KR100548874B1 - 공구의 날 빠짐 검지기능을 갖는 수치제어장치 - Google Patents

공구의 날 빠짐 검지기능을 갖는 수치제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 수치제어장치는 가공물을 가공하기 위한 가공프로그램이 입력되는 입력부와, 상기 가공프로그램을 해석해서 지령 주축 회전속도를 생성함과 더불어 상기 가공물이 소정 기준의 가공조건에서 가공될 때의 주축의 부하에 대한 해당 가공프로그램의 가공조건에서 가공될 때의 주축의 부하의 비율을 표시하는 주축 부하율을 산출하는 해석부 및, 상기 가공프로그램에 기초해서 이송축을 이동하는 이송축용 서보드라이버에 입력되는 단위시간 당의 분배량을 생성하는 분배부를 구비한다. 주축 회전량 지령 출력부가 상기 지령 주축 회전속도를 취입(取入)하고, 단위시간 당의 회전량을 지령하기 위한 주축 회전지령을 출력한다. 주축 회전량 지령은 주축용 서보드라이버에 입력된다. 한편, 판정용 절삭부하 연산부가 상기 해석부로부터 출력되는 상기 주축 부하율, 상기 분배부로부터 출력되는 상기 분배량 및 상기 주축 회전량 지령 출력부로부터 출력되는 상기 주축 회전량 지령에 기초해서 기준토크값을 연산에 의해 생성한다. 그리고, 주축 부하 비교부가 상기 기준토크값과 상기 주축용 서보드라이버로부터 피드백 입력되는 부하토크값을 비교해서 상기 부하토크값이 상기 기준토크값 보다 큰 경우에 날 빠짐 검지신호를 출력한다.

Description

공구의 날 빠짐 검지기능을 갖는 수치제어장치{NUMERICAL CONTROL UNIT HAVING FUNCTION FOR DETECTING THE NICKED EDGE OF TOOL}
도 1은 본 발명의 수치제어장치의 일실시형태를 나타낸 공구 날 빠짐 검지에 관한 블록도,
도 2는 본 발명의 수치제어장치의 동작예를 나타낸 플로차트이다.
본 발명은 보다 고정밀도의 날 빠짐의 검지기능을 갖는 수치제어장치에 관한 것이다.
통상, 드릴 등의 가공공구는 주축에 장착된다. 이 주축을 회전시키는 것으로 가공공구가 회전해서 가공물과의 상대속도에 의해서 가공물은 절삭된다. 주축의 회전은 서보모터의 회전에 의해서 구동된다. 그런데, 가공물을 절삭할 때에는 절삭에 의한 부하상태가 서보모터의 전류로서 표시된다.
만약, 가공공구의 날 끝이 절삭 중에 절손(折損)하는, 요컨대 날 빠짐하면, 절삭에 의한 부하상태가 변동해서 서보모터의 전류의 변동으로서 나타난다. 가공공구의 날 끝이 날 빠짐 할 때의 부하상태를 나타내는 전류값을 사전에 기준값으로 해서 설정해 두고, 주축을 구동하는 서보모터의 전류값을 모니터하면, 모니터되는 전류값이 기준값 이상의 경우를 공구 날 빠짐 상태로서 검지할 수 있다.
동일 공구에서도, 이송속도나 베어낸 양 등 절삭조건의 차이에 의해 검지되는 부하가 큰 경우와 작은 경우가 있다.
그러나, 상기와 같은 절삭 조건의 차이가 있음에도 불구하고, 잘못된 날 빠짐 검지가 이루어지지 않도록 실제의 날 빠짐 발생 시의 부하토크값 보다 큰 토크값이 기준값으로서 이용된다. 이에 따라, 부하가 가벼운 절삭공정에서 공구의 날 빠짐이 발생해도 부하토크값이 기준값을 넘지 않고, 공구 날 빠짐 상태를 검지할 수 없는 경우가 있었다.
또한, 금형가공공정에서는 부하 변동이 빈번하기 때문에, 하나의 공구에 대해서 하나의 기준값을 이용하는 방법에서는 공구 날 빠짐을 검지하는 것은 곤란했다.
