KR101626999B1

KR101626999B1 - 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛

Info

Publication number: KR101626999B1
Application number: KR1020110005254A
Authority: KR
Inventors: 이삭
Original assignee: 두산공작기계 주식회사
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2016-06-02
Also published as: KR20120083985A

Abstract

본 발명은 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 관한 것으로, 공작기계의 툴을 장착하는 툴 섕크(52)를 수납하는 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 있어서, 제1 샤프트 유닛(212)과 제2 샤프트 유닛(214)이 구비되는 제1 바디(210), 제1 바디(210)의 일측에 배치되고, 외측에 툴 섕크(52)를 수납하도록 하는 툴 포켓(226)이 형성된 제2 바디(220), 제1 바디(210)와 제2 바디(220)의 사이에 배치되고, 제1 샤프트 유닛(212)에 축 결합되어 시소운동하며 외측에 형성된 제1 외측 단부(314)에 툴 포켓(226)을 향하여 볼록한 제1 외측경사면(315)과 제1 내측경사면(316)이 형성되고, 내측에 형성된 제1 내측 경사면(316)의 한쪽에 제1 키(318)가 형성된 제1 핑거 유닛(310), 제1 바디(210)와 제2 바디(220)의 사이에 배치되고, 제2 샤프트 유닛(214)에 축 결합되어 시소운동하며 외측에 형성된 제2 외측 단부(324)에 툴 포켓(226)을 향하여 볼록한 제2 외측경사면(325)과 제2 내측경사면(326)이 형성되고 내측에 형성된 제2 내측 경사면(316)의 한쪽에 제2 키(328)가 형성된 제2 핑거 유닛(320) 및 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)과 제2 바디(220)의 한쪽에 배치되어 제1, 제2 외측 단부(314)(324)가 툴 포켓(226)의 중심을 향하도록 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)에 복원력을 작용하는 제1, 제2 가압 유닛(410)(420)을 포함한다.

Description

툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛 {the tool gripper of the tool sub-changer}

본 발명은 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수치제어 복합가공기의 툴 매거진과 툴 캐리어 사이에 툴 서브 체인저가 설치되고, 상술한 툴 서브 체인저에서 공구를 파지하여 옮기도록 하는 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 수치제어 복합가공기는 툴 매거진과 자동 공구교환장치가 설치되고, 상술한 툴 매거진에는 수많은 종류의 공구가 수납되며, 상술한 자동공구교환장치는 제어부의 지령에 의해 선정한 공구를 툴 매거진과 스핀들 간에 교환하게 된다.

상술한 공구가 스핀들에 장착되는 경로는 툴 매거진, 툴 서브 체인저, 툴 캐리어, 자동공구교환장치 및 스핀들의 순서로 이동되고, 또한 공구가 툴 매거진에 수납되는 경로는 스핀들, 자동공구교환장치, 툴 캐리어, 툴 서브 체인저 및 툴 매거진의 순서로 이동된다.

한편, 상술한 공구는 항상 특정한 방향으로 위상을 갖고, 상술한 위상은 공구에 형성된 키 홈과 각각의 장치에 구비되는 포켓의 키 블록에 의해 정렬된다.

또한, 상술한 툴 매거진이 매거진 포켓과 상술한 스핀들의 위상은 직각의 차이로 다르게 배치되어 있고, 이로써 공구가 옮겨지는 도중에 직각으로 회전되어야 하며, 이와 같이 공구를 직각으로 회전시키는 것은 상술한 툴 캐리어가 담당하게 된다.

다른 한편으로, 워크피스의 형상이 복잡해지고 가공이 다양해짐에 따라 다양한 형태의 공구가 제안되고, 다양한 공구 중에서 보링 툴이 제공될 수 있으며, 보링 툴은 툴 섕크를 중심으로 양쪽으로 암(arm)이 형성되고, 상술한 암 단부에 커팅 인서트가 배치되는 독특한 형상을 갖는다.

