KR880000826B1

KR880000826B1 - 자동공구 교환장치

Info

Publication number: KR880000826B1
Application number: KR1019850003794A
Authority: KR
Inventors: 미쓰하루 사또오; 사까시 아다찌; 이즈미 기무라; 시게오 스기야마
Original assignee: 도시바 기까이 가부시끼가이샤; 이이무라 가즈오
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1988-05-14
Also published as: KR860008830A; CA1242869A; US4670965A

Abstract

내용 없음.

Description

자동공구 교환장치

제1도는 본 발명에 의한 자동공구 교환장치의 제1실시예를 표시한 정면도.

제2도는 제1도 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.

제3도는 제2도 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 본 부분 단면도.

제4도는 제2도 Ⅵ-Ⅵ선 단면도.

제5도는 제1도 화살표 Ⅴ방향에서 본 도.

제6도 (Ⅰ) 내지(XⅣ)는 본발명의 제1실시예의 작용을 표시한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 공작기계 12 : 컬럼

13 : 주축 20 : 공구매거진

21 : 공구포트 31, 32 : 가이드레일

33 : 캐리지 34 : 선회축

35 : 훅 37 : 유압실린더

40 : 아암지지장치 41 : 교환용아암

42 : 핀 55 : 유압실린더

T₁: 구공구 T₂: 신공구

본 발명은 공작기계에 사용되는 자동공구 교환장치에 관한 것이다.

공구가 수납되는 공구포트(pot)를 다수 구비한 공구보관용 매거진(magazine)(이하 공구 매거진이라고 칭한다.)을 그 공구포트의 축선을 공작기계의 주축과 직교하는 방향으로 향하게 공작기계의 컬럼(column)의 1측부에 배설한 경우에 있어서, 공구 매거진과 공작기계의 사이의 공구교환은, 공구끼리의 간섭을 피하기 위하여 공구교환용 아암외에 중간 아암 및 중간포트를 채용하는 방법(예컨대 일본국 특개소 55-144946호 공고), 혹은 공구교환위치로 분할(indexing)된 공구포트를 그의 축선이 공작기계의 주축과 평행으로 되는 위치까지 선회시키는 방법 등이 채용되고 있다.

이와같은 종래의 공구교환방법은 중간아암, 중간포트 등을 개재시키고 있기때문에 자동공구 교환장치의 구조가 복잡해지고 또 공구교환동작이 많고 공구교환시간이 길어진다고 하는 결점이 있다.

또 공구포트를 선회시키는 방법은 공구 매거진의 구조가 복잡해진다고 하는 문제가 있다.

본발명은 이와같은 점을 고려하여 이루어진 것으로서 구조가 간단하고 공구교환시간을 단축시킬수가 있는 자동공구 교환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본발명은 공구가 수납되는 공구포트를 다수 구비한 공구매거진과 상기 공구포트의 축선과 직교하는 방향으로 배설되어 있는 공작기계의 주축과의 사이에서 공구를 자동적으로 교환하는 자동공구 교환장치로서, 선단에 공구 손잡이부가 형성되어 있는 교환용 아암과 상기 교환용 아암을 회전 및 회전축의 방향으로 진퇴 이동시키는 아암구동기구를 구비한 아암 지지장치와, 상기 아암 지지장치를 선회 이동시키는 아암 지지장치 선회수단과 상기 아암 지지장치를 선회축과 직교하는 방향으로 왕복 이동시키는 아암지지장치 왕복이동수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본발명에 의하면 아암 지지장치를 거의 90°선회시킴으로써 교환용 아암의 공구 파지부를 직접 공구매거진의 공구교환위치로 분할된 공구에 삽입하여 파지하여 공구꺼내기를 수행살수가 있는 동시에 교환용 아암의 진퇴이동을 이용하여 사용이 끝난 공구를 직접 공구 매거진에 수납할수가 있다.

다음에 도면을 참조하여 본발명의 실시예에 대하여 설명한다.

제1도 및 제2도는 본발명에 의한 자동공구 교환장치의 1실시예를 표시한 정면도 및 제1도 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.

