 된다는 것을 알 수 있다.

어댑저(500)는 원통의 통로(532)를 가지고 있으며, 제22도에서 통로(532)의 왼족끝에는 테이퍼 어댑타 (534)가 위치하고 있으며, 데이퍼 어댑터(534)는 어댑터(500)의 앞쪽끝에 보울트로 결합된 외주플랜지(536)를 가지고 있다. 보조공구 저장매거진(400)으로 부터 이송된 소형공구(600)가 테이퍼 어댑터(534)속에 위치하고 있는 것이 도시되어 있다.

아래 과정은 테이퍼 어댑터(534)속에 테이퍼 쉥크공구(600)를 착설하는 순서이다.

유압피스톤실린더장치(540) (제22도 참조)가 작동하여 사전에 해체되어 있는 신속해체장치(542)를 결합하여 주므로서 고정유압탱크로 부터 유압액을 유압통로(544A), (544B), (544C)를 통하여 피스톤(546)의 뒤로 흐르게 한다. 피스돈(546)의 뒤로 유입된 오일 또는 기타 유입액은 피스톤(546)을 벨빌스브링(548)의 기울어지는 힘에 반하여 제22도에서 왼쪽으로 이동시킨다. 피스톤(546)이 왼쪽으로 움직이면 클릿트 크램프(550)를 왼쪽으로 이동시켜 콜릿트(552)가 개방된다. 콜릿트 클램프(550)는 피스톤(546)에 부착되어 함께 움직인다. 콜릿트 크램프(550)가 위에서 설명한 바와같이 피스톤(546)에 의하여 개방위치로 이동하면 탄력성 콜릿트(552)가 바깥쪽으로 콜릿트 크램프(550)의 홈 속으로 방사상으로 외부를 향하여 벌려진다. 콜릿트(552)가 위에서 설명한 바와같이 외측으로 벌어지면 데이퍼쉥크공구(600)의 목부분(602)이 콜릿트(552)에 결합될때 까지 테이퍼쉥크공구(600)는 테이퍼 어댑터(534)슥으로 삽입된다. 이렇게하여 테이퍼쉥크공구(600)가 제자리에 착설되면 유압액을 저장톤에 유입시키는 밸브를 개방시키므로서 유압액이 피스톤(546) 뒤로 부터 흘러 나간다. 그다음 벨빌스프링(548)이 피스톤(546)을 오른쪽으로 밀어주며(제22도 참조), 이때 콜릿트 크램프(550)를 오른쪽으로 잡아당겨서 콜릿트(552)를 오므리게 하므로서 테이퍼쉥크공구(600)를 테이퍼 어댑터(534)속에 견고히 고정시켜 준다.

위에서 설명한 바와같이, 유압액이 피스톤(546)에 작용하여 콜릿트 크램프(550)를 이동시켜 클릿트(552)를 개방시켜 주므로서 테이퍼 어댑터(534)속에 삽입될 테이퍼쉥크공구(600)를 결합시키거나 반대로 테이퍼 어댑터(534)속에 있는 테이퍼쉥크공구(600)를 풀어주게 된다. 테이퍼 어댑터(534)로 부터 특정판 테이퍼쉥크공구(600)를 해체한 후에 피스톤(546)에 계속 유압을 가하므로서 콜릿트(552)가 다음의 "소형"공구를 결 합시키기 위한 적절한 개방상태로 놓아둔다.

위에서 설명한 수평공작센타 및 공구교환장비는 두가지의 작동방식을 갖게되며 다음과 같이 요약된다.

방식 I : 본 작동방식에 있어서 공작기계의 스핀들(82)에 사용될 공구는 오직 "대형"공구(위에서 설명한 바와같이)로서 주공구 저장매거진(90)의 소켓트크기, 전도장치(92)의 소켓트크기 및 어댑터(500)를 사용하지 않는 스핀들(82)의 소켓트크기와 일치하는 미리 정해진 직경 또는 크기를 가지고 있다.

방식 II : 본 작동방식에 있어서 보조공구 저장매거진(400)(제12도 내지 제16도 참조)의 인덱스 공구운반 체는 전도장치(92)에 착설되어 있으며 보조공구 저장매거진(400)으로 부터 이송된 "소형"공구(600)들은 공구교환암(96B)에 의하여 스핀들(82)속에 있는 어댑터(500)에 이송된다.

방식 I에 따른 공구교환암작업 과정의 실시예를 다음과 같은 최초 조건하에 있는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.

