KR101058480B1

KR101058480B1 - 공구 그리퍼 및 상기 공구 그리퍼를 구비한 공구 교환 장치

Info

Publication number: KR101058480B1
Application number: KR1020110018348A
Authority: KR
Inventors: 민종관
Original assignee: (주)삼익테크
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2011-08-24

Abstract

공구가 정해진 위치에 하나씩 탑재되는 공구 거치대와, 상기 공구 거치대로부터 일정 간격 이격되고 수평 및 수직 방향으로 이동 가능한 무빙 스테이지(moving stage)에 지지되어, 상기 공구 거치대에 거치된 공구를 상기 공구 거치대에서 빼내거나, 반대로 공구를 상기 공구 거치대에 탑재하는 공구 그리퍼(gripper)와, 상기 공구 거치대 및 상기 공구 그리퍼를 구비한 공구 교환 장치가 개시된다. 개시된 공구 그리퍼는, 공구의 말단이 삽입되는 공구 삽입공을 구비하고, 상기 공구 말단을 파지하는 파지 수단을 구비하는 공구 홀더; 상기 공구 홀더를 상기 공구 거치대를 향하거나 반대로 상기 공구 거치대에서 멀어지는 방향으로 직선 이동시키는 직선 구동 수단; 및, 상기 공구 홀더 및 상기 직선 구동 수단을 지지하고 상기 무빙 스테이지에 고정된 지지 베이스;를 구비한다.

Description

공구 그리퍼 및 상기 공구 그리퍼를 구비한 공구 교환 장치{Tool gripper, and tool changer including the same}

본 발명은 머시닝 센터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여러 종류의 공구가 거치되는 공구 거치대와, 상기 공구 거치대에서 공구를 빼내는 공구 그리퍼와, 상기 공구 그리퍼 및 공구 거치대를 구비한 공구 교환 장치에 관한 것이다.

머시닝 센터(machining center)는 보링 머신(boring machine), 밀링 머신(milling machine), 드릴링 머신(drilling machine) 등을 하나로 구성한 복합 공작 기계이다. 머시닝 센터는 기계 본체와, 여러 개의 공구를 절삭 조건에 맞게 자동적으로 교환해주는 자동 공구 교환 장치(ATC: automatic tool changer)와, 수치 제어 장치를 구비한다. 통상적으로, 자동 공구 교환 장치는 공구가 거치되는 다수의 거치 셀(cell)을 갖는 공구 거치대와, 상기 거치 셀에서 공구를 빼내는 공구 그리퍼(tool gripper)를 구비한다.

종래의 자동 공구 교환 장치에서는 하나의 공구는 하나의 공구 포켓(tool pocket)과 개별적으로 결합되어 보호되고, 공구 거치대의 거치 셀에도 상기 공구와 공구 포켓의 콤비네이션(combination)이 거치되며, 공구 그리퍼도 상기 공구와 공구 포켓 콤비네이션을 파지하여 빼낸다. 또한, 공구를 작업용 축에 장착하기 위하여 상기 공구와 공구 포켓 콤비네이션으로부터 공구를 분리하는 수단이 추가적으로 필요하다. 이처럼, 종래의 자동 공구 교환 장치는 다수의 공구 포켓 등 추가적인 구성을 필요로 하여 제조 비용이 상승하고, 장치의 구성이 복잡해져 부피도 커지고 작동의 신뢰성도 떨어질 수 있다.

본 발명은 공구 포켓을 필요로 하지 않고 공구를 거치할 수 있는 공구 거치대와, 상기 공구 거치대에서 공구를 빼내는 공구 그리퍼와, 상기 공구 거치대 및 공구 그리퍼를 구비하는 공구 교환 장치를 제공한다.

본 발명은, 공구가 정해진 위치에 하나씩 탑재되는 공구 거치대와, 상기 공구 거치대로부터 일정 간격 이격되고 수평 및 수직 방향으로 이동 가능한 무빙 스테이지(moving stage)에 지지되어, 상기 공구 거치대에 거치된 공구를 상기 공구 거치대에서 빼내거나, 반대로 공구를 상기 공구 거치대에 탑재하는 공구 그리퍼(gripper)와, 상기 공구 거치대 및 상기 공구 그리퍼를 구비한 공구 교환 장치가 개시된다.

