KR100198525B1 - 수치제어 공작기계의 자동공구 보정장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수치제어 공작기계의 자동공구 보정장치 및 그 방법에 관한 것으로 엔코더가 내장된 다이얼게이지를 이용하여 공구의 위치를 보정할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 다이얼게이지(6)의 축(7)후방에 엔코더(8)를 장착하고 상기 엔코더는 NC유니트(9)와 연결하여 기준공구(4)와 교환공구(5)의 이송시 축(7)의 회전으로 발생되는 각각의 총펄스수를 NC유니트(9)에서 체크하여 총펄스수의 차인 보정치를 산출한 다음 산출된 보정치를 지정된 번호로 입력시켜 교환공구의 위치를 보정하도록 된 것이다.

Description

수치제어 공작기계의 자동공구 보정장치 및 그 방법

제1도는 종래의 장치를 나타낸 사시도.

제2도는 본 발명의 장치를 나타낸 사시도.

제3도는 본 발명의 요부인 다이얼게이지를 나타낸 사시도.

제4도는 제3도의 종단면도.

제5도는 본 발명의 수치제어 유니트를 나타낸 회로도.

제6도는 본 발명의 자동공구 보정방법을 나타낸 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 기준 공구 5 : 교환 공구

6 : 다이얼게이지 7 : 축

8 : 엔코더 9 : NC유니트

본 발명은 수치제어(NC:Numerical Control) 공작기계의 자동공구 보정장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 엔코더(encoder)가 내장된 다이얼게이지를 이용하여 공구의 위치를 보정할 수 있도록 한 것이다.

수치제어 공작기계는 가공수치, 형상, 필요한 공구, 이송속도 등을 선택적으로 지시하는 수치데이타를 작업자가 입력시킨 프로그램에 의해 자동적으로 절삭 공구의 위치를 결정하거나, 자동 절삭하는 기기로서, 공장 자동화 및 공작물의 대량 생산에 유리하므로 급속도로 널리 보급되고 있는 실정이다.

이때 절삭공구의 위치를 보정하는 기능은 공작기계에서 공작물을 절삭하는 공구와 기준좌표사이의 편차량을 보정하여 작업시 프로그램의 조작이 편리하게 하는 것으로서, 이는 수치제어유니트(이하 NC유니트라 함)가 자체적으로 수행하면서 공구 셋팅 시간을 단축시킴은 물론 가공 중 공구의 마모량을 체크하여 마모된 값을 보정하여 주게되므로 가공정밀도 뿐만 아니라 작업능률에도 크게 영향을 미치게 하는 매우 중요한 기능이다.

종래의 장치는 제1도에 도시한 형태로서, 공구가 접촉되는 순간 전기적인 신호를 발생시켜 NC유니트로 신호를 보내주는 터치프로브(Touch probe)(1)와, 상기 발생된 신호를 감지하여 내부에서 자동적으로 공구위치보정을 수행하는 NC유니트(2)와 공작기계의 본체 (도시는 생략함)에 부착된 공구대(3)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 장치는를 이용하여 프로그램을 짜서 상기프로그램을 NC유니트(2)에 입력하여 공구보정 작업을 수행하게 된다.

공구의 교환 후 공구보정작업을 수행하는 동작을 살펴보면, 공구대(3)에 고정된 공구는 X, Y에 의해 지정된 터치프로브(1)에 예상위치로 향하여 움직인다.

이때 만약 공구가 예상위치까지 도달해도 터치프로브(1)에 신호가 나오지 않으면 자동공구보정 신호가 안왔습니다.라는 메시지가 자동으로 표시된다.

따라서 예상위치는 터치프로브(1)의 위치보다 크게 지령하여야 한다.

이에 따라 예상위치로 움직이던 공구가 터치프로브(1)와 접촉되면 자동공구보정신호가 발생되어 NC유니트(2)에 입력된다.

이와 같이, 자동공구보정신호가 NC유니트(2)에 입력되면 실제 측정위치의 좌표값 (Xm, Zm)과 G36, G37에서 지정된 I, K값(ii, kk)의 차이값이 D에서 지정된 공구보정번호와 해당하는 보정치가 자동으로 가산된다.

