KR101666606B1 - 워크피스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부에 공간을 가지는 중공형 클램프 본체(120); 상기 클램프 본체(120)의 일단에 형성되고, 모재가 결합 가능한 모재 결합홀(111)을 가지는 모재 결합부(110); 및 상기 클램프 본체(120)의 내부 공간에 형성되는 센서(130);를 포함하는 센서가 내장된 클램프 및 이를 포함하는 워크피스를 제공한다.

Description

워크피스{Workpiece comprising clamp with sensor}

본 발명은 센서가 내장된 클램프 및 이를 포함하는 워크피스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모재의 크기와 위치를 정밀하게 측정할 수 있는 센서가 내장된 클램프 및 이를 포함하는 워크피스에 관한 것이다.

클램프(Clamp)는 모재를 가공하는 가공장치의 모재를 고정시키기 위해 가공장치의 워크피스(Workpiece)에 형성되는 부품을 의미하는 것으로, 워크피스에 결합되어 상기 모재를 고정시키고, 모재에 이동 및 회전을 위한 동력을 전달시키기 위해 사용된다. 또한, 워크피스(Workpiece)는 가공장치에 중앙부에 형성되어 가공용 툴(Tool)을 이용하여 모재를 가공할 수 있도록 모재에 이동 및 회전을 위한 동력을 제공하기 위해 사용되는 장치이다.

최근 정밀산업 분야에 있어서 정밀도 및 내구성이 우수한 가공장치에 대한 요구가 증대됨에 따라 정밀도 및 내구성 향상을 위한 가공장치의 부품에 대한 연구가 증가하고 있다. 특히, 치과산업에 있어서 인공치아의 품질 및 형상에 대한 수요자의 요구 수준이 높아짐에 따라 인공치아 가공장치의 가공속도 및 정밀성 향상이 더욱 중요해지고 있다.

미국 등록특허 US6,394,880 B1은 전후 방향으로 이동이 가능하고, 수평 회전이 가능한 워크피스; 상기 전후 방향으로 이동하는 축의 일측면에 형성된 제1툴; 및 상기 제1툴과 대향되도록 배치되는 제2툴을 포함하고, 상기 제1툴 및 제2툴은 회전 가능한 로드(rod) 및 말단 작업면을 가져 워크피스가 제1툴 및 제2툴에 근접하는 경우 워크피스에 결합된 모재를 가공할 수 있는 의료용 부품 제조장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기 미국 등록특허 US6,394,880 B1의 의료용 부품 제조장치는 제1툴 및 제2툴을 동시에 작동시켜 모재를 가공할 수 있다는 이점은 있으나, 가공 전 모재의 정확한 위치와 크기를 측정하기 어렵다는 문제점이 있었다.

