KR101657257B1

KR101657257B1 - 절삭공구 용접 불량 검사 장치

Info

Publication number: KR101657257B1
Application number: KR1020150090187A
Authority: KR
Inventors: 김을곤
Original assignee: (주)세아스
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2016-09-13

Abstract

본 발명은 용접 불량 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공구강과 초경합금의 용접에 의해 제조되는 절삭공구의 용접 불량 여부를 타격음 분석에 의해 자동으로 검사하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 절삭공구 용접 불량검사 장치는, 흡음부스와; 검사할 절삭공구를 고정 거치하기 위한 공구거치대와; 상기 공구거치대에 거치된 절삭공구의 용접부를 타격하는 타격부와; 상기 타격부를 구동시키는 타격구동부와; 상기 타격부의 절삭공구 용접부 타격에 의해 발생하는 타격음을 포집하기 위한 타격음포집부와; 전체 작동을 제어하고, 상기 타격음포집부로부터 포집된 타격음을 분석하여 절삭공구의 용접부 불량 여부를 판정하는 제어부를 포함한다.

Description

절삭공구 용접 불량 검사 장치{APPARATUS FOR DETECTING WELDING DEFECTS OF CUTTING TOOL}

본 발명은 용접 불량 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공구강과 초경합금의 용접에 의해 제조되는 절삭공구의 용접 불량 여부를 타격음 분석에 의해 자동으로 검사하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 드릴이나 리머와 같은 절삭공구는 생크(shank)와 절삭날 부분으로 구성되는데, 생크 부분은 공구강으로 제작되고, 절삭날 부분은 초경합금으로 제작되며, 생크와 절삭날 부분에 동편을 개재한 상태에서 브레이징 용접에 의해 접합하는 방법으로 절삭공구 완제품이 제조된다. 그런데, 이러한 절삭공구에 용접 불량이 발생하는 경우 사용중 용접부가 파손되면서 피가공물에 손상을 입혀 고가의 피가공물 제품을 폐기해야 하는 상황이 발생하고, 이에 따라 절삭공구 구매자가 절삭공구 생산 업체에 손해배상청구 등 법적 절차를 밟는 경우가 빈번하게 발생하고 있다.

이에, 절삭공구 생산 업체에서는 자체적으로 절삭공구의 용접 불량 여부를 검사하여 출하하여야 하는데, 기존의 검사장치로는 X선 비파괴 검사 장치가 존재하지만 매우 고가이기 때문에 도입 비용과 시설확보, 인력운영 측면에서 현실적으로 어려움이 많았다. 한편, X선 비파괴 검사 장치의 대안으로서 용접 완료된 시험편을 해머로 때려서 울리는 소리를 듣고 불량유무를 판단하거나, 용접부에 충격을 가해 실제로 용접부가 부러지는지를 시험하여 용접 불량을 판단하는 매우 원시적인 방법을 사용하여 검사하고 있는 경우가 많은데, 이 경우 현재까지 표준화된 검사방법이 없으므로 검사인력의 개인별 특성에 의해 용접 불량 여부가 결정되는 바, 검사 결과의 신뢰성이 떨어지고 균일한 검사 결과를 얻을 수 없다는 문제점이 있어왔다.

한국 특허출원 제10-2005-0125133호 한국 특허출원 제10-1998-0020142호 한국 특허출원 제10-2008-0016971호 한국 특허출원 제10-2010-0094581호 한국 특허출원 제10-2001-0060206호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 절삭공구 용접 불량 검사 방법의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, X선 비파괴 검사 장치 보다 저렴하면서도 표준화된 분석 방법을 통하여 용접 불량 유무의 분석 정확도 및 신뢰성을 제고할 수 있는 절삭공구 용접 불량 검사 장치를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절삭공구 용접 불량검사 장치는, 흡음부스와; 검사할 절삭공구를 고정 거치하기 위한 공구거치대와; 상기 공구거치대에 거치된 절삭공구의 용접부를 타격하는 타격부와; 상기 타격부를 구동시키는 타격구동부와; 상기 타격부의 절삭공구 용접부 타격에 의해 발생하는 타격음을 포집하기 위한 타격음포집부와; 전체 작동을 제어하고, 상기 타격음포집부로부터 포집된 타격음을 분석하여 절삭공구의 용접부 불량 여부를 판정하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 흡음부스는 복수개가 병렬로 나란히 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 공구거치대는 흡음부스의 내부 일측 천정부에 설치되되, 절삭공구의 생크 부분을 삽입할 수 있도록 원통형의 파이프 형상으로 구성되며, 삽입된 절삭공구를 고정할 수 있도록 외측에는 고정수단이 구비된다.

