KR20130022129A

KR20130022129A - 공작기계의 공구 측정장치

Info

Publication number: KR20130022129A
Application number: KR1020110084903A
Authority: KR
Inventors: 한봉수
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2013-03-06
Also published as: CN102950509A; CN102950509B

Abstract

본 발명은 공작기계의 공구 측정장치에 관한 것으로, 공작기계의 주축에 장착된 공구의 마모나 파손을 감지하는 공구측정기구, 및 상기 공구측정기구를 공구의 작업영역 내부 또는 공구의 작업영역 외부로 이동시키며 상기 공작기계의 테이블(T)에 장착되는 이동수단, 및 상기 이동수단을 제어하는 이동수단 제어부 를 포함하여, 미측정시 주축의 이동공간 전체를 작업 영역으로 확보하고 주축과의 충돌을 방지할 수 있게 된다.

Description

공작기계의 공구 측정장치{ Device for measuring tool of a machine tool }

본 발명은 공작기계의 공구 측정장치에 관한 것으로, 특히 공작기계의 주축에 구비된 공구의 마모나 파손 정도를 측정하는 공작기계의 공구 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계 중에는 주축이 수직방향으로 놓여져 테이블 위에 고정된 공작물을 가공하는 수직형 머시닝센터(VERTICAL MACHINING CENTER)가 있고, 주축이 수평방향으로 놓여진 수평형 머시닝센터가 있다.

이러한 수직형 또는 수평형 머시닝센터는 동일한 공구를 장시간 사용하여 가공물을 가공하면 공구 끝단이 마모되거나 파손으로 인해 가공품의 가공 오차가 발생하거나 미삭 등의 결과가 발생하게 된다. 이러한 점을 개선하기 위해 초기 공구의 길이를 측정하여 수치제어부(NC)에 저장된 데이타와 사용중 재측정한 값을 비교하여 그 길이차를 보정하거나 공구의 파손을 감지하여 사용자에게 알려 주도록 공구 측정장치가 개발되어 있다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 공구 측정장치(110)는 테이블(T)의 상부 소정 위치에 고정결합되고, 공구 측정장치(110)가 공구를 감지하는 위치에서 이물질을 불어내기 위한 공기분사노즐(160)이 구비되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 공구 측정장치(110)는 이동하는 공구의 마모나 파손 정도를 측정하기 위해 주축(101)의 작업영역(W) 내에 위치하여야 하므로, 가공물을 전체 작업영역(W) 내에서 사용할 수 없으며 작업 공간의 확보를 위해서는 공구 측정장치(110)를 탈부착해야 하는 등 사용에 제한을 받는 문제점이 있었다.

또한, 공구 측정장치(110)가 작업 공간의 내에서 공구나 가공물과 충돌하여 파손될 수 있는 문제점이 있었다.

한편, 종래 공구 측정장치(110)는 외부에 그대로 노출되어 작업시 칩이나 이물질이 묻어 측정오차가 발생할 수 있는 우려가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 공작기계의 공구 측정장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 미측정시 주축의 이동공간 전체를 작업 영역으로 확보하고 주축이나 공작물과 충돌을 방지할 수 있는 공작기계의 공구 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 칩이나 이물질 등에 의한 측정 오차를 최소화할 수 있는 공작기계의 공구 측정장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 공작기계의 공구 측정장치는, 공작기계의 주축에 장착된 공구의 마모나 파손을 감지하는 공구측정기구, 상기 공구측정기구를 공구의 작업영역 내부 또는 공구의 작업영역 외부로 이동시키며 상기 공작기계의 테이블에 장착되는 이동수단, 및 상기 이동수단을 제어하는 이동수단 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

공구의 작업영역은 테이블(T)상에서 공구 측정장치가 공구와 근접한 영역에 도달하여 공구의 마모나 파손 정도를 측정할 수 있는 영역을 지칭하며 나머지 테이블 상의 위치는 공구의 작업영역 외부 범위에 속하게 된다.

바람직하게는, 상기 이동수단은 상기 테이블에 장착되는 결합브라켓, 및 상기 결합브라켓의 일측에 구비되어 상기 공구측정기구를 공구의 작업영역 내,외부로 왕복 이동시키는 이송유니트를 더 포함한다.