그러나 종래의 공구교환에 상술한 보링 툴을 이용할 수 없는 구조적인 문제가 있고, 이는 첨부도면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 1은 종래의 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 의해 보링 툴이 옮겨지는 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 종래의 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛을 설명하기 위한 도면이다.

툴 매거진(10)은 툴 체인(12)이 구비되고, 상술한 툴 체인(12)은 각각의 체인 링크마다 매거진 포켓(13)이 구비되며, 툴 체인(12)은 구동 스프로킷(14)과 종동 스프로킷 및 가이드 유닛에 안내되어 주행되고, 상술한 구동 스프로킷(14)의 한쪽에는 구동 장치(16)가 설치되어 상술한 툴 체인(12)을 주행 구동시키게 된다.

상술한 구동 장치(16)는 구동모터일 수 있고, 구동장치(16)는 상술한 툴 체인(12)보다 돌출되게 설치된다.

또한, 툴 매거진(10)의 한쪽에는 툴 서브 체인저(20)와 툴 캐리어 유닛(40)이 설치되며, 툴 캐리어 유닛(40)의 한쪽에는 툴 교환위치에서 공구를 넘겨받도록 하는 자동공구교환장치(ATC)가 배치된다.

상술한 자동공구교환장치는 상술한 툴 캐리어 유닛(40)과 스핀들 사이에서 공구를 교환하게 된다.

한편, 상술한 매거진 포켓(13)과 스핀들에는 공구의 위상을 정렬하도록 하는 키 블록이 배치되는데, 매거진 포켓(13)과 스핀들의 위상은 직각의 위상 차이를 갖는다.

따라서 공구를 옮기는 도중에 공구의 위상을 직각으로 돌리도록 하는데 이는 툴 캐리어 유닛(40)에 의해 이루어진다.

상술한 툴 캐리어 유닛(40)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 캐리어 포켓(42)이 구비되고 상술한 캐리어 포켓(42)은 선회축을 중심으로 공전하면서 직각으로 자전하는 구성이다.

그런데 보링 툴(50)은 섕크(52)를 중심으로 좌우 양측에 암(arm)이 형성되고 암의 단부에는 커팅 인서트가 배치되고, 특히 상술한 암은 암의 외경방향으로 길이가 길고 폭이 좁은 형태로서 매우 독특한 형상을 갖는다.

따라서 상술한 바와 같은, 보링 툴(50)은 회전 모멘트가 크게 작용하므로 공전운동과 자전 운동이 복합적으로 동시에 이루어질 때에 보링 툴(50)의 자세가 무척 불안정하고 회전 모멘트에 의해 보링 툴(50)이 캐리어 포켓(42)에서 이탈되는 문제점이 있다.

다른 한편으로, 보링 툴(50)을 도 1에 나타낸 바와 같이, 직각으로 위상을 바꾸어 매거진 포켓(13)에 수납에 성공하더라도 툴 체인(12)이 주행하면 보링 툴(50)의 커팅 인서트 또는 암 부분이 구동 장치(16) 등의 주변 장치와 간섭이 발생하고, 이로써 툴 체인(12)은 정상적인 주행할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 상술한 보링 툴(50)은 툴 섕크(52)로부터 외측까지의 거리가 크므로 보링 툴(50)을 옮길 때에 더욱 강력한 악력이 요구된다.

그러나 종래의 툴 서브 체인저(20)에 구비되는 툴 그리퍼 유닛(30)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 하나의 핑거 유닛(34)에 의해 보링 툴(50)을 클램핑하는 것으로 악력이 약하여 불안정한 문제점이 있다.

상술한 툴 그리퍼 유닛(30)은 첨부도면 도 2를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

종래의 툴 그리퍼 유닛(30)은 제1 그리퍼 바디(31)의 한쪽에 제2 그리퍼 바디(32)가 체결되고, 상술한 제1, 제2 그리퍼 바디(31)(32)의 한쪽에 샤프트 유닛(33)이 구비된다.

