KR20140038894A

KR20140038894A - 위치검출장치

Info

Publication number: KR20140038894A
Application number: KR1020130111093A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 오카모토; 타카야 도요다
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2014-03-31
Also published as: US9404779B2; KR102087764B1; DE102013110095B4; TW201423037A; DE102013110095A1; CN103677466A; JP5688609B2; US20140083203A1; TWI600877B; JP2014061570A; CN103677466B

Abstract

위치검출장치(10)는, 압력 유체 공급원(12)으로부터 공급되는 압력 유체가 유입되는 장치 본체(57)와, 해당 장치 본체(57)에 대하여 착탈 가능한 착탈 기구(56)를 구비한다. 착탈 기구(56)는, 장치 본체(57)로 공급되는 압력 유체를 검출 노즐(14)측으로 송출하는 내부 노즐(32)과, 해당 내부 노즐(32)로부터 송출되는 압력 유체를 검출 노즐(14)로 공급하는 검출 포트(20)를 포함한다.

Description

위치검출장치{POSITION DETECTING DEVICE}

본 발명은 압력 유체 공급원으로부터 공급되는 압력 유체를 검출 노즐로부터 워크피스의 검출면에 대하여 분출시켜, 그 배압을 검출함으로써, 상기 워크피스의 위치를 검출하는 위치검출장치에 관한 것이다.

종래로부터, 공작기계로 워크피스(workpiece)를 가공할 때, 배압식(back pressure type)의 위치검출장치를 이용하여, 상기 워크피스의 위치 등을 확인하는 것이 널리 행해지고 있다(예를 들면, 일본공개특허 특개평6-114685호 공보, 일본공개특허 특개평10-332356호 공보, 일본공개특허 특개2000-141166호 공보).

도 11은 종래의 배압식 위치검출장치(150)를 개략적으로 도시한 설명도이다.

이 경우, 압력 유체 공급원(152)이 통로(154)를 통하여 위치검출장치(150)의 공급 포트(156)로 접속되어 있다. 또한, 위치검출장치(150)의 검출 포트(158)는, 통로(160)를 통하여, 테이블(162)에 형성된 검출 노즐(164)과 접속되어 있다. 그리고, 테이블(162)의 기준면(165)에 대향하여 워크피스(166)가 배치되어 있다. 그리고, 테이블(162)의 기준면(165)과, 해당 기준면(165)에 대향하는 워크피스(166)의 표면(168, 검출면)과의 거리를 X로 한다.

여기서, 압력 유체 공급원(152)으로부터 통로(154)를 통하여 공급 포트(156)로 압력 유체를 공급하면, 위치검출장치(150)로 유입되는 압력 유체는, 내부 노즐(170)에서 좁혀져 흐르고 검출 포트(158)로 송출된다. 송출된 압력 유체는, 검출 포트(158)로부터 통로(160)를 통하여 검출 노즐(164)로 공급되고, 검출 노즐(164)로부터 워크피스(166)의 검출면(168)을 향하여 분출된다.

내부 노즐(170)의 검출 포트(158)측에는, 압력 센서(172)가 접속되어 있다. 압력 센서(172)는, 검출 노즐(164)로부터 검출면(168)을 향하여 압력 유체를 분출시켰을 때의 해당 압력 유체의 압력(배압)을 검출한다.

도 12는 공급 포트(156)로 공급되는 압력 유체의 압력(P1, 공급 압력)당 배압(P2)과 거리(X)의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 12에서 공급 압력(P1)을 나타내는 Pa~Pc는, Pa>Pb>Pc의 관계에 있다. 이 경우, 위치검출장치(150)는 미리 설정한 거리(X0)에 워크피스(166)를 배치한 상태에서, 압력 유체 공급원(152)으로부터 공급 포트(156)로 공급 압력(P1, 초기 설정 압력)의 압력 유체를 공급했을 때의 배압(P2)을 검출하고, 검출된 배압(P2)을 역치(P0, threshold value)로 한다. 그리고, 도 12에서는, P1=Pb의 그래프에 있어서 거리(X0)에 대응하는 배압(P2)을 역치(P0)로 설정하고 있다. 또한, 거리(X0)라 함은, 테이블(162)에 대하여 워크피스(166)가 안착되어 있다고 간주할 수 있는 최대 거리이다.

다음으로, 위치검출장치(150)는, 검출 노즐(164)로부터 임의의 거리(X)에 배치된 워크피스(166)의 검출면(168)을 향하여 압력 유체를 분출시켰을 때의 배압(P2)을 압력 센서(172)가 검출했을 때, P2>P0라면, 워크피스(166)의 검출면(168)이 테이블(162)의 기준면(165)에 안착되어 있다고 판정하고, 그 판정 결과를 온(ON) 신호로서 출력한다.

그리고, 배압(P2)과 거리(X)의 사이에는, 도 12와 같은 관계가 있으므로, 위치검출장치(150)는, 배압(P2)에 대응하는 거리(X)를 구하고, 구한 거리(X)와 거리(X0)를 비교하여, 워크피스(166)의 안착을 판정하여도 좋다.

일본공개특허 특개평6-114685호 공보 일본공개특허 특개평10-332356호 공보 일본공개특허 특개2000-141166호 공보

위에서 설명한 위치검출장치(150)는, 워크피스(166)의 위치 확인(안착 확인) 이외에도, 워크피스(166)의 가공 길이 확인, 워크피스(166)를 포함한 검출 대상물의 유무 확인, 워크피스(166)의 클램프 상태의 확인 등에 사용할 수 있다. 따라서, 위치검출장치(150)는, 공작기계에 의한 워크피스(166)의 가공에 사용되는 절삭유나, 워크피스(166)의 가공에 의하여 발생되는 절삭 분말이 비산하는 분위기 내에서 사용된다.

따라서, 압력 유체 중에 포함된 오일 성분이나, 금속 분말(예를 들면, 철 분말) 등의 이물질(drain)이 공급 포트(156)측으로부터 위치검출장치(150) 내에 섞여 들어, 또는 절삭유나 절삭 분말의 이물질이 검출 노즐(164)로부터 통로(160) 및 검출 포트(158)를 통하여 위치검출장치(150)에 섞여들면, 내부 노즐(170)이 막힐 우려가 있다. 이 경우, 위치검출장치(150)를 분해하여 내부 노즐(170)을 분리하고, 분리한 내부 노즐(170)을 세정하여 이들 이물질을 제거하게 되지만, 내부 노즐(170)에 막힌 이물질을 제거하는 것은 쉽지 않은 일이다.

또한, 검출 노즐(164)로부터 위치검출장치(150)로 압력 유체가 역류하는 것을 방지하기 위하여, 위치검출장치(150)는 검출 포트(158)를 하측을 향하게 한 상태에서, 공작기계의 상부에 설치된다. 그러나, 공작기계의 상부는, 작업자의 손이 닿기 힘든 장소이기 때문에, 공작기계로부터 위치검출장치(150)를 분리하는 것이 곤란하다.

이와 같이 종래의 위치검출장치(150)는 관리가 용이하지 않다. 특히, 복수의 위치검출장치(150)를 가로 방향으로 연달아 접하여 매니폴드 상태로 한 경우에는, 공작기계로부터 관리 대상인 위치검출장치(150)만 분리하는 것이 더욱 곤란해지고, 관리성이 현저히 저하된다.

그리고, 공급 압력(P1)이 변동한 경우나, 내부 노즐(170) 또는 검출 노즐(164)에 이물질이 막힌 경우, 압력 센서(172)는, 배압(P2)을 정확하게 검출할 수 없다.

예를 들면, 공급 압력(P1)이 Pb로부터 Pa 또는 Pc로 변동한 경우, 역치(P0)에 대응하는 거리(X0)도 변동한다. 따라서, 위치검출장치(150)는 압력 센서(172)가 검출한 배압(P2)과, 변동 후의 역치(P0)를 비교함으로써, 워크피스(166)의 안착 위치(거리(X))가 적절하더라도 부적절하다고(불량품인 워크피스(166)라고) 잘못 검출하여 알리거나, 불량품인 워크피스(166)라도 정상인 워크피스(166)라고(적절한 거리(X)라고) 잘못 검출하여 알릴 우려가 있다.

또한, 내부 노즐(170) 또는 검출 노즐(164)에 이물질이 막힌 경우, 이물질이 막힘으로 인하여 배압(P2)이 변동한다. 이 경우에서도, 위치검출장치(150)는, 변동한 배압(P2)과 변동후의 역치(P0)를 비교함으로써, 정상인 워크피스(166)라도 불량품인 워크피스(166)라고 잘못 검출하여 알리거나, 불량품인 워크피스(166)라도 정상인 워크피스(166)라고 잘못 검출하여 알릴 우려가 있다.

이와 같이 공급 압력(P1)이 변동하는 경우나, 내부 노즐(170) 또는 검출 노즐(164)에 이물질이 막힌 경우에는, 위에서 설명한 잘못된 검지가 발생할 우려가 있기 때문에, 불량품인 워크피스(166)가 출하되거나, 혹은 이른바 단기 정지(short-period-stoppages, 일시적인 문제로 인하여 설비가 정지되는 상태)가 발생하여, 공작 기계의 설비 가동율 저하로 이어질 우려가 있다.

또한, 위에서 설명한 바와 같이, 거리(X)를 잘못 검출하여 알리는 원인은, 공급 압력(P1)의 변동이나, 내부 노즐(170) 또는 검출 노즐(164)에서의 이물질이 막히는 것이다. 그러나, 위치검출장치(150)는, 워크피스(166) 그 자체에 문제가 있어서 잘못 검출하여 알리는 일이 발생했거나, 위치검출장치(10)의 내부에서 이물질이 막힘으로 인하여 잘못 검출하여 알리는 것이 발생했는가를 특정할 수 없다.

본 발명은, 상기의 과제를 해소하기 위하여 이루어진 것이며, 관리성의 향상이 가능함과 동시에, 워크피스의 위치를 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있는 위치검출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 위치검출장치는, 압력 유체 공급원으로부터 공급되는 압력 유체가 유입되는 장치 본체와, 해당 장치 본체에 대하여 착탈 가능한 착탈 기구를 구비하고 있다. 이 경우, 상기 착탈 기구는, 상기 장치 본체에 공급되는 압력 유체를 검출 노즐측으로 송출하는 내부 노즐과, 해당 내부 노즐로부터 송출되는 압력 유체를 상기 검출 노즐로 공급하는 검출 포트를 포함한다.

본 발명에서는 상기와 같이 상기 내부 노즐 및 상기 검출 포트를 포함하는 상기 착탈 기구가, 상기 장치 본체에 대하여 착탈 가능하다. 따라서, 상기 내부 노즐에 이물질이 막힌 경우, 상기 장치 본체로부터 상기 착탈 기구를 분리하고, 상기 내부 노즐을 세정하여 상기 이물질을 제거할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 장치 전체를 분해하는 일이 없이 상기 내부 노즐을 분리하고, 해당 내부 노즐에 막힌 상기 이물질을 제거할 수 있다.

