KR20200110030A

KR20200110030A - 공작기계의 공구길이 측정장치

Info

Publication number: KR20200110030A
Application number: KR1020190030042A
Authority: KR
Inventors: 고택성
Original assignee: 고택성
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-09-23
Also published as: KR102203815B1

Abstract

본 발명은 오작동을 줄일 수 있는 공작기계용 공구길이 측정장치에 관한 것으로서, 바디(11) 내의 중공부(13)를 따라 신축가능하게 탄설된 제1스프링(18)와, 이 제1스프링(18)에 탄설되어 상기 바디(11)의 상면에 노출되어 측정대상물인 공구(t)가 터치되도록 된 터치부(20)와, 이 터치부(20)의 하부에 일체로 결합되어 터치부(20)과 함께 승강하는 작동로드(17)와, 상기 작동로드(17)의 일측에 일체로 또는 별체로 형성되어 상기 작동로드(17)의 승강에 따라 함께 승강하는 제1접점(22)와, 상기 제1접점(22)에 상부 또는 하부에 배치되어 제2스프링(26)에 탄성가압되며 이동거리가 제한되는 승강핀(25)과, 상기 승강핀(25)의 승강에 따라 상기 제1접점(22)과 온오프되는 제2접점(24)을 포함한다.

Description

공작기계의 공구길이 측정정치 {Tool length measuring device for machining center}

본 발명은 공작기계의 공구길이 측정장치에 관한 것으로서, 머시닝센터 등의 공작기계에서 가공툴인 공구의 길이를 측정하되, 간단한 구조를 가지면서도 절삭유나 칩 등의 이물질의 낙하로 인한 측정에러를 배제하여 측정의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 공작기계의 공구길이 측정장치에 관한 것이다.

선반이나 드릴, 보링 또는 밀링머신이나 이들 기능을 복합적으로 수행하는 머시닝센터와 같은 공작기계에서 가공의 기준점을 설정하기 위해서는 공작기계의 공구의 길이를 측정하여 공구의 좌표를 검출하는 것이 실제의 가공을 위한 선행준비단계로서 반드시 필요하다.

이를 위해 공구가 체결된 척이나 주축에 대향하도록 된 공작기계의 테이블 상면이나 기타 공작기계 몸체의 소정 위치에 공구날의 선단이 접근하여 터치하도록 된 공구길이 측정장치가 설치된다. 이러한 공구길이 측정장치는 내부에 소형 근접스위치가 하나 또는 복수개 내장되며, 스핀들 즉, 주축에 장착된 공구가 축방향으로 수직 또는 수평이동되어 길이측정장치의 터치부를 터치하면 근접스위치가 온 또는 오프로 전환되면서, 그 시점의 공구의 위치데이터가 콘트롤러로 전송되어 공구의 길이 또는 좌표가 산출되게 된다. 대개 이러한 길이측정장치는 공작물의 설치 및 가공에 방해가 되지 않도록 테이블의 가장자리 부근에 고정설치하며, 측정시에는 미시닝센터의 각 주축을 자동 또는 수동으로 측방으로 이동시켜서 측정장치와 머시닝센터의 주축을 일직선상으로 정렬시킨 후에, 적당한 속도로 접근시켜서 길이측정장치를 터치함으로써, 공구의 길이 또는 좌표를 검출하게 된다.

그런데, 종래의 이러한 공구길이 측정장치는 항상 공작기계의 테이블의 상면 등 가공공간 내에 위치되므로, 가공시에 발생된 칩이나 스크랩 또는 절삭유 등의 이물질이 측정장치의 터치부 위로 낙하되어 측정장치가 오작동을 일으키는 경우가 발생될 수 있다. 즉, 공구길이 측정과정에서 공구의 선단이 터치부에 도달하기 전에 이물질이 낙하되어 터치부를 터치하면 이러한 이물질에 의한 터치동작을 공구의 터치로 오인하여 잘못된 측정결과를 출력하게 되는 문제점이 있었다.

