KR102411554B1 - 터치 프로브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브는, 하우징의 하단에 결합되는 하부커버; 상기 하부커버에 바닥면에 설치되는 피씨비; 상기 하우징에 수용되며, 상기 피씨비의 상측에 설치되는 센서하우징; 상기 센서하우징의 내부 공간에 이동 가능하도록 설치되는 샤프트; 상기 샤프트에 결합되며, 상기 샤프트의 반경 방향으로 연장되는 커넥션핀; 상기 샤프트가 중심을 관통하며, 상기 센서하우징의 상단에 결합되는 센서하우징커버; 상기 커넥션핀과 접촉할 수 있도록 상기 센서하우징커버에 설치되는 볼; 상기 센서하우징에 형성되며, 상기 볼의 위치에 상하 방향으로 정렬되도록 형성되는 스프링홀; 및 상기 스프링홀에 삽입되며, 상기 피씨비와 상기 볼에 접촉하여 전기적 연결을 수행하는 커넥션스프링을 포함할 수 있다.

Description

터치 프로브 {Touch Prove}

본 발명은 터치 프로브에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 공작기계의 영점 등을 세팅(setting)할 수 있는 툴 프리세터(Tool Pre-setter)에 포함되는 터치 프로브에 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. 그리고 상기 터치 프로브는 공구와 물리적인 접촉을 통해 상기 공구의 현재위치를 감지할 수 있다.

이러한 터치 프로브는, 상하로 연장되는 메인샤프트 및 상기 메인샤프트로부터 반경 방향으로 연장되는 다수의 핀(Pin)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 터치 프로브는 구비된 피씨비(PCB)와 폐회로(Closed Circuit)를 형성할 수 있도록, 상기 핀과 상기 핀에 접촉할 수 있는 볼(ball) 및 상기 볼과 상기 피씨비를 연결하는 와이어(wire)를 포함할 수 있다.

그러나 종래 터치 프로브는, 상기 메인샤프트와 상기 핀이 움직일 때, 상기 볼과 피씨비(PCB)를 연결하는 와이어가 끊어지거나 훼손될 수 있는 문제가 있다. 이에 의하면, 공구의 위치를 감지하기 위한 신호가 부정확해지거나 검출되지 않는 심각한 오류를 발생시킬 수 있다.

이와 관련된, 선행기술문헌 정보는 아래와 같다.

KR10-1914175 B1, 열적 잡음 및 전기적 잡음을 최소화한 터치 프로브 및 관련 점검 방법 KR 10-2005-0043941 A, 접촉식 프로브 KR10-2016-0038045 A, 터치 프로브 및 관련 회로들 및 신호 처리를 위한 방법들

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결할 수 있는 터치 프로브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 샤프트 등의 움직임에도 안정적으로 신호를 검출할 수 있는 터치 프로브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 정확성 및 계측 시간을 향상시킬 수 있는 터치 프로브를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브는, 상하 방향으로 개방되는 하우징; 상기 하우징의 하단에 결합되는 하부커버; 상기 하부커버에 바닥면에 설치되는 피씨비; 상기 하우징에 수용되며, 상기 피씨비의 상측에 설치되는 센서하우징; 상기 센서하우징의 내부 공간에 이동 가능하도록 설치되는 샤프트; 상기 샤프트에 결합되며, 상기 샤프트의 반경 방향으로 연장되는 커넥션핀; 상기 샤프트가 중심을 관통하며, 상기 센서하우징의 상단에 결합되는 센서하우징커버;

상기 커넥션핀과 접촉할 수 있도록 상기 센서하우징커버에 설치되는 볼; 상기 센서하우징에 형성되며, 상기 볼의 위치에 상하 방향으로 정렬되도록 형성되는 스프링홀; 및 상기 스프링홀에 삽입되며, 상기 피씨비와 상기 볼에 접촉하여 전기적 연결을 수행하는 커넥션스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 스프링홀은 다수 개로 형성될 수 있다.

또한, 상기 센서하우징은, 인접한 두 스프링홀 사이에 위치하며, 상방으로 개방되도록 함몰 형성되는 하우징홈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서하우징커버는, 상기 하우징홈과 상하 방향으로 정렬되도록 저면으로부터 함몰 형성되는 커버홈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 커넥션핀은, 상기 하우징홈 및 상기 커버홈이 형성하는 공간에서 이동할 수 있다.

또한, 상기 커넥션핀은, 상기 공간에서 이동함에 따라 상기 볼과 이격될 수 있다. 즉, 전기적 단선이 일어날 수 있다.

또한, 상기 센서하우징커버는, 상기 커버홈의 양측 방향으로 상기 볼이 각각 삽입되는 수용홈을 형성할 수 있다.

또한, 상기 스프링홀은, 각각의 볼에 상하 방향으로 정렬되도록 다수 개로 형성할 수 있다. 즉, 상기 스프링홀은 상기 볼에 대응되도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 터치 프로브는, 내부에 오일이 저장되며, 상기 샤프트를 둘러싸는 실링가스켓; 및 상기 실링가스켓을 상기 센서하우징커버에 고정시키는 가스켓링을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 샤프트는, 상기 가스켓링 및 상기 실링가스켓의 중심을 관통하여 상방으로 연장될 수 있다.

또한, 상기 터치 프로브는, 상기 샤프트의 하단을 탄성 지지하도록 상기 센서하우징에 설치되는 메인스프링; 상기 메인스프링 보다 상측에 위치하며, 상기 샤프트의 외주면에 끼워지는 캡 스프링; 및 상기 캡 스프링의 상단에 절촉되어 탄성 지지되는 캡을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 샤프트는, 상기 외주면으로부터 반경 방향으로 연장되는 지지돌기를 형성하며, 상기 캡 스프링은 상기 지지돌기에 의해 지지될 수 있다.

또한, 상기 하부커버는, 중심에 상기 피씨비가 노출되도록 개방되는 노출홈을 형성할 수 있다.

또한, 상기 피씨비는, 전원이 연결되는 전원입력부와 전원출력부; 상기 전원입력부로부터 연장되어 커넥션스프링의 하단과 접촉되는 제 1 커넥션스프링접촉부; 및 상기 제 1 커넥션스프링접촉부와 이격되도록 형성되는 제 2 커넥션스프링접촉부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 커넥션스프링접촉부와 상기 제 2 커넥션스프링접촉부는, 상기 볼, 상기 커넥션스프링 및 상기 커넥션핀에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명을 따르면, 볼(Ball)과 피씨비(PCB)가 커넥션스프링에 의하여 구조적으로 안정되도록 연결되기 때문에, 신호 검출의 정확성을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래의 와이어 훼손 문제를 해결할 수 있으므로 제품의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 볼(Ball)과 피씨비(PCB)의 배선이 깔끔하게 정리되며, 단순한 구성으로 연결 또는 조립할 수 있는 장점이 있다.

