KR101453568B1 - 공작기계의 공구이송장치 - Google Patents

공작기계의 공구이송장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공구 이송장치 본체와, 공구 클램핑 및 언클램핑 수단과, 공구 클램핑 및 언클램핑 조절수단을 포함하는 것이 특징이고, 또한 상기 공구 클램핑 및 언클램핑 조절수단은, 상기 피스톤 일단에 설치되며 타원형 몸체의 양측에 돌출핀을 설치하고 몸체의 중앙에는 힌지핀을 설치하여 좌우 포트블록의 돌기부를 양측으로 동시에 벌리는 캠팔로워와; 상기 가이드 레일에 설치하되 좌측 포트블록의 좌측단에 설치되어 탄발력에 의해서 동시에 좌우 공구그립 포트를 오무리는 스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 공구이송장치는 좌우 공구그립 포트를 양방향으로 동시에 클램핑 또는 언클램핑함으로서 공구를 탈착하는 동작이 정확하게 이루어지도록 하는 효과를 제공한다.
Figure R1020080113752
공작기계, 공구, 이송

Description

공작기계의 공구이송장치{Tool Trasfer Unit of Machine Tool}
본 발명은 공작기계의 공구이송장치에 관한 것으로, 특히 공구메거진과 툴체인저 사이에 설치되는 공구이송장치의 공구그립 포트가 공구 클램핑 및 언클램핑 조절수단에 의해서 양방향으로 동시에 벌어지거나 오무려지도록 설계하여 공구의 정확한 클램핑 및 언클램핑이 가능토록 하여 공구의 이송이 안전하게 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구이송장치에 관한 것이다.
일반적으로 현재의 공작기계는 다수개의 공구를 일개의 장치에 미리 설치하고, 상기 공구를 툴체인저를 이용하여 공구를 자동으로 교환하면서 가공장치에 연결 설치함으로서 공작물의 가공이 보다 편리하게 이루어질 수 있도록 구성되어 있다.
이를 위해 공작기계는 공구를 탑재할 수 있는 공구메거진을 별도로 구비하고 있고, 공구메거진에는 다양한 가공이 가능토록 모양이나 크기가 다른 다수개의 공구를 설치하고 아울러 공구메거진 근방에는 툴체인저가 설치되어 있어 상기 공구를 가공장치에 전달하고 아울러 가공장치에 존재하는 공구를 공구메거진에 다시 보내는 역할을 한다.
한편, 상기 공구메거진과 툴체인저 사이에는 공구를 전달하는 공구이송장치가 설치되어 있는바, 상기 공구이송장치는 외팔보 형태로서, 공구 클램핑 및 언클램핑을 위한 그립포트가 설치되어 있으며, 상기 그립포트를 벌리거나 닫히도록 제어하여 공구의 클램핑 및 언클램핑 동작이 이루어지도록 한다.
그러나, 상기 공구이송장치는 그 구조가 외팔보이기 때문에 사방에서 지지하지 못하므로 구조적으로 처짐 현상등으로 인한 오차가 발생하는 등 공구의 정확한 지지가 제대로 이루어지지 못한다. 또한, 그립포트를 벌리거나 닫는 동작이 불안정하며, 공구 매거진의 체인의 피치 공차도 발생할 수 있다.
