KR20160003364U

KR20160003364U - 공작기계의 자동 공구 교환 시스템 및 이것의 공구 클램핑 모듈

Info

Publication number: KR20160003364U
Application number: KR2020150001799U
Authority: KR
Inventors: 칭-산 창
Original assignee: 산제트 인터내셔널 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2016-10-04
Also published as: KR200483307Y1

Abstract

본 고안은 공작기계의 자동 공구 교환 시스템 및 이의 공구 클램핑 모듈에 관한 것으로, 상기 공구 클램핑 모듈은 회전 가능한 공구 플레이트 상에 고정 연결되며, 공구 클램프 베이스, 가이드판, 클램핑 암과 푸시부재를 포함한다. 상기 가이드판은 상기 공구 클램프 베이스에 연결되며 가이드면과 소켓을 포함하며, 상기 클램핑 암은 피벗 스윙 가능하게 상기 공구 클램프 베이스에 피벗 연결되며, 상기 푸시부재는 상기 클램핑 암 상에 설치된다. 상기 클램핑 암의 피벗 위치를 변경함으로써 상기 푸시부재가 상기 가이드면 또는 상기 소켓에 닿도록 한다. 이에 따라 모듈화된 공구 클램핑 모듈은 대량으로 또한 빠르게 생산될 수 있고 점검과 교체가 편리하다.

Description

공작기계의 자동 공구 교환 시스템 및 이것의 공구 클램핑 모듈{Automatic Tool Exchange System for Machine Tool and Tool Holder of the Same}

본 고안은 자동 가공 기구에 관한 것으로, 특히 공작기계의 자동 공구 교환 시스템 및 이것의 공구 클램핑 모듈에 관한 것이다.

기존의 태핑(tapping) 및 드릴 등 가공 용도를 갖는 공작기계의 공구 매거진은 제어에 의해 회전하는 공구 플레이트, 및 상기 공구 플레이트의 주위 가장자리를 따라 설치된 복수의 공구 클램핑 유닛을 포함한다. 이러한 공구 클램핑 유닛은 상기 공구 플레이트의 회전에 따라 위치가 변하며, 각각의 공구 클램핑 유닛은 하나의 공구 생크를 클램핑하며, 각각의 공구 생크에는 공구가 결합되어 있다.

상기 공작기계의 각각의 공구 클램핑 유닛은 너클 조인트 구조를 가진다. 상기 너클 조인트 구조는 안정적인 지지 작용을 제공하여, 상기 공구 클램핑 유닛의 클램핑 암이 제멋대로 흔들리지 않게 하며, 상기 공작기계의 주축에 상기 공구 클램핑 유닛 상의 공구 생크를 결합할 때, 상기 너클 조인트 구조는 상기 클램핑 암이 적시적으로 피벗 스윙하게 하여, 상기 주축이 상기 공구 클램핑 유닛으로부터 공구 생크를 원활하게 취출하도록 한다. 대만 실용신안 제M393384호에는 상술한 너클 조인트 구조에 의해 발생하는 기능과 유사한 관련 기술내용이 공개되었으나, 상기 실용신안 기술은 부품이 많고 또한 편심 구조를 통해 조정 목적을 달성하므로 사용상 불편하다.

이를 감안하여, 본 고안의 목적은 공구 클램핑 모듈이 모듈화 제품으로서, 대량으로 또한 빠르게 생산될 수 있고 점검과 교체가 편리한 공작기계의 자동 공구 교환 시스템 및 이의 공구 클램핑 모듈을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 이루기 위하여, 본 고안은 기계 컬럼, 심축, 공구 플레이트, 복수의 공구 클램핑 모듈, 및 복귀 장치를 포함하고, 상기 심축은 상기 기계 컬럼의 일측에 위치하며 회전이 불가능하고; 상기 공구 플레이트는 상기 심축에 회전 가능하게 끼움 연결되고; 상기 복수의 공구 클램핑 모듈은 상기 공구 플레이트의 주위 가장자리를 따라 설치되며, 각각의 공구 클램핑 모듈은 공구 클램프 베이스, 가이드판, 클램핑 암과 푸시부재를 포함하고; 상기 공구 클램프 베이스는 상기 공구 플레이트에 고정 연결되며; 상기 가이드판은 상기 공구 클램프 베이스에 연결되고, 가이드면 및 상기 가이드면에 오목하게 설치된 소켓을 구비하며; 상기 클램핑 암은 상기 공구 클램프 베이스에 피벗 연결되어 제1 위치와 제2 위치 사이에서 피벗 스윙 가능하며, 상기 클램핑 암은 축관과 가이드 컬럼을 구비하며; 상기 푸시부재는 상기 축관 내에 가동적으로 설치되며, 구면 헤드부를 구비하고, 상기 구면 헤드부는 상기 클램핑 암이 상기 제 1위치에 있을 때 상기 가이드판의 소켓에 닿고; 상기 구면 헤드부는 상기 클램핑 암이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 가이드판의 가이드면에 닿으며; 상기 복귀 장치는 상기 기계 컬럼의 일측에 위치하며, 상기 복귀 장치는 당김 로드(pull rod)를 포함하고, 상기 당김 로드는 일단이 상기 클램핑 암의 상기 가이드 컬럼에 걸리고, 상기 당김 로드는 제어를 받으면서 상기 클램핑 암을 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 끌어당기는 공작기계의 자동 공구 교환 시스템을 제공한다.

