KR100655312B1

KR100655312B1 - 자동 공구 교환장치의 자기진단 장치

Info

Publication number: KR100655312B1
Application number: KR1019990068512A
Authority: KR
Inventors: 김성관
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 1999-12-31
Publication date: 2006-12-08
Also published as: KR20010066634A

Abstract

본 발명은 오실로 스코프를 사용하지 않고도 자동공구 교환장치의 스위치 조정을 쉽게 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환장치의 자기진단 장치에 관한 것으로,

자동공구 교환에 대한 제어신호를 출력하고, 그 결과를 조작반의 화면상에 디스플레이 하는 CNC 제어부와; 상기 CNC 제어부의 제어명령에 따라 자동 공구 교환에 관한 처리를 순차적으로 행하여 지도록 하는 데이터 처리 프로세서와; 상기 데이터 처리 프로세서 및 조작반의 제어에 따라 각종 스위치의 동작 및 솔레노이드 동작이 이루어질 수 있도록 하고, 또한 스위치의 동작 타이밍을 입력하는 입출력 장치와; 상기 데이터 처리 프로세서에 의해 2진화된 정보로 스위칭 동작 타이밍을 저장하는 메모리부와; 조작반에서 ATC 자기진단 모드 설정시 상기 메모리부로 부터 스위치의 동작 타이밍 신호를 입력받아 2진화로 처리하여 조작반에 디스플레이 하여, 미리 설정된 데이터와 비교하여 스위치 동작 오류를 체크하도록 유도하는 ATC 자기진단 처리 프로세서를 포함하여 구성함이 특징이다.

CNC, 자동공구 교환장치, 자기진단 장치

Description

자동 공구 교환장치의 자기진단 장치{A Self-Dignosis Unit of Auto Tool Changer}

도 1은 본 발명의 구성도.

도 2a는 종래 오실로 스코프를 이용한 자동공구 교환장치 동작 타이밍도.

도 2b는 본 발명의 데이터 처리 프로세서를 이용한 자동공구 교환장치 동작 타이밍도.

도 3은 본 발명의 데이터 등록 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 조작반 20: CNC 제어부

30: 데이터 처리 프로세서 40: 데이터 입출력 장치

50: 메모리부

60: ATC 자기진단 처리 프로세서

본 발명은 자동 공구 교환장치의 자기진단 장치에 관한 것으로, 특히 캠구동 자공공구 교환장치가 동작중 문제가 발생시 각 신호의 동작시간을 자기진단 처리 프로세서에 의해 측정하여 조작반의 디스플레이상에서 각 신호의 타임차트를 비교토록 함으로써, 오실로 스코프라는 고가의 장비를 사용하지 않고도 자동공구 교환장치의 스위치 조정을 쉽게 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환장치의 자기진단 장치에 관한 것이다.

일반적으로 머시닝 센터는 공구의 신속한 교환기능을 갖는 수치제어 복합 공작기계로써 공구를 최고 60개 이상 가진 자동공구 교환장치(ATC: Automatic Tool Changer)를 갖추고 프로그램에 의하여 차례로 새로운 가공면에 대응해 필요한 공구를 자동적으로 배치하여 절삭, 천공, 구멍 넓히기, 연마 등 각종 작업공정을 모두 한대의 기계에 의하여 이루어지도록 한 것이다.

그러므로, 작업순서만 정해놓으면 모든 작업 공정이 프로그램에 의하여 밀링, 보링 또는 나사깍기와 같은 여러가지 작업에 필요한 광범위한 기계부품을 한대의 기계위에 완비하고 자동적으로 완전가공할 수 있는 기계를 말한다.

즉, 머시닝 센터는 수치제어 공작기계의 기능을 갖고 커터, 드릴, 탭, 리머, 브로칭 등 여러가지 공구를 신속하게 교환할 수 있어야 한다.

위에서 말한 교환이란 주축에 공구를 끼우는 일뿐만 아니라 이미 터릿에 장착되어져 있는 공구를 절삭부위까지 이동시켜 접합시키는 경우를 포함하는 것이다.

한편, 상기에서 자동공구 교환장치의 동작 확인을 위해서는 하기와 같은 6개의 신호가 측정되어야만 한다.

즉, 자동공구 교환장치 홈 포지션 스위칭 신호와, 툴 클램프 커맨드 스위칭 신호와, 툴 언클램프 컨펌 스위칭 신호와, 툴 클램프 컨펌 스위칭 신호와, 툴 언클 램프 커맨드 스위칭 신호 및, 자동공구 교환장치 암 구동을 위한 마그네트 출력 신호등이다.