한편, 특개2000-235411호(가공정보를 이용한 수치제어방법)는 CAM(Computer Aided Manufacturing)정보 등의 공구부가정보를 가공프로그램에 부가해서 수치제어장치로 입력해서, 속도제어에 이용하는 발명을 개시하고 있다.
이 발명에 의한 수치제어장치는 절삭 시의 부하를 파악하는 것이 가능하다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하는 것으로, 그 목적은 공구의 날 빠짐에 의한 부하 변동을 보다 고정밀도로 검지하는 공구의 날 빠짐의 검지기능을 갖는 수치제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 가공물을 가공하기 위한 가공프로그램이 입력되는 입력부와, 상기 가공프로그램을 해석해서 지령 주축 회전속도를 생성함과 더불어 상기 가공물이 소정 기준의 가공조건에서 가공될 때의 주축의 부하에 대한 해당 가공프로그램의 가공조건에서 가공될 때의 주축의 부하의 비율을 나타내는 주축 부하율을 산출하는 해석부, 상기 가공프로그램에 기초해서 이송축을 이동하는 이송축용 서보드라이버에 입력되는 단위시간 당 분배량을 생성하는 분배부, 상기 지령 주축 회전속도를 취입해서 단위시간 당 회전량을 지령하기 위한 주축 회전량 지령을 출력하는 주축 회전량 지령 출력부, 상기 주축 회전량 지령이 입력되는 주축용 서보드라이버, 상기 해석부로부터 출력되는 상기 주축 부하율과 상기 분배부로부터 출력되는 상기 분배량 및 상기 주축 회전량 지령 출력부로부터 출력되는 상기 주축 회전량 지령에 기초해서 기준토크값을 연산에 의해 생성하는 판정용 절삭부하 연산부 및, 상기 기준토크값과 상기 주축용 서보드라이버로부터 피드백 입력되는 부하토크값을 비교해서 상기 부하토크값이 상기 기준토크값 보다 큰 경우 날 빠짐 검지신호를 출력하는 주축 부하 비교부를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 수치제어장치이다.
본 발명에 의하면, 보다 고정밀도로 공구 날 빠짐에 의한 부하 변동을 검지할 수 있다. 이에 의해, 부하 변동이 큰 금형가공공정에서도 보다 고정밀도로 공구 날 빠짐을 검지할 수 있다. 여기서, 「날 빠짐」으로 표현되는 상태는 날 끝이 꺾여 파손된 상태 외에, 날 끝의 과도한 마모상태를 포함한다.
예컨대, 상기 가공프로그램은 가공물과 가공공구의 상대적인 속도를 나타내 는 이송속도 및 상기 가공물 및 상기 가공공구에 관련된 부가가공정보를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 주축의 회전속도를 증감하기 위한 비율을 지시하기 위해 주축용 오버라이드부를 더 구비한다. 상기 주축 회전량 지령 출력부는 상기 주축용 오버라이드부에서 지시한 비율을 상기 지령 주축 회전속도에 승산하는 것에 의해 단위시간 당의 회전량을 지령하기 위한 주축 회전량 지령을 생성하도록 되어 있다.
또한, 본 발명은, 가공물을 가공하기 위해 가공프로그램을 해석해서 지령 주축 회전속도를 생성하는 공정과, 상기 가공물이 소정 기준의 가공조건에서 가공할 때 생기는 주축의 부하에 대한 상기 가공프로그램의 가공조건에서 가공할 때의 주축의 부하의 비율을 나타내는 주축 부하율을 계산하는 공정, 상기 가공프로그램에 기초해서 이송축을 이동하는 이송축용 서보드라이버에 입력되는 단위시간 당의 분배량을 생성하는 공정, 상기 지령 주축 회전속도에 기초해서 단위시간 당의 회전량을 지령하기 위한 주축 회전량 지령을 주축용 서보드라이버에 출력하는 공정, 상기 주축 부하율과 상기 분배량 및 상기 주축 회전량 지령에 기초해서 기준토크값을 연산에 의해 생성하는 공정 및, 상기 기준토크값과 상기 주축용 서보드라이버로부터 피드백 입력되는 부하토크값을 비교해서 상기 부하토크값이 상기 기준토크값 보다 큰 경우에 날 빠짐 검지에러를 출력하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 날 빠짐 검지방법이다.
