KR102185141B1

KR102185141B1 - 툴 프리세터

Info

Publication number: KR102185141B1
Application number: KR1020190114006A
Authority: KR
Inventors: 이민열
Original assignee: 이민열
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2020-12-01

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 툴 프리세터는, 공작기계에 구비되는 공구의 위치를 감지하는 터치 프로브; 및 상기 터치 프로브가 설치되며, 상기 터치 프로브가 상기 공구와 정렬 또는 상기 정렬 위치로부터 이탈하도록 상기 공작기계의 일 측에 회전 가능하게 결합되는 회전 암을 포함하며. 상기 회전 암은, 상기 공작기계의 일 측에 결합되어 고정력을 제공하는 고정 어셈블리; 상기 고정 어셈블리에 회전 가능하게 연결되는 회전 어셈블리; 및 상기 고정 어셈블리와 상기 회전 어셈블리의 내부에 위치하며, 회전축에 평행한 방향으로 힘을 가하는 탄성부재가 구비되는 트랜스미션 어셈블리를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 트랜스미션 어셈블리는, 상기 탄성부재의 힘에 의하여 공차(tolerance)에 의해 형성되는 내부 공간을 채울 수 있다.

Description

툴 프리세터 {Tool Pre-setter}

본 발명은 공작기계의 영점 등을 세팅(setting)할 수 있는 툴 프리세터(Tool Pre-setter)에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계(또는 공작선반이라 할 수 있다.)는, 컴퓨터에 입력된 가공 수치, 형상, 공구의 이송속도 등과 같은 가공조건에 의해 자동적으로 공구의 위치를 결정하고 입력된 좌표에 따라 공구가 이동하면서 자동으로 공작물을 가공할 수 있다. 이러한 공작기계는 CNC(Computer numerical control)선반을 포함할 수 있다.

이러한 공작기계는, 공작물이 장착되는 주축대와 입력된 좌표를 따라 이동하면서 공작물을 깎거나 가공하는 팁(Tip) 등의 공구가 장착되는 공구대를 포함할 수 있다.

한편, 상기 공구는 장시간 반복 사용에 의하여 마모될 수 있다. 그리고 마모된 공구는 공작물의 가공 과정에서 오차를 발생시킬 수 있다. 즉, 공작물의 가공 정밀도를 떨어뜨리는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 상기 공작기계는 상기 오차를 보정할 수 있는 툴 프리세터(Tool Pre-setter)를 구비할 수 있다. 일례로, 상기 툴 프리세터는 공구의 최초 위치, 즉, 영점을 세팅(setting)할 수 있다. 그리고 상기 툴 프리세터는 공구가 영점으로부터 변경된 위치를 감지할 수 있다. 따라서, 공작기계는 상기 감지 결과를 기초로 마모된 공구의 위치를 보정함으로써 가공 정밀도를 유지할 수 있다.

여기서, 상기 공구의 영점과 변경된 위치를 감지하기 위한 센서로써, 터치 프로브(Touch Prove)가 제공될 수 있다. 즉, 상기 툴 프리세터는 상기 공구의 오차 보정을 위하여 터치 프로브를 포함할 수 있다.

상기 터치 프로브는 공구와 물리적인 접촉을 통해 상기 공구의 현재위치를 감지할 수 있다. 상기 터치 프로브는, 상하로 연장되는 메인샤프트 및 상기 메인샤프트로부터 반경 방향으로 연장되는 다수의 핀(Pin)을 구비할 수 있다.

이와 관련된, 선행기술문헌 정보는 아래와 같다.

KR20-0314999 Y1, 씨엔씨 로터리 테이블

KR

10-2014-0019193

A, 자동공구교환장치용 툴프리세터

KR

10-2005-0043941

A, 접촉식 프로브

본 발명의 목적은, 공구의 영점 및 변경된 위치를 감지하기 위하여 정확한 위치로 이동할 수 있는 툴 프리세터(Tool Pre-setter)를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 사용 또는 미사용 여부에 따라 간편하게 회전시킬 수 있는 툴 프리세터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 반복적인 사용에도 불구하고 일관되고 정확한 위치에 터치 프로브를 위치시킬 수 있는 툴 프리세터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 베어링 자체가 가지는 공차(tolerance)에 의해 발생할 수 있는 베어링의 자유 움직임을 방지할 수 있는 툴 프리세터를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 툴 프리세터는, 공작기계에 구비되는 공구의 위치를 감지하는 터치 프로브; 및 상기 터치 프로브가 설치되며, 상기 터치 프로브가 상기 공구와 정렬 또는 상기 정렬 위치로부터 이탈하도록 상기 공작기계의 일 측에 회전 가능하게 결합되는 회전 암을 포함하며. 상기 회전 암은, 상기 공작기계의 일 측에 결합되어 고정력을 제공하는 고정 어셈블리; 상기 고정 어셈블리에 회전 가능하게 연결되는 회전 어셈블리; 및 상기 고정 어셈블리와 상기 회전 어셈블리의 내부에 위치하며, 회전축에 평행한 방향으로 힘을 가하는 탄성부재가 구비되는 트랜스미션 어셈블리를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 트랜스미션 어셈블리는, 상기 탄성부재의 힘에 의하여 공차(tolerance)에 의해 형성되는 내부 공간을 채울 수 있다.

또한, 상기 트랜스미션 어셈블리는, 회전축을 따라 연장되는 샤프트; 상기 샤프트를 둘러싸는 베어링; 상기 샤프트와 상기 베어링이 삽입되는 수용공간을 형성하는 하우징; 및 상기 샤프트와 상기 베어링을 상기 수용공간에서 상기 회전축 방향으로 지지하는 베어링 너트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수용공간은, 상기 하우징의 내면부 및 상기 내면부로부터 연장되는 가압홈에 의하여 규정되며, 상기 가압홈의 연장길이는, 상기 베어링의 외륜과 내륜 사이의 공차 값 보다 크거나 같은 값을 가지도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 수용공간의 회전축 방향 길이는, 상기 수용공간에 삽입된 상기 베어링 너트와 상기 베어링의 회전축 방향 길이 보다 길게 형성할 수 있다.

또한, 상기 하우징은, 상기 수용공간으로부터 상기 수용공간의 직경 보다 작은 직경을 가지도록 연장되는 샤프트 관통홀 및 상기 샤프트 관통홀로부터 반경 방향으로 이격 되며, 상기 탄성부재가 삽입되는 삽입구가 형성되는 하우징 상부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 베어링은, 상기 샤프트에 결합되어 회전하는 내륜; 상기 내륜으로부터 반경 방향으로 이격 배치되며, 상기 내륜에 대해 상기 회전축과 평행한 방향으로 상기 공차를 가지도록 형성되는 외륜; 상기 내륜과 외륜의 사이에 형성되는 삽입공간에 위치하는 베어링 볼; 상기 내륜에 접촉하며, 상기 샤프트의 둘레를 따라 연장되는 이너칼라; 및 상기 이너칼라를 둘러싸도록 연장되며, 상기 외륜 및 상기 베어링 너트에 접촉하는 아우터칼라를 포함할 수 있다.

