KR102336214B1 - 공작 기계의 공구 오프셋 측정 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
터치 감지부 및 상기 터치 감지부에 장착된 거리 감지 센서를 포함하는 공구 측정부를 구비한 공작기계의 공구 오프셋 측정 방법은, 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1 단계, 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계 및 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 명세서의 적어도 일부의 실시 예는 공작 기계의 공구 오프셋을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
공작 기계에 장착되는 각 공구의 날 끝 위치는 아주 정확하게 확인하기가 어렵다. 각 공구의 크기 및 모양에 따라 공구가 다른 구조물에 충돌하지 않는 안전한 공구 장착부의 이동 범위가 달라진다. 즉, 공구 장착부가 동일하게 이동하더라도 공구의 크기, 모양에 따라 어떤 공구는 충돌을 야기하고, 어떤 공구는 그 위치로 충돌 없이 안전하게 이동할 수도 있는 것이다. 공구의 날 끝 위치의 정확한 확인은 공구의 충돌 방지 및 원활한 가공 동작을 위해 필요하다.
종래에는 공구의 날 끝 위치 확인을 위해 수동 측정 기술을 사용하였다. 즉, 공작 기계의 사용자가 공구를 직접 이동시켜서 기준이 되는 공구 위치 측정 장치에 공구의 날 끝을 접촉시키고, 접촉 시점의 공구 장착부의 위치를 기준으로 공구가 안전하게 이동할 수 있는 범위를 계산하는 방식이 이용되었다. 하지만 이 방식에 따르면, 자동화된 공정에서 공구위치 측정을 위해 라인을 정지시켜야 하므로 생산효율이 저하되는 문제가 있다. 또한 사용자가 공구를 직접 만져야 하므로 부상의 위험도 있다.
다른 방식으로는 레이저 기타 광학 센서를 이용하여 공구의 위치를 감지하는 방식이 알려져 있다. 하지만 위치 감지를 위한 레이저 기타 광학센서는 고가이고 센서 설치를 위한 구조물이 추가로 소요되는 문제가 있다.
본 명세서의 일 실시 예는 비교적 저렴한 비용으로 공작 기계의 공구 오프셋을 측정하는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 명세서의 일 실시 예에 따르는 터치 감지부 및 상기 터치 감지부에 장착된 거리 감지 센서를 포함하는 공구 측정부를 구비한 공작기계의 공구 오프셋 측정 방법에 있어서,
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1 단계;
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계; 및
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 포함하고,
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부에 터치되면, 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리만큼 후퇴시키는 제4 단계;
상기 제4 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부의 상기 제1 축 방향 폭만큼 상기 제2 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시키는 제5 단계;
상기 제5 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 0 초과 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 미만의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 제6 단계;
상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제7 단계; 및
상기 제3 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제2 축 방향 공구 장착부의 좌표, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제1 축 방향 공구 장착부의 좌표 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 공구 날 끝의 오프셋 정보를 획득하는 제8 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1 단계;
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계; 및
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 포함하고,
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부에 터치되면, 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리만큼 후퇴시키는 제4 단계;
상기 제4 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부의 상기 제1 축 방향 폭만큼 상기 제2 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시키는 제5 단계;
상기 제5 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 0 초과 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 미만의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 제6 단계;
상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제7 단계; 및
상기 제3 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제2 축 방향 공구 장착부의 좌표, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제1 축 방향 공구 장착부의 좌표 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 공구 날 끝의 오프셋 정보를 획득하는 제8 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시 예에 따르는 터치 감지부 및 상기 터치 감지부에 장착된 거리 감지 센서를 포함하는 공구 측정부를 구비한 공작기계의 공구 오프셋 측정 방법에 있어서,
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1-1 단계;
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부를 통과하는 제1 축 및 제2 축이 이루는 평면 상에 위치할 때까지 제3 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1-2 단계;
상기 제1-2 단계 이후에, 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계;
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 포함하고,
상기 제1-2 단계, 제2 단계 및 상기 제3 단계의 이동 과정에서 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝의 이동 속력을 미리 설정된 제1 속력 이하로 유지하고,
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부에 터치되면, 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리만큼 후퇴시키는 제4 단계;
상기 제4 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부의 상기 제1 축 방향 폭만큼 상기 제2 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시키는 제5 단계;
상기 제5 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 0 초과 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 미만의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 제6 단계;
상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 제1 속력 이하의 속력으로 상기 공구 측정부에 접근시키는 제7 단계; 및
상기 제3 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제2 축 방향 공구 장착부의 좌표, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제1 축 방향 공구 장착부의 좌표 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 공구 날 끝의 오프셋 정보를 획득하는 제8 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1-1 단계;
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부를 통과하는 제1 축 및 제2 축이 이루는 평면 상에 위치할 때까지 제3 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1-2 단계;
상기 제1-2 단계 이후에, 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계;
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 포함하고,
상기 제1-2 단계, 제2 단계 및 상기 제3 단계의 이동 과정에서 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝의 이동 속력을 미리 설정된 제1 속력 이하로 유지하고,
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부에 터치되면, 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리만큼 후퇴시키는 제4 단계;
상기 제4 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부의 상기 제1 축 방향 폭만큼 상기 제2 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시키는 제5 단계;
상기 제5 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 0 초과 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 미만의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 제6 단계;
상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 제1 속력 이하의 속력으로 상기 공구 측정부에 접근시키는 제7 단계; 및
상기 제3 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제2 축 방향 공구 장착부의 좌표, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제1 축 방향 공구 장착부의 좌표 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 공구 날 끝의 오프셋 정보를 획득하는 제8 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공작 기계의 공구 오프셋 측정 장치는,
터치를 감지하는 터치 감지부 및 상기 터치 감지부에 장착된, 공구 날 끝과 공구 측정부 사이의 거리를 감지하는 거리 감지 센서를 포함하는 공구 측정부;
공구를 장착할 수 있는 공구 장착부; 및
상기 터치 감지부로부터 터치 감지신호를 수신하고 상기 거리 감지 센서로부터 공구 날 끝과 공구 측정부 사이의 감지된 거리 정보를 수신하고, 상기 공구 장착부 및 상기 공구 장착부에 장착된 공구를 이동하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1 단계;
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계; 및
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 수행하고,
상기 제어부는,
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부에 터치되면, 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리만큼 후퇴시키는 제4 단계;
상기 제4 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부의 상기 제1 축 방향 폭만큼 상기 제2 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시키는 제5 단계;
상기 제5 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 0 초과 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 미만의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 제6 단계;
상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제7 단계; 및
상기 제3 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제2 축 방향 공구 장착부의 좌표, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제1 축 방향 공구 장착부의 좌표 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 공구 날 끝의 오프셋 정보를 획득하는 제8 단계를 더 수행할 수 있다.
