KR20100061905A - 공작기계의 공구 파손 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 공구 파손 검출 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치는, 공구(T)가 대기되는 대기 포트(20), 대기 포트(20)의 일측에 설치되고 수치 제어되는 구동모터(110), 공구(T)의 축 방향과 나란하게 배치되고 구동모터(110)에 의해 구동되는 볼 스크루(120), 볼 스크루(120)에 나사 체결된 너트 블록(130), 너트 블록(130)의 한쪽에 설치된 선형 블록(150), 선형 블록(150)이 설치되어 선형 운동이 안내되는 선형 가이드(160) 및 선형 블록(150)의 한쪽에 배치되어 공구(T)를 검출하는 광학센서(170)를 포함한다.

공작기계, 공구, 파손, 검출

Description

공작기계의 공구 파손 검출 장치{Tool damage detection device of machine tool}

본 발명은 공작기계의 공구 파손 검출 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구가 파손되었을 파손된 공구를 검출하여 파손된 공구가 스핀들에 장착되기 이전에 알 수 있도록 하는 공작기계의 공구 파손 검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 자동 공구교환장치(ATC)가 설치되어 툴 매거진에서 공구를 꺼내어 스핀들에 장착시키고, 스핀들에 장착되었던 공구는 툴 매거진에 수납시키게 된다.

그러나 예상하지 못한 이유로 공구가 파손되는 경우가 있고, 이렇게 공구가 파손되면 정상적으로 공작물을 가공할 수 없으며, 심지어 사고가 발생될 수도 있다.

종래에는 공구 파손을 검출하기 위해서 프로브(Probe)와 공구가 접촉되는 접촉식의 검출장치를 사용하였다.

상술한 프로브는 승강 동작에 의해 공구와 직접 접촉하고 이로써 공구의 파 손을 검출할 수 있게 구성된 것이다.

그러나 상술한 종래의 프로브를 이용한 공구 파손 검출장치는 실린더와 같은 구동장치에 의해 승강 구동되는 것이고, 공작물 대기영역의 지정된 위치에 장착되어 있기 때문에, 공구 교환 후 스핀들 헤드가 지정된 위치까지 이동을 하여야 한다.

이러한 실린더 구동에 의해 프로브가 이동하고, 각 이송축이 이동해야 하기 때문에 이에 따른 시간적인 지체가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 접촉으로 인하여 공구 상에 존재하는 각종 이물질(칩, 절삭유 등)에 의한 각종 구성품의 손상이 발생하고, 2차 오염이 되는 문제점이 있다.

또한, 공구의 종류에 따라 공구의 크기가 제각각 이이서 많은 종류의 공구를 대상으로 검출하지 못하고 특정한 공구를 선택하여 특정한 공구만을 체크하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 프로브와 같은 접촉식의 공구 파손 검출장치는 공작물을 가공할 때 공구가 이동되는 경로상의 어딘가에 설치되어야 하므로 공구의 크기 및 공구가 교환될 때에 움직이는 다른 구성들과의 간섭이 발생하기 때문에 종래의 공구 파손 검출장치를 설치하는 위치에 많은 제한이 따르는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공구 파손을 비접촉식으로 검출할 수 있도록 하고, 특히 공구의 종류에 상관없이 공작기계의 제어반에 등록된 모든 공구를 대상으로 공구파손을 검출할 수 있도록 하는 공작기계의 공구 파손 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치는, 공구가 대기되는 대기 포트; 상기 대기 포트의 일측에 설치되고 수치 제어되는 구동모터; 상기 공구의 축 방향과 나란하게 배치되고 상기 구동모터에 의해 구동되는 볼 스크루; 상기 볼 스크루에 나사 체결된 너트 블록; 상기 너트 블록의 한쪽에 설치된 선형 블록; 상기 선형 블록이 설치되어 선형 운동이 안내되는 선형 가이드; 및 상기 선형 블록의 한쪽에 배치되어 상기 공구를 검출하는 광학센서;를 포함한다.

