WO2021177619A1 - 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 수납부와 제2 수납부에 수납된 공구를 램스핀들과 교체하기 위해 제1 수납부와 제2 수납부를 수직방향으로 다단으로 배치하고, 제1 수납부와 제2 수납부가 제1 클램핑부와 제2 클램핑부 및 회전부의 회전방향과 작동 순서를 조절하여 1개의 회전부만으로 2개의 수납부를 선택적으로 또는 동시에 회전시켜 선삭공구와 회전공구를 교환할 수 있게 됨에 따라 툴 매거진에 수납되는 공구 종류와 공구갯수를 확대함에 따라 비가공 시간을 최소화하여 공작기계의 생산성을 증대하고, 툴 매거진의 소형화를 통해 공간활용도를 극대화하며, 툴 매거진의 제조비용과 유지비용 및 가공비용을 절감하고, 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상시키고, 작업자의 편의를 도모할 수 있는 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법에 관한 것이다.

Description

공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법

본 발명은 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직 터닝센터에서 툴 매거진에 공구를 수납하기 위한 수납부가 수직방향으로 다단으로 형성되어 램스핀들이 이동하면서 선삭공구와 회전공구를 용이하게 교체할 수 있는 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

공작기계 중 복합가공기란 선삭가공과 드릴, 탭핑, 밀링가공 등 가공형태가 다양한 가공을 수행하는 다기능의 자동공구교환장치(ATC)와 공구 매거진이 장착된 터닝센터를 의미한다. 복합가공기에서 작업자가 가공에 필요한 공구를 로딩하거나 교환시에 공구를 수동으로 공구 매거진에 장착한다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.

일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.

이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.

또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.

또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)를 구비한다.

일반적으로 공작기계, 특히 머시닝센터나 터닝센터에서 사용하고 있는 툴 매거진의 타입은 크게 2가지 종류로 구분할 수 있다. 하나는 드럼타입(Drum type)의 툴 매거진과, 체인타입(Chain type)의 툴 매거진이다.

또한, 종래 사용되고 있는 자동공구교환장치(ATC)는 공구를 클램프하는 방식에 따라 암타입(arm type)과 암리스타입(armless type)으로 나누어진다.

일반적으로 암리스(armless) 자동공구교환장치(ATC, automatic tool changer)는 공구매거진의 매거진 플레이트에 다수 구비된 공구를 별도의 체인지 암(change arm) 없이 컬럼과 스핀들의 움직임만으로 공구를 교환하는 방식으로 주로 수직형 머시닝센터(vertical type machining center)나 수직형 터닝센터에서 주로 사용된다.

이러한 수직형 머시닝센터나 수직형 터닝센터는 램스핀들에 장착된 공구로 공작물을 가공한다. 오늘날에는 정밀가공 또는 대량생산을 위해 다양한 공구를 수납해야 하고, 고정밀 작업과 반복작업에 의해 종래 공작기계 특히, 수직 터닝센터에서 선삭가공을 위한 선삭공구 또는 회전가공을 위한 회전공구로 공작물의 가공시에 해당공구의 마모에 의해 공구를 자주 교체해야 한다.

그러나, 종래 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 방향성을 갖는 선삭공구(turning tool)(내경공구의 경우 수직방향, 외경공구의 경우 수평방향) 또는 회전공구(milling tool) 한 종류만 구비하여 다양한 종류의 공구를 수납하지 못함에 따라 공작기계의 툴 매거진이 대형화됨에 따라 최종적으로 공작기계의 소형화를 도모할 수 없고, 대형화에 따라 공간활용도가 감소하며, 제작비용과 유지보수 시간이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 선삭공구와 회전공구가 인접하게 설치되는 경우에 공작물과의 간섭 등에 의해 충돌이 발생할 수 있고, 이러한 충돌을 방지하기 위해 작업자가 수시로 선삭공구와 회전공구를 교체함에 따라 비가공시간 증가에 의해 공작기계의 생산성이 감소하고, 작업자의 불편을 초래하는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 공작기계의 가공 프로그램이나 사용자의 목적에 부합하도록 다양한 공구를 수납하지 못하고, 수납한다고 하더라도 장소적 공간적 제약과 제조 비용에 의해 공작기계의 신뢰성이 저하되고, 정확한 작동제어가 수행되지 않음에 따라 공작기계의 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 다양한 공구를 수납하기 위한 방법으로 수직 터닝센터가 수평방향으로 이동하거나 수직방향으로 이동할 때에 양 방향의 공구(내경공구 또는 외경공구)를 모두 수평방향과 수직방향의 방향성을 갖도록 배치하였다.

그러나, 이러한 경우에도 여전히 공구 수납부를 회전구동시키기 위한 구동장치를 다단으로 설치되는 공구 수납부 별로 독립적으로 구비해야 함에 따라 툴 매거진의 소형화를 도모할 수 없고, 제조비용과 유지비용이 증가하고, 공간활용도가 감소하며, 공구 교환에 상대적으로 더 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하되는 문제점이 여전히 있다.

