KR20010058714A

KR20010058714A - 수치제어 선반의 자동 척 교환장치

Info

Publication number: KR20010058714A
Application number: KR1019990066072A
Authority: KR
Inventors: 송영호
Original assignee: 양재신; 대우종합기계 주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-06
Also published as: KR100656629B1

Abstract

본 발명은 CNC 선반에서 가공할 공작물과 가공이 완료된 공작물을 자동으로 교환하여 비가공시간을 최소화하고, 척 교환이나 별도의 추가장비가 필요없이 형상이 다른 공작물을 한 대의 선반에서 동시에 가공하도록 하는 CNC 선반의 자동 척 교환장치에 관한 것이다.

이에 따른 본 발명은, CNC 선반에서 척을 교환하는 장치를 구성함에 있어서, 가공영역 상에서 수직으로 입설된 스핀들장치와 비가공영역의 척 베이스가 동일 수평선상에 위치시키도록 고정하는 체인저 바디; 가공영역과 비가공영역의 분할중심의 체인지 바디에 일정구간 회전되게 축결합 설치되어 가공완료된 공작물의 척을 척 베이스로, 가공할 공작물의 척을 스핀들장치 측으로 이동시키는 척 교환수단; 상기 체인저 바디에 고정설치되고 유압작동력에 의해 척 교환수단을 수직방향으로 위치이동시키는 테이블 업/다운수단; 상기 체인저 바디와 척 교환수단과의 연결결합의 구성으로써, 유압작동력에 의한 직선운동을 회전운동으로 변환시켜 상기 척 교환수단을 180°선회시키는 동력발생 및 전달수단; 및 상기 스핀들장치와 가공영역의 척과의 연결결합의 구성으로써, 스핀들장치의 드로바의 선택적인 작동시 척을 클램핑하거나 언클램핑하는 척 클램프수단; 을 포함하여 구성된 특징을 갖는다.

Description

수치제어 선반의 자동 척 교환장치{auto chucking changer for CNC lathe}

본 발명은 CNC 선반의 자동 척 교환장치(Automatic Chuck Changer)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CNC 선반에서 가공할 공작물과 가공이 완료된 공작물을 자동으로 교환하기 위한 CNC 선반의 자동 척 교환장치에 관한 것이다.

일반적인 CNC 선반에서 공작물을 가공하기 위해서는 도 1 에 도시된 바와 같이 척(120)을 스핀들(100)측에 볼트(110)로써 직접 고정해야 하고, 공작물(150)을 교환할 경우에는 가공한 공작물을 척(120)으로부터 탈거한 후 가공할 공작물의 형상가공을 위한 척(120)의 위치까지 이동시켜 클램프해야 하는 과정을 거쳐야만 했기 때문에 가공한 공작물의 탈거단계 및 가공하기 전 단계까지 준비작업 등의 비가공시간이 많이 소요되어 생산성에 막대한 지장을 초래하였을 뿐만 아니라 형상이 다른 공작물을 가공할 경우 고정볼트(110)를 풀어 척(120)을 교환하거나 다른 전용장비에서 가공해야 하는 불편함이 있었다.

미설명부호 130은 드로바이고, 140은 유압회전실린더이다.

본 발명은 상기와 같은 제반문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서, 그 목적은 CNC 선반에서 가공할 공작물과 가공이 완료된 공작물을 자동으로 교환하여 비가공시간을 최소화하고, 척 교환이나 별도의 추가장비가 필요없이 형상이 다른 공작물을 한 대의 선반에서 동시에 가공하도록 하는 CNC 선반의 자동 척 교환장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, CNC 선반에서 척을 교환하는 장치를 구성함에 있어서,

가공영역 상에서 수직으로 입설된 스핀들과 비가공영역의 척 베이스가 동일 수평선상에 위치시키도록 고정하는 체인저 바디;

가공영역과 비가공영역의 분할중심의 체인지 바디에 일정구간 회전되게 축결합 설치되어 가공완료된 공작물의 척을 척 베이스로, 가공할 공작물의 척을 스핀들장치 측으로 이동시키는 척 교환수단;

상기 체인저 바디에 고정설치되고 유압작동력에 의해 척 교환수단을 수직방향으로 위치이동시키는 테이블 업/다운수단;

상기 체인저 바디와 척 교환수단과의 연결결합의 구성으로써, 유압작동력에 의한 직선운동을 회전운동으로 변환시켜 상기 척 교환수단을 180°선회시키는 동력발생 및 전달수단; 및

상기 스핀들장치와 가공영역의 척과의 연결결합의 구성으로써, 스핀들 드로바의 선택적인 작동시 척을 클램핑하거나 언클램핑하는 척 클램프수단; 을 구성하여 된 특징을 갖는다.

