KR0169141B1 - 기계공구용 공구헤드 - Google Patents

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KR0169141B1
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베르너 뮌트라인
게어하르트 쉐어
게어하르트 쉬돌크
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뮨트라이네; 회게르
코메트 프레치지운스베르크초이게 로버트 브로이닝 게엠베하
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Abstract

발명은 회전축에 관해 수직으로 회전하는 주몸체(10)에 관해 변위되고 최소한 하나의 절삭공구로 끼워 맞춰지는 슬라이드(14)를 가진 공작기계에 사용되는 조절되는 공구에 관한 것이다. 발명은 또한 슬라이드(14)의 변위를 직접 측정하는 장치(20)를 요구하며 슬라이드는 전자적으로 읽는 측정저울(24)와 끼워맞춰진다. 이 장치는 배터리로 동력을 얻는 데이타 처리 전자장치(20)를 구성하며 주몸체(10) 내부에 위치한다. 변위읽니는 공구헤드 안에 장착되는 디지탈 디스플레이(26)위에 표시된다.

Description

기계공구용 공구헤드
제1도는 디지털 디스플레이와 조정기구(adjusting mechanism)를 갖는 정밀회전헤드(precision rotary head)의 횡단면도.
제2도는 제1도의 선 2-2를 따라본 횡단면도.
제3도는 제1도의 선 3-3을 따라본 횡단면도.
제4도는 제1도 내지 제3도의 정밀회전헤드의 측면도.
제5도는 제1도의 선 5-5를 따라본 횡단면도.
제6도는 제1도에 도시되고 광전자 송수신시스템 및 조정기구를 가진느 정밀회전헤드의 횡단면도.
제7도는 제6도의 정밀회전 헤드의 측면도.
제8도는 디지털 디스플레이와 조정기구를 가지는 정밀회전헤드의 다른 실시예의 횡단면도.
제9도는 제8도의 선 9-9를 따라본 횡단면도.
제10도는 제8도의 선 10-10를 따라본 횡단면도.
제11도는 제10도의 선 11-11을 따라본 횡단면도.
제12도는 제8도 내지 제11도의 정밀회전헤드의 선도.
제13도는 일체로 구성된 서보모터와 기본요소를 가지고 원격제어가 가능한 정밀회전헤드의 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 주몸체 12 : 핀
14 : 슬라이드 16 : 공구수용장치
18,64 : 요홈 20 : 측정평가전자장치
22 : 스핀들 23 : 센서
24 : 스케일 30 : 쉘
32 : 돌출측부 34 : 플랜지형덮개
36 : 링 38,40 : 투시개구부
42 : 인덱스나사 48,50 : 스위치
60 : 원형요홈 70 : 원격제어장치
72 : 디지털디스플레이 74 : 작동노브
80 : 회전축 82 : 장착면
86 : 측정장치 88 : 장착바
92 : 접지극 94 : 나사플러그
98 : 플라스틱인서트 102 : 핀
본 발명은 기계공구에 이용되는 공구헤드(tool head)에 관련되며, 상기 공구헤드는 회전축 주위에서 회전하는 주몸체와, 주몸체에 대해, 선호적으로 회전축에 대해 수직방향으로 조정가능하고 적어도 한 개의 절삭공구가 장착된 적어도 한 개의 슬라이드(slid)와, 주몸체에 대해 슬라이드의 변위경로를 직접 측정하기 위한 장치와, 경로측정의 결과를 평가 및 표시하기 위한 장치로 구성된다.
슬라이드 및 슬라이드에 의해 이동되는 절삭공구를 정확히 제어하려면, 슬라이드의 변위경로를 정확히 측정하는 것이 필요하다. 변위경로는 주로 공지된 공구헤드들, 예를들어 슬라이드를 구동하는 스핀들의 각운동경로를 측정하고 상기 각운동경로로부터 슬라이드의 이동거리를 결정하는 것에 의해 간접적으로 측정된다. 이 경우 절삭공구의 정확한 위치 및 반복되는 제어작용에 부정적인 영향을 주는 공차(tolerances)에 의해 경로측정량은 부정확해진다.
상기 단점을 제거하기 위해 상기 형태의 공구헤드에 대하여, 주몸체내에 배열된 감지헤드(sensing head)에 의해 슬라이드에 고정되게 연결된 증가구조 유리측정로드(incremental glass measuring rod)를 광학적으로 스캐닝(scanning)하여, 하우징에 대한 슬라이드의 변위경로를 직접측정하는 방법이 공지되어 있다(DE-OS 35 26 712). 스케일(scale)의 광학적 스캐닝(scanning)을 위한 측정광선이 광전도체(photo conductor)를 통해 공구헤드의 외부로부터 내부로 안내된다. 경로측정량의 결과들을 평가하기 위해, 스캐닝요소상의 유리측정로드로부터 회전하는 주몸체의 외부에 배열된 평가전자장치에 연결되는 추가의 광전도체로 광선신호가 입력된다. 광전자연결 기술(optoelectronic connecting technique)은 상대적으로 복잡하기 때문에, 공지된 공구헤드의 조작법은 복잡해지며 자동화가 용이하지 않다. 뿐만 아니라 경로측정량의 결과를 읽으려면, 정치식설치(stationary installation)를 필요로 하므로, 공지된 공구헤드의 이용은 상기 정치식설치를 포함한 기계공구형태로 제한된다.
