KR20190054573A - C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 자동공작기계의 공구를 교체하기 위한 장치로서, 교체하고자 하는 공구를 고정하는 고정부와 상기 고정부에 고정된 공구를 측정하는 측정부 및 상기 측정부에 의해 측정된 값으로 C값을 생성하여 나타내는 제어부를 포함하며, 상기 C값은 기준이 되는 공구와 교체대상 공구의 상기 측정부에서 측정된 값의 상대적인 차이에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치이다. 이 발명은 공구를 교환하고 측정하는 스테이지에 키를 구비하여 척에 결합된 공구의 회전을 방지하고, 척에는 엔드밀, 드릴, 커터 등 공구를 수동으로 탈부착 할 수 있어, 공구의 C값을 측정한 후 공구를 척에 결합한 상태에서 공작기계의 공구홀더에 그대로 장착할 수 있다. 이에 따라, 수치제어 프로그램에 의해 자동으로 구동되는 공작기계의 가공불량을 현저하게 개선하고, 가공 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 측정하는 장치가 판으로 되어 있는바, 공구 끝 단의 날 수와 날 끝의 모서리 반경(border-radius)과 무관하게 제일 높은 한 점을 찾아 측정함으로서 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

Description

C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치{Tool changing apparatus having C value producing function}

본 발명은 C값을 생성하여 자동공작기계의 공구를 교체하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 컴퓨터 수치제어(CNC: Computerized Numerical Control)에 의해 고정밀, 고능률 및 자동화를 실현하는 자동공작기계인 머시닝센터(MCT)의 스핀들에 장착되는 공구의 위치를 계측하여 기계원점을 설정하고, 기준이 되는 공구의 좌표 값과 교체하고자 하는 공구의 좌표 값의 상대적인 차이를 통해 C값을 생성하며, 이를 머시닝센터의 제어부에 입력하여 공구 교환시간을 단축시킬 수 있는 공작기계용 공구의 교체장치에 관한 것이다.

현재 기계 가공분야에서 널리 사용되고 있는 자동공작기계인 머시닝센터(MCT)는 공작물을 복합 가공할 수 있는 CNC 장치로서, 여러 개의 공구를 툴매거진에 보관하여 두고 프로그램 순서에 따라 자동 공구교환장치(automatic tool changer)에 의해 자동으로 공구가 교환되어 일련의 작업을 수행하는 기계장치이다.

종래의 머시닝센터에서 사용되는 공구측정방법에는 머시닝센터의 툴매거진에서 사용되는 툴-프리세터(Tool pre-setter)를 이용하여 공구크기를 계측하고 공구를 교체하는 방법이 사용되어 왔으나, 공구의 체결력 및 공구기준선(G/A Line)의 불일치로 인해 작업자의 시험작업 후 계측에 의해 공구 보정값을 변경 적용해야만 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 자동 공구교환장치는 툴매거진에서 필요한 공구를 선택하여 지금까지 사용하고 있던 공구를 자동적으로 교체함으로써 가공시간을 대폭적으로 줄일 수 있으나, 이 또한 최초에 공구를 장착할 때의 위치 조정과 공구 보정이 중요하며, 고도의 정밀도를 요하는 부품을 제작하기 위해서는 세심한 초기 설정이 필요하므로 공구를 머시닝센터에 장착하기 전에 별도로 공구를 측정하는 단계가 요구된다. 따라서 결과적으로 공구의 교체 과정에서 이러한 공구의 측정과 보정에 5~10분 이상의 시간이 소요된다.

또한, 드릴을 이용하여 100개 이상의 구멍을 뚫는 보링작업과 같이 연속적인 작업에서 공구가 부러지거나 금이 가는 등 문제가 발생하는 경우에도 공구의 교체가 요구되는 바, 종래에는 머시닝센터의 작동을 정지하고 공구 교환을 위한 측정 및 설정을 다시 해야 하므로 시간이 배로 드는 문제점이 있었다.

