KR100242831B1

KR100242831B1 - Method for automatically transporting tool by using fast linear inductor motor

Info

Publication number: KR100242831B1
Application number: KR1019990006683A
Authority: KR
Inventors: 한형상; 우병오; 이창호
Original assignee: 김덕중; 사단법인고등기술연구원연구조합
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1999-02-27
Publication date: 2000-03-15

Abstract

고속 선형유도전동기를 이용한 공구공급방법은 공작 기계로부터 요구된 공구가 중앙공구저장소에 사용가능상태로 있는지를 확인하고, 사용 불가능 상태인 경우에는 해당 공구가 중앙공구저장소에 입수될 때까지 대기하는 단계와, 중앙공구저장소에 원하는 공구가 있으면, 해당 공구를 요구한 공작 기계용으로 사용 예약하고 가용 가능한 공구 트랜스포터가 있는지를 확인하고, 없는 경우에는 가용 공구 트랜스포터가 나타날 때까지 대기하는 단계와, 가용 공구 트랜스포터가 나타나면, 해당 공구 트랜스포터를 상기 공구를 요구한 공작 기계용으로 사용 예약하고 해당 공구 트랜스포터를 중앙공구저장소로 이동시키는 단계와, 상기 공구 트랜스포터를 통하여 중앙공구저장소로부터 상기 사용 예약된 공구를 요구한 공작 기계로 운송하는 단계와, 운송된 공구를 공작 기계의 공구 매거진에 전달한 다음에 사용이 끝난 공구는 회수하여 상기 중앙공구저장소로 회송하여 반납하는 단계를 포함한다. 이러한 선형유도전동기에 의한 공구공급장치는 다수의 공작기계로 구성되는 자동화된 절삭가공시스템에 적용하기 위한 것으로서, 공기단축에 의해 절삭가공시스템의 생산성을 획기적으로 향상시키고, 유연성을 극대화시키며, 절삭공구및 공구 매거진에 대한 투자비를 절감하고, 복잡한 절삭가공시스템의 운영제어 문제를 손쉽게 해 주는 장점을 갖는다.The tool supply method using the high speed linear induction motor checks whether the tool requested from the machine tool is available in the central tool storage, and waits until the tool is available in the central tool storage if it is not available. And, if there is a desired tool in the central tool store, reserve the tool for the requested machine tool and check if there is an available tool transporter, and if not, wait for an available tool transporter to appear; When an available tool transporter appears, reserving the tool transporter for the machine tool that requested the tool and moving the tool transporter to a central tool store, and using the tool transporter from the central tool store through the tool transporter. Transporting the reserved tool to the requested machine tool, and And transferring the used tool to the tool magazine of the machine tool, and collecting the used tool and returning it to the central tool storage for return. The tool supplying device using the linear induction motor is intended to be applied to an automated cutting system composed of a plurality of machine tools, which greatly reduces the productivity of the cutting system by maximizing the air, maximizes flexibility, and provides cutting tools. And reduce the investment cost for the tool magazine, and has the advantage of easy operation control problem of complex cutting system.

Description

Automatic tool feeding method using high speed linear induction motor {METHOD FOR AUTOMATICALLY TRANSPORTING TOOL BY USING FAST LINEAR INDUCTOR MOTOR}

본 발명은 고속 선형유도전동기(Linear Induction Motor; LIM)를 이용한 절삭공구 공급방법에 관한 것으로서, 절삭공구의 중복투자 및 공구 매거진 용량확대에 따른 과다 투자, 그리고 절삭가공시스템의 효율적 운영을 위하여 해결해야 되는 복잡한 제어문제등 많은 문제점을 갖고 있는 기존의 공구 공급방법에 대한 대안으로 발명된 것이다.The present invention relates to a cutting tool supplying method using a high speed linear induction motor (LIM), which must be solved for the redundant investment of cutting tools, the excessive investment due to the enlargement of tool magazine capacity, and the efficient operation of the cutting processing system. It is invented as an alternative to the existing tool supplying method which has many problems such as complicated control problems.