도 1 은 종래 CNC(수치제어) 선반의 주축을 도시한 측단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 CNC 선반의 자동 척 교환장치를 도시한 평면도.

도 3 은 본 발명에 따른 CNC 선반의 자동 척 교환장치를 도시한 정면도.

도 4 는 도 2 의 A - A선 단면도.

도 5 는 도 4 의 B - B선 단면도.

도 6 는 도 4 에서 테이블 업/다운수단을 확대 도시한 측단면도.

도 7 은 도 4 에서 척 클램프수단을 확대 도시한 측단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

T: 비가공영역, Ta: 가공영역,

W: 가공할 공작물, Wa: 가공한 공작물,

C: 가공할 공작물의 척, Ca: 가공한 공작물의 척,

1: 스핀들장치, 2: 스핀들 바디,

3: 스핀들 축, 4: 드로바,

5: 유압회전실린더, 6: 풀리,

10: 체인저 바디, 12: 척 베이스,

20: 척 교환수단, 21: 척 안착구멍,

22: 척 체인지 테이블, 24: 회전축,

30: 테이블 업/다운수단, 31: 실린더 튜브,

32: 피스톤, 33: 피스톤 가이드 핀,

34: 가이드 구멍, 35: 베어링,

36: 도그, 38: 감지스위치,

40: 동력발생 및 전달수단, 41a, 41b: 유압실린더,

42: 피스톤 랙, 43: 피니언,

44: 스토핑 블럭, 45: 스토퍼,

50: 척 클램프수단, 51: 고정볼트,

52: 구면죠오, 52a: 걸림홈,

53: 클램프 블럭, 54: 죠오,

54a: 클램프 홈, 55: 클램프 링크,

56: 척킹유로, 60: 커버,

62: 체인저 도어,

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 CNC 선반의 자동 척 교환장치를 도시한 평면도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 CNC 선반의 자동 척 교환장치를 도시한 정면도이며, 도 4 는 도 2 의 A - A선 단면도이고, 도 5 는 도 4 의 B - B선 단면도이고, 도 6 는 도 4 에서 테이블 업/다운수단을 확대 도시한 측단면도이며, 도 7 은 도 4 에서 척 클램프수단을 확대 도시한 측단면도이다.

본 발명의 구성은, CNC 선반에서 척을 교환하는 장치를 구성함에 있어서,

가공영역(Ta) 상에서 수직으로 입설된 스핀들장치(1)와 비가공영역(T)의 척 베이스(12)가 동일 수평선상에 위치되도록 고정하는 체인저 바디(10)를 구성한다.

또한, 가공영역(Ta)과 비가공영역(T)의 분할중심의 체인저 바디(10)에 일정구간 회전되게 축결합 설치되어 가공완료된 공작물의 척(Wa)을 비가공영역(T)의 척 베이스(12)로, 가공할 공작물의 척(W)을 스핀들장치(1) 측으로 이동시키는 척 교환수단(20)을 구성한다.

또한, 상기 체인저 바디(10)에 고정 설치되고 유압작동력에 의해 척 교환수단(20)을 수직방향으로 위치이동시키는 테이블 업/다운수단(30)을 구성한다.

또한, 상기 체인저 바디(10)와 척 교환수단(20)과의 연결결합의 구성으로써, 유압작동력에 의한 직선운동을 회전운동으로 변환시켜 상기 척 교환수단(20)을 180°선회시키는 동력발생 및 전달수단(40)을 구성한다.

