KR100543877B1 - 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구를 대신하여 스핀들에 클램프 또는 언클램프되는 공구대체바를 구비하고 클램프상태 및 언클램프상태의 공구대체바의 스트로크 구간에 리미트 스위치에 감지되는 스트로크 설정너트를 설치하고 조정함으로써 공작기계의 공구 클램핑 및 언클램핑 시간을 정확히 측정할 수 있도록 하는 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기는 스핀들홈 내부의 콜렛과 접촉하는 접촉바와; 관통된 형상의 내측에 스프링이 설치되고 테이퍼진 형상의 밀착부가 형성된 스핀들홈 결합부와; 상기 접촉바에 일단이 부착되고 일측에 한 쌍의 스트로크 설정부가 이동 가능하게 설치되며 상기 스핀들홈 결합부를 관통하여 상기 스프링에 일측이 결합하는 공구대체바와; 상기 스트로크 설정부에 인접하게 배치된 한 쌍의 리미트 스위치를 포함하는 타이머와; 및 상기 스핀들홈 결합부가 고정되는 본체에 설치된 마그네트를 포함하여 구성된다.

공구, 클램프, 언클램프, ATC, 공구교환, 머시닝센터, 콜렛

Description

공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기{TOOL CLAMPING-UNCLAMPING TIME GAGE}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기를 개략적으로 나타낸 부분 측면도,

도 3은 본 발명의 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기의 타이머의 볼장착 스위치와 스트로크 설정너트의 배치상태를 개략적으로 나타낸 부분 평면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기의 마그네트의 부착상태를 나타낸 개략적인 사시도,

도 5는 본 발명의 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기가 사용되는 스핀들 콜렛장치를 나타낸 간략한 부분 측면도,

도 6은 공작기계의 스핀들 콜렛장치에 장착된 공구가 언클램프 되는 상태를 나타낸 도면이다.

* 주요 도면 부호의 설명 *

1: 본체 7: 마그네트 결합부

10: 마그네트 20: 스핀들홈 결합부

27: 접촉바 30: 공구대체바

31: 나사 40,41: 스트로크 설정너트

50: 타이머 56,57: 볼장착 스위치

본 발명은 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클램핑 또는 언클램핑시의 공구의 스트로크 크기와 일치하도록 스트로크 설정너트를 조정하고, 클램핑 또는 언클램핑 과정에서 스트로크 설정너트를 감지하는 리미트 스위치와 타이머를 통해 공구의 클램핑 또는 언클램핑 시간을 정확히 측정하도록 한 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기에 관한 것이다.

공구 교환을 자동으로 수행하는 공작기계에 있어서는 공구교환 시간의 정확성이 필수적이다. 즉 공구교환시에 자동공구교환장치는 스핀들에 장착된 공구를 인출하고 새로운 공구를 스핀들에 투입하게 되는데, 이 과정에서 공구를 잡고 있는 스핀들의 콜렛이 공구를 놓아주는 시간과 공구를 잡는 시간이 일정해야 한다.

도 6은 공작기계의 스핀들 콜렛장치에 장착된 공구가 언클램프 되는 상태를 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 자동공구교환장치가 스핀들(60)로부터 공구(68)를 인출할 때에 즉 공구(68)가 스핀들(60)에서 언클램프 될 때, 공구의 생크(69)를 잡고 있는 콜렛장치(70)가 공구 생크(69)를 놓기 이전에 공구(68)를 빼게 되면 콜렛장치(70)의 세그먼트(71)가 파손될 수 있음은 물론이고 공구, 공구교환장치의 파손이나 고장을 유발하게 된다. 또한 스핀들(60)로 공구(68)를 투입할 경우 에도 공구(68)의 투입보다 콜렛장치(70)의 세그먼트(71)의 수축이 먼저 일어나면 세그먼트(71)가 공구(68)의 투입을 방해하여 공구 생크(69)와 세그먼트(71)가 충돌하여 파손을 유발하게 된다.

