KR101245723B1

KR101245723B1 - 자동 공구 교환장치 및 그의 제어 방법

Info

Publication number: KR101245723B1
Application number: KR1020120067559A
Authority: KR
Inventors: 김창회
Original assignee: (주) 카스윈
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2013-03-25

Abstract

본 발명은 자동 공구 교환장치 및 제어 방법에 관한 발명으로 상세하게는 공구를 장착하여 공작물을 가공하는 공작기계의 공구를 자동으로 교환하는 자동 공구 교환장치 및 제어 방법에 관한 발명이다.
본 발명에 의한 자동 공구 교환장치는, 본 발명에 의한 자동 공구 교환장치는, 공작기계에 사용되는 공구를 수납하면서 이송시키는 다수의 공구포트를 가지는 매거진; 상기 매거진에 수납되는 상기 공구를 상기 공작기계에 장착하기 위하여 유압에 의해 회전 운동과 병진 운동이 가능하도록 형성되는 그리퍼; 상기 그리퍼를 지지하고, 적어도 상기 그리퍼의 회전 운동 동력을 제공하는 그리퍼 동력부가 장착되는 캐리지; 상기 캐리지의 이동을 안내하는 안내부가 형성되고, 고정된 상태에서 상기 캐리지를 지지하는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 대하여 회동 가능하게 결합되어 회전 운동으로 상기 캐리지의 이동방향 전환이 가능하도록 상기 캐리지를 지지하는 지지플레이트를 가지는 캐리지지지부; 및 상기 캐리지의 이동 속도와 위치를 감지하는 센서가 장착되고, 상기 센서에 의해 적어도 세 개의 구간이 형성되는 감지플레이트; 를 포함하여 구성된다. 이러한 본 발명에 의하면, 매거진의 공구 출입면과 공작기계의 공구 출입면이 서로 다른 평면상에 위치하는 경우에도 자동적인 공구의 교환이 가능한 효과를 기대할 수 있게 된다.

Description

자동 공구 교환장치 및 그의 제어 방법 {Automatic tool changer and control method thereof}

본 발명은 자동 공구 교환장치 및 제어 방법에 관한 발명으로 상세하게는 공구를 장착하여 공작물을 가공하는 공작기계의 공구를 자동으로 교환하는 자동 공구 교환장치 및 제어 방법에 관한 발명이다.

공작기계는 공작물을 가공하는 기계이며, 공작물에 구멍을 뚫거나 나사를 깎거나, 절삭하는 등의 가공을 하기 위한 기계이고, 자동 공구 교환장치는 이를 위한 공구를 필요에 따라 자동으로 교환하는 장치를 의미하고, 최근에는 공구의 수를 임의 선택할 수 있도록 하는 자동 공구 교환장치도 선보이고 있다.

또한, 복합 공작기계는 상기와 같은 둘 이상의 가공을 하나의 기계에서 가능하도록 형성되는 공작기계이며, 엔씨(NC, Numerical Control)와 연동시킬 수 있도록 구성되어 완전 무인화도 가능한 구성도 나타나고 있다.

그리고, 제품의 가공 차례에 따라 필요한 공구들을 자동으로 바꾸어 주는 장치로 공구 매거진에서 필요한 공구를 선택하여 사용하고 있던 공구를 자동으로 교체 가능하도록 구성되고, 일반적으로 범용 선반이나 범용 드릴머신 등에서는 공구를 교환하는데 복잡한 절차를 거쳐야 하고 대기시간도 많이 걸리므로, 자동 공구 교환장치를 설치하여 공작기계의 조작 중 이 조작을 자동으로 행할 수 있게 된다.

엔씨 공작기계에서는 최초에 공구를 장착할 때의 위치 조정과 공구 보정이 중요하며, 고도의 정밀도를 요하는 부품을 제작하기 위해서는 세심한 초기 설정이 필요하게 된다.

복합 공작기계에서는 다양한 가공을 위하여 자동 공구 교환장치를 장착하여 각각의 가공 공정에 필요한 공구를 자동으로 교환하게 된다. 이러한 공구의 교환은 가공을 실시한 공구를 스핀들에서 빼내고 공구가 보관되는 공구 매거진의 툴 포켓에서 이후 공정에 사용할 공구를 인출하여 스핀들에 장착하게 된다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-1075101호에는 대형 공작기계용 자동 공구 교환장치의 수직수평 방향전환장치가 개시되어 있으며, 상기 등록특허에는 한 대의 자동 공구 교환장치로 수평방향으로 배열된 공구 및 수직방향으로 배열된 공구를 교환할 수 있고 조립성이 향상되는 대형 공작기계용 자동 공구 교환장치의 수직수평방향 전환장치에 관한 발명이 개시된다.

상기 등록특허에는 그리퍼가 수직수평방향전환부에 의해 수직 또는 수평방향으로 위치되도록 구성되어, 수평 또는 수직방향으로 배열된 공구들을 교체할 수 있으므로, 한 대의 자동 공구교환장치로 다양한 위치에 배열되는 공구들을 자동으로 교체할 수 있는 구성이 개시된다.

그리고, 대한민국 등록특허 제10-1017563호에는 공구 자동 교환장치의 구성이 개시되어 있으며, 상기 등록특허에는 유압을 사용하는 공구 자동 교환장치의 누유 및 환경오염 문제가 없는 공구 자동 교환장치의 제공 및 공구 교환용 암의 작동시 정확한 위치 정밀도를 구현하고 스트로크를 용이하게 제어할 수 있는 공구 자동 교환장치의 구성이 개시된다.

본 발명의 목적은, 공작기계의 공구가 장착되는 스핀들에 공구를 장착하기 위하여 공구가 출입되는 면과 공구가 수납되는 매거진에 공구가 출입하는 면이 서로 다른 방향으로 향하도록 설치되는 공작기계의 공구 자동 교환이 가능한 자동 공구 교환장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 중량이 큰 공구의 교환이 가능한 자동 공구 교환장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동 공구 교환장치는, 공작기계에 사용되는 공구를 수납하면서 이송시키는 다수의 공구포트를 가지는 매거진; 상기 매거진에 수납되는 상기 공구를 상기 공작기계에 장착하기 위하여 유압에 의해 회전 운동과 병진 운동이 가능하도록 형성되는 그리퍼; 상기 그리퍼를 지지하고, 적어도 상기 그리퍼의 회전 운동 동력을 제공하는 그리퍼 동력부가 장착되는 캐리지; 상기 캐리지의 이동을 안내하는 안내부가 형성되고, 고정된 상태에서 상기 캐리지를 지지하는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 대하여 회동 가능하게 결합되어 회전 운동으로 상기 캐리지의 이동방향 전환이 가능하도록 상기 캐리지를 지지하는 지지플레이트를 가지는 캐리지지지부; 및 상기 캐리지의 이동 속도와 위치를 감지하는 센서가 장착되고, 상기 센서에 의해 적어도 세 개의 구간이 형성되는 감지플레이트; 를 포함하여 구성된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동 공구 교환장치의 제어 방법은, 매거진에 공구를 수납하거나 수납된 공구를 공작기계에 장착하기 위하여 상기 공구를 파지하기 위한 그리퍼를 지지하는 캐리지를 이동시키는 제1이동단계; 상기 제1이동단계의 진행에 따라 이동된 상기 캐리지를 설정 위치에서 정지하고, 상기 캐리지를 지지하는 캐리지지지부의 일부가 회전 운동함으로써 상기 캐리지의 이동 방향을 전환시키는 변환단계; 및 상기 변환단계의 진행에 따라 전환된 이동 방향으로 상기 캐리지를 이동시키는 제2이동단계; 를 포함하여 구성되고, 상기 각 단계는 상기 캐리지지지부에 결합되는 감지플레이트에 장착된 센서에 의해 구간으로 제어된다.

