KR100265419B1 - 공구절손검출방법 - Google Patents

Abstract

공작기계에 있어서 주축이 지지한 가공공구의 파손을 신속하게 검출한다. 파손검출장치(100)를 주축(56)의 축방향 이동경로중에 설치하고, 그 위치에 있어서 검출자(116)가 축방향 이동경로와 교차하는 방향으로 이동할 때, 가공공구의 선단부에 접촉하면, 그 가공 공구가 파손되어 있지 않은 것을 알고, 가공공구가 어디에서 파손되어도 선단부가 없어짐으로써, 검출자가 가공공구의 선단부에 접촉하는가의 여부에 따라서 파손의 유무를 검출한다.

Description

공구파손검 출방법

제1도는 본 발명의 일실시예인 공구파손검출방법이 실시되는 NC 태핑머신에 설치된 파손검출장치를 도시한 평면도.

제2도는 상기 파손검출장치를 도시한 정면도.

제3도는 상기 파손검출장치의 에어실린더에의 에어공급경로 및 파손검출센서의 신호를 전달하는 케이블을 도시한 도면.

제4도는 상기 NC 태핑머신의 외관을 도시한 정면도.

제5도는 상기 NC 태핑머신의 외관을 도시한 측면도.

제6도는 상기 NC 태핑머신을 하우징을 제거하여 도시한 정면도.

제7도는 상기 NC 태핑머신을 하우징을 제거하여 도시한 측면도.

제8도는 상기 NC 태핑머신을 제어하는 제어장치를 도시한 블록도.

제9도는 상기 제어장치의 주체를 이루는 콤퓨터의 RAM 중, 본 발명에 관련이 깊은 부분을 취하여 도시한 블록도.

제1O도는 상기 콤퓨터의 ROM 에 격납된 공구파손검출루틴을 도시한 플로차트.

제11도는 상기 콤퓨터의 R0M 에 격납된 공구교환루틴을 도시한 플로차트.

제12도는 상기 파손검출방법에 의해 파손을 검출할 때의 파손검출위치의 설정의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

48 : Z 축 슬라이드 50 : 볼나사

52 : Z 축 방향구동모터 56 : 주축

60 : 가공공구 68 : 공구매거진

100 : 파손검출장치 116 : 검출자

160 : 제어장치.

본 발명은 가공공구의 파손을 검출하는 방법에 관한 것으로, 특히 검출의 신속화에 관한 것이다.

종래 공작기계에는 가공공구를 그 가공공구의 축선주위에 회전시켜서 피가공물을 가공하는 동시에, 가공공구를 자동으로 교환하는 것이 있다. 이 종류의 공작기계는 예를 들면 일본국 특공소 52(1977)-34075호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, (a) 일단에 가공공구를 지지하여 회전하는 주축과, (b) 복수 종류의 가공공구를 수용하는 공구매거진과, (c) 주축을 정해진 이동경로에 따라서 공구매거진과의 사이에서 공구를 교환하는 공구교환위치까지 이동시키는 이동장치를 포함하도록 구성된다.

이와 같은 공작기계에 있어서 가공공구에 파손이 생기는 경우가 있으며, 파손을 검출하여 가공공구를 교환하는 것이 필요하다. 그러므로, 상기 공보에 기재한 공작기계에 있어서는 파손검출장치가 설치되고, 가공종료후에 파손을 검출하도록 되어 있다.

이 공보에 기재한 공작기계에 있어서는, 가공공구를 지지한 주축은 수평축선 주위에 회전하는 동시에, 상하방향으로 이동하도록 되어 있다. 또한, 공작물은 주축의 회전축선에 평행인 방향과, 그 방향과 수평면내에 있어서 직교하는 방향으로 이동하는 테이블상에 위치결정하여 고정되고, 이들 주축 및 테이블의 이동에 의해 공작물의 소정의 곳에 가공이 행해진다. 파손검출장치는 테이블상의 주축측의 단부에 설치되어 있고, 테이블에 주축의 회전축선과 평행인 축선주위에 회동가능하게 장착된 검출암과, 검출암의 선단에 검출암의 회동축선과 평행인 방향으로 이동가능하게 설치되는 동시에, 스프링에 의해 가공공구측으로 돌출하는 방향으로 가압되는 검출자와, 검출자의 후퇴에 의해 작동하는 리밋스위치를 구비하고 있다.

검출암은 가공시에는 수평인 대피위치에 있으며, 검출시에는 상하방향으로 뻗는 검출위치에 회동된다. 또한, 검출시에는 주축이 상승되어서, 가공공구가 검출위치에 회동된 검출암의 검출자와 동심으로 되는 위치에 위치결정되고, 이 상태에서 테이블의 이동에 의해 검출자가 가공공구에 향해 전진된다. 테이블의 이동량은 가공공구의 길이에 따라 설정되고, 가공공구에 파손이 발생되어 있지 않으면 검출자가 가공공구에 접촉하여 후퇴되어서, 리밋스위치가 작동함으로써 파손이 발생되어 있지 않다고 판정되고, 가공공구에 파손이 발생되어 있으면 검출자가 후퇴하지 않고, 리밋스위치가 작동하지 않음으로써 파손이 발생했다고 판정된다.

