KR920003659Y1 - 공작기계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공작기계

제1도는 본원 고안을 구체화한 일실시예의 일부를 단면으로 하여 나타낸 설명도.

제2도 내지 제6도는 동작순서를 나타낸 설명도.

제7도는 공구를 잡는 기구의 동작상태를 나타낸 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

16 : 프레임 18 : 주축헤드

20 : 공구 22 : 공구매거진

24 : 공구지지대 26 : 주축

28 : 제1크랭크 30 : 제2의 크랭크

40 : AC서보모터 44 : 볼나사

46 : 너트 52 : 공구장착부

66 : 공구끼워두기부재 96 : 공구를 잡는 기구

162 : 제1의 캠 164 : 제1의 캠면

165 : 제2의 캠면 188 : 제2의 캠

본원 고안은 한쪽 끝에 공구장착부를 갖는 주축을 회전자재로 지지하는 주축헤드를, 프레임에 대해 왕복구동 기구에 의해 상기 주축의 축선방향으로 왕복구동하여 피가공물에 가공을 하는 공작기계에 관한 것이다.

종래 이 종류의 공작기계로서는 다수의 공구를 방사상으로 배설한 원반형의 공구매거진을 주축헤드에 회전자재로 부착하고, 그 공구매거진을 회전시켜 소망의 공구를 분할하도록 한 자동공구 교환장치를 구비한 것이 알려져 있으며, 이와같은 공작기계에 있어서는, 주축헤드가 그 가공동작영역보다 윗쪽에 위치하는 자동교환영역에 있어서 공구매거진을 정위치에 유지하는 동시에 주축헤드를 상대적으로 복동하여 공구매거진에 유지된 공구가 주축헤드에 간섭하지 않는 위치까지 양자를 이간시킨 다음, 공구매거진을 회전시켜 소망의 공구를 분할하고, 다음에 주축헤드를 왕동하여 분할된 공구가 주축에 장착되도록 하여 공구의 교환을 하도록 구성되어 있었다.

상기와 같이 공구매거진을 정위치에 유지한 다음 주축헤드를 상대적으로 복동하여 공구의 교환을 하는 것에 있어서는 그 이동거리가 길어지기 때문에 그 거리에 따라서 주축헤드가 이동가능한 스트로크를 필요로 하여 전체의 구성이 대형화할 뿐만 아니라, 공구의 교환시간이 길어져서 작업능률이 나쁘다는 등의 문제점이 있었다.

본원 고안은 상기 문제점을 해소하는 것으로서 소형이며 또한 공구 교환시간이 짧고 작업능률이 좋은 공작기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본원 고안에 있어서는 평상시에는 주축의 공구장착부내에 장착된 공구를 끼워두는 공구끼워두기부재가 상기 공구장착부중에 설치되는 동시에 복수의 공구를 외주에 유지하는 공구매거진을 회전분할 가능하게 지지하는 공구지지대가 프레임상에 주축의 축선방향으로 이동가능하게 지지되어, 회전분할된 공구의 축선이 주축의 축선상에 위치하도록 구성되며, 또한 한쪽 끝이 상기 공구지지대의 일부와 걸어 맞출 수 있는 제1의 크랭크 기구가 주축헤드와 프레임간의 어느 한쪽에 요동가능하게 배치되며, 그 크랭크기구와 함께 상기 공구지지대와 주축헤드를 일체적으로 복동시키기 위한 제1의 캠면과 그 제1의 캠면에 연속해서 형성되어 상기 공구지지대를 소정량만큼 상대적으로 왕동시키기 위한 제2의 캠면을 갖는 제1의 캠이 주축헤드와 프레임간의 다른쪽에 배치되며, 상기 공구끼워두기부재에 의해 잡힌 공구를 해방하기 위한 제2의 캠 및 크랭크 기구가 주축헤드와 프레임 사이에 배설되어 있다.

본원 고안은 상기 구성에 의해 주축헤드가 소정량 복동되면 제1의 캠면 및 제1의 크랭크 기구에 의해 주축 헤드와 공구 지지대가 일체적으로 복동되는 동시에, 제2의 캠 및 크랭크 기구에 의해 공구끼워두기부재가 공구를 해방하도록 작동되며, 또한 주축헤드가 복동되면 제1의 캠의 제2의 캠면 및 제2의 크랭크기구에 의해 공구지지대가 소정량만큼 상대적으로 왕동되어 주축헤드와 공구지지대가 서로 이간하도록 이동되며 그후 공구매거진이 회전 분할되어 공구교환이 행해진다.

다음에 본원 고안에 의한 공작기계의 상세에 대해, 적절한 실시예를 들어 첨부도면에 의거하여 다음에 상세히 설명한다.