즉, 보정량 X = 현재의 보정량 X + │ii -Xm│

보정량 Z = 현재의 보정량 Z + │kk - Zm│

으로 가산된다.

자동공구보정이 수행된 후 이송명령을 지령하면 전술한바와 같이 보정된 량이 공구의 보정량으로 바뀌게되므로 공구의 위치가 보정된다.

그러나 이러한 종래의 장치는 공구가 터치프로브(1)에 접촉되는 순간 DC 12V의 온/오프신호를 발생시켜 NC유니트(2)측으로 입력한 후 공구의 위치를 보정하게 되는데, 터치프로브(1)의 가격이 고가이므로 장비의 구입비가 과다하게 지출되었음은 물론 고가의 장비를 공구위치보정 외에는 다른 용도로 사용할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 비교적 가격이 저렴한 다이얼게이지에 엔코더를 내장하여 공구위치보정을 수행할 수 있도록 함과 동시에 가공된 공작물의 치수를 측정하는데 사용할 수 있도록 함을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, NC유니트에 입력된 가공프로그램에 의해 교환된 공구의 위치를 보정하도록 된 것에 있어서, 다이얼게이지의 측후방에 기준공구와 교환공구의 위치값을 전기적신호인 펄스로 바꾸어주는 엔코더를 장착하고 상기 엔코더는 NC유니트와 연결하여 상기 기준공구와 교환공구의 이송시 축의 회전으로 발생되는 펄스수를 NC유니트가 체크하여 교환공구의 위치를 보정하도록된 수치제어 공작기계에 자동공구 보정장치가 제공된다.

이하, 본 발명을 일실시예로 도시한 첨부된 도면 제2도내지 제6도를 참고로하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제2도는 본 발명의 장치를 나타낸 사시도이고 제3도는 본 발명의 요부인 다이얼게이지를 나타낸 사시도이며 제4도는 제3도의 종단면도로서, 본 발명은 기준공구(4)와 교환공구(5)의 위치값을 전기적신호인 펄스로 바뀌어주도록 다이얼게이지(6)의 축(7)후방에 엔코더(8)가 장착되어 있고 상기 엔코더(8)는 자동공구보정을 수행하는 NC유니트(9)와 연결되어 있으며 공작기계의 본체에 기준공구(4)와 교환공구(5)가 장착되는 공구대(3)가 이송 가능하게 설치되어 있다.

상기 NC유니트(9)는 제5도에 도시한 바와 같이 기준공구(4)와 교환공구(5)의 이송시 엔코더(8)에 의해 발생된 펄스를 카운트하는 펄스카운트(10)와 초기타운터 된 펄스수를 저장하는 램(RAM)(11)과, 초기카운터된 펄스수와 다음 카운터된 펄스수를 입력하여 펄스차를 연산하는 CPU(12)와, CPU에 의해 산출된 디지털값을 아나로그로 변환시키는 D/A변환기(13)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 자동공구 보정장치를 이용하여 자동공구를 보정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 방법은 공지의 가공프로그램을 NC유니트에 입력하여 공구의 위치를 보정하도록 된 것에 있어서, 공구보정수행 출발점에서 기준공구를 지정된 위치로 이송시키는 스탭과, 기준공구가 지정된 위치로 이송될 때 다이얼게이지에 장착된 엔코더에서 발생되는 총펄스수를 체크하는 스탭과, 기준공구를 지정된 위치에서 초기위치로 변환시켜 보정코저하는 공구로 교환하는 스탭과, 교환공구를 초기 지정된 위치로 이송시키는 스탭과, 초기 지정된 위치로 교환공구가 이송될 때 다이얼게이지의 엔코더에서 발생되는 총펄스수를 체크하는 스텝과, 교환공구의 이송시 산출된 총펄스수와 기준공구의 이송시 상출된 총펄스수를 계산하여 보정치를 산출하는 스탭과, 산출된 보정치를 지정된 보정번호로 입력시켜 공구의 위치를 보정하는 스탭으로 이루어진다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 가공프로그램을 아래와 같이 편집하여 NC유니트(9)에 저장한다.

이와 같이 초기상태에서 공구대(3)에 고정된 기준공구(4)를 공구보정수행 출발점(공구대의 초기위치)에서 지정된 위치(X, Y위치)로 이송시킨다.