따라서, 다양한 종류와 갯수의 공구를 수납하기 위한 공구수납부를 1개의 구동장치로 구동함과 동시에 최대한 다수의 종류와 공구를 수납하면서 소형화를 도모하고, 기계적인 간섭에 의한 충돌이나 안전사고 없이 작동할 수 있는 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법에 대한 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제1 수납부와 제2 수납부에 수납된 공구를 램스핀들과 교체하기 위해 제1 수납부와 제2 수납부를 수직방향으로 다단으로 배치하고, 제1 수납부와 제2 수납부가 제1 클램핑부와 제2 클램핑부 및 회전부의 회전방향과 작동 순서를 조절하여 1개의 회전부만으로 2개의 수납부를 선택적으로 또는 동시에 회전시켜 선삭공구와 회전공구를 교환할 수 있게 됨에 따라 툴 매거진에 수납되는 공구 종류와 공구갯수를 확대함에 따라 비가공 시간을 최소화하여 공작기계의 생산성을 증대하고, 툴 매거진의 소형화를 통해 공간활용도를 극대화하고, 툴 매거진의 제조비용과 유지비용을 절감하며, 공작기계의 가공비용을 절감하고, 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상시키고, 작업자의 편의를 도모할 수 있는 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진은 램스핀들이 이동하는 공간의 일부에 설치되는 베이스부; 상기 베이스부에 회전 가능하게 설치되고, 복수의 공구를 수납하며 상기 회전부에 의해 회전되는 제1 수납부; 상기 제1 수납부에 대해 수직방향으로 이격되면서 상기 베이스부에 회전 가능하게 설치되고, 복수의 공구를 수납하는 제2 수납부; 상기 제1 수납부에 설치되어 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부를 클램핑 또는 언클램핑시키는 제1 클램핑부; 및 상기 베이스부에 설치되어 상기 제2 수납부와 상기 베이스부를 클램핑 또는 언클램핑시키는 제2 클램핑부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진은 상기 램스핀들에 장착되는 공구를 교환하기 위해 상기 회전부, 상기 제1 클램핑부, 및 상기 제2 클램핑부의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진은 상기 램스핀들에 장착된 가공공구와 상기 제1 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는 상기 제어부의 제어를 통해 상기 제2 클램핑부에 의해 상기 베이스부와 상기 제2 클램핑부가 클램핑되어 상기 제2 수납부의 회전이 차단되고, 상기 제1 클램핑부에 의해 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부가 언클램핑되어 상기 제1 수납부만 상기 회전부에 의해 회전할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진은 상기 램스핀들에 장착된 가공공구와 상기 제2 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는 상기 제어부의 제어를 통해 상기 제2 클램핑부에 의해 상기 베이스부와 상기 제2 클래핑부가 언클램핑되어 상기 제2 수납부의 회전이 허용되고, 상기 제1 클램핑부에 의해 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부가 클램핑되어 상기 회전부의 회전력이 상기 제2 수납부로 전달됨에 따라 상기 제2 수납부가 회전할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 상기 회전부에 의해 회전하도록 상기 베이스부에 회전 가능하게 설치되는 제1 본체부; 상기 회전부의 회전중심을 기준으로 상기 제1 본체부에 일정한 각도로 방사상으로 설치되어 공구를 가압에 의해 클램핑하는 복수의 제1 그립퍼부; 및 상기 제2 수납부에 수납된 공구를 교환하기 위해 상기 회전부의 회전중심을 기준으로 상기 제1 본체부에 일정한 각도로 개방되도록 형성되는 포켓부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 상기 제2 수납부는 상기 제1 본체부의 수직 하부로 이격하고 상기 베이스부에 회전 가능하게 설치되는 제2 본체부; 및 상기 회전부의 회전중심을 기준으로 상기 제2 본체부에 일정한 각도로 방사상으로 설치되어 공구를 가압에 의해 클램핑하는 복수의 제2 그립퍼부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 상기 제어부는 가공프로그램, 상기 제1 수납부의 제1 그립퍼부와 상기 제2 수납부의 제2 그립퍼부에 수납되는 공구종류와 공구위치, 상기 포켓부 위치, 대기위치, 및 교환위치에 대한 정보를 저장하는 데이터 저장부; 상기 램스핀들에 장착된 가공공구의 공구종류를 확인하는 확인부; 상기 확인부의 확인결과 및 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 통해 상기 램스핀들의 공구를 교환하기 위한 교환공구를 판단하는 판단부; 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터, 상기 확인부, 및 상기 판단부의 판단결과에 따라 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 해당 그립퍼부에 반납하고, 교환공구를 수납중인 그립퍼부를 교환위치로 이동시키기 위해 상기 회전부, 상기 제1 클램핑부, 및 상기 제2 클램핑부의 작동순서와 상기 회전부의 회전방향과 회전량을 계산하는 계산부; 및 상기 계산부의 결과에 따라 상기 회전부, 상기 제1 클램핑부, 및 상기 제2 클램핑부에 작동신호를 출력하는 지령부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 상기 제어부는 상기 데이터 저장부, 상기 확인부, 상기 판단부, 상기 계산부, 및 상기 지령부의 결과에 따라 상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부의 정상작동 유무 및 교환공구를 수납중인 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중에 어느 하나의 그립퍼부와 상기 포켓부가 교환위치로의 정상이동 유무를 분석하고 이상이 있는 경우 알람을 발생하는 분석부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 각각의 상기 제1 그립퍼부에 수납되는 공구 수납 방향과 각각의 상기 제2 그립퍼부에 수납되는 공구 수납 방향은 서로 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 각각의 상기 제1 그립퍼부의 중심선 사이의 각도는 각각의 상기 제2 그립퍼부의 중심선의 사이의 각도의 2배가 되도록 상기 제1 그립퍼부가 상기 제1 본체부에 배치되고, 상기 제2 그립퍼부가 상기 제2 본체부에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 각각의 상기 제1 그립퍼부에는 선삭공구가 수납되고, 각각의 상기 제2 그립퍼부에는 공구는 회전공구가 수납될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 상기 제1 클램핑부는 상기 제1 본체부에 설치되는 제1 실린더부; 상기 제1 실린더부에 설치되어 상하로 왕복 이동하면서 상기 제2 본체부의 상부에 함입 형성되는 제1 수용부와 선택적으로 결합하는 제1 로드부; 및 상기 제1 로드부와 상기 제1 수용부의 결합유무를 센싱하는 제1 센싱부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 상기 제2 클램핑부는 상기 베이스부에 설치되는 제2 실린더부; 상기 제2 실린더부에 설치되어 상하로 왕복 이동하면서 상기 제2 본체부의 하부에 함입 형성되는 제2 수용부와 선택적으로 결합하는 제2 로드부; 및 상기 제2 로드부와 상기 제2 수용부의 결합유무를 센싱하는 제2 센싱부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진은 상기 베이스부와 상기 제2 수납부 사이에 설치되는 베어링부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법은 램스핀들에 장착된 가공공구와 제1 수납부 또는 제2 수납부에 수납된 교환공구를 교환하기 위한 가공프로그램, 제1 수납부의 제1 그립퍼부와 제2 수납부의 제2 그립퍼부에 수납되는 공구종류와 공구위치, 포켓부 위치, 대기위치, 및 교환위치에 대한 정보를 저장하는 단계; 상기 램스핀들에 장착된 가공공구의 공구종류를 확인하는 단계; 상기 가공프로그램에 따라 상기 램스핀들에 교환될 교환공구를 판단하는 단계; 기저장된 데이터, 확인결과, 및 판단결과에 따라 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 해당 그립퍼부에 반납하고, 교환공구를 수납중인 그립퍼부를 교환위치로 이동시키기 위해 회전부, 제1 클램핑부, 및 제2 클램핑부의 작동순서와 회전부의 회전방향과 회전량을 계산하는 단계; 계산결과에 따라 상기 회전부, 상기 제1 클램핑부, 및 상기 제2 클램핑부에 순차적으로 작동신호를 전달하는 단계; 순차적으로 전달된 작동신호에 따라 상기 램스핀들이 교환위치로 이동하여 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 상기 제1 그립퍼부 또는 상기 제2 그립퍼부에 반납한 후에 상기 램스핀들이 대기위치로 이동하는 단계; 교환공구를 수납중인 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중 어느 하나의 그립퍼부를 교환위치로 이동시키기 위해 상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부가 작동하는 단계; 교환공구를 수납중인 그립퍼부가 설치된 상기 제1 수납부 또는 상기 제2 수납부가 교환위치로 회전하는 단계; 및 대기위치에 대기중인 상기 램스핀들이 교환위치로 이동하여 교환공구로 교환하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 작동방법은 기저장된 데이터, 확인결과, 판단결과, 계산결과, 작동신호에 따라 상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부의 정상작동 유무 및 교환공구를 수납중인 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중에 어느 하나의 그립퍼부와 상기 포켓부가 교환위치로의 정상이동 유무를 분석하고 이상이 있는 경우 알람을 발생하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 작동방법은 상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부가 작동하는 단계에서 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 상기 제1 수납부에 반납하고 상기 제1 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는 상기 제2 클램핑부에 의해 상기 베이스부와 상기 제2 클램핑부가 클램핑되어 상기 제2 수납부의 회전이 차단되고, 상기 제1 클램핑부에 의해 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부가 언클램핑되어 상기 제1 수납부만 상기 회전부에 의해 회전할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 툴 매거진의 작동방법은 상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부가 작동하는 단계에서 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 제1 수납부에 반납하고 상기 제2 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는 상기 제2 클램핑부에 의해 상기 베이스부와 상기 제2 클래핑부가 언클램핑되어 상기 제2 수납부의 회전이 허용되고, 상기 제1 클램핑부에 의해 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부가 클램핑되어 상기 회전부의 회전력이 상기 제2 수납부로 전달되어 상기 제2 수납부가 회전할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 제1 수납부와 제2 수납부에 수납된 공구를 램스핀들과 교체하기 위해 제1 수납부와 제2 수납부를 수직방향으로 다단으로 배치하고, 제1 수납부와 제2 수납부가 제1 클램핑부와 제2 클램핑부 및 회전부의 회전방향과 작동 순서를 조절하여 1개의 회전부만으로 2개의 수납부를 동시에 또는 선택적으로 회전시켜 선삭공구와 회전공구를 교환할 수 있게 됨에 따라 툴 매거진에 장착되는 공구를 확대하면서도 툴 매거진의 소형화 및 컴팩트화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 제1 수납부와 제2 수납부가 제1 클램핑부와 제2 클램핑부 및 회전부의 회전방향과 작동 순서를 조절하여 1개의 회전부만으로 2개의 수납부를 동시에 또는 선택적으로 회전시켜 선삭공구와 회전공구를 교환할 수 있게 됨에 따라 컴팩트한 공간에 최대한 많은 공구를 보관함에 따라 공구교환에 따른 비가공 시간을 감소하여 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 제어부를 통해 제1 클램핑부, 제2 클램핑부, 및 회전부의 작동순서와 회전부의 회전량과 회전방향이 자동으로 조절됨에 따라 작업자의 편의를 도모하고, 공구교체시에 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지하며, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 1대의 회전부만으로 수직방향으로 이격되게 다단으로 배치된 제1 수납부와 제2 수납부를 선택적 또는 동시에 회전 구동시킴에 따라 유지비용과 유지시간을 절감하고, 가공비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 다수의 공구를 보관하며 선삭공구와 회전공구를 용이하게 교체하여 공구 파손시에 공구를 신속하게 교체하여 공작기계의 가공정밀도를 향상하고 소비자의 만족도를 증대할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 사시도를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 일부 단면도를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 제어부의 구성도를 나타낸다.

도 4는 내지 도 11은 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진에 의해 램스핀들에 장착된 가공공구와 제2 수납부의 제2 그립퍼부에 보관중인 교환공구를 교환하는 과정을 나타낸다.

도 12는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법에 대한 절차도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 사시도를 나타내고, 도 2는 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 일부 단면도를 나타내며, 도 3은 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 제어부의 구성도를 나타낸다. 도 4는 내지 도 11은 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진에 의해 램스핀들에 장착된 가공공구와 제2 수납부의 제2 그립퍼부에 보관중인 교환공구를 교환하는 과정을 나타낸다. 도 12는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법에 대한 절차도를 나타낸다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 2, 도 4 및 도 8에서 X축 방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 높이방향, 즉 도 2, 도 4 및 도 8에서 Y축 방향을 의미하며, "폭방향"이란 수평방향과 수직방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향을 의미한다.

