KR100217931B1 - 수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환장치 및 방법 - Google Patents

수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파레트 메거진을 장착한 수평형 머시닝 센터에 관한 것으로, 가공 작업 시작전 또는 가공중 공구가 마모되거나 파손될 때 손상된 공구를 공구 메거진에 후퇴시키고, 해당되는 대체공구를 호출하여 가공작업을 연속함으로써 기계의 효율을 높이고, 무인화 운전을 기하도록 한 수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환장치 및 방법에 관한 것으로, 공구의 마모 및 파손을 감지하는 터치센서(10)와, 상기 터치센서(10)의 감지신호를 입력받아 프로그래머블 하는 사용자 마크로(20)와, 공작기계의 주축을 제어하는 주축제어기(30)와, 상기 주축제어기(30)의 부하량을 입력 받아 설정치와 비교하여 주축부하의 변동을 감지하는 모니터(40)와, 상기 모니터(40)의 공구파손 및 공구마모에 해당되는 PLC(Programmable Logic Controller) 신호를 입력받아 동작하는 PMC(Programmable Machine Controller)(50)와, 상기 사용자 마크로(20) 및 상기 PMC(50)를 통해 공구의 상태를 입력받아 모니터링 하는 CNC(Computer Numerical Controller)(60)와, 상기 CNC(60)의 공구상태의 모니터링에 따라 가공 시작전에는 터치센서에 따른 프로그램을 수행하고 가공중에는 상기 모니터(40)에 따른 프로그램을 수행하는 대체공구 사이클(70)로 구성된다.

Description

수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환장치 및 방법
본 발명은 파레트 메거진을 장착한 수평형 머시닝 센터에 관한 것으로, 가공작업 시작전 또는 가공중 공구가 마모되거나 파손될 때 손상된 공구를 공구 메거진에 후퇴시키고, 해당되는 대체공구를 호출하여 가공작업을 연속함으로써 기계의 효율을 높이고, 무인화 운전을 기하도록 한 수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환장치 및 방법에 관한 것이다.
제1도는 종래 머시닝 센터의 공구감시 신호흐름도로서, 공구파손 여부를 확인하여 공구가 파손될 때 기계를 정지시키고, 공구가 파손되지 않을 때 가공을 계속하는 단계(S1-S4)로 이루어진다.
한편, 파레트 메거진을 장착한 머시닝 센터의 자동운전중 공구가 마모되거나 파손될 때 기계가 정지되어 가공중이던 공구를 작업자가 수동으로 제거하고 교환하였다.
상기와 같이 종래의 머시닝 센터에 있어서는 파레트 메거진을 장착한 머시닝 센터의 자동운전중 공구가 마모되거나 파손될때 기계가 정지되어 가공중이던 공구를 작업자가 수동으로 제어하고 교환하여야 하므로 기계의 무인연속운전에 커다란 장해요소가 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 수단으로, 공구관리 시스템에 별도의 프로그램과 장치를 추가하여 가공작업 시작전 또는 가공중 공구가 마모되거나 파손될 때 손상된 공구를 공구 메거진에 후퇴시키고, 해당되는 대체공구를 호출하여 가공작업을 연속함으로써 달성된다.
제1도는 종래 머시닝 센터의 공구감시 신호흐름도.
제2도는 본 발명 수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환장치 구성도.
제3도는 본 발명 대체공구 교환장치의 가공시작전 신호흐름도.
제4도는 본 발명 대체공구 교환장치의 가공중 신호흐름도.
제5도는 본 발명 수평형 머시닝 센터의 공구수명관리 인터페이스 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 터치센서 20 : 사용자 마크로
30 : 주축제어기 40 : 모니터
50 : PMC 60 : CNC
70 : 대체공구 사이클 100 : 사용자 마크로 디지털 입력부
200 : 주축부하 감시 모니터 출력부 300 : NC 내부 공구관리 기능
이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.
제2도는 본 발명 수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환장치 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 공구의 마모 및 파손을 감지하는 터치센서(10)와, 상기 터치센서(10)의 감지신호를 입력받아 프로그래머블 하는 사용자 마크로(20)와, 공작기계의 주축을 제어하는 주축제어기(30)와, 상기 주축제어기(30)의 부하량을 입력받아 설정치와 비교하여 주축부하의 변동을 감지하는 모니터(40)와, 상기 모니터(40)의 공구파손 및 공구마모에 해당되는 PLC(Programmable Logic Controller) 신호를 입력 받아 동작하는 PMC(Programmable Machine Controller)(50)와, 상기 사용자 마크로(20) 및 상기 PMC(50)를 통해 공구의 상태를 입력받아 모니터링 하는 CNC(Computer Numerical Controller)(60)와, 상기 CNC(60)의 공구상태의 모니터링에 따라 가공 시작전에는 터치센서에 따른 프로그램을 수행하고 가공중에는 상기 모니터(40)에 따른 프로그램을 수행하는 대체공구 사이클(70)로 구성된다.