또한, 샤프트 등의 움직임에도 볼과 피씨비 간의 단선 또는 접점 이격에 따른 오작동을 방지할 수 있으므로 계측의 정확성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 툴 프리세터가 공작기계에 설치된 모습을 개략적으로 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브가 암(Arm)에 결합된 모습을 보여주는 확대도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브의 분해 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브의 결합 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브의 일부 구성을 보여주는 결합 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 피씨비(PCB)의 상면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 피씨비(PCB), 커넥션스프링 및 볼의 연결 모습을 보여주는 단면도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 커넥션핀과 볼의 연결 모습을 보여주는 센서하우징커버의 상면도

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 터치 프로브가 암(Arm)에 결합된 모습을 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 암(20, Arm), 상기 암(20)에 설치되는 터치 프로브(100) 및 상기 터치 프로브(100)를 보호하기 위한 포켓(30)을 포함할 수 있다.

상기 공작기계(10)는 공구가 장착되는 공구대 및 공작물이 장착되는 주축대(미도시)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 공구대는 공작물의 가공을 위한 다수의 공구가 마련될 수 있다. 일례로, 상기 공구는 팁(Tip), 바이트(cutting tool) 등을 포함할 수 있다.

상기 암(20)은 상기 공작기계(10)의 일 측에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 일례로, 상기 암(20)은 상기 공작기계(10)의 공구대를 지지하는 벽면에 설치될 수 있다.

그리고 상기 암(20)은 영점 또는 공구의 위치를 검출하기 위해서 하방으로 회동하는 제 1 동작과, 공작물의 가공에 간섭되지 않도록 상기 제 1 동작으로부터 상방으로 회동하여 제 2 동작을 수행할 수 있다.

즉, 사용자는 공구의 영점 또는 위치를 감지하기 위해 상기 암(20)을 제 1 동작으로 회동시켜 상기 공구와 터치 프로브(100)를 정렬시킬 수 있다.

그리고 사용자는, 공구의 감지가 불필요한 경우, 상기 암(20)을 제 2 동작으로 회동시켜 주축대에 장착된 공작물의 가공 위치로부터 상기 터치 프로브(100)를 이탈시키거나, 후술할 포켓(30)으로 상기 터치 프로브(100)를 삽입시킬 수 있다.

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

상기 터치 프로브(100)는 상기 암(20)의 제 1 동작에 의해 상기 공구를 감지하기 위한 제 1 위치로 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 위치는 공구의 감지 또는 측정을 위한 정 위치(home position)로 이해할 수 있다.

상기 제 1 위치에서 상기 터치 프로브(100)는 공구의 영점, 공구의 마모에 따른 위치 보정 등을 위한 감지를 수행할 수 있다. 즉, 상기 터치 프로브(100)는 상기 제 1 위치에서 상기 공구와 정렬될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 위치는, 상기 공작기계(10)의 공작물 가공이 정지 상태인 경우 터치 프로브(100)의 위치로 이해할 수 있다.

상기 터치 프로브(100)는 상기 암(20)의 제 2 동작에 의해, 공작물의 가공 공간에서 벗어나는 제 2 위치로 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 위치는 포켓(30)에 상기 터치 프로브(100)가 삽입되는 보관위치로 이해할 수 있다. 또한, 상기 터치 프로브(100)가 제 2 위치에 위치되면, 상기 공작기계(10)는 공작물 가공을 시작할 수 있을 것이다.

상기 제 2 위치에서 상기 터치 프로브(100)는 상기 포켓(30)에 수용되어 외부의 훼손 위험으로부터 안전하게 보호될 수 있다.

상기 암(20)은 상기 공작기계(10)의 벽면에 결합된 위치에서부터 상기 공구대의 전방까지 연장될 수 있다.

일례로, 상기 암(20)은 상기 벽면과의 결합 지점을 기준으로 회전 가능하게 구비되는 원형의 회전부와, 상기 회전부로부터 절곡 연장되어 끝 단부가 상기 공구의 전방에 위치하는 파이프부를 포함할 수 있다. 즉, 상기 파이프부는 상기 회전부로부터 수직하게 절곡되어 상기 공구대의 전방을 가로지르도록 연장될 수 있다.

상기 암(20)의 끝 단부에는, 상기 공구를 감지하기 위한 터치 프로브(100)가 설치되는 암바스켓(25)이 구비될 수 있다. 일례로, 상기 암바스켓(25)은 상기 파이프부의 단부에 형성될 수 있다. 그리고 상기 암바스켓(25)은 육면체 형상으로 형성할 수 있다.

상기 암바스켓(25)은 상기 터치 프로브(100)가 수용되는 설치홈(26)을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 설치홈(26)은 암바스켓(25) 상면의 중심으로부터 하방으로 함몰된 홈으로 형성될 수 있다.

따라서, 상기 터치 프로브(100)는 상기 설치홈(26)의 상방에서 상기 설치홈(26)으로 삽입될 수 있다. 즉, 상기 터치 프로브(100)는 암(20)에 탈착 가능하게 결합할 수 있다. 일례로, 상기 터치 브로브(100)의 하우징(101)은 상기 설치홈(26)에 수용되어 결합할 수 있다.

상기 설치홈(26)에 결합된 상기 터치 프로브(100)는, 제 1 위치에서 상기 공구와 정렬될 수 있다.

상기 암바스켓(25)은 상기 터치 프로브(100)의 감지(또는 센싱)를 시각적으로 제공할 수 있는 램프(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 램프는 상기 터치 프로브(100)가 설치되는 설치홈(26)으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 일례로, 상기 램프는 상기 설치홈(26)으로부터 일 측으로 이격되어 암바스켓(25)의 상면에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 램프는 엘이디(LED)를 포함할 수 있다.

상기 램프는 상기 터치 프로브(100)의 커넥션핀(135)이 볼(138)과 이격되는 경우 점등될 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 터치 프로브(100)가 감지하는 공구의 오차를 바로 시각적으로 인식할 수 있다.

상기 포켓(30)은 상기 제 2 위치와 대응되도록 위치할 수 있다. 일례로, 상기 포켓(30)은 상기 포켓(30)은 상기 공구가 구비되는 공구대 보다 상방에 위치하도록 상기 공작기계(10)의 벽면에 설치할 수 있다.

상기 포켓(30)은 상기 제 2 위치로 위치되는 터치 프로브(100)를 수용하기 위한 수용홀이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 포켓(30)은 상기 터치 프로브(100)가 사용하지 않을 때 외부로부터 상기 터치 프로브(100)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 툴 프리세터(1)는 상기 터치 프로브(100)에 결합하는 충돌방지핀(41) 및 스타일러스(40, stylus)를 더 포함할 수 있다.

상기 충돌방지핀(41)은 터치 프로브(100)의 손상을 방지하기 위해 구비될 수 있다. 일례로, 상기 충돌방지핀(41)은 공구와 스타일러스(40)의 접촉시 과도한 충격이 가해질 경우 부러짐으로써 상기 터치 프로브(100)를 보호할 수 있다.