그리고 공작물의 위치제어가 아무리 정밀하여도 작업자가 공구를 계측한 뒤 측정한 공구를 머시닝센터로 이동하여 교체하는 과정에서 공구의 미세한 이동이 있을 수 있고, 그에 따라 상기 공구의 계측이 무의미해지거나 오차가 생길 수 있는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 테이블 상의 단일한 지점에서 공구의 좌표를 측정하여 별도의 계산과정 없이 좌표의 상대적인 차이값(C값)을 제공하여 오차검출 시간을 단축시키고 교체대상 공구의 공작기계에서의 교체 위치를 정확하게 보정하고, 그에 따라 공구교체 시간을 대폭 단축하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 방법에 의해 자동으로 교체대상 공구의 C값을 생성한 뒤 공구가 척에 결합된 상태에서 머시닝 센터로 이동되므로 공구의 계측 뒤 추가적인 오차발생을 줄이고 공작기계의 가공불량을 현저하게 개선하며 가공 정밀도를 높이는 것을 목적으로 한다.

또한, 공구 끝 단의 날 수와 날 끝의 모서리 반경(border-radius)과 무관하게 제일 높은 한 점을 찾아 측정함으로써 시간 및 비용을 절감하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 공작기계의 공구를 교체하기 위한 장치로서, 교체하고자 하는 공구를 고정하는 고정부와 상기 고정부에 고정된 공구를 측정하는 측정부 및 상기 측정부에 의해 측정된 값으로 C값을 생성하는 제어부를 포함하며, 상기 C값은 기준이 되는 공구와 교체의 대상이 되는 공구의 상기 측정부에서 측정된 좌표값에 대한 상대적인 차이에 의해 생성되는 것을 특징으로 한다.

상기 교체대상 공구는 척에 결합된 채로 본 발명의 공구교체장치에 장착되는데, 상기 고정부는 상기 척에 결합되고 상단 일면에 공구의 회전 방지용 키를 구비하는 교체용 스테이지와 상기 교체용 스테이지의 하단에 위치하는 스테이지 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 척은 나사 또는 볼트 조임으로 교체대상 공구를 탈부착할 수 있는 것을 특징으로 하며, 상기 스테이지 지지대는 하단에 상기 척을 고정하기 위한 클러치와 상기 클러치와 척을 조이기 위한 클러치 핸들을 포함할 수 있다.

상기 측정부는 교체대상 공구의 좌표값 측정을 위해 공구에 접촉하는 측정캐리어와 측정캐리어가 이동하는 가이드부를 포함한다.

상기 측정캐리어는 교체대상 공구의 끝 단에 접촉하는 접촉패드와 접촉패드 상단에 결합되어 일정거리 이상 이격되게 위치하는 승하강 캐리어, 상기 접촉패드 상단에 결합되어 상기 승하강 캐리어와 접촉패드와의 접촉을 방지하는 스토퍼 및 상기 가이드부에 결합되고 접촉패드가 교체대상 공구의 끝 단에 도달하기 전에 승하강 캐리어의 하강 속도를 줄이기 위한 고정용스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 접촉패드는 다각형 판 형상인 것을 특징으로 한다.

상기 측정캐리어는 상기 접촉패드와 측정대상 공구의 접촉시 승하강 캐리어의 하강 충격을 흡수하는 스프링과 상기 승하강 캐리어의 하강 속도를 수동으로 조절할 수 있는 핸들을 더 포함할 수 있다.