또한, 상술한 제1 그리퍼 바디(31)와 상술한 제2 그리퍼 바디(32)의 사이에 핑거 유닛(34)이 배치되며, 상술한 핑거 유닛(34)은 상술한 샤프트 유닛(33)을 중심으로 시소 운동한다.

또한, 상술한 핑거 유닛(34)의 제1 단부(35)의 한쪽에는 가압 유닛(37)이 배치되고, 상술한 가압 유닛(37)은 상술한 제1 그리퍼 바디(31)의 한쪽에 수납되며, 가압 유닛(37)은 확장되는 방향으로 복원력이 작용하는 압축스프링이다.

또한, 상술한 제1 바디(31)의 한쪽에는 진퇴 가능한 가압 핀(38)이 배치되고 가압 핀(38)의 내측 단부는 상술한 제1 단부(35)에 형성된 캠 면과 닿도록 하고 가압 핀(38)의 외측 단부는 외부로 돌출되는 형태로 배치된다.

또한, 상술한 핑거 유닛(35)의 제2 단부(36)에는 경계부가 볼록하도록 서로 반대방향으로 제1, 제2 경사면(36a)(36b)이 형성된다.

또한, 상술한 제2 바디(32)의 한쪽에는 툴 섕크(52)를 수납하도록 요홈(39)이 형성되고, 요홈(39)의 내측에는 키 블록(39a)이 배치된다.

상술한 툴 그리퍼 유닛(30)은 상술한 툴 서브 체인저(20)에 의해 좌우 및 전후 방향으로 진퇴운동하게 된다.

상술한 툴 그리퍼 유닛(30)이 보링 툴(50)에 섕크(52)의 측면방향으로 진퇴하게 되면 상술한 제1, 제2 경사면(36a)(36b)에 의해 캠 작용되어 핑거 유닛(34)이 벌려져 보링 툴(50)의 진출입이 가능하게 된다.

또한, 캠 블록(39a)은 의해 보링 툴(50)에 형성된 키 홈(54)에 삽입되고, 상술한 키 블록(39a)은 툴 섕크(52)가 임의로 회전되는 방지하며 보링 툴(50)의 위상을 유지하도록 하는 작용을 한다.

또한, 상술한 툴 그리퍼 유닛(30)이 보링 툴(50)의 축 방향으로 진퇴되었을 때에 가압 핀(38)이 툴 서브 체인저(20)의 일측과 닿으면, 가압 핀(38)은 핑거 유닛(34)이 유동되지 않도록 억류하게 된다.

그러나 상술한 종래의 툴 그리퍼 유닛(30)은 상술한 바와 같이, 하나의 핑거 유닛(34)에 의해 억류되는 것으로 악력이 약한 문제점이 있다.

한편, 대부분의 공구의 섕크(52)에는 키 홈(54)이 규격에 맞게 제공되어 호환될 수 있게 하고 있다.

따라서 보링 툴(50)의 위상을 사전에 맞추도록 보링 툴(50)의 위상을 직각으로 돌려진 상태에서 장착하는 기술이 제안될 수도 있지만, 이러한 경우에는 키 블록(39a)과 키 홈(54)이 맞물리지 못하므로 보링 툴(50)이 옮겨지는 동안이 임의로 유동될 수 있으므로 공구를 교환할 때에 위상이 맞지 않아 공구교환이 실패될 수 있다.