터치를 감지하는 터치 감지부 및 상기 터치 감지부에 장착된, 공구 날 끝과 공구 측정부 사이의 거리를 감지하는 거리 감지 센서를 포함하는 공구 측정부;
공구를 장착할 수 있는 공구 장착부; 및
상기 터치 감지부로부터 터치 감지신호를 수신하고 상기 거리 감지 센서로부터 공구 날 끝과 공구 측정부 사이의 감지된 거리 정보를 수신하고, 상기 공구 장착부 및 상기 공구 장착부에 장착된 공구를 이동하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1 단계;
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계; 및
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 수행하고,
상기 제어부는,
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부에 터치되면, 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리만큼 후퇴시키는 제4 단계;
상기 제4 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부의 상기 제1 축 방향 폭만큼 상기 제2 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시키는 제5 단계;
상기 제5 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 0 초과 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 미만의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 제6 단계;
상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제7 단계; 및
상기 제3 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제2 축 방향 공구 장착부의 좌표, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제1 축 방향 공구 장착부의 좌표 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 공구 날 끝의 오프셋 정보를 획득하는 제8 단계를 더 수행할 수 있다.
본 명세서의 일 실시 예에 따르면 비교적 저렴한 비용으로 공작 기계의 공구 오프셋을 측정하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구(120) 및 공구 측정부(230)의 모식도이다. 도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구 오프셋 측정 장치의 블럭구성도이다.
도 3 내지 도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구 오프셋 측정 과정의 공구 이동 경로를 나타낸 것이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구 오프셋 측정 과정의 순서도이다.
도 3 내지 도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구 오프셋 측정 과정의 공구 이동 경로를 나타낸 것이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구 오프셋 측정 과정의 순서도이다.
이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
이하, 본 명세서의 실시 예들에 의하여 충돌 방지 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 충돌 방지 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구(120) 및 공구 측정부(230)의 모식도이다. 도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구 오프셋 측정 장치의 블럭구성도이다.
공구(120)는 공구 장착부(110)에 장착된 형태로 동작한다. 공구(120)의 모양, 형태와 공구(120)가 공구 장착부(110)에 결합되는 정도에 따라 공구 장착부(110)(또는 공구 장착부(110)의 특정 지점)과 공구(120)의 날 끝(121) 부분 사이의 변위(오프셋)가 달라진다. 공작기계가 장착부의 위치는 정밀하게 측정/제어할 수 있으므로, 이 오프셋도 정밀하게 측정할 수 있다면 결과적으로 공구(120) 날 끝의 위치(121)를 정확히 측정할 수 있다. 공구 장착부
오프셋 측정을 위하여 공구 측정부(230)가 활용된다. 공구 측정부(230)는 터치 감지부(210) 및 터치 감지부(210)에 장착된 거리 감지 센서(220)를 포함한다.
공구 측정부(230)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 2 내지 도 6을 참조하여 후술한다.
도 2를 참조하면, 오프셋 측정 장치는 공구 측정부(230), 제어부(240), 출력부(250) 및 입력부(260)를 포함할 수 있다.
공구 측정부(230)는 터치 감지부(210) 및 터치 감지부(210)에 장착된 거리 감지 센서(220)를 포함한다.
터치 감지부(210)는 공구의 날 끝(121)이 터치 감지부(210)에 접촉하는 것을 감지하여 제어부(240)에게 전달한다. 터치 감지부(210)는 압전 소자 기타 전기적/기계적으로 접촉을 감지할 수 있는 구성부로 구현될 수 있다. 터치 감지부(210)가 감지한 신호는 예를 들어 신호 증폭 장치(amplifier)를 거쳐서 신호가 증폭되어 제어부(240)에 전달될 수도 있다. 터치 감지부(210)는 사각기둥 형태로 구현될 수 있다. 공구(120)의 날 끝(121)이 이동할 수 있는 평면(이하 '공구 평면'이라 한다)과 수직한 네 면에 터치 감지 센싱 소자가 위치하여야 하고, 공구 평면과 평행한 두 면에는 터치 감지 센싱 소자가 불필요하다.