그리고, 상기 타격부는, 상기 흡음부스의 바닥으로부터 일정 높이 이격 설치되어 상기 공구거치대에 거치된 절삭공구를 타격하는 해머와; 상기 해머의 상부에 결합되어 회전되는 스윙바를 포함하고, 상기 스윙바는 상단부에 수평방향으로 절곡 형성된 링크부를 포함한다.

그리고, 상기 타격구동부는, 상기 스윙바의 상단부에 형성된 링크부를 파지하는 척과; 상기 척의 후방측에 결합되어 상기 척을 회전시키는 타격모터를 포함한다.

여기서, 상기 척은 공압에 의해 작동되는 에어척이고, 상기 타격구동부는 제어부의 제어신호에 따라 상기 척에 공급되는 공압의 방향을 변경하여 상기 척의 스윙바 파지 및 해제를 제어하는 솔레노이드밸브를 더 포함한다.

그리고, 상기 타격음포집부는 마이크로폰, 증폭기 및 유무선통신부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어부는, 타격음포집부에서 포집된 타격음을 전달받아 시간에 따른 주파수를 측정하여 음향분석결과를 산출하고, 산출된 음향분석결과를 기초로 절삭공구의 용접 불량 여부를 판정하는 음향분석부를 포함한다.

여기서, 상기 음향분석부는 산출된 음향분석결과를 미리 저장된 기준 음향데이터와 비교하여 음향 패턴에 차이가 있는 경우 용접 불량으로 판정할 수 있고, 다수의 흡음부스에서 각각 검사된 동일한 사양의 절삭공구의 타격음으로부터 산출된 음향분석결과들을 상호 비교하여 음향 패턴에 차이가 있는 경우 용접 불량으로 판정할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 저렴하면서도 표준화된 분석 방법을 통하여 용접 불량 유무의 분석 정확도 및 신뢰성을 제고할 수 있고, 불량이 나지 않는 용접 방법 및 용접 조건에 대한 피드백이 가능하다는 장점을 갖는다.

도 1 은 본 발명에 따른 절삭공구 용접 불량 장치의 전체 사시도,
도 2 는 본 발명에 따른 절삭공구 용접 불량 장치의 단위 흡음부스의 내부 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 절삭공구 용접 불량 장치의 타격구동부 구성도,
도 4 는 따른 절삭공구 용접 불량 장치의 제어 계통도,
도 5 는 본 발명에 따른 따른 절삭공구 용접 불량 장치의 작동 상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭공구용접 불량 검사 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭공구 용접 불량 장치는 흡음부스(10), 공구거치대(20), 타격부(30), 타격구동부(40), 타격음포집부(50) 및 제어부(100)를 포함한다.

상기 흡음부스(10)는 후술하는 바와 같이 절삭공구를 타격하여 용접 불량 여부를 검사할때 타격음이 외부로 새어나가지 않도록 하기 위한 것으로, 벽체에 흡음재가 설치된 함체이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 흡음부스(10)는 다수의 절삭공구에 대한 검사를 동시에 수행할 수 있도록 복수개가 병렬로 나란하게 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 타격에 의한 검사가 흡음부스(10)에서 수행되므로 외부 소음에 의해 검사 결과에 영향을 미칠 가능성이 적어 한번에 다수의 절삭공구를 동시에 검사할 수 있다.

