KR102622069B1 - Cnc 선반용 드릴 파손 감지장치 - Google Patents

Cnc 선반용 드릴 파손 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CNC 선반에 설치된 드릴의 파손여부를 가공 중에 신속 정확하게 파악할 수 있는 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치에 관한 것이다.
본 발명의 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치는 CNC 선반(10)의 공구대(12)에 설치된 드릴(13)의 측부와 직각을 이루도록 설치되어 드릴과의 거리를 측정하는 제1거리센서(100)와, 상기 드릴을 사이에 두고 제1거리센서(100)와 마주하도록 설치되어 드릴과의 거리를 측정하는 제2거리센서(200)와, 상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)로부터 입력되는 거리정보를 통해 드릴(13)의 파손여부를 판단하고 드릴파손으로 판단되는 경우에 한하여 CNC 선반(의 동작을 정지시키는 제어부(300)를 포함한다.

Description

CNC 선반용 드릴 파손 감지장치{Apparaus for detecting drill breakage for CNC lathes}
본 발명은 CNC 선반에 설치된 드릴의 파손여부를 가공 중에 신속 정확하게 파악할 수 있는 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 CNC(Computerized Numerical Control) 선반은 가공형상이나 가공조건 및 가공동작의 데이터를 컴퓨터에 의하여 프로그램화 시키고 이를 기반으로 공급된 소재를 자동으로 연속 가공하는 공작기계를 말한다.
도 1은 종래 CNC 선반의 구조를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같이, 종래 CNC 선반(10)은 가공물(A)이 고정되는 척(11)과, 상기 척(11)으로 직선 왕복이동하는 공구대(12)와, 상기 공구대(12)에 터릿 방식(turret type) 또는 갱 방식(gang type)으로 설치되어 순차적으로 가공물(A)을 성형하는 복수의 드릴(13)로 구성된다.
이와 같은 종래의 CNC 선반(10)은 공구대(12)의 동작에 따라 첫 번째 드릴(13)이 가공물(A)에 접근하여 1차가공을 수행하고, 이어서, 두 번째 드릴(24b)과 세 번째 드릴(13)이 상기 가공물(A)에 순차적으로 접근하여 일차 가공된 가공부위를 연속적으로 가공하는 방식으로 동작된다.
그러나, 종래의 CNC 선반(10)은 여러 종류의 드릴(13)들로 가공물(A)의 가공부위를 연속적으로 가공하는 과정에서 어느 하나의 드릴이 파손되더라도 동작을 멈추지 않고 드릴 가공이 계속 진행된다는 문제를 가진다.
이 경우, 절단된 드릴(13)의 파편이 가공물(A)에 박힌 채로 가공이 진행되기 때문에 제품불량으로 이어지는 것은 물론 다음 가공공정에 사용되는 정상 드릴이 가공물(A)에 박힌 파편과 충돌하여 파손될 위험이 매우 크다.
국내공개실용신안공보 제20-2009-0004130호
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, CNC 선반에 설치된 드릴의 파손 여부를 가공 중에 신속 정확하게 파악할 수 있는 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치는 CNC 선반의 공구대에 설치된 드릴의 측부와 직각을 이루도록 설치되어 드릴과의 거리를 측정하는 제1거리센서와, 상기 드릴을 사이에 두고 제1거리센서와 마주하도록 설치되어 드릴과의 거리를 측정하는 제2거리센서와, 상기 제1거리센서와 제2거리센서로부터 입력되는 거리정보를 통해 드릴의 파손여부를 판단하고 드릴파손으로 판단되는 경우에 한하여 CNC 선반의 동작을 정지시키는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제1거리센서와 제2거리센서는 드릴의 측부에 레이저광을 직각방향으로 조사하고 부딪혀 반사되어 돌아오는 레이저광을 통해 드릴과의 거리정보를 획득하는 레이저센서일 수 있다.
아울러, 상기 제1거리센서와 제2거리센서는 드릴의 길이방향을 따라 복수로 설치될 수도 있다.
이 경우, 상기 제1거리센서와 제2거리센서는 각각 드릴의 길이방향을 기준으로 엇갈리게 배치될 수도 있다.
