KR102530851B1 - 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템 - Google Patents

머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템관한 것으로서, 보다 상세하게는 머시닝센터의 툴보관부 내에 초기 위치된 대기툴의 승강부로의 투입 전 준비상태에서 툴교체축의 양측에 위치된 대기툴 및 가공툴의 마모 및 파손 상태를 동시에 감지토록 하여 피가공물의 가공 불량을 미연에 방지토록 함과 아울러, 승강부 상에 장착되어 피가공물을 가공 중인 가공툴의 마모 및 파손을 실시간으로 감지토록 함으로써 피가공물의 가공 불량을 방지토록 하고, 가공툴의 연속적인 파손에 의한 충격, 진동 등에 의해 모터 등 연계된 장치들의 연속적인 파손을 방지토록 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템에 관한 것이다.
이에 본 발명은 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템을 구성함에 있어서, 가공툴(23)이 장착된 승강부(21)와, 대기툴(63)이 장착된 툴보관부(61)의 사이에 툴교체축(43) 및 회전대(45)가 장착된 툴교체부(41)가 구비되고, 상기 툴교체축(43)의 하부측에 수직연장대(47)가 구비되고, 상기 수직연장대(47)의 하부측에 제1감지센서(51)가 구비되며, 상기 제1감지센서(51)는 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 전방센서(53)가 구비되어 승강부(21) 상에 장착된 가공툴(23)의 준비상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 하고, 상기 제1감지센서(51)는 대기툴(63)에 마주하는 방향으로 후방센서(54)가 구비되어 툴보관부(61) 상에 장착된 대기툴(63)의 준비상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 하며, 상기 제1감지센서(51)에 가공툴(23) 또는 대기툴(63)의 마모 및 파손이 감지되면 경고신호를 발생시켜 작업자에게 알림되도록 구성하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템을 제공한다.

Description

머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템{Machining center’s processing tool wear and damage detection system}
본 발명은 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템관한 것으로서, 보다 상세하게는 머시닝센터의 툴보관부 내에 초기 위치된 대기툴의 승강부로의 투입 전 준비상태에서 툴교체축의 양측에 위치된 대기툴 및 가공툴의 마모 및 파손 상태를 동시에 감지토록 하여 피가공물의 가공 불량을 미연에 방지토록 함과 아울러, 승강부 상에 장착되어 피가공물을 가공 중인 가공툴의 마모 및 파손을 실시간으로 감지토록 함으로써 피가공물의 가공 불량을 방지토록 하고, 가공툴의 연속적인 파손에 의한 충격, 진동 등에 의해 모터 등 연계된 장치들의 연속적인 파손을 방지토록 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 가공 장비 중에서 근래 널리 사용되는 머시닝센터(MCT)는 가공 라인의 기본 구성 요소로서, 소재의 드릴, 밀링, 리머, 커팅, 연마 등 다양한 툴을 이용하여 다양한 가공이 가능하도록 고안 된 유연 가공 설비이다.
이러한 머시닝센터(MCT)는 가공툴을 작동시키기 위한 엑츄에이터, 엑츄에이터의 제어를 위한 제어기, 명령 및 데이터를 저장하는 메모리, 사용자와 설비간 인터페이스를 위한 전자적디스플레이, 사용자 입력 장치로 등으로 구성될 수 있다.
하지만, 머시닝센터(MCT)에 사용되는 가공툴이 파손 또는 마모가 되면 피가공물의 가공불량이 발생될 뿐 아니라, 가공툴의 연속적인 파손에 의한 충격, 진동 등에 의해 척 및 모터 등 연계된 장치들의 연속적인 파손이 초래되는 문제점이 있었다.
이는 전체설비의 파손을 초래할 수 있어 작업전에 가공툴의 마모 및 파손을 감지하는 것이 바람지하나, 이는 실제 작업자의 육안으로만 판단되고 있어 작업의 연속성을 확보할 수 없는 문제점까지 발생되었다.
등록특허 제10-1788976호
이에 본 발명은 상기한 문제점을 일소하기 위해 창안한 것으로서, 머시닝센터의 툴보관부 내에 초기 위치된 대기툴의 승강부로의 투입 전 준비상태에서 툴교체축의 양측에 위치된 대기툴 및 가공툴의 마모 및 파손 상태를 동시에 감지토록 하여 피가공물의 가공 불량을 미연에 방지토록 함과 아울러, 승강부 상에 장착되어 피가공물을 가공 중인 가공툴의 마모 및 파손을 실시간으로 감지토록 함으로써 피가공물의 가공 불량을 방지토록 하고, 가공툴의 연속적인 파손에 의한 충격, 진동 등에 의해 모터 등 연계된 장치들의 연속적인 파손을 방지토록 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.
