KR20080098102A - 절삭공구 길이 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 공구 수납을 하는 NC장치로 운용되는 절삭가공 기계에 있어서, 절삭 가공이 이루어지는 기계 내부가 아닌 외부에서 수납된 공구에 길이 방향으로 레이저 장치를 설치하거나 주축과 공구를 교환하기 위하여 대기하는 공구의 길이방향으로 설치 하는것과 공구교환 암이 교환 동작 중에 주축의 공구와 대기중인 공구와 교환 동작 중 일시 정지 하여 확인하는 시점에 공구의 길이방향으로 레이저를 주사하여 되돌아 오는 전류 값을 측정하여 공구의 길이를 측정하는 방법과 NC로 제어되는 공작기계에 있어서 NC장치의 공구 정보를 공구 길이 측정장치의 콘트롤러와 데이터를 DNC나 RS232등의 네트웍을 이용하여 실시간 전송받아 측정된 공구의 길이와 비교하여 파손여부를판정 및 하는 것으로 절삭 가공불량을 줄이고 기계의 가동효율을 향상시킬 수 있는 절삭공구 길이 측정장치 및 측정방법을 제안하고자 하는 것이다.

공구, 절삭, 측정, 센서, 레이저, 메거진, 네트웍

Description

절삭공구 길이 측정장치 및 측정방법{METHOD FOR MEASURING CUTTER}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체구성이 표현된 전체사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체구성이 표현된 평면도.

도 3은 도 2의 "A"부 상세도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 장치의 저면에서 바라보는 상태의 사시도.

도 5는 도 4의 "B"부 상세도.

도 6a내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정상태를 표현시킨 주요부분의 발췌도면.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정상태를 NC에 공구 정보를 네트웍으로 송수신 하는 방법에 대한 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 베이스프레임 11 : 이송레일

20 : 공구수납부 20a : 내측벽면

30 : 메거진 40 : 회전장치

50 : 이송대 60 : 주축

100 : 레이저 센서 101 : 발광부

102 : 수광부 200 : 공구홀더　

201 : 절삭공구 300 : 발광체

400 : 수광체

본 발명은 기계외부 또는 기계내부에서 공구의 길이방향으로 레이저 빔을 주사하여 그 전류 값을 측정하여 공구의 길이를 자동으로 계측하는 절삭공구 길이 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계에 사용되는 절삭공구는 가공 중 공작물과 마찰 작용하므로 공구인선이 마모되면서 그 길이가 변화하거나 가공중에 외부의 요인에 위하여 파손된다.

따라서 장시간 사용된 공구는 마모된 길이만큼 가공물을 가공하는 데 오차를 발생시키며, 이 오차의 발생을 방지하기 위하여 공작물을 가공하는 중에 주기적으로 공구의 길이를 측정하고 마모된 길이를 보정해야 할 필요가 있다.

또한 절삭 가공중 공구가 파손된 경우에 기계 내부에 설치된 접촉식 및 비 접촉식 측정장치를 이용하여 파손여부를 판단하여 공구를 교환해야 할 필요가 있다.

한편, 종래의 절삭공구 길이 측정은 여러가지 방법이 있으나, 일반적으로 레이저 측정기를 이용한 방법이나 리미트 스위치를 이용한 방법 그리고, 수동으로 측정하는 방법이 사용되고 있다.

상기의 레이저를 이용한 측정방법은 레이저 빔을 공구의 반경방향으로 주사하여 공구를 가진 축이 이송하여 측정하여야 하는 문제점을 가지고 있고 기계의 내부에 설치됨으로 인하여 기계 가동효율이 떨어진다.

그리고, 리미트 스위치에 의한 측정방법은 그 측정장치는 저가이고 측정방법 또한 간단하나 리미트 스위치의 구조적 특성에 기인하는 기계적인 오차를 보정해 주어야 하는 단점이 있다. 즉, 리미트 스위치는 기계적인 터치 방법에 의해 공구의 길이를 측정하기 때문에 접촉지점이 딱딱하여 측정위치로 공구의 이송속도를 빠르게 할 경우에는 리미트 스위치가 파손되거나 공구에 흠집이 생길 가능성이 매우 높은 문제점이 있다.

