KR20070098189A

KR20070098189A - 미세공구의 검사방법

Info

Publication number: KR20070098189A
Application number: KR1020060029512A
Authority: KR
Inventors: 최광선
Original assignee: 최광선
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-05

Abstract

본 발명은, 미세공구 검사방법 및 검사장치에 관한 것이다.

이는특히, 베이스플레이트와 그 양측에 연결되는 프레임, 상기 베이스플레이트의 상부에 수직방향으로 고정되는 스탠드 및 상기 스탠드에 가변토록 연결되는 카메라, 상기 프레임에 위치가변토록 연결되면서 공구고정용 지그를 구비하는 XY테이블및 카메라와 XY테이블의 위치를 조정하거나 촬영된 영상을 저장토록 설치되는 제어부로서 이루어 진다.

또한, 본 발명은 사용된 공구를 검사용 테이블에 장착하는 단계;

X및 Y축에서 공구의 좌굴도 및 절삭날을 촬영하는 단계;

사용된 공구를 촬영한 화면을 저장하는 단계;

촬영된 화면의 이미지와 미리입력된 신품공구의 이미지를 합성하는 단계;

합성된 이미지에 의해 마모도를 측정한 후 이를 출력하는 단계로서 이루어 진다.

이에 따라서, 가공횟수에 따른 마모도의 예측이 가능하여 공구의 수명판단이 가능하도록 하는 것이다.

XY테이블, 스탠드, 조명등, 지그

Description

미세공구의 검사방법 및 그 장치{A TESTER AND TESTING METHOD FOR MICRO TOOLS}

도1은 종래의 공구검사장치를 도시한 사시도 이다.

도2는 본 발명에 따른 공구검사장치를 도시한 사시도 이다.

도3은 본 발명에 따른 공구검사장치의 요부 단면도 이다.

도4는 본 발명에 따른 공구검사장치의 블록도 이다.

도5는 본 발명의 공구검사방법에 따른 사진촬영상태를 도시한 사시도 이다.

도6a,b는 각각 본 발명에 따른 공구검사방법을 도시한 순서도 및 제어부의 동작순서도 이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...베이스플레이트 200...스탠드

230...선형모터 270...카메라

300...XY테이블 400...제어부

500...미세공구

본 발명은 미세공구의 검사방법 및 검사장치에 관한 것으로서 보다 상세하게로는, 베이스플레이트와 그 양측에 연결되는 프레임, 상기 베이스플레이트의 상부에 수직방향으로 고정되는 스탠드및 상기 스탠드에 가변토록 연결되는 카메라, 상기 프레임에 위치가변토록 연결되면서 공구고정용 지그를 구비하는 XY테이블및 카메라와 XY테이블의 위치를 조정하거나 촬영된 영상을 저장토록 설치되는 제어부로서 이루어져 미세한 공구의 형상, 파손, 마모 등에 대한 보다 손쉬운 구분과 판단으로 작업자의 오작업 및 미가공 등으로 인한 생산성 저하를 사전에 방지하도록 하는 미세공구의 검사방법 및 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔드밀등에 사용되는 미세절삭 공구는, 바닥날과 외경날로써 홈 절삭, 단 절삭, 윤곽 및 곡면 절삭 등의 다양한 가공이 가능한 절삭 공구이다.

즉, 상기 엔드밀은 그 측단 및 선단부에 절삭날이 형성되어 있으며, CNC 밀링머신에 장착된 상태에서 회전과 동시에 직선 이동함으로서 금속재에 대하여 다양한 절삭 가공을 하는데 사용된다.

한편, 모든 기계 공구들이 그러하듯이, 엔드밀 역시 어느 정도 사용하고 나면, 허용 수준 이상으로 마모되거나 파손되는 등 교환이 불가피한 상태에 이르게 된다.

따라서, 사용중 수시로 그 마모량을 측정, 확인하는 과정을 거치게 되며, 이때 이용되는 측정기로서는 대개 탁상형 공구현미경 또는 소형 루페(확대경), 다용도 스탠드 마이크로스코프(stand microscope) 등을 들 수 있다.

또한, 바늘보다 작은 미세한 엔드밀의 경우 육안으로는 형상, 파손, 마모량 등을 확인하기 어렵기 때문에 상기한 측정기를 많이 사용하고 있는 실정이다.

