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KR20200106658A - 보링 바의 툴 교환 장치 및 이를 이용한 보링 바의 툴 교환 방법 - Google Patents

보링 바의 툴 교환 장치 및 이를 이용한 보링 바의 툴 교환 방법 Download PDF

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KR20200106658A
KR20200106658A KR1020190025166A KR20190025166A KR20200106658A KR 20200106658 A KR20200106658 A KR 20200106658A KR 1020190025166 A KR1020190025166 A KR 1020190025166A KR 20190025166 A KR20190025166 A KR 20190025166A KR 20200106658 A KR20200106658 A KR 20200106658A
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우진근
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두산공작기계 주식회사
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Abstract

보링 바의 툴 교환 장치는 매거진, 프레임, 가이드 레일 및 엑튜에이터를 포함할 수 있다. 상기 매거진에는 보링 바의 선단에 장착되는 복수개의 툴들이 배치될 수 있다. 상기 프레임은 상기 매거진의 하부에 배치될 수 있다. 상기 가이드 레일은 상기 프레임 상에 배치될 수 있다. 상기 매거진은 상기 가이드 레일에 이동 가능하게 연결될 수 있다. 상기 엑튜에이터는 상기 매거진을 회전시킬 수 있다.

Description

보링 바의 툴 교환 장치 및 이를 이용한 보링 바의 툴 교환 방법{APPARATUS FOR EXCHANGING A TOOL OF A BORING BAR AND METHOD OF EXCHANGING A TOOL OF A BORING BAR USING THE SAME}
본 발명은 보링 바의 툴 교환 장치 및 이를 이용한 보링 바의 툴 교환 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 긴 길이를 갖는 보링 바의 선단에 장착되어 공작물을 가공하는 툴을 교환하는 장치, 및 이러한 장치를 이용해서 보링 바의 툴을 교환하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 긴 공작물의 구멍을 정밀하게 가공하는데 보링 기계가 사용될 수 있다. 보링 기계는 긴 공작물의 구멍 내측면으로 진입하는 긴 길이를 갖는 보링 바를 포함할 수 있다. 공작물의 구멍 내측면을 가공하는 툴이 보링 바의 선단에 장착될 수 있다. 또한, 보링 기계는 기존의 툴을 새로운 툴로 교환하는 장치를 포함할 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 툴 교환 장치는 스핀들 교환 장치와 공용으로 사용되는 구조를 가질 수 있다. 이로 인하여, 보링 바의 선단에 장착하는 툴이 스핀들에 장착하는 툴의 크기와 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 보링 기계에 배치된 댐핑 기구의 성능을 높이기 위해서는, 보링 바의 선단에 장착되는 툴의 무게를 최대한 줄어야 할 것이 요구될 수 있다. 그러나, 스핀들에 부착되는 툴은 진동감쇄 기능이 없는 관계로, 이러한 툴은 큰 크기를 가질 수밖에 없고, 이에 따라 보링 바의 선단에 장착되는 툴도 큰 크기를 가지게 되는 문제가 있을 수 있다.
한편, 스윙 암을 이용하여 공구 교환하는 방식에서는, 툴 교환 작업 중, 툴의 낙하 방지를 위해 툴의 무게에 상응하는 고정력이 스윙 암에 부여될 수 있다. 고정력은 툴 교환 시 오버행이 긴 보링 바에 충격을 가할 수 있다. 또한, 스핀들과 보링 바 간의 거리차이로 인하여, 툴 교환을 위해서는 X축 및 Y축 스트로크를 공작물의 가공 크기와 상관없이 크게 확보해야 하는 문제가 있을 수 있다. 넓은 공간이 확보되지 않으면, 공작물과 스핀들과의 간섭으로 공작물의 크기가 제한될 수 있다.
본 발명은 보링 바의 선단에 장착되는 툴의 무게를 줄일 수 있는 보링 바의 툴 교환 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 장치를 이용해서 보링 바의 툴을 교환하는 방법도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 보링 바의 툴 교환 장치는 매거진, 프레임, 가이드 레일 및 엑튜에이터를 포함할 수 있다. 상기 매거진에는 보링 바의 선단에 장착되는 복수개의 툴들이 배치될 수 있다. 상기 프레임은 상기 매거진의 하부에 배치될 수 있다. 상기 가이드 레일은 상기 프레임 상에 배치될 수 있다. 상기 매거진은 상기 가이드 레일에 이동 가능하게 연결될 수 있다. 