KR880001720B1 - 공작기계 주축의 위치 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공작기계 주축의 위치 검출장치

제 1 도는 본 발명을 설명하기 위한 공작기계의 측면도.

제 2 도는 테이블의 확대평면도.

제 3 도는 본 발명 실시예의 종단면도.

제 4 도는 본 발명 실시예의 평면도.

제 5(a) 도는 제 3 도의 A-A 단면도.

제 5(b) 도는 제 3 도의 B-B 단면도.

제 5(c) 도는 제 3 도의 C-C 단면도.

제 6(a) 도-제 6(c)도 근접스윗치와 감지공의 동작설명도.

본 발명은 공작기계에 있어서 주축베어링등의 발열에 의해서 주축이 열변위 하였을경우 주축의 변위량을 검출하여 자동적으로 기존점을 보정할 수 있도록한 주축의 위치 검출장치에 관한 것이다.

최근, 공작기계로 가공하는 부품은 알루미늄이나 프라스틱등의 비철금속이 증가하고 있다. 그러한 때문에 공작기계는 특히 고속절삭이 요구되어 머시닝센터를 위시하여 NC 선반이나, NC 프라이스반에 있어서는 종래 주축의 최고회전수가 2000-3000 r.p.m.이던 것이 현재는 5000-7000 r.p.m으로 극단적으로 고속 회전으로 되어있다. 주축의 고속화에 따라서 주축을 유지하는 베어링도 당연히 고속용의 초정밀급의 것을 사용하고 있으나, 베어링부로 부터의 발열은 면할 수가 없다. 그러기 때문에 제 1 도에 표시함과 같이 베드(B) 전체가 베어링으로 부터의 열전도에 의해서 발열하고, 주축(S)을 포함한 베드(B) 전체가 X 방향, Y방향 혹은 Z 방향으로 열변위하여 좌표 원점이 이동하여 공작정밀도에 고르지 못한 것이 발생한다.

이 열변위는 모든 공작기계에 발생하는 것으로 이것을 보상하기 위해서 일반적으로 항온실내에 공작기계를 설치하는가. 쿨러로 베드(B)를 냉각하든가 하고 있으나, 이들 방법도 만전을 다한다고는 말할 수 없고 실온이나 주축의 회전수의 변화에 영향을 받기 쉽고, 또한 대단히 고가가 되는 결점이 있다.

이와같은 결점을 해결하기 위해 발열량을 억제하는 일없이 주축이 변위하였을 경우, 그 변위량을 검출하여 공직기계의 NC 제어반에 피이드백시켜 제어장치에서 연산하여서 좌표원점을 교정하는 방법이 생각된다. 즉, 레이블(T)에 2개의 근접스윗치를 부착함과 동시에 주축(S)에 테스트바아를 장착하여 베드(B)를 하강시킴과 동시에 테이블(T)을 이동하여 한편의 근접스위치를 X축 방향에서 테스트바아에 당접시켜서 주축 (S)의 X축 방향의 변위를 검출하고, 다음에 테이블(T)를 Y축 방향으로 이동시켜서 다른편의 근접스윗치를 Y축 방향에서 테스트바아에 당접시켜서 주축 (S)의 Y축 방향의 변위를 검출하고, X. Y축 양방향의 계수치에서 좌표원점을 교정하는 것이다. 그러나, 이 방법에 의한 경우 다음과 같은 문제가 있다.

(1) 근접스윗치의 반응위치는 근접스윗치와 테스트바아 하면과의 간격의 변화에 의해서 크게 변화나 베드(B)를 상하시켜서 양자의 간격을 조정하는 것은 지극히 곤란하다.

(2) 테이블면은 가공물의 절삭을 하기 때문에 환경이 극히 나쁘고 근접스윗치를 보호할 수 없다.

(3) 테이블면상에 2개의 근접스윗치를 배설하는 것은 가공물을 장착하는 스페이스를 좁게할뿐만 아니라 작업에 있어 방해가 되어 바람직하지 못하다.

본 발명은 위와같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로 1대의 근접스윗치에 의해서 열변위한 주축의 X축 방향 및 Y축 방향의 위치를 검출하여 각각 0점으로 하고 이것에 의해서 NC 제어반의 좌표의 X축 및 Y축의 각카운터의 계수치를 0점으로 교정하고, 이 점을 좌표 원점으로 하도록한 공작기계 주축의 위치검출장치를 제공하려는 것이다.

이하 도면에 의하여 본 발명을 설명한다.

제 2 도는 본 발명의 개요을 설명하기 위한 테이블의 평면도, 제 3 도는 본 발명 실시예의 종단면도, 제 4 도는 그 평면도이다.