절삭가공을 위한 공작기계는 보유하고 있는 절삭공구의 내용에 따라 가공할 수 있는 작업의 종류가 정해지므로, 유연생산시스템(Felxible Manufacturing System; FMS)등의 고도로 자동화된 가공시스템을 포함한 절삭가공시스템들의 생산성은 필요한 절삭공구의 적기공급여부에 따라 큰 차이를 보이게 된다. 또한 자동화된 공작기계에 사용되는 절삭공구들은 각기 공구에 홀더, 섕크등 고가의 주변기기들을 결합한 Kit로 사용하게 되어 있는 바, 공구kit당 가격이 평균 70만원대에 이르고 있어 공구의 적정보유는 투자비용의 절감과 직결되고 있다. 현재 사용되고 있는 절삭공구 공급방법은 공작기계의 공구매거진의 용량을 크게 하여 많은 수의 공구를 각 공작기계가 보유하게 함으로써 필요한 공구를 즉시 꺼내 쓸 수 있게 하는 방법과, 작업자가 직접 공구를 공구 매거진에 삽입하는 수동식 방법, 그리고 이 두 방법을 절충하면서 서보모터, 볼스크류 및 공압등을 이용한 자동화된 공구 공급장치를 부분적으로 사용하는 경우로 대별된다.Machine tools for cutting are determined by the type of cutting tool that they hold, so that cutting systems, including highly automated processing systems such as flexible manufacturing systems (FMS), Productivity will vary greatly depending on the timely supply of the required cutting tools. In addition, cutting tools used in automated machine tools are used as a kit that combines expensive peripherals such as holders and shanks in each tool, and the average cost per tool kit is 700,000 won. It is directly related to savings. Currently, the cutting tool supply method is to increase the tool magazine capacity of the machine tool so that each machine tool has a large number of tools so that the necessary tools can be immediately taken out and used, and the operator directly inserts the tool into the tool magazine. The manual method of insertion and the partial use of an automated tool feeder using servomotors, ballscrews and pneumatics, as a compromise between the two methods.

이 중, 각 공작기계가 제각기 많은 공구를 보유하도록 하는 방법은 공구의 사용효율이 극히 저하되고, 사용빈도에 상관없이 공구를 다량 중복해서 보유해야 하므로 투자가 많이 소요되며, 여전히 주어진 공구 매거진용량의 한계에 따라 유연성, 즉 가공가능한 품종의 수가 제약된다. 반면, 작업자가 공구를 직접 공구 매거진에 삽입하게 되면 공구교환을 위하여 공작기계를 장시간 정지시키는 데 따른 생산시간의 낭비로 가공시스템의 효율을 떨어뜨리게 된다. 그리고 교류 서보모터등을 이용한 자동 공구공급장치는 이송속도가 최대 1m/sec 정도에 불과하므로 다수의 공작기계를 포함하는 가공시스템의 공구교환을 전부 수행할 수는 없고 마모된 공구의 교환등 부분적인 용도로 밖에는 사용되지 않고 있다. 또한 상기한 기존 공구공급방법을 채택하게 되면 다품종생산을 할 경우 생산의 효율을 높이기 위해서는 품목별 생산순서의 결정과 이에 따른 절삭공구들의 적기 공급량 및 교체시기 결정등 복잡한 운영상의 제어문제를 해결해 주어야 하는 데, 이에 대해서는 아직 정확한 해결책를 구하는 방안은 찾지 못하고 있다.Among these methods, each machine tool has a large number of tools, which requires a great deal of investment, and requires a lot of overlapping tools regardless of the frequency of use. Limitations limit flexibility, ie the number of varieties that can be processed. On the other hand, when the operator inserts the tool directly into the tool magazine, the efficiency of the machining system is reduced due to waste of production time caused by stopping the machine tool for a long time for tool change. And the automatic tool supply device using the AC servo motor, the feed speed is only about 1m / sec, so it is not possible to carry out all tool changes in the machining system including a large number of machine tools. It is only used for the purpose. In addition, when adopting the existing tool supply method described above, in order to increase the efficiency of production in case of multi-product production, it is necessary to solve complex operational control problems such as determining the production order for each item and determining the timely supply amount and replacement time of cutting tools accordingly. However, there is no way to find an exact solution.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하고 공구공급 및 관리를 간편화하기 위해 제안된 것으로서, 고속 선형유도전동기를 이용한 공구공급방법을 사용함으로써 절삭공구 및 공구 매거진에 대한 투자비를 절감하고, 공구교환을 효율적으로 수행케 함으로써 운영에 따른 제어문제를 용이하게 하는 데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems and simplify the tool supply and management, by using a tool supply method using a high speed linear induction motor to reduce the investment cost for cutting tools and tool magazines, and to efficiently change the tool The purpose is to facilitate the control problem according to the operation.