본 발명의 공구 거치대는, 등간격으로 이격되고 수직 방향으로 연장된 복수의 컬럼(column); 및, 상기 컬럼의 일 측에 수직 방향으로 연장되게 부착되고, 공구(tool)의 자루부(shank portion)가 삽입 탑재되는 복수의 공구 홈을 구비하는 공구 거치 패널(panel);을 구비하고, 상기 공구 홈은 상기 공구 거치 패널의 양 측 모서리에서 개방된 입구부와, 상기 입구부로부터 상기 공구 거치 패널의 내측으로 파여진 말단부를 구비하고, 상기 입구부가 상기 말단부보다 상측에 위치한다.

상기 입구부의 중앙과 상기 말단부의 중앙을 연결한 가상의 직선은 가상의 수평선에 대하여 10 내지 15도 각도로 기울어질 수 있다.

상기 말단부에는 상기 공구 홈 내에서 상기 공구의 회동을 방지하는 공구 홈 키(key)가 형성될 수 있다.

본 발명의 공구 그리퍼는, 공구의 말단이 삽입되는 공구 삽입공을 구비하고, 상기 공구 말단을 파지하는 파지 수단을 구비하는 공구 홀더; 상기 공구 홀더를 상기 공구 거치대를 향하거나 반대로 상기 공구 거치대에서 멀어지는 방향으로 직선 이동시키는 직선 구동 수단; 및, 상기 공구 홀더 및 상기 직선 구동 수단을 지지하고 상기 무빙 스테이지에 고정된 지지 베이스;를 구비한다.

상기 직선 구동 수단은, 상기 지지 베이스에 고정되는 서보 모터; 상기 서보 모터의 회전력에 의해 회전하는 제1 피니언(pinion); 및, 상기 제1 피니언의 회전에 종동하여 직선 운동하는 제1 랙(rack);을 구비할 수 있다.

상기 공구 그리퍼는 상기 공구 홀더를 수직 축에 대해 회동시키는 회전 구동 수단을 더 구비할 수 있다.

상기 회전 구동 수단은, 유체 실린더(fluid cylinder); 상기 유체 실린더의 말단의 돌출 및 수축에 연계하여 직선 운동하는 제2 랙(rack); 상기 제2 랙의 직선 운동에 종동하여 회전하는 제2 피니언(pinion); 상기 제2 피니언에 동축 연결되어 종동 회전하고, 상기 공구 홀더의 회전을 지지하는 샤프트(shaft);를 구비할 수 있다.

상기 파지 수단은, 상기 공구 홀더의 내벽에 삽입되어 상기 공구 홀더 내부에 삽입된 공구 말단을 향해 탄성 돌출되는 볼(ball)을 구비할 수 있다.

상기 공구 삽입공의 주변부에는 상기 공구 홀더에 파지된 상기 공구의 회동을 방지하는 공구 홀더 키(key)가 형성될 수 있다.

본 발명의 공구 거치대, 공구 그리퍼, 및 공구 교환 장치는 종래와 달리 공구 포켓을 필요로 하지 않으므로, 제조 비용이 절감되고, 장치의 구성이 단순해져 작동 신뢰성이 향상되고, 부피도 작게 구성할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 교환 장치를 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 거치대의 일 부분을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공구 그리퍼를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 공구 그리퍼에 공구가 픽업(pick-up)된 형상을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 공구 거치대, 공구 그리퍼 및 상기 공구 거치대와 공구 그리퍼를 구비한 공구 교환 장치를 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 교환 장치를 도시한 정면도 및 측면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 거치대의 일 부분을 도시한 정면도 및 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 공구 교환 장치(10)는 복수의 서로 다른 공구(1)가 정해진 위치에 하나씩 탑재되는 공구 거치대(30)와, 공구 거치대(30)로부터 일정 간격 이격되어 수평 및 수직 방향으로 이동 가능한 무빙 스테이지(moving stage)(19)와, 무빙 스테이지(19)에 지지되어, 공구 거치대(30)에 거치된 공구(1)를 상기 공구 거치대(30)에서 빼내거나, 반대로 공구(1)를 상기 공구 거치대(30)에 탑재하는 공구 그리퍼(tool gripper)(50)를 구비한다.