다른 한편으로, 보링 툴(50) 이외에 일반적인 공구를 사용할 수 있으므로, 상술한 툴 그리퍼 유닛(30)은 호환성이 요구된다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공구를 교환할 때에 공구의 위상을 사전에 맞도록 설정하여 툴 매거진에 공구가 직각으로 돌려진 상태에서 수납될 수 있더라도 그 공구를 안정적으로 클램핑하여 옮길 수 있도록 하는 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛은, 공작기계의 툴을 장착하는 툴 섕크를 수납하는 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 있어서, 제1 샤프트 유닛과 제2 샤프트 유닛이 구비되는 제1 바디; 상기 제1 바디의 일측에 배치되고, 외측에 상기 툴 섕크(52)를 수납하도록 하는 툴 포켓(226)이 형성된 제2 바디(220); 상기 제1 바디(210)와 상기 제2 바디(220)의 사이에 배치되고, 상기 제1 샤프트 유닛(212)에 축 결합되어 시소운동하며 외측에 형성된 제1 외측 단부(314)에 상기 툴 포켓(226)을 향하여 볼록한 제1 외측경사면(315)과 제1 내측경사면(316)이 형성되고, 내측에 형성된 제1 내측 경사면(316)의 한쪽에 제1 키(318)가 형성된 제1 핑거 유닛(310); 상기 제1 바디(210)와 상기 제2 바디(220)의 사이에 배치되고, 상기 제2 샤프트 유닛(214)에 축 결합되어 시소운동하며 외측에 형성된 제2 외측 단부에 상기 툴 포켓을 향하여 볼록한 제2 외측경사면과 제2 내측경사면이 형성되고 내측에 형성된 제2 내측 경사면의 한쪽에 제2 키가 형성된 제2 핑거 유닛; 및 상기 제1, 제2 핑거 유닛과 상기 제2 바디의 한쪽에 배치되어 상기 제1, 제2 외측 단부가 상기 툴 포켓의 중심을 향하도록 상기 제1, 제2 핑거 유닛에 복원력을 작용하는 제1, 제2 가압 유닛;을 포함한다.

또한, 상기 제1 바디의 한쪽에 상기 툴 섕크의 축 방향과 나란하게 배치되어 진퇴되는 가압 핀; 및 상기 제1 핑거 유닛의 한쪽에 경사면으로 형성되어 상기 가압 핀이 가압되었을 때에 상기 제1 핑거 유닛이 벌어지지 않는 하는 캠 경사면;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 키(key)는 상기 툴 포켓의 센터라인(CL)을 기준으로 외측방향으로 편향되게 형성되어 상기 툴 섕크의 정역회전을 방지하여 툴 섕크의 위상을 유지하도록 하는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛은 공구를 자전시키기 않도록 사전에 공구의 위상을 직각으로 돌려져 수납되는 경우에도 공구를 안정적으로 클램핑하여 옮길 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛은 공구 또는 보링 툴에 관성모멘트가 다소 크게 작용되더라도 공구 또는 보링 툴을 안정적으로 클램핑할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 의해 보링 툴이 옮겨지는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 의해 보링 툴이 옮겨지는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛의 구성을 설명하기 위한 조립도면 및 분해도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에서 보링 툴이 장착되는 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하고, 종래의 기술과 동일한 구성요소에 대하여 동일한 부호를 부여하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 의해 보링 툴이 옮겨지는 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛의 구성을 설명하기 위한 조립도면 및 분해도면이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 툴 매거진(10)의 한쪽에 툴 서브 체인저(100)가 배치되고, 툴 서브 체인저(100)의 한쪽에는 툴 캐리어 유닛(40)이 배치되며, 툴 캐리어 유닛(40)의 다른 한쪽에는 스핀들과 공구를 교환하도록 하는 자동공구교환장치(ATC)가 배치된다.

한편, 상술한 툴 캐리어 유닛(40)은 공구를 툴 서브 체인저(100)와 자동공구교환장치 간에 옮기는데, 이때 공구는 자전되지 않고 공구의 위상이 유지된 상태로 옮겨지게 된다.

상술한 공구는 보링 툴(50)일 수 있고, 보링 툴(50)의 형상적인 특성으로 인하여 암(arm)은 매거진 포켓(13)에 수납될 때에 툴 체인(12)의 접선 방향 또는 길이 방향과 나란하게 배치되고 이로써 툴 체인(12)이 주행될 때에 보링 툴(50)은 주변의 다른 기계기구 장치와 간섭이 발생하지 않게 된다.

또한, 툴 서브 체인저(100)는 툴 캐리어 유닛(40)의 캐리어 포켓(42)에서 매거진 포켓(13)간에 공구를 옮기도록 툴 그리퍼 유닛(200)이 배치된다.

