KR0174595B1 - 절삭공구의 절삭력 측정구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 절삭가공 중 회전하는 절삭공구에 작용된 절삭력을 베어링을 통한 컴플라이언스의 변형과 스트레인 게이지로서 비치전부에서 손쉽게 측정할 수 있는 절삭력 측정센서에 관한 것으로 기존의 무선전송 시스템에 의한 복잡하고 고가의 방법을 개선한 것이다.
Description
제1도는 본발명의 일부단면한 설치상태 정면구성도.
제2도는 본발명의 요부분리 사시도.
제3도는 본발명의 요부발췌 일부단면도.
제4도는 절삭력에 의한 컴플라이언스의 변형을 나타낸 평면상태도로서,
(a)는 X축 방향의 변형.
(b)는 Y축 방향의 변형.
제 5 도는 종래의 절삭력 측정구조의 설치상태 정면구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 하우징 20 : 컴플라이언스
21a,21b,21c,21d : 변형날개 22 ; 변형공
23 : 관통공 24 : 상부베어링 안착테
25 : 하부베어링 안착흠 26 : 고정판
30 : 상부베어링 40 : 하부베어링
50 : 겐서(스트레인 게이지) 60 : 절삭공구가 결합된 툴홀더
61 : 조임너트
본 발명은 밀링, 드릴 등과 같은 공작기계의 절삭가공중 회전하고 있는 상태의 절삭공구에 작용하는 절삭력을 용이하게 측정할 수 있는 절삭공구의 절삭력 측정구 조에 관한 것이다.
절삭력 측정의 목적은 기계적인 가공오차의 발생을 줄이기 위하여 이를 감지하여 계측하고 또, 이를 수정하여 절삭진행중 공작기계의 이상유무를 확인함으로써 가공물의 불량률을 최소화 하는데 있다.
제5도는 종래의 절삭력 측정구조를 나타낸 것으로, 하우징(200)의 내측으로 건전지(204)와 무선전송기(203) 그리고 스트레인 게이지(202)(이하 센서라 약칭함)가 착설되고 변형공(207)이 형성된 컴플라이언스(201), 절삭공구가 고정된 툴홀더(205), 그리고 하우징(200)의 외방 일측에 무선전송기(203)의 무선신호를 수신하는 수신기(206)를 장착하여 된 구성이다.
상기 스트레인 게이지(202)는 변형을 측정하는 센서로서 인장과 압축을 받는 물체의 표면에 착설하여 힘에의한 대상물의 변형을 측정하는 것으로, 도선의 길이가 변화함에 따라 그 전기적 저항이 바뀌는 점을 이용하여 저항을 측정할수 있는 이미 널리 알려진 센서의 일종이다.
한편, 이러한 절삭공구의 절삭력 측정구조는 하우징(200)의 내측에 센서(202)가 착설된 컴플라이언스(201)가 툴홀더(205)와 동시에 회전되고 있는 상태이다.
컴플라이언스(201)의 변형은 착설된 센서(202)에 의하여 감지되어 이와 유선으로 연결된 무선전송기(203)로 보내지게되고 무선전송기(203)는 하우징(200) 외방의 수신기(206)로 무선송신을 하기위하여 여러 가지 신호처리 단계를 거치게 된다.
무선전송기(203)의 변조된 절삭력신호는 하우징(200) 외방에 설치된 수신기(206)로 무선 전송하게 되고 수신기(206)가 이 무선신호를 받아 출력함으로써 그 절삭력을 측정하게 된다.
그러나 상기와같은 종래의 절삭력측정구조는 컴플라이언스(201)가 틀홀더(205)와 동시에 회전하고 있는 상태에서 그 변형량을 센서가 감지하게 되고 감지된 변형량을 무선전송기(103)로 보내어 이를 수신기(206)로 무선전송하는 과정에서, 신호의 왜곡, 손실, 그리고 외부잡음 등에 의한 절삭력신호를 수신기(206)가 정확하게 수신할 수 없게 된다.
따라서 절삭공구의 절삭력 즉, 절삭공구의 수평방향으로 작용하는 힘인 굽힘력의 양호한 계측을 위하여서는 고성능의 부품과 회로기술을 필요로 하게 되고 이에 따르는 경제적인 부담이 가중되고 있다.