도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 매거진(1)을 설명한다. 도 1 내지 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 매거진(1)은 베이스부(10), 회전부(20), 제1 수납부(30), 제2 수납부(40), 제1 클램핑부(50), 제2 클램핑부(60), 및 제어부(70)를 포함한다. 또한, 도 2, 도 4, 및 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 툴 매거진(1)은 베어링부(80)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)은 램스핀들의 이동에 의해 공구를 교환하는 모든 공작기계에 적용될 수 있다. 도 1 내지 도 11에서 수직형 터닝센터를 예시로 도시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)은 램스핀들의 이동에 의해 툴 매거진의 그립퍼의 가압에 의해 공구를 클램핑하는 공구를 교환하는 모든 공작기계에 적용될 수 있다.

베이스부(10)는 램스핀들(2)이 이동하는 공간의 일부에 설치된다. 또한, 이러한 베이스부(10)는 지면 또는 공작기계의 베드에 수직하게 연장 형성된다.

베이스부(10)는 중공형의 직육면체 또는 원통 형상으로 형성되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 금속 재질로 공작기계의 일측에 설치되어 툴 매거진을 안정적으로 지지하는 기능을 수행한다.

회전부(20)는 베이스부(10)에 고정 설치되어 후술하는 제1 수납부(30)와 제2 수납부(40)를 회전시키는 동력을 발생시킨다. 이러한 회전부(20)는 서보모터나 모터로 형성되는 구동부와 구동부에 연결되어 구동부와 함께 회전하는 회전축으로 형성된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 파손을 방지하고, 소형화를 도모하기 위해 회전부(20)는 베이스부(10)의 내부에 고정 설치된 서보모터로 일측이 서보모터에 결합되고 타측은 서보모터의 외측으로 돌출되게 형성되어 회전축을 회전시킨다.

또한, 회전부(20)는 서보모터와 회전축 사이에 감속부를 포함하고, 감속부를 통해 원하는 회전력을 회전축에 전달할 수 있다.

제1 수납부(30)는 베이스부(10)에 설치된다. 즉, 제1 수납부(30)는 베이스부에 설치되어 회전부에 의해 회전 가능하도록 베이스부에 설치된다. 제1 수납부는 회전부에 의해 회전된다. 또한, 제1 수납부(30)는 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 방사상으로 복수의 공구를 수납할 수 있다. 이러한 공구는 후술하는 복수개의 제1 그립퍼부(32)에 각각 수납된다.

제2 수납부(40)는 제1 수납부에 대해 수직방향(Y축방향)으로 일정 간격 이격되면서 베이스부에 회전 가능하게 설치된다. 또한, 제2 수납부(40)는 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 방사상으로 복수의 공구를 수납할 수 있다. 이러한 공구는 후술하는 복수개의 제2 그립퍼부(42)에 각각 수납된다.

제1 클램핑부(50)는 제1 수납부(30)에 설치되어 제1 수납부(30)와 제2 수납부(40)를 클램핑 또는 언클램핑시킨다.

제2 클램핑부(60)는 베이스부(10)에 설치되어 제2 수납부(30)와 베이스부(10)를 클램핑 또는 언클램핑시킨다.

제어부(70)는 램스핀들에 장착되는 가공공구를 제1 수납부 또는 제2 수납부에 보관중인 교환공구와 교환하기 위해 회전부, 제1 클램핑부, 및 제2 클램핑부의 작동을 제어한다.

구체적으로, 램스핀들에 장착된 가공공구와 제1 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는 제어부의 제어를 통해 제2 클램핑부에 의해 베이스부와 제2 클램핑부가 클램핑되어 제2 수납부의 회전이 차단되고, 제1 클램핑부에 의해 제1 수납부와 제2 수납부가 언클램핑되어 제1 수납부만 회전부에 의해 회전한다.

또한, 구체적으로 램스핀들에 장착된 가공공구와 제2 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는 제어부의 제어를 통해 제2 클램핑부에 의해 베이스부와 제2 클래핑부가 언클램핑되어 제2 수납부의 회전이 허용되고, 제1 클램핑부에 의해 제1 수납부와 제2 수납부가 클램핑되어 회전부의 회전력이 제2 수납부로 전달됨에 따라 제2 수납부가 회전한다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진은 제1 수납부와 제2 수납부에 수납된 공구를 램스핀들과 교체하기 위해 제1 수납부와 제2 수납부를 수직방향으로 다단으로 배치하고, 제1 수납부와 제2 수납부가 제1 클램핑부와 제2 클램핑부 및 회전부의 회전방향과 작동 순서를 조절하여 1개의 회전부만으로 2개의 수납부를 동시에 또는 선택적으로 회전시켜 선삭공구와 회전공구를 교환할 수 있게 됨에 따라 툴 매거진에 장착되는 공구를 확대하면서도 툴 매거진의 소형화 및 컴팩트화를 도모하고, 컴팩트한 공간에 최대한 많은 공구를 보관함에 따라 공구교환에 따른 비가공 시간을 감소하여 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있다.

베어링부(80)는 베이스부(10)와 제2 수납부(40) 사이에 설치된다. 베어링부(80)에 의해 제2 수납부(40)는 제1 클램핑부가 클램핑되고, 제2 클램핑부가 언클램핑될때에 회전부의 회전동력을 제1 수납부로부터 전달받아 지지되면서 회전할 수 있다.

따라서, 베어링부(80)에 의해 제2 수납부가 안정적으로 지지되고 제1 수납부와 동시에 또는 선택적으로 회전할 수 있게 됨에 따라 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상할 수 있다.

도 1, 2, 도 4 내지 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)의 제1 수납부(30)는 제1 본체부(31), 복수의 제1 그립퍼부(32), 및 포켓부(33)를 포함한다.

제1 본체부(31)는 제1 수납부(30)의 외형을 형성한다. 제1 본체부(31)는 베이스부에 설치된다. 구체적으로 제1 본체부는 회전부의 회전중심(C)과 연결되어 회전부(20)에 회전 가능하도록 베이스부에 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 제1 본체부(41)는 원판 형태로 형성된다.

복수의 제1 그립퍼부(32)는 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제1 본체부(31)에 일정한 각도로 방사상으로 설치되어 공구를 가압에 의해 클램핑한다. 즉, 각각의 제1 그립퍼부(32)는 탄성부재와 같은 가압수단에 의해 한 쌍의 핑거를 가압하고, 이러한 가압력에 의해 공구를 클램핑한다. 복수의 제1 그립퍼부(32)는 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제1 본체부(31)에 10도의 각도로 36개, 15도의 각도로 24개, 30도의 각도로 12개, 45도의 각도로 8개, 60도의 각도로 6개, 90도의 각도로 4개, 120도의 각도로 3개, 180도의 각도로 2개 등 해당 공구의 설치 필요 개수에 따라 일정한 각도로 제1 본체부에 복수개로 설치된다.

포켓부(33)는 제2 수납부(40)에 수납된 공구를 교환하기 위해 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제1 본체부에 일정한 각도로 개방되도록 형성된다. 즉, 포켓부(33)는 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제1 본체부(31)에 일정한 각도로 방사상으로 제1 그립퍼부가 형성되되, 1개의 자리에 제1 그립퍼부가 형성되지 않고 빈 공간을 유지하게 된다.

즉, 구체적으로 예를 들어 상술한 바와 같이 복수의 제1 그립퍼부(32)가 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제1 본체부(31)에 10도의 각도로 설치되는 경우에는 35개가 설치되고 1개는 포켓부가 형성된다. 마간차지로, 복수의 제1 그립퍼부(32)가 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제1 본체부(31)에 15도의 각도로 설치되는 경우에는 23개가 설치되고, 1개는 포켓부가 형성된다. 마간차지로, 복수의 제1 그립퍼부(32)가 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제1 본체부(31)에 30도의 각도로 설치되는 경우에는 11개가 설치되고 1개는 포켓부가 형성된다.

도 1, 2, 도 4 내지 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)의 제2 수납부(40)는 제2 본체부(41), 복수의 제2 그립퍼부(42), 제1 수용부(43), 및 제2 수용부(44)를 포함한다.

제2 본체부(41)는 제2 수납부(40)의 외형을 형성한다. 제2 본체부(41)는 제1 본체부(31)에 대해 수직하부(Y축 아래방향)로 이격하면서 베이스부(10)에 회전 가능하게 설치된다.

