WO2018226061A1 - 자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신 - Google Patents

자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신 Download PDF

Info

Publication number
WO2018226061A1
WO2018226061A1 PCT/KR2018/006513 KR2018006513W WO2018226061A1 WO 2018226061 A1 WO2018226061 A1 WO 2018226061A1 KR 2018006513 W KR2018006513 W KR 2018006513W WO 2018226061 A1 WO2018226061 A1 WO 2018226061A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
attachment
stacker
exchange
spindle
control unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/006513
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박종영
조병학
Original Assignee
두산공작기계 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산공작기계 주식회사 filed Critical 두산공작기계 주식회사
Priority to US16/620,522 priority Critical patent/US11660715B2/en
Priority to CN201880050960.5A priority patent/CN110958930A/zh
Publication of WO2018226061A1 publication Critical patent/WO2018226061A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/46—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with screw pairs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526—Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B35/00—Methods for boring or drilling, or for working essentially requiring the use of boring or drilling machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/08—Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/006—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating the presence of a work or tool in its holder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526—Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q3/15536—Non-rotary fixed racks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/157—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools
    • B23Q3/15713—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526—Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q2003/15537—Linearly moving storage devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q2717/00—Arrangements for indicating or measuring
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T483/00—Tool changing
    • Y10T483/13—Tool changing with control means energized in response to activator stimulated by condition sensor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T483/00—Tool changing
    • Y10T483/18—Tool transfer to or from matrix
    • Y10T483/1809—Matrix including means to latch tool