(A) 상기 미리 정해진 직경을 갖는 1번 공구가 스핀들(82) 속에 물려있으며 작업대(88)위에 있는 공작물(86)(제2도 참조)을 가공하는데 사용된다.

(B) 1번공구를 위한 빈공구소켓트(100)가 주공구 저장매거진(90)의 상부덱크 위에서 공구이송 위치에 위치하고 있다.

(C) 다음에 사용할 2번공구도 역시 전술한 미리 정해진 직경의 쉥크를 가지고 있으며 알려진 위치에 있는 주공구 저장매거진(90)의 상부덱크의 소켓트(100)속에 들어 있다.

(D) 전도장치(92)는 비어있고 제16도의 수직위치로 놓여 있다. 이 위치는 나중에 설명할 방식 II에서 회전운반체(400)와 스핀들(82) 사이에 소형공구들이 교환될 때를 제외하고는 전도장치(92)의 정상적인 위치이다.

(E) 제1공구교환암장치(94)의 공구교환암(174)은 주공구저장매거진(90)의 하부덱크 맞은편의 중앙위치에 놓여 있다.

(F) 전도장치(62)와 스핀들(82) 사이의 공구교환암(96A)은 양쪽끝이 비어있고, 수직위치에 놓여 있다.

상기 최초조건하에서 방식 I에 따른 공구교환작업싸이클은 아래와 같이 진행된다.

(1) 공작물(86)이 가공되고 있는 동안 주공구 저장매거진(90)의 상부쉥크를 구동시키는 모터에 전력이 공급되어 공구소켓트(100)들을 제2도의 이송위치(478)를 지나서 이동시킨다.

(2) 아이들러스프로키트(136)(제2도 및 제3도 참조)에 달려 있는 돌기부들이 이동통로를 따라 근접스위치를 지나가면서 재래의 계수기에 의하여 계수된 접촉회수는 요망하는 2번공구를 가지고 있는 공구소켓트(100)가 공구이송지점(478)에 올때를 결정한다.

(3) 요망하는 2번공구가 공구이송지점(478)에 오면 주공구저장매거진(90)의 상부쉥크를 위한 구동모터는 전원이 끊어지고, 2번공구가 들어있는 요망하는 공구소켓트(100)를 공구이송지점(478)에 위치하게 된다.

(4) 유압피스톤실린더장치(258)(제10도 및 제11도 참조)가 신장하여 제1공구교환암장치(94)의 공구교환암(174)을 주공구 저장매거진(90)의 상부쉥크 높이로 들어올린다.

(5) 유압피스톤실린더장치(202)(제4도 참조)가 신장하여 공구교환암(174)을 공구이송지점(478)으로 이동시켜서 공구파지부(220)(제4도 참조)를 2번공구의 V형홈에 끼워준다.

(6) 유압피스톤실린더장치(228)(제14도 참조)가 수축하여 공구걸림턱부(224)를 2번공구의 V홈과 접촉시켜서 공구교환암(174)에 조여준다.

(7) 유압피스톤실린더장치(256)(제10도 및 제11도 참조)가 신장하여 공구소켓트(100)로 부터 2번공구를 들어올린다.

(8) 유압피스톤실린더장치(308)(제12도 참조)가 신장하여 전도장치(92)속에 있는 콜릿트크램프(292)를 풀어준다.

(9) 유압피스톤실린더장치(202)(제14도 참조)가 수축하여 2번공구를 전도장치(92)의 전도소켓트(290)위로 회전시켜 준다.

(10) 유압피스톤실린더장치(256)(제10도 참조)가 수축하여 2번공구를 전도장치(92)의 전도소켓트(290)속으로 내려 놓는다.

(11) 유압피스톤실린더장치(228)(제4도 참조)가 신장하여 공구 걸림턱부(224)를 2번공구로부터 분리시킨다.

(12) 유압피스톤실린더장치(308)(제12A도 참조)가 수축하여 벨빌스프링(306)으로 하여금 전도장치(92)의 콜릿트크램프(292)를 닫아버린다.

(13) 유압피스톤실린더장치(194)(제4도 참조)가 수축하여 공구교환암(174)을 제4도에서 점선으로 표시한 전진위치 (174A)로 회전시킨다.

(14) 유압피스톤실린더장치(284)(제12,13도 및 제14도 참조)가 신장하여 전도장치(92)의 전도소켓트(274)와 2번공구를 수평위치로 회전시킨다.

