리스크에 대한 질문에 촉각으로 답을 하다

공구용 터치 프로브는 공구의 현재 상태에 대한 값을 제공하여 공구와 기계의 손상을 예방할 수 있다. CNC 유닛과 조합한 공구 측정으로 높은 수준의 자동화가 가능하다.

볼프강 그륀(Wolfgang Grün): HEIDENHAIN 제품 마케팅 담당

일반적으로 작업자들은 현재 사용하는 공구에 대해 다음과 같이 이야기하곤 한다.“이 공구로는 공작물을 30개 정도 제작할 수 있습니다. 그러나 경험상 봤을 때 공작물 50개까지는 무리가 없을 것으로 판단되지만, 안전을 위해 45개 정도에서 교체하는 것이 좋을 것 같습니다.”이와 같이 경험 상으로 공구주기를 판단할 수는 없다. 공작물을 40개 가공하는 과정에서 공구의 마모가 이미 진행되었다면, 공작물과 기계에 나쁜 결과를 초래할 수 있고, 반대로 공작물을 50개, 또는 그 이상을 가공할 수 있음에도 불구하고, 공구를 교체한다면 비용적인 면에서 큰 손실이 될 수 있다. 우수한 공구용 터치 프로브는 기계 안에서 공구의 현재상태를 측정하고 모니터링하여, 손상된 공구로 인해 발생할 수 있는 리스크 발견과 공구의 계속적인 사용유무 판단하기 위한 데이터를 제공한다.

TT 160은 플러그인 방식을 통해서 케이블을 빠르고 간단하게 설치하거나 탈거할 수 있다.

HEIDENHAIN은 공구 측정을 위해 두 가지 접촉식 측정 시스템을 제공한다. 유선 신호 전송의 TT160과 무선 또는 적외선 신호 전송의 TT 460이 바로 그것이다. 이 두 시스템은 공구용 터치 프로브 시스템에서 25년 이상 축적한 경험을 최신 시리즈에 적용하였으며,이미 시장에 출시된 시스템 TT 160은 5세대 유선식 공구용 터치 프로브 시스템이다. 이 두 시스템의 핵심적 장점은 가공 중에 간단하고 빠르게 공구를 측정할 수 있다는 점이다. 비생산적인 시간을 줄이고, 가공 정확도를 높이며, 불량과 혹시 있을 수 있는 재작업을 줄일 수 있다.

높은 수준의 자동화로 복잡한 과제를 해결하다

HEIDENHAIN의 컨트롤 시스템을 사용하면 복잡하고 광범위한 측정 작업을 최고 수준으로 자동화할 수 있다. 컨트롤 시스템에서 밀링 공구를 측정하기 위해 공구를 커팅 반대 방향으로 돌리고, 터치패드에 반경 방향으로 접근한다. 밀링 커터가 터치패드에 닿고, 방향이 바뀌며 직경에 대한 일차 측정이 이루어진다. 동시에 이 공구 측정 시스템은 가장 큰 커팅 엣지의 위치를 파악하는데,정확한 커팅 위치를 확인하기 위하여 스핀들이 정지하고 커팅 에지가 조금씩 계속 돌아간다. 이를 위해 필요한 회전 각도는 컨트롤 시스템에 저장되어 있는 수많은 엣지 커팅 과정에서 생긴다. 반경방향 측정 후 공구가 정지하면 길이도 측정할 수 있다.

공구 측정 시스템에서 회전 공구를 측정하기 위해서 밀링 공구에 대한 둥근 터치패드를 사각형의 터치부품으로 교체하면 된다. 이후 밀링/터닝기의 적합한 측정 시스템 사이클로 터닝 공구의 파손 또는 마모 여부를 점검할 수 있다. 특수하게 라운딩된 사각형 터치부품의 엣지 덕분에 밀링 공구도 검사할 수 있기 때문에, 터치 부품를 계속해서 바꿀 필요가 없다. 간단하고 신속한 공구 점검은 측정 시 1-2초 만에 이루어진다. 개별 커팅엣지 측정을 포함해서 전체 측정은 공구와 커팅엣지 개수에 따라 수 초 정도 걸린다. 이때 공구 측정 시스템의 터치패드 접촉 시 방향이 바뀐다. 이를 통해 생성되는 스위칭 신호가 컨트롤 시스템을 유도하여 현재 공구 위치를 처리하게 한다.