또한, 상기 베어링 볼은, 상기 탄성부재의 힘에 의하여 상기 삽입공간에 밀착되어 구름 운동할 수 있다.

또한, 상기 샤프트의 하부는, 상기 탄성부재의 힘에 의하여 상기 이너칼라를 상기 회전축에 평행한 방향으로 가압할 수 있다.

또한, 상기 내륜, 상기 외륜 및 상기 베어링 볼은, 상기 이너칼라와 상기 아우터칼라가 사이에 배치되도록 한 쌍으로 구비되며, 상기 샤프트의 하부는, 상기 내륜에 접촉되어 상기 이너칼라로 힘을 전달할 수 있다.

또한, 상기 트랜스미션 어셈블리는, 상기 회전 어셈블리와 상기 샤프트 간의 결합을 가이드하는 회전 커넥터; 및 상기 탄성부재에 안착되어 상기 회전 커넥터에 접촉하는 볼을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전 커넥터는, 상기 샤프트가 미리 설정된 최종 위치로 회전한 때, 상기 볼이 삽입되도록 함몰 형성되는 고정홈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전 어셈블리는, 상기 회전 커넥터를 커버하도록 결합되는 회전커버; 및 상기 회전커버로부터 외부 방향으로 연장되며, 상기 터치 프로브가 결합되는 연장봉을 포함하라 수 있다.

또한, 상기 고정 어셈블리는, 상기 공작기계에 결합하는 결합부; 상기 결합부에 결합되며, 상기 트랜스미션 어셈블리를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 하우징 커버; 및 상기 하우징 커버에 결합되어 상기 하우징을 고정시키는 서포터를 포함할 수 있다.

본 발명을 따르면, 공구의 영점과 변경된 위치의 감지가 필요한 경우에 따라 툴 프리세터를 회전이동(또는 회동)시켜 사용할 수 있으므로 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.

또한, 베어링 자체의 자유 움직임을 구조적으로 방지할 수 있으므로 힘의 작용 방향, 반복적인 회전 등 회전 과정에서 발생할 수 있는 이동 경로의 오차를 최소화할 수 있다. 즉, 본 발명의 툴 프리세터는 공구의 영점과 변경된 위치를 감지하기 위한 정확한 위치로 일관성 있게 놓여질 수 있으므로, 계측의 정확성과 정밀성을 향상시킬 수 있다.

본 발명을 따르면, 회전축 방향으로 힘이 작용하며, 힘의 작용점이 상기 회전축에 가깝게 위치하기 때문에, 회전 암이 상대적으로 보다 부드럽게 회전할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 힘과 최종 회전 위치에 대응하도록 회전커넥터에 형성되는 홈에 의하면, 공구의 측정 또는 터치 프로브의 보관을 위한 각각의 최종 위치에서 회전 암이 도달할 때 사운드(sound)를 생성할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 사용자는 직관적으로 회전 암의 최종 위치를 인식할 수 있다.

또한, 상기 힘에 기인하여 중력에 효과적으로 대항할 수 있는 장점이 있다. 이에 의하면, 정확한 위치에 고정되는 것이 요구되는 회전 암은 휨 또는 변형을 방지할 수 있으며, 제품의 수명을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 툴 프리세터가 공작기계에 설치된 모습을 개략적으로 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 툴 프리세터의 회전 암(Arm)을 보여주는 확대도
도 3은 도 2의 3-3’ 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전커버의 구성을 보여주는 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스미션 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 단면도
도 6은 힘의 작용방향을 보여주는 도 5의 조립도

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 툴 프리세터가 공작기계에 설치된 모습을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 툴 프리세터의 회전 암(Arm)을 보여주는 확대도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 툴 프리세터(1, Tool Pre-setter)는, 공작기계(10)에 회전 가능하게 설치되는 회전 암(100, Rotating Arm), 상기 회전 암(100)에 설치되어 공구의 영점 또는 변경된 위치를 감지하는 터치 프로브(20) 및 상기 터치 프로브(20)를 보호하기 위한 포켓(30)을 포함할 수 있다.

상기 공작기계(10)는 공구가 장착되는 공구대, 상기 공구대를 지지하는 벽면(W) 및 공작물이 장착되는 주축대(미도시)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 공구대에는 공작물의 가공을 위한 다수의 공구가 마련될 수 있다. 일례로, 상기 공구는 팁(Tip), 바이트(cutting tool) 등을 포함할 수 있다.

상기 회전 암(100)은 상기 공작기계(10)의 일 측에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 일례로, 상기 회전 암(100)은 상기 공작기계(10)의 공구대를 지지하는 벽면(W)에 설치될 수 있다.

상기 회전 암(100)는 상기 터치 프로브(20)의 위치를 가이드할 수 있다.

상세히, 상기 회전 암(100)은 영점 또는 공구의 위치를 검출하기 위해서 일 방향(도 1 기준으로 하방)으로 회동하는 제 1 동작과, 공작물의 가공 시 간섭되지 않기 위해 타 방향(도 1 기준으로 상방)으로 회동하는 제 2 동작을 수행할 수 있다.

상기 제 1 동작에서 상기 회전 암(100)의 최종 위치를 제 1 위치로 정의하고, 상기 제 2 동작에서 상기 회전 암(100)의 최종 위치를 제 2 위치로 정의한다. 한편, 상기 제 1 위치는 “감지 위치” 또는 “정렬 위치”로 이름할 수 있으며, 상기 제 2 위치는 “보관 위치”로 이름할 수 있다.

일례로, 사용자는 공구의 영점 또는 위치를 감지하기 위해 보관 위치에 있는 회전 암(100)을 제 1 동작으로 회전 이동시킬 수 있다. 이에 의하면, 상기 회전 암(100)은 상기 제 1 동작에 의한 최종 위치인 감지 위치로 이동할 수 있다. 상기 감지 위치에서 상기 공구와 터치 프로브(20)는 정렬될 수 있다. 즉, 상기 감지 위치는 상기 터치 프로브(20)가 상기 공구의 영점 또는 변경된 위치를 감지하도록 정렬되는 미리 설정된 위치로 이해할 수 있다.

또 다른 예로, 사용자는 공구의 감지가 불필요한 경우, 상기 감지 위치에 있는 회전 암(100)을 제 2 동작으로 회전시킬 수 있다. 이에 의하면, 주축대에 장착된 공작물의 가공시, 가공 위치로부터 상기 터치 프로브(20)를 이탈시킬 수 있다. 그리고 상기 회전 암(100)은 상기 제 2 동작의 최종 위치인 보관 위치로 이동할 수 있다. 상기 보관 위치에서 상기 터치 프로브(20)는 포켓(30)에 삽입될 수 있다.

즉, 상기 터치 프로브(20)는 상기 회전 암(100)의 제 1 동작에 의하여 상기 공구를 감지하기 위한 감지 위치로 위치하게 된다. 그리고 상기 감지 위치는 공구의 감지 또는 측정을 위한 정 위치(home position)로 이해할 수 있다.