또한, 상기 너트블록 또는 상기 선형블록의 한쪽에 브래킷;이 더 설치되고, 상기 브래킷의 선단부에 상기 광학센서가 설치되는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치는 공구 파손을 비접촉식으로 검출할 수 있으므로 공구의 이동경로와 다소 거리가 먼 곳에서 안정되게 설치될 수 있다.

또한, 공구의 종류에 상관없이 공작기계의 제어반에 등록된 모든 공구를 대상으로 공구파손을 검출할 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치를 설명하기 위한 사시도 도면이고, 첨부도면 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치의 일례를 설명하기 위한 정면 예시도면 및 평면 예시도면이며, 첨부도면 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치를 설명하기 위한 측면 예시도면이다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 공구 파손 검출 장치는 툴 매거진(10)의 한쪽에 설치된다.

상술한 툴 매거진(10)은 여러 개의 툴 포트가 배치되고, 각 툴 포트에는 각각 공구가 장착될 수 있으며, 공구(T)는 대기 포트(20)에서 공구 교환장치(40)에 의해 교환될 수 있다.

즉, 툴 매거진(10)에 있는 공구와 스핀들에 장착되어 있는 공구가 교환될 수 있는 것이다.

특히 상술한 스핀들에서 도달되는 공구는 마모, 파손 등 예상하지 못한 이유로 비정상일 수 있고, 특히 파손되는 공구가 있을 수 있다.

이러한 공구가 툴 매거진(10)에 수납된 후에 다시 스핀들 쪽으로 교환될 수 있는데 이때 공구(T)가 대기포트(20)에 위치되어 있을 때에 공구의 파손여부를 검출하게 된다.

이하 공구 파손 검출장치의 구성을 도 1 내지 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

상술한 툴 매거진(10)과 공작기계의 스핀들 사이에는 공구 교환장치의 프레임(30)이 배치될 수 있고, 이러한 프레임(30)에는 공구교환장치(40)가 설치될 수 있다.

또한, 상술한 툴 매거진(10) 또는 상술한 프레임(30)의 한쪽에는 상술한 대기 포트(20)가 설치될 수 있고, 상술한 대기 포트(20)와 이격된 위치에 구동모터(110)가 설치될 수 있다.

상술한 구동모터(110)는 수치제어가 가능한 서보모터일 수 있고, 이러한 구동모터(110)는 제어부의 지령에 의해 정밀하게 이동이 제어될 수 있고, 또한 현재 위치에 대한 정보를 공작기계의 제어부에서 알 수 있는 것이다.

상술한 툴(T)의 축 방향과 나란한 방향으로 볼 스크루(120)가 설치될 수 있고, 이러한 볼 스크루(120)는 상술한 구동모터(110)에 의해 구동될 수 있으며, 도 1에 나타낸 바와 같이 서포터(121)(122)에 의해 지지될 수 있다.

상술한 서포터(121)(122)는 일례로서 프레임(30)에 고정될 수 있고, 또한 툴 매거진(10)의 한쪽에 고정/설치될 수도 있다.

상술한 볼 스크루(120)에는 너트 블록(130)이 나사 체결될 수 있고, 상술한 너트 블록은 브래킷(140) 또는 선형 블록(150)에 고정될 수 있다.

상술한 선형 블록(150)은 선형 가이드(160)에 설치될 수 있고 선형 가이드(160)에서 선형 운동될 수 있다.

즉 상술한 구동모터(110)가 구동되면 상술한 너트 블록(130)은 상술한 선형 블록(150)과 선형 가이드(160)에 의해 직선 운동하게 되는 것이다.

상술한 브래킷(140) 또는 선형 블록(150)의 한쪽에는 광학 센서(170)가 설치될 수 있고, 일례로서 브래킷(140)에 광학 센서(170)가 설치될 경우 브래킷(140)의 길이만큼 광학 센서(170)를 볼 스크루(120)에서 좀 더 먼 위치에 배치시킬 수 있게 된다.

상술한 광학 센서(T)는 상술한 공구(T)를 검출하게 되는데, 특히 상술한 바와 같이 브래킷(140)에 광학센서(170)를 설치하였을 때에는 광학센서(170)가 공작기계를 구성하는 다른 구성요소와 간섭을 피하여 공구(T)를 검출할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 공구 파손 검출장치의 작용을 첨부도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

툴 매거진(10)에 수납된 공구는 모두 일련의 식별기호를 갖고 있고, 이러한 식별기호는 공작기계의 제어부에서 입력되어 있다.