공구거치대(20)는 상기 흡음부스(10)의 내부에 설치되어 검사할 절삭공구가 거치 고정되는 부분으로, 도 2 에 도시된 바와 같이, 흡음부스(10)의 내부 일측 천정부에 설치되되, 절삭공구의 생크 부분을 삽입할 수 있도록 대체로 원통형의 파이프 형상으로 구성되며, 삽입된 절삭공구를 고정할 수 있도록 외측에는 고정나사와 같은 고정수단(22)이 구비된다. 이에 따라, 검사시 절삭공구는 공구거치대(20)에 고정된 상태로 천정에 수직으로 매달려 있는 형태로 거치된다.

상기 공구거치대(20)의 일측에는 타격부(30)가 구비된다. 상기 타격부(30)는 공구거치대(20)에 거치된 절삭공구의 용접부를 타격하는 수단으로서, 해머(32)와 스윙바(34)를 포함한다. 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 해머(32)는 흡음부스(10)의 바닥으로부터 일정 높이 이격되어 공중에 설치되되, 그 높이는 후술하는 바와 같이 스윙바(34)의 길이를 반지름으로 하는 진자 운동시 공구거치대(20)에 거치된 절삭공구를 타격할 수 있는 높이로 설정된다. 그리고, 상기 해머(32)의 상부에는 진자 역할을 하는 스윙바(34)가 수직방향으로 결합 및 배치된다. 상기 스윙바(34)의 상측 단부는 후술한다 타격구동부(40)에 의한 회전시 파지를 위해 흡음부스(10)의 측벽측을 향하여 수평방향으로 절곡된 링크부(34a)가 형성된다.

타격구동부(40)는 상기 타격부(30)의 해머(32)의 진자 운동을 위해 스윙바(34)를 파지하여 공구거치대(20)에 거치된 절삭공구의 반대측으로 회전시킨후 파지 해제함에 따라 해머(32)가 공구거치대(20)에 거치된 절삭공구를 타격하도록 구동하는 부분으로, 도 3 에 도시된 바와 같이, 척(41)과 타격모터(42)를 포함한다.

척(41)은 스윙바(34)의 상단부에 형성된 링크부(34a)를 파지하는 수단으로서, 도 3 에 도시된 바와 같이 공압에 의해 이동되는 3개의 죠(41a;jaw)를 갖는 단동척이나 콜릿척 등으로 구성될 수 있다.

상기 척(41)은 후방측에 배치된 타격모터(42)에 결합된다. 이에 따라, 상기 척(41)은 타격모터(42)의 구동에 따라 회전되며, 척(41)에 스윙바(34)의 링크부(34a)가 파지되는 경우 타격모터(42)의 구동에 따라 스윙바(34)가 회전되도록 구성된다.

위에서 언급한 바와 같이, 상기 척(41)은 공압에 의해 작동되는 에어척인 것이 바람직하며, 이에 따라, 타격구동부(40)는 레귤레이터(43)와 솔레노이드밸브(44)를 더 포함한다. 상기 레귤레이터(43)는 별도 구비된 에어탱크(미도시)나 컴프레셔(미도시)로부터 압축공기를 전달받아 일정한 압력으로 공급하는 수단이며, 상기 솔레노이드밸브(44)는 제어신호에 따라 상기 척(41)에 공급되는 공압의 방향을 변경하여 척(41)의 스윙바(34) 파지 및 해제를 제어하는 컨트롤밸브이다. 상기 솔레노이드밸브(44)는 후술하는 제어부(100)의 제어명령에 의해 구동된다.

이러한 타격모터(42), 척(41), 솔레노이드밸브(44) 및 레귤레이터(43)는 도 2 에 도시된 바와 같은 구동부하우징(45) 내에 내장되고, 상기 구동부하우징(45)은 흡음부스(10)의 내측벽에 고정 설치된다. 상기 구동부하우징(45)의 전면에는 척(41)에 파지되는 스윙바(34)의 링크부(34a)가 관통 삽입될 수 있도록 관통공이 형성되며, 상기 관통공 주변에는 스윙바(34)의 링크부(34a)가 원활하게 회전될 수 있도록 베어링이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 구동부하우징(45)은 위에서 언급한 바와 같이 흡음부스(10)의 내측벽에 직접 고정 설치될 수도 있고, 도 2 에 도시된 바와 같이 별도의 지지대(46)에 고정된 상태로 배치될 수도 있다.

