KR100216795B1 - 공작기계의 절삭감지시스템 - Google Patents

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Abstract

입력키보드(10)의 출력신호로부터 공작물을 작업하기 위한 전체적인 동작수순의 프로그램을 저장하여 출력하는 PLC(20)와, 상기 PLC(20)로부터 출력하는 명령으로부터 주축의 동작상태로부터 무부하상태를 인식하며 동시에 공구의 번호를 인식하여 공구의 수명, 공구의 마모상태를 판단하여 출력하는 절삭감지장치와, 상기 절삭감지장치의 출력신호로부터 공구의 상태나 주축의 상태를 문자나 영상으로 표시하는 입출력단말장치를 갖는 공작기계(30)를 구비하여 공작기계의 주축의 무부하상태를 인식하여 회전시 무부하가 발생하게 되면 즉시 운용자에게 알려 원인을 제거시킬 수 있도록 하여 주축의 오동작으로부터 작업물의 불량 절삭을 사전에 예방하고 공구를 절삭하기 위한 점검시간을 낭비하지 않게 되어 신속하고 정확한 공구 절삭을 이루는 효과를 제공하는 것이다.

Description

공작기계의 절삭감지시스템
본 발명은 공작기계의 절삭감지시스템에 관한 것으로서, 더 자세하게는 공작기계의 주축의 무부하상태를 인식하여 회전시 무부하가 발생하게 되면 즉시 운용자에게 알려 원인을 제거할 수 있는 장치를 마련함으로서 주축의 오동작으로부터 작업물의 불량 절삭을 사전에 예방하고자 하는 공작기계의 절삭감지시스템에 관한 것이다.
일반적으로 수치제어장치는 천공 종이테이프 또는 자기테이프에 기계가 운동할 거리와 속도를 지시하는 수치,정보기능을 나타내는 부호등을 기록하여 명령을 지령하고 있다.
이러한 종래의 공작기계에 대해 설명하면 아래와 같다.
제1도는 종래의 공작기계의 연결구성도이다.
통상적인 종래의 공작기계는 제1도에서 보는 바와 같이 내부에 다수개의 명령들을 수록하고 있어 이 명령을 지령할 경우 지령의 펄스의 주파수 또는 지령 펄스의 수를 출력하는 정보처리회로(1)와, 상기 정보처리회로(1)로부터 출력하는 지령에 의해 속도 또는 위치를 고려하여 동력회전력을 제공하는 서보기구(2)와,상기 서보기구(2)에서 출력하는 동력으로 공작물을 가공하는 공작기계(3)를 연결하고 있다.
이러한 종래의 공작기계는 정보처리회로(1)로부터 공작물의 철삭순서를 입력한 후 서보기구(2)로부터 동력을 발생시켜 공작물의 종류나 크기에 따라 회전속도와 위치를 조절하여 회전시켜 공작기계(3)가 작업물을 공작하도록 하는 것이다.
그러나 이와 같은 종래의 공작기계는 공작기계(3)의 주축은 정보처리회로(1)로부터 출력한 명령에 따라 서모기구(2)가 동력을 전달하는 것에 불과하기 때문에 정보처리회로(1)에서 정확한 명령을 출력하더라도 공작기계(3)의 내,외적인 요인으로 주축이 과부하, 무부하, 마모등으로 작업물을 원하는 상태로 절삭하지 못하고 불량작업물을 생산해내는 문제점을 가지게 되었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서 그 목적은 공작기계의 주축의 무부하상태를 인식하여 회전시 무부하가 발생하게 되면 즉시 운용자에게 알려 원인을 제거할 수 있는 장치를 마련함으로서 주축의 오동작으로부터 작업물의 불량 절삭을 사전에 예방하고자 하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1구성은 명령을 입력하기 위한 수단으로서 사용하는 입력키보드와, 상기 입력키보드의 출력신호로부터 공작물을 작업하기 위한 전체적인 동작수순의 프로그램을 저장하여 출력하는 프로그램어블로직케어기(이하,PLC라 칭함)와, 상기 PLC로부터 출력하는 명령으로부터 주축의 동작상태로부터 무부하상태를 인식하며 동시에 공구의 번호를 인식하여 공구의 수명,공구의 마모상태를 판단하여 출력하는 절삭감지장치와,상기 절삭감지장치의 출력신호로부터 공구의 상태나 주축의 상태를 문자나 영상으로 표시하는 입출력단말장치를 갖는 공작기게를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 구성은 공구의 번호를 일단위, 십단위, 공구의 종류에 관한 번호를 PLC로부터 입력된 프로그램에 의해 절삭감지장치가 공구번호를 인식하도록 하는 단계와, 상기 단계로부터 PLC로부터 입력된 프로그램출력신호에 의해 절삭감지장치가 주축의 구동상태와 공구과부하, 공구무부하, 공구마모, 공구의 수명예보나 수명경고 등을 점검할 수 있도록 프로그램을 초과하는 단계와, 상기 단계로부터 주축 구동명령으로부터 주축의 무부하 상태여부가 있는지를 절삭검지장치가 검출하며 동시에 경보신호를 출력하는 단계와, 상기 단게로부터 스핀들의 회전속도가 정상상태에 도달하였을 경우 무부하 검출을 중지함과 동시에 절삭감지장치만으로도 자동으로 절삭감지가 이루어지도록 하는 단계와, 상기 단계로부터 공구의 절삭진행상태나 공구자체의 표면상태를 사용자가 알수 있도록 하는 입출력단말장치에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1도는 종래의 공작기계의 연결구성도이다.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 절삭감지시스템의 연결 구성도이다.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 절삭감지방법의 흐름도이다.
제4(a)도 내지 제4(e)도는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 절삭감지시스템의 제어방법의 프로그램이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 정보처리회로 2 : 서보기구
3,30 : 공작기계 10 : 입력키보드
20 : PLC
이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할수 있을 정도로 본 발명에 의한 구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 절삭감지시스템의 연결 구성도이며, 제3도는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 절삭감지방법의 흐름도이고, 제4(a)도 내지 제4(e)도는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 절삭감지시스템의 제어방법의 프로그램이다.