도면에 있어서, (1)은 위치검출장치로서, 고정부재(4)에 의하여 공작기계의 테이블(T)에 부착되어 있다. (6)은 피가공물이다. (11)은 기대이며, 상부에 나사홈커터(13)가 설치된 직경이 작은부분(12)을 장비하고 있고(제 5(c) 도 참조), 또 중심부는 직경이 큰부분과 직경이 작은부분으로 이루어지는 관통공(14)이 설치되어 있다.

(15)는 관통공(14)의 중심에 배설된 근접스윗치로서, 상단에 감지부(a)가 마련되었으며, 부재(17)에 의하여 기대(11)에 고정되어 있다. (16)은 근접스윗치 (15)의 리이드선을 외부에 빼어내는 커넥터이다.

(18)은 저면이 있는 원통상의 근접체이며, 그 저부에는 제 5(c) 도(제 3 도의 C-C 단면도)에 표시한 것처럼 긴구멍(19), (19)이 설치되어 있고, 이 긴구멍(19), (19)에는 기대(11)의 직경이 작은부분(12)이 감합되어 있으며, 기대(11)위를 X 방향 및 Y 방향으로 접동할 수 있도록 구성되어 있다. (20)은 근접체(18)의 저부에 설치한 장방향의 감지공이고, 그 길이방향의 중심은 근접스윗치(15)의 감지부(a)의 중심으로 부터 ℓ 만큼 편위하여 설치되어 있다. (21)은 감지공(20)의 한편의 측벽에 설치한 절제부이다(제 5(c) 도 참조). (22)는 원통상의 연결부재로서, 나사로 기대(11)에 고정되어 있다. (23)은 원통상의 연결체로서, 제 5(b) 도(제 3 도 B-B 단면도) 에 표시된 것과 같이 로드(24)가 연결체(23)에 관통하여 연결부재(22)에 삽입하되, 이로드(24)는 연결부재(22)에 접동이 가능하게 되어있다. (25), (25)는 연결체(23)에 로드(24)와 평행하여 설치된 브라인드호울이며, 연결부재(22)에 설치된 나사구멍(26), (26)과의 사이에는 스프링(27), (27)이 개재되어 설치되어 있고, 이 스프링(27), (27)의 탄력에 의하여 연결체(23)를 항상 화살표방향으로 압압하면서, 연결부재(23)와의 사이에 간격(g)을 형성하고 있다. 또 연결체(23)의 상방에는 제 5(a) 도(제 3 도의 A-A 단면도)에 표시된것과 같이 로드(24)와 직교하여 로드(28)가 고정되어 있고, 이 로드(28)는 근접체(18)위에 배치된 접동판(30)에 접동이 가능하도록 삽입되어 있다.

(29), (29)는 연결체(23)에 로드(28)와 평행하게 설치된 브라인드호울이며, 접동판(30)에 설치된 나사구멍(31), (31)과의 사이에 스프링(32), (32)이 개재되어 설치되어 있고, 이 스프링(32), (32)의 탄력에 의하여 연결체(23)를 항상 화살표 방향으로 압압하며, 접동판(30)과의 사이에 간격(g₁)을 형성하고 있다. 또한 근접체(18)와 접동판(30)은 나사에 의해서 일체적으로 결합되어 있다.

(33)은 접촉자로서, 핀(34)에 의해 접동판(30)위에 위치가 정해져 있다. 그리고 나사에 의해서 고정되어 있다. 이 접촉자(33)의 윗면은 직각으로 절제된 홈(35)이 설치되어 X축 방향의 접촉면(36)과 Y축 방향의 접촉면(37)을 형성하고 있다.

위와같이 구성한 위치검출장치(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다. 우선, 위치검출장치(1)를 제 2 도에 표시한 것과 같이 고정부재(4)에 의해서 테이블(T)위에 고정한다.

다음에 공작기계의 주축(S)에 온도계수의 작은 봉으로 이루어지는 측정자(5)를 장착하고, 베드(B)를 하강시키면서 테이블(T)을 이동시켜서 위치검출장치(1)의 상단에 장치한 접촉자(33)의 홈(35)에 측정자(5)를 끼워 맞춘다음, 이 상태로 테이블(T)를 X방향(제 4 도)으로 이동시키면 측정자(5)는 접촉자(33)의 X축 방향의 접촉면(36)에 닿아서, 이 접촉자(33)를 x₁방향으로 동시에 변위시킨다. 접촉자(33)의 변위는 제 5(a) 도에 표시된 것처럼 로드(28)의 스프링(32)에 항거하여 접동판(30)을 x₁방향으로 변위됨과 동시에 이 접동판(30)에 결합된 근접체(18)가 x₁방향으로 변위한다.