전술한 1내지 14단계 또는 요망하는 임의의 단계부분들은 공구교환작업중에 스핀들(82)속에 삽입된 1번공구에 의하여 공작물(86)(제2도 참조)이 가공되고 있는 동안에 행하여 질 수 있다. 그러나 다음의 제15단계는 공작물(86)에 대하여 진행중인 가공작업이 완료되기 전에는 수행될 수 없다.

(15) 공작기계의 X, Y 및 Z축 구동장치가 작동되어 스핀들(82)을 제1도 및 제2도의 공구교환위치로 이동시키고, 스핀들(82)의 회전이 정지된다.

(16) 유압피스톤실린더장치(380)(제21도 참조)가 신장하여 공구교환암(96A)의 공구파지암(298)을 수직위치로부터 수평위치로 90° 회전시킨다.

(17) 유압회전작동장치(377)(제21도 참조)가 시계반대방향으로 90° 회전하여 캠(360)(제19도 및 제20도 참조)이 공구파지걸림턱부(350), (352)를 닫아준다.

(18) 드로우로드(524)가 적절한 유압피스톤실린더장치에 의하여 제22도에서 왼쪽으로 이동되어서 콜릿트(512)를 1번공구의 쉥크로 부터 풀어준다. 또한 적절한 피스톤실린더장치가 공구지지로드(526)를 왼쪽(제22도 참조)으로 밀어주어서 스핀들(82)의 면판(514)으로 부터 1번공구를 분리시킨다. 그 다음 공구지지로드(526)와 그것에 고정된 어댑터(528)(제22도 참조)들이 고정대애 있는 적절한 장치(도시하지 않았음)에 의하여 회전하여 1번공구의 쉥크에 고정된 어탭터(530)(제22도 참조)와 나사로 결합된 어댑터(528)를 풀어준다. 이렇게하여 1번공구로 부터 공구지지로드(526)를 분리한다.

(19) 피스톤실린더장치(308)(제12도 참조)가 신장하여 전도장치(92)속에 있는 콜릿트크램프(292)를 풀어준다.

(20) 피스톤실린더장치(363)(제21도 참조)가 수축하여 1번공구를 스핀들(82)로 부터, 그리고 2번공구를 전도장치(92)의 전도소켓트(290)로 부터 동시에 빼낸다.

(21) 피스톤실린더장치(385)(제21도 참조)가 신장하여 공구교환암장치(96A)의 공구파지암(298)을 180° 회전시켜 1번공구와 2번공구의 위치를 바꾸어 놓는다.

(22) 피스톤실린더장치(363)(제21도 참조)가 신장하여 2번공구를 스핀들(82)속에 그리고 1번공구를 전도장치(92)의 전도소켓트(290)속으로 동시에 삽입시킨다.

(23) 유압회전작동장치(377)(제21도 참조)가 시계방향으로 90° 회전하여 캠(360)(제19도 및 제20도 참조)을 공구파지걸림턱부(350), (352)로 부터 풀어준다.

(24) 드로우로드(524)(제22도 참조)가 오른쪽으로(제22도에서) 적절한 유압피스톤실린더장치에 의하여 당겨져서 콜릿트(512)로 하여금 이제 스핀들(82) 소켓트속에 삽입된 2번공구의 쉥크를 파지하게 한다. 공구지지로드(526)와 거기에 고정된 어댑터(528)가 고정대에 있는 적합한 장치(도시하지 않았음)에 의하여 회전하므로서 어댑터(528)가 2번공구의 쉥크에 고정된 어댑터 (530)와 나사로 결합하게 된다. 그 다음 공구지지로드(526)가 적절한 피스톤실린더장치에 의하여 오른쪽(제22도 참조)으로 당겨져서 2번공구를 스핀들(82)의 면판(514)에 단단히 밀착시킨다.

(25) 유압피스톤실린더장치(308)(제12도 참조)가 수축하여 벨빌스프링(306)이 전도장치(92)속에 있는 콜릿트클램트(292)를 닫아준다.

(26) 피스톤실린더장치(380)(제21도 참조)가 수축하여 공구교환암장치(96A)의 공구교환암(298)을 수평위치로 부터 수직위치로 회전시킨다. 이 단계 이후로는 공작물의 가공작업이 새로운 공구로 다시 시작될 수 있다.

