KR870000763B1 - 공구 자동 교환장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공구 자동 교환장치

제1도는 본 발명의 공구 자동교환장치를 장비한 NC밀링머시인의 정면도.

제2도는 동 측면도.

제3도는 본 발명에 의한 공구 자동교환장치 선회부를 보여주는 단면도.

제4도는 제3도의 선회부에 장착하는 공구삽입부를 보여주는 정면도.

제5도는 제4도의 종단측면도.

제6도는 제5도의 하면도.

제7도는 공구집계가 스핀들쪽으로 대면한 상태를 보여주는 평면도.

본 발명은, NC공작기계와 같은 자동으로 제어하는 공작기계의 공구 자동 교환장치에 관한 것이다.

그와같은 공작기계에서는 다수의 공구를 수납하는 메거지인 본체로 부터 필요한 공구를 꺼내어 스핀들에 공급하며, 또한 그 스핀들에서 사용이 끝난 공구를 빼내버리고 다음의 가공공정에 제공하기 위한 공구와 바꾸기 위한 공구 자동 교환장치가 간결한 구성을 구비하여 원활하고도 확실한 동작을 신속하게 실시하는 것이 요구된다.

더우기 가공 스페이스가 스톡(stock)공구라거나, 대기공구동 때문에 좁혀 지는 일이 없이 충분한 넓이로 확보되는 것이 작업성이나 안정성이라는 면에서도 요청되는 바이다.

그런데 종래에는 이와같은 종류의 공구 자동 교환장치가 있었으나, 상기와 같은 요구에 반드시 충분하게 부응하고 있지 않았다.

예를들면, 스핀들축과 매거지인 본체의 공구축이 일정한 간격을 두고 직교하는 경우에는, 매거지인 본체의 공구는 그 탈착위치에 우선 포트다운 된다.

그다음 그 포트에서 적당한 집게부재에 따라 공구를 꺼내고, 다시금 적당한 각도로 회동함과 동시에 수평 이동하여 그 공구축을 스핀들축에 합치시킨 다음 그 공구를 스핀들에 장착하는 구조로 되어있다.

이와 같은 경우에는 포트다운에 따라서 스핀들축과 공구축이 평행하게 유지되므로 그 다음의 동작을 비교적 용이하게 수행할 수 있는 반면에 매거지인 본체의 포트다운 동작과 집게부재의 3차원적 교환동작과의 2단계 동작을 순서제어를 할 필요가 있기 때문에 구조가 전반적으로 복잡하게 될뿐 아니라 매거지인 본체에 수납할 수 있는 공구수가 비교적 적다.

더우기 이것을 많게 하려하면 매거지인 본체가 후방으로 길게 뻗어 공작기계를 움직이지 않도록 하는 고정면적이 커지게 되는 결점이 있다.

한편 매거지인 본체의 일부를 헤드 위쪽으로 뻗게 하는 것은 설사 그로 인하여 공구교환이 한층 용이하게 된다하여도 작업성이나 안정성의 면에서 바람직하지 못한 일이다.

이와같이 공구 자동 교환장치의 원활하고도 확실한 동작을 보장하는 일과, 작업성이나 안전성등을 확보하는 일과는 상반하는 면이 있으며, 더구나 매거지인 본체의 배치나 구조 여하에 따라서 크게 영향을 받으며, 이런 종류의 공작기계로서의 운명을 좌우하는 것이다.

본 발명은 상술한 여러가지 점을 숙고한 나머지 이런 종류의 공작기계로서의 사용하기 좋은 정도를 중시하여 안출된 것이며, 그 목적으로 하는 바는 한편으로는 공구 교환동작을 한데 이어진 조건하에서 원활하고도 확실하게 또한 신속하게 실시할 수 있고, 다른편에서는 충분한 가공 스페이스를 확보할 수 있도록한 공구 자동 교환장치를 제공함에 있다.

본 발명의 그밖의 목적은 공구를 교환하는 경우에 다음의 공구를 가급적 스핀들축의 가까이에 위치하게 하여 교환동작을 더욱 신속하게 실시하게 함과 동시에 그 공구의 손잡이 부분을 진애등으로 부터 보호하는 대기포트를 지닌 공구 자동 교환장치를 제공함에 있다.