제1도는 본원 고안에 의한 공작기계(10)의 개략구조를 나타낸 것으로서 이 공작기계(10)는 공구장착부(52)를 일체로 설치한 주축(26)을 회전자재로 지지하는 주축헤드(18)를 프레임(16)에 대해 왕복승강가능하게 지지하여 피가공물에 소요의 가공을 할 수 있도록 되어 있다. 상기 공구장착부(52)에는 공구(20)를 붙이고 뗄 수 있게 끼워두는 공구끼워두기부재(66)가 설치되어 있다. 복수개의 공구를 잡는 기구(96)를 방사상으로 배치한 공구매거진(22)이 공구지지대(24)에 회전분할자재로 추지되며 이 공구지지대(24)는 상기 주축헤드(18)와는 독립해서 프레임(16)에 승강자재로 지지되어 있다. 또 후술하는 바와같이 공구를 잡는 기구(96)에 힘을 가하여 주축(26)의 앞끝에 설치한 공구(20)에 대해 잡거나 해방을 하는 제1의 캠 및 크랭크기구(162), (28) 및 공구끼워두기부재(66)를 작동시켜, 주축(26)으로부터의 공구(20)의 해방 및 빼내기를 하는 제2의 캠 및 크랭크기구(188), (30)이 배설되어 있다.

또 공작기계(10)에 있어서의 기대(12)에 직립 재치한 콜럼(14)의 앞면에는 상자형 중공케이싱으로 이루어진 견고한 프레임(16)이 수평으로 고정배설되어 있으며, 이 프레임(16)중에 주축헤드(18)(주축(26)을 회전자재로 지지하고 있음)이 승강가능하게 배설되어 있다. 즉 콜럼(14)의 앞면에 대향적으로 직립 배치한 한쌍의 장척주(長尺柱)부재(32), (32)의 각 길이방향 수직끝면에 가이드레일(36)이 각기 수직으로 고착되며, 주축헤드(18)의 뒷부분에 소정간격 이간시켜서 상하 가이드레일(36), (36)에 미끄러져 움직일 수 있게 밀착시켜 끼워맞춤으로써 이 주축헤드(18)에는 수직방향에 있어서의 안정된 승강이 확보되도록 되어 있다.

또 상기 한쌍의 장척주부재(32), (32)의 정상부간에는 로터리 엔코더(42)를 내장한 AC서보모터(40)가 직립 배치되어 있다.

상기 서보모터(40)의 수직회전축(41)의 앞끝에는 커플링(43)을 통해 볼나사(44)가 고착되며, 이 볼나사(44)는 상기 한쌍의 가이드레일(36), (36)의 중간에 있어서 수직 아래쪽으로 뻗어 있다. 또한 주축헤드(18)의 배면돌출부에는 너트(46)가 수평으로 고정되며, 이 너트(46)에 상기 볼나사(44)가 끼워져서 나사 맞춤되어 있다. 그리고 상기 AC서보모터(40)를 회전구동함으로써 볼나사(44)는 소정의 방향으로 회전하여 상기 너트(46)에 백러쉬가 없는 직선운동을 부여하고, 주축헤드(18)는 소정의 스트로크만큼 수직방향으로 승강할 수 있도록 되어 있다. 즉 상기 AC서보모터(40), 볼나사(44) 및 이것에 나사 맞춤한 너트(46)는 주축헤드(18)의 왕복구동기구를 구성하는 것이다. 그리고 주축헤드(18)의 승강스트로크는 후술하는 바와같이 ① 주축헤드(18)이 피가공물을 향해 통상적으로 반복승강해서 가공을 하는 가공동작 영역 A와, ② 이 영역보다 윗쪽위치에 위치하여 주축(26)에 대한 공구(20)의 일련의 붙이고 떼기 교환동작이 행해지는 자동교환영역 B로 대별된다. 참고로 제1도에 나타낸 주축헤드(18)은 피가공물에 대한 통상의 가공을 종료하여 가공동작 A의 상한(자동교환영역 B의 하한)에까지 상승하여 다음의 가공지령 또는 공구교환지령의 어느 하나를 대기하고 있는 상태에 있다.

상기 주축헤드(18)의 하부에는 중공원통형의 주축(26)이 베어링(50)에 끼워져서 회전자재로 축받이 되며, 이 주축(26)은 그 아래 끝부분에 공구장착부(52)를 갖는 동시에 그 윗끝부분에 있어서 상기 주축헤드(18)의 정상부에 직립 배치한 모터(56) 및 감속기(58)에 접속되어 있다.

상기 공구장착부(52)는 테이퍼셩크로 이루어진 아버(arbor)(62)를 구비한 공구(20)를 붙이고 떼기 자재로 장착하기 위한 것이며, 상기 아버(62)의 밀착 삽통을 허용하는 재두원추형(栽頭圓錐形)의 개구부로서 형성되어 있다. 그리고 공구(20)의 아버 뒷 끝부분에는 풀스태드(64)가 설치되어 있으며, 상기 중공주축(26)안에 미끄러져 움직일 수 있게 끼워진 공구끼워두기부재(66)에 의해 상기 풀스태드(64)를 끼워 둠으로써 공구(20)를 주축(26)에 고정하도록 되어 있다. 즉 공구끼워두기부재(66)는 상기 풀스태드(64)의 네크부를 복수의 볼(68)에 의해 둘러싸도록 구성한 공지의 콜렛(cellet)으로 이루어지며, 해당 공구끼워두기부재(66)가 주축(26)의 중공부를 축선방향으로 미끄러져 움직임으로써 상기 풀스태드(64)의 클램프 및 해제를 할 수 있는 구조로 되어 있다.