상기 엑튜에이터는 상기 매거진을 회전시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 매거진은 상기 엑튜에이터에 의해 회전되는 회전판, 및 상기 회전판의 외주면에 배치되어 상기 툴들을 홀딩하는 복수개의 홀더들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 매거진은 상기 보링 바의 축 방향을 중심으로 회전될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가이드 레일은 상기 매거진의 회전축과 직교하는 방향을 따라 배열될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 교환 장치는 상기 프레임에 배치되어, 상기 매거진을 상기 가이드 레일을 따라 이동시키는 실린더를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 교환 장치는 상기 매거진이 회전 가능하게 연결되고, 상기 엑튜에이터가 장착되며, 상기 가이드 레일에 이동 가능하게 연결된 브래킷을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 엑튜에이터는 서보 모터를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 매거진은 스핀들을 교환하는 장치와 상기 보링 바에 의해 가공되는 공작물을 고정하는 주축 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 보링 바의 툴 교환 방법에 따르면, 복수개의 툴들을 홀딩하는 복수개의 홀더들이 장착된 매거진을 보링 기계의 주축의 축 방향 상에 배치할 수 있다. 상기 매거진을 회전시켜서, 상기 홀더들 중에서 교체 대상인 새로운 툴을 홀딩하고 있는 홀더를 교체 위치에 배치할 수 있다. 기존 툴이 장착된 보링 바를 상기 매거진의 정면에 배치할 수 있다. 상기 기존 툴을 상기 새로운 툴로 교환할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 매거진을 상기 주축의 축 방향 상에 배치하는 것은 상기 매거진을 가이드 레일을 따라 수평하게 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 교환 방법은 상기 툴 교환 이후, 상기 매거진을 원위치로 복귀시키는 것을 더 포함할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 주축과 스핀들 교환 장치 사이에 툴들을 홀딩한 매거진이 배치됨으로써, 보링 바의 선단에 장착되는 툴의 무게를 최대한 줄일 수 있다. 따라서, 댐핑 기구의 진동 억제 능력이 향상되어, 툴 교환시 발생되는 충격량을 저감시킬 수 있다. 또한, 공작물 크기에 제한받지 않고 툴의 교환이 가능해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보링 바의 툴 교환 장치가 배치된 보링 기계를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 보링 바의 툴 교환 장치를 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 보링 바의 툴 교환 장치의 동작을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 보링 바의 툴 교환 장치를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 장치를 이용해서 보링 바의 툴을 교환하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
보링 바의 툴 교환 장치
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보링 바의 툴 교환 장치가 배치된 보링 기계를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 보링 기계는 주축(110), 방진구(120), 스핀들(130), 심압대(140), 이송대(150), 스핀들 교환 장치(100), 보링 바 저장 장치(200) 및 툴 교환 장치(300)를 포함할 수 있다.
주축(110)은 수평 방향을 따라 배치되어, 공작물(W)의 일단을 고정할 수 있다. 공작물은 구멍을 갖는 긴 파이프 형상을 가질 수 있다. 방진구(120)는 공작물(W)의 타단을 지지하여, 공작물(W)의 진동을 방지할 수 있다.
스핀들(130)은 이송대(150)에 의해 이송될 수 있다. 이송대(150)는 스핀들(130)을 수직 방향 및 수평 방향을 따라 이송시킬 수 있다. 보링 바(B)는 이송대(150)의 하단에 고정될 수 있다. 보링 바(B)는 공작물(W)의 구멍 내주면을 가공할 수 있다. 보링 바(B)는 긴 길이를 갖는 바 형상을 가질 수 있다. 심압대(140)는 이송대(150)의 하단에 고정된 보링 바(B)의 단부를 지지할 수 있다.
스핀들 교환 장치(100)는 주축(110)의 일단 상부에 배치될 수 있다. 스핀들 교환 장치(100)는 스핀들(130)을 새로운 스핀들(130)로 교체할 수 있다. 스핀들 교환 장치(100)는 주축(110)의 축 방향과 실질적으로 평행한 방향을 따라 배치될 수 있다.
보링 바 저장 장치(200)는 심압대(140)의 상부에 배치될 수 있다. 보링 바 저장 장치(200)와 스핀들(130) 사이에 도어(160)가 배치될 수 있다. 보링 바 저장 장치(200)는 복수개의 새로운 보링 바(B)를 저장할 수 있다. 보링 바 저장 장치(200)는 이송대(150)로 전진하여, 이송대(150)에 고정된 보링 바(B)를 새로운 보링 바(B)로 교체할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 보링 바의 툴 교환 장치를 확대해서 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 보링 바의 툴 교환 장치의 동작을 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 보링 바의 툴 교환 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 보링 바의 툴 교환 장치(300)는 보링 바(B)의 선단에 장착된 툴(T)을 새로운 툴(T)로 교체할 수 있다. 툴 교환 장치(300)는 주축(110)과 스핀들 교환 장치(100) 사이에 배치될 수 있다. 툴 교환 장치(300)는 프레임(310), 가이드 레일(320), 브래킷(330), 실린더(340), 매거진(350) 및 엑튜에이터(360)를 포함할 수 있다.