상기 스핀들장치(1)와 가공영역(Ta)의 척(Ca)과의 연결결합의 구성으로써, 스핀들장치(1)의 드로바(4)의 선택적인 작동시 척(Ca)을 클램핑하거나 언클램핑하는 척 클램프수단(50)을 구성한다.

한편, 본 발명에 따른 체인저 바디(10)는 기계의 가공영역(Ta)과 비가공영역(T)에 모두 포함되도록 제작 구성되는 한편, 가공영역(Ta)에는 스핀들장치(1)에 포함되는 스핀들 바디(2)가 체인저 바디(10)에 수직으로 고정설치되고, 상기 체인저 바디(10)의 내부에는 중공의 스핀들 축(3)이 베어링에 의해 회전지지되며, 또한 스핀들 축(3)의 중공 내부에는 드로바(4)가 설치되고, 스핀들 축(3)의 후단에는 상기 드로바(4)를 수직방향으로 일정한 직선 스트로크를 발생시키는 유압회전실린더(5)가 부설된다. 또한, 스핀들 축(3)에는 도시되지 않은 서보모터와 벨트결합하여 동력을 전달받는 풀리(6)가 축결합된다.

한편, 본 발명의 척 교환수단(20)은 비가공영역(T)의 척(C)과 가공영역(Ta)의 척(Ca)을 가이드하기 위해 척 안착구멍(21)이 서로 대칭되게 형성된 척 체인지 테이블(22)과, 상기 척 체인지 테이블(22)과 직교되게 축결합된 회전축(24)을 포함하여 구성된다.

한편, 테이블 업/다운수단(30)은 도 6 에 도시된 바와 같이 체인저 바디(10)의 하측 내,외측에 고정설치되는 실린더 튜브(31)와, 그 튜브(31) 내부에 설치됨과 동시에 회전축(24)을 수직방향으로 리프팅시킬 수 있게 베어링(35)에 의해 지지된 피스톤(32)을 포함하여 구성되는데, 상기 실린더 튜브(31)와 피스톤(32)의 대향측에는 상기 피스톤(32)의 정위치결정을 위해 피스톤 가이드 핀(33)과 가이드 구멍(34)이 형성된다. 또한, 비회전체인 피스톤(32)이 회전체인 회전축(24)을 지지하기 위해서 베어링(35)이 결합된다. 또한, 피스톤(32)의 외측단에는 도그(36)가 부설되고 상기 도그(36)와 근접되는 일정 수직간격으로 도그(36)의 이동을 감지하는 감지스위치(38)가 2EA 1조로 구성된다.

한편, 동력발생 및 전달수단(40)은 도 5 에 도시된 바와 같이 회전축(24)과 직교되는 방향의 체인저 바디(10) 양측에 고정설치되는 유압실린더(41a)(41b)와, 상기 유압실린더(41a)(41b)에 정/역되는 일정 스트로크가 발생되도록 슬라이딩 구성된 피스톤 랙(42) 및 상기 회전축(24)에 축결합되고 피스톤 랙(42)과 치합하는 피니언(43)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 동력발생 및 전달수단(40)의 하부에는 척 교환수단(20)의 회전범위(180°)를 결정하기 위해 스토핑블럭(44)이 회전축(24)에 축결합되고, 이와 대향되는 체인저 바디(10)에는 나란히 고정 설치되는 스토퍼(45)가 구성된다.

한편, 척 클램프수단(50)은 도 7 에 도시된 바와 같이 드로바(4)의 끝단에 고정볼트(51)에 의해 고정 설치되는 구면죠오(52)와, 스핀들 축(3)에 고정 설치되고 그 상단에 척(Ca)을 클램프하는 죠오(54)가 습동되게 구성된 클램프 블럭(55) 및 상기 클램프 블럭(55)에 피봇결합되면서 일측단은 죠오(54)에, 타측단은 구면죠오(52)에 걸리도록 하여 상기 드로바(4)의 수직이동시 연동관계가 성립되어 척(Ca)을 클램핑/언클램핑시키는 클램프 링크(55)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 클램프 블럭(55)에는 스핀들장치(1)의 후방으로부터 유입되는 공기압에 스핀들 축(3)와 드로바(4) 사이의 중공부를 통해 공작물(Wa)을 클램프하도록 척킹유로(56)가 형성된다.