한편, 상술한 공구는 보링 툴(50)일 수 있고, 상술한 보링 툴(50)은 그 형상적인 특성으로 인하여 회전모멘트가 크게 작용되므로 보링 툴(50)을 더욱 큰 힘으로 클램핑하고 보링 툴(50)의 위상이 바뀌지 않도록 하여야 하는 까다로운 조건이 요구된다.

상술한 툴 그리퍼 유닛(200)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 툴 서브 체인저(100)에 설치되고, 툴 서브 체인저(100)의 작동에 의해 툴 그리퍼 유닛(200)이 이동되며, 공구를 툴 캐리어 유닛(40)쪽으로 옮기거나 공구를 툴 매거진(10)쪽으로 옮기게 된다.

한편, 캐리어 포켓(42) 또는 매거진 포켓(13)에 공구를 인출하거나 수납할 때에는 상술한 툴 그리퍼 유닛(200)가 툴 섕크(52)의 축 방향으로 운동되고, 상술한 툴 그리퍼 유닛(200)에 공구가 존재할 때에 툴 그리퍼 유닛(200)의 제1 핑거 유닛(310)은 잠긴 상태로서 공구의 이탈을 방지하게 된다.

상술한 캐리어 포켓(42)과 매거진 포켓(13)간에 툴 그리퍼 유닛(200)이 이동되어 공구를 옮기는 경로는 양방향이므로 순방향인 제1 경로와 역방향인 제2 경로로 설명될 수 있다.

상술한 제1 경로는 공구를 툴 매거진(10)에서 툴 캐리어 유닛(40)쪽으로 옮기는 경로로서, 툴 그리퍼 유닛(200)은 파킹 위치에서 매거진 포켓(13)쪽으로 이동되어 공구를 파지하고, 툴 서브 체인저(100)의 작용에 의해 외측으로 이동되어 공구를 매거진 포켓(13)으로부터 인출하며, 툴 서브 체인저(100)의 작용에 의해 툴 캐리어 유닛(40)쪽으로 옮겨지고, 캐리어 포켓(42)의 전방에 위치한 상태에서 툴 그리퍼 유닛(200)은 캐리어 포켓(42)에 공구를 수납시키며, 툴 그리퍼 유닛(200)은 파킹 위치로 복귀하는 경로이다.

상술한 제2 경로는 공구를 툴 캐리어 유닛(40)에서 툴 매거진(10)쪽으로 옮기는 경로로서, 툴 그리퍼 유닛(200)은 파킹 위치에서 캐리어 포켓(42)쪽으로 이동되어 공구를 파지하고, 전방으로 이동되어 공구를 인출하며, 매거진 포켓(13)쪽으로 이동하고, 매거진 포켓(13)에 공구를 수납한 후에 파킹 위치로 복귀하는 경로이다.

한편, 상술한 툴 서브 체인저(100)의 한쪽에는 스토퍼(102)가 구비되고, 툴 그리퍼 유닛(200)이 전방으로 이동되었을 때에 툴 그리퍼 유닛(200)에 구비된 가압핀(216)은 상술한 스토퍼(102)와 닿게 되며, 상술한 가압 핀(216)은 제1 핑거 유닛(310)이 임의로 유동되는 것을 방지하게 된다.

상술한 툴 그리퍼 유닛(200)의 구성을 첨부도면 도 5를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

툴 그리퍼 유닛(200)은 제1 바디(210)의 한쪽에 제2 바디(220)가 체결되어 고정되고, 상술한 제1 바디(210)와 상술한 제2 바디(220)에는 제1, 제2 샤프트 유닛(212)(214)이 설치되며, 상술한 제1 바디(210)와 상술한 제2 바디(220)에는 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)이 배치되며, 상술한 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)은 각각 상술한 제1, 제2 샤프트 유닛(212)(214)에 장착되어 회전 가능하게 배치된다.

