KR100455711B1 - 다인 절삭공구의 마멸측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔드밀공구의 마멸을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는, 절삭을 위한 기계장치의 테이블 상에 안착되고, 상부로 직립한 가이드(16)를 구비하는 베이스(10)와; 상기 가이드(16)에 결합되어 상하이동 가능하고, 멈춤나사부(18a)에 의하여 임의의 위치에서 고정될 수 있는 상하이동블럭(18); 상기 상하이동블럭(18)의 일측면에 설치되고, 조절나사(26)의 회전조작에 의하여 x축방향으로 이동할 수 있는 제1XY테이블(20)과; 상기 제1XY테이블의 전면에 부착되고, 조절나사(36)의 회전조작에 의하여 y축방향으로 이동할 수 있는 제2XY테이블(30); 그리고 상기 제2XY테이블의 전면에 설치되고, CCD카메라를 장착할 수 있는 장착부(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 CCD카메라를 일정한 범위 내에서 이동시키면서, 여러가지 측면에서 공구의 마멸을 측정할 수 있게 된다.

Description

다인 절삭공구의 마멸측정장치{Device for measuring wear of multi-edge cutting tool on the machine}

본 발명은 엔드밀 공구와 같은 절삭공구의 마멸을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절삭공구가 공작기계 상에 장착된 상태에서 보다 정확하게 공구의 마멸을 측정할 수 있도록 구성되는 마멸측정장치에 관한 것이다.

기계산업의 발달로 인하여 고정밀, 고정도 가공 및 난삭재 가공에 대한 필요성으로 인하여 고속가공에 대한 관심과 적용이 높아지고 있는 실정이다. 그러나 이와 같은 고속가공에서 가장 문제가 되는 부분은, 급속한 공구마멸에 따른 제품 단가의 상승과 제품 품질의 저하라고 할 수 있다.

이와 같은 공구마멸 저감을 위한 소재별, 가공조건별 마멸현상에 대한 연구와, 공구마멸 측정기법에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으나, 현장에서 공구의 교체시기를 결정한 정확한 공구마멸의 측정기법에 대한 성과는 미미한 실정이다.

공구의 마멸을 측정하는 방법으로, 크게 직접적인 측정법과 간접적인 측정법으로 나누어볼 수 있다. 직접 측정법은 광학 마이크로스코프 또는 접촉센서 등을 이용하여 마멸되는 공구의 절삭날을 직접 측정하는 방법을 말한다. 이와 같은 직접 측정방법은, 그것에 사용되는 기계장치의 복잡한 처리와, 공구를 기계로부터 분리한 후 측정하여야 하는 불편함이 뒤따른다. 공구를 분리하여 측정하는 것은, 측정 자체도 번거롭지만 절삭물의 연속가공의 측면에서도 여러가지 단점이 제기되고 있으며, 상술한 고정밀 고정도 가공에 문제가 될 수 있다.

간접적인 측정법으로는, AE신호, 절삭력, 스핀들토오크 등을 이용하여 절삭 도중에 발생하는 신호를 처리하여 공구의 마멸 정도를 측정하는 방법이다. 이러한 방법은 신호처리와 분석에 따르는 정확도의 문제와 마멸에 대한 정확한 기준데이터가 필요하고 직접적이고 정량적인 측정이 어렵다는 단점이 있다.

엔드밀공구와 같이 절삭날이 여러개로 형성되는 다인 절삭공구에 있어서는이러한 마멸의 정확한 측정이 어렵고, 더욱이 공구날이 직선이 아닌 나선형을 가지는 경우에는 정확한 측정이 더욱 어렵다.

본 발명의 목적은, 엔드밀과 같은 절삭공구가 기계장치에 장착된 상태에서 공구의 마멸을 정확하게 측정할 수 있는 장치, 즉 공구마멸에 대한 기상계측 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 마멸측정장치의 개략도.

도 2는 본 발명의 마멸측정장치의 후면 개략 사시도.