주축(26)의 중공부내에는 드로버(76)이 상하로 미끄러져 움직일 수 있게 삽입되어 주축(20)의 중심축선에 따라서 늘어지며, 또 해당 드로버(76)의 아래 끝부분은 상기 공구끼워두기부재(66)의 정상부에 접속되어 있다. 주축(26)에 있어서는 드로버(76)의 윗쪽 끝에는 긴 타원형의 슬롯(74), (74)가 대향적으로 뚫어서 설치되며, 상기 드로버(76)의 윗끝에는 직각으로 교차해서 끼워진 핀(72)의 양 끝부분이 상기 한쌍의 슬롯(74), (74)를 통해 주축(26)의 바깥쪽에 수평으로 뻗어 나와 있다. 그리고 공구장착부(52)에 공구(20)가 장착된 상태에 있어서, 주축중공부의 아래쪽에 형성한 스텝부와 상기 드로버(76)의 윗끝 소정위치와의 사이에 일군의 접시스프링(78)이 탄력적으로 압축되어 끼워지며, 이 다수의 접시스프링(78)의 중심부를 드로버(76)이 끼워져서 뻗어 있다. 그리고 평상시에는 이 접시스프링(78)의 탄력에 의해 드로버(76)를 윗쪽으로 눌러서 정위치에 유지하는 동시에 공구끼워두기부재(66)를 탄력적으로 끌어 올려 풀스태드(64)의 끼워두기를 확실하게 하고 있다. 그리고 주축 바깥쪽으로 뻗어 나와 있는 직각교차핀(72)의 윗쪽에는 후술하는 제1의 크랭크(30)의 앞끝에 두갈래로 형성한 포크부(81)이 비접촉으로 근접적으로 임하며 해당 크랭크(30)의 동작에 의해 핀(72)을 눌러서 힘을 가하여 드로버(76)를 하강시키도록 되어 있다. 즉 후술하는 제2의 캠 및 크랭크 기구(188), (30)의 캠 작동에 의해 직각교차핀(72)을 아래쪽으로 눌러서 힘을 가하면 상기 드로버(76)는 축선방향으로 하강하여 상기 공구끼워두기부재(66)를 하강시켜, 볼(68)에 의한 풀스태드(64)를 누르는 것을 해제하며, 따라서 공구(20)는 공구장착부(52)에서 해방할 수 있는 상태로 되는 것을 이해할 수 있을 것이다.

다음에 상기 프레임(16)상에는 공구지지대(24)가 상기 주축(26)의 축선방향으로 이동할 수 있도록 지지되고 있으므로 이 구조에 대해 설명한다. 프레임(16)을 구성하는 서로 대향하는 한 쌍의 측벽(도시생략)의 좌상 끝부분에는 지지판(82), (82)가 수평으로 부착되며, 각 수평지지판(82)의 적소에 뚫어서 설치한 수직관통공에 환봉 형상의 가이드레일(84)(이것은 후술하는 바와같이 공구지지대(24)에 수직으로 고정되어 있다)가 미끄러져 움직일 수 있게 끼워져 있다. 프레임(16)의 아래쪽에서 각기 좌우 한쌍을 이루는 수평지지판(86)이 뻗어나와, 이 수평지지판(86)에 상기 가이드레일(84)이 미끄러져 움직일 수 있게 끼워져 있다. 상기 가이드레일(84)의 윗쪽 끝부분 및 아래쪽 끝부분은 공구지지대(24)의 정상부에 수평으로 교가(橋架)한 지지판(91) 및 저부에 설치한 지지판(89)에 각기 고정되어 있다. 따라서 상기 공구지지대(24)는 가이드레일(84)을 수평지지판(82), (86)에 대해 미끄러져 움직이게 함으로써 프레임(16)에 대해 승강가능하게 되어 있어서 후술하는 제1의 캠 및 크랭크기구(162), (28)이 주축헤드(18)이 복동에 의해 캠동작함으로써 소정의 높이만큼 상승되게 되어 있다.

상기 공구지지대(24)에는 다수의 공구(20)를 방사상으로 유지한 공구매거진(22)이 회전분할 가능하게 지지되어 있다. 즉 공구지지대(24)에는 수평면에 대해 소정의 각도만큼 비스듬한 아래쪽으로 경사시킨 축선을 갖는 추축(92)이 돌출고정되어 있으며, 이 추축(92)에 공구매거진(22)이 회전자재로 지지되어 있다. 이 공구매거진(22)은 기본적으로 큰 직경의 평기어(98)를 베이스로 한 원반형상을 하고 있으며, 이 공구매거진(22)의 외주에 반경방향으로 뻗어나오는 복수개의 공구를 잡는 기구(96)가 배설되어 있다. 상기 큰 직경의 평기어(98)는 베어링에 고정되며, 상기 공구지지대(24)에 배설고정한 모터(102)의 회전축(도시 생략)에 고착한 피니온(106)이 상기 평기어(98)에 맞물려 공구매거진(22)을 회전시킴으로써 소망의 공구(20)의 분할을 가능하게 하고 있다.

