KR20230077402A - 공구 파손 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

공구 파손 감지 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 공구 파손 감지 장치는 공구와 공작물이 접촉될 때 발생되는 전하량 변화를 이용하여 공구의 파손을 감지할 수 있는 공구 파손 감지 장치를 제공한다.

Description

공구 파손 감지 장치{Tool breakage detection device}
본 발명은 공작기계에 구비된 공구의 이상 유무를 감지하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 공구 파손 감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 소재를 절삭하거나 가공하기 위한 공작기계는 통상적으로 가공 대상 소재(workpiece)를 이송(feed)하기 위한 하나 이상의 서보모터, 및 서보모터에 의해 이송되는 소재를 절삭하기 위한 공구가 장착되는 스핀들을 구비하고 있다.
상기 서보모터에 의해 소재가 미리 정해진 경로로 이송되는 동안 공구가 소재를 절삭하게 된다. 이때, 만약 공구가 과도하게 마모되는 등의 이상 발생시에는 절삭 작업이 원활하게 진행되지 못하여 공작기계에는 과부하가 걸리게 된다.
종래에는 이러한 과부하를 검출하기 위하여 외부센서를 사용하거나 CNC(Computer Numerical Control) 콘트롤러를 이용하여 스핀들 모터와 서보 모터의 부하 전류치를 검출하는 방식을 사용하였다. 즉, 공구 이상시에는 이상 과부하가 발생된다는 가정하에, 스핀들 모터 또는 서보 모터에 공급되는 전류의 값이 기준이 되는 최대값을 초과하는지의 여부를 판단하여 과부하를 검출하는 방식을 사용하였다.
상기 CNC 또는 각종 가공 시스템에서 공작물을 가공하는 경우 가공량이나 가공시간에 따라 공구의 마모량이 점차 증가하게 되며, 이 경우 공작물의 가공속도가 지연되는 것은 물론, 공작물의 가공면이 거칠어지고 가공정밀도가 떨어지게 된다.
또한 가공작업시 공작물에 무리한 힘을 가하여 또는 공구의 상태와 공작물의 재질특성 등의 영향으로 공구가 파손되는 경우가 빈번히 발생되고 있으며, 공구가 파손된 상태에서 이를 확인하지 아니하고 가공작업을 행하는 경우가 있다.
이처럼 공구가 파손된 상태를 확인하지 않고 가공작업을 행할 경우 가공이 불가능하거나 가공부의 마찰저항 등으로 인하여 공구가 완전히 파손됨과 동시에 공구의 파편이 작업자에게 튀어 안전사고를 유발하는 문제점도 있다.
그러나 작업자가 이와 같은 공구의 마모량이나 파손상태(파손량이 적을 경우)를 확인하기가 용이하지 않은 단점이 있으며, 공구의 마모 또는 파손상태를 간편하게 확인할 필요성이 절실이 요구되고 있다.
따라서 공구 이상시에 발생하는 다양한 문제점에 대해 정확히 판단하기 위한 대응 방안이 필요하게 되었다.
대한민국공개특허 제10-2006-0052813호
본 실시 예들은 축전기의 원리를 이용하여 회전 공구 또는 고정 공구와 같이 다양한 조건에서 사용되는 공작기계의 공구 파손 감지 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 공구 파손 감지 장치는 공구(10)가 구비된 공작기계의 몸체와 접지된 상태가 유지되는 접지부(50); 상기 공구(10)에 의해 가공될 공작물(2)의 좌우 측면에서 서로 마주보며 서로 다른 전극으로 대전되는 축전부(110)가 구비된 한 쌍의 접촉부(100); 상기 공구(10)가 상기 공작물(2)과 접촉 또는 비접촉시 발생된 전하량의 변화를 감지하는 전하량 감지부(200); 및 상기 전하량 감지부(200)로부터 감지된 전하량에 따라 상기 공구의 이상 유무를 판단하는 제어부(300)를 포함한다.
상기 접촉부(100)는 상기 공작물(2)과 마주보는 일측면이 접촉 및 지지된 상태가 유지되는 제1 접촉부(102); 상기 공작물(2)과 마주보는 타측면이 선택적으로 접촉 및 지지되고, 상기 공작물(2)을 향해 수평 방향으로 전진 또는 후진 이동 되도록 슬라이드 부(125)가 구비된 제2 접촉부(104)를 포함한다.
