KR102272223B1 - 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치 및 이를 갖는 공작 기계 - Google Patents

심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치 및 이를 갖는 공작 기계 Download PDF

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Abstract

심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치는 실린더 보어 내에서 피스톤의 관통홀을 통과하도록 연장 설치된 자왜선을 갖는 자왜선 샤프트, 상기 피스톤에 상기 자왜선을 둘러싸도록 설치되며 상기 피스톤과 함께 이동 가능한 영구 자석을 갖는 위치 자석부, 및 상기 자왜선에 제1 펄스 신호를 인가하고 상기 제1 펄스 신호 및 상기 영구 자석에 의해 상기 자왜선에 형성되는 제1 및 제2 자기장들이 교차하여 발생하는 제2 펄스 신호를 수신하여 상기 피스톤의 위치를 산출하는 위치 측정부를 포함한다.

Description

심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치 및 이를 갖는 공작 기계{DISPLACMENT MEASURING APPARATUS FOR TAILSTOCK TRANSFERRING CYLINDER AND MACHINE TOOL HAVING THE SAMETOCK}
본 발명은 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치 및 이를 갖는 공작 기계에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 심압대의 위치를 측정하여 자동으로 제어할 수 있는 NC 선반 또는 터닝 센터에 관한 것이다.
공작 기계 중에서 NC 선반이나 터닝 센터는 비교적 긴 공작물의 처짐을 방지하기 위하여, 공작물의 말단을 지지하는 심압대를 포함할 수 있다. 이러한 심압대는 다양한 공작물들을 지지하기 위해 위치가 가변될 수 있으며, 이러한 심압대의 이동을 위해 매뉴얼 타입과 오토 타입의 심압대가 있다.
상기 자동 타입의 심압대의 경우, 십압대를 이송시키기 위한 서보 모터나 유압 실린더가 요구된다. 하지만, 상기 서보 모터나 상기 유압 실린더의 위치를 측정하기 위한 엔코더와 같은 부품은 고가이므로 원가적으로 부담이 되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는 저렴한 가격으로 심압대의 위치 제어를 가능하게 하는 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상술한 변위 측정 장치를 포함하는 공작기계를 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치는 실린더 보어 내에서 피스톤의 관통홀을 통과하도록 연장 설치된 자왜선을 갖는 자왜선 샤프트, 상기 피스톤에 상기 자왜선을 둘러싸도록 설치되며 상기 피스톤과 함께 이동 가능한 영구 자석을 갖는 위치 자석부, 및 상기 자왜선에 제1 펄스 신호를 인가하고 상기 제1 펄스 신호 및 상기 영구 자석에 의해 상기 자왜선에 형성되는 제1 및 제2 자기장들이 교차하여 발생하는 제2 펄스 신호를 수신하여 상기 피스톤의 위치를 산출하는 위치 측정부를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위치 측정부는 상기 자왜선에 상기 제1 펄스 신호로서 전류 펄스를 인가하기 위한 펄스파 생성기, 및 상기 자왜선으로부터 상기 제2 펄스 신호로서 전기적 신호를 수신하기 위한 반사파 수신기를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위치 측정부의 상기 펄스파 생성기 및 상기 반사파 수신기는 상기 실린더 보어 내의 헤드측 챔버 내에 고정 설치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실린더는 로드측 챔버 내에서 상기 