Definitions

  • the present invention relates to an automatic attachment exchanger and a boring machine having the same, and more particularly, to an automatic attachment exchanger capable of automatically extracting and replacing a selection attachment from a stacker in which a plurality of attachments are horizontally aligned, and a number having the same.
  • a balanced boring machine a boring machine.
  • NC numerical control boring machine
  • the attachment of most boring machines is performed manually by the operator due to the limitation of the machine tool specialized in boring compared with the machining center which is a comprehensive machine tool.
  • the automatic tool changer is arranged integrally with the boring machine to control the tool change automatically according to the type and characteristics of the machining. Considering maintenance, there is no automatic attachment changer.
  • Another object of the present invention is to provide a boring machine having an automatic attachment exchanger as described above.
  • the automatic attachment changer for achieving the above object includes at least one receiving cell having a length larger than the attachment and stacked along the height direction, wherein A stacker for accommodating an attachment horizontally, a transfer body fixed to the stacker, a transfer line for transferring the transfer body, and a transfer machine having a transfer power for driving the transfer line, and a selected attachment selected from the stacker; And a drive controller for automatically replacing the attachment by driving the stacker and the conveyor so that the spindle assembly of the machine tool is engaged.
  • Boring machine for achieving the above object is fixed to a column structure that is movable in a first direction and extending in a second direction perpendicular to the first direction of the tool and attachment
  • a spindle assembly that selectively engages at least one, a table that is coupled to the column structure such that a workpiece is secured and movable in a third direction perpendicular to the first and second directions, and at least one attachment is connected to the table.
  • an automatic attachment changer having a stacker horizontally stored and connected to the table so as to be movable along the third direction, to automatically exchange selected attachments selected from the plurality of attachments according to an attachment exchange signal.
  • the attachment replacement position is set automatically or semi-automatically according to the attachment exchange signal, and the stacker containing the selected attachment is replaced.
  • the attachment change work is performed automatically.
  • the basic information of the exchanged selected attachments such as attachment displacement, is automatically called and set from the data storage unit. Therefore, the efficiency and accuracy of attachment exchange can be improved as compared with the conventional attachment exchange in which the selective attachment is individually transported by a crane and manually performs attachment exchange and information correction. It is possible to prevent tool damage or mishandling due to a mismatch between the displacement of the selection attachment and the coordinate system of the work space.
  • the boring machine is controlled by a numerical control algorithm to automatically exchange the attachment and the tool according to the boring step, by automating both the transfer of the selected attachment, the return of the origin of the rotation axis, the fastening of the selected attachment, and the reset of the attachment information.
  • the efficiency and accuracy of attachment changes can be significantly increased.
  • it is possible to accurately set the position of the rotating shaft due to the automatic attachment of the attachment by using separate detection dogs to determine the return of the design origin of the rotating shaft before the attachment replacement and the position of the working origin after the replacement.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an automatic attachment changer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a perspective view illustrating a stacker provided in the automatic attachment changer illustrated in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a perspective view exemplarily illustrating a storage cell of the stacker illustrated in FIG. 2A and an attachment stored in the storage cell.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating the detection V block 142 illustrated in FIG. 2B.
  • FIG. 3B is a view showing the supporting V-block 144 shown in FIG. 2B.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a support position changer disposed in the storage cell HC according to one embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B are diagrams exemplarily illustrating a data structure for storing attachment data according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an exchange position setting mode (EP) for setting an attachment exchange position based on attachment data set in the input menu illustrated in FIG. 6B.
  • EP exchange position setting mode
  • FIG. 8 is a view showing a boring machine having an automatic attachment exchanger shown in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the structure of the spindle assembly shown in Figure 8 according to an embodiment of the present invention.
  • 10A to 10D are views illustrating a process of automatically replacing attachments in the boring machine illustrated in FIG. 8.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of automatically replacing attachments in the boring machine shown in FIG. 8.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating an alignment relationship between an attachment adapter and a stacker illustrated in FIG. 10C according to a temporary embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another component.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an automatic attachment changer according to an embodiment of the present invention.
  • an automatic attachment changer (AAC) 500 includes a stacker 100 having at least one receiving cell for storing the attachments horizontally individually. It includes a feeder 200 for transporting the stacker 100 and a drive control unit 300 for driving the stacker 100 and the feeder 200 to automatically exchange the attachment.
  • the automatic attachment changer 500 automatically replaces an attachment for coupling a boring tool by combining with a horizontal boring machine, and thus the attachment loaded on the stacker 100 is placed on the bottom surface of the stacker. And the attachment exchange is performed while keeping the horizontal direction with respect to the bottom of the stacker 9100.
  • the horizontal boring machine is disclosed as an exemplary embodiment, and the automatic attachment changer may be variously applied to a horizontal machine tool in which a tool is horizontally fastened to a table such as a horizontal machining center.
  • the stacker 100 includes at least one housing cell HC having a length greater than that of the attachment A and stacked along the height direction, and inside each of the storage cells HC.
  • the attachment A is accommodated horizontally.
  • the present embodiment discloses a stacker stacked in three layers along the height direction and having two storage cells HC disposed on the same layer, the arrangement and structure of the storage cells HC are combined with the automatic attachment exchanger 500.
  • the automatic attachment changer 500 may be provided to have a single receiving cell.
  • FIG. 2A is a perspective view illustrating a stacker provided in the automatic attachment exchanger illustrated in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2B illustrates an example of an accommodating cell and an attachment stored in the accommodating cell. It is a perspective view shown as an enemy.
  • the stacker 100 may include a body 120 having a hexahedron shape having the accommodation cell HC, a door 120 and a body covering the front F of the body 110. It consists of a cover 130 covering the rear of the (110).
  • the door 120 and the cover 130 prevent impurities from outside the body 110 from entering the storage cell HC to prevent contamination of the attachment A accommodated in the storage cell HC.
  • the door 120 has a structure that is selectively opened and closed while moving from the stacker standby area to the attachment exchange area, and opened while the attachment exchange is in progress. Accordingly, the inside of the storage cell HC can be maintained at a constant cleanliness.
  • the body 110 is provided in a rectangular parallelepiped shape having a length extending along the first direction I, a width extending along the second direction II, and a height extending the third direction III, and the accommodation cell.
  • the HC has an inlet in the front surface F of the body 110, extends along the first direction I, and is provided as a divided space stacked along the third direction III.
  • the side of the storage cell HC is provided with a window for observing the internal space. Therefore, the number of the storage cells HC stacked along the height direction of the body 110 according to the height of the storage cell HC may be arranged in various ways.
  • Attachment (A) is a head (H) is fixed to the spindle of the air machine and the tail (T) extending in the first direction (I) from the head (H) to be placed inside the receiving cell (HC) It consists of Therefore, the length of the body 110 is configured to have a length longer than the tail portion (T) of the attachment (A), the attachment (A) having a tail of various length can be accommodated in the receiving cell (HC).
  • a pair of storage cells HC are stacked in three layers so that six different attachments A may be stored along the height of the body 110.
  • the attachments A are arranged along the first direction I in the head portion H and the tail portion T so as to be horizontally received with respect to the bottom surface of the body 110. That is, when the storage is completed by entering the entrance portion of the storage cell HC from the tail portion T of the attachment A, the tail portion T is disposed adjacent to the rear side R of the body 110 and the head portion ( H) is disposed adjacent to the front (F) of the body (110). Accordingly, the head portion H of the attachment A is horizontally received along the first direction I so as to be disposed at the entrance inside the storage cell HC.
  • Attachment (A) is stored horizontally inside the stacker 100, so when replacing attachments in the horizontal machine tool, the entire stacker is transferred to the attachment exchange area without extracting attachments to perform attachment attachment work automatically. Can be. As a result, attachment replacement work in the horizontal machine tool can be automated with sufficient precision.
  • a plurality of supports 140 are provided inside the storage cell HC to support and fix the attachment A having various lengths.
  • a plurality of V-blocks intermittently supporting the attachment A disposed horizontally along the first direction x may be disposed in the accommodation cell HC.
  • the support 140 may be variously modified as necessary to stably fix the attachment A inside the storage cell HC and to efficiently perform remote management of the attachment through the driving controller 300. .
  • the support 140 may be provided for each storage cell HC to detect information about whether the attachment is stored, and an attachment V inside the storage cell HC. At least one supporting V-block 144 capable of supporting the tail of A) may be provided.
  • the detection V-block 142 is disposed at the inlet of each storage cell HC to support the head H of the attachment A, and has a pair of inclined contact surfaces C1. And a connection surface C2 connecting the contact surface C1 to the support portion 142a having a V-shaped groove as a whole and supporting the head portion H of the attachment A, on the contact surface C1.
  • An insertion groove (not shown) of the contact pad 142b which is selectively disposed to increase friction with the attachment A, and the attachment A head H that protrudes from the connection surface C2 and contacts the contact surface C1.
  • a head position pin 142c inserted into the C) and a storing signal generator 142d for detecting whether the attachment A is stored in the receiving cell HC.
  • the attachment A When the attachment A is stored in the accommodating cell HC, it is supported by the V-shaped groove of the support part 142a, and the head position fixing pin 142c is an insertion groove provided in the circumferential surface of the head part H. Is inserted into Accordingly, the head H is not only rotated about the axis of the attachment A, but also the longitudinal movement of the storage hole C is suppressed to fix the position of the attachment A inside the storage cell HC. .
  • the tail portion T of the attachment A is inserted into and supported in the V-shaped groove of the support portion 144d inside the storage cell HC.
  • the plurality of supporting V blocks 144 are arranged at regular intervals to support the tail T at a plurality of points.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a support position changer disposed in the storage cell HC according to one embodiment of the present invention.
  • the support position signal generator 146c is disposed on the side of the body 146a so as to have a one-to-one correspondence with the lower coupling hole LCH, and the coupling member 146b is inserted into the corresponding lower coupling hole LCH. Generate the support position signal. Accordingly, by detecting the relative position of the block base 144a with respect to the body 146a, the position of the supporting V-block 144 within the storage cell HC can be easily confirmed. The position of the supporting V-block 144 is transmitted to the drive control unit 300 to function as a reference position of attachment driving for automatic attachment exchange.
  • the conveyor 200 transfers the stacker 100 according to the command of the driving controller 300.
  • FIG. 5 is a view showing a conveyor provided in the automatic attachment exchanger shown in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the conveyor 200 drives a transfer body 210 fixed to the stacker 100, a transfer line 220 for transferring the transfer body 210, and the transfer line 220. It has a transfer power 230 to.
  • the transfer line 220 may be coupled to the transfer body 210 to approach or retract the transfer body 210 to the table of the machine tool. Accordingly, the stacker 100 also approaches or retreats according to the movement of the transfer body 210.
  • the transfer power 230 is controlled by the drive control unit 300 to selectively provide a driving force to the transfer line 220.
  • the transfer line 220 includes a ball screw coupled to the transfer body 210 and the transfer power 230 is a servo motor driving the ball screw. It is composed.
  • the end of the transfer line 220 is arranged so that the end of the table transfer line (TTL) of the machine tool overlaps at the junction (J), the transfer body 210 moving along the transfer line 220 is a table It can move along the transfer line (TTL) to the table of the machine tool.
  • the table transfer line TTL is driven by the table transfer power TTP.
  • the transfer body 210 has a transfer line 220 and a table between an attachment exchange position symmetrically disposed with the spindle of the machine tool at a standby position where an attachment exchange is not required. It selectively reciprocates along the transfer line TTL.
  • the drive control unit 300 may be provided in the form of a control box electrically connected to the stacker 100 and the feeder 200, and interlocked with the numerical control unit (not shown) of the machine tool according to the machining needs of the machine tool. Automatically replace the attachments required.
  • the driving control unit 300 is an interface with the surroundings through a control signal of a machine tool or an operator, and the central control unit 310 for controlling the automatic attachment changer 500, and performs an automatic attachment operation.
  • Attachment as a preliminary step for detecting and analyzing the state of the spindle of the machine tool, the spindle analysis unit 320, attachments that are basic information such as specifications and position information of the attachments (A) stored in the stacker 100
  • An exchange control unit 340 for selecting a selection attachment from the data storage unit 330 and the analysis result of the spindle analysis unit 320 and the attachment data stored in the data storage unit 330 and exchanging the selection attachment; ).
  • the central control unit 310 receives a control signal transmitted from the outside or a signal processor for transmitting an operating state of the spindle analysis unit 320, the data storage unit 330, and the exchange control unit 340 to the outside. processor, 311).
  • a control signal such as an attachment exchange signal generated by a numerical controller or an operator of a machine tool or an exchange completion signal generated by the exchange control unit 330 may be transmitted to the signal processor 311 to transmit an automatic attachment changer ( It transmits operation and status information to the outside linked with 100).
  • the automatic attachment exchanger 500 is started by the exchange signal and the operation is stopped by the exchange completion signal.
  • the central control unit 310 When an attachment exchange signal is applied to the central control unit 310, the central control unit 310 first drives the spindle analysis unit 320 to inspect and analyze the current state of the spindle of the machine tool.
  • the spindle analysis unit 320 inspects and analyzes the spindle assembly at the time when the attachment exchange signal is applied to check and analyze the fastening state of the spindle assembly.
  • Spindle fastening state is an empty state in which no attachment or tool is fastened to the spindle, a dummy state in which the dummy attachment for the cover is fastened, and an attachment state in which the work attachment used in the previous machining is fastened. state and the tool state with which the tool of the previous work is engaged together with the work attachment.
  • the spindle analysis unit 310 detects the information on each state and transmits the information to the central control unit 310.
  • the central control unit 310 applies an appropriate exchange control signal to the data storage unit 330 and the exchange control unit 340 based on the transmitted spindle state information.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams exemplarily illustrating a data structure for storing attachment data according to an embodiment of the present invention.
  • the edit screen is controlled by the central control unit 310 and can be displayed on the monitor of the control panel so that the attachment data can be edited as required by the user.
  • the attachment data is classified and stored for each storage cell HC of the stacker 100, and the attachment A stored in each storage cell HC is the physical shape and operation of the attachment.
  • the characteristics and location information are classified and stored for each characteristic.
  • the data setting list (L) is a dummy setter (DS) for setting basic information regarding a dummy attachment serving as a cover covering the attachment adapter of the spindle, the cell number 11 Preliminarily provided to set a cell setter (CS) for setting basic information about attachments stored in each storage cell HC and additional information about the spare storage cell or attachment. It consists of a preliminary setter (PS).
  • the cell setter CS is designated with a cell number 11 divided into 1 to 6, but the cell number ( 11 may vary depending on the number of storage cells HC provided in the stacker 100.
  • 6B exemplarily illustrates basic information of the attachment A stored in the first storage cell HC.
  • the data input menu SM displays the contents of the attachment basic information to be set and is selectively selected by the user and attachment basic information corresponding to the selected menu 20. It is composed of a setting unit 30 that can input.
  • the selection menu 20 may include the identification factor characteristic menu 21 for identifying the storage cell HC and the attachment, the attachment characteristic menu 22 for setting the shape characteristic and the movement characteristic of the attachment, and the position of the attachment.
  • An axis information characteristic menu 23 for specifying information is included, and the attachment basic information is individually set by the setting unit 30 corresponding to each of the menus 21 to 23.
  • the individual identification number of the attachment accommodated in the said storage cell HC, the cell number of the storage cell HC, etc. can be set.
  • the attachment characteristic menu 22 and the attachment characteristic setting unit 32 it is possible to set whether the coupling is used, the length of the attachment, the rotational speed of the spindle to be fastened, and the maximum rotational speed and the transport characteristic of the attachment adapter.
  • the origin correction position of the spindle, the stroke and the gear ratio of the attachment adapter for attachment replacement can be set.
  • Each selection menu 20 and setting unit 30 of the data input menu SM are repeatedly activated / deactivated by a touch of a user.
  • attachment basic information corresponding to each setting bar is manually or automatically. Can be entered.
  • a numerical control machine tool that is automatically controlled by the numerical control unit, it is possible to minimize the basic information set by the operator by automatically setting using the attachment data file of the attachment supplier.
  • the configuration of the data input menu SM may be variously changed according to the characteristics of the machine tool to which the automatic attachment changer is coupled and the attachment A accommodated in the stacker 100.
  • the exchange control unit 340 automatically performs attachment exchange using the analysis result and stored attachment data regarding the spindle assembly.
  • the exchange position detector 341 may detect the attachment exchange position automatically or manually by detecting the attachment data of the selected attachment and the position of the spindle assembly called from the data storage unit 330.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an exchange position setting mode (EP) for setting an attachment exchange position based on attachment data set in the input menu illustrated in FIG. 6B.
  • EP exchange position setting mode
  • the exchange position selection menu 40 may include a spindle position selection menu 41 for selecting coordinates of the spindle assembly of the machine tool coupled with the automatic attachment changer 500, and an attachment to which the attachment A is coupled.
  • the positions of the attachment adapter and the stacker 100 are individually set by the positioning unit 50 corresponding to the menus 41 to 43.
  • the spindle position selection menu 41 and the corresponding spindle position setting unit 51 may set the position of the spindle assembly for attachment automatic replacement to a three-dimensional coordinate value, and the adapter position selection menu 42 and the adapter may be set.
  • the adapter position setting unit 52 corresponding to the position selection menu 42 can set the position of the attachment adapter for attachment automatic replacement as a two-dimensional coordinate value.
  • the stacker position selection unit 43 corresponding to the stacker position selection menu 43 and the stacker position selection menu 43 may set the position of the stacker 100 for automatic attachment replacement as a one-dimensional coordinate value. .
  • the operator may directly enter the coordinates of the exchange position, depending on the state of the analyzed spindle. For example, the operator may directly input the exchange position coordinates in the minimum range necessary while the operator directly checks the attachment data of the selected attachment and the detected spindle and adapter positions on the screen of the exchange position setting mode EP.
  • the exchange position setting mode is further provided with a current position window (CPW) indicating the current position of the spindle assembly, the attachment adapter and the stacker 100 to the attachment automatic replacement at the exchange position setting It can automatically detect the current position of the factors involved. Automatically detects the exchange position from the position of the spindle assembly, attachment adapter and stacker 100 automatically detected by the current position display unit CPW, and automatically moves the attachment distance of the attachment adapter and stacker 100 with reference to the exchange position. Can be calculated.
  • CPW current position window
  • the stacker controller 342 transfers the stacker 100 to the detected exchange position, aligns it with the spindle assembly, and performs automatic attachment exchange.
  • the exchange control signal generator 343 generates an appropriate exchange control signal during the automatic attachment exchange operation to communicate with the central control unit 310 and the numerical controller of the machine tool. Accordingly, the automatic attachment exchange operation is organically performed in accordance with the machining step of the machine tool.
  • the spindle engagement state is first detected by the spindle analysis unit 320.
  • the drive control unit 300 is set to the engagement mode to fasten the selection attachment to the spindle adapter.
  • the driving controller 300 is first set to a detachment mode to detach a dummy attachment or a work attachment already fastened to the spindle. Subsequently, the drive control unit 300 switches to the fastening mode again to fasten the selection attachment to the spindle adapter.
  • the fastening mode and the detachable mode are identified by a fastening completion signal or a detachment completion signal generated by the exchange control signal generator 343 and transmitted to the central control unit 310.
  • the attachment exchange position is set automatically or semi-automatically according to the attachment exchange signal, and the stacker in which the selected attachment is stored is transferred to the exchange position to perform the attachment exchange operation automatically.
  • the basic information of the exchanged selected attachments such as attachment displacement, is automatically called and set from the data storage unit.
  • FIG. 8 is a view showing a boring machine having an automatic attachment exchanger shown in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a horizontal boring machine is disclosed as an example of a machine tool coupled with the automatic attachment changer 1000.
  • the horizontal machine may be applied to various machine tools as well as the boring machine. Is self-explanatory.
  • the boring machine 1000 may move along a first direction I and extend along a second direction II perpendicular to the first direction I.
  • FIG. A spindle assembly 600 fixed to the column structure C and selectively engaging with at least one of the tool and attachment, a third direction III to which the workpiece is fixed and perpendicular to the first and second directions I, II
  • a table 700 and a plurality of attachments movable along the table 700 include a stacker 100 housed horizontally with the table 700 and are in line with the table 700 to be movable along the third direction III.
  • an automatic attachment switch 500 for automatically exchanging selected attachments selected from the plurality of attachments according to an attachment exchange signal.
  • the boring machine 1000 further comprises a numerical controller 800 for generating the attachment exchange signal and controlling boring for the object to be provided to a numerical control (NC) machine. Can be.
  • NC numerical control
  • the column structure C is disposed on one side of the bed structure, which is a unitary structure having sufficient strength, and the table 700 is disposed to face the column structure C on the other side of the bed structure.
  • the column structure C is provided in a columnar shape having a predetermined height extending along the second direction II and movably disposed on the bed structure along the first direction I, and the table 700 is The other side of the bed structure facing the column structure (C) is arranged to be movable along a third direction (III) perpendicular to the first and second directions (I, II).
  • the column structure (C) is provided as a drive base for the tool is coupled to the spindle assembly 600 to which the tool for boring the workpiece is coupled.
  • the spindle assembly 600 may be installed in the column structure C to be movable along the second and third directions II and III so as to adjust a position along the height and width directions of the column structure C.
  • the spindle assembly 600 is arranged parallel to the table 700 or bed structure to the axis of the spindle to perform a horizontal boring.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the structure of the spindle assembly shown in Figure 8 according to an embodiment of the present invention.
  • the spindle assembly 600 is disposed to face the object to be machined and to face the spindle head H and the spindle head H having a coupling structure for engaging the tool and / or attachment. It consists of a spindle body (B) arranged at the rear and provided with a drive structure for driving the spindle head.
  • the coupling structure includes a spindle structure 610 to which tools and / or attachments are coupled, and a flange structure 620 to which the spindle structure 610 is coupled, and the drive structure includes a power source for supplying power to the spindle structure. 630, a power transmission structure 640 for transmitting power from the power source 630 to the spindle structure 610, and a detection unit 650 for detecting origin coordinates of the rotation shaft 612.
  • the spindle structure 610 passes through a spindle body 611, a central portion of the spindle body 611, and linearly moves relative to the column structure C along the first direction I. It has a possible rotation axis 612 and an attachment adapter 613 that is selectively coupled to the spindle body 611 to secure the attachment (A).
  • the flange 620 is coupled to the spindle structure 610 and the gear assembly 621 is arranged therein to determine the rotational speed of the rotating shaft 612 to determine the gear ratio of the rotating shaft according to the characteristics of the attachment (A) I can regulate it.
  • the power source 630 includes a servo motor for driving the rotation shaft 612 and the power transmission structure 640 transmits the driving force generated from the power source 630 to the gear assembly 621.
  • the main transmission shaft 642 and the auxiliary transmission shaft 644 are disposed inside the first and second transmission chambers 641 and 643 having various transmission elements, respectively.
  • the first and second transmission chambers 641 and 643 are provided with position indicators for detecting positions of the main transmission shaft 642 and the auxiliary transmission shaft 644 along the first direction I, respectively.
  • the main transmission shaft 642 is configured to be movable along the first direction to adjust the overall position of the transmission shaft connected to the rotation shaft 612 and the origin of the main transmission shaft 642 to design the spindle assembly 600 Determined in stages. Therefore, the position of the main transmission shaft 642 is detected based on the design origin, which is the origin set at the design stage.
  • the auxiliary transmission shaft 644 has a variable position along the first direction (I) to satisfy the characteristics of the attachment (A) fastened to the adapter 613 and the gear ratio corresponding to the attachment (A). Can be. Therefore, when the attachment (A) and the gear ratio is specified, the position of the auxiliary transmission shaft 644 is a reference point (facility point) for setting the work coordinates of the boring process is performed using the selection attachment fastened to the adapter 613 Is detected.
  • the detection unit 650 detects the position of the main transmission shaft 642 from the position indicator of the first transmission chamber 641 and the first detection dog 651 and the second transmission chamber 643. And a second detection dog 653 that detects the position of the auxiliary transmission shaft 644 from the position indicator of.
  • the position of the main transmission shaft 642 detected from the first detection dog 651 is transmitted to the numerical controller 800 through the first sensor 652 and the auxiliary transmission shaft (detected from the second detection dog 653).
  • the location of 644 is transmitted to the numerical controller 800 via the second sensor 654.
  • the detected positions of the main transmission shaft 642 and the auxiliary transmission shaft 644 are transmitted to the drive control unit 300 of the automatic attachment changer 500 and used as basic data for detecting the replacement position.
  • the automatic attachment exchanger 500 has substantially the same configuration as the automatic attachment exchange described with reference to FIGS. 1 to 7, and thus, further description thereof will be omitted.
  • the numerical controller 800 drives the column structure C, the spindle assembly 600, the table 700 and the automatic attachment changer 500 according to a predetermined algorithm to control the numerical control boring for the workpiece to be processed. do.
  • the side of the numerical controller 800 is provided with a control panel (CP) that can be provided as a user interface to input a command for performing numerically controlled boring.
  • CP control panel
  • the numerical controller 800 operates in response to the control signal of the central control unit 310, and the rotation axis 612 is relative to the column structure C along the first direction I.
  • a rotary shaft driver 810 which is moved and disposed at the exchange position, a column driver 820 and the spindle structure 610 which drive the column structure C along the first direction I and are disposed at the exchange position It includes a spindle driver 830 to drive along the second direction (II) to place in the exchange position.
  • the rotary shaft driver 810, the column driver 820, and the spindle driver 830 are interlocked with the central control unit 310 of the automatic attachment changer 500 to appropriately rotate the shaft 612 according to an operation step for automatic attachment exchange. Control the operation of column C and spindle structure 610. If necessary, the spindle driver 830 may also control the operation of the gear assembly 621 to set the gear ratio appropriate for the attachment being replaced.
  • the rotary shaft driver 810 may move the rotary shaft 612 along the first direction I to position the rotary shaft 612 to the design origin before attachment replacement, and to the machining origin after attachment replacement.
  • the rotation shaft 612 may be positioned.
  • Attachment of the boring machine as described above can be exchanged automatically as follows.
  • the table 700 on which the pallet P is mounted is placed in the working area WA of the boring machine 1000 and the attachment is automatically replaced.
  • a signal is sent to the numerical controller 800.
  • the table 700 may be arranged in a pallet standby area (PSA) when attachment replacement is first performed before the boring operation is started.
  • PSA pallet standby area
  • the boring machine 1000 is switched to the automatic attachment exchange mode (AAC mode) (step S100) and attachment auto exchange is started.
  • AAC mode automatic attachment exchange mode
  • the attachment exchange signal may be automatically selected according to the numerical control algorithm or manually input by the boring operator. In the case of a boring machine having no numerical control algorithm, the attachment exchange signal may be transmitted through the central control unit 310 of the driving controller 300.
  • the attachment exchange signal can be applied by specifying an attachment number (ATT #) of the selected attachment. Accordingly, attachment data corresponding to the selected attachment is transmitted from the data storage unit 320 of the automatic attachment changer 500 to the exchange position detector 341 to generate the attachment exchange position as shown in FIG.
  • the specific position of the exchange position may be directly input by the operator, and the control panel CP may be used as an interface console with the operator.
  • the attachment exchange position and the work position are shared with the numerical controller 800 and the central control unit 310 to organically control the boring machine 1000 and the automatic attachment exchanger 500.
  • the stacker controller 342 transfers the stacker 100 to the work area WA to align the attachment adapter 613 and the stacker 100 and to detect the spindle fastening state. The attachment is replaced automatically.
  • the selective attachment is immediately fastened to the attachment adapter 613 (step S300).
  • the work attachment or the dummy attachment is already fastened to the spindle structure 610, the work / dummy attachment is first detached (step S400) to make the spindle state empty and then the optional attachment is adapter. And (612).
  • the rotary shaft 612 is returned to the origin at the time of design to prevent the stacker 100 from interfering with the stacker 100 while the stacker 100 moves to the exchange position, and to replace the rotary shaft 612 with the current position of the column structure C and the stacker 100.
  • the position of the main transmission shaft 642 may be detected from the first detection dog 651 to determine whether the rotation shaft 612 is located at the design origin.
  • the spindle state is a tool state in which a tool of a previous machining is engaged
  • the tool is first removed using a tool changer such as an automatic tool changer, and then the attachment or detachment of the attachment is performed.
  • tool change and attachment change can be automatically exchanged according to the boring step.
  • the door 120 of the stacker 100 is opened and the coupling studs (selection) of the selection attachment are made by the hydraulic clamp device of the adapter 613. Is inserted into the coupling hole (not shown) of the adapter to automatically engage the selection attachment.
  • the exchange control signal generator 343 transmits the exchange completion signal to the central control unit 310.
  • the central control unit 310 extracts attachment data of the selection attachment A from the data storage unit 330 and automatically corrects attachment information. For example, the length of the attachment, the rotational speed, the feed amount, the stroke range, the gear ratio and the origin of the work coordinate system in the work area are automatically reset based on the selected attachment.
  • the position of the auxiliary transmission shaft 644 is detected by the additionally disposed second detection dog 653, and the origin of the work coordinate system changed according to the replacement of the selection attachment A is changed. You can check that it is set correctly.
  • the numerical controller 800 transfers the column structure C including the spindle assembly 600 along the first direction I to separate the stacker 100 and the spindle assembly 600 by a predetermined distance.
  • the stacker controller 342 transfers the stacker 100 along the third direction to the attachment standby area ASA.
  • the table 700 located in the pallet waiting area PSA is transferred to the work area WA to perform subsequent unit work. Will be performed.
  • the tool and the attachment can be automatically exchanged according to the boring step to increase the efficiency and accuracy of the attachment change and the tool change.
  • the automatic attachment changer in line with the table, the stacker containing the attachment is transferred to align directly with the spindle assembly, so that a separate transfer means for attachment replacement is not required. Can be done automatically to increase the efficiency and accuracy of attachment changes.
  • the attachment exchange position is set automatically or semi-automatically according to the attachment exchange signal, and the attachment changer is transported to the exchange position to perform the attachment exchange operation automatically. do.
  • the basic information of the exchanged selected attachments, such as attachment displacement, is automatically called and set from the data storage unit.
  • attachment exchange can be improved as compared with the conventional attachment exchange in which the selective attachment is individually transported by a crane and manually performs attachment exchange and information correction. As a result, it is possible to prevent tool damage or mishandling due to a mismatch between the displacement of the selection attachment and the coordinate system of the work space.
  • the boring machine is controlled by a numerical control algorithm to automatically exchange the attachment and the tool according to the boring step, by automating both the transfer of the selected attachment, the return of the origin of the rotation axis, the fastening of the selected attachment, and the reset of the attachment information.
  • the efficiency and accuracy of attachment changes can be significantly increased.
  • it is possible to accurately set the position of the rotating shaft due to the automatic attachment of the attachment by using separate detection dogs to determine the return of the design origin of the rotating shaft before the attachment replacement and the position of the working origin after the replacement.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Abstract

