KR20210003968A - System for measuring tool wear - Google Patents

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KR20210003968A KR1020190079073A KR20190079073A KR20210003968A KR 20210003968 A KR20210003968 A KR 20210003968A KR 1020190079073 A KR1020190079073 A KR 1020190079073A KR 20190079073 A KR20190079073 A KR 20190079073A KR 20210003968 A KR20210003968 A KR 20210003968A
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Abstract

The present invention relates to a tool wear measurement system capable of increasing measurement accuracy. According to the present invention, in the tool wear measurement system, a nozzle module receives compressed air from a compressed air supply source while a tool of the machine tool is rotating, and sprays the compressed air to the tool through an air nozzle to remove foreign substances around the tool. An infrared sensor module removes foreign substances around the tool by the nozzle module, and at the same time irradiates infrared rays with the rotating tool and receives the infrared rays reflected from the tool to measure the infrared intensity. A controller measures the tool wear based on the infrared intensity measured from the infrared sensor module.

Description

공구 마모 측정 시스템{System for measuring tool wear}Tool wear measurement system {System for measuring tool wear}

본 발명은 드릴링 등의 가공 공정에서 공구 마모를 측정하여, 적절한 시기에 공구를 교체할 수 있게 하는 공구 마모 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a tool wear measurement system that measures tool wear in a machining process such as drilling, and enables a tool to be replaced at an appropriate time.

최근 4차 산업혁명 시대에 접어들면서, 제조업계는 시장 경쟁력 확보를 위한 공정 무인화 및 자동화를 적극 추진하고 있다. 이를 위해, 자체 측정이 가능하고 제품 품질에 영향을 미치는 인자들에 대한 상태 모니터링 기술이 필수적으로 요구되고 있다. 특히, 공구 마모는 점진적으로 진행되므로, 공구 상태를 모니터링하여 적절한 시기에 공구를 교체할 수 있는 시스템 구현은 자동화의 가장 큰 과제 중 하나이다.Recently, as the 4th industrial revolution has entered the era, the manufacturing industry is actively promoting unmanned processes and automation to secure market competitiveness. To this end, a condition monitoring technology for factors that can self-measure and affect product quality is required. In particular, since tool wear progresses gradually, implementing a system capable of monitoring tool conditions and replacing tools at an appropriate time is one of the biggest challenges of automation.

예를 들어, 드릴링 공정은 실제 가공 공정의 약 25%를 차지할 정도로 절삭 가공 공정에서 큰 비중을 차지한다. 일반적으로, 드릴링 공정은 가공 순서상 후순위에 있으므로, 드릴 마모나 파손과 같은 이상 현상은 전체 생산성 향상에 막대한 지장을 초래한다.For example, the drilling process occupies a large portion of the cutting process, accounting for about 25% of the actual machining process. In general, since the drilling process is in the lower order of the machining order, abnormal phenomena such as drill wear or breakage cause enormous obstacles to overall productivity improvement.

한편, 드릴링 머신과 같은 공작기계의 공구 마모를 측정하는 방식은 직접적인 측정방식과 간접적인 측정방식으로 구분될 수 있다. 직접적인 측정방식은 공구 마모를 광학현미경 등을 이용하여 직접 측정하는 방식이다. 그런데, 공작기계의 가공 현장은 절삭유를 사용하는 열악한 환경으로 인해 직접적인 측정방식이 매우 제한적이다. 또한, 가공 중 발생하는 공구 주변의 절삭유, 미스트, 분진, 절삭칩 등으로 인해 직접적인 측정방식의 측정오차를 발생시키는 문제가 있다.Meanwhile, a method of measuring tool wear of a machine tool such as a drilling machine can be divided into a direct measurement method and an indirect measurement method. The direct measurement method is a method of directly measuring tool wear using an optical microscope. However, the direct measurement method is very limited at the machining site of the machine tool due to the harsh environment using cutting oil. In addition, there is a problem that a measurement error of a direct measurement method occurs due to cutting oil, mist, dust, and cutting chips around the tool generated during processing.

본 발명의 과제는 공구를 이용한 가공 중 발생하는 공구 주변의 이물질을 제거함과 동시에 공구 마모를 측정하여 측정 정밀도를 높일 수 있는 공구 마모 측정 시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a tool wear measurement system capable of increasing measurement accuracy by measuring tool wear while removing foreign substances around a tool generated during processing using a tool.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 공구 마모 측정 시스템은 노즐모듈과, 적외선 센서모듈, 및 제어기를 포함한다. 노즐모듈은 공작기계의 공구가 회전하는 상태에서, 압축공기 공급원으로부터 압축공기를 공급받아 공기 분사구를 통해 공구로 분사하여 공구 주변의 이물질을 제거한다. 적외선 센서모듈은 노즐모듈에 의해 공구 주변의 이물질이 제거됨과 동시에, 회전 상태의 공구로 적외선을 조사해서 공구로부터 반사되는 적외선을 받아서 적외선 세기를 측정한다. 제어기는 적외선 센서모듈로부터 측정되는 적외선 세기를 기반으로 공구 마모를 측정한다.The tool wear measurement system according to the present invention for achieving the above object includes a nozzle module, an infrared sensor module, and a controller. The nozzle module removes foreign substances around the tool by receiving compressed air from a compressed air supply source and spraying it to the tool through an air injection port while the tool of the machine tool rotates. The infrared sensor module measures the intensity of infrared rays by receiving infrared rays reflected from the tool by irradiating infrared rays with a rotating tool while removing foreign substances around the tool by the nozzle module. The controller measures tool wear based on the infrared intensity measured from the infrared sensor module.