(27) 피스톤실린더장치(284)(제12도 참조)가 수축하여 전도장치(92)의 전도소켓트(274)속에 있는 1번공구를 수직 위치로 회전시킨다.

(28) 피스톤실린더장치(194)(제4도 참조)가 신장하여 공구교환암(174)을 전도장치(92)의 전도소켓트(290)위로 회전시킨다.

(29) 피스톤실린더장치(228)(제4도 참조)가 수축하여 공구파지걸림턱부(224)를 전진시켜서 1번공구와 접촉하게 한다.

(30) 유피퍼스톤실린더장치(305)(제12도 참조)가 신장하여 전도장치(92)의 전도소켓트(290) 안에 있는 콜릿트크램프(292)를 풀어준다.

(31) 피스톤실린더장치(256), (255)(제10도 및 제11도 참조)들이 모두 신장하여 1번공구를 주공구 저장매거진(90)의 상부덱크 높이 위로 들어 올린다.

(32) 피스톤실린더장치(202)(제4도 참조)가 신장하여 1번공구를 공구이송위치(478)(제2,4도 참조)로 이동시킨다.

(33) 피스톤실린더장치(256)(제10,11도 참조)가 수축하여 1번공구를 주공구 저장매거진(90)의 공구소켓트(100)속으로 삽입하여 준다.

(34) 피스톤실린더장치(228)(제4도 참조)가 신장하여 1번공구와 접촉하고 있는 공구파지걸림부(224)를 분리시킨다.

(35) 피스톤실린더장치(202)(제10도 참조)가 수축하여 공구교환암(174)을 중앙위치로 이동시킨다.

이렇게 하여 방식 I에 있어서 1번 및 2번공구를 위한 공구교환작업싸이클이 완료된다.

다음은 방식 II에 관한 설명으로서, 이때에는 회전식 공구운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)(제12도 및 제16도 참조)이 전도장치(92)에 착설되고 "소형"공구(600)들이 보조공구 저장매거진(400)으로 부터 공작기계스핀들(82)로 이송되며, 스핀들(82)은 본 작업방식을 위하여 어댑터(500)(제22도 참조)가 장치되어 있다. 위에서 언급한 바와같이 어댑터(500)는 방식 II에서 사용될 "소형" 단축공구를 지지하여 주기 위한 특수한 공구지지장치를 가지고 있다.

방식 II에서 미루어지는 각종 공구취급작업은 방식 I의 해당작업과 동일하거나 유사하다.

따라서 방식 II의 해당작업과 유사한 방식 I의 작업은 다시 상세히 설명하지 않는다.

방식 II의 작업을 간단 명료하게 설명하기 위하여 다음과 같이 가정한다면 스핀들(82)은 방식 II의 공구교환싸이클의 시초에는 아무런 공구도 결합되어 있지 않고, 또한 전도장치(92)는 비어있고, 방식 I에 해당하는 제16도의 수직위치에 놓여 있다. 또한 전도장치(92)와 스필들(82) 사이에 "소형"공구를 이송하기 위하여 사용되는 공구교환암장치(96B)의 양쪽끝이 비어있고 수직후퇴위치에 늘여 있다(제21도에서 실선으로 표시된 위치).

방식 II에 있어서 고유한 것은 주공구 저장매거진(90)으로 부터 이송될 첫번째 "공구"는 어댑터(500)(제22도 참조)이며, 주공구 저장매거진(90)으로 부터 이송될 두번째 "공구"는 미리 정해진 종류의 "소형"공구(#50 데이퍼 쉥크공구들과 같은)들을 가지고 있는 공구운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)이라는 것이다. 상이한 종류의 "소형" 공구들을 가지고 있는 파부의 보조공구 저장매거진(400)중의 하나와 어댑터(500)는 주공구 저장매거진(90)의 상부덱크위에 기지의 두개의 위치에 있는 미리 선정된 두개의 상이한 소켓트속에 있다.