피스톤으로부터 연장하는 피스톤 로드를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 피스톤 로드는 상기 피스톤의 상기 관통홀에 연통되고 상기 자왜선 샤프트를 수용하도록 연장 형성된 캐비티를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위치 측정부는 상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호를 비교하여 상기 피스톤의 이동 거리를 산출하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 자기장은 상기 제1 펄스 신호에 의해 상기 자왜선 샤프트의 원주 방향으로 생성되고 상기 제2 자기장은 상기 영구 자석에 의해 상기 자왜선 샤프트의 축 방향으로 형성될 수 있다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 공작 기계는 베드, 상기 베드 상면에 제1 방향으로 연장 설치된 가이드 레일, 상기 가이드 레일을 따라 이동 가능하도록 설치된 심압대, 상기 심압대를 상기 가이드 레일 상에서 이송시키기 위한 이송 실린더, 및 상기 이송 실린더의 실린더 보어 내에서 피스톤의 관통홀을 통과하도록 연장 설치된 자왜선을 갖는 자왜선 샤프트, 상기 피스톤에 상기 자왜선을 둘러싸도록 설치되어 상기 피스톤과 함께 이동 가능한 영구 자석을 갖는 위치 자석부, 및 상기 자왜선에 제1 펄스 신호를 인가하고 상기 제1 펄스 신호 및 상기 영구 자석에 의해 상기 자왜선에 형성되는 제1 및 제2 자기장들이 교차하여 발생하는 제2 펄스 신호를 수신하여 상기 피스톤의 위치를 산출하는 위치 측정부를 구비하는 변위 측정 장치를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 이송 실린더는 상기 심압대의 일단과 연결되고 상기 심압대의 이동 방향과 평행하게 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공작 기계는 상기 베드 상면 상에서 상기 심압대와 마주하도록 배치되며 공작물의 일단을 클램핑하는 척을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위치 측정부는 상기 자왜선에 상기 제1 펄스 신호로서 전류 펄스를 인가하기 위한 펄스파 생성기, 및 상기 자왜선으로부터 상기 제2 펄스 신호로서 전기적 신호를 수신하기 위한 반사파 수신기를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위치 측정부의 상기 펄스파 생성기 및 상기반사파 수신기는 상기 실린더 보어 내의 헤드측 챔버 내에 고정 설치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실린더는 로드측 챔버 내에서 상기 피스톤으로부터 연장하여 상기 이송 실린더의 제2 단부를 관통하는 피스톤 로드를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 피스톤 로드는 상기 피스톤의 상기 관통홀에 연통되고 상기 자왜선 샤프트를 수용하도록 연장 형성된 캐비티를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위치 측정부는 상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호를 비교하여 상기 피스톤의 이동 거리를 산출하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치는 이송 실린더 내부에 설치된 바 형태의 자왜선 및 상기 자왜선을 따라 이동하는 피스톤에 배치된 영구 자석을 포함할 수 있다. 상기 자왜선에 인가되는 펄스 신호와 상기 영구 자석에 의해 상기 자왜선에 발생되는 자기 왜곡을 이용하여 상기 영구 자석의 위치를 산출함으로써, 상기 이송 실린더의 상기 피스톤의 위치를 측정할 수 있다. 따라서, 상기 피스톤의 위치로부터 상기 심압대의 위치를 측정하고, 상기 심압대 이송용 실린더를 제어할 수 있다.