상기 축전부(110)는 양의 극성을 갖고 상기 접촉부(100)의 세로 방향에서 소정의 길이로 연장된 제1 축전부(112); 상기 제1 축전부(112)의 전면에 위치되고, 음의 극성을 갖고 상기 접촉부(100)의 세로 방향에서 소정의 길이로 연장된 제2 축전부(114)를 포함한다.
상기 제1 축전부(112)와 상기 제2 축전부(114)는 외측에서 전기적인 절연을 위한 절연체(116)가 감싸는 것을 특징으로 한다.
상기 공작물(2)이 상기 슬라이드 부(125)에 의해 상기 제1 축전부(112)와 상기 제2 축전부(114) 사이에 고정될 경우 전기적으로 접속된 상태가 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기 슬라이드 부(125)는 수동 방식 또는 자동 방식 중의 어느 하나의 방식으로 작동된다.
본 발명의 제2 실시 예에 의한 공구 파손 감지 장치는 공구(10)가 구비된 공작기계의 몸체와 접지된 상태가 유지되는 접지부(50); 상기 공구(10)에 의해 가공될 공작물(2)이 선택적으로 고정 또는 고정 해제 되기 위해 지지 부(101)의 상면에서 서로 마주보며 이격되어 위치되고, 상기 공작물(2)과 접촉시 전기적인 통전이 이루어지도록 구비된 도전부(500); 상기 도전부(500)와 전기적으로 연결되고, 서로 다른 전극으로 대전되는 한 쌍의 축전부(1100); 상기 공구(10)가 상기 공작물(2)과 접촉 또는 비접촉시 발생된 전하량의 변화를 감지하는 전하량 감지부(200); 및 상기 전하량 감지부(200)로부터 감지된 전하량에 따라 상기 공구의 이상 유무를 판단하는 제어부(300)를 포함한다.
상기 도전부(500)는 상기 공작물(2)과 마주보며 위치된 제1 도전부(510); 상기 제1 도전부(510)와 마주보며 상기 공작물(2)을 향해 수평 방향으로 전진 또는 후진 이동 되도록 슬라이드 부(526)가 구비된 제2 도전부(520)를 포함한다.
상기 제1 도전부(510)는 상기 공작물(2)을 향해 탄지하는 제1 탄성부재((512)에 의해 탄지되고, 상기 제2 도전부(520)는 상기 공작물(2)을 향해 탄지하는 제2 탄성부재((522)에 의해 탄지되는 것을 특징으로 한다.
상기 도전부(500)에는 상기 제1 도전부(510)를 외측에서 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제1 절연체(514); 상기 제2 도전부(520)를 외측에서 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제2 절연체(524)가 구비된다.
상기 슬라이드 부(526)에는 상기 공작물(2)과의 거리를 감지하기 위한 거리 감지부(526a)가 내장된 것을 특징으로 한다.
상기 축전부(1100)는 양의 극성을 갖고 상기 지지 부(101)의 내측에 구비되며, 상기 제1 도전부(510)와 전기적으로 연결되는 제1 축전부(1120); 음의 극성을 갖고 상기 제1 축전부(1120)와 함께 상기 제2 도전부(520)와 전기적으로 연결되는 제2 축전부(1140)를 포함한다.
상기 제1 축전부(1120)에는 외측을 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제3 절연체(1122); 상기 제2 축전부(1140)를 외측에서 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제4 절연체(1142)가 구비된다.
본 실시 예들은 전기의 통전 원리를 이용하여 공작기계의 공구 파손 유무를 축전량의 변동 유무에 따라 정확하게 판단할 수 있다.
본 실시 예들은 공구가 아닌 접지부에 접지를 실시하고, 상기 공구와 공작물의 접촉에 따른 축전량을 측정하여 이상 유무를 판단하게 되므로 절삭유 또는 가공 중 발생된 칩으로 인한 외부 요인을 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 공구 파손 감지 장치를 도시한 도면.
도 2 내지 도 3은 도 1의 작동 상태도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 공구 파손 감지 장치를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 작동 상태도.