스핀들(52)에 착설될 어댑터장치(500)는 단지 4인치 직경의 쉥크와 같이 전술한 미리 정해진 직경의 실린더형 쉥크를 갖는 또 하나의 "대형"공구이기 때문에 어댑터장치(500)는 방식 I에서 "2번공구"를 주공구 저장대거진(90)의 상부텍크로 루터 스핀들(82)로 이송하여 주는 것을 설명하는 방식 I의 1내지 24단계와 본질적으로 동일한 일련의 단계를 통하여 주공구 저장매거진(90)의 상부덱크로 부터 스핀들(82)의 소켓트로 이송된다. 근본적으로 상기 방식 I의 1내지 24단계와 방식 II에서 어뎁터장치(500)를 주공구 저장매거진 (90)의 상부덱크로 부터 스핀들(82)로 이송하여 주기 위하여 사용되는 동일한 단계사이의 유일한 차이는 방 식 II를 간단히 설명하기 위하여 방식 II의 시초에 스핀들(82)이 비어있다고 가정하는 것이며, 따라서 이러한 가정하에 스핀들(82)속에는 방식 I의 설명에서와 같이 주공구 저장매거진(90)으로 이송되어 귀환될 1번 공구가 없다는 것이다.

위에서 설명한 바와같이 스핀들(82)(제22도 참조)의 소켓트(510)속에 어뎁터장치(500)가 결합됨과 동시에 방식 II에의 진행은 다음과 같은 단계에 의하여 이루어진다.

(1) 드로우로드(524)가 적절한 피스톤실린더 장치에 의하여 제22도에서 오른쪽으로 당겨져서 드로우로드(524)에 부착된 콜릿트(512)가 어텝터장피(500)의 쉥크(518)를 견고히 파지한다. 콜릿트(512)와 결합하여 파지하면 콜릿트(521)는 어뎁터를 파지할 뿐만아니라 또한 어뎁터쉥크(518)의 스핀들(82)축에 대한 중심을 유지시켜 주는 역활을 한다.

(2)공구지지로드(526)와 이에 고정된 어뎁터(528)는 고정대에 착설된 적절한 장치(도시하지 않았음)에 의하여 회전하므로서 어뎁터(528)를 어뎁터(500)의 쉥크에 고정된 어뎁터(530)와 나사로 결합시켜 준다. 이렇게하여 공구지지로드(526)를 어뎁터(500)에 고정시키게 된다. 그다음 공구지지로드(526)가 적절한 피스톤실린더장치에 의하여 오른쪽 (제22도에서)으로 당겨져서 스핀들(82)의 면판(514)에 단단히 접촉된다. 공구지지로드(526)의 작용은 드로우로드(524)의 기능을 보충하여 준다.

(3) 다음 단계는 요망하는 종류의 "소형"공구(600)들을 갖고 있는 특별한 회전운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)을 주공구 저장매거진(90)으로 부터 집어올리는 것이다. 주공구 저장매거진(90)에는 상이한 종류의 소형공구를 갖고 있는 다수의 상이한 회전운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)들이 있다. 상기한 바와같이 보조공구 저장매거진(400)은 다른 "대형"공구들과 같이 주공구 저장매거진(90)속에 보관될 수 있으며 앞에서 방식 I에 관하여 기술한 것과 똑같은 방법으로 제1공구교환암장치(94)에 의하여 주공구 저장매거진(90)으로 부터 선택된다. 주공구 저장매거진(90)으로 부터 선택된 요망하는 보조공구 저장매거진(400)은 제1공구교환암장치(94)에 의하여 전도장치(92)의 소켓트(290)로 이송되며, 이때 위에서 다른 "대형"공구에 관하여 설명한 것과 동일한 방법으로 전도장치(92)의 콜릿트크램프(292)에 의하여 파지된다.

(4) 보조공구 저장매거진(400)이 삽입된 전도장치(92)는 방식 I에서 기술된 동일한 방법으로 수직위치로부터 수평위치로 회적한다.

(5) 피스톤실린더장치(390)(제15도 및 제16도 참조)가 수축위치로 이동하므로서 보조공구 저장매거진(400)과 함께 수평 위치로 놓여 있는 전도장치(92)를 제16도에 도시한 위치로 이동시키며, 이때 보조공구 저장매거진(400)에 있는 소형공구(600)들은 공구교환암(96B)의 회전축(R)으로 부터 적당한 반경거리에 위치하게 된다.

(6) 제네바구동장치(314)를 작동시키는 모터(318)(제12도 및 제14도 참조)에 전원이 연결되어 전도장치(92)의 회전소켓트(290)를 요망하는 각도회전에 의하여 인텍싱하여 주기 위하여 충분한 회전수만큼 제네바구동부(315)를 회전시키므로서 특정한 공작작업을 행하기 위하여 필요로 하는 "소형"공구(600)를 공구이송지점(402)에 위치시켜 주며, 상기 공구이송지점(402)에서 회전운반체 또는 보조공구 저장매거진(400)과 스핀들(82) 사이에는 소형공구를 옮겨받고 이송하여 주도록 만들어진 공구교환암(96B)이 요망하는 소형공구를 옮겨받는다.