도 1은 본 발명에 의한 고속 선형유도전동기를 이용한 자동 공구공급장치의 개략도임.1 is a schematic diagram of an automatic tool supply apparatus using a high speed linear induction motor according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 중앙 공구저장소(Central Tool Storages; CTS)1: Central Tool Storages (CTS)

2 : 선형유도전동기 트랙 3 : 공구 트랜스포터2: linear induction motor track 3: tool transporter

5 : 메인트랙 6 : 회피트랙5: main track 6: avoidance track

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명이 제시하는 고속 선형유도전동기를 이용한 공구공급방법은 공작 기계로부터 요구된 공구가 중앙공구저장소에 사용가능상태로 있는지를 확인하고, 사용 불가능 상태인 경우에는 해당 공구가 중앙공구저장소에 입수될 때까지 대기하는 단계와, 중앙공구저장소에 원하는 공구가 있으면, 해당 공구를 요구한 공작 기계용으로 사용 예약하고 가용 가능한 공구 트랜스포터가 있는지를 확인하고, 없는 경우에는 가용 공구 트랜스포터가 나타날 때까지 대기하는 단계와, 가용 공구 트랜스포터가 나타나면, 해당 공구 트랜스포터를 상기 공구를 요구한 공작 기계용으로 사용 예약하고 해당 공구 트랜스포터를 중앙공구저장소로 이동시키는 단계와, 상기 공구 트랜스포터를 통하여 중앙공구저장소로부터 상기 사용 예약된 공구를 요구한 공작 기계로 운송하는 단계와, 운송된 공구를 공작 기계의 공구 매거진에 전달한 다음에 사용이 끝난 공구는 회수하여 상기 중앙공구저장소로 회송하여 반납하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a tool supply method using a high speed linear induction motor according to the present invention checks whether a tool required from a machine tool is in a usable state in a central tool storage. Waiting for it to be received at the central tool store, if the desired tool is present in the central tool store, reserves the tool for the requested machine tool and checks if there is an available tool transporter; Waiting for a transporter to appear, and if an available tool transporter appears, reserving the tool transporter for the requested machine tool and moving the tool transporter to a central tool store; The reserved tool is used from the central tool store via the tool transporter. Transporting the tool to the required machine tool, and transferring the transported tool to the tool magazine of the machine tool, and collecting the used tool and returning the returned tool to the central tool storage.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail the present invention through an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 의한 선형유도전동기를 이용한 공구공급장치의 개략도로서, 다수의 공작기계가 절삭공구를 공유할 수 있도록 사용중인 모든 공구들을 한 장소에 저장하는 중앙공구저장소(1)(CTS)를 중앙에 설치하고, CTS로부터 각 공작기계의 공구 매거진까지 선형유동전동기 트랙(2)을 설치하여 선형유도전동기 트랙의 위를 공구 트랜스포터(3)가 이동하면서 공구를 각 공작기계에 실시간으로 공급한다. TDC는 이 그림에 도시되어 있지 않으나 전체시스템의 상태를 감시하고 제어하는 컴퓨터로 이루어져 있다. 고속 선형유도전동기에 의한 공구 트랜스포터의 가속도는 최대 3G까지 가능하다.1 is a schematic diagram of a tool supply apparatus using a linear induction motor according to the present invention, a central tool storage (1) (CTS) for storing all the tools in use so that a plurality of machine tools can share a cutting tool. Is installed in the center, and the linear flow motor track (2) is installed from the CTS to the tool magazine of each machine tool. The tool transporter (3) moves on the linear induction motor track and supplies the tool to each machine tool in real time. do. The TDC is not shown in this figure but consists of a computer that monitors and controls the status of the entire system. The acceleration of the tool transporter by the high speed linear induction motor can be up to 3G.

