KR100246306B1 - 엘.브이.디.티센서를이용한초정밀가공기의툴셋팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이아몬드 터닝(Diamond Turning)과 같은 초정밀 가공기에서 툴(Tool)의 위치를 셋팅하기 위한 툴 셋팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘.브이.디.티 센서(Linear Variable Differential Transformer)를 이용하여 툴의 셋팅위치를 정확히 측정한후 셋팅하므로서 공작물의 중심부까지 가공이 가능하도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 초정밀 가공기의 테이블에 가이드플레이트가 구비된 메인베이스를 고정시키고, 상기 가이드플레이트에는 에어실린더에 의해 전후진하는 구조물을 설치하며, 상기 구조물의 선단부에 X 및 Y축의 엘.브이.디.티 센서가 구비된 센서홀더를 취부하므로서 상기 구조물이 에어실린더에 의해 전후 이동할 때 X 및 Y축의 엘.브이.디.티 센서가 툴의 셋팅위치를 정확히 측정할수 있도록 한 것이다.

Description

엘.브이.디.티 센서를 이용한 초정밀 가공기의 툴 셋팅장치

본 발명은 다이아몬드 터닝(Diamond Turning)과 같은 초정밀 가공기에서 툴(Tool)의 위치를 셋팅하기 위한 툴 셋팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘.브이.디.티 센서(Linear Variable Differential Transformer)를 이용하여 툴의 셋팅위치를 정확히 측정한후 셋팅하므로서 공작물의 중심부까지 가공이 가능하도록 한 엘.브이.디.티 센서를 이용한 초정밀 가공기의 툴 셋팅장치에 관한 것이다.

일반적으로 다이아몬드 터닝과 같은 초정밀 가공기는 툴과 공작물이 직각을 이루면서 가공하게 되며, 이 경우 툴과 공작물의 중심이 일치되지 않으면 공작물의 중심부에 가공되지 않는 부분이 남게 된다.

이와 같은 현상은 평면과 비구면을 가공할시 공작물의 가공불량을 초래하는 중대한 문제가 된다.

또한, 상기와 같은 초정밀 가공기는 공작물의 형태나 재질 및 가공조건에 따라 툴을 달리 사용해야 하기 때문에 툴의 교체가 잦고, 그때마다 툴의 위치를 재측정해야 하므로 편리하면서도 간단하고 반복정밀도가 높은 셋팅장치를 필요로 하게 된다.

종래에는 툴을 정확히 셋팅하기 위하여 CCTV등으로 광학점을 찾아 툴의 위치를 검출하였던 바, 이렇게 할 경우 설비의 부피가 크고 설치작업이 복잡해지는 단점이 있으며, 가공의 특성상 선반작업등에는 정확한 센터링이 필요없는 데도 모니터를 통하여 광학점을 찾아야만 하는 불편함이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은 엘.브이.디.티 센서를 이용하여 툴의 위치를 간단하고 편리하게 셋팅할수 있고, 높은 반복정밀도가 유지되는 툴 셋팅장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 개략적인 평면도

도 2는 본 발명의 평면도

도 3는 본 발명의 정면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 테이블 20 : 가이드레일

30 : 주축 40 : 진공척

50 : 공작물 60 : 툴

100 : 메인베이스 101,102 : 가이드플레이트

105 : 가이드샤프트 110 : 프레임

111 : 지지부 120,121 : 엘.브이.디.티 센서

122 : 센서홀더 130 : 에어실린더

140 : V블록 150 : 링크볼

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 초정밀 가공기의 테이블에 가이드플레이트가 구비된 메인베이스를 고정시키고, 상기 가이드플레이트에는 에어실린더에 전후진하는 구조물을 설치하며, 상기 구조물의 선단부에 X 및 Y축의 엘.브이.디.티 센서가 구부된 센서홀더를 취부하므로서 상기 구조물이 에어실린더에 의해 전후 이동할 때 X 및 Y축의 엘.브이.디.티 센서가 툴의 위치를 정확히 셋팅할수 있도록 한 것이다.