한편, 상기 제1거리센서와 제2거리센서는 가공 전과 가공 후의 드릴의 거리를 측정하고, 상기 제어부는 가공 전과 후의 드릴 거리 차이가 기설정범위를 벗어난 경우에 드릴파손으로 판단하거나, 가공전 거리정보를 출력했던 제1거리센서들과 제2거리센서들 중에서 가공후 거리정보를 출력하지 못한 제1거리센서 또는 제2거리센서가 발생한 경우에 드릴파손으로 판단할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치는 제어부가 제1거리센서와 제2거리센서들이 가공전과 가공후에 측정한 드릴과의 거리정보를 통해 드릴파손 여부를 판단하도록 구성되어 있기 때문에 드릴의 파손 여부를 가공 중에 신속 정확하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 드릴파손으로 판단된 경우에 상기 제어부가 CNC 선반의 동작을 즉시 정지시킴으로써 더 이상의 제품불량 발생 및 정상 드릴의 파손을 막을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 CNC 선반의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치의 사용상태도.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
아울러, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
예컨대, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 아울러, "포함한다" 또는 "구비한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
아울러, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치의 사용상태도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 가공물(A)이 고정되는 척(11)과, 상기 척(11)으로 직선 왕복이동하는 공구대(12)와, 상기 공구대(12)에 장착되어 순차적으로 가공물(A)을 성형하는 드릴(13)로 구성된 통상의 CNC 선반(10)에 적용된다.
상기 드릴(13)은 터릿 방식(turret type) 또는 갱 방식(gang type) 등을 통해 공구대(12)에 복수로 장착될 수 있으며, 장착방향은 수직방향일 수도 있고 수평방향일 수도 있다. 본 실시예에서는 상기 드릴(13)이 공구대(12)에 수직으로 장착된 것을 예를 들어 도시하고 설명한다.
본 발명에 따른 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치는 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)와 제어부(300)를 포함한다.
상기 제1거리센서(100)는 CNC 선반(10)의 공구대(12)에 설치된 드릴(13)의 측부에 대하여 직각방향으로 설치된다. 그리고 상기 제2거리센서(200)는 상기 드릴(13)을 사이에 두고 제1거리센서(100)와 마주하도록 드릴(13)의 측부에 대하여 직각방향으로 설치된다.
본 실시예에서는 상기 제1거리센서(100)가 드릴(13)의 좌측에 설치되고 제2거리센서(200)가 드릴(13)의 우측에 설치된 것을 예를 들어 도시하고 설명한다.
따라서, 상기 제1거리센서(100)는 드릴(13)의 좌측에서 드릴(13)과의 거리를 측정하게 되며, 상기 제1거리센서(100)는 드릴(13)의 우측에서 드릴(13)과의 거리를 측정하게 된다.
이 경우, 상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)는 정밀한 거리측정을 위하여 드릴(13)의 측부에 레이저광을 직각방향으로 조사하고 부딪혀 반사되어 돌아오는 레이저광을 통해 드릴(13)과의 거리정보를 획득하는 레이저센서인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제어부(300)는 상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)로부터 출력되는 거리정보를 입력받아 드릴(13)의 파손여부를 판단한다.
이 경우, 상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)들은 가공 전과 가공 후의 드릴(13)과의 거리를 측정하고, 상기 제어부(300)는 가공 전과 후의 드릴(13) 과의 거리 차이가 기설정범위를 벗어난 경우에 한하여 드릴파손으로 판단할 수 있다.
상기 기설정범위는 드릴(13)의 표면에 형성된 절삭홈의 깊이에 따른 거리오차 및 성형과정에서 드릴(13)의 표면에 달라붙은 가공물(A)로부터 배출된 칩으로 인해 발생되는 거리오차를 의미한다.
따라서, 이러한 거리오차 범위를 넘어서는 거리 차이가 발생되는 경우, 상기 제어부(300)는 드릴(13)이 절단되었거나 상당한 부분 파손이 발생한 것으로 판단하는 것이다.
