KR102670691B1 - Spindle system for monitering of processing and tool state - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템은 주축 바디의 내부에서 회전하는 스핀들과, 스핀들의 이탈을 방지하는 지지부를 포함하는 스핀들 시스템에 있어서, 스핀들로부터 인입 또는 돌출하여 공구를 파지하는 복수의 다리를 구비하는 파지부;를 포함하되, 파지부 하단에는 공구의 길이를 검출하는 길이 검출부가 배치되며, 길이 검출부는 공구가 관통배치되도록 상하부가 관통된 검출부 하우징과, 검출부 하우징 내면에 배치되어 공구의 길이를 검출하는 발광센서 및 수광센서로 구성된다.
본 발명은 스핀들 하부에 수광센서 및 발광센서를 배치하고, 공구에 마커를 배치하여 수광센서에서 감지한 광량의 변화를 통해 공구의 마모상태를 모니터링 할 수 있는 효과가 있다.
The spindle system capable of monitoring machining status and tools according to the present invention is a spindle system including a spindle rotating inside a main shaft body and a support portion that prevents the spindle from leaving, and includes a plurality of spindles that retract or protrude from the spindle and hold the tool. A gripper having legs; a length detector for detecting the length of the tool is disposed at the bottom of the gripper, and the length detector is disposed on the inner surface of the detector housing, with upper and lower portions penetrating so that the tool can penetrate through the detector housing. It consists of a light emitting sensor and a light receiving sensor that detects the length of the tool.
The present invention has the effect of placing a light receiving sensor and a light emitting sensor at the bottom of the spindle and placing a marker on the tool to monitor the wear condition of the tool through changes in the amount of light detected by the light receiving sensor.

Description

가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템{SPINDLE SYSTEM FOR MONITERING OF PROCESSING AND TOOL STATE}Spindle system capable of monitoring processing status and tools {SPINDLE SYSTEM FOR MONITERING OF PROCESSING AND TOOL STATE}

본 발명은 공구를 결합하여 피가공물을 가공하는 스핀들 시스템에 관한 것으로써, 특히 피가공물의 가공상태 및 공구의 상태 모니터링이 가능한 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a spindle system for processing a workpiece by combining tools, and in particular, to a system capable of monitoring the machining state of the workpiece and the status of the tool.

일반적인 공작 기계용 스핀들 시스템는 회전하는 스핀들에 공구를 결합한 뒤 피가공물을 가공하는 것으로, 반복적인 피가공물 가공시 스핀들에 결합된 공구의 마모가 발생하기도 하며, 오동작, 피가공물 물성의 불균일성 등에 의하여 공구의 손상이 발생한다. A typical spindle system for machine tools processes a workpiece after attaching a tool to a rotating spindle. When repeatedly machining a workpiece, wear of the tool coupled to the spindle may occur, and damage to the tool may occur due to malfunction, uneven properties of the workpiece, etc. Damage occurs.

마모 또는 손상된 공구를 이용하여 가공을 하는 경우, 가공의 효율이 떨어지는 것 외에 설계와 다르게 피가공물이 가공되어 수정, 재가공 등이 필요하게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서 정해진 공구의 수명에 내에서 피가공물을 가공하게 된다. When machining is performed using worn or damaged tools, not only does machining efficiency decrease, but the workpiece is processed differently from the design, necessitating correction and reprocessing. Therefore, in order to solve this problem, the workpiece is processed within the specified tool life.

그러나 정해진 공구의 수명은 정상적인 피가공물, 규정된 가공방법만을 고려하여 설정된 것으로, 피가공물이 균일하지 않은 경우, 규정된 가공방법 외에 다른 방법을 사용하여야 하는 경우에는 공구의 마모, 손상을 지속적으로 모니터링 하여야 한다. However, the lifespan of a given tool is set considering only the normal workpiece and the specified processing method. If the workpiece is not uniform or a method other than the specified processing method must be used, wear and damage of the tool are continuously monitored. shall.

아울러, 피가공물의 가공상태 또한 지속적으로 모니터링 하여야 한다. In addition, the processing status of the workpiece must be continuously monitored.