미국 등록특허 US7,497,817 B2는 제1축 및 제2축을 따라 모재를 이동 가능하고, 상기 제2축은 상기 제1축에 직각이며, 상기 제1축 및 제2축은 평면으로 한정되는 어셈블리; 상기 평면의 반대면에 위치하고, 각각의 스핀들은 상기 제1축 및 제2축에 수직인 제3축에서 이동 가능한 한 쌍의 스핀들; 각각의 스핀들에 대하여 적어도 하나의 툴을 가지는 툴 교체부;를 포함하고, 상기 툴 교체부는 상기 어셈블리 내로 이동하여 하나의 스핀들이 상기 제3축을 따라 스핀들을 동시에 배치되는 동안 상기 툴 교체부를 상기 제1축 및 제2축을 따라 이동하는 것에 의해 상기 툴 교체부로부터 툴을 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 밀링 머신을 개시하고 있다. 그러나, 미국 등록특허 US7,497,817 B2의 툴 교체부는 카메라 또는 센서를 부착하여 툴의 위치를 검출할 수 있다는 이점은 있으나, 가공하기 위한 모재의 위치와 크기를 정밀하게 측정할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 공개특허 제10-2010-0003646호는 회전축을 중심으로 회전운동을 하는 황삭용 툴 및 정삭용 툴이 각각 장착되어 있는 제1 스핀들 및 제2 스핀들; 치아 보철물을 형성하기 위한 모재를 고정하는 모재 고정부; 및 상기 제 1 스핀들 및 제 2 스핀들과 상기 모재 고정부를 고정하는 베이스;를 포함하며, 상기 제 1 스핀들 및 제 2 스핀들은 동일한 축(제 1 축) 상에서 마주보고 위치하고 있고, 상기 모재 고정부는 고정된 상기 모재가 상기 스핀들 사이에 위치할 수 있도록 상기 제 1 축과 교차하는 제 2 축과, 상기 제 1 축 및 제 2 축의 수직 방향인 제 3 축 상에 위치하는 구조로 이루어져 있고, 상기 모재 고정부에 고정된 상기 모재의 가공 시, 필요로 하는 정밀도에 따라서 상기 황삭용 툴 및 정삭용 툴을 교대하여 상기 모재를 가공하는 것을 특징으로 하는 치아 보철물 가공기를 개시하고 있다. 그러나, 대한민국 공개특허 제10-2010-0003646호의 치아 보철물 가공기는 모재 가공시 가공 정밀도가 다른 두 개의 툴을 간단하게 교대하면서 모재를 가공할 수 있다는 이점은 있으나, 모재 가공 전 모재의 위치와 크기를 정밀하게 측정할 수 없고, 모재 가공 중 툴의 상태가 좋지 않거나 파손이 된 경우에 가공용 툴의 고장 상태를 검출할 수 없다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자들은 상기 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위하여 모재의 정밀한 위치 및 크기를 측정할 수 있고, 모재 측정시 모재 및 가공용 툴의 손상없이 모재의 위치와 크기를 측정할 수 있으며, 가공 중 가공용 툴의 상태가 좋지 않거나 파손이 되었을 경우에 가공용 툴의 고장 상태를 검출할 수 있는 센서가 내장된 클램프 및 이를 포함하는 워크피스를 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 모재의 정밀한 위치 및 크기를 측정할 수 있는 센서가 내장된 클램프 및 이를 포함하는 워크피스를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 모재 측정시 모재 및 가공용 툴의 손상없이 모재의 위치와 크기를 측정할 수 있는 센서가 내장된 클램프 및 이를 포함하는 워크피스를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가공 중 가공용 툴의 상태가 좋지 않거나 파손이 되었을 경우에 가공용 툴의 고장 상태를 검출할 수 있는 센서가 내장된 클램프 및 이를 포함하는 워크피스를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명하는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 센서가 내장된 클램프는, 내부에 공간을 가지는 중공형 클램프 본체(120); 상기 클램프 본체(120)의 일단에 형성되고, 모재가 결합 가능한 모재 결합홀(111)을 가지는 모재 결합부(110); 및 상기 클램프 본체(120)의 내부 공간에 형성되는 센서(130);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 센서(130)는 음향 센서 또는 진동 센서인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 센서가 내장된 클램프를 포함하는 워크피스는, 내부에 공간을 가지는 중공형 클램프 본체(120), 상기 클램프 본체(120)의 일단에 형성되고, 모재가 결합 가능한 모재 결합홀(111)을 가지는 모재 결합부(110) 및 상기 클램프 본체(120)의 내부 공간에 형성되는 센서(130)를 포함하는 센서가 내장된 클램프(10); 상기 센서가 내장된 클램프(10)에 결합되는 워크피스 바디부(20); 및 상기 센서가 내장된 클램프(10) 및 워크피스 바디부(20)에 동력을 제공하는 모터(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 센서(130)는 음향 센서 또는 진동 센서인 것을 특징으로 한다.