상기에서 본 발명에서 사용되는 터치센서(10)의 용도는 가공시작전 사용할 공구를 직접 터치센서에 접촉시켜 공구의 기준점으로부터 터치된 구간을 계산하여 공구의 실제길이를 확인하고, 원래의 공구길이와 비교하여 어느 기준값 이상을 초과하면 공구가 파손된 것으로 판단한다.
즉, 본 발명에서는 상기와 같은 터치센서의 기본 기능을 공구마모로 인한 길이변환 판단에 적용하는 것이다.
제3도는 본 발명 대체공구 교환장치의 가공시작전 신호흐름도로서, 가공작업 시작전일 때 공구파손 여부를 확인하여 파손될 때 기계를 원점으로 복귀시키고 해당 주축공구의 스킵(skip)을 시작하여 이를 확인하고 종료하는 단계와(S1-S6), 이후 더미(dummy)공구 지령을 하여 공구교환 위치로 이동하고 파손공구와 교환한후 주축에 다시 장착공구 번호를 알려주는 대체공구 지령을 하고 대체공구 사이클을 확인하는 단계(S7-S11)로 이루어지는 것으로, 이의 제어과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 가공전 공구의 파손 여부를 체크하는 과정은 다음과 같다.
1. Txx : 필요한 공구를 대기위치에 부른다.(xx : 공구번호)
2. MO6 : 주축에 상기에서 부른 공구(xx)를 장착한다.
3. Txx : 다음의 가공에 필요한 공구를 대기위치에 가져다 둔다.
4. Gxx : 주축에 장착된 공구의 상태를 체크하기 위한 프로그램을 실행시킨다.
5. 4단계 까지 실행하여 이상이 없으면 가공을 계속하고, 실행도중 공구의 파손이나 마무를 감지하면 상기의 가공 시작전 대체공구 사이클이 동작한다.
상기에서 Gxx는 Oxxxx와 같은 프로그램 번호로 되어 있는 사용자 프로그램을 Gxx와 같이 간단한 코드로 지령할 수 있도록 CNC 내부에 등록하는 프로그램 코드이다.
참고로, 본 발명에서 가공시작 전단계에서 공구상태를 체크하는 신호 흐름단계는 다음과 같다.
주축에 상기에서 부른 공구를 장착하는 단계와 : 터치센서를 이동하여 주축에 장착된 공구의 길이를 측정하는 단계와 : 상기에서 측정된 공구의 길이와 미리 입력된 공구의 길이를 비교하는 단계와 : 상기 단계에서 비교된 공구 길이 값이 기준값을 초과하면 파손으로 판단하는 단계로 이루어진다.
제4도는 본 발명 대체공구 교환장치의 가공중 신호흐름도로서, 가공중일 때 공구파손 여부를 확인하여 파손된 것으로 파단된 경우 해당 주축공구의 스킵(skip)을 시작하여 이를 확인하고 종료하는 단계와(S1-S6), 이후 실행중인 가공 프로그램을 취소하고 대체공구 사이클 확인 및 09999프로그램을 실행하는 단계와(S7-S8), 상기 09999 프로그램으로써, 더미(dummy)공구 지령을 하여 공구교환 위치로 이동하고 파레트(Pallet)를 후퇴시키며 스케줄(Schedule)에 따른 새로운 프로그램을 실행하는 단계(S9-S12)로 이루어지는 것으로, 이의 제어과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 가공중 주축의 부하변동을 감지하는 장치는 공구 모니터(40)이며, 상기 공구 모니터(40)는 가공중에 스핀들의 가공 부하량을 전류값으로 입력받아 디지털 값으로 변환하고, 이 값을 사용자가 미리 입력해 놓은 기준값들과 PLC 운전중 상기 비교하여 초과하면 관련 신호를 출력하여 상태를 알려준다.
가공중 공구의 파손 여부를 체크하는 과정은 다음과 같다.
1. Txx : 필요한 공구를 대기위치에 부른다. (xx : 공구번호)
2. MO6 : 주축에 상기에서 부른 공구(xx)를 장착한다.
3. Txx : 다음의 가공에 필요한 공구를 대기위치에 가져다 둔다.
4. 가공을 시작하면 가공중 주축부하변동을 감지하는 모니터(40)에 의하여 공구의 상태를 간접적으로 체크한다.