이에 따라, 상기 심압대 이송용 실린더 내부에 바 형태의 자왜선을 갖는 변위 측정 장치를 제공함으로써, 구조적으로 안정하고 고가의 엔코더와 같은 부품없이 상기 심압대의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 공작 기계를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 공작 기계의 심압대 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 공작 기계의 심압대 이송 실린더를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 심압대 이송 실린더 내에 설치된 변위 측정 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 심압대 이송 실린더 내의 변위 측정 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 심압대 이송 실린더의 피스톤 로드가 전진 이동한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1의 공작 기계의 심압대 이송 실린더의 변위 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 공작 기계의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 공작 기계를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 공작 기계의 심압대 장치를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 1의 공작 기계의 심압대 이송 실린더를 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 3의 심압대 이송 실린더 내에 설치된 변위 측정 장치를 나타내는 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 심압대 이송 실린더 내의 변위 측정 장치를 나타내는 단면도이다. 도 6은 도 5의 심압대 이송 실린더의 피스톤 로드가 전진 이동한 상태를 나타내는 단면도이다. 도 7은 도 1의 공작 기계의 심압대 이송 실린더의 변위 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 공작 기계(10)는 베드(20) 상에서 공작물을 클램핑하기 위한 주축대(30), 상기 공작물을 가공하기 위하여 베드(20) 상에 공구를 이송시키기 위한 공구대 장치(도시되지 않음), 주축대(30)와 마주하도록 배치되며 상기 공작물을 지지하기 위한 심압대(100), 심압대(100)를 베드(20) 상의 가이드 레일(40)을 따라 이송시키기 위한 이송 실린더(200), 및 이송 실린더(200)에 의해 이동하는 심압대(100)의 위치를 측정하기 위한 이송 실린더(200)의 변위 측정 장치(300)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 공작 기계(10)는 수평형 NC 선반 또는 터닝 센터일 수 있다. 여기서, Z 방향(제1 방향)은 베드(20)의 길이 방향이고, X 방향(제2 방향)은 Z 방향과 직교하며 상기 공구를 상기 공작물을 향하여 이송시키는 방향이고, Y 방향(제3 방향)은 Z 방향 및 X 방향에 직교하는 방향일 수 있다.
베드(20)는 가공 시 발행하는 칩의 원활한 배출을 위하여 수평면에 대하여 경사진 상부면을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 상부면은 수평면에 대하여 일정 각도의 기울기를 가질 수 있다. 따라서, X 방향 역시 수평면에 대하여 일정 각도의 기울기를 가질 수 있다. 상기 공구대 장치는 베드(20)의 상부면 상에서 Z 방향을 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
주축대(30)는 상기 공작물의 일단을 클램핑하는 척을 포함할 수 있다. 상기 척은 주축에 의해 회전함에 따라, 상기 고정된 공작물은 회전될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 심압대(100)는 베드(20) 상면에 설치된 가이드 레일(40)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 가이드 레일(40)은 LM 가이드를 포함할 수 있다.
가이드 레일(40)은 상기 제1 방향(Z 방향)으로 연장할 수 있다. 상기 가이드 레일은 복수 개가 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 가이드 레일들을 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향(X 방향)으로 서로 이격 배치될 수 있다. 예를 들면, 2개의 가이드 레일들(40)이 서로 이격 배치될 수 있다.
심압대(100)는 후술하는 이송 실린더(200)에 의해 가이드 레일(40)을 직선 운동할 수 있으며, 상기 척에 의해 고정된 공작물의 자유단의 회전축을 가압하여, 상기 공작물의 고정 및 회전시 동심축을 유지하게 할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 이송 실린더(200)는 심압대(100)의 일단과 작동 가능하도록 연결된 피스톤(220)을 포함하고 피스톤(220)의 전후진에 의해 심압대(100)를 가이드 레일(40) 상에서 슬라이딩 이동시킬 수 있다. 이송 실린더(200)는 실린더 보어(202)의 연장 방향이 심압대(100)의 이동 방향(Z 방향)과 평행하게 배치될 수 있다.
예를 들면, 이송 실린더(200)는 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함할 수 있다. 이송 실린더(200)의 전후 이동은 후술하는 제어부(350)에 의해 제어될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 이송 실린더(200)의 변위 측정 장치(300)는 이송 실린더(200)의 변위를 측정함으로써, 이에 기초하여 심압대(100)의 위치를 제어할 수 있다.
도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 변위 측정 장치(300)는, 이송 실린더(200)의 실린더 보어(202) 내에서 피스톤(220)의 관통홀(222)을 통과하도록 설치된 자왜선(320)을 갖는 자왜선 샤프트, 피스톤(220)에 자왜선(320)을 둘러싸도록 설치되며 피스톤(220)과 함께 이동 가능한 영구 자석(330)을 갖는 위치 자석부, 및 자왜선(320)에 제1 펄스 신호를 인가하고 영구 자석(330)에서 반사된 제2 펄스 신호를 수신하여 피스톤(220)의 위치를 검출하기 위한 위치 측정부를 포함할 수 있다.