대한민국 공개실용신안 제20-1998-0025850호 (1998.08.05 공개)Republic of Korea Open Utility Model No. 20-1998-0025850 (published on August 5, 1998)

이러한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 공구의 마모상태를 모니터링하고자 한다. As devised to solve this problem, the present invention seeks to monitor the wear state of tools.

아울러 공구의 팁의 손상을 모니터링 하며, 공구의 팁 외에 공구를 이용하여 가공되는 피가공물의 가공상태를 모니터링하고자 한다.In addition, we want to monitor damage to the tip of the tool and monitor the machining status of workpieces processed using tools other than the tip of the tool.

본 발명에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템은 주축 바디의 내부에서 회전하는 스핀들과, 스핀들의 이탈을 방지하는 지지부를 포함하는 스핀들 시스템에 있어서, 스핀들로부터 인입 또는 돌출하여 공구를 파지하는 복수의 다리를 구비하는 파지부;를 포함하되, 파지부 하단에는 공구의 길이를 검출하는 길이 검출부가 배치되며, 길이 검출부는 공구가 관통배치되도록 상하부가 관통된 검출부 하우징과, 검출부 하우징 내면에 배치되어 공구의 길이를 검출하는 발광센서 및 수광센서로 구성된다. The spindle system capable of monitoring machining status and tools according to the present invention is a spindle system including a spindle rotating inside a main shaft body and a support portion that prevents the spindle from leaving, and includes a plurality of spindles that retract or protrude from the spindle and hold the tool. A gripper having legs; a length detector for detecting the length of the tool is disposed at the bottom of the gripper, and the length detector is disposed on the inner surface of the detector housing, with upper and lower portions penetrating so that the tool can penetrate through the detector housing. It consists of a light emitting sensor and a light receiving sensor that detects the length of the tool.

본 발명에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 길이 검출부는 제어부와 연결되며, 제어부는 수광센서에서 감지된 광량의 증가 또는 감소를 인자로 하여 공구의 길이를 판단하는 것이 바람직하다.The length detection unit of the spindle system capable of monitoring the processing status and tool according to the present invention is connected to the control unit, and the control unit preferably determines the length of the tool using the increase or decrease in the amount of light detected by the light receiving sensor as a factor.

본 발명에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 스핀들 시스템은 프레임에 배치되어 상하로 이동하며, 프레임에는 스핀들 시스템의 하부에 스핀들 시스템에 부착된 공구의 저면을 촬영하는 모니터링부가 배치되며, 스핀들 시스템과 모니터링부 사이에는 피가공물을 양단을 지지하며 이송하는 이송베드가 배치되고, 스핀들 시스템이 수평 이동하는 경우 모니터링부가 스핀들 시스템의 공구 저면 및 피가공물의 가공지점을 촬영할 수 있도록 동기화되는 것이 바람직하다.The spindle system of the spindle system capable of monitoring the processing status and tools according to the present invention is placed on a frame and moves up and down, and the frame has a monitoring unit disposed at the bottom of the spindle system to photograph the bottom of the tool attached to the spindle system. A transfer bed is placed between the system and the monitoring unit to transport the workpiece while supporting both ends, and when the spindle system moves horizontally, it is desirable for the monitoring unit to be synchronized so that it can photograph the bottom of the tool of the spindle system and the machining point of the workpiece. .

본 발명에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 모니터링부는 투명한 상면을 갖는 모니터링 하우징과, 모니터링 하우징 내부에 배치되는 카메라, 미러 및 편향 프리즘을 포함하고, 공구 저면을 촬영하기 위한 카메라의 광축은 공구의 저면, 편향프리즘, 미러 순으로 형성되는 것이 바람직하다.The monitoring unit of the spindle system capable of monitoring the processing status and tool according to the present invention includes a monitoring housing with a transparent upper surface, a camera, a mirror, and a deflection prism disposed inside the monitoring housing, and the optical axis of the camera for photographing the bottom of the tool is It is desirable to form the bottom of the tool, the deflection prism, and the mirror in that order.