상기 가이드부는 교체대상 공구의 좌표값을 표시하는 스케일 센서와 상기 측정캐리어의 고정용스토퍼가 이동하기 위해 홈이 형성된 가이드블럭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 기준이 되는 공구에 대한 좌표값을 설정하는 영점셋팅키를 구비한 입력부와 상기 생성된 C값을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 교체대상 공구들을 대기시킬 수 있는 대기툴스테이지를 포함하고 상기 고정부를 지지하는 테이블을 장치 하단에 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 이용한 공구 교체 방법은 상기 기준이 되는 공구와 교체대상 공구의 상기 측정부에서 측정된 값의 상대적인 차이에 의해 C값을 생성하고, 상기 C값을 머시닝센터의 제어부에 입력하여 공구교체를 완료하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치에 의하면, 테이블 상의 단일한 위치에서 추가적인 수작업에 의한 계산과정 없이 기준공구에 대한 교체대상 공구의 설치 오차를 직접 측정하고, 상기 측정된 설치 오차를 통해 C값을 생성하는 바, 상기 오차검출 시간을 단축하고 교체대상 공구의 공작기계에서의 교체 위치를 정확하게 설정함으로써 머시닝 센터에서의 공구 교체시간을 현저히 단축시킬 수 있다.

특히, 공구를 교환, 장착하고 측정하는 스테이지에는 양쪽 방향으로 키를 구비하여 척에 결합된 공구의 회전을 방지하고, 척을 용이하게 조이고 풀게 할 수 있으며, 척에는 엔드밀, 드릴 커터 등을 수동으로 탈부착할 수 있어 공구의 C값 측정 후 공구가 척에 결합된 상태에서 머시닝 센터의 공구홀더에 그대로 장착할 수 있다. 이에 따라, 공구의 계측 뒤 머시닝 센터에 장착하는 과정에서 추가적인 오차발생을 줄일 수 있으며, 공작기계의 가공불량을 현저하게 개선하고 가공 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 공구와 접촉하는 측정부가 판 형상으로 되어 있는 바, 공구 끝 단의 날 수와 날 끝의 모서리 반경(border-radius)과 무관하게 제일 높은 한 점을 찾아 측정 함으로서 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 자동공작기계에서 사용되는 공구들을 나타낸 사진.
도 2는 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치의 실물 사진.
도 3은 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치의 전체적인 구성을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치의 정면도.
도 5는 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치의 좌측면도.
도 6은 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치의 우측면도.
도 7은 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치의 평면도.
도 8은 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치에서 C값을 측정하기 위해 교체대상 공구의 끝 단에 승하강 캐리어를 하강하여 접촉한 상태를 나타낸 사진.
도 9는 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치의 대기툴스테이지에 교체대상 공구를 척에 결합한 상태에서 대기시키고 있는 모습을 나타낸 사진.
도 10은 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치에서 척의 실물을 나타낸 사진.
도 11은 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치에서 클러치와 척이 결합된 모습을 나타낸 사진.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 명칭에는 동일 부호를 사용하기로 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 발명의 기타 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

도 1은 자동공작기계에서 사용되는 공구들을 나타낸 사진으로서 상기 사진에 나타나 있는 공구들이 교체의 대상이 되는 공구들이다.

도 2는 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치의 실물 사진이고, 도 3은 본 발명의 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치의 전체적인 구성을 도시한 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명은 교체하고자 하는 공구(10)를 고정하는 고정부(100)와 상기 고정부(100)에 고정된 공구(10)를 측정하는 측정부(200) 및 상기 측정부에 의해 측정된 값으로 C값을 생성하여 나타내는 제어부(300)를 포함하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치로서, 상기 C값은 기준이 되는 공구와 교체대상 공구(10)의 상기 측정부(200)에서 측정된 값의 상대적인 차이에 의해 생성된다.

상기 교체대상 공구(10)는 척(20)에 결합된 채로 이동되며, 상기 고정부(100)는 상기 척(20)과 결합하고 상단 일면에 공구(10)의 회전 방지용 키(110)를 구비하는 교체용 스테이지(120)와 상기 교체용 스테이지(120)의 하단에 위치하는 스테이지 지지대(130)를 포함한다.

작업자는 엔드밀, 드릴, 커터 등 공구를 척에 수동으로 탈부착하여 척에 결합한 상태에서 교체대상 공구를 측정하고 그대로 이동하여 머시닝센터에 장착할 수 있는 바 매거진에서 공구를 선택하여 장착한 후 측정하기 위해 공구를 작업위치로 이동하는 과정이 생략되므로 공구의 계측 뒤 추가적인 오차발생을 줄일 수 있다.