도 3은 본 발명의 마멸측정장치의 정면 개략 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 ..... 베이스 12 ..... 키

14 ..... 마그네틱지그 16 ..... 가이드

18 ..... 상하이동블럭 20 ..... 제1XY테이블

30 ..... 제2XY테이블 40 .... 장착부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 마멸측정장치는, 절삭을 위한 기계장치의 테이블 상에 안착되고, 상부로 직립한 가이드를 구비하는 베이스와; 상기 가이드에 결합되어 상하이동 가능하고, 고정나사부에 의하여 임의의 위치에서 고정될 수 있는 상하이동블럭; 상기 상하이동블럭의 일측면에 설치되고, 조절나사의 회전조작에 의하여 x축방향으로 이동할 수 있는 제1XY테이블과; 상기 제1XY테이블의 전면에 부착되고, 조절나사의 회전조작에 의하여 y축방향으로 이동할 수 있는 제2XY테이블; 그리고 상기 제2XY테이블의 전면에 설치되고, CCD카메라를 장착할 수 있는 장착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 일실실예에 의하면, 상기 장착부는, 제2XY테이블의 전면에 고정되는 고정부와, 상기 고정부에 대하여 힌지축을 중심으로 회동 가능하게 연결되는 회동부, 그리고 상기 회동부를 일정위치에서 고정부에 고정시키는 고정나사부을 포함하여 구성되고, CCD카메라는 상기 회동부의 전면에 설치되어 있다.

그리고 다른 실시예에 의하면, 상기 베이스의 저면에는, 테이블에 성형된 홈에 끼워질 수 있는 키가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 베이스의 저면에는, 테이블의 측면에 자력으로 밀착될 수 있는 마그네틱지그가 설치되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 일정한 구간 내에서 이동 가능한 CCD카메라를 이용하여, 공구가 공작기계에 장착된 상태에서 마멸정도를 보다 정확하게 측정할 수 있게 되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 측정장치의 개략적인 정면도이고, 도 2는 본 발명의 측정장치의 개략적 사시도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 측정장치는, 공작기계, 예를 들면 머시닝센터 등의 테이블에 올려질 수 있는 베이스(10)를 포함하고 있다. 상기 베이스(10)의 저면에는, 공작기계의 테이블에서 정해진 위치를 보다 쉽게 유지할 수 있도록 하기 위하여, 공작기계의 테이블의 홈에 삽입되어 고정될 수 있는 키(12)가 돌출 성형되어 있다.

그리고 상기 베이스(10)의 저면 일측단부에는, 마그네틱지그(14)가 설치되어 있다. 상기 마그네틱지그(14) 자체의 내부 구성은 이미 공지된 것이고, 그 일측에 설치되어 있는 조절노브(14a)의 회전조작에 의하여, 자력을 발생시키거나 자력을 차단할 수 있는 기능을 가지는 것이다. 상기 마그네틱지그(14)는 상기 베이스(10)가 공작물의 테이블에 안착된 상태에서 테이블의 측면부분에 밀착되도록 설치된 후, 자력을 발생시키는 것에 의하여, 베이스(10)가 테이블 상에서 견고하게 지지될 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 베이스(10)의 상부에는 바아형상의 가이드(16)가 직립한 상태로 설치되고 있다. 상기 베이스(10)에는 상하이동블럭(18)이 관통된 상태로 설치되어 있는데, 상기 상하이동블럭(18)은 상기 가이드(16)를 따라 상하방향으로 이동가능하고, 일측에 설치되어 있는 멈춤나사부(18a)에 의하여 어느 일점에서 고정될 수 있도록 구성된다. 상기 멈춤나사부(18a)는 상기 상하이동블럭(18)의 내부를 관통하여 상기 가이드(16)에 접촉하는 나사부분(18b)을 구비하고 있으며, 이러한 나사부분(18b)은 상하이동블럭(18)의 내부에 나사결합하고 있는 상태이다. 따라서 상기 멈춤나사부(18a)를 회전시키는 것에 의하여, 상기 나사부분(18b)의 선단부가 상기 가이드(16)의 외주연에 밀착되면서, 고정된 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기 상하이동블럭(18)의 일측면에는, 제1XY테이블(20)이 설치되어 있고, 상기 제1XY테이블(20)의 전면에는 제2XY테이블(30)이 설치되어 있다. XY테이블(20,30) 자체의 구성은 이미 공지된 것이고, 도브테일형 결합구조를 가지고 직선운동이 가능하게 구성되는 것이다. 즉, 제1XY테이블(20)은, 도시한 바와 같이, 상기 상하이동블럭(18)의 일측면에 고정되는 고정부(24)와, 상기 고정부와 도브테일구조로 결합되고, 도 2에서 x축방향(상하방향)으로 슬라이딩 가능하게 구성되는 이동부(22), 그리고 상기 이동부(22)의 x축방향 이동을 제어하기 위한 조절나사(26)로 구성된다. 따라서 상기 조절나사(26)를 회전조작하는 것에 의하여, 상기 이동부(22)는 x축방향으로 이동할 수 있게 된다.