즉, 제어부에서는 현재 어떤 공구(T)가 대기 포트(20)에 위치하고 있는지 파악할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 대기 포트(20)에 대기하고 있는 공구(T)가 어떤 공구(T)인지 판단된 상태에서 해당 공구(T)의 사양에 적합하도록 공학센서(170)를 특정한 위치로 이동시키게 된다.

상술한 바와 같이 제어부에서 지령이 전달되면 구동모터(110)가 구동되고, 이어 볼 스크루(120)가 회전되어 너트 블록(130)과 선형 블록(150)을 이동시키게 된다.

즉 상술한 너트 블록(130)의 이동에 의해 브래킷(140)과 광학 센서(170)는 특정위치로 위치하게 되는 것이고, 이때 특정위치는 공구(T)가 정상적일 때에 광학 센서(170)가 공구(T)를 검출할 수 있는 위치일 수 있다.

상술한 광학 센서(170)에서 공구(T)를 정상적으로 검출하면 공구(T)는 정상임을 알 수 있으므로 해당 공구(T)가 스핀들에 제공될 수 있게 된다.

그러나 상술한 광학 센서(170)가 특정위치에 위치한 상태임에도 공구(T)를 검출하지 못하였을 때에는 공구(T)가 비정상임을 판단하여 해당 공구(T)가 스핀들에 제공되지 않도록 하는 것이다.

이로써 파손되거나 비정상적인 상태의 공구(T)가 스핀들에 제공되지 않음으로써 공작물이 비정상적으로 가공되거나 예상하지 못한 사고를 예방할 수 있게 되는 것이다.

다른 한편으로 공구의 종류가 여러 가지가 있을 수 있는데 일례로서 공구의 길이가 다를 수 있다.

즉 새로운 종류의 공구(T)가 대기 포트(20)에 위치되었을 때에는 현재 공구(T)가 어떤 종류인지를 파악하고 해당 공구를 정상적으로 검출할 수 있는 특정 위치로 광학센서(170)를 위치시키게 된다.

따라서 공구의 종류가 많더라도 각 공구의 사양(길이)에 맞게 광학센서(170)를 이동시킬 수 있으므로 종래의 공구 파손 검출장치에 비교하여 더 많은 종류의 공구를 대상으로 파손여부를 검출할 수 있는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공구 파손 검출 장치는 공구가 교환 장착되는 공작기계에 설치되어 공구의 파손을 검출하는 데에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치를 설명하기 위한 사시도 도면이다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치의 일례를 설명하기 위한 정면 예시도면 및 평면 예시도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구 파손 검출 장치를 설명하기 위한 측면 예시도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10: 툴 매거진 20: 대기 포트

30: 프레임 40: 공구교환장치

110: 구동모터 120: 볼 스크루

121, 122: 서포터 130: 너트 블록

140: 브래킷 150: 선형 블록

160: 선형 가이드 170: 광학 센서

T: 공구

Claims (2)

1. 공구(T)가 대기되는 대기 포트(20);

   상기 대기 포트(20)의 일측에 설치되고 수치 제어되는 구동모터(110);

   상기 공구(T)의 축 방향과 나란하게 배치되고 상기 구동모터(110)에 의해 구동되는 볼 스크루(120);

   상기 볼 스크루(120)에 나사 체결된 너트 블록(130);

   상기 너트 블록(130)의 한쪽에 선형 블록(150);

   상기 선형 블록(150)이 설치되어 선형 운동이 안내되는 선형 가이드(160); 및

   상기 선형 블록(150)의 한쪽에 배치되어 상기 공구(T)를 검출하는 광학센서(170);

   를 포함하는 공작기계의 공구 파손 검출 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 너트블록(130) 또는 상기 선형블록(150)의 한쪽에 브래킷(140);이 더 설치되고,

   상기 브래킷(140)의 선단부에 상기 광학센서(170)가 설치되는 것;

   을 특징으로 하는 공작기계의 공구 파손 검출 장치.

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