KR20240166506A

KR20240166506A - 공작 기계 공구 교환 장치, 공작 기계 및 공작 기계 공구 교환 방법

Info

Publication number: KR20240166506A
Application number: KR1020247032581A
Authority: KR
Inventors: 위펑 천; 즈후이 런; 옌보 허우; 창린 두; 밍산 송; 춘홍 판; 추이쥐엔 구어; 리엔양 왕; 예펑 리; 싱지엔 허; 싱린 공; 원루 바오
Original assignee: 커더 뉴메리컬 컨트롤 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2022-05-13
Filing date: 2022-12-06
Publication date: 2024-11-26
Also published as: CN114871818A; JP2025511603A; CN114871818B; EP4523844A1; WO2023216570A1

Abstract

본 발명은 공작 기계 공구 교환 장치, 공작 기계 및 공작 기계 공구 교환 방법을 개시하며, 공작 기계 공구 교환 장치는 기계 핸드, 기계 핸드 장착암, 기계 핸드 장착 시트, 기계 핸드 회전 구동 메커니즘, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘 및 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘을 포함하고; 기계 핸드는 기계 핸드 장착암에 장착되며, 기계 핸드 장착암에는 기계 핸드가 수평 축선을 에워싸면서 회전하도록 구동하기 위한 기계 핸드 회전 구동 메커니즘이 장착되고, 기계 핸드 장착암은 기계 핸드 장착 시트에 장착되며, 기계 핸드 장착 시트에는 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 스웨잉하도록 구동하기 위한 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘이 장착되고, 기계 핸드 장착 시트에는 기계 핸드 장착 시트가 수평 이동하도록 구동하여 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들에 가까워지거나 멀어지게 하기 위한 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘이 더 장착된다. 본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치는 구조가 간단하고 공구 교환 시간이 짧으며 공작 기계 가공 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.

Description

공작 기계 공구 교환 장치, 공작 기계 및 공작 기계 공구 교환 방법

본 발명은 공작 기계 기술분야에 관한 것으로, 특히 공작 기계 공구 교환 장치, 공작 기계 및 공작 기계 공구 교환 방법에 관한 것이다.

현재, 공작 기계의 공구 교환은 모두 공작 기계의 양측에 있는 고정된 공구 교환 지점에서 공구 교환을 수행하며, 즉 공작 기계 가공 스핀들이 금번 순서의 가공 기계 공구 교환을 완료하면, 공작 기계 가공 스핀들은 고정된 공구 교환 영역으로 이동해야 하고, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들 및 공구 매거진에 대해 공구 교환 동작을 수행하며, 공구 교환이 완료된 후, 공작 기계 가공 스핀들은 다시 가공 영역으로 이동하여 워크피스 가공을 수행하는데, 작은 스트로크 공작 기계의 경우에는 공작 기계 가공 스핀들이 공구 교환 지점으로 이동하여 공구 교환을 수행하므로, 공구 교환을 완료하는 데 필요한 시간이 상대적으로 짧고, 가공 효율에 미치는 영향이 작으며, 큰 스트로크의 선반, 특히 3m보다 큰 스트로크 공작 기계의 경우에는 공작 기계가 가공 영역(특히 가공 영역이 공구 매거진에서 가장 먼 단부에 위치할 때)에서 공구 교환 영역으로 이동하여 공구 교환을 수행한 후 가공 영역으로 이동하므로, 공구 교환 시간이 오래 걸리고, 공구 교환이 빈번한 부품의 경우 가공 효율이 크게 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 공작 기계 공구 교환 장치를 제안한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 해결수단은 다음과 같다.

공작 기계 공구 교환 장치로서, 기계 핸드, 기계 핸드 장착암, 기계 핸드 장착 시트, 기계 핸드 회전 구동 메커니즘, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘 및 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘을 포함하고;

상기 기계 핸드는 상기 기계 핸드 장착암에 장착되며, 상기 기계 핸드 장착암에는 상기 기계 핸드가 수평 축선을 에워싸면서 회전하도록 구동하기 위한 상기 기계 핸드 회전 구동 메커니즘이 장착되고, 상기 기계 핸드 장착암은 상기 기계 핸드 장착 시트에 장착되며, 상기 기계 핸드 장착 시트에는 상기 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 스웨잉하도록 구동하기 위한 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘이 장착되고, 상기 기계 핸드 장착 시트에는 상기 기계 핸드 장착 시트가 수평 이동하도록 구동하여 상기 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들에 가까워지거나 멀어지게 하기 위한 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘이 더 장착된다.

또한, 상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘은 가이드 레일 슬라이더, 랙, 기어 및 제1 구동 모터를 포함하고;

상기 가이드 레일 슬라이더는 상기 기계 핸드 장착 시트에 장착되어 공작 기계 베드에 설치된 가이드 레일에 연결되며, 상기 제1 구동 모터는 상기 기계 핸드 장착 시트에 장착되고, 상기 제1 구동 모터에는 상기 기어가 연결되며, 상기 기어는 공작 기계 베드에 설치된 랙과 맞물린다.

