KR100779803B1

KR100779803B1 - 3축 공구위치 측정장치

Info

Publication number: KR100779803B1
Application number: KR1020010086480A
Authority: KR
Inventors: 김민기
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2007-11-27
Also published as: KR20030056283A

Abstract

본 발명은 일측이 공작기계에 장착되고, 타측의 일단부에는 로드를 직선운동시키는 에어실린더가 장착되며, 타측의 타단부에는 3개의 위치고정용 볼이 부착되는 베이스와 상기 위치고정용 볼에 대응되어 끼워지고 상기 베이스상에서 이동하는 V홈 블록과 상기 로드의 일단에 구비되어 상기 V홈 블록의 중심부에 유동가능하게 연결되는 볼링크와 일단이 상기 V홈 블록의 하단 중심에 연결되어 타단이 상기 베이스에 관통되는 바 및 상기 바의 타단에 장착되며 탐침이 구비되는 탐침봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 공구위치 측정장치에 관한 것이다.

베이스, 탐침봉, 블록, 에어실린더, 볼링크

Description

3축 공구위치 측정장치{A Tool Position Measurement Device For Three Axis}

도 1은 본 발명에 따른 볼링크로 연결된 V홈 블록 및 탐치봉과 베이스에 고정된 위치고정용 볼로 이루어진 3축 공구위치 측정장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 볼링크가 없을 경우 제 위치를 찾지 못하는 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 볼링크가 있을 경우의 제 위치를 찾아가는 예시도이다.

< 도면의 주요부분에 따른 부호의 설명 >

10: 에어실린더 20: 볼링크

30: V홈 블록 31: V홈

40: 위치고정용 볼 50: 탐침봉

60: 탐침 70: 베이스

80: 공작기계 90: 바

100:측정장치

본 발명은 공구의 위치를 검출해 내기 위하여 실린더와 볼링크로 연결된 V홈 블록 및 탐침봉과 베이스에 고정된 위치고정용 볼로 이루어진 공구위치 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공구의 위치를 검출해 내기 위하여 상기 실린더 단부와 볼링크로 연결된 탐침봉과 상기 탐침봉에 결합된 V홈을 갖는 V홈 블록과 상기 V홈 블록이 실린더에 의해 전진하였을 때 V홈 블록의 위치를 결정하는 베이스에 고정된 위치고정용 볼을 포함하는것을 특징으로 하는 3축 공구위치 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 초정밀가공기와 같은 고정밀도를 추구하는 공작기계의 경우, 초기 공구의 위치를 정확히 측정하는 것은 가공정밀도를 향상시키기 위한 첫 번째 작업이다. 고가의 엘.브이.디.티 센서(Linear Variable Differential Transformer SENSOR)를 사용하는 종래기술인 엘.브이.디.티 센서(LVDT SENSOR)가 부착된 플레이트를 전, 후진시키기 위한 샤프트와 에어실린더가 서로 구속되어 있어서 에어실린더로부터 가해지는 힘의 정도에 따라 SENSOR가 부착된 플레이트의 정지위치에 변화가 있게 되어 최종적으로 툴의 위치측정에 필요이상의 오차가 포함되게 된다.

또한, 다이아몬드 터닝과 같은 초정밀가공기의 경우 X축과 Z축이 분리되어 있는 가공기의 구조적 특성으로 인하여, 툴과 공작물이 직각을 이루면서 가공하게 되고, 이 경우 툴과 공작물의 중심이 일치되지 않으면 공작물의 중심부에 가공되지 않는 부분이 남게 된다.

이와 같은 현상은 평면과 비구면을 가공할 때 공작물의 가공불량을 초래하는 중대한 문제가 되며, 공작물의 형태나 재질 및 가공조건에 따라 툴을 달리 사용해 야 하기 때문에 툴의 교체가 잦고, 그때마다 툴의 위치를 재측정하여야 하므로 편리하면서도 간단하고 반복정밀도가 높은 셋팅장치를 필요로 하게 된다.

따라서, 탐침봉과 에어실린더 사이의 연결 구성을 둘 사이에 어떠한 구속력도 존재하지 않게 함으로써 에어실린더에서 힘만 가해지면, 탐침봉이 초기 셋팅된 위치에 정확히 정지할 수 있도록 하는 장치의 개발이 필요하다.