상기 충돌방지핀(41)은 터치 프로브(100)의 상단에 결합할 수 있다. 일례로, 터치 프로브의 샤프트(130)의 상단에는 상기 충돌방지핀(41)가 삽입되도록 결합홀(139)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 충돌방지핀(41)는 상기 결합홀(139)로부터 상방으로 소정의 폭을 가지도록 길게 연장될 수 있다.

즉, 상기 충돌방지핀(41)은 상기 터치 프로브(100)의 중심축을 따라 연장될 수 있다. 상기 충돌방지핀(41)의 하단은 상기 결합홀(139)에 삽입될 수 있다. 그리고 상기 충돌방지핀(41)의 상단은 상기 스타일러스(40)와 결합될 수 있다.

상기 스타일러스(40)는 상기 충돌방지핀(41)에 결합되어 일 직선 방향으로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 스타일러스(40)는 상기 충돌방지핀(41)의 상단으로부터 상방으로 연장될 수 있다. 따라서, 상기 스타일러스(40)는 샤프트(130)의 상단과 연결될 수 있다. 또한, 상기 스타일러스(40)는 원기둥 형상으로 형성할 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(100)로 전달할 수 있다. 즉, 상기 공구에 접촉된 스타일러스(40)가 받는 힘은, 샤프트(130)로 전달될 수 있다. 여기서, 상기 공구와 접촉되는 스타일러스(40)의 상판은 “공구접촉판”이라 이름할 수도 있다.

상기 스타일러스(40), 상기 충돌방지핀(41) 및 상기 터치 프로브(100)의 중심 축은 동일할 수 있다. 즉, 상기 샤프트(130)의 중심 축 선상에 상기 충돌방지핀(41)과 상기 스타일러스(40)가 위치할 수 있다.

상기 툴 프리세터(1)는 상기 충돌방지핀(41)의 상단이 삽입되는 연장핀(45)을 더 포함할 수 있다.

상기 연장핀(45)의 저면에는 상기 충돌방지핀(41)이 삽입되는 홈이 형성될 수 있다.

상기 연장핀(45)은 상기 스타일러스(40)의 높이를 공구와 일치되도록 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 연장핀(45)은 공구와 스타일러스(40)의 접촉면을 동일 선상에 위치시키는 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 연장핀(45)은 선택적으로 조립 또는 분해될 수 있다.

상기 연장핀(45)은 상기 스타일러스(40)의 저면에 삽입 또는 수용되도록 형성할 수 있다. 상세히, 그리고 상기 연장핀(45)의 상부는 상기 스타일러스(40)의 하방으로 삽입되도록 돌출부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 연장핀(45)의 외주면이 상기 스타일러스(40)에 수용되도록 외경이 상기 스타일러스(40)의 하부 내경 보다 작게 형성될 수 있다.

상기 터치 프로브(100)는 공구의 영점 셋팅(setting) 또는 공구의 마모 등에 기인하여 변경된 위치를 감지할 수 있다.

이하에서는 상기 터치 프로브(100)의 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브의 분해 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브의 결합 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브의 일부 구성을 보여주는 결합 단면도이다.

보다 상세히, 도 5는 센서하우징(120) 및 센서하우징커버(140)를 제거하여, 커넥션핀(135), 볼(138), 커넥션스프링(115) 및 피씨비(110)의 연결 관계를 보여주는 도면이다.

도 3을 기준으로 방향을 정의한다. 도 3에 도시되는 샤프트(130)를 기준으로 상부커버(105)로 향하는 방향을 상방, 하부커버(103)로 향하는 방향을 하방으로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브(100)는, 하우징(101), 상기 하우징(101)의 하부에 결합되는 하부커버(103) 및 상기 하우징(101)의 상부에 결합되는 상부커버(105)를 포함할 수 있다.

상기 하우징(101), 하부커버(103) 및 상부커버(105)는, 터치 프로브(100)의 외관을 형성할 수 있다.

상기 하우징(101)은 상기 암(20)에 탈착 가능하게 결합할 수 있다. 일례로, 상기 하우징(101)은 암바스켓(25)에 수용될 수 있다.

상기 하우징(101)은, 후술할 센서하우징(120), 샤프트(130) 및 센서하우징커버(140)가 위치하는 내부공간을 형성할 수 있다. 상기 하우징(101)의 내부공간은 상하 방향으로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 하우징(101)은 중심축(A)을 기준으로 상하 방향으로 개방되는 내부공간을 가지는 원기둥 형상으로 형성할 수 있다. 그리고 상기 하우징(101)의 내부공간은 하방을 향할수록 폭(또는 직경)이 커지도록 형성할 수 있다.

상기 상부커버(105)는 상기 하우징(101)의 개방된 상면을 커버할 수 있다. 즉, 상기 상부커버(105)는 상기 하우징(101)의 상단부에 결합할 수 있다. 일례로, 상기 상부커버(105)는 고무 재질로 형성할 수 있다

그리고 상기 상부커버(105)는 후술할 캡(160)과 캡스프링(165)이 위치하는 내부공간을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 상부커버(105)는 상하 방향으로 개방되는 내부공간을 가지는 원기둥 형상으로 형성할 수 있다. 그리고 상기 상부커버(105)의 내부공간은, 상단의 직경이 하단보다 작게 형성될 수 있다.

상기 상부커버(105)의 외경은 상기 하우징(101)의 외경과 동일하도록 형성할 수 있다. 따라서, 상기 상부커버(105)가 상기 하우징(101)의 상단에 결합된 경우 일체를 형성할 수 있다.

상기 상부커버(105)의 상면에는, 샤프트(130)의 상부가 관통하는 홀이 형성될 수 있다. 즉, 상기 상부커버(105)의 내부공간은, 상기 하우징(101)의 내부공간과 연결될 수 있다.

따라서, 상기 중심축(A)을 따라 상방으로 연장되는 샤프트(130)는, 상기 하우징(101) 및 상기 상부커버(105)가 형성하는 내부공간에 위치하며, 상기 상부커버(105)의 상면을 관통하여 외부로 노출될 수 있다.

상기 하부커버(103)는 상기 하우징(101)의 개방된 하면을 커버할 수 있다. 즉, 상기 하부커버(103)는 상기 하우징(101)의 하단부에 결합할 수 있다. 일례로, 상기 하부커버(103)는 상기 하우징(101)과 동일한 스테인리스 재질로 형성할 수 있다.

상기 하부커버(103)는 후술할 센서하우징(120) 및 메인스프링(128)이 위치하는 내부공간을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 하부커버(103)는 상하 방향으로 개방되는 내부공간을 가지는 원기둥 형상으로 형성할 수 있다. 그리고 상기 하부커버(103)의 내부공간은, 하단의 직경이 상단보다 작게 형성될 수 있다. 그리고 상기 하부커버(103)의 내부공간은 상기 하우징(101)의 내부공간과 연결되도록 형성할 수 있다.