거리 감지 센서(220)는 공구 측정부(230)와 공구의 날 끝(121) 사이의 거리를 측정한다. 예를 들어 거리 감지 센서(220)는 공구 측정부(230)와 공구 측정부(230)로부터 가장 가까운 물체의 끝부분까지의 거리를 측정하고, 이 끝부분이 공구의 날 끝(121)이다. 거리 감지 센서(220)의 정확도는 예를 들어 오차범위가 공구 측정부의 X축 또는 Z축 방향의 폭 절반 미만이면 충분하다. 여기서 공구 측정부의 X축 방향 및 Z축 방향은 공구 평면의 축 방향이다. 실시 예에 따라서는 다른 정확도가 요구될 수도 있다. 다만 엄밀한 위치 정보는 제어부(240)가 공구 장착부(110)를 움직이면서 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)에 터치된 시점의 공구 장착부(110) 좌표를 이용하여 확인하는 것이다. 따라서 제어부(240)가 드라이버/모터를 활용하여 획득하는 공구 장착부(110)의 위치 정보 정확도에 비하여 더 낮은 정확도의 거리 감지 센서(220)가 사용될 수 있다. 거리 감지 센서(220)는 예를 들어 초음파 센서, 적외선 센서 기타 음파를 이용하거나 광학적 성질을 이용한 센서로서 구현될 수 있다.
거리 감지 센서(220)의 중심부는 공구 평면에서 봤을 때 터치 감지부(210)의 중심부에 위치할 수 있다. 더해서, 거리 감지 센서(220)와 터치 감지부(210)가 모두 공구 평면에 위치하고 거리 감지 센서(220)가 터치 감지부(210)에 둘러싸인 경우 거리 감지 센서(220)의 중심부로부터 공구의 날 끝(121)까지의 거리가 공구 측정부(230)의 중심부로부터 공구의 날 끝(121)까지의 거리와 동일하므로 별도의 거리 보정이 불필요하다. 다만 거리 감지 센서(220)로부터 거리 감지를 위한 신호가 나가고 거리 감지 센서(220)로 신호가 유입될 수 있도록 터치 감지부(210)에 신호가 왜곡되지 않고 전달될 정도의 통로가 구현돼 있어야 한다. 이러한 통로는 예를 들어 관통공으로 구현되거나 신호의 매질이 되는 (공기가 아닌) 물질, 또는 진공의 채널로 구현될 수 있다. 통로가 신호의 매질이 되는 (공기가 아닌) 물질 또는 진공의 채널로서 구현된다면, 신호가 채널에서 전달되는 속도를 고려하여 거리 감지 센서(220)가 감지한 거리를 보정할 수도 있다. 다만 거리 감지 센서(220)의 정확도가 높지 않은 것으로 가정하였고, 터치 감지부(210)의 두께보다 거리 감지 센서(220)의 오차 범위가 오히려 클 수 있으므로 이러한 거리 보정은 생략할 수 있다.
변형 예에서, 거리 감지 센서(220)의 중심부가 공구 평면에서 봤을 때 터치 감지부(210)의 중심부에 위치하지만 터치 감지부(210)만이 모두 공구 평면에 위치하고 거리 감지 센서(220)는 공구 평면에서 벗어난 위치, 예를 들어 터치 감지부(210)의 6면 중 공구 평면과 평행한 두 면 중 한 면에 배치되어 터치 감지부(210)가 거리 감지 센서(220)가 터치 감지부(210)에 둘러싸이지 않도록 구현될 수도 있다. 이 경우 공구 측정부(230)의 중심부는 터치 감지부(210)의 중심부와 일치한다. 이 경우 터치 감지부(210) 내부에 신호가 왜곡되지 않고 전달될 정도의 통로는 불필요하다. 다만, 거리 감지 센서(220)의 중심부와 공구 측정부(230)의 중심부가 약간 차이가 있으므로, 공구의 날 끝(121)까지의 거리에 대하여, 특히 근거리일 경우 삼각함수 또는 피타고라스의 정리를 이용한 보정이 필요할 수 있다. 예를 들어 거리 감지 센서(220)의 중심부와 공구 측정부(230)의 중심부 사이의 거리가 a이고 거리 감지 센서(220)가 감지한 거리가 b이고 공구 측정부(230) 중심부로부터 공구의 날 끝(121)까지의 거리가 c라면 a2+c2=b2이 된다. a, b를 알고 있다면 방정식을 풀어 c값을 구할 수 있다.
거리 감지 센서(220)의 중심부가 공구 평면에서 봤을 때 터치 감지부(210)의 중심부에 위치하지 않는 경우에도 공구 측정부(230)의 중심부와 터치 감지부(210)의 중심부의 상대적 위치 정보 및 감지 센서(220)가 감지한 거리 정보를 알고 있다면 삼각함수를 이용해 공구 측정부(230) 중심부로부터 공구의 날 끝(121)까지의 거리를 구할 수 있다.
출력부(250)는 예를 들어 입력부(260)를 이용한 사용자 조작에 의하여 공구를 이동시키는 경우 거리 감지 센서(220)가 감지한 거리가 가까울수록 더 빠른 주기로 비프음을 발생시킬 수 있다. 거리 감지 센서(220)가 감지한 거리가 미리 설정된 범위 이내에서는 지속적으로 비프음을 발생시킬 수도 있다. 제어부(240)는 거리 감지 센서의 신호를 수신하여 감지한 거리에 따라 출력부(250)를 제어할 수 있다.