더욱 바람직하게는, 상기 이송유니트의 일측에 결합되고 상기 공구측정기구를 지지하는 지지브라켓, 상기 지지브라켓을 상기 결합브라켓에 대하여 슬라이드 이동하도록 상기 지지브라켓이 슬라이드 결합되는 가이드부재, 상기 이송수단 제어부의 지령에 의해 상기 이송유니트에 공급되는 유체를 제어하는 솔레노이드밸브, 및 상기 이송수단 제어부의 지령에 의해 상기 이송유니트의 속도를 제어하는 속도제어부를 더 포함한다.

상기 이송수단 제어부는 수치제어부가 사용될 수일 수 있다. 상기 이송유니트는 실린더기구가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 공구의 작업영역 외부에 설치되어 상기 공구 측정기구가 공구의 작업영역 외부로 진입시 공구 측정기구를 덮는 커버를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버의 일측에 회전가능하게 힌지결합되는 도어를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공작기계의 공구 측정장치에 의하면, 미측정시 주축의 이동공간 전체를 작업 영역으로 확보할 수 있으며, 주축이나 공작물과 충돌을 방지할 수 있고, 칩이나 이물질 등에 의한 측정 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 공작기계의 공구 측정장치를 나타낸 평면도,
도 2는 도 1의 일측면도,
도 3과 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 공구 측정장치를 나타낸 사시도,
도 5는 도 3에 도시된 공작기계의 공구 측정장치를 나타낸 평면도,
도 6은 도 5의 일측면도,
도 7은 도 3에 도시된 공작기계의 공구 측정장치의 작동상태도,
도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 공작기계의 공구 측정장치를 나타낸 사시도,
도 9는 도 8의 일측면도,
도 10과 도 11은 도 8에 도시된 도어의 작동상태를 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 공구 측정장치는, 공작기계의 주축에 장착된 공구의 마모나 파손을 감지하는 공구측정기구(10), 상기 공구측정기구(10)를 공구의 작업영역 내부 또는 공구의 작업영역 외부로 이동시키며 상기 공작기계의 테이블(T)에 장착되는 이동수단, 및 상기 이동수단을 제어하는 이동수단 제어부를 포함한다.

상기 이동수단은 상기 테이블(T)에 장착되는 결합브라켓(20), 및 상기 결합브라켓(20)의 일측에 구비되어 상기 공구측정기구(10)를 공구의 작업영역 내,외부로 왕복 이동시키는 이송유니트, 상기 이송수단 제어부의 지령에 의해 상기 이송유니트에 공급되는 유체를 제어하는 솔레노이드밸브(35), 및 상기 이송수단 제어부의 지령에 의해 상기 이송유니트의 속도를 제어하는 속도제어부(36), 상기 이송유니트의 일측에 결합되고 상기 공구측정기구(10)를 지지하는 지지브라켓(40), 상기 지지브라켓(40)을 상기 결합브라켓(20)에 대하여 슬라이드 이동하도록 상기 지지브라켓(40)이 슬라이드 결합되는 가이드부재(50)를 포함한다.

상기 결합브라켓(20)은 공작물이 고정되는 테이블(T) 일측에 고정결합되고, 그 형상이 테이블(T)의 외측으로 돌출되어 형성됨으로써 실린더기구(30)가 테이블(T)의 상부에서 외측으로 벗어난 위치에 구비될 수 있게 한다.

본 실시예에서 이송유니트는 상기 공구측정기구(10)를 테이블(T)의 상부로 직선왕복이동시키는 실린더기구(30)이다. 여기서, 상기 이송유니트는 공구측정기구(10)를 직선이동시키는 수단으로 실린더기구(30) 이외에 랙과 피니언이나 볼스크류 등을 채택할 수 있음은 물론이며, 직선이동수단 이외에 소정의 각도로 선회가능한 아암을 구비하고 그 선회아암에 공구측정기구(10)를 장착하여 작업영역(W) 외부에서 작업영역(W)의 내부로 선회이동시키는 것도 가능하다.

상기 실린더기구(30)는 실린더몸체(31)가 상기 결합브라켓(20)의 일측에 구비되되 공구 작업영역(W)의 외부에 위치하고, 실린더로드(32)의 선단은 공구의 작업영역의 외부에서 내부로 출입가능하게 구비된다. 본 실시예에서는 실린더몸체(31)가 테이블(T)의 외측으로 벗어난 위치에 구비되고, 실린더로드(32)의 선단이 테이블(T)의 내부로 출입하게 된다.