또한, 상기 검출 포트를 포함하는 상기 착탈 기구를 하향으로 한 상태에서, 상기 위치검출장치가 공작 기계의 상부에 설치되어 있는 경우, 작업자는 상기 장치 본체로부터 상기 착탈 기구만 분리시키면 된다. 따라서, 종래기술과 비교하여, 상기 내부 노즐에 대한 접근이 용이해지고, 상기 위치검출장치로부터 상기 내부 노즐을 용이하게 분리할 수 있다.

특히, 복수의 상기 위치검출장치를 가로 방향으로 연달아 접하여 매니폴드 상태로 하고, 매니폴드 상태의 상기 각 위치검출장치가 공작기계의 상부에 설치되어 있는 경우, 분리 대상인 내부 노즐을 가진 위치검출장치에만 관하여, 그 장치 본체로부터 착탈 기구를 분리시키면 된다. 따라서, 매니폴드 상태의 위치검출장치에 대한 관리성을 현저히 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는, 상기 장치 본체에 대하여 상기 착탈 기구를 착탈 가능하게 함으로써, 상기 위치검출장치의 관리성을 향상시킬 수 있다. 또한, 관리성의 향상에 의하여 상기 내부 노즐에 막힌 상기 이물질의 제거 작업을 용이하게 행할 수 있으므로, 워크피스의 위치를 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 위치검출장치는, 하기 [1]~[10]의 구성을 가지는 것이 바람직하다.

[1] 상기 위치검출장치에서는, 상기 압력 유체 공급원으로부터 공급되는 압력 유체가 유입되는 공급 통로와, 상기 공급 통로로 연통되고 상기 착탈 기구가 장착되는 장착부를 상기 장치 본체에 형성하고, 상기 장착부에 상기 착탈 기구가 장착될 때, 상기 공급 통로로 연통되는 오리피스를 상기 내부 노즐에 형성하며, 상기 오리피스로 연통되고, 상기 공급 통로로부터 상기 오리피스를 통하여 송출되는 압력 유체를 상기 검출 노즐로 공급하는 검출 통로를 상기 검출 포트에 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 상기 장치 본체에 대하여 상기 착탈 기구를 용이하게 착탈할 수 있으므로, 관리성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 장착부에 상기 착탈 기구를 장착하는 것만으로, 상기 공급 통로와 상기 오리피스와 상기 검출 통로가 연통되므로, 상기 착탈 기구의 설치 작업이 더욱 용이하게 된다.

[2] 상기 착탈 기구를 통 형상으로 구성하고, 해당 착탈 기구의 중심축을 따라 일단부를 상기 내부 노즐로서 구성함과 동시에, 상기 중심축을 따라 타단부를 상기 검출 포트로서 구성하는 것이 바람직하다. 이에 대하여, 상기 장착부는, 통 형상의 상기 착탈 기구를 장착 가능한 오목부로서 형성하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 검출 포트의 상기 내부 노즐측의 부분을, 상기 오목부의 내경보다도 작은 외경을 가진 축경부로서 형성하고, 상기 검출 통로로 연통되는 연통홀을 상기 착탈 기구의 직경 방향을 따라 상기 축경부에 형성한다. 이렇게 함으로써, 상기 장착부에 상기 착탈 기구를 장착하면, 상기 장착부에 있어서 상기 축경부의 부근은, 상기 연통홀을 통하여 상기 검출 통로로 연통되는 유체 도입 공간으로서 형성된다.

그리고, 상기 위치검출장치에서는, 검출 통로측 압력 센서를 이용하여, 상기 검출 통로로부터 상기 연통홀을 통하여 상기 유체 도입 공간으로 도입되는 압력 유체의 압력을 검출함으로써, 상기 배압을 검출하는 것이 바람직하다.

상기 공급 통로에 공급되는 압력 유체는, 상기 오리피스에서 좁혀져 흐르고, 상기 검출 통로로 송출된다. 이 경우, 상기 검출 통로의 상기 오리피스 부근에 있어서, 상기 압력 유체는, 도 6과 같이 상기 오리피스로부터 축류(constricted flow)로서 배출된다. 따라서, 상기 오리피스 부근에서의 상기 압력 유체의 압력 강하는 비교적 크고, 이 결과 경계 박리가 발생함에 의하여, 상기 축류의 양측 부분에는 정체가 발생한다. 따라서, 정체가 발생되는 개소에는 상기 이물질이 쌓이기 쉽다. 또한, 상기 검출 통로로 송출되는 압력 유체는, 상기 검출 포트측(하류측)을 향함에 따라서 서서히 압력이 회복된다.

여기서, 본 발명에서는 상기 검출 통로로부터 상기 연통홀을 통하여 상기 유체 도입 공간으로 압력 유체를 도입하고, 도입된 상기 압력 유체의 압력을 상기 검출 통로측 압력 센서에서 검출함으로써, 상기 배압을 검출한다. 따라서, 상기 정체로 막힌 상기 이물질의 영향을 받는 일이 없이 상기 배압을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

[3] 상기 [2]의 경우에 있어서, 상기 검출 통로에 상기 연통홀을 복수로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 상기 검출 통로와 상기 유체 도입 공간 사이에서 압력 유체의 흐름이 발생한다. 따라서, 상기 검출 통로로부터 일측의 연통홀을 통하여 상기 유체 도입 공간으로 상기 이물질이 섞여 들어가더라도, 타측의 연통홀을 통하여 상기 검출 통로로 배출할 수 있다. 이 결과, 상기 유체 도입 공간에 상기 이물질이 적체되는 것을 방지하고, 상기 검출 통로측 압력 센서에서 검출되는 상기 배압의 상기 이물질에 의한 영향을 확실하게 배제할 수 있다.

그리고, 상기 연통홀은, 상기 축경부에 있어서 상기 오리피스 부근의 상류측 개소와, 해당 개소보다도 하류측의 개소에 설치하면 적절하다. 이와 같이 하면, 압력 유체는, 도 6과 같이 하류측의 연통홀을 통하여 상기 유체 도입 공간으로 도입되고, 상류측의 연통홀을 통하여 상기 검출 통로로 배출된다. 이 경우, 상기 유체 도입 공간에 있어서 상기 상류측의 연통홀 부근에서, 상기 검출 통로측 압력 센서에 의하여 상기 압력 유체의 압력(상기 배압)을 검출하면, 상기 압력 유체의 흐름과 대향하는 일은 없다. 따라서, 상기 검출 통로측 압력 센서에 상기 이물질이 직접 부딪히는 것을 회피할 수 있다.

[4] 공급 통로측 압력 센서에 의하여 상기 공급 통로로 유입된 압력 유체의 압력(공급 압력)을 검출하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 상기 공급 압력의 감시(예를 들면, 상기 공급 압력의 변동을 감시)가 가능하게 된다.

[5] 상기 검출 통로측 압력 센서는, 상기 유체 도입 공간에 대면하도록 상기 장치 본체에 설치된 게이지 압력 센서이며, 상기 공급 통로측 압력 센서는, 상기 공급 통로와 대면하도록 상기 장치 본체에 설치된 게이지 압력 센서라면 좋다. 이렇게 함으로써, 비교적 고가인 차압 센서를 이용하지 않고, 상기 내부 노즐의 상류측(상기 공급 통로)과 하류측(상기 검출 통로)과의 압력 차이를 산출하는 것이 가능하게 된다.

[6] [5]의 구성 대신에, 상기 내부 노즐의 상류측 또는 하류측 중 어느 일측에 게이지 압력 센서를 설치함과 동시에 상기 내부 노즐의 상류측과 하류측 사이에 차압 센서를 설치하는 구성이라도 좋다.

즉, 상기 공급 통로측 압력 센서 및 상기 검출 통로측 압력 센서의 기능을 가지고, 상기 공급 압력과 상기 배압의 압력 차이를 검출하는 차압 센서와, 상기 공급 통로와 대면하도록 상기 장치 본체에 설치되는 상기 공급 통로측 압력 센서 또는, 상기 유체 도입 공간과 대면하도록 상기 장치 본체에 설치된 상기 검출 통로측 압력 센서로서 기능하는 게이지 압력 센서를 사용하여도 좋다.

[7] 상기 위치검출장치는, 상기 공급 통로측 압력 센서가 검출한 상기 공급 압력 및/또는, 상기 검출 통로측 압력 센서가 검출한 상기 배압에 기초하여, 상기 위치검출장치에서의 이상을 검출하여 알리는 이상 검지부를 더 가지는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 상기 위치검출장치에서의 이상을 에러로서 외부(예를 들면, 작업자)에 통지하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 상기 위치검출장치에서의 이상으로서는, 전술한 바와 같이 (1) 상기 압력 유체 공급원으로부터 상기 공급 통로로 공급되는 압력 유체의 압력 변동(공급 압력의 변동), (2) 상기 검출 포트와 상기 검출 노즐 사이에서 이물질의 막힘, (3) 상기 내부 노즐에서 이물질의 막힘을 말한다.

즉, 상기 이상 검지부는, 상기 공급 통로측 압력 센서가 검출한 상기 공급 압력에 기초하여 해당 공급 압력의 변동을 검출하여 알리고, 상기 검출 통로측 압력 센서가 검출한 배압에 기초하여 상기 검출 포트와 상기 검출 노즐 사이에서의 이물질이 막히는 것을 검출하며, 및/또는 상기 공급 통로측 압력 센서가 검출한 상기 공급 압력과 상기 검출 통로측 압력 센서가 검출한 상기 배압과의 압력 차이에 기초하여 상기 내부 노즐에서 이물질의 막힘을 검출하여 알리는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 발명에서는 상기 (1) ~ (3)의 이상 발생을 감시하고, 이상이 발생하면, 에러로서 외부에 통지하므로, 상기 위치검출장치에서의 각종 오검출을 미연에 방지하고 이상 원인을 특정할 수 있다.

[8] 상기 위치검출장치는, 소정의 역치(threshold value)를 기억하는 기억부를 더 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 이상 검지부는, 상기 공급 통로측 압력 센서가 검출한 상기 공급 압력 및/또는, 상기 검출 통로측 압력 센서가 검출한 상기 배압과, 상기 기억부로부터 읽어낸 상기 역치와의 비교에 기초하여, 상기 위치검출장치에서의 이상을 검지한다. 이렇게 함으로써, 상기 위치검출장치에서의 이상을 정확하고 확실하게 검출하여 알릴 수 있다.

[9] 상기 이상 검지부는, 상기 공급 통로측 압력 센서가 검출한 상기 공급 압력 및/또는, 상기 검출 통로측 압력 센서가 검출한 상기 배압과, 상기 워크피스의 이송을 제어하는 제어 장치로부터 공급되는 해당 워크피스의 이송에 관한 정보에 기초하여, 상기 위치검출장치에서의 이상을 검출하여 알리는 것도 바람직하다. 이렇게 함으로써, 상기 위치검출장치에서의 이상을 더욱 정확하고 확실하게 검출하여 알릴 수 있다.