본 발명에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 모니터링부의 모니터링 하우장의 상면 또는 상면과 편향 프리즘 사이에는 상부 방향으로 빛을 조사하는 조명이 배치되고, 이송베드의 상부에는 공구 측에 인접하여 피가공물의 가공시 발생되는 스크랩을 흡입하는 흡입노즐이 배치되며, 흡입노즐에는 흡입노즐 내부의 압력을 센싱하여 제어부로 전달하는 압력센서가 배치되고, 제어부는 압력센서에서 전달된 흡입노즐 내부의 압력이 기준값 이상인 경우 공구의 파손으로 판단하는 것이 바람직하다.A light that irradiates light in an upward direction is disposed on the upper surface of the monitoring housing of the spindle system capable of monitoring processing status and tools according to the present invention or between the upper surface and the deflection prism, and on the upper part of the transfer bed is adjacent to the tool side. A suction nozzle is placed to suck in the scrap generated during the processing of the workpiece. A pressure sensor is placed on the suction nozzle to sense the pressure inside the suction nozzle and transmit it to the control unit. The control unit measures the pressure inside the suction nozzle transmitted from the pressure sensor. If it is above the standard value, it is advisable to judge the tool as damaged.

본 발명에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 제어부가 흡입노즐 내부의 압력이 기준값 이상인 경우 공구의 파손으로 판단하는 경우, 제어부는 흡입노즐 내부의 압력이 기준값 이상인 시점에서 카메라에서 획득된 이미지를 이용하여 공구의 파손을 다시 판단하는 것이 바람직하다.If the control unit of the spindle system capable of monitoring the processing status and tool according to the present invention determines that the tool is damaged when the pressure inside the suction nozzle is above the standard value, the control unit determines that the image acquired from the camera when the pressure inside the suction nozzle is above the standard value It is advisable to re-determine damage to the tool using .

본 발명은 스핀들 하부에 수광센서 및 발광센서를 배치하고, 공구에 마커를 배치하여 수광센서에서 감지한 광량의 변화를 통해 공구의 마모상태를 모니터링 할 수 있는 효과가 있다. The present invention has the effect of placing a light receiving sensor and a light emitting sensor at the bottom of the spindle and placing a marker on the tool to monitor the wear condition of the tool through changes in the amount of light detected by the light receiving sensor.

또한, 스핀들 하부에 카메라, 조명으로 구성된 모니터링부를 설치하여 공구의 손상을 확인하고, 피가공물의 가공상태를 모니터링 할 수 있는 효과가 있다.In addition, installing a monitoring unit consisting of a camera and lighting at the bottom of the spindle has the effect of checking tool damage and monitoring the processing status of the workpiece.

또한, 스핀들 측에 피가공물의 가공시 발생되는 스크랩 등을 흡입할 수 있는 노즐을 구성하여 피가공물의 가공시 발생되는 스크랩을 제거하는 한편, 스크랩 흡입시 변화되는 압력의 변화를 통해 공구의 파손을 모니터링할 수 있는 효과가 있다. In addition, a nozzle is installed on the spindle side that can suck in scraps generated during processing of the workpiece to remove scrap generated during processing of the workpiece, while preventing damage to the tool through changes in pressure when sucking scrap. There is an effect that can be monitored.

아울러, 스크랩 흡입시 발생되는 압력변화와 카메라 및 조명으로 구성된 모니터링부의 작동을 연동시켜 모니터링부가 상시 작동시 발생되는 부하를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, there is an effect of reducing the load generated when the monitoring unit is always in operation by interconnecting the pressure change generated when scrap is sucked and the operation of the monitoring unit consisting of a camera and lighting.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 스핀들 시스템의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 작동개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 흡입노즐의 압력을 도시한 그래프이다.
1 is a cross-sectional view of a spindle system capable of monitoring machining conditions and tools according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram of a spindle system capable of monitoring machining status and tools according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are conceptual diagrams of the operation of the spindle system capable of monitoring the processing status and tool shown in FIG. 2.
Figure 4 is a configuration diagram of a spindle system capable of monitoring machining status and tools according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the pressure of the suction nozzle shown in Figure 4.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments are disclosed for illustrative purposes only and may be modified and implemented in various forms. Accordingly, the embodiments are not limited to the specific disclosed form, and the scope of the present specification includes changes, equivalents, or substitutes included in the technical spirit.