이때에 제 6(a) 도에 표시한 것처럼 근접체(18)의 저부에 설치된 감지공(20)의 벽면(20x)도 x₁방향으로 변위되고, 근접스위치(15)의 감지부(a)와 소정의 겹쳐진 면적에 도달하면 근접스위치(15)가 작동하고, 그 신호를 x축의 계수치로 하여 NC 제어반으로 송출하고 동시에 테이블(T)을 정지시킨다.

다음에 테이블(T)을 y방향(제 4 도)으로 이동시키면 측정자(5)는 접촉자(33)의 y축방향 접촉면(37)에 닿아서 접촉자(33)를 y₁방향으로 변위시킨다.

접촉자(33)의 변위에 따라 나사에 의하여 결합된 접동판(30)과 근접체(18)가 y₁방향으로 변위됨과 동시에 로드(28)를 개재하여 연결체(23)를 스프링(27), (27)에 항거하여, y₁방향으로 변위한다.

근접체(18)가 y₁방향으로 변위하려는 제 6(b) 도에 표시한 것과 같이 근접스윗치(15)의 감지부(a)는 우선 감지공(20)의 절제부(21)와 대향하여 일단 작업을 정지하고, 다시 y₁방향으로 변위하려는 제 6(c) 도에 표시한 것과 같이 벽면(20y)이 감지부(a)와 겹쳐지고 소정의 겹쳐진 면적에 도달하면 근접스윗치(15)가 작동하고, 그 신호를 y축의 계수치로 하여 NC 제어반으로 송출하고 동시에 테이블(T)을 정지시킨다.

이와같이 하여 얻어진 x축 및 y축에 카운터의 계수치에 의해 NC 제어반의 좌표의 영점 교정을 하여, 이점을 좌표원점으로 하여 NC 입력데이터에 기준하여 부품등을 가공하려는 영점의 편차가 없으므로 부품등을 높은 정밀도로 가공할 수 있다.

0점의 교정이 끝나고 테이블(T)을 원위치로 되돌리든가 또는 베드(B)를 상승시켜서 측정자(5)를 접촉자(33)로 부터 이탈시키면 근접체(18)와 이 근접체(18)에 결합된 접촉자(33) 등의 구성소자가 연결체(23), 스프링(27) 및 (32)의 복귀력에 의하여 원위치로 되돌아오게 한다.

또한 도시하지는 않았으나 상술한 것에 의해서 자동위치결정을 행하기 위해서는 본 발명의 위치검출장치외에 근접스윗치의 작동과 동시에 테이블의 이동을 정지시키는 기능이 필요하며, 예를 들면, 근접스윗치의 동작신호를 NC 제어반에 가하여 테이블을 자동정지시키도록 하여도 좋다. 또 근접스윗치의 반복 정밀도는 근접체의 접근속도와 근접스윗치가 작동하고서 부터 테이블이 정지할때까지의 시간으로서 결정되며 근접체의 접근속도를 충분히 늦게하며는 반복 정밀도를 ±1μ 정도로 할수가 있다.

이상 설명한 바에 의하여 명백한 것처럼 본 발명에 의하면 다음과 같은 현저한 효과를 나타낼 수가 있다.

(1) 근접스윗치와 근접체와의 간격은 항상 일정하게 유지되어 있고 근접체는 측정자와 접촉자에 의해서 변위하도록 하였으므로 근접스윗치의 작동위치는 항상 일정하게 유지할 수 있다.

(2) 근접스윗치나 근접체의 감지공은 기대, 근접체, 접동판등에 의해서 보호되어 있으므로 테이블위의 환경에 영향을 받지 않는다.

(3) x방향의 검출과 y방향의 검출을 한대의 검출기로 행하도록 하였으므로 테이블위의 점유면적이 좁아지며 따라서 가공물 부착의 스페이스가 넓어지고 또한 작업의 방해가 안된다.

(4) 반복 정밀도가 높기 때문에 장기에 걸쳐 사용할 수가 있다.

(5) 종래의 항온실을 설치할 경우 클러에 의해 냉각하는 경우와 비교하여 설비비용을 대폭으로 저감할 수가 있다.

Claims (1)

1. 기대(11)에 고정된 근접스윗치(15)와 이 근접스윗치에 근접해서 감지공을 마련하고, 상기 기대(11)에 접동 가능하게 장착된 근접체(18)와 이 근접체에 결합된 접촉자(33)와 이 접촉자 및 상기 근접체(18)가 변위하였을때 이들을 원위치로 되돌아오게 하는 연결체(23)와 스프링(27), (32)으로 이루어졌으며, 상기 기대(11)를 공작기계의 테이블(T)에 고정함과 동시에 이 공작기계의 주축에 장착한 측정자(5)를 상기 접촉자에 맞닿게 하여서, 상기 테이블을 X방향 및 Y방향으로 이동시켜서 상기 근접스윗치(15)를 작동되게 하는 공작기계 주축의 위치검출장치.

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