KR20050040518A - 공작기계용 높이 측정기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계들의 작업대(Work table) 중앙부에 설치되어 작업대를 따라 움직이면서 가공되는 작업물의 높이를 측정함으로서 정확한 두께로 작업물이 가공되도록 하는 공작기계용 높이 측정기구에 관한 발명이다.

본 발명은 작업물(W)을 정반(7)에 세팅하여 평면을 가공하는 공작기계에 있어서, 기계장치의 상부에서 중앙부를 지나는 스펜(S)의 중앙에 장착되는 실린더(5)로 수직으로 진퇴하는 암(51)을 구비하고, 상기 암(51)의 선단에 X축과 Y축 방향으로 유연성을 가지고 장착되는 유니버설 조인트(4)와, 상기 유니버설 조인트(4)에 장착되는 스케일(6)로 이루어지는 것이다.

따라서, 본 발명은 어떠한 공작기계에라도 적용이 가능하지만, 특히 평면가공을 주목적으로 하는 공작기계인 밀링머시인 그라인더 셰이퍼 등에 적용이 적합하고, 측정이 손쉬워서 작업 중에 언제라도 정밀한 측정이 가능하며, 자체 유연성이 높아서 작업에 지장을 주지 않으면서 장치 자체의 내구성도 향상시킬 수 있으며, 게다가 경제성까지 겸비할 수 있도록 하는 것으로 효과적이고 유용한 발명이다.

Description

공작기계용 높이 측정기구{Hight measuring apparatus for Machine tool}

본 발명은 공작기계들의 작업대(Work table) 중앙부에 설치되어 작업대를 따라 움직이면서 가공되는 작업물의 높이를 측정함으로서 정확한 두께로 작업물이 가공되도록 하는 공작기계용 높이 측정기구에 관한 발명이다.

공작기계들 중에서 밀링머시인이나 셰이퍼 및 그라인더 등은 평면가공을 주로 하는 장치로서, 가공되는 작업물의 높이 측정은 가공 두께를 알 수 있는 바로미터로서 실시간으로 작업물의 가공정도를 알 수 있게 되어 정밀가공에 꼭 필요한 장치이다. 그러나, 이러한 장치를 범용적으로 장착할 수 있도록 하는 것은 쉽지 않은 기술로서, 현재까지 본 발명과 유사한 기술이 공작기계에 적용된 사례는 발견되지 않고 있으며, 일부 분야에서는 3차원측정기(3-Dimension Measuring Machine)를 장착하여 사용하기도 하며, 보다 진보된 기술로서는 넓고 평평한 작업물의 두께를 재기 위한 두께 측정장치가 대한민국 실용신안 등록 제 20-0260096호로 제시되고 있는데, 제시되는 선행기술이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 전문가의 안목에서 유사하다고 하는 것이 아님은 명백하며, 이는 다만 본 발명의 이해에 공여되는 것이다.

상기한 두께 측정장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 폭이 넓은 합성수지 필름류, 시트류, 스크린 마스크, 직물류, 종이류 등의 피측정물의 두께를 측정하는 두께 측정 장치에 있어서, 상기 피측정물을 탑재하는 베이스, 상기 베이스 상에 탑재된 피측정물의 두께를 측정하는 측정기구부와 상기 측정기구부를 유지시키고 상기 베이스에 결합된 지지대를 구비하고, 상기 측정기구부는 베이스와 상기 측정기구부 사이에 탑재된 상기 피측정물을 상기 베이스를 향해 압압하는 측정자, 상기 측정자에 의해 측정된 상기 피측정물의 측정값을 표시하는 표시수단, 상기 측정자를 상부로 이동시키는 이동수단과, 상기 이동수단의 상부로의 이동을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 측정 장치이다.

즉, 측정장치 본체(21)에 마련되는 평면 플레이트 상의 베이스(22)위에 놓여지는 작업물(W)측으로 스템(26)에 의해 지지되는 스핀들(25)을 내려주면 첨단에 부착되는 측정자(24)가 작업물(W)에 접촉할 시에 표시부(27)에 수치가 디스플레이 되도록 구성되는 것이다.

따라서, 폭이 넓은 종이류, 직물류 등의 피측정물이 두께 측정 장치의 베이스를 완전히 덮는 상태로 있어도 측정자가 용이하게 피측정물의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다는 장점을 가진다.

또한, 측정자가 인디케이터 내에서 발생하는 하향력에 의하여 피측정물의 두께를 측정하므로 피측정물의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있는 장점도 있다.