다음에 공구매거진(22)의 외주에 배설되어 있는 공구를 잡는기구(96)에 대해 설명한다. 이 공구를 잡는 기구(96)는 제7도에 명확하게 나타낸 바와같이 한 쌍의 클릭부재(128), (128)과 이 클릭부재(128)를 개폐자재로 선회할 수 있도록 지지하는 핑거(130)로 기본적으로 구성된다. 즉 제1도에 있어서, 공구매거진(22)의 기본을 이루는 평기어(98)의 둘레방향에 소정의 중심각으로 복수의 핑거(130)가 고정되어 반경방향으로 뻗어 있다. 이 핑거(130)는 소요의 각도로 절곡형성한 판상부재로 구성되며, 이 핑거(130)상에 "＜"모양으로 절곡형성되고 또한 소정간격만큼 이간배치한 한쌍의 클릭부재(128), (128)(제7도 참조)이 각기 그 절곡부에 있어서 추착핀(134)에 의해 소요의 각도만큼 회전할 수 있도록 추지되는 동시에, 양 부재간에 인장스프링(136)이 탄력적으로 처져 있다. 이 클릭부재(128)의 서로 대향하는 클릭부는 후술하는 벨크랭크기구에 의해 힘이 가해져서 개방 및 폐성운동을 하고, 공구(20)에 형성한 홈이 달린 플랜지(196)을 붙이고 떼기자재로 잡을 수 있도록 되어 있다. 제7도에 나타낸 바와같이 상기 한쌍의 클릭부재(128), (128)의 핑거(130)상에 위치하는 각 다른쪽 끝부분은 축핀(138)에 의해 공통적으로 유착되고, 이 축핀(138)은 핑거뒷면에 있어서 약간 거리만큼 돌출해서 뻗어 있다.

그리고 상기 축핀(138)을 제7도에 있어서 화살표 Y방향으로 힘을 가하면 각 클릭부재(128)은 추착핀(134)를 중심으로 하여 서로 근접하는 방향으로 폐성하여 상기 공구(20)의 홈이 달린 플랜지(196)을 잡는다. 또 반대로 상기 축핀(138)을 화살표 X방향으로 누르면 각각의 클릭부재(128)은 바깥쪽으로 회전하여 공구(20)의 홈이 달린 플랜지(196)을 잡았던 것을 해방하게 된다(제7도에 2점쇄선으로 나타냄). 이와같이 공구매거진(22)의 외주에 있어서 복수개의 공구를 잡는 기구(96)의 각각을 지지하는 상기 핑거(130)의 절곡각도는 공구매거진(22)을 회전시켜 분할된 특정한 공구를 잡는 기구(96)에 잡힌 공구(20)이 상기 주축(26)의 앞끝에 설치한 공구장착부(52)의 아래쪽에 도래했을 때 해당공구(20)의 축선이 주축(26)의 중심축선상에 위치하는 값으로 설정되어 있다.

다음에 상기 공구를 잡는 기구(96)의 개폐를 하는 힘을 가하는 기구에 대해 설명한다. 제1도에 나타낸 바와같이 공구지지대(24)에 설치한 지지판(89)(상기 가이드레일(84)의 아래 끝부분이 고정되어 있는)의 하면부에 소요형상을 한 벨크랭크(142)가 그 중앙부에 있어서 핀(144)를 통해 회전자재로 원추형 접합축 받이 되어 있다. 이 벨크랭크(142)의 아래 끝부분에는 쌍갈래부(146)이 형성되며, 공구매거진(22)이 회전분할되어 상기 공구를 잡는 기구(96)이 주축(26)의 아래쪽에 도래한 위치에 있어서, 클릭부재(128), (128)을 개폐구동하는 축핀(138)이 상기 쌍갈래부(146) 사이에 개재하는 위치관계로 설정되어 있다. 또 상기 프레임(16)에 부착한 상하의 수평지지판(82), (86)에는 수직판(148)이 배설고정되어 있고, 이 수직판(148)의 앞면에 홈캠(152)(소정의 굴곡홈(150)이 형성되어 있는)가 부착되어 있다. 또 상기 벨크랭크(142)의 윗끝부분에는 핀(156)이 부착되어 있고, 이 핀(156)은 상기 홈캠(152)의 굴곡홈(150)에 따라서 미끄러져 움직일 수 있게 삽입되어 있다. 더욱이 상술한 바와같이 공구지지대(24)는 프레임(16)에 대해 소정의 스트로크만큼 상승할 수 있도록 되어 있으므로 후술하는 제1의 캠 및 크랭크기구(162), (28)에 의해 힘이 가해져서 공구지지대(24)가 상승을 개시하면 이 공구지지대(24)에 축착된 상기 벨크랭크(142)도 일체적으로 상승한다. 이 때문에 벨크랭크(142)의 윗쪽 끝부분에 부착한 핀(158)은 프레임(16)측에 고정한 상기 홈캠(152)의 굴곡홈(150)에 따라서 미끄러져 움직이며, 이것에 의해 캠동작이 주어져서 상기 벨크랭크(142)는 핀(144)를 중심으로 하여 시계방향으로 약간 회전하게 된다. 즉 벨크랭크(142)의 쌍갈래부(146)은 공구를 잡는 기구(96)의 축핀(138)을 제7도에 있어서 화살표 Y방향으로 구동하고, 한쌍의 클릭부재(128), (128)은 닫힌다. 또 반대로 벨크랭크(142)가 반시계방향으로 회전하면 쌍갈래부(146)은 공구를 잡는 기구(96)의 축핀(138)을 제7도에 있어서 화살표 X방향으로 구동하고, 한 쌍의 클릭부재(128), (128)을 해방하게 된다.