본 발명은 제2도, 제3도 또는 제4(a)도 내지 제4(e)도에서 보는 바와 같이 공작기계가 작업물을 절삭하는 과정에서 발생하는 스핀들의 이상동작, 공구마모, 공구과부하,공구무부하 등을 자동으로 검출하여 사용자에게 신속하게 알려 작업물의 불량을 제거하고자 하는 공작기계의 절삭감지시스템에 관한 것으로서 그 장치는 제2도에서 보는 바와 같이 명령을 입력하는 입력키보드(10)와, 상기 입력키보드(10)의 출력신호가 입력신호가 되도록 연결하는 PLC(20)와, 상기 PLC(20)의 출력신호가 입력신호가 되어 자동으로 동작하는 절삭감지장치와 상기 절삭감지장치의 출력신호로부터 공구의 상태나 주축의 상태를 문자나 영상으로 표시하는 입출력단말장치를 구비하는 공작기계(30)가 연결됨을 특징으로 한다.
본 발명의 공작기계(30)의 절삭감지방법은 제3도또는 제4도에서 보는 바와 같이 공구의 번호를 일단위, 십단위, 공구의 종류에 관한 번호를 PLC(20)로부터 입력된 프로그램에 의해 절삭감지장치가 공구번호를 인식하도록 하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1)로부터 PLC(20)로부터 입력된 프로그램출력신호에 의해 절삭감지장치가 주축의 구동상태와 공구과부하, 공구무부하, 공구마모, 공구의 수명예보나 수명경고 등을 점검할 수 있도록 프로그램을 초과하는 단계(S2)와, 상기 단계(S2)로부터 주축 구동명령으로부터 주축의 무부하 상태여부가 있는지를 절삭검지장치가 검출하며 동시에 경보신호를 출력하는 단계(S3)와, 상기 단계(S3)로부터 스핀들의 회전속도가 정상상태에 도달하였을 경우 무부하 검출을 중지함과 동시에 절삭감지장치만으로도 자동으로 절삭감지가 이루어지도록 하는 단계(S4)와, 상기 단계(S4)로부터 공구의 절삭진행상태나 공구자체의 표면상태를 사용자가 알수 있도록 하는 입출력단말장치에 출력하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 공작기계가 작업물을 절삭하는 과정에서 발생하는 스핀들의 이상동작, 공구마모, 공구과부하, 공구무부하 등을 자동으로 검출하여 사용자에게 신속하게 알려 작업물의 불량을 제거하고자 하는 공작기계의 절삭감지시스템에 관한 것으로서, 첨부된 제2도 또는 제3도, 제4(a)~제4(e)도에서 보는 바와 같이 키이력보드를 통해 입력된 명령이나 프로그램은 PLC(20) 로 입력되어 저장되며 상기 PLC(20)에서 명령한 신호에 따라 공작기계(30)에 연결되어 절삭감지장치는 공구번호를 인식하여 공구의 마모상태나 공구의 과부하, 공구의 무부하를 감지하여 입출력단말기 장치에 출력하는 것이다.
이때 절삭감지장치는 스핀들의 구동을 단속하여 스핀들의 회전여부에 따라 공구의 과부하나 무부하상태를 감지하는 것이다.
첨부한 제3도 또는 제4도에서 보는 바와 같이 절삭감지장치는 먼저 공작기계(30)의 주축상태를 감지하여 공구의 이상절삭과 작업물의 불량을 방지하기 위해 PLC(20)와 회선으로 접촉되어 PLC(20)의 명령에 따라 구동되어 절삭상태를 감지하여 입출력단말장치에 출력할 수 있도록 연결된 상태에서 PLC(20)의 출력단에 연결된 절삭감지장치가 공구의 번호를 인식할 수 있도록 입력된 프로그램에 따라 공구번호의 자릿수 일단위, 공구번호 자릿수 십단위를 4개 이상의 어드래스(ADDRESS)를 가지게 되며 공구의 종류나 그밖에 기타부호를 따로 지칭하고자 하는 명령어를 기입하기 위한 공구번호를출력 어드래스를 가지게 되어 절삭감지장치가 입력단에서 출력하는 명령요구에 해당공구를 감지하는 것이다.(S1)
공구번호가 인식이 완료되면 절삭감지장치는 스핀들의 구동신호와 함께 절삭을 하기 위한 동작 명령이나 공구의 마모, 공구의 과부하, 공구의 수명예보, 공구의 수명경보 공구의 절삭과정의 경고등을 입/출력상태 점검으로 명령을 인식하는 초기화가 완성되는 것이다(S2).
이렇게 초기화가 이루어지면 절삭감지장치는 스핀들의 회전을 점검하기 위해 회전명령을 출력하게 되면 스핀들의 회전중에 스핀들의 회전이상으로 무부하가걸려 있는지를 점검하여 무부하가 발생하였을 경우 입출력단말기나 PLC(20)의 표시수단에 표시될 수 있도록 하는 것이다.(S3)
절삭감지장치는 상기 명령(스핀들 회전상태, 공구의 과부하, 공구의 무부하, 공구의 마모, 공구의 수명예보, 공구의 수명경보)을 인식하여 입출력을 위한 조건이 완성되면 스핀들의 정상적인 회전속도에 도달하기까지 시간을 본 발명의 바람직한 실시예로서 약 (4초)정도로 하여 스핀들의 회전속도가 절석하기에 적당한 속도에 도달할 수 있는 시간적인 여유을 지연시키게 되며 이 후 스핀들이 정상상태에 도달하였을 경우 스핀들의 정상회전속도를 100%로 가정한다면 이 100%의 속도에 비해 상하의 이 회전속도가 있음을 감안하여 절삭감지장치가 이러한 속도의 변화로부터 무부하로 감지하여 출력하는 것을 중지시킨 후 N/C제어장치의 운전을 위해 자동수단모드인 메모리모드, 타입모드를 선택하여 절삭감지장치가 외부의 도움없이 내부에 입력된 데이타를 통해 자동으로 스핀들 동작여부와 공구의 이상을 자동으로 검출하여는 것이다.(S4)
또한 절삭감지장치는 작업물을 공정하면서 공구의 마모, 공구의 과부하, 공구의 수명예보, 공구의 수명경보를 입출력단말장치에 출력하여 사용자가 공구의 상태를 확인할 수 있도록 하며 공구가 공작틀에 발견할 수 없을 경우 주축의 동작을 중지시킨 후 피드홀드 또는 황색경보램프를 접등하여 경고름발생수단에 의해 출력하도록 하는 것이다.(S5)
이와 같이 작용하는 본 발명은 공작기계의 주축의 무부하상태를 인식하여 회전시 무부하가 발생하게 되면 즉시 운용자에게 알려 원인을 제거시킬 수 있도록 하여 주축의 오동작으로부터 작업물의 불량 절삭을 사전에 예방하고 공구를 절삭하기 위한 점검시간을 낭비하지 않게 되어 신속하고 정확한 공구 절삭을 이루는 효과를 제공하는 것이다.