제 1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to the other component, but that other components may exist in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 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.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of the described features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the relevant technical field. Terms as defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings they have in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 스핀들 시스템의 단면도인 도 1을 참조하면 스핀들 시스템(100)은 주축 바디(110)의 내부에서 회전하는 스핀들(120)과, 스핀들(120)의 이탈을 방지하는 지지부(130)를 포함한다. Referring to FIG. 1, which is a cross-sectional view of the spindle system capable of monitoring processing status and tools according to an embodiment of the present invention, the spindle system 100 includes a spindle 120 rotating inside the main shaft body 110, It includes a support portion 130 that prevents the spindle 120 from being separated.

스핀들(120)의 하부, 주축바디(110)에는 도 1과 같이 공구(T)를 파지할 수 있도록 복수의 다리(142)를 구비하는 파지부(140)가 설치되어 있으며, 파지부(140)의 하단에는 공구(T)의 길이를 검출하는 길이 검출부(150)가 배치된다. At the lower part of the spindle 120, the main shaft body 110 is installed a gripper 140 having a plurality of legs 142 to grip the tool T as shown in FIG. 1, and the gripper 140 A length detection unit 150 that detects the length of the tool T is disposed at the bottom of .

공구(T)는 앞에서 설명한 바와 같이 피가공물의 가공시 마모가 되므로 정해진 사용시간이 경과하면 교체를 하여야 하나, 피가공물의 재질이 균일하지 못한 경우, 규정된 방법과 다른 방법으로 가공하는 경우 등에는 정해진 사용시간 보다 빠르거나 늦게 공구(T)가 마모될 수 있다. As explained earlier, the tool (T) is subject to wear when processing the workpiece, so it must be replaced after the specified usage time has elapsed. However, in cases where the material of the workpiece is not uniform or when processing is performed using a method different from the specified method, etc. The tool (T) may wear out sooner or later than the designated usage time.

이러한 공구(T)의 마모 정도는 공구(T)의 길이를 검출하여 확인할 수 있으며, 공구(T)의 길이를 검출하기 위해서 본 발명은 공구(T)가 관통배치되도록 상하부가 관통된 검출부 하우징(151)의 내면에 발광센서(152) 및 수광센서(154)를 배치하여, 발광센서(152)에서 발광된 빛이 공구(T)의 외면에서 반사되어 수광센서(154)에서 감지되는 길이 검출부(150)를 이용하여 검출할 수 있다.The degree of wear of the tool (T) can be confirmed by detecting the length of the tool (T). In order to detect the length of the tool (T), the present invention uses a detection unit housing ( 151), the light emitting sensor 152 and the light receiving sensor 154 are placed on the inner surface of the light emitting sensor 152, and the light emitted from the light emitting sensor 152 is reflected from the outer surface of the tool (T) and detected by the light receiving sensor 154. 150) can be used to detect it.

이러한 길이 검출부(150)는 수광센서(154)에서 감지된 광량의 증가 또는 감소를 인자로 하여 공구(T)의 길이를 판단하는 제어부(도면 미도시)와 연결된다. This length detection unit 150 is connected to a control unit (not shown) that determines the length of the tool T using the increase or decrease in the amount of light detected by the light receiving sensor 154 as a factor.

예를 들어 공구(T)가 마모되는 경우, 마모되지 않은 공구(T)와 길이의 차이가 발생하게 되며, 길이의 차이가 발생하는 공구(T)를 회전시키면, 공구(T)의 외면에 형성하는 궤적은 미세한 차이를 갖고 나타나며, 이러한 궤적의 차이는 발광센서(152)에서 발광되어 공구(T)의 외면에서 반사된 뒤 수광센서(154)로 입사한 빛의 광량 차이를 발생시킨다. 본 발명의 수광센서(154)에서 센싱한 빛의 광량 변화를 통해 공구(T)의 마모를 판단한다. For example, when the tool (T) is worn, a difference in length occurs with the unworn tool (T), and when the tool (T) with the difference in length is rotated, a difference in length is formed on the outer surface of the tool (T). The trajectory appears with a slight difference, and this difference in trajectory causes a difference in the amount of light emitted from the light emitting sensor 152, reflected from the outer surface of the tool T, and then incident on the light receiving sensor 154. Wear of the tool (T) is determined through changes in the amount of light sensed by the light receiving sensor 154 of the present invention.