변형 예에서 출력부(250)는 거리 감지 센서(220)가 감지한 거리가 가까울수록 비프음의 음높이를 높게 하거나 비프음의 크기를 크게 할 수도 있다. 이러한 비프음 발생을 통해 사용자 조작을 통하여 공구를 이동시키는 경우 충돌이 일어나지 않도록 주의할 수 있다.
입력부(260)는 사용자의 조작을 수신하여 조작신호를 제어부(240)에 전달한다. 제어부(240)는 조작신호에 따라 공구를 이동시킨다. 이 경우 자동적으로 공구를 이동시켜서 오프셋을 측정하는 경우와 마찬가지로 이동 속력에 제한이 가해질 수 있다. 이동 속력의 제한에 대하여는 도 3 내지 도 6을 참조하여 후술한다.
제어부(240)는 공구 측정부(230), 출력부(250), 입력부(260) 및 기타 필요한 구성부와 오프셋 측정을 위해 필요한 신호를 주고받고 필요한 제어를 수행한다.
제어부(240)는 드라이버 및 모터를 통해 공구 장착부(110)의 이동을 제어할 수도 있다.
도 2의 각 구성부의 상세한 구성에 대해서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 후술한다.
도 3 내지 도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구 오프셋 측정 과정의 공구 이동 경로를 나타낸 것이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 공구 오프셋 측정 과정의 순서도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면 공구 평면상의 공구의 이동 경로가 표시된다.
제1 축 및 제2 축은 공구 평면을 이루는 두 축이다. 공구는 공구 평면상에서 이동할 수 있다. 즉, 공구는 제1 축의 방향 및 제2 축의 방향, 그리고 제1 축 방향 및 제2 축의 방향의 벡터 합 방향으로 이동될 수 있다. 제1 축 및 제2 축의 명칭은 편의상 부여한 것이고, 실시 예에 따라 제1 축이 제2 축이 될 수도 있다.
공구 측정부(230)는 공구 평면 상에 위치하고 제1 축 및 제2 축은 공구 측정부(230)의 중심 부분을 지난다. 공구 측정부(230)와 공구의 날 끝(121) 사이의 거리는 공구 측정부(230)의 중심과 공구의 날 끝(121) 사이의 거리를 의미한다.
단계 610 이전에, 또는 도 6의 단계 도중 적절한 시점에 제어부(240)는 공구 장착부(110)에 장착된 공구 날이 가리키는 방향을 바꿀 수 있다. 다른 실시 예에서, 제어부(240)는 공구 날이 가리키는 방향이 공구 장착부(110)로부터 공구 측정부(230)를 가리키는 방향이 되도록 공구 장착부(110)의 최초 위치를 조정할 수 있다. 이러한 위치 및/또는 방향 조정을 통해 공구의 날 끝이 공구의 다른 부분의 방해를 받지 않고 공구 측정부(230)에 접촉될 수 있다.
단계 610에서 제어부(240)는 공구(120)가 장착된 공구 장착부(110)를 이동시켜. 거리 감지 센서(220)가 감지한 공구 측정부(230)와 공구의 날 끝(121) 사이의 거리가 제1 거리 이내(310)가 될 때까지 공구 측정부(230)가 위치하는 방향으로 공구 날 끝(121)을 공구 측정부(230)에 접근시킨다. 도 3 내지 도 5에 표시된 경계선(310)은 공구 측정부(230)로부터 제1 거리가 떨어진 원호이다.
제어부(240)는 미리 설정된 표준값 또는 기타 방식으로 획득한 가상의 값을 기준으로 임시 오프셋 값을 획득한다. 예를 들어 평균적인 도구를 기준으로 제1 축 방향 -f밀리미터 제2 축 방향 -g밀리미터가 임시 오프셋 값으로 사용될 수 있다. 임시오프셋 값 및 공구 장착부(110)의 위치 정보를 이용하여 제어부(240)는 공구의 날 끝(121)이 공구 측정부(230)로부터 어느 방향에 위치하는지 대략적 방향을 확인할 수 있다. 단계 610에서 정해진 방향으로의 이동은 공구 측정부(230)와 공구의 날 끝(121) 사이의 거리가 제1 거리 이내가 될 때까지만 진행되므로, 공구의 날 끝(121)이 공구 측정부(230)로부터 어느 방향에 위치하는지에 대하여 정밀하게 정확한 방향이 필요한 것은 아니고, 다만 공구의 날 끝(121)이 공구 측정부(230)에 접근하는 방향으로 이동시키면 충분하다. 특정 실시 예에서 단계 610에서의 속력은 단계 620 이후의 속력보다 빠른 제2 속력이 될 수 있다. 단계 610에서는 공구의 날 끝(121)이 공구 측정부(230)로부터 충분히 멀리 위치하므로 가장 빠른 속도로 이동하여 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
단계 620에서 제어부(240)는 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 공구 날 끝(121)을 공구 측정부(230)에 접근시킬 수 있다. 여기서 제1 축 및 제2 축은 임의로 결정될 수도 있고, 실시 예에 따라서는 공구 측정부(230)를 통과하는 제1 가상 축 및 제2 가상 축 중 공구 장착부(110)의 좌표를 이용하여(임시 오프셋 값을 반영하고 거리 감지 센서(220)의 거리 값을 고려) 추정한 상기 공구 날 끝(121)의 좌표가 더 가까운 가상축의 축 방향을 제2 축으로 정하고 더 먼 가상축의 축 방향을 제1 축으로 정하는 방식도 가능하다. 도 3의 실시 예에서는 공구 날 끝(121)의 좌표가 더 가까운 가상축의 축 방향이 제2 축이고, 따라서 제1 축 방향으로 먼저 움직였다.