본 발명에 따르면, 절삭유를 사용하는 공작기계의 열악한 가공 환경에서도, 공구 주변에 발생된 이물질을 제거함과 동시에 공구 마모를 측정함으로써, 공구 마모 측정을 직접적으로 수행함과 아울러 측정 정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, even in a poor processing environment of a machine tool using cutting oil, by measuring tool wear while removing foreign substances generated around the tool, it is possible to directly perform tool wear measurement and increase measurement accuracy. have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 마모 측정 시스템에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1에 대한 단면도이다.
도 3은 도 2에 있어서, 적외선 센서모듈에 의해 공구 마모를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 대한 일부 분해 사시도이다.
도 5는 도 2에 있어서, 적외선 센서모듈에 추가 발광소자와 추가 수광소자가 포함된 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 다른 예에 따른 적외선 센서모듈을 도시한 단면도이다.1 is a perspective view of a tool wear measurement system according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of FIG. 1.
3 is a view for explaining a process of measuring tool wear by an infrared sensor module in FIG. 2.
4 is a partial exploded perspective view of FIG. 1.
5 is a cross-sectional view illustrating an example in which an additional light emitting element and an additional light receiving element are included in the infrared sensor module in FIG. 2.
6 is a cross-sectional view illustrating an infrared sensor module according to another example.

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. Here, the same reference numerals are used for the same configuration, and repeated descriptions and detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. Embodiments of the present invention are provided in order to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 마모 측정 시스템에 대한 구성도이다. 도 2는 도 1에 대한 단면도이다. 도 3은 도 2에 있어서, 적외선 센서모듈에 의해 공구 마모를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 도 1에 대한 일부 분해 사시도이다.1 is a block diagram of a tool wear measurement system according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1. 3 is a view for explaining a process of measuring tool wear by an infrared sensor module in FIG. 2. 4 is a partial exploded perspective view of FIG. 1.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 마모 측정 시스템(100)은 노즐모듈(110)과, 적외선 센서모듈(120), 및 제어기(130)를 포함한다.1 to 4, a tool wear measurement system 100 according to an embodiment of the present invention includes a nozzle module 110, an infrared sensor module 120, and a controller 130.

노즐모듈(110)은 공작기계의 공구(10)가 회전하는 상태에서, 압축공기 공급원(140)으로부터 압축공기를 공급받아 공기 분사구(111)를 통해 공구(10)로 분사하여 공구(10) 주변의 이물질을 제거한다. 즉, 노즐모듈(110)은 회전 상태의 공구(10)로 압축공기를 분사함으로써, 공구(10) 주변에 발생한 절삭유, 미스트, 분진, 절삭칩 등과 같은 이물질을 제거한다.The nozzle module 110 receives compressed air from the compressed air supply source 140 and injects it to the tool 10 through the air injection port 111 while the tool 10 of the machine tool rotates. Remove foreign substances from. That is, the nozzle module 110 removes foreign substances such as cutting oil, mist, dust, and cutting chips generated around the tool 10 by spraying compressed air to the tool 10 in a rotating state.

공작기계의 일 예로는 드릴링 머신일 수 있다. 드릴링 머신은 Z축을 중심으로 회전함에 따라 XY 평면상의 피가공물을 드릴링 가공하는 드릴과, 드릴을 회전시키는 주축모터와, 드릴을 Z축 방향으로 이송시키는 이송모터를 포함할 수 있다. 이 경우, 공구(10)는 드릴에 해당할 수 있다.An example of a machine tool may be a drilling machine. The drilling machine may include a drill for drilling a workpiece on the XY plane as it rotates around the Z axis, a main shaft motor for rotating the drill, and a transfer motor for transferring the drill in the Z axis direction. In this case, the tool 10 may correspond to a drill.

압축공기 공급원(140)은 공기 압축기와 밸브를 포함할 수 있다. 공기 압축기는 내부에 박막의 탄성판이 모터에 의해 왕복함에 따라 외부 공기를 인렛으로부터 필터를 통해 흡입해서 압축하는 다이아프램(diaphragm) 방식으로 구성될 수 있다. 밸브는 공기 압축기의 아웃렛을 개폐함에 따라 공기 압축기 내에 압축된 공기를 노즐모듈(110)로 선택적으로 공급할 수 있다. 공기 압축기 및 밸브는 제어기(130)에 의해 제어될 수 있다. 노즐모듈(110)은 압축공기 공급원(140)의 외부에 장착되어 압축공기 공급원(140)과 연결될 수 있다.The compressed air supply source 140 may include an air compressor and a valve. The air compressor may be configured in a diaphragm type in which external air is sucked through a filter from an inlet and compressed as an elastic plate of a thin film is reciprocated by a motor. The valve may selectively supply air compressed in the air compressor to the nozzle module 110 by opening and closing the outlet of the air compressor. The air compressor and valve can be controlled by the controller 130. The nozzle module 110 may be mounted outside the compressed air supply source 140 and connected to the compressed air supply source 140.