따라서 본 발명의 기본적인 목적은 만능으로 이용가능하고 고장이 없으며 정확한 변위경로표시가 보장되는 상기 형태의 공구헤드를 제공하는데 있다.
상기 목적을 위해, 본 발명은 제1항 또는 제5항에 공개된 특징들의 조합을 제공한다. 본 발명의 다른 유리한 실시예 및 변형예들이 종속항들에 나타난다. 무엇보다도 변위경로를 직접측정하기 위한 측정평가전자장치가 주몸체내에서 구동될 때, 공구헤드가 만능으로 이용가능하고, 고속 기계공구의 특성이 고려되는 점이 본 발명의 기초가 된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 전지로 작동되는 측정평가전자장치 및 외측반경방향을 향하는 디지털디스플레이(digital display)를 수용하기 위한 요홈이 주몸체에 구성되고, 또한 주몸체를 완전히 둘러싸고 디지털디스플레이를 위한 투시개구부를 가지는 쉘(shell)에 의해 요홈내의 상기 측정평가전자장치가 주변부에서 씰링(sealing)상태가 유지된다.
따라서 상기 쉘(shell)은 측정평가전자장치를 보호하는 금속제의 슬리브(sleeve)로서 설계되고, 디지털디스플레이가 구성된 영역에서 상기 쉘은 투시개구부를 가지며, 또한 적어도 한 개의 아크릴유리(acrylic-glass)제의 원형층들로 쉘의 내부면이 라이닝(lining)된다. 아크릴유리제의 충돌은 금속제의 쉘에 부착가능하거나 인젝션몰딩(injection molding)이 가능하다. 추가로 쉘내부의 측정평가전자장치를 제어하고 외부에 대하여 액체로부터 씰링이 유지되며 외부로부터 접근가능한 적어도 한 개의 조작스위치가 개구부내에 제공되는 것이 조정기구를 조작하는데 유리하다. 상기 조작스위치에 의해, 예를들어 영점조정기능 또는 서로다른 측정시스템(미터시스템(metric system) 또는 인치 시스템(inch system))들사이의 변환이 이루어질 수 있다. 상기 공구헤드에 의해 외부장치없이 상기 목적이 달성되며, 따라서 상기 공구헤드는 용이하게 그리고 만능으로 이용가능하다.
이외에 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 전지로 작동되는 측정평가전자장치를 수용하기 위해, 슬라이드의 스케일을 향해 개방된 요홈이 주몸체에 구성되고, 이외에 측정평가전자장치에 연결된 송수신전자장치가 주몸체의 상기 요홈내에 배열되거나 주몸체의 다른 요홈내에 배열되고, 요홈내의 전자회로들은 주몸체를 완전히 둘러싸는 쉘(shell)에 의해 외부에 대해 씰링(sealing)상태가 유지되며, 주변부에 위치하고 외부로 개방되며 내부로 폐쇄된 쉘의 원형요홈 또는 변부가 개방된 쉘의 요홈내에 송수신전자장치와 연결된 광전자송수신요소가 배열되고, 송수신전자장치에 의해 출력되는 신호들에 응답하고 상기 송수신전자장치에 제어신호들을 입력하는 외부의 원격제어전자장치가 제공된다. 본 발명의 선호되는 실시예에 따르면, 고속회전하는 공구헤드내에서 균일한 신호송수신을 위하여, 쉘의 원형요홈내에 카운터싱킹(countersinking)되고 밀폐된 광전자송수신기내에 송수신요소들이 배열된다. 제1실시예와 비교해볼 때, 상기 배열의 장점을 보면 심지어 공구헤드가 회전시에도, 변위경로측정값의 연속적인 판독 또는 평가가 가능하다. 예를들어 공구스핀들에 의해 또는 공구헤드에 일체로 구성된 모터구조 제어기구에 의해 슬라이드가 자동으로 제어되는 경우 사기 장점은 특히 중요하다. 측정평가전자장치 또는 마이크로프로세서 회로와 데이터저장기를 가진 원격제어장치를 장착하면, 상대적으로 용이하게 통계처리제어(Statistic Process Control)의 수행가능하다. 상기 통계처리제어가 이루어질 때 생산공정의 모든 측정된 데이터는 통계평가용 프로세서(processor)에 전달된다. 측정데이터는 임시로 저장되고 종종 추가의 평가를 위해 중앙프로세서로 전달될 수 있다.
주몸체상의 돌출측부와 플랜지형 덮개사이에서, 원주상에서 원주방향으로 이격되고 주몸체내의 축방향구멍을 관통하여 연장구성되는 여러개의 축방향 고정나사들에 의해 쉘이 고정될 때, 전자회로를 포함한 요홈들의 효과적인 씰링(sealing)이 이루어진다. 추가로 본 발명의 상기 실시예들에 있어서, 씰링이 가능한 전지하우징이 주몸체내에 배열된다는 점이 중요하다.