본 발명에 의한 공구 자동 교환장치는 스핀들축과 본체의 공구를 탈착하는 위치에서 공구축이 일정한 간격을 두어 더좋기는 직교하도록 마련된 자동 제어 공작기계에서는 상기한 스핀들축과 공구축의 사이에 위치하여, 비스듬히 설치한 축을 중심으로 선회할 수 있으며, 그 선회축에 장착한 기대에 이동체를 진퇴할 수 있도록 설치하고, 그 이동체에 양단에서 공구집게를 구비한 아암을 반회전 할수있게 또한 전기한 이동체의 진퇴방향과 직각 방향으로 출입할 수 있게 마련하여 그 공구집게가 전기한 스핀들축 및 공구축에 각기 직교하도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에 본 발명의 바람직한 실시형태를 NC밀링머시인을 예로하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제1도 및 제2도에 따라 설명하면 이 NC밀링머시인은 대(1)위에 있어 수평면내에서 직교하는 X축 및 Y축 방향으로 이동할 수 있는 테이블(2)과 그 테이블(2)의 상방에서 기둥(3)에 연직(Z축)방향으로 상하로 작동할 수 있도록 장착한 헤드(4)와 그 헤드(4)에 회전할 수 있도록 장착한 스핀들(5)과 기둥(3)의 측면에 Z축 방향으로 간헐적으로 이송할 수 있도록 장착한 매거지인 본체(6)와, 그 매거지인 본체(6)와 헤드(4)의 사이에 배설된 본 발명에 관한 공구 자동 교환장치(7)등에 따라 주로 구성되었으며, 이들의 각 요소는 조작반(8)에 의하여 순서를 제어하게 된다.

상기한 매거지인 본체(6)는 상하의 스프로킷(도해없음)에 감겨 걸려진 로울러체인(9)에 다수의 공구(T)를 수납할 수 있는 포트(10)를 마련한 것이며, 이 수직형으로 루우프상이 되게 형성되는 다수의 포트(10)의 예에 따라서 공구(T)를 가능한한 많이 준비할 수 있음과 동시에 테이블(2)의 후방에 위치하므로 테이블위를 넓게 사용할 수 있다.

또, 다수의 공구를 수용할 수 있음에도 불구하고 그토록 매거지인 본체(6)가 테이블(2)후방으로 뻗어나가는 일이 없으므로 이 NC밀링머시인의 고정면적이 너무 커지는 일은 없다.

오히려 재래의 것에 비하여 동등하게 하거나 그 이하로 할 수 있다.

상기한 로울러체인의 각각의 포트(10)에 수납하는 공구(T)의 축은 모두 X축방향으로 대면하고 있으며, 상부의 위치(A)에서 나중에 설명하는 공구 자동 교환장치(7)에 따라 해당하는 공구를 탈착하도록 되어있다.

그리고 이 실시예에서는 매거지인 본체(6)의 공구 탈착위치(A)에 있어서의 공구축(X축)과 상기한 스핀들축 (Z축)이 일정한 간격을 두고 직교하도록 되어있다.

본 발명에 의한 공구 자동 교환장치는 이 스핀들축(Z축)과 공구축(X축)의 사이에 배설되어 있다.

그 구성은 다시금 제3도에서 제6도까지를 참조하여 세로축 X,Y,Z의 3축에서 각기 경사하는 하우징(11)을 기둥(3)에 돌설하고 그 하우징(11)에 선회할 수 있는 선회축(12)을 설치함과 동시에 선회축(12)에 기대(13)를 고착하며, 나아가서 그 기대 (13)위에서 진퇴할 수 있는 이동체(14)와 그 이동체(14)에 장착되어 양단에 공구집계 (15),(16)를 장치하고 또한 반회전할 수 있는 또는, 진퇴방향과 직각방향으로 출입할 수 있는 아암(17)을 설치하여 이루어지고 있다.

선회축(12)은 제3도에서 보는 바와같은 기어전동기(geared motor)로 되는 선회장치(18)에 따라서 기대(13)를 위쪽으로 부터 보아서 시계방향으로 일정한 각도로 선회하게 한다.

더우기, 이 선회축(12)의 일단에는 실제에는 3각형상의 선회브래킷(19)이 고착되었으며, 이 브래킷(19)을 개재하여 상기한 기대(13)가 장치되어 있다.

선회축(12)은 하우징(11)에 베아링(20)으로 축받침되어 기단에 장치한 기어 (21)에 기어 감속기구(22)를 개재하여 모우터(23)의 기어(24)가 맞물어서 연결되어 있다. 다음에 선회 브래킷(19)의 선단에 제6도에서 보는바와 같이 장치되어지는 기대 (13)에는 이동체(14)가 에어실린더(25)에 의하여 일정한 스트로우크로 접동할 수 있도록 설치되어 있다. 즉, 이동체(14)의 직각인 후면에는 기대(13)와의 사이에 클로우즈도 로울러가이드(26)가 마련되어 있으며, 다른편의 윗면 선단부에는 가이드막대(27)에 잇다른 통상의 가이드받이(28)가 설치되어 있다. 나아가서 그 윗면과 평행한 아랫면에는 제4도에서 보는 바와 같이 에어실린더(25)의 피스톤막대(29)선단을 연결하는 돌편(30)이 마련되어 있다.