본 개시물의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시물은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 개시물의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시물이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시물의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시물은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)"이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시물을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)." 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 공구 파손 감지 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 첨부된 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 공구 파손 감지 장치를 도시한 도면이고, 도 2 내지 도 3은 도 1의 작동 상태도 이다.
첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 실시 예에 의한 공구 파손 감지 장치는 공작물(2)과 접촉부(100)가 직접적으로 접촉되면서 공구(10)의 이상 유무에 따른 전하량을 감지하고, 후술할 제어부(300)를 통해 상기 공구(10)의 현재 상태를 정확하게 판단할 수 있다.
이를 위해 본 실시 예는 공구(10)가 구비된 공작기계의 몸체와 접지된 상태가 유지되는 접지부(50)와, 상기 공구(10)에 의해 가공될 공작물(2)의 좌우 측면에서 서로 마주보며 서로 다른 전극으로 대전되는 축전부(110)가 구비된 한 쌍의 접촉부(100)와, 상기 공구(10)가 상기 공작물(2)과 접촉 또는 비접촉시 발생된 전하량의 변화를 감지하는 전하량 감지부(200) 및 상기 전하량 감지부(200)로부터 감지된 전하량에 따라 상기 공구의 이상 유무를 판단하는 제어부(300)를 포함한다.
상기 공작기계는 일 예로 CNC 머신이 사용되나 공구에 의해 가공되는 공작물이 사용되는 다른 공작기계에 적용하는 것도 가능할 수 있다.
특히 본 실시 예는 접지부(50)가 공구(10)에 접지되지 않고 몸체에 접지되므로 다수개의 공구가 교대로 교환 작동되거나, 특정 공구가 사용되는 작업 조건에서 정확하게 해당 공구의 파손 유무를 판단 및 기록할 수 있어 정확도가 향상된다.
상기 공구 파손 감지 장치는 일 예로 테이블의 상면에 지지 부(101)가 구비되고, 상기 지지 부(101)의 상면에 서로 마주보며 한 쌍의 접촉부(100)가 구비된다.
상기 접촉부(100)는 상기 공작물(2)과 마주보는 일측면이 접촉 및 지지된 상태가 유지되는 제1 접촉부(102)와, 상기 공작물(2)과 마주보는 타측면이 선택적으로 접촉 및 지지되고, 상기 공작물(2)을 향해 수평 방향으로 전진 또는 후진 이동 되도록 슬라이드 부(125)가 구비된 제2 접촉부(104)를 포함한다.
상기 제1 접촉부(102)는 상기 지지 부(101)의 상면에 고정된 상태가 유지되고, 상기 제2 접촉부(104)는 슬라이드 부(125)를 매개로 상기 제1 접촉부(102)를 향해 이동 가능하게 설치된다.
상기 슬라이드 부(125)는 상기 제1 접촉부(102)를 향해 슬라이드 되기 위해 작업자에 의해 수동으로 이동되는 수동 방식 또는 자동 방식 중의 어느 하나의 방식으로 구성될 수 있다.
상기 슬라이드 부(125)는 통상의 전동 슬라이더 또는 레일 액추에이터가 사용될 수 있다.
상기 축전부(110)는 양의 극성을 갖고 상기 접촉부(100)의 세로 방향에서 소정의 길이로 연장된 제1 축전부(112)와, 상기 제1 축전부(112)의 전면에 위치되고, 음의 극성을 갖고 상기 접촉부(100)의 세로 방향에서 소정의 길이로 연장된 제2 축전부(114)를 포함한다.
상기 제1,2 축전부(112, 114)는 1겹 형태로 도시하였으나, 복수의 층을 이루는 2겹 이상으로 구성되는 것도 가능할 수 있다.
상기 축전부(110)의 위치는 도면에 도시된 위치로 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
상기 제1 축전부(112)와 상기 제2 축전부(114)는 보다 정확하게 전하량을 측정하기 위해 외측에서 전기적인 절연을 위한 절연체(116)가 구비된다.
상기 절연체(116)는 특별히 특정 재질로 한정하지 않고 안정적인 절연을 위해 다양하게 변경될 수 있다. 절연체(16)는 전기적인 절연을 통해 전하량을 측정하는데 오류를 발생시키지 않게 되므로 정확한 전하량 측정을 가능하게 하여 공구(10)의 파손 또는 이상 유무를 정확하게 판단할 수 있다.