본 발명에 따르면 슬라이드는 스케일을 가지고, 상기 주몸체는 스케일을 스캐닝(scanning)하고 측정평가전자장치에 연결된 센서(sensor)를 가진다. 기본적으로 주몸체는 스케일을 가지고, 슬라이드는 스케일을 스캐닝하고 측정평가전자장치에 연결된 센서를 가질 수도 있다. 두 개의 스케일(scale)들이 서로에 대해 이동하는 용량성 그리고 광학적 측정시스템(cpacitive and optical measuring system)을 이용한 정확한 길이측정을 위하여, 서로에 대해 운동하는 구성부품들은 서로 정확히 연결되어야 한다. 구성부품들이 회전운동할 때, 회전속도가 길이측정에 영향을 주지 않도록 구성부품들에 작용하는 가속도 및 원심력들이 보상되어야 한다. 본 발명의 선호되는 실시예에 의하면, 주몸체의 회전축과 바로 인접한 위치에서 원심력에 대해 중립을 이루게 스케일 및 센서(sensor)가 배열된다. 서로 마주보고, 서로 좁은 간격을 두고 분리되며 회전축에 대해 수직을 이루는 평면들내에 스케일(scale) 및 센서(sensor)가 배열되고, 회전축이 상기 평면들을 통해 연장구성되는 것이 유리하다. 측정과 관련한 정밀도의 측면에서 볼 때, 상기 간격은 20㎛이하이고, 10㎛이하가 선호된다. 스케일 및 센서가 측정평가전자장치에 연결된 용량성 길이측정장치(capacitive length-measuring device)의 일부분을 형성할 때, 스케일 및 센서가 서로에 대해 이동가능하지만 회전공구에 작용하는 원심력을 받을 때 상기 간격으로부터 유출되지 않는 고점성의 절연체(highly viscous dielectric)로 상기 간격이 충진되는 것이 선호된다.
스케일 및 센서를 형성하는 측정구조물들은 유리캐리어(glass carrier) 상에 배열되는 것이 유리하고, 박층기술(thin-layer technique)에 의해 상기 유리캐리어상에 부착되는 것이 선호된다. 유리(glass)는 낮은 열팽창계수 및 높은 형상안정성(form stability)를 가지므로, 경로측정결과에 미치는 기계적 그리고 열적 영향이 적다. 한편 회전축에 대해 정확히 수직으로 배열된 슬라이드(slide) 또는 주몸체의 장착면(mounting surface)에 센서 또는 스케일이 고정된다. 상기 구성을 위해 본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 장착면의 작동표면에서 이격된 두 개의 장착바(mounting bar)들이 부착되고, 또한 유리캐리어의 변부너머로 돌출구성되는 장착바의 자유단부들이 장축면에 고정될 수 있으며, 또한 주몸체를 향하는 유리캐리어를 수용하기 위한 요흠이 상기 장착면에 제공된다. 슬라이드(slide)가 충돌없이 이동가능하도록 장착바들을 수용하기 위한 요홈들이 슬라이드내에 배열된다. 추가로 스케일 또는 센서의 유리캐리어를 위한 장착면이 슬라이드상에 제공될 수 있으며, 상기 유리캐리어는 장착면으로부터 돌출하는 볼트(bolt)들에 장착되고, 상기 유리캐리어는 장착면에 대해 납작하게 압착되며, 필요하다면 몰딩가능한 수지(resin)에 의해 장착면에 부착될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 플래쉬광(flash light)전지를 수용하기 위해 주몸체내에 배열되고, 회전축근처에 배열되며, 초기에 내측반경 방향으로 인장하중을 받는 스프링에 대해 반경방향으로 이동가능한 핀을 가지고 반경방향을 향하는 전지하우징이 구성되고, 금속제의 전지하우징 덮개는 주몸체에 대하여 액체로부터 씰링이 이루어지는 접지극 나사(grounded pole screw)로서 설계되는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의해 전지하우징 덮개 위에 지지되는 플래쉬광전지는 필수적으로 원심력에 대해 중립을 이루는 배열이 보장되고, 상기 배열에 따르면 길이공차는 스프링하중을 받는 핀에 의해 원심력이 보상되면서, 균형이 이루어진다. 주몸체의 요홈내로 삽입된 절연플라스틱부품내에서 상기 핀이 이동가능하게 삽입된다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 주몸체를 둘러싸는 쉘(shell)은 충격에 견디는, 선호적으로 유리섬유 강화플라스틱(glass-fiber-reinforced plastic)으로 구성되며, 상기 쉘내에는 디지털디스플레이(digital display)를 위한 투시개구부가 배열된다. 원통형 쉘에 구성된 평면부내에 투시개구부가 배열되는 것이 선호된다. 추가로 측정평가전자장치를 제어하기 위해, 투시개구부근처에 위치하고, 선호적으로 쉘의 평면부내에 위치하며, 외부에서 작동가능한 스위치들을 배열하는 것이 가능하다. 주몸체상에 위치한 원형의 돌출측부 및 주몸체에 연결가능한 플랜지형 덮개사이에 쉘이 고정된다. 쉘내에서 투시개구부는 반경방향으로 약간 오목하게 들어가 구성된다. 투시개구부가 구성된 영역에서 쉘로부터 돌출하는 스위치들도 반경방향으로 약간 오목하게 들어가 구성된다. 투시개구부 및 스위치들이 오동작 또는 손상되지 않도록, 상기 돌출측부 및 플랜지형 덮개는 적어도 평면부에서 쉘의 외부면보다 반경방향으로 더욱 돌출되게 구성된다.