복수의 제2 그립퍼부(42)는 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제2 본체부(41)에 일정한 각도로 방사상으로 설치되어 공구를 가압에 의해 클램핑한다. 즉, 제2 그립퍼부(42)는 탄성부재와 같은 가압수단에 의해 한 쌍의 핑거를 가압하고, 이러한 가압력에 의해 공구를 클램핑한다. 복수의 제2 그립퍼부(42)는 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제2 본체부(41)에 10도의 각도로 36개, 15도의 각도로 24개, 30도의 각도로 12개, 45도의 각도로 8개, 60도의 각도로 6개, 90도의 각도로 4개, 120도의 각도로 3개, 180도의 각도로 2개 등 해당 공구의 설치 필요 개수에 따라 일정한 각도로 제2 본체부에 복수개로 설치된다.

제1 수용부(43)는 제2 본체부의 상부에 수직하방으로 함입 형성되어 후술하는 제1 클램핑부의 제1 로드부가 하강할 때에 제1 로드부의 하단 일부를 수용한다. 즉, 제1 수용부에 제1 로드부의 하단 일부가 수용되면 제1 클램핑부에 의해 제1 수납부와 제2 수납부가 클램핑된다.

제2 수용부(44)는 제2 본체부의 하부에 수직상방으로 함입 형성되어 후술하는 제2 클램핑부의 제2 로드부가 상승할 때에 제2 로드부의 상단 일부를 수용한다. 즉, 제2 수용부에 제2 로드부의 상단 일부가 수용되면 제2 클램핑부에 의해 제2 수납부와 베이스부가 클램핑된다.

도 1, 2, 및 도 4 내지 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)의 각각의 제1 그립퍼부의 중심선(A) 사이의 각도(α)는 각각의 제2 그립퍼부의 중심선(B)의 사이의 각도(β)의 2배가 되도록 복수의 제1 그립퍼부(32)가 제1 본체부(31)에 배치되고, 복수의 제2 그립퍼부(42)가 제2 본체부(41)에 배치된다. 즉, 제2 수납부에 수납되는 공구는 제1 수납부에 수납되는 공구의 2배+1 만큼 많게 되도록 제1 그립퍼부와 제2 그립퍼부가 각각 제1 본체부와 제2 본체부에 회전부의 회전중심을 기준으로 방사상으로 배치된다.

구체적으로 도 1, 2, 및 도 4 내지 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 복수의 제2 그립퍼부(42)가 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제2 본체부(41)에 15도의 각도로 24개가 설치된다. 이때에 특히 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 복수의 제1 그립퍼부(32)는 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제2 그립퍼부의 중심선(B)의 사이의 각도(β)의 2배가 되도록 복수의 제1 그립퍼부(32)가 회전부의 회전중심(C)을 기준으로 제1 본체부(31)에 30도의 각도로 11개가 설치되고, 1개는 포켓부가 형성된다. 따라서, 최종적으로 제1 수납부와 제2 수납부에 수납되는 총 공구는 35개가 수납되게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진은 다양한 종류와 다수의 공구를 사용자의 필요성에 따라 선택적으로 보관할 수 있고, 다양한 종류와 다수의 공구를 수납가능함에 따라 공작기계의 소형화를 도모하고, 공구교체 시간 감소에 따라 공작기계의 생산성을 향상하며, 선삭공구와 회전공구를 용이하게 교체하여 공구 파손시에 공구를 신속하게 교체하여 공작기계의 가공정밀도를 향상하고, 대량생산이나 더욱 복잡한 정밀가공을 효율적으로 수행하여 소비자의 만족도를 증대시킬 수 있다.

도 1, 2, 및 도 4 내지 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)의 각각의 제1 그립퍼부(32)에 수납되는 공구 수납 방향과 각각의 제2 그립퍼부(42)에 수납되는 공구 수납 방향은 서로 동일하게 형성된다. 즉, 제1 수납부의 제1 그립퍼부와 제2 수납부의 제2 그립퍼부에 수납되는 모든 공구는 램스핀들이 수직방향 상하로 이동하면서 공구를 교환하고, 제1 그립퍼부와 제2 그립퍼부에는 모두 공구가 수직방향으로 배열되도록 수납됨에 따라 공구교환시에 램스핀들의 이동동선을 최소하하여 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상화고, 제1 수납부와 제2 수납부의 배치 최적화를 통해 공작기계의 툴 매거진의 소형화를 도모하여 제조비용을 절감하고, 공간활용도를 극대화할 수 있다.

도 1, 2, 및 도 4 내지 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)의 제1 수납부(30)의 제1 그립퍼부(32)에 수납되는 공구는 선삭공구(5)가 수납되고, 제2 수납부(40)의 제2 그립퍼부(42)에 수납되는 공구는 회전공구(6)가 수납된다.

이처럼, 제1 그립퍼부와 제2 그립퍼부에 수납되는 공구를 분류하고, 구획함에 따라 다양한 종류와 갯수의 공구를 수납함에 따라 다양한 작업을 수행하여 사용자의 만족도를 향상하고, 작업자가 제1 그립퍼부와 제2 그립퍼부에 공구를 최초에 배열할 때에 작업자의 편의를 도모하고, 작업자의 실수를 미연에 방지하여 가공정밀도를 증대시키고, 오가공에 따른 자원낭비와 시간을 감소하여 환경을 보호하고, 가공비용을 절감할 수 있다.

도 2, 도 4, 및 도 8에 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)의 제1 클램핑부(50)는 제1 실린더부(51), 제1 로드부(52), 및 제1 센싱부(53)를 포함한다.

제1 실린더부(51)는 제1 본체부(31)에 설치되어 제1 클램핑부의 외형을 형성한다. 제1 실린더부(51)의 내부에는 챔버가 형성되어 유로를 통해 유입 또는 유출되는 유압 또는 공압을 저장한다.

제1 로드부(52)는 제1 실린더부(51)에 승하강 가능하게 삽입 설치되어 수직방향 상하로 왕복 이동하면서 제2 본체부의 상부에 함입 형성되는 제1 수용부(43)와 선택적으로 결합한다. 즉, 제1 로드부(52)는 제어부의 지령부의 신호를 통해 유로를 통해 제1 실린더부(51)의 내부로 유입되는 유압 또는 공압에 의해 상승 또는 하강하고, 만약, 유로를 통해 유입되는 유압 또는 공압에 의해 제1 로드부가 상승하면 제1 수용부와 결합이 해제되어 제1 수납부와 제2 수납부를 언클램핑시켜 제1 수납부만 회전 가능한 상태를 형성하고, 유로를 통해 유입되는 유압 또는 공압에 의해 제1 로드부가 하강하면 제1 수용부에 삽입 결합되어 제1 수납부와 제2 수납부를 클램핑시켜 제1 수납부를 통해 전달된 회전력을 제2 수납부에 전달할 수 있게 된다.

제1 센싱부(53)는 제1 로드부(52)와 제1 수용부(43)의 결합유무를 센싱한다. 즉, 제1 센싱부는 도그센서 또는 근접센서 등으로 형성되어 제1 로드부(52)의 승하강에 따른 수직방향 위치를 센싱하여 제1 로드부가 상승한 상태로 제1 수용부와 결합이 해제되었는지 또는 제1 로드부가 하강한 상태로 제1 수용부에 삽입 결합되었는지를 센싱하고, 센싱 결과를 분석부로 전달한다.

도 2, 도 4, 및 도 8에 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)의 제2 클램핑부(60)는 제2 실린더부(61), 제2 로드부(62), 및 제2 센싱부(63)를 포함한다.

제2 실린더부(61)는 베이스부(10)에 설치되어 제2 클램핑부의 외형을 형성한다. 제2 실린더부(61)의 내부에는 챔버가 형성되어 유로를 통해 유입 또는 유출되는 유압 또는 공압을 저장한다.

제2 로드부(62)는 제2 실린더부에 승하강 가능하게 삽입 설치되어 상하로 왕복 이동하면서 제2 본체부의 하부에 함입 형성되는 제2 수용부와 선택적으로 결합한다. 즉, 제2 로드부(62)는 제어부의 지령부의 신호를 통해 유로를 통해 제2 실린더부(61)의 내부로 유입되는 유압 또는 공압에 의해 상승 또는 하강하고, 만약, 유로를 통해 유입되는 유압 또는 공압에 의해 제2 로드부가 하강하면 제2 수용부와 결합이 해제되어 제2 수납부와 베이스부를 언클램핑시켜 제2 수납부가 회전가능한 상태를 형성하고, 유로를 통해 유입되는 유압 또는 공압에 의해 제2 로드부가 상승하면 제2 수용부에 삽입 결합되어 제2 수납부와 베이스부를 클램핑시켜 제2 수납부의 회전을 차단한다.