(7) 피스톤실린더장치(371)가 신장하여 공구교환암(96B)을 제16도에 도시한 수직위치로 부터 제1,2도 및 제15도에 도시한 수평위치로 90°회전시킨다.

(8) 피스톤실린더장치(363)(제21도 참조)는 제21도에서 도시한 바와같이 신장된 위치에 있다고 가정하고, 이때 공구교환암(963)은 제21도에서 후방의 실선위치에 있고 따라서 소형공구(600)의 플랜지(603)에 있는 V형 홈(604)과 결합할 수 있는 적당한 평면상에 위치하고 있다. 1972. 12. 5일에 로버트 케이. 세지위크외 수명에게 발행한 상기 미국특허 제3,704,510호에서 제시한 바와같이 공구교환암(963)이 작동하여 소형공구 (600)의 V형흠(604)을 파지한다.

(9) 공구교환암(96B)의 한쪽끝이 인덱스 공구운반체(400)에 있는 요망하는 소형공구(600)를 파지찬 다음에 피스톤실린더장치(363)(제21도 참조)가 수축하여 공구교환암(96B)을 제21도에서 왼쪽의 점선위치로 이동시켜서 요망하는 소형공구(600)를 보조공구 저장매거진(400)의 소켓트로 부터 빼낸다.

(10) 소형공구(600)를 삽입시키기 위한 준비단계로서 테이퍼쉥크공구(600) 하단부의 쉥크부분(602)이 결합되는 콜릿트(552)를 풀어줄 필요가 있다. 이를 위해서는 제22도에서 유압피스톤실린더장치(540)를 작동시켜서 개방되어 있는 신속단속장치(540)를 연곁하므로서 고정유압액공급원으로 부터 유압액을 피스톤(546)의 배후에 유입시켜 피스톤(546)을 왼쪽으로 이동시켜 콜릿트(552)의 개방위치로 위치시켜 준다. 이렇게 하므로서 콜릿트(552)는 외측으로 확장하여 콜릿트크램프(550)에 홈(550A)속으로 벌어져서 콜릿트(552)에 테이퍼 쉥크공구(600)가 결합된다.

(11) 그다음 피스톤실린더(380) (제21도 참조)가 작동하여 쉥크(378)를 구동시켜 공구교환암(96B)이 착설되어 있는 내부샤프트(353)를 180° 회전시킨다. 이것은 공구교환암(96B)에 의하여 파지된 "소형"공구(600)를 공구운반체(400)의 소형공구소켓트와의 정열위치로 부터 스핀들(82)속에 있는 테이퍼 어댑터(534)의 소켓트와의 정열위치로 회전시킨다.

(12) 그다음 유압피스톤실린더장치(363)(제21도 참조)가 신장위치로 이동하여 공구교환암(96B)을 축방향으로 이동시켜 제21도의 실선위치로 위치시켜 "소형"공구(600)를 테이퍼 어댑터(534)의 소켓트 속에 삽입한다.

(13) 이와같은 테이퍼 쉥크공구(600)가 어댑터장치(500)의 테이퍼 어댑터(534)속에 결합되면 피스톤실린더장치(540)(제22도 참조)가 작동하여 신속단속장치(542)를 단절시켜서 피스톤(546)이 왕복하는 실린더(543)를 유압액공급원으로 부터 단절시킨다. 또한 적절한 밸브즐 개방하여 피스톤(546) 배후로 부터 유압액을 배출시켜 기름통속으로 유입시킨다. 그러면 벨빌스프링(548)이 피스톤(546)을 제22도에 도시한 오른쪽 위치로 밀어주게 되고, 따라서 콜릿트 크램프(550)를 제22도에 도시한 위치로 잡아당겨서 콜릿트 크램프(550)가 공구지지 콜릿트(552)를 조여 주어서 테이퍼쉥크공구(600)를 테이퍼 어댑터(534)속에 견고하게 파지한다.

(14) 그다음 1972. 12. 5일에 로버트 케이. 세지위크외 수명에게 발행한 상기 미국특허 제3,704,510호에 기술된 바와 같이 공구교환암(965)이 작동하여 소형공구(600)로 부터 분리한다.