그리고 상기 제1XY테이블(20)의 전면측에 설치되어 있는 제2XY테이블(30)의 구성도 상기 제1XY테이블(20)의 구성과 실질적으로 동일한 것이나, 이동방향이 상이하다. 즉 상기 제2XY테이블(30)의 고정부(34)는, 제1XY테이블(20)의 이동부(22)에 고정되어 있고, 제2XY테이블(30)의 이동부(32)는 y축방향으로 직선운동을 할 수 있도록 설치되어 있다. 즉, 상기 제2XY테이블(30)의 조절나사(36)를 회전조작하게 되면, 이동부(32)는, 고정부(34)에 대하여 y축방향으로 이동하게 된다.

상기 제2XY테이블(30)의 전면에는 장착부(40)가 설치되어 있다. 상기 장착부(40)는, CCD카메라를 장착하기 위한 것이다. 따라서 상기 제1XY테이블(20)과 제2XY테이블(30)의 동작에 의하여, 상기 장착부(40)는 xy축으로 임의로 위치조절이 가능하게 됨을 알 수 있을 것이다.

본 발명에 있어서 XY테이블(20,30)은, 장착부(40)에 장착되는 CCD카메라를 x축 및 y축으로 일정간격 이동시키면서, 다양한 각도 또는 위치에서 공구날의 마멸측정을 위한 화상정보를 획득할 수 있도록 하기 위한 것임을 알 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 장착부(40)는, 고정부(42)와 회동부(44), 그리고 상기 회동부(44)의 각 위치를 고정할 수 있는 고정나사부(46)으로 구성되고 있다. 상기 고정부(42)와 회동부(44)는 힌지축(H)을 중심으로 회동가능하게 구성되고, 이렇게 회동 가능한 상태에서 상기 고정나사부(46)를 조이는 것에 의하여 상기 회동부(44)가 고정된 상태를 유지하게 된다. 도시한 실시예에서는, 상기 회동부(44)의 후방으로 연장된 아암(44a)이, 고정부(42)의 한쌍의 돌출부(42a) 사이에서 힌지축(H)을 중심으로 회동가능하게 구성되고 있다.

그리고 상기 고정나사부(46)는, 상기 회동부(44)가 일지점에 멈추게 되면, 이러한 상태에서 상기 회동부(44)는 상술한 멈춤나사부(18a)와 같이 상기 회동부(44)에 밀착되도록 조아져서, 상기 회동부(44)의 설정된 각위치를 유지할 수 있도록 구성된다. 그리고 상기 회동부(44)의 회동각도는, 상기 xy축으로 형성되는 xy평면에 수직방향이 될 것이다. 그러나 상기 회동부(44)는 이러한 회동각도에 의하여 제한되는 것이 아님은 자명하고, 예를 들면 다른 평면상에서 회동할 수 있도록 구성하는 것도 가능함은 물론이다.