[10] 상기 내부 노즐 및 상기 검출 포트는, 상기 장치 본체로부터 상기 착탈 기구를 분리했을 때 분리가능하거나, 또는 모노코크(monocoque) 구조로서 일체적으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 내부 노즐 및 상기 검출 포트가 분리 가능하다면, 상기 내부 노즐에 막혔던 상기 이물질의 제거 작업을 용이하게 할 수 있음과 동시에, 상기 내부 노즐의 교환을 용이하게 행할 수 있다. 한편, 상기 내부 노즐 및 상기 검출 포트가 모노코크 구조이면, 상기 착탈 기구의 기계적 강도를 높일 수 있다.

본 발명에 의하면, 장치 본체에 대하여 착탈 기구를 착탈 가능하게 함으로써, 위치검출장치의 관리성을 향상시킬 수 있다. 또한, 관리성의 향상에 의하여 내부 노즐에 막힌 이물질의 제거 작업을 용이하게 행할 수 있기 때문에 워크피스의 거리를 잘못 검출하는 것을 방지하는 것도 가능하게 된다.

첨부한 도면과 함께 다음의 바람직한 실시 형태 예의 설명으로부터 상기 목적 및 다른 목적, 특징 및 이점이 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 위치검출장치의 개략 설명도이다.
도 2는 도 1의 위치검출장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선에 따른 단면도이다.
도 5는 착탈 기구의 단면도이다.
도 6은 착탈 기구 내에서의 압력 유체 흐름을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 7은 검출 포트와 검출 노즐 사이에서의 이물질이 막힘을 검지하기 위한 동작을 설명하는 타임 차트이다.
도 8은 내부 노즐에서 이물질이 막힘을 검지하기 위한 동작을 설명한 타임 차트이다.
도 9는 본 실시 형태의 변형예에 따른 위치검출장치의 단면도이다.
도 10은 도 9의 위치검출장치의 장치 본체로부터 착탈 기구를 분리한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 11은 종래기술에 따른 위치검출장치의 개략 설명도이다.
도 12는 공급 압력당 배압과 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 위치검출장치의 적절한 실시 형태에 관하여, 도면을 참조하면서 이하 상세히 설명한다.

[본 실시 형태의 개략 구성]

도 1은 본 실시 형태에 따른 위치검출장치(10)의 개략 설명도이다. 여기서는, 위치검출장치(10)의 구체적 구성의 설명에 앞서서, 위치검출장치(10), 압력 유체 공급원(12) 및 검출 노즐(14)을 포함한 워크피스(28)의 위치 검출에 관한 개략 구성에 관하여, 도 1을 참조하면서 설명한다.

위치검출장치(10)는, 공작기계에서 워크피스(28)를 가공할 때의 해당 워크피스(28)의 위치 확인(안착 확인), 워크피스(28)의 가공 길이의 확인, 워크피스(28)를 포함한 검출 대상물의 유무 확인, 워크피스(28)의 클램프 상태의 확인 등에 사용된다. 그리고, 이하의 설명에서는, 특히 단정짓지 아니하는 한, 위치검출장치(10)는, 테이블(24)에 대한 워크피스(28)의 안착 확인을 행하는 것으로서 설명한다.

위치검출장치(10)는, 압력 유체 공급원(12)과 검출 노즐(14)에 접속되어 있다. 즉, 압력 유체 공급원(12)은, 통로(16)를 통하여, 위치검출장치(10) 입력측의 공급 포트(18)에 접속되어 있다. 또한, 위치검출장치(10) 출력측의 검출 포트(20)는, 통로(22)를 통하여, 테이블(24)에 설치된 검출 노즐(14)에 접속되어 있다. 워크피스(28)는, 테이블(24)의 기준면(26)에 대하여, 그 표면(30, 검출면)이 거리(X)만큼 이격되어 있다.

위치검출장치(10)에 있어서, 공급 포트(18)와 검출 포트(20) 사이에는, 내부 노즐(32)이 배치되고 설치되어 있다. 내부 노즐(32)의 상류측에는, 게이지 압력 센서로서의 압력 센서(34, 공급 통로측 압력 센서)가 배치되고 설치되며, 하류측에는, 게이지 압력 센서로서의 압력 센서(36, 검출 통로측 압력 센서)가 배치되고 설치되어 있다.

따라서, 압력 유체 공급원(12)으로부터 통로(16)를 통하여 공급 포트(18)로 압력 유체를 공급하면, 공급된 압력 유체는, 내부 노즐(32)에서 좁혀져 흐르고, 검출 포트(20)로부터 통로(22)를 통하여 검출 노즐(14)로 송출된다. 검출 노즐(14)은, 워크피스(28)의 검출면(30)을 향하여, 송출된 압력 유체를 분사한다. 이 경우, 압력 센서(34)는, 내부 노즐(32)로 공급되는 압력 유체의 압력(P1, 공급 압력)을 순차적으로 검출한다. 압력 센서(36)는, 내부 노즐(32)로부터 검출 포트(20)로 송출되는 압력 유체의 압력, 즉, 검출 노즐(14)로부터 워크피스(28)의 검출면(30)을 향하여 분출되는 압력 유체의 배압(P2)을 순차적으로 검출한다.

위치검출장치(10)는, 증폭 회로(38), CPU(40, Central, Processing Unit), 기억부로서의 EEPROM(42, Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 입력부(44), 출력부(46) 및 커넥터(48)를 더 가진다.

증폭 회로(38)는, 압력 센서(34)에서 순차적으로 검출된 공급 압력(P1)을 나타내는 아날로그 신호를 증폭함과 동시에, 압력 센서(36)에서 순차적으로 검출된 배압(P2)을 나타내는 아날로그 신호를 증폭하여, CPU(40)로 순차적으로 출력한다.

CPU(40)는, A/D 변환기(50), 위치검출 처리부(52) 및 에러 판정 처리부(54, 이상 검지부)를 구비한다.

A/D 변환기(50)는, 증폭 회로(38)로부터 순차적으로 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

EEPROM(42)은 위치검출 처리부(52)에서 처리에 이용되는 각종 데이터나, 에러 판정 처리부(54)에서 처리에 이용된 각종 데이터를 기억한다.

즉, 위치검출장치(10)에서는 워크피스(28)의 안착 확인에 앞서서, 미리 설정한 거리(X0)에 워크피스(28)를 배치하고 설치한 상태에 있어서, 압력 유체 공급원(12)으로부터 공급 포트(18)에 공급 압력(P1, 초기 설정 압력)의 압력 유체를 공급했을 때의 배압(P2)을 압력 센서(36)로 검출하고, 검출한 배압(P2)을 역치(P0, threshold value)로 설정한다. 따라서, EEPROM(42)에는, 위치검출 처리부(520)에서 처리에 이용된 데이터로서, 역치(P0)나, 도 12에 나타낸 공급 압력(P1)당 배압(P2)과 거리(X)의 관계를 나타낸 데이터가 들어 있다. 그리고, 거리(X0)라 함은, 테이블(24)에 대하여 워크피스(28)가 안착되어 있다고 간주할 수 있는 최대 거리이다.

또한, EEPROM(42)은 에러 판정 처리부(54)에서 처리에 사용되는 하기 (1) ~ (3)의 데이터를 기억한다.

(1) 공급 압력(P1)의 변동이 없는 경우에 해당 공급 압력(P1)의 값(공급 압력 역치(P10)). (2) 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에서 절삭유나 절삭 분말과 같은 이물질이 막히지 않은 경우에 테이블(24)에 대하여 워크피스(28)가 안착했을 때의 배압(P2)의 값(배압 역치(P20)). (3) 내부 노즐(32)에 있어서, 공급 포트(18)측으로부터의 압력 유체 중에 포함된 오일 성분이나 금속 분말 등의 이물질이나, 검출 노즐(14)측으로부터 절삭유나 절삭 분말과 같은 이물질이 막히지 않은 경우에, 테이블(24)에 대하여 워크피스(28)가 안착했을 때의 공급 압력(P1)과 배압(P2)의 압력 차이(압력 차이의 역치(P10-P20)).

(1) ~ (3)의 각 역치는, 각각 위치검출장치(10)에서의 상기 이상이 발생하지 않은 경우에 있어서 정상시 공급 압력(P1), 배압(P2) 및, 압력 차이(P1-P2)이며, EEPROM(42)에 미리 기억된 초기 설정 압력이다.

위치검출 처리부(52)는, 에러 판정 처리부(54)로부터 후술할 에러 신호가 입력되지 않은 경우에 A/D 변환된 디지털 신호를 나타내는 공급 압력(P1) 및 배압(P2)에 대응하는 역치(P0)를 EEPROM(42)으로부터 읽어내고, 읽어낸 역치(P0)와 배압(P2)의 사이에서 P2>P0라면, 테이블(24)의 기준면(26)에 대하여 워크피스(28)가 안착했다고 판정하고, 판정 결과를 나타내는 온(ON) 신호를 출력한다.

또한, EEPROM(42)에는, 공급 압력(P1)마다의 배압(P2)과 거리(X)의 관계를 나타내는 데이터도 들어 있다. 여기서, 위치검출 처리부(52)는 에러 판정 처리부(54)로부터 에러 신호가 입력되지 않은 경우, 공급 압력(P1)에 대응하는 데이터를 EEPROM(42)으로부터 읽어내고, 읽어낸 데이터를 이용하여, 배압(P2)에 대응하는 거리(X)를 구하고, X<X0라면, 테이블(24)의 기준면(26)에 대하여 워크피스(28)가 안착했다고 판정하고, 온(ON) 신호를 출력하여도 좋다.

에러 판정 처리부(54)는, A/D 변환된 디지털 신호를 나타내는 공급 압력(P1), 배압(P2) 및 공급 압력(P1)과 배압(P2)의 압력 차이(P1-P2)를 이용하여, 위치검출장치(10)에서의 이상 유무를 판정하고, 이상이 발생했다고 판정한 경우에는, 그 판정 결과를 에러 신호로서 출력한다.

여기서, 위치검출장치(10)에서의 이상으로는, 전술한 바와 같이 (1) 공급 압력(P1)의 변동(압력 변동), (2) 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에서 이물질(drain)의 막힘, (3) 내부 노즐(32)에서 이물질의 막힘을 말한다. 이러한 이상이 발생한 경우, 공급 압력(P1), 배압(P2) 및 압력 차이(P1-P2)를 높은 정밀도로 검출할 수 없게 되고, 위치검출 처리부(52)에 있어서 거리(X)를 잘못 검출할 우려가 있다.

여기서, 에러 판정 처리부(54)는, EEPROM(42)으로부터 공급 압력 역치(P10)를 읽어내고, 읽어낸 공급 압력 역치(P10)와 공급 압력(P1)과의 비교에 기초하여, 공급 압력(P1)의 변동이 발생했다고 판정되면, 그 판정 결과를 에러 신호로 출력한다. 또한, 에러 판정 처리부(5)는, EEPEOM(42)으로부터 배압 역치(P20)를 읽어내고, 읽어낸 배압 역치(P20)와 배압(P2)과의 비교에 기초하여, 검출 포트(20)와 검출 노츨(14) 사이에서 이물질의 막힘이 발생했다고 판정되면, 그 판정 결과를 에러 신호로서 출력한다. 그리고, 에러 판정 처리부(54)는, EEPROM(42)으로부터 압력 차이의 역치(P10-P20)와 압력 차이(P1-P2)의 비교에 기초하여, 내부 노즐(32)에서 이물질의 막힘이 발생했다고 판정되면, 그 판정 결과를 에러 신호로서 출력한다. 그리고, 에러 판정 처리부(54)에서 각 판정 처리의 상세에 관하여는 뒤에서 서술할 것이다.