적외선 센서모듈(120)은 노즐모듈(110)에 의해 공구(10) 주변의 이물질이 제거됨과 동시에, 회전 상태의 공구(10)로 적외선을 조사해서 공구(10)로부터 반사되는 적외선을 받아서 적외선 세기를 측정한다.The infrared sensor module 120 removes foreign substances around the tool 10 by the nozzle module 110 and at the same time, irradiates infrared rays with the tool 10 in a rotating state to receive infrared rays reflected from the tool 10 to receive infrared intensity. Measure

예컨대, 드릴링 머신의 드릴 마모를 측정하는 경우, 드릴을 드릴링 머신에 결합한 상태에서 일정한 주축 회전속도(Spindle speed)로 드릴을 회전시키면, 드릴의 곡면 형상에 따라 적외선 센서모듈(120)과 드릴 사이의 거리가 변화하게 되어 1회전당 반복되는 신호파형이 적외선 센서모듈(120)로부터 나타나며, 이러한 1회전 신호파형은 드릴 형상의 상대적 거리에 따른 출력전압 차이로 드릴의 형상을 전압 신호에 반영한다.For example, when measuring drill wear of a drilling machine, if the drill is rotated at a constant spindle speed while the drill is connected to the drilling machine, the infrared sensor module 120 and the drill are As the distance changes, a signal waveform that is repeated per revolution appears from the infrared sensor module 120, and this one-turn signal waveform reflects the shape of the drill in the voltage signal as an output voltage difference according to the relative distance of the drill shape.

이러한 드릴 형상에 따른 출력전압 차이는 드릴의 마모가 진행될수록 전압 신호에 나타나게 된다. 그 이유가 피가공물, 드릴 재질, 회전속도, 이송속도, 드릴링 가공 깊이 등 동일한 조건에서 드릴링 공정을 진행하게 되면, 드릴 코너는 점진적으로 마모되어 드릴 형상 및 표면 거칠기가 변화되기 때문이다.The difference in the output voltage according to the shape of the drill appears in the voltage signal as the wear of the drill progresses. The reason is that if the drilling process is performed under the same conditions, such as the workpiece, the drill material, rotation speed, feed speed, and drilling depth, the drill corner is gradually worn and the drill shape and surface roughness change.

또한, 그 이유가 드릴은 중심부로부터 반경방향으로 갈수록 반지름에 비례해 회전속도가 빨라져 가공 중 가공 벽면과 일으키는 마찰로 인해 높은 열이 발생하므로, 드릴 코너 에지(edge)의 경도가 저하되기 때문이다.In addition, the reason is that the rotational speed of the drill increases in proportion to the radius from the center in the radial direction, and high heat is generated due to friction caused by the machining wall during processing, so that the hardness of the drill corner edge decreases.

이와 같이, 드릴 코너의 마모가 점진적으로 진행되면 에지가 무뎌지고 드릴의 표면 거칠기가 나빠진다. 이는 적외선 센서모듈(120)과 드릴 코너 사이의 미소거리 차이와 드릴 표면의 난반사를 유발하며, 결과적으로 드릴 코너에서 반사되어 적외선 센서모듈(120)로 수광되는 광량을 감소시킨다. 따라서, 시간에 따른 적외선 센서모듈(120)의 전압 신호를 이용하면, 드릴 코너의 마모를 측정할 수 있다.In this way, as the wear of the drill corner gradually progresses, the edge becomes dull and the surface roughness of the drill deteriorates. This causes a small distance difference between the infrared sensor module 120 and the drill corner and diffuse reflection of the drill surface, and as a result, the amount of light reflected from the drill corner and received by the infrared sensor module 120 is reduced. Therefore, by using the voltage signal of the infrared sensor module 120 over time, it is possible to measure the wear of the drill corner.

제어기(130)는 적외선 센서모듈(120)로부터 측정되는 적외선 세기를 기반으로 공구(10) 마모를 측정한다. 예컨대, 제어기(130)는 적외선 세기와 공구(10) 마모량과의 상관 관계를 나타내는 상관 모델을 이용하여, 적외선 센서모듈(120)로부터 측정된 적외선 세기를 공구(10) 마모량으로 환산하여 측정할 수 있다.The controller 130 measures the wear of the tool 10 based on the infrared intensity measured from the infrared sensor module 120. For example, the controller 130 may convert and measure the infrared intensity measured by the infrared sensor module 120 into the wear amount of the tool 10 using a correlation model representing the correlation between the infrared intensity and the wear amount of the tool 10. have.