자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신이 개시된다. 자동 어태치먼트 교환기는 어태치먼트보다 큰 길이를 구비하고 높이방향을 따라 적층되는 적어도 하나의 수납 셀을 포함하며 수납 셀의 내부에 어태치먼트를 수평하게 수용하는 스태커, 스태커를 이송시키는 이송기 및 선택 어태치먼트와 스핀들 어셈블리가 체결되도록 스태커 및 이송기를 구동하여 자동으로 어태치먼트를 교환하는 구동 제어부를 포함한다. 어태치먼트 교환과정에서 회전축의 원점복귀와 어태치먼트 정보 재설정을 자동으로 수행함으로써 어태치먼트 교환의 효율성과 정확도를 높일 수 있다.

Description

자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신
본 발명은 자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링 머신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다수의 어태치먼트를 수평하게 정렬된 스태커로부터 선택 어태치먼트를 자동으로 추출 및 교환할 수 있는 자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 수평형 보링머신에 관한 것이다.
공작물을 테이블에 고정하고 공구를 회전시켜 구멍을 깎거나 넓히기 위한 목적으로 다양한 보링머신이 이용되고 있다. 최근에는 대형 공작물이나 복잡한 공작물에 다양한 종류의 구멍을 가공하기 위해 수치제어 알고리즘을 이용하여 보링 공정을 자동으로 제어할 수 있는 수치제어 보링머신(Numerical Control(NC) boring machine)에 대한 활용이 증가하고 있다.
종래에는 보링가공에 특정된 보링머신의 특성에 따라 사용되는 공구 및 어태치먼트가 한정되고 가공이 단순하여 자동제어의 필요성이 높지 않았지만, 최근에는 공작물의 대형화 및 정밀 보링가공에 대한 요구가 높아지면서 공구 및 어태치먼트도 다양해지고 수치제어를 이용한 자동화 요구도 높아지고 있다.
특히, 대형 공작물에 대하여 5면(평면, 정면, 배면, 좌측면 및 우측면) 보링의 필요성이 증가함에 따라 최근의 보링머신은 공작물의 5면을 자유롭게 가공할 수 있도록 공작물이 고정된 테이블과 공구가 고정된 스핀들의 방향을 자유롭게 전환시킬 수 있도록 구성되며 보링 가공의 종류에 따라 다양한 어태치먼트를 활용하도록 설계된다.
그러나, 종합 공작기계인 머시닝 센터와 비교하여 보링가공에 특화된 공작기계라는 한계에 의해 대부분의 보링머신의 어태치먼트 교환은 작업자에 의해 수동으로 수행되고 있다. 특히, 주로 대형 공작물의 보링가공에 이용되는 수평형 보링머신의 경우 자동 공구 교환기는 보링머신과 일체로 배치하여 가공의 종류와 특성에 따라 자동으로 공구를 교환하도록 제어하고 있지만, 장비의 설치면적과 유지보수를 고려하여 자동 어태치먼트 교환기까지 구비되어 있지는 않은 실정이다.
이에 따라, 종래의 수평형 보링머신에서 어태치먼트가 요구되는 경우, 다수의 어태치먼트가 정렬된 어태치먼트 창고로부터 크레인을 이용하여 선택 어태치먼트를 이송하고 이송된 선택 어태치먼트를 작업자가 수동으로 스핀들에 고정하는 수동 교환방식이 채택되고 있다. 어태치먼트 교환이 완료되면, 보링머신의 수치 제어기로 선택 어태치먼트에 관한 어태치먼트 내역정보(attachment specifications)를 수동으로 설정하고 어태치먼트 어댑터의 위치를 기준 좌표계의 원점으로 설정한다.
그러나, 대형 공작물에 대한 정밀보링에 대한 수요가 증가함에 따라 보링가공에서 어태치먼트의 활용빈도가 증가하면서 크레인을 이용한 수동 어태치먼트 교환은 보링가공의 효율성과 정밀도를 현저하게 저하시키는 원인으로 기능하고 있다. 특히, 어태치먼트의 선택과정과 선택된 어태치먼트의 크레인 이송은 어태치먼트 교환의 효율성을 현저하게 저하시키고 어태치먼트 교환 후 상기 내역정보의 입력실수나 어태치먼트 어댑터의 원점설정 누락은 새로운 어태치먼트의 변위와 작업공간의 좌표계가 불일치를 초래하여 공구손상이나 공작물에 대한 착오가공과 같은 치명적인 보링불량을 유발하게 된다.
이에 따라, 자동으로 어태치먼트를 교환할 수 있는 수평형 보링장치에 대한 필요성이 증가하고 있다.
본 발명의 목적은 적어도 하나의 어태치먼트를 어태치먼트의 길이방향을 따라 수평하게 정렬된 스태커로부터 선택 어태치먼트를 자동으로 추출 및 교환할 수 있는 자동 어태치먼트 교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 바와 같은 자동 어태치먼트 교환기를 구비하는 보링머신을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 자동 어태치먼트 교환기는 어태치먼트보다 큰 길이를 구비하고 높이방향을 따라 적층되는 적어도 하나의 수납 셀을 포함하며, 상기 수납 셀의 내부에 상기 어태치먼트를 수평하게 수용하는 스태커(stacker), 상기 스태커에 고정되는 이송몸체, 상기 이송몸체를 이송시키는 이송라인 및 상기 이송라인을 구동하는 이송 파워를 구비하는 이송기, 및 상기 스태커로부터 선택된 선택 어태치먼트와 공작기계의 스핀들 어셈블리가 체결되도록 상기 스태커 및 상기 이송기를 구동하여 자동으로 상기 어태치먼트를 교환하는 구동 제어부를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 보링머신은 제1 방향을 따라 이동 가능하고 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장하는 칼럼 구조물에 고정되어 공구 및 어태치먼트의 적어도 하나와 선택적으로 결합하는 스핀들 어셈블리, 가공 대상물이 고정되며 상기 제1 및 제2 방향과 수직한 제3 방향을 따라 이동 가능하도록 상기 칼럼 구조물과 연결되는 테이블, 및 적어도 하나의 어태치먼트들이 상기 테이블과 수평하게 수납된 스태커를 구비하고 상기 제3 방향을 따라 이동가능하게 상기 테이블에 연결되어 어태치먼트 교환신호에 따라 상기 다수 어태치먼트로부터 선택된 선택 어태치먼트를 자동으로 교환하는 자동 어태치먼트 교환기를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신에 의하면, 어태치먼트 교환신호에 따라 자동 또는 반자동으로 어태치먼트 교환위치가 설정되고 선택 어태치먼트가 수납된 스태커를 교환위치로 이송하여 자동으로 어태치먼트 교환 작업을 수행한다. 어태치먼트 변위와 같은 교환된 선택 어태치먼트의 기본정보는 데이터 저장유닛으로부터 자동으로 호출되어 설정된다. 따라서, 선택 어태치먼트를 크레인에 의해 개별적으로 이송하고 수동으로 어태치먼트 교환 및 정보수정을 수행하는 종래의 어태치먼트 교환과 비교하여 어태치먼트 교환의 효율성과 정확성을 높일 수 있다. 선택 어태치먼트의 변위와 작업공간의 좌표계가 불일치에 의한 공구손상이나 착오가공을 방지할 수 있다.
또한, 보링가공의 단계에 따라 어태치먼트와 공구를 자동으로 교환하도록 수치제어 알고리즘으로 보링머신을 제어하는 경우, 선택 어태치먼트의 이송과 회전축의 원점복귀 및 선택 어태치먼트의 체결 및 어태치먼트 정보의 재설정을 모두 자동화함으로써 어태치먼트 교환의 효율성과 정확도를 현저하게 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 어태치먼트 교환 전의 회전축의 설계원점 복귀와 교환 후의 작업원점 위치여부를 별도의 검출도그를 이용함으로써 어태치먼트 자동교환으로 인한 회전축의 위치를 정확하게 설정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자동 어태치먼트 교환기를 나타내는 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 자동 어태치먼트 교환기에 구비된 스태커를 나타내는 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 스태커의 수납 셀과 상기 수납 셀에 수납된 어태치먼트를 예시적으로 나타내는 사시도이다.
도 3a는 도 2b에 도시된 검출용 브이 블록(142)을 나타내는 도면이다.
도 3b는 도 2b에 도시된 지지용 브이 블록(144)을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실실예에 따라 수납 셀(HC)에 배치된 지지위치 변경자를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 자동 어태치먼트 교환기에 구비된 이송기를 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 어태치먼트를 데이터를 저장하는 데이터 구조를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6b에 도시된 입력메뉴로 설정된 어태치먼트 데이터를 기준으로 어태치먼트 교환위치를 설정하는 교환위치 설정모드(exchange position mode, EP)를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 자동 어태치먼트 교환기를 구비하는 보링머신을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명이 일실시예에 따라 도 8에 도시된 스핀들 어셈블리의 구조를 나타내는 구성도이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 8에 도시된 보링머신에서 자동으로 어태치먼트를 교환하는 과정을 나타내는 과정을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 8에 도시된 보링머신에서 어태치먼트를 자동으로 교환하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일시시예에 따라 도 10c에 도시된 어태치먼트 어댑터와 스태커의 정렬관계를 나타내는 사시도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는" 과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자동 어태치먼트 교환기를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 자동 어태치먼트 교환기(automatic attachment changer, AAC, 500)는 어태치먼트를 개별적으로 수평하게 수납하는 적어도 하나의 수납 셀을 구비하는 스태커(stacker, 100), 상기 스태커(100)를 이송하는 이송기(200) 및 상기 어태치먼트를 자동으로 교환하도록 상기 스태커(100) 및 상기 이송기(200)를 구동하는 구동 제어부(300)를 포함한다.
본 실시예에 의한 자동 어태치먼트 교환기(500)는 수평형 보링 머신과 결합하여 보링가공용 공구를 결합하기 위한 어태치먼트를 자동으로 교환하며, 이에 따라 상기 스태커(100)에 적재된 어태치먼트는 스태커의 바닥면에 대하여 수평하게 정렬되고 어태치먼트 교환은 스태커9100)의 바닥며넹 대하여 수평방향을 유지하면서 수행된다. 그러나, 수평형 보링머신은 예시적인 실시예로 개시된 것이며 수평형 머시닝 센터와 같이 공구가 테이블에 대하여 수평하게 체결되는 수평형 공작기계라면 본 자동 어태치먼트 교환기는 다양하게 적용될 수 있다.
일실시예로서, 상기 스태커(100)는 어태치먼트(A)보다 큰 길이를 구비하고 높이방향을 따라 적층되는 적어도 하나의 수납 셀(housing cell, HC)을 포함하며 상기 각 수납 셀(HC)의 내부에 상기 어태치먼트(A)를 수평하게 수용한다. 본 실시예에서는 높이방향을 따라 3층으로 적층되고 동일한 층에 2개의 수납 셀(HC)이 배치된 스태커를 개시하고 있지만, 수납 셀(HC)의 배치와 구조는 자동 어태치먼트 교환기(500)와 결합하는 머시닝 센터에 따라 다양하게 구비될 수 있음은 자명하다. 예를 들면, 상기 자동 어태치먼트 교환기(500)는 단일한 수납 셀을 갖도록 제공될 수도 있다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 자동 어태치먼트 교환기에 구비된 스태커를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 스태커의 수납 셀과 상기 수납 셀에 수납된 어태치먼트를 예시적으로 나타내는 사시도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 스태커(100)는 상기 수납 셀(HC)이 구비된 육면체 형상의 몸체(110) 상기 몸체(110)의 전방(F)을 덮는 도어(120) 및 상기 몸체(110)의 후방을 덮는 덮개(130)로 구성된다.
상기 도어(120) 및 덮개(130)는 몸체(110) 외부의 불순물이 수납 셀(HC)로 진입하는 것을 차단하여 수납 셀(HC)에 수용되는 어태치먼트(A)가 오염되는 것을 방지한다. 특히, 상기 도어(120)는 선택적으로 개방되어 스태커 대기영역에서 어태치먼트 교환영역으로 이동하는 동안에는 닫혀 있고 어태치먼트 교환이 진행되는 동안에는 개방되는 구조를 갖는다. 이에 따라, 수납 셀(HC) 내부를 일정한 청정도로 유지할 수 있다.
상기 몸체(110)는 제1 방향(I)을 따라 연장하는 길이와 제2 방향(II)을 따라 연장하는 폭 및 제3 방향(III)을 연장하는 높이를 갖는 직육면체 형상으로 제공되고 상기 수납 셀(HC)은 상기 몸체(110)의 전면(F)에 입구를 갖고 제1 방향(I)을 따라 연장하며 제3 방향(III)을 따라 적층되는 분할공간으로 제공된다. 수납 셀(HC)의 측부에는 내부공간을 관찰할 수 있는 윈도가 제공된다. 따라서, 상기 수납 셀(HC)의 높이에 따라 몸체(110)의 높이방향을 따라 적층되는 수납 셀(HC)의 개수는 다양하게 배치할 수 있다.
어태치먼트(A)는 공자기계의 스핀들에 고정되는 머리부(H)와 상기 머리부(H)로부터 제1 방향(I)을 따라 연장하여 상기 수납 셀(HC)의 내부에 안치되는 꼬리부(T)로 구성된다. 따라서, 상기 몸체(110)의 길이는 어태치먼트(A)의 꼬리부(T)보다 긴 길이를 갖도록 구성하여 다양한 길이의 꼬리부를 갖는 어태치먼트(A)들이 상기 수납 셀(HC)에 수납될 수 있다. 본 실시예의 경우, 한 쌍의 수납 셀(HC)이 3층으로 적층되어 몸체(110)의 높이를 따라 6개의 서로 다른 어태치먼트(A)들이 수납 될 수 있다.
이때, 상기 어태치먼트(A)들은 머리부(H) 및 꼬리부(T)가 제1 방향(I)을 따라 배치되어 몸체(110)의 바닥면에 대하여 수평하게 수납된다. 즉, 어태치먼트(A)의 꼬리부(T)부터 수납 셀(HC)의 입구로 진입시켜 수납이 완료되면 꼬리부(T)는 몸체(110)의 후방(R)과 인접하게 배치되고 머리부(H)는 몸체(110)의 전방(F)과 인접하게 배치된다. 이에 따라, 어태치먼트(A)의 머리부(H)는 수납 셀(HC)의 내부에서 입구에 배치되도록 제1 방향(I)을 따라 수평하게 수납된다.