본 고안은 회전 가능한 공구 플레이트 상에 고정 연결되는 공구 클램핑 모듈로서, 상기 공구 플레이트 상에 고정 연결되는 공구 클램프 베이스; 상기 공구 클램프 베이스에 연결되고, 일측에 가이드면이 형성되어 있고, 상기 가이드면에 소켓이 오목하게 설치된 가이드판; 상기 공구 클램프 베이스와 피벗 연결되어 제1 위치와 제2 위치 사이에 피벗 스윙 가능하며, 상기 공구 클램프 베이스를 향한 축관이 구비되는 클램핑 암; 상기 클램핑 암의 상기 축관 내에 가동적으로 설치되며, 상기 클램핑 암이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 가이드판의 소켓에 닿고, 상기 클램핑 암이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 가이드판의 가이드면에 닿는 구면 헤드부를 구비하는 푸시부재를 포함하는 공작기계의 공구 클램핑 모듈을 더 제공한다.

본 고안의 효과는 마모 현상을 줄여, 공구 클램핑 모듈의 사용 수명을 향상시키는 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 공작기계 자동 공구 교환 시스템의 단면도이며, 공구 클램핑 모듈의 클램핑 암이 제1 위치에 위치한 것을 나타낸다.
도 2는 도 1과 유사한 도면이고, 공구 클램핑 모듈의 클램핑 암이 제2 위치에 위치한 것을 나타낸다.
도 3은 본 고안의 상기 바람직한 실시예의 공구 클램핑 모듈의 조립 사시도이다.
도 4는 본 고안의 상기 바람직한 실시예의 공구 클램핑 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 본 고안의 상기 바람직한 실시예의 공구 클램핑 모듈의 일부 부품의 단면도이다.
도 6은 본 고안의 상기 바람직한 실시예의 공구 클램핑 모듈의 단면도이다.

본 고안을 더욱 명확하게 설명하기 위하여, 바람직한 실시예와 도면을 결합하여 다음과 같이 상세하게 설명한다. 도 1에 도시한 바는 본 고안의 바람직한 실시예의 공작기계의 자동 공구 교환 시스템(100)이며, 기계 컬럼(機柱)(10), 심축(20), 공구 플레이트(30), 복수의 공구 클램핑 모듈(40)과 복귀 장치(50)를 포함한다. 각각의 공구 클램핑 모듈(40)은 공구 생크(S)를 클램핑한다.

상기 기계 컬럼(10)의 내부에는 축 방향을 따라 왕복이동 가능한 주축(12)이 설치되어 있으며, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 주축(12)이 아래로 이동하면 상기 공구 클램핑 모듈(40)로부터 상기 공구 생크(S)를 취출하여 태핑 또는 드릴 등과 같은 가공 작업을 진행할 수 있다. 상기 심축(20)은 회전이 불가능한 방식으로 상기 기계 컬럼(10)의 일측에 설치된다. 상기 공구 플레이트(30)는 회전 가능한 방식으로 상기 심축(20)에 끼움 연결되며, 본 실시예에서는 상기 공구 플레이트(30)는 실린더 모양의 캠(32)에 의해 연동되어 회전한다.