공구 거치대(30)는 등간격으로 이격되고 수직 방향으로 연장된 복수의 칼럼(column)(31)과, 상기 컬럼(31)의 일 측에 상기 컬럼(31)의 연장 방향과 같은 수직 방향으로 연장되게 부착되는 공구 거치 패널(panel)(32)을 구비한다. 공구 거치 패널(32)의 양 측에는 공구(1)가 삽입 탑재되는 다수의 공구 홈(34)이 형성되어 있다. 상기 다수의 공구 홈(34)은 YZ 평면상에 행렬 형태로 배치된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 공구 홈(34)은 공구 거치 패널(32)의 양 측 모서리에서 개방된 입구부(35)와, 입구부(35)로부터 공구 거치 패널(32)의 내측으로 파여진 말단부(37)를 구비한다. 상기 입구부(35)는 상기 말단부(37)보다 상측에 위치한다. 구체적으로, 상기 입구부(35)의 중앙(36)과 상기 말단부(37)의 중앙(38)을 연결한 가상의 직선(I)은 가상의 수평선(H)에 대하여 10 내지 15도 경사각(A1)으로 기울어져 있고, 바람직하게는 12도로 기울어져 있다.

공구(1)는 기계 가공 작업을 위한 주축(main shaft)(미도시)에 연결되는 자루부(shank portion)(5)와, 자루부(5) 전방으로 원뿔 형상으로 돌출된 공구 보디(4)와, 소재(미도시)와 직접 접촉하여 이를 기계 가공하는 공구 말단(2)과, 상기 공구 보디(4)와 공구 말단(2)을 연결하는 공구 목(3)을 구비한다. 상기 자루부(5)는 한 쌍의 대직경부(D1, D2) 사이에 이보다 직경이 작은 소직경부(D3)를 구비하며, 상기 소직경부(D3)가 입구부(35)를 통해 공구 홈(34)에 진입하여 말단부(37)에 안착됨으로써 공구(1)가 공구 거치대(30)의 정해진 위치, 즉 특정된 공구 홈(34)에 거치된다.

상술한 바와 같이 상기 입구부(35)가 상기 말단부(37)보다 상측에 위치하므로, 공구(1)의 자루부(5)가 상기 입구부(35)에 진입하였다면 공구(1)가 공구 그리퍼(50)와 분리되더라도 자유 낙하하지 않고 공구 홈(34)의 경사를 따라 미끄러져 말단부(37)에 안착되며, 이와 같이 공구 홈(34)에 안착된 공구(1)는 의도적으로 빼내지 않는 한 공구 거치대(30)에서 분리되지 않는다.

상기 말단부(37)에는 말단부(37) 측으로 돌출된 공구 홈 키(key)(39)가 형성된다. 공구 자루부(5)에는 오목하게 패인 공구(1)의 자세 정렬(aligning)에 용이하도록 키 홈(6)이 형성되어 있고, 상기 말단부(37)에 안착된 자루부(5)의 키 홈(6)에 상기 공구 홈 키(39)가 삽입되어 공구 홈(34) 내에서 공구(1)의 회동이 방지된다.

