KR20120005259A - 공작기계의 공구검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계의 공구검출장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공작기계의 공구검출장치는, 공작기계의 한쪽에 설치되는 프레임(110), 프레임(110)의 한쪽에 배치되어 공구(22)를 검출하는 센서(36)가 외측 단부에 설치된 이송체(140), 프레임(110)의 한쪽에 설치된 액추에이터(130)의 작용에 의해 이송체(140)를 진퇴 작동시키는 선형이동 유닛(120), 프레임(110)의 한쪽에 설치되어 프레임(110)의 일부와 선형이동 유닛(120)을 감싸는 덕트(150) 및 덕트(150)의 전방에 설치되고 선형이동 유닛(120)의 진퇴작용에 연동되어 개폐되는 커버(152)를 포함한다.

Description

공작기계의 공구검출장치{The device for sensing tool of the machine tool}
본 발명은 공작기계의 공구검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작기계에서 공구의 장착여부, 공구의 파손여부, 공구의 절삭인서트에 마모량이 정상인지 등을 검출하는 공작기계의 공구검출장치에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계에는 공구를 검출하는 공구검출장치가 장착된다.
상술한 공구검출장치는 공구가 정상적으로 장착되어 있는지, 공구가 파손되었는지, 공구의 절삭인서트가 마모되었는지 등의 공구 상태를 검출하고, 공구가 검출되지 않았을 때에는 공구 부재를 제어반에 알려 후속조치를 취할 수 있도록 하고, 공구의 절삭인서트가 마모되었을 때에는 마모로 인한 거리의 오차를 연산하도록 하여 절삭가공이 이루어질 때에 마모의 오차만큼 보정하여 가공할 수 있도록 하여 가공 정밀도를 향상시키는 것이다.
종래의 공구검출장치는 첨부도면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
공작기계는 척(10)이 수직방향으로 배치고, 램(20)의 하측에 공구(22)가 장착되며, 공구(22)는 척(10)에 장착된 공작물에 절입되어 공작물을 절삭가공하게 된다.
상술한 공구(22)는 램(20)과 툴 매거진에서 자동 공구 교환 장치(ATC)에 의해 공구교환이 이루어지는데, 툴 교환이 실패될 때가 있고, 이러한 경우에는 램(22)에 공구(22)가 부재인 상태여서 정상적인 절삭가공이 이루어질 수 없으므로 공구(22)의 정상적인 장착상태를 검출할 필요가 있다.
또한, 공구(22)는 사용이 진행됨에 따라 마모가 진행되고, 공구 마모량에 따라 가공정밀도가 저하되므로 공구의 마모량을 검출할 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 공구(22)의 존재여부 및 공구의 마모량을 검출하기 위하여 공구검출장치(30)가 공작기계의 일측에 설치되는 것이다.
종래의 공구검출장치(30)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 액추에이터(32)의 로드(34)에 센서(36)가 설치되고, 상술한 액추에이터(32)의 구동에 의해 로드(34)가 선회되는 구성이다.
좀 더 상세하게는, 공구(22)를 검출할 때에는 로드(34)가 수평자세로 전환되고, 공구(22)를 검출하지 않을 때에는 공구(22)의 이동에 간섭되지 않도록 로드(34)가 수직자세로 전환된다.
상술한 센서(36)는 상술한 로드(34)의 단부에 설치되고, 상술한 바와 같이, 로드(34)가 수평자세일 때에 센서(36)는 로드(34)의 최외측 단부에 돌출되는 형태로 배치되며, 이러한 상태에서 공구(22)가 센서(36)에 접근하고, 센서(36)가 공구(22)의 상태를 검출하는 것이다.
상술한 바와 같이, 센서(36)가 공구검출을 수행할 때마다 로드(34)를 수평자세 또는 수직자세로 전환하고 이러한 자세전환은 상술한 액추에이터(32)에 의해 이루어진다.
그러나 상술한 바와 같이 종래의 공구검출장치(30)는 다음과 같은 문제점이 지적된다.
로드(34)를 수평자세와 수직자세로 전환하는 작용이 반복됨에 따라 액추에이터(32)의 작동오류가 발생할 우려가 매우 높다.
특히, 도 2에 나타낸 바와 같이, 공구(22)를 검출하도록 하는 수평자세에서 센서(36)는 정교한 위치를 유지하지 못하고, 로드(34)가 수평자세를 벗어나 경사지게 배열될 수 있으며 이로써 공구(22)의 상태를 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있다.
상술한 바와 같이, 로드(34)가 정교한 수평자세를 유지하지 못함으로써 센서(36)의 위치가 가변될 수 있고, 로드(34)의 길이가 길어짐에 따라 센서(36)의 위치에 더 큰 오류가 발생하게 된다.
즉, 센서(36)는 공구(22)와의 거리를 잘못 검출할 수 있고, 이로써 공구(22)의 마모량을 검출할 때에 오차가 발생할 수 있으며, 오차로 인하여 절삭가공을 할 때에 부정확해질 수 있다.