도면에 있어서 부호 11은 공작기계(10)의 베드이며, 이 베드(11)위에 컬럼(12)이 지면에 대하여 수직방향으로 이동 가능하게 탑재되어 있다.

컬럼(12)의 우측부에 주축(13)을 구비한 주축두부(14)가 승강이 자유롭게 장착되어 있다.

컬럼(12)의 좌측부에는 공구가 수납되는 공구포트(21)를 다수 구비한 공구 매거진(20)이 공작기계(10)와는 독립하여 바닥위에 배설되어 있다.

공구포트(21)는 반송체인(22)에 부착되어 순차적으로 공구교환위치에 대하여 분할 이송될 수 있도록 되어 있다(제5도 참조).

또 이들의 공구포트(21)의 의 축선은 주축(13)의 축선방향과 직교하는 방향으로 배설되어 있다.

컬럼(12)의 앞벽면(주축(13)의 장착측)에는 상하로 1쌍의 수평 가이드레일(31)이 부착되어 있다.

또 공구매거진(20)의 전면측 벽면에도 상기 가이드레일(31)과 소정의 극간을 두고 연속하도록 상하1쌍의 수평 가이드레일(32)이 부착되어 있다.

이들의 가이드레일(31,32)은 주측(13)의 근처 위치로 부터 공구포트(21)가 장착되어 있는 공구배거진(20)의 좌측단 위치까지 뻗어 있다.

부호 33은 캐리지이며, 캐리지(33)의 배면은 가이드레일(31, 32)에 대하여 이동 가능하게 장착되어 있다. 또 부호 40은 선단에 공구 파지부가 형성되어 있는 공구교환용 아암(41)을 회전 및 회전축의 방향으로 진퇴이동 가능하게 지지하는 아암 지지장치이다.

아암 지지장치(40)는 그의 단부가 선회축(34)을 통하여 캐리지(33)에 선회가능하게 부착되어 있다.

또 아암 지지장치(40)의 배면에는 제3동에 표시한 바와같이 가이드레일(31, 32)의 길이방향과 직교하는 방향으로 향한 핀(42)이 상하 1쌍의 가이드레일(32)의 거의 중간부근까지 돌출하여 고착되어 있다.

이 핀(42)은 그의 노치부를 주축(13)방향으로 향해서 배설된 훅(35)에 걸어맞출 수 있게 되어 있다. 훅(35)은 공구매거진(20)에 대하여 핀(36)을 통하여 수평방향으로 요동가능하게 부착된 유압실린더(37)의 피스톤 로드(38)의 선단에 고착되어 있다.

선회축(34)은 그의 상하단을 캐리지(33)에 대하여 회전가능하게 지지되어 있다.

또 선회축(34)은 제2도에 표시한 바와 같이 공구 교환위치로 뽑혀나온 공구매거진(20)의 공구포트(21)의 축선의 연장선(L)상에 배설되어 있다.

제4도는 아암 지지장치(40)의 구조를 나타내는 단면도이다.

아암 지지장치(40)의 본체 케이싱(43)내에는 고정축(44)이 일단을 돌축시킨 상태에서 고착되고, 이 고정축(44)에 대하여 중공상의 회전축(45)이 회전 및 진퇴 이동이 가능하게 끼워 부착되어 있다.

그리하여 이 중공상의 회전축(45)에 대하여 교환용 아암(41)이 끼워맞추어 고정되어 있다. 중공상의 회전축과(45)과 고정축(44)과의 사이에는 중공상의 회전축(45)에 피스톤운동을 생기게 하기 위한 2개의 밀봉공간(46a, 46b)이 형성되고 각각의 공간(46a, 46b)에 대하여 고정축(44)에 뚫어 설치된 2개의 유압통로(47a, 47b)의 일단이 개구되어 있다.

또 중공상의 회전축(45)의 후단부에는 평기어(48)가 중공상의 회전축(45)과 동축으로 형성되어 있다.

본체케이싱(43)내에는 또 중공상의 회전축(45)을 선회구동하는 기구가 설치되어 있다.