본 발명에 의한 자동 공구 교환장치는, 공작기계에 사용되는 공구를 파지하여 매거진의 공구와 교환하는 그리퍼가 캐리지에 의해 지지되고, 상기 캐리지는 이동 방향의 변환이 가능하도록 구성된다.

이에 따라, 상기 공작기계의 공구를 수납하는 매거진의 공구 출입면과 공작기계에 장착되는 공구의 출입면이 서로 다른 평면상에 위치하는 경우에도 자동적인 공구의 교환이 가능한 효과를 기대할 수 있게 된다.

그리고, 공작기계와 매거진의 사이 간격이 가까운 경우에도 공구의 자동 교환이 가능한 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한, 서로 인접한 공작기계와 매거진의 자동 공구 교환이 가능해져, 공작기계의 사용 편의성이 향상되는 효과를 기대할 수 있으며, 그리퍼의 회전 동력이 유압에 의해 제공됨에 따라 중량이 무거운 공구의 자동 교환이 가능한 효과를 기대할 수 있게 된다.

무거운 중량을 가지는 공구의 자동 교환이 가능하므로, 공작기계의 사용 효율성이 향상되는 효과를 기대할 수 있게 되며, 공작기계와 매거진의 위치적 제한이 해소되어 공작기계를 설치하기 위한 공간적 효율성이 향상되는 효과를 기대할 수 있게 되고, 공작기계가 설치되는 공간의 공간 활용성이 향상되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치가 설치된 상태를 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 내부 구성을 나타낸 부분 사시도.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 캐리지 내부 구성과 캐리지지지부의 구성을 나타낸 부분 단면도.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 캐리지지지부 후면을 나타낸 후방 사시도.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 캐리지 이동 방향이 변환된 상태를 나타낸 측방 사시도.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 캐리지 이동을 제어하기 위한 감지플레이트를 나타낸 전면도.
도 7 은 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 제어 방법을 나타낸 블럭도.

이하에서는 본 발명에 의한 자동 공구 교환장치의 구성과 자동 공구 교환장치의 제어 방법을 첨부되는 도면을 참조하여 실시 예를 들어 살펴보기로 한다.

다만, 본 발명의 사상은 이하에서 살펴보는 실시 예에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고는 할 수 없고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 이용하여 용이하게 제안할 수는 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함된다고 할 것이다.

그리고, 본 명세서 또는 청구 범위에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 개념으로, 본 발명의 기술적 내용을 파악함에 있어서, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치가 설치된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 내부 구성을 나타낸 부분 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 캐리지 내부 구성과 캐리지지지부의 구성을 나타낸 부분 단면도이다.

또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 캐리지지지부 후면을 나타낸 후방 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 캐리지 이동 방향이 변환된 상태를 나타낸 측방 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 캐리지 이동을 제어하기 위한 감지플레이트를 나타낸 전면도이다.

그리고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 의한 자동 공구 교환장치의 제어 방법을 나타낸 블럭도이다.

이들 도면을 참조하여 보면, 제공되는 소재를 다양한 방법으로 가공할 수 있도록 다양한 작업이 가능한 공작기계(1)의 일측에 상기 공작기계(1)에 사용되는 공구를 자동으로 교환하기 위한 자동 공구 교환장치(2)가 설치된다.

상기 공작기계는 다양한 공구를 사용하여 소재의 절단, 절삭, 보링, 드릴링, 연삭 등의 가공 방법을 통해 필요한 모양으로 가공하는 기계이다. 이러한 상기 공작기계(1)는 금속 가공용의 기계를 지칭하는 경우가 많으며, 범용 공작기계와 전용 공작기계로 구분하는 경우 범용 공작기계는 선반, 드릴기계, 톱기계, 연삭기계 등이 포함된다.

한편, 산업의 전반적인 발전과 함께 가공 분야의 자동화 및 수치제어 분야도 급속히 기술 발전이 이루어지고 있으며, 근래에는 복합적인 가공이 가능한 복합 공작기계의 활용이 늘어나고 있는 추세이다.

복합 공작기계의 경우 다양한 가공이 가능하도록 하기 위하여 가공 방법에 따라 사용되는 공구가 늘어나게 되며, 자동 공구 교환장치가 장착되어 가공에 필요한 공구를 자동으로 교환하여 주게 된다.

상기 공작기계(1)의 측방에는 상기 자동 공구 교환장치(2)가 설치된다. 상기 자동 공구 교환장치(2)는 공구가 수납되는 매거진(30)과, 상기 매거진(30)에 수납되는 공구를 파지하여 상기 공작기계(1)에 장착하기 위한 그리퍼(40)와, 상기 그리퍼(40)의 동력을 제공하는 그리퍼동력부(51)를 가지면서 상기 그리퍼(40)를 지지하는 캐리지(50)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 캐리지(50)의 이동을 안내하는 안내부(63)가 형성되고 상기 캐리지(50)의 이동 방향 변환이 가능하도록 지지하는 캐리지지지부(60)와, 상기 캐리지지지부(60)에 설치되어 상기 캐리지(50)의 이동을 감지하는 감지플레이트(70)를 포함하여 구성된다.

상기 자동 공구 교환장치(2)는 전체적으로 사각상자 형태로 형성되고, 상기 자동 공구 교환장치(2)의 외면 적어도 상반부에는 철망 등을 설치하여 외부의 충격에 의한 파손 등을 예방할 수 있게 되며, 외부 공간에서 내부 공간의 다수 부품 및 장치 등을 관찰할 수 있도록 형성된다.

그리고, 상기 매거진(30)의 수납된 공구가 상기 그리퍼(40)에 의해 출입하면서 상기 공작기계(1)에 자동으로 교환 장착된다. 이때, 상기 그리퍼(40)에 의해 상기 공작기계(1)의 스핀들에 장착되는 공구가 상기 공작기계(1)의 스핀들에 장착되는 방향은 상기 매거진(30)에 수납되는 공구가 출입하는 방향과 서로 다른 방향을 향하게 된다.