이하에서 본 발명을 첨부된 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 개략적인 평면도이고, 도 2는 본 발명의 평면도이며, 도 3은 정면도를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이 본 발명은 테이블(10)상의 가이드레일(20)을 따라 이동하는 주축(30)의 진공척(40)에 공작물(50)을 물려 회전시키고, 다이아몬드 툴(60)을 사용하여 상기 공작물을 원하는 형상으로 가공하는 초정밀 가공기에 있어서,

상기 테이블(10)상에 고정되어 본 발명의 장치전체를 지지하며 그 상단에 2개의 가이드플레이트(101,102)가 일정간격을 두고 입설된 평판형의 메인베이스(100)와;

상기 가이드플레이트를 연결하는 복수개의 가이드샤프트(105)를 따라 축방향으로 이동 가능하게 설치되는 프레임(110)과;

상기 프레임의 선단부에 센서홀더(122)를 통하여 고정되는 X 및 Y축의 엘.브이.디.티 센서(120,121)및;

상기 후방의 가이드플레이트(102)에 고정된채 피스톤로드(131)를 통하여 프레임을 전후 구동시키는 구동원인 에어실린더(130); 로 구성된다.

평판형의 메인베이스(100)는 테이블(10)상에 주축(30)과 평행하게 고정되므로서 테이블의 이동에 따라 그와 함께 이동하게 되고, 2개의 가이드플레이트(101,102)는 메인베이스의 상단에 클램프(103,104)를 통하여 같은 높이로 견고히 입설되며, 가이드플레이트 사이에는 복수개의 가이드샤프트(105)가 평행하게 연결되어 이들 사이의 간격을 유지하게 된다.

프레임(110)은 그 후단의 외측으로 돌출된 지지부(111)에 상기 가이드샤프트(105)를 수용하는 베어링하우징(112)이 끼워지므로서 상기 가이드샤프트를 따라 축방향으로의 이동이 가능하게 설치된다.

X 및 Y축의 엘.브이.디.티 센서(120,121)는 센서홀더(122)에 고정되며 이 센서홀더는 프레임의 선단에 견고히 취부된다.

구동원인 에어실린더(130)는 후방의 가이드플레이트(102)에 고정되고, 그 피스톤로드(131)가 프레임(110)의 플레이트(112)와 연결되므로서 프레임을 전후 이동시키게 된다.

한편, 전방의 가이드플레이트(101)와 프레임(110)의 지지부(111)에는 서로 대응하는 위치에 상기 프레임의 전후 이동시 엘.브이.디.티이 센서(120,121)의 위치결정을 보장하기 위하여 스토퍼 역할을 하는 V블록(140) 및 구형의 링크볼(150)이 설치된다.

상기 V블록(140)은 상하로 V홈이 형성되어 있으며 가이드플레이트(101)에 견고히 고정된다.

상기 구형의 링크볼(150)은 프레임(110)의 지지부(111)에 고정되어 상기 프레임과 함께 전후 이송하면서 V블록 내에 삽입되므로서 프레임을 포함하여 그에 고정된 엘.브이.디.티이 센서(120,121)의 X축 위치를 결정하게 된다.

도면중, 점선으로 표시된 미설명 부호 160은 공작물(50)을 가공하는 도중 엘.브이.디.티 센서(120,121)를 보호하기 위하여 본 발명의 장치 외측에 설치한 커버이며, 이 커버에는 도어가 달려 있어 툴(60)의 위치 측정시에만 도어를 열고 사용할수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작과 작용효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 툴(60)의 위치를 측정하기 위하여 에어실린더(130)로 프레임(110)을 전진시키면 프레임은 가이드샤프트(105)의 안내를 받으면서 수평으로 전진하다가 링크볼(150)이 V블록(140)과 맞닿는 순간 정지한다.

이때, 링크볼(150)은 V블록(140)의 내면과 슬라이딩 접촉하면서 삽입되므로 같은 동작을 반복하여도 항상 같은 위치에만 삽입되어 프레임의 위치가 틀어졌을 경우 이를 보정하게 된다.

즉, 링크볼이 프레임과 함께 이송하면서 제자리에 고정된 V블록에 삽입되고, 삽입되는 도중 틀어진 프레임의 위치를 보정하게 되어 상기 프레임 뿐만 아니라 그에 고정된 엘.브이.디.티이 센서(120,121)의 위치를 결정하는 것이다.

따라서, 엘.브이.디.티이 센서(120,121)의 반복정밀도가 정확하게 유지된다.

이후, 사용자는 엘.브이.디.티 센서(120,121)를 이용하여 툴(60)의 길이와 높이를 정확히 측정한후, 측정된 데이터를 통하여 툴의 위치를 조절하면 된다.