또한, 상기 기계 핸드 장착 시트는 가이드 레일 슬라이더 장착부, 제1 구동 모터 장착부 및 기계 핸드 장착암 장착부를 포함하고;

상기 가이드 레일 슬라이더 장착부에는 상기 가이드 레일 슬라이더가 장착되며, 상기 제1 구동 모터 장착부에는 상기 제1 구동 모터가 장착되고, 상기 가이드 레일 슬라이더 장착부의 일단의 상부는 상기 기계 핸드 장착암 장착부이며, 상기 기계 핸드 장착암은 상기 기계 핸드 장착암 장착부에 힌지 체결된다.

또한, 상기 기계 핸드 장착암은 상기 기계 핸드 장착 시트에 힌지 체결되고, 상기 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 선형 구동 장치이며, 상기 선형 구동 장치의 일단은 기계 핸드 장착암 또는 상기 기계 핸드 장착 시트에 힌지 체결되고, 타단은 상기 기계 핸드 장착 시트 또는 상기 기계 핸드 장착암에 고정 연결된다.

또한, 상기 기계 핸드는 메인 교환 클로, 메인 클램핑 클로 및 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘을 포함하고, 상기 메인 교환 클로에는 공구 생크 걸림홈이 마련되며, 상기 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘은 상기 메인 교환 클로의 공구 생크 걸림홈의 걸림구의 일단에 설치되고, 상기 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘에는 상기 메인 클램핑 클로가 고정되며, 상기 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘은 상기 메인 클램핑 클로가 공구 생크 걸림홈의 일측을 향해 이동하도록 구동하여 상기 공구 생크 걸림홈 내부에 배치된 공구 생크를 클램핑하거나 릴리스할 수 있도록 한다.

또한, 상기 기계 핸드 회전 구동 메커니즘은 제2 구동 모터이다.

또한, 상기 기계 핸드 장착 시트에는 스트로크 스위치가 더 장착된다.

공작 기계로서, 공작 기계 베드, 공작 기계 가공 스핀들, 공구 매거진 및 본 발명에 따른 상기 공작 기계 공구 교환 장치를 포함하고;

상기 공작 기계 가공 스핀들은 상기 공작 기계 베드에 장착되며, 상기 공작 기계 베드의 일단에는 상기 공구 매거진이 설치되고, 상기 공작 기계 공구 교환 장치는 상기 공작 기계 베드에 장착되며, 상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘은 상기 공작 기계 공구 교환 장치가 상기 공작 기계 베드에서 수평 이동하도록 구동함으로써 상기 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들에 가까워지거나 멀어지게 할 수 있다.

또한, 상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘의 가이드 레일 슬라이더에 연결되는 가이드 레일은 공작 기계 가공 스핀들이 수평 이동하는 가이드 레일과 동일한 가이드 레일이다.

본 발명에 따른 공작 기계를 위한 공작 기계 공구 교환 방법으로서,

공작 기계 가공 스핀들이 워크피스를 가공할 때, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘은 공작 기계 공구 교환 장치가 공구 매거진이 설치된 베드의 일단으로 이동하도록 구동하여, 공작 기계 공구 교환 장치가 공작 기계 가공 영역에서 멀어지게 하는 단계;

공작 기계 가공 스핀들이 공구를 교환해야 할 때, 공작 기계 가공 스핀들은 가공을 멈추고, 기계 핸드는 기계 핸드 회전 구동 메커니즘에 의해 기계 핸드가 수평 축선을 에워싸면서 턴오버되도록 구동되어 공구 매거진 중에서 상응한 공구를 클램핑하고, 다음, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해, 공작 기계 공구 교환 장치가 공작 기계 가공 스핀들이 수평 이동하는 가이드 레일을 따라 이동하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들로 수평 이동되도록 하는 단계;

기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공작 기계 가공 스핀들에 가까운 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 위치에 대응되도록 하는 단계;

기계 핸드는 기계 핸드 회전 구동 메커니즘에 의해 기계 핸드가 수평 축선을 에워싸면서 회전하도록 구동되어, 기계 핸드의 공구와 공작 기계 가공 스핀들의 공구의 스위칭을 구현하는 단계;

기계 핸드와 공작 기계 가공 스핀들의 공구가 스위칭된 후, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공작 기계 가공 스핀들에서 멀리 떨어진 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하고, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해, 공작 기계 공구 교환 장치가 공구 매거진이 설치된 공작 기계 베드의 일단으로 이동하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 가공 영역에서 멀어지게 하는 단계를 포함한다.