그러나, 이 파손검출장치에 있어서는 파손을 검출하기 위해 검출암을 회동시키고, 가공공구를 검출자에 대향하는 위치에 이동시킨 다음, 검출자를 가공공구의 회전곡선에 평행인 방향으로 이동시킬 필요가 있으며, 검출에 시간이 걸리는 문제가 있었다.

본 발명은 가공공구의 파손을 신속하게 검출할 수 있는 방법을 제공하는 것을 과제로 하여 이루어진 것이다.

본 발명에 관한 공구파손검출방법은 상기 과제를 해결하기 위해 가공공구의 교환을 위해 주축이 최소한 그 주축의 회전축선에 평행인 축방향 이동경로를 포함하는 이동경로에 따라서 이동하는 공작기계에, 그 축방향 이동경로와 교차하는 방향으르 이동가능한 검출자를 구비한 파손검출장치를 축방향 이동경로에 평행인 방향의 위치가 불변의 상태로 설치하고, 주축이 공구교환을 위해 축방향 이동경로를 이동하고 있는 도중에, 그 주축을 상기 검출자의 이동궤적과 축방향 이동경로와의 교점상에 그 주축이 지지한 가공공구가 파손되어 있지 않으면 위치할 위치에서 정지시키고, 검출자를 축방향 이동경로부터 떨어진 위치로부터 주축이 지지한 가공공구가 파손되어 있지 않으면 가공공구의 선단부에 접촉할 위치까지 이동시켜서, 검출자가 선단부에 접촉하지 않으면, 그 가공공구가 파손되어 있다고 판정하는 것을 요지로 하는 것이다.

이와 같이 구성된 공구파손검출방법에 의하면, 파손검출은 주축이 공구교환위치로 이동하는 도중에 행해진다.

파손검출장치는 주축의 축방향 이동경로중에 있어서 불변의 위치에 설치되어 있으며, 그 위치에 있어서 검출자가 축방향 이동경로와 교차하는 방향으로 이동할 때, 가공공구의 선단부에 접촉하면, 가공공구가 파손되어 있지 않은 것을 알 수 있다. 가공공구가 어디에서 파손되어도 선단부는 반드시 없어지므로, 검출자가 가공공구의 선단부에 접촉하는가의 여부에 따라서 파손의 유무를 검출할 수 있는 것이다.

파손검출시의 주축의 정지위치가 같으면, 가공공구의 길이에 따라서 가공공구의 선단부의 위치가 변하고, 파손이 생기지 않아도 검출자가 선단부에 접촉하지 않거나, 역으로 파손이 생겨 있어도 가공공구의 잔부에 검출자가 접촉하거나 하는 사태가 발생해서, 파손이 확실하게 검출되지 않는다. 그러므로, 주축은 「주축이 지지한 가공공구가 파손되어 있지 않으면 검출자가 가공공구의 선단부에 접촉할 위치에 정지되어서, 가공공구의 길이에 따라서 정지위치가 변경되므로, 그것에 의해 가공공구의 길이 여하에 관계없이 파손의 유무를 확실하게 검출할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 가공공구의 파손검출은 공구교환시에 행해지고, 주축이 공구교환위치로 이동하기 위한 축방향의 이동을 이용하여 행해지므로, 파손검출을 위해 주축을 여분으로 이동시킬 필요가 없고, 신속하게 파손을 검출할 수 있다.

또한, 검출자는 축방향 이동경로와 교차하는 방향으로 이동되어 파손의 유무를 검출하도록 되어 있으므로, 검출자와 주축과의 간섭을 피하기 위한 검출자의 이동방향과 파손검출을 위한 이동방향이 같아도 되고, 또한 파손검출장치는 축방향 이동경로에 평행인 방향의 위치가 불변으로 되어 있으므로, 검출자를 이동시키기 위한 이동장치가 간단한 것으로도 된다.

그리고, 상기 공보에 기재된 장치에 있어서와 같이, 검출자를 축방향 이동경로에 따라서 이동시킬 필요가 없으므로, 가공공구가 공작물로부터 이탈되면 즉시 파손검출을 하는 것도 가능하며, 파손검출에 요하는 공간이 적어도 된다.

다음에, 본 발명을 NC 태핑머신에 있어서의 가공공구의 파손검출에 적용한 경우의 실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.

제4도 및 제5도에 있어서,(10)은 베이스이다. 베이스(10)상에 장착된 하우징(12)내에는, 제7도에 도시한 바와 같이 주축헤드(14) 및 0˚/ 180˚회전공작물테이블장치(16) (이하, 공작물테이블장치(16)라 약칭함)가 설치되고, 주축헤드(14)에 지지된 가공공구가 공작물테이블장치(16)의 공작물톄이블(18)상에 위치결정된 공작물에 가공을 하도록 되어 있다.