상기 실린더기구(30)는 솔레노이드밸브(35)에 의해 유체의 공급이 제어되며, 속도제어부(36)에 의해 속도가 제어된다. 본 실시예에서의 유체는 공기가 사용되는데, 그로 인해 공기공급원을 상기 공기분사기구(60)와 실린더기구(30) 모두에 사용할 수 있게 된다.

상기 솔레노이드밸브(35)는 상기 이송수단 제어부의 지령에 의해 상기 실린더기구(30)에 공급되는 유체를 제어함으로써 실린더로드(32)를 신축 또는 신장 동작시키게 된다. 상기 속도제어부(36)는 상기 이송수단 제어부의 지령에 의해 상기 실린더기구(30)로 공급되는 유체의 공급속도를 제어함으로써 실린더로드(32)의 이동속도를 제어한다. 여기서, 본 실시예에서의 이송수단 제어부는 수치제어부(NC;Numerical Control)이다.

이외에 토글 스위치 또는 터치 스위치가 구비된 제어장치를 택할 수 있음은 물론이며, 이때 작업자가 제어장치에 부착된 스위치를 조작함으로써 실린더 로드(32)의 신장과 이완 및 이동속도를 제어할 수 있다.

상기 실린더로드(32)의 선단에는 지지브라켓(40)이 고정결합되고, 그 지지브라켓(40)의 일측에 공구측정기구(10)가 고정결합된다.

상기 지지브라켓(40)은 공구측정기구(10)를 지지하는 역할을 하는 것으로, 실린더로드(32)의 신축동작에 의해 이동하면서 공구측정기구(10)를 지지하게 되며, 일측이 가이드부재(50)에 의해 슬라이드이동가능하게 지지된다.

상기 가이드부재(50)는 상기 결합브라켓(20)의 일측에 실린더로드(32)의 이동방향과 평행한 방향으로 구비되는 LM가이드로서, 상기 지지브라켓(40)이 슬라이드이동가능하게 끼워져 지지됨으로써 공구측정기구(10)의 하중을 지지하면서 실린더로드(32)의 신축동작을 원활하게 한다.

도 7에 도시된 바와 같이 실린더기구(30)의 실린더로드(32)가 신장되면 지지브라켓(40)과 함께 공구측정기구(10)가 테이블(T)의 상부(작업 영역 내)로 이동하여 공구의 상태를 측정할 수 있게 된다. 이때, 상기 가이드부재(50)는 지지브라켓(40)을 슬라이드이동가능하게 지지하며 안내하게 된다.

상기 지지브라켓(40)의 일측에는 공구의 이물질을 제거하는 공기분사기구(60)가 고정결합된다. 상기 공기분사기구(60)는 공구측정기구(10)와 인접한 위치에 구비되어 실린더로드(32)의 신축동작시 공구측정기구(10)와 함께 일체로 이동하면서 공구나 공구측정기구(10)의 이물질을 불어 내게 된다.

상기 공기분사기구(60)에는 공기공급라인(61)이 연결되는데, 상기 공기공급라인(61)은 신장가능하게 구비되어 공기분사기구(60)가 지지브라켓(40)에 의해 이동할 때 신장되면서 공기분사기구(60)에 공기를 공급할 수 있게 된다.

한편, 도 8 내지 도 11을 참조하면, 상기 결합브라켓(20)의 일측에는 상기 이동수단을 덮는 커버(70)와 도어(80)가 구비된다. 상기 커버(70)는 실린더기구(30)의 상부와 측면을 덮어 가공시 발생되는 칩으로부터 이동수단을 보호하며, 공구측정기구(10)의 측면에 구비되어 공구측정기구(10)로 유입되는 칩을 차단하게 된다. 또한, 상기 커버(70)는 실린더로드(32)가 출입할 수 있는 출입구를 구비하여 공구측정기구(10)가 작업영역(W) 내로 출입할 수 있도록 한다.

상기 커버(70)의 일측에는 도어(80)가 힌지축(81)을 중심으로 선회가능하게 힌지결합되어 공구측정기구(10)가 출입하는 입구를 개폐하게 된다. 상기 도어(80)는 상기 지지브라켓(40)의 일측에 링크(86)로 연결되어 그 지지브라켓(40)과 함께 일체로 이동하게 된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지브라켓(40)의 일측에는 결합공(41)이 형성되고, 그 결합공(41)에 힌지핀(85)이 회전가능하게 결합되며, 상기 힌지핀(85)에 링크(86)의 일단이 결합되고 도어(80)에 링크(86)의 타단이 고정결합된다. 이와 같이 상기 링크(86)가 도어(80)와 지지브라켓(40)에 힌지핀(85)으로 연결되어 지지브라켓(40)이 전후진할 때 도어(80)가 함께 거동하게 된다.