종래 기술과 비교하면, 본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치는 다음과 같은 유익한 효과를 갖는다. 본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치는 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘이 설치되고, 공작 기계 공구 교환 장치가 공작 기계 슬라이드 테이블과 동축인 가이드 레일에 설치되기 때문에, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘은 기계 핸드가 공작 기계 베드를 따라 수평 이동하도록 구동할 수 있고, 공구가 신속하게 교환될 수 있어 공구 교환 속도가 향상되며, 나아가 공작 기계 가공 효율이 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치의 배면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치의 좌측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치의 축 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공작 기계의 구조도이다.

실시예 1

도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치는 기계 핸드(1), 기계 핸드 장착암(2), 기계 핸드 장착 시트(3), 기계 핸드 회전 구동 메커니즘(4), 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘(5) 및 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘(6)을 포함하고;

상기 기계 핸드(1)는 상기 기계 핸드 장착암(2)에 장착되며, 상기 기계 핸드 장착암(2)에는 상기 기계 핸드(1)가 수평 축선을 에워싸면서 회전하도록 구동하기 위한 상기 기계 핸드 회전 구동 메커니즘(4)이 장착되고, 상기 기계 핸드 장착암(2)은 상기 기계 핸드 장착 시트(3)에 장착되며, 상기 기계 핸드 장착 시트(3)에는 상기 기계 핸드 장착암(2)이 수평 축선을 에워싸면서 스웨잉하도록 구동하기 위한 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘(5)이 장착되고, 상기 기계 핸드 장착 시트(3)에는 상기 기계 핸드 장착 시트(3)가 수평 이동하도록 구동하여 상기 기계 핸드(1)가 공작 기계 가공 스핀들에 가까워지거나 멀어지게 하기 위한 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘(6)이 더 장착된다.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기계 핸드 장착 시트(3)는 가이드 레일 슬라이더 장착부(30), 제1 구동 모터 장착부(31) 및 기계 핸드 장착암 장착부(32)를 포함하고; 본 실시예에서, 가이드 레일 슬라이더 장착부(30)는 금속판 형상 구조이며, 제1 구동 모터 장착부(31)는 가이드 레일 장착부(30)의 일측에 설치되어 양자가 소정의 각도를 이루게 마련되고, 본 실시예에서, 가이드 레일 슬라이더 장착부(30)는 제1 구동 모터 장착부(31)에 수직되게 마련되며, 가이드 레일 슬라이더 장착부(30)의 일단의 상부에는 기계 핸드 장착암 장착부(32)가 외측을 향해 연장되어 형성되고, 바람직하게, 가이드 레일 슬라이더 장착부(30), 제1 구동 모터 장착부(31) 및 기계 핸드 장착암 장착부(32)는 일체형 주조 구조이며, 기계 핸드 장착 시트(3)에는 강도 향상 및 무게 감소를 위한 보강 리브 및 무게 감소 홀 등 구조가 더 설치된다.

상기 기계 핸드 장착 시트(3)에는 상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘(6)이 장착되며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘(6)은 가이드 레일 슬라이더(60), 랙(61), 기어(62) 및 제1 구동 모터(63)를 포함하고;

상기 가이드 레일 슬라이더(60)는 상기 기계 핸드 장착 시트(3)에 장착되어 공작 기계 베드(81)에 설치된 가이드 레일(80)에 연결되며, 상기 제1 구동 모터(63)는 상기 기계 핸드 장착 시트(3)에 장착되고, 상기 제1 구동 모터(63)에는 상기 기어(62)가 연결되며, 상기 기어(62)는 공작 기계 베드(81)에 설치된 랙(61)과 맞물리며, 본 실시예에서, 제1 구동 모터는 서보 모터를 사용한다.