등록특허 제10-0810087호 (2008.02.27)

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 공작기계의 길이측정장치의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 간단한 구조를 가지면서도 머시닝센터 등의 공작기계에서 가공툴인 공구의 길이를 측정하되, 간단한 구조를 가지면서도 절삭유나 칩 등의 이물질의 낙하로 인한 측정에러를 배제하여 측정의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 공작기계의 공구길이 측정장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 수치제어식 컨트롤러에 의해 작동되는 머시닝센터 등의 공작기계의 주축에 대향하는 테이블이나 측벽에 설치되며 주축에 장착되는 공구(t)의 선단길이를 측정하는 공작기계의 공구길이 측정장치에 있어서, 공작기계의 테이블이나 측벽에 착탈가능하게 고정하는 고정부(12)가 구비되며 내부에는 중공부(13)가 형성된 바디(11)와, 상기 중공부(13)를 따라 신축가능하게 탄설된 제1스프링(18)와, 이 제1스프링(18)에 탄설되어 상기 바디(11)의 상면에 노출되어 측정대상물인 공구(t)가 터치되도록 된 터치부(20)와, 이 터치부(20)의 하부에 일체로 결합되어 터치부(20)과 함께 승강하는 작동로드(17)와, 상기 작동로드(17)의 일측에 일체로 또는 별체로 형성되어 상기 작동로드(17)의 승강에 따라 함께 승강하는 제1접점(22)와, 상기 제1접점(22)에 상부 또는 하부에 배치되어 제2스프링(26)에 탄성가압되며 이동거리가 제한되는 승강핀(25)과, 상기 승강핀(25)의 승강에 따라 상기 제1접점(22)과 온오프되는 제2접점(24)을 포함하며, 상기 제1접점(22) 및 제2접점(24)의 온오프신호가 컨트롤러로 전송되어 공구의 길이 또는 좌표를 측정하도록 된 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구길이 측정장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 바디(11)의 중공부(13)에는 작동로드(17)의 승강을 안내하는 가이드블록(14)이 일체로 형성되고, 이 가이드블록(14)의 제1접점(22)에 대응하는 부위에는 설치공(23)이 형성되고, 이 설치공(23)에는 상기 승강핀(25), 제2접점(24), 제2스프링(26) 및 스토퍼(27)가 결합된 것 인서트블록(29)이 삽입결합된 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구길이 측정장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 바디(11)의 중공부(13)의 작동로드(17)의 하부에는 이 작동로드(17)에 의해 터치되어 측정동작을 정지하는 비상정지스위치(28)가 배치된 것을 특징으로 하는 공구길이 측정장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 공작기계의 공구길이 측정장치의 바디(11)에는 제1스프링(18)에 탄설되는 터치부(20)와, 제1접점(22)이 일체로 형성된 작동로드(17)가 함께 승강가능하고, 이 작동로드(17)의 일측에는 제2스프링(26)에 탄성가압되는 승강핀(25)에 결합된 제2접점(24)이 구비되므로, 공구(t)의 선단이 터치부(20)에 터치되어 작동로드(17)와 제1접점(22)이 하강할 때, 제2스프링(26)에 탄성가압되는 제2접점(24)이 초기에는 제1접점(22)과 접촉을 유지하다가 스토퍼(27)에 의해 하강을 이동이 저지되어 제1접점(22)과 제2접점(24)의 접촉상태가 해제되어 스위칭신호를 콘트롤러로 전송함으로써, 초기에 가공실 내의 스크랩이나 절삭유 등이 터치부(20)에 충격을 가하여 제1접점(22)이 가동되더라도 제2스프링(26)의 탄성력에 의해 한동한 제2접점(24)과 접촉상태가 유지되므로, 터치신호가 발송되지 않으므로 측정장치의 오작동이 방지된다. 한편, 정상적인 측정동작이 이루어져서 공구(t)의 선단이 터치부(20)을 터치한 후에 지속적으로 하강하면 초기에는 제1접점(22)과 제2접점(24)이 접촉상태를 유지하다가 승강핀(25)의 스토퍼(27)에 의해 제2접점(24)의 이동이 저지되므로 제1접점(22)과의 접촉이 해제되어 오프신호를 발하게 되어 정상적인 공구위치 검출신호가 발송되어 공구길이 또는 좌표값을 측정할 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명에 따르면 제2접점(24)에 연결된 승강핀(25)에 제2스프링(26)을 탄설하고 스토퍼(27)를 형성하는 간단한 구조변경을 통해 공구길이 측정장치의 오작동을 방지하여 작동의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 바디(11)의 중공부(13)에는 작동로드(17)의 승강을 안내하는 가이드블록(14)이 일체로 형성되고, 이 가이드블록(14)의 제1접점(22)에 대응하는 부위에는 설치공(23)이 형성되고, 이 설치공(23)에는 상기 승강핀(25), 제2접점(24), 제2스프링(26) 및 스토퍼(27)가 결합되므로, 접점구조가 간단하고 조립 및 유지보수가 용이하다.