제2 센싱부(63)는 제2 로드부(62)와 제2 수용부(44)의 결합유무를 센싱한다. 즉, 제2 센싱부는 도그센서 또는 근접센서 등으로 형성되어 제2 로드부(62)의 승하강에 따른 수직방향 위치를 센싱하여 제2 로드부가 하강한 상태로 제2 수용부와 결합이 해제되었는지 또는 제2 로드부가 상승한 상태로 제2 수용부에 삽입 결합되었는지를 센싱하고, 센싱 결과를 분석부로 전달한다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 클램핑부와 제2 클램핑부는 유압 또는 공압 실린더로 형성될 수 있다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진은 제1 수납부와 제2 수납부에 수납된 공구를 램스핀들과 교체하기 위해 제1 수납부와 제2 수납부를 수직방향으로 다단으로 배치하고, 제1 수납부와 제2 수납부가 제1 클램핑부와 제2 클램핑부 및 회전부의 회전방향과 작동 순서를 조절하여 1개의 회전부만으로 2개의 수납부를 동시에 또는 선택적으로 회전시켜 선삭공구와 회전공구를 교환할 수 있게 됨에 따라 툴 매거진에 장착되는 공구를 확대하면서도 툴 매거진의 소형화 및 컴팩트화를 도모하고, 컴팩트한 공간에 최대한 많은 공구를 보관함에 따라 공구교환에 따른 비가공 시간을 감소하여 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있다.

도 1 내지 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)의 제어부(70)는 데이터 저장부(71), 확인부(72), 판단부(73), 계산부(74), 지령부(75), 및/또는 분석부(76)를 포함한다. 또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)의 제어부(70)는 PLC를 포함할 수 있다.

제어부(70)는 NC(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control)를 포함하고, 각종 수치 제어 프로그램이 내장되어 있다. 즉, 제어부에는 램스핀들 구동부, 스핀들 이동부, 및 공구 이송부의 서보모터의 구동프로그램, 공구의 가동프로그램 등이 내장되고, 제어부의 구동에 따라 해당 프로그램이 자동으로 로딩되어 작동한다. 또한, 제어부는 PLC와 소정의 프로토콜에 의해 통신을 수행한다.

또한, 제어부는 PLC, 램스핀들 구동부, 램스핀들 이동부, 및 공구 이송부의 구동에 사용되는 서보모터와 통신을 수행하고, 서보모터로부터 피드백 정보를 전달받는다.

또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 이러한 제어부는 주조작부를 포함하고, 이러한 주조작부는 화면표시 프로그램과 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 화면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하고, 소프트웨어 스위치의 온(ON)/오프(OFF)를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 기능을 수행한다.

또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 주조작부는 공작기계의 하우징, 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있는 모니터를 구비한다.

PLC(Programmable Logic Controller)는 램스핀들 구동부, 램스핀들 이동부, 공구 이송부, 및 제어부 등과 소정의 프로토콜에 의한 통신을 수행하고, 이러한 통신을 통해 제어명령을 행하는 기능을 수행한다. 즉, PLC는 제어부의 수치 제어 프로그램에 따라 램스핀들 등을 구동시킨다.

따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1)은 다양한 종류와 공구를 수납할 뿐만 아니라 램스핀들의 이동에 따라 공구를 용이하게 교환할 수 있어 비가공시간을 감소하고, 다양하고 많은 공구의 수납에 의한 대량생산과 정밀 가공 수행이 가능하여 사용자의 편의성을 증대시키며, 공작기계의 오작동을 방지하여 신뢰성과 안전성을 향상할 수 있다.

데이터 저장부(71)는 가공프로그램, 제1 수납부의 제1 그립퍼부와 제2 수납부의 제2 그립퍼부에 수납되는 공구종류와 공구위치, 포켓부 위치, 대기위치(K1), 및 교환위치(K2)에 대한 정보를 저장한다. 데이터 저장부에 각종 정보를 저장하는 작업은 작업자가 제어부 또는 주조작부를 통해 수행할 수 있고, 프로그램 형태로 PLC 또는 입력부를 통해 저장할 수도 있다. 구체적으로 데이터 저장부(71)에는 각각의 제1 그립퍼부(32)와 제2 그립퍼부(42)의 현재 위치와 수납하고 있는 공구의 종류와 공구번호, 포켓부 위치, 램스핀들의 대기위치, 램스핀들에 교환공구를 장착하기 위한 교환위치 등에 대한 정보를 저장하여, 후술하는 확인부와 판단부를 통해 가공공구와 교환공구를 특정한 상태에서 계산부를 통해 교환을 수행하기 위한 각 장비의 작동순서와 작동량을 결정하기 위한 각종 데이터가 저장된다.

확인부(72)는 램스핀들에 장착된 가공공구(3)의 공구종류를 확인한다. 즉, 확인부(72)와 데이터 저장부의 정보를 통해 현재 램스핀들에 장착된 가공공구(3)와 이러한 가공공구를 반납할 그립퍼가 제1 수납부에 배치된 제1 그립퍼부인지 제2 수납부에 배치된 제2 그립퍼부인지를 데이터 저장부를 통해 현재 위치를 확인한다.

판단부(73)는 확인부의 확인결과 및 데이터 저장부에 저장된 데이터를 통해 램스핀들의 공구를 교환하기 위한 교환공구(4)를 판단한다. 즉, 판단부(73)는 현재 램스핀들에 장착된 가공공구를 가공프로그램 등에 따라 교환공구를 정확하게 판단하고, 데이터 저장부에 저장된 데이터를 통해 교환될 교환공구를 수납하고 있는 그립퍼가 제1 수납부에 배치된 제1 그립퍼부인지 제2 수납부에 배치된 제2 그립퍼부인지를 데이터 저장부를 통해 현재 위치를 판단한다.

계산부(74)는 데이터 저장부(71)에 저장된 데이터, 확인부(72), 및 판단부(73)의 판단결과에 따라 램스핀들(2)에 장착된 가공공구(3)를 원래 가공공구를 초기에 수납하고 있는 해당 그립퍼부에 반납하고, 판단부에 의해 결정된 교환공구를 수납중인 그립퍼부를 교환위치(K2)로 이동시키기 위해 회전부(20), 제1 클램핑부(50), 및 제2 클램핑부(60)의 작동순서와 회전부(20)의 회전방향과 회전량을 계산한다.

지령부(75)는 계산부(74)의 결과에 따라 회전부, 제1 클램핑부, 및 제2 클램핑부에 작동신호를 출력하여 회전부, 제1 클램핑부, 및 제2 클램핑부를 작동순서에 따라 작동시키고, 회전부를 계산된 회전방향과 회전량만큼 회전시킨다.

분석부(76)는 데이터 저장부(71), 확인부(72), 판단부(73), 계산부(74), 및 지령부(75)의 결과에 따라 제1 클램핑부 또는 제2 클램핑부의 정상작동 유무 및 교환공구를 수납중인 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중에 어느 하나의 그립퍼부와 포켓부가 교환위치로의 정상이동 유무를 분석하고 이상이 있는 경우 알람을 발생한다. 즉, 분석부(76)는 제1 센싱부 및 제2 센싱부로부터 신호를 수신하고 수신된 신호와 데이터 저장부(71), 확인부(72), 판단부(73), 계산부(74), 및 지령부(75)의 결과를 분석하여 정상작동 유무와 포켓부의 교환위치 이동 상태를 확인하고 이상이 있는 경우 알람을 발생하여 장비나 공구의 손상이나 파손을 방지하고, 오작동에 따른 안전사고를 미연에 방지하여 안전성과 신뢰성을 향상할 수 있다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진은 제어부를 통해 제1 클램핑부, 제2 클램핑부, 및 회전부의 작동순서와 회전부의 회전량과 회전방향이 자동으로 조절됨에 따라 작업자의 편의를 도모하고, 공구교체시에 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지하며, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 극대화할 수 있고, 1대의 회전부만으로 수직방향으로 이격되게 다단으로 배치된 제1 수납부와 제2 수납부를 선택적 또는 동시에 회전 구동시킴에 따라 유지비용과 유지시간을 절감하고, 가공비용을 절감할 수 있다.

도 12를 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법을 설명한다. 도 12에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법은 데이터 저장 단계(S1), 확인 단계(S2), 판단 단계(S3), 계산 단계(S4), 지령 단계(S5), 가공공구 반납 단계(S6), 제1 클램핑부/제2 클램핑부 작동 단계(S7), 제1 수납부/제2 수납부 회전 단계(S8), 교환 단계(S9), 분석 단계(S10)를 포함한다. 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법의 전체적인 작동원리 제어방식 및 장비 구성 등은 상술한 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진과 동일한 바 이하에서는 차이점을 중점으로 설명한다.