상기 복수의 공구 클램핑 모듈(40)은 상기 공구 플레이트(30)의 주위 가장자리를 따라 등거리 방식으로 설치되며, 도 3 내지 도 6에 도시한 바를 결합하면, 각각의 공구 클램핑 모듈(40)은 공구 클램프 베이스(41), 가이드판(42), 클램핑 암(43), 탄성부재(44), 가동부재(45), 자기윤활 베어링(46)과 푸시부재(47)를 포함한다. 상기 공구 클램프 베이스(41)는 상기 공구 플레이트(30) 상에 고정 연결되고, 2개의 피벗 러그(pivot lug)(41a)를 포함하며; 상기 가이드판(42)은 2개의 볼트(48)에 의해 분리 가능한 방식으로 상기 공구 클램프 베이스(41)에 결합되고, 상기 가이드판(42)의 일측에는 호형(弧形)의 가이드면(42a)이 형성되어 있으며, 상기 가이드면(42a) 상에 구면 형상의 소켓(socket)(42b)이 오목하게 설치된다. 또한, 상기 공구 클램프 베이스(41)와 상기 가이드판(42)은 일체로 형성될 수도 있다.

상기 공구 클램핑 모듈(40)의 클램핑 암(43)은 축 핀(49)을 통해 상기 공구 클램프 베이스(41)의 상기 2개의 피벗 러그(41a) 사이에 피벗 연결되며, 도 1에 도시한 제1 위치(P1)와 도 2에 도시한 제2 위치(P2) 사이에서 피벗 스윙될 수 있다. 상기 클램핑 암(43)의 양단은 각각 클램핑 조(clamping jaw)(431)와 축관(432)이고, 상기 클램핑 죠(431)는 상기 공구 생크(S)를 클램핑하며, 상기 주축(12)이 아래로 이동하면 상기 공구 생크(S)가 풀려나게 하며, 반대로 상기 주축(12)이 위로 이동하면 상기 클램핑 죠(431)는 상기 공구 생크(S)를 다시 자동으로 클램핑하며; 상기 클램핑 암(43)의 상기 축관(432)은 상기 공구 클램프 베이스(41)를 향한다. 상기 클램핑 암(43)은 또한 몸체에 연결되는 가이드 컬럼(433)이 구비되며, 상기 가이드 컬럼(433)의 일단에는 롤링부재(434)가 설치되며, 상기 롤링부재(434)는 베어링일 수 있으며 이에 한정되지 않는다.

상기 공구 클램핑 모듈(40)의 상기 탄성부재(44), 가동부재(45), 자기윤활 베어링(46)과 푸시부재(47)는 상기 클램핑 암(43)의 상기 축관(432) 내에 함께 장착된다. 상기 탄성부재(44)는 스프링이며, 일단은 상기 축관(432)의 내벽에 닿으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가동부재(45)는 원기둥 형상이며 양단에는 오목부(45a)와 슬롯(45b)이 구비되고, 상기 탄성부재(44)의 타단은 상기 오목부(45a)에 닿으며, 상기 자기윤활 베어링(46)은 상기 축관(432)과 상기 가동부재(45) 사이에 끼움 설치되고, 상기 푸시부재(47)는 강구(steel ball)이며 상기 가동부재(45)의 상기 슬롯(45b)에 놓이며, 상기 슬롯(45b)는 상기 강구의 위치를 안정시키는 작용을 하며, 상기 강구의 상기 축관(432) 밖으로 노출된 부분은 구면 헤드부(47a)를 구성하고, 상기 강구는 상기 탄성부재(44)에 의해 제공되는 미는 힘의 작용을 간접적으로 받아 가동적인 방식으로 상기 가이드판(42) 방향으로의 이동을 유지시킨다.

상기 복귀 장치(50)는 상기 기계 컬럼(10)의 일측에 장착되고, 왕복이동 가능한 당김 로드(52)가 구비되며, 본 실시예에서, 상기 복귀 장치(50)는 신축 실린더(예를 들면 공기압 실린더 또는 유압 실린더)이다. 상기 당김 로드(52)의 외부에 노출된 일단에는 갈고리(54)가 설치되어 있고, 상기 당김 로드(52)는 제어를 받으면서 실린더 내부를 향하여 후진하여, 상기 갈고리(54)의 내면과 상기 롤링부재(434)가 접촉을 유지하도록 한다. 반드시 설명드릴 것은, 상기 당김 로드(52)를 움직여 후진시키는 기계구조는 상술한 신축 실린더 외에도, 스프링의 복귀력에 의해서도 이루어진다.

도 1 및 도 6에 도시한 바를 결합하면, 상기 기계 컬럼(10)의 주축(12)이 아래로 이동하지 않은 상태를 나타내며, 이 경우 모든 공구 클램핑 모듈(40)의 클램핑 암(43)은 모두 상기 제1 위치(P1)에 위치하고, 각 푸시부재(47)의 구면 헤드부(47a)는 상기 가이드판(42)의 소켓(42b) 내에 닿으며, 각 상기 탄성부재(44)의 미는 작용을 통해, 상기 공구 플레이트(30)가 회전할 때, 클램핑 암(43)이 공구 클램프 베이스(41)에 대해 부적절한 흔들림이 발생하지 않도록 확보한다.