그리고 상기 회동부(44)의 전면에는 렌즈(52)를 포함하는 CCD카메라(50)가 장착된다. 상기 CCD카메라(50)는, 기계장치(예를 들면 머시닝센터)의 공구(예를 들면 엔드밀)의 공구날에 대한 화상정보를 획득하여 마멸이 어느 정도 발생하였는가를 측정하기 위한 것이고, 상기 CCD카메라(50)에서 얻어지는 화상정보는 컴퓨터 등의 처리를 거쳐서 디스플레이 가능하게 되거나, 마멸의 정도를 측정하는데 사용될 수 있는 것이다.

상기 렌즈(52)에는 광섬유(54)가 연결되어 있어서, CCD카메라가 얻고자 하는 화상정보를 제공하는 공구에 조명을 제공할 수 있게 된다.

여기서 상기 CCD카메라(50)는, 상술한 바와 같은 XY테이블(20,30)에 의하여 x축 및 y축으로 원하는 이동이 가능하게 되고, 더욱이 상기 장착부(40)에 의하여 일정한 각도범위 내에서 자유롭게 회전가능하게 된다. 따라서 머시닝센터에 물려있는 엔드밀의 여러가지 각도에서 촬영하는 것이 가능하게 되어, 실질적으로 공구를 기계장치에서 분리하지 않고서도, 공구의 표면 정보를 획득할 수 있게 되는 것을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 공작기계에 물려있는 공구를분리하지 않고, 상기 XY테이블(20,30) 및 장착부(40)를 이용하여 CCD카메라(50)가 공구날에 대한 화상정보를 얻을 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명에 의하면 공구가 장착되어 있는 기상에서, 공구날에 대한 정보를 얻을 수 있게 되고, 더욱이 CCD카메라(50)는, XY테이블(20,30) 등을 이용하여 공구날에 대한 여러가지 화상정보를 더욱 정확하게 얻을 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, CCD카메라를 이용하여 공구날에 대한 화상정보를 얻을 수 있도록 구성하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 실질적으로 공구를 기계장치에서 분리하지 않고, 원하는 마멸에 대한 정보를 충분하게 획득할 수 있게 된다. 더욱이 CCD카메라가 장착되는 장착부(40)는 두개의 XY테이블에 의하여 일정한 구간내에서는 위치설정이 아주 편리하게 구성되어 있고, 회동가능하게 구성하는 것에 의하여 다양한 위치에서 공구날의 마멸정도를 쉽게 파악할 수 있게 되는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 절삭을 위한 기계장치의 테이블 상에 안착되고, 상부로 직립한 가이드(16)를 구비하는 베이스(10)와;

   상기 가이드(16)에 결합되어 상하이동 가능하고, 고정나사부(18a)에 의하여 임의의 위치에서 고정될 수 있는 상하이동블럭(18);

   상기 상하이동블럭(18)의 일측면에 설치되고, 조절나사(26)의 회전조작에 의하여 x축방향으로 이동할 수 있는 제1XY테이블(20)과;

   상기 제1XY테이블의 전면에 부착되고, 조절나사(36)의 회전조작에 의하여 y축방향으로 이동할 수 있는 제2XY테이블(30); 그리고

   상기 제2XY테이블의 전면에 설치되고, CCD카메라를 장착할 수 있는 장착부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 마멸측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 장착부는, 제2XY테이블의 전면에 고정되는 고정부(42)와, 상기 고정부(42)에 대하여 힌지축(H)을 중심으로 회동 가능하게 연결되는 회동부(44), 그리고 상기 회동부를 일정위치에서 고정부에 고정시키는 고정나사부(46)를 포함하여 구성되고, CCD카메라는 상기 회동부의 전면에 설치되는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 마멸측정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 베이스의 저면에는, 테이블에 성형된 홈에 끼워질 수있는 키가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 마멸측정장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 베이스의 저면에는, 테이블의 측면에 자력으로 밀착될 수 있는 마그네틱지그가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 마멸측정장치.