이와 같은 구조적 오차로 인하여, 공구의 클램핑 및 언클램핑 동작이 정확하게 이루어지지 못하는 바, 그로 인해 공구와 주변 부품(그립 포트, 그립퍼 등) 사이에서 끼임이 발생하거나 공구가 이탈되므로 정확한 클램핑/언클램핑 동작이 어려울 뿐만 아니라 안전사고를 일으키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결코자 하는 것으로서, 공작 기계의 공구이송장치에 있어서, 공구의 클램핑/언클램핑 동작시 발생할 수 있는 끼임이나 공구 이탈 문제를 해결하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공작기계용 공구 이송 장치는 공구 클램핑 조절 수단및 공구 언클램핑 조절수단을 마련하여 공구 클램핑 및 언클램핑 수단의 좌우측을 동시에 벌리거나 닫히도록 해준다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 공작기계의 공구 이송장치는, 내부나 상하면에 공구 이송을 위한 다수개의 장치들이 결합되는 공구 이송장치 본체(100)와; 상기 공구 이송장치 본체(100)의 내측 일단에 설치되며, 내부에 공구의 형상과 동일한 홀이 형성된 집게 형태의 좌측 공구그립 포트(210) 및 우측 공구그립 포트(220)와, 상기 좌측 공구그립 포트(210)와 연결되어 좌측 공구그립 포트(210)의 움직임을 지지하는 좌측 포트블록(230)과, 상기 우측 공구그립 포트(220)와 연결되어 우측 공구그립 포트(220)의 움직임을 지지하는 우측 포트블록(240)으로 이루어는 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)과; 상기 공구 이송장치 본체(100)의 하단에 설치되어 상기 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)에 의해서 공구가 클램핑되면 공구 메거진(1000)으로부터 툴체인저(2000)까지 상기 공구를 이동시키거나 상기 툴체인저(2000)에 존재하는 공구가 클램핑되면 공구 메거진(100)으로 상기 공구를 이송 시키는 가이드 레일(310)과 실린더(320) 및 피스톤(330)을 포함하는 공구 이송수단(300)과; 상기 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)의 좌우측을 동시에 벌리거나 닫는 공구 클램핑 조절 수단(400b) 및 공구 언클램핑 조절수단(400a);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 공구 언클램핑 조절수단(400a)은, 상기 공구 이송수단(300)의 상기 피스톤(330) 일단에 설치되는 타원형 형태의 캠팔로워(410)와, 상기 캠팔로워(410)의 중심축에 설치되어 상기 캠팔로워(410)를 회전시키는 힌지핀(420)과, 상기 캠팔로워(410)의 양측에 설치되어 상기 좌측 포트블록(230)의 돌기부(231) 및 상기 우측 포트블록(240)의 돌기부(241)가 터치하는 경우 상기 좌측 포트블록(230) 및 상기 우측 포트블록(240)이 상기 힌지핀(420)을 중심으로 서로 반대방향으로 움직이도록 하는 돌출핀(411, 412)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공구 클램핑 조절수단(400b)은, 상기 가이드 레일(310)에 설치하되 상기 좌측 포트블록(230)의 좌측단에 설치되어 탄발력에 의해서 동시에 상기 좌측 공구그립 포트(210)와 상기 우측 공구그립 포트(220)를 오무리는 스프링(430)을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명은 캠팔로워(410)와 힌지핀(420) 및 돌출핀(411, 412)으로 구성된 공구 언클램핑 조절수단(400a)과, 스프링(430)의 탄발력을 이용한 공구 클램핑 조절수단(400b)을 마련함으로써, 공구이송장치의 좌우 공구그립 포트를 지렛대 원리로 움직이면서 좌우측 공구그립 포트를 벌렸다가 오므릴 수 있는 구조를 제공하여, 공 구 클램핑/언클램핑시 보다 안정적으로 동작할 수 있도록 한다. 따라서, 종래의 장치에 비하여 공구를 탈착하는 동작이 보다 정확하게 이루어지고 끼임의 문제를 해소하는 효과를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 공작기계 공구이송장치의 클램핑후 공구그립 포트가 우측으로 이동한 상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 공작기계 공구이송장치에서 공구그립 포트가 좌측으로 이동하여 공구가 클램핑/언클램핑되는 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 공작기계 공구이송장치의 실제 설치 예시를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 공구이송장치가 적용되는 공작기계는 크게 공구 메거진(1000)과, 툴 체인저(2000)와, 공구이송장치 본체(100)와, 공구 클램핑 및 언클램핑수단(200)과, 공구 이송수단(300)과, 공구 클램핑 및 언클램핑 조절수단(400a, 400b)으로 이루어진다.
참고로, 설명의 편의를 위해서 도 3에는 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200) 이 우측으로 이동하여 툴 체인저(2000)에 위치한 상태(도 1 상태)와, 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)이 좌측으로 이동하여 공구 메거진(1000)에 위치한 상태(도 2 상태)가 하나의 도면에 동시에 표시되어 있다.