또한, 본 발명에 따르면, 바디(11)의 중공부(13)의 작동로드(17)의 하부에는 이 작동로드(17)에 의해 터치되어 측정동작을 정지하는 비상정지스위치(28)를 배치함으로써, 측정동작시에 공구(t)의 구동수단이 터치부(20)을 터치하고 위치검출신호가 출력된 이후에도 계속적으로 작동하는 경우에는 공구(t) 또는 측정장치가 손상될 수 있으므로, 터치부(20)과 작동로드(17)가 소정범위를 넘이 계속 하강하는 경우에는 작동로드(17)가 비상정지스위치(28)를 터치하게 되어, 측정동작이 강제로 정지되도록 하여 측정동작의 안전성을 더욱 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 구성도
도 2는 상기 실시예의 측정시의 동작상태도
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 구성도
도 4는 상기 실시예의 측정시의 동작상태도

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예의 공구길이 측정장치의 터치시의 구성도와 측정시의 동작상태도이다.

도시된 바와 같이 저면에 공작기계의 가공실 바닥이나 테이블에 설치되는 바디(11)의 저면에는 볼트 등으로 체결하기 위한 체결공과 같은 고정부(12)가 형성되고 바디(11)의 내부에는 중공부(13)가 형성된다. 도시된 실시예는 공작기계의 주축이 수직방향으로 배치되는 경우를 예시적으로 보여주지만, 주축이 수평방향으로 배치되는 경우에 이 바디(11)는 가공실의 측벽에 수평방향으로 설치될 수 있을 것이다. 이 바디(11)의 중공부(13)의 상부에 제1스프링(18)이 탄설되고, 이 제1스프링(18)의 내부로 이 제1스프링(18)에 탄설되는 작동로드(17)가 승강가능하게 배치된다. 그리고 이 작동로드(17)의 상단에는 터치부(20)가 바디(11)의 상부로 노출되도록 배치된다. 이 터치부(20)에는 공구(t)의 선단이 터치되도록 구성되며 공구(t)의 X축방향 및 Z축방향의 이동에 대하여 터치할 수 있도록 디스크형상으로 이루어진다. 터치부(20)의 둘레부는 대략 캡형상의 터치부커버(19)가 일체로 구비된다. 터치부커버(19)와 바디(11) 사이의 유격을 통해 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 터치부(20)와 바디(11) 사이에는 주름관형태의 밀봉커버(21)가 구비된다.

바디(11)의 중공부(13)에는 작동로드(17)의 승강을 안내하는 가이드블록(14)이 일체로 형성되고, 상기 제1스프링(18)의 하단은 상기 가이드블록(14)의 상면에 지지된다. 그리고 이 가이드블록(14)의 하부 일측에는 가이드핀(15)이 하향연장된다. 한편, 작동로드(17)의 하부에는 이 작동로드(17)와 일체로 결합되는 가동블럭(16)이 구비되고, 이 가동블럭(16)의 일측은 상기 가이드블록(14) 측의 가이드핀(15)을 따라 슬라이드되어 작동로드(17)와 가동블록(16)의 정확한 승강동작을 안내한다. 이 가동블록(16)의 타측 상면에는 전기적으로 통전되는 제1접점(22)이 구비된다.

