KR20150105219A

KR20150105219A - 공구 절손 검출 장치

Info

Publication number: KR20150105219A
Application number: KR1020150029740A
Authority: KR
Inventors: 토시유키 아키야마
Original assignee: 비아 메카닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2015-09-16
Also published as: JP2015168031A; CN104889457A; TW201600224A

Abstract

드릴의 절손(折損)을 실시간으로 검출하기 위해서는, 부시(23, 24)의 홈을 따라 광 빔(30)을 통과시키면 되는데, 부시(23, 24)는 터릿(21)에 천공된 구멍에 탄성체 O링(O-ring)을 통해 눌려 들어가 있을 뿐이므로, 부시(23, 24)가 기판과의 접촉·가압 동작을 반복하면, 서서히 부시가 회전하여, 광 빔(30)이 차단되어 오(誤)검출하게 되는 것이 문제였다.
상기의 문제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 부시(23, 24)의 홈을 광 빔(30)이 통과하며, 또한 부시 전환 장치(35)와 접촉하지 않는 위치에 투광기(28)와 수광기(29)를 설치하고, 투광기(28)를 제어하여, 수광기(29)로부터의 신호를 처리하여 공구의 절손을 검출하는 검출부를 설치하고, 부시(23, 24)가 회전하지 않도록 스토퍼(21a, 21b)를 부여하여 상기 부시 전환 장치(35)에 부착함으로써, 광 빔(30)이 차단되어 오검출하게 되는 일이 없어진다.

Description

공구 절손 검출 장치{TOOL BREAKAGE DETECTION APPARATUS}

본 발명은, 드릴과 같은 형상의 여러 종류의 공구를 이용한 가공 장치에 적합한 공구 절손(折損) 검출 장치에 관한 것이다.

드릴 가공에 있어서는, 드릴 가공이 정상적으로 행해지고 있는지를 확인하기 위해, 가공 중에 드릴이 절손되었는지의 여부를 검출할 필요가 있다. 종래에는 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 드릴 가공에 의해 발생하는 절삭분(粉)을 흡인하는 덕트의 도중에 광 센서를 배치하여, 절삭분의 유무(有無)로 드릴의 절손을 검출하였다. 그러나, 이것으로는 절삭분이 광 센서까지 도달하기까지의 타임 래그(time lag)가 발생되어 버리므로, 어느 구멍에서 꺽이거나 부러졌는지를 특정할 수 없다. 따라서, 새로운 드릴로 교환한 후, 절손이 검출된 지점보다 상당히 이전부터 드릴 가공을 다시 해야 하여, 이것이 시간의 로스를 초래하였다.

드릴 절손을 실시간으로 검출하려면, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 프레셔 풋(pressure foot)에 광 센서를 설치하면 되는데, 현실적으로는 특허 문헌 3에 개시되어 있는 바와 같이, 여러 종류의 드릴을 바꿔 들고, 그 드릴마다 프레셔 풋의 선단(先端)의 기판 누르개(부시(bush))를 전환할 필요가 있기 때문에, 그 전환 장치에 접촉하지 않는 위치에 설치할 필요가 있었다. 그 상황을 도 1∼4를 이용하여 설명한다.

도 1은 드릴 가공기의 사시도이며, 베드(1) 상에 가이드 레일(3)이 부설(敷設)되고, 그 위에 기판(16)을 탑재하기 위한 테이블(2)이 이동 가능하게 설치되어 있다. 테이블(2)은 모터(14)에 의해 구동된다(X방향). 베드(1)에는 칼럼(4)이 고정되고, 가이드 레일(5)이 부설되어 있다. 가이드 레일(5)에는 크로스 슬라이드(6)가 이동 가능하게 설치되어 있고, 볼 나사(7)와 모터(8)에 의해 구동된다(Y방향). 크로스 슬라이드(6)에는 유닛 베이스(9)가 고정되고, 유닛 베이스(9)에 고정된 하우징(13)에 이동 가능하게 유지(保持)된 스핀들(12)이 모터(10) 및 샤프트(11)에 의해 구동된다(Z방향). 스핀들(12)에는 드릴(도시 생략)이 유지되어 있으며, 유닛 베이스(9)에 이동 가능하게 유지된 프레셔 풋(15)으로 기판(16)을 가압하여 가공한다.