5. 4단계까지 실행하여 이상이 없으면 가공을 계속하고, 실행도중 파손이나 마모를 감지하면 상기의 가공중 대체공구 사이클이 동작한다.
제5도는 본 발명 수평형 머시닝 센터의 공구수명관리 인터페이스 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 사용자 마크로신호의 디지털 입력부(100)와, 주축부하 감시용 모니터 출력부(200)와, NC 내부 공구관리 기능(300)으로 구성된 것으로, 이의 신호전달 체계를 설명하면 다음과 같다.
해당 머시닝 센터가 가지고 있는 공구 전체를 몇 개의 그룹으로 나누고, 상기 각각의 그룹에는 유사하거나 같은 종류의 공구를 해당 갯수만큼 각각 등록할 수 있고, 그룹안에서 각각의 공구는 사용회수나 시간으로 셋팅할 수 있으며, Txx 지령을 하여 공구를 사용하게 되면 그 회수나 시간을 카운트하고, 각각의 공구에 대하여 그 사용회수나 시간이 초과하면 자동으로 해당 공구에 표시를 하며, 그룹안의 다음 공구로 넘어가게 된다.
일예를 들면, GROUP 1
1, 11, 22, 33
GROUP 2
34, 25, 26, 35로 위와 같은 셋팅을 끝내면 사용자는 공구지령을 GROUP 번호를 기준으로 하여야 한다.
일예를 들면, 해당 머시닝 센터가 모두 90개의 공구를 가지고 있는 공구 매거진을 가지고 있으면 공구 관리기능을 유효하게 하는 시작번호를 91부터 등록할 수 있는데, 이때 시작번호를 100이라 하면 1번 그룹의 공구를 부르고 싶으면 T101 이라고 지령하면 된다.
또한, 외부에서 스킵(skip)신호를 주어 해당공구가 정해놓은 수명을 다하지 않아도 그룹안의 다음 공구를 부를 수 있다.
따라서, 파레트 메거진을 장착한 수평형 머시닝 센터의 가공 시작전 또는 가공중 가공공구가 마모되거나 파손되면 해당되는 대체공구가 호출되어 가공작업이 연속된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 파레트 메거진을 장착한 머시닝 센터의 자동운전중 공구가 마모되거나 파손되었을 때 손상된 공구를 공구 메거진에 후퇴시키고, 해당되는 대체공구를 호출하여 가공작업을 연속시킴으로써 기계의 운전효율을 높이고, 아울러 무인화운전을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 공구의 마모 및 파손을 감지하는 터치센서(10)와, 상기 터치센서(10)의 감지신호를 입력받아 프로그래머블 하는 사용자 마크로(20)와, 공작기계의 주축을 제어 하는 주축제어기(30)와, 상기 주축제어기(30)의 부하량을 입력받아 설정치와 비교 하여 주축부하의 변동을 감지하는 모니터(40)와, 상기 모니터(40)의 공구파손 및 공구마모에 해당되는 PLC(Programmable Logic Controller) 신호를 입력받아 동작하는 PMC(Programmable Machine Controller)(50)와, 상기 사용자 마크로(20) 및 상기 PMC(50)를 통해 공구의 상태를 입력받아 모니터링 하는 CNC(Computer Numerical Controller)(60)와, 상기 CNC(60)의 공구상태의 모니터링에 따라 터치센서일 때 가공시작전 프로그램을 수행하고 상기 모니터(40) 모드일 때 가공중 프로그램을 수행 하는 대체공구 사이클(70)로 구성된 것을 특징으로 하는 수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환장치.
  2. 파레트 메거진을 장착한 수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환방법에 있어서, 가공작업 시작전일 때, 공구파손 여부를 확인하여 파손으로 판단되면 기계를 원점으로 복귀시키고 해당 주축공구의 스킵(skip)을 시작하여 이를 확인하고 종료하는 단계와(S1-S6), 이후 더미(dummy)공구 지령을 하여 공구교환 위치로 이동하고 파손공구와 교환한후 주축에 장착공구 번호를 알려주는 대체공구 지령을 하고 대체공구 사이클을 확인하는 단계(S7-S11)로 이루어지고 : 가공중일 때 공구파손 여부를 확인하여 파손될 때 해당 주축공구의 스킵(skip)을 시작하여 이를 확인하고 종료하는 단계와(S1-S6), 이후 실행중인 가공 프로그램을 취소하고 대체공구 사이클 확인하는 단계와 (S7-S8), 더미(dummy)공구 지령을 하여 공구교환 위치로 이동하고 파레트(Pallet)를 후퇴시키며 스케줄(Schedule)에 따른 새로운 프로그램을 실행하는 단계(S9-S12)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수평형 머시닝 센터의 대체공구 교환방법.
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