또한, 탐침봉의 초기 셋팅 위치에 정확히 정지할 수 있는 탐침을 이용하여 양 측면으로 X축의 공구위치를 측정하고, 정면으로 Z축의 공구위치를 측정할 뿐 만 아니라, 하면으로 공구의 Y축 위치까지 측정까지 동시에 측정하여 작업효율을 증대시킬 수 있는 장치가 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 에어실린더와 볼링크로 연결된 V홈 블록 및 탐침봉과 베이스에 고정된 위치고정용 볼로 이루어져 공구의 위치를 검출해 내기 위한 3축 공구위치 측정장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은, 상기 탐침봉과 에어실린더 사이를 볼링크로 연결하여, 둘 사이에 어떠한 구속력도 존재하지 않게 함으로써 에어실린더에서 힘만 가해지면, 탐침봉이 초기 셋팅된 위치에 정확히 정지할 수 있는 3축 공구위치 측정장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제 3목적은 탐침봉의 초기 셋팅 위치에 정확히 정지할 수 있는 탐침을 이용하여 양 측면으로 X축의 공구위치를 측정하고, 정면으로 Z축의 공 구위치를 측정할 뿐만 아니라, 하면으로는 공구의 Y축 위치까지 측정할 수 있는 3축 공구위치 측정장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 일측이 공작기계에 장착되고, 타측의 일단부에는 로드를 직선운동시키는 에어실린더가 장착되며, 타측의 타단부에는 3개의 위치고정용 볼이 부착되는 베이스와;

상기 위치고정용 볼에 대응되어 끼워지고 상기 베이스상에서 이동하는 V홈 블록과;

상기 로드의 일단에 구비되어 상기 V홈 블록의 중심부에 유동가능하게 연결되는 볼링크와;

일단이 상기 V홈 블록의 하단 중심에 연결되어 타단이 상기 베이스에 관통되는 바; 및

상기 바의 타단에 장착되며 탐침이 구비되는 탐침봉;을 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 공구위치 측정장치에 의하여 달성된다.

그리고, 상기 탐침은 양 측면으로 X축의 공구위치를 측정하고, 정면으로 Z축의 공구위치를 측정하며, 하면으로 Y축의 공구 위치를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 V홈 블록의 V홈과 상기 위치고정용 볼은 중심점을 기준으로 120°간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것 이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 볼링크로 연결된 V홈 블록 및 탐침봉과 베이스에 고정된 위치고정용 볼로 이루어진 3축 공구위치 측정장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 3축 공구위치 측정장치(100)는 일측이 공작기계(80)에 장착되어 고정되고, 타측의 일단부에는 로드를 직선운동시키는 에어실린더(10)가 장착되며, 상기 위치고정용 볼(40)에 대응되어 끼워지며 타측의 타단부에는 3개의 위치고정용 볼(40)이 부착되는 베이스(70)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 베이스(70)상에서 이동하는 V홈 블록(30)과 상기 로드의 일단에 구비되어 상기 V홈 블록(30)의 중심부에 유동가능하게 연결되는 볼링크(20)와 일단이 상기 V홈 블록(30)의 하단 중심에 연결되어 타단이 상기 베이스(70)에 관통되는 바(90)와 상기 바(90)의 타단에 장착되며 탐침(60)이 구비되는 탐침봉(50)으로 이루어진다.

그리고 3축 공구위치 측정장치(100)는 상기 에어실린더(10)에 공기압이 가해지면 에어실린더(10)와 볼링크(20)로 연결된 V홈 블록(30) 또는 탐침봉(50)이 전진하게 되고, 볼링크(20)가 위치고정용 볼(40)과 접촉하게 되면 상기 탐침봉(50)이 초기 셋팅된 위치에 정확히 고정이 되어 공구의 X축의 공구위치, Y축의 공구위치 및 Z축 3축공구위치의 측정이 가능하게 되어있다.

여기서, 상기 베이스(70)는 일측이 공작기계(80)에 장착되어 고정되고, 타측의 일단부에는 로드를 직선운동시키는 에어실린더(10)가 장착되며, 상기 위치고정용 볼(40)에 대응되어 끼워지며 타측의 타단부에는 3개의 위치고정용 볼(40)이 부착되어 있다.

이러한, 상기 위치고정용 볼(40)은 상기 베이스(70)의 타측의 타단부에 일정간격으로 3곳에 위치한다. 그리고, 상기 위치고정용 볼(40)은 상기 V홈 블록(30)이 에어실린더(10)에 의해 전진되었을때 V홈 블록(30)의 위치를 결정하는 역할을 한다.

그리고, 상기 V홈 블록(30)은 상기 위치공정용 볼(40)과 중심점을 기준으로 120°간격으로 배치되고 V홈(31)의 경우 중심을 향하도록 상기 V홈(31)을 가공함으로써, 3곳의 V홈(31)과 위치고정용 볼(40)이 모두 접촉하는 위치는 단 1점이 되도록 구성되어 있다. 또한 상기 에어실린더(10)에 힘을 가하게 되면 베이스(70)에서 이동이 가능하다.

여기서, 상기 에어실린더(10)는 볼링크(20)에 의하여 상기 탐침봉(50)과 연결되며, 공기압이 가해지면 V홈 블록(30) 및 탐침봉(50)이 전진시켜 볼링크(20)가 위치고정용 볼(40)과 접촉하게 하여 목표위치에 고정이 되어지며 공구의 X축의 공구위치, Y축의 공구위치 및 Z축 공구위치의 측정이 가능하다.