한편, 상기 제1접점(22)에 대응하는 상기 가이드블록(14)에는 설치공(23)이 형성된다. 이 가이드블록(14)의 설치공(23)에는 상부에 스토퍼(27)가 구비된 승강핀(25)과, 이 승강핀(25)의 하부에 배치되며 상기 제1접점(22)에 면하도록 배치되는 제2접점(24)이 구비된다. 그리고, 이 승강핀(25)에 결합되어 제2접점(24)을 제1접점(22)에 대하여 탄성가압하는 제2스프링(26)이 구비된다. 한편, 전술한 제1접점(22)과 제2접점(24)은 터치시에 스위치오프되는 노말크로즈의 B접점을 구성하게 된다.

이러한 승강핀(25)과 제2접점(24), 제2스프링(26) 및 스토퍼(27)는 가이드블록(14)의 설치공(23)에 삽입되는 인서트블록(29)에 일체로 결합된다. 따라서, 이러한 인서트블록(29)에 제2접점(24)과 제2스프링(26), 승강핀(25)과 스토퍼(27)을 조립한 상태에서 이 인서트블록(29)을 가이드블록(14)의 설치공(23)에 삽입하면 주요작동부의 조립이 간편하게 완료된다.

그리고, 바디(11)의 중공부(13)의 저면 일측에는 작동로드(17)의 하단부에 의해 터치되어 정지신호를 출력하는 비상정지스위치(28)가 배치된다. 아울러, 바디(11)의 외부 일측에는 상기 터치부(20)를 향해 에어를 분사하여 터치부(20)에 이물질이 낙하되는 것을 방지하는 에어브러시(30)가 구비된다.

이러한 구조에 따른 동작을 설명하면, 공구(t)의 길이 또는 좌표를 측정하기 위해 공구(t)를 하강시켜서 터치부(20)를 터치하면, 제1스프링(18)의 탄성력에 반하여 터치부(20)가 하강하고 이에 일체로 결합된 작동로드(17)와 가동블럭(16)도 함께 하강한다. 터치부(20)가 하강을 개시하는 순간, 가동블록(16)을 통해 작동로드(17)에 연결된 제1접점(22)이 하강을 개시하면서 제2접점(24)과 분리되어 오프신호를 출력하려고 할 것이다. 그러나 본 발명에 따르면, 제2접점(24)이 제2스프링(26)에 의해 하향하여 탄성가압되므로, 제1접점(22)이 하강을 개시하는 즉시 B접점이 오프되지 않고 제1접점(22)과 함께 제2접점(24)이 함께 하강하면서 통전상태를 유지하다가, 승강핀(25)의 스토퍼(27)가 인서트블록(29)의 상단에 걸려서 제2접점(24)의 하강이 멈추는 순간 제1접점(22)과 제2접점(24)이 분리되어 오프신호를 발하게 되어 비로서 이때 공구의 길이 또는 좌표검출신호가 도시안된 컨트롤러로 전송된다. 이와 같이 본 발명에 따르면, 공구(t)의 터치순간에는 제1접점(22)과 제2접점(24)이 분리되지 않고 일정시간 지연된 후에 분리되므로, 만일에 가공실 내의 스크랩이나 칩 또는 절삭유나 윤활유 기타 이물질이 측정장치(10)의 터치부(20)를 터치하는 경우에는, 이러한 원치않는 터치동작은 제1접점(22)과 제22접점(24)이 분리되지 않는 ??은 시간 동안만 이루어지므로, 이 경우 접점(22,24)은 터치신호를 발하기 않게 되므로 오작동에 의한 측정오차를 방지할 수 있다.