제어부는 수광센서(154)와 연결되어 수광센서(154)의 광량의 변화를 인자로 하여 마모 정도를 판단할 수 있다. 이때 제어부에는 공구(T)의 회전 및 길이변화 시의 수광센서(154)를 통하 광량변화 데이터가 저장된 데이터베이스와 연결되어 데이터베이스의 데이터와 비교를 통해 공구(T)의 마모를 판단한다. The control unit is connected to the light receiving sensor 154 and can determine the degree of wear using the change in the amount of light of the light receiving sensor 154 as a factor. At this time, the control unit is connected to a database storing light quantity change data through the light receiving sensor 154 when the tool (T) rotates and length changes, and determines the wear of the tool (T) by comparing it with the data in the database.

이러한 스핀들 시스템(100)은 본 발명의 일 실시예에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 구성도인 도 2 및 도 2에 도시된 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 작동개념도인 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 상하로 이동할 수 있도록 프레임(F)에 배치될 수 있으며, 프레임(F)에는 스핀들 시스템(100)의 하부에 스핀들 시스템(100)에 부착된 공구(T)의 저면을 촬영하는 모니터링부(300)가 배치된다. This spindle system 100 is a schematic diagram of the spindle system capable of monitoring the machining state and tools according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of the operation of the spindle system capable of monitoring the machining state and tools shown in FIG. 3A and 3B, it can be placed on a frame (F) so that it can move up and down, and the frame (F) has a tool (T) attached to the spindle system 100 at the bottom of the spindle system 100. A monitoring unit 300 that photographs the bottom surface is disposed.

앞에서 설명한 길이 검출부(150)는 공구(T)의 길이를 통해 공구(T)의 마모를 판단하는 것으로, 공구(T) 하단의 절삭팁의 상태를 확인할 수 없으나, 모니터링부(300)는 직접 공구(T)의 저면, 절삭팁의 촬영을 통해 절삭팁의 상태를 모니터링 할 수 있다. The length detection unit 150 described above determines the wear of the tool (T) through the length of the tool (T), and cannot check the condition of the cutting tip at the bottom of the tool (T). However, the monitoring unit 300 directly detects the wear of the tool (T). The condition of the cutting tip can be monitored by taking pictures of the bottom of (T) and the cutting tip.

이러한 스핀들 시스템(100)과 모니터링부(300) 사이에는 피가공물(W)을 양단을 지지하며 이송하는 이송베드(200)가 배치되어 피가공물(W)을 스핀들 시스템(100) 하부로 이송할 수 있다. A transfer bed 200 is disposed between the spindle system 100 and the monitoring unit 300 to transport the workpiece W while supporting both ends, so that the workpiece W can be transferred to the lower part of the spindle system 100. there is.

스핀들 시스템(100)은 기본적으로 상하로 이동할 수 있으며, 실시예에 따라 상하 이동을 포함한 3축 이동을 할 수 있다. 이 경우에도 모니터링부(300)는 스핀들 시스템(100)의 공구(T) 저면을 촬영할 수 있도록 스핀들 시스템(100)과 동기화하여 이동할 수 있도록 구성된다. The spindle system 100 can basically move up and down, and depending on the embodiment, it can move in three axes, including up and down movement. In this case as well, the monitoring unit 300 is configured to move in synchronization with the spindle system 100 so that the bottom surface of the tool T of the spindle system 100 can be photographed.

스핀들 시스템(100)의 공구(T) 저면을 촬영하는 모니터링부(300)는 투명한 상면을 갖는 모니터링 하우징(301)과, 모니터링 하우징(301) 내부에 배치되는 카메라(310), 미러(320) 및 편향 프리즘(330)으로 구성된다. The monitoring unit 300, which photographs the bottom of the tool (T) of the spindle system 100, includes a monitoring housing 301 with a transparent upper surface, a camera 310 disposed inside the monitoring housing 301, a mirror 320, and It consists of a deflection prism (330).