상술한 제1 바디(210)는 일측에 가압 핀(216)이 툴 섕크(52)의 축과 나란한 방향으로 진퇴가능하게 설치되고, 스프링에 의해 외력이 작용되지 않을 때에 가압 핀(216)의 외측 단부는 외측방향으로 돌출된 상태가 유지된다.

상술한 제2 바디(220)는 센터 바디(222)를 기준으로 양측이 대칭되게 형성될 수 있고, 양측에는 각각 제1, 제2 설치 홀(223)(224)이 형성되며, 상술한 제1, 제2 설치 홀(223)(224)에 상술한 제1, 제2 샤프트 유닛(212)(214)이 조립되는 것이다.

또한, 상술한 제2 바디(220)의 한쪽에는 툴 포켓(226)이 형성되고, 상술한 툴 포켓(226)에는 환형 키(227)가 형성된다.

즉, 상술한 툴 포켓(226)에는 툴 섕크(52)이 수납되고, 상술한 환형 키(227)는 툴 섕크(52)에 형성된 환형 그루브(53)와 결속되어 툴 섕크(52)의 축 방향으로의 유동을 방지하며, 툴 그리퍼 유닛(200)이 툴 섕크(52)의 축 방향으로 이동되면 툴 섕크(52)가 이끌려 이동되는 것이다.

상술한 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)은 각각 중앙에 제1, 제2 보스(311)(321)이 형성되고, 상술한 제1, 제2 보스(311)(321)에는 상술한 제1, 제2 샤프트 유닛(212)(214)이 삽입되어 상술한 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)이 시소운동을 하게 된다.

또한, 상술한 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)은 상술한 제1, 제2 보스(311)(321)를 기준으로 일측에 제1, 제2 내측 단부(312)(322)가 마련되고, 타측에 제1, 제2 외측 단부(314)(324)가 마련된다.

상술한 제1 내측 단부(312)의 한쪽에는 캠 경사면(313)이 형성되고, 상술한 캠 경사면(313)에는 상술한 가압 핀(216)의 단부가 닿아 캠 작용을 하게 된다.

또한, 상술한 제1, 제2 외측 단부(314)(324)의 한쪽에는 상술한 제1 외측단부(314)와 제2 외측 단부(324)가 대향하는 쪽에 경계부가 볼록하도록 각각 제1, 제2 외측 경사면(315)(325)과 제1, 제2 내측 경사면(316)(326)이 형성된다.

또한, 상술한 제1, 제2 내측 경사면(316)(326)의 한쪽에는 각각 제1, 제2 키(318)(328)가 돌출되어 형성된다.

한편, 상술한 제1 내측 단부(312)와 상술한 제2 내측 단부(322)가 대향하는 쪽에 각각 제1, 제2 가압 유닛(410)(420)이 배치되고, 상술한 제1, 제2 가압 유닛(410)(420)의 다른 한쪽은 상술한 센터 바디(222)에 닿도록 배치될 수 있다.

상술한 제1, 제2 가압 유닛(410)(420)은 확장되는 방향으로 복원력을 작용하는 압축스프링 일 수 있고, 상술한 제1, 제2 가압 유닛(410)(420)은 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)의 제1, 제2 외측 단부(314)(324)가 상술한 툴 포켓(226)의 중심을 향하여 오므려지도록 복원력을 작용하는 것이다.

이하, 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명이 일실시예에 따른 툴 그리퍼 유닛(200)의 작용을 첨부도면 도 6을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛(200)에서 보링 툴(50)이 장착되는 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 6의 (a)는 툴 그리퍼 유닛(200)이 툴 섕크(52)를 향하여 접근하는 예를 보인 것으로, 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)은 툴 섕크(52)와 접촉하기 전에는 제1, 제2 외측 단부(314)(324)가 오므려진 상태를 유지한다.

이후, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)이 툴 섕크(52)와 닿게 되면, 툴 섕크(52)의 외경 면은 제1, 제2 외측경사면(315)(325)과 캠 작용을 하면서 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)이 벌어진다.

이후, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 툴 그리퍼 유닛(200)이 좀 더 진행되면, 툴 섕크(52)의 외경 면은 제1, 제2 내측경사면(316)(326)과 캠 작용을 하면서 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)이 오므려진다.