상기 하부커버(103)의 하면에는, 후술할 피씨비(110, PCB)가 노출되도록 노출홀(104)을 형성할 수 있다. 상기 노출홀(104)은 상기 중심축(A)을 기준으로 상기 하부커버(103)의 내부공간의 반경보다 작은 반경을 가지도록 형성할 수 있다. 이에 의하면, 상기 피씨비(110)는 상기 노출홀(104)에 의해 전원을 연결할 수 있다.

상기 터치 프로브(100)는, 상기 하우징(101)의 내부에 수용되는 센서하우징(120), 상기 센서하우징(120)에 수용되는 샤프트(130), 상기 샤프트(130)를 탄성 지지하는 메인스프링(128), 상기 샤프트(130)가 관통하도록 상기 센서하우징(120)의 상부를 커버하는 센서하우징커버(140), 상기 센서하우징커버(140)에 설치되는 볼(138) 및 상기 하부커버(103)에 삽입되는 피씨비(110, PCB)를 더 포함할 수 있다.

상기 피씨비(110)는 상기 하부커버(103)의 내부공간에 삽입될 수 있다.

상세히, 상기 피씨비(110)는, 상기 하부커버(103)의 내부공간을 형성하는 바닥 면에 안착될 수 있다. 또한, 상기 피씨비(110)는 상기 센서하우징(120)의 저면에 의해 상하 방향으로 지지될 수 있다. 일례로, 상기 피씨비(110)의 상측으로 결합되는 상기 센서하우징(120)의 저면에는 상기 피씨비(110)를 지지하는 홈이 형성될 수 있다.

상기 피씨비(110)는 상기 노출홈(104)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 상기 피씨비(110)는 상기 노출홈(104)을 통해 전원을 연결할 수 있다.

상기 센서하우징(120)은 상기 샤프트(130)가 삽입되는 내부공간을 형성할 수 있다. 즉, 상기 샤프트(130)는 상기 센서하우징(120)에 상하 방향으로 이동 가능하게 수용될 수 있다. 일례로, 상기 센서하우징(120)은 상방으로 개방되는 내부공간을 가지는 원기둥 형상으로 형성할 수 있다.

상기 센서하우징(120)은 상기 하우징(101), 하부커버(103) 및 상부커버(105)와 동일한 중심축(A)을 가지도록 위치할 수 있다. 즉, 상기 센서하우징(120), 하우징(101), 하부커버(103) 및 상부커버(105)에 각각 형성되는 내부공간은, 동일한 중심축(A)을 가질 수 있다.

상기 센서하우징(120)의 내부공간에는 메인스프링(128)이 위치할 수 있다.

상기 메인스프링(128)은 상기 센서하우징(120)의 중심축(A)과 동일한 중심축을 가지도록 설치할 수 있다.

상기 센서하우징(130)의 저면에는 상기 메인스스프링(128)의 하단이 결합되는 돌기가 형성될 수 있다. 그리고 상기 메인스프링(128)의 상단은 상기 샤프트(130)의 하단에 결합되어 상기 샤프트(130)를 탄성 지지할 수 있다.

상기 센서하우징(120)의 내부공간을 규정하는 둘레부는, “측벽”이라 이름할 수 있다.

상기 센서하우징(120)의 측벽은, 원주 방향을 따라 소정의 간격을 가지도록 다수 개의 하우징홈(121)을 형성할 수 있다.

상기 하우징홈(121)은 상방으로 개방되는 홈으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 하우징홈(121)은 상기 측벽의 상면에서부터 하방으로 소정의 길이만큼 함몰된 홈으로 형성될 수 있다.

상기 하우징홈(121)은 센서하우징커버(140)에 형성되는 커버홈(141)과 상하 방향으로 정렬될 수 있다.

상기 센서하우징커버(140)는 상기 센서하우징(120)의 개방된 상면을 커버할 수 있다. 일례로, 상기 센서하우징커버(140)는 상기 센서하우징(120)의 상단에 결합할 수 있다. 상세히, 상기 센서하우징커버(140)에는 스크류가 관통하는 홀이 형성되며, 상기 스크류는 상기 센서하우징커버(140)와 상기 센서하우징(120)에 체결될 수 있다.

그리고 상기 센서하우징커버(130)는 중심에 샤프트(130)가 관통하는 홀을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 센서하우징커버는 중심축(A)을 따라 개방된 홀이 형성되는 원기둥 형상으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 센서하우징커버(130)는, 하방으로 개방되는 커버홈(141)을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 커버홈(141)은 상기 센서하우징커버(130)의 저면으로부터 상방으로 함몰되는 홈으로 형성될 수 있다.

상기 커버홈(141)은 원주 방향을 따라 소정의 간격을 가지도록 다수 개로 형성할 수 있다. 그리고 상기 커버홈(141)은 상기 하우징홈(121)과 상하 방향으로 대응되도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 센서하우징커버(130)는, 상기 커버홈(141)의 양측 방향 또는 원주 방향으로 이격 형성되는 수용홈(145)을 포함할 수 있다.

상기 수용홈(145)은 하방으로 개방되는 홈으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 수용홈(135)에는 볼(138)이 삽입될 수 있다. 일례로, 상기 볼(138)은 3mm의 직경을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 수용홈(135)은 상기 볼(138)의 직경 이상의 직경을 가지는 홈으로 형성될 수 있다.

상기 수용홈(145)은 다수 개로 형성할 수 있다. 이에 대응하여, 상기 볼(138)도 다수 개로 구비될 수 있다. 그리고 상기 볼(138)은 전기 전도성을 가지는 재질로 형성할 수 있다.

상기 수용홈(145)은 커넥션핀(135)이 위치하는 커버홈(141)에 인접하도록 위치할 수 있다. 상세히, 상기 수용홈(145)은 상기 커버홈(141)의 양측 방향 또는 중심축(A)의 원주 방향(시계 또는 반시계 방향으로 이해할 수 있다.)으로 공간이 연장되도록 형성할 수 있다. 따라서, 상기 수용홈(145)은 상기 커버홈(141)의 양쪽에 각각 형성될 수 있다.

상기 수용홈(145)은 후술할 스프링홀(122)과 상하 방향으로 정렬될 수 있다. 즉, 상기 수용홈(145)과 상기 스프링홀(122)은 상하 방햐으로 정렬되도록 서로 대응 형성될 수 있다.

상기 하우징홈(121) 및 상기 커버홈(141)은, 커넥션핀(135)의 상하 이동 공간을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 하우징홈(121) 및 상기 커버홈(141)은, 상기 커넥션핀(135)에 대응되는 위치에 형성할 수 있다.