도면을 참조하여 보면, 상기 그리퍼(40)에 의해 상기 매거진(30)에 수납된 공구가 출입하는 방향은 좌측방을 향하게 되며, 상기 그리퍼(40)에 의해 상기 공작기계(1)에 장착되는 공구가 출입하는 방향은 전방을 향하게 된다.

다른 측면에서 보면, 상기 매거진(30)에 수납된 공구가 출입하는 방향을 전방으로 가정하면, 상기 그리퍼(40)에 의해 상기 공작기계(1)에 장착되는 공구가 출입하는 방향은 우측방이 된다.

다시 말해, 상기 그리퍼(40)에 의해 상기 매거진(30)에 수납된 공구가 출입하는 방향과 상기 공작기계(1)에 장착되는 공구가 출입하는 방향은 대략 90도 정도의 각도를 가지도록 다른 방향을 향하여 형성된다.

이와 같이, 상기 그리퍼(40)에 의해 상기 매거진(30)을 출입하는 공구의 방향과 상기 공작기계(1)에 장착되는 공구가 출입하는 방향이 서로 다른 방향으로 향하도록 형성되면, 상기 공작기계(1)와 상기 자동 공구 교환장치(2)를 좁은 공간에 설치할 수 있게 되어 공간 활용성이 향상되는 장점을 가지게 된다.

이하에서는 상기 자동 공구 교환장치(2)를 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

상기 매거진(30)은 상기 자동 공구 교환장치(2)의 내부 공간에 위치하면서, 전체적으로 세로 방향으로 긴 사각상자의 형태로 형성되고, 넓은 면적을 형성하는 일면은 개방된 상태로 형성된다.

이러한 상기 매거진(30)에는 공구가 수납되면서 장착되는 공구포트(31)가 제공되고, 상기 공구포트(31)는 상기 매거진(30)의 내부 공간에 설치되는 포트레일(32)의 이동에 의해 상기 공작기계(1)에 필요한 공구를 상기 그리퍼(40)가 파지할 수 있는 위치로 이동할 수 있게 된다.

즉, 상기 매거진(30)은 전체적으로 사각상자 형태로 형성되고, 넓은 면적을 가지는 일면이 개방되는 형태로 이루어지며, 개방되는 일면을 통해 상기 그리퍼(40)에 상기 공구포트(31)에 수납되는 공구가 파지되면서 출입하게 된다.

상기 매거진(30)의 일측에는 상기 그리퍼(40)가 위치하게 된다. 상기 그리퍼(40)는 전체적으로 가로 방향으로 긴 사각판재 형태로 이루어지면서, 길이 방향 중앙 부분에는 회전 중심이 되는 중앙블럭(41)이 전방으로 돌출되는 원기둥의 형태로 이루어진다.

상기 그리퍼(40)의 양쪽 끝 부분에는 공구를 파지하기 위한 그립(42)이 형성된다. 상기 그립(42)은 대략 반원 형태로 형성되면서, 공구를 파지할 수 있도록 개방된 부분의 이격 간격을 조절할 수 있도록 구성된다.

상기 중앙블럭(41)은 전후방향으로 누운 원기둥 형태로 이루어지며, 그 내부 공간에는 유압식 실린더가 장착되어 상기 그리퍼(40)가 전후 방향으로 병진 운동하게 될 때 병진 운동의 동력을 제공하게 된다. 이러한 동력은 유압에 의해 제공된다.

물론, 다른 형태의 동력으로 제공되는 구성도 가능할 것이나, 본 발명의 실시 예에서는 유압에 의해 제공되는 구성을 예를 들어 살펴보기로 한다.

그리고, 상기 그리퍼(40)는 상기 중앙블럭(41)을 회전 중심으로 하여 360도 회전 운동할 수 있도록 구성된다. 상기 그리퍼(40)가 회전 운동하면서 한쪽 끝 부분은 상기 공작기계(1)에 장착된 공구를 파지하고, 다른 한쪽 끝 부분은 상기 매거진(30)에 수납된 공구를 파지하여 상기 공작기계(1)의 스핀들에 공구를 교환할 수 있게 된다.

상기 그리퍼(40)의 후측에는 상기 그리퍼(40)를 지지하는 상기 캐리지(50)가 위치하게 된다. 상기 캐리지(50)는 전체적으로 일정 정도의 내부 공간을 가지는 사각상자의 형태로 형성된다.

상기 캐리지(50)의 전면에 상기 그리퍼(40)가 장착되면서 상기 캐리지(50)는 상기 그리퍼(40)를 지지하게 되며, 상기 캐리지(50)가 이동 가능하게 설치되면서 상기 그리퍼(40)는 상기 캐리지(50)의 이동에 따라 상기 그리퍼(40)가 이동할 수 있게 된다.

상기 캐리지(50)의 내부 공간에는 상기 그리퍼(40)의 운동 동력을 제공하는 그리퍼동력부(51)가 장착된다. 상기 그리퍼동력부(51)는 상기 그리퍼(40)의 회전 운동을 위한 동력을 제공하는 회전동력부(52)와, 상기 그리퍼(40)의 병진 운동을 위한 동력을 제공하는 병진동력부(55)를 포함하여 구성된다.

상기 회전동력부(52)는 유압에 의해 상하 방향으로 병진 운동하는 구동기어(도 3의 53)와 상기 구동기어의 병진 운동에 의해 회전 운동하는 피동기어(도 3의 54)를 포함하여 구성된다.

상기 구동기어(53)는 일면에 기어가 형성되고, 기어가 형성되는 상기 구동기어(53)의 일면과 상기 피동기어(54)의 외주면에 형성되는 기어가 맞물리면서 상기 구동기어(53)의 병진운동에 의해 상기 피동기어(54)가 회전 운동하게 된다.

도면에서 볼 때, 상기 구동기어(53)의 우측면에 기어가 형성되고, 상기 기어에 상기 피동기어(54)의 위주면을 따라 형성되는 기어가 맞물리면서 상기 회전동력부(52)가 구성된다.

이때, 상기 구동기어(53)는 상단부와 하단부에 형성되는 유압 공간으로 유입 또는 유출되는 유체에 의해 발생하는 유압으로 상하 방향으로 병진 운동하게 되고, 상기 구동기어(53)의 상하 방향 병진 운동에 의해 상기 구동기어(53)에 형성되는 기어에 외주면에 기어가 형성되는 피동기어(54)의 기어가 맞물리면서 상기 구동기어(53)의 병진 운동에 의해 상기 피동기어(54)가 회전 운동하게 된다.

이처럼, 상기 구동기어(53)가 유압에 의해 병진 운동하면서 상기 피동기어(54)를 회전 운동시킴에 따라 큰 회전 동력을 발생시킬 수 있게 됨으로써 중량이 무거운 공구를 상기 그리퍼(40)가 파지하게 되더라도 상기 그리퍼(40)의 회전 동력을 제공할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다.