이 이동체(14)의 앞면은 개방되어 있으나 그 앞쪽에 이동체(14)의 진퇴 방향과 직각방향으로 출입할 수 있는 별도의 이동틀(31)이 다시 이 이동체(14)에 장착되어 있으며, 이동틀(31)은 에어실린더(32)에 따라서 이동체(14)에 대면하여 출입하게 된다. 그리고 제5도에서 보는 바와 같이 이 이동틀(31)의 한쪽에 회동축(33)이 베어링(34)에 따라 축받침 되었으며, 그 회동축(33)의 선단에는 양단에 공구집게(15),(16)를 장비한 아암(17)이 직각으로 고착 되었고 또 기단에는 그 회동축(33)을 반회전시키는 작동기 (actuator)(35)가 연결되어 있다.

2개의 맞선 원호편으로 되는 포오크형으로 된 한쪽의 공구집게(15)는 이동체 (14)의 전진에 따라서 대응하는 공구(T)의 몸통부분에 마련된 환상홈(36)에 탄성적으로 맞물린다.

또, 다른쪽의 마찬가지 공구집게(16)는 이와 같이 하여 맞물린 공구를 대기상태에 두도록 대기포트(37)에 수용한다. 이 대기포트(37)는 공구(T)의 손잡이 부분을 진애동으로 부터 보호함과 동시에 스핀들(5)에 대한 신속한 탈착을 가능하게 한다.

또, 각각의 공구집게(15),(16)에는 공구의 위치 결정용 노치(38)와 해제용 노치 (39)가 마련되어 있다.

이동틀(31)을 드나들게하는 에어실린더(32)는 이동체(14)와의 사이에 개재토록 장착하였으며 그 피스톤막대(40)선단에 그 이동틀(31)이 스프링(41)을 개재하여 연결하고 있다.

대기포트(37)는 다른쪽의 공구집게(16)와 같은 중심이 되게 이동체(14)에 고착되었으며, 이동틀(31)과는 상대적인 움직임을 한다.

더우기(42)는 이동틀(31)의 가이드를 나타낸다. 다음에 본 발명에 의한 공구 자동 교환장치의 작동을 설명한다.

우선 에어실린더등의 진퇴장치(25)에 따라서 이동체(14)를 Y축 방향으로 전진하게 하고, 아암(17)의 한쪽의 공구집게(15)를 매가지인 본체(6)의 공구탈착위치(A)에 있어서의 공구(T)의 환상홈(36)에 맞물리게 한다(제2도 참조), 이어서 이동틀(31)을 에어실린더등의 출입장치(32)에 의하여 X축 방향으로 돌출시키고, 공구(T)를 그 수납포트(10)로 부터 빼낸다음 이동체(14)를 원래의 위치에 후퇴하게 한다.

이 이동체(14)의 복귀위치에서 아암(17)의 회동축(33)을 작동기등의 회동장치 (35)에 따라서 반회전한 다음 이동틀(31)을 재차 끌어넣는다.

그렇게 하면, 당해 공구(T)는 대기포트(37)에 수납되어 대기상태에 있게 된다.

나아가서 스핀들(5)에 장차되어 있는 전 공정의 공구(T-1)와 교환하는 경우에는, 다음에 기어 전동기등의 선회장치(18)에 따라서 선회축(12) 및 선회브래킷(19)을 개재하여 기대(13)를 일정한 각도로 선회하게 한다.

그리하여 기대(13)의 나선운동에 따라서 비어 있는 쪽의 다른편의 공구집게 (16)가 제7도에서 보는 바와 같이 스핀들축(Z축)에 직교하도록 대면하게 되고 이어서 상술한 경우와 마찬가지로 이동체(14)를 전진하여 공구(T-1)의 환상홈(36)에 그 공구집게(16)를 맞물리게 한다음 이동틀(31)을 돌출하여 공구(T-1)를 스핀들(5)에서 뽑아 버리는 것이다.

이 상태에서는 대기포트(37)에 수납되어 있는 다음 공정의 공구(T)도 동시에 한편의 공구집게(15)에 의하여 대기포트(37)에서 뽑아져 있으며, 이어서 아암(17)을 반회전하면, 공구(T)의 축은 스핀들축(Z축)과 중심이 같게 합치하고 공구(T-1)의 축은 대기포트(37)의 축선과 동심으로 합치한다.