그러나, 실제로는 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)은 좌측 또는 우측 어느 한 곳에만 위치하는 것임을 본 발명의 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다.
공구 이송장치 본체(100)는 직육면체 형상으로서 내부나 상하면에 공구 이송을 위한 다수개의 장치들이 결합되어 있다.
공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)은 공구 이송장치 본체(100)의 내측 일단에 설치되며 공구의 외관 형상과 동일한 홀을 형성하여 공구를 홀에 삽입시켜 클램핑 시키거나 삽입을 해제하여 언클램핑 시키도록 한다.
공구 이송수단(300)은 공구 이송장치 본체(100)의 하단에 설치되어 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)에 의해서 공구가 클램핑되면 공구 메거진(1000)으로부터 툴체인저까지 이동시키거나 또한 툴체인저(1000)에 존재하는 공구가 클램핑되면 공구 메거진으로 이송시키는 역할을 한다.
공구 클램핑 및 언클램핑 조절수단(400a, 400b)은 중심이 힌지 결합된 캠팔로워(410)를 구비하여 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)의 좌우측이 동시에 별려지거나 닫혀지도록함으로서 공구의 클램핑 동작 및 언클램핑 동작이 원할하게 진행되도록 한다.
이하에서 본 발명의 구성수단에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같 다.
상기 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)은 내부에 공구의 형상과 동일한 홀이 형성된 집게 형태의 좌측 및 우측 공구그립 포트(210, 220)와, 상기 좌측 공구그립 포트(210)와 연결되어 좌측 공구그립 포트(210)의 움직임을 지지하는 좌측 포트블록(230)과, 상기 우측 공구그립 포트(220)와 연결되어 우측 공구그립 포트의 움직임을 지지하는 우측 포트블록(240)으로 이루어진다.
그리고, 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)의 좌우 움직임에 상응하여 좌우 공구그립포트(210, 220)가 이송되거나 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)을 중앙으로 오므리거나 바깥으로 벌리는 동작에 의해서 좌우 공구그립포트(210, 220)가 공구를 클램핑하거나 언클램핑한다.
상기 공구 이송수단(300)은 가이드 레일(310)과 실린더(320) 및 피스톤(330)으로 이루어지며, 가이드 레일(310)은 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)의 몸체 중앙부분에 슬라이딩 결합되어 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)이 가이드 레일(310)을 따라서 좌우로 이송되도록 한다. 그리고, 피스톤(330)은 좌측 포트블록(230) 일측에 연결 설치되어 좌측 포트블록(230)을 밀거나 당김으로써 좌우 공구그립 포트(210, 220)를 공구 메거진(1000)에서 툴체인저(2000)로 이송시키거나 역으로 툴체인저(2000)로부터 공구 메거진(1000)으로 이송시킨다.
상기 공구 클램핑 및 언클램핑 조절수단(400a, 400b)은 공구 언클램핑 조절수단(400a)으로서 캠팔로워(410)와, 힌지핀(420)이 구비되고, 공구 클램핑 조절수단(400b)으로서 스프링(430)과, 스프링 플레이트(440), 스프링 샤프트(450)로 이루 어지는바, 공구 언클램핑 조절수단(400a)인 캠팔로워(410)는 타원형 몸체의 양측에 상부 돌출핀(411)및 하부 돌출핀(412)을 설치하고 몸체의 중앙에는 힌지핀(420)을 설치하여 이루어지며, 이에 따라 상부 돌출핀(411)을 정방향으로 밀면 하부 돌출핀(412)이 힌지핀(420)을 중심으로 역방향으로 밀리도록 동작된다.
공구 클램핑 조절 수단(400b)인 스프링(430)은 가이드레일(310)에 설치되되 좌측 포트블록(130)의 좌측단에 설치되며 스프링 플레이트(440)에 의해서 일측이 고정된다.
이에 따라 좌측 포트블록(230)이 맨 좌측단으로 이동하게 되면 좌측 포트블록(230)의 돌기부(231)가 캠팔로워(410)의 상부 돌출핀(411)에 맞닿게 되고 이에 따라 캠팔로워(410)의 하부 돌출핀(412)이 우측 포트블록(240)의 돌기부(241)를 반대방향으로 밀면서 지렛대 작용에 의해서 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)이 벌어지게 한다.