상기 제1 축전부(112)와 제2 축전부(114)는 지지 판(101)을 경유하여 전기적으로 연결되고, 전하량 감지부(200)를 통해 전하량의 감지가 측정된다.
상기 제1,2 축전부(112, 114)는 각각의 극성에 맞게 도면에 도시된 바와 같이 연결되나, 다른 형태로 연결되는 것도 가능할 수 있다.
상기 공작물(2)이 상기 슬라이드 부(125)에 의해 상기 제1 축전부(112)와 상기 제2 축전부(114) 사이에 고정될 경우 접촉된 상태가 유지된다.
상기 공구(10)의 파손 유무를 감지하는 원리는 상기 공구(10)가 구비된 공작기계의 몸체와 연결된 접지부(50)가 정상적으로 접지되고, 상기 축전부(110)는 외부와 절연된 상태가 유지되는 조건에서 측정된다.
상기 제2 접촉부(104)는 슬라이드 부(125)에 의해 상기 지지 판(101)의 상면에서 제1 접촉부(102)를 향해 수평 방향으로 이동될 수 있으며, 상기 공작물(2)이 제1,2 접촉부(102, 104) 사이에 물리도록 슬라이드 부(125)를 이용하여 안정적으로 물림 상태가 유지되도록 이격 간격을 조절한다.
이와 같이 공작물(2)이 제1,2 접촉부(102, 104) 사이에 접촉되어 물림 상태가 유지될 경우 상기 제1 축전부(112)와, 상기 제2 축전부(114)에는 각각 양의 전원과 음의 전원이 인가된다. 그리고 상기 제1,2 축전부(112, 114) 사이에 전기장이 형성되어 양전하와 음전하가 축전된다.
그리고 상기 공구(10)가 상기 공작물(2)과 접촉시 통전이 되면서 상기 전하량 감지부(200)에 소정의 전하량이 측정된다.
만약 공구(10)가 정상 상태일 경우 접지부(50)의 양전하가 상기 공구(10)와 상기 공작물(12)을 통과하여 음전하가 분포된 축전부(110)에 공급될 경우 상기 음전하와 결합되어 제2 축전부(114)에 축전되어 상기 음전하를 상쇄시킨다. 그리고 상기 제1,2 축전부(112, 114) 사이에 전기장이 감소되어 축전량이 급격하게 감소되며 이러한 전하량의 변화가 상기 전하량 감지부(200)에 의해 감지된다.
만약 상기 공구(10)가 회전도중 파손되면 상기 공작물(2)과 접촉이 해제되고, 상기 접지부(50)에서 공급하던 양전하가 차단되어 음전하가 상쇄되지 않고 상기 제1,2 축전부(112, 114) 사이에 다시 전기장이 형성되어 양전하와 음전하가 축전 되면서 전체적인 축전량이 상승된다.
상기 전하량 감지부(200)는 가공이 종료되지 않은 상태에서 축전부(110)의 축전량 변화를 감지하여 제어부(300)에 전송하고, 상기 제어부(300)는 변화된 전하량에 따라 현재 공구(10)의 정상 작동 또는 이상 작동 유무를 파악하고 공구 파손 유무를 판단할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 의한 공구 파손 감지 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예는 공구(10)가 구비된 공작기계의 몸체와 접지된 상태가 유지되는 접지부(50)와, 상기 공구(10)에 의해 가공될 공작물(2)이 선택적으로 고정 또는 고정 해제 되기 위해 지지 부(101)의 상면에서 서로 마주보며 이격되어 위치되고, 상기 공작물(2)과 접촉시 전기적인 통전이 이루어지도록 구비된 도전부(500)와, 상기 도전부(500)와 전기적으로 연결되고, 서로 다른 전극으로 대전되는 한 쌍의 축전부(1100)와, 상기 공구(10)가 상기 공작물(2)과 접촉 또는 비접촉시 발생된 전하량의 변화를 감지하는 전하량 감지부(200) 및 상기 전하량 감지부(200)로부터 감지된 전하량에 따라 상기 공구의 이상 유무를 판단하는 제어부(300)를 포함한다.
제2 실시 예는 전술한 제1 실시 예와 다르게 축전부(1100)가 공작물(2)과 직접적으로 접촉하지 않고, 상기 도전부(500)가 직접적으로 접촉하여 공구(10)의 이상 유무를 판단할 수 있다.