따라서 다음에 아암(17)을 끌어들어감에 따라 공구(T)를 스핀들(5)에 장착할 수 있고, 이동체(14)를 후퇴하게 함에 따라서 공구(T-1)로 부터 공구(T)의 교환을 완료한다. 기대(13)는 다시 원래의 위치에 산회하게 하여서 다음의 공구를 준비함과 동시에 사용이 끝난 공구(T-1)를 매거지인 본체(6)의 포트(10)에 수납하도록 작동하게 된다.

이 동작은 공구(T)에 의한 가공중에 하게 되고 또 공구 탈착위치(A)에는 다음의 공구(T-2)는 대기포트(37)에 사용이 끝난 공구(T-1)는 공구(T-2)가 뽑혀진 다음의 포트(10)에 각기 수납된다.

본 발명에서 이상의 실시예는 한 예에 불과한 것이다.

예를들면, 매거지인 본체는 수납 공구축이 스핀들축과 직각으로 되도록 곧게 세워져 마련되어 있으나 수납하여야할 공구수를 한층 많게 하기 위하여 경사지게 설치할 수도 있다.

이런 경우에는 공구축이 적어도 그 탈착위치에 있어서 이 실시예의 경우와 마찬가지로 수평이 되도록 하여도 좋으며 혹은 반드시 스핀들축과 직각이 되지 않아도 무방하다. 전자의 경우에는 이 실시예의 장치를 그대로 적용할 수 있으나, 후자의 경우에는 수정하여 적용하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 공구교환장치의 진퇴 출입 반회전 및 나선의 일련의 운동에 따라서 서로 간격을 두어서 더 좋기는 직교하는 스핀들축과 공구축과의 각각에 공구집게를 직교하도록 위치하게 할 수 있는 것이며 공구의 교환을 간결한 구성으로써 원활하고도 확실하며 또한 신속하게 실시할 수 있다.

또, 테이블위는 넓게 사용할 수 있으며 작업성, 안전성의 면에서 뛰어나고 보다 많은 공구수를 수납할 수 있으며 나아가서는 공작기계의 고정 설치면적을 감소할 수 있는등 다대한 효과를 이룩할 수 있는 것이다.

Claims (7)

1. 스핀들축(Z축)과 매거지인 본체(6)의 공구 탈착위치에서의 공구축(X축)이 일정한 간격을 두고 직교하도록 마련한 자동제어의 공작기게에 있어서 상기한 스핀들축 (Z축)과 공구축(X축)의 사이에 위치하여 경사지게 설치한 축을 중심으로 선회할 수 있으며, 그 선회축(12)에 장착한 기대(13)에 이동체를 (14)를 진퇴할 수 있도록 설치하고 그 이동체(14)에는 양단에 공구집게(15),(16)를 지닌 아암(17)을 반회전할 수 있도록 또 상기한 이동체(14)의 진퇴방향과 직각방향으로 출입할 수 있게 설치하여서 그 공구 집게(15),(16)가 스핀들축(Z축) 및 공구축(X축)에 각기 직교하도록 구성한 것을 특징으로 하는 공구 자동 교환장치.
2. 제1항에 있어서, 전기한 이동체(14)는 아암(17)의 공구집게(15),(16)의 한편과 동심으로 위치하는 대기포트(37)를 설비하고, 그 대기포트(37)에 교환직전의, 또는 교환직후의 공구를 일시저으로 수용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 공구 자동 교환장치.
3. 제1항에 있어서,전기한 매거지인 본체(6)는 간혈 이송수단으로 다수의 공구 (T)를 수용하기 위한 포트(10)를 루우프형으로 나란히 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 공구 자동 교환장치.
4. 제1항에 있어서,전기항 이동체(14)에 그 진퇴방향과 직각방향으로 출입 할 수 있는 이동틀(31)을 설치하고 그 이동틀(31)에 양단에서 공구집게(16),(17)를 구비한 아암(17)을 반회전할 수 있도록 설치한 것을 특징으로 하는 공구 자동 교환장치.
5. 제1항에 있어서,전기한 공구집게(16),(17)를 포오크형으로 형성한 2개의 대향하는 원호편으로 되었으며 그 원호편을 공구(T)의 몸통부분에 마련된 환상홈(36)에 가로 방향에서 탄성력으로 맞물리도록 한 것을 특징으로 하는 공구 자동 교환장치.
6. 제3항에 있어서,전기한 공구수용용의 포트(10)의 축방향이 수평이고, 스핀들축 (z축)의 축방향이 연직인 공구 자동 교환장치.
7. 제3항에 있어서,전기한 매거지인 본체(6)를 연직방향의 스핀들축(Z축)에 대하여 경사지게 하여 전기한 공작기계의 기동의 측면에 세우고 그 매거지인 본체(6)의 경사면에 대하여 직각방향으로 공구수용용의 포트(10)의 축을 배치한 것을 특징으로 하는 공구 자동 교환장치.

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