타격음포집부(50)는 흡음부스(10)의 일측벽에 배치되어 타격부(30)의 해머(32)가 공구거치대(20)에 거치된 절삭공구를 타격할때 발생하는 타격음을 포집하여 후술하는 제어부(100)로 전달하는 수단으로서 마이크로폰과 증폭기를 포함하는 것이 바람직하며, 추가적으로 유무선통신부를 포함하여 포집된 타격음을 유선 또는 무선으로 제어부(100)에 전달하도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 도 4 에는 본 발명에 따른 절삭공구 용접 불량 검사 장치의 제어계통도가 도시되고, 도 5 에는 본 발명에 따른 절삭공구 용접 불량 검사 장치의 작동 상태도가 도시된다. 이하, 도 4 및 도 5 를 참조로 본 발명에 따른 절삭공구 용접 불량 검사 장치의 작동 방법에 대해 설명한다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 타격구동제어부(120), 음향분석부(130), 영상처리부(150) 및 메모리부(140)를 포함한다.

상기 타격구동제어부(120)는 작동버튼(110)의 조작에 따라 검사 개시 명령이 하달되면, 타격모텅와 솔레노이드밸브(44)의 작동을 제어한다. 보다 구체적으로, 상기 타격구동제어부(120)는 솔레노이드밸브(44)를 제어하여 상기 척(41)의 죠(41a)를 조여줌에 따라 척(41)이 스윙바(34)의 링크부(34a)를 파지하도록 한다. 그 다음, 타격구동제어부(120)는 타격모터(42)를 일방향으로 회전하도록 제어한다. 이에 따라, 도 5 의 (a)에 도시된 바와 같이, 스윙바(34)가 공구거치대(20)에 거치된 절삭공구의 반대측으로 회전되어 해머(32)가 원호를 그리며 회전 및 상승되어 위치에너지가 증가하게 된다.

해머(32)가 미리 설정된 일정 높이에 도달하면 타격구동제어부(120)는 타격모터(42)를 정지시킨 후, 솔레노이드밸브(44)를 제어하여 스윙바(34)의 링크부(34a)를 파지하고 있던 척(41)의 조임을 해제한다. 그러면, 스윙바(34)와 척(41)의 죠(41a) 부분이 상호 분리되면서 스윙바(34)는 자유상태에 놓이게 되고, 도 5 의 (b)에 도시된 바와 같이, 해머(32)는 위치에너지에 의해 스윙바(34)를 반지름으로 하는 원호를 그리면서 회전되어 공구거치대(20)에 거치된 절삭공구를 타격한다. 이러한 타격에 따라 타격음이 발생하고, 발생된 타격음은 타격음포집부(50)에서 포집된다. 타격후 다시 상기 척(41)이 스윙바(34)의 링크부(34a)를 파지하고 타격모터(42)의 작동에 따라 해머(32)가 최초 위치로 복귀된다.

상기 타격음포집부(50)에서 포집된 타격음은 제어부(100)의 음향분석부(130)로 전달된다. 음향분석부(130)는 타격음의 시간에 따른 주파수를 측정하여 음향스펙트럼과 같은 음향분석결과를 산출하고, 이를 메모리부(140)에 미리 저장된 기준 음향데이터와 비교하거나, 다수의 흡음부스(10)에서 각각 검사된 절삭공구의 타격음으로부터 산출된 음향분석결과들을 상호 비교하여 음향 패턴에 차이가 있는 경우 용접 불량으로 판정한다. 산출된 음향분석결과는 영상처리부(150)에서 주파수 신호 그래프 및 음향스펙트럼 그래프를 형성한 후 디스플레이부(160)에 표시한다.