램스핀들에 장착된 가공공구와 제1 수납부 또는 제2 수납부에 수납된 교환공구를 교환하기 위한 가공프로그램, 제1 수납부의 제1 그립퍼부와 제2 수납부의 제2 그립퍼부에 수납되는 공구종류와 공구위치, 포켓부 위치, 대기위치(K1), 및 교환위치(K2)에 대한 정보를 데이터 저장부에 저장한다.

데이터 저장 단계(S1) 이후에, 램스핀들(2)에 장착된 가공공구(3)의 공구종류를 확인부에서 확인한다.

확인 단계(S2) 이후에, 가공프로그램에 따라 램스핀들(2)에 교환될 교환공구(4)를 판단부에서 판단한다.

판단 단계(S3) 이후에, 데이터 저장부에 기저장된 데이터, 확인부의 확인결과, 및 판단부의 판단결과에 따라 램스핀들에 장착된 가공공구를 해당 그립퍼부에 반납하고, 교환공구를 수납중인 그립퍼부를 교환위치로 이동시키기 위해 회전부, 제1 클램핑부, 및 제2 클램핑부의 작동순서와 회전부의 회전방향과 회전량을 계산부에서 계산한다.

계산 단계(S4) 이후에, 계산부의 계산결과에 따라 회전부, 제1 클램핑부, 및 제2 클램핑부에 순차적으로 작동신호를 지령부에서 회전부, 제1 클램핑부, 및 제2 클램핑부로 전달한다.

지령 단계(S5) 이후에, 지령부로부터 순차적으로 전달된 작동신호에 따라 램스핀들이 교환위치로 이동하여 램스핀들에 장착된 가공공구를 원래부터 보관하고 있는 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부에 반납한 후에 제1 수납부 또는 제2 수납부의 회전시에 램스핀들과 간섭에 의한 충돌을 방지하기 위해 램스핀들이 대기위치(K1)로 이동한다. 즉, 램스핀들에 장착된 가공공구가 원래 보관중이던 그립퍼부로 반납된다.

가공공구 반납 단계(S6) 이후에, 램스핀들에 장착하기 위한 교환공구를 수납중인 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중 어느 하나의 그립퍼부를 교환위치로 이동시키기 위해 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부가 작동한다. 즉, 교환공구가 복수의 제1 그립퍼부 중 어느 하나에 수납된 경우에는 제1 그립퍼부가 설치된 제1 수납부만을 회전시키도록 제1 클램핑부와 제2 클램핑부가 작동한다. 구체적으로 제1 클램핑부 또는 제2 클램핑부가 작동하는 단계에서 램스핀들에 장착된 가공공구도 제1 수납부의 제1 그립퍼부 중 어느 하나의 제1 그립퍼부에 보관해야 되고, 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중 어느 하나의 제1 그립퍼부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는 제2 클램핑부에 의해 베이스부와 제2 클램핑부가 클램핑되어 제2 수납부의 회전이 차단되도록 제2 클램핑부가 작동하고, 제1 클램핑부에 의해 제1 수납부와 상기 제2 수납부가 언클램핑되도록 제1 클램핑부가 작동하여 제1 수납부만 상회전부에 의해 회전할 수 있는 상태를 형성한다.

또한, 교환공구가 복수의 제2 그립퍼부 중 어느 하나의 제2 그립퍼부에 수납되고, 가공공구를 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중에 어느 하나의 제1 그립퍼부에 수납해야 하는 경우에는 1차적으로 제1 그립퍼부를 회전시켜 교환위치로 이동시켜 가공공구를 반납한 후에 포켓부와 교환공구를 수납하는 제2 그립퍼부를 교환위치로 이동시키도록 제1 수납부와 제2 수납부를 회전시키도록 제1 클램핑부와 제2 클램핑부가 작동한다. 구체적으로 제1 클램핑부 또는 제2 클램핑부가 작동하는 단계에서 램스핀들에 장착된 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중에서 어느 하나의 제1 그립퍼부에 수납되는 가공공구와 제2 수납부의 복수의 제2 그립퍼부 중에서 어느 하나의 제2 그립퍼부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는 제2 클램핑부에 의해 베이스부와 제2 클래핑부가 언클램핑되어 제2 수납부의 회전이 허용되도록 제2 클램핑부가 작동하고, 제1 클램핑부에 의해 제1 수납부와 제2 수납부가 클램핑되어 회전부의 회전력이 제2 수납부로 전달되어 제2 수납부가 회전할 수 있는 상태를 형성한다. 또한, 제어부의 제어를 통해 제1 수납부가 우선회전하여 포켓부가 교환위치로 이동한다.

제1 클램핑부/제2 클램핑부 작동 단계(S7) 이후에, 제1 클램핑부와 제2 클램핑부의 작동상태에 의해 제1 수납부만 회전하거나 제2 수납부도 회전할 수 있는 상태로 변경됨에 따라 교환공구를 수납중인 복수의 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중에서 어느 하나의 그립퍼부가 설치된 제1 수납부 또는 제2 수납부가 제어부의 제어를 통해 회전하는 회전부에 의해 교환위치로 회전한다.

제1 수납부/제2 수납부 회전 단계(S8) 이후에, 대기위치에 대기중인 램스핀들이 제어부의 제어를 통해 교환위치로 이동하여 교환공구로 교환한다.

교환 단계(S9) 이후에, 기저장된 데이터, 확인결과, 판단결과, 계산결과, 작동신호에 따라 제1 클램핑부 또는 제2 클램핑부의 정상작동 유무 및 교환공구를 수납중인 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중에 어느 하나의 그립퍼부와 포켓부가 교환위치로의 정상이동 유무를 분석하고 이상이 있는 경우 알람을 발생한다. 즉, 상술한 바와 같이 제1 센싱부와 제2 센싱부로부터 제1 로드부와 제2 로드부의 위치정보에 따라 제1 클램핑부와 제2 클램핑부의 가공공구와 교환공구가 수납된 제1 그립퍼부와 제2 그립퍼부 유무에 따라 정상작동과 정상이동 유무를 분석하여 알람을 발생하여 장비의 오작동이나 간섭 등에 의한 공구 또는 장치의 파손과 손상을 방지한다.

따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진의 작동방법은 제1 수납부와 제2 수납부에 수납된 공구를 램스핀들과 교체하기 위해 제1 수납부와 제2 수납부를 수직방향으로 다단으로 배치하고, 제1 수납부와 제2 수납부가 제1 클램핑부와 제2 클램핑부 및 회전부의 회전방향과 작동 순서를 조절하여 1개의 회전부만으로 2개의 수납부를 동시에 또는 선택적으로 회전시켜 선삭공구와 회전공구를 교환할 수 있게 됨에 따라 툴 매거진에 장착되는 공구를 확대하면서도 툴 매거진의 소형화 및 컴팩트화를 도모하고, 컴팩트한 공간에 최대한 많은 공구를 보관함에 따라 공구교환에 따른 비가공 시간을 감소하여 공작기계의 생산성을 극대화하며, 제어부를 통해 제1 클램핑부, 제2 클램핑부, 및 회전부의 작동순서와 회전부의 회전량과 회전방향이 자동으로 조절됨에 따라 작업자의 편의를 도모하고, 공구교체시에 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지하며, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 극대화할 수 있다.

도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진(1) 및 이의 작동방법의 작동순서와 작동원리를 설명한다.

1차적으로 가공공구가 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중 어느 하나의 제1 그립퍼부에 수납되고, 교환공구도 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중 다른 어느 하나의 제1 그립퍼부에 수납된 경우에 작동순서와 작동원리를 설명한다.

제1 수납부만 회전부로 회전시키기 위해 제어부의 지령부의 신호에 의해 제1 클램핑부의 제1 로드부는 상승한 상태로 제1 수용부와 결합이 해제되어 제1 수납부와 제2 수납부는 언클램핑된 상태를 형성한다.(도 4의 D 참조) 또한, 회전부로 제1 수납부만을 회전시키기 위해 지령부의 신호에 의해 제2 클램핑부의 제2 로드부는 상승한 상태로 제2 수용부에 삽입 결합되어 제2 수납부와 베이스부가 클램핑된 상태를 형성하여 제2 수납부의 회전이 차단된다.(도 4의 E 참조) 이에 따라 회전부의 회전에 의해 제1 수납부만 회전함에 따라 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중에서 가공공구를 수납할 제1 그립퍼부가 교환위치로 회전이동한다.

이후 제어부의 지령부의 신호에 제2 수납부의 호전이 차단된 상태에서 회전부가 회전력으로 제1 수납부가 회전함에 따라 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중에서 가공공구를 수납할 제1 그립퍼부가 교환위치로 회전이동한다.