(15) 그다음 유압피스톤실린더장치(363)가 수축위치로 이동하여 공구교환암(96B)을 축방향으로 전진시켜 제21도의 점선위치로 이동시키며, 이때 공구교환암(96B)은 소형공구(600)를 놓아주게 되고 소형공구(600)는 어댑터장치(500)에 고정되어 스핀들(82)과 함께 회전한다.

(16) 그다음 유압피스톤실린더장치(371)가 수축위치로 이동하여 공구교환암(963)을 수평위치로 부터 수직의 "정지"위치로 90° 회전시킨다. 상기 단계이후부터는 새로운 "소형"공구(600)로 공작물의 가공작업이 시작될 수 있다.

"소형"공구(500)를 회전운반체(400)로 복귀시키고. 운반체(400)와 어댑터장치(500)를 주공구 저장매거진(90)으로 귀환시키기 위해서는 본질적으로 방식 II에서 기술한 단계들의 역순을 밟게되며 전술한 설명에 비추어 볼때 방식 II에 포함된 각종 장치를 방식 III의 시초에 위치하고 있던 최초의 위치로 복귀시키기 위하여 필요한 단계들은 이 분야의 전문가들에게는 명백한 것이라고 생각한다.

제23포는 공작기계의 작업을 제어하는 전기회로의 구성도이다. 표준부호화된 지시신호들이 콤퓨터용 종이 테이프에 펀칭되고 이들은 어떠한 공구를 사용할 것이며. 언제 공구가 교환되어야 할 것인지, 요망하는 공작작업을 수행하기 위하여 스핀들(2)에 대한 세부적인 속도 및 위치지시 그리고 공작기계의 작업을 위하여 필요한 기타기능(냉각액유입등)을 지시하는 신호들을 포함한다. 지시신호는 테이프해독장치(702)에 의하여 테이프(700)로 부터 해독되어 재래의 3축구동시스템(706) 및 재래의 스핀들 구동시스템(708) 그리고 본발명의 공구자동 교환장치와 서로 작용하지 않는 기타 재래의 공작기계회로(도시하지 않았음)를 통하여 공작기계의 작업을 제어하는 콤퓨터(740)에 주어진다.

방식 I, II에 관하여 전술한 공구교환순서는 각종 공구교환 피스톤실린더장치(714)를 위에서 기술한 순서로 작동시키기 위하여 공구교환 소레노이드밸브(712)의 연속동작을 제어하는 콤퓨터(704)의 적절한 공구교환콤퓨터 프로그램(710)에 의하여 제어된다. 소레노이드밸브(712)가 세부적으로 도시하지 않았지만 전문가는 본 명세서에 기술되고 제1도 내지 제22도에 도시한 모든 피스톤실린더장치는 각각 한개씩의 소레노이드밸브를 가지고 있다는 것을 잘 이해할 수 있다. 각 피스톤실린더장치(714)는 해당 소레노이드밸브의 상태에 따라 신장되거나 수축되어진다. 어떤 주어진 시간에 소레노이드밸브(712)의 상태는 위에서 설명한 작동 순서를 이행하기 위하여 공지된 종래의 프로그래밍 방법에 따라 콤퓨터화된 공구교환 프로그램(710)에 의하여 제어된다.

공구교환 리미트스위치(716)들은 공구교환장치의 요망되는 동작이 완료되는 시간을 지시하여 주기 위하여 공지된 재래의 전기제어방법에 따라 공구교환장치(718)에 연결되어 있다. 공작기계의 전기제어장치들은 건술한 방식 I, II의 작동순서를 제외하고는 종래방법과 같다. 따라서 전기제어회로에 관한 세부설명은 여기서는 생략한다.

본 발명의 실시예가 본발명을 구체화하는 실제적인 작동구조를 충분히 제시하기 위하여 상세히 설명되었으나 여기에 도시하고 설명된 특별한 장치는 다만 실례를 보여주기 위한 것이며, 본 발명의 각종 최신 특징은 특허청구의 범위에서 명시한 본 발명의 정신과 범위를 벗어남이 없이 다른 구조형태에 구체화될 수 있다는 것을 알 수 있다.

[실시예 1]

보조공구 저장매거진(400)이 미리 정해진 직경을 갖는 대형공구(366,368)들과는 상이한 직경을 갖는 소형공구(600)들을 저장하며, 스핀들(82)에는 그속에 결합될 미리 정해진 크기의 쉥크(518)가 있는 한개의 어댑터(500)가 착설되어 있고, 그 어댑터(500)는 쉥크(518) 반대쪽에 소켓트(534)를 가지고 있어서 공구교환암(96B)에 의하여 그 어댑터(500)로 이송되는 소형공구(600)들 중의 한개를 결합하게 되어 있는 장치.