공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)의 제2 축 방향에 위치하는지 여부는 예를 들어 공구 날 끝(121)을 제1 축 방향으로 이동시키는 도중 거리 감지 센서(220)가 감지한 공구 측정부(230)와 공구 날 끝(121) 사이의 거리가 국부 최소값일 때, 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)의 제2 축 방향에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 단계 620에서 공구 날 끝(121)은 제1 축과 평행하게 이동하고 있으므로, 공구 측정부(230)의 제1 축 방향 좌표와 공구 날 끝(121)의 제1 축 방향 좌표가 일치할 때, 즉 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)의 제2 축 방향에 위치할 때 공구 측정부(230)와 공구 날 끝(121) 사이의 거리가 국부 최소값이 된다. 변형 예에 따르면 임시 오프셋을 이용한 가상의 공구 날 끝(121)의 위치가 활용될 수도 있다.
단계 630에서 제어부(240) 공구 날 끝(121)을 제2 축 방향으로 공구 측정부(230)에 터치될 때까지 공구 측정부(230)에 접근시킨다. 단계 620에서 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)의 제2축 방향에 위치하였으므로 공구 날 끝(121)을 제2 축 방향으로 이동시키면 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)에 접촉할 수 있다.
경계선(320)은 공구 측정부(230)로부터 제2 거리에 해당하는 원호이다.
단계 620 및 단계 630 도중 거리 감지 센서(220)가 감지한 공구 측정부(230)와 공구 날 끝(121) 사이의 거리가 제2 거리(320) 이하일 경우 미리 설정된 제2 속력 이하로 공구 날 끝의 이동속력을 제한할 수 있다. 제2 속력은 제1 속력보다 작은 값이다. 공구 측정부(230)와 공구 날 끝(121) 사이의 거리가 충돌이 문제될 정도의 거리라면 충돌로 인한 파손이 일어나지 않도록 충분히 느린 속도로 이동시키는 것이다.
단계 620 및 단계 630 도중 거리 감지 센서(220)가 감지한 공구 측정부(230)와 공구 날 끝(121) 사이의 거리가 제2 거리(320) 초과로 감지되면 공구 날 끝(121)의 이동 속력을 상기 제1 속력 초과 제2 속력 미만으로 조정할 수 있다.
단계 620 도중 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)에 접촉되는 경우(제1 축 방향으로 접촉)에도 거리 센서의 감지 거리를 기준으로 속도를 충분히 낮추어 놓아 파손 문제가 발생하지 않는다. 단계 620 도중 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)에 접촉되는 경우 단계 630을 생략하고, 다만 단계 640 내지 단계 670의 과정 대신 단계 640 내지 단계 670의 과정의 제1 축 및 제 2축을 반대로 한 과정이 수행될 수 있다. 즉, 제1 축 방향으로 일정 거리(예를 들어 d)만큼 후퇴한 뒤 제2축 방향으로 단계 630의 이동방향과 반대방향으로 공구 측정부(230)의 제2 축 방향 폭만큼 이동시키고, 제1 축 방향으로 공구 측정부(230)를 향하여 d+(0 초과 공구 측정부(230)의 제1 축 방향 폭 미만의 거리)만큼 이동시킨 뒤 다시 제1 축 방향으로 공구 측정부(230)를 향하여 이동시켜 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)에 제2 축 방향으로 접촉하도록 할 수 있다.
도 4로 돌아와서 단계 630 이후 단계 640에서 제어부(240)는 제2 축 방향으로 공구 날 끝(121)을 공구 측정부(230)와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리(=d)만큼 후퇴시킬 수 있다. d는 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)를 긁지 않을 정도의 값이면 충분하다, d는 예를 들어 공구 측정부(230)의 제2축 방향 폭의 1/2이 될 수 있다.
단계 650에서 제어부(240)는 공구 날 끝(121)을 공구 측정부(230)의 제1 축 방향 폭만큼 620 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시킨다. 공구 날 끝(121)을 공구 측정부(230)의 제1 축 방향 폭만큼 이동시켰으므로, 이후 공구 날 끝(121)을 제2 축 방향으로 이동시키더라도 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)에 접촉하지 않는다.
단계 660에서 제어부(240)는 공구 날 끝(121)을 제3 거리(d)에 임의의 제4 거리를 더한 거리만큼 제3 단계의 이동방향으로 이동시킨다. 제4 거리는 예를 들어 0을 초과하고 공구 측정부(230)의 제2 축 방향 폭 미만의 거리가 될 수 있다.
단계 670에서 제어부(240)는 공구 날 끝(121)을 제2 축 방향으로 공구 측정부에 터치될 때까지 제1 속력 이하의 속력으로 공구 측정부(230)에 접근시킬 수 있다.
단계 699에서 제어부(240)는 단계 670 도중 터치 시점의 공구 장착부(110)의 위치 정보 및 단계 630 도중 터치 시점의 공구 장착부(110)의 위치 정보를 이용하여 공구 날 끝(121)의 오프셋 정보를 획득한다. 단계 699의 과정 중 단계 630 도중 터치 시점 공구 장착부(110)의 위치 정보를 이용하여 공구 날 끝(121)의 오프셋 정보를 획득하는 과정은 단계 630 이후 단계 670 이전에 수행되어도 무방하다.