그러나, 상기 측정기들은 고가이기 때문에 초기비용이 많이 소요되어 사용이 어렵고, 또한 실제 생산 현장에서는 작업자가 육안으로 확인하는 것으로 그치거나 경험에 의해 교환하는 경우가 많게 되는데, 이때 미세한 엔드밀의 구분이 쉽지가 않아 엔드밀의 형상, 파손, 마모를 포함한 작업자의 오작업, 미가공 등으로 인해 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 발명의 출원인이 실용신안등록 제392183호에 미세한 공구 검사장치(1)를 제시한 바 있으며 그 구성은 도1에 도시한 바와같이, 미세한 공구(5)를 구분 및 검사하기 위하여 내부에 공간부(11)를 가짐과 아울러 상,하단이 개구되고 일측면에 관통홈(13)이 형성된 지그(10)가 설치되고, 상기 공구(5)를 일정각도 회전시키는 공구회전수단(20)이 구비되며, 상기 공구(5)를 육안으로 확대해서 볼 수 있도록 확대수단(30)이 구비된다.

그리고, 상기 지그(10)는 단부에 자석(50)이 연결되는 가이드(51)가 연결되면서 테이블(40)의 상부에 장착되고, 상부면에 케이스(31)가 지지되는 결합턱(12)이 구비되며, 그 일측에 형성되는 관통홈(13)을 통하여 공구(5)의 장착이 가능토록 핀(24) 연결되는 회전대(21)가 위치한다.

또한, 상기 회전대(21)는, 그 단부에 종동기어(23)가 구비되어 레버(27a)와 구동기어(27b)로 이루어진 수동조절부(27)에 의해 회전토록 되고, 일측에 삽입공(26a)을 갖는 블럭(26)이 돌출되는 소켓(25)이 연결된다.

그리고, 상기 케이스(31)에는 렌즈(32)와 조명구(33)가 설치되고, 상기 조명 구(33)를 동작시키기 위한 스위치(35)와 전원공급부(34)가 구비되는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 공구 검사장치는, 공구를 정확하게 지지할 수 없게 되어 측정자마다 상이한 결과를 얻게 되어 측정이 부정확하게 되며, 확대경을 통한 육한 검사로 측정자 마다 검사결과가 상이하게 되어 오차가 심하게 되고, 회전대의 정확한 위치결정이 불가능하게 되어 측정에 따른 편차가 증가하게 되며, 공구의 수명예측과 효율적인 관리가 힘들게 되는 단점이 있는 것이다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 미세한 공구의 형상, 파손, 마모 등에 대한 보다 손쉬운 구분과 판단으로 작업자의 오작업 및 미가공 등으로 인한 생산성 저하를 사전에 방지하여 안전성과 생산성을 최대화 할 수 있으며 더욱 저렴하고 사용이 편리하도록 하는 미세공구 검사장치 및 방법을 제공하는데 있다.

또한, 가공횟수에 따른 마모도의 예측이 가능하여 공구의 수명판단이 가능하도록 하고, 간단한 구성으로 정확한 공구의 교환수명을 정확하게 판단할 수 있도록 하는 미세공구 검사장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 베이스플레이트와 그 양측에 연결되는 프레임, 상기 베이스플레이트의 상부에 수직방향으로 고정되는 스탠드및 상기 스탠드에 가변토록 연결되는 카메라, 상기 프레임에 위치가변토록 연결되면서 공구 고정용 지그를 구비하는 XY테이블및 카메라와 XY테이블의 위치를 조정하거나 촬영된 영상을 저장토록 설치되는 제어부로서 이루어진 미세공구 마모도 측정장치를 제공한다.

또한 본 발명은, 사용된 공구를 검사용 테이블에 장착하는 단계;

X및 Y축에서 공구의 좌굴도 및 절삭날을 촬영하는 단계;

사용된 공구를 촬영한 화면을 저장하는 단계;

촬영된 화면의 이미지와 미리 입력된 신품공구의 이미지를 합성하는 단계;

합성된 이미지에 의해 마모도를 측정한 후 이를 출력하는 단계로서 이루어 진 미세공구 마모도 측정방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2 내지 도4에서와 같이 본 발명의 검사장치(100)는, 베이스플레이트(100)와 그 상부에 연결되면서 XY테이블(300)이 연결되는 프레임(110)및 상기 베이스플레이트(100)의 상부에 수직방향으로 설치되면서 카메라(270)가 장착되는 스탠드(200)로서 이루어 진다.

그리고, 상기 프레임(110)의 상부 내측에 공구를 비추는 램프(130)가 더 구비된다.

