KR20000006861A - Ｃｎｃ용 자동 공구보정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 CNC 장비용 공구 측정기에 관한 것으로 CNC 장비에서 공구의 치수를 측정하는 장치에 관한 것이다. 본 고안은 수직축 방향과 수평축 방향에서 프로브(1)와 (1')에 의해 공구의 접촉에 의한 전기접점 신호를 포토커플러(19)에 의해 CNC 콘트롤러에 전달되며 CNC 장비의 매크로 프로그램에 의해 기존의 공구보정 정보를 이용하여 계측한 후 새로운 계측정보를 자동보정하는 계측시스템으로 CNC 공구의 접촉에 따른 충격완화가 지지축(2)을 탄지시켜주는 압축스프링(6)에 의한 완충작용에 의해 이루어지며 가공 중 발생되는 칩 및 이물질 제거를 위해 구멍(H)에 고압의 공기를 분사하여 측정부위의 청결을 유지시키는 구조이다.

본 고안의 특징은 CNC 장비에 사용되는 공구의 치수를 2개의 축 방향 거리 측정이 가능하고, 실제 사용하고 있는 CNC 장비에서 측정을 행하므로 측정 시 오차를 줄일 수 있도록 한 CNC장비용 공구보정 시스템이다.

Description

ＣＮＣ용 자동 공구보정 시스템{Automatic Tool Offset System for CNC Machine}

본 고안은 CNC 장비에서 사용되는 공구측정기에 관한 것이다.

종래의 CNC 장비에서 사용되는 공구측정 방법에는 CNC 장비 그룹에서 사용되어지는 툴-프리세터(Tool pre-setter)을 이용하여 공구 실에서 공구 크기를 계측하여 CNC장비에 공구의 정보를 입력하나, 머시닝 센터의 경우 공구의 체결력 및 공구기준선(G/A Line)의 불일치로 인해 작업자의 시험 작업 후 계측에 의해 공구 보정 값을 변경해야만 하는 문제점이 있었다.

또한 기존에 사용되고 있는 머시닝센터용 하이트 프리세터(Height pre-setter)의 경우 하나의 축만을 계측 할 수 있으며, 구조상 장비의 정지 상태에서 계측되므로 절삭시 공구특성 및 기계적 특성에 따른 계측이 불가능하여, 계측 정밀도가 낮은 문제점이 있으며, FMS와 같은 자동화 설비의 증가추세에 자동 공구보정용 계측기는 전량수입에 의존하는 실정으로 수입계측기는 측정프로브의 미소 변위량을 계측하여 공구접측점을 감지하므로 계측 정밀도가 낮고 제품의 구조가 복잡하여 고가의 장비로 현장 적용의 어려운 문제점이 있다.

본 고안은 이와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결 하고자 예의 검토한 결과 측정 정밀도를 높이기 위해 사용되어지는 CNC장비에서 계측을 실시할 수만 있다면 정확한 공구 측정 점을 감지하는 방법의 선정 및 CNC 콘트롤라에 자동보정 프로그램 개발과 측정시 공구의 충격에 의한 완충장치의 문제점의 해결을 통해 측정특성의 안정성 및 정확한 계측이 가능한 CNC 장비용 공구보정 시스템을 제공하는데 있다.

도 1 은 본 고안에 의한 공구보정 시스템의 요부를 단면으로 나타낸 정면도

도 2 는 본 고안에 의한 공구보정 시스템의 우측면도

도 3 은 본 고안에 의한 공구보정 시스템의 전기회로도

도 4 은 본 고안에 의한 공구보정 시스템의 공압회로도

< 도면의 주요부분에 대한 부호설명 >

1, 1' : 프로브 2 : 지지축 3 : 회전볼 4 : 서포트와셔 5 : 상부몸체 6 : 압축스프링 7 : 상, 하부 절연판 8 : 하부몸체 9 : 베이스 10 : 볼트절연체 11 : 육각 머리볼트 12 : 육각 머리볼트 13 : 터미널 14 : 하프유니언 15 : 에어호스 16 : 연결전선 17 : 발광다이오드 18, 18' : 저항 19 : 포토커플러 20 : 솔레노이드밸브