위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템을 구성함에 있어서, 가공툴(23)이 장착된 승강부(21)와, 대기툴(63)이 장착된 툴보관부(61)의 사이에 툴교체축(43) 및 회전대(45)가 장착된 툴교체부(41)가 구비되고, 상기 툴교체축(43)의 하부측에 수직연장대(47)가 구비되고, 상기 수직연장대(47)의 하부측에 제1감지센서(51)가 구비되며, 상기 제1감지센서(51)는 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 전방센서(53)가 구비되어 승강부(21) 상에 장착된 가공툴(23)의 준비상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 하고, 상기 제1감지센서(51)는 대기툴(63)에 마주하는 방향으로 후방센서(54)가 구비되어 툴보관부(61) 상에 장착된 대기툴(63)의 준비상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 하며, 상기 제1감지센서(51)에 가공툴(23) 또는 대기툴(63)의 마모 및 파손이 감지되면 경고신호를 발생시켜 작업자에게 알림되도록 구성하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템을 제공한다.
또한, 상기 가공툴(23)은 승강부(21)의 하부측에 구비된 모터케이스(22)의 하부측에 장착되며, 상기 모터케이스(22)의 측벽 상에 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 제2감지센서(31)가 구비되어 승강부(21) 상에 장착된 가공툴(23)의 작동상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 구성함을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2감지센서(31)는 모터케이스(22)의 측벽 상에서 수직하향으로 구비된 지지대(33)의 하단부 상에 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 경사진 경사대(34)의 단부에 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지대(33)는 모터케이스(22)의 외주연 방향으로 구비된 원형의 수평링(26) 상에 장착되어, 상기 수평링(26) 상에 형성된 수평레일(27)을 따라 회전되면서 가공툴(23)의 주위를 회전하는 구조로 가공툴(23)의 마모 및 파손 상태를 실시간으로 감지토록 구성함을 특징으로 한다.
또한, 상기 수평링(26)은 모터케이스(22)의 외주연에 밀착되어 그 외주연 방향으로 구비된 원형의 수직레일(25)을 따라 승강되면서 가공툴(23)의 길이에 대응되게 이동하도록 구성함을 특징으로 한다.
상기한 본 발명에 의하면 머시닝센터의 툴보관부 내에 초기 위치된 대기툴의 승강부로의 투입 전 준비상태에서 툴교체축의 양측에 위치된 대기툴 및 가공툴의 마모 및 파손 상태를 동시에 감지토록 하여 피가공물의 가공 불량을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 승강부 상에 장착되어 피가공물을 가공 중인 가공툴의 마모 및 파손을 실시간으로 감지토록 함으로써 피가공물의 가공 불량을 방지토록 하고, 가공툴의 연속적인 파손에 의한 충격, 진동 등에 의해 모터 등 연계된 장치들의 연속적인 파손을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템의 전체 실시 예시도
도 2는 본 발명에 의한 제1감지센서의 작동 실시 예시도
도 3은 본 발명에 의한 제2감지센서의 작동 실시 예시도
도 4는 본 발명에 의한 지지대의 작동 실시 예시도
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 머시닝센터의 툴보관부 내에 초기 위치된 대기툴의 승강부로의 투입 전 준비상태에서 툴교체축의 양측에 위치된 대기툴 및 가공툴의 마모 및 파손 상태를 동시에 감지토록 하여 피가공물의 가공 불량을 미연에 방지토록 함과 아울러, 승강부 상에 장착되어 피가공물을 가공 중인 가공툴의 마모 및 파손을 실시간으로 감지토록 함으로써 피가공물의 가공 불량을 방지토록 하고, 가공툴의 연속적인 파손에 의한 충격, 진동 등에 의해 모터 등 연계된 장치들의 연속적인 파손을 방지토록 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템에 관한 것으로서 도 1 내지 도 4를 참고하여 보면 가공툴(23)과 대기툴(63) 사이에 위치된 툴교체축(43) 상에 제1감지센서(51)가 구비되는 것을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 구현을 위해 먼저, 도 1에서와 같이 가공툴(23)이 장착된 승강부(21)와, 대기툴(63)이 장착된 툴보관부(61)의 사이에 툴교체축(43) 및 회전대(45)가 장착된 툴교체부(41)가 구비된다.