카메라(310)와 공구(T) 저면 사이에는 편향프리즘(330), 미러(320)로 형성되는 광축이 구성되어 공구(T) 저면의 이미지는 카메라(310)를 통해 획득할 수 있다. An optical axis formed by a deflection prism 330 and a mirror 320 is formed between the camera 310 and the bottom of the tool T, so that an image of the bottom of the tool T can be acquired through the camera 310.

앞에서 설명한 바와 같이 공구(T)의 저면과 모니터링부(300)는 동기화되어 이동하므로, 피가공물(W)이 스핀들 시스템(100)과 모니터링부(300) 사이에 존재하지 않는 경우 카메라(310)는 공구(T)의 저면 이미지를 획득하나, 피가공물(W)이 스핀들 시스템(100)과 모니터링부(300) 사이에 배치되는 경우, 카메라(310)는 공구(T)에 대응하는 위치의 피가공물(W)의 저면 이미지 또는 공구(T)에 의해 가공되는 피가공물(W)의 저면 이미지를 획득할 수 있다. As described above, the bottom of the tool (T) and the monitoring unit 300 move in synchronization, so if the workpiece (W) does not exist between the spindle system 100 and the monitoring unit 300, the camera 310 An image of the bottom of the tool (T) is acquired, but when the workpiece (W) is placed between the spindle system 100 and the monitoring unit 300, the camera 310 captures the workpiece at a position corresponding to the tool (T). The bottom image of (W) or the bottom image of the workpiece (W) processed by the tool (T) can be obtained.

따라서 이러한 카메라(310)의 이미지를 이용하면 가공 전의 피가공물(W)의 저면 상태, 공구(T)의 저면(절삭팁)의 상태, 가공된 피가공물(W)의 가공상태를 모니터링 할 수 있다. Therefore, using the image of the camera 310, it is possible to monitor the bottom state of the workpiece (W) before processing, the state of the bottom surface (cutting tip) of the tool (T), and the machining state of the machined workpiece (W). .

도 2, 도 3a, 도 3b에 도시된 바와 같이 모니터링부(300)의 모니터링 하우장(301)의 상면(실시예에 따라 상면과 편향 프리즘(330) 사이)에는 상부 방향으로 빛을 조사하는 조명(340)이 배치될 수 있다. As shown in FIGS. 2, 3A, and 3B, the upper surface of the monitoring housing 301 of the monitoring unit 300 (between the upper surface and the deflection prism 330, depending on the embodiment) is illuminated by emitting light in an upward direction. (340) may be placed.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템의 구성도인 도 4와 같이 이송베드(200)의 상부에는 공구(T) 측에 인접하여 피가공물(W)의 가공시 발생되는 스크랩을 흡입하는 흡입노즐(410)이 배치된다. 이러한 흡입노즐(410)에는 흡입노즐(410) 내부의 압력을 센싱하여 제어부로 전달하는 압력센서가 배치된다. In addition, as shown in Figure 4, which is a diagram showing the configuration of a spindle system capable of monitoring the processing status and tool according to another embodiment of the present invention, the upper part of the transfer bed 200 is adjacent to the tool T side and the workpiece W is installed. A suction nozzle 410 is disposed to suck in scrap generated during processing. A pressure sensor is disposed in this suction nozzle 410 to sense the pressure inside the suction nozzle 410 and transmit it to the control unit.

이때, 제어부는 압력센서에서 전달된 흡입노즐(410) 내부의 압력이 기준값 이상인 경우 공구(T)의 파손으로 판단한다.At this time, the control unit determines that the tool (T) is damaged when the pressure inside the suction nozzle 410 transmitted from the pressure sensor is greater than the reference value.

도 4에 도시된 흡입노즐의 압력을 도시한 그래프인 도 5에는 압력센서에서 센싱된 흡입노즐(410) 내부의 압력값이 시간을 X축으로 하여 도시되어 있다. In FIG. 5, which is a graph showing the pressure of the suction nozzle shown in FIG. 4, the pressure value inside the suction nozzle 410 sensed by the pressure sensor is shown with time as the X-axis.