그러나, 공작기계를 오래 사용하게 되면 콜렛장치의 작동을 위한 유압장치의 유압이 떨어지는 등의 이유로 인해 콜렛장치의 작동속도가 변하게 되어 결과적으로 공구와 콜렛장치 사이에 간섭이 발생하으므로, 이러한 콜렛장치의 작동속도의 변화에 따른 클램프 또는 언클램프 속도의 변화를 신속히 발견하여 보정함으로써 사고의 발생을 미연에 방지하는 것이 중요하다.

종래에는 클램프 또는 언클램프 속도의 변화를 사람이 소리나 진동을 감지하여 판단하였는데, 이는 클램프 또는 언클램프 속도를 정확하게 측정하는 것이 아니라 정상적인 속도에서 벗어났는지 여부만을 측정하는 것이었다.

이러한 종래의 방식은 사람이 속도의 이상여부를 감지하는 것이므로 주관적인 판단을 할 수 밖에 없어서 객관적인 신뢰성의 보장이 어려웠다.

또한 클램프 속도의 보정도 소리나 진동이 발생하지 않을때까지 몇번의 보정을 반복하는 시행착오의 과정을 통해 이루어지므로 시간이 크게 소요되었고 정확성의 보장에도 한계가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 정확한 공구의 클램프 언클램프 시간을 측정하기 위해 공구를 대신하는 공구대체바의 클램프 및 언클램프 과정에서 스트로크 설정너트를 리미트 스위치가 감지하여 클램프 및 언클램프 시간을 측정하도록 한 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은 스핀들홈 내부의 콜렛과 접촉하는 접촉바와; 관통된 형상의 내측에 스프링이 설치되고 상기 접촉바의 일측이 상기 스프링과 조립되는 구조의 스핀들홈 결합부와; 상기 접촉바에 일단이 부착되고 일측에 한 쌍의 스트로크 설정부가 이동 가능하게 설치되며 상기 스핀들홈 결합부를 관통하여 상기 스프링에 일측이 결합하는 공구대체바와; 상기 스트로크 설정부에 인접하게 배치되어 상기 스트로크 설정부의 이송을 감지하는 한 쌍의 리미트 스위치를 포함하는 타이머와; 및 상기 스핀들홈 결합부가 고정되는 본체에 설치된 마그네트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공구의 클램핑 언클램핑 시간측정기에 의해 달성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 상기 공구대체바는 외측에 나사가 형성되고, 상기 스트로크 설정부는 상기 나사가 형성된 공구대체바에 결합하는 스트로크 설정너트인 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 리미트 스위치는 상기 스트로크 설정너트와 볼접촉하는 볼장착 스위치인 것이 바람직하다.

본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기를 개략적으로 나타낸 부분 측면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기는 대략 본체(1), 스핀들홈 결합부(20), 접촉바(27), 공구대체바(30), 타이머(50) 및 마그네트(10)로 구성된다.

본체(1)의 상부는 공구대체바(30)가 배치되도록 폭에 비해 길이가 긴 평면으로 이루어지고, 상부의 뒷부분에는 공구대체바(30)의 안내핀(35)을 수용하고 안내하는 직선형의 안내홈(2)이 형성되며, 안내홈(2)의 끝에는 공구대체바(30)를 지지하기 위한 삽입공(4)이 형성된 지지부(4)가 부착된다. 본체(1)는 아래부분으로 연장되어 형성된 마그네트 결합부(6)를 구비하고, 마그네트 결합부(6)에는 마그네트 장착부(15)에 이어진 결합봉(16)이 결합될 결합공(7)이 형성되고 결합봉(16)을 결합공(7)에 고정하는 고정나사(9)가 구비된다.