상기 워크피스 바디부(20)는 중공형 원통 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 워크피스 바디부(20)는 내부 공간에 센서에 전원을 공급하고, 상기 센서로부터의 신호를 외부에 전달하기 위한 전선을 수용 가능한 전선 수용부(21); 및 상기 전선 수용부(21)의 외면에 형성되어 모터(30)로부터 제공되는 동력을 워크피스 바디부(20)에 전달하는 회전축(22);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 워크피스는 상기 센서로부터의 신호를 처리하기 위한 센서 제어장치(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 센서 제어장치(40)는 모재의 접촉신호 이외의 잡음에 의한 간섭신호를 제거하는 노이즈 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 모재의 정밀한 위치 및 크기를 측정할 수 있고, 모재 측정시 모재 및 가공용 툴의 손상없이 모재의 위치와 크기를 측정할 수 있으며, 가공 중 가공용 툴의 상태가 좋지 않거나 파손이 되었을 경우에 가공용 툴의 고장 상태를 검출할 수 있는 센서가 내장된 클램프 및 이를 포함하는 워크피스를 제공하는 발명의 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 센서가 내장된 클램프의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 센서가 내장된 클램프의 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 워크피스의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 워크피스의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서가 내장된 클램프 및 이를 포함하는 워크피스를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 센서가 내장된 클램프의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 센서가 내장된 클램프의 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 센서가 내장된 클램프(10)는 모재 결합홀(111)을 가지는 모재 결합부(110), 클램프 본체(120) 및 센서(130)를 포함하여 구성된다.

클램프 본체(120)는 내부에 공간을 가지는 중공형의 부품으로, 원뿔 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 클램프 본체(120)의 일단에는 모재가 결합 가능한 모재 결합홀(111)을 가지는 모재 결합부(110)가 형성된다. 또한, 클램프 본체(120)의 내부 공간에는 센서(130)가 형성된다. 상기 센서(130)는 음향 센서 또는 진동 센서로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 센서(130)는 외부로부터 측정신호를 입력받을 수 있는 최적의 공진주파수를 전달할 수 있는 클램프 본체(120)의 내부 소정의 공간에 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 센서가 내장된 클램프(10)는 클램프 본체(120)의 내부에 센서(130)가 수용된다. 예를 들어, 외부의 가공용 툴이 가공 전단계에서 클램프 본체(120)에 접촉될 때 센서(130)는 상기 가공용 툴의 회전으로 인한 음향과 가공용 툴의 회전으로부터 전달되는 진동을 센싱하여 모재 결합홀(111)에 체결된 모재의 정밀한 위치 및 크기를 측정하는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 센서(130)를 클램프 본체(120)의 내부에 수용할 경우 센싱의 감도가 우수하기 때문에 모재 측정시 모재 및 가공용 툴의 손상없이 모재의 위치와 크기를 측정할 수 있다는 이점을 가진다.

도 3은 본 발명에 따른 워크피스의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 워크피스의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 워크피스는 센서가 내장된 클램프(10), 워크피스 바디부(20) 및 모터(30)를 포함하여 구성된다.

센서가 내장된 클램프(10)는 상술한 바와 같이 내부에 공간을 가지는 중공형 클램프 본체(120), 상기 클램프 본체(120)의 일단에 형성되고, 모재가 결합 가능한 모재 결합홀(111)을 가지는 모재 결합부(110) 및 상기 클램프 본체(120)의 내부 공간에 형성되는 센서(130)를 포함하여 구성된다. 또한, 클램프 본체(120)는 원뿔 형상으로 이루어지고, 상기 원뿔 형상의 클램프 본체(120)의 일단에 모재 결합부(110)가 형성되는 것이 바람직하고, 센서(130)는 음향 센서 또는 진동 센서로 구성하는 것이 바람직하다.

워크피스 바디부(20)는 센서가 내장된 클램프(10)에 결합되는 것으로, 중공형 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 워크피스 바디부(20)는 내부 공간에 센서에 전원을 공급하고, 상기 센서로부터의 신호를 외부에 전달하기 위한 전선을 수용 가능한 전선 수용부(21) 및 상기 전선 수용부(21)의 외면에 형성되어 모터(30)로부터 제공되는 동력을 워크피스 바디부(20)에 전달하는 회전축(22)을 포함하도록 구성될 수 있다.