다른 한편으로, 종래의 공구검출장치(30)는 로드(34) 및 센서(36)가 노출되는 형태로 배치됨으로써 절삭칩, 절삭유 등 이물질에 의해 훼손될 우려가 높은 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공구를 검출할 때에 센서의 위치를 견고하게 유지할 수 있도록 하여 공작물의 가공정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 공작기계의 공구검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 공구를 검출하지 않을 때에 센서를 외부로부터 보호할 수 있도록 하여 센서의 파손을 방지할 수 있도록 하는 공작기계의 공구검출장치를 제공하는데 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 발명에 따른 공작기계의 공구검출장치는, 공작기계의 한쪽에 설치되는 프레임; 상기 프레임의 한쪽에 배치되어 공구를 검출하는 센서가 외측 단부에 설치된 이송체; 상기 프레임의 한쪽에 설치된 액추에이터의 작용에 의해 상기 이송체를 진퇴 작동시키는 선형이동 유닛; 상기 프레임의 한쪽에 설치되어 상기 프레임의 일부와 상기 선형이동 유닛을 감싸는 덕트; 및 상기 덕트의 전방에 설치되고 상기 선형이동 유닛의 진퇴작용에 연동되어 개폐되는 커버;를 포함한다.
또한, 상기 커버의 일측은 상기 덕트에 힌지로 결합되고, 상기 이송체의 한쪽과 상기 커버의 한쪽에 링크의 양단이 연결되어 상기 이송체의 선형이동에 의해 상기 커버를 개폐시키는 것일 수 있다.
또한, 상기 선형이동 유닛은 상기 프레임에 설치되는 LM(liner motion) 블록; 및 상기 이송체에 설치되고 상기 LM 블록에 조립되어 상기 이송체의 선형 이동을 안내하는 LM(liner motion)가이드;를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 공작기계의 공구검출장치는 센서가 선형 운동되면서 진퇴되도록 하고, 센서가 전진되어 자세가 고정된 상태에서 공구를 검출함으로써 공구검출 결과 값의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 이로써 더욱 정교한 절삭가공을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공작기계의 공구검출장치는 센서가 후퇴된 상태에서 덕트내부로 감춰지고 덕트의 커버는 닫힘으로써 센서가 외부의 이물질로부터 차단되고 이로써 센서의 훼손을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 공구검출장치가 공작기계에 설치된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 공구검출장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구검출장치가 공작기계에 설치된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구검출장치의 구성 및 작용을 설명하기 위한 정면도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구검출장치의 작용을 설명하기 위한 사시도면으로서, 도 5는 센서가 전진한 상태이고, 도 6은 센서가 덕트에 수납된 상태이다.
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 지칭하고, 종래의 기술과 동일한 구성요소에 대하여 동일한 부호를 부여하며 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구검출장치에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구검출장치가 공작기계에 설치된 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구검출장치의 구성 및 작용을 설명하기 위한 정면도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일시시예에 따른 공구검출장치(100)는 공작기계의 한쪽에 설치되어 공구(22)를 검출하는 것이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 공구검출장치(100)는 프레임(110)의 외측이 덕트(150)에 의해 감싸이고, 프레임(110)의 한쪽에는 선형이동 유닛(120)이 설치된다.
상술한 선형이동 유닛(120)은 액추에이터(130)의 구동에 의해 이송체(140)가 선형으로 운동되는 것일 수 있다.
좀 더 상세하게는 LM(liner motion)블록과 LM(liner motion)가이드의 조합으로 구성될 수 있고, 이로써 이송체(140)는 흔들림 없이 안정되게 선형 운동될 수 있는 것이다.
또한, LM 가이드를 이송체(140)에 조립하고, LM 블록을 프레임(110)에 설치함으로써 공간의 효율성을 향상시킬 수 있다.
상술한 이송체(140)의 단부에는 공구(22)를 검출하기 위한 센서(36)가 설치된다.
상술한 액추에이터(130)는 신장/수축되는 실린더일 수 있고, 더욱 상세하게는 공압실린더일 수 있으며, 이로써 신장 작용되었을 때에 센서(36)가 돌출되는 것이다.
또한, 상술한 덕트(150)는 상술한 프레임(110)과 상술한 선형이동 유닛(120)을 포함하여 감싸는 것이고, 덕트(150)의 전방에는 커버(152)가 배치된다.
상술한 커버(152)는 덕트(150)에 힌지(154)로 결합되어 개폐가능하게 조립되고, 커버(152)의 한쪽과 상술한 이송체(140)의 한쪽에는 링크(156)로 연결될 수 있다.