마그네트(10)는 전자석의 작동 또는 정지를 위한 스위치(11)를 구비하고, 마그네트(10)는 마그네트 장착부(15)에 나사로 고정되어 설치된다. 마그네트 장착부(15)는 일측에 결합봉(16)이 회전 가능하게 결합되고, 결합봉(16)은 본체(1)의 마그네트 결합부(6)의 결합공(7)에 삽입된다. 마그네트 장착부(15)에는 다른 치수의 직경을 갖는 접촉바(19)를 장착하는 부분이 추가로 형성된다.

본체(1)의 전방에는 스핀들홈 결합부(20)가 고정된다. 스핀들홈 결합부(20)는 공작기계의 스핀들홈에 삽입되는 부분으로서 내측이 관통되어 형성되고 관통된 부분을 공구대체바(30)가 관통한다. 스핀들홈 결합부(20)의 내측에는 코일스프링(23)이 설치된 스프링 수용부(22)가 형성되고, 뒷부분은 스핀들홈의 내면에 삽입되어 밀착하도록 소정의 각도로 테이퍼진 외면인 밀착부(24)가 형성된다.

스핀들홈 결합부(20)의 전방에는 스핀들홈 결합부(20)를 관통한 공구대체바(30)와 접촉바(27)가 나사결합에 의해 결합된다. 접촉바(27)는 스핀들의 콜렛과 밀착하는 공구생크를 대체한 것으로서 원형의 봉의 형상이고 일단에 수나사(미도시)가 형성된다.

공구대체바(30)는 스핀들홈 결합부(20)를 관통하여 접촉바(27)와 결합하는 것으로서 스핀들홈 결합부(20)의 이후에 위치하는 중간부분에는 외면에 나사(31)가 형성되며, 전방 단부는 나사홈(미도시)이 형성되어 접촉바(27)의 수나사와 결합하고 후방에는 일측에 안내핀(35)이 구비되고, 이를 지난 단부는 지지부(4)의 삽입공에 결합된다. 공구대체바(30)는 스핀들홈 결합부(20)의 코일스프링(23)에 플랜지(33)를 통해 결합되고 스핀들홈 결합부(20)에 의해서 탄성적으로 지지된다.

공구대체바(30)의 외면의 나사(31)가 형성된 부분에는 한 쌍의 스트로크 설정너트(40, 41)가 설치된다. 각 스트로크 설정너트(40, 41)는 내측에 나사(미도시)가 형성되고 서로 대향하는 외측에 타이머(50)의 스위치와 접촉하기 위해 동일한 각도로 테이퍼진 부분(42)이 형성된다.

도 3은 본 발명의 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기의 타이머의 볼장착 스위치와 스트로크 설정너트의 배치상태를 개략적으로 나타낸 부분 평면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 타이머(50)는 본체(1)의 측방향에 장착되며 볼장착 스위치(56, 57)와 연결된다. 볼장착 스위치(56, 57)는 한 쌍의 원통형의 케이스(58)에 볼(59)이 삽입된 것으로서, 볼(59)은 케이스(58)의 외부로 일부분이 노출된 상태로 케이스(58)의 내측에서 탄성적으로 지지되며, 한 쌍의 볼(59)들은 공구대체바(30)의 축선과 평행한 선상에 배치된다. 타이머(50)는 볼장착 스위치(56, 57)의 볼(59)과 스트로크 설정너트(40, 41)의 접촉 및 이탈에 의해 시간측정을 하는 회로(미도시)를 구비하며, 시간측정의 작동스위치(51)와 시간의 초기화를 위한 리셋버튼(52)을 구비한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기의 마그네트의 부착상태를 나타낸 개략적인 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 클램핑 언클램핑 시간 측정기는 마그네트(10)를 공작기계의 테이블(61) 위에 부착하고 스핀들홈 결합부(20)를 공작기계의 스핀들(60)에 삽입하여 장착한다.