즉, 유압에 의한 직접 구동 방식에 의해 상기 그리퍼(40)의 회전 운동 동력을 제공하게 됨으로써, 간접 구동 방식에 의해 제공되는 동력에 비하여 더 큰 동력을 제공할 수 있게 되어, 중량이 무거운 공구의 자동 교환도 가능하게 되는 장점을 가지게 된다.

그리고, 상기 병진동력부(55)는 상기 그리퍼(40)의 중앙블럭(41)의 내부 공간에 위치하는 유입 실린더의 형태로 구성된다. 이러한 상기 병진동력부(55)에 의해 상기 그리퍼(40)의 전후방향으로 병진 운동 동력이 제공되면서, 상기 그리퍼(40)가 병진 운동하여 상기 매거진(30)에 수납된 공구 또는 상기 공작기계(1)의 스핀들에 장착된 공구를 파지하여 이동할 수 있게 된다.

이와 같이, 상기 그리퍼(40)는 병진 운동의 동력과 회전 운동의 동력이 모두 유압에 의해 제공되는 형태로 구성되고, 병진 운동의 동력은 유압에 의한 실린더 형태로 구성되며, 회전 운동의 동력은 유압에 의한 기어 형태로 구성된다.

한편, 상기 캐리지(50)는 상기 공작기계(1)와 상기 매거진(30) 사이를 이동할 수 있도록 형성된다. 상기 캐리지(50)의 이동에 의해 상기 캐리지(50)에 지지되는 상기 그리퍼(40)가 이동하면서 상기 매거진(30)에 수납된 공구를 상기 공작기계(1)에 자동으로 교환할 수 있게 된다.

상기 캐리지(50)의 후측에는 상기 캐리지(50)를 지지하는 캐리지지지부(60)가 위치하게 된다. 상기 캐리지지지부(60)는 일정 정도의 두께를 가지는 사각판재 형태로 형성되는 지지플레이트(61)와, 상기 지지플레이트(61)와 축 결합되면서 상기 지지플레이트(61)를 지지하는 고정플레이트(62)를 포함하여 구성된다.

상기 고정플레이트(62)는 일정 정도의 강도를 가지면서 소정의 두께를 가지는 사각판재 형태로 형성된다. 이러한 상기 고정플레이트(62)는 상기 매거진(30)의 후면에 고정되는 구성도 가능하며, 상기 자동 공구 교환장치(2)의 외면에 고정되는 구성도 가능할 것이다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 매거진(30)의 후면에 고정되는 구성을 예를 들어 살펴보기로 하며, 도 4와 도 5를 참조하여 상기 캐리지지지부(60)를 살펴보기로 한다.

상기 고정플레이트(62)의 일측에는 상기 고정플레이트(62)와 축 결합하면서 상기 캐리지(50)를 지지하는 지지플레이트(61)가 위치하게 된다. 상기 지지플레이트(61)의 전면에는 상기 지지플레이트(61)의 전면 상단부와 하단부 및 중앙부분에 좌우 방향으로 길게 형성되는 안내부(63)가 형성된다.

상기 안내부(63)는 일정 정도의 두께를 가지면서 전방으로 돌출되는 레일의 형태로 형성되고, 이러한 상기 안내부(63)를 따라 상기 캐리지(50)가 이동하게 된다.

상기 안내부(63)는 상기 캐리지(50)의 이동을 안내하는 기능을 수행하는 어떠한 형태로 형성되어도 무방하며, 본 발명의 실시 예에서는 레일의 형태로 형성되는 구성을 예를 들어 설명하기로 한다.

상기 지지플레이트(61)의 전면에 가로 방향으로 길게 형성되는 상기 안내부(63)에 의해 상기 캐리지(50)의 이동이 안내됨으로써 상기 캐리지(50)는 상기 매거진(30)과 상기 공작기계(1) 사이를 이동하면서 상기 그리퍼(40)가 파지한 공구를 상기 공작기계(1)에 장착하면서 교환된 공구를 상기 매거진(30)에 수납하는 동작을 수행하게 된다.

그리고, 상기 지지플레이트(61)의 후측에는 상기 지지플레이트(61)의 회전 중심이 되는 회전축(64)이 장착되며, 상기 지지플레이트(61)의 하면에는 상기 캐리지(50)를 지지한 상태에서 상기 지지플레이트(61)가 상기 회전축(64)을 회전 중심으로 하여 회전 운동하도록 회전 동력을 제공하는 링크동력부(65)가 장착된다.

상기 회전축(64)을 회전 중심으로 하여 상기 지지플레이트(61)가 회전 운동함으로써 상기 캐리지(50)의 이동 방향이 전환된다. 즉, 상기 지지플레이트(61)가 상기 고정플레이트(62)에 지지된 상태에서는 상기 캐리지(50)는 도면에서 볼 때 좌우 방향으로 병진 운동하게 된다.

상기 지지플레이트(61)가 상기 회전축(64)을 회전 중심으로 하여 회전 운동하게 되면, 상기 안내부(63)에 의해 안내되면서 이동하는 상기 캐리지(50)가 상기 매거진(30)을 기준으로 전후 방향으로 병진 운동하게 된다.

상기 회전축(64)은 일정 정도의 지름을 가지는 원기둥 형태로 형성되며, 상기 지지플레이트(61)의 후면으로부터 후방으로 돌출 형성되는 링 형상의 결합고리에 삽입되는 형태로 장착된다.

물론, 상기 결합고리가 링 형상이 아닌 다른 형상도 가능할 것이며, 어떠한 형태로 형성되더라도 상기 회전축(64)을 회전 중심으로 하여 상기 지지플레이트(61)의 회전 운동이 가능하도록 형성되어야 한다.

또한, 상기 지지플레이트(61)의 하단부에는 상기 지지플레이트(61)의 회전 운동 동력을 발생시키는 링크동력부(65)가 장착된다. 상기 링크동력부(65)는 유압에 의해 동작하는 실린더 형태의 구성도 가능하며, 공급되는 전원에 의해 회전 동력을 발생시키는 모터 형태의 구성도 가능할 것이다.

이하에서는 상기 링크동력부(65)가 유압으로 동작하는 실린더의 형태로 형성되는 구성을 예를 들어 설명하기로 한다.

상기 링크동력부(65)는 공급되는 전원에 의해 동력을 발생시키는 동력발생부(651)와, 상기 동력발생부(651)에서 발생하는 동력을 전달하는 로드(652)와, 상기 로드(652)와 결합되어 상기 로드(652)에서 전달되는 동력에 의해 상기 캐리지지지부(60)를 상기 회전축(64)을 회전 중심으로 회전 운동시키도록 상기 지지플레이트(61)에 장착되는 레버(653)를 포함하여 구성된다.

상기 동력발생부(651)는 전체적으로 내부 공간을 가지면서 가로 방향을 긴 직육면체의 형태로 이루어지고, 상기 고정플레이트(62) 또는 그 일측에 고정 장착된다.