해당 그래프에서 평균압력값(실시예에 따라 특정 압력값)을 기준으로 설정하여 기준보다 높은 압력값이 센싱되는 경우, 공구(T)가 파손되어 파손된 공구(T)의 일 부분이 흡입노즐(410)을 통해 유입되어 흡입노즐(410)의 내부의 압력을 높인 것으로 판단할 수 있다. 다만 피가공물(W)의 가공시 발생되는 스크랩에 의해 압력이 일시적으로 높게 나타날 수도 있으므로, 기준보다 높은 압력값이 센싱되는 경우, 높은 압력값이 센싱되는 시점에서 카메라(310)에서 획득된 이미지를 비교하여 공구의 파손여부를 재확인 하여 스크랩에 의한 제어부의 오판단을 줄일 수 있는 장점이 있다. In the graph, if the average pressure value (a specific pressure value depending on the embodiment) is set as the standard and a pressure value higher than the standard is sensed, the tool (T) is broken and a part of the damaged tool (T) is connected to the suction nozzle ( It can be determined that the internal pressure of the suction nozzle 410 is increased by flowing in through 410). However, since the pressure may appear temporarily high due to scrap generated during processing of the workpiece (W), if a pressure value higher than the standard is sensed, the image acquired from the camera 310 at the time the high pressure value is sensed It has the advantage of being able to reduce misjudgments in the control unit due to scrap by rechecking whether the tool is damaged.

아울러 모니터링 하우징(301)의 상면을 도 4와 같이 일정한 방향으로 경사를 갖도록 배치하여 스크랩 등에 의해 모니터링 하우징(301)의 상면이 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 모니터링 하우징(301) 상면에 스크랩 등의 이물을 제거할 수 있도록 압축공기를 토출시킬 수 있는 토출노즐(420)을 배치할 수도 있다. In addition, by arranging the upper surface of the monitoring housing 301 to be inclined in a certain direction as shown in FIG. 4, the upper surface of the monitoring housing 301 can be prevented from being contaminated by scrap, etc., and the upper surface of the monitoring housing 301 can be prevented from being contaminated with scrap, etc. A discharge nozzle 420 capable of discharging compressed air to remove foreign substances may be disposed.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.

100 : 스핀들 시스템 110 : 주축 바디
120 : 스핀들 130 : 지지부
140 : 파지부 142 : 다리
150 : 길이검출부 152 : 발광센서
154 : 수광센서
200 : 이송베드
300 : 모니터링부 301 : 모니터링 하우징
310 : 카메라 320 : 미러
330 : 편향 프리즘 340 : 조명
410 : 흡입노즐 420 : 토출노즐
T : 공구 F : 프레임
W : 피가공물
100: spindle system 110: main shaft body
120: spindle 130: support
140: gripping part 142: leg
150: length detection unit 152: light emitting sensor
154: Light sensor
200: transfer bed
300: Monitoring unit 301: Monitoring housing
310: Camera 320: Mirror
330: deflection prism 340: lighting
410: Suction nozzle 420: Discharge nozzle
T: Tool F: Frame
W: Workpiece

Claims (6)