그러나, 상술한 3차원 측정기를 공작기계에 장착하여 작업물의 두께를 측정하는 것은 비록 측정의 정밀성 면에서는 소망스럽지만, 너무 고가의 장비를 사용하는 것으로 경제적이지 못하며, 선행하는 등록고안은 피측정물의 두께를 정밀하고 용이하게 측정할 수 있는 두께 측정 장치에 관한 것이나, 주로 피측정물의 폭이 넓은 경우로 용도가 한정되며, 특히 공작기계에는 그대로 적용하기 어렵다는 범용성에 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 장기간에 걸쳐 예의주시하고, 이를 개선하고자 노력한 결과 완성된 발명으로, 어떠한 공작기계에라도 적용이 가능하지만, 특히 평면가공을 주목적으로 하는 공작기계인 밀링머시인 그라인더 셰이퍼 등에 적용이 적합하고, 측정이 손쉬워서 작업 중에 언제라도 정밀한 측정이 가능하며, 자체 유연성이 높아서 작업에 지장을 주지 않으면서 장치 자체의 내구성도 향상시킬 수 있으며, 게다가 경제성까지 겸비할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 장치의 상부에서 수직으로 내려지는 암에 장착되는 유니버설 조인트에 스케일이 장착되어 이루어지는 것이고, 특히 유니버설 조인트는 2개의 회절부를 가지도록 이루어지는 것이다.

상기한 과제를 해결하고자 제공되는 본 발명은 다음과 같은 구조로 이루어진다.

도 1은 본 발명이 적용되어 사용되는 일례로서 래핑머시인에 적용된 사용상태도이고, 도 2는 본 발명만을 도시하는 구성상태도이다.

본 발명은, 작업물(W)을 정반(7)에 세팅하여 평면을 가공하는 공작기계에 있어서, 기계장치의 상부에서 중앙부를 지나는 스펜(S)의 중앙에 장착되는 실린더(5)로 수직으로 진퇴하는 암(51)을 구비하고, 상기 암(51)의 선단에 X축과 Y축 방향으로 유연성을 가지고 장착되는 유니버설 조인트(4)와, 상기 유니버설 조인트(4)에 장착되는 스케일(6)로 이루어지는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 요부를 잘 알 수 있도록 이를 발췌하여 일부를 절개한 상태도이고, 도 4는 도 2의 종단면도이다.

상기한 구성에 있어서, 상기 유니버설 조인트(4)가 그 조인트 뭉치(41) 내에 X축과 Y축 방향으로 각각 삽입되는 핀(42)에 의해 선회(Jolting)되는 것임을 특징으로 하면 바람직하다.

상기한 구성에 있어서, 상기 스케일(6)이 상기 정반(71, 72)의 중심 부근에 위치되는 원점(O)에 접촉되는 첨부(62)와, 상기 첨부(62)를 지지하는 로드(61)와, 상기 로드(61)가 삽입되어 진퇴하는 장입부(63)로 되는 것임을 특징으로 하면 보다 바람직하다.

상기한 구성에 있어서, 상기 첨부(62)가 초경질 합금으로 되고, 상기 로드(61)가 마그네틱 스케일(Magnetic scale)로 되는 것임을 특징으로 하면 보다 바람직하다.

측정기준은 원점(O)으로서 정반(7)의 불변위치가 되는 어느 한 점으로 하거나 또는 특별히 정반(7)위 설치하는 것도 가능하나, 바람직하기는 작업물(W)의 중심위치인 정반(71, 72)의 센터가 적합하며, 그 높이는 작업에 지장을 주지 않는 위치라면 제한되지 않는다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 높이 측정기구는 작업물(W)과 저촉되지 않는 위치에 설치되어야 하며, 암(51)은 실린더(5)에 의해 상하진퇴 됨으로 작업물(W)을 설치할 때에는 상부측으로 후퇴시켜서 세팅에 지장을 주지 않으며, 작업물(W)을 설치 후에는 다시 아래로 전진시켜서 스케일(6)의 첨부(62)가 원점(O)에 적정 압력으로 지향되도록 하며, 이때 그 지지력은 스프링과 같은 상시 탄지력을 가지는 것을 설치하여도 바람직하며, 이렇게 스케일(6)의 선단이 0점을 잡고 있는 상태에서 스케일(6)이 작업 실시간에 작업물(W)의 높이(두께)를 상시로 측정하도록 하여 작업자로 하여금 작업의 지속 또는 끝마침을 신속히 결정할 수 있도록 하여 정확한 치수로 가공이 이루어지게 된다.