그리고 상기 회전 암(100)은, 상기 공작기계(10)의 공작물 가공이 정지 상태일 때 터치 프로브(20)를 상기 감지 위치로 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기 감지 위치(또는 제 1 위치)에서 상기 터치 프로브(20)는, 공구의 영점 또는 공구의 마모에 따른 위치 보정 등을 위한 감지를 수행할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 터치 프로브(20)는 상기 회전 암(100)의 제 2 동작에 의해, 공작물의 가공 공간에서 벗어나 보관 위치로 위치될 수 있다. 상기 보관 위치는, 상기 포켓(30)의 내부 공간으로 설정될 수 있다.

그리고 상기 터치 프로브(20)가 보관 위치에 위치되면, 상기 공작기계(10)는 공작물 가공을 시작할 수 있다. 이때, 상기 터치 프로브(20)는 상기 포켓(30)에 수용되기 때문에 외부의 훼손 위험 등으로부터 안전하게 보호될 수 있다.

상기 회전 암(100)은 상기 공작기계(10)의 벽면(W)에 결합되는 결합부(101), 상기 결합부(101)에 결합되어 고정 지지되는 하우징 커버(110), 상기 하우징 커버(110)에 회전 가능하게 연결되는 회전커버(120) 및 상기 회전커버(120)에 결합되는 연장봉(121)을 포함할 수 있다.

한편, 상기 결합부(101) 및 상기 하우징 커버(110)는, 후술할 회전 암(100)의 고정 어셈블리에 포함되는 구성이며, 상기 회전커버(120) 및 상기 연장봉(121)은, 후술할 회전 암(100)의 회전 어셈블리에 포함되는 구성으로 이해할 수 있다.

상기 연장봉(121)은 회전커버(120)의 일 측에 결합할 수 있다. 일례로, 상기 연장봉(121)은 상기 회전커버(120)의 외주면으로부터 외측 방향으로 연장될 수 있다.

그리고 상기 연장봉(121)은 단부가 상기 공구의 전방에 위치하도록 절곡 연장될 수 있다. 일례로, 상기 연장봉(121)은 상기 회전커버(120)의 외주면으로부터 회전축(A, 도 3 참고)에 수직한 방향으로 연장되다가 다시 공구대를 향하여 수직 방향으로 절곡되어 연장될 수 있다. 따라서, 상기 연장봉(121)은 상기 공구대의 전방을 가로지르도록 위치할 수 있다.

상기 회전 암(100)의 끝 단에는, 터치 프로브(20)가 설치되는 암바스켓(25)이 형성될 수 있다.

상세히, 상기 연장봉(121)은 상기 터치 프로브(20)가 결합되는 암바스켓(25)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 암바스켓(25)은 상기 연장봉(121)의 단부에 형성될 수 있다. 일례로, 상기 암바스켓(25)은 육면체 형상으로 형성할 수 있다.

상기 암바스켓(25)은 상기 터치 프로브(20)가 수용되는 설치홈(26)을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 설치홈(26)은 암바스켓(25) 상면으로부터 하방으로 함몰 형성될 수 있다.

따라서, 상기 터치 프로브(20)는 상기 설치홈(26)으로 삽입될 수 있다. 즉, 상기 터치 프로브(20)는 회전 암(100)에 탈착 가능하게 결합할 수 있다. 또한, 상기 설치홈(26)에 결합된 상기 터치 프로브(20)는, 상기 감지 위치(또는 제 1 위치)에서 상기 공구와 정렬될 수 있다.

상기 암바스켓(25)은 상기 터치 프로브(20)의 감지(또는 센싱)를 시각적으로 제공할 수 있는 램프(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 램프는 상기 터치 프로브(20)가 설치되는 설치홈(26)으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 일례로, 상기 램프는 상기 설치홈(26)으로부터 일 측으로 이격되며, 암바스켓(25)의 상면에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 램프는 엘이디(LED)를 포함할 수 있다.

상기 램프는 상기 터치 프로브(20)가 공구의 변경된 위치 또는 영점을 감지하는 경우 점등될 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 터치 프로브(20)가 감지하는 공구의 오차를 시각적으로 인식할 수 있다.

상기 포켓(30)은 상기 보관 위치(또는 제 2 위치)에 대응되도록 위치할 수 있다. 일례로, 상기 포켓(30)은 상기 포켓(30)은 상기 공구가 구비되는 공구대 보다 상방에 위치할 수 있다. 그리고 상기 포켓(30)은 상기 공작기계(10)의 벽면(W)에 설치할 수 있다.

상기 포켓(30)은 상기 보관 위치로 이동된 터치 프로브(20)를 수용하기 위한 수용홀(미도시)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 포켓(30)은 상기 터치 프로브(20)를 사용하지 않을 때 외부 환경으로부터 보호할 수 있다.

상기 툴 프리세터(1)는 상기 터치 프로브(20)에 결합하는 충돌방지핀(미도시) 및 스타일러스(40, stylus)를 더 포함할 수 있다.

상기 충돌방지핀은 터치 프로브(20)의 손상을 방지하기 위해 구비될 수 있다. 일례로, 상기 충돌방지핀은 공구와 스타일러스(40)의 접촉시 기준 이상의 과도한 충격이 가해질 경우 부러지도록 구비될 수 있다. 이로써 상기 터치 프로브(20)는 보호될 수 있다. 일례로, 상기 충돌방지핀은 원기둥 형상으로 형성되며, 상기 스타일러스(40)의 아래에 결합될 수 있다.

상기 스타일러스(40)는 상단에 공구와 접촉을 가이드하는 상판을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 스타일러스(40)의 상판은 사각 플레이트 형상으로 형성할 수 있다.

상기 스타일러스(40)는 상기 공구와 접촉할 수 있다. 일례로, 상기 스타일러스(40)는 공구가 이동할 때 상기 공구와 직접 접촉하도록 구비될 수 있다.

따라서, 상기 스타일러스(40)는 상기 접촉에 의한 힘(또는 외력)을 상기 터치 프로브(20)로 전달할 수 있다. 이에 의하면, 상기 터치 프로브(20)는 공구의 영점 셋팅(setting) 또는 공구의 마모 등에 기인하여 변경된 위치를 감지할 수 있다.

한편, 상기 툴 프리세터(1)는 상기 터치 프로브(20)로부터 감지된 정보를 처리하고, 상기 공구대 및 주축대를 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제어부는 “인터페이스 보드”라고 이름할 수도 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 회전 암(100)의 위치를 감지할 수 있다. 일례로, 상기 제어부는 상기 회전 암(100)의 제 1 동작 또는 제 2 동작에 의한 최종 위치를 감지할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 감지 위치 또는 보관 위치를 감지할 수 있다.

상세히, 상기 회전 암(100)은 상기 회전커버(120)의 회전을 감지하기 위한 피씨비(PCB) 및 자성감지장치(미도시)을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 피씨비는 후술할 서포터(113, 도 3참고)에 설치할 수 있다. 그리고 상기 자성감지장치(미도시)는 후술할 회전커버(120)의 마그넷 홀더(128, 도 4 참고)에 설치할 수 있다.

상기 자성감지장치는, 상기 회전커버(120)의 회전에 따라 변화하는 자력을 이용하여 상기 회전에 따른 상대적인 위치를 감지할 수 있다. 그리고 상기 피씨비는 상기 자성감지장치의 정보를 상기 제어부로 제공할 수 있다. 따라서, 상기 제어부는 상기 회전 암(100)의 회전을 통해 상기 터치 프로브(20)가 감지 위치 또는 보관 위치에 도달하였는지를 판단할 수 있다.