더하여, 상기 스탠드(200)는, 원형의 바로서 그 소정부위에 나선스크류(210)가 구비되어 그 외경에 카메라블록(250)에 내장되는 선형모터(230)가 치합된다.

또한, 상기 카메라블록(250)의 전방에는 줌기능을 갖는 카메라(270)가 장착 되며, 상기 카메라블록(250)은, 베이스플레이트(100)에 고정되는 가이드바(240)에 지지된다.

계속하여, 상기 XY테이블(300)은, 구동모터에 연결되는 회전축(330)을 통하여 임의의 각도로 회전되는 지그블록(310)이 상단에 설치된다.

그리고, 상기 지그블록(310)은, 미세공구(500)가 장착토록 홀이 형성되는 고정지그(313)와 그 외경측에서 상향시 고정지그(313)를 압축토록 형성되는 이동지그(311)로서 이루어 지며, 상기 이동지그(311)의 저면에 스프링(314)이 장착된다.

더하여, 상기 고정지그(313)의 내측에는 미세공구(500)의 압입시 스위치단자(319)를 통하여 전원을 차단및 공급토록 접지판(315)이 스프링(317)을 개재하여 탄성 설치된다.

또한, 상기 선형모터(230)와 램프(130)및 카메라(270), XY테이블을 회전시키도록 하는 제어부(400)가 설치되고, 다수의 조작스위치(450)를 통하여 구동되며, 데이터저장부(410)가 내장되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 발명의 동작을 미세공구 검사방법의 순서에 따라 설명한다.

도5및 도6에서와 같이 본 발명의 미세공구 검사방법은, 먼저 불량및 마모도 검사를 위하여 사용된 미세공구(500)를 검사용 XY테이블(300)의 고정지그(313) 내측에 장착한다.

이때, 상기 검사장치에 공급되는 전원은 제어부(400)에 설치되는 조작스위치(450)의 조작에 의해 공급하여도 되나 본원발명에서는 상기 고정지그(313) 내측 에 설치되는 접지판(315)을 통하여 스위치단자(319)의 접점을 온 시키는 구성으로 전원을 자동공급하여도 된다.

그리고, 상기 접지판(315)은 스프링(317)의 탄성에 의해 평상시에는 스위치단자(319)에서 분리토록 됨으로써 미세공구(500)의 분리시 전원이 자동차단토록 되고, 상기 접지판(315)은, 절연체로서 스위치단자(319)가 접촉되는 하부에만 도체가 부착되어 전원의 연결이 가능토록 된다.

더하여, 상기 지지블록(310)의 내측에 장착되는 고정지그(313)와 이동지그(311)는 스프링(314)에 의해 상호 마찰력이 작용하는 테이퍼면을 갖도록 되어 평상시에는 이동지그(311)에 압축력이 작용토록 된다.

그리고, 상기 고정지그(313)는, 다수개로 절개되는 척 형상으로 이동지그(311)의 압입시 외면에서의 압축력이 상실되어 자유롭게 확대되어 미세공구(500)의 장착이 가능하고, 상기 이동지그(311)를 놓으면 스프링(314)의 압축력에 의해 고정지그(313)를 압입하여 미세공구(500)를 견고하게 지지토록 한다.

이상과 같이 미세공구(500)의 장착이 완료되면 전원의 공급과 동시에 제어부(400)의 신호에 의해 모든 장치가 초기화 된다.

즉, XY테이블(300)은 장착되는 공구가 정 수직을 향하도록 되고, 스탠드(200)에 연결되는 카메라(270)는 그 중심이 공구의 상단과 동일선상에 위치토록 되며, 램프(130)가 점등된다.

상기와 같이 전원이 공급되면 스위치조작에 의해 미세공구의 촬영을 시작한다.

이때, 본 발명에서는 도시되지 않았지만 상기 XY테이블(300)를 수직상태에서 회전시키면서 촬영하면 수직상태에서의 좌굴상태 확인 가능하게 되어 더욱 상세한 데이터를 얻을 수 있게 된다.

그리고, 상기 카메라(270)는, 초기상태의 이동시 스탠드(200)에 설치되는 나선스크류(210)상에 선형모터(230)가 치합되는 구성으로 이루어져 선형모터(230)의 회전에 따라 그 위치결정을 자유롭게 할 수 있게 된다.

계속하여, 미세공구(500)의 수직방향 촬영이 완료되면 XY테이블(300)을 회전축(330)을 통하여 90도 방향으로 회전시킨다.