다음에 주축헤드(18)의 복동에 의거하여 상기 공구지지대(24)를 상기 자동교환영역 B에 있어서 프레임(16)에 대해 상승시키는 기구에 대해 설명한다. 프레임(16)의 서로 대향하는 직립측벽(도시 생략)의 내면에는 각기 L형 형상을 갖는 제1의 크랭크(28)이 축(158)을 통해 회전자재로 축착되어 있다. 이 제1의 크랭크(28)은 각 측벽의 안쪽에 있어서 대향적으로 한 쌍의 평행하게 배설되는 것으로 하고, 각 크랭크(28)을 구성하는 한쪽의 짧은 암부(167)의 끝부분에는 롤로(160)이 회전자재로 원추형접합되어 있다. 또 주축헤드(18)의 양 측면에는 위치방향에 경사한 제1의 캠면(164) 및 그 제1의 캠면(164)에 연속해서 형성되어 다른 방향으로 경사한 제2의 캠면(165)를 갖는 제1의 판캠(162)가 각기 부착되어 있다. 그리고 이 제1의 판캠(162)는 도시한 바와같이 주축헤드(18)이 자동교환영역 B의 하한에 위치하고 있는 상태에 있어서, 상기 제1의 크랭크(28)에 축 지지한 상기 롤러(160)의 아래쪽에 소정거리 이간해서 위치하도록 설정되어 있다. 또 상기 제1의 크랭크(28)을 구성하는 다른 쪽의 긴암부(168)에는 그 윗쪽 끝면에 접촉자(170)이 고정되어 있다. 이 접촉자는 상기 지지판(91)에 나사식으로 삽입한 볼트(172)의 아래쪽 끝부분과, 평상시는 약간의 거리만 이간하여 아래쪽에 위치하도록 되어 있다. 그리고 후술하는 바와같이 서보모터(40)을 회전시켜 주축헤드(18)을 상승시키면 상기 판캠(162)의 제1의 캠면(164)가 상기 제1의 크랭크(28)의 롤러(160)에 맞닿아 이 크랭크(28)을 축(158)을 중심으로 하여 시계방향으로 회전시킨다. 이 때문에 상기 암부(168)의 접촉자(170)이 상기 볼트(172)의 아래쪽 끝부분에 맞닿아, 소정의 스트로크만큼 공구지지대(24)를 가이드레일(84)에 따라서 상승시킨다. 또한 주축헤드(18)을 상승시키면 상기 판캠(162)의 제2의 캠면(165)가 상기 제1의 크랭크(28)의 롤러(160)에 맞닿아 이 크랭크(28)을 축(158)을 중심으로 하여 반시계방향으로 회전시킨다. 이 때문에 상기 암부(168)의 접촉자(170)이 상기 볼트(172)의 아래쪽 끝부분을 건체, 소정의 스트로크만큼 공구지지대(24)를 가이드레일(84)에 따라서 하강시킨다.

그리고 이 제1의 크랭크(28)의 긴 암부(168) 및 짧은 암부(167)의 치수비율 및 양 암의 절곡각도는 주축헤드(18)의 상승거리와, 상기 제1의 캠 및 크랭크기구(162), (28)에 의해 상승되는 공구지지대(24)의 상승거리가 일치하며 또한 그 상승속도가 동기하는 값에 미리 설정되어 있는 것으로 한다.

다음에 상기 제1의 캠 및 크랭크기구(162), (28)에 의해 주축헤드(18) 및 공구지지대(24)가 일체적으로 복동될 때에, 주축(26)의 공구장착부(52)안에 설치한 공구걸어두기부재(66)이 공구(20)을 해방하도록 작동하는 제2의 캠 및 크랭크기구에 대해 설명한다.

주축헤드(18)의 내부에는 L형 형상을 갖는 제2의 크랭크(30)이 축(176)을 통해 소정의 회전각도만큼 요동할 수 있도록 부착되어 있다. 이 제2의 크랭크(30)을 구성하는 긴 암부(178)의 앞끝에는 롤러(180)이 회전자제로 원추형 접합되어 있고, 또 짧은 암부(182)는 그 앞끝이 포크부(81)로서 분기형성되어 있다. 이 포크부(81)은 주축(26)을 바깥쪽에서 둘러싸는 동시에, 상기 드로버(76)의 정상부에 끼운 직각교차핀(72)의 약간 윗쪽에, 평상시는 비접촉으로 위치하여 공구해방지령을 대기하고 있다. 그리고 주축(26)은 하강지령을 받아 모터(56)에 의해 회전구동되지만 가동종료시에는 상기 모터(56)의 회전축은 항상 정위치에서 정지하도록 제어되게 되어 있다.

따라서 주축(26)에서 직각으로 뻗어 나와있는 상기 핀(72)도 포크부(81)의 바로 밑의 정위치에서 정지하기 때문에 후술하는 제2의 크랭크(30)의 작동시에 있어서, 포크부(81)은 확실하게 핀(72)에 맞닿을 수 있는 것이다.