또한, 드릴을 이용하여 100개 이상의 구멍을 뚫는 보링작업과 같이 연속적인 작업에서 공구가 부러지거나 금이 가는 등 문제가 발생하는 경우에도 공작기계를 중단할 필요 없이 기계 외부에서 공구의 측정이 가능한 바, 작업 중 공구 교체에 소요되는 시간도 줄일 수 있다.

한편, 상기 키(110)는 교체용 스테이지(120)의 상단에 두 개 이상 형성된다. 교체대상 공구(10)의 좌표 값을 측정할 때에 키(110)가 상기 척(20)에 맞물려 상기 교체대상 공구(10)의 회전을 방지하는 데에 목적이 있으므로, 설치되는 키(110)의 개수는 2개 또는 3개인 것이 바람직하다.

또한, 척이 단단히 고정되지 않는 경우 공구의 측정 과정에서 측정부와 교체대상 공구의 접촉으로 인해 척이 이동하거나 스테이지가 손상될 수 있는 위험이 있다. 따라서 상기 스테이지 지지대(130)의 하단에는 상기 척(20)을 교체용 스테이지(120) 상면에 고정하기 위한 클러치(140)와 상기 클러치(140)와 척(20)을 조이기 위한 클러치핸들(150)을 포함할 수 있다.

도 10과 도 11은 본 발명에 이용되는 척(20)과 상기 척(20)과 결합된 클러치(140)의 실물 사진으로서, 도 10 및 도 11을 참조하면 상기 척(20)은 하단에 스터드 볼트(21)가 결합되어 있고, 상기 스터드 볼트(21)는 헤드부에 45도의 각도로 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 클러치(140)는 중앙에 척(20)의 스터드 볼트(21)의 직경과 일치하는 원형의 홈이 형성되어 있어 클러치(140)의 홈과 척(20)의 스터드 볼트(21)가 결합될 수 있다. 상기 결합방식으로는 클러치(140) 내부에 나란히 위치하는 클러치핀(141) 2개와 상기 클러치핸들(150)에 연결된 캠이 있어, 클러치핸들(150)을 우측으로 밀면 캠에 의해 상기 2개의 클러치핀(141)이 클러치(140)의 홈 중앙으로 이동하여 척(20)의 스터드 볼트(21)에 밀착하게 된다.

상기 클러치핀(141)은 스터드 볼트(21)에 접촉하는 부분이 44도 각도로 테이퍼가 형성되어 있어 스터드 볼트(21)의 테이퍼 각도인 45도와 결합시 1도의 차이가 난다. 따라서 클러치핀(141)과 스터드볼트(21)가 접촉시 서로 완전히 밀착되지 않고, 사이에 빈 공간이 생겨 클러치핀(141)이 스터드볼트(21)를 아래로 밀어내게 된다. 그리고 상기 클러치핸들(150)의 조임에 따라 클러치핀(141)이 중앙으로 이동하면서 클러치핀(141)의 미는 힘이 상승하고 상기 척(20)은 아래로 밀려 클러치(140)에 단단히 고정된다.

측정부(200)는 상기 교체대상 공구(10)의 좌표값 측정을 위해 공구에 접촉하는 측정캐리어(210)와 상기 측정캐리어(210)가 이동하는 가이드부(220)를 포함한다.

상기 측정캐리어(210)는 교체대상 공구(10)의 끝 단과 접촉하는 접촉패드(211)와 상기 접촉패드(211) 상단에 일정거리 이상 이격되게 위치하는 승하강 캐리어(212), 상기 접촉패드(211) 상단에 결합되어 상기 승하강 캐리어(212)와 접촉패드(211)와의 접촉을 방지하는 스토퍼(213) 및 상기 가이드부(220)에 결합되고 접촉패드(211)가 교체대상 공구(10)의 끝 단에 도달하기 전에 승하강 캐리어(212)의 하강 속도를 줄이기 위한 고정용스토퍼(214)를 포함한다.