이와 같이 도전부(500)가 공작물(2)과 직접적으로 접촉될 경우 상기 축전부(1100)가 공작물(2)과 밀착되지 않아 파손이 방지되고, 상기 공작물(2)과 상기 도전부(500)가 강하게 밀착되는 경우에도 안정적으로 전하량을 감지할 수 있다.
상기 도전부(500)는 상기 공작물(2)과 마주보며 위치된 제1 도전부(510)와, 상기 제1 도전부(510)와 마주보며 상기 공작물(2)을 향해 수평 방향으로 전진 또는 후진 이동 되도록 슬라이드 부(526)가 구비된 제2 도전부(520)를 포함한다.
상기 제1,2 도전부(510, 520)는 전도율이 높은 금속이 사용되므로 상기 공작물(2)과 접촉될 경우 전하량의 이동이 안정적으로 이루어질 수 있다. 특히 재질이 금속이 사용되므로 공작물(2)과 접촉에 따른 변형이나 파손이 최대한 예방되어 장기간 사용되는 경우에도 안정적으로 사용할 수 있다.
상기 제1 도전부(510)는 상기 공작물(2)을 향해 탄지하는 제1 탄성부재((512)에 의해 탄지되고, 상기 제2 도전부(520)는 상기 공작물(2)을 향해 탄지하는 제2 탄성부재((522)에 의해 탄지된다.
상기 제1,2 탄성부재(512, 522)가 사용되는 이유는 상기 공작물(2)과 접촉될 경우에 소정의 힘으로 상기 공작물(2)과 상기 제1,2 도전부(510, 520)가 맞물리게 되고, 상기 제1,2 도전부(510, 520)를 상기 공작물(2)에 최대한 밀착시킬 때 상기 제1,2 탄성부재(512, 522)가 상기 제1,2 도전부(510, 520)를 공작물(2)을 향해 탄지하게 된다, 이 경우 상기 제1,2 도전부(510, 520)는 공작물(2)과 밀착력이 향상되어 전기적인 전도성이 향상될 수 있다.
상기 제1,2 탄성부재(512, 522)는 일 예로 스프링이 사용되나 상기 제1,2 도전부(510, 520)를 외측으로 탄지할 수 있는 다른 구성으로 변경되는 것도 가능할 수 있다.
상기 도전부(500)에는 상기 제1 도전부(510)를 외측에서 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제1 절연체(514)와, 상기 제2 도전부(520)를 외측에서 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제2 절연체(524)가 구비된다.
상기 제1,2 절연체(514, 524)는 전기적인 절연을 위해 도면에 도시된 바와 같이 도전부(500)를 감싸게 된다.
상기 슬라이드 부(526)에는 상기 공작물(2)과의 거리를 감지하기 위한 거리 감지부(526a)가 내장되고, 상기 거리 감지부(526a)와 제어부(300)가 서로 간에 연결되어 있어 상기 공작물(2)에 대한 정확한 물림 상태를 유지할 수 있다.
상기 축전부(1100)는 양의 극성을 갖고 상기 지지 부(101)의 내측에 구비되며, 상기 제1 도전부(510)와 전기적으로 연결되는 제1 축전부(1120)와, 음의 극성을 갖고 상기 제1 축전부(1120)와 함께 상기 제2 도전부(520)와 전기적으로 연결되는 제2 축전부(1140)를 포함한다.
상기 축전부(1100)는 전술한 제1 실시 예의 축전부(110)와 다르게 지지 부(101)의 내측에 내장되고, 상기 공작물(2)과 직접적으로 접촉되지 않으므로 전하량의 축적 및 변화가 발생되는 경우에도 안정적으로 작동된다.
특히 외부로 노출되지 않고 지지 부(101)에 내측에 위치되므로 노이즈 및 파손의 위험으로부터 예방된다.
상기 제1 축전부(1120)에는 외측을 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제3 절연체(1122)와, 상기 제2 축전부(1140)를 외측에서 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제4 절연체(1142)가 구비된다.
상기 제3,4 절연체(1122, 1142)는 제1,2 축전부(1120, 1140)의 전기적인 절연을 위해 도면에 도시된 바와 같이 구성된다.