다음에 주축헤드(18)에 축받이한 제2의 크랭크(30)이 상기 자동교환영역중을 주축헤드(18)의 상승에 따라 상승이동하는 경로중에 소요의 경사를 붙인 캠면(186)을 갖는 제2의 판캠(188)이 배설되며, 상기 제2의 크랭크(30)과 맞닿아 소정의 캠동작을 하도록 되어 있다. 즉 제2의 판캠(188)은 기둥부재(32)의 정상부에 부착한 상기 AC서보모터(40)의 수직케이싱면에 고정되며, 그 경사캠면(186)을 수직아래쪽으로 지향시키고 있다. 그리고 주축헤드(18)을 상승시키면 제2의 크랭크(30)에 있어서의 긴 암부(178)의 앞끝에 축받이한 롤러(180)이 상기 판캠(188)의 경사캠면(186)에 올라 타는 결과로 해당 제2의 크랭크(30)은 축(176)을 중심으로 하여 소정 중심각만큼 반시계방향으로 회전한다. 이것에 의해 짧은 암부(182)의 앞끝에 설치한 쌍갈래부(184)가 상기 직각교차핀(72)에 접촉하며, 이 핀(72)를 눌러서 드로버(76)을 소정거리만큼 끌어 내림으로써 공구끼워두기부재(66)도 하강하고, 이것에 설치한 볼(68)이 상기 풀스태드(64)에서 해제되어 공구장착부(52)에 있어서의 공구(20)의 끼워두기를 해제하도록 되어 있다. 그리고 제2의 크랭크(30)의 긴 암부(178)에는 판스프링(도시생략)이 부착되며, 이 판스프링의 해방끝부분은 주축헤드(18)의 정상부에 설치한 수평지지판(194)의 직립 끝면에 항상 접촉하여 이 크랭크(30)에 시계방향으로 복귀력을 주도록 되어 있다.

그리고 제1의 크랭크(28) 및 이와 맞닿아서 캠작용을 부여하는 제1의 판캠(162)와의 동작타이밍은 상기 제2의 크랭크(30) 및 이와 맞닿아서 캠작용을 부여하는 제2의 판캠(188)과의 동작타이밍 보다도 항상 시간적으로 선행하는 관계로 설정되어 있는 것으로 한다. 즉 후술하는 동작의 설명과 같이 제1도에 나타낸 기본위치(자동교환 영역 B의 하한위치)에 있어서, 예를들면 주축헤드(18)이 20㎜ 상승하는 동안에 제1의 크랭크(30)이 제1의 판캠(162)와 접촉하여 캠동작을 해서 공구지지대(24)를 20㎜ 들어 올리며, 다시 주축헤드(18)이 30㎜ 상승하는 과정으로 이행하므로써 제2의 크랭크(30)이 제2의 판캠(188)과 맞닿아 캠작동을 하고, 상기 드로버(76)을 밀어내려 공구(20)의 풀스태드(64)에 대한 공구끼워두기부재(66)의 끼워두기를 해제하는 시켄스에 미리 설정되어 있다.

다음에 이와같이 구성한 본원 고안에 의한 공작기계의 작용에 대해 설명한다. 제1도는 주축헤드(18)이 통상의 절삭가공을 종료하고 상기 가공동작영역 A에 있어서의 상한의 정위치에까지 복동하여 정지되며, 또한 주축(26)이 소정위치(핀 72가 제1도에 나타낸 바와같이 제2의 크랭크(30)의 짧은 암부(182)와 직각 교차하는 위치)에 정지한 후, 다음 지령을 대기하고 있는 상태를 나타낸다. 즉 다음의 지령이 계속해서 절삭가공을 해야 한다는 지령이면 주축헤드(18)은 가공동작영역 A를 왕동하여 피가공물에 대한 가공을 하고, 또 공구를 교환해야 한다는 지령이면 해당주축헤드(18)은 후술하는 바와같이 자동교환영역 B를 향해 다시 복동상승하는 것이다. 또 제1도에서는 공구를 잡는 기구(96)은 그 축핀(138)을 상기 벨크랭크(142)의 쌍갈래부(146)에 의해 Y방향(제7도 참조)으로 눌러서 유지되고 있는 결과로 클릭부재(128), (128)은 개방하여 공구(20)를 잡는 것을 해제한 상태로 되어 있다. 그리고 제1도에서는 상기 클릭부재(128), (128)에 의해 잡히는 공구(20)의 플랜지부(196)에 형성한 산 모양의 홈(210)은 이 클릭부재(128)보다 거리 α(제2도 참조)만큼 아래쪽에 위치하고 있어서 이대로의 상태로는 양 클릭부재(128), (128)이 닫혀도 공구(20)을 정위치에서 잡을 수는 없다. 그러나 주축헤드(18)의 상승에 의해 제1도에서 제2도에 나타낸 위치로 이행하는 과정에 있어서, 제1의 판캠(162)는 제1의 크랭크(28)에 설치한 롤러(160)에 맞닿는 동안의 거리 α만큼 이동하며, 이것에 의해 상술한 산 모양의 홈(210)이 이 클릭부재(128)보다 거리 α만큼 아래쪽에 위치하고 있는 문제점은 흡수 보상된다.