즉 중공상의 회전축(45)이 전진한 위치(제4도에서는 좌방향으로 이동한 위치)에 있는 경우의 평기어(48a)와 맞물리는 랙(49)이 지면에 대하여 수직방향으로 이동가능하게 배설되어 있다.

이 랙(49)의 이동은 예컨대 유압구동장치(51)에 의해 행하여지고 축부가 피니언가이드(52)에 설치된 가이드 키이(53)에 의해 가이드되도록 되어 있다.

피니언가이드(52)는 중공상의 회전축(45)이 전진하였을때 평기어(48a)과 정확히 걸어맞추게 하기위하여 설치되어 있으며, 본체케이싱(43)에 대하여 고정되어있다. 또 중공상의 회전축(45)이 후퇴된 위치에 있는 경우의 평기어(48)와 맞물리는 요동랙(54)이, 피니언가이드(52)에 대하여 접시스프링(도시하지 않음)을 사용하여 지면 수직방향으로 미소 이동가능하게 부착되어 있다.

제1도 및 제2도에 있어서 부호55는 캐리지(33)를 왕복이동시키는 유압실린더이며, 피스톤로드(56)를 가이드레일(31, 32)과 평행으로 주출(13)방향으로 향하여 공구 매거진(20)에 부착 고정되어 있다.

피스톤로드(56)의 선단은 캐리지(33)의 하단부에 연결되어 있다.

다음에 제2도 및 제6도를 참조하여 본실시예의 작용에 대하여 설명한다.

먼저 제2도 및 제6도 (Ⅰ)에 표시한 상태에서 주축(13)에 장착되어 있는 사용이 끝난 공구(T₁)를 뽑아 내고 공구매거진(20)에 저장되어 있는 신공구(T₂)를 주축(13)에 장착하는 작용을 설명한다.

또한 여기서 공구란 주축 및 공구매거진에 장착되는 테이퍼 생크부를 가진 공구 호울더에 간직되어 있는 공구를 의미한다.

따라서 공구를 교환한다 함은 공구호울더를 파지하여 공구호울더와 함께 교환하는 것을 의미한다.

공구 교환지령에 의거하여 공구매거진(20)내의 공구포트중 소정의 공구(T₂)가 수납되어 있는 공구포트(21)가 공구 교환위치로 분할된다.

이 공구 교환위치로 분할된 공구포트(21)의 축심은 제1도에 표시한 바와 같이 주축(13)과 동일 수평면 내에 있다.

다음에 유압실린더(37)가 작동하여 피스톤로드(38)를 밀어낸다.

이 작동에 의해 아암 지지장치(40)의 배면에 설치된 핀(42)이, 훅(35)에 의해 눌리고 아암 지지장치(40)가 선회축(34)을 중심으로 공구매거진(20)의 방향으로 선회한다(제6도(Ⅱ)).

유압실린더(37)는 핀(36)을 통하여 수평방향으로 요동 가능하게 부착되어 있으므로 아암 지지장치(40)를 선회시키기 위한 피스톤로드(38)의 밀어내는 동작은 원활하게 수행된다.

아암 지지장치(40)는 공구매거진(20)의 방향으로 90°선회되고 교환용아암(41)의 선단의 공구 파지부가 제5도에 표시한 바와 같이 공구 교환위치로 분할되어 있는 공구포트(21)에 수납된 신공구(T₂)에 횡방향으로 부터 직접 삽입하여 걸어맞춘다( 이 상태의 교환용 아암은 부호(41a)로 표시함).

이경우 중공상의 회전축(45)에 형성된 평기어(48)가 요동랙(54)과 맞물림으로써 교환용아암(41)에 미소한 요동운동이 부여되고, 공구 파지부와 공구(T₂)와의 걸어맞추는 동작이 원활하게 행하여진다(제4도 참조).

공구(T₂)가 교환용 아암(41)에 의해 파지되면 중공상의 회전축(45)내의 밀봉공간(46a)에 유압통로(47a)를 통하여 압력유가 공급되고 중공상의 회전축(45)이 공정축(44)에 따라서 압출되고, 교환용 아암(41)이 회전축이 방향으로 전진한다(제6도Ⅲ)).