그리고 상기 하우징홈(121)은 상기 커넥션핀(135)의 수에 대응되도록 3개로 형성될 수 있다. 이 경우, 다수의 하우징홈(121)은, 상기 중심축(A)을 기준으로 동일한 사이 각도를 가지도록 이격 배치될 수 있다. 여기서, 사이 각도는 120도일 수 있다.

상기 센서하우징(120)은, 상기 하우징홈(121)의 양측 방향 또는 원주 방향으로 이격 형성되는 스프링홀(122)을 포함할 수 있다.

상기 스프링홀(122)은 상하 방향으로 개방되는 홀로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 스프링홀(122)은 상기 센서하우징(121)의 상면에서부터 소정의 직경을 가지도록 상기 센서하우징(121)의 하면까지 타공하여 형성할 수 있다.

상기 스프링홀(122)은 후술할 볼(138)의 위치에 대응되도록 상하 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 볼(138)의 수직 하방으로 상기 스프링홀(122)이 위치할 수 있다.

상기 스프링홀(122)은 커넥션핀(135)이 위치하는 하우징홈(121)에 인접하도록 위치할 수 있다. 상세히, 상기 스프링홀(122)은 상기 하우징홈(121)의 양측 방향 또는 중심축(A)의 원주 방향(시계 또는 반시계 방향으로 이해할 수 있다.)으로 소정의 간격만큼 동일하게 이격되도록 상기 하우징홈(121)의 양쪽에 각각 형성할 수 있다.

즉, 상기 스프링홀(122)은 다수 개로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 스프링홀(122)은, 1개의 하우징홈(121)당 2개의 스프링홀(122)이 형성될 수 있다. 상세히, 상기 하우징홈(121)의 일측과 타측 방향으로 각각 하나의 스프링홀(122)이 형성될 수 있다.

즉, 복수의 하우징홈(121) 중 인접한 두 하우징홈(121) 사이에는, 두개의 스프링홀(122)이 원주 방향을 따라 이격되어 형성될 수 있다.

그리고 상기 터치 프로브(100)는 상기 스프링홀(122)에 삽입되는 커넥션스프링(115)을 더 포함할 수 있다.

상기 커넥션스프링(115)은, 볼(138)과 접촉되도록 상기 스프링홀(122)의 내부에 위치할 수 있다.

그리고 상기 커넥션스프링(115)은, 볼(138)과 피씨비(110)의 전기적 연결을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 커넥션스프링(115)의 상단은 상기 볼(138)과 접촉하고, 상기 커넥션스피링(115)의 하단은 상기 피씨비(110)와 접촉할 수 있다.

상술한 바와 같이, 종래 터치 프로브는 와이어(wire)를 이용하여 피씨비와 볼의 전기적 연결을 수행하여, 샤프트의 이동 과정에서 와이어가 훼손되거나 끊어지는 문제가 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에 따른 터치 프로브(100)는, 상기 커넥션스프링(115)이 상기 스프링홀(122)의 안에서 볼(138)과 피씨비(110) 사이의 연결을 상기 샤프트(130)의 이동과 독립적으로 유지할 수 있으므로 상술한 종래의 문제를 해결할 수 있다. 이와 관련된, 피씨비(110), 커넥션스프링(115), 볼(138) 및 커넥션핀(135)의 전기적 연결과 터치 프로브(100)의 감지(sensing)원리는 후술하도록 한다.

상기 샤프트(130)는 센서하우징(120) 및 상부커버(130)의 내부공간에서 사방으로 회동 가능하게 결합될 수 있다.

그리고 상기 샤프트(130)는 상하 방향으로 상기 중심축(A)을 따라 연장되는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 샤프트(130)의 상단은 상기 상부커버(105)를 관통하여 외부로 노출될 수 있다. 그리고 상기 샤프트(130)의 하단은, 상기 메인스프링(128)의 상단이 결합되어 탄성 지지될 수 있다.

상기 샤프트(130)는 상술한 충돌방지핀(41)이 삽입되는 결합홀(139)을 형성할 수 있다.

상기 결합홀(139)은 상기 샤프트(130)의 상면으로부터 소정의 직경을 가지도록 하방으로 함몰시켜 형성할 수 있다. 상기 충돌방지핀(41)은 상기 결합홀(139)에 삽입됨으로써 상기 스타일러스(40)를 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 샤프트(130)는 후술할 캡 스프링(165)을 지지하는 지지돌기(137)를 형성할 수 있다.

상기 지지돌기(137)는 상기 샤프트(130)의 상부 외주면에 형성할 수 있다. 일례로, 상기 지지돌기(137)는 상기 샤프트(130)의 외주면으로부터 반경방향으로 소정의 길이만큼 연장될 수 있다. 그리고 상기 캡 스프링(165)의 하단은 상기 지지돌기(137)에 안착되어 캡(160)을 지지할 수 있다.

그리고 중심축(A)을 기준으로, 상기 지지돌기(137)가 횡단면 직경은, 상기 샤프트(130)의 하부 외주면의 직경보다 작게 형성할 수 있다.

또한, 상기 샤프트(130)는 후술할 커넥션핀(135)이 삽입되는 삽입구(131)를 형성할 수 있다.

상기 삽입구(131)는 상기 샤프트(130)의 하부 외주면에 형성할 수 있다. 즉, 상기 삽입구(131)는 상기 지지돌기(137) 보다 하방에 위치할 수 있다. 일례로, 상기 삽입구(131)는 상기 샤프트(130)의 하부 외주면에서 중심축(A)을 향하여 소정의 직경만큼 타공하여 형성할 수 있다.

즉, 상기 삽입구(131)는 반경 방향으로 개방될 수 있다. 따라서, 상기 커넥션핀(135)은 중심축(A)을 기준으로 반경 방향을 향하도록 결합할 수 있다.

상기 삽입구(131)는 상기 커넥션핀(135)의 수에 대응되도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 삽입구(131)는 상기 샤프트(130)의 원주 방향을 따라 소정의 간격을 가지도록 이격 배치되는 다수 개로 형성될 수 있다.

즉, 상기 하우징홈(121), 커버홈(141), 삽입구(131)는, 상기 커넥션핀(135)의 수에 대응되도록 형성되며, 상기 커넥션핀(135)의 위치에도 대응되도록 형성할 수 있다.

상기 샤프트(130)는 상기 삽입구(131)에 커넥션핀(135)의 결합을 가이드하는 지지링(132)을 포함할 수 있다.

상기 지지링(132)은 상기 삽입구(131)의 수에 대응되도록 형성되며, 상기 삽입구(131)에 결합할 수 있다.

상기 지지링(132)은 상기 삽입구(131)에 결합되는 부시로 제공될 수 있다.

상기 터치 프로브(100)는 상기 샤프트(130)로부터 외측으로 돌출되는 커넥션핀(135)을 더 포함할 수 있다.