상기 승강부(21)의 하부측에는 가공툴(23)을 축회전시키기 위해 모터가 내재된 모터케이스(22)가 구비되고, 또한 상기 모터케이스(22)의 일측편에 이격되는 승강부(21)의 하부측 상에는 가공툴(23)의 작동 시 절삭유를 분사공급하는 절삭유노즐(29)이 구비된다.
그리고, 상기 툴보관부(61) 내에는 다수의 툴이 마련되어 다음 공정에 따른 가공툴(23)의 위치로 이동되어져야 할 대기툴(63)이 툴보관부(61)의 하부측에 노출되어 준비된다. 이때, 상기 대기툴(63)은 가공툴(23)과 일직선상에 위치되게 하여 후술되는 회전대(45)의 회전작동에 의해 상호간에 위치 이동되면서 툴이 교체되도록 구성한다.
또한, 상기 툴교체부(41)는 하부측으로 툴교체축(43)이 구비되고, 상기 툴교체축(43)을 중심으로 하여 툴교체부(41)를 사이에 두고 일직선상에 위치된 가공툴(23) 및 대기툴(63) 측을 각각 향하도록 양측 180°방향으로 각각 회전대(45)를 구비한다.
한편, 도 2에서와 같이 상기 툴교체축(43)의 하부측에 수직연장대(47)가 구비되고, 상기 수직연장대(47)의 하부측에 제1감지센서(51)가 구비된다.
상기 수직연장대(47)는 제1감지센서(51)를 설치하기 위한 보조부재로서 제1감지센서(51)의 높이를 설정할 수 있도록 툴교체축(43) 상에서 승강되는 구조로 장착되며, 또한 착탈식으로 구비되게 함으로써 다양한 길이 및 형태를 갖는 수직연장대(47)를 선택적으로 사용할 수 있도록 구성한다.
상기 제1감지센서(51)는 회전대(45)가 가공툴(23) 및 대기툴(63) 방향의 직교방향으로 위치된 상태, 즉 가공툴(23) 및 대기툴(63)의 교체 전 또는 교체 후 상태인 준비상태에서 가공툴(23) 및 대기툴(63)의 마모 및 파손 상태를 감지토록 구성하는데, 이때 상기 제1감지센서(51)는 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 전방센서(53)가 구비되어 승강부(21) 상에 장착된 가공툴(23)의 준비상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 하고, 또한 상기 제1감지센서(51)는 대기툴(63)에 마주하는 방향으로 후방센서(54)가 구비되어 툴보관부(61) 상에 장착된 대기툴(63)의 준비상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 한다.
이때, 상기 제1감지센서(51)에 의한 가공툴(23) 및 대기툴(63)의 감지범위는 각 툴의 전체 표면을 감지하는 것으로 설정되며, 이때, 상기 제1감지센서(51)는 레이저센서, 광센서 등의 다양한 센서가 사용될 수 있다.
이러한 상태에서 상기 제1감지센서(51)에 가공툴(23) 또는 대기툴(63)의 마모 및 파손이 감지되면, 그 감지신호는 컨트롤러에 전달되어 경고신호를 발생시켜 작업자에게 알림되도록 구성한다.
또한 이때, 상기 제1감지센서(51)에 의하면 가공툴(23) 및 대기툴(63)의 일측편만 관찰이 되므로 제1감지센서(51)의 감지작동 시에 가공툴(23) 및 대기툴(63)을 1∼3바퀴 회전시키도록 함으로써 가공툴(23) 및 대기툴(63)의 전체표면 감지가 가능토록 구성함이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 가공툴(23) 또는 대기툴(63)의 준비상태에서 뿐 아니라, 상기 가공툴(23)의 작동상태에서도 마모 및 파손 상태를 감지토록 하기 위한 제2감지센서(31)를 구비토록 하였다.
이를 위해 도 3에서와 같이 상기 가공툴(23)은 승강부(21)의 하부측에 구비된 모터케이스(22)의 하부측에 장착되며, 상기 모터케이스(22)의 측벽 상에 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 제2감지센서(31)가 구비되어 승강부(21) 상에 장착된 가공툴(23)의 작동상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 구성한다.
이때, 상기 제2감지센서(31)에 의한 가공툴(23)의 감지범위에 대한 구성 설명은 상술된 제1감지센서(51)와 동일하다.
또한, 상기 모터케이스(22)의 측벽 상에 구비된 제2감지센서(31)는 가공툴(23)의 작동에 간섭되지 않도록 하기 위해 도 3에서와 같이 가공툴(23)의 대각상부측 방향에 위치되도록 구성함이 바람직하다.