이와 같이, 전술한 공구 마모 측정 시스템(100)에 따르면, 절삭유를 사용하는 공작기계의 열악한 가공 환경에서도, 공구(10) 주변에 발생된 이물질을 제거함과 동시에 공구(10) 마모를 측정함으로써, 공구(10) 마모 측정을 직접적으로 수행함과 아울러 측정 정밀도를 높일 수 있게 된다.In this way, according to the above-described tool wear measurement system 100, even in a poor machining environment of a machine tool using cutting oil, by removing foreign substances generated around the tool 10 and measuring the wear of the tool 10, the tool (10) It is possible to improve the measurement accuracy while directly performing the wear measurement.

한편, 노즐모듈(110)은 노즐 바디(112)와, 센서 지지블록(113), 및 노즐 팁(114)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the nozzle module 110 may include a nozzle body 112, a sensor support block 113, and a nozzle tip 114.

노즐 바디(112)는 가장자리 부위에 압축공기 공급원(140)으로부터 압축공기를 공급받는 공기 공급구(115)가 형성된다. 노즐 바디(112)는 바디 중앙부(112a)와 제1 확경부(112b) 및 제2 확경부(112c)를 갖는 형태로 이루어질 수 있다.The nozzle body 112 has an air supply port 115 that receives compressed air from the compressed air supply source 140 at the edge. The nozzle body 112 may have a body central portion 112a, a first expansion portion 112b, and a second expansion portion 112c.

바디 중앙부(112a)는 중앙에 센서 지지블록(113)의 블록 바디(113b)를 전방으로부터 끼우는 끼움 홈을 갖는다. 바디 중앙부(112a)는 전방이 개구된 중공 원기둥 형태로 이루어질 수 있다. 바디 중앙부(112a)의 끼움 홈은 저면 가장자리를 따라 단턱이 형성되며, 단턱에 블록 바디(113b)의 후단을 안착시켜 지지할 수 있다.The body central portion 112a has a fitting groove in the center for inserting the block body 113b of the sensor support block 113 from the front. The body central part 112a may be formed in the shape of a hollow cylinder with an open front. A stepped groove is formed along the bottom edge of the fitting groove of the body central part 112a, and the rear end of the block body 113b may be seated on the stepped to support it.

제1 확경부(112b)는 바디 중앙부(112a)의 후단 쪽에 가깝게 바디 중앙부(112a)의 외주를 따라 바디 중앙부(112a)보다 큰 외경으로 형성된다. 공기 공급구(115)는 제1 확경부(112b)에 전후 방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 공기 공급구(115)는 제1 확경부(112b)의 옆면까지 절개된 형태로 이루어질 수 있다. 공기 공급구(115)는 2개로 구비되어 제1 확경부(112b)를 중심으로 대칭을 이루게 배열될 수 있다. 공기 공급구(115)에는 압축공기 공급원(140)과 연결을 위한 공기 공급관(115a)이 장착될 수 있다.The first enlarged diameter 112b is formed with an outer diameter larger than the body central portion 112a along the outer periphery of the body central portion 112a close to the rear end of the body central portion 112a. The air supply port 115 may be formed to penetrate the first expanding portion 112b in the front-rear direction. The air supply port 115 may be cut to the side of the first expansion part 112b. The air supply port 115 may be provided in two and may be arranged symmetrically around the first enlarged diameter 112b. The air supply port 115 may be equipped with an air supply pipe 115a for connection with the compressed air supply source 140.

제1 확경부(112b)는 바디 중앙부(112a)의 전단 부위와 함께 노즐 팁(114)의 내주면과의 사이에 공기 유로를 형성함으로써, 공기 공급구(115)로부터 유입된 압축공기가 노즐 팁(114)의 공기 분사구(111)로 이송될 수 있게 한다.The first expanding part 112b forms an air flow path between the front end portion of the body central part 112a and the inner circumferential surface of the nozzle tip 114, so that the compressed air introduced from the air supply port 115 is 114) to be transported to the air injection port 111.

제2 확경부(112c)는 제1 확경부(112b)보다 바디 중앙부(112a)의 후단에 가깝게 바디 중앙부(112a)의 외주를 따라 제1 확경부(112b)보다 큰 외경으로 형성된다. 제2 확경부(112c)는 제1 확경부(112b)와의 사이에 단턱을 형성하여 노즐 팁(114)의 후단을 안착시켜 지지할 수 있다. 제2 확경부(112c)의 단턱은 노즐 팁(114)의 후단과 접착제 등으로 접합될 수 있게 한다.The second enlarged portion 112c is formed with an outer diameter larger than the first enlarged portion 112b along the outer circumference of the body central portion 112a closer to the rear end of the body central portion 112a than the first enlarged portion 112b. The second enlarged portion 112c may support by seating the rear end of the nozzle tip 114 by forming a stepped between the first enlarged portion 112b. The stepped jaws of the second enlarged portion 112c are bonded to the rear end of the nozzle tip 114 with an adhesive or the like.

센서 지지블록(113)은 노즐 바디(112)의 중앙 부위에 고정되어 적외선 센서모듈(120)을 지지한다. 센서 지지블록(113)은 블록 헤드(113a) 및 블록 바디(113b)를 포함할 수 있다.The sensor support block 113 is fixed to the central portion of the nozzle body 112 to support the infrared sensor module 120. The sensor support block 113 may include a block head 113a and a block body 113b.