이 교환용아암(41)의 전진동작에 의해 공구포트(21)로 부터 신공구(T₂)가 뽑아져 나간다(부호(41b)로 표시함).

계속하여 유압실린더(37)가 피스톤로드(38)를 끌어넣는 동작을 하면 핀(42)이 훅(35)에 당겨져서 아암 지지 장치(40)가 제6도(Ⅳ)에 표시한 바와 같이 선회축(34)을 중심으로 재차 반대방향으로 90°선회한다(부호(41c)로 표시함).

중공상의 회전축(45)의 밀봉공간(46b)에 유압통로(47b)를 통하여 압력유를 공급하고 중공상의 회전축(45)및 교환용 아암(41)을 후퇴 이동시킨다(제6도(Ⅴ)).

다음에 유압실린더(55)를 작동하여 피스톤로드(56)를 밀어냄으로써 캐리지(33)가 가이드레일(31, 32)(도시생략)에 따라서 주축(13)방향으로 이동한다.(또한 이 캐리지(33)의 이동을 가능케 하기 위해서 컬럼(12)은 가이드레일(31)이 공구매거진(20)측의 가이드레일(32)과 연속하는 위치까지 베드(11)위를 이동하고 있는 것이 필요하다).

캐리지(33)가 이동하여 주축(13)의 근방위치까지 오면(부호(33a)로 표시), 교환용아암(41d)의 타단측(공구(T₂)를 차지하고 있지 않은 축)이 주축(13)에 장착되어 있는 공구(T₁)에 가로방향으로부터 삽입 걸어 맞추어진다(제6도(Ⅵ)).

이 상태에서 교환용아암을 전진을 시키면 주축(13)에 장착되어 있던 공구(T₁)는 뽑아내져서 교환용용아암의 타단측에 파지된다(제6도(Ⅶ)).

다음에 유압구동장치(51)를 작동하여 랙(49)을 지면에 대하여 수직방향으로 이동시키면 랙(49)에 맞물려져 있는 중공상의 회전축(45)의 평기어(48a)가 회전되어 교환용아암(41e)이 고정축(44)을 중심으로 하여 180°회전한다(제6(Ⅷ)).

그리하여 다시 교환용아암을 후퇴 이동시키면 교환용아암(41e)의 선단에 파지되어 있는 신공구(T₂)의 테이퍼부가 주축(13)내에 삽입되고, 예컨대 푸울스터드를 클램프함으로써 주축(13)내에 고정된다(제6도(Ⅸ)).

계속하여 유압실린더(55)를 작동시켜서 피스톤로드(56a)를 끌어넣으면 캐리지(33)가 공구매거진(20)측에 이동하는 동시에 신공구(T₂)와 교환용아암(41)과의 걸어맞춤이 해제되어 신공구(T₂)의 주축(13)에로의 장착동작이 종료한다(제6(Ⅹ)).

캐리지(33)가 공구매거진(20)측에 이동하여 가이드레일(32)위에 완전히 옮긴 후는 컬럼(12)및 주축 두부(14)를 소정의 위치에 이동시켜서 신공구(T₂)에 의한 공작물의 가공을 개시할 수 있다.

캐리지(33)가 공구매거진(20)의 소정단 위치까지 이동하면 아암 지지장치(40)의 배면에 설치된 핀(42)이 가로방향으로부터 훅(35)에 걸어맞춘다.

계속하여 다음의 동작에 의해 사용이 끝난 공구(T₁)의 공구매거진(20)에 대한 수납작업이 행하여진다.

먼저 중공상의 회전축(45)을 작동시켜서 교환용아암(41)을 전진시킨다(제6도(XI)).

계속하여 유압실린더(37)를 작동하여 아암 지지장치(40)를 선회축(34)을 중심으로 공구매거진(20)축으로 90°선회한다(제6도(XII)).

계속하여 교환용아암(41)을 후퇴시키면, 교환용아암의 선단에 차지되어 있는 공구(T₁)의 테이퍼부가 공구 포트에 삽입되고 적합한 방법에 의해서 클램프된다(제6도(XII)).