상기 위치 측정부는 자왜선(320)에 상기 제1 펄스 신호로서 전류 펄스를 인가하기 위한 펄스파 생성기(310), 자왜선(320)으로부터 상기 제2 펄스 신호로서 전기적 신호를 수신하기 위한 반사파 수신기(340), 및 상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호를 비교하여 피스톤(220)의 이동 거리를 산출하는 제어부(350)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 이송 실린더(200)는 실린더 보어(202)내에서 이동 가능하도록 설치된 피스톤(220)을 포함할 수 있다. 실린더 보어(202)는 피스톤(220)에 의해 구분된 제1 챔버, 즉, 헤드 측 챔버(C1) 및 제2 챔버, 즉, 로드 측 챔버(C2)를 포함할 수 있다. 실린더 보어(202)의 제1 단부에는 엔드 캡(210)이 고정 설치되어 이송 실린더(200)의 제1 단부를 구성하고, 피스톤(220)과 엔드 캡(210) 사이에서 제1 챔버(C1)가 정의될 수 있다. 엔드 캡(210)은 실린더 보어(202)의 상기 제1 단부에 반대하는 제2 단부에는 헤드(212)가 고정 설치되어 이송 실린더(200)의 상기 제1 단부에 반대하는 제2 단부를 구성하고, 피스톤(220)과 헤드(212) 사이에서 제2 챔버(C2)가 정의될 수 있다.
이송 실린더(200)는 제2 챔버(C2) 내에서 피스톤(220)으로부터 연장하여 이송 실린더(200)의 상기 제2 단부, 즉, 헤드(212)를 관통하는 피스톤 로드(230)를 포함할 수 있다. 피스톤 로드(230)의 일단부는 피스톤(220)과 연결되고 피스톤 로드(230)의 타단부는 심압대(100)의 일단과 연결될 수 있다.
실린더 보어(202)에는 제1 챔버(C1)와 연통된 제1 포트(204) 및 제2 챔버(C2)와 연통된 제2 포트(206)가 설치될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 포트(204)를 통해 유압(또는 공압)이 제1 챔버(C1) 내로 공급되면 피스톤(220)이 헤드(212)를 향하여 이동함에 따라 피스톤 로드(230)가 전진할 수 있다. 피스톤 로드(230)가 전진할 때, 심압대(100)는 상기 척에 클램핑된 공작물과 가까워지도록 이동할 수 있다. 또한, 제2 포트(206)를 통해 유압(또는 공압)이 제2 챔버(C2) 내로 공급되면 피스톤(220)이 엔드 캡(212)을 향하여 이동함에 따라 피스톤 로드(230)가 후퇴할 수 있다. 피스톤 로드(230)가 후퇴할 때, 심압대(100)는 상기 척에 클램핑된 공작물로부터 멀어지도록 이동할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 이송 실린더(200)의 펄스파 생성기(310)와 반사파 수신기(340)는 하나의 송수신 모듈(M)로서 실린더 보어(202) 내의 제1 챔버(C1) 내에 고정 설치될 수 있다. 송수신 모듈(M)은 실린더 보어(202) 내에서 엔드 캡(210)에 인접하도록 설치될 수 있다.
자왜선(320)은 실린더 보어(202) 내에서 송수신 모듈(M)의 일단부에 고정 설치될 수 있다. 자왜선(320)은 송수신 모듈(M)의 일단부로부터 연장하고 피스톤(220)의 관통홀(222)을 통과하도록 연장할 수 있다. 피스톤(220)은 자왜선(320)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 피스톤(222)의 외측면 상에 밀봉 부재가 구비되어 제1 및 제2 챔버들(C1, C2) 사이를 유체 밀봉할 수 있다. 또한, 자왜선(320)의 외측면과 피스톤(220)의 관통홀(222) 사이에는 밀봉 부재가 더 구비되어 유체 밀봉될 수 있다.