광학 센서를 이용하여 스위칭 신호 생성

스위칭 신호는 비접촉식으로 광학 센서를 이용하여 생성된다. 이 센서가 장치의 본질적이며 지속적으로 정확한 측정값을 책임진다. 측정 반복 정확도는 1μm 보다 우수하다.측정 사이클에 따라 컨트롤 시스템에는 다양한 데이터가 있다. 이러한 데이터에는 공구의 직경과 길이에 대한 측정값과 파손 및 빠진 커팅엣지, 커팅 엣지의 열 가소성 변형과 공구의 종합적 파손에 대한 정보가 포함된다. 컨트롤 시스템은 측정한 공구 상태를 바탕으로 사용이 불가하게 마모되거나 손상된 공구 사용을 방지하고 적시에 온전한 공구로 교체하여 충돌을 막고 치수 유지와 높은 표면 조도를 유지할 수 있다.

HEIDENHAIN 공구 측정 시스템을 기계 테이블에 설치하는 것은 간단하다. 포장지에 동봉된 클램핑 브라켓이나 조립 소켓을 이용하여 기계에 고정하면 되는데, 캘리브레이션 공구를 스핀들에 끼우고 수동으로 배치한다. 자동으로 진행되는 컨트롤 시스템의 캘리브레이션 사이클을 통해 측정 시스템의 정확한 위치가 파악된다. 공구 측정 시스템의 베이스는 엄격한 공차 내에서 축과 함께 연마되기 때문에 기계적 보정은 필요 없다. 캘리브레이션 후에도 동일하게 측정될 수 있다.공구 측정 시스템을 기계에서 제거하면 조립 소켓은 기계 테이블에 남아 있게 되는데, 공구 측정 시스템을 다시 고정하게 되면 수동으로 포지셔닝을 하지 않아도 자동으로 캘리브레이션 사이클을 시작할 수 있다.이 공구 측정 시스템은 구조가 견고하여 가공 중에도 기계 안에 두어도 된다. 보호 등급 IP68인 이중 씰링 기능이 냉각수로부터 보호되게 설계되어 있는데, 보호캡이 뜨거운 칩으로 인한 손상을 막는다.

광학센서와 터치패드를 연결하는 핀의 브레이킹 포인트 통한 터치 프로브의 파손방지

터치 프로빙 절차는 기계적으로 이루어지며 충격에 민감한 커팅 엣지가 있는 공구나 마이크로 공구는 제한적으로 측정할 수 밖에 없다. 이런 경우 정적 측정과 느리게 터치하는 측정만 가능하다.공구 측정 시스템 TT 160과 TT 460은 터치패드 목부분에 연결된 핀의 브레이킹 포인트를 통해 광학 센서를 스스로 보호한다. 수동 접근 시 힘이 들어가면, 센싱 부분와 터치패드 사이의 핀이 부러질 수 있다. 이때 핀을 간단하게 교체하여 신속하게 사용할 수 있고, 핀은 큰 비용을 들이지 않는다.센싱 부분의 내부에는 광학식 편향 센서가 포함이 되어 있어서, 양쪽 측정 시스템에서 터치 패드가 움직이는 순간을 감지하고, 기능 점검과 상태 점검을 한다.

공구 측정 시스템 TT 460은 자동화 수준이 높은 경우에 사용하도록 설계되어 있다. 이 시스템은 측정이 이루어지기 전에 컨트롤 장치의 전원에 의해 켜지고, 측정 시스템 사이클 종료 후에는 꺼지도록 되어 있다. 이 시스템은 5축 모드와 팔레트 교체 시스템에서도 사용할 수 있다. 또한 전류 소비를 낮추기 위해 장시간 사용하지 않을 경우 스탠바이 모드에서 에너지 절감 모드로 전환된다. 배터리가 방전되면 1 ~ 4V 전압인 모든 배터리를 사용할 수 있으며, 전기 장치는 배터리 전압을 자동으로 감지하고 거기에 맞추어 조정한다.