본 실시 예는 상기 도전부(500)와 상기 축전부(1100)가 전기적으로 연결되도록 별도의 하네스(H)를 매개로 접속되어 있어 상기 도전부(500)가 공작물(2)과 접촉될 경우 상기 축전부(1100)로 전기적인 이동이 안정적으로 이루어질 수 있다.
상기 하네스(H)는 단일 또는 복수개로 구성될 수 있으며 슬라이드 부(526)가 작동될 때 이동 거리와 상관 없이 안정적으로 연결된 상태가 유지된다.
슬라이드 부(526)가 작동될 경우 상기 제2 도전부(520)는 도면기준 우측에서 좌측으로 이동되다가 공작물(2)과 밀착되고, 상기 공작물(2)은 제1,2 도전부(510, 520)와 접촉된 상태가 유지된다.
상기 공구(10)의 파손 유무를 감지하는 원리는 상기 공구(10)가 구비된 공작기계의 몸체와 연결된 접지부(50)가 정상적으로 접지되고, 상기 축전부(1100)는 외부와 절연된 상태가 유지되는 조건에서 측정된다.
상기 제1 도전부(510)는 제1 탄성부재(512)에 의해 탄지되므로 공작물(2)과 접촉될 경우 밀착된 접촉 상태가 안정적으로 유지되고, 제2 도전부(520) 또한 제2 탄성부재(522)에 의해 탄지되므로 공작물(2)과 밀착된 접촉 상태가 유지된다.
이와 같이 공작물(2)이 제1,2 도전부(510, 520) 사이에 접촉되어 물림 상태가 유지될 경우 상기 하네스(H)와 연결된 제1 축전부(1120)와, 상기 제2 축전부(1140)에는 각각 양의 전원과 음의 전원이 인가되고, 상기 제1,2 축전부(1120, 1140) 사이에 전기장이 형성되어 양전하와 음전하가 축전 된다.
그리고 상기 공구(10)가 상기 공작물(2)과 접촉시 통전이 되면서 상기 전하량 감지부(200)에 소정의 전하량이 측정된다.
만약 공구(10)가 정상 상태일 경우 접지부(50)의 양전하가 상기 공구(10)와 상기 공작물(12)을 통과하여 음전하가 분포된 축전부(1100)에 공급될 경우 상기 음전하와 결합되어 제2 축전부(1140)에 축전되어 상기 음전하를 상쇄시킨다. 그리고 제1,2 축전부(1120, 1140) 사이에 전기장이 감소되어 축전량이 급격하게 감소되고 이러한 전하량의 변화가 상기 전하량 감지부(200)에 의해 감지된다.
만약 상기 공구(10)가 회전도중 파손되면 상기 공작물(2)과 접촉이 해제되고, 상기 축전부(1100)로 공급하던 양전하가 차단되어 음전하가 상쇄되지 않고 상기 제1,2 축전부(1120, 1140) 사이에 다시 전기장이 형성되어 양전하와 음전하가 축전 되면서 전체적인 축전량이 상승된다.