상기 접촉패드(211)는 다각형 판 형상인 것이 바람직하며, 다각형 모양에 한정되지 않으나 평평한 형태일 것이 요구된다. 본 발명은 측정장치가 판 형상으로 되어 있으므로 공구의 날 수 및 모서리 반경에 무관하게 높이가 가장 높은 한 점을 측정할 수 있다.

도 4 내지 6은 본 발명의 정면도, 좌측면도 및 우측면도로서, 도 4 내지 6을 참조하면, 상기 측정캐리어(210)는 상기 접촉패드(211)와 측정대상 공구의 접촉시 승하강 캐리어(212)의 하강 충격을 흡수하는 스프링(215)과 상기 승하강 캐리어(212)의 하강속도를 수동으로 조절할 수 있는 핸들(216)을 더 포함한다.

상기 스프링(215)은 상기 스토퍼(213)보다 높이가 높으므로, 승하강 캐리어(212)가 접촉패드(211)의 스토퍼(213)에 닿기 전에 승하강 캐리어(212)의 하강 속도를 줄이도록 하여 충격을 완화하도록 도와주는 역할을 한다.

또한, 상기 가이드부(220)는 상기 교체대상 공구(10)의 좌표값을 측정하는 스케일 센서(221)와 상기 측정캐리어(210)의 고정용스토퍼(214)가 이동하기 위해 홈이 형성된 가이드블럭(222)을 포함한다.

상기 스케일 센서(221)는 공지된 다양한 방식이 적용될 수 있고, 가장 기본적인 방식으로 외부 일면에 눈금이 표시되어 있어, 작업자가 이를 직접 읽어 들여 제어부(300)의 입력부(310)에 입력할 수 있으나, 자동화된 방식으로 작동할 수도 있다. 일 예로 내부에 미세한 눈금이 새겨져 있어, 승하강 캐리어(212)가 지나가면서 펄스를 읽어들여 이를 직선 이동거리로 환산하여 제어부(300)로 전송하는 방식이 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명을 위에서 바라본 평면도로서, 도 7을 참조하면, 상기 가이드블럭(222)은 고정용스토퍼(214)와 접촉하는 부분의 면에 홈이 형성되어 있고, 상기 고정용스토퍼(214)는 상기 가이드블럭(222)의 홈과 맞물리도록 돌기가 형성되어 있다. 따라서 상기 고정용스토퍼(214)는 가이드블럭(222)과 맞물린 상태로 상하로 이동할 수 있다.

또한, 스케일 센서(221)와 가이드블럭(222)은 일정거리 이상 이격되어 있어, 고정용스토퍼(214)의 상기 상하 이동에 의해 측정캐리어(210)가 상기 이격된 공간을 따라 이동할 수 있다.

한편, 공구를 측정할 때에 측정부(200)의 하강 속도가 너무 빠르면 공구의 끝 단과 접촉할 때에 공구의 끝 단이 상하거나 접촉시 충격으로 측정부(200)가 튀어올라 공구의 정확한 측정이 어려울 수 있다. 따라서 측정부(200)의 하강 속도를 줄이기 위하여 상기 고정용스토퍼(214)는 내부에 스프링플런저(spring plunger)가 상기 가이드블럭(222)의 홈과 맞물리는 돌기 중 한쪽에 지면과 나란하도록 위치하여 있다. 상기 스프링플런저는 가이드블럭(222)의 홈에 접촉하고 있어, 가이드블럭(222)과의 마찰을 통해 측정부(200)의 하강 속도를 조절하며, 스프링플런저를 조일수록 가이드블럭(222)에 더 강하게 접촉되어 마찰이 커지므로 측정부의 하강 속도를 더욱 늦출 수 있다.