본 발명의 장치에서 측정 및 측정대기 상태일 때의 위치관계를 설명하면 다음과 같다.

즉, X축 및 Y축의 엘.브이.디.티이 센서(120,121)가 고정된 센서홀더(122)와, 이 센서홀더가 취부된 프레이머(110)이 후방의 가이드플레이트(102)와 접촉된 상태가 측정대기 상태이며, 프레임이 가이드샤프트(105)를 따라 전진하여 프레임의 지지부(111)에 부착되어 있는 링크복(150)이 전방의 가이드플레이트(101)에 부착된 v블록과 접촉된 상태가 툴(60)을 측정하는 위치이다.

이와 같은 상태에서 툴의 길이와 높이는 다음과 같이 측정한다.

먼저, 본 장치에 사용된 2개의 엘.브이.디.티이 센서중 X축 센서(120)는 툴의 길이를 측정하는 센서로 그 기준값이 초정밀 가공기의 조립시 진공척(40)의 선단부로 셋팅되어 있고, Y축 센서(121)는 기 기준값이 초정밀 가공기의 조립시 주축(30)의 회전중심 높이로 셋팅되어 있다.

그리고, 본 발명의 장치를 초정밀 가공기의 주축 회전중심 위치와 일정거리에 있도록 가공기의 테이블(10)에 있도록 가공기의 테이블(10) 위에 설치한다.

본 장치가 툴의 측정위치로 전진해 있는 상태에서 툴이 X축 및 Y축의 엘.브이.디.티이 센서(120,121)와접촉하면서 지나갈 때 센서에서 측정되는 측정값의 부호에 의해 툴(60)의 위치와 기준위치의 상관관계를 알수 있고, 이때 측정값의 절대값이 최고가 되는 위치가 측정시의 툴의 위치이다.

이때, X축 엘.브이.디.티이 센서에 의한 측정값이 툴의 측정값이 되고, Y축 엘.브이.디.티이 센서에 의한 측정값이 툴의 높이값이 된다.

이들 측정값이 기준값과 일치하도록 툴의 위치를 다시 셋팅하고, 본 장치와 가공기의 회전중심 위치 사이의 거리만큼 가공기의 테이블을 이동시키면 툴과 공작물(50)의 중심이 일치된다.

툴(60)의 위치조절이 완료된 다음에는 에어실린더(130)를 통하여 프레임(110)과 엘.브이.디.티 센서(120,121)를 본래의 위치로 복귀시키면 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 툴을 사용하여 공작물을 가공하는 초정밀 가공기에 엘.브이.디.티 센서를 이용하여 툴의 셋팅위치를 확인 및 측정할수 있는 셋팅장치를 설치하므로서 툴의 셋팅위치가 정확하여 공작물의 중심부 까지 가공할수 있고, 높은 반복정밀도가 유지되어 셋팅작업이 용이하고 간편한 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 테이블(10)상의 가이드레일(20)을 따라 이동하는 주축(30)의 진공척(40)에 공작물(50)을 물려 회전시키고, 툴(60)을 사용하여 상기 공작물을 원하는 형상으로 가공하는 초정밀 가공기에 있어서,

   상기 테이블(10)상에 고정되어 장치전체를 지지하며 그 상단에 2개의 가이드플레이트(101,102)가 입설되는 메인베이스와;

   상기 가이드플레이트(101,102)를 연결하는 복수개의 가이드샤프트(105)에 축방향으로 이동 가능하게 설치되는 프레임(110)과;

   상기 프레임(110)의 선단부에 센서홀더(122)를 통하여 고정되는 X 및 Y축의 엘.브이.디.티 센서(120,121) 및;

   상기 후방의 가이드플레이트(102)에 고정되어 프레임(110)을 전후 작동시키는 구동원인 에어실린더(130); 로 구성됨을 특징으로 하는 엘.브이.디.티 센서를 이용한 초정밀 가공기의 툴 셋팅장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전방의 가이드플레이트(101)와 프레임(110)의 마주보는 면에 엘.브이.디.티 센서(120,121)의 위치결정을 위하여 스토퍼 역할을 하는 V블록(140) 및 이 V블록과 접촉하는 링크볼(150)이 설치된 것을 특징으로 하는 엘.브이.디.티 센서를 이용한 초정밀 가공기의 툴 셋팅장치.

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