본 발명에 따르면, 미세조정을 위해 슬라이드용 조정기구(adjusting mechanism)가 제공되고, 상기 조정기구는 주몸체내에서 오프센터(off-center)상태로 지지되는 스핀들(spindle)을 포함하며, 또한 헬리칼기어시스템(helical toothing system) 및 이와 짝을 이루는 헬리갈기어시스템이 제공되며 슬라이드에 고정되게 연결된 카운터파트(counterpart)를 가진다. 장착이 이루어지기 전에, 헬리칼기어구조의 카운터파트는 먼저 슬라이드에 부유되게 연결되고, 헬리칼기어구조의 안내장치와 공차가 없는 정확한 방향설정이 이루어질 수 있다. 다음에 상기 위치에서 예를들어 인젝션 몰딩(injection molding)에 의해 헬리칼기어구조의 카운터파트와 슬라이드가 고정되게 연결가능하고, 필요하다면 그 다음에 서로 용접이 가능하다.
본 발명에 따르면, 측정평가전자장치는 디지털저장장치를 구비할 수 있고, 경로측정장치 및 디지털디스플레이와 관련하여 다음 수치들을 결정 및 저장가능하다.
-센서에 의해 스케일(scale)상에서 스캐닝(scanning)이 가능하고 주몸체에 대해 슬라이드의 변위경로를 정의하는 상대수치. 상기 상대수치(relative value)는 슬라이드의 소요변위위치에서 영(zero)으로 세팅될 수 있고, 디지털저장장치내에 저장가능하며, 상기 디지털저장장치로부터 디지털디스플레이로 불러낼 수 있다.
-센서에 의해 스케일상에서 스캐닝이 가능하고 주몸체에 대해 슬라이드의 절대위치를 정의하는 절대수치. 상기 절대수치가 영(zero)인 위치에서 공구가 균형을 이루고, 상기 절대수치는 디지털저장장치내에 저장가능하며, 상기 디지털저장장치로부터 디지털디스플레이로 불러낼 수 있다.
-디지털저장장치내에 저장가능하며 디지털저장장치로부터 디지털디스플레이로 불러낼 수 있는 절대실제측정수치.
본 발명은 도면에서 개력적으로 도시된 여러개의 실시예들과 관련하여 다음에서 더욱 상세히 설명된다.
도면에 도시된 정밀회전헤드(precision rotary head)는 필수적으로 주몸체(10), 강성의 끼워맞춤되는 핀(12), 슬라이드(slide)(14) 및 측정평가 전자장치(20)로 구성되며, 상기 핀(pin)(12)은 선호적으로 상기 정밀회전헤드를(도면에 도시되지 않은) 기계공구의 회전구동클램핑장치(clamping device)에 연결시키기 위해 주몸체(10)와 일체로 결합되고, 상기 슬라이드(14)는 정밀회전헤드의 회전축과 수직으로 주몸체(10)에 대하여 조정가능하고 절삭공구를 위한 공구수용장치(16)를 가지며, 상기 측정평가전자장치(20)에 의해 상기 슬라이드(14)의 변위경로의 측정이 용이해지고 측정결과의 평가가 이루어진다.
주몸체(10)내의 움직임에 대해 고정되게 지지되고, 수동회전이 가능하며 나사구조를 가진 스핀들(22)에 의해 슬라이드(14)는 주몸체(10)에 대하여 이동된다. 예를들어 선형용량성측정스케일(linear capacitive measuring scale)로써 설계되고 또한 측정평가전자장치(20)에 전기적으로 연결된 센서(23)에 의해 전자적으로 스캐닝(scanning)이 이루어지는 스케일(24)이 슬라이드(14)의 종방향 측면들중의 하나에 제공된다. 실시예에 있어서, 측정 평가전자장치(20)는 예를들어 LED 또는 LCD 표시기와 같이 외측반경방향을 향하는 디지털디스플레이(digital display)(26)를 추가로 가진다. 제1도 내지 제5도에 있어서, 선호적으로 플라스틱(plastic)내에 몰딩(molding)되는 측정평가전자장치(20)가 충진부재(28)에 고정되게 연결되고, 또한 상기 스케일(24)에 대하여 감지헤드의 조정을 용이하게 하도록 상기 충진부재(28)는 주몸체(10)의 요홈(18)내에서 이동가능하게 배열된다.(제1도 내지 제5도에서) 미세구조의 강(steel)제로 구성되고 (제8도 내지 제11도에서) 플라스틱(plastic)제로 구성되는 쉘(30)에 의해, 요홈(18)은 외부에 대해 액체로부터 씰링(sealing)상태를 유지하고, 상기 쉘(30)은 주몸체(10)상에 위치한 원형의 돌출측부(32) 및 주몸체(10)상에 고정가능한 원형의 플랜지형 덮개(flanged lid)(34)사이에서 원주방향으로 이격된 여러개의 나사들로 고정된다. 동시에 (제1도 내지 제5도의) 금속제의 쉘(30)에 의해 측정평가전자장치(20)가 패러데이 케이지(Faradayic cage)와 같은 외부전기장으로부터 보호된다. 반경방향으로 상기 쉘(30)의 내부에 위치한 표면에는 아크릴유리제의 링(acrylic glass ring)(36)과 일직선을 이루는 계단구조 요홈이 제공된다. 상기 링(36)은 상기 쉘(30)에 접착되거나 인젝션 몰딩(injection molding)으로 구성된다. 충진부재(28)는 또한 투시개구부(40)를 가지고, 디지털디스플레이(26)는 투시개구부(40,38)를 통해 외부로부터 관찰될 수 있다. 인덱스나사(42)에 의해, 투시개구부(38)를 가진 쉘(30)은 투시개구부(40)를 가진 주몸체(10)위에서 원주방향으로 정확히 정렬된다. 측정평가전자장치(20)에는 전지(44) 또는 플래쉬광전지(flashlight battery)(44')에 의해 전류가 공급되고, 상기 전지는 외부에 대해 씰링상태를 이루는 전지하우징(46)내에 배열된다. 외부로부터 접근가능하고 충진부재(28)내에서 구멍을 통해 연장구성되며 외측반경방향을 향하는 스위치(48,50)들이 상기 링(36) 및 쉘(30)내에 제공되고 외부에 대해 액체로부터 씰링이 이루어진다.