상술한 링크(156)의 양단은 각각 제1, 제2 핀 축(158a)(158b)으로 조립되어 자유자재로 굴절될 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 공구검출장치(100)의 작용을 첨부도면 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
첨부도면 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구검출장치(100)의 작용을 설명하기 위한 사시도면으로서, 도 5는 센서(36)가 전진한 상태이고, 도 6은 센서(36)가 덕트에 수납된 상태이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 공구(22)를 검출하고자 할 때에는 선형이동 유닛(120)이 작용하여 센서(36)를 외측으로 밀어내어 공구(22)를 검출하기 위한 자세로 전환하는 것이다.
좀 더 상세하게는, 선형이동 유닛(120)의 액추에이터(130)가 신장구동하면 이송체(140)는 전진함으로써 센서(36)가 외부로 드러나게 되고, 액추에이터(130)가 신장되는 위치는 항상 일정한 위치이므로 센서(36)의 전진이 완료되는 위치는 정교한 위치를 유지할 수 있는 것이다.
또한, 링크(156)와 커버(152)가 연결되어 있으므로 상술한 이송체(140)가 이동될 때에 링크(156)에 의해 커버(152)가 밀리면서 개방되고 이로써 센서(36)와 커버(152)는 간섭하지 않는 것이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 공구검출장치(100)의 센서(36)가 덕트(150)의 내부로 수납될 때에는 선형이동 유닛(120)에서 액추에이터(130)가 수축 작용을 하는 것이다.
액추에이터(130)의 작용에 의해 이송체(140)가 당겨지면 이송체(140)는 덕트(150)의 내부로 이동되고, 아울러 이송체(140)와 링크(156)로 연결되어 있는 커버(152)가 닫히게 된다.
즉, 상술한 바와 같이, 커버(152)가 닫힌 상태에서는 센서(36)가 덕트(150) 내부에 수납된 형태로서 외부와 단절되고 이로써, 센서(36)는 절삭칩, 절삭유 등 이물질과 물리적인 접촉을 회피할 수 있어 센서(36)가 충격을 받거나 오염되는 문제를 해소할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공작기계의 공구검출장치(100)는 센서(36)가 선형 운동되면서 진퇴되도록 하고, 특히, 센서(36)가 전진되어 자세가 고정된 상태에서 공구(22)를 검출함으로써 공구검출 결과 값의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 이로써 더욱 정교한 절삭가공을 구현할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 공작기계의 공구검출장치(100)는 센서(36)가 후퇴된 상태에서 덕트(150) 내부로 감춰지고 덕트(150)의 커버(152)는 닫힘으로써 센서(36)가 외부의 이물질로부터 차단되고 이로써 센서의 훼손을 방지할 수 있는 것이다.
다른 한편으로, 종래의 공구검출장치는 로드가 스윙되면서 자세가 정렬되는 것이므로 공간적인 제약을 받지만, 본 발명의 일실시예에 따른 공구검출장치(100)는 선형으로 구동시키도록 함으로써 공구검출장치(100)의 설치공간을 줄일 수 있고, 이로써 공작기계의 가용능력을 향상시킬 수 있다.
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 발명에 따른 공구검출장치는 공작기계에 설치되어 공구의 상태를 검출하는 데에 이용될 수 있다.
10: 척 20: 램
22: 공구 30: 공구검출장치
32: 액추에이터 34: 로드
36: 센서
100: 공구검출장치 110: 프레임
120: 선형이동 유닛 130: 액추에이터
140: 이송체 150: 덕트
152: 커버 154: 힌지
156: 링크 158a, 158b: 제1, 제2 핀 축

Claims (3)

  1. 공작기계의 한쪽에 설치되는 프레임(110);
    상기 프레임(110)의 한쪽에 배치되어 공구(22)를 검출하는 센서(36)가 외측 단부에 설치된 이송체(140);
    상기 프레임(110)의 한쪽에 설치된 액추에이터(130)의 작용에 의해 상기 이송체(140)를 진퇴 작동시키는 선형이동 유닛(120);
    상기 프레임(110)의 한쪽에 설치되어 상기 프레임(110)의 일부와 상기 선형이동 유닛(120)을 감싸는 덕트(150); 및
    상기 덕트(150)의 전방에 설치되고 상기 선형이동 유닛(120)의 진퇴작용에 연동되어 개폐되는 커버(152);
    를 포함하는 공작기계의 공구검출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 커버(152)의 일측은 상기 덕트(150)에 힌지(154)로 결합되고, 상기 이송체(140)의 한쪽과 상기 커버(152)의 한쪽에 링크(156)의 양단이 연결되어 상기 이송체(140)의 선형이동에 의해 상기 커버(152)를 개폐시키는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구검출장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 선형이동 유닛(120)은
    상기 프레임(110)에 설치되는 LM(liner motion) 블록; 및
    상기 이송체(140)에 설치되고 상기 LM 블록에 조립되어 상기 이송체(140)의 선형 이동을 안내하는 LM(liner motion)가이드;
    를 포함하는 공작기계의 공구검출장치.
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