상기 커넥션핀(135)은 상기 지지링(132)의 중심을 관통하여 상기 삽입구(131)로 삽입될 수 있다. 이때, 상기 지지링(132)은 상기 커넥션핀(135)과 결합되며, 상기 커넥션핀(135)은 상기 삽입구(131)에 안정적으로 고정될 수 있다. 이에 의하면, 샤프트(130)의 회동 방향을 따라 상기 커넥션핀(135)은 함께 안정적으로 이동할 수 있다.

상기 커넥션핀(135)은 상기 삽입구(131)로부터 반경 방향으로 연장되는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 커넥션핀(135)은 상기 커버홈(141) 및 상기 하우징홈(121)을 관통하여 반경방향으로 연장될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 커넥션핀(135)은 다수 개로 구비될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 커넥션핀(135)은 3개로 구비될 수 있다.

상기 커넥션핀(135)의 외측 끝 단부는, 수용홈(145)에 설치된 볼(138)과 접촉할 수 있다.

상기 커넥션핀(135)은 각각의 하우징홈(121) 및 커버홈(141)에 슬라이딩 이동 가능하도록 결합할 수 있다. 따라서, 상기 샤프트(130)의 좌우 회전을 방지할 수 있다.

한편, 샤프트(130)에 가해지는 외력의 방향에 따라, 각각의 하우징홈(121) 및 커버홈(141)은 상기 샤프트(130)의 상하 이동을 가이드하며, 동시에 샤프트(130)가 회동하는 하나의 축으로도 기능할 수 있다.

그리고 외력이 가해지는 방향에 따라 다수의 커넥션핀(135) 중 적어도 어느 하나의 커넥션핀은, 샤프트(130)와 함께 회동하면서 볼(138)과 이격이 발생할 수 있다. 그리고 상기 터치 프로브(100)는 상기 이격 여부 또는 이격 순서 등을 검출하여 공구를 보정할 수 있다.

상기 터치 프로브(100)는, 상기 샤프트(130)의 상부가 중심을 관통하는 캡(160) 및 상기 캡(160)을 탄성 지지하는 캡 스프링(165)을 더 포함할 수 있다.

상기 캡(160)과 상기 캡 스프링(165)은, 상기 상부커버(105)의 내부공간에 수용될 수 있다.

상기 캡(160)은 외력에 의한 샤프트(130)의 이동을 가이드할 수 있다. 상기 캡(160)에 의하면 상기 샤프트(130)는 중심축(A)을 기준으로 원주 방향 및/또는 반경 방향으로 안정적으로 이동할 수 있다.

상기 캡(160)은 중심으로부터 반경 방향을 향하여 하방으로 경사지게 연장될 수 있다. 즉, 상기 캡(160)은 뒤집어진 접시 형상을 가질 수 있다. 상기 캡(160)의 상단은, 상기 상부커버(105)의 저면과 접촉할 수 있다. 그리고 상기 캡(160)의 중심에는 상기 샤프트(130)가 관통하는 홀이 형성될 수 있다.

상기 캡 스프링(165)은 나선 형상으로 하단에서 상단을 향할수록 직경이 커지도록 형성할 수 있다. 상기 캡 스프링(165)의 상단은 상기 캡(160)을 탄성 지지할 수 있다.

또한, 상기 캡 스프링(165)은 상기 샤프트(130)의 상부 외주면에 끼워질 수 있다. 그리고 상기 캡 스프링(165)의 하단은 상기 지지돌기(137)에 의해 지지될 수 있다.

따라서, 상기 샤프트(130)에 전달되는 외력에 의해, 상기 캡(165) 및 캡 스프링(165)은 압축될 수 있다. 그리고 상기 외력의 작용이 해제되면, 상기 캡 스프링(165)의 탄성력에 의해 상기 캡(160)이 원 위치로 복귀할 수 있다. 따라서, 상기 샤프트(130)도 외력의 작용이 해제되면 정위치(또는 직립 위치)로 복귀될 수 있다.

상기 터치 프로브(100)는 상기 샤프트(130)의 이동을 원활하게 가이드하는 실링가스켓(150) 및 가스켓링(155)을 더 포함할 수 있다.

상기 가스켓링(155)은 상기 센서하우징커버(140)의 상측에서 외주면을 둘러싸도록 결합할 수 있다. 즉, 상기 가스켓링(155)은, 상기 상부커버(105)와 하우징(101)의 내부공간에 설치될 수 있다.

상기 가스켓링(155)은 중심축(A)을 따라 홀이 형성되며, 상기 홀에는 상기 샤프트(130)가 관통하여 위치할 수 있다.

상기 가스켓링(155)은 상기 실링가스켓(150)을 상기 내부 공간에 안정적으로 고정시킬 수 있다. 일례로, 상기 가스켓링(155)은 상기 실링가스켓(150)을 상기 센서하우징커버(130)에 고정시킬 수 있다.

상기 가스켓링(155)은 상기 실링가스켓(150)과 함께 상기 실링가스켓(150) 내부에 저장된 오일의 누설을 방지할 수 있다.

상기 실링가스켓(150)은 상기 가스켓링(155)에 결합할 수 있다. 그리고 상기 실링가스켓(150)은 상기 센서하우징커버(140)의 상측에 설치할 수 있다. 일례로, 상기 가스켓링(155)은 상기 실링가스켓(150) 및 센서하우징커버(140)를 둘러싸도록 결합할 수 있다. 그리고 상기 가스켓링(155)은 상기 실링가스켓(150)과 상기 센사하우징커버(140) 사이의 공간을 밀폐시키도록 형성할 수 있다.

상기 실링가스켓(150)은 상기 샤프트(130)의 이동을 원활하게 하기 위해 내부에 오일을 저장할 수 있다. 즉, 상기 실링가스켓(150)은 오일이 저장되는 내부 공간을 형성할 수 있다.

그리고 상기 실링가스켓(150)은 중심축(A)를 따라 홀이 형성될 수 있다. 일례로, 상기 실링가스켓(150)은 상하 방향으로 개방되는 반구 형상으로 형성할 수 있다. 그리고 상기 실링가스켓(150)의 상면 중심에는 홀이 형성될 수 있다.

상기 샤프트(130)는 상기 실링가스켓(150)의 중심에 형성된 홀을 관통할 수 있다. 이에 의하면, 상기 샤프트(130)는 상기 실링가스켓(150)의 내부에 저장된 오일에 의해 원활한 상하 이동을 수행할 수 있다.

그리고 상기 실링가스켓(150)은, 상기 샤프트(130)를 둘러싸도록 결합할 수 있다. 따라서, 상기 실링가스켓(150)의 내부에 저장된 오일은 밖으로 누설되지 않을 수 있다.

한편, 상기 툴 프리세터(1)는 상기 터치 프로브(100)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.