제어부(300)는 상기 교체대상 공구(10)의 기준이 되는 공구에 대한 좌표 값을 설정하는 영점셋팅키를 구비한 입력부(310)와 상기 생성된 C값을 표시하는 표시부(320)를 포함한다. 상기 입력부(310)는 숫자판을 더 포함하여 작업자가 측정부에서 측정된 값이 아닌 다른 임의의 값을 수동으로 넣어 C값을 생성할 수도 있고, mm, inch 등 단위를 바꾸는 단위키를 포함한 다수의 키가 마련될 수 있다.

본 발명은 상기 제어부(300)에 전원을 공급하는 전선이 통과하기 위한 배선용홀(410)과 상기 교체대상 공구들을 대기시킬 수 있는 대기툴스테이지(420) 및 상기 고정부(100)를 지지하는 테이블(430)을 장치 하단에 포함할 수 있다.

상기 제어부(300)는 테이블(430)로부터 분리하여 다른 작업환경에 설치하여 이용될 수 있다. 이 경우 배선용홀(410)은 요구되지 않는다.

상기 대기툴스테이지(420)는 테이블(430) 상면 일측에 복수개 배열되어 있으며, 테이블(430)의 크기를 고려하여 6개 정도가 바람직하고, 내경은 교체용스테이지(120)의 내경과 동일하다. 대기툴스테이지(420)의 배열 형태는 도면에 한정되지 않으며, 작업자의 환경에 따라 다양하게 배치될 수 있다.

교체대상 공구가 2개 이상인 경우 각각의 공구가 척에 결합된 상태에서 스테이지에 장착될 수 있고, 고정부(100)의 교체용 스테이지(120)에 장착되어 측정되고 있는 공구를 제외한 나머지 공구들은 상기 대기툴스테이지(420)에 장착되어 측정을 대기한다. 이를 통해 작업자는 공구의 계측을 한번에 여러 개 하여 작업시간을 단축할 수 있다.

본 발명을 이용하여 공구를 교체하는 방법으로는 먼저 교체하고자 하는 공구(10)를 척(20)에 결합시키고, 상기 척(20)에 결합된 공구를 상기 고정부의 교체용스테이지(120)에 장착시킨 뒤, 상기 교체대상 공구(10)가 있는 하단으로 상기 측정부의 승하강 캐리어(212)를 하강시켜 접촉패드(211)가 공구(10)의 말단에 접촉하도록 하여 C값을 생성한다(도 8). 상기 C값은 기준이 되는 공구와 교체 대상이 되는 공구의 상기 측정부에서 측정된 값의 상대적인 차이를 나타내는 값이다. 다음으로 상기 척(20)에 결합된 공구(10)가 공작기계의 공구홀더에 장착된 뒤, 표시부(320)에 표시된 C값이 공작기계의 제어부에 입력되어 공구 교체가 완료된다.

일 예로, 드릴을 교체하고자 할 때 데이터베이스에 저장되어 있는 드릴의 좌표 값이 217.150(기준공구 값)이고, 실제 머시닝 센터에서 교체하고자 하는 드릴에 대해 본 발명의 측정부에서 좌표값을 측정한 결과 217.687(교체대상 공구 값)일 때, 상기 C값은 기준공구와 교체대상 공구의 좌표값의 상대적인 차이를 의미하는 것이므로 표시부에 0.537이 C값으로서 산출된다. 그리고 작업자는 상기 교체대상 드릴을 척에 결합한 채로 머시닝 센터의 공구홀더에 장착하고, C값을 머시닝 센터의 제어부에 입력하여 공구 교체를 완료할 수 있다. 또한, 상기 제어부에서 생성된 C값이 머시닝 센터로 자동 송신되어 사용자의 입력행위 없이 공구교체가 완료되도록 할 수도 있다.

도 9는 대기툴스테이지(420)에 교체대상 공구를 대기시키고 있는 모습을 나타낸 사진으로서, 상기 2단계에서 교체하고자 하는 공구(10)가 복수개인 경우 상기 척(20)에 결합된 공구들을 대기툴스테이지(420)에 장착시키는 단계를 포함한다.