피스톤 로드(230)는 피스톤(220)의 관통홀(222)에 연통되고 자왜선(320)을 수용하도록 연장 형성된 캐비티(232)를 가질 수 있다. 피스톤 로드(230)는 자왜선(320)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 피스톤 로드(230)의 캐비티(232)의 내측면은 자왜선(320)의 외측면과 이격되도록 설치될 수 있다.
제어부(350)는 상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호를 비교하여 상기 피스톤의 이동 거리를 산출할 수 있다. 제어부(350)는 상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호 사이의 주파수 차이로부터 TTL 신호를 생성하고 수치제어(NC) 장치로 송신할 수 있다. 상기 수치제어 장치는 상기 TTL 신호로부터 심압대(100)의 현재 위치를 판단하고 이송 실린더(200) 제어할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 펄스파 생성기(310)는 제어부(350)로부터의 위치 측정 개시 신호를 수신하고 자왜선(320)에 제1 펄스 신호(A)로서 전류 펄스를 인가할 수 있다. 펄스파 생성기(310)에서 생성된 상기 전류 펄스는 자왜선(320)의 원주 방향으로 제1 자기장(B1)을 생성시킬 수 있다.
자왜선(320)을 따라 이동하는 영구 자석(330)은 자왜선(320)에 축방향의 제2 자기장(B2)을 생성시킬 수 있다. 이에 따라, 자왜선(320)에서 생성된 원주 방향의 상기 제1 자기장과 영구 자석(330)에 의해 생성된 축방향의 제2 자기장은 서로 교차하여 합성 자기장을 유도할 수 있다. 이 때, 상기 합성 자기장은 제2 펄스 신호(B)로서 자왜선(320)으로 전파되고, 반사파 수신기(340)는 자왜선(320)으로 전파된 상기 제2 펄스 신호로서 전기적 신호(전류 신호 또는 전압 신호)를 수신할 수 있다.
제어부(350)는 상기 제1 펄스 신호의 제1 주파수와 상기 제2 펄스 신호의 제2 주파수의 차이를 측정하여 송수신 모듈(M)과 영구 자석(330) 사이의 거리를 산출할 수 있다. 영구 자석(330)의 위치는 피스톤(220)의 위치이므로, 결국 피스톤(220)의 위치로부터 심압대(100)의 위치를 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 심압대 이송 실린더(200) 내부에 바 형태의 자왜선(320)을 설치하고, 자왜선(320)을 따라 이동하는 피스톤(220)에 배치된 영구 자석(330)에 의해 자왜선(320)에 발생되는 자기 왜곡을 이용하여 영구 자석(330)의 위치를 측정함으로써, 이송 실린더(200)의 피스톤(220)의 위치를 측정할 수 있다. 따라서, 피스톤(220)의 위치로부터 심압대(100)의 위치를 측정하고, 실린더(200)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 이송 실린더(200) 내부에 설치된 바 형태의 자왜선(320) 및 자왜선(320)을 따라 이동하는 영구 자석(330)을 갖는 변위 측정 장치(300)를 제공함으로써, 구조적으로 안정하고 고가의 엔코더와 같은 부품없이 심압대(100)의 위치를 제어할 수 있다.
이하에서는, 상술한 심압대 이송 실린더의 변위 측정 장치를 이용하여 심압대의 위치를 제어하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 공작 기계의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 5, 도 7 및 도 8을 참조하면, 먼저, 주축대(30)에 공작물의 일단부를 클램핑하고, 이송 실린더(200)의 피스톤 로드(230)를 전진하여 심압대(100)를 상기 공작물과 가까워지도록 이송시킬 수 있다(S100).
예시적인 실시예들에 있어서, 공작 기계(10)의 주축대(30)는 상기 공작물의 일단을 클램핑하는 척을 포함할 수 있다. 상기 척은 주축에 의해 회전함에 따라, 상기 고정된 공작물은 회전될 수 있다.