구체적으로, 상기 가이드 레일 슬라이더(60)는 상기 가이드 레일 슬라이더 장착부(30)의 바닥면에 장착되고, 본 실시예에서, 가이드 레일 슬라이더(60)는 복수 개이며, 가이드 레일 슬라이더(60)는 공작 기계 베드(81)에 설치된 가이드 레일(80)에 연결되고, 바람직하게, 가이드 레일 슬라이더(60)가 장착되는 가이드 레일은 공작 기계 가공 스핀들의 수평 이동을 구현하기 위한 가이드 레일과 동일한 가이드 레일이며, 즉 공작 기계 공구 교환 장치와 공작 기계 슬라이드 테이블(공작 기계 가공 스핀들은 공작 기계 슬라이드 테이블을 통해 공작 기계 베드의 가이드 레일에 장착됨)은 동일한 수평 가이드 레일을 공유하고, 제1 구동 모터(63)는 상기 제1 구동 모터 장착부(31)에 장착되며, 제1 구동 모터(63)는 감속기를 통해 기어(62)와 연결되고, 본 실시예에서, 제1 구동 모터(63), 감속기 및 기어(62)는 가이드 레일 슬라이더(60)의 하측의 공간에 위치하며, 기어(62)는 공작 기계 베드(81)에 설치된 랙(61)과 맞물리고, 랙은 공작 기계 베드의 가이드 레일에 평행되게 마련되며, 제1 구동 모터(63)는 감속기를 통해 기어(62)의 회전을 구동하고, 기어는 랙과 맞물림으로써 기계 핸드 장착 시트가 공작 기계 베드의 가이드 레일에서 수평 왕복 이동하도록 구동한다. 기계 핸드 장착 시트의 일단의 상부는 상기 기계 핸드 장착암 장착부(32)이고, 상기 기계 핸드 장착암(2)은 상기 기계 핸드 장착암 장착부(32)에 힌지 체결되며, 기계 핸드 장착암에는 기계 핸드가 장착되고, 기계 핸드 장착 시트의 수평 이동은 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들에 가까워지거나 멀어지게 구동할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 기계 핸드 장착암(2)은 장착암 힌지 체결부(21), 제1 장착암 링크부(22), 제2 장착암 링크부(23), 제3 장착암 링크부(24), 제4 장착암 링크부(25) 및 기계 핸드 회전 구동 메커니즘 장착부(26)를 포함하고; 기계 핸드 장착암 장착부(32)에는 고정축(33)이 장착되며, 장착암 힌지 체결부(21)는 베어링을 통해 고정축(33)에 장착되고, 장착암 힌지 체결부(21)에는 제1 장착암 링크부(22)가 설치되며, 제1 장착암 링크부(22)의 타단에는 제2 장착암 링크부(23)가 설치되고, 제1 장착암 링크부(22)와 제2 장착암 링크부(23)는 소정의 각도를 이루며, 고정축(33)의 축선은 제1 장착암 링크부(22) 및 제2 장착암 링크부(23)에 의해 형성된 평면에 수직되고, 제2 장착암 링크부(23)의 타단에는 제3 장착암 링크부(24)가 설치되며, 제3 장착암 링크부(24)의 설치 방향은 고정축(33)의 축방향에 평행되고, 제3 장착암 링크부(24)의 타단에는 제4 장착암 링크부(25)가 설치되며, 제4 장착암 링크부(25)는 제1 장착암 링크부(22) 및 제2 장착암 링크부(23)에 의해 형성된 평면에 평행되고, 제4 장착암 링크부(25)의 타단은 기계 핸드 회전 구동 메커니즘 장착부(26)이며, 기계 핸드 장착암(2)은 복수 개의 링크 구조로 조립될 수 있고, 일체로 가공되어 형성된 구조일 수도 있으며, 본 실시예에서, 장착암 링크부는 다양한 전기 또는 유압 관로 등의 배치가 용이하도록, 모두 내부에 캐비티가 구비되는 쉘 구조이고, 아울러, 상기 구조의 기계 핸드 장착암은 공작 기계 공구 교환 장치 작동 중, 공구 매거진 및 공작 기계 가공 스핀들과의 이동 간섭을 제거한다.

상기 기계 핸드 장착암(2)은 베어링을 통해 상기 기계 핸드 장착 시트(3)의 고정축(33)에 장착되고, 상기 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘(5)은 선형 구동 장치이며, 상기 선형 구동 장치의 일단은 기계 핸드 장착암(2) 또는 상기 기계 핸드 장착 시트(3)에 힌지 체결되고, 타단은 상기 기계 핸드 장착 시트(3) 또는 상기 기계 핸드 장착암(2)에 고정 연결되며, 구체적으로, 본 실시예에서, 선형 구동 장치는 유압 실린더이고, 유압 실린더의 피스톤 로드의 일단은 기계 핸드 장착 시트(3)에 힌지 체결되며, 도면에서, 유압 실린더의 피스톤 로드의 일단은 기계 핸드 장착암 장착부의 상단 가장자리에 힌지 체결되고, 유압 실린더 본체의 일단은 유압 실린더 고정 프레임을 통해 기계 핸드 장착암에 고정 연결되며, 유압 실린더 피스톤 로드의 이동은 기계 핸드 장착암이 고정축(도 4의 축 B-B)을 에워싸면서 스웨잉하도록 구동할 수 있다.

제4 장착암 링크부(25)의 자유단은 기계 핸드 회전 구동 메커니즘 장착부(26)이고, 기계 핸드 회전 구동 메커니즘 장착부(26) 내부에는 제2 구동 모터 장착 캐비티(27)가 마련되며, 제2 구동 모터 장착 캐비티 내부에는 제2 구동 모터가 장착되고, 제2 구동 모터는 감속기를 통해 기계 핸드에 연결되어 기계 핸드가 중심축(도 3의 A-A)을 에워싸면서 회전하도록 구동하며, 본 실시예에서, 감속기는 RV 감속기를 사용하고, 제2 구동 모터는 서보 모터를 사용한다.