한편, 상기 본 발명이 적용되는 CNC 선반은 가공영역(Ta)과 비가공영역(T)이 격리되어야 하기 때문에 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이 커버(60)로써 이러한 영역이 구획되게 분할하였고, 또한 척 체인지 테이블(22)이 회전체이므로 선회하는 동작중에 고정체인 커버(60)와 간섭되지 않기 위해서 상기 척 체인지 테이블(22)의 회전반경과 동일한 크기의 체인저 도어(62)가 좌우로 이동한 후 테이블(22)이 회전되도록 설치 구성하였다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

가공영역(Ta)상의 클램프 블럭(53)에서 척(Ca)에 척킹된 공작물(Wa)의 가공중에 작업자는 가공할 공작물(W)을 척 베이스(12)상에 안착된 비가공영역(T)의 척(C)에 척킹한다.

이 후 공작물(Wa)의 가공작업이 완료되면 스핀들장치(1)의 드로바(4)가 유압회전실린더(5)의 작동에 의한 하향되게 이동됨과 동시에 드로바(4)의 상측에 고정볼트(51)에 의해 고정된 구면죠오(52) 역시 연동되어 하향되게 변위된다.

이 때 상기 구면죠오(52)의 걸림홈(52a)과 죠오(54)의 클램프 홈(54a)에 각각 걸려있는 클램프 링크(55)가 피봇결합에 의한 하향쪽의 궤적이동으로 죠오(54)가 언클램핑된다.

이 후 실린더 튜브(31)내에 압유가 유입되어 피스톤(32)을 상향되게 밀어올리면 회전축(24)이 피스톤(32)의 작동 스트로크만큼 상향이동되고, 가공영역(Ta)과 비가공영역(T)의 각 척(Ca)(C)이 척 안착구멍(21)에 안착된 상태에서 척 베이스(12)와 클램프 블럭(53)과 간섭이 일어나지 않는 위치로 리프팅된 상태에서 체인저 바디(10)의 양측에 고정 설치된 유압실린더(41a)(41b)가 작동된다.

상기 유압실린더(41a)로 압유가 유입되면 피스톤 랙(42)은 그 유압력에 의해 밀리면서 회전축(24)에 축결합된 피니언(43)을 회전시킨다.

상기 피스톤 랙(42)의 회전 스트로크는 회전축(24)과 이와 대향되는 위치의 체인저 바디(10)에 설치되는 스토핑 블럭(44)과 스토퍼(45)의 회전한계구간의 설정으로 척 교환수단(20)의 척 체인지 테이블(22)이 체인지 도어레일(63)과 함께 180°선회되면서 상기 척 체인지 테이블(22)의 척 안착구멍(21)에 거치된 척(Ca)(c)의 영역위치가 완전히 변경된다. (첨부한 도면에서는 척 체인지 동작이 이루어지지 않은 상태임)

척 체인지 테이블(22) 선회한계지점인 180°지점에 이르게 되면유압실린더(41a)(41b)내로 유입되는 압유가 차단되어 피스톤 랙(42)의 작동이 멈추게 되고, 회전축(24)에 축결합된 스토핑 블럭(44)과 체인저 바디(10)에 고정된 스토퍼(45)에 의해 상기 척 체인지 테이블(22)의 회전이 단속된다.

이 때 척 체인지 테이블(22)과 회전축(24)을 포함하여 구성된 척 교환수단(20)을 리프팅시킨 그 하단측의 실린더 튜브(31)내로 상향이동시키는 방향과 반대이동방향성의 압유가 유입되면서 피스톤(32)이 하강됨과 동시에 이와 연동되는 척 교환수단(20)이 하강되어 위치변경되는 척(Ca)(C), 즉 가공할 공작물(W)을 거치한 척(C)이 스핀들장치(1)의 클램프 블럭(53)으로, 가공완료된 공작물(Wa)을 비가공영역(T)의 척 베이스(12)로 안착된다.