상기 공구 거치대(30)의 전방으로 일정 간격 이격되어 상부 및 하부에 한 쌍의 수평 레일(11)이 설치되고, 상기 한 쌍의 수평 레일(11)을 따라 수평 이동 가능한 한 쌍의 수평 이동 지지대(13)가 상기 수평 레일(11)에 탑재되고, 상기 한 쌍의 수평 이동 지지대(13)에 수직 레일(17)의 상단부 및 하단부가 지지되며, 상기 무빙 스테이지(19)는 상기 수직 레일(17)에 수직 이동 가능하게 설치된다. 상기 수직 레일(17)의 상단에는 상기 무빙 스테이지(19)를 상하 방향으로 구동하는 수직 구동 서보 모터(21)가 마련되고, 상기 수평 레일(11)의 일측 상단부에는 상기 수평 이동 지지대(13)를 수평 방향으로 구동하는 수평 구동 서보 모터(15)가 마련된다. 콘트롤러(미도시)가 상기 수평 구동 서보 모터(15) 및 수직 구동 서보 모터(21)를 제어하여 무빙 스테이지(19)는 수평 및 수직 방향으로 이동 가능하며, YZ 평면에 행렬 배열된 다수의 공구 홈(34) 중에서 하나의 공구 홈(34)을 목표로 이동할 수 있다.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 무빙 스테이지(19)에 지지되는 상기 공구 그리퍼(50)는 공구(1)의 말단(2)(도 4 참조)이 삽입되는 공구 홀더(52)와, 상기 공구 홀더(52)를 지지하는 그리퍼 보디(51)와, 상기 공구 홀더(52)를 공구 거치대(30)를 향한 방향, 즉 X축 양(+)의 방향이나, 반대로 공구 거치대(30)에서 멀어지는 방향, 즉 X축 음(-)의 방향으로 직선 이동시키는 직선 구동 수단인 액추에이터(54)와, 상기 그리퍼 보디(51), 공구 홀더(52), 및 액추에이터(54)를 지지하고 상기 무빙 스테이지(19)에 고정된 지지 베이스(53)를 구비한다. 상기 액추에이터(54)는 에어 실린더(air cylinder)일 수 있다.

공구 홈(34)에 탑재된 공구(1)를 빼내기 위하여, 공구 홀더(52)와 공구 말단(2)(도 4 참조)이 서로 마주보도록 무빙 스테이지(19)가 Y축 및 Z축 방향으로 이동한다. 액추에이터(54) 구동에 의해 공구 말단(2)이 삽입되도록 공구 홀더(52)가 X축 양의 방향(+)으로 이동하면 상기 공구 홀더(52)에 공구(1)가 결합되고, 수평 구동 서보 모터(15) 및 수직 구동 서보 모터(21)의 구동으로 무빙 플레이트(19)를 공구 홈(34)의 경사각(A1)(도 3 참조) 방향으로 이동시켜 공구 홈(34)에서 공구(1)를 빼낼 수 있다. 다음으로, 공구 홀더(52)가 X축 음(-)의 방향으로 이동하도록 액추에이터(54)를 구동하고 무빙 스테이지(19)를 미리 지정된 대기 위치까지 이동시킬 수 있다. 여기에서, 이송 암(arm)(미도시)이 상기 공구(1)를 공구 홀더(52)에서 분리하여 기계 가공 작업을 위한 주축(미도시)까지 상기 공구(1)를 이송할 수 있다. 공구(1)를 공구 거치대(30)의 특정 공구 홈(34)에 다시 탑재하는 과정은 상술한 공구 홈(34)에 탑재된 공구(1)를 빼내는 과정의 역순이므로 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공구 그리퍼를 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 도 5의 공구 그리퍼(60)에 공구가 픽업(pick-up)된 형상을 도시한 단면도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 공구 그리퍼(60)는 도 1 및 도 2의 공구 그리퍼(50)를 대체하여 무빙 스테이지(19)에 고정 결합될 수 있는 공구 그리퍼(60)이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 공구 그리퍼(60)는 상기 무빙 스테이지(19)의 일 측에 고정 결합된 지지 베이스(61)와, 상기 지지 베이스(61)에 X축 방향으로 슬라이딩(sliding) 가능하게 결합된 플레이트(65)를구비한다. 구체적으로, 상기 지지 베이스(61)에는 상기 플레이트(65)의 X 축 방향 이동을 안내하는 X축 방향으로 연장된 LM 레일(64)이 고정되어 있고, 상기 LM 레일(64)에 대해 LM 블록(63)이 슬라이딩 가능하게 연결되어 있으며, 상기 LM 블록(63)이 상기 플레이트(65)에 고정되어 있다.