이하에 상기한 본 발명의 보다 상세한 작용을 도 5인 본 발명의 작업상태 단면도를 참고로 살펴본다.

본 발명의 일 구성에 의하면, 본 발명은 평면을 가공하는 공작기계라면 어떠한 기계라도 모두 적용이 가능한데, 예컨대 래핑 머시인이나 그라인딩 머시인은 작업물(W)을 정반(71, 72)에 세팅하여 상면을 가공하여 경면화 하는데, 이때 작업물(W)의 두께 치수는 중요한 의미를 가짐으로 정반(71, 72)으로부터 높이를 정밀 측정할 수 있어야 정밀가공이 가능하게 되며, 이 경우 본 발명은 제 기능을 십분 발휘할 수 있게 된다.

먼저, 본 발명은 기계장치의 상부에서 중앙에 장착되는 실린더(5)로 수직으로 진퇴하는 암(51)을 구비하고 있는데, 이때의 스펜(S)은 예시도인 도 1에서와 같이 머시인 자체에 구비된 것을 그대로 이용하면 바람직하지만, 구비되지 않은 머시인이라면 프레임으로 짜서 설치하거나 머시인이 놓이는 공장에 따라서는 천장 또는 트러스트(Trust)에 설치될 수도 있고 머시인의 측면이나 후면에 세워서 형성시킬 수도 있다.

그리고, 상기 암(5)의 선단에 X축과 Y축 방향으로 유연성을 가지는 유니버설 조인트(4)가 장착되는데, 유니버설 조인트(4)는 두 축간의 어긋난 각도에서도 회전동력의 전달이 가능하도록 이어지는 것으로 공지의 어떠한 조인트라도 설치가 가능하며, 특히 전후와 좌우 두 방향에서 교차되어도 유연성을 가지도록 하여야 함으로 2단으로 되는 조인트 또는 이들을 하나로 조합하는 조인트 어느 것이라도 채용이 가능하다. 이렇게 유니버설 조인트(4)를 설치함으로서 작업시 주변의 물체{예컨대, 작업물(W) 또는 정반(7)}에 저촉되더라도 전후 좌우방향의 유연성에 의하여 조인트 및 주변 물체를 보호할 수 있게 되며, 스케일(6)이 항상 수직을 유지하도록 하여 측정의 정밀성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

끝으로, 상기 유니버설 조인트(4)에 스케일(6)을 장착하여 이루어지는 것인데, 이 스케일(6)이 정반(71, 72)의 원점(O)과 작업물(W)의 상면간의 높이차이{도 5a상태에서 도 5b상태 사이}를 측정함으로서 작업물(W)의 두께를 잴 수 있도록 하는 것이다.

그리고, 스케일(6)은 측정 가능한 수단이라면 어떠한 형태라도 채용이 가능하며, 예컨대, 가장 단순한 막대자와 같이 눈금으로 치수를 측정하는 수단이거나, 다이얼 게이지(Dial gage)를 장착하여 탐침이 눌려지는 깊이로 측정을 하던가, 또는 터치 프로브(Touch probe)와 같은 자동 탐침으로 탐침의 접촉시의 높이를 디스플레이 하도록 하는 방식 등이 모두 채용될 수 있다.

본 발명의 다른 구성에 의하면 상기한 구성과 더불어, 상기 유니버설 조인트(4)가 그 조인트 뭉치(41) 내에 X축과 Y축 방향으로 각각 삽입되는 핀(42)에 의해 선회(Jolting)되는 것인데, 유니버설 조인트(4)를 직교되는 핀(42)이 설치되는 조인트 뭉치(41) 내에 위치되도록 함으로서 조인트(4)로 보호할 수 있으면서 손쉽고도 경제적으로 두 방향의 유연성을 가지는 조인트로 할 수 있어서 경제적이면서 컴펙트한 사이즈를 확보할 수 있어서 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구성에 의하면 상기한 구성과 더불어, 상기 스케일(6)이 상기 정반(71, 72)의 중심 부근에 위치되는 원점(O)에 접촉되는 첨부(62)와, 상기 첨부(62)를 지지하는 로드(61)와, 상기 로드(61)가 삽입되어 진퇴하는 장입부(63)로 되는 것인데, 이렇게 스케일(6)을 로드(61)와 첨부(62) 및 장입부(63)로 구성하면, 로드(61)가 장입부(63) 내부로 진퇴하면서 로드(61)의 노출 길이로 작업물(W)의 높이 측정이 이루어짐으로 손쉽고도 정밀하게 측정이 가능하다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이 스케일(6)의 첨부(62)가 원점(O)에 접촉된 상태에서 작업물(W)이 가공되어 얇아지면서 상정반(71)이 내려가면, 이에 연동되어 스케일(6)도 하진(下進)하나 첨부(62)는 상시로 원점(O)에 접촉되어 지지됨으로 로드(61)가 장입부(63)내로 진입되어 도 5b의 상태로 되게 된다.