상기 기계 핸드(1)는 메인 교환 클로(10), 메인 클램핑 클로(11) 및 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘(12)을 포함하고, 상기 메인 교환 클로(10)에는 공구 생크 걸림홈(13)이 마련되며, 상기 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘(12)은 상기 메인 교환 클로(10)의 공구 생크 걸림홈(13)의 걸림구의 일단에 설치되고, 상기 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘(12)에는 상기 메인 클램핑 클로(11)가 고정되며, 상기 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘(12)은 상기 메인 클램핑 클로(11)가 공구 생크 걸림홈(13)의 일측을 향해 이동하도록 구동하여 상기 공구 생크 걸림홈(13) 내부에 배치된 공구 생크를 클램핑하거나 릴리스할 수 있도록 하고, 구체적으로, 공구 생크 걸림홈의 걸림구에 가까운 메인 교환 클로의 일단에는 유압 챔버가 설치되며, 유압 챔버는 관로를 통해 유압 펌프장에 연결되고, 메인 클램핑 클로는 금속판 구조이며, 메인 클램핑 클로는 스트로크 위치제한 핀을 통해 유압 챔버 내부에 배치되고, 유압 펌프장의 고압 액체는 메인 클램핑 클로가 상기 유압 챔버 내부에서 이동하도록 구동하여, 상기 공구 생크 걸림홈(13) 내부에 배치된 공구 생크를 클램핑하거나 릴리스할 수 있다.

또한, 상기 기계 핸드 장착 시트(3)에는 공작 기계 공구 교환 장치에 대한 제어 및 위치 검출이 용이하도록 스트로크 스위치(7)가 더 장착되고, 구체적으로, 스트로크 스위치를 설치함으로써, 현재 기계 핸드의 위치를 실시간으로 획득하고 가속, 감속 또는 등속 운동을 수행하도록 제어할 수 있으므로, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 현재 위치로 정확하게 이동하여, 공작 기계 가공 스핀들에 대한 공구 교환을 구현한다.

본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치는, 공구 교환 기계 핸드와 공작 기계 슬라이드 테이블(85)이 하나의 가이드 레일을 공유하기 때문에, 공구 교환 기계 핸드가 편리하고 신속하게 공작 기계 베드를 따라 수평 이동하여 공작 기계 가공 스핀들에 대해 공구 스위칭을 수행할 수 있고, 본 발명에 따른 공작 기계 공구 교환 장치는, 공작 기계 가공 스핀들이 공구를 교환할 때 공작 기계 가공 스핀들(공작 기계 슬라이드 테이블)이 더 이상 공작 기계 베드 상에서 공구 교환 영역으로 수평 이동하거나 가공 영역으로 이동할 필요가 없으므로, 공작 기계 가공 스핀들은 공작 기계 가공 영역의 임의의 수평 위치에서 공구 교체를 수행할 수 있고, 이로써 공작 기계 가공 스핀들은 공구를 교체한 후 바로 워크피스를 가공할 수 있고, 공작 기계 가공 스핀들(공작 기계 슬라이드 테이블)이 아이들 스트로크(idle stroke) 이동을 수행할 필요가 없으므로, 공구 교환 시간이 크게 단축되고, 가공 효율이 향상되며, 아울러, 공작 기계 가공 스핀들 공구 교환에는 공작 기계 슬라이드 테이블의 왕복 이동이 더 이상 필요하지 않으므로, 가이드 레일과 슬라이드 테이블의 마모가 감소되고, 공작 기계의 사용 수명이 증가되며, 나아가, 공작 기계 공구 교환 장치의 무게가 작아 제어 및 고속 작동이 용이하고, 공구 교환 효율이 더욱 향상된다.

실시예 2

도 5에 도시된 본 발명에 따른 공작 기계는 공작 기계 베드(81), 공작 기계 가공 스핀들(82), 공구 매거진(83) 및 본 발명에 따른 상기 공작 기계 공구 교환 장치를 포함하고;

상기 공작 기계 가공 스핀들(82)은 상기 공작 기계 베드(81)에 장착되며, 상기 공작 기계 베드(81)의 일단에는 상기 공구 매거진(83)이 설치되고, 상기 공작 기계 공구 교환 장치는 상기 공작 기계 베드(81)에 장착되며, 상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘(6)은 상기 공작 기계 공구 교환 장치가 상기 공작 기계 베드(81)에서 수평 이동하도록 구동함으로써 상기 기계 핸드(1)가 공작 기계 가공 스핀들(82)에 가까워지거나 멀어지게 할 수 있다.