프레임(310)은 주축(110)과 스핀들 교환 장치(100) 사이에 배치될 수 있다. 프레임(310)은 주축(110)의 축 방향과 실질적으로 직교하는 방향을 따라 연장될 수 있다. 가이드 레일(320)은 프레임(310)의 상부면에 배치될 수 있다. 가이드 레일(320)은 주축(110)의 축 방향과 실질적으로 직교하는 방향을 따라 연장될 수 있다.
브래킷(330)은 가이드 레일(320)에 이동 가능하게 연결될 수 있다. 브래킷(330)은 가이드 레일(320)에 이동 가능하게 연결된 슬라이더(332), 및 슬라이더(332)의 상부면에 설치된 지지판(334)을 포함할 수 있다. 슬라이더(332)가 가이드 레일(320)을 따라 이동되는 것에 의해서, 브래킷(330)은 주축(110)의 축 방향과 실질적으로 직교하는 방향을 따라 이동될 수 있다.
실린더(340)는 프레임(310)의 상부면에 장착될 수 있다. 실린더(340)는 브래킷(330), 구체적으로 슬라이더(332)에 주축(110)의 축 방향과 실질적으로 직교하는 방향을 따른 직선 이동력을 부여할 수 있다. 실린더(340)로부터 제공된 직선 이동력에 의해서 슬라이더(332)가 가이드 레일(320)을 따라 이동될 수 있다.
매거진(350)은 브래킷(330)의 지지판(334)의 제 1 면, 즉 스핀들(130)을 향하는 지지판(334)의 전면에 배치될 수 있다. 매거진(350)은 회전판(352) 및 복수개의 홀더(354)들을 포함할 수 있다. 회전판(352)은 지지판(334)에 주축(110)의 축 방향을 중심으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 홀더(354)들은 회전판(352)의 외주면에 배치될 수 있다. 홀더(354)들은 툴(T)들을 홀딩할 수 있다. 회전판(352)의 회전에 의해서 홀더(354)들 중에서 교체 대상이 되는 툴(T)이 홀딩된 홀더(354)가 교체 위치에 배치될 수 있다.
엑튜에이터(360)는 제 1 면의 반대측인 지지판(334)의 제 2 면에 장착될 수 있다. 엑튜에이터(360)는 매거진(350)의 회전판(352)을 주축(110)의 축 방향을 중심으로 회전시킬 수 있다. 본 실시예에서, 엑튜에이터(360)는 서보 모터를 포함할 수 있다.
보링 바의 툴 교환 방법
도 5는 도 1에 도시된 장치를 이용해서 보링 바의 툴을 교환하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 단계 ST410에서, 기존 툴(T)을 보링 바(B)로부터 언클램핑시킬 수 있다. 구체적으로, 기존 툴(T)을 클램핑하고 있는 보링 바(B)가 전진하여 교환 위치로 이동될 수 있다. 매거진(350)이 평행 이동하여 기존 툴(T)을 홀딩할 수 있다. 보링 바(B)가 후진하여, 기존 툴(T)은 보링 바(B)로부터 언클램핑될 수 있다.
단계 ST420에서, 실린더(340)가 브래킷(330)을 가이드 레일(320)을 따라 전진시켜서, 브래킷(330)을 주축(110)의 축 방향 상에 위치시킬 수 있다.
단계 ST430에서, 엑튜에이터(360)가 매거진(350)을 회전시켜서, 교체 대상이 된 툴(T)을 홀딩하고 있는 홀더(352)를 교체 위치에 배치시킬 수 있다.
단계 ST440에서, 이송대(150)가 매거진(350)을 향해서 이동될 수 있다. 따라서, 스핀들(130)이 매거진(350)의 정면으로 이동되어, 보링 바(B)의 선단이 홀더(352)의 정면에 위치될 수 있다.
단계 ST450에서, 홀더(352) 내의 새로운 툴(T)을 보링 바(B)에 클램핑시킬 수 있다. 구체적으로, 보링 바(B)가 전진하여 홀더(352) 내의 새로운 툴(T)을 클램핑할 수 있다. 매거진(350)이 평행 이동하여, 새로운 툴(T)이 매거진(350)으로부터 분리될 수 있다. 따라서, 새로운 툴(T)은 보링 바(B)에 클램핑될 수 있다.
툴(T)의 교체가 완료되면, 단계 ST460에서, 실린더(340)가 브래킷(330)을 가이드 레일(320)을 따라 후진시켜서, 브래킷(330)을 원래 위치로 복귀시킬 수 있다. 이송대(150)도 원래 위치로 복귀되어, 스핀들(130)과 보링 바(B)는 가공 위치로 복귀될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예들에 따르면, 주축과 스핀들 교환 장치 사이에 툴들을 홀딩한 매거진이 배치됨으로써, 보링 바의 선단에 장착되는 툴의 무게를 최대한 줄일 수 있다. 따라서, 댐핑 기구의 진동 억제 능력이 향상되어, 툴 교환시 발생되는 충격량을 저감시킬 수 있다. 또한, 공작물 크기에 제한받지 않고 툴의 교환이 가능해질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 주축 120 ; 방진구
130 ; 스핀들 140 ; 심압대
150 ; 이송대 160 ; 도어
100 ; 스핀들 교환 장치 200 ; 보링 바 저장 장치
300 ; 툴 교환 장치 310 ; 프레임
320 ; 가이드 레일 330 ; 브래킷
332 ; 슬라이더 334 ; 지지판
340 ; 실린더 350 ; 매거진
352 ; 회전판 354 ; 홀더
360 ; 엑튜에이터