도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시예의 구성도 및 동작상태도를 보여준다. 전술한 실시예와는 제1접점과 제2접점의 배치가 좀 상이하다. 제1접점(22a)이 작동로드(17)측의 가동블럭(16) 상에 일체로 구비되는 대신, 승강핀(25)의 상단에 배치되고, 이에 대응하는 제2접점(24b)는 인서트블록(29)의 상면에 배치된다. 그리고 제2스프링(26a)은 인서트블록(29)의 하부에서 승강핀(25) 하단의 확장부(34)과 인서트블록(29) 사이에 탄설된다. 이러한 구성에 따르면, 공구길이 측정 이전에는 제1접점(22a)과 제2접점(24a)이 제2스프링(26a)의 탄성력에 의해 오프상태를 유지하는 노말오픈 A접점구조를 취한다. 그리고 공구길이 측정을 개시하여 공구(t)가 터치부(20)를 하강시켜서 승강핀(25)이 하강하더라도 제1스프링(26a)의 상승방향 탄성력에 의해 제1접점(22a)과 제2접점(24a)은 여전히 오프상태를 유지한다. 이러한 구조에 따라 측정시에 스크랩이나 절삭유 등의 이물질이 터치부(22)에 순간적으로 낙하되더라도 제1접점(22a)과 제2접점(24a)은 검출신호를 출력하지 않게 되어 오작동이 방지된다. 그러나 공구(t)의 정상적인 터치동작인 경우에는 터치부(20)를 좀 더 지속적으로 하강시켜서 제2스프링(26a)의 탄성력이 상실되므로 마침내 승강핀(25)과 함께 제1접점(22a)이 하강하여 제2접점(24a)과 터치되게 되어 공구의 길이나 죄표검출신호가 출력되어 정상적인 측정동작이 이루어질 수 있게 된다.

Claims

수치제어식 컨트롤러에 의해 작동되는 머시닝센터 등의 공작기계의 주축에 대향하는 테이블이나 측벽에 설치되며 주축에 장착되는 공구(t)의 선단길이를 측정하는 공작기계의 공구길이 측정장치에 있어서, 공작기계의 테이블이나 측벽에 착탈가능하게 고정하는 고정부(12)가 구비되며 내부에는 중공부(13)가 형성된 바디(11)와, 상기 중공부(13)를 따라 신축가능하게 탄설된 제1스프링(18)와, 이 제1스프링(18)에 탄설되어 상기 바디(11)의 상면에 노출되어 측정대상물인 공구(t)가 터치되도록 된 터치부(20)와, 이 터치부(20)의 하부에 일체로 결합되어 터치부(20)과 함께 승강하는 작동로드(17)와, 상기 작동로드(17)의 일측에 일체로 또는 별체로 형성되어 상기 작동로드(17)의 승강에 따라 함께 승강하는 제1접점(22)와, 상기 제1접점(22)에 상부 또는 하부에 배치되어 제2스프링(26)에 탄성가압되며 이동거리가 제한되는 승강핀(25)과, 상기 승강핀(25)의 승강에 따라 상기 제1접점(22)과 온오프되는 제2접점(24)을 포함하며, 상기 제1접점(22) 및 제2접점(24)의 온오프신호가 컨트롤러로 전송되어 공구의 길이 또는 좌표를 측정하도록 된 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구길이 측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 바디(11)의 중공부(13)에는 작동로드(17)의 승강을 안내하는 가이드블록(14)이 일체로 형성되고, 이 가이드블록(14)의 제1접점(22)에 대응하는 부위에는 설치공(23)이 형성되고, 이 설치공(23)에는 상기 승강핀(25), 제2접점(24), 제2스프링(26) 및 스토퍼(27)가 결합된 것 인서트블록(29)이 삽입결합된 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구길이 측정장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 기 바디(11)의 중공부(13)의 작동로드(17)의 하부에는 이 작동로드(17)에 의해 터치되어 측정동작을 정지하는 비상정지스위치(28)가 배치된 것을 특징으로 하는 공구길이 측정장치.