베이스(10)상에는, 제7도에 도시한 바와 같이 X 축 방향(지면(紙面)에 직각인 방향)으로 뻗는 1 쌍의 가이드레일(22)이 설치되어, X 축 슬라이드(24)를 슬라이드 이동가능하게 지지하고 있다. X 축 슬라이드(24)에는 너트(26)가 고정되는 동시에 볼나사(28)에 나사결합 되어 있으며, 볼나사(28)가 X 축 방향구동모터(30)(제8도 참조)에 의해 회전됨으로써 X 축 슬라이드(24)는 X 축 방향으로 이동된다. X 축 슬라이드(24)상에는 1 쌍의 가이드레일(32)이 수평면내에 있어서 X 축 방향과 직교하는 Y 축 방향(제7도에 있어서 좌우방향)으로 설치되어 Y 축 슬라이드(34)를 슬라이드 가능하게 지지하고 있다. Y 축 슬라이드(34)는 제6도에 도시한 바와 같이 볼나사(36)에 너트(38)에 있어서 나사결합되어, 볼나사(36)가 Y 축 방향구동모터(40)(제7도 참조)에 의해 회전됨으로써, Y 축 방향으로 이동된다.

Y 축 슬라이드(34)상에는 콜럼(44)이 입설되어 있다. 콜럼(44)의 앞면에는 1 쌍의 가이드레일(46)(제6도 참조)이 Z 축 방향(상하방향)으로 설치되어, Z 축 슬라이드(48)가 슬라이드 가능하게 결합되어 있다. Z 축 슬라이드(48)에 고정된 도시하지 않은 너트는 볼나사(50)에 나사결합되어 있으며, 볼나사(50)가 Z 축 방향구동모터(52)(제7도 참조)에 의해 회전됨으로써 승강된다.

상기 주축헤드(14)는 Z 축 슬라이드(48)에 장착되어 있다. 주축 헤드(14)의 본체(54)는 Z 축 슬라이드(48)와 일체로 형성되어, 주축(56)이 Z 축 방향으로 평행인 수직축선 주위에 회전가능하게 지지되는 동시에, 주축구동모터(58)에 의해 회전되도록 되어 있으며, Z 축 슬라이드(48)의 이동에 의해 회전축선에 평행인 방향으로 이동된다. 주축(56)내에는 도시하지 않은 견인봉(draw bar)가 설치되고, 가공공구(60)를 지지하는 공구홀더(62)의 후단부에 설치된 풀스터드(pul1 stud)에 맞물려 공구홀더(62)를 주축(56)내에 끌어들여 주축(56)에 고정하도록 되어 있다.

견인봉에 의한 공구홀더(62)의 끌어들임과 해방은 Z 축 슬라이드(48), 본체(54)내에 설치된 도시하지 않은 캠 및 Z 축 방향구동모터(52)의 외측에 장착된 캠폴로워(64)를 가진 견인봉 구동용 캠장치에 의해 이루어진다. 주축(56)은 Z 축 슬라이드(48)의 이동에 의해 승강하고, 이에 따라서 캠폴러워(64)가 캠에 결합, 이탈하는 것이지만, 주축(56)의 상승시에 견인봉에 의한 공구홀더(62)의 고정을 해제하고, 하강시에 고정하도록 구성되어 있는 것이다. 또한, 이 구성은 일본국 특개소 63(1988)-267136호 공보에 기재된 장치와 같다.

상기 콜럼(44)에는 또한 제7도에 도시한 바와 같이, 그 앞면에 고정된 프레임(66)에 공구매거진(68)이 장착되어 있다. 공구매거진(68)은 주축헤드(14)보다 앞쪽에 설치되어 있으며, 프레임(66)에 주죽(56)의 회전축선과 교차하는 축선 주위에 회전가능하게 장착된 회전체(70)를 가지고 있다. 회전체(70)에는 각각 공구홀더(62)를 지지하는 10 개의 그립암(72)이 등각도 간격으로 또한 회동가능하게 장착되어 있으며, 회전체(70)가 인덱스모터(74)를 구동원으로 하는 배럴캠장치(도시생략)에 의해 간헐적으로 회전 됨으로써, 10 개의 그립암(72)이 순차 가장 아래쪽의 공구교환위치에 이동된다. 또한, 이들 회전체(70) 및 그립암(72)은 프레임(66)에 고정된 커버(76)에 의해 덮여 있다.