어태치먼트(A)가 스태커(100)의 내부에 수평하게 수납되므로 수평형 공작기계에서 어태치먼트 교환을 하는 경우 개별적으로 어태치먼트를 추출하지 않고 스태커 전체를 어태치먼트 교환영역으로 이송하여 자동으로 어태치먼트 교환작업을 수행할 수 있다. 이에 따라, 수평형 공작기계에서의 어태치먼트 교환 작업을 충분히 정밀하게 자동화할 수 있다.
상기 수납 셀(HC)의 내부에는 다양한 길이를 갖는 어태치먼트(A)를 지지하여 고정할 수 있는 다수의 지지체(support, 140)들이 제공된다. 예를 들면, 상기 수납 셀(HC)에는 수평하게 배치되는 어태치먼트(A)를 제1 방향(x)을 따라 단속적으로 지지하는 다수의 브이 블록(V-block)들이 배치될 수 있다.
특히, 상기 지지체(140)는 필요에 따라 다양하게 변형하여 수납 셀(HC)의 내부에서 어태치먼트(A)를 안정적으로 고정하고 구동 제어부(300)를 통한 어태치먼트의 원격관리를 효율적으로 수행할 수 있다.
예를 들면, 상기 지지체(140)는 각 수납 셀(HC)별로 제공되어 어태치먼트의 수납여부에 관한 정보를 검출할 수 있는 검출용 브이 블록(142) 및 상기 수납 셀(HC)의 내부에서 어태치먼트(A)의 꼬리부를 지지할 수 있는 적어도 하나의 지지용 브이 블록(144)을 구비할 수 있다.
도 3a는 도 2b에 도시된 검출용 브이 블록(142)을 나타내는 도면이며, 도 3b는 도 2b에 도시된 지지용 브이 블록(144)을 나타내는 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이 상기 검출용 브이 블록(142)은 각 수납 셀(HC)의 입구에 배치되어 어태치먼트(A)의 머리부(H)를 지지하며, 경사진 한 쌍의 접촉면(C1)과 상기 접촉면(C1)을 연결하는 연결면(C2)을 구비하여 전체적으로 V자 형상의 홈을 갖고 어태치먼트(A)의 머리부(H)를 지지하는 지지부(142a), 상기 접촉면(C1) 상에 선택적으로 배치되어 상기 어태치먼트(A)와의 마찰력을 증가시키는 접촉패드(142b), 상기 연결면(C2)으로부터 돌출되어 접촉면(C1)과 접촉하는 어태치먼트(A) 머리부(H)의 삽입 홈(미도시)에 삽입되는 머리부 위치고정 핀(head position pin, 142c) 및 수납 셀(HC)에 대한 어태치먼트(A)의 수납여부를 검출하는 수납신호 생성기(142d)를 구비한다. 상기 머리부 위치고정 핀(142c)은 충분한 강도를 갖는 로드 또는 핀 형상으로 제공될 수 있고 상기 수납신호 생성기(142d)는 상기 지지부(142a)의 측부에 머리부(H)의 원주면에 대향하도록 배치된다. 본 실시예의 경우, 상기 수납신호 생성기(142d)는 별도의 센서 고정 브라켓을 이용하여 지지부(142a)에 고정된다.
어태치먼트(A)가 수납 셀(HC)에 수납되면 상기 지지부(142a)의 V자 홈에 의해 지지되고, 상기 머리부 위치고정 핀(142c)은 머리부(H)의 원주면에 구비된 삽입 홈에 삽입된다. 이에 따라, 상기 머리부(H)는 어태치먼트(A)의 축을 중심으로 한 회전뿐만 아니라 수납 홀(C)의 길이방향 움직임도 억제되어 수납 셀(HC) 내부에서 어태치먼트(A)의 위치는 고정된다.
상기 머리부 위치고정 핀(142c)에 의해 어태치먼트(A)의 위치가 고정되면, 상기 수납신호 생성기(142d)는 당해 수납 셀(HC)로 어태치먼트(A)가 수납되었음을 나타내는 수납신호를 생성한다. 상기 어태치먼트 수납신호는 후술하는 구동 제어기(300) 및 공작기계의 수치 제어기로 전송되어 어태치먼트의 자동교환을 수행하기 위한 어태치먼트 상태정보로 활용된다.
한편, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 지지용 브이 블록(144)은 수납 셀(HC)의 내부에 제1 방향(I)을 따라 일정한 간격으로 다수 배치되어 상기 어태치먼트(A)의 꼬리부(T)를 단속적으로 지지한다. 예를 들면, 상기 지지용 브이 블록(144)은 상기 수납 셀(HC)의 바닥에 고정되는 블록 베이스(144a), 상기 블록 베이스(144a)로부터 제2 방향(II)을 따라 상방으로 연장하는 보조 베이스(144b), 상기 보조 베이스(144b)의 측면에 배치되어 제2 방향(II)을 따라 높이를 조절할 수 있는 높이 조절부(144c) 및 상기 높이 조절부(144c)의 단부에 고정되어 높이 조절부(144c)에 따라 위치가 조절되고 상부에 어태치먼트(A)를 수용할 수 있는 V 홈을 구비하는 지지부(114d)로 구성된다.
따라서, 어태치먼트(A)의 꼬리부(T)는 수납 셀(HC)의 내부에서 지지부(144d)의 V자 홈에 삽입되어 지지된다. 꼬리부(T)의 길이가 상대적으로 긴 경우 다수의 지지용 브이 블록(144)이 일정한 간격으로 배치되어 다수의 지점에서 각각 꼬리부(T)를 지지한다.
이에 따라, 상기 어태치먼트(A)의 머리부(H)는 수납 셀(HC)의 입구에서 상기 검출용 브이 블록(142)에 의해 고정되고 수납 셀(HC)의 내부에서 제1 방향(I)을 따라 연장하는 꼬리부(T)는 적어도 하나의 지지용 브이블록(144)에 의해 지지된다. 수납 셀(HC)의 내부에 배치되는 지지용 브이 블록(144)의 개수는 상기 어태치먼트(A)의 꼬리부(T) 길이에 따라 달라질 수 있다.
선택적으로, 상기 지지체(140)는 상기 지지용 브이 블록(144)과 결합되어 상기 어태치먼트(A)의 길이에 상관없이 상기 어태치먼트(A)의 꼬리부(T)를 지지하도록 상기 스태커(100)의 길이방향을 따라 지지위치를 변경할 수 있는 적어도 하나의 지지위치 변경자(146)를 더 구비할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실실예에 따라 수납 셀(HC)에 배치된 지지위치 변경자를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 지지위치 변경자(146)는 수납 셀(HC)의 바닥면에 제1 방향(I)을 따라 연장하도록 고정되고 상기 블록 베이스(144a)와 착탈식으로 결합하는 몸체(146a), 상기 블록 베이스(144a)와 상기 몸체(146a)를 결합하는 결합부재(146b) 및 상기 결합부재(146b)의 위치를 검출하여 상기 몸체(146a)에 대한 상기 블록 베이스(144a)의 상대위치를 검출하는 지지위치 신호 생성기(146c)를 구비한다.
예를 들면, 상기 몸체(146a)는 제1 방향(I)을 따라 연장하고 충분한 강도와 강성을 갖는 평판으로 제공되고 상면에 상기 블록 베이스(144a)와의 결합위치를 결정하는 다수의 하부 결합 홀(LCH)이 일정한 간격으로 다수 배치된다. 상기 블록 베이스(144a)에는 상기 하부 결합 홀(LCH)과 정렬되어 블록 베이스(144a)와 몸체(146a) 사이의 결합 홀을 제공하는 상부 결합 홀(UCH)이 제공된다. 상기 결합부재(146b)는 상기 결합 홀을 관통하는 연결 로드(connection rod)로 제공될 수 있다.
상기 블록 베이스(144a)가 몸체(146a)의 상면을 따라 이동하여 상부 결합 홀(UCH)이 하부 결합 홀(LCH) 중의 어느 하나와 정렬되도록 위치하면, 연결 로드와 같은 상기 결합 로드(146b)를 상부 결합 홀(UCH) 및 하부 결합 홀(LCH)을 관통하도록 삽입하여 상기 블록 베이스(144a)가 몸체(146a)를 결합할 수 있다. 블록 베이스(144a)의 위치를 조정할 필요가 있는 경우, 연결 로드를 뽑고 블록 베이스(144a)를 몸체(146a)의 상면을 따라 이동한 후 상부 및 하부 결합 홀(UCH, LCH)을 다시 정렬하고 결합 홀을 관통하도록 상기 연결 로드를 삽입한다.
상기 지지위치 신호 생성기(146c)는 상기 하부 결합 홀(LCH)과 일대일 대응하도록 상기 몸체(146a)의 측부에 다수 배치되어 대응하는 하부 결합 홀(LCH)에 상기 결합부재(146b)가 삽입되는 경우 지지위치 신호를 생성한다. 이에 따라, 몸체(146a)에 대한 블록 베이스(144a)의 상대위치를 검출함으로써 수납 셀(HC)의 내부에서 상기 지지용 브이 블록(144)의 위치를 용이하게 확인할 수 있다. 상기 지지용 브이 블록(144)의 위치는 상기 구동 제어부(300)로 전송되어 자동 어태치먼트 교환을 위한 어태치먼트 구동의 기준위치로 기능한다.
이에 따라, 수납되는 어태치먼트(A)의 꼬리부(T) 길이에 따라 제1 방향(I)을 따라 자유롭게 지지위치를 변경함으로써 단일한 수납 셀(HC)에 다양한 길이를 갖는 어태치먼트(A)를 수납할 수 있다. 특히, 상기 스태커(100)에 구비된 다수의 수납 셀(HC) 중에서 다양한 길이의 꼬리부(T)를 갖는 어태치먼트가 특정 수납 셀(HC)에 수납될 필요가 있는 경우 당해 특정 수납 셀(HC)에는 다수의 지지용 브이 블록(144)을 대신하여 단일한 브이 블록(144)과 상기 지지위치 변경자(146)를 배치할 수 있다.
상기 이송기(200)는 구동 제어부(300)의 명령에 따라 스태커(100)를 이송한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 자동 어태치먼트 교환기에 구비된 이송기를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 이송기(200)는 상기 스태커(100)에 고정되는 이송몸체(210), 상기 이송몸체(210)를 이송시키는 이송라인(220) 및 상기 이송라인(220)을 구동하는 이송 파워(230)를 구비한다.
상기 이송몸체(210)는 하부에서 이송라인(220)과 결합되고 상부에서 상기 스태커(100)와 결합되며 내부에는 상기 이송라인(220)과 상대운동이 가능하도록 결합할 수 있는 다양한 결합 구조물과 상기 이송라인(220)의 운동을 제어할 수 있는 제어수단이 배치될 수 있다.
상기 이송라인(220)은 이송몸체(210)와 결합되어 상기 이송몸체(210)를 공작기계의 테이블로 접근시키거나 후퇴시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 이송몸체(210)의 운동에 따라 상기 스태커(100)도 테이블로 접근하거나 후퇴하게 된다. 상기 이송 파워(230)는 구동 제어부(300)에 의해 제어되어 선택적으로 상기 이송라인(220)으로 구동력을 제공한다. 본 실시예의 경우, 상기 이송라인(220)은 상기 이송몸체(210)와 결합된 볼 스크루(ball screw)를 포함하고 상기 이송파워(230)는 상기 볼 스크루를 구동하는 서보모터(servo motor)로 구성된다.
특히, 상기 이송라인(220)의 단부는 공작기계의 테이블 이송라인(TTL)의 단부와 접속점(junction, J)에서 오버랩 되도록 배치함으로써 이송라인(220)을 따라 이동하는 이송몸체(210)는 테이블 이송라인(TTL)을 따라 공작기계의 테이블까지 연장하여 이동할 수 있다. 상기 테이블 이송라인(TTL)은 테이블 이송파워(TTP)에 의해 구동된다.
상기 이송몸체(210)는 어태치먼트 교환이 필요하지 않은 경우 위치하는 대기위치(standby position)에서 공작기계의 스핀들과 대칭적으로 배치되는 어태치먼트 교환위치(exchange position) 사이를 상기 이송라인(220) 및 테이블 이송라인(TTL)을 따라 선택적으로 왕복한다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 구동 제어부(300)는 공작기계의 수치 제어부(numerical controller)와 연동되어 공작기계의 작동단계에 따라 상기 스태커(100) 및 이송기(200)를 구동하여 자동으로 어태치먼트(A)를 교환한다.
상기 구동 제어부(300)는 상기 스태커(100) 및 이송기(200)와 전기적으로 연결되는 제어박스 형태로 제공될 수 있으며 공작기계의 수치 제어부(미도시)와 연동되어 공작기계의 가공 필요에 따라 자동으로 필요한 어태치먼트를 자동으로 교환한다.
예를 들면, 상기 구동 제어부(300)는 공작기계 또는 작업자의 제어신호를 통하여 주위와 상호접속(interface)하며 상기 자동 어태치먼트 교환기(500)를 제어하는 중앙 제어유닛(310), 자동 어태치먼트 동작을 수행하기 위한 예비단계로서 상기 공작기계의 스핀들의 상태를 검출하고 분석하는 스핀들 분석유닛(320), 상기 스태커(100)에 수납된 어태치먼트(A)들의 내역(specifications)이나 위치정보와 같은 기본정보인 어태치먼트 데이터를 저장하는 데이터 저장유닛(330) 및 상기 스핀들 분석유닛(320)의 분석결과와 상기 데이터 저장유닛(330)에 저장된 어태치먼트 데이터로부터 선택 어태치먼트를 선택하고 상기 선택 어태치먼트를 교환하는 교환 제어유닛(340)을 구비한다.
상기 중앙 제어유닛(310)은 외부로부터 전송되는 제어신호를 수신하거나 상기 스핀들 분석유닛(320), 데이터 저장유닛(330) 및 교환 제어유닛(340)의 동작상태를 외부로 송신하는 신호처리기(signal processor, 311)를 포함한다.
예를 들면, 공작기계의 수치 제어기나 작업자로부터 생성된 어태치먼트 교환신호나 상기 교환 제어유닛(330)에 의해 생성된 교환완료 신호와 같은 제어신호는 상기 신호 처리기(311)로 전송되어 자동 어태치먼트 교환기(100)와 연동된 외부로 동작 및 상태정보를 전송한다. 자동 어태치먼트 교환기(500)는 교환신호에 의해 작동이 개시되며 교환완료 신호에 의해 동작이 정지된다.
본 실시예의 경우, 상기 중앙 제어유닛(310)은 공작기계의 수치 제어기와 유무선 통신수단에 의해 연결되거나 작업자와의 적절한 인터페이스 수단을 구비하는 조작패널을 포함할 수 있다.
중앙 제어유닛(310)으로 어태치먼트 교환신호가 인가되면, 중앙 제어유닛(310)은 먼저 상기 스핀들 분석유닛(320)을 구동하여 공작기계의 스핀들에 대한 현재상태를 검사하고 분석한다.
예를 들면, 상기 스핀들 분석유닛(320)은 어태치먼트 교환신호가 인가된 시점에서 스핀들 어셈블리를 검사하고 분석하여 스핀들 어셈블리의 체결상태를 검사하고 분석한다. 스핀들 체결상태는 스핀들에 아무런 어태치먼트나 공구가 체결되어 있지 않은 빈 상태(empty state), 커버용 더미 어태치먼트가 체결된 더미 상태(dummy state), 이전 가공에서 사용된 작업 어태치먼트가 체결된 어태치먼트 상태(att state) 및 상기 작업 어태치먼트와 함께 이전 작업의 공구가 체결된 공구 상태(tool state)를 포함한다. 스핀들 분석 유닛(310)은 상기 각 상태에 대한 정보를 검출하여 상기 중앙 제어유닛(310)으로 전송한다.
상기 중앙 제어유닛(310)은 전송된 스핀들 상태정보에 기초하여 데이터 저장유닛(330) 및 교환 제어유닛(340)으로 적절한 교환 제어신호를 인가한다.