스위치(50)에 의해 측정평가전자장치(20)가 작동되고, 디지털디스플레이(26)가 영(zero)으로 설정되며, 스위치(48)에 의해 밀리미터(milimeter)식 측정량과 인치(inch)식 측정량의 변환이 이루어진다.
제6도 및 제7도에서는 디지털디스플레이(26)가 생략되어 있다. 금속제의 쉘(30)내에 구성되고 외측으로 개방된 원형요험(60)내에 적외선 송수신요소(transmitting and receiving element)를 장착한 광전자송수신기(62)가 끼워맞춤되어 있다. 주몸체(10)의 요홈(64)내에 배열된 송수신전자장치(66)에 상기 광전자송수신기(62)가 전기적으로 연결되어 있다. 공구헤드가 고속회전시에도 적외선은 모든 각도에서 광전자송수신기(62)에 의해 송수신될 수 있다. 측정평가전자장치(20)와 동일하게, 송수신전자장치(66)는 금속제의 쉘(30)에 의해 외부의 전기장으로부터 보호되고, 액체의 돌발적인 유입을 막도록 외부에 대해 씰링상태를 이룬다. 적외선 수신기를 장착한 원격제어장치(70)에 의해, 공구헤드내에 배열된 전자장치들의 송수신이 용이하게 이루어지고, 상기 원격제어장치(70)에는 공구헤드내에서 슬라이드(14)의 변위경로를 나타내는 디지털디스플레이(72)와, 장치의 전원을 끄며 스케일을 변환하기 위한 다양한 작동노브(operating knob)들이 배열된다. 다양한 용도로 이용하도록 원격제어장치(70)는 휴대용 전지작동식 장치로 구성된다. 예를들어 통계제어프로쎄스(statistical control process)를 수행하기 위해, 원격제어장치(70)에는 추가로 마이크로프로쎄서회로배열(microprocessor-supported circuit arrangement)이 장착가능하며, 상기 회로배열내에서 측정데이터들이 저장되고, 필요하다면 인쇄되며, 추가의 통계평가를 위해 중앙프로쎄서로 전달될 수 있다. 외부의 프로쎄서와 송수신을 용이하게 하도록, 원격제어장치(70)에는 외부데이터포트(external dataport)가 장착될 수 있다.
제8도 내지 제11도의 실시예에 있어서, 주몸체(10)는 공구의 회전측(80)에 대해 수직을 이루며 연장구성되는 평면의 장착면(82)를 가지고, 상기 장착면(82)는 센서(23)를 수용하기 위해 장착면의 중앙에 요홈(84)을 가진다. 센서(23)는 유리캐리어(glass carrier)로 구성되고, 박층기술(thin-layer technique)을 이용하여 유리캐리어의 작동면위에 측정평가전자장치가 부착된다. 횡방향으로 이격된 장착바(mounting bar)(88)들이 측정장치(86)옆에서 유리캐리어의 작동면위에 부착되고, 또한 유리캐리어의 변부들너머로 돌출하는 장착바들의 자유단부들에서 주몸체(10)의 장착면(82) 위에 고정되는 것이 선호된다. 상기 고정방법에 의해, 유리캐리어의 작동면이 장착면(82)과 정확히 정렬되고, 주몸체(10)와 유리캐리어사이의 열팽창이 유리캐리어의 파손없이 보상될 수 있다.
평면구조를 이루는 슬라이드(14)의 장착면(90)에 고정된 유리캐리어가 스케일(24)에 구성되고, 상기 장착면은 회전축(80)과 정확히 수직을 이루고, 상기 구성에 의해 열팽창에 따른 차이가 용이하게 보상된다. 서로 마주보고 있는 스케일(24)의 작동면과 센서의 작동면이, 필요하다면, 10 내지 20㎛의 간격만큼 서로 이격되고, 상기 간격은 고점성절연체(highly viscous dielectric)로 충진된다. 상기 방뻐에 의해 센서(23) 및 스케일(24)의 배열은 원심력에 대해 중립을 형성하고, μ-범위내에서 속도와 무관한 길이측정이 보장된다.
전지하우징(46)은 주몸체(10)내에서 센서(23)와 바로 인접하게 반경방향으로 배열된다. 전지하우징(46)은 내부에 프래쉬광(flashlight)전지(44')를 수용한다. 전지(44')는 외측반경방향을 향하는 접지극(92)에서 반경방향으로 이동가능한 나사플러그(94)에 의해 지지되고, 회전축근처에 배열된 양극 특히 전지의 상측부에서 절연된 플라스틱인서트(98)내에서 스프링(100)하중에 의해 이동가능한 핀(102)으로 지지된다. 회전축(80)근처에 배열된 핀(102)이 전지극(96)으로부터 분리되지 않고 심지어 공구의 고속회전시 원심력이 작용할 때도 전지극으로부터 분리되지 않도록, 스프링(100)은 초기에 회전축(80)방향으로 반경방향 인장하중을 받는다.