그리고 무선전송에 필요한 건전지(204)와 무선전송기(203)등을 하우징(200) 내측으로 수용하기 위하여 하우징(200)의 내용적을 넓게 제작하여야할 뿐 아니라 건전지(204)의 교체에 따르는 번거로움을 수반한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기위한 본 발명은 절삭공구의 굽힘량을 측정하기 위한 X축과 Y축 양방향의 수평력에 의해 변형되는 컴플라이언스의 십자(+)형 구조, 컴플라이언스의 내측으로 끼워져 상,하부베어링으로 결합되는 툴홀더의 결합구조, 그리고 컴플라이언스를 하우징에 결합시켜주기위한 고정구조등, 일련의 측정구조를 개선하여 컴플라이언스가 툴홀더와 동시에 회전하지 않고서도 절삭공구의 절삭력을 용이하게 계측할 수 있도록 하는데 주안점을 두고 있다.
본 발명의 구성 및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
센서(50)를 갖는 통상의 컴플라이언스(20)는 중앙에 관통공(23)을 형성한 십자(+)형의 변형날개(21a)(21b)(21c)(216)로 구성하고 이 컴플라이언스(20)상부에는 상부베어링(30)이 안착되는 상부베어링안착테(24)를, 그리고 하부에는 고정판(26)을 구성하는 한편, 고정판(26)의 내측으로는 하부베어링 안착흠(25)을 형성하여 하부베어링 (40)을 결합한다.
또, 저부에 절삭공구가 결합된 툴홀더(60)는 그 상단을 조임너트(61)로 고정하는 한편, 컴플라이언스(20)의 외주에는 이를 지지하는 어댑터(101)를 결합하여 그 저부를 고정판(26)과 체결하며 상기 어탭터(101)는 하우징(10)의 걸림턱에 안착시킨 다음 그 상부를 고정링(102)의 걸림턱에 끼워 하우징에(10)고정한 구조이다. 본 발명의 컴플라이언스(20)는 그 내측으로 툴홀더(60)가 상,하부 베어링(30)(40)의 내측으로 끼워겨 절삭공구의 절삭력이 툴흘더(60)와 상,하부 베어링(30)(40)의 내륜, 볼, 외륜, 그리고 컴플라이언스(20)의 변형날개(21a)(21b)(21c)(216)로 이어지는 절삭력 이동경로를 취하고 있다.
상기 컴플라이언스(20)의 변형은 상부베어링(30)과 하부베어링(40)에 의하여 전달되는 바, 상부베어링(30)은 X축방향 의 두개의 변형날개(21b)(210) 그리고 하부베어링(40)은 Y축 방향 두개의 변형날개(21a)(21c)에 접면되고 있는 상태이다.
이러한 변형날개의 변형은 제4도의 (a)와(b)에 도시칸 바와같이 변형날개(21a)(21b)(21c)(21d)의 선단부로부터 그 변형이 점차 진행되고 있는 상태로 이들 모두 절삭력에 대하여 직교하는 방향으로 변형이 이루어지게 된다.
또, 이러한 변형이 최대로 이루어지는 부위에 착설된 센서(50)가 변형날개(21a)(21b)(21c)(216)의 변형을 감지하게 되고 여기에서 얻어진 절삭력신호는 하우징(10)의 외방에 유선으로 연결한 통상의 수신기를 통하여 그 변형량을 측정하게 된다. 즉 발명은 통상의 수신기를 통하여 변형량을 측정하나 종래와 같이 무선이 아닌 유선을 채택하고 있다.
한편, 절삭공구가 고정된 툴홀더(60)는 그 상반부의 저부로부터 하부베어링(40)과, 컴플라이언스(20), 상부베어링(30)을 순차 겪합하여 조임너트(61)로 툴홀더(60)의 상부를 체결한 랑태이며 이러한 컴플라이언스(20)를 하우징(10)에 결합하기 위하여 어댑터(101)를 컴플라이언스(20)의 고정판(26)에 고정시켜준 상태에서 그 상부에 고정링(102)을 끼워 이를 하우징(10)에 체결하고 있는 상태이다.
또 이와같은 상태의 틀홀더(60)의 회동은 상,하부베어링(30)(40)의 내륜과 연동되고 있는 상태이며 컴플라이언스와(20)는 연동되지 않는 상배이다.
그리고 절삭공구의 절입량에 따라 변화되는 절삭력은 이송방향과 직각으로 작용하게 되고 틀홀더(60)에 전달된 절삭력은 그 상부에 상하로 긴밀히 결합된 상,하베어링(30)(40)의 내륜을 통해 볼과 베어링외륜 그리고 이와 접면된 컴플라이언스(20)의 결합면을 따라 작용혁이 제4도(a)(b)의 화살표 방향으로 미치면서 변형날개(21a)(21b)(21c)(21d)에 변형을 가져오게 된다.