상기 데이터 저장유닛(330)은 상기 스태커(100)에 수납된 상기 어태치먼트(A)들의 내역(specifications), 수납 셀(HC)에 대한 수납정보 및 수납 셀(HC)에서의 어태치먼트의 상대위치와 같은 어태치먼트 데이터를 저장한다. 예를 들면, 상기 데이터 저장유닛(330)은 하드 디스크 저장장치나 플래시 메모리 장치와 같은 보조 저장장치로 구성될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 어태치먼트를 데이터를 저장하는 데이터 구조를 예시적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예의 경우, 상기 중앙 제어유닛(310)에 의해 제어되며 사용자의 필요에 따라 어태치먼트 데이터를 편집할 수 있도록 제어 패널의 모니터에 디스플레이 할 수 있는 편집화면을 나타내고 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 어태치먼트 데이터는 상기 스태커(100)의 각 수납 셀(HC)별로 분류되어 저장되며 각 수납 셀(HC)에 저장되는 어태치먼트(A)는 어태치먼트의 물리적 형상과 동작특성 및 위치정보를 특정할 수 있는 특성별로 분류되어 저장된다.
상기 중앙 제어유닛(310)으로 데이터 편집신호를 인가하면, 제어패널은 어태치먼트 데이터 편집모드로 전환되고 제어패널의 화면에 셀 번호(11)에 의해 상기 스태커(100)의 각 수납 셀(HC)을 구분하는 데이터 설정 리스트(L)가 표시된다.
본 실시예의 경우, 상기 데이터 설정 리스트(L)는 스핀들의 어태치먼트 어댑터를 덮는 커버로 기능하는 더미 어태치먼트(dummy attachment)에 관한 기본정보를 설정하는 더미 설정기(dummy setter, DS), 셀 번호(11)가 지정되어 각 수납 셀(HC)에 수납되는 어태치먼트에 관한 기본정보를 설정하는 셀 설정기(cell setter, CS) 및 예비 수납 셀 또는 어태치먼트에 관한 추가정보를 설정하도록 예비적으로 제공되는 예비 설정기(preliminary setter, PS)로 구성된다. 본 실시예의 경우, 상기 스태커(100)는 6개의 수납 셀(HC)을 구비하므로 셀 설정기(CS)는 1번 내지 6번으로 구분되는 셀 번호(11)가 지정되어 있지만, 상기 셀 번호(11)는 스태커(100)에 구비된 수납 셀(HC)의 수에 따라 달라질 수 있음은 자명하다.
상기 더미 설정기(DS) 또는 상기 셀 번호(11)로 구분되는 셀 설정기(CS)를 선택하면, 더미 어태치먼트 또는 선택된 수납 셀(HC)에 수납되는 어태치먼트(A)의 기본정보를 입력할 수 있는 데이터 입력메뉴(setting menu, SM)가 화면상에 디스플레이 된다.
도 6b는 예시적으로 1번 수납 셀(HC)에 저장되는 어태치먼트(A)의 기본정보를 예시적으로 도시하고 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 입력메뉴(SM)는 설정할 어태치먼트 기본정보의 내용을 표시하고 사용자에 의해 선택적으로 활성화되는 선택메뉴(20) 및 상기 선택메뉴(20)에 대응하는 어태치먼트 기본정보를 입력할 수 있는 설정부(30)로 구성된다.
예를 들면, 상기 선택메뉴(20)는 상기 수납 셀(HC) 및 어태치먼트 식별을 위한 식별인자 특성메뉴(21), 어태치먼트의 형상특성 및 운동특성을 설정하는 어태치먼트 특성메뉴(22) 및 어태치먼트의 위치정보를 특정하기 위한 축정보 특성메뉴(23)를 포함하고, 상기 어태치먼트 기본정보는 상기 각 메뉴들(21 내지 23)에 대응하는 설정부(30)에 의해 개별적으로 설정된다.
상기 식별인자 특성메뉴(21) 및 상기 식별인자 특성메뉴(21)에 대응하는 식별인자 설정부(31)를 통하여 당해 수납 셀(HC)에 수납되는 어태치먼트의 특성을 분류할 수 있는 어태치먼트 모델번호, 당해 수납 셀(HC)에 수용되는 어태치먼트의 개별 식별번호 및 수납 셀(HC)의 셀 번호 등을 설정할 수 있다. 상기 어태치먼트 특성메뉴(22) 및 상기 어태치먼트 특성 설정부(32)를 통하여 커플링 사용여부, 어태치먼트의 길이, 체결되는 스핀들의 회전속도 및 어태치먼트 어댑터의 최대 회전속도와 이송특성을 설정할 수 있다. 상기 축정보 설정메뉴(23) 및 축정보 설정메뉴에 대응하는 축정보 설정부(33)를 통하여 스핀들의 원점 보정위치, 어태치먼트 교환을 위한 어태치먼트 어댑터의 스트로크 및 기어 비 등을 설정할 수 있다.
상기 데이터 입력메뉴(SM)의 각 선택메뉴(20) 및 설정부(30)는 사용자의 터치에 의해 토글식으로 활성/비활성을 반복하며 활성단계에서는 각 설정 바에 대응하는 어태치먼트 기본정보를 수동 또는 자동으로 입력할 수 있다. 특히, 수치 제어부에 의해 자동으로 제어되는 수치제어 공작기계와 결합하는 경우 어태치먼트 공급업체의 어태치먼트 데이터 파일을 이용하여 자동으로 설정함으로써 작업자에 의해 설정되는 기본정보를 최소화 할 수 있다.
상기 데이터 입력메뉴(SM)의 구성은 자동 어태치먼트 교환기가 결합되는 공작기계의 특성과 스태커(100)에 수납되는 어태치먼트(A)의 특성에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다.
상기 교환 제어유닛(340)은 스핀들 어셈블리에 관한 분석결과와 저장된 어태치먼트 데이터를 이용하여 자동으로 어태치먼트 교환을 수행한다.
예를 들면, 상기 교환 제어유닛(340)은 상기 어태치먼트 데이터로부터 상기 어태치먼트의 교환위치를 검출하는 교환위치 검출기(341), 상기 교환위치로 상기 스태커(100)를 이송하여 상기 스핀들 어셈블리와 정렬시키는 스태커 제어기(342) 및 어태치먼트 자동교환의 구동단계를 나타내는 교환 제어신호를 생성하는 교환 제어신호 생성기(343)를 구비한다.
상기 교환위치 검출기(341)는 상기 데이터 저장유닛(330)으로부터 호출된 선택 어태치먼트의 어태치먼트 데이터 및 스핀들 어셈블리의 위치를 검출하여 자동/수동으로 어태치먼트 교환위치를 검출할 수 있다.
도 7은 도 6b에 도시된 입력메뉴로 설정된 어태치먼트 데이터를 기준으로 어태치먼트 교환위치를 설정하는 교환위치 설정모드(exchange position mode, EP)를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 교환위치 설정모드(EP)는 어태치먼트 교환위치를 표시하고 사용자에 의해 선택적으로 활성화되는 교환위치 선택메뉴(40) 및 상기 교환위치 선택메뉴(40)에 대응하는 교환위치를 개별적으로 설정할 수 있는 위치 설정부(50)로 구성된다.
예를 들면, 상기 교환위치 선택메뉴(40)는 자동 어태치먼트 교환기(500)와 결합하는 공작기계의 스핀들 어셈블리에 관한 좌표를 선택하는 스핀들 위치 선택메뉴(41), 상기 어태치먼트(A)가 결합되는 어태치먼트 어댑터에 관한 좌표를 선택하는 어댑터 위치 선택메뉴(42) 및 교환대상 어태치먼트인 선택 어태치먼트를 구비하는 스태커(100)의 위치에 관한 좌표를 선택하는 스태커 위치 선택메뉴(43)를 포함하고, 상기 스핀들, 어태치먼트 어댑터 및 스태커(100)의 위치는 각 메뉴들(41 내지 43)에 대응하는 위치 설정부(50)에 의해 개별적으로 설정된다.
상기 스핀들 위치 선택메뉴(41) 및 이에 대응하는 스핀들 위치 설정부(51)에 의해 어태치먼트 자동교환을 위한 스핀들 어셈블리의 위치를 3차원 좌표값으로 설정할 수 있고, 상기 어댑터 위치 선택메뉴(42) 및 어댑터 위치 선택메뉴(42)에 대응하는 어댑터 위치 설정부(52)에 의해 어태치먼트 자동교환을 위한 어태치먼트 어댑터의 위치를 2차원 좌표값으로 설정할 수 있다. 또한, 상기 스태커 위치 선택메뉴(43) 및 스태커 위치 선택메뉴(43)에 대응하는 스태커 위치 설정부(53)에 의해 어태치먼트 자동교환을 위한 스태커(100)의 위치를 1차원 좌표값으로 설정할 수 있다.
자동 어태치먼트 교환기(500)와 결합하는 공작기계의 특성에 따라 상기 스핀들 위치 및 어댑터 위치는 자동으로 설정될 수도 있고 작업자에 의해 수동으로 설정될 수 있다.
수치 제어기에 의해 동작이 제어되는 수치제어 공작기계인 경우 상기 스핀들 위치 및 어댑터 위치의 전부 또는 일부는 수치 제어기와 중앙 제어유닛(310)의 통신에 의해 자동으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 데이터 저장유닛(320)으로부터 선택 어태치먼트에 관한 어태치먼트 데이터를 호출하고 이전 가공의 결과 위치하는 스핀들 및 어댑터의 위치를 자동으로 검출하여 선택 어태치먼트의 교환을 위한 교환위치를 연산에 의해 자동으로 검출할 수 있다.
이와 달리, 분석된 스핀들의 상태에 따라 작업자가 교환위치의 좌표를 직접 입력할 수도 있다. 예를 들면, 선택 어태치먼트의 어태치먼트 데이터와 검출된 스핀들 및 어댑터의 위치를 작업자가 상기 교환위치 설정모드(EP)의 화면에서 직접 확인하면서 필요한 최소한의 범위에서 상기 교환위치 좌표를 직접 입력할 수도 있다.
예를 들면, 상기 교환위치 설정모드(EP)에는 스핀들 어셈블리, 어태치먼트 어댑터 및 스태커(100)의 현재위치를 나타내는 현재위치 표시부(current position window, CPW)가 더 구비되어 교환위치 설정 당시 어태치먼트 자동교환에 관여하는 인자들의 현재위치를 자동으로 검출할 수 있다. 현재위치 표시부(CPW)에서 자동으로 검출된 스핀들 어셈블리, 어태치먼트 어댑터 및 스태커(100)의 위치로부터 교환위치를 자동으로 검출하고 상기 교환위치를 참조하여 어태치먼트 어댑터 및 스태커(100)의 이동거리를 자동으로 산출할 수 있다.
이에 따라, 작업자에 의한 교환위치 설정의 누락이나 오입력을 최소화함으로써 선택 어태치먼트의 변위 오류나 작업공간의 좌표계의 불일치를 방지할 수 있다.
상기 스태커 제어기(342)는 검출된 교환위치로 상기 스태커(100)를 이송하여 상기 스핀들 어셈블리와 정렬시킨 후 자동 어태치먼트 교환을 수행한다. 이때, 상기 교환제어 신호 생성기(343)는 자동 어태치먼트 교환동작을 수행하는 동안 적절한 교환 제어신호를 생성하여 상기 중앙 제어유닛(310) 및 공작기계의 수치 제어기와 서로 통신한다. 이에 따라, 공작기계의 가공단계에 맞추어 유기적으로 자동 어태치먼트 교환동작을 수행하게 된다.
선택 어태치먼트의 특정과 함께 어태치먼트 교환신호가 인가되면, 스핀들 분석유닛(320)에 의해 스핀들 체결상태가 먼저 검출된다. 검출된 스핀들 체결상태가 빈 상태(empty state)인 경우 상기 구동 제어부(300)는 체결모드로 설정되어 선택 어태치먼트를 스핀들 어댑터에 체결한다. 검출된 스핀들 체결상태가 더미 상태(dummy state) 또는 어태치먼트 상태(att state)인 경우 상기 구동 제어부(300)는 먼저 탈착모드로 설정되어 스핀들에 이미 체결된 더미 어태치먼트 또는 작업 어태치먼트를 탈착한다. 이어서, 상기 구동 제어부(300)는 체결모드로 다시 전환하여 선택 어태치먼트를 스핀들 어댑터에 체결하게 된다. 상기 체결모드 및 탈착모드는 교환 제어신호 생성기(343)에 의해 생성되어 중앙 제어유닛(310)으로 전송되는 체결완료 신호 또는 탈착완료 신호에 의해 확인된다.
상술한 바와 같은 자동 어태치먼트 교환기에 의하면, 어태치먼트 교환신호에 따라 자동 또는 반자동으로 어태치먼트 교환위치가 설정되고 선택 어태치먼트가 수납된 스태커를 상기 교환위치로 이송하여 자동으로 어태치먼트 교환 작업을 수행한다. 어태치먼트 변위와 같은 교환된 선택 어태치먼트의 기본정보는 데이터 저장유닛으로부터 자동으로 호출되어 설정된다.
따라서, 선택 어태치먼트를 크레인에 의해 개별적으로 이송하고 수동으로 어태치먼트 교환 및 정보수정을 수행하는 종래의 어태치먼트 교환과 비교하여 어태치먼트 교환의 효율성과 정확성을 높일 수 있다. 이에 따라, 선택 어태치먼트의 변위와 작업공간의 좌표계가 불일치에 의한 공구손상이나 착오가공을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 자동 어태치먼트 교환기를 구비하는 보링머신을 나타내는 도면이다. 도 8에서는 상기 자동 어태치먼트 교환기(1000)와 결합하는 공작기계의 예시로서 수평형 보링머신을 개시하고 있지만, 공구와 테이블이 수평하게 배치되는 수평형 머신이라면 보링머신뿐만 아니라 다양한 공작기계에 적용될 수 있음은 자명하다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 보링머신(1000)은 제1 방향(I)을 따라 이동 가능하고 제1 방향(I)과 수직한 제2 방향(II)을 따라 연장하는 칼럼 구조물(C)에 고정되어 공구 및 어태치먼트의 적어도 하나와 선택적으로 결합하는 스핀들 어셈블리(600), 가공 대상물이 고정되며 상기 제1 및 제2 방향(I, II)과 수직한 제3 방향(III)을 따라 이동 가능한 테이블(700) 및 다수의 어태치먼트들이 상기 테이블(700)과 수평하게 수납된 스태커(100)를 구비하고 상기 제3 방향(III)을 따라 이동가능하게 상기 테이블(700)에 일렬로 연결되어 어태치먼트 교환신호에 따라 상기 다수 어태치먼트로부터 선택된 선택 어태치먼트를 자동으로 교환하는 자동 어태치먼트 교환기(500)를 포함한다. 선택적으로, 상기 보링머신(1000)은 상기 어태치먼트 교환신호를 생성하고 상기 가공 대상물에 대한 보링가공을 제어하는 수치 제어기(800)를 더 포함하여 수치제어 공작기계(numerical control(NC) machine)로 제공될 수 있다.
예를 들면, 충분한 강도를 갖는 일체형 구조물인 베드 구조물의 일측에 칼럼 구조물(C)이 배치되고 상기 베드 구조물의 타측에 상기 칼럼 구조물(C)과 대향하도록 테이블(700)이 배치된다. 상기 칼럼 구조물(C)은 제2 방향(II)을 따라 연장하는 소정의 높이를 갖는 기둥 형상으로 제공되고 제1 방향(I)을 따라 베드 구조물 상에서 이동가능하게 배치되며, 상기 테이블(700)은 칼럼 구조물(C)과 대향하는 베드 구조물의 타측에서 제1 및 제2 방향(I, II)과 수직한 제3 방향(III)을 따라 이동가능하게 배치된다. 상기 칼럼 구조물(C)은 가공 대상물에 대한 보링가공을 수행하는 공구가 결합하는 스핀들 어셈블리(600)가 결합되어 공구에 대한 구동 베이스로 제공된다.
또한, 자동공구 교환기(미도시)나 상기 자동 어태치먼트 교환기(500)의 구동 베이스로 제공되어 자동 공구교환이나 자동 어태치먼트 교환 중에 발생하는 진동이나 외란을 흡수하여 정밀한 공구교환이나 어태치먼트 교환을 수행한다.
상기 스핀들 어셈블리(600)는 제2 및 제3 방향(II, III)을 따라 이동가능하게 상기 칼럼 구조물(C)에 설치되어 칼럼 구조물(C)의 높이 및 폭 방향을 따라 위치를 조절할 수 있다. 스핀들 어셈블리(600)가 설치된 칼럼 구조물(C)은 제1 방향(I)을 따라 이동하므로, 상기 스핀들 어셈블리(600)는 가공 대상물에 대한 보링가공이 수행되는 3차원 작업공간에서 이동가능하게 배치된다. 본 실시예의 경우, 상기 스핀들 어셈블리(600)는 수평형 보링가공을 수행할 수 있도록 스핀들의 축이 테이블(700) 또는 베드 구조물에 대하여 평행하게 배치된다.