이하에서는 상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기의 작용효과에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기가 사용되는 스핀들 콜렛장치를 나타낸 개략적인 측단면도이다. 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 스핀들의 콜렛장치에서 콜렛(65)의 이동에 의해 공구대체바(30)의 스트로크 설정너트(40, 41)와 볼장착 스위치(56, 57)의 접촉과 떨어짐이 발생하면서 타이머(50)가 공구의 클램핑 언클램핑 시간을 측정한다. 공구의 클램핑 언클램핑 시간의 구체적인 측정방법은 다음과 같다.

공작기계의 테이블(61)에 마그네트(10)를 고정하고 스핀들홈 결합부(20)를 공작기계의 스핀들홈에 삽입하여 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기(이하 '측정기'라고 함)를 공작기계에 장착한다. 이 때 스핀들홈 결합부(20)의 코일스프링(23)이 접촉바(27)를 밀어내기 때문에 접촉바(27)는 스핀들의 콜렛(65)에 완전히 접촉하고, 이 상태가 공구의 클램프 상태가 된다. 이후 타이머(50)를 작동시키고 우측의 스트로크 설정너트(41)를 돌려서 볼장착 스위치(57)에 닿을 때까지 이동시킨다. 타이머(50)의 시간측정이 정지되면 스트로크 설정너트(41)의 이동을 멈춘다. 타이머(50)는 볼장착 스위치(57)가 스트로크 설정너트(41)와 떨어진 순간부터 작동되고 다시 접촉하는 순간에 정지된다. 스트로크 설정너트(41)의 이동 이전에 타이머(50)를 작동한 이유는 스트로크 설정너트(41)가 볼장착 스위치(57)에 닿게 되면 시간측정이 중단되는 타이머(50)의 기능을 이용하여 스트로크 설정너트(41)가 볼장착 스위치(57)에 닿는 위치를 정확히 찾기 위한 것이다. 이후 접촉바(27)를 언클램프 시키면 콜렛(65)이 접촉바(27)를 우측으로 밀어내고 공구대체바(30) 또한 우측으로 이동하며 우측의 스트로크 설정너트(41)는 볼장착 스위치(57)와 떨어지면서 타이머(50)는 다시 시간측정을 재개한다. 좌측의 스트로크 설정너트(40)를 돌려서 이동하여 볼장착 스위치(56)에 닿게 되면 좌측 스트로크 설정너트(40)의 이동을 멈춘다. 이로써 클램프 또는 언클램프시의 공구의 스트로크의 설정이 완료된다.

좌측의 스트로크 설정너트(40)가 볼장착 스위치(56)에 접촉한 상태에서 접촉 바(27)를 클램프시키면 측정기의 스핀들홈 결합부(20)에 설치된 코일스프링(23)의 복원력에 의해 접촉바(27)가 스핀들홈의 내측으로 이동하면서 우측의 스트로크 설정너트(41)가 볼장착 스위치(57)에 닿게 될 때까지의 시간이 측정된다. 이 측정된 시간이 공구의 클랭핑 시간이다.

타이머(50)를 리셋시킨 후 우측의 스트로크 설정너트(41)가 볼장착 스위치(57)에 접촉한 상태에서 접촉바(27)를 언클램프 시키면, 스핀들의 콜렛(65)이 접촉바(27)를 밀어내어 좌측의 스트로크 설정너트(40)가 볼장착 스위치(56)에 닿게 될 때까지의 시간이 측정된다. 이 측정된 시간이 공구의 언클램핑 시간에 해당한다.

본 발명에 따른 측정기는 본체(1)의 결합공과 결합봉(16)의 거리조정이 가능하고 마그네트 장착부(15)에 대하여 마그네트(10)의 1축 회전이 가능하고 마그네트(10)는 복수의 면에서 부착이 가능하기 때문에 공작기계에 장착이 훨씬 용이해진다.