입력부(44)는, 위치검출장치(10)가 설치된 공작기계의 작업자가 조작하는 조작 버튼 등이다. 출력부(46)는 입력부(44)에 대한 조작 결과나, 위치검출 처리부(52)에서 워크피스(28)의 안착 확인의 검출 결과, 에러 판정 처리부(54)로부터 출력되는 에러 신호를 나타내는 판정 결과 등을 외부로 출력한다. 커넥터(48)는, 도시하지 않은 외부기구(예를 들면, 공작기계를 제어하는 제어장치로서의 PLC(Programmable Logic Controller))에 접촉되는 케이블과 연결할 수 있다.

[본 실시 형태의 구체적 구성]

다음으로, 위치검출장치(10)의 구체적 구성에 관하여, 도 2 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.

위치검출장치(10)는, 도 2와 같이 대략 육면체의 케이싱인 장치 본체(57)와, 장치 본체(57)에 대하여 착탈 가능한 착탈 기구(56)를 구비한다. 그리고, 공작기계에 위치검출장치(10)를 설치한 경우, 도 2 내지 도 4와 같이 착탈 기구(56)를 하향시킨 상태에서, 해당 공작기계에 위치검출장치(10)를 설치한다. 따라서, 공작기계에 위치검출장치(10)가 설치되어 있는 경우, 작업자는, 장치 본체(57)의 하측으로부터 착탈 기구(56)를 착탈한다.

착탈 기구(56)는, 내부 노즐(32)로서의 노즐부(56a)와 해당 노즐부(56a)에 연결 가능한 제1 포트 본체부(56b)와, 해당 제1 포트 본체부(56b)에 연결 가능한 제2 포트 본체부(56c)로 구성된다. 제1 포트 본체부(56b) 및 제2 포트 본체부(56c)에 의하여 검출 포트(20)가 구성된다. 이 경우, 장치 본체(57)에 대하여, 화살표 A 방향(상하 방향)으로 대략 평행한 중심축(55)을 따라, 노즐부(56a), 제1 포트 본체부(56b) 및 제2 포트 본체부(56c)의 순으로 연결함으로써, 통 형상인 착탈 기구(56)가 구성된다.

따라서, 착탈 기구(56)는 중심축(55)을 따라, 대략 같은 축에 노즐부(56a), 제1 포트 본체부(56b) 및 제2 포트 본체부(56c)가 일체적으로 연결된 상태에서, 장치 본체(57)에 착탈 가능하다. 또한, 착탈 기구(56)는, 장치 본체(57)로부터 분리한 경우, 노즐부(56a), 제1 포트 본체부(56b) 및 제2 포트 본체부(56c)를 분리할 수 있다. 그리고, 노즐부(56a), 제1 포트 본체부(56b) 및 제2 포트 본체부(56c)는 예를 들면, 인서트 접속, 또는 코킹 접속(swage-type connection)에 의하여 일체적으로 연결하면 좋다.

장치 본체(57)는, 베이스부(58)와 프론트 케이스(62)를 가진다. 베이스부(58)의 상면에는 커넥터(48)가 설치되어 있다. 또한, 베이스(58) 내에는, 공급 포트(18)를 포함하여 구성되고, 압력 유체가 공급되는 공급 통로(60)가 형성되어 있다.

그리고, 도 2에서는 공급 통로(60)가 베이스부(58)의 측면에 노출되어 있는 상태를 도시하고 있으나, 위치검출장치(10)를 단일체로 사용하는 경우, 베이스부(58)의 측면에 공급 통로(60)가 노출되어 있지 않은 위치검출장치(10)를 사용하거나, 또는 노출된 공급 통로(60)를 도시하지 않은 밀폐 부재로 막은 상태로 사용하면 좋다.

프론트 케이스(62)의 일면에는, 각종 표시 내용이 표시되는 표시창(64)과, 복수의 조작 버튼(66)이 배치되고 설치되며, 표시창(64) 및 각 조작 버트(66)이외의 개소는 시트 부재(68)로 감싸진다.

도 3 및 도 4와 같이 패킹(70)을 통하여 삽입하고, 베이스(58)와 프론트 케이스(62)를 연결시킴으로써, 장치 본체(57) 내에는, 내부 공간(72)이 형성된다. 내부 공간(72)에 있어서 커넥터(48) 부근의 개소에는, 커넥터(48)와 전기적으로 접속되는 기판(74)이 배치되고 설치되어 있다. 또한, 내부 공간(72)에 있어서 프론트 케이스(62)측의 개소에는, 기판(74)과 전기적으로 접속되는 기판(76)이 화살표 A 방향을 따라 배치되고 설치되어 있다.

베이스부(58)의 배면측(프론트 케이스(62)의 반대측)은, 프론트 케이스(62)를 향하여 크게 함몰되고, 함몰된 개소에 공급 통로(60)가 형성되어 있다. 기판(76)의 일면(베이스부(58)측의 표면)에 있어서 공급 통로(60) 부근에는, 2개의 압력 센서(34, 36)가 실장되어 있다.

기판(76)의 타면에는, 표시창(64)에 대향하도록 복수의 LED(78, Light Emitting Diode)가 실장되어 있다. 또한, 기판(76)의 타면에는 LED(78)를 둘러싸도록, 백라이트 케이스(80)가 설치되어 있다. 표시창(64)과 각 LED(78) 사이에는, LCD(82, Liquid Crystal Display)가 배치되고 설치되어 있다. LCD(82)는, 로크 플레이트(84, lock plate)에 의하여 백라이트 케이스(80)의 선단부에 고정되어 있다.

LCD(82) 및 기판(76)은, 고무 커넥터(81)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 이 경우, LED(78)는 LCD(82)에 대한 백라이트 광원으로서 기능한다. 즉, 기판(76)으로부터 고무 커넥터(81)를 통하여 LCD(82)에 전기 신호를 공급하고, 해당 LCD(82)를 구동시키는 상태에서, LED(78)를 발광시키면, 기판(76)의 타면, LCD(82) 및 백라이트 케이스(80)에 의하여 구획되어 이루어진 공간은, LED(78)로부터의 빛을 확산시키는 확산 공간이 된다. 따라서, 확산된 빛을 LCD(82)에 조사하면, LCD(82)의 표시 내용에 대응하는 빛을, 표시창(64)을 통하여 외부로 방사할 수 있다. 따라서, 표시창(64), LED(78), 고무 커넥터(81) 및 LCD(82)는 출력부(46)를 구성한다.

또한, 조작 버튼(66)의 기판(76)측에는 돌기 형상의 밀어누름부(86)가 형성되고, 기판(76)의 타면에는, 밀어누름부(86)와 접촉 가능한 압력 감지 시트(88)가 실장되어 있다. 작업자가 조작 버튼(66)을 누르면, 밀어누름부(86)가 압력 감지 시트(66)를 밀어 누르고, 압력 감지 시트(88)는, 밀어누름부(86)로부터의 밀어누르는 압력에 대응하는 전기 신호를 기판(76)으로 출력한다. 따라서, 조작 버튼(66), 밀어누름부(86) 및 압력 감지 시트(88)는 입력부(44)를 구성한다.

그리고, 기판(74, 76)이나, 해당 기판(74, 76)에 탑재되는 도시하지 않은 전자 부품은, 증폭 회로(38), CPU(40) 및 EEPROM(42)을 구성한다.

공급 통로(60)는, 통로(90)를 통하여 베이스부(58)의 하측에 형성되는 오목부(92, 장착부)에 연통하고 있다. 오목부(92)는, 착탈 기구(56)의 노즐부(56a) 및 제1 포트 본체부(56b)를 수용할 수 있는 크기로 형성된, 단차 부분을 가진 통 형상의 오목부이다. 또한, 공급 통로(60)는, 통로(94)를 통하여 오목부(96)에도 연통되어 있다. 그리고, 오목부(92)의 통로(90)측 개소에는, 오목부(100)와 연통하는 통로(98)가 형성되어 있다.

압력 센서(34, 36)는 예를 들면, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 단차 부분을 가지는 반도체 압력 센서인 것이 바람직하다. 이 경우, 압력 센서(34, 36)의 선단 부분(압력을 검출하여 아날로그 신호로 변환하는 센서 부분)은, 각각 오목부(96, 100)에 삽입되어 있다. 또한, 각 압력 센서(34, 6)의 선단 부분의 외측 둘레에는 O링(102, 104)이 각각 장착되어 있다. 기판(76)에 실장된 압력 센서(34, 36)의 기단부(proximal ends)와 베이스부(58)의 배면측 사이에는 지지판(106)이 삽입되어 있다. O링(102, 104)은 지지판(106)에 의하여 베이스부(58)의 배면측에 고정 지지되어 있다.

도 2 내지 도 5와 같이 착탈 기구(56)의 노즐부(56a)는, 플랜지(107)가 형성된 원통 부재(108)를 가진다. 플랜지(107)의 오목부(92)측에는, O링(110)이 배치되고 설치되어 있다. 플랜지(107)의 중앙부에는, 오리피스(112)가 중심축(55)과 대략 동축으로 형성되어 있다. 오리피스(112)는, 원통 부재(108)에 형성된 통로(114)와 연통하고 있다.

제1 포트 본체부(56b)는, 노즐부(56a)측이 앞이 가늘어지는 원통 부재(116)를 가진다. 원통 부재(116)의 노즐부(56a)측에는, 원통 부재(108)와 끼움 결합하는 오목부(118)가 형성되어 있다. 원통 부재(116) 중 오목부(118)와 연통하는 통로(120)를 형성하는 부분은, 원통 부재(116)의 다른 개소보다도 외경이 작은 축경부(121)로서 구성된다. 축경부(121)에는, 원통부재(116)의 직경 방향(중심축(55)과 직교하는 방향)을 따라서, 통로(120)와 연통하는 연통홀(122)이 복수개 형성되어 있다.

또한, 원통 부재(116)의 중앙 부분의 외측 둘레에는, O링(124)이 장착되어 있다. 그리고, 원통 부재(116) 중, 제2 포트 본체부(56c)측의 부분은, 원통 부재(116)의 다른 개소보다도 외경이 큰 확경부(128)로서 구성되어 있다. 확경부(128)에 의하여 통로(120)와 연통하고, 제2 포트 본체부(56c)의 일부를 수용할 수 있는 크기의 오목부(126)가 형성된다. 확경부(128)의 외측 둘레에는, 클립 부재(130)가 장착되어 있다.