심압대(100)는 이송 실린더(200)에 의해 가이드 레일(40)을 직선 운동할 수 있으며, 상기 척에 의해 고정된 공작물의 자유단의 회전축을 가압하여, 상기 공작물의 고정 및 회전시 동심축을 유지하게 할 수 있다.
예를 들면, 이송 실린더(200)의 제1 포트(204)를 통해 유압(또는 공압)을 제1 챔버(C1) 내로 공급하여 피스톤 로드(230)를 전진시킴으로써, 심압대(100)를 이송시킬 수 있다.
이어서, 이송 실린더(200) 내에 설치된 자왜선(320)에 제1 펄스 신호를 인가하고(S110), 피스톤(220)과 함께 자왜선(320)을 따라 이동한 영구 자석(330)에 의해 자왜선(320)으로 전파된 제2 펄스 신호를 수신할 수 있다(S120).
예시적인 실시예들에 있어서, 펄스파 생성기(310)는 제어부(350)로부터의 위치 측정 개시 신호를 수신하고 자왜선(320)에 제1 펄스 신호(A)로서 전류 펄스를 인가할 수 있다. 펄스파 생성기(310)에서 생성된 상기 전류 펄스는 자왜선(320)의 원주 방향으로 제1 자기장을 생성시킬 수 있다.
자왜선(320)을 따라 이동하는 영구 자석(330)은 자왜선(320)에 축방향의 제2 자기장을 생성시킬 수 있다. 이에 따라, 자왜선(320)에서 생성된 원주 방향의 상기 제1 자기장과 영구 자석(330)에 의해 생성된 축방향의 제2 자기장은 서로 교차하여 합성 자기장을 유도할 수 있다. 이 때, 상기 합성 자기장은 제2 펄스 신호(B)로서 자왜선(320)으로 전파되고, 반사파 수신기(340)는 자왜선(320)으로 전파된 상기 제2 펄스 신호로서 전기적 신호(전류 신호 또는 전압 신호)를 수신할 수 있다.
이후, 상기 제1 및 제2 펄스 신호들을 비교하여 심압대(100)의 현재 위치를 산출하고(S130), 이송 실린더(200)를 제어할 수 있다(S140).
예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(350)는 상기 제1 펄스 신호의 제1 주파수와 상기 제2 펄스 신호의 제2 주파수의 차이를 측정하여 영구 자석(330)의 변위를 산출할 수 있다. 영구 자석(330)의 위치는 피스톤(220)의 위치이므로, 결국 피스톤(220)의 위치로부터 심압대(100)의 위치를 측정할 수 있다.
제어부(350)는 상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호 사이의 주파수 차이로부터 TTL 신호를 생성하고 수치제어(NC) 장치로 송신할 수 있다. 상기 수치제어 장치는 상기 TTL 신호로부터 심압대(100)의 현재 위치를 판단하고 이송 실린더(200)를 제어할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 공작 기계 20: 베드
30: 주축대 40: 가이드 레일
100: 심압대 200: 이송 실린더
202: 실린더 보어 204: 제1 포트
206: 제2 포트 210: 엔드 캡
212: 헤드 220: 피스톤
222: 관통홀 230: 피스톤 로드
232: 캐비티 300: 변위 측정 장치
310: 펄스파 생성기 320: 자왜선
330: 영구 자석 340: 반사파 수신기
350: 제어부 M: 송수신 모듈

Claims (15)

  1. 실린더 보어 내에서 피스톤의 관통홀을 통과하도록 연장 설치된 자왜선을 갖는 자왜선 샤프트;
    상기 피스톤에 상기 자왜선을 둘러싸도록 설치되며 상기 피스톤과 함께 이동 가능한 영구 자석을 갖는 위치 자석부; 및
    상기 자왜선에 제1 펄스 신호를 인가하고, 상기 제1 펄스 신호 및 상기 영구 자석에 의해 상기 자왜선에 형성되는 제1 및 제2 자기장들이 교차하여 발생하는 제2 펄스 신호를 수신하여 상기 피스톤의 위치를 산출하는 위치 측정부를 포함하는 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 측정부는,
    상기 자왜선에 상기 제1 펄스 신호로서 전류 펄스를 인가하기 위한 펄스파 생성기; 및