그런데, 실제로 자동공구 교환장치에 문제가 발생하였을 시에는 전용 파형 측정기인 오실로 스코프라는 특수장비를 이용하여 상기 스위칭 신호를 직접 측정해야만 했다.

즉, 자동공구 교환장치에서 오류가 발생시에는 자동공구 교환장치의 동작 스위칭 타이밍을 분석하여 규정된 시간만큼 스위칭 동작이 이루어지고 있는가를 판독해야 하는바, 현재는 자동공구 교환장치의 구동 스위칭 타임을 측정하는 프로세서가 없기 때문에 오실로 스코프를 이용하여 직접 자동공구 교환장치의 스위칭 타임을 체크해야만 하는 것이다.

따라서, 자동공구 교환장치에서 오류가 발생할 때마다 오실로 스코프라는 고가의 장비를 이용하여 측정해야 하므로 매우 불편하며, 이를 해결하기 위해 자동공구 교환장치마다 오실로 스코프를 장착하기에는 경제적으로 효율성이 떨어지는 문제가 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로,

자동공구 교환장치의 동작오류 발생시 각 스위치의 동작시간을 측정하여 조작반의 디스플레이 화면상에 출력함으로써, 자동공구 교환장치의 스위칭 타이밍 조정을 쉽게 할 수 있도록 한 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 자동공구 교환에 대한 제어신호를 출력하고, 그 결과를 조작반의 화면상에 디스플레이 하는 CNC 제어부와;

상기 CNC 제어부의 제어명령에 따라 자동 공구 교환에 관한 처리를 순차적으로 행하여 지도록 하는 데이터 처리 프로세서와;

상기 데이터 처리 프로세서 및 조작반의 제어에 따라 각종 스위치의 동작 및 솔레노이드 동작이 이루어질 수 있도록 하고, 또한 스위치의 동작 타이밍을 입력하는 입출력 장치와;

상기 데이터 처리 프로세서에 의해 2진화된 정보로 스위칭 동작 타이밍을 저장하는 메모리부와;

조작반에서 ATC 자기진단 모드 설정시 상기 메모리부로 부터 스위치의 동작 타이밍 신호를 입력받아 2진화로 처리하여 조작반에 디스플레이 하여, 미리 설정된 데이터와 비교하여 스위치 동작 오류를 체크하도록 유도하는 ATC 자기진단 처리 프로세서를 포함하여 구성함이 특징이다.

이하에서 도면을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성도로써, 본 발명은 자동공구 교환에 대한 제어신호를 출력하고, 그 결과를 조작반(10)의 화면상에 디스플레이 하는 CNC 제어부(20)와;

상기 CNC 제어부(20)의 제어명령에 따라 자동 공구 교환에 관한 처리를 순차적으로 행하여 지도록 하는 데이터 처리 프로세서(30)와;

상기 데이터 처리 프로세서(30) 및 조작반(10)의 제어에 따라 각종 스위치의 동작 및 솔레노이드 동작이 이루어질 수 있도록 하고, 또한 스위치의 동작 타이밍을 입력하는 데이터 입출력 장치(40)와;

상기 데이터 처리 프로세서(30)에 의해 2진화된 정보로 스위칭 동작 타이밍을 저장하는 메모리부(50)와;

조작반(10)에서 ATC 자기진단 모드 설정시 상기 메모리부(50)로 부터 스위치의 동작 타이밍 신호를 입력받아 2진화로 처리하여 조작반(10)에 디스플레이 하여, 미리 설정된 데이터와 비교하여 스위치 동작 오류를 체크하도록 유도하는 ATC 자기진단 처리 프로세서(60)를 포함하여 구성한다.

상기와 같이 구성하는 본 발명은 CNC 제어부(20)에서 공작기계의 전반적인 프로그램을 진행하는바, 조작반(10)에 데이터 처리 상황을 디스플레이 하고, 조작반을 통해 입력되는 사용자의 명령을 처리하게 된다.

본 발명에 있어서 CNC 제어부(20)는 자동공구 교환장치의 프로그램 명령을 실행하면 데이터 처리 프로세서(30)에서 상기 제어부의 지시에 따라 자동공구 교환장치를 유동시키게 된다.

상기 데이터 처리 프로세서(30)는 데이터 입출력 장치(40)를 통해 신호를 출력하여 각종 스위치와 솔레노이드 및 램프를 온 시키게 되는데, 데이터 입출력 장치(40)는 상기 스위치와 솔레노이드 동작 타이밍을 데이터 처리 프로세서(30)에 피드백하여 전달하게 된다.

