This study is concerned with the development of a new automatic tool changer which can be used for retrofitting the conventional lathe. The automatic tool changer is designed under the spatial restriction of the existing lathe (Lodge ＆ Shipley), and is actuated by pneumatic force of 100 psi.
The A.T.C. is adapted to the newly designed turret of four positions and is controlled by the computer signal. The tool position is sensed by two reed switches which form the binary number and send it to the logic circuit. The vane actuator is chosen to indexing the tool holder by 90 degrees in clock-wise direction per one oscillation. If the sensed number coincides with the number directed by computer or operator, the logic circuit generates the signal to stop indexing. Then the air cylinder fixes the indexing coupling, thus finishing the tool changing.
In the test operations, the indexed position is satisfactorily accurate. The tool changing time taken by this A.T.C. is less than 3 seconds. New designed A.T.C. can be operated using much lower air pressure and it can be made more compact.
공작기계가 수치제어화 됨에 따라 공구교환 또한 지시된 정보에따라 자동으로 이루어져야 한다. 선반을 N.C. 화하기 위하여 간편한 형태의 turret 형 자동공구교환장치를 설계하였다.
작업장에서 쉽게 얻을 수 있는 6.7 기압의 압축공기로 회전 actuator 를 작동시켜 tool holder 를 90˚ 씩 index하여 지시된 위치에서 고정되도록 제작하였다. 회전장치로는 소형이고 가공이 비교적 손쉬운 double vane actuator 를 사용하였다. 소요 torque 를 추정하여 actuator 설계치를 산출하였는데 소요 torque의 대부분을 야기시키는 sealing 부분에서의 마찰력은 sealing 재질의 변형반발력을 실험으로 측정하여 계산하였다.
Actuator 의 90˚ 요동운동을 pawl ＆ ratchet mechanism 을 응용하여 시계방향의 90˚ indexing motion으로 변환시켜 tool holder 를 돌리게 하였다.
Double acting cylinder 를 사용하여 tool holder 를 들어올린 상태에서 회전하도록 하고 index가 끝나면 내리눌러 coupling이 맞물리어 일정한 위치에서 고정되게 하였다. 최대 1,000kg의 절삭저항을 견딜 수 있도록 고정 cylinder 를 설계하였다. 두개의 자석의 조합으로 2진법 부호를 형성하고 이를 두개의 reed switch로 읽어 각 위치번호를 감지한다. 이 번호와 지시된 번호가 같으면 logic circuit에서 감지신호가 발생되도록 하였다. 이 감지신호가 오면 index 가 멈추어지고 coupling이 고정되도록 공압회로의 solenoid 를 제어하는 relay 의 회로를 설계하였다.
Sequence 사이 필요한 곳에, capacitor 를 사용하여 10 milli second order 의 지연시간을 두어 작동에 무리가 없도록 하였다.
제작후 시험작동 결과, 최대교환시간은 3초 이내이고 최종위치는 정확하여 만족할만한 결과를 얻었다.
선반의 N.C.化 외에도 자동화 혹은 전용화에도 채용되어 비절삭시간 감소, 효율증대에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.