그리고, 상기 동력발생부(651)에는 상기 로드(652)가 결합된다. 상기 로드(652)는 상기 동력발생부(651)에서 발생하는 동력을 전달하는 기능을 수행하기 위하여 상기 지지플레이트(61)를 향하여 병진 운동하게 된다.

상기 로드(652)는 전체적으로 일정 정도의 지름을 가지면서 가로 방향으로 누운 원기둥 형태로 형성되며, 한쪽 끝 부분은 상기 동력발생부(651)의 내부 공간에 수용되고, 다른 쪽 끝 부분은 상기 레버(653)와 결합된다.

즉, 도면에서 볼 때 상기 로드(652)는 상기 동력발생부(651)와 결합하는 좌측 끝 부분은 상기 동력발생부(651)에서 발생하는 유압에 의해 실질적으로 좌우 방향으로 병진 운동하게 되고, 이러한 병진 운동에 의해 우측 끝 부분에 결합되는 상기 레버(653)로 운동 동력을 전달하게 된다.

상기 레버(653)는 일정 정도의 두께를 가지면서 한쪽 끝 부분은 상기 지지플레이트(61)에 고정되고, 다른 쪽 끝 부분은 상기 로드(652)와 회전 가능하게 결합됨으로써 상기 로드(652)에서 전달되는 동력이 상기 레버(653)로 전달되면서, 상기 레버(653)로 전달되는 동력에 의해 상기 지지플레이트(61)는 회전 운동을 진행하게 된다.

상기 레버(653)의 한쪽 끝 부분은 상기 로드(652)와 핀 등의 결합 부재에 의해 회동 가능하게 결합되고, 다른 쪽 끝 부분은 상기 지지플레이트(61)에 고정된 상태로 결합됨으로써 상기 로드(652)의 병진 운동에 의해 상기 지지플레이트(61)를 상기 회전축(64)을 회전 중심으로 회전 운동시키게 된다.

이처럼, 상기 동력발생부(651)에서 발생되는 유압 동력에 의해 상기 로드(652)는 상기 지지플레이트(61)를 향해 병진 운동하게 되고, 상기 로드(652)의 병진 운동에 의해 상기 레버(653)는 운동 방향을 전환하여 상기 지지플레이트(61)를 회전 운동시키게 된다.

상기 지지플레이트(61)의 회전 운동에 의해 운동 방향은 전환되고, 상기 지지플레이트(61)에 지지되면서 이동하는 상기 캐리지(50)의 이동 방향이 전환된다. 다시 말해, 상기 캐리지(50)가 상기 매거진(30)의 일측에 위치하는 경우 즉, 상기 매거진(30)의 개방된 전면을 향하여 상기 그리퍼(40)가 위치하는 경우에는 전방에서 볼 때 좌우 방향으로 상기 캐리지(50)가 이동하게 됨에 따라, 상기 그리퍼(40)는 상기 캐리지(50)와 동일 방향인 좌우 방향으로 이동하게 된다.

그리고, 상기 동력발생부(651)에서 유압에 의한 동력이 발생하게 되면, 상기 지지플레이트(61)는 상기 회전축(64)을 회전 중심으로 하여 회전 운동하게 되고, 이때, 상기 지지플레이트(61)는 상기 회전축(64)을 중심으로 후방으로 회전 운동하게 된다.

상기 지지플레이트(61)가 회전 운동하게 되면, 상기 캐리지(50)는 전방에서 볼 때 전후 방향으로 이동하게 된다. 상기 캐리지(50)가 전후 방향으로 이동하게 되면, 상기 캐리지(50)에 지지되는 상기 그리퍼(40)가 전후 방향으로 이동하게 되면서, 상기 그리퍼(40)와 상기 캐리지(50)는 그 이동 방향이 변환되도록 구성된다.

또한, 상기 지지플레이트(61)의 양측 끝 부분에는 상기 캐리지(50)의 이동 범위를 제한하는 스토퍼(66)가 더 형성된다. 상기 스토퍼(66)는 일정 정도의 부피를 가지면서 탄성을 가지는 소재로 형성되고, 상기 캐리지(50)의 양측방 이동을 제한하게 된다.

상기 스토퍼(66)에 의해 상기 캐리지(50)는 제어 오류 등이 발생하더라도 상기 지지플레이트(61)의 범위를 벗어나지 않도록 형성되어, 안정성을 확보할 수 있게 된다.

상기 지지플레이트(61)의 상측에는 상기 캐리지(50)의 이동을 감지하는 감지센서를 가지는 감지플레이트(70)가 설치된다. 상기 감지플레이트(70)는 일정 정도의 두께를 가지면서 좌우 방향으로 긴 사각판재 형태로 형성된다. 상기 감지플레이트(70)에는 상기 캐리지(50)의 이동을 감지하는 센서(71)가 적어도 세 개 장착되어 상기 캐리지(50)의 이동을 감지하게 된다.

상기 센서(71)는 상기 매거진(30) 방향으로의 상기 캐리지(50) 이동을 감지하는 매거진센서(72)와, 상기 캐리지(50)의 대기 위치 이동을 감지하는 대기센서(73)와, 상기 공작기계(1)의 스핀들 방향으로의 상기 캐리지(50) 이동을 감지하는 스핀들센서(74)를 포함하는 구성을 가진다.

도 6을 참조하여 보면, 상기 센서(71)는 상기 감지플레이트(70)의 세로 방향으로 서로 다른 높이의 세 개의 가상 일직선상에 배치되면서, 일정 정도의 간격을 가지면서 장착된다.

상기 캐리지(50)의 후면에는 상기 센서(71)에 의해 감지되는 감지부가 제공되어, 상기 캐리지(50)의 이동에 따른 신호를 상기 센서(71)가 감지할 수 있도록 구성되는 경우도 가능하며, 상기 캐리지(50)의 일면에서 후방으로 돌출되도록 상기 감지부가 제공되는 경우도 가능할 것이다.

또한, 상기 감지플레이트(70)의 양측 끝 부분에는 상기 캐리지(50)의 좌우 방향 이동 범위를 감지하여 정지 신호를 전달하기 위한 정지센서(75)가 장착된다. 상기 정지센서(75)에 의해 상기 캐리지(50)의 이동이 감지되면, 제어부에서는 상기 캐리지(50)의 이동을 정지시킴으로써 상기 캐리지(50)의 이탈을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

물론, 상기 정지센서(75)의 오류 또는 오작동으로 인한 상기 캐리지(50)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 스토퍼(66)가 더 형성되어 상기 캐리지(50)의 이동을 제한하도록 구성된다.