그리고, 상기 제어부(300)는 드릴파손으로 판단되는 경우에 한하여 CNC 선반(10)의 작동을 즉시 정지시킨다.
CNC 선반(10)의 작동을 정지를 위한 상기 제어부(300)와 CNC 선반(10) 사이의 전원선 및 신호선의 배치는 본 발명의 요지가 아니며, 이하 기술하는 작동관계에 따라 당업자가 용이하게 구성할 수 있는 것이므로 그 도시와 설명을 생략한다.
한편, 상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)는 드릴(13)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 복수로 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)의 설치 수량을 특별히 한정할 필요는 없다.
이 경우, 상기 제1거리센서들(101,102,103,104)과 제2거리센서들(201,202,203,204)은 드릴(13)의 다양한 지점에 대하여 거리를 측정할 수 있게 되며, 상기 제어부(300)는 이를 기반으로 드릴파손 여부를 보다 정밀하게 판단할 수 있게 된다.
아울러, 상기 제1거리센서들(101,102,103,104)과 제2거리센서들(201,202,203,204)은 각각 드릴(13)의 길이방향을 기준으로 엇갈리게 배치될 수도 있다.
이와 같이, 상기 제1거리센서들(101,102,103,104)과 제2거리센서들(201,202,203,204)이 엇갈리게 배치되면, 상기 제1거리센서들(101,102,103,104)과 제2거리센서들(201,202,203,204)이 모두 동일 수평선상에 위치하지 않고 각기 다른 높이에 위치하게 되므로 더욱 다양한 지점에 대한 거리를 측정하게 되며, 제어부(300)는 더욱 더 정밀하게 드릴파손 여부를 판단할 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치는 다음과 같이 동작된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)들이 가공물(A)을 성형하기 위하여 공구대(12)에 대기 중인 드릴(13)에 레이저광을 조사하여 거리를 측정한다.
상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)들은 드릴(13)의 길이방향을 따라 복수로 엇갈리게 설치되어 있기 때문에 다양한 높이에서 드릴(13)과의 거리를 측정하게 된다. 측정된 거리정보들은 제어부(300)로 실시간 출력된다. 상기 제어부(300)는 측정된 가공전 거리정보들을 저장한다.
이때, 드릴(13)의 하단보다 아래에 설치된 제1거리센서(104)와 제2거리센서(204)는 드릴(13)과의 거리를 측정할 수 없게 되며, 상기 제어부(300)로 거리정보가 출력되지 않는다.
상기와 같이 제1거리센서들(101,102,103)과 제2거리센서(201,202,203)들에 의한 드릴(13)과의 거리측정이 완료되면, 상기 드릴(13)은 가공물(A)로 이동하여 가공을 실시한다.
그리고, 해당 드릴(13)을 통한 가공이 완료되어 상기 드릴(13)이 대기위치로 복귀하게 되면 상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)들이 가공 작업을 완료한 드릴(13)과의 거리를 측정한다.
상기 제어부(300)는 상기 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)들로부터 입력되는 가공후 거리정보와 저장된 가공전 거리정보를 비교하고, 상기 비교값이 기설정된 범위를 벗어난 경우 드릴(13)이 파손된 것으로 판단한다.
즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(300)는 절단지점에 설치된 제2거리센서(202)가 가공후에 측정한 거리값에서 가공후에 측정한 거리값의 차이를 산출하고 산출된 거리차이가 기설정된 범위를 벗어난 경우에 상기 제2거리센서(200) 지점에서 드릴(13)이 파손된 것으로 판단하는 것이다.
이와 같이, 상기 제어부(300)가 드릴(13)이 파손된 것으로 판단하면 CNC 선반(10)의 구동부를 제어하여 동작을 즉시 정지시킨다.
한편, 상기 제어부(300)는 가공전 거리정보를 출력했던 제1거리센서(101,102,103)들과 제2거리센서(201,202,203)들 중에서 가공후 거리정보를 출력하지 못한 제1거리센서(103) 또는 제2거리센서(203)가 발생한 경우, 이 경우 역시 드릴(13)이 파손된 것으로 판단하고, CNC 선반(10)의 구동부를 제어하여 동작을 즉시 정지시킨다.