예를 들어, 단계 630 도중 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)에 터치된 시점의 공구 장착부(110)의 위치 정보 중 제2 축 방향 좌표가 공구 측정부(230)를 원점으로 했을 때 +a라면 공구 날 끝(121)의 제2축 방향 오프셋은 터치 시점의 공구 날 끝(121)의 제2 축 방향 좌표(공구 측정부(230)의 제2축 방향 폭(=h2)의 1/2)로부터 a를 뺀 h2/2-a가 된다. 즉, 임의의 시점의 공구 날 끝(121)의 제2 축 방향 좌표를 구하려면 해당 시점 공구 장착부(110)의 위치 정보에 오프셋 값 h2/2-a를 더하면 된다.
마찬가지로 단계 670 이후의 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)에 터치된 시점의 공구 장착부(110)의 위치 정보 중 제1 축 방향 좌표가 공구 측정부(230)를 원점으로 했을 때 +b라면 공구 날 끝(121)의 제1축 방향 오프셋은 터치 시점의 공구 날 끝(121)의 제1 축 방향 좌표(공구 측정부(230)의 제1 축 방향 폭(=h1)의 1/2)로부터 b를 뺀 h1/2-b가 된다. 즉, 임의의 시점의 공구 날 끝(121)의 제1 축 방향 좌표를 구하려면 해당 시점 공구 장착부(110)의 위치 정보에 오프셋 값 h1/2-b를 더하면 된다.
특정 실시 예에서 단계 660의 제4 거리는 공구 측정부(230)의 제2 축 방향 폭의 절반이 될 수 있다. 제4 거리를 공구 측정부(230)의 제2 축 방향 폭의 절반으로 설정하여 이동시킨 경우 단계 670 이후에 공구 날 끝(121)의 위치가 공구 측정부(230)로부터 제1축 방향에 위치한다. 이 경우 단계 670의 터치 시점의 공구 장착부(110)의 위치 정보만으로 제1 축 방향 오프셋 값 및 제2 축 방향 오프셋 값을 모두 구할 수도 있다. 이 실시 예에서, 단계 670 중 터치 시점의 공구 장착부(110)의 위치 정보 중 제1 축 방향 좌표가 공구 측정부(230)를 원점으로 했을 때 +b이고 제2 축 방향 좌표가 공구 측정부(230)를 원점으로 했을 때 +a라고 가정한다. 이 경우 공구 날 끝(121)의 제2축 방향 오프셋은 터치 시점의 공구 날 끝(121)의 제2 축 방향 좌표(0)로부터 a를 뺀 -a이고, 제1 축 방향 오프셋은 터치 시점의 공구 날 끝(121)의 제1 축 방향 좌표(공구 측정부(230)의 제1 축 방향 폭(=h1)의 1/2)로부터 b를 뺀 h1/2-b가 된다.
위 단락의 특정 실시 예 이후에 다른 특정 실시 예에서 제어부(240)는 제1 방향으로 d만큼 공구 날 끝(121)을 후퇴시키고(680), 공구 측정부(230)의 제2 축 방향 폭(=h2)의 절반 이상 공구 날 끝(121)을 제2축 방향으로 후퇴시키고(685), 공구 날 끝(121)을 제1 축 방향으로 d+h1/2만큼 공구 측정부(230)에 접근시키고(690), 공구 날 끝(121)을 제2 축 방향으로 공구 측정부(230)에 근접시켜서 터치되도록 할 수 있다.
이 경우 단계 670 이후의 터치 시점의 공구 장착부(110)의 위치 정보 중 제1 축 방향 좌표(b)를 이용하여 제1 축 방향 오프셋 값 (-b)를 구할 수 있고 단계 690 이후의 터치 시점의 공구 장착부(110)의 위치 정보 중 제2 축 방향 좌표(a)를 이용하여 제2 축 방향 오프셋 값 (-a)를 구할 수 있다.
오프셋 값을 모두 구한 뒤에 제어부(240)는 공구 날 끝(121)을 단계 610 이전의 최초 위치로 복귀시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 거리 감지 센서(220)가 측정한 공구 측정부(230)와 공구의 날 끝(121) 사이의 거리가 제1 거리를 초과하면 (원호(310) 바깥) 제어부(240)는 가장 빠른 속력인 제2 속력으로 공구의 날 끝(121)을 이동시킬 수 있다. 이를 통해 충돌 위험이 없을 때 빠른 속도로 이동하여 효율적인 작업을 진행할 수 있다.
단계 620, 단계 630의 과정에서 거리 감지 센서(220)가 측정한 공구 측정부(230)와 공구의 날 끝(121) 사이의 거리가 제2 거리 이하이면 (원호 (320) 이내) 제어부(240)는 공구의 날 끝(121)을 제1 속력 이하의 속력으로 이동시켜서 충돌/파손 위험을 방지할 수 있다. 제1 속력은 단계 610의 제2 속력보다 느린 속력이다.
단계 620, 단계 630의 과정에서 거리 감지 센서(220)가 측정한 공구 측정부(230)와 공구의 날 끝(121) 사이의 거리가 제2 거리 이상이면, 제어부(240)는 공구의 날 끝(121)을 (원호 (320) 바깥, 원호(310) 이내) 제1 속력 초과, 제2 속력 미만의 속력으로 이동시킬 수 있다. 원호 (320) 바깥, 원호(310) 이내의 범위에서도 제어부(240)는 공구의 날 끝(121)을 거리 감지 센서(220)가 측정한 공구 측정부(230)와 공구의 날 끝(121) 사이의 거리가 가까울수록 공구의 날 끝(121)이 더 느리게 이동하도록 제어할 수 있다.