도 9는 본 발명이 일실시예에 따라 도 8에 도시된 스핀들 어셈블리의 구조를 나타내는 구성도이다.
도 9를 참조하면, 상기 스핀들 어셈블리(600)는 가공 대상물을 향하도록 전방에 배치되고 공구 및/또는 어태치먼트가 결합하기 위한 결합 구조물을 구비하는 스핀들 헤드(H)와 스핀들 헤드(H)와 대향하도록 후방에 배치되고 상기 스핀들 헤드를 구동하기 위한 구동 구조물이 구비되는 스핀들 몸체(B)로 구성된다. 상기 결합 구조물은 공구 및/또는 어태치먼트가 결합되는 스핀들 구조물(610)과 상기 스핀들 구조물(610)이 결합되는 플랜지 구조물(620)로 구성되고, 상기 구동 구조물은 스핀들 구조물로 동력을 공급하는 파워소스(630)와 상기 파워소스(630)로부터 스핀들 구조물(610)로 동력을 전달하는 동력 전달 구조물(640) 및 상기 회전축(612)의 원점 좌표를 검출하는 검출유닛(650)으로 구성된다.
예를 들면, 상기 스핀들 구조물(610)은 스핀들 몸체(611), 상기 스핀들 몸체(611)의 중심부를 관통하고 상기 칼럼 구조물(C)에 대하여 상기 제1 방향(I)을 따라 선형적으로 상대운동이 가능한 회전축(612) 및 상기 스핀들 몸체(611)에 선택적으로 결합되어 어태치먼트(A)를 고정하는 어태치먼트 어댑터(613)를 구비한다.
보링공구는 상기 스핀들 몸체(611)와 회전축(612)에 결합되고 회전축(612)의 회전에 의해 가동 대상물에 대한 보링가공을 수행한다. 상기 어댑터(613)에는 스핀들용 어태치먼트(A)를 결합하여 공구의 활용도 및 스핀들의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 상기 어태치먼트(A)의 선택에 의해 통상의 보링가공뿐만 아니라 밀링가공이나 특수한 보링가공을 수행할 수 있다.
상기 플랜지(620)는 스핀들 구조물(610)이 결합되고 내부에 회전축(612)의 회전속도를 결정하는 기어 어셈블리(621)가 배치되어 어태치먼트(A)의 특성에 따라 회전축의 기어비(gear ratio)를 조절할 수 있다.
상기 파워소스(630)는 회전축(612)을 구동하기 위한 서보모터를 포함하고 상기 동력전달 구조물(640)은 상기 파워소스(630)로부터 생성된 구동력을 상기 기어 어셈블리(621)로 전송하는 주 전동축(642) 및 보조 전동축(644)을 구비한다. 상기 주 전동축(642) 및 보조 전동축(644)은 다양한 전동요소들을 구비하는 제1 및 제2 전동챔버(641, 643)의 내부에 각각 배치된다.
제1 및 제2 전동챔버(641, 643)에는 제1 방향(I)을 따른 상기 주 전동축(642) 및 보조 전동축(644)의 위치를 검출하기 위한 위치 표시자가 각각 구비된다. 상기 주 전동축(642)은 회전축(612)과 연결된 전동축의 전체위치를 조절하도록 제1 방향을 따라 이동가능하게 구성되며 주 전동축(642)의 원점은 상기 스핀들 어셈블리(600)를 설계하는 단계에서 결정된다. 따라서, 상기 주 전동축(642)의 위치는 설계단계에서 설정된 원점인 설계원점을 기준으로 검출된다.
한편, 상기 보조 전동축(644)은 어댑터(613)에 체결되는 어태치먼트(A)의 특성과 상기 어태치먼트(A)에 대응하는 기어비를 충족하기 위해 제1 방향(I)을 따라 가변적인 위치를 가질 수 있다. 따라서, 어태치먼트(A)와 기어비가 특정된 경우 상기 보조 전동축(644)의 위치는 어댑터(613)에 체결된 선택 어태치먼트를 이용하여 수행되는 보링가공의 작업좌표를 설정하는 기준점(가공원점)으로 검출된다.
이에 따라, 상기 검출유닛(650)은 상기 제1 전동챔버(641)의 위치 표시자로부터 상기 주 전동축(642)의 위치를 검출하는 제1 검출 도그(651) 및 제2 전동챔버(643)의 위치 표시자로부터 상기 보조 전동축(644)의 위치를 검출하는 제2 검출 도그(653)를 포함한다. 제1 검출 도그(651)로부터 검출된 주 전동축(642)의 위치는 제1 센서(652)를 통하여 상기 수치 제어기(800)로 전송되고 제2 검출 도그(653)로부터 검출된 보조 전동축(644)의 위치는 제2 센서(654)를 통하여 수치 제어기(800)로 전송된다.
검출된 주 전동축(642) 및 보조 전동축(644)의 위치는 자동 어태치먼트 교환기(500)의 구동 제어부(300)로 전송되어 교환위치 검출을 위한 기본 데이터로 이용된다.
상기 테이블(700)은 칼럼 구조물(C)과 대향하도록 배치되고 제1 및 제2 방향(I, II)과 수직한 제3 방향(III)을 따라 이동가능하게 베드 구조물에 결합한다. 본 실시예의 경우, 상기 테이블(700) 상에는 가동 대상 공작물이 고정되는 팔레트(pallet, P)가 배치되어 보링공정이 완료된 공작물은 자동으로 보링머신으로부터 분리된다.
상기 자동 어태치먼트 교환기(500)는 제3 방향(III)을 따라 테이블(700)과 일렬로 배치되며, 가공대상 공작물에 대한 보링가공이 수행되는 작업영역으로부터 제3 방향을 따라 일정거리만큼 이격된 대기영역에 배치된다. 테이블은 팔레트 교환영역과 상기 작업영역 사이를 이동하고 자동 어태치먼트 교환기(500)는 상기 대기영역과 작업영역 사이를 이동하도록 구성된다.
상기 자동 어태치먼트 교환기(500)는 상기 스태커(100)에 고정되는 이송몸체(210), 상기 제3 방향(III)을 따라 상기 이송몸체(210)를 이송시키는 이송라인(220) 및 상기 이송몸체(210)를 이송하는 구동력을 제공하는 이송 파워(230)를 구비하는 이송기(200) 및 상기 선택 어태치먼트와 상기 스핀들 어셈블리(600)가 자동으로 체결되도록 상기 스태커(100) 및 상기 이송기(200)를 구동하는 구동 제어부(300)로 구성된다.
상기 자동 어태치먼트 교환기(500)는 도 1 내지 도 7을 참조하며 설명한 자동 어태치먼트 교환기와 실질적으로 동일한 구성을 가지므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
상기 수치 제어기(800)는 소정의 알고리즘에 따라 상기 칼럼 구조물(C), 스핀들 어셈블리(600), 테이블(700) 및 자동 어태치먼트 교환기(500)를 구동하여 가공대상 공작물에 대한 수치제어 보링가공을 제어한다. 수치 제어기(800)의 측부에는 사용자 인터페이스로 제공되어 수치제어 보링가공을 수행하기 위한 명령어를 입력할 수 있는 제어패널(CP)이 제공된다.
특히, 상기 수치 제어기(800)는 자동 어태치먼트 교환기(500)의 중앙 제어유닛(310)과 통신하며 보링 가공을 위한 스핀들 어태치먼트를 자동으로 교환한다. 또한, 자동 공구 교환기(ATC)가 제공되는 경우 상기 자동 공구 교환기(ATC)와 자동 어태치먼트 교환기(500)를 동시에 제어하여 가공단계에 필요한 어태치먼트와 공구를 자동으로 교환하도록 보링머신(1000)을 제어함으로써 보링머신 가공의 정밀도와 효율을 현저하게 높일 수 있다.
이에 따라, 상기 수치 제어기(800)는 상기 중앙 제어유닛(310)의 제어신호에 대응하여 작동하고, 상기 회전축(612)을 상기 제1 방향(I)을 따라 상기 칼럼 구조물(C)에 대하여 상대 운동시켜 상기 교환위치에 배치하는 회전축 구동기(810), 상기 칼럼 구조물(C)을 상기 제1 방향(I)을 따라 구동시켜 상기 교환위치에 배치하는 칼럼 구동기(820) 및 상기 스핀들 구조물(610)을 상기 제2 방향(II)을 따라 구동시켜 상기 교환위치에 배치하는 스핀들 구동기(830)를 포함한다.
상기 회전축 구동기(810), 칼럼 구동기(820) 및 스핀들 구동기(830)는 자동 어태치먼트 교환기(500)의 중앙 제어유닛(310)과 연동되어 자동 어태치먼트 교환을 위한 동작단계에 따라 적절하게 회전축(612), 칼럼(C) 및 스핀들 구조물(610)의 동작을 제어한다. 필요한 경우, 스핀들 구동기(830)는 기어 어셈블리(621)의 동작도 제어하여 교환되는 어태치먼트에 적절한 기어비를 설정할 수도 있다.
특히, 상기 회전축 구동기(810)는 상기 회전축(612)을 제1 방향(I)을 따라 이동시켜 어태치먼트 교환 전에는 상기 설계원점으로 회전축(612)을 위치시킬 수 있고, 어태치먼트 교환 후에는 상기 가공원점으로 회전축(612)을 위치시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 보링머신의 어태치먼트는 다음과 같이 자동으로 교환될 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 도 8에 도시된 보링머신에서 자동으로 어태치먼트를 교환하는 과정을 나타내는 과정을 나타내는 도면이다. 도 11은 도 8에 도시된 보링머신에서 어태치먼트를 자동으로 교환하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 10a 및 도 11을 참조하면, 보링가공의 특정 단위작업이 완료되면 팔레트(P)가 탑재된 테이블(700)은 보링머신(1000)의 작업영역(working area, WA)에 배치되고 어태치먼트 자동 교환신호가 상기 수치 제어기(800)로 전송된다. 보링작업이 개시되기 전 어태치먼트 교환이 먼저 수행되는 경우 상기 테이블(700)은 팔레트 대기영역(pallete standby area, PSA)에 배치될 수도 있다.
상기 어태치먼트 자동 교환신호가 상기 수치 제어기(800)로 전송되면, 상기 보링머신(1000)은 자동 어태치먼트 교환 모드(AAC mode)로 전환(단계 S100)되고 어태치먼트 자동 교환이 개시된다.
어태치먼트 교환신호는 수치제어 알고리즘에 따라 자동으로 선택될 수도 있고 보링 작업자에 의해 수동으로 입력될 수도 있다. 수치 제어 알고리즘이 구비되지 않은 보링머신인 경우 상기 어태치먼트 교환신호는 상기 구동 제어부(300)의 중앙 제어유닛(310)을 통하여 전송될 수도 있다.
본 실시예의 경우, 상기 어태치먼트 교환신호는 선택 어태치먼트의 어태치먼트 번호(ATT #)를 지정함으로써 인가될 수 있다. 이에 따라, 자동 어태치먼트 교환기(500)의 데이터 저장유닛(320)으로부터 선택 어태치먼트에 대응하는 어태치먼트 데이터가 상기 교환위치 검출기(341)로 전송되어 도 7에 도시된 바와 같이 어태치먼트 교환위치를 생성한다. 이때, 필요한 경우 교환위치의 특정위치는 작업자에 의해 직접 입력될 수도 있으며, 상기 제어패널(CP)이 작업자와의 인터페이스 콘솔로 이용될 수 있다.
이때, 어태치먼트가 수납된 스태커(100)는 상기 작업영역(WA)으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 테이블(700)과 일렬로 배치되는 어태치먼트 대기영역(attachment standby area, ASA)에 위치하고 상기 칼럼(C)이나 스핀들 구조물(610) 및 회전축(612)은 상기 단위작업의 종류에 따라 다양한 작업위치에 위치한다. 보링작업을 시작하는 경우 상기 작업위치는 작업원점을 유지하게 된다.
상기 어태치먼트 교환위치 및 작업위치는 수치 제어기(800) 및 중앙 제어유닛(310)과 공유되어 보링머신(1000) 및 자동 어태치먼트 교환기(500)를 유기적으로 제어하게 된다.
도 10b 및 도 11을 참조하면, 스핀들 어셈블리(600)의 상태를 분석하여 현재의 스핀들 상태를 검출하고(단계 S200), 팔레트가 구비된 테이블을 팔레트 대기영역(PSA)으로 이동하여 선택 어태치먼트가 수용된 스태커의 이송을 준비한다.
자동 교환신호는 신호 처리기(311)를 통하여 상기 교환위치 검출기(341)뿐만 아니라 상기 스핀들 분석유닛(320)으로도 동시에 전송되어 교환위치 생성과 스핀들 상태분석은 동시에 수행된다.
상기 스핀들 분석유닛(320)은 상기 스핀들 어셈블리(600)를 검사하고 분석하여 스핀들 어셈블리(600)의 현재 체결상태를 검출한다. 스핀들 체결상태는 스핀들에 아무런 어태치먼트나 공구가 체결되어 있지 않은 빈 상태(empty state), 커버용 더미 어태치먼트가 체결된 더미 상태(dummy state), 상기 단위작업에서 사용된 작업 어태치먼트가 체결된 어태치먼트 상태(att state) 및 상기 작업 어태치먼트와 함께 이전 작업의 공구가 체결된 공구 상태(tool state)를 포함한다. 스핀들 분석 유닛(310)은 상기 각 상태에 대한 정보를 검출하여 상기 중앙 제어유닛(310)으로 전송한다. 중앙 제어유닛(310)은 분석된 스핀들 체결상태를 수치 제어기(800) 및 스태커 제어기(342)로 각각 전송한다.
도 10c 및 도 11을 참조하면, 상기 스태커 제어기(342)에 의해 스태커(100)를 작업영역(WA)으로 이송시켜 어태치먼트 어댑터(613)와 스태커(100)를 정렬시키고 검출된 상기 스핀들 체결상태에 따라 어태치먼트를 자동으로 교환한다.
예를 들면, 상기 스핀들 체결상태가 작업공구나 작업 어태치먼트가 체결되어 있지 않은 빈 상태(empty state)인 경우, 선택 어태치먼트를 어태치먼트 어댑터(613)에 즉시 체결한다(단계 S300). 이와 달리, 상기 스핀들 구조물(610)에 작업 어태치먼트 또는 더미 어태치먼트가 이미 체결되어 있는 경우 작업/더미 어태치먼트를 먼저 탈착(단계 S400)하여 상기 스핀들 상태를 빈 상태(empty state)로 만든 후 선택 어태치먼트를 어댑터(612)에 체결한다.
도 12는 본 발명의 일시시예에 따라 도 10c에 도시된 어태치먼트 어댑터와 스태커의 정렬관계를 나타내는 사시도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 어태치먼트 대기영역(ASA)으로부터 작업영역(WA)으로 이송된 스태커(100)는 선택 어태치먼트(A)와 스핀들 구조물(610)의 어태치먼트 어댑터(613)가 서로 마주보도록 교환위치에 정렬된다.
회전축(612)을 설계 당시의 원점으로 회귀시켜 스태커(100)가 교환위치로 이동하는 동안 스태커(100)와의 간섭을 방지하고 칼럼 구조물(C) 및 스태커(100)의 현재위치를 기준으로 상기 교환위치까지 이송한다. 이때, 제1 검출도그(651)로부터 주 전동축(642)의 위치를 검출하여 상기 회전축(612)이 설계원점으로 위치하는지 여부를 확인할 수 있다.
특히, 상기 선택 어태치먼트(A)가 커플링 헤드가 필요한 경우 스핀들 분석유닛(320)은 현재의 스핀들 구조물(610)에 스핀들 헤드가 부착되었는지 여부를 더 검출할 수 있다. 스핀들 헤드의 부착 여부에 따라 선택 어태치먼트(A)를 체결하기 전에 스핀들 헤드를 먼저 체결하거나 새로운 스핀들 헤드로 교환하는 작업을 먼저 수행할 수도 있다.