제2 포트 본체부(56c)는 제1 포트 본체부(56b)측이 앞이 가늘어지는 원통 부재(132)를 가진다. 원통 부재(132)의 제1 포트 본체부(56b)측은, 오목부(126)와 끼움 결합될 수 있으며, 그 내측에는, 통로(134)가 형성되어 있다. 또한, 원통 부재(132)의 검출 노즐(14)측은, 원통 부재(132)의 다른 개소보다도 외경이 크고, 그 내측에는 통로(134)와 연통하는 통로(136)가 형성되어 있다. 그리고, 원통 부재(132)에 있어서 제1 포트 본체부(56b)측의 외측 둘레에는, O링(138)이 장착되어 있다.

따라서, 도 4와 같이 노즐부(56a), 제1 포트 본체부(56b) 및 제2 포트 본체부(56c)를 순차적으로 연결하면, 착탈 기구(56)가 구성되고, 각 통로(114, 120, 134, 136)는, 오리피스(112)와 연통하며, 통로(22)를 통하여 검출 노즐(14)로 연통되는 검출 통로(139)로서 구성된다. 그리고, 검출 통로(139, 를 구성하는 각 통로(114, 120, 134, 136))는, 노즐부(56a)로부터 제2 포트 본체부(56c)를 향함에 따라서 내경이 커지도록 형성되어 있다.

그리고, 노즐부(56a)를 오목부(92)로 향하게 한 상태에서, 착탈 기구(56)의 노즐부(56a) 및 제1 포트 본체부(56b)를 오목부(92)에 끼워 넣으면, 도 3과 같이 오목부(92)와 노즐부(56a) 및 제1 포트 본체부(56b)가 끼움 결합하여, 장치 본체(57)에 착탈 기구(56)가 장착된다. 이 경우, 클립 부재(130)는 착탈 기구(56)의 직경 방향을 따라, 오목부(92)를 형성하는 베이스부(58)의 일부를 밀어 누른다. 이렇게 함으로써, 오목부(92)에 노즐부(56a) 및 제1 포트 본체부(56b)를 지지하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 클립 부재(130) 대신에, 장치 본체(57)에 착탈 기구(56)를 나사 고정하여도 좋으며, 또는 착탈 기구(56)의 외주부와 오목부(92)를 나사 결합하여 접속해도 좋다.

또한, 오목부(92)에 착탈 기구(56)가 장착되면, 공급 통로(60)는, 통로(90)를 통하여 오리피스(112) 및 검출 통로(139)와 연통된다. 또한, 축경부(121), 플랜지(107), 확경부(128) 및 베이스부(58)에 의하여, 오목부(92)의 일부가 유체 도입 공간(140)으로서 형성된다. 유체 도입 공간(140)은, 연통홀(122)을 통하여 검출 통로(139)로 연통됨과 동시에, 통로(98)를 통하여 압력 센서(36)의 선단 부분이 대면하는 오목부(100)와 연통한다.

[본 실시 형태의 기본 동작]

본 실시 형태에 따른 위치검출장치(10)는, 이상과 같이 구성된다. 다음으로, 위치검출장치(10)의 동작에 관하여 설명한다.

여기서는, 압력 유체 공급원(12)으로부터 위치검출장치(10)로 압력 유체가 공급됨에 기인한, 검출 노즐(14)로부터 워크피스(28)로 압력 유체가 분출되는 것과, 압력 센서(34)에 의한 공급 압력(P1)의 검출과, 압력 센서(36)에 의한 배압(P2)의 검출과, 검출된 공급 압력(P1) 및 배압(P2)에 기초하여 워크피스(28)의 위치 검출 처리에 관하여 설명한다. 즉, 여기서는 공급 압력(P1)의 변동이 없고, 내부 노즐(32, 로서의 노즐부(56a) 및 오리피스(112))에서 이물질의 막힘이나, 검출 포트(20)로부터 검출 노즐(14)까지의 사이에서 이물질의 막힘이 없는 경우에 있어서, 위치검출장치(10) 본래의 기본 동작에 관하여 설명한다.

압력 유체 공급원(12)으로부터 통로(16)를 통하여 위치검출장치(10)의 공급 포트(18, 을 구성하는 공급 통로(60))로 압력 유체를 공급하면, 장치 본체(57)의 내부에서는, 공급 통로(60)가 통로(90)를 통하여 내부 노즐(32)로 압력 유체를 공급한다. 오리피스(112)는, 압력 유체를 좁혀 흐르게 하고, 검출 통로(139)로 송출한다. 송출된 압력 유체는, 검출 통로(139)로부터 통로(22)를 통하여 검출 노즐(14)로 공급되고, 검출 노즐(14)은 워크피스(28)의 검출면(30)을 향하여 공급되는 압력 유체를 분출한다.

압력 센서(34)는 공급 통로(60)로부터 통로(94)를 통하여 오목부(96)로 도입되는 압력 유체의 압력(P1, 공급 압력)을 순차적으로 검출한다. 압력 센서(36)는, 검출 통로(139)로부터 연통홀(122), 유체 도입 공간(140), 통로(98) 및 오목부(100)를 통하여 도입되는 압력 유체의 압력(P2, 배압)을 순차적으로 검출한다.

압력 센서(34)에서 순차적으로 검출되는 공급 압력(P1)의 아날로그 신호 및 압력 센서(36)에서 순차적으로 검출되는 배압(P2)의 아날로그 신호는, 증폭 회로(38)에서 증폭되고, CPU(40)로 순차적으로 출력된다. CPU(40)의 A/D 변환기(50)는, 순차적으로 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

위치검출 처리부(52)는, 검출된 공급 압력(P1) 및 배압(P2)에 대응하는 역치(P0)를 EEPROM(42)로부터 읽어내고, P2>P0이라면, 테이블(24)의 기준면(26)에 대하여 워크피스(28)가 안착된 것을 나타내는 온(ON) 신호를 출력한다.

또한, EEPROM(42)에서는 공급 압력(P1)마다 배압(P2)과 거리(X)의 관계를 나타내는 데이터도 들어있다. 여기서, 위치검출 처리부(52)는, 검출되는 공급 압력(P1)에 대응하는 데이터를 EEPROM(42)으로부터 읽어내고, 읽어낸 데이터를 이용하여 배압(P2)에 대응하는 거리(X)를 구하며, X<X0라면, 테이블(24)의 기준면(26)에 대하여 워크피스(28)가 안착된 것을 나타내는 온(ON) 신호를 출력하여도 좋다.

그리고, 전술한 바와 같이 A/D 변환기(50)는, 증폭 회로(38)로부터 순차적으로 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하므로, 위치검출 처리부(52)는, 검출된 공급 압력(P1) 및 배압(P2)을 나타내는 디지털 신호가 입력될 때마다, 상기 워크피스(28)의 위치검출 처리를 행하는 것이 바람직하다.

그리고, CPU(40)는, 공급 압력(P1) 및 배압(P2)에 대응하는 신호나 온(ON) 신호를 LCD(82)에 공급하여, LCD(82)를 구동시킴과 동시에, LED(78)를 구동시킨다. LED(78)로부터 빛이 LCD(82)를 조사하면, LCD(82)는, 공급 압력(P1), 배압(P2) 및 온(ON) 신호에 대응하는 표시 내용을 나타내는 빛을, 표시창(64)을 통하여 외부로 방사한다. 따라서, 작업자는, 해당 표시 내용을 시각적으로 인식함으로써, 공급 압력(P1), 배압(P2) 및 워크피스(28)의 안착 상태를 파악할 수 있다.

그리고, 여기서의 기본 동작에서는, 공급 압력(P1)의 변동, 검출 포트(20)로부터 검출 노즐(14)까지의 이물질의 막힘 및 오리피스(112)에서의 이물질 막힘이 없다는 전제에 있어서 위치검출장치(10)의 동작이며, 따라서 에러 판정 처리부(54)는 에러 신호의 출력을 행하지 않는다.

도 6은 통로(90), 오리피스(112) 및 검출 통로(139) 등에서의 압력 유체가 흐르는 것을 모식적으로 도시한 설명도이다. 그리고, 도 6에 있어서, 화살표로 나타낸 실선은, 압력 유체의 흐름 선 및 흐름 방향을 나타낸 것이며, 설명의 간단화를 위하여, 통로(98) 및 오목부(100)의 도시는 생략하였다.

전술한 바와 같이, 공급 통로(60, 도 2 내지 도 4 참조)로부터 통로(90)로 공급되는 압력 유체는, 오리피스(112)에서 좁혀져 흐르고, 검출 통로(139)로 송출된다. 이 경우, 검출 통로(139)에 있어서 오리피스(112) 부근의 통로(114)에서는, 압력 유체가 오리피스(112)로부터 축류(constricted flow)로서 배출된다. 따라서, 통로(114)에서의 압력 유체의 압력 강하는 비교적 크며, 경계 박리가 발생한다.

이 결과, 통로(114)에 있어서 축류 이외의 부분(도 6 중, 통로(114)의 좌우 양측의 부분)에 정체가 발생한다. 이러한 정체의 발생 개소에는 이물질이 쌓이기 쉽다. 따라서, 이물질이 쌓이는 개소에서, 압력 센서(36)에 의한 배압(P2)의 검출을 행하면, 해당 배압(P2)을 잘못 검출할 가능성이 있다. 그리고, 검출 통로(139)로 송출되는 압력 유체는, 하류측(도 1의 검출 노즐(14)측)을 향함에 따라서, 서서히 압력이 회복된다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 이물질이 쌓이기 쉬운 정체 발생 개소(통로(114))에서의 배압(P2)의 검출을 회피하기 위하여, 검출 통로(139)로부터 연통홀(122)을 통하여 유체 도입 공간(140)으로 압력 유체를 도입하고, 도입된 압력 유체의 압력을 (통로(98) 및 오목부(100)를 통하여) 압력 센서(36)로 검출함으로써, 배압(P2)을 검출한다. 따라서, 정체로 쌓인 이물질의 영향을 받는 일이 없이, 배압(P2)을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 유체 도입 공간(140)과 검출 통로(139)의 사이에, 연통홀(122)을 복수개 형성하고 있다. 구체적으로, 도 3 내지 도 6에서는, 축경부(121)에 있어서 오리피스(112) 부근의 상류측 개소와, 해당 개소보다도 하류측의 개소에 형성되어 있다. 이 경우, 압력 센서(36)는, 유체 도입 공간(140)에 있어서 상류측의 연통홀(122) 부근에서 배압(P2)을 검출한다.

이와 같이 하면, 압력 유체는 하류측의 연통홀(122)을 통하여 유체 도입 공간(140)으로 도입되고, 상류측의 연통홀(122)을 통하여 검출 통로(139)로 배출된다. 따라서, 가령 검출 통로(139)로부터 하류측의 연통홀(122)을 통하여 유체 도입 공간(140)에 이물질이 섞여 들어와도, 해당 이물질은 압력 유체의 흐름에 따라서, 상류측의 연통홀(122)을 통하여 검출 통로(139)로 배출된다. 따라서, 유체 도입 공간(140)의 이물질이 쌓이는 것을 방지하고, 압력 센서(36)에서 검출되는 배압(P2)의 이물질에 의한 영향을 배제할 수 있다. 또한, 압력 센서(36)의 선단 부분은, 압력 유체의 흐름과 대향하지 않도록 배치되어 있으므로, 압력 센서(36)에 이물질이 직접 부딪히는 것을 회피할 수도 있다.