상기 결합부(101)에는 상기 피씨비와 상기 자성감지장치로 전원을 제공할 수 있는 전원 와이어(102)가 관통하도록 홀(Hole)을 형성할 수 있다.

도 3은 도 2의 3-3’ 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전커버의 구성을 보여주는 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스미션 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 단면도이고, 도 6은 힘의 작용방향을 보여주는 도 5의 조립도이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 회전 암(100)은, 사용자가 연장봉(121)을 파지한 채로 회전시킬 수 있다. 이때, 사용자의 파지 위치에 따라 상기 회전 암(100)에 가해지는 외력은 달라질 수 있다. 즉, 상기 회전 암(100)에 가해지는 외력은 일정 방향으로 작용하지 않을 수 있다.

그리고 상기 터치 프로브(20)는 정확한 감지를 위하여, 상기 공구와 정렬되는 감지 위치에 정확하게 위치 및 고정되어야 한다.

회전축(A)을 따라 상호 결합되는 트랜스미션 어셈블리(130)의 구성들은, 각 구성이 가지는 공차(tolerance)에 의해 미세한 내부 공간을 형성할 수 있다. 그리고 각 구성 중 상기 결합부(101)의 고정력이 전달되지 않는 일부 구성은, 상기 외력이 작용할 때, 즉 회전 암(100)이 회전할 때 상기 내부 공간에서 자유 움직임을 가질 수 있다. 일례로, 일반적인 볼 베어링은 종류 또는 크기 마다 외륜과 내륜 간에 설정된 공차가 다르다. 그리고 상기 외륜과 내륜 사이에서 구름 운동을 수행하는 베어링 볼은, 상기 공차에 기인하여 구름 운동 외에 미세한 자유 움직임을 가질 수 있다.

즉, 후술할 트랜스미션 어셈블리(130)의 구성들이 가지고 있는 공차는, 상기 회전 암(100)의 회전시 상기 외력에 기인한 미세한 오차를 발생시킬 수 있다.

상기 미세한 오차는, 터치 프로브(20)가 감지 위치에 정확하게 위치하는 것을 방해할 수 있다. 일례로, 회전 암(100)이 반복적으로 회전할 때 마다, 상기 감지 위치로부터 미세하게 벗어난 위치에 터치 프로브(20)가 위치한다면, 공구의 영점 또는 변경된 위치를 정밀하고 정확하게 감지하기 어려운 문제가 있다. 이는 제품의 불량률을 높이고 공정의 결함을 발생시킬 수 있으므로 공작기계(10)의 신뢰성을 떨어뜨리는 치명적인 문제를 발생시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 회전 암(100)은, 상기 공차에 기인한 자유 움직임을 방지함으로써 터치 프로브(20)의 위치적 오차 문제를 해결하도록 제공된다.

이와 관련하여, 이하에서 상기 회전 암(100)의 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 회전 암(100)은, 상기 공작기계의 일 측에 결합되어 고정력을 제공하는 고정 어셈블리, 상기 고정 어셈블리에 회전 가능하게 연결되는 회전 어셈블리 및 상기 고정 어셈블리와 상기 회전 어셈블리의 내부에 위치하는 트랜스미션 어셈블리(130)를 포함할 수 있다

상기 트랜스미션 어셈블리(130)는, 회전축(A)에 평행한 방향으로 힘을 가하는 탄성부재(135)에 의하여, 상술한 공차(tolerance)에 의해 형성되는 내부 공간을 채울 수 있다. 이에 의하면, 회전 암(100)의 회전 과정이 보다 부드러워지며, 샤프트(131)의 진동을 저감시킬 수 있다. 따라서, 반복적인 회전 과정에서도 터치 프로브(20)를 상기 감지 위치로 정확하게 위치시킬 수 있다.

상기 고정 어셈블리는, 상기 공작기계(10)에 결합하는 결합부(101), 상기 결합부(101)에 결합되며, 상기 트랜스미션 어셈블리(130)를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 하우징 커버(110) 및 상기 하우징 커버(110)에 결합되어 상기 하우징을 고정시키는 서포터(113)를 포함할 수 있다.

상기 결합부(101)는 상기 공구대를 지지하는 벽면(W)에 결합할 수 있다. 즉, 상기 결합부(101)의 일 측은 상기 벽면(W)에 결합되며, 타 측은 상기 하우징 커버(110)와 결합할 수 있다.

상기 하우징 커버(110)는 내부 공간을 가지는 원통 형상으로 형성할 수 있다. 그리고 상기 하우징 커버(110)는 상기 결합부(101)에 체결될 수 있다. 물론, 상기 하우징 커버(110)는 상기 결합부(101)와 일체로 형성할 수 있다.

상기 하우징 커버(110)의 일 측에는 상기 결합부(101)가 위치하며, 상기 하우징 커버(110)의 타 측에는 회전커버(120)가 위치할 수 있다.

도 3을 기준으로 상기 하우징 커버(110)와 상기 회전커버(120)는, 상기 회전축(A)을 공통의 중심축으로 배치할 수 있다. 그리고, 상기 회전커버(120)는 상기 하우징 커버(110)의 전방에 배치될 수 있다. 그리고 상기 하우징 커버(110) 및 상기 회전커버(120)는, 상기 트랜스미션 어셈블리(130)를 둘러싸도록 형성할 수 있다.

즉, 상기 하우징 커버(110)의 내부 공간에는 상기 트랜스미션 어셈블리(130)가 위치할 수 있다. 또한, 상기 하우징 커버(110)의 내부 공간에는 상기 트랜스미션 어셈블리(130)를 지지하기 위한 서포터(113)가 위치할 수 있다.

상기 서포터(113)는 상기 하우징 커버(110)에 결합할 수 있다. 일례로, 상기 서포터(113)는 서포터 고정부재(115)에 의해 상기 하우징 커버(110)에 체결될 수 있다.

또한, 상기 서포터(113)는 후술할 트랜스미션 어셈블리(130)의 하우징(133)과 결합할 수 있다. 일례로, 상기 서포터(113)는 후술할 하우징 체결부재(139)에 의해 상기 하우징(113)의 외주면과 체결될 수 있다. 즉, 상기 서포터(113)는 상기 하우징 커버(110)에 결합되어 상기 하우징(133)을 고정 및 지지하는 고정력 제공할 수 있다.

상기 서포터(113)에는 상술한 피씨비(PCB)가 설치될 수 있다.

상기 회전 어셈블리는, 상기 트랜스미션 어셈블리(130)를 수용하기 위한 내부 공간(120a, 120b)을 가지는 회전커버(120) 및 상기 회전커버(120)로부터 외부 방향으로 연장되며, 상기 터치 프로브(20)가 결합되는 상술한 연장봉(121)을 포함할 수 있다.

상기 회전커버(120)의 내부 공간(120a, 120b)은 상기 하우징 커버(110)의 내부 공간과 연통될 수 있다. 따라서, 상기 트랜스미션 어셈블리(130)는 상기 회전커버(120) 및 상기 하우징 커버(110)의 내부 공간에 위치할 수 있다.