블록 헤드(113a)는 공구(10)를 향하는 전단 쪽으로 갈수록 외경이 점진적으로 작아지는 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 블록 헤드(113a)는 공구(10)를 향하는 전단 쪽으로 갈수록 테이퍼진 형태로 이루어질 수 있다. 블록 헤드(113a)는 전단으로부터 반구 또는 돔 형태로 오목하게 곡면진 홈을 가질 수 있다.The block head 113a may be formed in a form in which the outer diameter gradually decreases toward the front end toward the tool 10. That is, the block head 113a may be tapered toward the front end toward the tool 10. The block head 113a may have a concave curved groove in the form of a hemisphere or a dome from the front end.

블록 바디(113b)는 블록 헤드(113a)의 최대 외경보다 작은 외경을 갖는 원기둥 형태로 블록 헤드(113a)의 후단에 동축으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 블록 바디(113b)는 블록 헤드(113a)와 경계 부위가 단턱진 형태로 이루어질 수 있다. 따라서, 센서 지지블록(113)은 블록 바디(113b)가 노즐 바디(112)의 끼움 홈에 끼움 결합된 상태에서 단턱이 노즐 바디(112)의 끼움 홈 주변에 놓임으로써, 노즐 바디(112)에 안정되게 지지될 수 있다. 또한, 센서 지지블록(113)의 단턱은 노즐 바디(112)의 끼움 홈 주변과 접착제 등으로 접합될 수 있게 한다.The block body 113b may be coaxially connected to the rear end of the block head 113a in a cylindrical shape having an outer diameter smaller than the maximum outer diameter of the block head 113a. Accordingly, the block body 113b may be formed in a form in which the boundary portion with the block head 113a is stepped. Accordingly, the sensor support block 113 is placed around the fitting groove of the nozzle body 112 while the block body 113b is fitted into the fitting groove of the nozzle body 112, It can be supported stably. In addition, the stepped jaws of the sensor support block 113 may be bonded to the vicinity of the fitting groove of the nozzle body 112 with an adhesive or the like.

노즐 팁(114)은 중앙 부위에 공기 분사구(111)가 형성되며, 공기 공급구(115)를 통해 공급되는 압축공기를 노즐 바디(112)와의 사이로 전달받아 공기 분사구(111)를 통해 분사한다. 노즐 팁(114)은 제1 팁부(114a) 및 제2 팁부(114b)를 갖는 형태로 이루어질 수 있다. 제1 팁부(114a)는 전후단이 개구된 중공 원기둥 형태로 이루어지며, 후단이 제2 확경부(112c)의 단턱에 맞닿아 지지될 수 있다.The nozzle tip 114 has an air injection port 111 formed at a central portion thereof, and receives compressed air supplied through the air supply port 115 between the nozzle body 112 and injects it through the air injection port 111. The nozzle tip 114 may have a shape having a first tip portion 114a and a second tip portion 114b. The first tip portion 114a may be formed in the shape of a hollow cylinder with front and rear ends opened, and the rear end may be supported by abutting against the stepped portion of the second enlarged diameter 112c.

제2 팁부(114b)는 제1 팁부(114a)의 전단으로부터 공구(10) 쪽으로 갈수록 외경이 작아지게 연장된 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 제2 팁부(114b)는 공구(10)를 향하는 전단 쪽으로 갈수록 테이퍼진 형태로 이루어질 수 있다. 제2 팁부(114b)의 테이퍼 각도는 블록 헤드(113a)의 테이퍼 각도와 동일하게 이루어짐으로써, 제2 팁부(114b)의 내면과 블록 헤드(113a)의 외면 사이가 일정 간격을 이룰 수 있다.The second tip portion 114b may be formed in a form that extends so that the outer diameter becomes smaller toward the tool 10 from the front end of the first tip portion 114a. That is, the second tip portion 114b may be tapered toward the front end toward the tool 10. Since the taper angle of the second tip portion 114b is the same as the taper angle of the block head 113a, a predetermined interval may be formed between the inner surface of the second tip portion 114b and the outer surface of the block head 113a.

제2 팁부(114b)는 전단 중앙 부위에 공기 분사구(111)가 형성된다. 공기 분사구(111)는 원형으로 이루어질 수 있다. 공기 분사구(111)는 블록 헤드(113a)의 전단 부위를 노출시킬 수 있는 지름을 가질 수 있다. 노즐 바디(112)로 유입된 압축공기는 제1 팁부(114a)와 블록 헤드(113a) 사이의 유로를 따라 공기 분사구(111)로 고르게 이동한 후 공기 분사구(111)를 통해 링 형태로 분사될 수 있다. 따라서, 공기 분사구(111)를 통해 분사된 압축공기는 에어 터널(air tunnel)을 형성하여 공구(10) 주변의 이물질을 순간적으로 제거할 수 있다.The second tip portion 114b has an air injection hole 111 formed at the center portion of the front end. The air injection port 111 may have a circular shape. The air injection port 111 may have a diameter capable of exposing the front end portion of the block head 113a. Compressed air introduced into the nozzle body 112 is evenly moved to the air injection port 111 along the flow path between the first tip portion 114a and the block head 113a, and then is injected in a ring shape through the air injection port 111. I can. Accordingly, the compressed air injected through the air injection port 111 may form an air tunnel to instantly remove foreign matter around the tool 10.