그립암(72)은 그립암(72)에 장착된 2 개의 캠팔로워(cam follower) 및 주축헤드(14)의 본체(54)에 설치된 캠을 포함한 공구교환용 캠장치에 의해 회동되어, 주축(56)과의 사이에서 공구를 교환한다. 주축(56)의 상승에 따라서 그립암(72)은 주축(56)에 지지된 공구홀더(62)에 결합하여, 견인봉에 의한 공구홀더(62)의 고정이 해제된 후, 다시 주축(56)이 상승함으로써 공구흘더(62)가 주축(56)으로부터 이탈하게 된다. 주축(56)이 상승단 위치에 이동한 후, 회전체(70)가 회전되어 다음에 주축(56)에 지지시키는 공구홀더(62)를 고정한 그립암(72)이 공구교환위치에 위치결정되어, 주축(56)의 하강에 의해 그립암(72)이 공구홀더(62)가 주축(56)에 결합되는 위치에 회동된 후, 주축(56)에 공구흘더(62)가 결합되고, 다시 견인봉에 의해 고정된 후, 그립암(72)이 공구홀더(62)로부터 이탈되는 것이다. 또한, 이 구성도 상기 일본국 특개소 63(1988)-267136호 공보에 기재된 장치와 같다.

이와 같이 가공공구(60)의 교환은 주축(56)의 승강, 즉 주축(56)의 회전축선에 평행인 축방향이동에 따라서 행해지는 것이며, 이 축방향 이동경로 중 그립암(72)이 공구홀더(62)를 고정하기 위한 회동을 개시하는 위치로부터, 공구홀더(62)가 주축(56)으로부터 이탈될 때까지의 위치가 공구교환위치이다. 또한, Z 축 슬라이드(48), 볼나사(50) 및 Z 축 방향구동모터(52)등이 이동장치를 구성하고 있다.

또한, 주축헤드(14)의 Z 축 방향에 있어서의 기계적 원점은 미리 설정되어 있다. 이 원점은 주축헤드(14)의 하강단과 상승단과의 사이에 설정되고, 가공은 원점보다 아래쪽의 영역에서 행해지고, 공구의 교환은 주로 원점보다 위쪽의 영역에서 행해진다.

상기 회전테이블장치(16)는 제7도에 도시한 바와 같이 베이스(10)상의 주축헤드(14)의 앞쪽의 위치에 설치되어, 상기 테이블(18)은 축(78)에 의해 수직축선 주위에 회전가능하게 장착되어 있다. 테이블(18)은 4 각형을 이루고, 길이방향의 양단부가 공작물장착부(80),(81)로 되어 있다. 즉, 공작물장착부(80),(81)에는 각각 공작물을 위치결정할 수 있는 지그가 고정되거나, 또는 공작물을 직접위치결정 고정할 수 있도록 되어 있으며, 테이블(18)이 테이블구동모터(82)에 의해 반전, 즉 180도씩 회전됨으로써, 2 개의 공작물장착부(80),(81)가 택일적으로 주축헤드(14)의 바로밑의 가공위치에 위치결정되고, 주축(56)이 X 축, Y 축 및 Z 축의 슬라이드(24),(34),(48)에 의해 3 차원의 공간내를 이동하여, 가공공구(60)가 공작물의 소정부위에 가공을 한다.

이들 주축헤드(14), 반전테이블장치(16) 및 공구매거진(68)을 덮는 하우징(12)의 앞벽(86)에는 도어(88)가 설치되어 있으며, 작업자가 도어(88)을 열고, 공구매거진(68)에 수용된 가공공구(60)의 교환이나 테이블(18)에 직접 또는 지그를 통해 고정된 공작물의 교환등의 작업을 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 공구매거진(68)은 도어(88)와의 사이에 개폐가능하게 설치된 커버(90)에 의해 덮여 있다.

본 머신에는 제7도에 도시한 바와 같이 가공공구(60)의 파손을 검출하는 파손검출장치(100)가 설치되어 있다. 파손검출장치(100)는 제1도에 도시한 바와 같이 상기 콜럼(44)에 장착되어 있으며, Z 축 방향으로는 이동하지 않으나, 주축헤드(14)와 함께 X 축 방향 및 Y 축 방향으로는 이동한다.

콜럼(44)의 Y 축 방향으로 평행인 양측면에는 각각 콜럼커버(102)가 고정되는 동시에, 콜럼커버(102)에는 브래킷(104)이 고정되어 있다. 브래킷(104)은 콜럼(44)의 옆쪽으로부터 정면측으로 절곡되어 L 자형을 이루고, 그 저벽의 콜럼정면측의 부분에는 제2도에 도시한 바와 같이 보스부재(106)가 입설되는 동시에, 축(108)이 수직축선 주위에 회전가능하게 결합되어 있다. 축(108)의 상면에는 센서암(110)이 축(108)으로부터 수평으로 연장된 상태로 고정되고, 그 자유단부에 파손검출센서(112)가 장착되어 있다.