음향분석결과 산출 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 동일한 사양의 다수개의 시험편을 동시에 검사하는 경우에는 타격음의 주파수 및 음향스펙트럼 그래프를 검사자가 육안으로 상호 비교하여 확연한 차이를 보이는 시험편을 용접 불량으로 선별할 수도 있고, 다양한 시험편에 대한 타격음 주파수 및 음향스펙트럼 그래프를 메모리부(140)에 데이터베이스화 하여 축적한 후 이를 개별 시험편의 용접 불량 판별에 이용할 수도 있다. 이와 같이 절삭공구 시험편의 특성 그래프를 축적하면 작업자의 임의적인 판단을 배제한 자동화된 용접 불량 판별 시스템을 구축할 수 있다.

이상, 본 발명을 특정 실시예를 기준으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

10 : 흡음부스 20 : 공구거치대
22 : 고정수단 30 : 타격부
32 : 해머 34 : 스윙바
34a : 링크부 40 : 타격구동부
41 : 척 41a : 죠
42 : 타격모터 43 : 레귤레이터
44 : 솔레노이드밸브 45 : 구동부하우징
46 : 지지대 50 : 타격음포집부
100 : 제어부 110 : 작동버튼
120 : 타격구동제어부 130 : 음향분석부
140 : 메모리부 150 : 영상처리부
160 : 디스플레이부

Claims

흡음부스(10)와; 검사할 절삭공구를 고정 거치하기 위한 공구거치대(20)와; 상기 공구거치대(20)에 거치된 절삭공구의 용접부를 타격하는 타격부(30)와; 상기 타격부(30)를 구동시키는 타격구동부(40)와; 상기 타격부(30)의 절삭공구 용접부 타격에 의해 발생하는 타격음을 포집하기 위한 타격음포집부(50)와; 전체 작동을 제어하고, 상기 타격음포집부(50)로부터 포집된 타격음을 분석하여 절삭공구의 용접부 불량 여부를 판정하는 제어부(100)를 포함하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치에 있어서,
상기 타격부(30)는 흡음부스(10)의 바닥으로부터 일정 높이 이격 설치되어 상기 공구거치대(20)에 거치된 절삭공구를 타격하는 해머(32)와, 상기 해머(32)의 상부에 결합되어 회전되는 스윙바(34)를 포함하고;
상기 스윙바(34)는 상단부에 수평방향으로 절곡 형성된 링크부(34a)를 포함하며;
상기 타격구동부(40)는 상기 스윙바(34)의 상단부에 형성된 링크부(34a)를 파지하는 척(41)과, 상기 척(41)의 후방측에 결합되어 상기 척(41)을 회전시키는 타격모터(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 흡음부스(10)는 복수개가 병렬로 나란히 배치된 것을 특징으로 하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 공구거치대(20)는 흡음부스(10)의 내부 일측 천정부에 설치되되, 절삭공구의 생크 부분을 삽입할 수 있도록 원통형의 파이프 형상으로 구성되며, 삽입된 절삭공구를 고정할 수 있도록 외측에는 고정수단(22)이 구비된 것을 특징으로 하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 척(41)은 공압에 의해 작동되는 에어척이고, 상기 타격구동부(40)는 제어부(100)의 제어신호에 따라 상기 척(41)에 공급되는 공압의 방향을 변경하여 상기 척(41)의 스윙바(34) 파지 및 해제를 제어하는 솔레노이드밸브(44)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 타격음포집부(50)는 마이크로폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 타격음포집부(50)는 증폭기 및 유무선통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(100)는,
타격음포집부(50)에서 포집된 타격음을 전달받아 시간에 따른 주파수를 측정하여 음향분석결과를 산출하고, 산출된 음향분석결과를 기초로 절삭공구의 용접 불량 여부를 판정하는 음향분석부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 음향분석부(130)는 산출된 음향분석결과를 미리 저장된 기준 음향데이터와 비교하여 음향 패턴에 차이가 있는 경우 용접 불량으로 판정하는 것을 특징으로 하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 음향분석부(130)는 다수의 흡음부스(10)에서 각각 검사된 동일한 사양의 절삭공구의 타격음으로부터 산출된 음향분석결과들을 상호 비교하여 음향 패턴에 차이가 있는 경우 용접 불량으로 판정하는 것을 특징으로 하는 절삭공구 용접 불량 검사 장치.