그리고, 회전이 완료되면 상기의 동작과 마찬가지로 미세공구의 중심과 카메라(270)의 중심을 일치토록 위치결정하여 공구를 촬영한다.

이때, 상기 카메라의 위치는 미리결정되어 제어부(400)에 그 위치가 입력되거나, 지지블록(310)과 카메라블록(250)에 설치되는 감지센서(미도시)의 동작에 의해 그 위치를 결정할 수 있다.

상기와 같이 XY테이블(300)을 90도 회전시킨후 촬영할 때도 본 발명에서는 도시되지 않았지만 상기 XY테이블(300)을 회전시키면서 촬영하면 더욱 상세한 데이터를 얻을 수 있게 된다.

상기와 같은 방법으로 촬영이 완료되면 각 방향에서 촬영된 영상은 제어부(400)에 보내진 후 도5에서와 같은 외곽이미지(SL)만이 저장되고, 상기와 같이 촬영된 사용공구의 외곽이미지(B2)는 상기 데이터저장부(410)에 미리입력된 신품 미세공구(500) 외곽이미지(B1)와 합성되어 공구의 마모정도 및 좌굴도를 측정하게 된다.

그리고, 상기 외곽이미지(B1)(B2)차기 미리 지정된 표준 값 이내일 경우 제어부(400)에서 초록램프나 음성으로 량품의 상태를 출력하고, 표준 값에서 벗어날 경우 적색램프나 음성으로 불량상태를 출력하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 검사방법을 다시한번 설명하면, 전원의 공급시 모든장비가 초기화 되며, 상기 초기화는 테이블 및 카메라블록이 먼저의 공정에서 어느 위치에 있더라도 미리설정된 초기위치로 복원되어 새로운 검사공정을 수행하도록 한다.

그리고, 상기와 같은 전원공급은 별도의 스위칭 동작에 의해 진행되어도 되며, 이때 역시 테이블 및 카메라블록은 초기화 된다.

더하여, 상기 전원공급시 카메라와 카메라블록의 위치를 조절하는 모터및 테이블을 회전시키는 모터와 램프에 전원이 공급되어 점등되거나 동작가능한 상태가 된다.

계속하여, 상기 카메라의 스위치를 조작하여 지그에 고정된 공구의 좌굴도 및 절삭날의 마모도를 측정한다.

그리고, 상기와 같은 측정은, 테이블을 회전이동시키면서 다양한 방향에서 촬영하는 것이 그 정확도면에서 더욱 유리하다.

더하여, 상기와 같이 각 방향에서 촬영된 사용공구의 외곽이미지(B2)는 카메라의 제어부에 미리입력된 신품공구의 각 방향 외곽이미지(B1)와 겹치도록 하고, 상기와 같은 이미지의 중복에 의해 마모도 및 좌굴을 측정하게 된다.

상기와 같은 이미지를 이용한 마모도등의 측정은 신품의 이미지와 가공작업에 사용한 후의 공구 외곽 이미지를 서로 겹치도록 한 후 마모된 부분의 이미지가 신품 공구의 이미지 내측에 적색부분으로 하여 돌출시킴으로써 마모정도 식별이 용이하게 한다.

이때, 적색 이미지가 증가할 수록 마모도는 증가되는 것으로 판단되고, 이를 토대로 폐기나 계속사용을 결정하게 된다.

그리고, 상기 제어부는, 마모되는 부분의 일정면을 지정하여 공구 이미지가 촬영된 일정면의 나머지 공구 외곽이미지를 황색으로 표현하여 공구의 사용횟수가 증가할 때 마다 황색이미지 면적이 증가함으로써 이를 차트화 하여 출력할 경우 공구의 관리가 용이하게 그 수명을 쉽게 예측할 수 있게 된다.

계속하여, 상기와 같이 분석된 자료는 제어부에 의해 출력되어 양품의 경우 초록색 불량품의 경우 적색의 경고등을 표시하도록 하거나 음성출력도 병행하여 사용자가 이를 쉽게 알수 있도록 하는 것이다.

상기한 본 발명에 따르면, 가공횟수에 따른 마모도의 예측이 가능하여 공구의 수명판단이 가능하고, 간단한 구성으로 정확한 공구의 교환수명을 정확하게 판단하며, 미세한 공구의 형상, 파손, 마모 등에 대한 보다 손쉬운 구분과 판단으로 작업자의 오작업 및 미가공 등으로 인한 생산성 저하를 사전에 방지하여 안전성과 생산성을 최대화 하는 효과가 있는 것이다.