일단 한 번 터치가 수행된 단계 640 이후의 단계에서는 터치를 위해 접근하는 과정(단계 670, 단계 690)에는 제어부(240)는 공구의 날 끝(121)을 제1 속력 이하의 속력으로 이동시켜서 충돌/파손 위험을 방지할 수 있다. 단계 640 이후의 단계에서는 터치를 위해 접근하는 과정(단계 670, 단계 690) 이외의 과정에서는 제어부(240)는 공구의 날 끝(121)을 제1 속력보다 빠르고 제2 속력보다 느린 속력으로 제어하여 효율 적 작업을 추구할 수 있다.
도 1 내지 도 6의 실시 예에서 공구의 날 끝(121)이 일정한 평면(공구 평면) 상에서만 이동하는 것을 가정하였다. 하지만 변형 실시 예에 따르면 공구는 3차원 공간에서 자유롭게 이동할 수도 있다. 이 경우에도 오프셋 측정 장치는 비슷한 방식으로 오프셋을 측정할 수 있다. 3차원 공간에서의 공구 측정부(230)는 6면이 모두 터치 감지부(210)로 구성되어야 한다. 거리 감지 센서(220)는 터치 감지부(210)로 둘러싸인 내부에 위치하며 터치 감지부(210)는 거리 감지 센서(220)의 신호를 터치 감지부(210) 안팎으로 통과시키는 채널을 터치 감지부(210) 내에 구비해야 한다.
이 경우 제어부(240)는 거리 감지 센서(220)가 감지한 공구 측정부(230)와 공구 날 끝(121) 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 공구 측정부(230) 방향(3차원 방향이다)으로 공구 날 끝(121)을 상기 공구 측정부(230)에 접근시킬 수 있다.
이후 제어부(240)는 공구 날 끝(121)이 공구 측정부(230)를 통과하는 제1 축 및 제2 축이 이루는 평면 상에 위치할 때까지 제3 축 방향으로 공구 날 끝(121)을 공구 측정부(230)에 접근시킬 수 있다. 제1 축 내지 제3 축은 임의로 결정될 수도 있다. 변형 예에서 제어부(240)는 공구 측정부(230)를 통과하는 제1 가상평면, 제2 가상평면, 제3 가상평면 중 공구 장착부(230)의 좌표를 이용하여 추정한 공구 날 끝(121)의 좌표가 더 가까운 가상평면에 직교하는 축 방향을 상기 제3 축으로 정하는 단계를 더 포함하는 공구 오프셋 측정 방법
이후 공구 날 끝(121)은 대략적으로 제1 축 및 제2 축이 이루는 평면 상에 위치하므로 제어부(240)는 해당 평면 상에서 상술한 2차원 상의 이동 방식(단계 620 내지 단계 699) 중 적어도 일부를 이용하여 제1 축 및 제2축 방향의 오프셋을 구할 수 있다. 또한 단계 670의 경우와 비슷하게 이동시켜 공구 날 끝(121)을 제3 축 방향으로 터치시킨 뒤 해당 터치 시점의 공구 장착부(110) 좌표 또는 추가 이동 시킨 후 공구 장착부(110) 좌표를 이용하여 제3 축 방향의 오프셋도 구할 수 있다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
110: 공구 장착부
120: 공구
121: 공구의 날 끝
210: 터치 감지부
220: 거리 감지 센서
230: 공구 측정부
310: 제1 거리 원호
320: 제2 거리 원호
120: 공구
121: 공구의 날 끝
210: 터치 감지부
220: 거리 감지 센서
230: 공구 측정부
310: 제1 거리 원호
320: 제2 거리 원호
Claims (12)
- 터치 감지부 및 상기 터치 감지부에 장착된 거리 감지 센서를 포함하는 공구 측정부를 구비한 공작기계의 공구 오프셋 측정 방법에 있어서,
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1 단계;
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계; 및
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 포함하고,
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부에 터치되면, 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리만큼 후퇴시키는 제4 단계;
상기 제4 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부의 상기 제1 축 방향 폭만큼 상기 제2 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시키는 제5 단계;
상기 제5 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 0 초과 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 미만의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 제6 단계;
상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제7 단계; 및
상기 제3 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제2 축 방향 공구 장착부의 좌표, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제1 축 방향 공구 장착부의 좌표 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 공구 날 끝의 오프셋 정보를 획득하는 제8 단계를 더 포함하는 공구 오프셋 측정 방법. - 제1항에 있어서
상기 제2 단계 및 상기 제3 단계의 이동 과정에서 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝의 이동 속력을 미리 설정된 제1 속력 이하로 유지하고,
상기 제7단계는 상기 공구 날 끝을 상기 제1 속력 이하의 속력으로 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 단계를 포함하는 공구 오프셋 측정 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1 단계에서 상기 공구 날 끝의 이동 속도를 상기 제1 속력보다 빠른 제2 속력으로 조정하고
상기 제2 단계 및 상기 제3 단계의 이동 과정에서 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제2 거리 초과로 감지되면 상기 공구 날 끝의 이동 속력을 상기 제1 속력 초과 제2 속력 미만으로 조정하는 공구 오프셋 측정 방법. - 제3항에 있어서,
상기 제2 단계 및 상기 제3 단계의 이동 과정에서 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 짧을수록 상기 공구 날 끝의 이동 속력을 더 낮은 속력으로 조정하는 공구 오프셋 측정 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제3 단계는,
상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 이동시키는 도중 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 국부 최소값일 때, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 단계를 포함하는 공구 오프셋 측정 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제6 단계는, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 절반의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 단계를 포함하고,
상기 제8 단계는, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 공구 장착부의 상기 제2 축 방향 좌표 및 상기 제1 축 방향 좌표를 이용하여 상기 공구 날 끝의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함하는 공구 오프셋 측정 방법. - 제1항에 있어서,