상기 플레이트(65)를 X축 양(+)의 방향 또는 음(-)의 방향으로 직선 이동시키는 직선 구동 수단은, 연결 브라켓(72)에 의해 지지 베이스(61)에 고정된 서보 모터(70)와, 상기 서보 모터(70)의 회전축(미도시)에 연결되어 상기 서보 모터(70)의 회전력에 의해 회전하는 제1 피니언(pinion)(73)과, 상기 플레이트(65)에고정되고, 상기 제1 피니언(73)의 회전에 종동하여 직선 운동하는 제1 랙(rack)(74)을 구비한다. 상기 서보 모터(70)는 회전축(미도시)의 회전 방향 및 회전 각도를 정밀하게 제어할 수 있으므로 상기 플레이트(65)의 X축 방향 직선 이동 방향 및 이동량이 정밀하게 조정될 수 있다.

상기 플레이트(65)에는공구(1)의 말단(2)이 삽입되고 상기 공구(1)를 픽업(pick-up)하는 공구 홀더(90)가 지지된다. 상기 공구 홀더(90)를 Z축에 평행한 수직 축에 대해 회동시키는 회전 구동 수단은, 상기 플레이트(65)에고정되고말단(77)이 돌출되거나 수축되는 에어 실린더(air cylinder)(76)와, 상기 플레이트(65)에 X축 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합된 제2 랙(78)을 구비한다. 상기 에어 실린더(76)는 유체 실린더의 일 예로서, 액체 실린더로 대체하여도 무방하고, 예컨대 솔레노이드와 같은 다른 종류의 액추에이터로 대체될 수도 있다. 상기 에어 실린더 말단(77)이 돌출되면 이에 연결된 제2 랙(78)이 X축 음(-)의 방향으로 이동하고, 반대로 상기 에어 실린더 말단(77)이 수축하면 이에 연결된 제2 랙(78)이 X축 양(+)의 방향으로 이동한다.

상기 플레이트(65)의상단부및하단부에는한쌍의연결플레이트(66, 67)가 고정 결합되고, 상기 한 쌍의 연결 플레이트(66, 67)의 연결공(66a, 67a)에는 Z축 방향으로 연장된 샤프트(83)가 회전 가능하게 결합되고, 상기 샤프트(83)에는 상기 제2 랙(78)의 직선 운동에 종동하여 회전하는 제2 피니언(pinion)(80)이 동축 결합되어 있다. 또한, 상기 공구 홀더(90)의 일측 단부가 삽입되어 고정 지지되는 배럴(barrel)(85)이 상기 샤프트(83)에 연결된다. 구체적으로, 상기 베럴(85)의 상측면 및 하측면에는 연결공(88)이 형성되어, 상기 샤프트(83)는 상기 연결공(88)을 관통하여 상기 제2 피니언(80)에 결합된다.

상기 에어 실린더(76)의 말단(77)이 돌출 상태에서 수축 상태로 변동하면 제2 랙(78)이 X축 양(+)의 방향으로 이동하고 이에 종동하는 제2 피니언(80)이 Z축의 반시계 방향으로 회동한다. 따라서, 상기 피니언(80)에 결합된 샤프트(83), 상기 샤프트(83)에 연결된 배럴(85), 및 상기 배럴(85)에 고정 결합된 공구 홀더(90)도 제2 피니언(80)과 같은 회전 방향 및 회전 각도로 회동한다. 상술한 과정과 반대로, 에어 실린더(76)의 말단(77)이 수축 상태에서 돌출 상태로 변동하면 공구 홀더(90)가 Z축의 시계 방향으로 회동한다.

상기 공구 홀더(90)는 원통 형상으로, 일측 단부가 상기 배럴(85) 전방의 공구 홀더 삽입공(86)에 삽입되어 고정되며, 타측 단부에는 공구 말단(2)이 삽입되는 공구 삽입공(91)이 형성되어 있다. 공구 홀더(90) 내부의 통공은 원뿔 형태의 공구 보디(4)에 대응되도록 경사지며 좁아지는 내경을 갖는다. 공구 홀더(90)는 상기 공구 말단(2)을 파지하는 파지 수단으로서, 상기 공구 홀더(90)의 일측 단부에 형성된 복수의 통공(95)에 설치되는 복수의 볼 플런저(ball plunger)(96)를 구비한다.