한편, 일 예에 따른 적외선 센서모듈(120)은 광섬유(optical fiber, 121)와, 발광소자(122), 및 수광소자(123)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the infrared sensor module 120 according to an example may include an optical fiber 121, a light emitting device 122, and a light receiving device 123.

광섬유(121)는 한쪽 단을 통해 공구(10)로 적외선을 조사하고 공구(10)로부터 반사되는 적외선을 받도록 센서 지지블록(113)에 지지된다. 광섬유(121)는 반대쪽 단의 발광소자(122)로부터 방출된 적외선을 전달받아 공구(10)로 조사하고 공구(10)로부터 반사되는 적외선을 받아서 반대쪽 단의 수광소자(123)로 전달한다.The optical fiber 121 is supported by the sensor support block 113 so as to irradiate infrared rays to the tool 10 through one end and receive infrared rays reflected from the tool 10. The optical fiber 121 receives infrared rays emitted from the light emitting device 122 at the opposite end, irradiates it with the tool 10, receives infrared rays reflected from the tool 10, and transmits it to the light receiving device 123 at the opposite end.

광섬유(121)는 한쪽 단이 블록 헤드(113a)의 전단 홈 중앙을 통해 노출된 상태로 센서 지지블록(113)을 전후 방향으로 관통하여 장착될 수 있다. 센서 지지블록(113)은 광섬유(121)의 바디를 끼우는 홀보다 작은 지름을 갖는 노출 홀을 통해 광섬유(121)의 한쪽 단을 노출시킬 수 있다.The optical fiber 121 may be mounted by penetrating the sensor support block 113 in the front-rear direction with one end exposed through the center of the front end groove of the block head 113a. The sensor support block 113 may expose one end of the optical fiber 121 through an exposure hole having a diameter smaller than that in which the body of the optical fiber 121 is inserted.

발광소자(122)는 광섬유(121)의 반대쪽 단으로 적외선을 방출한다. 발광소자(122)는 발광다이오드 등으로 이루어질 수 있다. 수광소자(123)는 광섬유(121)의 반대쪽 단으로부터 적외선을 받아서 적외선 세기를 측정한다. 수광소자(123)는 포토트랜지스터(phototransistor) 등으로 이루어질 수 있다.The light emitting device 122 emits infrared rays to the opposite end of the optical fiber 121. The light emitting device 122 may be formed of a light emitting diode or the like. The light-receiving element 123 receives infrared rays from the opposite end of the optical fiber 121 and measures infrared intensity. The light-receiving device 123 may be formed of a phototransistor or the like.

이러한 적외선 센서모듈(120)은 발광소자(122)로부터 광섬유(121)를 통해 공구(10)로 조사된 적외선이 공구(10) 표면에서 반사되어 광섬유(121)로 입사되면 수광소자(123)가 수신한 빛의 세기만큼 빛 에너지를 전기 에너지로 변환해 전압으로 출력한다. 여기서, 수광소자(123)로부터 출력되는 전압의 아날로그 신호는 저대역 통과 필터(low pass filter)를 거쳐 데이터 획득 장치, 예컨대 DAQ board로 전송되어 제어기(130)에 저장될 수 있다.In this infrared sensor module 120, when infrared rays irradiated from the light emitting device 122 to the tool 10 through the optical fiber 121 are reflected from the surface of the tool 10 and incident on the optical fiber 121, the light receiving device 123 is It converts light energy into electrical energy equal to the intensity of the received light and outputs it as a voltage. Here, the analog signal of the voltage output from the light-receiving element 123 may be transmitted to a data acquisition device such as a DAQ board through a low pass filter and stored in the controller 130.

도 5에 도시된 바와 같이, 적외선 센서모듈(120)은 추가 발광소자(124)와 추가 수광소자(125)를 포함할 수 있다. 추가 발광소자(124)는 공구(10)로 적외선을 조사하도록 센서 지지블록(113)에 지지된다. 추가 수광소자(125)는 추가 발광소자(124)로부터 조사되어 공구(10)로부터 반사되는 적외선을 받아서 적외선 세기를 측정하도록 센서 지지블록(113)에 지지된다.As shown in FIG. 5, the infrared sensor module 120 may include an additional light emitting device 124 and an additional light receiving device 125. The additional light emitting device 124 is supported on the sensor support block 113 to irradiate infrared rays with the tool 10. The additional light-receiving element 125 is supported by the sensor support block 113 so as to receive infrared rays reflected from the tool 10 by being irradiated from the additional light-emitting elements 124 and measure infrared intensity.