이와 같이, CNC 선반(10)의 동작이 정지되면, 작업자는 파손된 드릴(13)을 새것으로 교체하고, 가공물(A)로부터 드릴(13) 파편들을 제거하여 파손되지 않은 정상 드릴(13)이 파손되지 않도록 조치한다.
이와 같이, 본 발명은 제어부(300)가 제1거리센서(100)와 제2거리센서(200)들이 측정한 가공전과 가공후의 드릴(13)과의 거리정보를 통해 드릴파손 여부를 판단하고, 드릴파손으로 판단된 경우 CNC 선반(10)의 동작을 즉시 정지시켜 후속가공이 진행되지 않도록 차단하므로 정상 드릴(13)의 파손을 방지할 수 있게 된다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.
100...제1거리센서
200...제2거리센서
300...제어부
A...가공물

Claims (5)

  1. CNC 선반의 공구대에 설치된 드릴의 측부와 직각을 이루도록 설치되어 드릴과의 거리를 측정하는 제1거리센서;
    상기 드릴을 사이에 두고 제1거리센서와 마주하도록 설치되어 드릴과의 거리를 측정하는 제2거리센서; 및
    상기 제1거리센서와 제2거리센서로부터 입력되는 거리정보를 통해 드릴의 파손여부를 판단하고, 드릴파손으로 판단되는 경우에 한하여 CNC 선반의 동작을 정지시키는 제어부를 포함하며,
    상기 제1거리센서와 제2거리센서는 각각 드릴의 길이방향을 기준으로 엇갈리고 상이한 높이에 위치하는 복수로 설치되며,
    상기 제1거리센서들 및 상기 제2거리센서들이 가공물을 성형하기 위하여 상기 공구대에 대기 중인 상기 드릴에 레이저광을 조사하여 가공전 거리를 측정하고, 상기 제어부는 측정된 가공전 거리정보들을 저장하고,
    상기 드릴은 상기 가공물로 이동하여 가공을 실시하고, 해당 드릴을 통한 가공이 완료되어 상기 드릴이 대기위치로 복귀하게 되면 상기 제1거리센서들 및 상기 제2거리센서들이 가공 작업을 완료한 상기 드릴과의 거리를 측정하고,
    상기 제어부는 상기 제1거리센서들 및 상기 제2거리센서들로부터 입력되는 가공후 거리정보와 저장된 가공전 거리정보를 비교하고, 상기 비교값이 기설정된 범위를 벗어난 경우 상기 드릴이 파손된 것으로 판단하고, 절단지점에 설치된 상기 제2거리센서가 가공후에 측정한 거리값에서 가공후에 측정한 거리값의 차이를 산출하고 산출된 거리차이가 기설정된 범위를 벗어난 경우에 상기 제2거리센서 지점에서 상기 드릴이 파손된 것으로 판단하고, 상기 제어부가 상기 드릴이 파손된 것으로 판단하면 CNC 선반의 구동부를 제어하여 동작을 즉시 정지시키는 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1거리센서와 제2거리센서는 드릴의 측부에 레이저광을 직각방향으로 조사하고 부딪혀 반사되어 돌아오는 레이저광을 통해 드릴과의 거리정보를 획득하는 레이저센서인 것을 특징으로 하는 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1거리센서와 제2거리센서는 가공 전과 가공 후의 드릴의 거리를 측정하고;
    상기 제어부는 가공 전과 후의 드릴 거리 차이가 기설정범위를 벗어난 경우에 드릴파손으로 판단하거나, 가공전 거리정보를 출력했던 제1거리센서들과 제2거리센서들 중에서 가공후 거리정보를 출력하지 못한 제1거리센서 또는 제2거리센서가 발생한 경우에 드릴파손으로 판단하는 CNC 선반용 드릴 파손 감지장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000343310A (ja) * 1999-06-01 2000-12-12 Mori Seiki Co Ltd 工具折損検出装置
KR20090004130U (ko) 2007-10-30 2009-05-07 윤지용 씨앤씨선반의 드릴 파손 검출장치
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