전지(44')와 반경방향으로 마주보는 플라스틱 인서트(98)의 측면에는 외부에서 접근가능한 플러그소켓(plug socket)(104)이 제공된다. 상기 플러그소켓(104)은 측정평가전자장치와 연결되고, 외부데이터 입력 또는 처리장치로 그리고 외부데이터 입력 또는 처리장치로부터 데이터전송을 위한 외부데이터포트(external data port)로 이용된다.
제8도 내지 제11도의 실시예에 있어서, 돌출측부(32)와 플랜지형덮개(34)사이에 고정된 쉘(30)은 충격에 강한 재료로 구성되고, 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastic)으로 구성되는 것이 선호된다. 쉘(30)의 원통형외형에 대하여 오목한 구조를 가지고, 반경방향으로 돌출하는 돌출측부(32)의 돌출부(32') 및 플랜지형덮개(34)의 돌출부(34')에 의해 외부의 기계적 영향으로부터 보호되는 평면부(106)가 쉘(30)위에 위치한다. 쉘(30)의 평면부(106)는 투명한 투시개구부(38)와 스위치(48,50)를 수용한다. 쉘(30)내부의 요홈내부로부터 투시개구부(38)가 부착된다.
공구헤드의 중심영역에서 센서(23) 및 전지(44')에 대해 스케일(24)이 원심력의 영향으로부터 중립을 유지하도록, 슬라이드(14)의 조정기구가 주몸체(10) 및 슬라이드(14)내에서 중심으로부터 벗어나게 배열된다. 조정기구는 축방향으로 고정되고 주몸체(10)내에서 회전가능하게 지지되는 스핀들(22)을 포함하고, 헬리칼기어시스템(helical tooth system)(100)형태의 안내구조물(108)이 상기 스핀들(22)상에 구성된다. 지지나사(114)내의 개구부를 통해 적합한 렌치(wrench)에 의해 접근가능한 육각소켓(hexagonal socket)(112)을 이용하여 상기 스핀들(22)이 작동된다. 슬라이드(14)상에 배열된 카운터파트(118)상의 헬리칼기어시스템(116)과 상기 헬리칼기어시스템(110)이 짝을 이룬다. 헬리칼기어시스템(110,116)들을 공차없이 정확하게 배열하기 위해, 우선 카운터파트(118)가 슬라이드(14)에 부유되게 연결되고 다음에 헬리칼기어시스템(110)과 짝을 이룬다. 다음에 카운터파트(118)와 슬라이드(14)사이의 충진공간(120)이 몰딩가능한 수지(resin)로 충진된다.
측정평가전자장치(20)는 용량성 길이측정장치(capacitive lengh measuring device)의 측정신호평가를 위한 특수 구성부품을 포함한다. 대략 0.2㎛의 길이가 정확히 측정되도록 평가가 이루어진다. 다른 방법에 의하면 아직도 공차가 존재하는 것을 고려할 때 상기 구성에 의해 직경 1㎛내의 정확한 측정이 보장된다. 추가로 측정평가전자장치(20)는 마이크로프로쎄서(microprocessor) 및 정밀회전공구를 위해 특별히 개발된 데이터저장장치 및 소프트웨어(software)를 포함한다. 스위치(48,50) 또는 외부데이터 포트(104)를 통해 데이터입력이 이루어진다. 다른 기능들중에 상기 구성에 의해 다음기능들이 가능하다.
-공구를 위해 디지털디스플레이에 불려질 수 있는 확인번호(identification number)를 저장하는 기능,
-슬라이드의 모든 소요위치에서 영(zero)으로 설정될 수 있는 변위경로표시기능,
-공구가 장치에 의해 균형이 이루어지는 영점위치에서 슬라이드의 절대위치표시기능,
-정밀회전헤드 상에서 공구인서트에 대해 개별적으로 조정될 수 있고, 디지털디스플레이로 불려질 수 있는 실제측정량을 저장하는 기능,
-충전제어표시를 가진 전지조정기능
-특히 구체적으로 제시된 조정제한치(adjustment limit)에 도달하는 순간 자동 에러 및 인터페이스(error and interface)표시기능
추가로 소프트웨어(software)에 의하여, 장기간에 걸쳐 공구에 관한 데이터를 저장가능하여 작동데이타수집 및 에러(error)분석이 가능해진다. 외부데이터포트(104)를 통해 상기 데이터를 분리된 컴퓨터(computer)에 전달한 후에 상기 데이터의 평가가 이루어질 수 있다.
제8도 내지 제11도를 따르는 정밀회전헤드의 개략블록선도가 제12도에 도시된다. 정밀회전헤드의 주몸체(10)상에서 화살표(121)방향으로 이동가능하게 슬라이드(14)가 배열된다. 용량성측정시스템(capacitive measuring system)(122)에 의해 변위위치가 직접측정되고, 슬라이드에 고정된 스케일(24) 및 주몸체에 고정된 센서(23)로 구성되며 측정평가전자장치(20)에 상기 용량성측정시스템(122)이 연결되고, 공구헤드에 일체로 구성된 디지털디스플레이(26)상에 상대변위가 표시된다. 주몸체(10)내에 배열된 전지(44)에 의해 전류가 공급된다. 외부데이터포트(104)에 의해 측정평가전자장치(20)와 데이터교환이 가능해진다.