특히, 이때 로드(61)의 외주에 눈금을 표시하거나 별도의 센서로 로드(61)의 노출 길이를 자동으로 감지하도록 함으로서 자동화가 용이하게 이루어 질 수 있으며, 첨부(62)는 원점(O)과 일정 압력으로 상시 접촉되는 부위임으로 특정화를 시키는 것이 내구성 향상과 보전(Maintenance)에 유리하다.

본 발명의 또 다른 구성에 의하면 상기한 구성과 더불어, 상기 첨부(62)가 초경질 합금으로 되어 있어서 특히 내구성 향상과 더불어 마모에 의한 측정 오차를 줄일 수 있어서 정밀측정에 보다 바람직하며, 상기 로드(61)가 마그네틱 스케일(Magnetic scale)로 되는 것이어서 정반(71, 72)과의 자계를 형성하여 항상 정위치에서 보다 정밀하게 측정이 이루어지도록 기여하게 된다.

본 발명은 공작기계에 장착되어 적용하는 것을 예로서 들어 설명하였지만 본 발명이 이로서 한정되는 것이 아님은 분명하며, 또한 본 발명의 구성과 더불어 약간의 부대장치를 추가하여 사용될 수도 있지만, 이러한 추가 구성이 있는 발명이라도 본 발명의 이용발명임은 명백하다.

상기와 같이 본 발명은 어떠한 공작기계에라도 적용이 가능하지만, 특히 평면가공을 주목적으로 하는 공작기계인 밀링머시인 그라인더 셰이퍼 등에 적용이 적합하고, 측정이 손쉬워서 작업 중에 언제라도 정밀한 측정이 가능하며, 자체 유연성이 높아서 작업에 지장을 주지 않으면서 장치 자체의 내구성도 향상시킬 수 있으며, 게다가 경제성까지 겸비할 수 있도록 하는 것으로 효과적이고 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 사용상태도,

도 2는 본 발명의 구성상태도,

도 3은 본 발명의 일 요부의 절개 상태도,

도 4는 도 2의 종단면도,

도 5는 본 발명의 작업상태 단면도,

도 6은 종래 발명의 구성상태 단면도이다.

*도면의 주요부 부호의 설명

20,22. 베이스 21. 측정장치본체 24. 측정자

25. 스핀들 26. 스템 27. 표시부

4. 유니버설 조인트(Universal joint)

41. 조인트뭉치 42. 핀

5. 실린더

51. 암(Arm)

6. 스케일(Scale)

61. 로드 62. 첨부 63. 장입부

71. 상정반 72. 하정반 S. 스펜(Span) W. 작업물

O. 원점

Claims (4)

1. 작업물(W)을 정반(7)에 세팅하여 평면을 가공하는 공작기계에 있어서,

   기계장치의 상부에서 중앙부를 지나는 스펜(S)의 중앙에 장착되는 실린더(5)로 수직으로 진퇴하는 암(51)을 구비하고,

   상기 암(51)의 선단에 X축과 Y축 방향으로 유연성을 가지고 장착되는 유니버설 조인트(4)와,

   상기 유니버설 조인트(4)에 장착되는 스케일(6)로 이루어지는 공작기계용 높이 측정기구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유니버설 조인트(4)가 그 조인트 뭉치(41) 내에 X축과 Y축 방향으로 각각 삽입되는 핀(42)에 의해 선회(Jolting)되는 것임을 특징으로 하는 공작기계용 높이 측정기구.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 스케일(6)이 상기 정반(71, 72)의 중심 부근에 위치되는 원점(O)에 접촉되는 첨부(62)와, 상기 첨부(62)를 지지하는 로드(61)와, 상기 로드(61)가 삽입되어 진퇴하는 장입부(63)로 되는 것임을 특징으로 하는 공작기계용 높이 측정기구.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 첨부(62)가 초경질 합금으로 되고, 상기 로드(61)가 마그네틱 스케일(Magnetic scale)로 되는 것임을 특징으로 하는 공작기계용 높이 측정기구.