Claims (2)

  1. 명령을 입력하기 위한 수단으로서 사용하는 입력키보드(10)와, 상기 입력키보드(10)의 출력신호로부터 공작물을 작업하기 위한 전체적인 동작수순의 프로그램을 저장하여 출력하는 PLC(20)와, 상기 PLC(20)로부터 출력하는 명령으로부터 주축의 동작상태로부터 무부하상태를 인식하며 동시에 공구의 번호를 인식하여 공구의 수명, 공구의 마모상태를 판단하여 출력하는 절삭감지장치와, 상기 절삭감지장치의 출력신호로부터 공구의 상태나 주축의 상태를 문자나 영상으로 표시하는 입출력단말장치를 갖는 공작기계(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭감지장치.
  2. 공구의 번호를 일단위, 십단위, 공구의 종류에 관한 번호를 PLC(20)로부터 입력된 프로그램에 의해 절삭감지장치가 공구번호를 인식하도록 하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1)로부터 PLC(20)로부터 입력된 프로그램출력신호에 의해 절삭감지장치가 주축의 구동상태와 공구과부하, 공구무부하, 공구마모, 공구의 수명예보나 수명경고 등을 점검할 수 있도록 프로그램을 초과하는 단계(S2)와, 상기 단계(S2)로부터 주축 구동명령으로부터 주축의 무부하 상태여부가 있는지를 절삭검지장치가 검출하며 동시에 경보신호를 출력하는 단계(S3)와, 상기 단계(S3)로부터 스핀들의 회전속도가 정상상태에 도달하였을 경우 무부하 검출을 중지함과 동시에 절삭감지장치만으로도 자동으로 절삭감지가 이루어지도록 하는 단계(S4)와, 상기 단계(S4)로부터 공구의 절삭진행상태나 공구자체의 표면상태를 사용자가 알수 있도록 하는 입출력단말장치에 출력하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭감지방법.
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