정밀회전헤드를 위한 추가의 블록선도가 제13도의 선도에 도시된다. 주몸체(10)내에 일체로 구성된 서보모터(servo motor)(124)에 의해 주몸체(10)에 대하여 화살표(121)방향으로 슬라이드가 이동가능하다. 서보모터(124)는 전자제어장치(126)에 의해 제어되고, 차례로 측정평가전자장치(20)에 연결된 제어회로에 의해 제어된다. 제어값 또는 기준값은 슬라이드(14)의 외부에 배열된 기본요소(128)를 통해 직접 공작물측정값에 도달하거나 광전자송수신기(62)를 통해 직접 측정평가전자장치에 연결된 제어장치에 도달한다. 외부수신기(130)에 의해 광전자송수신기(62)와 송수신이 이루어지고, 상기 외부수신기(130)에는 원격제어장치(70) 또는 공작물측정을 위한 외부측정장치(132)가 연결될 수 있다.

Claims (29)

  1. 회전축(80) 주위에서 회전하는 주몸체(10)와, 한 개 이상의 절삭공구가 장착되고 상기 회전축(80)과 수직방향으로 주몸체(10)에 대해 조정가능한 한 개 이상의 슬라이드(14)와, 주몸체(10)에 대해 슬라이드(14)의 변위경로를 직접측정하기 위한 장치와, 경로측정결과를 평가하고 표시하기 위한 측정평가전자장치(20) 및 디지털디스플레이(26)로 구성되고, 상기 주몸체(10)가 전지로 작동되는 측정평가전자장치(20)를 내부에 수용하기 위한 요홈과 외측반경방향을 향하는 디지털디스플레이(26)을 가지며, 슬라이드(14)가 스케일(24)을 가지고 주몸체(10)가 스케일(24)을 스캐닝하고 측정평가전자장치(20)에 연결되는 센서(23)을 가지도록 구성되거나, 주몸체(10)가 스케일(24)을 가지고 슬라이드(14)가 스케일(24)을 스캐닝하고 측정평가 전자장치에 연결되는 센서(23)을 가지도록 구성되는 기계공구용 공구헤드에 있어서, 서로 마주보게 구성되고 간격에 의해 서로 분리되며, 회전축(80)이 관통하여 연장구성되는 장착면(82,90)내에 회전축(80)과 바로 인접한 위치에 스케일(24) 및 센서(23)가 배열되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  2. 제1항에 있어서, 스케일(24) 및 센서(23)는 회전축(80)과 수직을 이루는 장착면(82,90)들내에 배열되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 간격은 20㎛이하인 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  4. 제1항에 있어서, 스케일(24) 및 센서(23)는 측정평가전자장치(20)에 연결된 용량성 길이측정장치의 구성부품들인 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  5. 제1항에 있어서, 간격은 고점성 절연체로 충진되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  6. 제1항에 있어서, 스케일(24) 및 센서(23)는 각각 박층기술(thin-layer technique)에 의해 부착되는 유리캐리어상에 배열된 측정장치(86)를 가지는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  7. 제1항에 있어서, 센서(23) 또는 스케일(24)이 주몸체(10)상의 장착면(82)위에 고정되고, 상기 장착면(82)은 회전축(80)과 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  8. 제6항에 있어서, 측정장치(86)를 가진 유리캐리어의 작동면에 의해 센서(23) 또는 스케일(24)에 구성된 평평한 유리캐리어가 두 개의 이격된 장착바(88)에 부착되고, 유리캐리어의 변부너머로 돌출구조를 이루는 장착바(88)에 부착되고, 유리캐리어의 변부너머로 돌출구조를 이루는 장착바(88)의 자유단부들이 장착면(82)에 고정되며, 상기 장착면(82)에는 주몸체(10)를 향하는 유리캐리어를 그 내부에 수용하기 위한 요홈(84)이 제공되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  9. 제8항에 있어서, 장착바(88)들을 수용하기 위한 요홈들이 슬라이드(14)내에 배열되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  10. 제6항 내지 9항중 한 항에 있어서, 슬라이드(14)는 스케일(24) 또는 센서(23)의 유리캐리어를 위한 장착면(90)을 가지며, 상기 장착면(90)은 회전축(80)과 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  11. 제10항에 있어서, 유리캐리어가 장착면(90)으로부터 돌출하는 볼트로 장착되고, 상기 유리캐리어는 장착면(90)에 평평하게 압착되며, 몰딩가능한 수지에 의해 상기 장착면(90)에 연결되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  12. 제1항에 있어서, 주몸체(10)내에 플래쉬광전지(44')를 수용하기 위해 반경방향으로 배열된 전지하우징(46)이 구성되고, 상기 전지하우징(46)은 핀(102) 및 금속제의 나사플러그(94)를 포함되며, 상기 핀(102)은 초기에 내측반경방향으로 인장력을 받는 스프링(100)의 하중에 의해 반경방향으로 이동가능하고 회전축(80) 근처에 위치하며, 상기 나사플러그(94)는 접지극으로써 설계되고 나사로 고정되며 주몸체(10)에 대해 액체로부터 씰링상태가 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  13. 제12항에 있어서, 주몸체의 요홈에 삽입된 절연성의 플라스틱인서트(98)내에서 핀(102)이 이동가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  14. 제1항에 있어서, 주변부에서 주몸체(10)를 완전히 둘러싸고 디지털디스플레이(26)를 위한 투시개구부(28)를 가지는 쉘(30)에 의해 측정평가전자장치(20)가 씰링상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  15. 제14항에 있어서, 충격에 강한 플라스틱으로 구성되는 원통형의 쉘(30)에는 반경방향으로 들어간 평면부(106)가 형성되고 상기 평면부(106)내에 투시개구부(38)가 배열되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  16. 제15항에 있어서, 측정평가전자장치(20)를 외부에서 작동할 수 있는 스위치(48,50)들이 쉘(30)의 평면부(106)에 배열되는 것을 특징하는 하는 기계공구용 공구헤드.