상기 볼 플런저(96)는 상기 공구 홀더(90) 내벽의 통공(95)에 삽입된 볼(99)과, 상기 볼(99)을 공구 홀더(90) 내부의 통공을 향해 탄성 가압하는 스프링(98)과, 상기 통공(95)에 삽입 고정되어 상기 스프링(98)을 지지하는 멈춤 볼트(97)를 구비한다. 상기 공구 삽입공(91)의 주변부에는 공구 홀더(90)에 파지된 공구(1)의 회동을 방지하는 공구 홀더 키(key)(94)가 형성된다. 상술한 바와 같이 공구 자루부(5)에 형성된 키 홈(6)에 상기 공구 홀더 키(94)가 삽입되어 공구 홀더(90)에 픽업(pick-up)된 공구(1)의 회동이 방지된다.

도 1, 도 2, 도 5, 및 도 6을 다시 참조하여 공구 홈(34)에 탑재된 공구(1)를 공구 그리퍼(60)를 이용하여 빼내기 위한 과정을 설명하면, 공구 홀더(52)와 공구 말단(2)이 서로 마주보도록 무빙 스테이지(19)가 Y축 및 Z축 방향으로 이동한다. 서보 모터(70)를 구동하여 플레이트(65)가 X축 양(+)의 방향으로 이동하면 공구 홀더(90)가 같은 방향으로 이동하여 공구 말단(2)이 공구 삽입공(91)에 삽입된다. 공구 삽입공(91)의 주변부가 공구의 자루부(shank portion)(5)의 대직경부(D1)에 막혀 X축 방향의 전진이 멈춰지고, 이때 공구 홀더 키(94)가 공구 자루부(5)의 키 홈(6)에 삽입되어 공구 홀더(90)와 결합된 공구(1)의 임의적인 회동이 방지된다. 또한, 공구 말단(2)은 볼 플런저(96)의 볼(99)를 지나고, 상기 볼(99)은 공구 보디(4)와 공구 말단(2) 사이에 직경이 좁은 공구 목(3)을 탄성 가압하므로, 상기 공구 말단(2)이 임의적으로 공구 홀더(90)로부터 빠지지 않는다. 그리고, 수평 구동 서보 모터(15) 및 수직 구동 서보 모터(21)의 구동으로 무빙 플레이트(19)를 공구 홈(34)의 경사각(A1)(도 3 참조) 방향으로 이동시켜 공구 홈(34)에서 공구(1)를 빼낼 수 있다. 다음으로, 공구 홀더(90)가 X축 음(-)의 방향으로 이동하도록 서보 모터(70)를 구동하고 무빙 스테이지(19)를 미리 지정된 대기 위치까지 이동시키며, 에어 실린더(76)를 돌출 상태에서 수축 상태로 변경하여 공구(1)를 픽업한 공구 홀더(90)를 Z축 반시계 방향으로 90도 회전시킨다. 여기에서, 이송 암(arm)(미도시)이 상기 공구(1)를 공구 홀더(90)에서 분리하여 기계 가공 작업을 위한 주축(미도시)까지 상기 공구(1)를 이송할 수 있다. 상기 이송 암이 공구 자루부(5)의 소직경부(D3)에 갈고리를 끼워 공구(1)를 공구 홀더(90)에서 분리되는 방향으로 당기면 볼 플런저(96)의 볼(99)이 탄성 수축하여 공구 말단(2)이 볼 플런저(96)에서 탈출하므로 공구(1)가 분리될 수 있다. 한편, 공구(1)를 공구 거치대(30)의 특정 공구 홈(34)에 다시 탑재하는 과정은 상술한 공구 홈(34)에 탑재된 공구(1)를 빼내는 과정의 역순이므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1: 공구 10: 공구 교환 장치
19: 무빙 스테이지 30: 공구 거치대
32: 공구 거치 패널 34: 공구 홈
50, 60: 공구 그리퍼 65: 플레이트
70: 서보 모터 76: 에어 실린더
90: 공구 홀더 96: 볼 플런저