제1도에 나타낸 상태에 있어서, 공구 교환지령이 나오면 상기 AC서보모터(40)이 구동되어 볼나사(44)가 회전하여 너트(46)을 통해 주축헤드(18)을 자동교환 영역 B를 향해 수직으로 상승시킨다. 이것에 의해 주축헤드(18)은 제2도 및 제3도에 나타낸 제1단계의 복동으로 들어간다. 즉 제2도에 나타낸 바와같이 주축헤드(18)은 거리 α만큼은 단독으로 상승하고(이것에 의해 상기와 같은 공구 플랜지부의 산모양의 홈(210)이 클릭부재(128)에서 거리 α만큼 아래쪽에 위치하고 있는 문제점이 해결된다) 제1의 판캠(162)가 제1의 크랭크(28)의 롤러(160)에 맞닿아 이 크랭크(28)을 축(158)을 중심으로 하여 시계방향으로 회전시킨다. 이것에 의해 크랭크(28)의 긴 암부(168)에 설치한 접촉자(170)이 공구지지대(24)의 지지판(91)에 설치한 볼트(172)의 아래쪽 끝부분과 접촉하게 된다. 그리고 이때 상기 AC서보모터(40)은 극히 저속으로 회전구동되어 접촉자(170)과 볼트(172)와의 사이에 생기는 맞닿는 소리가 적어지도록 제어되며, 그 후는 소정의 속도로 구동된다.

이어서 제3도에 나타낸 바와같이 주축헤드(18)은 예를들면 20㎜ 상승한다. 이 상승과정에 있어서 제1의 크랭크(28)은 제1의 판캠(162)와의 캠작동에 의해 다시 회전하며, 가이드레일(84)를 통해 프레임(16)에 대해 미끄러져 움직일 수 있도록 지지한 공구지지대(24)를 주축헤드(18)과 일체적으로 20㎜ 상승시킨다.

이 공구지지대(24)의 상승에 의해 이 공구지지대(24)에 축착된 상기 벨크랭크(142)도 일체적으로 상승하며, 그 윗쪽 끝부분에 부착한 핀(156)은 프레임(16)측에 고정한 상기 홈캠(152)의 굴곡홈(150)에 따라서 미끄러져 움직인다. 이것에 의해 상기 벨크랭크(142)에 캠동작이 주어지고, 핀(144)를 중심으로 하여 시계방향으로 약간 회전한다. 즉 벨크랭크(142)의 쌍갈래부(146)은 공구를 잡는 기구(96)의 축핀(138)을 제7도에 있어서 화살표 Y방향으로 구동하고, 한 쌍의 클릭부재(128), (128)을 닫아 공구(20)의 플랜지부(196)에 있어서 이것을 확실하게 잡는다.

또한 주축헤드(18)은 계속해서 제4도에 나타낸 제2단계의 복동으로 들어간다. 이 때 제1의 크랭크(28)의 롤러(160)은 제1의 판캠(162)의 제1의 캠면(164)와 맞닿아 굴러서 움직이고 있는 도중에 있으므로, 공구지지대(24)는 주축헤드(18)과 일체적으로 예를들면 30㎜ 상승한다. 또 주축헤드(18)의 이 제2단계의 복동에 의해 제2의 크랭크(30)의 긴 암부(178)에 설치한 롤러(180)이 윗쪽 정위치에 있는 제2의 판캠(188)에 맞닿아 이 크랭크(30)을 축(176)을 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전시키게 된다. 이것에 의해 짧은 암부(182)의 앞끝에 설치한 포크부(81)이 상기 직각교차핀(72)에 접촉하여 이 핀(72)를 아래쪽으로 눌러서 드로버(76)을 소정거리만큼 끌어 내려 공구끼워두기부재를 하강시킨다.

이것에 의해 볼(68)이 공구(20)의 풀스태드(64)에 해제되어 주축(26) 앞끝의 공구장착부(52)에 있어서의 공구(20)의 끼워두기로 해제된다. 이때 공구(20)이 공구매거진(22)에 설치한 공구를 잡는 기구(96)에 의해 이미 잡고 있는 것은 상술한 바와 같으며, 따라서 공구(20)이 자중으로 아래쪽으로 탈락하는 일은 없다. 그리고 프레임(16)측에 고정한 홈캠(152)에 대해서는 공구지지대(24)에 부착한 벨크랭크(142)는 상승하지만, 핀(144)는 굴곡홈(150)의 경사홈을 이미 통과하여 주축(26)의 축선과 평행인 홈부에 위치하고 있으므로 이 벨크랭크(142)는 이 구역에서는 캠작동하지 않는다.

이어서 주축헤드(18)은 제5도에 나타낸 바와같이 제3단계의 복동에 들어가 예를들면 35㎜ 상승한다. 이 상승 과정에 있어서, 제1의 크랭크(28)의 롤러(160)은 제1의 판캠(162)의 제2의 캠면(165)와 맞닿아 굴러서 움직이며, 이 크랭크(28)을 축(158)을 중심으로 하여 반시계방향으로 회전시킨다. 이 때문에 주축헤드(18)가 다시 상승함에도 불구하고 공구지지대(24)는 25㎜ 하강된다.

또 제2의 크랭크(30)의 롤러(180)은 제2의 판캠(188)의 평탄면에 올라타 캠작동은 하지 않으므로 상기 드로버(76)도 아래쪽으로 눌러 내려간 상태를 유지하며 풀스태드(64)는 여전히 끼워두기가 해제된 그대로이다. 더욱이 상술한 바와같이 공구(20)은 공구를 잡는 기구(96)에 의해 이미 정위치에 잡혀 있으므로 주축헤드(18)의 상승 및 공구지지대(24)의 하강에 의해 공구(20)의 아버(62)가 주축(26) 앞끝의 공구장착부(52)에서 빠져나온다.