이후, 도 6의 (d)에 나타낸 바와 같이, 툴 그리퍼 유닛(200)이 진행 완료되면 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)은 제1, 제2 가압 유닛(410)(420)의 복원력에 의해 제1, 제2 키(318)(328)는 툴 섕크(52)의 제1, 제2 키 홈(54)(55)에 삽입되고, 상술한 제1, 제2 내측 경사면(316)(326)은 툴 섕크(52)의 외경 면에 닿는 상태가 유지될 수 있다.

한편, 상술한 제1, 제2 키(318)(328)의 폭은 상술한 제1, 제2 키 홈(54)(55)보다 좁을 수 있고, 이로써 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)이 툴 섕크(52)에 진출입될 때에 간섭이 발생하지 않는 것이다.

또한, 상술한 제1, 제2 키(318)(328)는 툴 포켓(226)의 센터라인(CL)을 기준으로 바깥쪽에 편향되기 위치하여 제1, 제2 키 홈(54)(55)에 접하도록 한 것으로써 툴 섕크(52)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전되지 않고, 위상이 유지되는 것이다.

다른 한편으로, 상술한 바와 같이, 툴 그리퍼 유닛(200)에 보링 툴(50)이 수납된 상태로 매거진 포켓(13) 또는 캐리어 포켓(42)에서 공구 또는 보링 툴(50)을 인출하게 되는 것이다.

또한, 툴 그리퍼 유닛(200)이 공구 또는 보링 툴(50)을 인출한 상태에서 이동할 때에는 관성 등에 의해 공구 또는 보링 툴(50)의 이탈을 방지하기 위하여 제1 핑거 유닛(310)이 벌어지지 않도록 할 필요가 있고, 이때에는 가압 핀(216)이 툴 서브 체인저(100)의 스토퍼(102)에 눌리면서 제1 핑거 유닛(310)이 밀려나는 것을 방지하게 된다.

한편, 상술한 가압 핀(216)의 가압되는 구성은 제1 핑거 유닛(310)에 적용한 사례를 설명하였지만, 제2 핑거 유닛(320)에도 동일한 구성을 구비할 수 있다.

다른 한편으로 매거진 포켓(13) 또는 캐리어 포켓(42)에 공구 또는 보링 툴(50)을 수납시키고 툴 섕크(52)로부터 툴 캐리어 유닛(200)이 이탈되는 경우에는 툴 캐리어 유닛(200)에 툴 섕크(52)가 수납되는 과정과 반대의 과정으로 진행된다.

즉, 툴 그리퍼 유닛(200)이 섕크(52)로부터 후퇴 이격되는 작용에 의해 제1, 제2 내측 경사면(316)(326)과 섕크(52)의 외경 면이 캠 작용하여 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)이 벌어지고 이후에 툴 그리퍼 유닛(200)이 더 후퇴하여 완전하게 떨어지면 공구 또는 보링 툴(50)은 매거진 포켓(13) 또는 캐리어 포켓(42)에 수납된 상태가 유지되고, 툴 그리퍼 유닛(200)은 파킹 위치로 복귀하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 그리퍼 유닛(200)은 외형 형상이 일반적이지 않고 독특한 형상의 보링 툴(50)을 회전 유동되지 않도록 안정적으로 파지할 수 있고, 이로써 공구교환이 원활하게 이루어질 수 있게 한다.

특히, 매거진 포켓(13)의 위상과 캐리어 포켓(42)의 위상과 스핀들의 위상이 동일하게 배치됨으로써 공구를 교환할 때에 공구가 자전되지 않을 수 있고, 이로써 공구의 형상이 보링 툴(50)처럼 독특하고 복잡하여 관성모멘트가 크게 작용되더라도 공구교환을 안정적으로 수행할 수 있는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛은 수치제어 복합가공기에서 공구를 툴 매거진과 스핀들 사이에서 교환하도록 하는 데에 이용될 수 있다.