상기 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)은 동시에 벌어지며 이에 따라 좌측 포트블록(230) 및 우측 포트블록(240)의 하단에 위치하는 좌우 공구그립포트(210, 220)가 동시에 벌어지면서 공구를 언클램핑 한다. 이때, 좌측 포트블록(230) 및 우측 포트블록(240)은 스프링 플레이트(440)와 스프링 샤프트(450)에 의해서 움직임이 한정되기 때문에 좌측 포트블록(230)이 스프링(430)을 좌측으로 밀면서 스프링(430)을 압축시키게 된다.
이후, 공구를 클램핑하는 동작을 살펴보면, 공구를 클램핑 위치에 놓은후에 실린더(320)로 피스톤(330)을 우측으로 움직이면 압축된 스프링(430)이 탄발하면서 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)을 합치시키고 이에 따라서 좌우 공구그립포트(210, 220)가 동시에 오므라들면서 공구를 클램핑하여 정확한 압착동작이 이루어진다.
공구의 클램핑이 이루어진 다음, 실린더(320)의 작동으로 좌측 포트블록(230)을 밀어서 우측으로 이송시키면, 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)이 가이드레일(310)을 따라 맨 우측으로 이동하여 툴체인저(2000) 위치까지 오게 되며, 이후 툴체인저(2000)의 작동으로 공구의 이송이 이루어지게 된다.
이하에서 본 발명의 전체 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 툴체인저(2000)로부터 공구 메거진(1000)으로 공구를 이송하여 언클램핑하는 동작을 살펴보기로 한다.
최초에는 도 1에 도시된 것과 같이, 공구를 클램핑한 채로 본체의 오른쪽 끝단에 좌측 포트블록(230)과 우측포트블록(240)이 위치하고 있다.
이 상태에서 실린더(320)를 구동하여 좌측 포트블록(230)을 왼쪽으로 움직이면 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)이 유동되며 이와 연동되어 좌우 공구그립 포트(210, 220)가 공구를 파지한 상태로 가이드 레일(310)을 따라서 좌측으로 움직인다. 이때 좌측 포트블록(230)에 인접하여 결합된 스프링(430) 역시 가이드 레일(310)을 따라서 움직인다.
이후, 공구 메거진(1000) 인접 영역으로 진입하게 되면 도 2에 도시된 것과 같이, 좌측 및 우측 포트블록(230, 240)이 캠팔로워(410)와 접면하게 되는바, 캠팔로워(410)의 상부 돌출핀(411)에 좌측 포트블록(230)의 돌기부(231)가 접촉되면서 캠팔로워(410)는 힌지핀(420)을 중심으로 회전운동을 하게 되어 캠팔로워(410)의 하부 돌출핀(412)이 우측 포트블록(140))의 돌기부(241)를 반대방향으로 밀어내게 되며, 이로 인하여 좌우 공구그립 포트(210, 220)가 동시에 좌우로 별려지게 되고 공구의 언클램핑 동작이 이루어진다.
이때, 스프링(430)은 서서히 압축되면서 탄발력을 갖게 되어 이후 클램핑 동작시 탄발력을 제공하게 된다.
다음, 공구 메거진(1000)에서 공구를 클램핑하여 툴체인저(2000)로 이송하는 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 2 와 같이, 좌우 공구그립 포트(210, 220)가 좌우로 별려진 상태에서 공구가 삽입되면 실린더(320)를 구동하여 오른쪽으로 서서히 움직인다. 그러면 좌측 포트블록(230)이 캠팔로워(410)를 벗어남과 동시에 스프링(430)이 작동하여 좌측 포트블록(230)의 몸체를 밀게 되고 이에 따라 좌측 포트블록(230)이 우측 포트블록(240)과 밀착되면서 좌우 공구그립 포트(210, 220)가 공구를 클램핑하게 된다.
따라서, 좌측 공구그립 포트(210)와 우측 공구그립 포트(220)가 동시에 움직이면서 공구를 클램핑하기 때문에 정확하게 공구의 파지가 이루어지며, 이후 실린더(220)를 작동시켜 도 1에 도시된 것과 같이, 좌측 포트블록(230)과 우측 포트블록(240)을 우측으로 이동시켜 툴체인저(2000) 위치 부분까지 이송후 통상적인 공구교환이 이루어지도록 하면 된다.