Claims

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공구 거치대로부터 일정 간격 이격되고 수평 및 수직 방향으로 이동 가능한 무빙 스테이지(moving stage)에 지지되어, 상기 공구 거치대에 거치된 공구를 상기 공구 거치대에서 빼내거나, 반대로 공구를 상기 공구 거치대에 탑재하는 것으로,
공구의 말단이 삽입되는 공구 삽입공을 구비하고, 상기 공구 말단을 파지하는 파지 수단을 구비하는 공구 홀더;
상기 공구 홀더를 상기 공구 거치대를 향하거나 반대로 상기 공구 거치대에서 멀어지는 방향으로 직선 이동시키는 직선 구동 수단; 및,
상기 공구 홀더 및 상기 직선 구동 수단을 지지하고 상기 무빙 스테이지에 고정된 지지 베이스;를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 그리퍼.
제4 항에 있어서, 상기 직선 구동 수단은,
상기 지지 베이스에 고정되는 서보 모터;
상기 서보 모터의 회전력에 의해 회전하는 제1 피니언(pinion); 및,
상기 제1 피니언의 회전에 종동하여 직선 운동하는 제1 랙(rack);을 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 그리퍼.
제4 항에 있어서,
상기 공구 홀더를 수직 축에 대해 회동시키는 회전 구동 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 그리퍼.
제6 항에 있어서, 상기 회전 구동 수단은,
유체 실린더(fluid cylinder);
상기 유체 실린더의 말단의 돌출 및 수축에 연계하여 직선 운동하는 제2 랙(rack);
상기 제2 랙의 직선 운동에 종동하여 회전하는 제2 피니언(pinion); 및,
상기 제2 피니언에 동축 연결되어 종동 회전하고, 상기 공구 홀더의 회전을 지지하는 샤프트(shaft);를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 그리퍼.
제4 항에 있어서, 상기 파지 수단은,
상기 공구 홀더의 내벽에 삽입되어 상기 공구 홀더 내부에 삽입된 공구 말단을 향해 탄성 돌출되는 볼(ball)을 구비하는 볼 플런저(ball plunger)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 그리퍼.
제4 항에 있어서,
상기 공구 삽입공의 주변부에는 상기 공구 홀더에 파지된 상기 공구의 회동을 방지하는 공구 홀더 키(key)가 형성된 것을 특징으로 하는 공구 그리퍼.
공구가 정해진 위치에 하나씩 탑재되는 공구 거치대;
상기 공구 거치대로부터 일정 간격 이격되어 수평 및 수직 방향으로 이동 가능한 무빙 스테이지(moving stage); 및
상기 무빙 스테이지에 지지되어, 상기 공구 거치대에 거치된 공구를 상기 공구 거치대에서 빼내거나, 반대로 공구를 상기 공구 거치대에 탑재하는 것으로, 청구항 제4항의 구조를 갖는 공구 그리퍼(gripper);
를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
제10 항에 있어서,
상기 직선 구동 수단은, 상기 지지 베이스에 고정되는 서보 모터; 상기 서보 모터의 회전력에 의해 회전하는 제1 피니언(pinion); 및, 상기 제1 피니언의 회전에 종동하여 직선 운동하는 제1 랙(rack);을 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
제10 항에 있어서,
상기 공구 홀더를 수직 축에 대해 회동시키는 회전 구동 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
제12 항에 있어서,
상기 회전 구동 수단은, 유체 실린더(fluid cylinder); 상기 유체 실린더의 말단의 돌출 및 수축에 연계하여 직선 운동하는 제2 랙(rack); 상기 제2 랙의 직선 운동에 종동하여 회전하는 제2 피니언(pinion); 및, 상기 제2 피니언에 동축 연결되어 종동 회전하고, 상기 공구 홀더의 회전을 지지하는 샤프트(shaft);를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
제10 항에 있어서,
상기 파지 수단은, 상기 공구 홀더의 내벽에 삽입되어 상기 공구 홀더 내부에 삽입된 공구 말단을 향해 탄성 돌출되는 볼(ball)을 구비하는 볼 플런저(ball plunger)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.