[위치검출장치에서 이상을 검출하고 알림]

다음으로, 본 실시 형태에 따른 위치검출장치(10)에서 위에서 설명한 이상이 발생한 경우에서의 에러 판정 처리부(54)에 있어서 이상의 검지 처리에 관하여 설명한다.

여기서는, (1) 공급 압력(P1) 변동(압력 변동)의 검지 처리, (2) 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에서 이물질이 막히는 것의 검지 처리, (3) 내부 노즐(32, 로서의 노즐부(56a)와 오리피스(112))에서 이물질이 막히는 것의 검지 처리에 관하여 설명한다.

우선, 공급 압력(P1) 변동의 검지 처리에 관하여 설명한다.

전술한 바와 같이, 검출 노즐(14)로부터 워크피스(28)에 대한 압력 유체의 분출이 행하여져, 각 압력 센서(34, 36)가 압력 유체의 압력 검출을 행하고 있는 경우에, 에러 판정 처리부(54)는, EEPROM(42)으로부터 공급 압력 역치(P10)를 읽어내고, A/D 변환기(50)에서 디지털 신호로 변환된 공급 압력(P1)과, 읽어낸 공급 압력 역치(P10)와의 차의 절대값 |P1-P10|을 산출한다. 다음으로, 에러 판정 처리부(54)는, 절대값 |P1-P10|이 임의의 값으로부터 어긋나 있는(임의의 값보다도 큰) 경우, 공급 압력(P1)의 변동이 발생했다고 판정하고, 공급 압력(P1)의 변동을 통지하기 위한 에러 신호를 출력한다. 그리고, 각 압력 센서(34, 36)는 압력 유체의 압력 검출을 순차적으로 행하고 있으므로, 에러 판정 처리부(54)는 디지털 신호의 공급 압력(P1)이 입력될 때마다, 상기 검지 처리를 실행한다.

다음으로, 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에서 이물질이 막히는 것의 검지 처리에 관하여 설명한다.

검출 노즐(14)로부터 워크피스(28)로 압력 유체의 분출이 행하여져, 각 압력 센서(34, 36)가 압력 유체의 압력 검출을 행하고 있는 경우에, 에러 판정 처리부(54)는, EEPROM(42)으로부터 배압 역치(P20)를 읽어낸다. 에러 판정 처리부(54)는, A/D 변환기(50)에서 디지털 신호로 변환된 배압(P2)과, 읽어낸 배압 역치(P20)를 비교하여, P2>P20이라면, 테이블(24)의 기준면(26)에 대하여 워크피스(28)가 안착되어 있다고 판정하는 한편, P2≤P20이라면, 테이블(24)의 기준면(26)에 대하여 워크피스(28)가 안착되지 않았다고 판정할 수 있다.

도 7은, 배압 역치(P20) 등을 이용한 이물질의 막힘을 검지 처리하는 것을 설명하기 위한 타임 차트이다.

배압(P2)이 시간 경과에 수반하여 변동하고 있는 경우, 배압(P2)이 워크피스(28)의 비안착 상태를 나타낸 비안착 압력(P21)으로부터 상승하여, 배압 역치(P20)를 넘으면(도 7 중 '정상'), 워크피스(28)는 테이블(24)의 기준면(26)에 안착하게 된다. 에러 판정 처리부(54)는, 카운트 기능을 가지고 있으며, 이후, 배압(P2)이 배압 역치(P20)로부터 일단 저하하더라도, 미리 설정된 막힘 예비 알림 압력(P31)까지 저하하는 일이 없이, 배압 역치(P20)를 다시 넘는 경우, 고장 예비 알림 횟수로서 1회째의 카운트를 행한다(도 7 중 '1회').

이후, 에러 판정 처리부(54)는 배압(P2)가 배압 역치(P20)로부터 저하하여, 막힘 예비 알림 압력(P31)까지 저하하는 일이 없이, 다시 상승하여 배압 역치(P20)를 넘을 때마다, 카운트를 행한다.

그리고, 연속하여 카운트한 횟수가 소정 횟수를 도달했을 때, 에러 판정 처리부(54)는 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에서 이물질의 막힘이 발생했다고 판정하고, 그 판정 결과를 에러 신호로서 출력한다.

즉, 테이블(24)의 기준면(26)에 대하여 워크피스(28)가 안착 상태에 있는 경우, 워크피스(28)가 검출 노즐(14)을 막기 때문에, 상기 이물질의 막힘이 없다면, 배압(P2)은 시간 경과에 관계없이 배압 역치(P20)를 넘는 압력을 유지한다. 또한, 워크피스(28)가 비 안착상태에 있는 경우에는 검출 노즐(14)로부터 압력 유체가 빠져 나가므로, 이물질의 막힘이 없다면, 배압(P2)은 시간 경과에 관계없이 큰 기압에 가까운 비 안착 압력(P21)까지 저하한다.

그러나, 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에 이물질의 막힘이 있으면, 검출 노즐(20), 통로(22) 및 검출 노즐(14)의 유효 단면적이 작아지므로, 워크피스(28)가 비 안착 상태인 경우, 검출 노즐(14)로부터 워크피스(28)측으로 압력 유체가 빠져 나가며, 배압(P2)은 비 안착 압력(P21)까지 저하되기 힘들어진다. 이와 같은 상태에서, 워크피스(28)가 테이블(24)의 기준면(26)에 안착하여, 검출 노즐(14)을 막으면, 배압(P2)이 배압 역치(P20)까지 상승한다.

이 때문에, 상기의 막힘이 있는 경우에, 워크피스(28)가 안착 상태와 비 안착 상태를 반복하면, 배압(P2)은 도 7과 같이 시간 경과에 수반하여, 배압 역치(P20)와 막힘 예비 알림 압력(P31) 사이를 상하로 움직인다. 따라서, 에러 판정 처리부(54)는, 시간 경과에 수반하여 상하로 움직이는 배압(P2)이 배압 역치(P20)를 넘는 횟수를 카운트하고, 카운트한 횟수가 소정 횟수에 도달하면, 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에서 이물질의 막힘이 발생했다고 판정한다.

그리고, 에러 판정 처리부(54)는, 배압(P2)이 막힘 예비 알림 압력(P31)보다도 저하한 경우, 에러 신호를 출력함과 동시에 고장 예비 알림 횟수의 카운트를 리셋한다. 또한, 각 압력 센서(34, 36)는 압력 유체의 압력 검출을 순차적으로 행하고 있으므로, 에러 판정 처리부(54)는 디지탈 신호의 배압(P2)이 입력될 때마다, 상기 검지 처리를 실행한다.

그리고, 비 안착 압력(P21) 및 막힘 예비 알림 압력(P31)에 관하여도, 배압 역치(P20)와 같이 EEPROM(42)에 기억되고, 에러 판정 처리부(54)는 상기 검지 처리를 실행할 때마다, 배압 역치(P20), 비 안착 압력(P21) 및 막힘 예비 알림 압력(P31)을 EEPROM(42)으로부터 읽어내도 좋다.

다음으로, 오리피스(112)에서 이물질의 막힘을 검지 처리하는 것에 관하여 설명한다.

검출 노즐(14)로부터 워크피스(28)로 압력 유체의 분출이 이루어지며, 각 압력 센서(34, 36)가 압력 유체의 압력 검출을 행하고 있는 경우에, 에러 판정 처리부(54)는 EEPROM(42)으로부터 압력 차이의 역치(P10-P20)를 읽어낸다. 에러 판정 처리부(54)는 A/D 변환부(50)에서 디지털 신호로 변환된 공급 압력(P1) 및 배압(P2)의 압력 차이(P1-P2)를 산출하고, 산출된 압력 차이(P1-P2)와 읽어낸 압력 차이의 역치(P10-P20)를 비교한다.

도 8은 압력 차이의 역치(P10-P20) 등을 이용한 이물질의 막힘을 검지 처리하는 것을 설명하기 위한 타임 차트이다.

압력 차이(P1-P2)가 시간 경과에 수반하여 변동하고 있는 경우, 압력 차이(P1-P2)가 압력 차이의 역치(P10-P20)보다도 저하하면(도 8 중, '정상'), 워크피스(28)는 테이블(24)의 기준면(26)에 안착하게 된다. 에러 판정 처리부(54)는 이러한 검지 처리에 관하여도 카운트 기능을 가지고 있다. 따라서, 압력 차이(P1-P2)가 압력 차이의 역치(P10-P20)를 일단 넘어서 미리 설정된 막힘 예비 알림 압력(P32)에 도달한 후, 다시 압력 차이의 역치(P10-P20)보다도 저하된 경우, 고장 예비 알림 횟수로서 1회째의 카운트를 행한다(도 8 중 '1회').

이후, 에러 판정 처리부(54)는 압력 차이(P1-P2)가 상승하여 막힘 예비 알림 압력(P32)에 도달하고, 다시 압력 차이의 역치(P10-P20)까지 저하할 때마다, 카운트를 행한다.

그리고, 연속하여 카운트된 횟수가 소정 횟수에 도달했을 때, 에러 판정 처리부(54)는, 내부 노즐(32)에서 이물질의 막힘이 발생했다고 판정하고, 그 판정 결과를 에러 신호로서 출력한다.

즉, 통로(16) 및 공급 포트(18, 공급 통로(60))와, 검출 포트(20), 통로(22) 및 검출 노즐(14)은 오리피스(112)를 통하여 연통하고 있으므로, 상기 이물질의 막힘이 없는 경우, 압력 차이(P1-P2)는 시간 경과에 관계없이, 압력 차이의 역치(P10-P20)를 유지한다.

오리피스(112)에 이물질의 막힘이 있다면, 해당 오리피스(112)의 유효 단면적이 작아진다. 이 경우, 워크피스(28)의 안착 상태에서는, 검출 노즐(14)이 워크피스(28)에 막혀 있으므로, 검출 노즐(14)로부터 압력 유체의 빠져나감이 없으며, 따라서 압력 차이(P1-P2)는 압력 차이의 역치(P10-P20) 정도의 압력이 된다.

한편, 워크피스(28)가 비 안착 상태인 경우, 검출 노즐(14)로부터 워크피스(28)측으로 압력 유체가 빠져나가므로, 배압(P2)이 저하하고, 압력 차이(P1-P2)가 커진다. 이와 같은 상태에서, 워크피스(28)가 테이블(24)의 기준면(26)에 안착하여, 검출 노즐(14)을 막으면, 압력 차이(P1-P2)는 압력 차이의 역치(P10-P20)까지 저하한다.