상세히, 상기 회전커버(120)의 내부 공간(120a, 120b)은 후술할 하우징(133)이 삽입 또는 위치되는 하우징 수용공간(120a) 및 후술할 회전 커넥터(138)가 삽입 또는 위치되는 커넥터 삽입홈(120b)으로 구분할 수 있다.

상기 커넥터 삽입홈(120b)은 상기 하우징 수용공간(120b)의 내경 보다 작은 내경을 가질 수 있다. 그리고 상기 커넥터 삽입홈(120b)은 상기 하우징 수용공간(120b)으로부터 회전축(A)을 중심축으로 하여 전방(도 3 기준)으로 연장되는 공간을 형성할 수 있다.

상기 회전커버(120)는 상기 하우징 커버(110)의 외경과 동일한 외경을 가지도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 회전커버(120)는 상기 하우징 커버(110)를 향하는 후면(도 3 기준)이 개방되는 원통 형상으로 형성할 수 있다. 따라서, 상기 회전커버(120)는 상기 하우징 커버(110)와 시각적인 일체감을 가질 수 있다.

상기 회전커버(120)는 고정된 하우징 커버(110)로부터 시계 또는 반 시계 방향으로 회전하도록 구비될 수 있다. 따라서, 상기 회전커버(120)는, 상기 하우징 커버(110)와 사이 공간으로 먼지 등 이물이 유입되는 것을 방지하기 위한 실링부재(125)를 포함할 수 있다.

상기 실링부재(125)는 상기 회전커버(120)의 후단(도 3 기준)에 위치할 수 있다. 그리고 상기 실링부재(125)는 상기 회전커버(120)의 내주면에 삽입되어 원주 방향을 따라 연장될 수 있다.

상기 회전커버(120)는 상술한 자성감지장치(미도시)가 설치되는 마그넷 홀더(128) 및 캠샤프트(127)를 더 포함할 수 있다.

상기 마그넷 홀더(128) 및 상기 캠샤프트(127)는, 상기 트랜스미션 어셈블리(130)에 간섭되지 않도록 상기 하우징 수용공간(120a)의 외측에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 마그넷 홀더(128) 및 상기 캠샤프트(127)는, 샤프트(131)와 회전 커넥터(138)의 회전에 간섭하지 않을 수 있다.

또한, 상기 회전커버(120)는 후술할 회전 커넥터(138)를 커버할 수 있다. 그리고 상기 회전커버(120)는 상기 커넥터 삽입홈(120b)에 위치하는 상기 회전 커넥터(138)와 결합할 수 있다.

일례로, 상기 회전커버(120)의 전면(도 3기준)에는, 상기 회전 커넥터(138)와 결합을 위한 커넥터 체결홀(123)이 형성될 수 있다. 상기 커넥터 체결홀(123)은 다수 개로 형성할 수 있다. 그리고 상기 회전커버(120)는 상기 커넥터 체결홀(123)로 삽입되는 커넥터 체결부재(124)에 의해 상기 회전 커넥터(138)와 체결될 수 있다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 트랜스미션 어셈블리(130)는, 회전축(A)을 따라 연장되는 샤프트(131), 상기 샤프트를 둘러싸는 베어링(132), 상기 샤프트(131)와 상기 베어링(132)이 삽입되는 수용공간(133a)을 형성하는 하우징(133) 및 상기 샤프트(131)와 상기 베어링(132)을 상기 수용공간(133a) 내부에서 상기 회전축(A) 방향으로 지지하는 베어링 너트(134)를 포함할 수 있다.

상기 샤프트(131)는 회전축(A)을 중심축으로 길게 연장될 수 있다. 그리고 상기 샤프트(131)는 상기 하우징(133)의 수용공간(133a)에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 샤프트(131)는, 일 단부에 형성되는 샤프트 하부(131a)를 포함할 수 있다.

상기 샤프트 하부(131a)는 상기 샤프트(131)의 다른 부분 보다 큰 직경을 가지도록 형성할 수 있다. 즉, 상기 샤프트 하부(131a)는, 회전축(A)을 기준으로 반경 방향으로 돌출되도록 연장될 수 있다.

상기 샤프트 하부(131a)의 직경은, 후술할 베어링(132)의 내륜(1321) 및/또는 이너칼라(1325)의 직경과 동일하게 형성할 수 있다. 따라서, 상기 샤프트의 하부(131a)는, 후술할 베어링(132)의 내륜(1321) 및/또는 이너칼라(1325)와 접촉하여 힘을 전달할 수 있다.

상기 샤프트(131)의 전체 외관은 요철(凸) 형상을 형성할 수 있다.

그리고 상기 샤프트 하부(131a)는 도 3 기준으로 상기 샤프트(131)의 후단에 형성될 수 있다. 즉, 도 5를 기준으로 상하 방향은, 도 3의 전후 방향과 대응된다.

상기 베어링(132)은 상기 샤프트(131)를 둘러싸도록 형성할 수 있다. 그리고 상기 베어링(132)은 상기 회전축(A)을 중심축으로 상기 하우징(133)의 수용공간(133a)에 삽입될 수 있다. 즉, 상기 하우징(133), 상기 베어링(132) 및 상기 샤프트(131)의 중심축은 동일할 수 있다.

상기 베어링(132)은 상기 샤프트 하부(131a)에 안착되도록 상기 샤프트(131)에 끼워질 수 있다. 즉, 상기 샤프트(131)는 상기 베어링(132)의 중심을 관통할 수 있다. 일례로, 상기 베어링(132)은 상기 샤프트 하부(131a) 보다 상측에 위치할 수 있다.

상기 베어링(132)은 레이디얼(radial) 베어링을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 베어링(132)은 앵귤러(angular) 볼 베어링을 포함할 수 있다.

상기 베어링(132)은 회전축(A)을 따라 중공이 형성되는 원기둥 형상으로 형성할 수 있다.

상세히, 상기 베어링(132)은, 상기 샤프트(131)에 결합되어 회전하는 내륜(1321), 상기 내륜(1321)으로부터 반경 방향으로 이격 배치되는 외륜(1323) 및 상기 내륜(1321)과 외륜(1323)의 사이에 형성되는 삽입공간(1322)에 위치하는 베어링 볼(미도시)을 포함할 수 있다.

상기 내륜(1321), 상기 베어링 볼 및 상기 외륜(1323)은 하나의 세트(set)로 형성할 수 있다. 상기 내륜(1321)은 상기 회전축(A)을 중심으로 상기 샤프트(131)가 관통하는 중심 홀(hole)이 형성되도록 원주 방향으로 연장될 수 있다. 그리고 상기 외륜(1323)은 상기 내륜(1321) 보다 큰 직경을 가지도록 원주 방향으로 연장될 수 있다.

상기 베어링 볼은, 상기 회륜(1323)과 내륜(1321) 사이에 형성되는 삽입공간(1322)에 배치되어 구름 운동을 할 수 있다. 상기 베어링 볼은 다수 개로 구비되며, 각각의 베어링 볼을 지지하는 볼 지지기구(미도시)가 상기 원주 방향으로 연장되는 삽입공간(1322)을 따라 배치될 수 있다.