도 2는 프레셔 풋(15)의 정면도, 도 3은 프레셔 풋(15)의 하면도(下面圖), 도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이다. 풋 컵(17)은 스핀들(12)에 대해 도시되지 않은 실린더에 의해 상하 동작, 및 기판(16)에 가압된다. 풋 컵(17)의 아래에는 부시 전환 장치(35)가 부착되어 있다. 부시 전환 장치(35)는, 세트 나사(22)의 회전 가능한 터릿(turret; 21)을 가지며, 거기에 부시(23)와 부시(24)가 고정되어 있다. 터릿(21)은, 실린더(18)의 앞(先)에 고정된 블록(19)과 조인트(20)에 의해 풋 컵(17)과 결합되고, 실린더(18)의 S방향으로의 신축에 의해 R방향으로 회전한다. 터릿(21)에는 아암(25) 및 아암(26)이 부착되어 있고, 핀(27)에 맞닿아 위치결정됨으로써, 부시(23)와 부시(24)가 전환된다. 여기서, 부시(23)는 극소(極小) 드릴(φ0.3mm 정도 이하)용이며, 구멍의 직경은 3mm 정도이다. 또한, 부시(24)는 소직경(小徑) 드릴(φ0.4∼6.5mm 정도)용이며, 구멍의 직경은 10mm 정도이다. 기판(16)에 천공하는 구멍의 버(burr)를 저감시키기 위해서는, 드릴의 직경에 맞추어 부시의 직경을 이와 같이 교환하여야 한다. 게다가, 흡인하여 배출시키고 있는 절삭분을, 배출시키기 쉽도록 하기 위해 부시(23, 24)에는, 그 직경을 따라 한 줄 또는 몇 줄의 홈이 설치되어 있다.

드릴의 절손을 실시간으로 검출하기 위해서는, 도 3 및 도 4에 기입되어 있는 바와 같이, 부시(23, 24)의 그 홈을 따라 투광 케이블(28)과 수광 케이블(29)을 설치하고, 광 빔(30)을 통과시키면, 특허 문헌 2에 개시된 검출 구성으로 할 수 있다. 그러나, 부시(23, 24)는 터릿(21)에 천공된 구멍에 탄성체 O링(O-ring)을 통해 눌려 들어가 있을 뿐이므로, 부시(23, 24)가 기판과의 접촉·가압 동작을 반복(약 500회/분)하면, 서서히 부시가 회전하여, 광 빔(30)이 차단되어 오(誤)검출하게 되어 버리는 문제가 있었다. 이것은, 에어 구동 터릿식의 부시 전환기에 대해 설명하였으나, 특허 문헌 3에 개시되어 있는 바와 같은 모터 구동 터릿식이나 에어 구동 슬라이드식의 전환기라 하더라도 마찬가지이다.

일본 특허공고공보 S59-43262호 미국 특허공보 제3912925호 일본 특허공개공보 H09-267298호

본 발명의 목적은, 기판과의 접촉·가압 동작을 반복하더라도 부시가 회전하지 않도록 함으로써, 광 빔을 차단하여 오(誤)동작하는 일이 없도록 하는 데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서는, 부시(23, 24)의 홈을 광 빔(30)이 통과하며, 또한 부시 전환 장치(35)와 접촉하지 않는 위치에 투광기(28)와 수광기(29)를 설치하고, 투광기(28)를 제어하여, 수광기(29)로부터의 신호를 처리하여 공구의 절손을 검출하는 검출부를 설치하고, 부시(23, 24)가 회전하지 않도록 스토퍼(21a, 21b, 23a)를 부여하여 상기 부시 전환 장치(35)에 부착하면 된다.

부시(23, 24)가 회전하지 않도록 상기 부시 전환 장치(35)에 부착시키는 것은, 상기 부시(23, 24)를 상기 부시 전환 장치(35)에 부착시키기 위한 구멍의 일부에 설치한 평면부(21a, 21b)와 그것에 맞추어 상기 부시에 설치한 평면부(23a 등)에 의해 구성하면 바람직하다.

참고로, 상기 괄호 내의 부호는, 도면과 대조하기 위한 것이지만, 이것에 의해 특허청구범위의 기재에 영향을 미치는 것은 전혀 아니다.

본 발명에 의해, 기판과의 접촉·가압 동작을 반복하더라도 부시가 회전하지 않도록 할 수 있으므로, 광 빔을 차단하여 오동작하는 일이 없다.