이어서 주축헤드(18)은 제6도에 나타낸 바와같이 제4단계의 복동으로 들어가 예를들면 10㎜ 상승한다. 이때 제1의 크랭크(28)의 롤러(160)은 제1의 판캠(162)의 평탄면에 올라타 있으므로 캠작동은 하지 않으며 따라서 공구지지대(24)가 정위치에 유지된 체 주축헤드(18)만이 단독으로 상승한다. 그리고 주축헤드(18)은 공구를 잡는 기구(96)에 의해 잡혀있는 공구(20)의 풀스태드(64) 정상부보다 윗쪽에 위치하여 정지한다.

이어서 공구 매거진(22)에 있어서의 모터(102)가 구동되어 공구(20)의 회전분할을 하고 앞서 공구 장착부(52)에서 빠져 나온 공구(20)을 운반해 가는 동시에 새로 선택된 소망의 공구(20)을 공구장착부(52)의 아래쪽에 도래시켜 축선을 정렬시킨 상태에서 정지시킨다. 그 후, 제2도-제6도에 나타낸 상기 동작의 반대 동작을 함으로써 공구의 자동교환이 달성된다. 즉 주축헤드(18)이 45㎜ 하강하여 공구장착부(52)에 공구(20)의 아버(62)가 장착되며, 다시 30㎜ 하강함으로써 드로버(76)에 대한 제2의 크랭크(30)에 의한 가압이 해제되고, 일군의 접시스프링(78)의 탄력작용하에 공구끼워두기부재(66)가 공구(20)의 풀스태드(64)를 끼워두는 계속된 주축헤드(18) 및 공구지지대(24)가 20㎜ 하강함으로써 벨크랭크(142)가 역작동하여 공구를 잡는 기구(96)의 축핀(138)을 제7도에 있어서 X방향으로 누르고, 클릭부재(128), (128)을 개방하여 공구(20)를 잡는 것을 해제한다.

이상 상세히 설명한 바와같이 본원 고안은 공구의 교환시에 주축헤드가 그 가공동작영역보다 윗쪽에 위치하는 자동교환 영역에 있어서 주축헤드와 공구매거진을 각기 반대방향으로 이동하여 양자를 소정량 이간하도록 했으므로 주축헤드의 이동거리를 짧게 할 수 있어서 전체를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 단시간으로 공구의 교환을 할 수 있어서 작업능률을 향상시키는 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 한쪽 끝에 공구장착부(52)를 갖는 주축(26)을 회전자재로 지지하는 주축헤드(18)을 프레임(16)에 대해 왕복 구동기구(40, 44, 46)에 의해 상기 주축(26)의 축선방향으로 왕복구동하여 피가공물에 가공을 하는 공작기계에 있어서, 상기 주축(26)의 공구장착부(52)중에 설치되며, 평상시에는 공구장착부(52)내에 장착된 공구(20)을 끼워두는 공구끼워두기부재(66)과, 상기 프레임(16)상에 있어서 상기 주축(26)의 축선방향으로 이동가능하게 지지된 공구지지대(24)와, 상기 공구지지대(24)상에 있어서 회전분할 할 수 있게 지지되며, 외주에 배설한 복수개의 공구를 잡는 기구(96)중에서 회전분할된 1개의 공구를 잡는 기구(96)에 잡힌 공구(20)의 축선이 상기 주축(26)의 축선상에 위치하도록 설정된 공구매거진(22)과, 상기 주축헤드(18)과 프레임(16)간의 어느 하나에 요동가능하게 배치되며, 한쪽 끝이 상기 공구지지대(24)의 일부와 걸어 맞출 수 있는 제1의 크랭크기구(28)와, 상기 주축헤드(18)과 프레임(16)간의 다른쪽에 배치되며, 상기 제1의 크랭크기구(28)과 함께 주축헤드(18)의 복동에 의거하여 상기 주축(26)의 공구(20)가 공구매거진(22)의 공구를 잡는 기구(96)에 잡힌 상태로 소정량만큼 상기 공구지지대(24)를 주축헤드(18)과 함께 일체적으로 복동시키기 위한 제1의 캠면(164)와, 그 제1의 캠면(164)에 연속해서 형성되어, 상기 주축헤드(18)이 복동됨에도 불구하고 상기 공구지지대(24)를 소정량만큼 상대적으로 왕동시키기 위한 제2의 캠면(165)를 갖는 제1의 캠(162)와, 상기 주축헤드(18)와 프레임(16)과의 사이에 배치되며, 상기 제1의 캠의 제1의 캠면(164) 및 제1의 크랭크기구(162, 28)에 의해 주축헤드(18)와 상기 공구지지대(24)가 일체적으로 복동될때에 상기 공구끼워두기부재(66)가 공구(20)을 해방하도록 작동하는 제2의 캠 및 크랭크기구(188, 30)를 구비하며, 상기 제1의 캠(162)의 제2의 캠면(165) 및 제1의 크랭크 기구(28)에 의해 주축헤드(18)와 상기 공구지지대(24)가 서로 이간되도록 한 것을 특징으로 하는 공작기계.