본 고안은 제1∼4도에 예시한 바와 같이 프로브(1)에는 공구의 길이를 측정하기 위한 평면 형상이며, 프로브(1')는 공구의 반경을 측정하도록 되어있으며, 측정 시 공구의 충격에 의한 프로브 변형의 복원을 위해 서포트와셔(5)에 압축스프링(6)이 탄설되어있고 상부몸체(5)와 하부몸체(8)의 절연특성을 유지하기 위해 상, 하부 절연판(7) 설치하고 에어호스(15)를 통해 공급된 고압의 공기를 구멍(H)를 통해 분사시켜 이물질을 제거시키는 바, 공구보정시스템을 수직형 머시닝센터의 경우 테이블 면에 고정 설치한 다음 프로브(1)의 위치를 발광다이오드(17)을 이용 계측하여 Z축 위치를 산출하며, 또한 프로브(1')의 위치를 계측하여 X, Y축의 위치를 공구계측용 매크로 프로그램에 공구보정 시스템의 위치를 입력한다.

작업시 툴링(Tooling)된 공구(T)를 머시닝센터의 주축에 거치 시킨 후 작업용 프로그램에서 공구측정을 요하는 준비기능 G코드가 실행될 경우 매크로 프로그램을 호출하여 공구(T)를 역회전시키면서 길이측정인 경우 프로브(1)에 프로그램에 지정된 속도로 이송하면서 전기접점 위치를 감지하여 도통되면 포토커플러(19)의 수광부에 의해 CNC 콘트롤라에 위치를 인식시켜 CNC장비의 공구보정을 자동으로 실행되며, 보정을 완료하고 작업용 프로그램으로 복귀하여 다음 가공을 할 수 있다.

이러한 자동보정 시스템은 상부몸체(5)와 하부몸체(8)의 절연특성을 유지하기 위해 상, 하부 절연판(7)을 설치하고, 설치된 CNC 장비의 몸체를 도통되어지는 저항으로 공구(T)와 프로브(1)(1')를 스위치 역할을 통해 정확한 접촉점을 검출할 수 있으며 도통상태를 외부 외란에 따른 콘트롤러 파손방지를 위해 포토커플러를 이용하여 CNC장비에 인식시킨다.

또한 CNC 프로그램의 고압분사 보조기능 M코드가 실행될 경우 CNC 콘트롤러의 릴레이 작동을 통해 솔레노이드밸브(20)이 작동되어 구멍(H)에 고압 분사가 이루어질 수 있도록 된 것이다.

이와 같이 본 고안은 CNC 장비에서 공구(T)의 치수정보를 정확하게 계측할 수 있어 계측정밀도 향상 및 신속한 계측이 가능하며 기존 툴-프리세터(Tool pre-setter)나 수입 자동공구 측정 장치에 비해 저렴한 비용으로 만들 수 있다.

또한 기존 CNC 장비에서 사용하는 계측장치는 일축의 계측이 가능하나 본 공구의 측정기에서는 이축의 공구계측이 가능하며, 수입 자동 공구보정 장치에 비해 계측정밀도가 우수하다.

경우에 따라서는 머시닝 센터의 공구 부착부에 본 계측장치를 설치하여 도체의 공작물의 제품계측 프로브로도 사용이 가능하여 기술적 파급 효과를 상승시켜줄 수도 있다.

Claims (1)

1. 공구의 길이 및 반경을 측정하기 위한 프로브(1)(1')에 공구(T) 접촉에 의한 충격완화를 위해 압축스프링(6)을 탄설시키고, 원활한 복원과 원래의 위치로의 복귀를 위한 회전볼(3)을 설치하고, 최초 셋업인 경우 발광다이오드(17)의 간헐발광에 의해 공구 보정시스템의 위치를 계측할 수 있으며, CNC 프로그램이 공구보정 G코드에 의해 공구의 마모나 파손을 계측하며, 이물질 제거를 위한 고압공기 분사 구멍(H)이 가공된 구조로서, 공구와 프로브(1)(1')가 전기적 스위치 역할을 하여 공구의 2축 방향 치수를 계측하여 자동보정되어지는 것을 특징으로 하는 CNC장비용 공구보정 시스템.