이를 위해 상기 제2감지센서(31)는 모터케이스(22)의 측벽 상에서 수직하향으로 구비된 지지대(33)의 하단부 상에 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 경사진 경사대(34)의 단부에 장착되도록 구성한다.
한편, 상기 제2감지센서(31)에 의하면 제1감지센서(51)에서처럼 가공툴(23)의 일측편만 관찰이 되므로 제2감지센서(31)의 감지작동 시에 제2감지센서(31)가 가공툴(23)의 주위를 회전하도록 구성함이 바람직하다.
이의 구현을 위해 도 3 및 도 4에서와 같이 상기 지지대(33)는 모터케이스(22)의 외주연 방향으로 구비된 원형의 수평링(26) 상에 장착되어, 상기 수평링(26) 상에 형성된 수평레일(27)을 따라 회전되면서 가공툴(23)의 주위를 회전하는 구조로 가공툴(23)의 마모 및 파손 상태를 실시간으로 감지토록 구성한다.
또한, 상기 수평링(26)은 모터케이스(22)의 외주연에 밀착되어 그 외주연 방향으로 구비된 원형의 수직레일(25)을 따라 승강되면서 가공툴(23)의 길이에 대응되게 이동하도록 구성한다.
상술된 본 발명의 머시닝센터의 툴보관부 내에 초기 위치된 대기툴의 승강부로의 투입 전 준비상태에서 툴교체축의 양측에 위치된 대기툴 및 가공툴의 마모 및 파손 상태를 동시에 감지토록 하여 피가공물의 가공 불량을 미연에 방지토록 함과 아울러, 승강부 상에 장착되어 피가공물을 가공 중인 가공툴의 마모 및 파손을 실시간으로 감지토록 함으로써 피가공물의 가공 불량을 방지토록 하고, 가공툴의 연속적인 파손에 의한 충격, 진동 등에 의해 모터 등 연계된 장치들의 연속적인 파손을 방지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
21 : 승강부 23 : 가공툴
31 : 제2감지센서 41 : 툴교체부
43 : 툴교체축 45 : 회전대
47 : 수직연장대 51 : 제1감지센서
53 : 전방센서 54 : 후방센서
61 : 툴보관부 63 : 대기툴

Claims (5)

  1. 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템을 구성함에 있어서,
    가공툴(23)이 장착된 승강부(21)와, 대기툴(63)이 장착된 툴보관부(61)의 사이에 툴교체축(43) 및 회전대(45)가 장착된 툴교체부(41)가 구비되고,
    상기 툴교체축(43)의 하부측에 수직연장대(47)가 구비되고, 상기 수직연장대(47)의 하부측에 제1감지센서(51)가 구비되며,
    상기 제1감지센서(51)는 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 전방센서(53)가 구비되어 승강부(21) 상에 장착된 가공툴(23)의 준비상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 하고,
    상기 제1감지센서(51)는 대기툴(63)에 마주하는 방향으로 후방센서(54)가 구비되어 툴보관부(61) 상에 장착된 대기툴(63)의 준비상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 하며,
    상기 제1감지센서(51)에 가공툴(23) 또는 대기툴(63)의 마모 및 파손이 감지되면 경고신호를 발생시켜 작업자에게 알림되도록 구성하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가공툴(23)은 승강부(21)의 하부측에 구비된 모터케이스(22)의 하부측에 장착되며,
    상기 모터케이스(22)의 측벽 상에 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 제2감지센서(31)가 구비되어 승강부(21) 상에 장착된 가공툴(23)의 작동상태에서 마모 및 파손 상태를 감지토록 구성함을 특징으로 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2감지센서(31)는 모터케이스(22)의 측벽 상에서 수직하향으로 구비된 지지대(33)의 하단부 상에 가공툴(23)에 마주하는 방향으로 경사진 경사대(34)의 단부에 장착되는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지대(33)는 모터케이스(22)의 외주연 방향으로 구비된 원형의 수평링(26) 상에 장착되어, 상기 수평링(26) 상에 형성된 수평레일(27)을 따라 회전되면서 가공툴(23)의 주위를 회전하는 구조로 가공툴(23)의 마모 및 파손 상태를 실시간으로 감지토록 구성함을 특징으로 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수평링(26)은 모터케이스(22)의 외주연에 밀착되어 그 외주연 방향으로 구비된 원형의 수직레일(25)을 따라 승강되면서 가공툴(23)의 길이에 대응되게 이동하도록 구성함을 특징으로 하는 머시닝센터의 가공툴 마모 및 파손 감지 시스템.
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