그리고 종래의 측정장치는 기계의 내부에 설치 됨으로 인하여 전력선, 신호선의 처리, 접촉부의 청결을 위한 공기라인의 처리 및 접촉되는 부위의 청결과 설치부의 칩, 절삭유 등에 의하여 환경이 매우 열악하고 오동작으로인한 파손의 위험성이 상존하는 문제점이 있다

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 종래 기계 내부에 측정장치를 설치하여 기계의 축을 이송하여 측정함으로써 기계의 가동 효율을 떨어트리는 단점을 막고 측정으로 인한 공구의 파손 및 NC기계의 공구 정보를 실시간 활용할 수 있는 절삭공구 길이 측정장치 및 측정방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하는 수단으로 기계의 외부에 측정장치를 설치하여 공구의 길이 방향으로 레이저를 주사하고 NC기계의 공구의 정보를 DNC로 송수신하여 측정장치에 입력오류로 인한 불량발생을 줄일 수 있는 절삭공구 길이 측정장치 및 측정방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스프레임상에 공구수납부가 설치되며, 상기 공구 수납부의 내부에는 다수의 절삭공구들이 메거진에 장착된 공구홀드들에 수납되어 있으며, 상기 공구 수납부의 대향 측에는 이송레일이 베이스프레임상에 고정 설치되고, 상기 이송레일상에 이송대가 장착되며, 상기 이송대의 전방부에 주축이 설치되며, 상기 공구수납부의 내측벽면의 일정위치에 레이저 센서가 설치되어서 구성됨을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 쉽게 설명하기 위해서 제공되어 지는 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다.

우선 첨부도면을 간략히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체구성이 표현된 전체사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체구성이 표현된 평면도이며, 도 3은 도 2의 "A"부 상세도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 장치의 저면에서 바라보는 상태의 사시도이며, 도 5는 도 4의 "B"부 상세도이고, 도 6a내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정상태를 표현시킨 주요부분이 표현된 도면이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정상태를 NC에 공구 정보를 네트웍으로 송수신 하는 방법에 대한 블록도이다.

그리고 본 발명에서 제안하고자 하는 절삭공구 길이 측정장치의 개념을 살펴보면,

절삭공구 길이 측정장치를 구성함에 있어서, 절삭 가공이 이루어지는 기계 내부가 아닌 외부에서 수납된 공구에 길이 방향으로 레이저 장치를 설치하여 공구의 길이를 측정할 수 있도록 구성시킨 절삭공구 길이 측정장치를 제안하고자 하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따라 앞에서 제안한 절삭공구 길이 측정장치의 전체구성은 첨부된 도 2에서 나타내고 있는 바와 같다. 상기 도 2를 참조하면, 본 발명에서 구현하고자 하는 절삭공구 길이 측정장치는 베이스프레임(10)상에 공구수납부(20)가 설치되며, 상기 공구 수납부(20)의 내부에는 다수의 절삭공구(201)들이 메거진(30)에 장착된 공구홀드(200)들에 수납되어 있으며, 상기 공구 수납부(20)의 대향 측에는 이송레일(11)이 베이스프레임(10)상에 고정 설치되고, 상기 이송레 일(11)상에 이송대(50)가 장착되며, 상기 이송대의 전방부에 주축(60)이 설치되며, 상기 공구수납부(20)의 내측벽면(20a)의 일정위치 - 바람직하게는 메거진(30)에 장착된 절삭공구(201)의 길이방향으로 수평위치 - 에 레이저 센서(100)가 설치되어서 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 구성은 후술하는 상세설명에 의해 용이하게 이해될 것이다.

상기 레이저 센서(100)의 장착 위치는 도 3과 도 5에서 도시된 바와 같이 공구수납부(20)의 내측벽면(20a)의 일정위치 - 바람직하게는 메거진(30)에 장착된 절삭공구(201)의 길이방향으로 수평위치 - 에 레이저 센서(100)가 설치되어서 구성됨을 특징으로 한다.