이후, 도 5 및 도 6과 같이 제어부의 지령부 및 PLC 등의 신호에 의해 램스핀들이 이동하여 가공공구를 제1 수납부의 해당 제1 그립퍼부에 반납하고 대기위치로 이동한다. 이에 따라 제1 수납부의 회전 시에 공구와 램스핀들이 충돌에 의한 공구 또는 램스핀들이나 툴 매거진의 손상이나 파손을 방지하고 안전사고를 미연에 예방한다.

이후, 제어부의 지령부의 신호에 의해 회전부의 회전에 의해 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중에서 교환공구를 수납하고 있는 해당 제1 그립퍼부가 교환위치로 회전이동한다. 이때에도 도 4의 D에 도시된 것처럼 제1 클램핑부의 제1 로드부는 상승상태를 유지하여 제1 수용부와 결합이 해제되어 제1 수납부와 제2 수납부는 언클램핑된 상태를 형성하여 제1 수납부만 회전할 수 있고, 도 4의 E에 도시된 것처럼 제2 클램핑부는 제2 로드부가 상승상태를 유지하여 제2 수용부에 삽입 결합되어 제2 회전부의 회전이 차단된다. 결국 제1 수납부만 회전부의 회전력에 의해 회전하게 된다.

이후, 제어부의 지령부 및 PLC 등의 신호에 의해 램스핀들이 이동하여 교환공구를 제1 수납부의 해당 제1 그립퍼부에서 파지하여 공구교환을 완료한다.

2차적으로 가공공구가 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중 어느 하나의 제1 그립퍼부에 수납되고, 교환공구가 제2 수납부의 복수의 제2 그립퍼부 중 어느 하나의 제2 그립퍼부에 수납된 경우에 작동순서와 작동원리를 설명한다.

도 4에 도시된 것처럼, 제1 수납부만 회전시키기 위해 제어부의 지령부의 신호에 의해 제1 클램핑부의 제1 로드부는 상승한 상태로 제1 수용부와 결합이 해제되어 제1 수납부와 제2 수납부는 언클램핑된 상태를 형성한다.(도 4의 D 참조) 또한, 회전부로 제1 수납부만을 회전시키기 위해 지령부의 신호에 의해 제2 클램핑부의 제2 로드부는 상승한 상태로 제2 수용부에 삽입 결합되어 제2 수납부와 베이스부가 클램핑된 상태를 형성하여 제2 수납부의 회전이 차단된다.(도 4의 E 참조) 이에 따라 제2 수납부의 회전이 차단된 상태에서 회전부의 회전에 의해 제1 수납부만 회전함에 따라 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중에서 가공공구를 수납할 제1 그립퍼부가 교환위치로 회전이동한다. 즉, 제어부의 지령부의 신호에 의해 회전부가 회전력으로 제1 수납부가 회전함에 따라 제1 수납부의 복수의 제1 그립퍼부 중에서 가공공구를 수납할 제1 그립퍼부가 교환위치로 회전이동한다.

이후, 도 5 및 도 6과 같이 제어부의 지령부 및 PLC 등의 신호에 의해 램스핀들이 이동하여 가공공구를 제1 수납부의 해당 제1 그립퍼부에 반납하고 대기위치로 이동한다. 이에 따라 제1 수납부의 회전 시에 공구와 램스핀들이 충돌에 의한 공구 또는 램스핀들이나 툴 매거진의 손상이나 파손을 방지하고 안전사고를 미연에 예방한다.

이후, 도 7에 도시된 것처럼, 제2 수납부는 회전을 차단한 상태에서 포켓부를 교환위치로 이동시키 위해 도 4의 D에 도시된 것처럼 제1 클램핑부의 제1 로드부는 상승상태를 유지하여 제1 수용부와 결합이 해제되어 제1 수납부와 제2 수납부는 언클램핑된 상태를 형성하여 제1 수납부만 회전할 수 있고, 도 4의 E에 도시된 것처럼 제2 클램핑부는 제2 로드부가 상승상태를 유지하여 제2 수용부에 삽입 결합되어 제2 회전부의 회전이 차단된다. 결국 제1 수납부만 회전부의 회전력에 의해 회전하게 된다. 이후, 제어부의 지령부의 신호에 의해 회전부가 회전하여 포켓부를 교환위치로 이동시킨다. 결국 제1 수납부만 회전부의 회전력에 의해 회전하게 된다.

이후, 도 8에 도시된 것처럼, 제2 수납부의 복수의 제2 그립퍼부 중에서 교환공구를 수납하고 있는 해당 제2 그립퍼부를 교환위치로 이동시키 위해 제2 수납부의 회전이 가능한 상태를 형성한다. 구체적으로 제어부의 지령부의 신호에 의해 제1 클램핑부의 제1 로드부가 하강하여 제1 수용부에 삽입 결합되어 제1 수납부와 제2 수납부가 클램핑된 상태를 형성하여 제1 수납부의 회전력이 제2 수납부에 전달된다.(도 8의 F 참조) 또한, 지령부의 신호에 의해 제2 클램핑부의 제2 로드부가 하강하여 제2 수용부와 결합이 해제되어 제2 수납부와 베이스부가 언클램핑됨에 따라 제2 수납부가 회전할 수 있는 상태를 형성한다.(도 8의 G 참조) 이에 따라 회전부의 회전력이 제1 수납부를 통해 제2 수납부로 전달되고, 제2 수납도 회전할 수 있게 됨에 따라 제2 수납부의 복수의 제2 그립퍼부 중에서 교환공구를 수납하고 있는 제2 그립퍼부가 교환위치로 회전이동한다.

이후, 도 9 및 도 11에 도시된 것처럼, 대기위치에서 대기중인 램스핀들이 제어부와 PLC의 신호를 통해 이동하여 교환공구를 파지하여 교환공구를 교환한다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 툴 매거진 및 이의 작동방법은 1 수납부와 제2 수납부에 수납된 공구를 램스핀들과 교체하기 위해 제1 수납부와 제2 수납부를 수직방향으로 다단으로 배치하고, 제1 수납부와 제2 수납부가 제1 클램핑부와 제2 클램핑부 및 회전부의 회전방향과 작동 순서를 조절하여 1개의 회전부만으로 2개의 수납부를 동시에 또는 선택적으로 회전시키고, 포켓부에 의해 램스핀들의 이동만으로 간편하게 선삭공구와 회전공구를 교환할 수 있게 됨에 따라 툴 매거진에 장착되는 공구를 확대하면서도 툴 매거진의 소형화 및 컴팩트화를 도모하고, 컴팩트한 공간에 최대한 많은 공구를 보관함에 따라 공구교환에 따른 비가공 시간을 감소하여 공작기계의 생산성을 극대화하며, 유지비용과 유지시간을 절감하고, 가공비용을 절감하며 가공정밀도를 향상할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

<부호의 설명>

1 : 툴 매거진, 2 : 램스핀들,

3 : 가공공구, 4 : 교환공구,

5 : 선삭공구, 6 : 회전공구,

10 : 베이스부, 20 : 회전부,

30 : 제1 수납부, 31 : 제1 본체부,

32 : 제1 그립퍼부, 33 : 포켓부,

40 : 제2 수납부, 41 : 제2 본체부,

42 : 제2 그립퍼부, 43 : 제1 수용부,

44 : 제2 수용부, 50 : 제1 클램핑부,

51 : 제1 실린더, 52 : 제1 로드부,

53 : 제1 센싱부, 60 : 제2 클램핑부,

61 : 제2 실린더, 62 : 제2 로드부,

63 : 제2 센싱부, 70 : 제어부,

71 : 데이터 저장부, 72 : 확인부,

73 : 판단부, 74 : 계산부,

75 : 지령부, 76 : 분석부,

80 : 베어링부.