구체적으로, 공작 기계 가공 스핀들 장치는 베드를 따라 수평으로 배치되는 가이드 레일에 설치되고, 가이드 레일을 따라 수평 이동하여 워크피스를 가공할 수 있으며, 공작 기계 베드의 일단에는 공구 매거진이 설치되고, 본 실시예에서, 공구 매거진은 디스크형 공구 매거진이고, 공작 기계 베드와 공구 매거진 사이에는 트러스(84)가 설치되며, 트러스에는 공작 기계 베드의 수평 가이드 레일에 도킹되는 연장 가이드 레일이 설치되고, 공작 기계 공구 교환 장치는 공작 기계 베드의 수평 가이드 레일 또는 연장 가이드 레일을 따라 수평 이동할 수 있으며, 즉 공작 기계 베드의 길이를 줄여 공작 기계 베드의 자재를 절약하고 공작 기계 제조 비용을 줄이기 위해, 공작 기계 공구 교환 장치의 가이드 레일 슬라이더는 가이드 레일에 장착되고, 트러스(84)(truss)가 설치되어 있다.

또한, 구조를 더욱 단순화하고 장착 및 조정이 용이하게 하기 위해, 상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘(6)의 가이드 레일 슬라이더(60)에 연결되는 가이드 레일(80)은 공작 기계 가공 스핀들(82)이 수평 이동하는 가이드 레일과 동일한 가이드 레이다.

실시예 3

본 발명에 따른 공작 기계를 위한 공작 기계 공구 교환 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다.

공작 기계 가공 스핀들이 워크피스를 가공할 때, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘은 공작 기계 공구 교환 장치가 공구 매거진이 설치된 베드의 일단으로 이동하도록 구동하여, 공작 기계 공구 교환 장치가 공작 기계 가공 영역에서 멀어지게 하고;

구체적으로, 공작 기계 가공 스핀들이 워크피스를 가공하기 전에, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘은 공작 기계 공구 교환 장치가 공구 매거진이 설치된 베드의 일단으로 이동하도록 구동하여, 공작 기계 공구 교환 장치가 공작 기계 가공 영역에서 멀어지게 하며, 그 다음, 공작 기계는 워크피스를 가공하고;

공작 기계 가공 스핀들이 공구를 교환해야 할 때, 공작 기계 가공 스핀들은 가공을 멈추고, 기계 핸드는 기계 핸드 회전 구동 메커니즘에 의해 기계 핸드가 수평 축선을 에워싸면서 턴오버되도록 구동되어 공구 매거진에서 상응한 공구를 클램핑하고, 다음, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해, 공작 기계 공구 교환 장치가 공작 기계 가공 스핀들이 수평 이동하는 가이드 레일을 따라 이동하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들로 수평 이동되도록 하며;

구체적으로, 공작 기계 가공 스핀들이 공구를 교환해야 할 때, 공작 기계 가공 스핀들은 가공을 멈추고, 검퓨터 수치 제어 시스템에 의해 가공 스핀들의 자세를 조정하여 가공 스핀들의 공구가 공작 기계 베드에 평행되도록 하며, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공구 매거진에 가까운 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하고, 그 다음, 기계 핸드 회전 구동 메커니즘(제2 구동 모터)은 기계 핸드가 180°턴오버되도록 구동하여 기계 핸드가 공구 매거진 중의 상응한 공구를 클램핑하도록 하고, 기계 핸드와 공구 매거진이 공구 교환을 수행할 때, 기계 핸드의 턴오버 및 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해 구동되는 기계 핸드의 수평 이동이 포함되며, 기계 핸드의 턴오버는 공구에 대한 기계 핸드의 클램핑 및 릴리스를 구현하기 위한 것이고, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해 구동되는 기계 핸드의 수평 이동은 기계 핸드가 공구 매거진에서 공구를 빼내거나 공구를 공구 매거진에 삽입하기 위한 것이며, 기계 핸드가 공구를 클램핑한 후, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공구 매거진에서 멀리 떨어진 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하며, 기계 핸드 초기 위치에 도달한 다음, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해, 공작 기계 공구 교환 장치가 공작 기계 가공 스핀들이 수평 이동하는 가이드 레일을 따라 이동하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 위치로 수평 이동되도록 하고, 이때, 기계 핸드와 공작 기계 가공 스핀들은 수평 방향으로 서로 대응하는 위치에 위치하며;

기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공작 기계 가공 스핀들에 가까운 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 위치에 대응되도록 하고;

구체적으로, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 위치로 수평 이동되면, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공작 기계 가공 스핀들에 가까운 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 수직 방향 간의 위치에 대응되게 하고, 그 다음, 기계 핸드 회전 구동 메커니즘은 기계 핸드가 턴오버되도록 구동하여, 기계 핸드의 공구가 공작 기계 가공 스핀들의 공구와 스위칭되도록 하며, 기계 핸드와 가공 스핀들 간의 공구 교환에는 기계 핸드의 턴오버 및 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해 구동되는 기계 핸드의 수평 이동(도 5의 C-C 화살표가 나타내는 방향)이 포함되고, 기계 핸드의 턴오버는 공구에 대한 기계 핸드의 클램핑 및 릴리스를 구현하기 위한 것이며, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해 구동되는 기계 핸드의 수평 이동은 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들에서 공구를 빼내거나 공구를 공작 기계 가공 스핀들에 삽입하기 위한 것이고;