한편, 상기 결합공(41)은 장공으로 형성되어 상기 힌지핀(85)이 결합공(41)의 길이방향을 따라 슬라이드 이동할 수 있게 된다. 따라서, 상기 지지브라켓(40)이 실린더기구(30)에 의해 직선운동할 때 힌지핀(85)이 결합공(41)을 따라 슬라이드 이동하게 되고, 그로 인해 도어(80)가 선회동작을 할 수 있게 된다. 즉, 상기 지지브라켓(40)은 직선운동하고 상기 도어(80)는 힌지축(81)을 중심으로 선회동작하게 되는데 상기 힌지핀(85)이 결합공(41)을 따라 이동하게 됨으로써 상기 힌지핀(85)이 지지브라켓(40)의 이동경로상에 위치하게 되고 그로 인해 상기 도어(80)가 지지브라켓(40)과 연동하게 되는 것이다.

도 10에 도시된 바와 같이 상기 지지브라켓(40)이 작업영역의 외부로 후퇴하여 커버(70)의 내부로 진입한 상태에서는 도어(80)가 공구측정기구(10)의 출입구를 닫게 되고, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 지지브라켓(40)이 실린더기구(30)의 동작에 의해 작업영역의 내부로 전진하게 되면 도어(80)가 링크(86)에 의해 지지브라켓(40)을 따라 이동하면서 상기 힌지축(81)을 중심으로 선회하여 공구측정기구(10)의 출입구를 개방하게 된다. 상기 도어(80)가 닫히면 작업시 발생하는 칩 등의 이물질이 공구측정기구(10)쪽으로 유입되는 것을 차단할 수 있게 되고, 상기 공구측정기구(10)가 작업영역으로 이동하고자 하는 경우에는 도어(80)가 지지브라켓(40)과 함께 거동하여 개방됨으로써 공구측정기구(10)가 공구를 측정할 수 있게 된다.

10 : 공구측정장치 20 : 결합브라켓
30 : 실린더기구 31 : 실린더몸체
32 : 실린더로드 35 : 솔레노이드밸브
36 : 속도제어부
40 : 지지브라켓 41 : 결합공
50 : 가이드부재 60 : 공기분사기구
61 : 공기공급라인 70 : 커버
80 : 도어 81 : 힌지축
85 : 힌지핀 86 : 링크

Claims

공작기계의 주축에 장착된 공구의 마모나 파손을 감지하는 공구측정기구(10);
상기 공구측정기구(10)를 공구의 작업영역 내부 또는 공구의 작업영역 외부로 이동시키며 상기 공작기계의 테이블(T)에 장착되는 이동수단; 및
상기 이동수단을 제어하는 이동수단 제어부;를 포함하는 공작기계의 공구 측정장치.
제1항에 있어서, 상기 이동수단은,
상기 테이블(T)에 장착되는 결합브라켓(20); 및
상기 결합브라켓(20)의 일측에 구비되어 상기 공구측정기구(10)를 공구의 작업영역 내,외부로 왕복 이동시키는 이송유니트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 측정장치.
제2항에 있어서,
상기 이송유니트의 일측에 결합되고 상기 공구측정기구(10)를 지지하는 지지브라켓(40);
상기 지지브라켓(40)을 상기 결합브라켓(20)에 대하여 슬라이드 이동하도록 상기 지지브라켓(40)이 슬라이드 결합되는 가이드부재(50);
상기 이송수단 제어부의 지령에 의해 상기 이송유니트에 공급되는 유체를 제어하는 솔레노이드밸브(35); 및
상기 이송수단 제어부의 지령에 의해 상기 이송유니트의 속도를 제어하는 속도제어부(36);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 이송수단 제어부는 수치제어부(NC;Numerical Control)인 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 측정장치.
제2항에 있어서,
상기 이송유니트는 실린더기구(30)인 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 측정장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 공구의 작업영역 외부에 설치되어 상기 공구 측정기구(10)가 공구의 작업영역 외부로 진입시 공구 측정기구(10)를 덮는 커버(70);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 측정장치.
제6항에 있어서,
상기 커버(70)의 일측에 회전가능하게 힌지결합되는 도어(71);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 측정장치.