상기 외륜(1323)은 상기 하우징(133)에 결합할 수 있다. 따라서, 상기 샤프트(131)의 회전을 따라 함께 회전하는 내륜(1321)은, 상기 베어링 볼의 구름 운동(또는 점 접촉)에 의하여 마찰을 저감시킬 수 있다.

상기 외륜(1323)은, 상기 내륜(1321)에 대해 상기 회전축(A)과 평행한 방향으로 상기 공차를 가지도록 형성될 수 있다.

상세히, 도 5의 일부 확대도를 참조하면, 상기 외륜(1323)은, 상기 내륜(1321) 보다 소정의 값(x)만큼 공차를 가지도록 회전축(A) 방향으로 연장될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 공차에 기인하여 상기 삽입공간(1322)에는 상기 베어링 볼의 자유 움직임을 허용할 수 있는 미세 공간이 형성될 수 있다.

그리고 상기 미세 공간은 후술할 탄성부재(135)에 의해 상기 베어링 볼을 축 방향으로 가압하도록 채워질 수 있다. 이에 의하면, 상기 베어링 볼은 자유 움직임이 없어지고, 구름 운동만을 수행할 수 있다. 즉, 상기 베어링 볼은, 상기 탄성부재(135)의 힘에 의하여 상기 삽입공간(1322)에 밀착되어 구름 운동할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서, 상기 베어링(132)은 한 쌍의 내륜(1321), 외륜(1323) 및 베어링 볼로 제공될 수 있다. 여기서, 한 쌍의 내륜(1321), 외륜(1323) 및 베어링 볼은, 회전축(A) 방향으로 서로 이격되도록 위치할 수 있다.

또한, 상기 베어링(132)은 상기 한 쌍의 내륜(1321), 외륜(1323) 및 베어링 볼이 형성하는 사이 공간에 배치되는 칼라(collar)를 더 포함할 수 있다.

상기 칼라(1325,1326)는, 상기 내륜(1321)과 상기 외륜(1323)을 각각 지지 및/또는 가압할 수 있다.

상세히, 상기 칼라(1325,1326)는 상기 내륜(1321)에 접촉하며, 상기 샤프트(131)의 둘레를 따라 연장되는 이너칼라(1325, inner collar) 및 상기 이너칼라(1325)를 둘러싸도록 연장되는 아우터칼라(1326, outer collar)를 더 포함할 수 있다.

상기 이너칼라(1325)는 상기 샤프트(131)가 관통하도록 상기 내륜(1321)에 대응하는 중심 홀(Hole)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 이너칼라(1325)는 상기 내륜(1321)에 대응되도록 원주방향으로 연장될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 샤프트 하부(131a)는, 상기 내륜(1321) 및/또는 상기 이너칼라(1325)의 외경과 동일하거나 작은 외경을 가지도록 형성할 수 있다. 이때, 상기 샤프트 하부(131a)의 외경은, 상기 내륜(1321) 및/또는 상기 이너칼라(1325)의 중심 홀의 직경 보다는 클 수 있다.

따라서, 상기 샤프트 하부(131a)는, 상기 탄성부재(135)의 힘(또는 탄성력)에 의하여 상기 이너칼라(1325) 및/또는 상기 내륜(1321)을 상기 회전축(A)에 평행한 방향으로 가압할 수 있다.

상기 아우터칼라(1326)는 상기 외륜(1323) 및/또는 상기 베어링 너트(134)에 접촉하도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 아우터칼라(1326)는 상기 외륜(1323)에 대응되도록 원주방향으로 연장될 수 있다.

상기 하우징(133)은, 상기 샤프트(131), 상기 베어링(132) 및 베어링 너트(134)를 수용하는 수용공간(133a)을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 하우징(133)은 상기 회전축(A)을 따라 중공이 형성되는 원기둥 형상으로 형성할 수 있다.

상기 하우징(133)은, 상기 베어링(132)의 외경에 대응되는 직경을 가지도록 원주 방향으로 연장되는 내면부(1331)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 하우징(133)은 상기 베어링(132)의 공차에 대응하여 상기 내면부(1331)로부터 상기 회전축(A) 방향으로 연장되는 가압홈(1332)을 더 포함할 수 있다.

상기 수용공간(133a)은, 상기 하우징의 내면부(1331) 및 상기 내면부(1331)로부터 연장되는 가압홈(1332)에 의하여 규정될 수 있다.

상기 가압홈(1332)은 상기 회전축(A)을 기준으로 상기 내면부(1331)와 동일한 직경을 가지도록 형성할 수 있다.

상기 가압홈(1332)이 상기 내면부(1331)로부터 연장되는 길이, 즉 상기 가압홉(1332)의 길이(t)는, 상기 외륜(1323)과 내륜(1321) 간의 공차 값(x) 보다 크거나 같은 값을 가지도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 가압홈(1332)의 길이(t)는 1mm로 형성할 수 있다.

달리 표현하면, 상기 수용공간(133a)의 회전축(A) 방향 길이는, 상기 수용공간(133a)에 삽입된 상기 베어링 너트(134)와 상기 베어링(132)의 회전축(A) 방향 길이 보다 길게 형성할 수 있다.

이에 의하면, 상기 샤프트 하부(131a)에 의해 힘을 전달받은 이너칼라(1325) 및/또는 내륜(1321)은, 상기 회전축(A) 방향으로 이동할 수 있다. 일례로, 상기 이너칼라(1325) 및/또는 내륜(1321)은, 도 5를 기준으로 상방으로 이동할 수 있다.

즉, 상기 가압홈(1332)은 상기 베어링(132)의 공차에 대응 형성되는 내부 공간으로 이해할 수 있다. 따라서, 상기 내륜(1321)은 상기 샤프트 하부(131a)에 의해 힘을 전달받아 상기 공차 값(x)만큼 상기 가압홈(1332)의 공간을 차지할 수 있다.

상기 하우징(133)은, 상기 수용공간(133a)으로부터 상기 수용공간(133a)의 직경 보다 작은 직경을 가지도록 연장되는 샤프트 관통홀(133b)을 형성하는 하우징 상부(1335)를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 하우징 상부(1335)는 상기 샤프트 관통홀(133b)로부터 반경 방향으로 이격 되며, 탄성부재(135)가 삽입되는 삽입구(1336)를 형성할 수 있다.

상기 하우징 상부(1335)는, 상기 수용공간(133a) 보다 상측(도 5 기준)에 위치할 수 있다.

상기 삽입구(1336)는 상기 탄성부재(135)의 개수에 대응되도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 삽입구(1336)는 다수 개로 구비될 수 있다. 그리고 상기 삽입구(1336)의 깊이, 즉 회전축(A) 방향의 길이는 20mm로 형성할 수 있다.

상기 삽입구(1336)는 상기 하우징 상부(1335)의 상면(도 5 기준)으로부터 하방으로 함몰 형성될 수 있다. 그리고 상기 삽입구(1336)에는 상기 탄성부재(135) 및 볼(136)이 삽입되어 지지될 수 있다.