파손검출센서(112)는 본체(114)의 선단으로부터 바늘모양의 검출자(116)가 연장된 것이며, 본체(114)에 있어서 센서암(110)의 자유단부에 장착된 어저스트너트(118)에 나사결합되어 있고, 이 나사결합량의 조절에 따라 검출자(116)의 선단위치가 조절된다. 파손검출센서(112)는 검출자(116)가 검출대상물에 접촉하여 회동함으로써 리밋스위치가 작동되어 ON 신호를 발하도록 구성된 접촉식 센서이며, 비검출시에는 리밋스위치가 작동하지 않고, 신호는 0FF 그대로이다. 검출자(116)는 탄성을 가진 것이며, 대상물에 접촉된 상태로부터 다시 센서암(110)이 선회되어도, 탄성변형하여 도피하도록 되어 있다. 또한, 센서암(110) 및 본체(114)의 앞부 및 하부는 제1도에 도시한 바와 같이 센서암(110)에 고정한 L 자형 커버(120)에 의해 덮여 있다.

센서암(110)의 파손검출센서(112)가 장착된 측과는 반대측의 단부에는 귀형 돌출부(1ug)(124)가 돌출 설치되어, 에어실린더(126)의 피스톤로드(128)의 선단부에 핀(130)에 의해 수직축선 주위에 회동가능하게 연결되어 있다. 에어실린더(126)는 브래킷(104)에 고정한 장착부재(132)에 핀(134)에 의해 수직축선 주위에 회동가능하게 장착되어 있다.

에어실린더(126)는 복동식 실린더이며, 2 개의 에어실은 제3도에 도시한 바와 같이 파이프(138), 콜럼(44)의 상면에 장착된 전자(電磁)방향전환밸브(142)를 통해 에어원(air source)(144)(제5도 참조)에 접속되어 있다· 이들 에어실은 전자방향전환밸브(142)의 전환에 의해 에어원(144)과 대기에 택일적으로 연통되어, 에어실린더(126)의 브래킷(104)에 장착된 측의 에어실이 에어원(144)에 연통되어, 다른 쪽의 에어실이 대기에 해방된 상태에서는 피스톤로드(128)가 신장되고, 파손검출센서(112)는 제1도에 2 점쇄선으로 표시한 바와 같이 X 축 방향(도면에 있어서 좌우방향)과 평행이며, 가공을 방해하지 않는 대피위치에 위치된다. 또한, 에어실과 에어원(144) 및 대기와의 연통이 역으로 되면 피스톤로드(128)가 수축되고, 파손검출센서(112)는 센서암(110)의 선회에 의해 실선으로 표시한 바와 같이 검출자(116)가 주축(56)의 회전축선 근방의 검출위치로 이동된다.

에어실린더(126)에는 2 개의 선회속도조절기(146)가 장착되고,2개의 에어실에 각각 공급, 배출되는 에어의 유량을 조절하고, 피스톤로드(116)의 신축속도를 조절하도록 되어 있다. 본 실시예에 있어서는 파손검출센서(112)가 약 1∼1.5 초로 검출위치와 대피위치와의 사이를 이동하는 속도로 조절되어 있다. 또한, 피스톤로드(128)의 신장단은 스토퍼(148)에 의해 규정되고, 스토퍼(148)는 파손검출센서(112)가 대피위치에 있어서 X 축 방향으로 평행이 되도록 세트되어 있다.

피스톤로드(128)가 신장되어 셴서암(110)이 선회될 때, 에어실린더(126)는 수직축선 주위에 회동하지만, 브래킷(104)에는 2 개의 리밋스위치(150)가 장착되어 있으며, 피스톤로드(128)가 신장단위치 및 수축단위치로 이동하였을 때의 에어실린더(126)를 각각 검출하도록 되어 있다.

그리고, 피스톤로드(128)는 수축단까지 들어가지만, 실린더너클(152)의 조절에 의해 파손검출센서(112)가 주축(56)의 회전축선을 선회방향에 있어서 소거리(본 실시예에 있어서는 10mm) 지나가도록 되어 있다. 또한, 검출자(116)의 선단위치는 상기 어저스트너트(118)에 의해 주축(56)의 회전축선으로부터 검출자(116)의 축방향에 있어서 소거리(본 실시예에 있어서는 1Omm) 돌출하도록 조절되어 있다.

본 머신은 제8도에 도시한 제어장치(160)에 의해 제어된다. 제어장치(160)는 CPU(162), ROM(164), RAM(166) 및 그들을 접속하는 버스(168)를 가지는 콤퓨터를 주체로 하는 것이며, 제5도에 도시한 바와 같이 하우징(12)의 뒷면에 설치되어 있다. 버스(168)에 입력인터페이스(170)가 접속되고, 조작장치(171), 입력장치(172), 파손검출센서(112) 및 리밋스위치(150)가 접속되어 있다. 조작장치(171)는 가공공구의 길이나 가공공구의 파손을 검출하는가의 여부 등의 데이터를 입력하는 것이고, 다수의 키를 구비하고 있다. 또한, 입력장치(172)는 NC 데이터(수치데이터를 포함하는 운전프로그램)를 입력하는 장치이고, 입력은 종이테이프에 천공된 NC 데이터를 읽어 넣음으로써 행해진다. 파손검출센서(112) 및 리밋스위치(150)는 각각 제3도에 도시한 케이블(174),(175)에 의해 입력인터페이스(170)에 접속되어 있다.