[실시예 2]

상기 어댑터(500)가 주공구 저장매거진(90)속에 저장되며, 그 어댑터(500)와 공구(366,368)들을 스핀들(82)로 이송하기 위하여 공구교환암(96)이 상기 공구교환암(94,96B)과 함께 상기 기초판(172)에 장치되어 있는 장치.

[실시예 3]

소켓트가 하나의 전도장치(92)와 그 전도장치(92)속에 내장되어 있는 인덱싱장치(314)로 이루어져 있으며, 그 전도장치(92)는 기판(282)에 부착된 한쌍의 직립삼각측벽(278)에 연결암(276)을 이용하여 트러니온(280)으로 피봇연결되어 선회운동을 하는 하나의 하우징(274), 한쪽 끝이 상기 기판(282)에 피봇연결되어 있고 다른쪽 끝은 상기 하우징(274)에 피봇연결 되어 있는 한쌍의 유압피스톤장치(284), 공구(366,368)의 쉥크 및 보조공구 저장매거진(400)의 쉥크(402)를 결합하기 위하여 상기 하우징(274)속에 있는 소켓트(290)와 그속에 장치된 콜릿트 크램프(292)로 구성되는 장치.

[실시예 4]

상기 어댑터(500)가 벨빌스프링(548)에 의하여 편향되어 테이퍼쉥크공구(600)와 크램프결합 하도록 되어 있는 콜릿트 크램프(550, 552), 상기 콜릿트(552)를 크램프 해체위치로 풀어주기 위하여 벨빌스프링(548)의 편향력에 반하여 상기 어댑터 내에서 움직이는 피츠톤(546), 상기 콜릿트크램프(550, 552)를 해체시키기 위하여 피스톤(546)에 대항하여 어댑터(500)속으로 유압액을 공급하여 주는 신속단로개폐기(542)로 구성되는 장치.

[실시예 5]

공구교환암(94)이 공구(366, 368)들과 상기 보조공구 저장매거진(400)을 이송하기 인한 공구파지암(174)을 가지고 있으며. 그 공구파지암(174)은 기판(176) 위에 착설되어 수직축(178)을 중심으로 세개의 위치(174A, 174B, 174C)로 회전하게 되어있고, 그 공구파지암(174)은 기판(176) 상에 고정된 브라켓트(186)에 베어링(188)에 의하여 착설되어 선회운동을 하는 수직축(184)에 고정되어 있으며. 그 수직축(184)은 유압피스톤장치(194)에 의하여 작동되는 수평브라켓트(190)에 베어링(192)을 이용하여 착설되어 회전할 수 있게 되어 있고, 상기 유압피스톤장치(194)는 피스톤롯드(195)의 단부가 피봇연결부(196)에 의하여 상기 수평브라켓트(190)에 연결되어 있고 상기 유압피스톤장치(194)의 다른 쪽 끝은 기관(176)에 고정된 브라켓트(198)에 피봇연결되어 회전하게 되어있는 장치.

Claims (1)

1. 스핀들헤드(72)에 동력구동회전스핀들(82)이 장착되어 있는 공작기계에 사용될 공구들을 저장하고 자동적으로 교환하여 주기 위한 장치에 있어서, 그 스핀들(82)은 미리 정해진 크기의 공구 쉥크가 곁합될 소켓트를 가지고 있으며, 공구(366,368)들을 저장하기 위한 다구의 소켓트(100)와 소형공구(600)들을 가지고 있는 하나의 보조공구 저장매거진(400)을 저장하기 위한 소켓트(100)를 가지고 있는 주공구 저장매거진(90)이 기 초판(基礎板)(172)에 착설되어 있고, 상기 공구(366,368)들과 보조공구 저장매거진(400)이 삽입되어 지지되는 전도장치(92), 상기 공구(366,3668)들과 보조공구 저장매거진(400)을 주공구 저장매거진(90)과 전도장치(92) 사이에 이송하여 주기 위한 공구교환암(94), 상기 보조공구 저장매거진(400)이 전도장치(92)에 삽입되어 있을때 소형공구(600)들을 보조공구 저장매거진(400)과 스핀들(82)사이에 이송하여 주기 위한 공구교환암(96B)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 공구자동교환 장치.

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