상기 전하량 감지부(200)는 가공이 종료되지 않은 상태에서 축전부(1100)의 축전량 변화를 감지하여 제어부(300)에 전송하고, 상기 제어부(300)는 변화된 전하량에 따라 현재 공구(10)의 정상 작동 또는 이상 작동 유무를 파악하고 공구 파손 유무를 판단할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : 공구
50 : 접지부
100 : 접촉부
102, 104 : 제1,2 접촉부
110 : 축전부
112, 114 : 제1,2 축전부
116 : 절연체
200 : 전하량 감지부
300 : 제어부
500 : 도전부
510, 520 : 제1,2 도전부
514, 516 : 제1,2 절연체
1100 : 축전부
1120, 1140 : 제1,2 축전부

Claims (13)

  1. 공구(10)가 구비된 공작기계의 몸체와 접지된 상태가 유지되는 접지부(50);
    상기 공구(10)에 의해 가공될 공작물(2)의 좌우 측면에서 서로 마주보며 서로 다른 전극으로 대전되는 축전부(110)가 구비된 한 쌍의 접촉부(100);
    상기 공구(10)가 상기 공작물(2)과 접촉 또는 비접촉시 발생된 전하량의 변화를 감지하는 전하량 감지부(200); 및
    상기 전하량 감지부(200)로부터 감지된 전하량에 따라 상기 공구의 이상 유무를 판단하는 제어부(300)를 포함하는 공구 파손 감지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 접촉부(100)는 상기 공작물(2)과 마주보는 일측면이 접촉 및 지지된 상태가 유지되는 제1 접촉부(102);
    상기 공작물(2)과 마주보는 타측면이 선택적으로 접촉 및 지지되고, 상기 공작물(2)을 향해 수평 방향으로 전진 또는 후진 이동 되도록 슬라이드 부(125)가 구비된 제2 접촉부(104)를 포함하는 공구 파손 감지 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 축전부(110)는 양의 극성을 갖고 상기 접촉부(100)의 세로 방향에서 소정의 길이로 연장된 제1 축전부(112);
    상기 제1 축전부(112)의 전면에 위치되고, 음의 극성을 갖고 상기 접촉부(100)의 세로 방향에서 소정의 길이로 연장된 제2 축전부(114)를 포함하는 공구 파손 감지 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 축전부(112)와 상기 제2 축전부(114)는 외측에서 전기적인 절연을 위한 절연체(116)가 감싸는 것을 특징으로 하는 공구 파손 감지 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 공작물(2)이 상기 슬라이드 부(125)에 의해 상기 제1 축전부(112)와 상기 제2 축전부(114) 사이에 고정될 경우 전기적으로 접속된 상태가 유지되는 공구 파손 감지 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 슬라이드 부(125)는 수동 방식 또는 자동 방식 중의 어느 하나의 방식으로 작동되는 공구 파손 감지 장치.
  7. 공구(10)가 구비된 공작기계의 몸체와 접지된 상태가 유지되는 접지부(50);
    상기 공구(10)에 의해 가공될 공작물(2)이 선택적으로 고정 또는 고정 해제 되기 위해 지지 부(101)의 상면에서 서로 마주보며 이격되어 위치되고, 상기 공작물(2)과 접촉시 전기적인 통전이 이루어지도록 구비된 도전부(500);
    상기 도전부(500)와 전기적으로 연결되고, 서로 다른 전극으로 대전되는 한 쌍의 축전부(1100);
    상기 공구(10)가 상기 공작물(2)과 접촉 또는 비접촉시 발생된 전하량의 변화를 감지하는 전하량 감지부(200); 및
    상기 전하량 감지부(200)로부터 감지된 전하량에 따라 상기 공구의 이상 유무를 판단하는 제어부(300)를 포함하는 공구 파손 감지 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 도전부(500)는 상기 공작물(2)과 마주보며 위치된 제1 도전부(510);
    상기 제1 도전부(510)와 마주보며 상기 공작물(2)을 향해 수평 방향으로 전진 또는 후진 이동 되도록 슬라이드 부(526)가 구비된 제2 도전부(520)를 포함하는 공구 파손 감지 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 도전부(510)는 상기 공작물(2)을 향해 탄지하는 제1 탄성부재((512)에 의해 탄지되고,
    상기 제2 도전부(520)는 상기 공작물(2)을 향해 탄지하는 제2 탄성부재((522)에 의해 탄지되는 것을 특징으로 하는 공구 파손 감지 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 도전부(500)에는 상기 제1 도전부(510)를 외측에서 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제1 절연체(514);
    상기 제2 도전부(520)를 외측에서 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제2 절연체(524)가 구비된 공구 파손 감지 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 슬라이드 부(526)에는 공작물(2)과의 거리를 감지하기 위한 거리 감지부(526a)가 내장된 것을 특징으로 하는 공구 파손 감지 장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 축전부(1100)는 양의 극성을 갖고 상기 지지 부(101)의 내측에 구비되며, 상기 제1 도전부(510)와 전기적으로 연결되는 제1 축전부(1120);
    음의 극성을 갖고 상기 제1 축전부(1120)와 함께 상기 제2 도전부(520)와 전기적으로 연결되는 제2 축전부(1140)를 포함하는 공구 파손 감지 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 축전부(1120)에는 외측을 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제3 절연체(1122);
    상기 제2 축전부(1140)를 외측에서 감싸며 전기적인 절연을 도모하는 제4 절연체(1142)가 구비된 공구 파손 감지 장치.

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