스핀들 상태가 더미 상태 또는 어태치먼트 상태인 경우에는 더미 어태치먼트 또는 작업 어태치먼트가 먼저 스핀들 구조물(610)로부터 탈착한다(단계 S400). 스핀들 구조물(610)에 부착된 어태치먼트의 종류를 먼저 분석하여 탈착 어태치먼트에 관한 정보를 특정하고 상기 탈착 어태치먼트를 수납할 수 있는 수납 셀(housing cell, HC)이 탈착 어태치먼트와 정렬하도록 스태커(100)를 이송시킨다.
이어서, 탈착 어태치먼트를 어댑터(612)로부터 제거하여 수납 셀(HC)에 수납하고 칼럼 구조물(C)을 후퇴시켜 스핀들 어셈블리(600)와 스태커(100)를 이격시킨다. 이어서, 어태치먼트가 탈착된 스핀들 구조물(610)의 회전축(612)을 설계원점으로 복귀시키고 선택 어태치먼트(A)의 어태치먼트 데이터를 이용하여 교환위치를 설정한다. 칼럼 구조물(C)과 스태커(100)를 이동시켜 선택 어태치먼트(A)와 어댑터(612)가 서로 정렬하고, 어태치먼트 체결동작을 수행(단계 S300)하게 된다.
특히, 스핀들 상태가 이전 가공의 공구가 체결된 공구상태(tool state)인 경우, 자동 공구 교환기와 같은 공구 교환 장치를 이용하여 먼저 공구를 제거한 후 선택 어태치먼트의 체결 또는 탈착 어태치먼트의 탈착을 수행하게 된다. 이에 따라, 공구 교환과 어태치먼트 교환을 보링가공의 단계에 따라 자동으로 교환할 수 있다.
선택 어태치먼트의 체결을 위해 어댑터(613)와 스태커(100)가 교환위치에 정렬되면 스태커(100)의 도어(120)가 개방되고 어댑터(613)의 유압 클램프 장치에 의해 선택 어태치먼트의 결합 스터드(미도시)가 어댑터의 결합 홀(미도시)에 삽입되어 선택 어태치먼트가 자동으로 체결된다. 선택 어태치먼트의 체결이 완료되면 상기 교환 제어신호 생성기(343)는 교환완료 신호를 중앙 제어유닛(310)으로 전송한다.
교환완료 신호가 전송되면, 상기 중앙 제어유닛(310)은 선택 어태치먼트(A)의 어태치먼트 데이터를 데이터 저장유닛(330)으로부터 추출하여 자동으로 어태치먼트 정보를 수정한다. 예를 들면, 어태치먼트의 길이, 회전속도, 이송량, 스트로크(stroke) 범위, 기어비 및 작업영역에서의 작업 좌표계의 원점 등이 선택 어태치먼트를 기준으로 자동으로 재설정된다.
특히, 선택 어태치먼트로의 교환이 완료된 후 상기 보조 전동축(644)의 위치를 부가적으로 배치된 제2 검출 도그(653)로 검출하여 선택 어태치먼트(A)의 교환에 따라 변경된 작업 좌표계의 원점이 정확하게 설정되었는지를 확인할 수 있다.
도 10d 및 도 11을 참조하면, 교환 완료신호에 의해 어태치먼트의 자동교환이 완료되면 자동 어태치먼트 교환기(500)의 자동 어태치먼트 교환 모드(AAC mode)는 종료(단계 S500)되고, 상기 스태커(500)는 어태치먼트 대기영역(ASA)으로 복귀한다.
예를 들면, 수치 제어기(800)는 상기 스핀들 어셈블리(600)를 구비하는 칼럼 구조물(C)을 제1 방향(I)을 따라 이송시켜 스태커(100)와 스핀들 어셈블리(600)를 일정거리만큼 이격시키고, 상기 스태커 제어기(342)는 스태커(100)를 제3 방향을 따라 이송시켜 어태치먼트 대기영역(ASA)까지 이송한다.
도시하지는 않았지만, 자동 공구 교환기(ATC)를 이용하여 교환된 선택 어태치먼트에 새로운 공구를 체결한 후 파레트 대기영역(PSA)에 위치한 테이블(700)을 상기 작업영역(WA)으로 이송시켜 후속 단위 작업을 수행하게 된다.
이에 따라, 보링가공의 단계에 따라 공구와 어태치먼트를 자동으로 교환하여 어태치먼트 교환과 공구교환의 효율성과 정확성을 높일 수 있다. 특히, 자동 어태치먼트 교환기를 테이블과 일렬로 배치하여 어태치먼트가 수납된 스태커를 직접 스핀들 어셈블리와 정렬하도록 이송함으로써 어태치먼트 교환을 위한 별도의 이송수단이 요구되지 않으며 어태치먼트 교환과정에서 회전축의 원점복귀와 어태치먼트 정보 재설정을 자동으로 수행함으로써 어태치먼트 교환의 효율성과 정확도를 높일 수 있다.
상술한 바와 같은 자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신에 의하면, 어태치먼트 교환신호에 따라 자동 또는 반자동으로 어태치먼트 교환위치가 설정되고 선택 어태치먼트가 수납된 스태커를 교환위치로 이송하여 자동으로 어태치먼트 교환 작업을 수행한다. 어태치먼트 변위와 같은 교환된 선택 어태치먼트의 기본정보는 데이터 저장유닛으로부터 자동으로 호출되어 설정된다.
따라서, 선택 어태치먼트를 크레인에 의해 개별적으로 이송하고 수동으로 어태치먼트 교환 및 정보수정을 수행하는 종래의 어태치먼트 교환과 비교하여 어태치먼트 교환의 효율성과 정확성을 높일 수 있다. 이에 따라, 선택 어태치먼트의 변위와 작업공간의 좌표계가 불일치에 의한 공구손상이나 착오가공을 방지할 수 있다.
또한, 보링가공의 단계에 따라 어태치먼트와 공구를 자동으로 교환하도록 수치제어 알고리즘으로 보링머신을 제어하는 경우, 선택 어태치먼트의 이송과 회전축의 원점복귀 및 선택 어태치먼트의 체결 및 어태치먼트 정보의 재설정을 모두 자동화함으로써 어태치먼트 교환의 효율성과 정확도를 현저하게 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 어태치먼트 교환 전의 회전축의 설계원점 복귀와 교환 후의 작업원점 위치여부를 별도의 검출도그를 이용함으로써 어태치먼트 자동교환으로 인한 회전축의 위치를 정확하게 설정할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 어태치먼트보다 큰 길이를 구비하고 높이방향을 따라 적층되는 적어도 하나의 수납 셀을 포함하며, 상기 수납 셀의 내부에 상기 어태치먼트를 수평하게 수용하는 스태커(stacker);
    상기 스태커에 고정되는 이송몸체, 상기 이송몸체를 이송시키는 이송라인 및 상기 이송라인을 구동하는 이송 파워를 구비하는 이송기; 및
    상기 다수의 어태치먼트로부터 선택된 선택 어태치먼트와 공작기계의 스핀들 어셈블리가 체결되도록 상기 스태커 및 상기 이송기를 구동하여 자동으로 상기 어태치먼트를 교환하는 구동 제어부를 포함하는 자동 어태치먼트 교환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스태커는 상기 수납 셀에 배치되어 상기 스태커의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 정렬되어 길이방향을 따라 상기 어태치먼트를 지지하는 다수의 지지체(support)를 구비하는 자동 어태치먼트 교환기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지지체는,
    상기 수납 셀의 입구에 배치되어 상기 어태치먼트의 머리부를 지지하고 상기 어태치먼트의 위치를 고정하는 머리부 위치고정 핀(head position pin) 및 상기 어태치먼트의 수납여부를 검출하는 수납 신호 생성기를 구비하는 다수의 검출용 브이 블록(detection v-block); 및
    상기 수납 셀의 내부에 일정한 간격으로 배치되어 상기 어태치먼트의 꼬리부를 단속적으로 지지하는 다수의 지지용 브이 블록을 포함하는 자동 어태치먼트 교환기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 지지체는 상기 지지용 브이 블록과 결합되어 상기 어태치먼트의 길이에 상관없이 상기 어태치먼트의 꼬리부를 지지하도록 상기 스태커의 길이방향을 따라 지지위치를 변경할 수 있는 지지위치 변경자를 더 구비하는 자동 어태치먼트 교환기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 꼬리위치 변경자는 상기 어태치먼트의 꼬리부 위치를 고정하는 꼬리부 위치고정 핀(tale position pin) 및 상기 꼬리부 위치고정 핀의 위치에 대응하는 지지위치 신호를 생성하여 상기 구동 제어부로 전송하는 신호 생성기를 포함하는 자동 어태치먼트 교환기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이송라인은 상기 이송몸체에 고정되고 회전운동에 의해 상기 이송몸체를 선형 이동시키는 볼 스크류를 포함하고 상기 이송파워는 상기 구동 제어부에 의해 동작이 제어되어 상기 볼 스크류의 회전방향을 제어하는 서보모터(servo motor)를 포함하는 자동 어태치먼트 교환기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동 제어부는 상기 스핀들 어셈블리의 체결상태를 검출하는 스핀들 분석유닛, 상기 스태커에 수납된 상기 어태치먼트의 기본정보인 어태치먼트 데이터를 저장하는 데이터 저장유닛 및 상기 선택 어태치먼트와 상기 스핀들 어셈블리가 정렬하도록 상기 스태커를 이송하여 상기 선택 어태치먼트를 상기 스핀들 어셈블리에 자동으로 체결하는 교환 제어유닛을 포함하는 자동 어태치먼트 교환기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 교환 제어유닛은 상기 어태치먼트 데이터와 공작기계의 가공위치로부터 상기 어태치먼트의 교환위치를 검출하는 교환위치 검출기, 상기 교환위치로 상기 스태커를 이송하여 상기 스핀들 어셈블리와 정렬하는 스태커 제어기 및 어태치먼트 자동교환의 구동단계를 나타내는 교환 제어신호를 생성하는 교환 제어신호 생성기를 포함하는 자동 어태치먼트 교환기.
  9. 제1 방향을 따라 이동 가능하고 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장하는 칼럼 구조물에 고정되어 공구 및 어태치먼트의 적어도 하나와 선택적으로 결합하는 스핀들 어셈블리;
    가공 대상물이 고정되며 상기 제1 및 제2 방향과 수직한 제3 방향을 따라 이동 가능하도록 상기 칼럼 구조물과 연결되는 테이블; 및
    적어도 하나의 어태치먼트가 상기 테이블과 수평하게 수납된 스태커를 구비하고 상기 제3 방향을 따라 이동가능하게 상기 테이블과 일렬로 연결되어 어태치먼트 교환신호에 따라 상기 스태커로부터 선택된 선택 어태치먼트를 자동으로 교환하는 자동 어태치먼트 교환기를 포함하는 보링머신.
  10. 제9항에 있어서, 상기 자동 어태치먼트 교환기는 상기 스태커에 고정되는 이송몸체, 상기 제3 방향을 따라 상기 이송몸체를 이송시키는 이송라인 및 상기 이송몸체를 이송하는 구동력을 제공하는 이송 파워를 구비하는 이송기 및 상기 선택 어태치먼트와 상기 스핀들 어셈블리가 자동으로 체결되도록 상기 스태커 및 상기 이송기를 구동하는 구동 제어부를 더 포함하는 보링머신.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스태커는,
    상기 어태치먼트보다 큰 길이를 구비하고 상기 제1 방향을 따라 적층되며 내부에 상기 어태치먼트를 개별적으로 수납하는 적어도 하나의 수납 셀;
    상기 수납 셀의 입구에 배치되고 상기 어태치먼트의 위치를 고정하는 머리부 위치고정 핀(head position pin) 및 상기 어태치먼트의 수납여부를 검출하여 상기 어태치먼트 교환 제어부로 수납신호를 전송하는 수납신호 생성기를 구비하는 다수의 검출 브이 블록(detection v-block); 및
    상기 수납 셀의 내부에서 일렬로 정렬되어 상기 제1 방향을 따라 상기 어태치먼트를 단속적으로 지지하는 다수의 지지용 브이 블록을 포함하는 보링머신.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스태커는 상기 지지용 브이 블록과 결합되어 상기 어태치먼트의 길이에 상관없이 상기 어태치먼트의 꼬리부를 지지하도록 상기 제1 방향을 따라 지지위치를 변경할 수 있는 지지위치 변경자를 더 구비하는 보링머신.
  13. 제10항에 있어서, 상기 구동 제어부는 상기 스핀들 어셈블리의 체결상태를 검출하는 스핀들 분석유닛, 상기 스태커에 수납된 상기 어태치먼트들의 기본정보인 어태치먼트 데이터를 저장하는 데이터 저장유닛 및 상기 선택 어태치먼트와 상기 스핀들 어셈블리가 정렬하도록 상기 스태커를 이송하여 상기 선택 어태치먼트를 상기 스핀들 어셈블리에 자동으로 체결하는 교환 제어유닛 및 주위와 통신하며 상기 스핀들 분석유닛, 상기 데이터 저장유닛 및 상기 교환 제어유닛을 제어하는 중앙제어 유닛을 포함하는 보링머신.
  14. 제13항에 있어서, 상기 교환 제어유닛은 상기 어태치먼트 데이터로부터 상기 어태치먼트의 교환위치를 검출하는 교환위치 검출기, 상기 교환위치로 상기 스태커를 이송하여 상기 스핀들 어셈블리와 정렬하는 스태커 제어기 및 어태치먼트 자동교환이 수행되는 동안 교환 제어신호를 생성하는 교환 제어신호 생성기를 포함하는 보링머신.
  15. 제14항에 있어서, 상기 스핀들 어셈블리는 상기 칼럼 구조물에 대하여 상기 제1 방향을 따라 선형적으로 상대운동 가능한 회전축을 구비하는 스핀들 구조물, 상기 스핀들과 동일한 중심축을 공유하도록 상기 스핀들을 둘러싸고 상기 어태치먼트와 결합하는 어댑터(adapter) 및 제1 방향을 따른 상기 회전축의 위치를 상기 어태치먼트와 상기 어댑터의 결합 전과 결합 후로 구분하여 검출하는 적어도 한 쌍의 검출유닛을 포함하는 보링머신.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가공 대상물에 대한 보링가공을 제어하고 상기 어태치먼트 교환신호를 생성하는 수치 제어기를 더 포함하는 보링머신.
  17. 제16항에 있어서, 상기 수치 제어기는 상기 중앙 제어유닛의 제어신호에 대응하여 작동하고, 상기 회전축을 상기 제1 방향을 따라 상기 칼럼 구조물에 대하여 상대 운동시키는 회전축 구동기, 상기 칼럼 구조물을 상기 제1 방향을 따라 구동시키는 칼럼 구동기 및 상기 스핀들 구조물을 상기 제2 방향을 따라 구동시키는 스핀들 구동기를 포함하는 보링머신.
  18. 제17항에 있어서, 상기 검출유닛은 상기 어태치먼트가 상기 어댑터에 체결되기 전에 작동하여 상기 회전축의 위치를 검출하는 제1 검출 도그 및 상기 어태치먼트가 상기 어댑터에 체결된 후에 작동하여 상기 회전축의 위치를 검출하는 제1 검출 도그를 포함하는 보링머신.
PCT/KR2018/006513 2017-06-08 2018-06-08 자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신 WO2018226061A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/620,522 US11660715B2 (en) 2017-06-08 2018-06-08 Automatic attachment changer and boring machine having same
CN201880050960.5A CN110958930A (zh) 2017-06-08 2018-06-08 自动附件更换机及具备其的镗床