버스(168)에는 또한 출력인터페이스(176)가 접속되고, 구동회로(178),(180),(182),(184),(185),(186),(188) 및 제어회로(190)를 통해 X 축 방향구동모터(30), Y 축 방향구동모터(40), Z 축 방향구동모터(52), 주축구동모터(58), 인덱스모터(74), 테이블구동모터(82), 전자방향전환밸브(142) 및 표시장치(196)등이 접속되어 있다.

또한, RAM(166)에는 제9도에 도시한 바와 같이, 파손검출위치메모리(200)와, 공구매거진(68)에 수용되는 10 종류의 가공공구의 각 공구번호를 공구매거진(68)의 회전체(70)의 장착위치와 대응시켜 기억하는 제1∼제10의 공구번호메모리(202)∼(220)와, 파손검출센서(112)의 검출결과를 기억하는 파손검출결과메모리(222)가 설치되어 있다.

RAM(166)에는 도시는 생략하나, 본 머신에 있어서 사용될 수 있는 전부의 가공공구(60)의 공구번흐와, 각 가공공구(60)의 길이를 대응시킨 데이터가 격납되어 있다. 여기에 있어서, 가공공구의 길이란 주축(56)의 선단으로부터 가공공구(60)의 선단까지의 거리이고, 회전체(70)의 어느 위치에 장착된 가공공구(60)가 사용되고 있는가를 알면, 사용되고 있는 가공공구(60)의 길이를 안다. 또한, R0M(164)에는 제10도에 플로차트로 도시한 공구파손검출루틴 및 제11도에 플로차트로 도시한 공구교환루틴이 격납되어 있다. 다음에, 가공공구(60)의 파손검출에 대하여 설명한다.

공구의 파손검출은 공구교환시에 행해진다. 그러므로, 가공개시에 앞서 먼저 공구파손검출시에 가공공구(60)의 선단이 위치할 파손검출위치의 설정이 작업자에 의해 행해진다. 설정시에는 길이를 이미 알고 있는 가공공구를 주축(56)에 지지시킨 후, 본 머신을 수동모드로 전환한다. 그리고, 조작장치(171)에 설치된 Z 축 방향이동키를 조작하여 주축(56)을 Z 축 방향으로 이동시켜서, 제12도에 도시한 바와 같이 가공공구(60)의 선단이 파손검출센서(112)의 검출자(116)보다 10mm 정도 아래쪽으로 돌출하는 위치로 이동시킨다. 이와 같이 파손검출위치를 설정하면, 가공공구(60)에 파손이 발생하여 있지 않으면, 파손검출센서(112)는 주축(56)의 회전축선과 교차하는 위치로부터 지나가 선회할 때, 반드시 검출자(116)가 가공공구(60)의 선단부에 접촉하게 되고, 파손이 발생하지 않은 것이 확실하게 검출된다. 또한, 설정시에는 파손검출센서(112)는 자동 또는 수동으로 검출위치로 이동시켜 둔다.

또한, 주축(56)을 Z 축 방향으로 이동시킬 때, 표시장치(196)를 주축(56)의 현재위치를 X 축, Y 축 및 Z 축의 각 방향마다 표시하는 「현재위치」화면으로 전환하고, 주축(56)의 Z 축 방향의 위치를 알 수 있도록 해 둔다. Z 축 방향의 위치는 공작물테이블장치(16)의 공작물테이블(18)의 상면을 0 으로하여 측정해서, 주축(56)을 이동시킨 후, 작업자 주축(56)의 Z 축 방향의 위치로부터 가공공구(60)의 길이를 뺀 값을 구한다. 주축(56)을 이동시켰을 때, 예를 들면 주축(56)의 Z 축 방향의 위치가 400mm 이고, 가공공구(60)의 길이가 150mm 라고 하면 차 250mm 가 구해지고, 표시장치(196)의 표시를 「파라미터설정」화면으로 전환한 후, 「파손검출위치」의 난에 250.000(mm)를 입력한다. 입력된 값은 파손검출위치를 나타내고, 파손검출위치 메모리(200)에 격 납된다.

또한, 가공공구의 파손검출은 미리 파손검출이 지시된 경우에 행해진다. 이 지시는 표시장치(196)를 「공구의 할당」화면으로 하고, 그 화면 중 보조기능의 「절삭후」의 난에 신호 「200」을 설정함으로써 행해진다. 하나의 가공에 복수종류의 가공공구(60)를 사용할 경우, 각 가공공구(60)마다 파손을 검출한다면 공구마다 신호 「200」를 설정할 필요가 있다.

다음에, 제10도에 도시한 공구파손검출루틴에 따라서 공구파손의 검출에 대하여 설명한다. 이 루틴은 1 개의 가공공구(60)에 의한 가공의 종료마다 실행되고, 먼저 스텝 S1(이하, S1 이라 약기함, 다른 스텝에 대하여도 같음)에 있어서 공구파손검출이 지령되어 있는가의 여부판정이 행해진다. 이 지령은 가공이 끝난 공구에 대하여 신호 「200」이 설정되어 있는 경우에 발한다. 공구파손검출이 지령되어 있으면 S1 의 판정결과는 YES 로 되어 S2 가 실행되고, 가공공구(60)의 선단을 파손검출위치로 이동시키기 위한 주축(56)의 위치(이 위치를 파손검출시의 주축의 복귀위치라 함)가 구해지는 동시에, 주축(56)이 복귀위치에 이동된다.