도 2에 도시한 바를 다시 결합하면, 상기 주축(12)이 제어되어 아래로 이동하여 상기 공구 플레이트(30)의 가장 낮은 위치의 공구 클램핑 모듈(40)이 클램핑한 공구 생크(S)를 취출할 때, 상기 공구 생크(S)가 취출되는 공구 클램핑 모듈(40)의 클램핑 암(43)은 상기 주축(12)에 의해 밀려, 푸시부재(47)가 소켓(42b)으로부터 이탈하여 상기 가이드판(42)의 가이드면(42a)을 따라 상기 제2 위치(P2)까지 피벗 스윙되게 한다. 이때 상기 클램핑 암(43)은 가이드 컬럼(433) 상의 롤링부재(434)를 통해 상기 복귀 장치(50)의 당김 로드(52)를 아래로 당긴다. 그러나 상기 주축(12)이 다시 제어되어 공구를 교환하도록 위로 이동할 경우, 상기 당김 로드(52)는 복귀 장치(50)의 제어를 받아 신축 실린더 내로 후진할 때, 상기 갈고리(54)를 통해 상기 가이드 컬럼(433) 상의 롤링부재(434)를 걸어서, 상기 클램핑 암(43)을 상기 제2 위치(P2)로부터 상기 제1 위치(P1)로 끌어당기며, 푸시부재(47)의 구면 헤드부(47a)가 상기 가이드판(42)의 소켓(42b)에 다시 닿을 때까지 끌어 당긴다.

상술한 내용에서, 각 공구 클램핑 모듈(40)은 모듈화 구조이고, 대량 및 빠른 생산에 적합할 뿐만 아니라 점검과 교체도 편리하다. 다음으로, 각각의 공구 클램핑 모듈(40)의 클램핑 암(43)이 공구 교체 작업 시 피벗 스윙하는 동작에 의해, 상기 공구 클램프 베이스(41)에 간접적으로 주는 마찰 확률은 다른 공구 클램핑 모듈(40)과 상당하므로, 각각의 공구 클램핑 모듈(40)의 사용 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 상술한 공구 클램핑 모듈(40)의 각 부재 중에서, 상기 가이드판(42)과 상기 푸시부재(47)의 경도(硬度)는 상기 공구 클램프 베이스(41)와 상기 클램핑 암(43)의 경도보다 모두 크다. 더 구체적으로 말하면, 체적이 큰 공구 클램프 베이스(41)와 클램핑 암(43)은 알루미늄 재질과 같은 가벼운 재질로 제조하여, 전체 공구 클램핑 모듈(40)의 무게를 줄이고, 공구 플레이트(30)를 회전시키는 구동 기구의 부담을 경감시킬 수 있다. 상기 가이드판(42)과 상기 푸시부재(47)는 반드시 접촉상태가 유지되어야 하므로 철(鐵) 재질과 같은 견고하고 마모에 견디는 재질을 사용하여 마모로 인한 문제를 줄인다.

상술한 내용은 단지 본 고안의 비교적 바람직한 실시예일 뿐, 본 고안의 명세서에 따른 등가 변화는 모두 본 고안의 청구범위 내에 포함된다.

100: 자동 공구 교환 시스템
10: 기계 컬럼
12: 주축(主軸)
20: 심축(心軸)
30: 공구 플레이트
32: 실린더 모양의 캠
40: 공구 클램핑 모듈
41: 공구 클램프 베이스
41a: 피벗 러그
42: 가이드판
42a: 가이드면
42b: 소켓
43: 클램핑 암
431: 클램핑 조
432: 축관
433: 가이드 컬럼
434: 롤링부재
44: 탄성부재
45: 가동부재
45a: 오목부(recess)
45b: 슬롯(slot)
46: 자기윤활 베어링
47: 푸시부재
47a: 구면 헤드부
48: 볼트
49: 축 핀
50: 복귀 장치
52: 당김 로드
54: 갈고리
S: 공구 생크