기계 핸드와 공작 기계 가공 스핀들의 공구가 스위칭된 후, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공작 기계 가공 스핀들에서 멀리 떨어진 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하고, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해, 공작 기계 공구 교환 장치가 공구 매거진이 설치된 공작 기계 베드의 일단으로 이동하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 가공 영역에서 멀어지게 하며;

구체적으로, 기계 핸드와 공작 기계 가공 스핀들이 공구 스위칭을 수행한 후, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공작 기계 가공 스핀들에서 멀리 떨어진 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하고, 즉 기계 핸드가 수직 공간에서 상응한 위치로 이동하도록 하여, 기계 핸드 수평 이동 시 공작 기계 또는 다른 부재와 이동 간섭이 발생하지 않게 방지하며, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해, 공작 기계 공구 교환 장치가 공구 매거진이 설치된 공작 기계 베드의 일단으로 이동하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 가공 영역에서 멀어지게 하고, 즉 기계 핸드는 리셋 위치로 이동한다.

전술한 내용은 본 발명의 바람직한 구체적인 실시형태일 뿐이며, 본 발명의 보호 범위는 이에 의해 한정되지 않고, 통상의 기술자라면 본 발명에 개시된 기술 범위 내부에서 본 발명의 기술적 해결수단 및 발명 구상에 따라 진행한 등가적 대체 또는 변경은 모두 본 발명의 보호 범위 내부에 포함되어야 한다.

1: 기계 핸드
10: 메인 교환 클로(claw)
11: 메인 클램핑 클로
12: 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘
13: 공구 생크 걸림홈
2: 기계 핸드 장착암
21: 장착암 힌지 체결부
22: 제1 장착암 연결부
23: 제2 장착암 연결부
24: 제3 장착암 연결부
25: 제4 장착암 연결부
26: 기계 핸드 회전 구동 메커니즘 장착부
27: 제2 구동 모터 장착 캐비티
3: 기계 핸드 장착 시트
30: 가이드 레일 슬라이더 장착부
31: 제1 구동 모터 장착부
32: 기계 핸드 장착암 장착부
4: 기계 핸드 회전 구동 메커니즘
40: 제2 구동 모터
5: 기계 핸드 스웨잉(swaying) 구동 메커니즘
6: 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘
60: 가이드 레일 슬라이더
61: 랙
62: 기어
63: 제1 구동 모터
7: 스트로크 스위치
80: 가이드 레일
81: 공작 기계 베드
82: 공작 기계 가공 스핀들
83: 공구 매거진
84: 트러스
85: 공작 기계 슬라이드 테이블
9: 공작 기계 공구 교환 장치