본 발명의 측정기의 타이머(50)는 클램프/언클램프 시간측정 이외에도 스트로크 설정너트(40, 41)가 배치될 정확한 위치를 알려주는 기능을 하기 때문에 간단한 구성으로도 정확한 스트로크 설정이 가능해진다.

공구대체바(30)에 형성된 안내핀(35)과 본체(1)의 안내홈(2)은 공구대체바(30)가 본체(1)에서 어긋나지 않고 똑바로 직선이동하는 것을 보장하기 때문에 정확한 스트로크 거리값이 보장되고 따라서 정확한 클램핑 언클램핑 시간측정이 가능하다.

스트로크 설정너트(40, 41)들은 테이퍼진 부분의 각도를 일정하게 하여 스트로크 설정너트(40, 41)와 볼의 접촉점이 일정선상에 유지되도록 함으로써 정확한 스트로크 거리가 얻어지도록 하였다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 스트로크 설정을 위해 나사가 형성된 공구대체바(30)를 이동하는 스트로크 설정너트(40, 41)의 구성을 채택하였으나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 나사결합에 의한 이동이 아닌 미끄럼 방식에 의한 이동의 구성을 채택하는 것도 가능하다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기에 의하면 공작기계의 스핀들의 콜렛장치가 공구를 클램프 언클램프 하는 시간을 정확하게 측정할 수 있고, 그 결과 공구의 언클램프 시간이 자동공구교환장치의 공구 교체시간과 일치하지 않는 경우에는 측정된 시간을 기초로 콜렛장치를 구동하는 속도를 재조정하게 되므로 공구와 콜렛장치가 간섭을 일으켜 공구나 콜렛장치가 파손되는 것을 방지하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 측정기는 타이머의 볼장착 스위치를 연동시켜 정확한 스트로크 거리를 얻기 때문에 클램핑 또는 언클램핑 속도의 정확성이 보장되는 효과가 있다.

측정기의 스핀들홈 결합부에 내장된 코일스프링에 의해서 콜렛이 후퇴하는 공구의 클램프시에도 콜렛과 접촉바의 접촉이 보장되는 효과가 있어서 클램핑 시간도 정확하게 측정할 수 있다.

본 발명의 측정기에 사용하는 마그네트는 결합봉에 대해 1축상을 자유롭게 회전할 수 있고 결합봉은 본체와의 거리가 조정가능하므로 본 발명의 측정기를 공작기계의 다양한 위치에 부착할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (3)

1. 스핀들홈 내부의 콜렛과 접촉하는 접촉바(27)와;

   관통된 형상의 내측에 스프링(23)이 설치되고 상기 접촉바(27)의 일측이 상기 스프링(23)과 조립되는 구조의 스핀들홈 결합부(20)와;

   상기 접촉바(27)에 일단이 부착되고 일측에 한 쌍의 스트로크 설정부(40, 41)가 이동 가능하게 설치되며 상기 스핀들홈 결합부(20)를 관통하여 상기 스프링(23)에 일측이 결합하는 공구대체바(30)와;

   상기 스트로크 설정부(40, 41)에 인접하게 배치되어 상기 스트로크 설정부(40, 41)의 이송을 감지하는 한 쌍의 스위치(56, 57)를 포함하는 타이머(50)와;

   상기 스핀들홈 결합부(20)가 고정되는 본체(1)에 설치된 마그네트(10)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공구의 클램핑 언클램핑 시간측정기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공구대체바(30)는 외측에 나사(31)가 형성되고, 상기 스트로크 설정부(40, 41)는 상기 나사(31)가 형성된 공구대체바(30)에 결합하는 스트로크 설정너트(40, 41)인 것을 특징으로 하는 공구의 클램핑 언클램핑 시간측정기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스위치(56, 57)는 상기 스트로크 설정너트(40, 41)와 볼접촉하는 볼장착 스위치(56, 57)인 것을 특징으로 하는 공구의 클램핑 언클램핑 시간 측정기.

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