결국, 본 발명은 좌측 공구그립 포트(230)와 우측 공구그립 포트(240)를 동시에 벌리거나 닫도록 하는 공구 클램핑 및 언클램핑 조절수단을 부가하여 공구의 클램핑 및 언클램핑 동작이 원할하게 이루어져 공구의 탈착시 좌우 공구그립(210, 220)에 끼이는 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 공작기계 공구이송장치의 클램핑후 움직이는 것을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 공작기계 공구이송장치의 언클램핑 동작을 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 공작기계 공구이송장치의 실제 설치 예시를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 공구이송장치 본체 200: 공구 클램핑 및 언클램핑 수단
210: 좌측 공구그립 포트 220: 우측 공구그립 포트
230: 좌측 포트블록 231: 좌측 포트블록 돌기부
240: 우측 포트블록 241: 우측 포트블록 돌기부
300: 공구 이송수단 400a: 공구 언클램핑 조절수단
400b: 공구 클램핑 조절수단 410: 캠팔로워
420: 힌지핀 430: 스프링
440: 스프링 플레이트 450: 스프링 샤프트
1000: 공구 메거진 2000: 툴 체인저

Claims (3)

  1. 내부나 상하면에 공구 이송을 위한 다수개의 장치들이 결합되는 공구 이송장치 본체(100)와;
    상기 공구 이송장치 본체(100)의 일단에 설치되며, 내부에 공구의 형상과 동일한 홀이 형성된 집게 형태의 좌측 공구그립 포트(210) 및 우측 공구그립 포트(220)와, 상기 좌측 공구그립 포트(210)와 연결되어 좌측 공구그립 포트(210)의 움직임을 지지하는 좌측 포트블록(230)과, 상기 우측 공구그립 포트(220)와 연결되어 우측 공구그립 포트(220)의 움직임을 지지하는 우측 포트블록(240)으로 이루어는 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)과;
    상기 공구 이송장치 본체(100)의 하단에 설치되어 상기 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)에 의해서 공구가 클램핑되면 공구 메거진(1000)으로부터 툴체인저(2000)까지 상기 공구를 이동시키거나 상기 툴체인저(2000)에 존재하는 공구가 클램핑되면 공구 메거진(100)으로 상기 공구를 이송시키는 가이드 레일(310)과 실린더(320) 및 피스톤(330)을 포함하는 공구 이송수단(300)과;
    상기 공구 클램핑 및 언클램핑 수단(200)의 좌우측을 동시에 벌리거나 닫는 공구 클램핑 조절 수단(400b) 및 공구 언클램핑 조절수단(400a);
    을 포함하며,
    상기 공구 클램핑 조절수단(400b)은,
    상기 가이드 레일(310)에 설치하되 상기 좌측 포트블록(230)의 좌측단에 설치되어 탄발력에 의해서 동시에 상기 좌측 공구그립 포트(210)와 상기 우측 공구그립 포트(220)를 오무리는 스프링(430)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 공작기계의 공구이송장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공구 언클램핑 조절수단(400a)은,
    상기 공구 이송수단(300)의 상기 피스톤(330) 일단에 설치되는 타원형 형태의 캠팔로워(410)와, 상기 캠팔로워(410)의 중심축에 설치되어 상기 캠팔로워(410)를 회전시키는 힌지핀(420)과, 상기 캠팔로워(410)의 양측에 설치되어 상기 좌측 포트블록(230)의 돌기부(231) 및 상기 우측 포트블록(240)의 돌기부(241)가 터치하는 경우 상기 좌측 포트블록(230) 및 상기 우측 포트블록(240)이 상기 힌지핀(420)을 중심으로 서로 반대방향으로 움직이도록 하는 돌출핀(411, 412)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구이송장치.
  3. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000202730A (ja) * 1999-01-12 2000-07-25 Nissan Motor Co Ltd 工具交換方法及び装置
JP2006123043A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Howa Mach Ltd 工作機械

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