모터(30)는 센서가 내장된 클램프(10) 및 워크피스 바디부(20)에 동력을 제공하는 것으로, 구체적으로 모터(30)로부터 발생하는 동력은 워크피스 바디부(20)의 회전축(22)으로 전달된 후 센서가 내장된 클램프(10)에 전달되어 최종적으로 모재(B)에 가공을 위한 회전력을 제공한다. 이 과정에서 모재(B)를 가공하기 전 단계에서 가공용 툴(미도시)을 센서가 내장된 클램프(10)에 접촉시켜 모재의 정확한 위치 및 크기를 측정한다.

또한, 본 발명의 워크피스는 센서(130)로부터의 신호를 처리하기 위한 센서 제어장치(40)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 센서 제어장치(40)는 전자회로로 구성되고, 아날로그 측정신호를 디지털 신호로 변환하여 변환된 디지털 신호 값을 이용하여 정상신호 및 노이즈 신호를 판별할 수 있다. 또한, 센서 제어장치(40)는 모재의 접촉신호 이외의 잡음에 의한 간섭신호를 제거하는 노이즈 필터(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 노이즈 필터는 효과적으로 잡음에 의한 간섭신호를 제거하여 모재의 위치 및 크기 측정시 외부충격 및 잡음으로 인한 측정 오동작을 방지하고, 보다 정밀하고 안정적인 모재의 위치 및 크기에 대한 측정을 가능하게 한다.

센서(130)의 기준 음향 및 진동을 초과하는 신호가 센싱될 경우 가공용 툴이 접촉했다는 신호로 인식하거나 가공 중 가공용 툴의 고장 상태를 검출할 수 있는 신호를 처리할 수 있다.

따라서, 본 발명의 센서가 내장된 클램프(10)는 내부에 센서(130)를 포함하기 때문에 가공용 툴의 접촉 감도가 우수하여 모재의 정밀한 위치 및 크기를 측정 가능하고, 가공 중 가공용 툴의 상태가 좋지 않거나 파손이 되었을 경우에 가공용 툴의 고장 상태를 검출할 수 있다는 이점을 갖는다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 센서가 내장된 클램프 20: 워크피스 바디부
21: 전선 수용부 22: 회전축
30: 모터 40: 센서 제어장치
110: 모재 결합부 111: 모재 결합홀
120: 클램프 본체 130: 센서

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 내부에 공간을 가지는 중공형 클램프 본체(120)와, 상기 클램프 본체(120)의 일단에 형성되고 모재가 결합 가능한 모재 결합홀(111)을 가지는 모재 결합부(110), 및 외부의 가공용 툴이 가공 전단계에서 상기 클램프 본체(120)에 접촉될 때에 상기 가공용 툴의 회전으로 인한 음향과 상기 가공용 툴의 회전으로부터 전달되는 진동을 센싱할 수 있도록 상기 클램프 본체(120)의 내부 공간에서 상기 모재 결합홀(111)에 인접하게 설치되어 상기 모재의 크기와 위치를 측정하는 음향센서 또는 진동센서로 형성되는 센서(130)를 포함하는 센서가 내장된 클램프(10);
   상기 센서가 내장된 클램프(10)에 결합되는 중공형 원통 형상으로 형성되는 워크피스 바디부(20);
   상기 센서가 내장된 클램프(10) 및 워크피스 바디부(20)에 동력을 제공하는 모터(30); 및
   상기 가공용 툴이 상기 모재에 접척된 경우에 발생하는 모재의 접촉신호 이외의 잡음에 의한 간섭신호를 제거하는 노이즈 필터를 구비하고, 상기 센서로부터 신호를 처리하기 위한 센서 제어장치(40);를 포함하고,
   상기 워크피스 바디부(20)는 내부 공간에 센서에 전원을 공급하고, 상기 센서로부터의 신호를 외부에 전달하기 위한 전선을 수용 가능한 전선 수용부(21); 및 상기 전선 수용부(21)의 외면에 형성되어 모터(30)로부터 제공되는 동력을 워크피스 바디부(20)에 전달하는 회전축(22);을 포함하되,
   상기 가공용 툴이 가공 전단계에서 상기 클램프 본체(120) 또는 모재에 접촉된 때에 발생하는 음향 또는 진동에 의해 상기 모재와 상기 가공용 툴의 손상 없이 모재의 위치와 크기를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 워크피스.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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