이는 절삭공구의 마모상태를 보다 정확한 위치에서 측정하고자 함이다.

그리고 도 6a내지 도 6c 에서는 레이저측정에 대한 개념도가 표현된 것으로서, 공구홀더(200)에 장착된 절삭공구(201)의 길이방향의 중심에 수평되게 발광부(101)를 위치시켜 수평으로 레이저를 발광할 수 있도록 하고 상기 발광부(101)의 근접상부에서 수광할 수 있도록 수광부(102)를 구성함을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 측정방법은 NC장치의 공구 정보를 네트웍으로 수신을 하여 이용함으로 별도의 입력을 하지 않아도 되는 특징이 있다.

본 발명의 장치에서 측정대상 공구가 신규 공구일때는 초기 측정시에 기계에 입력된 공구 정보를 수신하여 전류값를 측정하고 이 전류치를 기본 길이로하고 이때의 전류값은 그 공구의 고유값으로 설정이 되며, 다음부터는 공구의 교환지령에 의하여 지정공구가 호출되고 이 공구의 초기 길이 정보가 저장된 전류치와 측정된 전류값과 비교하여 길이를 계산하는 알고리즘과 파손여부를 판단하는 알고리즘을 가지게 된다.

그리고 공구의 종류별로 설정된 알고리즘에 따라서 허용범위를 설정하고 이 범위를 벗어나는 경우에 기계의 NC에 파손여부를 판단하여 전송하게 되고 기계는 교환된 공구로 가공을 하지 않도록 지령이 이루어지게 되는 것이다.

한편 NC가공기계의 전체적인 구조와 NC장치의 공구 정보를 네트웍으로 수신하는 방법은 그 기술이 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 일반적인 방법이나 공지된 것들로서 특별히 그 구체적인 설명을 생략하여도 될 것이다.

미설명부호...40은 회전수단.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 공구의 길이방향으로 레이저를 주사함으로써 기계의 축이 이동하지 않고 측정이 가능함으로 공구의 길이 측정장치의 설치위치가 다양하게 할 수 있으며 기계의 절삭 가공과는 별도로 측정하여 정보를 전달함으로기계의 가동효율을 향상 시킬 수 있고 측정시의 기계적인 오류를 제거할 수 있고, 측정자에 따른 측정오차 또한 극복할 수 있으므로 보다 정확한 공구 길이의 측정으로 작업 시 공구 길이의 오류로 인한 가공불량을 최소화 할 수 있는 효과를 제공하며 축의 이송이 없는 절삭가공 공간외부에서 측정할 때 NC가 장치된 절삭 가공기계의 공구의 정보를 네트웍으로 송신하여 공구의 정보를 공구번호, 절삭공구 길이에 대한 정보를 받아서 측정을 하고 측정 결과를 송신 받은 절삭공구 길이와 비교하여 NC에 전달함으로써 사용자가 공구 정보를 별도 입력하는 번거러움을 없게 하여 기계의 효율적인 가동을 가능하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 베이스프레임(10)상에 공구수납부(20)가 설치되며, 상기 공구 수납부(20)의 내부에는 다수의 절삭공구(201)들이 메거진(30)에 장착된 공구홀드(200)들에 수납되어 있으며, 상기 공구 수납부(20)의 대향 측에는 이송레일(11)이 베이스프레임(10)상에 고정 설치되고, 상기 이송레일(11)상에 이송대(50)가 장착되며, 상기 이송대의 전방부에 주축(60)이 설치되는 NC가공장치에 있어서,

   상기 공구수납부(20)의 내측벽면(20a)의 일정위치에 레이저 센서(100)가 설치되어서 구성됨을 특징으로 하는 절삭공구 길이 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 레이저 센서(100)는 메거진(30)에 장착된 절삭공구(201)의 길이방향으로 수평위치에 설치됨을 특징으로 하는 절삭공구 길이 측정장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 레이저 센서(100)는 공구 정보를 절삭공구 길이 측정장치의 콘트롤러와 데이터를 네트웍을 이용하여 전송받아 측정된 공구의 길이를 측정함을 특징으로 하는 절삭공구 길이 측정방법.

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