제2 단계 이전에, 상기 공구 측정부를 통과하는 제1 가상축 및 제2 가상축 중 상기 공구 장착부의 좌표를 이용하여 추정한 상기 공구 날 끝의 좌표가 더 가까운 가상축의 축 방향을 상기 제2 축으로 정하고 더 먼 가상축의 축 방향을 상기 제1 축으로 정하는 단계를 더 포함하는 공구 오프셋 측정 방법. - 터치 감지부 및 상기 터치 감지부에 장착된 거리 감지 센서를 포함하는 공구 측정부를 구비한 공작기계의 공구 오프셋 측정 방법에 있어서,
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1-1 단계;
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부를 통과하는 제1 축 및 제2 축이 이루는 평면 상에 위치할 때까지 제3 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1-2 단계;
상기 제1-2 단계 이후에, 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계;
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 포함하고,
상기 제1-2 단계, 제2 단계 및 상기 제3 단계의 이동 과정에서 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝의 이동 속력을 미리 설정된 제1 속력 이하로 유지하고,
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부에 터치되면, 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리만큼 후퇴시키는 제4 단계;
상기 제4 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부의 상기 제1 축 방향 폭만큼 상기 제2 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시키는 제5 단계;
상기 제5 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 0 초과 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 미만의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 제6 단계;
상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 제1 속력 이하의 속력으로 상기 공구 측정부에 접근시키는 제7 단계; 및
상기 제3 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제2 축 방향 공구 장착부의 좌표, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제1 축 방향 공구 장착부의 좌표 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 공구 날 끝의 오프셋 정보를 획득하는 제8 단계를 더 포함하는 공구 오프셋 측정 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제1-2 단계는,
상기 공구 날 끝을 상기 제3 축 방향으로 이동시키는 도중 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 국부 최소값이 될 때까지 상기 제3 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 단계를 포함하는 공구 오프셋 측정 방법. - 제8항에 있어서,
제1-2 단계 이전에, 상기 공구 측정부를 통과하는 제1 가상평면, 제2 가상평면, 제3 가상평면 중 상기 공구 장착부의 좌표를 이용하여 추정한 상기 공구 날 끝의 좌표가 더 가까운 가상평면에 직교하는 축 방향을 상기 제3 축으로 정하는 단계를 더 포함하는 공구 오프셋 측정 방법. - 공작 기계의 공구 오프셋 측정 장치에 있어서
터치를 감지하는 터치 감지부 및 상기 터치 감지부에 장착된, 공구 날 끝과 공구 측정부 사이의 거리를 감지하는 거리 감지 센서를 포함하는 공구 측정부;
공구를 장착할 수 있는 공구 장착부; 및
상기 터치 감지부로부터 터치 감지신호를 수신하고 상기 거리 감지 센서로부터 공구 날 끝과 공구 측정부 사이의 감지된 거리 정보를 수신하고, 상기 공구 장착부 및 상기 공구 장착부에 장착된 공구를 이동하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 제1 거리 이내로 접근할 때까지 상기 공구 측정부 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제1 단계;
상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치할 때까지 제1 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부에 접근시키는 제2 단계; 및
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부의 제2 축 방향에 위치하면, 상기 공구 날 끝을 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제3 단계를 수행하고,
상기 제어부는,
상기 공구 날 끝이 상기 공구 측정부에 터치되면, 상기 제2 축 방향으로 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부와 멀어지도록 미리 설정된 제3 거리만큼 후퇴시키는 제4 단계;
상기 제4 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 공구 측정부의 상기 제1 축 방향 폭만큼 상기 제2 단계의 이동방향의 반대 방향으로 이동시키는 제5 단계;
상기 제5 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제3 거리에 0 초과 상기 공구 측정부의 상기 제2 축 방향 폭 미만의 거리를 더한 거리만큼 상기 제3 단계의 이동방향으로 이동시키는 제6 단계;
상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 공구 측정부에 접근시키는 제7 단계; 및
상기 제3 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제2 축 방향 공구 장착부의 좌표, 제7 단계에서 상기 공구 측정부에 터치가 감지될 때의 상기 제1 축 방향 공구 장착부의 좌표 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 공구 날 끝의 오프셋 정보를 획득하는 제8 단계를 더 수행하는 공구 오프셋 측정 장치. - 제11항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계의 이동 과정에서 상기 거리 감지 센서가 감지한 상기 공구 측정부와 상기 공구 날 끝 사이의 거리가 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리 이내로 감지되면 상기 공구 날 끝의 이동 속력을 미리 설정된 제1 속력 이하로 유지하고,
상기 제어부는 상기 제6 단계 이후에, 상기 공구 날 끝을 상기 제1 축 방향으로 상기 공구 측정부에 터치될 때까지 상기 제1 속력 이하의 속력으로 상기 공구 측정부에 접근시키는 공구 오프셋 측정 장치.
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| KR1020170070704A KR102336214B1 (ko) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | 공작 기계의 공구 오프셋 측정 방법 및 장치 |
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