따라서, 상기의 막힘이 있는 경우, 워크피스(28)가 안착 상태와 비 안착 상태를 반복하면, 압력 차이(P1-P2)는 도 8과 같이 시간 경과에 수반하여 압력 차이의 역치(P10-P20)와 막힘 예비 알림 압력(P32) 사이를 상하로 움직인다. 따라서, 에러 판정 처리부(54)는 시간 경과에 수반하여 상하로 움직이는 압력 차이(P1-P2)가 압력 차이의 역치(P10-P20)보다도 저하하는 횟수를 카운트하고, 카운트한 횟수가 소정 횟수에 도달되면, 오리피스(112)에서 이물질의 막힘이 발생했다고 판정한다.

그리고, 에러 판정 처리부(54)는 압력 차이(P1-P2)가 이물질의 막힘이 없는 경우에 있어서 워크피스(28)의 비 안착상태에서 압력 차이(P11-P21)까지 상승함에도 불구하고, 막힘 예비 알림 압력(P32)에 도달하는 일이 없이, 압력 차이의 역치(P10-P20)까지 저하했을 때, 에러 신호를 출력함과 동시에 고장 예비 알림 횟수의 카운트를 리셋한다. 또한, 각 압력 센서(34, 36)는 압력 유체의 압력 검출을 순차적으로 행하고 있으므로, 에러 판정 처리부(54)는 디지털 신호의 공급 압력(P1) 및 배압(P2)이 입력될 때마다. 상기의 검지 처리를 실행한다. 그리고, 막힘 예비 알림 압력(P32) 및 압력 차이(P11-P21)에 관하여도, 배압 역치(P20)와 같이 EEPROM(42)에 기억되고, 에러 판정 처리부(54)는 상기의 검지 처리를 실행할 때마다, 압력 차이의 역치(P10-P20), 막힘 예비 알림 압력(P32) 및 압력 차이(P11-P21)를 읽어내어도 좋다.

그리고, 에러 판정 처리부(54)에 있어서 이상의 검지 처리에 관하여 에러 판정 처리부(54)로부터의 각종 에러 신호의 입력이 없는 경우, 위치검출 처리부(52)는 워크피스(28)의 안착 상태를 검지 처리하고, 배압(P2)이 배압 역치(P20)에 도달하면, 온(ON) 신호를 출력하는 것은 물론이다.

[본 실시 형태의 효과]

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 위치검출장치(10)에 의하면, 내부 노즐(32) 및 검출 포트(20)를 포함하는 착탈 기구(56)가 장치 본체(57)에 대하여 착탈 가능하다. 따라서, 내부 노즐(32)에 이물질이 막힌 경우, 장치 본체(57)로부터 착탈 기구(56)를 분리하고, 내부 노즐(32)을 세정하여 이물질을 제거할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는 위치검출장치(10) 전체를 분해하는 일이 없이 내부 노즐(32)을 분리하여 해당 내부 노즐(32)에 막힌 이물질을 제거할 수 있다.

또한, 검출 포트(20)를 포함하는 착탈 기구(56)를 하향시킨 상태에서, 위치검출장치(10)가 공작기계의 상부에 설치되어 있는 경우, 작업자는 장치 본체(57)로부터 착탈 기구(56)만 분리할 수 있다. 따라서, 종래기술과 비교하여 내부 노즐(32)에 대한 접근이 용이하게 되며, 위치검출장치(10)로부터 내부 노즐(32)을 용이하게 분리할 수 있다.

특히, 복수의 위치검출장치(10)를 가로 방향으로 연달아 접하여 매니폴드 상태로 하고, 매니폴드 상태인 각 위치검출장치(10)가 공작기계의 상부에 설치되어 있는 경우, 분리 대상인 내부 노즐(32)을 가진 위치검출장치(10)만에 관하여, 그 장치 본체(57)로부터 착탈 기구(56)를 분리하면 좋다. 따라서, 매니폴드 상태인 위치검출장치(10)에 대한 관리성을 현저히 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 장치 본체(57)에 대하여 착탈 기구(56)를 착탈 가능하게 함으로써, 위치검출장치(10)의 관리성을 향상시킬 수 있다. 또한, 관리성의 향상에 의하여 내부 노즐(32)에 막힌 이물질의 제거 작업을 용이하게 실시할 수 있으므로, 워크피스(28)의 위치를 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 복수의 위치검출장치(10)를 가로 방향으로 연달아 접하도록 하여 매니폴드 상태로 한 경우, 커넥터(48) 대신에 각 위치검출장치(10)의 양측면에 커넥터를 배치하고 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 각 위치검출장치(10)를 가로 방향으로 연달아 접하도록 하면, 각 위치검출장치(10)의 공급 통로(60)가 연통함과 동시에, 각 커넥터를 전기적으로 접속할 수 있다. 이 결과, 압력 유체 공급원(12)으로부터 각 공급 통로(60)로 압력 유체를 공급하고 도시하지 않은 컨트롤러로부터 각 커넥터를 통하여 각 위치검출장치(10)에 전원공급 등을 행할 수 있게 된다.

또한, 장치 본체(57)에는 공급 통로(60) 및 오목부(92)가 형성되고, 착탈 기구(56)가 오목부(92)에 장착되었을 때, 공급 통로(60)와, 착탈 기구(56)측의 오리피스(112) 및 검출통로(139)가 연통된다. 이와 같이 하면, 장치 본체(57)에 대하여 착탈 기구(56)를 용이하게 착탈할 수 있으며, 관리성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 오목부(92)에 착탈 기구(56)를 장착하는 것만으로, 공급 통로(60)와 오리피스(112)와 검출 통로(139)가 연통하므로, 착탈 기구(56)의 설치 작업이 더욱 용이하게 된다.

그리고, 클립 부재(130) 등에 의하여 착탈 기구(56)를 장치 본체(57, 의 오목부(92))에 지지시킴으로써, 특수한 도구를 사용하는 일이 없이 오목부(92)에 대하여 착탈 기구(56)를 착탈시킬 수 있다. 또한, 검출 포트(20, 를 구성하는 제2 포트 본체부(56c))에 접속되는 통로(22)가 배관재로 형성되어 있으면, 작업자가 상기 배관재를 잡아당김으로써, 위치검출장치(10) 전체를 분해하는 일이 없이, 착탈 기구(56)만 장치 본체(57)로부터 용이하게 분리할 수 있다.

또한, 검출 통로(139)로부터 연통홀(122)을 통하여 유체 도입 공간(140)으로 압력 유체를 도입하고, 도입된 압력 유체의 배압(P2)을 압력 센서(36)에서 검출함으로써, 검출 통로(139) 내의 정체로 쌓인 이물질의 영향을 받는 일이 없이 배압(P2)을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

그리고, 축경부(121)에 연통홀(122)을 복수개 형성함으로써, 검출 통로(139)와 유체 도입 공간(140) 사이에서 압력 유체의 흐름이 발생하고, 검출 통로(139)로부터 일측의 연통홀(122)을 통하여 유체 도입 공간(140)으로 이물질이 섞여 들어가더라도, 타측의 연통홀(122)을 통하여 검출 통로(139)로 배출될 수 있다. 따라서, 유체 도입 공간(140)에 이물질이 쌓이는 것을 방지하고, 압력 센서(36)로 검출된 배압(P2)의 이물질에 의한 영향을 확실하게 배제할 수 있다.

그리고, 연통홀(122)은 축경부(121)에 있어서 오리피스(112) 부근의 상류측 개소와, 해당 개소보다도 하류측의 개소에 형성되면 적절하다. 이와 같이 하면, 압력 유체는 하류측의 연통홀(122)을 통하여 검출 통로(139)로 배출된다. 이 경우, 유체 도입 공간(140)에 있어서 상류측의 연통홀(122) 부근에서 압력 센서(36)에 의하여 배압(P2)을 검출하면, 압력 유체의 흐름과 대향하지 않으므로, 압력 센서(36)에 이물질이 직접 부딪히는 것을 회피할 수 있다.

압력 센서(34)에 의하여 공급 통로(60)로 유입되는 압력 유체의 공급 압력(P1)을 검출함으로써, 공급 압력(P1)의 감시(예를 들면, 공급 압력(P1)의 변동 감시)를 할 수 있게 된다.

또한, 압력 센서(34, 36)는 모두 게이지 압력 센서이므로, 비교적 고가인 차압 센서를 이용하지 않고, 내부 노즐(32)의 상류측(공급 통로(60))과 하류측(검출 통로(139)) 사이의 압력 차이(P1-P2)를 산출할 수 있게 된다.

에러 판정 처리부(54)는 압력 센서(34, 36)가 검출한 압력에 기초하여, 위치검출장치(10)에서의 이상을 검출하여 알리고, 검지 결과를 에러 신호로서 출력하므로, 위치검출장치(10)에서의 이상을 외부(예를 들면, 작업자)로 통지할 수 있게 된다.

위치검출장치(10)에서의 이상에는 (1) 공급 압력(P1) 변동, (2) 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에서 이물질이 막힘, (3) 내부 노즐(32, 오리피스(112))에서 이물질의 막힘이 있다. 여기서, 에러 판정 처리부(54)는 압력 센서(34)가 검출한 공급 압력(P1)에 기초하여 공급 압력(P1)의 변동을 검출하여 알리고, 압력 센서(36)가 검출한 배압(P2)에 기초하여 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에서 이물질의 막힘을 검지하며, 압력 센서(34, 36)가 각각 검출한 공급 압력(P1) 및 배압(P2)의 압력 차이(P1-P2)에 기초하여 오리피스(112)에서 이물질의 막힘을 검지한다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 상기 (1) ~ (3)의 이상 발생을 감시하고, 이상이 발생되면, 에러로서 외부에 통지하므로, 위치검출장치(10)에서 각종 잘못 검출하는 것을 미연에 방지하거나 이상의 원인을 특정할 수 있다.

에러 판정 처리부(54)는, EEPROM(42)에 기억된 각종 역치 등의 데이터와, 압력 센서(34, 36)가 검출한 공급 압력(P1) 및/또는 배압(P2), 혹은 압력 차이(P1-P2)의 비교에 기초하여 위치검출장치(10)에서의 이상을 검출하여 알리므로, 위치출장치(10)에서의 이상을 정확하고 확실하게 검출하여 알릴 수 있다.

그리고, 착탈 기구(56)는 장치 본체(57)로부터 분리한 상태에서, 노즐부(56a), 제1 포트 본체부(56b) 및 제2 포트 본체부(56c)로 분리 가능하므로, 내부 노즐(32, 로서의 노즐(56a)과 오리피스(112))에 막힌 이물질의 제거 작업을 용이하게 행할 수 있음과 동시에, 내부 노즐(32)의 교환을 용이하게 행할 수 있다.

[본 실시 형태의 변형예]

본 실시 형태는, 상기의 설명에 한정되는 것은 아니며, 하기와 같이 개량하고 변경할 수 있다.

(1) 착탈 기구(56)는 도 9 및 도 10과 같이 검출 포트(20)의 적어도 일부분과 내부 노즐(32)의 개소가 일체화된 모노코크(monocoque) 구조라도 좋다. 즉, 도 9 및 도 10의 경우, 착탈 기구(56)는 내부 노즐(32)과 검출 포트(20)의 일부분(도 2 내지 도 5의 제1 포트 본체부(56b))을 포함하여 구성되는 모노코크부(56d)와, 제 포트 본체부(56c)를 가진다.