이하에서는, 상기 터치 프로브(100)의 오차 감지(또는 센싱) 및 공구의 영점 보정 과정을 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 피씨비(PCB)의 상면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 피씨비(PCB), 커넥션스프링 및 볼의 연결 모습을 보여주는 단면도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 커넥션핀과 볼의 연결 모습을 보여주는 센서하우징커버의 상면도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 샤프트(130)에 힘(또는 외력)이 가해지지 않는 경우, 상기 샤프트(130)는 정위치(또는 직립 위치)가 유지될 수 있다. 이때, 각각의 커넥션핀(135)은 단부 양측에 배치된 볼(138)과 접촉상태를 유지할 수 있다.

따라서, 전체적으로 전원입력부(111), 다수의 커넥션스프링(115), 다수의 볼(138), 다수의 커넥션핀(135) 및 전원출력부(119)는 모두 통전될 수 있다. 즉, 하나의 폐회로를 형성할 수 있다.

한편, 상기 샤프트(130)는, 영점 위치를 벗어난 공구가 스타일러스(40)에 접촉됨으로써 힘(또는 외력)이 작용될 수 있다. 그리고 상기 힘이 가해지는 방향에 따라 상기 샤프트(130)가 회동할 수 있다.

상기 샤프트(130)가 회동하면, 상기 커넥션핀(135) 중 적어도 어느 하나는 상기 볼(138)과 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 폐회로의 끊김이 발생할 수 있다.

이를 이용하여, 상기 터치 프로브(100)는 상기 커넥션핀(135)과 상기 볼(138)의 전기적 단선(또는 단속(斷續) 여부)을 감지함으로써 변경된 공구의 영점을 올바르게 보정할 수 있다.

상세히, 상기 피씨비(110)는, 전원과 연결되는 전원입력부(111) 및 전원출력부(119)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 피씨비(110)는 상기 전원입력부(111)와 전원출력부(119)를 전기적으로 연결하기 위해 커넥션스프링(115)이 설치되는 커넥션스프링접촉부(112)를 더 포함할 수 있다.

상기 전원입력부(111)는 피씨비(110)의 중심에 위치할 수 있다.

상기 전원출력부(119)는 상기 전원입력부(111)로부터 반경 방향으로 일정 거리만큼 이격되어 형성될 수 있다. 일례로, 상기 전원출력부(119)는 상기 전원입력부(111)의 주위를 원주 방향으로 둘러싸는 회로로 인쇄될 수 있다.

한편, 상기 커넥션스프링접촉부(112)는 상술한 폐회로가 통전되도록 상기 커넥션스프링(115)과 연결될 수 있다. 일례로, 상기 커넥션스프링접촉부(112)는 상기 커넥션스프링(115)의 하단과 접촉할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 커넥션스프링접촉부(112)는, 상기 전원입력부(111)로부터 반경방향으로 회로가 연장되어 어느 일 외곽 지점에 형성되는 제 1 커넥션스프링접촉부(112a), 상기 제 1 커넥션스프링접촉부(112a)로부터 원주 방향으로 이격된 위치에 형성되는 제 2 커넥션스프링접촉부(112b), 상기 제 2 커넥션스프링접촉부(112b)로부터 일 직선 방향으로 연장되어 다른 일 외곽 지점에 형성되는 제 3 커넥션스프링접촉부(112c), 상기 제 3 커넥션스프링접촉부(112c)로부터 원주 방향으로 이격된 위치에 형성되는 제 4 커넥션스프링접촉부(112d)를 포함할 수 있다.

상기 제 4 커넥션스프링접촉부(112d)는, 피씨비(110)의 중심 방향으로 연장되어 상기 전원출력부(119)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 제 4 커넥션스프링접촉부(112d)는 커넥션스프링(115), 볼(138), 커넥션핀(135)을 통과하여 상기 전원출력부(119)로 흐르는 최종 단계의 커넥션스프링접촉부로 이해할 수 있다.

상기 샤프트(130)가 정위치인 경우, 상기 폐회로에서 전류의 흐름을 간단히 설명한다. 일례로, 상기 전원입력부(111)는 외부의 24V 전원과 연결될 수 있다.

상기 피씨비(110)로 입력된 전원에 의하여, 전류는 상기 제 1 커넥션스프링접촉부(112a)와 접촉된 제 1 커넥션스프링(115a)으로 흐를 수 있다.

그리고 전류는, 상기 제 1 커넥션스프링(115a)의 상단에 접촉된 제 1 볼(138a)을 거쳐 제 1 커넥션핀(135a)을 통과하고, 제 1 볼(138a)의 맞은 편에서 제 1 커넥션핀(135a)과 접촉된 제 2 볼(138b)로 흐를 수 있다.

그리고 전류는, 상기 제 2 볼(138b)의 하단에 접촉된 제 2 커넥션스프링(115b)을 통해 상기 제 1 커넥션스프링접촉부(112a)와 이격된 제 2 커넥션스프링접촉부(112b)로 흐를 수 있다.

여기서, 상기 제 1 커넥션스프링(115a)이 설치된 스프링홀(122)은 제 1 스프링홀(122a)이라 이름하며, 상기 제 2 커넥션스프링(115b)이 설치된 스프링홀(122)은 제 2 스프링홀(122b)이라 이름한다. 즉, 상기 제 1 스프링홀(122a)과 상기 제 2 스프링홀(122b) 사이에, 하우징홈(121) 및 상기 하우징홈(121)에 설치된 제 1 커넥션핀(135a)이 위치할 수 있다.

한편, 상기 제 2 커넥션스프링접촉부(112b)로 흐른 전류는, 인쇄 회로의 연장 방향으로 따라 제 3 커넥션스프링접촉부(112c)로 흐르며, 상기 제 3 커넥션스프링접촉부(112c)에 접촉된 제 3 커넥션스프링(미도시)에 의해 제 3 볼(138b), 제 2 커넥션핀(135b) 및 제 4 볼(138d)을 차례로 통과할 수 있다. 그리고 상기 전류는, 제 4 볼(138d)의 하단에 접촉된 제 4 커넥션스프링(미도시)을 통해 다시 또 다른 커넥션스프링접촉부(112)로 흐를 수 있다.

이와 같은 과정으로, 전류는 커넥션핀(135)의 수에 따라 흐를 수 있으며, 최종적으로 제 4 커넥션스프링접촉부(112d)를 거쳐 상기 전원출력부(119)로 흐를 수 있다.

한편, 공구와 스타일러스(40)의 접촉에 의해 샤프트(130)가 일 방향으로 이동하게 되는 경우, 상기 이동 방향의 커넥션핀(135)은, 양측에 인접한 두 개의 볼(138)과 이격되어 전기적 단선이 발생할 수 있다.

따라서, 상기 전기적 단선은 상기 피씨비(110)에 의하여 툴 프리세터(1)에 구비되는 제어부(또는 인터페이스 보드)로 전달될 수 있다.

즉, 상기 제어부는 상기 전기전 단선을 신호(signal)로 인식할 수 있으며, 상기 신호를 기초로 상기 공구의 오차 정보를 감지할 수 있다. 물론, 상기 제어부는 상기 신호를 유선 또는 무선 통신 방식으로 제공받을 수도 있다.