10: 툴 매거진 12: 툴 체인
13: 매거진 포켓 14: 구동 스프로켓
16: 구동 장치 20: 툴 서브 체인저
30: 툴 그리퍼 유닛 31, 32: 제1, 제2 그리퍼 바디
33: 샤프트 유닛 34: 핑거 유닛
35, 36: 제1, 제2 단부 36a, 36b: 제1, 제2 경사면
37: 가압 유닛 38: 가압 핀
39a: 키 블록 40: 툴 캐리어 유닛
42: 캐리어 포켓
50: 보링 툴 52: 툴 섕크
53: 환형 그루브 54, 55: 제1, 제2 키 홈
100: 툴 서브 체인저 102: 스토퍼
200: 툴 그리퍼 유닛 210, 220: 제1, 제2 바디
212, 214: 제1, 제2 샤프트 유닛 216: 가압 핀
222: 센터 바디 223, 224: 제1, 제2 설치 홀
226: 툴 포켓 227: 환형 키
310, 320: 제1, 제2 핑거 유닛 311, 321: 제1, 제2 보스
312, 322: 제1, 제2 내측단부 314, 324: 제1, 제2 외측단부
315, 325: 제1, 제2 외측경사면 316, 326: 제1, 제2 내측경사면
318, 328: 제1, 제2 키 410, 420: 제1, 제2 가압 유닛

Claims

공작기계의 툴을 장착하는 툴 섕크(52)를 수납하는 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛에 있어서,
제1 샤프트 유닛(212)과 제2 샤프트 유닛(214)이 구비되는 제1 바디(210);
상기 제1 바디(210)의 일측에 배치되고, 외측에 상기 툴 섕크(52)를 수납하도록 하는 툴 포켓(226)이 형성된 제2 바디(220);
상기 제1 바디(210)와 상기 제2 바디(220)의 사이에 배치되고, 상기 제1 샤프트 유닛(212)에 축 결합되어 시소운동하며 외측에 형성된 제1 외측 단부(314)에 상기 툴 포켓(226)을 향하여 볼록한 제1 외측경사면(315)과 제1 내측경사면(316)이 형성되고, 내측에 형성된 제1 내측 경사면(316)의 한쪽에 제1 키(318)가 형성된 제1 핑거 유닛(310);
상기 제1 바디(210)와 상기 제2 바디(220)의 사이에 배치되고, 상기 제2 샤프트 유닛(214)에 축 결합되어 시소운동하며 외측에 형성된 제2 외측 단부(324)에 상기 툴 포켓(226)을 향하여 볼록한 제2 외측경사면(325)과 제2 내측경사면(326)이 형성되고 내측에 형성된 제2 내측 경사면(316)의 한쪽에 제2 키(328)가 형성된 제2 핑거 유닛(320); 및
상기 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)과 상기 제2 바디(220)의 한쪽에 배치되어 상기 제1, 제2 외측 단부(314)(324)가 상기 툴 포켓(226)의 중심을 향하도록 상기 제1, 제2 핑거 유닛(310)(320)에 복원력을 작용하는 제1, 제2 가압 유닛(410)(420);을 포함하고,
상기 제1, 제2 키(318)(328)은 상기 툴 포켓(226)의 센터라인(CL)을 기준으로 외측방향으로 편향되게 형성되어 상기 툴 섕크(52)의 정역회전을 방지하여 툴 섕크(52)의 위상을 유지하도록 하는 것
을 특징으로 하는 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛.
제 1항에 있어서,
상기 제1 바디(210)의 한쪽에 상기 툴 섕크(52)의 축 방향과 나란하게 배치되어 진퇴되는 가압 핀(216); 및
상기 제1 핑거 유닛(310)의 한쪽에 경사면으로 형성되어 상기 가압 핀(216)이 가압되었을 때에 상기 제1 핑거 유닛(310)이 벌어지지 않게 하는 캠 경사면(313);
을 더 포함하는 툴 서브 체인저의 툴 그리퍼 유닛.
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