한편, 본원 발명은 다수 공작기계의 병설로 인한 공구요구의 중복과 이 요구의 선후의 결정, 공구 트랜스포터의 불필요한 주행 등으로 인한 공구시간 효율의 저하하는 문제가 생길 수도 있으나 본원 발명은 혼류생산방식이기 때문에 공구의 중복요구 문제가 발생하기 어렵다. 또한, 본원 발명에서는 종래와 같이 자동공구공급장치의 이송속도인 1m/sec이하 보다는 실시간 이송을 실현하기 위해서는 구동부의 속도가 평균 초속 3m/sec 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 공구 트랜스포터(3)는 부하가 크면 복수의 트랜스포터를 운영할 수 있고 그 경우 트랙은 원형의 메인 트랙(5)과 각 트랜스포터(3)가 각 공작기계 앞에서 작업시 메인 트랙(5)의 교통을 방해하지 않도록 회피 트랙(6)을 설치한다.On the other hand, the present invention may cause a problem of deterioration of tool time efficiency due to duplication of tool requirements due to the parallel installation of a plurality of machine tools, determination of the demand after the request, unnecessary travel of a tool transporter, etc. As a result, the problem of overlapping of tools is unlikely to occur. In addition, in the present invention, it is preferable that the speed of the driving unit is 3 m / sec or more per second in order to realize real-time transfer rather than 1 m / sec or less, which is the feed speed of the automatic tool supply device as in the prior art. In addition, the tool transporter 3 can operate a plurality of transporters under high load, in which case the track is a circular main track 5 and a main track 5 when each transporter 3 is working in front of each machine tool. The avoidance track 6 is provided so as not to obstruct traffic.

이 때, 각 공작기계는 주어진 품목의 가공에 필요한 절삭공구들 중에서 진행중인 가공작업에 소요되는 공구와 다음 가공작업에 필요한 공구만 자체 공구 매거진에 보관하고 나머지 사용하지 않고 있는 공구들은 모두 CTS에 공동 보관하면서 필요할 때만 TDC를 통해 필요한 공구를 전달받아 사용하게 된다. 따라서 각 공작기계는 최소 2개의 절삭공구만 수용할 수 있는 공구 매거진만 가지고 있으면 된다. 공작기계들은 매번 가공작업이 하나 끝날 때마다 준비된 다음 작업용 공구를 매거진에서 스핀들로 옮겨 다음 작업을 준비하는 동시에 그 다음 작업에 필요한 공구를 전달해 주도록 TDC에 요구하게 된다. 특정 공작기계가 다음 작업에 필요한 공구를 공급받는 과정은 다음과 같다.At this time, each machine tool keeps only the tools needed for the processing of the given item and the tools needed for the next machining work in its own tool magazine, and all the unused tools are jointly stored in the CTS. Only when necessary, the necessary tools are delivered through the TDC. Each machine tool therefore only needs to have a tool magazine that can accommodate at least two cutting tools. Each time the machine tool is ready at the end of each machining task, the next step is to ask the TDC to transfer the next working tool from the magazine to the spindle to prepare for the next job while delivering the tools needed for the next job. The process by which a particular machine tool is supplied with the necessary tools for the next task is as follows.

⑴ 공작기계는 TDC를 통해 CTS에 필요한 공구가 있는지를 확인한다.⑴ The machine tool checks with the TDC whether any tools are required for the CTS.

없으면 해당 공구가 CTS에 입수될 때까지 기다린다.If not, wait for the tool to reach CTS.

⑵ CTS에 원하는 공구가 있으면, TDC는 해당 공구를 이 공작기계용으⑵ If there is a desired tool in the CTS, the TDC will use it for this machine tool.

로 선언하여 다른 기계가 사용하지 못하도록 조치한 뒤 가용 공구Tool to prevent use by other machines

트랜스포터가 있는지를 확인한다. 공구 트랜스포터가 모두 사용중Check for the presence of a transporter. All tool transporters are in use

이면 가용 공구 트랜스포터가 하나 나타날 때까지 기다린다.Then wait for one of the available tool transporters to appear.