복귀위치는 파손검출위치에 주축(56)에 지지된 가공공구(60)의 길이를 가함으로써 구해진다. 공구매거진(68)에 수용되어 있는 가공공구(60)중 어느 가공공구(60)가 사용되고 있는지는 NC 데이터에 의해 알 수 있고, 그 가공공구(60)의 공구번호에 따라서 가공공구(60)의 길이가 RAM(166)으로부터 독출되는 동시에, 파손검출위치가 RAM(166)으로부터 독출되어 복귀위치가 산출된다. 따라서, 복귀위치는 가공공구(60)의 길이에 따라서 다르지만, 가공공구(60)는 그 길이 여하에 관계 없이, 파손이 발생되지 않으면 가공공구(60)의 선단부가 검출위치로 선회하는 검출자(116)와 교차하는 파손검출위치에 이동하게 된다.

주축(56)이 복귀위치로 상승하여 정지하면 S3 이 실행되고, 센서암(110)이 선회되어 파손검출센서(112)가 대피위치로부터 검출위치로 축방향 이동경로에 직각인 궤적을 그리며 이동된다. 파손검출위치는 전술과 같이 검출자(116)보다 소거리 아래쪽에 설정되어 있으며, 또한 검출자(116)는 그 선회궤적과 주축(56)의 축방향 이동경로와의 교점을 넘어 선회하도록 되는 동시에, 검출자(116)의 길이는 선단이 축방향 이동경로를 소량 넘는 크기로 설정되어 있으므로, 가공공구(60)에 파손이 발생되어 있지 않으면 검출자(116)가 가공공구(60)의 선단부에 접촉하여 0N 신호가 발해지고, 파손이 발생되어 있으면 검출자(116)가 가공공구(60)의 선단부에 접촉하지 않고, 신호는 0FF 그대로이다.

파손검출센서(112)의 신호가 0N 인가 OFF 인가는 파손검출결과 메모리(222)에 격납되고, 격납후 파손검출센서(112)가 대피위치로 복귀되어 S3 의 실행이 종료된다.

이어서, S4 에 있어서, 파손이 발생되어 있는가의 여부의 판정이 행해진다. 이 판정은 파손검출센서(112)가 신호를 발하고 있는가의 여부에 따라서 행해지고, 파손이 발생되어 있지 않으면 S4 의 판정결과는 N0 로 되고, S5, S6 이 실행되어 가공공구의 교환이 행해진다.

주축(56)이 원점으로 복귀된 후, 상승되어 공구의 교환이 행해진다.

주축(56)을 원점으로 복귀시키는 것은 주축(56)을 소정의 회전위치에 위치시키는 오리엔테이션동작을 하기 위해서이다.

또한, 가공공구에 파손이 발생되어 있으면 S4 의 판정결과는 YES로 되고, S7 에 있어서 에러처리가 행해진다. 본 NC 태핑머신의 운전이 정지되는 동시에, 파손발생을 나타내는 알람이 발해지거나, 또는 램프가 점등되는 것이다.

이상, 파손검출이 지령된 경우에 대하여 설명하였으나, 파손검출이 지령되지 않으면 S1 의 판정결과는 N0 로 되어, 제11도에 도시한 공구교환루틴이 실행되고, S8 에 있어서 주축(56)이 먼저 Z 축 방향의 원점에 복귀된 후, S9 가 실행되고, 주축(56)이 상승되어 공구의 교환이 행해진다.

이와 같이, 본 실시예에 있어서는 가공공구(60)의 파손이 검출되는 것이나, 주축(56)이 가공공구(60)의 교환을 하기 위해 축방향으로 이동하는 도중에서 검출이 행하여지므로, 파손검출을 위해 여분의 이동을 시키지 않아도 되며, 신속하게 파손검출을 할 수 있다.

또한, 검출자(116)는 선회에 의해 주축(56)의 축방향 이동경로와 직교하는 위치로 이동하도록 되어 있으므로, 제어가 용이한 이점이 있다. 검출자(116)는 본체(114)로부터 길게 연장되어 있으며, 그 선단부에 있어서 가공공구(60)에 접촉하므로, 만일 선회량이 과대하고 검출자(116)의 선단부가 가공공구(60)에 접촉한 후, 다시 본체(114)가 이동되어도 검출자(116)의 기단부에 있어서의 회동각도는 적고, 손상이 생기지 않는다. 그러므로, 검출자(116)를 검출위치에 선회시킬 때, 확실히 가공공구(60)에 접촉하도록 약간 많이 선회시킬 수 있으며, 제어를 그만큼 정밀도 높게 행하지 않아도 되는 것이다.