도 1은, 본 발명에 따른 드릴 가공기의 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 프레셔 풋부의 정면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 프레셔 풋부의 하면도이다.
도 4는, 도 3의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 5는, 도 3의 부시(23) 부근의 확대도와 B-B선에 따른 단면도이다.
도 6은, 도 3의 부시(23)를 제거하였을 때의 확대도와 C-C선에 따른 단면도이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 공구 절손 검출 장치의 실시형태에 대해, 도 2∼6을 이용하여 설명한다. 도 2∼4에 있어서 이미 설명한 동일 번호의 부품에 대해서는, 추가적인 설명을 생략하기로 한다. 도 5는, 도 3의 부시(23) 부근의 확대도와 B-B선에 따른 단면도이다. 도 3에 대해 설명한 바와 같이, 탄성체로 이루어진 O링(32)으로 부시(23)는 터릿(21)에 고정되어 있지만, 고정이 불충분하기 때문에, 기판과의 접촉·가압 동작을 반복(약 500회/분)함에 따라 부시(23)가 회전하게 되어, 광 빔(30)의 광로를 차단하게 되어 버리는 것이 오동작의 원인이었다. 이러한 회전을 막기 위해, 터릿(21)의 구멍의 일부에 평면부인 스토퍼(21a)를 설치하고, 부시의 대응하는 측에도 평면부인 스토퍼(23a)를 설치한 것이 특징이다. 이에 따라 회전이 정지하여, 드릴의 절손을 실시간으로 검출할 수 있게 되었다. 이와 같이 간단한 구조로 해결할 수 있는 것이 방치되어 있던 것은, 지금까지 실시간으로의 드릴 절손 검출이 절실히 요구되는 것은 아니었던 이유가 크다.

도 6은, 도 3의 부시(23)를 제거하였을 때의 확대도와 C-C선에 따른 단면도이다. 이와 같이 터릿(21)측의 평탄부의 가공은 가장 간단한 것이다.

본 실시예에서는, 에어 구동 터릿식의 부시 전환기에 대해 설명하였으나, 특허 문헌 3에 개시되어 있는 바와 같은 모터 구동 터릿식이나 에어 구동 슬라이드식의 전환기에 대해서도 마찬가지로 스토퍼(21a, 21b)를 설치하면 된다. 또한, 본 발명은, 드릴과 같은 형상의 여러 종류의 공구를 이용하고, 또한 해당 공구에 맞추어 부시를 전환하여 물품(workpiece)을 가공하는, 예컨대, 라우터(router) 가공기 등의 절손 검출에도 이용할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 투광기로서 투광 파이버(28), 수광기로서 수광 파이버(29)를 이용하여 프레셔 풋(15)의 하면(下面) 구조를 간소화하였으나, 배선 등으로 약간 구조가 복잡해지기는 하지만, 소형의 투광기(LED나 램프 등)와 수광기를 이용해도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 부시가 회전하지 않도록 하기 위해, 부시(23, 24)의 전환 장치(35)에 부착시키기 위한 구멍의 일부에 평면부(스토퍼(21a, 21b))를 설치하고, 그것에 맞추어 부시(23, 24)에도 평면부(스토퍼(23a 등))를 설치하였으나, 이것에 한정되는 것이 아니며, 예컨대, 노치와 돌기여도 된다. 단, 본 발명의 평면부를 사용하는 방법 쪽이 가공은 용이하다.

1 : 베드
2 : 테이블
3 : 가이드 레일
4 : 칼럼
5 : 가이드 레일
6 : 크로스 슬라이드
7 : 볼 나사
8 : 모터
9 : 유닛 베이스
10 : 모터
11 : 샤프트
12 : 스핀들
13 : 하우징
14 : 모터
15 : 프레셔 풋
16 : 기판
17 : 풋 컵
18 : 실린더
19 : 블록
20 : 조인트
21 : 터릿
21a : 스토퍼
21b : 스토퍼
22 : 세트 나사
23 : 부시
24 : 부시
25 : 아암
26 : 아암
27 : 핀
28 : 투광 파이버
29 : 수광 파이버
30 : 광 빔
31 : 드릴
32: O링
35 : 부시 전환 장치

Claims

여러 종류의 드릴과 같은 형상의 공구를 이용하여 판 형상의 물품을 가공하는 가공기로서,
선단(先端)에 부착된 부시로 상기 물품을 가압하기 위한 프레셔 풋을 가지며,
상기 프레셔 풋의 하단(下端)에, 상기 공구에 맞추어 복수의 상기 부시를 전환하기 위한 부시 전환 장치를 가지며,
상기 부시의 하단측에 하나 또는 복수의 직경을 따른 홈이 형성되어 있는 가공기에 있어서,
상기 부시의 홈을 광 빔이 통과하고, 또한 상기 부시 전환 장치와 접촉하지 않는 위치에 투광기와 수광기를 설치하고,
상기 투광기를 제어하여, 상기 수광기로부터의 신호를 처리하여 공구의 절손을 검출하는 검출부를 설치하고,
상기 부시가 회전하지 않도록 스토퍼를 부여하여 상기 부시 전환 장치에 부착시키는 것을 특징으로 하는 공구 절손 검출 장치.
제 1항에 있어서,
상기 부시가 회전하지 않도록 상기 부시 전환 장치에 부착시키는 것이, 상기 부시를 상기 부시 전환 장치에 부착시키기 위한 구멍의 일부에 설치한 평면부와 그것에 맞추어 상기 부시에 설치한 평면부인 것을 특징으로 하는 공구 절손 검출 장치.