⑶ 가용 공구 트랜스포터가 생기면, TDC는 해당 공구 트랜스포터를 이⑶ If an available tool transporter is created, the TDC will switch to that tool transporter.

공작기계용으로 선언하여 다른 기계들이 사용하지 못하도록 한 뒤Declared for a machine tool, to prevent other machines from using it

해당 공구 트랜스포터를 CTS로 이동시킨다.Move the tool transporter to CTS.

⑷ CTS로 이동한 공구 트랜스포터는 탑재한 간이 로봇을 이용하여 지공구 The tool transporter moved to CTS is supported by a simple robot installed.

정된 공구를 싣고 이 공구를 요구한 공작기계로 이동한다.Load the designated tool and move the tool to the requested machine tool.

⑸ 공구 트랜스포터는 날라온 공구를 탑재한 로봇을 이용하여 공작기⑸ Tool transporter uses a robot equipped with a tool

계의 공구 매거진에 꽂은 뒤, 그 공작기계의 매거진에서 사용이 끝Plug into the tool magazine of the system, then use in the magazine of the machine tool

난 공구는 다시 CTS로 운송하여 반납한다.I return the tool to CTS for return.

⑹ 상기한 일련의 과정이 끝나면 TDC는 반납된 공구와 사용된 공구 트이 At the end of the above sequence, the TDC will return the returned tool and the tool used.

랜스포터를 해당 공작기계에 의한 구속상태에서 해제시킨다.Release the spotter from restraint by the machine tool.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 고속 선형유도전동기를 이용한 자동 공구공급장치를 사용하면, 공구공급이 신속히 이루어져 다수의 공작기계가 필요로 하는 공구를 모두 실시간으로 자동공급할 수 있고, 공구를 다수의 기계가 공유하게 됨으로써 공구의 중복된 보유수를 줄여 투자를 절감할 수 있으며 공구의 사용효율도 높일 수 있다. 그리고 각 기계는 최소한의 공구만을 보유하더라도 필요한 공구는 적기에 실시간으로 전달받아 사용할 수 있으므로 공구에 의한 가공품종의 제한을 받지 않게 되므로 유연성이 극대화되며, 기존시스템에서 보이는 복잡한 운영제어문제가 단순화되므로 가공시스템의 운영효율이 크게 개선된다. 또한 필요한 공구를 모두 전달받아 사용할 수 있으므로 설계기능이 같은 공작기계간 가공기능의 차별이 없어지므로 가공물이 공작기계사이를 이동해야 할 필요성이 거의 없어져 물류의 관리가 쉬워지고 재공재고도 크게 줄일 수 있다.As described above, by using the automatic tool supply apparatus using the high speed linear induction motor according to the present invention, the tool supply can be made quickly, so that all the tools required by a plurality of machine tools can be automatically supplied in real time, and a plurality of tools are provided. By sharing machines, the number of tools can be duplicated, thereby reducing investment and increasing tool efficiency. And even though each machine has only a minimum number of tools, the necessary tools can be delivered in real time in a timely manner so that they are not limited by the type of processing by the tool, thereby maximizing flexibility and simplifying the complex operational control problems seen in the existing system. The operating efficiency of the system is greatly improved. In addition, since all necessary tools can be delivered and used, there is no discrimination of machining functions between machine tools with the same design function, and thus, there is almost no need for the workpieces to move between machine tools, thus facilitating the management of logistics and significantly reducing inventory. .

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.

Claims

Checking whether the tool requested from the machine tool is available in the central tool storage and, if not, waiting for the tool to be received in the central tool storage;

If there is a desired tool in the central tool storage, reserving the tool for the requested machine tool and checking if there is an available tool transporter, and if not, waiting for an available tool transporter to appear;

When an available tool transporter appears, reserving the tool transporter for the requested machine tool and moving the tool transporter to a central tool store;

Transporting the reserved tool from the central tool repository to the requested machine tool via the tool transporter; And

And transferring the used tool to the tool magazine of the machine tool, and collecting and returning the used tool to the central tool store.