일례로, 상기 전기전 단선이 발생된 상황에서 상기 제어부는, 상기 오차 정보를 기초로, 공구와 상기 스타일러스(40)의 접촉을 유지한 상태에서, 전체의 커넥션핀(135)과 전체의 볼(138)이 모두 통전되는 위치로 이동되도록 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어부는 샤프트(130)의 정위치로 공구가 이동되도록 공구대를 자동 제어함으로써 상기 공구의 변경된 영점을 올바르게 보정할 수 있다.

이에 의하면, 상기 터치 프로브(100)는, 공구의 마모나 교체 등의 원인으로 영점 셋팅 및 변경된 영점의 보정이 필요한 경우, 상기 영점 셋팅 및 보정을 상대적으로 쉽고 빠르게 수행할 수 있다.

1: 툴 프리세터
20: 암(Arm)
100: 터치 프로브
110: 피씨비(PCB)
120: 센서하우징
130: 샤프트
140: 센서하우징커버
150: 실링가스켓
160: 캡

Claims (6)

1. 공작기계에 회전 가능하게 설치되는 암에 결합되어 영점 또는 공구의 위치를 검출하는 터치 프로브에 있어서,
   상기 암에 탈착 가능하게 결합하며, 중심축(A)을 따라 상하 방향으로 개방되는 원기둥 형상을 가지는 하우징;
   상기 하우징의 개방된 하면을 커버하도록 상기 하우징의 하단에 결합되는 하부커버;
   상기 하우징의 개방된 상면을 커버하도록 상기 하우징의 상단에 결합되며, 캡과 캡 스프링이 위치하는 내부공간을 형성하도록 원기둥 형상을 가지는 상부커버;
   상기 하부커버의 바닥면에 설치되는 피씨비;
   상기 피씨비의 상측에 위치하도록 상기 하우징의 내부에 위치하며, 상기 중심축(A)을 향하는 방향으로 상기 하우징과 결합되고, 상방으로 개방되는 원기둥 형상을 가지는 센서하우징;
   상기 중심축(A)을 따라 상기 상부커버를 관통하도록 위치하며, 상기 센서하우징의 내부 공간에 이동 가능하도록 설치되는 샤프트;
   상기 샤프트에 결합되며, 상기 샤프트의 반경 방향으로 연장되는 커넥션핀;
   상기 샤프트가 중심을 관통하며, 상기 하우징의 내부에 위치하고, 상기 중심축(A)과 평행한 방향으로 상기 센서하우징의 상단과 결합되도록 상기 센서하우징으로 체결되는 스크류가 관통하는 홀이 형성되는 센서하우징커버;
   상기 커넥션핀과 접촉할 수 있도록 상기 센서하우징커버에 설치되는 볼; 및
   상기 피씨비와 상기 볼의 전기적 연결을 수행하며, 상기 볼과 상기 피씨비의 위치에 상하 방향으로 정렬되는 커넥션스프링을 포함하며,
   상기 센서하우징은,
   원주 방향을 따라 소정의 간격을 가지도록 다수 개로 구비되며, 센서하우징의 상면으로부터 소정의 길이만큼 하방으로 함몰된 하우징홈; 및
   상기 볼의 위치에서부터 상기 피씨비의 위치까지 상기 커넥션스프링을 둘러싸도록 수직 하방으로 연장되는 스프링홀을 포함하며,
   상기 센서하우징커버는,
   상기 하우징홈에 상하 방향으로 대응되고, 원주 방향을 따라 소정의 간격을 가지도록 다수 개로 구비되며, 센서하우징커버의 저면으로부터 상방으로 함몰된 커버홈; 및
   상기 커버홈을 중심으로 양측 방향으로 공간이 연장되도록 형성되며, 상기 스프링홀과 상하 방향으로 대응되도록 형성되는 수용홈을 포함하며,
   상기 하우징홈 및 상기 커버홈에는, 상기 커넥션핀이 상하 방향의 제한된 거리만큼 이동 가능하게 위치되며,
   상기 수용홈에는, 상기 볼이 상기 커넥션핀과 상기 원주 방향으로 접촉 가능하게 수용되는, 터치 프로브.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   내부에 오일이 저장되며, 상기 샤프트를 둘러싸는 실링가스켓; 및
   상기 실링가스켓을 상기 센서하우징커버에 고정시키는 가스켓링을 더 포함하며,
   상기 샤프트는, 상기 가스켓링 및 상기 실링가스켓의 중심을 관통하여 상방으로 연장되는 터치프로브.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 샤프트의 하단을 탄성 지지하도록 상기 센서하우징에 설치되는 메인스프링을 더 포함하며,
   상기 센서 하우징은, 상기 메인스프링이 위치되는 내부 공간을 형성하며,
   상기 센서 하우징의 내부 공간을 규정하는 바닥면은,
   상기 메인스프링의 하부가 삽입되도록 하방으로 함몰된 공간이 원주 방향으로 연장되고, 상기 함몰된 공간의 중심부가 상방으로 돌출 형성되는, 터치 프로브.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 메인스프링 보다 상측에 위치하며, 상기 샤프트의 외주면에 끼워지는 캡 스프링; 및
   상기 캡 스프링의 상단에 접촉되어 탄성 지지되는 캡을 더 포함하며,
   상기 캡 스프링 및 상기 캡은, 상기 상부커버의 내부공간에 위치하고,
   상기 샤프트는, 상기 외주면으로부터 반경 방향으로 연장되는 지지돌기를 형성하며, 상기 캡 스프링은 상기 지지돌기에 의해 지지되는 터치 프로브.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 하부커버는, 중심에 상기 피씨비가 노출되도록 개방되는 노출홈을 형성하고,
   상기 피씨비에는, 외둘레의 일부로부터 중심을 향해 함몰 형성되어 상기 하부커버에 고정되기 위한 홈이 형성되는 터치 프로브.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 피씨비는,
   전원이 연결되는 전원입력부와 전원출력부;
   상기 전원입력부로부터 반경 방향으로 연장되어 커넥션스프링의 하단과 접촉되는 제 1 커넥션스프링접촉부;
   상기 제 1 커넥션스프링접촉부와 원주 방향으로 이격되도록 형성되는 제 2 커넥션스프링접촉부;
   상기 제 2 커넥션스프링접촉부로부터 일 직선 방향으로 연장되는 제 3 커넥션스프링접촉부; 및
   상기 제 3 커넥션스프링접촉부로부터 원주 방향으로 이격되도록 형성되며, 상기 전원출력부와 연결되는 제 4 커넥션스프링접촉부를 포함하며,
   상기 제 1 커넥션스프링접촉부 내지 상기 제 4 커넥션스프링접촉부는,
   상기 볼, 상기 커넥션스프링 및 상기 커넥션핀에 의해 전기적으로 연결되는 터치 프로브.

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