추가 발광소자(124)는 발광 부위가 블록 헤드(113a)의 전단 홈 중앙을 통해 노출되되 센서 지지블록(113)을 전후 방향 기준으로 중앙 쪽에 가깝게 기울어진 상태로 관통하여 장착될 수 있다. 추가 수광소자(125)는 수광 부위가 블록 헤드(113a)의 전단 홈 중앙을 통해 노출되되 센서 지지블록(113)을 전후 방향 기준으로 중앙 쪽에 가깝게 기울어진 상태로 관통하여 장착될 수 있다.The additional light-emitting device 124 may be mounted so that the light-emitting portion is exposed through the center of the front end groove of the block head 113a and penetrates the sensor support block 113 in a state inclined close to the center side with respect to the front-rear direction. The additional light-receiving element 125 may be mounted so that the light-receiving portion is exposed through the center of the front end groove of the block head 113a and penetrates the sensor support block 113 in a state inclined close to the center side with respect to the front-rear direction.

추가 발광소자(124)와 추가 수광소자(125)는 광섬유(121)을 중심으로 대칭을 이루게 배치될 수 있다. 따라서, 추가 수광소자(125)는 추가 발광소자(124)로부터 조사되어 공구(10)으로부터 반사되는 적외선을 최대로 받을 수 있다.The additional light-emitting element 124 and the additional light-receiving element 125 may be arranged to be symmetrical around the optical fiber 121. Accordingly, the additional light-receiving element 125 can receive maximum infrared rays reflected from the tool 10 by being irradiated from the additional light-emitting element 124.

제어기(130)는 수광소자(123)와 추가 수광소자(125)로부터 측정된 적외선 세기를 평균 처리해서 산출하거나 최대 값을 선택하는 등 다양한 방식으로 공구 마모량을 보완함으로써, 측정 정밀도를 더욱 높일 수 있다.The controller 130 can improve the measurement accuracy by compensating the wear amount of the tool in various ways, such as calculating the average of the infrared intensity measured from the light receiving element 123 and the additional light receiving element 125 or selecting a maximum value. .

다른 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 적외선 센서모듈(220)은 발광소자(221)와, 수광소자(222)를 포함할 수 있다. 발광소자(221)는 공구(10)로 적외선을 조사하도록 센서 지지블록(113)에 지지된다. 수광소자(222)는 발광소자(221)로부터 조사되어 공구(10)로부터 반사되는 적외선을 받아서 적외선 세기를 측정하도록 센서 지지블록(113)에 지지된다.As another example, as shown in FIG. 6, the infrared sensor module 220 may include a light emitting device 221 and a light receiving device 222. The light emitting element 221 is supported by the sensor support block 113 to irradiate infrared rays with the tool 10. The light-receiving element 222 is supported by the sensor support block 113 so as to receive infrared rays reflected from the tool 10 by being irradiated from the light emitting device 221 and measure the infrared intensity.

발광소자(221)는 발광 부위가 블록 헤드(113a)의 전단 홈 중앙을 통해 노출되되 센서 지지블록(113)을 전후 방향 기준으로 중앙 쪽에 가깝게 기울어진 상태로 관통하여 장착될 수 있다. 수광소자(222)는 수광 부위가 블록 헤드(113a)의 전단 홈 중앙을 통해 노출되되 센서 지지블록(113)을 전후 방향 기준으로 중앙 쪽에 가깝게 기울어진 상태로 관통하여 장착될 수 있다.The light emitting device 221 may be mounted through the light emitting portion exposed through the center of the front end groove of the block head 113a, but passing through the sensor support block 113 in a state inclined close to the center side based on the front-rear direction. The light-receiving element 222 may be mounted so that the light-receiving portion is exposed through the center of the front end groove of the block head 113a and penetrates the sensor support block 113 in a state inclined close to the center side with respect to the front-rear direction.

발광소자(221)와 수광소자(222)는 블록 헤드(113a)를 중심으로 대칭을 이루게 배치될 수 있다. 즉, 본 예에 따른 발광소자(221)와 수광소자(222)는 전술한 예의 추가 발광소자(124)와 추가 수광소자(125)를 이루게 구성될 수 있다.The light-emitting element 221 and the light-receiving element 222 may be disposed symmetrically around the block head 113a. That is, the light-emitting device 221 and the light-receiving device 222 according to the present example may be configured to form the additional light-emitting device 124 and the additional light-receiving device 125 of the above-described example.

노즐모듈(110)은 공기 공급구(115)를 통해 공급되는 압축공기를 공구로 분사하도록 센서 지지블록(113)의 중앙 부위에 형성된 추가 공기 분사구(116)를 포함할 수 있다. 즉, 노즐모듈(110)은 전술한 예의 광섬유(121)가 생략된 부위에 추가 공기 분사구(116)를 가질 수 있다. 추가 공기 분사구(116)는 공기 분사구(111)와 함께 공구(10)로 압축공기를 분사함으로써, 공구(10) 주변의 이물질을 제거하는 효과를 더욱 높일 수 있게 한다.The nozzle module 110 may include an additional air injection port 116 formed at a central portion of the sensor support block 113 to spray compressed air supplied through the air supply port 115 with a tool. That is, the nozzle module 110 may have an additional air injection port 116 at a portion where the optical fiber 121 of the above-described example is omitted. The additional air injection port 116 injects compressed air to the tool 10 together with the air injection port 111, thereby further increasing the effect of removing foreign substances around the tool 10.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. The present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, but this is only illustrative, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. I will be able to. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