상기 감지플레이트(70)에는 상기 센서(71)에 의해 상기 캐리지(50)가 위치하는 구간이 크게 세 구간으로 이루어지며, 상기 세 구간은 상기 매거진(30)과 인접하게 위치하여 상기 매거진(30)에 수납되는 공구를 파지하거나, 상기 공작기계(1)에서 사용된 공구를 상기 매거진(30)에 수납하기 위하여 상기 캐리지(50)가 위치하는 구간인 제1구간(76)과, 상기 제1구간(76)의 우측에 위치하여 상기 캐리지(50)의 이동을 대기시키는 제2구간(77)과, 상기 제2구간(77)의 일측에 형성되어 상기 캐리지(50)의 이동을 정지시키는 제3구간(78)을 포함하여 구성된다.

전방에서 볼 때, 상기 제1구간(76)은 상기 감지플레이트(70)의 가장 좌측에 위치하게 되고, 상기 제2구간(77)은 중앙부, 상기 제3구간(78)은 가장 우측에 위치하도록 구성된다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 상기 자동 공구 교환장치(2)의 제어방법을 살펴보기로 한다.

상기 공작기계(1)는 장착된 공구를 활용하여 가공 작업을 수행하게 된다. 상기 공작기계(1)가 가공 작업을 수행하는 동안 상기 캐리지(50)는 대기 장소인 상기 제2구간(77)에 위치하게 된다.

이때, 상기 캐리지(50)의 후측에 위치하는 감지부는 상기 감지플레이트(70)의 중앙부에 형성되는 상기 제2구간(77)에 장착되는 상기 대기센서(73)에 의해 감지된다.

상기 제2구간(77)에서는 상기 매거진(30)의 일측에 형성되면서, 상기 매거진(30)의 공구 출입면과 상기 그리퍼(40)의 병진 운동 방향이 동일한 방향을 향하도록 위치하게 된다.

즉, 도면을 참조하여 보면, 상기 매거진(30)에 수납되는 공구의 출입을 위하여 전면이 개방된 상태로 설치되면, 상기 그리퍼(40)의 병진 운동 방향은 공구의 출입면과 동일 방향인 전후방향이 된다.

상기 공작기계(1)가 장착된 공구를 활용한 가공 작업의 수행을 종료하고, 다른 작업을 진행하기 위하여 공구의 교환이 필요하게 되면, 상기 자동 공구 교환장치(2)의 제어부(도시되지 않음)에 교환 신호를 송신하게 된다.

상기 제어부에 교환 신호가 수신되면, 상기 제어부는 상기 캐리지(50)를 상기 매거진(30) 방향으로 이동시켜 상기 매거진(30)에 수납된 다수의 공구 중 필요한 공구를 상기 그리퍼(40)가 파지할 수 있도록 하는 제1이동단계(81)가 진행된다.

이때, 상기 그리퍼(40)는 상기 제2구간(77)에서 전방으로 인출된 상태에서 상기 캐리지(50)가 상기 매거진(30) 방향으로 이동하고, 상기 캐리지(50)가 이동한 상태에서 상기 그리퍼(40)는 후방으로 인입되면서 상기 매거진(30)에 수납된 공구를 파지하게 된다.

그리고, 상기 캐리지(50)가 상기 매거진(30) 방향으로 이동하게 되면, 상기 감지플레이트(70)의 상기 매거진(30) 방향에 형성되는 상기 제1구간(76)에 위치하는 상기 매거진센서(72) 중 가장 우측에 위치하는 매거진센서(72) 즉, C열 3행에 위치하는 상기 매거진센서(72)에 상기 캐리지(50)의 감지부가 감지된다.

이하에서는 상기 감지플레이트(70)의 가장 상측 가상 직선상에 배치되는 센서를 "A"로 가정하고, 상기 A직선 하측에 위치하는 가상 직선상에 배치되는 센서를 "B"로 가정하며, 상기 B직선 하측에 위치하는 가상 직선상에 배치되는 센서를 "C"로 가정하여 설명하기로 한다.

또한, 상기 A,B,C 가상 직선상에 배치되는 센서들을 도면에서 볼 때 좌측 끝 부분에서 우측을 향하여 숫자의 일련번호를 가상 표기하여 설명하기로 한다.

상기 캐리지(50)의 감지부가 감지되면, 상기 제어부는 상기 캐리지(50)의 이동 속도를 감속하도록 신호를 송신하게 되고, 상기 캐리지(50)의 이동 속도는 감속된 상태에서 상기 캐리지(50)가 상기 매거진(30) 방향으로 이동하게 된다.

감속된 상기 캐리지(50)가 이동하여 A열과 C열의 2행에 위치하는 상기 매거진센서(72)에 상기 캐리지(50)의 감지부가 감지되면 상기 제어부는 상기 캐리지(50)를 정지시키게 된다.

상기 제어부에서 상기 캐리지(50)의 정지 신호를 송신하게 되면, 상기 캐리지(50)의 이동 동력을 발생시키는 모터는 동력 발생을 정지하게 된다. 상기 모터의 동력 발생이 정지되면, 상기 캐리지(50)는 감지부가 상기 감지플레이트(70)의 가장 좌측에 장착되는 상기 매거진센서(72) 즉, A, B, C 열 1행에 장착되는 상기 매거진센서(72)에 의해 신호가 감지되는 위치까지 이동하여 정지하게 된다.

상기 캐리지(50)의 이동이 정지되면, 상기 그리퍼(40)는 상기 그립(41)에 상기 공작기계(1)에서 필요한 공구를 파지한 상태에서 전방으로 인출되면서 공구를 상기 매거진(30)으로부터 인출하게 되고, 상기 그리퍼(40)가 인출된 상태에서 상기 캐리지(50)는 상기 제2구간(77)으로 이동하게 된다.

이때, 상기 캐리지(50)는 상기 공작기계(1)를 향하여 이동하게 되고, 상기 캐리지(50)의 감지부는 상기 감지센서(73)의 가장 좌측에 위치하는 B열 4행에 장착되는 상기 대기센서(73)에 의해 감지되면서 상기 제어부는 상기 캐리지(50)의 이동 속도를 감속하도록 신호를 전송하게 된다.

상기 제어부의 신호가 전송되면, 상기 지지플레이트(61)의 이동 속도가 감속되면서 상기 공작기계(1) 방향으로 이동하게 되고, 상기 캐리지(50)의 후면에 장착되는 상기 감지부가 A열과 C열 6행에 위치하는 상기 대기센서(73)에 의해 감지되면, 상기 캐리지(50)의 이동은 상기 제2구간(77)에서 정지하게 된다.

상기 캐리지(50)의 이동이 정지된 상태에서 상기 제어부는 상기 링크동력부(65)를 제어하여 상기 지지플레이트(61)를 회전 운동시키게 되고, 상기 지지플레이트(61)의 회전 운동에 의해 상기 그리퍼(40)와 상기 캐리지(50)의 이동 방향은 변환된다.

상기 지지플레이트(61)의 회전 운동이 완료되면, 상기 제어부는 상기 캐리지(50)가 이동하도록 신호를 송신하게 되고, 상기 제어부의 신호에 의해 상기 캐리지(50)는 상기 제2구간(77)에서 상기 공작기계(1)의 스핀들 방향인 상기 제3구간(78)으로 이동하게 된다.