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170071373A KR102324545B1 (ko) 2017-06-08 2017-06-08 자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신
KR10-2017-0071373 2017-06-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018226061A1 true WO2018226061A1 (ko) 2018-12-13

Family

ID=64566009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/006513 WO2018226061A1 (ko) 2017-06-08 2018-06-08 자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11660715B2 (ko)
KR (1) KR102324545B1 (ko)
CN (1) CN110958930A (ko)
WO (1) WO2018226061A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4180172A4 (en) * 2020-07-09 2024-03-27 DN Solutions Co., Ltd. ACCESSORY EXCHANGE APPARATUS AND HORIZONTAL DRILLING MACHINE INCLUDING SAME

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102620717B1 (ko) 2019-04-26 2024-01-03 주식회사 디엔솔루션즈 자동 어태치먼트 교환장치 및 이의 제어방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08309636A (ja) * 1995-05-18 1996-11-26 Toshiba Mach Co Ltd 工作機械の自動アタッチメント交換装置
JP2001198762A (ja) * 2000-01-20 2001-07-24 Olympus Optical Co Ltd 自動工具交換装置
KR20160044939A (ko) * 2014-10-16 2016-04-26 두산중공업 주식회사 공작기계의 어태치먼트 수동 교환 시스템
KR20160070479A (ko) * 2014-12-10 2016-06-20 두산공작기계 주식회사 수치제어 공작기계
KR20170054885A (ko) * 2015-11-10 2017-05-18 두산공작기계 주식회사 어태치먼트 교환장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306350A (en) * 1980-05-12 1981-12-22 Kearney & Trecker Corporation Automatic tool changer and tool storage arrangement for machine tool
JPS5851047A (ja) * 1981-09-19 1983-03-25 Hino Motors Ltd 単軸式ｎｃ工作機械の自動工具交換方法及び装置
JPS62136351A (ja) * 1985-12-06 1987-06-19 Aisan Ind Co Ltd 自動工作機械
US4943199A (en) * 1986-03-12 1990-07-24 Starrfrasmaschinen Ag Machine tool storage apparatus
DE3707318A1 (de) * 1987-03-07 1988-09-15 Scharmann Gmbh & Co Flexible fertigungseinrichtung mit mehreren achsparallelen nebeneinanderstehenden bearbeitungsmaschinen
JP2764467B2 (ja) * 1990-11-01 1998-06-11 キタムラ機械株式会社 多面型ツールマガジン
DE4116487C2 (de) * 1991-05-21 1993-12-16 Horst Dipl Ing Moche Werkzeug-Magazin
US5860900A (en) * 1993-01-06 1999-01-19 The Boeing Company End effector storage station
CN103028989B (zh) * 2011-09-30 2016-01-06 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 换刀系统及采用该换刀系统的机床
CN202742044U (zh) * 2012-04-05 2013-02-20 中国石油天然气集团公司 大口径热煨弯管坡口加工专用工作台
CN202742116U (zh) * 2012-08-14 2013-02-20 深圳市雕铣科技开发有限公司 数控机床的航排式刀库
CN204339401U (zh) * 2014-12-11 2015-05-20 台州意控自动化设备有限公司 一种机床刀库和具有该刀库的数控机床
DE102020130799A1 (de) * 2020-11-20 2022-05-25 E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte Bestückungsvorrichtung, Bestückungssystem, Transportsystem, Anlage und Verfahren zu einer Bestückung der Anlage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08309636A (ja) * 1995-05-18 1996-11-26 Toshiba Mach Co Ltd 工作機械の自動アタッチメント交換装置
JP2001198762A (ja) * 2000-01-20 2001-07-24 Olympus Optical Co Ltd 自動工具交換装置
KR20160044939A (ko) * 2014-10-16 2016-04-26 두산중공업 주식회사 공작기계의 어태치먼트 수동 교환 시스템
KR20160070479A (ko) * 2014-12-10 2016-06-20 두산공작기계 주식회사 수치제어 공작기계
KR20170054885A (ko) * 2015-11-10 2017-05-18 두산공작기계 주식회사 어태치먼트 교환장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4180172A4 (en) * 2020-07-09 2024-03-27 DN Solutions Co., Ltd. ACCESSORY EXCHANGE APPARATUS AND HORIZONTAL DRILLING MACHINE INCLUDING SAME

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180134029A (ko) 2018-12-18
US20210046598A1 (en) 2021-02-18
US11660715B2 (en) 2023-05-30
CN110958930A (zh) 2020-04-03
KR102324545B1 (ko) 2021-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021174963A1 (zh) 自动化生产线及电机转子生产线
CN108039113B (zh) 一种智能制造单元系统集成设计教学设备
WO2016060420A1 (ko) 회전속도비를 이용하여 회전체내 복수개의 절삭툴을 자유롭고 선택적으로 제어할 수 있는 오비탈식 절삭장치
WO2020184945A1 (ko) 자동공구교환장치와 이의 제어방법 및 이를 포함하는 공작기계
WO2018226061A1 (ko) 자동 어태치먼트 교환기 및 이를 구비하는 보링머신
US20190160616A1 (en) Machining system
WO2019135591A1 (ko) 공작기계의 터렛 공구대
WO2020166934A1 (ko) 공작기계 및 이의 작동방법
WO2020166941A1 (ko) 공작기계의 툴 매거진
WO2019135561A1 (ko) 공작기계의 툴 매거진
WO2021177619A1 (ko) 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법
EP0093575B1 (en) A method of operating a machine tool
JP2020006496A (ja) 工作機械
CN112888533B (zh) 工件自动搬运机
US11383341B2 (en) Machining device
WO2023149765A1 (ko) 공작기계의 열변위 보정 장치 및 보정 방법
WO2023096128A1 (ko) 공작기계의 능동형 진동 저감 장치 및 저감 방법
KR20180040566A (ko) 설치 방법 및 설치 모듈을 포함하는 피가공재 기계가공 시스템
WO2023054748A1 (ko) 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 장치 및 이를 이용한 로봇의 후가공 경로 최적화 가공 방법
JPS62166952A (ja) ライン自動運転装置
KR102459650B1 (ko) 로봇 자동화 공작기계, 이에 이용되는 로봇 핸들러 및 그 제어방법
WO2019124771A1 (ko) 공작기계의 주축 구동장치
WO2022203268A1 (ko) 공작기계의 가공 오차 보정장치 및 보정방법
WO2016129754A1 (ko) 지그 조립체 및 이를 구비하는 가공장치
WO2020105983A1 (ko) 로봇팔을 이용한 정밀 가공장치 및 이의 작동방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18813208

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18813208

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1