본 발명한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위 에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims

베이스플레이트(100)와, 그 상부에 연결되면서 XY테이블(300)이 연결되는 프레임(110)및, 상기 베이스플레이트(100)의 상부에 수직방향으로 설치되면서 카메라(270)가 높이조절가능토록 장착되는 스탠드(200), 상기 XY테이블(300)및 카메라(270)를 구동하면서 촬영된 영상을 저장토록 설치되는 제어부(400)로서 이루어 지며,

상기 XY테이블(300)에는, 구동모터에 연결되는 회전축(330)을 통하여 임의의 각도로 회전토록 설치되면서 그 상부에 미세공구(500)를 원텃치에 의해 장착토록 지그블록(310)이 설치되는 미세공구 검사장치.
제1항에 있어서, 상기 프레임(110)은, 제어부(400)에 의해 전원이 공급되는 램프(130)가 상부 내측에 더 구비되는 것을 특징으로 하는 미세공구 검사장치.
제1항에 있어서, 상기 카메라(270)는, 스탠드(200)에 연결되는 카메라블록(250)에 연결되고, 상기 카메라블록(250)은 내측에 선형모터(230)가 내장되어 원형의 바로서 그 소정부위에 나선스크류(210)가 구비되는 스탠드(200)에 치합되며, 베이스플레이트(100)에 고정되는 가이드바(240)에 지지되는 것을 특징으로 하는 미세공구 검사장치.
제1항에 있어서, 상기 지그블록(310)은, 상부가 다수로 분리되면서 미세공구(500)가 장착토록 홀이 형성되는 고정지그(313)와 그 외경측에서 상향시 고정지그(313)를 압축토록 형성되는 이동지그(311)로서 이루어 지며, 상기 이동지그(311)의 저면에 압축시 용이하게 복원토록 스프링(314)이 장착되는 것을 특징으로 하는 미세공구 검사장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 고정지그(313)는, 그 내측에 미세공구(500)의 압입시 스위치단자(319)를 통하여 전원을 차단 및 공급토록 접지판(315)이 스프링(317)을 개재하여 탄성 설치되는 것을 특징으로 하는 미세공구 검사장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부(400)는, 다수의 조작스위치를 구비하며, 전원공급부를 통하여 전달되는 전원을 테이블과 카메라 및 램프에 전달하도록 설치되고, 일측에 촬영된 영상중 외곽이미지를 저장토록 데이터저장부가 연결되는 것을 특징으로 하는 미세공구 검사장치.
사용된 공구를 검사용 테이블에 장착하는 단계;

X축 및 Y축에서 사용된 공구의 좌굴도 및 절삭날을 촬영하는 단계;

사용된 공구를 촬영한 이미지를 저장하는 단계;

사용공구의 화면 이미지와 미리 입력된 신품공구의 이미지를 합성하는 단계;

합성된 이미지의 편차를 미리 입력된 표준 값과 비교한 후 마모도 및 좌굴도 의 량,불량을 측정하고, 이를 출력하는 단계로서 이루어진 미세공구 검사방법.
제7항에 있어서, 상기 공구의 테이블 장착단계는, 공구의 장착시 스위치가 접점되어 장치의 각 전기장치가 초기위치로 복원되도록 하는 것을 특징으로 하는 미세공구 검사방법.
제7항에 있어서, 상기 이미지를 합성하는 단계는, 신품의 이미지와 사용 후 공구의 외곽 이미지를 서로 겹치도록 한 후 마모된 부분의 이미지가 신품 공구의 이미지 내측에 적색부분으로 하여 돌출시킴으로써 마모정도 식별이 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 미세공구 검사방법.
제7항에 있어서, 상기 이미지를 합성하는 단계는, 표준값의 최대 상태로 마모되는 부분의 일정면을 미리 지정한 후 사용 공구의 촬영된 외곽이미지를 황색으로 표현하여 공구의 사용횟수가 증가할 때 마다 황색이미지 면적이 증가하는 것을 차트화 하여 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 미세공구 검사방법.
제7항에 있어서, 상기 마모도 및 좌굴도를 측정한 후 이를 출력하는 단계는, 제어부에 입력된 표준값에 대하여 량, 불량을 표시램프나 경고음으로 출력토록 하는 것을 특징으로 하는 미세공구 검사방법.