상기 캐리지(50)가 상기 제3구간(78)으로 이동하게 되면, 상기 캐리지(50)의 상기 감지부가 A열과 B열 7행과 8행의 상기 스핀들센서(74)에 감지되면 상기 캐리지(50)는 상기 스핀들을 향하여 이동하게 되고, 상기 감지부가 A열과 B,C열 9행에 위치하는 상기 스핀들센서(74)에 감지되면, 상기 제어부는 상기 캐리지(50)의 이동 속도를 감속하는 신호를 전송하게 된다.

이동 속도가 감속된 상기 캐리지(50)의 감지부가 A열과 B,C열 10행에 위치하는 상기 스핀들센서(74)에 감지되면, 상시 제어부는 상기 캐리지(50)의 이동을 정지하도록 신호를 송신하게 된다.

이와 같이, 상기 제어부는 상기 캐리지(50)의 이동 및 상기 캐리지의 감속과 정지 동작을 제어하는 속도제어단계(84)는 각각의 구간을 상기 캐리지(50)가 이동하게 될 때 진행된다.

또한, 상기 속도제어단계(84)는 상기 캐리지(50)의 이동 속도를 감속하는 감속단계(85)와, 상기 캐리지(50)의 이동을 정지시키는 정지단계(86)를 포함하여 진행된다.

상기 감속단계(85)에서는 상기 캐리지(50)의 이동 속도를 감속하게 되고, 상기 정지단계(86)에서 상기 캐리지(50)의 이동을 정지시키게 됨으로써 상기 캐리지(50)가 정위치에 위치할 수 있도록 하는 장점을 가지며, 상기 캐리지(50)의 충격을 방지하는 장점을 가지게 된다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 상기 자동 공구 교환장치(2)의 작동을 살펴보기로 한다.

상기 공작기계(1)는 장착된 공구를 활용하여 가공 작업을 수행하게 된다. 상기 공작기계(1)가 가공 작업을 수행하는 동안 상기 캐리지(50)는 상기 제2구간(77)에 위치하게 된다.

상기 제2구간(77)은 상기 매거진(30)의 일측에 형성되면서, 상기 매거진(30)의 공구 출입 방향과 상기 그리퍼(40)의 병진 운동 방향이 동일 방향을 향하도록 위치하게 되고, 상기 매거진(30)의 공구 출입 방향과 상기 공작기계(1)의 공구 출입 방향은 서로 다른 방향을 향하도록 위치하게 된다.

상기 공작기계(1)가 장착된 공구를 활용한 가공 작업의 수행을 종료하고, 다른 가공 작업을 진행하기 위하여 공구의 교환이 필요하게 되면, 상기 자동 공구 교환장치(2)의 제어부에 공구 교환신호를 송신하게 된다.

상기 제어부에 공구 교환신호가 수신되면, 상기 제어부는 상기 캐리지(50)를 상기 제1구간(76)으로 이동시키게 된다. 이때, 상기 캐리지(50)는 상기 감지센서(71)에 의해 이동이 감지되면서 이동 속도가 제어된다.

상기 캐리지(50)가 상기 제1구간(76)에 위치하게 되면, 상기 그리퍼(40)는 상기 매거진(30)에 수납된 필요한 공구를 파지한 상태에서 상기 병진동력부(55)에서 제공되는 동력에 의해 전방으로 이동하게 된다.

상기 그리퍼(40)에 공구가 파지한 상태에서 상기 캐리지(50)는 상기 제2구간(77)으로 이동하게 된다. 상기 제2구간(77)으로 상기 캐리지(50)가 이동한 다음 상기 그리퍼(40)는 후방으로 이동하여 상기 캐리지(50)의 전방에 위치하게 되는 상기 제1이동단계(81)가 진행된다.

상기 제1이동단계(81)가 진행된 다음 상기 제어부는 상기 링크동력부(65)를 제어하여 상기 지지플레이트(61)를 회전 운동시키는 변환단계(82)가 진행된다. 상기 변환단계(82)에 의해 상기 지지플레이트(61)가 회전 운동하게 되면, 상기 제어부는 상기 캐리지(50)를 상기 제3구간(78)으로 이동시키는 제2이동단계(83)가 진행되도록 제어하게 된다.

이때, 상기 캐리지(50)가 상기 제3구간(78)으로 이동하는 과정에서는 상기 속도제어단계(84)가 진행되면서, 상기 캐리지(50)의 이동 속도가 제어되어 상기 자동 공구 교환장치(2)의 파손을 방지하면서 안전성을 향상시키는 장점을 가지게 된다.

상기 캐리지(50)가 상기 제3구간(78)에 위치하게 되면, 상기 그리퍼(40)가 상기 공작기계(1)에 장착된 공구를 파지하게 되고, 공구가 파지된 상기 그리퍼(40)는 상기 병진동력부(55)에서 제공되는 동력에 의해 전방으로 이동하면서, 상기 공작기계(1)로부터 공구를 이탈시키게 된다.

상기 그리퍼(40)가 상기 공작기계(1)로부터 공구를 이탈시킨 다음 상기 그리퍼(40)는 상기 회전동력부(52)에서 제공되는 동력에 의해 상기 매거진(30)에서 인출한 공구를 파지한 상기 그립(42)이 상기 공작기계(1)의 전방에 위치할 수 있도록 회전 운동하게 된다.

상기 그리퍼(40)가 회전 운동함으로써 상기 공작기계(1)의 스핀들에 장착하고자 하는 공구가 상기 공작기계(1)의 전방에 위치하게 되면, 상기 병진동력부(55)에서 제공되는 동력에 의해 상기 그리퍼(40)가 후방으로 이동하면서 상기 공작기계(1)의 스핀들에 공구를 장착하게 된다.

상기 공작기계(1)에 공구를 장착한 다음 상기 제어부는 상기 캐리지(50)를 상기 제2구간(77)으로 이동시키게 된다. 상기 캐리지(50)가 상기 제2구간(77)으로 이동한 다음 상기 링크동력부(65)에서 제공되는 동력에 의해 상기 지지플레이트(61)는 회전 운동하게 됨으로써, 상기 캐리지(50)의 이동 방향은 변환되는 상기 변환단계(82)가 진행된다.

상기 캐리지(50)의 이동 방향이 변환되는 상기 변환단계(82)의 진행이 완료되면, 상기 제어부는 상기 캐리지(50)를 상기 제1구간(76)으로 이동시키게 된다. 이때, 상기 그리퍼(40)는 상기 병진동력부(55)에서 제공되는 동력에 의해 전방으로 인출된 상태에서 상기 캐리지(50)는 상기 제1구간(76)으로 이동하게 된다.