(실시형태)
이하에, 본 발명의 일실시형태를 도 1을 이용해서 설명한다. 도 1은 본 발 명의 수치제어장치의 일실시형태를 나타내는, 공구 날 빠짐 검지에 관한 블록도이다. 이 수치제어장치(10)는 입력부(20), 해석부(30), 분배부(40), 이송축용 오버라이드부(45), 판정용 절삭부하 연산부(50), 주축 회전량 지령 출력부(60), 주축용 오버라이드부(65), 주축 부하 비교부(70), 이송축용 서보드라이버(80), 이송축용 서보모터(85), 주축용 서보드라이버(90) 및, 주축용 서보모터(95)의 각 블록 구성을 구비한다.
상기 각 블록구성에 대해서 순차 설명한다.
입력부(20)에는 가공물을 가공하기 위해 지령되는 가공프로그램(12)이 입력된다. 가공프로그램(12)은 가공물과 가공공구와의 상대적인 속도를 나타내는 이송속도 및, 상기 가공물 및 상기 가공공구에 관련된 부가가공정보를 포함한다. 부가가공정보의 예로서는 1회의 절삭에서 가공물을 절삭할 때의 절삭 값 가공공구의 회전방향과 절삭방향의 관계를 나타내는 정보(업커트 또는 다운커트) 등이 있다.
해석부(30)에서는 부가가공정보를 포함하는 상기 가공프로그램(12)이 해석된다. 이에 의해, 각 축의 이동량 및 지령 이송속도와 지령 주축 회전속도가 생성(스텝1:도 2 참조)됨과 더불어 가공물이 소정 기준의 가공조건에서 가공될 때에 생기는 주축의 부하에 대한 상기 가공프로그램의 가공조건에서 가공될 때의 주축의 부하의 비율을 나타내는 주축 부하율이 산출된다(스텝2).
분배부(40)에 각 축의 이동량 및 지령 이송속도가 입력된다. 판정용 절삭부하 연산부(50)에 주축 부하율이 입력된다. 주축 회전량 지령 출력부(60)에 지령 주축 회전속도가 입력된다.
분배부(40)에서는 각 축 마다에, 이송축용 오버라이드부(45)에 의해 지시되는 비율과 해석부(30)로부터 입력되는 이동량 및 지령 이송속도로부터, 이동지령으로서의 단위시간 당의 이동량을 표시하는 분배량이 작성된다(스텝3). 해당 분배량은 이송축용 서보드라이버(80)에 입력된다.
이송축용 오버라이드부(45)는 이송속도를 해당 이송축용 오버라이드부(45)에 의해 지시하는 비율에 따라서 증속 또는 감속하기 위한 것이다.
주축 회전량 지령 출력부(60)에서는, 주축용 오버라이드부(65)에 의해 지시되는 비율과 해석부(30)로부터 입력되는 지령 주축 회전속도로부터 단위시간 당의 회전량을 지령하기 위한 주축 회전량 지령이 생성된다(스텝4). 구체적으로는, 주축 회전량 지령 출력부(60)는 주축용 오버라이드부(65)에서 지시된 비율을 지령 주축 회전속도에 승산하는 것에 의해서 단위시간 당의 회전량을 지령하기 위한 주축 회전량 지령을 생성한다. 해당 주축 회전량 지령은 주축용 서보드라이버(90)에 입력된다(스텝5). 또한, 해당 주축 회전량 지령은 판정용 절삭부하 연산부(50)에도 입력된다.
주축용 오버라이드부(65)는 상기 지령 회전량 지령의 비율을 변화시키기 위한 것이다.
판정용 절삭부하 연산부(50)에서는 해석부(30)로부터 입력되는 주축 부하율과 분배부(40)로부터 입력되는 분배량과 주축 회전량 지령 출력부(60)로부터 출력되는 단위시간 당의 회전량을 지령으로 하기 위한 주축 회전량 지령을 기초로 연산에 의해 절삭부하의 기준값이 생성된다(스텝6). 해당 기준값은 주축 부하 비교부(70)에 입력된다.