Claims (11)

  1. 보링 바의 선단에 장착되는 복수개의 툴들이 배치된 매거진;
    상기 매거진의 하부에 배치된 프레임;
    상기 프레임 상에 배치되어, 상기 매거진이 이동 가능하게 연결된 가이드 레일; 및
    상기 매거진을 회전시키는 엑튜에이터를 포함하는 보링 바의 툴 교환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 매거진은
    상기 엑튜에이터에 의해 회전되는 회전판; 및
    상기 회전판의 외주면에 배치되어, 상기 툴들을 홀딩하는 복수개의 홀더들을 포함하는 보링 바의 툴 교환 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 매거진은 상기 보링 바의 축 방향을 중심으로 회전되는 보링 바의 툴 교환 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 레일은 상기 매거진의 회전축과 직교하는 방향을 따라 배열된 보링 바의 툴 교환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임에 배치되어, 상기 매거진을 상기 가이드 레일을 따라 이동시키는 실린더를 더 포함하는 보링 바의 툴 교환 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 매거진이 회전 가능하게 연결되고, 상기 엑튜에이터가 장착되며, 상기 가이드 레일에 이동 가능하게 연결된 브래킷을 더 포함하는 보링 바의 툴 교환 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 엑튜에이터는 서보 모터를 포함하는 보링 바의 툴 교환 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 매거진은 스핀들을 교환하는 장치와 상기 보링 바에 의해 가공되는 공작물을 고정하는 주축 사이에 배치된 보링 바의 툴 교환 장치.
  9. 복수개의 툴들을 홀딩하는 복수개의 홀더들이 장착된 매거진을 보링 기계의 주축의 축 방향 상에 배치하고;
    상기 매거진을 회전시켜서, 상기 홀더들 중에서 교체 대상인 새로운 툴을 홀딩하고 있는 홀더를 교체 위치에 배치하고;
    기존 툴이 장착된 보링 바를 상기 매거진의 정면에 배치하고; 그리고
    상기 기존 툴을 상기 새로운 툴로 교환하는 것을 포함하는 보링 바의 툴 교환 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 매거진을 상기 주축의 축 방향 상에 배치하는 것은 상기 매거진을 가이드 레일을 따라 수평하게 이동시키는 것을 포함하는 보링 바의 툴 교환 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 툴 교환 이후, 상기 매거진을 원위치로 복귀시키는 것을 더 포함하는 보링 바의 툴 교환 방법.
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