10..공구
110..노즐모듈
111..공기 분사구
116..추가 공기 분사구
120,220..적외선 센서모듈
121..광섬유
122,221..발광소자
123,222..수광소자
124..추가 발광소자
125..추가 수광소자10..Tools
110..Nozzle module
111..air nozzle
116..Additional air nozzle
120,220..infrared sensor module
121..optical fiber
122,221..Light-emitting device
123,222..light receiving element
124..Additional light emitting device
125..Additional light receiving element

Claims (5)

공작기계의 공구가 회전하는 상태에서, 압축공기 공급원으로부터 압축공기를 공급받아 공기 분사구를 통해 공구로 분사하여 공구 주변의 이물질을 제거하는 노즐모듈;
상기 노즐모듈에 의해 공구 주변의 이물질이 제거됨과 동시에, 회전 상태의 공구로 적외선을 조사해서 공구로부터 반사되는 적외선을 받아서 적외선 세기를 측정하는 적외선 센서모듈; 및
상기 적외선 센서모듈로부터 측정되는 적외선 세기를 기반으로 공구 마모를 측정하는 제어기;
를 포함하는 공구 마모 측정 시스템.A nozzle module for removing foreign substances around the tool by receiving compressed air from a compressed air supply source and spraying it to the tool through an air injection port while the tool of the machine tool rotates;
An infrared sensor module configured to measure infrared intensity by receiving infrared rays reflected from the tool by irradiating infrared rays with a rotating tool while removing foreign substances around the tool by the nozzle module; And
A controller for measuring tool wear based on the infrared intensity measured from the infrared sensor module;
Tool wear measurement system comprising a. 제1항에 있어서,
상기 노즐모듈은,
가장자리 부위에 상기 압축공기 공급원으로부터 압축공기를 공급받는 공기 공급구가 형성된 노즐 바디;
상기 노즐 바디의 중앙 부위에 고정되어 상기 적외선 센서모듈을 지지하는 센서 지지블록; 및
중앙 부위에 상기 공기 분사구가 형성되며, 상기 공기 공급구를 통해 공급되는 압축공기를 상기 노즐 바디와의 사이로 전달받아 상기 공기 분사구를 통해 분사하는 노즐 팁;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 마모 측정 시스템.The method of claim 1,
The nozzle module,
A nozzle body having an air supply port supplied with compressed air from the compressed air supply source at an edge portion;
A sensor support block fixed to a central portion of the nozzle body to support the infrared sensor module; And
A nozzle tip having the air injection port formed at a central portion, receiving compressed air supplied through the air supply port between the nozzle body and spraying the compressed air through the air injection port;
Tool wear measurement system comprising a. 제2항에 있어서,
상기 적외선 센서모듈은,
한쪽 단을 통해 공구로 적외선을 조사하고 공구로부터 반사되는 적외선을 받도록 상기 센서 지지블록에 지지되는 광섬유와,
상기 광섬유의 반대쪽 단으로 적외선을 방출하는 발광소자, 및
상기 광섬유의 반대쪽 단으로부터 적외선을 받아서 적외선 세기를 측정하는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 마모 측정 시스템.The method of claim 2,
The infrared sensor module,
An optical fiber supported by the sensor support block to irradiate infrared rays with a tool through one end and receive infrared rays reflected from the tool,
A light emitting device that emits infrared rays to the opposite end of the optical fiber, and
Tool wear measurement system, characterized in that it comprises a light receiving element for measuring the infrared intensity by receiving infrared rays from the opposite end of the optical fiber. 제3항에 있어서,
상기 적외선 센서모듈은,
공구로 적외선을 조사하도록 상기 센서 지지블록에 지지되는 추가 발광소자, 및
상기 추가 발광소자로부터 조사되어 공구로부터 반사되는 적외선을 받아서 적외선 세기를 측정하도록 상기 센서 지지블록에 지지되는 추가 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 마모 측정 시스템.The method of claim 3,
The infrared sensor module,
An additional light emitting device supported on the sensor support block to irradiate infrared rays with a tool, and
And an additional light-receiving element supported on the sensor support block to receive infrared rays irradiated from the additional light-emitting element and reflected from the tool to measure infrared intensity. 제2항에 있어서,
상기 적외선 센서모듈은,
공구로 적외선을 조사하도록 상기 센서 지지블록에 지지되는 발광소자, 및
상기 발광소자로부터 조사되어 공구로부터 반사되는 적외선을 받아서 적외선 세기를 측정하도록 상기 센서 지지블록에 지지되는 수광소자를 포함하며;
상기 노즐모듈은,
상기 공기 공급구를 통해 공급되는 압축공기를 공구로 분사하도록 상기 센서 지지블록의 중앙 부위에 형성된 추가 공기 분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 마모 측정 시스템.The method of claim 2,
The infrared sensor module,
A light emitting device supported by the sensor support block to irradiate infrared rays with a tool, and
And a light-receiving element supported on the sensor support block to receive infrared rays irradiated from the light emitting element and reflected from the tool and measure infrared intensity;
The nozzle module,
And an additional air injection port formed at a central portion of the sensor support block to inject compressed air supplied through the air supply port to the tool.
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