  17. 제14항 내지 제16항중 한 항에 있어서, 주몸체(10)상에 돌출하는 원형의 돌출측부(32) 및 주몸체(10)에 연결가능한 플랜지형 덮개(34)사이에 쉘(30)이 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  18. 제17항에 있어서, 쉘(30)의 평면부(106)가 형성된 영역내에서 쉘의 외부면위에 반경방향으로 돌출하는 돌출부(32',34')가 돌출측부(32) 및 플랜지형 덮개(34)에 구성되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  19. 제1항에 있어서, 주몸체(10)내에서 오프센터(off-center)를 이루며 지지되고 헬리칼기어시스템형태의 안내구조물을 가지는 스핀들(22)이 포함된 슬라이드(14)의 조정기구가 구성되고, 상기 슬라이드의 조정기구에는 카운터파트(118)가 구성되고, 상기 카운터파트에는 슬라이드(14)에 고정되게 연결되고 짝을 이루는 헬리칼기어시스템(116)이 제공되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  20. 제19항에 있어서, 헬리칼기어구조의 카운터파트(118)는 공차가 없이 정확한 방향으로 안내구조물(108)에 연결되며, 몰딩가능한 수지에 의해 슬라이드(14)에 연결되고 이어서 슬라이드에 용접이 가능한 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  21. 제1항에 있어서, 스케일(24)상의 센서(23)에 의해 검출가능하고 주몸체(10)에 대하여 슬라이드(14)의 변위경로를 정의하는 상대수치는 슬라이드(14)의 다양한 변위경로에서 영으로 설정가능하고 측정평가전자장치(20)의 디지털저장장치내에 저장가능하며, 상기 디지털전자장치로부터 디지털디스플레이(26)로 불러낼 수 있는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  22. 제1항에 있어서, 스케일(24)상의 센서(23)에 의해 검출가능하고 주몸체(10)에 대하여 슬라이드의 절대위치를 정의하는 절대수치의 영점위치에서, 공구가 균형상태를 이루고, 상기 절대수치는 측정평가전자장치(20)의 디지털저장장치내에 저장가능하며, 상기 디지털전자장치로부터 디지털디스플레이(26)로 불러낼 수 있는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구 헤드.
  23. 제1항에 있어서, 절대실제측정수치가 개별적으로 부착공구와 관련되고, 상기 절대실제측정수치는 측정평가전자장치(20)의 디지털저장장치내에 저장가능하며, 상기 디지털전자장치로부터 디지털디스플레이(26)로 불러낼 수 있는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  24. 제1항에 있어서, 주몸체(10)내에 서보모터(124)가 배열되고, 상기 서보모터(124)는 슬라이드(14)에 대해 변위발생방향으로 작동하며 측정평가전자장치(20)에 연결된 전자제어장치(126)를 통해 제어가능한 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  25. 제1항에 있어서, 공작물측정을 위해 슬라이드(14)의 외측부에 기본요소(128)가 배열되고, 상기 기본요소는 측정평가전자장치(20)에 연결가능한 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  26. 제1항에 있어서, 주몸체(10)내에 광전자수신기(62)가 배열되고, 외부수신기(130) 또는 외부측정장치(132)를 가진 원격제어장치(70)와 무선데이터교환을 위하여 상기 광전자수신기(62)가 측정평가전자장치(20)에 연결되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  27. 제1항에 있어서, 측정평가전자장치(20) 및 원격제어장치(70)는 마이크로프로쎄서에 의한 데이터검출기능이 제공되고, 저장된 데이터의 전송을 위해 외부데이터포트(104)를 가지는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  28. 제1항에 있어서, 주몸체(10)의 쉘(30)내에 배열된 송수신 전자장치(66)는 측정평가전자장치(20)에 연결되고, 광전자송수신기(62)는 외부로 개방되고 내부로 밀폐된 원형요홈(60)내에 배열되거나 변부가 개방된 쉘(30)의 요홈들내부에 배열되면, 상기 요홈들이 주변부에 분포하고 송수신전자장치(66)에 연결되며, 외부의 원격제어장치(70)는 광전자송수신기(62)와 송수신이 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
  29. 제28항에 있어서, 쉘(30)의 원형요홈(60)내에 카운터싱킹되고 밀폐된 광전자송수신기(62)내에 송수신요소들이 배열되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 공구헤드.
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