주축 부하 비교부(70)는 판정용 절삭부하 연산부(50)에서 연산에 의해 생성된 기준값과 주축용 서보드라이버(90)로부터 입력된 부하토크값(후술한다)과 비교하고(스텝7), 비교결과에 기초해서 날 빠짐 검지에러 출력(75)을 출력한다(스텝8).
이송축용 서보드라이버(80)는 분배부(40)로부터 이동지령으로서의 분배량이 입력되어 이송축용 서보모터(85)를 구동한다.
주축용 서보드라이버(90)는 주축 회전량 지령 출력부(60)로부터 주축 회전량 지령이 입력되어 주축용 서보모터(95)를 구동한다.
또한, 주축용 서보드라이버(90)에 의해 검지되는 부하토크를 표시하는 전류값이 주축 부하 비교부(70)에 피드백 입력된다. 그리고, 상기 기준값과 상기 전류값이 주축 부하 비교부(70)에서 비교된다. 상기 전류값이 상기 기준값 보다 큰 경우에는 날 빠짐이 발생한 것을 표시한 날 빠짐 검지 에러신호(75)가 출력된다.
즉, 가공프로그램에 부가된 부가가공정보로부터 현재의 있을 수 있는 부하의 상태를 산출하는 한편 실제의 부하상태를 검지해서, 양자를 비교하는 것에 의해 공구 날 빠짐에 의한 부하 변동이 보다 고정밀도로 검지된다.
또한, 수치제어장치(10)의 해석부(30), 분배부(40), 판정용 절삭부하 연산부(50), 주축 회전량 지령 출력부(60) 및, 주축 부하 비교부(70)는 CPU에 제어프로그램을 실행시키는 것에 의해서 실현되는 것이 일반적이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 공구의 날 빠짐에 의한 부하 변동을 보다 고정밀도로 검지하는 공구의 날 빠짐의 검지기능을 갖는 수치제어장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 가공물을 가공하기 위한 가공프로그램이 입력되는 입력부와,
    상기 가공프로그램을 해석해서 지령 주축 회전속도를 생성함과 더불어 상기 가공물이 소정 기준의 가공조건에서 가공될 때의 주축의 부하에 대한 해당 가공프로그램의 가공조건에서 가공될 때의 주축의 부하의 비율을 나타내는 주축 부하율을 산출하는 해석부,
    상기 가공프로그램에 기초해서 이송축을 이동하는 이송축용 서보드라이버에 입력되는 단위시간 당 분배량을 생성하는 분배부,
    상기 지령 주축 회전속도를 취입해서 단위시간 당 회전량을 지령하기 위한 주축 회전량 지령을 출력하는 주축 회전량 지령 출력부,
    상기 주축 회전량 지령이 입력되는 주축용 서보드라이버,
    상기 해석부로부터 출력되는 상기 주축 부하율과 상기 분배부로부터 출력되는 상기 분배량 및 상기 주축 회전량 지령 출력부로부터 출력되는 상기 주축 회전량 지령에 기초해서 기준토크값을 연산에 의해 생성하는 판정용 절삭부하 연산부 및,
    상기 기준토크값과 상기 주축용 서보드라이버로부터 피드백 입력되는 부하토크값을 비교해서 상기 부하토크값이 상기 기준토크값 보다 큰 경우 날 빠짐 검지신호를 출력하는 주축 부하 비교부를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가공프로그램은 가공물과 가공공구의 상대적인 속도를 나타내는 이송속도 및, 상기 가공물 및 상기 가공공구에 관련된 부가가공정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 주축의 회전속도를 증감하기 위한 비율을 지시하기 위한 주축용 오버라이드부를 더 구비하고,
    상기 주축 회전량 지령 출력부는 상기 주축용 오버라이드부에서 지시된 비율을 상기 지령 주축 회전속도에 승산하는 것에 의해서, 단위시간 당의 회전량을 지령하기 위한 주축 회전량 지령을 생성하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 주축의 회전속도를 증감하기 위한 비율을 지시하기 위한 주축용 오버라이드부를 더 구비하고,
    상기 주축 회전량 지령 출력부는 상기 주축용 오버라이드부에서 지시한 비율을 상기 지령 주축 회전속도에 승산하는 것에 의해서, 단위시간 당의 회전량을 지령하기 위한 주축 회전량 지령을 생성하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
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