상기 볼링크(20)는 원구(球)와 그것에 끼우는 형태의 연결부품으로 여기에 연결되는 로드는 넓은 각도도 운동이 가능하다. 상기 볼링크(20)는 상기 로드의 일단에 구비되어 상기 V홈 블록(30)의 중심부에 유동가능하게 연결되어 있다.

그리고, 상기 V홈 블록(30)의 하단 중심에 연결되어 타단이 상기 베이스(70)에 관통되는 바(90) 및 상기 바(90)의 타단에 장착되어 탐침(60)이 구비되는 탐침봉(50) 그리고, 상기 바(90)의 타단에 장착되어 탐침(60)이 구비되는 탐침봉(50)으로 되어있다.

도 2는 본 발명에 따른 볼링크가 없을 경우 제 위치를 찾지 못하는 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 V홈 블록(30)의 V홈(31)과 위치고정용 볼(40)은 중심점을 기준으로 120°간격으로 배치되어 있으며, V홈(31)의 경우 중심을 향하도록 V홈(31)을 가공함으로써 3곳의 V홈(31)과 위치고정용 볼(40)이 모두 접촉하는 위치는 단 1점이 되도록 구성되어 있다.

본 예시도에서는 V홈블록(30)의 V홈(31)과 위치고정용 볼(40)이 접촉하는 위치가 일치하지 않아 공구위치에 변화가 생기게 되어 최종적으로 툴의 위치측정에 필요이상의 오차가 생기게 된다.

그리고, X축과 Z축이 분리된 공작기계(80)의 공구위치는 툴과 공작물이 직각을 이루면서 가공하게 되고, 이 경우에는 툴과 공작물의 중심이 일치되지 않으면 공작물의 중심부에 가공되지 않는 부분이 남게 되어 공작물의 가공불량을 초래하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 V홈 블록(30)의 V홈(31)과 위치고정용 볼(40)은 중심점을 기준으로 120° 간격으로 배치되어 있으며, V홈(31)의 경우 중 심을 향하도록 V홈(31)을 가공함으로써 3곳의 V홈(31)과 위치고정용 볼(40)이 모두 접촉하는 위치는 단 1점이 되도록 구성되어 있다.

또한 탐침(60)의 양 측면으로 X축의 공구위치를 측정하고, 정면으로 Z축의 공구위치를 측정할 뿐 만 아니라, 하면으로 공구의 Y축까지 측정이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 볼링크로 연결된 V홈 블록 및 탐침봉과 베이스에 고정된 위치고정용 볼로 이루어진 3축 공구위치 측정장치에 따르면, 탐침봉과 에어실린더 사이를 볼링크로 연결하여, 둘 사이에 어떠한 구속력도 존재하지 않게 함으로써 에어실린더에서 힘만 가해지면, 탐침봉이 초기 셋팅된 위치에 정확히 정지할 수 있도록 하여, 초기 셋팅된 공구의 위치를 재측정시에도 정확한 측정이 가능하도록 반복 정밀도를 높였다.

또한 탐침의 하면으로 공구의 Y축의 위치를 측정할 수 있으며, 양 측면을 이용한 X축의 공구위치 측정, 정면을 이용한 Z축의 공구위치 측정까지 3축의 공구측정이 가능한 장점이 있다.

그리고 상기 3축 공구위치 측정장치는 공작물의 형태나 재질 및 가공조건에 따른 틀을 달리 사용할 필요가 없으며, 또한, 틀의 위치를 재측정하지 않아도 되며 간단하고 반복정밀도가 높아 이용가치가 높다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러 한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims

일측이 공작기계(80)에 장착되고, 타측의 일단부에는 로드를 직선운동시키는 에어실린더(10)가 장착되며, 타측의 타단부에는 3개의 위치고정용 볼(40)이 부착되는 베이스(70)와;

상기 위치고정용 볼(40)에 대응되어 끼워지고 상기 베이스(70)상에서 이동하는 V홈 블록(30)과;

상기 로드의 일단에 구비되어 상기 V홈 블록(30)의 중심부에 유동가능하게 연결되는 볼링크(20)와;

일단이 상기 V홈 블록(30)의 하단 중심에 연결되어 타단이 상기 베이스(70)에 관통되는 바(90); 및

상기 바(90)의 타단에 장착되며 탐침(60)이 구비되는 탐침봉(50);을 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 공구위치 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 탐침(60)은 양 측면으로 X축의 공구위치를 측정하고, 정면으로 Z축의 공구위치를 측정하며, 하면으로 Y축의 공구 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 3축 공구위치 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 V홈 블록(30)의 V홈(31)과 상기 위치고정용 볼(40)은 중심점을 기준으로 120°간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 3축 공구위치 측정 장치.