이에 따라 기준공구(4)가 다이얼게이지(6)의 밑핀(14)과 접속된 상태로 이동되므로 접속된 상태에서 이송된 량만큼 다이얼게이지(6)의 표시침(15)이 축(7)과 함께 회전되면서 측정되는 움직임량을 눈금으로 표시함과 동시에 축(7)후방에 장착된 엔코더(8)에서 펄스를 발생시키게 된다.

이와 같이 엔코더(8)에서 발생된 총펄스수는 NC유니트(9)의 펄스카운터(10)에서 카운트하여 램(11)에 저장하게 된다.

그후 지정된 위치로 이송된 기준공구(4)를 초기위치(공구보정 수행출발점)으로 환원시킴과 동시에 교환공구(5)로 교체된다.

상기 교체된 교환공구(5)는 기준공구(4)와 마찬가지로 지정된 위치까지 이송시켜 다이얼게이지(6)의 밀핀(14)과 접속시킴으로서 엔코더(8)에 의해 펄스가 발생되고, 이때 발생된 총펄스수는 펄스카운터(10)가 카운트한다.

이와 같이 기준공구(4)와, 교환공구(5)의 이송시 산출된 총펄스수를 CPU(12)에서 계산하여 보정치를 산출하는데 이는 아래식에 의해 산출된다.

보정량 = Xm(기준공구의 총펄스수) - Xi(교환공구의 총펄스수)

상기식을 이용하여 산출된 보정치는 D에서 지정된 보정번호로 보정량이 입력된다.

이에 따라 CPU(12)의 디지털신호를 D/A변환기(13)에서 아날로그신호로 변환하여 공구의 위치를 보정하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 다이얼게이지(6)의 축(7)에 엔코더(8)를 장착하여 기계적 위치량을 NC유니트(9)에 펄스량으로 바꾸어보내 공구 편차량을 보정하도록 되어 있으므로 터치프로브를 사용하던 종래 장치에 비해, 설치비용이 저렴하게 됨은 물론 공구보정 외에도 공작물의 측정작업에도 사용할 수 있게 되므로 설비효율성을 향상시키게 되는 효과를 얻게된다.

Claims (3)

1. NC유니트에 입력된 가공프로그램에 의해 교환된 공구의 위치를 보정하도록 된 것에 있어서, 소정의 다이얼게이지와, 상기 다이얼게이지의 축 후방에 장착되어 기준공구와 교환공구의 위치값을 전기적신호인 펄스로 변환하는 엔코더와, 상기 엔코더에서 발생된 상기 펄스를 카운터하여 상기 교환공구의 위치를 보정하는 NC유니트를 포함하여 구성된 수치제어 공작기계의 자동공구 보정장치.
2. 공지의 가공프로그램을 NC유니트에 입력하여 공구의 위치를 보정하도록 된 것에 있어서, 공구보정 수행출발점에서 기준공구를 지정된 위치를 이송시키는 스텝과, 기준공구가 지정된 위치로 이송될 때 다이얼게이지에 창작된 엔코더에서 발생되는 총펄스수를 체크하는 스텝과, 기준공구를 지정된 위치에서 초기위치로 환원시켜 보정코저하는 공구로 교환하는 스텝과, 교환공구를 초기지정된 위치로 이송시키는 스텝과, 초기 지정된 위치로 교환공구가 이송될 때 다이얼게이지의 엔코더에서 발생되는 총펄스수를 체크하는 스텝과, 교환공구의 이송시 산출된 총펄스수와 기준공구의 이송시 산출된 총펄스수를 계산하여 보정치를 산출하는 스텝과, 산출된 보정치를 지정된 보정번호로 입력시켜 공구의 위치를 보정하는 스텝으로 이루어진 수치제거 공작기계의 자동공구 보정방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 NC유니트는 상기 엔코더에서 발생된 펄스를 카운트하는 펄스카운터, 상기 펄스카운터에서 초기에 카운터된 펄스의 수를 저장하는 램, 상기 초기에 카운터된 펄스 수와 다음번에 카운터된 펄스 수의 차이를 연산하는 CPU, 상기 CPU에서 발생된 디지털값을 아날로그신호로 변환시키는 D/A 변환기로 구성된 것을 특징으로 하는 수치제거 공작기계의 자동공구 보정장치.