즉, 상기 삽입구(1336)는 상기 샤트프 관통홀(133b)을 관통하는 샤프트(131)의 외주면으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 위치할 수 있다. 이에 의하면, 상기 삽입구(1336)에 삽입되는 탄성부재(135)와 볼(136)이 상기 회전축(A) 및 회전 커넥터(138)에 가깝도록 배치시킬 수 있다.

상기 하우징(133)은, 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출되어 하우징 체결부재(139)가 삽입되는 홀(hole)을 형성하는 외면부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 외면부에 형성되는 홀에는, 상기 하우징 커버(110) 또는 상기 서포터(113)와 결합을 위한 상기 하우징 체결부재(139)가 삽입되어 체결될 수 있다.

상기 베어링 너트(134)는 상기 하우징(133)에 수용될 수 있다. 일례로, 상기 베어링 너트(134)는, 상기 수용공간(133a)의 하단에 삽입될 수 있다.

그리고 상기 베어링 너트(134)는 상기 외륜(1323)에 접촉할 수 있다. 일례로, 상기 베어링 너트(134)는 상기 내륜(1321)의 외경 보다 큰 직경을 가지도록 원주 방향으로 연장될 수 있다. 따라서, 상기 베어링 너트(134)는 상기 샤프트(131)와 함께 상기 베어링(132)을 안정적으로 지지할 수 있다.

도 5를 기준으로, 상기 수용공간(133a)에는 상기 베어링 너트(134)와 상기 베어링 너트(134)의 상측으로 지지되는 베어링(132)이 삽입될 수 있다.

상기 트랜스미션 어셈블리(130)는, 탄성력을 제공하는 탄성부재(135), 상기 회전 어셈블리와 상기 샤프트(131) 간의 결합을 가이드하는 회전 커넥터(138) 및 상기 탄성부재(135)에 안착되어 상기 회전 커넥터(138)에 접촉하는 볼(136)을 더 포함할 수 있다.

상기 탄성부재(135)는 스프링(spring)을 포함할 수 있다.

상기 볼(136)은 상기 탄성부재(135)에 일부가 삽입될 수 있다. 일례로, 상기 볼(136)은 상기 탄성부재(135)의 상단(도 5 기준)에 안착될 수 있다. 따라서, 상기 볼(136)은 상기 탄성부재(135)를 압축시킬 수 있다. 그리고 상기 볼(136)은 상기 탄성부재(135)의 탄성력을 회전 커넥터(138)로 전달할 수 있다.

상기 볼(136)은 구 형상으로 형성할 수 있다. 따라서, 상기 볼(136)은 상기 회전 커넥터(138)와 점 접촉을 할 수 있다. 이에 의하면, 상기 회전 커넥터(138)의 회전에 의한 마찰을 최소화하면서도 상기 회전 커넥터(138)를 회전축 방향(A), 즉 상방(도 5 기준)으로 가압할 수 있다.

상기 회전 커넥터(138)는 상기 회전커버(120) 및 상기 샤프트(131)와 결합할 수 있다. 따라서, 상기 회전 커넥터(138)는, 회전커버(120)의 회전력을 상기 샤프트(131)로 전달할 수 있다.

상기 회전 커넥터(138)는 원반 형상으로 형성할 수 있다. 그리고 상기 회전 커넥터(138)는 상기 회전커버(120)의 커넥터 삽입홈(120b)에 수용될 수 있다.

상기 회전 커넥터(138)는 상기 샤프트(131)와 결합을 위해 돌출 형성되는 돌출부(138a)를 포함할 수 있다.

상기 돌출부(138a)는 상기 회전 커넥터(138)의 저면(도 5 기준)으로부터 하방으로 돌출되도록 형성할 수 있다. 그리고 상기 돌출부(138a)는 상기 회전축(A)을 따라 돌출될 수 있다. 일례로, 상기 돌출부(138a)는 상기 샤프트(131)의 직경에 대응되는 직경을 가지도록 돌출될 수 있다. 그리고 상기 돌출부(138a)는 상기 샤프트(131)의 상단에 결합될 수 있다.

상기 돌출부(138a)가 형성되는 회전 커넥터(138)의 일 면은, 상기 볼(136)과 접촉할 수 있다. 일례로, 상기 회전 커넥터(138)의 저면은, 상기 돌출부(138a) 보다 상측에서 상기 돌출부(138a)의 반경 방향으로 연장되는 접촉부(138b)을 형성할 수 있다. 그리고 상기 접촉부(138b)은 상기 회전축(A)에 수직한 수평 면을 형성할 수 있다.

따라서, 상기 접촉부(138b)는 상기 볼(136)과 점 접촉을 할 수 있으며, 상기 볼(136)에 의해 상기 탄성부재(135)의 탄성력을 전달받을 수 있다.

즉, 상기 탄성부재(135) 및/또는 상기 볼(136)은, 상기 회전 커넥터(138)의 접촉부(138b)에 접촉할 수 있다. 따라서, 상기 탄성부재(135)와 상기 볼(136)은, 상대적으로 상기 회전축(A)에 가깝도록 위치될 수 있다. 이에 의하면, 상기 탄성부재(135)와 상기 볼(136)은, 상기 샤프트(131)에 결합되는 상기 회전 커넥터(138) 및 상기 회전 커넥터(138)에 결합되는 회전커버(120)를 중력에 대항하도록 안정적으로 지지할 수 있다.

즉, 상기 회전축(A)에 가깝게 배치되는 상기 탄성부재(135)와 상기 회전 커넥터(138)로 탄성력을 전달하는 볼에 의하여, 상기 회전 암(100)의 회전시, 중력에 효과적으로 대항할 수 있다. 더하여, 상기 회전 암(100)의 휨 또는 변형을 방지할 수 있다.

또한, 상기 회전 커넥터(138)는, 상기 샤프트(131)가 미리 설정된 최종 위치로 회전한 때, 상기 볼(136)이 삽입되도록 함몰 형성되는 고정홈(137)을 포함할 수 있다.

상기 고정홈(137)은 상기 돌출부(138a)가 형성되는 상기 회전 커넥터(138)의 일 면에 소정의 깊이만큼 함몰시켜 형성할 수 있다. 상기 고정홈(137)은 상기 볼(136)의 외면과 대응되도록 라운드진 홈으로 형성될 수 있다.

상기 고정홈(137)은 상기 샤프트(131)가 미리 설정된 최종 위치, 즉, 상기 감지 위치 및/또는 보관 위치에 도달한 때 상기 볼(136)이 상기 탄성부재(135)의 탄성력에 의하여 삽입되도록 형성할 수 있다.

즉, 상기 고정홈(137)은 상기 미리 설정된 감지 위치 및/또는 상기 보관 위치만큼 상기 회전 커넥터(138)가 회전한 위치에 형성될 수 있다. 이에 의하면, 상기 볼(136)이 탄성력에 의해 인출되면서 상기 고정홈(137)에 접촉하기 때문에 소리(sound)가 발생할 수 있다. 따라서, 사용자는 청각적으로 상기 회전 암(100)이 감지 위치 또는 보관 위치에 도달하였는지를 인식할 수 있다.

도 6을 참조하여, 회전축(A)에 평행한 방향으로 힘을 가하는 탄성부재(135)에 의하여, 상술한 공차(tolerance)에 의해 형성되는 내부 공간을 채우는 트랜스미션 어셈블리의 힘의 작용 과정에 대해 간단히 설명한다.