또한, 검출자(116)를 선회시켜서 가공공구(60)의 선단부에 접촉시킬 경우, 가공공구(60)와 검출자(116)의 이동평면이 교차하도록 파손검출위치를 설정하면 되고, 검출자(116)가 가늘어도 용이하게 가공공구(60)에 접촉시킬 수 있다. 검출자(116)를 그 길이방향으로 이동시켜서 가공공구(60)의 선단부에 접촉시키는 것도 가능하지만, 그 경우에는 검출자(116)의 위치를 정확하게 가공공구(60)와 동일 평면내에 위치하도록 설정할 필요가 있으며, 검출자(116)가 가늘은 경우에는 특히 설정이 용이하지 않다.

그리고, 주축헤드(14) 및 파손검출장치(100)가 모두 콜럼(44)에 설치되어 있고, 그들의 X 축 방향 및 Y 축 방향에 있어서의 상대위치는 변하지 않고, 공구교환 및 파손검출을 위해서는 Z 축 방향에 있어서만 상대 이동하도록 되어 있으므로, 파손검출을 위해 주축헤드(14)와 파손검출장치(100)와의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치맞춤을 할 필요가 없이, 가공종료 후 즉시 파손을 검출할 수 있다.

또한, 상기 실시예에 있어서는 가공공구의 교환마다 파손검출을 할 것인가의 여부를 지시하고, 그 지시에 따라서 파손검출이 행해지도록 되어 있었으나, 지시하지 않아도 공구교환이 행해질 때마다 자동적으로 파손검출이 행해지도록 해도 된다.

또한, 상기 실시예에 있어서는 주축헤드(14)가 X 축, Y 축 및 Z 축 방향으로 이동하여 공작물에 가공을 하도록 되어 있었으나, 공작물을 최소한 1 방향으로 이동시키고, 주축헤드를 다른 방향으로 이동시켜서 가공을 하도록 해도 된다.

그리고, 상기 실시예에 있어서는 주축헤드(14)의 Z 축 방향의 이동에 의해 그립암(72)을 회동시켜서 공구의 교환이 행해지도록 되어 있었으나, 주축헤드(14)와 공구매거진(68)과의 사이에 공구교환장치를 설치하고, 주축헤드(14)를 소정의 공구교환위치에 이동시킨 상태로 공구교환장치가 주축헤드(14)와 공구매거진(68)과의 사이에서 가공공구(60)를 교환하도록 해도 된다.

그리고 또한, 상기 실시예에 있어서 NC 태핑머신은 1 개의 콤퓨터를 가지는 제어장치(160)에 의해 제어되도록 되어 있었으나, 가공, 파손검출 및 공작물테이블장치(16)의 제어와, 공구매거진(68)의 제어를 각각 별도의 슬레이브콤퓨터에 의해 행하고, 그들 2 개의 슬레이브콤퓨터를 마스터콤퓨터에 의해 제어하는 구성으로 해도 된다.

또한, 상기 실시예에 있어서 공구교환은 주축(56)의 Z 축 방향의 이동에만 의해 행하여지도록 되어 있었으나, 다시 X 축 방향, Y 축 방향의 어느 것이나 또는 X 축 방향 및 Y 축 방향으로도 이동하여 공구교환이 행해지는 공작기계에도 본원 발명을 적용할 수 있다.

기타, 특허청구의 범위를 일탈하지 않고, 당업자의 지식에 따라서 여러가지 변형, 개량을 한 양태로 본 발명을 실시할 수 있다.

Claims (1)

1. 일단에 가공공구를 지지하여 회전하는 주축과, 복수 종류의 가공공구를 수용하는 공구매거진과, 상기 주축을 최소한 그 주축의 회전축선에 평행인 축방향 이동경로를 포함하는 이동경로에 따라서 상기 공구매거진과의 사이에서 공구를 교환하는 공구교환위치까지 이동시키는 이동장치를 포함하는 공작기계에 있어서 상기 주축이 지지한 가공공구의 파손을 검출하는 방법으로서, 상기 축방향 이동경로와 교차하는 방향으로 이동가능한 검출자를 구비한 파손검출 장치를 상기 축방향 이동경로에 평행인 방향의 위치를 불변의 상태로 설치하고, 상기 주축이 공구교환을 위해 상기 축방향 이동경로를 이동하고 있는 도중에, 상기 주축을 상기 검출자의 이동궤적과 상기 축방향 이동경로와의 교점상에 상기 가공공구의 선단부가 파손되어 있지 않다면 위치할 위치에서 정지시키고, 상기 검출자를 상기 축방향 이동경로로부터 떨어진 위치로부터 상기 주축이 지지한 가공공구가 파손되어 있지 않다면 상기 선단부에 접촉할 위치까지 이동시켜서, 검출자가 선단부에 접촉하지 않으면 그 가공공구가 파손되어 있다고 판정하는 공구파손검출방법.