    상기 자왜선으로부터 상기 제2 펄스 신호로서 전기적 신호를 수신하기 위한 반사파 수신기를 포함하는 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 측정부의 상기 펄스파 생성기 및 상기 반사파 수신기는 상기 실린더 보어 내의 헤드측 챔버 내에 고정 설치되는 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 실린더는 로드측 챔버 내에서 상기 피스톤으로부터 연장하는 피스톤 로드를 더 포함하는 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 피스톤 로드는 상기 피스톤의 상기 관통홀에 연통되고 상기 자왜선 샤프트를 수용하도록 연장 형성된 캐비티를 갖는 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 측정부는 상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호를 비교하여 상기 피스톤의 이동 거리를 산출하는 제어부를 더 포함하는 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 자기장은 상기 제1 펄스 신호에 의해 상기 자왜선 샤프트의 원주 방향으로 생성되고 상기 제2 자기장은 상기 영구 자석에 의해 상기 자왜선 샤프트의 축 방향으로 형성되는 심압대 이송용 실린더의 변위 측정 장치.
  8. 베드;
    상기 베드 상면에 제1 방향으로 연장 설치된 가이드 레일;
    상기 가이드 레일을 따라 이동 가능하도록 설치된 심압대;
    상기 심압대를 상기 가이드 레일 상에서 이송시키기 위한 이송 실린더; 및
    상기 이송 실린더의 실린더 보어 내에서 피스톤의 관통홀을 통과하도록 연장 설치된 자왜선을 갖는 자왜선 샤프트, 상기 피스톤에 상기 자왜선을 둘러싸도록 설치되어 상기 피스톤과 함께 이동 가능한 영구 자석을 갖는 위치 자석부, 및 상기 자왜선에 제1 펄스 신호를 인가하고 상기 제1 펄스 신호 및 상기 영구 자석에 의해 상기 자왜선에 형성되는 제1 및 제2 자기장들이 교차하여 발생하는 제2 펄스 신호를 수신하여 상기 피스톤의 위치를 산출하는 위치 측정부를 구비하는 변위 측정 장치를 포함하는 공작 기계.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 이송 실린더는 상기 심압대의 일단과 연결되고 상기 심압대의 이동 방향과 평행하게 배치되는 공작 기계.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 베드 상면 상에서 상기 심압대와 마주하도록 배치되며 공작물의 일단을 클램핑하는 척을 더 포함하는 공작 기계.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 위치 측정부는,
    상기 자왜선에 상기 제1 펄스 신호로서 전류 펄스를 인가하기 위한 펄스파 생성기; 및
    상기 자왜선으로부터 상기 제2 펄스 신호로서 전기적 신호를 수신하기 위한 반사파 수신기를 포함하는 공작 기계.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 위치 측정부의 상기 펄스파 생성기 및 상기 반사파 수신기는 상기 실린더 보어 내의 헤드측 챔버 내에 고정 설치되는 공작 기계.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 실린더는 로드측 챔버 내에서 상기 피스톤으로부터 연장하여 상기 이송 실린더의 제2 단부를 관통하는 피스톤 로드를 더 포함하는 공작 기계.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 피스톤 로드는 상기 피스톤의 상기 관통홀에 연통되고 상기 자왜선 샤프트를 수용하도록 연장 형성된 캐비티를 갖는 공작 기계.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 위치 측정부는 상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호를 비교하여 상기 피스톤의 이동 거리를 산출하는 제어부를 더 포함하는 공작 기계.
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