또한, 도 8은 상기 승하강 캐리어(212)를 하강하여 교체대상 공구(10)와 접촉한 모습을 나타낸 사진으로서, 상기 3단계에서 상기 접촉패드(211)는 공구(10) 말단의 날 수 및 모서리 반경에 무관하게 공구(10)의 제일 높은 한 점에 접촉할 수 있다. 따라서 드릴과 같이 끝 단이 예리하거나, 볼엔드밀과 같이 끝 단이 완만한 경우 모두에 대하여 공구의 길이를 정확하게 계측할 수 있다.

100: 고정부
110: 키
120: 교체용 스테이지
130: 스테이지 지지대
140: 클러치
141: 클러치핀
150; 클러치핸들
200: 측정부
210: 측정캐리어
211: 접촉패드
212: 승하강 캐리어
213: 스토퍼
214: 고정용스토퍼
215: 스프링
216: 핸들
220: 가이드부
221: 스케일 센서
222: 가이드블럭
300: 제어부
310: 입력부
320: 표시부
410: 배선용홀
420: 대기툴스테이지
430: 테이블
10: 교체대상 공구
20: 척
21: 스터드볼트

Claims (12)

1. 자동공작기계의 공구를 교체하기 위한 장치로서,
   교체하고자 하는 공구를 고정하는 고정부;
   상기 고정부에 고정된 공구를 측정하는 측정부;
   상기 측정부에 의해 측정된 값으로 C값을 생성하는 제어부;
   를 포함하며, 상기 C값은 기준이 되는 공구와 교체대상 공구의 상기 측정부에서 측정된 값의 상대적인 차이에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 교체대상 공구는 척에 결합되는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 고정부는
   상기 척에 결합되고 상단 일면에 공구의 회전 방지용 키를 구비하는 교체용스테이지;
   상기 교체용스테이지의 하단에 위치하는 스테이지 지지대;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 스테이지 지지대는
   하단에 상기 척을 고정하기 위한 클러치;
   상기 클러치와 척을 조이기 위한 클러치핸들;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 절삭공구 교체 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 측정부는
   상기 교체대상 공구에 접촉하는 측정캐리어;
   상기 측정캐리어가 이동하는 가이드부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 측정캐리어는
   상기 교체대상 공구의 말단에 접촉하는 접촉패드;
   상기 접촉패드 상단에 일정거리 이상 이격되게 위치하는 승하강 캐리어;
   상기 접촉패드의 상단에 결합되어 상기 승하강 캐리어와 접촉패드와의 접촉을 방지하는 스토퍼;
   상기 접촉패드가 교체대상 공구의 끝 단에 도달하기 전에 승하강 캐리어의 하강 속도를 줄이기 위한 고정용스토퍼;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 측정캐리어는
   상기 승하강 캐리어의 하강시 충격을 흡수하는 스프링;
   상기 승하강 캐리어의 하강 속도를 조절할 수 있는 핸들;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 가이드부는
   상기 교체대상 공구의 좌표값을 측정하는 스케일 센서;
   상기 측정부의 고정용스토퍼가 이동하기 위한 홈이 형성된 가이드블럭;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
9. 제6항에 있어서,
   상기 접촉패드는 판 형상인 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 교체대상 공구의 기준이 되는 공구에 대한 좌표값을 설정하는 영점셋팅키를 구비한 입력부;
    상기 생성된 C값을 표시하는 표시부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 교체대상 공구들을 대기시킬 수 있는 대기툴스테이지;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 C값 생성기능을 가진 공구 교체 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 의한 장치를 이용하여,
    상기 기준이 되는 공구와 교체대상 공구의 상기 측정부에서 측정된 값의 상대적인 차이에 의해 C값을 생성하는 제1 단계와,
    상기 교체대상 공구가 머시닝센터의 공구홀더에 장착된 뒤, C값이 머시닝센터의 제어부에 입력되어 공구교체를 완료하는 제2 단계를 포함하는 C값을 이용한 공구 교체 방법.

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