Claims

기계 컬럼(機柱), 심축(心軸), 공구 플레이트, 복수의 공구 클램핑 모듈, 및 복귀 장치를 포함하고,
상기 심축은 상기 기계 컬럼의 일측에 위치하며 회전이 불가능하고;
상기 공구 플레이트는 상기 심축에 회전 가능하게 끼움 연결되고;
상기 복수의 공구 클램핑 모듈은 상기 공구 플레이트의 주위 가장자리를 따라 설치되며, 각각의 공구 클램핑 모듈은 공구 클램프 베이스, 가이드판, 클램핑 암 및 푸시부재를 포함하고, 상기 공구 클램프 베이스는 상기 공구 플레이트에 고정 연결되며, 상기 가이드판은 상기 공구 클램프 베이스에 연결되고 또한 가이드면 및 상기 가이드면에 오목하게 설치된 소켓을 구비하며, 상기 클램핑 암은 상기 공구 클램프 베이스에 피벗 연결되어 제1 위치와 제2 위치 사이에서 피벗 스윙 가능하며, 상기 클램핑 암은 축관(軸管)과 가이드 컬럼을 구비하며, 상기 푸시부재는 상기 축관 내에 가동적으로 설치되며 구면 헤드부를 구비하고, 상기 구면 헤드부는 상기 클램핑 암이 상기 제 1위치에 있을 때 상기 가이드판의 소켓에 닿고, 상기 클램핑 암이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 가이드판의 가이드면에 닿으며;
상기 복귀 장치는 상기 기계 컬럼의 일측에 위치하며, 상기 복귀 장치는 당김 로드를 포함하고, 상기 당김 로드는 일단이 상기 클램핑 암의 상기 가이드 컬럼에 걸리고, 상기 당김 로드는 제어를 받으면서 상기 클램핑 암을 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 끌어당기는
것을 특징으로 하는 공작기계의 자동 공구 교환 시스템.
제1항에 있어서,
상기 공구 클램핑 모듈은 상기 클램핑 암의 축관 내에 설치되는 가동부재와 탄성부재를 포함하며, 상기 가동부재의 일단은 슬롯을 구비하고, 상기 슬롯에 강구(steel ball)인 상기 푸시부재가 놓이며, 상기 탄성부재는 상기 가동부재를 푸시하여 상기 푸시부재가 상기 가이드판의 방향으로의 이동을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 자동 공구 교환 시스템.
제2항에 있어서,
상기 가동부재의 경도는 상기 클램핑 암의 축관의 경도보다 크고; 상기 축관과 상기 가동부재 사이에 자기윤활 베어링이 끼움 설치되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 자동 공구 교환 시스템.
제1항에 있어서,
상기 클램핑 암의 가이드 컬럼의 일단에는 롤링부재가 설치되고, 상기 당김 로드의 일단에는 갈고리가 설치되어 있고, 상기 갈고리의 내면은 상기 롤링부재와 접촉하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 자동 공구 교환 시스템.
회전 가능한 공구 플레이트 상에 고정 연결되는 공구 클램핑 모듈로서,
상기 공구 플레이트 상에 고정 연결되는 공구 클램프 베이스;
상기 공구 클램프 베이스에 연결되고, 일측에 가이드면이 형성되어 있고, 상기 가이드면에 소켓이 오목하게 설치된 가이드판;
상기 공구 클램프 베이스와 피벗 연결되어 제1 위치와 제2 위치 사이에 피벗 스윙 가능하며, 상기 공구 클램프 베이스를 향한 축관이 구비되는 클램핑 암; 및
상기 클램핑 암의 상기 축관 내에 가동적으로 설치되며, 상기 클램핑 암이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 가이드판의 소켓에 닿고, 상기 클램핑 암이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 가이드판의 가이드면에 닿는 구면 헤드부를 구비하는 푸시부재
를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 클램핑 모듈.
제5항에 있어서,
상기 클램핑 암의 상기 축관 내에는 설치되는 탄성부재를 포함하며, 상기 탄성부재는 상기 가이드판의 방향으로의 이동을 유지하게 하는 미는 힘을 상기 푸시부재에 제공하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 클램핑 모듈.
제6항에 있어서,
상기 클램핑 암의 상기 축관 내에 설치되는 가동부재를 포함하며, 상기 탄성부재의 일단은 상기 축관의 내벽에 닿으며, 상기 탄성부재의 타단은 상기 가동부재에 닿으며, 상기 가동부재의 상기 탄성부재가 닿지 않는 타단은 슬롯를 구비하며, 상기 슬롯에 강구인 상기 푸시부재가 놓이는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 클램핑 모듈.
제7항에 있어서,
상기 가동부재의 경도는 상기 클램핑 암의 축관의 경도보다 크고; 상기 축관과 상기 가동부재 사이에는 자기윤활 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 클램핑 모듈.
제5항에 있어서,
상기 가이드판과 상기 푸시부재의 경도는 모두 상기 공구 클램프 베이스와 상기 클램핑 암의 경도보다 큰 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 클램핑 모듈.