그리고 유압실린더(37)를 다시 작동하여 피스톤로드(38)를 끌어넣으면 아암 지지장치(40)가 선회하여 제2도에 표시하는 위치로 복귀한다(제6도(XIV)).

이때 교환용아암(41)과 공구(T₁)와의 걸어맞춤이 해제되어서 사용이 끝난 공구(T₁)의 공구매거진(20)에 대한 수납동작이 종료한다.

이들의 일련의 동작은 일반의 사이퀸스 기술을 사용하여 제어된다.

또한 아암 지지장치(40)를 선회시키면 아암 선회구동기구로서는 예컨대 선회측(34)에 피니언을 끼워 붙이고 이것에 맞물리는 랙을 유압실린더로 구동하여 선회축(34)를 직접 회동시키는 기구로 할수도 있다.

또 캐리지(33)의 이동방법으로서는 유압실린더(55)에 의한 작동방식외에 예컨대 기어의 맞물림을 사용한 주행방식, 체인구동방식 등을 사용할수도 있다.

또한, 주축두부(14)가 예컨대 제1도, 제2도에 있어서 컬럼(12)의 좌측부에 있는 경우에는 공작기계측의 가이드 레일(31)을 생략할수도 있다.

또 본실시예에서는 캐리지가 이동하는 가이드레일을 공구매거진의 앞벽면 및 공작기계의 컬럼의 앞벽면에 배설하여, 아암 지지장치의 90°선회를 이용하여 공구 포트에 공구를 삽입하는 예를 표시하였으나 이와 반대로 가이드레일을 예컨대 공구매거진의 측벽면 혹은 컬럼의 측벽면에 배설하여 캐리지 및 아암 지지장치를 추축과 평행으로 컬럼 앞벽면 위치까지 이동시켜서 아암 지지장치의 90°선회를 이용하여 주축에 공구를 삽입하여도 좋다.

이 변형실시예는 주축이 매거진축에 위치하여 있는 경우 혹은 컬럼을 2개 가지는 문형 공작기계의 경우등에 있어서 유효하다.

이상 설명한 바와 같이 본발명에 의하면 공구매거진 이 공구를 수납하는 공구포트의 축선을, 공작기계의 주축과 직교하는 방향으로 향하여 배설되어 있는 경우에 있어서 종래와 같이 중간아암, 중간포트를 개재시키거나, 공구포트를 90°선회시키는 기구를 설치하지 않더라도 교환용 아암을 선회시키는 것만으로 직접 공구의 파지 동작을 행할수가 있다.

따라서 자동공구교환장치의 구조가 간단하게 되는 동시에 공구교환시간의 단축화를 꾀할수가 있다.

또한 교환동작이 비교적 단순하기 때문에 교환동작의 제어가 간단하게 된다.

Claims

공구가 수납되는 공구포트를 다수 구비한 공구매거진과 상기 공구포트의 축선과 직교하는 방향으로 배설되어 있는 공작기계의 주축과의 사시에는 공구를 자동적으로 교환하는 자동공구교환장치에 있어서, 선단에 공구 파지부가 형성되어 있는 교환용아암과 ; 상기 교환용 아암을 회전 및 회전축의 방향으로 진퇴 이동시키는 아암구동기구를 구비한 아암 지지장치와 ; 공구매거진의 앞벽면 및 공작기계의 컬럼의 앞벽면에 각각 서로 연속하는 관계로 설치된 가이드 레일과 ; 상기 아암지지장치를 선회가능하게 간직하는 동시에, 공구매거진과 공작기계의 주축과의 사이를 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 캐리지와 ; 상기 아암 지지장치에 배면에 설치된 핀과, 공구매거진에 부착된 피스톤로드의 선단에 상기 핀과 걸어맞추는훅이 설치되어 있는 유압실린더를 구비하여 상기 아암장치를 선회 구동하는 아암 선회구동기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환장치.
제1항에 있어서, 아암 지지장치의 선회중심은 공구매거진의 공구교환위치에서의 공구포트의 축선의 연장상에 배설되어 있는 거을 특징으로 하는 자동 공구 교환장치.