Claims (18)

1. 램스핀들이 이동하는 공간의 일부에 설치되는 베이스부;

   상기 베이스부에 설치되는 회전부;

   상기 베이스부에 회전 가능하게 설치되고, 복수의 공구를 수납하며 상기 회전부에 의해 회전되는 제1 수납부;

   상기 제1 수납부에 대해 수직방향으로 이격되면서 상기 베이스부에 회전 가능하게 설치되고, 복수의 공구를 수납하는 제2 수납부;

   상기 제1 수납부에 설치되어 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부를 클램핑 또는 언클램핑시키는 제1 클램핑부; 및

   상기 베이스부에 설치되어 상기 제2 수납부와 상기 베이스부를 클램핑 또는 언클램핑시키는 제2 클램핑부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
2. 제1항에 있어서,

   상기 램스핀들에 장착되는 공구를 교환하기 위해 상기 회전부, 상기 제1 클램핑부, 및 상기 제2 클램핑부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
3. 제2항에 있어서,

   상기 램스핀들에 장착된 가공공구와 상기 제1 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는,

   상기 제어부의 제어를 통해 상기 제2 클램핑부에 의해 상기 베이스부와 상기 제2 클램핑부가 클램핑되어 상기 제2 수납부의 회전이 차단되고, 상기 제1 클램핑부에 의해 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부가 언클램핑되어 상기 제1 수납부만 상기 회전부에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
4. 제2항에 있어서,

   상기 램스핀들에 장착된 가공공구와 상기 제2 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는,

   상기 제어부의 제어를 통해 상기 제2 클램핑부에 의해 상기 베이스부와 상기 제2 클래핑부가 언클램핑되어 상기 제2 수납부의 회전이 허용되고, 상기 제1 클램핑부에 의해 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부가 클램핑되어 상기 회전부의 회전력이 상기 제2 수납부로 전달됨에 따라 상기 제2 수납부가 회전하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
5. 제2항에 있어서,

   상기 제1 수납부는,

   상기 회전부에 의해 회전하도록 상기 베이스부에 회전 가능하게 설치되는 제1 본체부;

   상기 회전부의 회전중심을 기준으로 상기 제1 본체부에 일정한 각도로 방사상으로 설치되어 공구를 가압에 의해 클램핑하는 복수의 제1 그립퍼부; 및

   상기 제2 수납부에 수납된 공구를 교환하기 위해 상기 회전부의 회전중심을 기준으로 상기 제1 본체부에 일정한 각도로 개방되도록 형성되는 포켓부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제2 수납부는,

   상기 제1 본체부의 수직 하부로 이격하고 상기 베이스부에 회전 가능하게 설치되는 제2 본체부; 및

   상기 회전부의 회전중심을 기준으로 상기 제2 본체부에 일정한 각도로 방사상으로 설치되어 공구를 가압에 의해 클램핑하는 복수의 제2 그립퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제어부는,

   가공프로그램, 상기 제1 수납부의 제1 그립퍼부와 상기 제2 수납부의 제2 그립퍼부에 수납되는 공구종류와 공구위치, 상기 포켓부 위치, 대기위치, 및 교환위치에 대한 정보를 저장하는 데이터 저장부;

   상기 램스핀들에 장착된 가공공구의 공구종류를 확인하는 확인부;

   상기 확인부의 확인결과 및 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 통해 상기 램스핀들의 공구를 교환하기 위한 교환공구를 판단하는 판단부;

   상기 데이터 저장부에 저장된 데이터, 상기 확인부, 및 상기 판단부의 판단결과에 따라 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 해당 그립퍼부에 반납하고, 교환공구를 수납중인 그립퍼부를 교환위치로 이동시키기 위해 상기 회전부, 상기 제1 클램핑부, 및 상기 제2 클램핑부의 작동순서와 상기 회전부의 회전방향과 회전량을 계산하는 계산부; 및

   상기 계산부의 결과에 따라 상기 회전부, 상기 제1 클램핑부, 및 상기 제2 클램핑부에 작동신호를 출력하는 지령부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 데이터 저장부, 상기 확인부, 상기 판단부, 상기 계산부, 및 상기 지령부의 결과에 따라 상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부의 정상작동 유무 및 교환공구를 수납중인 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중에 어느 하나의 그립퍼부와 상기 포켓부가 교환위치로의 정상이동 유무를 분석하고 이상이 있는 경우 알람을 발생하는 분석부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
9. 제6항에 있어서,

   각각의 상기 제1 그립퍼부에 수납되는 공구 수납 방향과 각각의 상기 제2 그립퍼부에 수납되는 공구 수납 방향은 서로 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
10. 제6항에 있어서,

    각각의 상기 제1 그립퍼부의 중심선 사이의 각도는 각각의 상기 제2 그립퍼부의 중심선의 사이의 각도의 2배가 되도록 상기 제1 그립퍼부가 상기 제1 본체부에 배치되고, 상기 제2 그립퍼부가 상기 제2 본체부에 배치되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
11. 제6항에 있어서,

    각각의 상기 제1 그립퍼부에는 선삭공구가 수납되고,

    각각의 상기 제2 그립퍼부에는 공구는 회전공구가 수납되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
12. 제6항에 있어서,

    상기 제1 클램핑부는,

    상기 제1 본체부에 설치되는 제1 실린더부;

    상기 제1 실린더부에 설치되어 상하로 왕복 이동하면서 상기 제2 본체부의 상부에 함입 형성되는 제1 수용부와 선택적으로 결합하는 제1 로드부; 및

    상기 제1 로드부와 상기 제1 수용부의 결합유무를 센싱하는 제1 센싱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
13. 제6항에 있어서,

    상기 제2 클램핑부는,

    상기 베이스부에 설치되는 제2 실린더부;

    상기 제2 실린더부에 설치되어 상하로 왕복 이동하면서 상기 제2 본체부의 하부에 함입 형성되는 제2 수용부와 선택적으로 결합하는 제2 로드부; 및

    상기 제2 로드부와 상기 제2 수용부의 결합유무를 센싱하는 제2 센싱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
14. 제2항에 있어서,

    상기 베이스부와 상기 제2 수납부 사이에 설치되는 베어링부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진.
15. 램스핀들에 장착된 가공공구와 제1 수납부 또는 제2 수납부에 수납된 교환공구를 교환하기 위한 가공프로그램, 제1 수납부의 제1 그립퍼부와 제2 수납부의 제2 그립퍼부에 수납되는 공구종류와 공구위치, 포켓부 위치, 대기위치, 및 교환위치에 대한 정보를 저장하는 단계;

    상기 램스핀들에 장착된 가공공구의 공구종류를 확인하는 단계;

    상기 가공프로그램에 따라 상기 램스핀들에 교환될 교환공구를 판단하는 단계;

    기저장된 데이터, 확인결과, 및 판단결과에 따라 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 해당 그립퍼부에 반납하고, 교환공구를 수납중인 그립퍼부를 교환위치로 이동시키기 위해 회전부, 제1 클램핑부, 및 제2 클램핑부의 작동순서와 회전부의 회전방향과 회전량을 계산하는 단계;

    계산결과에 따라 상기 회전부, 상기 제1 클램핑부, 및 상기 제2 클램핑부에 순차적으로 작동신호를 전달하는 단계;

    순차적으로 전달된 작동신호에 따라 상기 램스핀들이 교환위치로 이동하여 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 상기 제1 그립퍼부 또는 상기 제2 그립퍼부에 반납한 후에 상기 램스핀들이 대기위치로 이동하는 단계;

    교환공구를 수납중인 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중 어느 하나의 그립퍼부를 교환위치로 이동시키기 위해 상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부가 작동하는 단계;

    교환공구를 수납중인 그립퍼부가 설치된 상기 제1 수납부 또는 상기 제2 수납부가 교환위치로 회전하는 단계; 및

    대기위치에 대기중인 상기 램스핀들이 교환위치로 이동하여 교환공구로 교환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진의 작동방법.
16. 제15항에 있어서,

    기저장된 데이터, 확인결과, 판단결과, 계산결과, 작동신호에 따라 상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부의 정상작동 유무 및 교환공구를 수납중인 제1 그립퍼부 또는 제2 그립퍼부 중에 어느 하나의 그립퍼부와 상기 포켓부가 교환위치로의 정상이동 유무를 분석하고 이상이 있는 경우 알람을 발생하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진의 작동방법.
17. 제15항에 있어서,

    상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부가 작동하는 단계에서 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 제1 수납부에 반납하고 상기 제1 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는,

    상기 제2 클램핑부에 의해 상기 베이스부와 상기 제2 클램핑부가 클램핑되어 상기 제2 수납부의 회전이 차단되고, 상기 제1 클램핑부에 의해 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부가 언클램핑되어 상기 제1 수납부만 상기 회전부에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진의 작동방법.
18. 제15항에 있어서,

    상기 제1 클램핑부 또는 상기 제2 클램핑부가 작동하는 단계에서 상기 램스핀들에 장착된 가공공구를 제1 수납부에 반납하고, 상기 제2 수납부에 보관중인 교환공구를 교환할 때에는,

    상기 제2 클램핑부에 의해 상기 베이스부와 상기 제2 클래핑부가 언클램핑되어 상기 제2 수납부의 회전이 허용되고, 상기 제1 클램핑부에 의해 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부가 클램핑되어 상기 회전부의 회전력이 상기 제2 수납부로 전달되어 상기 제2 수납부가 회전하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 툴 매거진의 작동방법.

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