변형날개(21a)(21b)(21c)(21d)의 변형은 절삭공구의 절삭력과 직각으로 작용하게 되며 절삭력에 의한 변형이 최대로 이루어지는 변형날개(21a)(21b)(21c)(21d)의 끝 선단부로 부터 변형이 점차 이루어지게 된다.
이와같은 변형날개(21a)(21b)(21c)(21d)의 변형은 절삭공구의 절삭력과 절입량에 따라 탄력적인 변형이 지속적으로 이루어지며 변형이 발생하는 부위에 착설된 센서(50)가 이와 연결된 도선의 길이가 늘어나거나 짧아지는 양을 감지하여 이를 하우징(10)의 외방에 유선으로 연결된 통상의 수신기로 송신하게 뢴다.
따라서 종래에서와 같이 하우징의 내측에 무선전송기와 전송에 필요한 전지 등을 구비하는데 따르는 구조적인 문제점과 이를 무선으로 공,수신하는데 필요한 주파수변조 등의 단계를 거쳐야하는 제반 불합리한 송수신 방식을 탈피하여 절삭공구의 절삭력에 따르는 컴플라이언스(20)의 변형량을 센서(50)와 유선으로 연결한 통상의 수신기를 통하여 양호한 측정을 이를 수 있다.
또한, 본 발명은 회전하고 있는 절삭공구에 작용하는 절삭력을 상,하부 베어링(30)(40)을 통하여 컴플라이언스(20)의 변형날개(21a)(21b)(21c)(21d)에 변형을 유도하는 수단을 취함으로써 회전부 즉 툴홀더(60)로부터 작용된 절삭력을 고정된 컴플라이언스(20)의 변형을 통하여 절삭력을 용이하게 측정할 수 있다.
본 발명은 하우징(10) 내측의 공간부를 넓게 점유하지 않으면서 제작이 비교적 간단하고 가격이 저렴한 측정창치를 제공함으로써 엔드밀,드릴머신 등과 같은 공작기계의 절삭력을 양호하게 계측하여 가공물의 가공오차를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.
Claims (1)
- 절삭공구가 결합된 툴홀더(60), 그리고 센서(50)가 구비된 컴플라이언스(20)에 의해 절삭가공중 절삭공구에 작용하는 절삭력을 일단의 수신기를 이용하여 측정하는 통상의 절삭력 측정구조에 있어서, 컴플라이언스(20)는 중앙에 관통공(23)을 형성한 십자(+)형의 변형날개(21a)(21b)(21c)(21d)로 구성하고 그 상,하부의 내측에는 상,하부베어링(30)(40)을 설치하는 한편, 상기 툴홀더(60)를 컴플라이언스(20)의 관통공(23)으로 관통시켜 그 상부를 고정시켜 절삭공구에 작용하는 절삭력를 비회전부에서 통상의 센서(50) 및 수신시로 측정하여 됨을 특징으로 하는 절삭공구의 절삭력 측정구조.
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| KR1019950019213A KR0174595B1 (ko) | 1995-07-01 | 1995-07-01 | 절삭공구의 절삭력 측정구조 |
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| KR1019950019213A KR0174595B1 (ko) | 1995-07-01 | 1995-07-01 | 절삭공구의 절삭력 측정구조 |
Publications (2)
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| KR970007317A KR970007317A (ko) | 1997-02-21 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101407861B1 (ko) * | 2013-04-15 | 2014-06-16 | 김선현 | 절삭공구의 마멸 감지장치 및 이를 이용한 절삭공구의 마멸 감지방법 |
| WO2017082511A1 (ko) * | 2015-11-11 | 2017-05-18 | 한국기계연구원 | 회전 공구의 절삭력 무선 모니터링 장치 |
| KR20180118826A (ko) * | 2013-08-13 | 2018-10-31 | 가부시키가이샤 야마모토 킨조쿠 세이사쿠쇼 | 실시간 온도 측정 방법 및 실시간 온도 측정 장치 |
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1995
- 1995-07-01 KR KR1019950019213A patent/KR0174595B1/ko not_active IP Right Cessation
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| WO2017082511A1 (ko) * | 2015-11-11 | 2017-05-18 | 한국기계연구원 | 회전 공구의 절삭력 무선 모니터링 장치 |
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| KR970007317A (ko) | 1997-02-21 |
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