사용자가 상기 연장봉(121)을 파지한 채 제 1 동작 또는 제 2 동작으로 상기 회전 암(100)을 회전 시키는 경우, 상기 회전커버(200)에 결합된 회전 커넥터(138)는 시계 또는 반 시계 방향으로 회전할 수 있다. 이때, 상기 볼(136)은 상기 고정홈(137)으로부터 이탈되어 상기 탄성부재(135)가 압축될 수 있다.

상기 탄성부재(135)의 압축으로 상기 볼(136)은 상기 회전 커넥터(138)를 향한 힘(F1)을 받을 수 있다. 즉, 상기 볼(136)은 회전축(A)에 평행한 힘(F1)을 전달받아 상기 접촉부(138b)를 가압할 수 있다. 따라서, 상기 회전 커넥터(138)에 결합된 샤프트(131)는 상기 힘(F1)을 전달받을 수 있다.

그리고 상기 샤프트 하부(131a)는, 상기 힘(F1)에 의하여 접촉된 상기 베어링(132)의 내륜(1321)에 전달받은 힘(F2)을 가할 수 있다. 이에 의하면, 상기 한 쌍의 내륜(1321) 사이에 배치된 이너칼라(1325)도 힘(F2)을 전달받을 수 있다. 그리고 상기 이너칼라(1325)는 다시 상기 가압홈(1332)에 가깝게 위치하는 내륜(1321)으로 힘(F3)을 가할 수 있다.

따라서, 상기 가압홈(1332)에 가깝게 위치하는 내륜(1321)은, 상기 힘(F3)을 받아 상기 가압홈(1332)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 공차에 기인하여 형성되는 내부 공간을 채워줄 수 있다.

이에 의하면, 상기 공차에 기인하여 베어링 볼의 자유 움직임을 허용할 수 있는 내부 공간이 축소되며, 상기 내부 공간은 상기 베어링 볼과 밀착될 수 있다. 즉, 상하 방향(도 6 기준)으로 힘을 받아 상기 베어링 볼과 점 접촉을 연속적으로 유지하게 되므로 베어링 볼의 자유 움직임을 방지할 수 있다.

1: 툴 프리세터
20: 터치 프로브
30: 포켓
100: 회전 암(Rotating Arm)

Claims

공작기계에 구비되는 공구의 위치를 감지하는 터치 프로브; 및
상기 터치 프로브가 설치되며, 상기 터치 프로브가 상기 공구와 정렬 또는 상기 정렬 위치로부터 이탈하도록 상기 공작기계의 일 측에 회전 가능하게 결합되는 회전 암을 포함하며,
상기 회전 암은,
상기 공작기계의 일 측에 결합되어 고정력을 제공하는 고정 어셈블리;
상기 고정 어셈블리에 회전 가능하게 연결되는 회전 어셈블리; 및
상기 고정 어셈블리와 상기 회전 어셈블리의 내부에 위치하며, 회전축에 평행한 방향으로 힘을 가하는 탄성부재가 구비되는 트랜스미션 어셈블리를 포함하며,
상기 트랜스미션 어셈블리는, 상기 탄성부재의 힘에 의하여 공차(tolerance)에 의해 형성되는 내부 공간을 채우는 툴 프리세터.
제 1 항에 있어서,
상기 트랜스미션 어셈블리는,
회전축을 따라 연장되는 샤프트;
상기 샤프트를 둘러싸는 베어링;
상기 샤프트와 상기 베어링이 삽입되는 수용공간을 형성하는 하우징; 및
상기 샤프트와 상기 베어링을 상기 수용공간에서 상기 회전축 방향으로 지지하는 베어링 너트를 포함하는 툴 프리세터.
제 2 항에 있어서,
상기 수용공간은, 상기 하우징의 내면부 및 상기 내면부로부터 연장되는 가압홈에 의하여 규정되며,
상기 가압홈의 연장길이는,
상기 베어링의 외륜과 내륜 사이의 공차 값 보다 크거나 같은 값을 가지도록 형성되는 툴 프리세터.
제 2 항에 있어서,
상기 수용공간의 회전축 방향 길이는,
상기 수용공간에 삽입된 상기 베어링 너트와 상기 베어링의 회전축 방향 길이 보다 길게 형성되는 툴 프리세터,
제 2 항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 수용공간으로부터 상기 수용공간의 직경 보다 작은 직경을 가지도록 연장되는 샤프트 관통홀 및 상기 샤프트 관통홀로부터 반경 방향으로 이격 되며, 상기 탄성부재가 삽입되는 삽입구가 형성되는 하우징 상부를 포함하는 툴 프리세터.
제 2 항에 있어서,
상기 베어링은,
상기 샤프트에 결합되어 회전하는 내륜;
상기 내륜으로부터 반경 방향으로 이격 배치되며, 상기 내륜에 대해 상기 회전축과 평행한 방향으로 상기 공차를 가지도록 형성되는 외륜;
상기 내륜과 외륜의 사이에 형성되는 삽입공간에 위치하는 베어링 볼;
상기 내륜에 접촉하며, 상기 샤프트의 둘레를 따라 연장되는 이너칼라; 및
상기 이너칼라를 둘러싸도록 연장되며, 상기 외륜 및 상기 베어링 너트에 접촉하는 아우터칼라를 포함하며,
상기 베어링 볼은, 상기 탄성부재의 힘에 의하여 상기 삽입공간에 밀착되어 구름 운동하는 툴 프리세터.
제 6 항에 있어서,
상기 샤프트의 하부는,
상기 탄성부재의 힘에 의하여 상기 이너칼라를 상기 회전축에 평행한 방향으로 가압하는 툴 프리세터.
제 7 항에 있어서,
상기 내륜, 상기 외륜 및 상기 베어링 볼은, 상기 이너칼라와 상기 아우터칼라가 사이에 배치되도록 한 쌍으로 구비되며,
상기 샤프트의 하부는, 상기 내륜에 접촉되어 상기 이너칼라로 힘을 전달하는 툴 프리세터.
제 2 항에 있어서,
상기 트랜스미션 어셈블리는,
상기 회전 어셈블리와 상기 샤프트 간의 결합을 가이드하는 회전 커넥터; 및
상기 탄성부재에 안착되어 상기 회전 커넥터에 접촉하는 볼을 더 포함하며,
상기 회전 커넥터는,
상기 샤프트가 미리 설정된 최종 위치로 회전한 때, 상기 볼이 삽입되도록 함몰 형성되는 고정홈을 포함하는 툴 프리세터.
제 9 항에 있어서,
상기 회전 어셈블리는,
상기 회전 커넥터를 커버하도록 결합되는 회전커버; 및
상기 회전커버로부터 외부 방향으로 연장되며, 상기 터치 프로브가 결합되는 연장봉을 포함하며,
상기 고정 어셈블리는,
상기 공작기계에 결합하는 결합부;
상기 결합부에 결합되며, 상기 트랜스미션 어셈블리를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 하우징 커버; 및
상기 하우징 커버에 결합되어 상기 하우징을 고정시키는 서포터를 포함하는 툴 프리세터.