Claims

공작 기계 공구 교환 장치로서,
기계 핸드, 기계 핸드 장착암, 기계 핸드 장착 시트, 기계 핸드 회전 구동 메커니즘, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘 및 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘을 포함하고;
상기 기계 핸드는 상기 기계 핸드 장착암에 장착되며, 상기 기계 핸드 장착암에는 상기 기계 핸드가 수평 축선을 에워싸면서 회전하도록 구동하기 위한 상기 기계 핸드 회전 구동 메커니즘이 장착되고, 상기 기계 핸드 장착암은 상기 기계 핸드 장착 시트에 장착되며, 상기 기계 핸드 장착 시트에는 상기 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 스웨잉하도록 구동하기 위한 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘이 장착되고, 상기 기계 핸드 장착 시트에는 상기 기계 핸드 장착 시트가 수평 이동하도록 구동하여 상기 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들에 가까워지거나 멀어지게 하기 위한 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘이 더 장착되는 것을 특징으로 하는 공작 기계 공구 교환 장치.
제1항에 있어서,
상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘은 가이드 레일 슬라이더, 랙, 기어 및 제1 구동 모터를 포함하고;
상기 가이드 레일 슬라이더는 상기 기계 핸드 장착 시트에 장착되어 공작 기계 베드에 설치된 가이드 레일에 연결되며, 상기 제1 구동 모터는 상기 기계 핸드 장착 시트에 장착되고, 상기 제1 구동 모터에는 상기 기어가 연결되며, 상기 기어는 공작 기계 베드에 설치된 랙과 맞물리는 것을 특징으로 하는 공작 기계 공구 교환 장치.
제2항에 있어서,
상기 기계 핸드 장착 시트는 가이드 레일 슬라이더 장착부, 제1 구동 모터 장착부 및 기계 핸드 장착암 장착부를 포함하고;
상기 가이드 레일 슬라이더 장착부에는 상기 가이드 레일 슬라이더가 장착되며, 상기 제1 구동 모터 장착부에는 상기 제1 구동 모터가 장착되고, 상기 가이드 레일 슬라이더 장착부의 일단의 상부는 상기 기계 핸드 장착암 장착부이며, 상기 기계 핸드 장착암은 상기 기계 핸드 장착암 장착부에 힌지 체결되는 것을 특징으로 하는 공작 기계 공구 교환 장치.
제1항에 있어서,
상기 기계 핸드 장착암은 상기 기계 핸드 장착 시트에 힌지 체결되고, 상기 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 선형 구동 장치이며, 상기 선형 구동 장치의 일단은 기계 핸드 장착암 또는 상기 기계 핸드 장착 시트에 힌지 체결되고, 타단은 상기 기계 핸드 장착 시트 또는 상기 기계 핸드 장착암에 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 공작 기계 공구 교환 장치.
제1항에 있어서,
기계 핸드는 메인 교환 클로, 메인 클램핑 클로 및 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘을 포함하고, 상기 메인 교환 클로에는 공구 생크 걸림홈이 마련되며, 상기 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘은 상기 메인 교환 클로의 공구 생크 걸림홈의 걸림구의 일단에 설치되고, 상기 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘에는 상기 메인 클램핑 클로가 고정되며, 상기 메인 클램핑 클로 구동 메커니즘은 상기 메인 클램핑 클로가 공구 생크 걸림홈의 일측을 향해 이동하도록 구동하여 상기 공구 생크 걸림홈 내부에 배치된 공구 생크를 클램핑하거나 릴리스할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 공작 기계 공구 교환 장치.
제1항에 있어서,
상기 기계 핸드 회전 구동 메커니즘은 제2 구동 모터인 것을 특징으로 하는 공작 기계 공구 교환 장치.
제1항에 있어서,
상기 기계 핸드 장착 시트에는 스트로크 스위치가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 공작 기계 공구 교환 장치.
공작 기계로서,
공작 기계 베드, 공작 기계 가공 스핀들, 공구 매거진 및 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 공작 기계 공구 교환 장치를 포함하고;
상기 공작 기계 가공 스핀들은 상기 공작 기계 베드에 장착되며, 상기 공작 기계 베드의 일단에는 상기 공구 매거진이 설치되고, 상기 공작 기계 공구 교환 장치는 상기 공작 기계 베드에 장착되며, 상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘은 상기 공작 기계 공구 교환 장치가 상기 공작 기계 베드에서 수평 이동하도록 구동하여 상기 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들에 가까워지거나 멀어지게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제8항에 있어서,
상기 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘의 가이드 레일 슬라이더에 연결되는 가이드 레일은 공작 기계 가공 스핀들이 수평 이동하는 가이드 레일과 동일한 가이드 레일인 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제8항 또는 제9항에 따른 공작 기계의 공작 기계 공구 교환 방법으로서,
공작 기계 가공 스핀들이 워크피스를 가공할 때, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘은 공작 기계 공구 교환 장치가 공구 매거진이 설치된 공작 기계 베드의 일단으로 이동하도록 구동하여, 공작 기계 공구 교환 장치가 공작 기계 가공 영역에서 멀어지게 하는 단계;
공작 기계 가공 스핀들이 공구를 교환해야 할 때, 공작 기계 가공 스핀들은 가공을 멈추고, 기계 핸드는 기계 핸드 회전 구동 메커니즘에 의해 기계 핸드가 수평 축선을 에워싸면서 턴오버되도록 구동되어 공구 매거진 중에서 상응한 공구를 클램핑하고, 다음, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해, 공작 기계 공구 교환 장치가 공작 기계 가공 스핀들이 수평 이동하는 가이드 레일을 따라 이동하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들로 수평 이동되도록 하는 단계;
기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공작 기계 가공 스핀들에 가까운 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 위치에 대응되도록 하는 단계;
기계 핸드는 기계 핸드 회전 구동 메커니즘에 의해 기계 핸드가 수평 축선을 에워싸면서 회전하도록 구동되어, 기계 핸드의 공구와 공작 기계 가공 스핀들의 공구의 스위칭을 구현하는 단계;
기계 핸드와 공작 기계 가공 스핀들의 공구가 스위칭된 후, 기계 핸드 스웨잉 구동 메커니즘은 기계 핸드 장착암이 수평 축선을 에워싸면서 공작 기계 가공 스핀들에서 멀리 떨어진 일측을 향해 스웨잉하도록 구동하고, 기계 핸드 수평 이동 구동 메커니즘에 의해, 공작 기계 공구 교환 장치가 공구 매거진이 설치된 공작 기계 베드의 일단으로 이동하도록 구동하여, 기계 핸드가 공작 기계 가공 스핀들의 가공 영역에서 멀어지게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계 공구 교환 방법.