주축 바디의 내부에서 회전하는 스핀들과, 상기 스핀들의 이탈을 방지하는 지지부를 포함하는 스핀들 시스템에 있어서,
상기 스핀들로부터 인입 또는 돌출하여 공구를 파지하는 복수의 다리를 구비하는 파지부;를 포함하되
상기 파지부 하단에는 상기 공구의 길이를 검출하는 길이 검출부가 배치되며,
상기 길이 검출부는 상기 공구가 관통배치되도록 상하부가 관통된 검출부 하우징과, 상기 검출부 하우징 내면에 배치되어 상기 공구의 길이를 검출하는 발광센서 및 수광센서로 구성되고,
상기 스핀들 시스템은 프레임에 배치되어 상하로 이동하며, 상기 프레임에는 상기 스핀들 시스템의 하부에 상기 스핀들 시스템에 부착된 상기 공구의 저면을 촬영하는 모니터링부가 배치되며, 상기 스핀들 시스템과 상기 모니터링부 사이에는 피가공물을 양단을 지지하며 이송하는 이송베드가 배치되고, 상기 스핀들 시스템이 수평 이동하는 경우 상기 모니터링부가 상기 스핀들 시스템의 상기 공구 저면 및 상기 피가공물의 가공지점을 촬영할 수 있도록 동기화되고,
상기 모니터링부는 투명한 상면을 갖는 모니터링 하우징과, 상기 모니터링 하우징 내부에 배치되는 카메라, 미러 및 편향 프리즘을 포함하고, 상기 공구 저면을 촬영하기 위한 상기 카메라의 광축은 상기 공구의 저면, 상기 편향프리즘, 상기 미러 순으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템.
A spindle system including a spindle rotating inside a main shaft body and a support portion that prevents the spindle from leaving,
It includes; a gripper having a plurality of legs that retract or protrude from the spindle and grip a tool;
A length detection unit that detects the length of the tool is disposed at the bottom of the grip unit,
The length detection unit consists of a detection unit housing whose upper and lower parts are penetrated so that the tool is disposed therethrough, and a light emitting sensor and a light receiving sensor disposed on the inner surface of the detection unit housing to detect the length of the tool,
The spindle system is placed on a frame and moves up and down, and a monitoring unit for photographing the bottom of the tool attached to the spindle system is disposed at the bottom of the spindle system on the frame. There is blood between the spindle system and the monitoring unit. A transfer bed is disposed to support and transport the workpiece at both ends, and when the spindle system moves horizontally, the monitoring unit is synchronized to photograph the bottom of the tool of the spindle system and the machining point of the workpiece,
The monitoring unit includes a monitoring housing having a transparent upper surface, a camera, a mirror, and a deflection prism disposed inside the monitoring housing, and the optical axis of the camera for photographing the bottom of the tool is the bottom of the tool, the deflection prism, and the A spindle system capable of monitoring processing status and tools, characterized in that it is formed in mirror order.
제1항에 있어서,
상기 길이 검출부는 제어부와 연결되며,
상기 제어부는 상기 수광센서에서 감지된 광량의 증가 또는 감소를 인자로 하여 상기 공구의 길이를 판단하는 것을 특징으로 하는 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템.
According to paragraph 1,
The length detection unit is connected to the control unit,
A spindle system capable of monitoring processing status and tools, wherein the control unit determines the length of the tool using an increase or decrease in the amount of light detected by the light receiving sensor as a factor.
삭제delete 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 모니터링부의 모니터링 하우장의 상면 또는 상면과 편향 프리즘 사이에는 상부 방향으로 빛을 조사하는 조명이 배치되고,
상기 이송베드의 상부에는 상기 공구 측에 인접하여 상기 피가공물의 가공시 발생되는 스크랩을 흡입하는 흡입노즐이 배치되며,
상기 흡입노즐에는 상기 흡입노즐 내부의 압력을 센싱하여 상기 제어부로 전달하는 압력센서가 배치되고,
상기 제어부는 상기 압력센서에서 전달된 상기 흡입노즐 내부의 압력이 기준값 이상인 경우 공구의 파손으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템.
According to paragraph 2,
A light that irradiates light in an upward direction is disposed between the upper surface of the monitoring house of the monitoring unit or the upper surface and the deflection prism,
A suction nozzle is disposed on the upper part of the transfer bed adjacent to the tool to suction scrap generated during processing of the workpiece,
A pressure sensor is disposed on the suction nozzle to sense the pressure inside the suction nozzle and transmit it to the control unit,
A spindle system capable of monitoring processing status and tools, wherein the control unit determines that the tool is damaged when the pressure inside the suction nozzle transmitted from the pressure sensor is greater than a reference value.
제5항에 있어서,
상기 제어부가 상기 흡입노즐 내부의 압력이 기준값 이상인 경우 공구의 파손으로 판단하는 경우,
상기 제어부는 상기 흡입노즐 내부의 압력이 기준값 이상인 시점의 상기 카메라에서 획득된 이미지를 이용하여 공구의 파손을 다시 판단하는 것을 특징으로 하는 가공상태 및 공구 모니터링이 가능한 스핀들 시스템.
According to clause 5,
When the control unit determines that the tool is damaged when the pressure inside the suction nozzle is greater than the standard value,
A spindle system capable of monitoring processing status and tools, wherein the control unit re-determines damage to the tool using an image acquired from the camera at a time when the pressure inside the suction nozzle is greater than a reference value.
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