상기 캐리지(50)가 상기 제1구간(76)에 위치하게 되면, 상기 그리퍼(40)는 후방으로 인입되면서 상기 매거진(30)에 공구를 수납하게 되고, 상기 그리퍼(40)가 공구의 수납을 완료한 다음 상기 제어부는 상기 캐리지(50)를 대기 장소인 상기 제2구간(77)에 위치시키게 된다.

이와 같이, 상기 제2구간(77)에 위치하는 상기 캐리지(50)가 상기 공작기계(1)에서 필요한 공구를 상기 공작기계(1)의 스핀들에 장착한 다음 교환된 공구를 상기 매거진(30)에 수납한 후 대기 장소인 상기 제2구간(77)에 위치하는 동작이 하나의 행정이 된다.

하나의 행정이 완료되면, 상기 제어부의 신호가 수신될 때까지 대기 장소인 상기 제2구간(77)에 상기 캐리지(50)가 대기하게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

예를 들어, 전술한 본 발명에서는 상기 공구포트(31)에 상기 공구의 수납이 완료되면, 상기 캐리지(50)는 대기 장소인 상기 제2구간(77)으로 이동하도록 제어되는 구성으로 이루어지나, 상기 공작기계(1)에서 다음 가공에 필요한 공구를 상기 그리퍼(40)가 파지한 상태에서 상기 제2구간(77)으로 이동하여 대기하는 구성도 가능할 것이다.

본 발명에 의한 자동 공구교환장치는, 그리퍼를 지지하는 캐리지의 이동 방향 전환이 가능하도록 구성됨으로써 매거진의 공구 출입 면과 공작기계의 공구 출입 면이 서로 다른 방향에 위치하게 되더라도 공구의 자동 교환이 가능한 장점을 가지게 된다.

이에 따라, 공작기계의 공구 교환이 자동으로 이루어짐으로써 공작기계의 사용 편의성이 크게 향상되는 장점을 가지게 되고, 이로 인해 공작물의 가공이 용이한 장점을 가지게 된다.

이러한 다양한 장점 및 효과로 인해 본 발명에 의한 자동 공구교환장치 및 그의 제어방법은 공작기계의 자동 공구교환장치 산업뿐만 아니라, 이와 관련된 다양한 산업에 그 이용 가능성이 크다 할 것이다.

1. 공작기계 2. 자동 공구 교환장치
30. 매거진 31. 공구포트
32. 포트레일 40. 그리퍼
41. 중앙블럭 42. 그립
50. 캐리지 51. 그리퍼동력부
52. 회전동력부 53. 구동기어
54. 피동기어 55. 병진동력부
60. 캐리지지지부 61. 지지플레이트
62. 고정플레이트 63. 안내부
64. 회전축 65. 링크동력부
651. 동력발생부 652. 로드
653. 레버 70. 감지플레이트
71. 센서 72. 매거진센서
73. 대기센서 74. 스핀들센서
75. 정지센서 76. 제1구간
77. 제2구간 78. 제3구간
81. 제1이동단계 82. 변환단계
83. 제2이동단계 84. 속도제어단계
85. 감속단계 86. 정지단계

Claims

공작기계에 사용되는 공구를 수납하면서 이송시키는 다수의 공구포트를 가지는 매거진;
상기 매거진에 수납되는 상기 공구를 상기 공작기계에 장착하기 위하여 유압에 의해 회전 운동과 병진 운동이 가능하도록 형성되는 그리퍼;
상기 그리퍼를 지지하고, 적어도 상기 그리퍼의 회전 운동 동력을 제공하는 그리퍼 동력부가 장착되는 캐리지;
상기 캐리지의 이동을 안내하는 안내부가 형성되고, 고정된 상태에서 상기 캐리지를 지지하는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 대하여 회동 가능하게 결합되어 회전 운동으로 상기 캐리지의 이동방향 전환이 가능하도록 상기 캐리지를 지지하는 지지플레이트를 가지는 캐리지지지부; 및
상기 캐리지의 이동 속도와 위치를 감지하는 센서가 장착되고, 상기 센서에 의해 적어도 세 개의 구간이 형성되는 감지플레이트; 를 포함하여 구성되는 자동 공구 교환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 그리퍼동력부는,
상기 그리퍼의 회전 운동 동력을 제공하는 회전동력부와,
상기 그리퍼의 병진 운동 동력을 제공하는 병진동력부를 포함하여 구성되는 자동 공구 교환장치.
제 2 항에 있어서,
상기 회전동력부는,
유압에 의해 병진 운동하는 구동기어와,
상기 구동기어의 병진 운동에 의해 회전 운동하는 피동기어를 포함하여 구성되는 자동 공구 교환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 캐리지지지부에는 상기 캐리지의 이동 범위를 제한하는 스토퍼가 더 제공되는 자동 공구 교환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 감지플레이트의 구간은,
상기 매거진에 수납되는 공구를 파지하거나, 상기 매거진에 상기 공구를 수납하기 위하여 상기 캐리지가 위치하는 제1구간;
적어도 상기 캐리지의 이동 방향이 전환되는 제2구간; 및
상기 공작기계에 공구를 장착, 교환, 이탈시키기 위하여 상기 캐리지가 정지하는 제3구간; 을 포함하여 구성되는 자공 공구 교환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 캐리지지지부에는 상기 지지플레이트의 회전 운동 동력을 제공하는 링크동력부가 설치되는 자동 공구 교환장치.
제 6 항에 있어서,
상기 링크동력부는,
공급되는 전원에 의해 동력을 발생시키는 동력발생부와,
상기 캐리지지지부에 장착되는 레버와,
상기 동력발생부에서 발생되는 동력을 상기 레버로 전달하는 로드를 포함하여 구성되는 자동 공구 교환장치.
매거진에 공구를 수납하거나 수납된 공구를 공작기계에 장착하기 위하여 상기 공구를 파지하기 위한 그리퍼를 지지하는 캐리지를 이동시키는 제1이동단계;
상기 제1이동단계의 진행에 따라 이동된 상기 캐리지를 설정 위치에서 정지하고, 상기 캐리지를 지지하는 캐리지지지부의 일부가 회전 운동함으로써 상기 캐리지의 이동 방향을 전환시키는 변환단계; 및
상기 변환단계의 진행에 따라 전환된 이동 방향으로 상기 캐리지를 이동시키는 제2이동단계; 를 포함하여 구성되고,
상기 각 단계는 상기 캐리지지지부에 결합되는 감지플레이트에 장착된 센서에 의해 구간으로 제어되는 자동 공구 교환장치의 제어 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제1이동단계와 상기 제2이동단계에서는 이동하는 상기 캐리지의 위치를 감지하여 상기 캐리지의 이동 속도를 제어하는 속도제어단계가 포함되는 자동 공구 교환장치의 제어 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 속도제어단계는,
상기 캐리지의 이동 속도를 감속하는 감속단계와,
상기 감속단계에 의해 감속된 상기 캐리지를 정지시키는 정지단계; 를 포함하여 구성되는 자동 공구 교환장치의 제어 방법.