이 후 가공영역(Ta)으로 이동된 가공할 공작물(W)을 척킹한 척(C)은 상기 클램프 블럭(53)으로 안착된 후 스핀들 축(3)의 후측단에 설치된 유압회전실린더(5)가 작동되어 드로바(4)가 상향이동하게 되면 그 드로바(4) 끝단에 설치된 구면죠오(52)에 의해 클램프 링크(55)가 피봇점을 중심으로 회전하면서 상기 클램프 블록(53)상단에 구성된 죠오(54)를 외향되게 벌리게 하여 척(C)에 클램핑된다.

이 후 스핀들모터(도시안됨)의 구동력에 의해 스핀들 축(3)이 회전하여 공작물(W)을 가공하게 되는 한편, 가공이 완료되어 비가공영역(T)으로 위치변경된 가공물(Ta)을 작업자가 가공할 공작물(W)과 교체하면 된다.

본 발명의 장치는 상기와 같은 작동으로써 연속반복적으로 행하여지게 된다.

이상에서와 같은 본 발명을 적용하게 되면, 공작물의 가공중에 다음에 가공될 공작물의 준비를 미리 할 수 있기 때문에 척의 교체작업이나 공작물의 교체작업 등의 비가공시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 공작물에 맞는 척을 그 공작물과 함께 자동으로 교환할 수 있기 때문에 한 대의 장비로써 복수가공을 수행할 수 있어 생산성 및 작업성이 향상되는 여러 가지 잇점을 기대할 수 있다.

Claims

CNC 선반에서 척을 교환하는 장치를 구성함에 있어서,

가공영역 상에서 수직으로 입설된 스핀들장치와 비가공영역의 척 베이스가 동일 수평선상에 위치시키도록 고정하는 체인저 바디;

가공영역과 비가공영역의 분할중심의 체인지 바디에 일정구간 회전되게 축결합 설치되어 가공완료된 공작물의 척을 척 베이스로, 가공할 공작물의 척을 스핀들장치 측으로 이동시키는 척 교환수단;

상기 체인저 바디에 고정설치되고 유압작동력에 의해 척 교환수단을 수직방향으로 위치이동시키는 테이블 업/다운수단;

상기 체인저 바디와 척 교환수단과의 연결결합의 구성으로써, 유압작동력에 의한 직선운동을 회전운동으로 변환시켜 상기 척 교환수단을 180°선회시키는 동력발생 및 전달수단; 및

상기 스핀들장치와 가공영역의 척과의 연결결합의 구성으로써, 스핀들장치의 드로바의 선택적인 작동시 척을 클램핑하거나 언클램핑하는 척 클램프수단; 을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CNC 선반의 자동 척 교환장치.
제 1 항에 있어서, 척 교환수단은 비가공영역의 척과 가공영역의 척을 가이드하는 척 체인지 테이블과, 상기 척 체인지 테이블과 직교되게 축결합된 회전축을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CNC 선반의 자동 척 교환장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 테이블 업/다운수단은 체인저 바디의 하측 내,외측에 고정설치되는 실린더튜브와, 그 튜브 내부에 설치됨과 동시에 회전축을 수직방향으로 리프팅시킬 수 있게 베어링 지지된 피스톤을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CNC 선반의 자동 척 교환장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 동력발생 및 전달수단은 회전축과 직교되는 방향의 체인저 바디 양측에 고정설치되는 유압실린더와, 상기 유압실린더에 정/역되는 일정 스트로크가 발생되도록 슬라이딩 구성된 피스톤 랙, 및 상기 회전축에 축결합되고 피스톤 랙과 치합하는 피니언을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CNC 선반의 자동 척 교환장치.
제 1 항에 있어서, 척 클램프수단은 드로바의 끝단에 고정 설치되는 구면죠오와, 스핀들 축에 고정 설치되고 그 상단에 척을 클램프하는 죠오가 습동되게 구성되며 그 내부에 스핀들장치를 거쳐 유입되는 척킹 공기압을 척으로 유입하는 척킹유로가 형성된 클램프 블럭, 및 상기 클램프 블럭에 피봇결합되면서 일측단은 죠오에, 타측단은 구면죠오에 걸리도록 하여 상기 드로바의 수직이동시 연동관계가 성립되어 척을 클램핑/언클램핑시키는 클램프 링크를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CNC 선반의 자동 척 교환장치.