이와 같은 모노코크 구조로 하면, 오목부(92)에 장착되는 착탈 기구(56)의 개소의 기계적 강도를 높일 수 있다. 그리고, 모노코크부(56d)와 제2 포트 본체부(56c)의 접속은, 인서트 접속 또는 코킹 접속(swage-type connection)이면 좋다.

(2) 본 실시 형태에서는 도 1, 도 3 및 도 4와 같이 게이지 압력 센서인 압력 센서(34, 36)를 설치한 경우에 관하여 설명하였다. 이에 대신하여 공급 압력(P1)과 배압(P2)의 압력 차이(P1-P2)를 검출하는 차압 센서를 배치하고 설치함과 동시에 압력 센서(34, 36) 중, 어느 일측의 게이지 압력 센서를 배치하고 설치하는 구성으로 하여도 좋다.

이 경우에도, 압력 차이(P1-P2)와 일측의 게이지 압력을 이용하여, 타측의 게이지 압력을 산출할 수 있으므로, 위치검출 처리부(52) 및 에러 판정 처리부(54)에서의 각종 처리를 실행할 수 있다.

(3) 공작기계의 제어 장치로서 PLC는, 워크피스(28)의 이송을 제어하는 제어장치이며, 해당 워크피스(28)의 이송에 관한 정보를 가지고 있다. 여기서, 위치검출장치(10)는 PLC로부터 도시하지 않은 케이블과 커넥터(48)를 통하여 워크피스(28)의 이송에 관한 정보를 수신하여도 좋다.

따라서, 위치검출장치(10)에서는, 테이블(24)의 기준면(26)에 대향하도록 워크피스(28)가 이송되어 오는가 아닌가를 파악할 수 있으므로, 에러 판정 처리부(54)는 이러한 정보도 참조하면서 위치검출장치(10)에서의 이상을 더욱 정확하게 검출하여 알릴 수 있게 된다.

예를 들면, 워크피스(28)가 이송되는 취지의 정보가 입력된 경우, 에러 판정 처리부(54)는 워크피스(28)의 이송중, 소정 시간 경과하더라도, 배압(P2)이 막힘 예비 알림 압력(P31)까지 저하하지 않으면, 검출 포트(20)와 검출 노즐(14) 사이에서 이물질의 막힘이 발생했다고 판정하고, 그 판정 결과를 에러 신호로서 출력하여도 좋다.

또한, 에러 판정 처리부(54)는, 워크피스(28)가 이송되는 취지의 정보가 입력된 경우, 워크피스(28)의 이송중 압력 차이(P1-P2)가 막힘 예비 알림 압력(P32)까지 상승하는 횟수가 소정 횟수를 넘었을 때, 내부 노즐(32)에서 이물질의 막힘이 발생했다고 판정하고, 그 판정 결과를 에러 신호로 하여 출력하여도 좋다.

그리고, 워크피스(28)가 테이블(24)까지 이송되지 않으면, 테이블(24)에 대한 워크피스(28)의 안착 확인을 행할 수 없다. 따라서, 워크피스(28)의 이송이 행해지고 있지 않다는 취지의 정보가 입력된 경우, 에러 판정 처리부(54)는 판정 처리의 실행을 정지한다.

(4) 상기의 설명에서는, 위치검출장치(10)에 압력 센서(34, 36)를 탑재한 경우에 관하여 설명하고 있다. 본 실시 형태에서는 적어도, 장치 본체(57)에 대하여 착탈 기구(56)가 자유로이 착탈 가능한 구성이면 좋으므로, 압력 센서(34, 36)가 탑재되어 있지 않은 위치검출장치(10)라도, 장치 본체(57)에 대하여 착탈 기구(56)의 착탈에 관한 각종 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 위에서 서술한 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하는 일이 없이, 다양한 구성을 채택하여 얻을 수 있음은 물론이다.

10...위치검출장치 12...압력 유체 공급원
14...검출 노즐 16...통로
18...공급 포트 20...검출 포트
24...테이블 26...기준면
28...워크피스 30...검출면
32...내부 노즐 34, 36...압력 센서
42...EEPROM 52...위치검출 처리부
54...에러 판정 처리부 56...착탈 기구
56a...노즐부 56b...제1 포트 본체부
56c...제2 포트 본체부 57...장치 본체
60...공급 통로 92...오목부
112...오리피스 121...축경부
122...연통홀 139...검출 통로
140...유체 도입 공간

Claims

압력 유체 공급원(12)으로부터 공급되는 압력 유체를 검출 노즐(14)로부터 워크피스(28)의 검출면(30)에 대하여 분출시켜, 그 배압을 검출함으로써, 상기 워크피스(28)의 위치를 검출하는 위치검출장치(10)에 있어서,
상기 압력 유체 공급원(12)으로부터 공급되는 압력 유체가 유입되는 장치 본체(57)와,
상기 장치 본체(57)에 공급되는 압력 유체를 상기 검출 노즐(14)측으로 송출하는 내부 노즐(32) 및, 상기 내부 노즐(32)로부터 송출되는 압력 유체를 상기 검출 노즐(14)로 공급하는 검출 포트(20)를 포함하며, 상기 장치 본체(57)에 대하여 착탈 가능한 착탈 기구(56)를 구비한 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 1에 있어서,
상기 장치 본체(57)에는, 상기 압력 유체 공급원(12)으로부터 공급되는 압력 유체가 유입되는 공급 통로(60)와, 상기 공급 통로(60)로 연통되고 상기 착탈 기구(56)가 장착되는 장착부(92)가 형성되며,
상기 내부 노즐(32)에는, 상기 장착부(92)에 상기 착탈 기구(56)가 장착될 때, 상기 공급 통로(60)로 연통되는 오리피스(112)가 형성되고,
상기 검출 포트(20)에는, 상기 오리피스(112)와 연통되고, 상기 공급 통로(60)로부터 상기 오리피스(112)를 통하여 송출되는 압력 유체를 상기 검출 노즐(14)로 공급하는 검출 통로(139)가 형성되는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 2에 있어서,
상기 착탈 기구(56)는, 통 형상으로 구성되어, 해당 착탈 기구(56)의 중심축(55)을 따라 일단부를 상기 내부 노즐(32)로서 구성함과 동시에, 상기 중심축(55)을 따라 타단부를 상기 검출 포트(20)로서 구성하고,
상기 장착부(92)는, 통 형상의 상기 착탈 기구(56)를 장착 가능한 오목부로서 형성되며,
상기 검출 포트(20)의 상기 내부 노즐(32)측의 부분은, 상기 오목부(92)의 내경보다도 작은 외경을 가진 축경부(121)로서 형성되고,
상기 축경부(121)에는, 상기 검출 통로(139)와 연통되는 연통홀(122)이 상기 착탈 기구(56)의 직경 방향을 따라 형성되며,
상기 장착부(92)에 대한 상기 착탈 기구(56)의 장착에 의하여, 상기 장착부(92)에 있어서 상기 축경부(121)의 부근은, 상기 연통홀(122)을 통하여 상기 검출 통로(139)로 연통되는 유체 도입 공간(140)으로서 형성되고,
상기 위치검출장치(10)는, 상기 검출 통로(139)로부터 상기 연통홀(122)을 통하여 상기 유체 도입 공간(140)으로 도입되는 압력 유체의 압력을 검출함으로써, 상기 배압을 검출하는 검출 통로측 압력 센서(36)를 더 가지는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 3에 있어서,
상기 축경부(121)에는, 상기 연통홀(122)이 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 3에 있어서,
상기 압력 유체 공급원(12)으로부터 상기 공급 통로(60)로 공급되는 압력 유체의 공급 압력을 검출하는 공급 통로측 압력 센서(34)를 더 가지는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 5에 있어서,
상기 검출 통로측 압력 센서(36)는, 상기 유체 도입 공간(140)에 대면하도록 상기 장치 본체(57)에 형성된 게이지 압력 센서이며,
상기 공급 통로측 압력 센서(34)는, 상기 공급 통로(60)에 대면하도록 상기 장치 본체(57)에 형성된 게이지 압력 센서인 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 5에 있어서,
상기 공급 통로측 압력 센서(34) 및 상기 검출 통로측 압력 센서(36)의 기능을 가지고, 상기 공급 압력과 상기 배압의 압력 차이를 검출하는 차압 센서와,
상기 공급 통로(60)와 대면하도록 상기 장치 본체(57)에 형성된 상기 공급 통로측 압력 센서(34) 또는 상기 유체 도입 공간(140)과 대면하도록 상기 장치 본체(57)에 형성된 상기 검출 통로측 압력 센서(36)로서 기능하는 게이지 압력 센서를 더 가지는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 5에 있어서,
상기 공급 통로측 압력 센서(34)가 검출한 상기 공급 압력 및/또는, 상기 검출 통로측 압력 센서(36)가 검출한 상기 배압에 기초하여, 상기 위치검출장치(10)에서의 이상을 검출하여 알리는 이상 검지부(54)를 더 가지는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 8에 있어서,
상기 이상 검지부(54)는, 상기 공급 통로측 압력 센서(34)가 검출한 상기 공급 압력에 기초하여, 상기 공급 압력의 변동을 검출하여 알리는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 8에 있어서,
상기 이상 검지부(54)는, 상기 검출 통로측 압력 센서(36)가 검출한 상기 배압에 기초하여, 상기 검출 포트(20)와 상기 검출 노즐(14) 사이에서 이물질의 막힘을 검출하여 알리는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 8에 있어서,
상기 이상 검지부(54)는, 상기 공급 통로측 압력 센서(34)가 검출한 상기 공급 압력과, 상기 검출 통로측 압력 센서(36)가 검출한 상기 배압과의 압력 차이에 기초하여, 상기 내부 노즐(32)에서 이물질의 막힘을 검출하여 알리는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 8에 있어서,
소정의 역치(threshold value)를 기억하는 기억부(42)를 더 가지며,
상기 이상 검지부(54)는, 상기 공급 통로측 압력 센서(34)가 검출한 상기 공급 압력 및/또는, 상기 검출 통로측 압력 센서(36)가 검출한 상기 배압과, 상기 기억부(42)로부터 읽어낸 상기 역치와의 비교에 기초하여, 상기 위치검출장치(10)에서의 이상을 검출하여 알리는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 8에 있어서,
상기 이상 검지부(54)는, 상기 공급 통로측 압력 센서(34)가 검출한 상기 공급 압력 및/또는, 상기 검출 통로측 압력 센서(36)가 검출한 상기 배압과, 상기 워크피스(28)의 이송을 제어하는 제어 장치로부터 공급되는 해당 워크피스(28)의 이송에 관한 정보에 기초하여, 상기 위치검출장치(10)에서의 이상을 검출하여 알리는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).
청구항 1에 있어서,
상기 내부 노즐(32) 및 상기 검출 포트(20)는, 상기 장치 본체(57)로부터 상기 착탈 기구(56)를 분리했을 때 분리가능하거나, 또는 모노코크(monocoque) 구조로서 일체적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치검출장치(10).