그러면 데이터 처리 프로세서(30)는 이를 메모리부(50)에 저장하며, 조작반(10)으로 부터 스위칭 타이밍 정보에 대한 진단 프로그램을 진행하게 되면 메모리에 저장된 정보를 ATC 자기진단 처리 프로세서(60)에 출력하며, 상기 ATC 자기진단 처리 프로세서(60)는 2진화된 데이터를 조작반의 화면에 출력하여 사용자로 하여금 자동공구 교환장치에서 이루어지는 클램프 내지는 언클램프의 스위칭 타이밍의 오류 상황을 정확히 인지할 수 있게 한다.

즉, 도 2a는 오실로 스코프를 통해 종래의 스위칭 타이밍 확인 방법을 나타내고 있고, 도 2b는 본 발명의 프로세스를 통해 조작반 화면상에 디스플레이 되는 스위칭 타이밍을 나타낸 것으로, 오실로 스코프를 통하게 되면 도 2a와 같이 파형이 형성되며, 본 발명을 통하게 되면 도 2b와 같이 2진화된 데이터로 출력되게 된다.

따라서, 본 발명을 통하게 되면 조작반(10)의 화면에 자동공구 교환장치에 대한 현재의 스위칭 타이밍 정보를 출력하면 사용자는 상기 데이터를 근거로 스위칭 타이밍이 얼마나 늦어지고 있는지 아니면 얼마나 빨라지고 있는지를 오실로 스크프를 이용하지 않코도 판단할 수 있게 되는 것이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명에 대한 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

먼저 CNC에서 프로그램 넘버 M06을 실행하면 데이터 처리 프로세서(30)에서 스위치 동작 신호 입출력 장치(40)로 부터 스위칭 타이밍 데이터를 입력받아 메모리부(50)에 저장함으로써, 자동공구 교환장치의 각 스위치 동작상태가 메모리에 기억된다.

상기에서 조작반(10)에 위치하는 리셋 키를 누르면 메모리영역이 클리어 되 는바, 측정전에 반드시 리셋 키를 눌러 내부 메모리 영역의 데이터를 클리어 하는 동작이 필요 한다.

이하에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하면, 먼저, 한 비트당 소요되는 스위칭 타임을 살펴보면 기종이 380M인 경우에는 약 10msec이고, 기종이 FANUC의 경우에는 약 16msec가 소요된다.

타임 계산방법식은 다음과 같다.

각 비트수 × 스켄 타임(1비트당 소요시간) = 스위치 온 시간이 되며,

1비트당 소요시간은 ACE-V400(DV 380M): 약 1비트당 9.7ms이고, ACE-V400(FS 16/18M): 약 1비트당 16ms이다.

따라서, 기종이 ACE-V400(FS 16/18M)이고, 스캔 타임이 3비트인 경우

3(비트 수) × 16ms = 48msec가 된다.

도 3은 데이터 등록예를 도시한 것으로,

상기와 같이 타이밍 그래프값이 나타날때 내부 데이터 메모리 상태를 살펴보면 다음과 같다.

1. 데이터 A, B, C, D 모두 0임

내부 메모리(EX: R00(Byte data) R100, R101, R102, R103의 7비트 "0"으로 설정.

2. 데이터 A, B, C, D 모두 "0"임.

내부 메모리를 1비트 우시프트(shift)하여 (각 6번 비트)메모리 설정.

3. 데이터 A, B, C, D "0 0 0 1"임.

내부 메모리를 1비트 우시프트(shift)하여 (각 5번 비트) 메모리 설정.

4. 데이터 A, B, C, D "0 0 1 1"임.

내부 메모리를 1비트 우시프트(shift)하여 (각 4번 비트) 메모리 설정.

5. 데이터 A, B, C, D "0 0 1 1"임.

내부 메모리를 1비트 우시프트(shift)하여 (각 3번 비트) 메모리 설정.

6. 데이터 A, B, C, D "1 0 1 1"임.

내부 메모리를 1비트 우시프트(shift)하여 (각 2번 비트) 메모리 설정.

7. 데이터 A, B, C, D "1 0 1 1"임.

내부 메모리를 1비트 우시프트(shift)하여 (각 1번 비트) 메모리 설정.

8. 데이터 A, B, C, D "1 0 1 0"임.

내부 메모리를 1비트 우시프트(shift)하여 (각 0번 비트) 메모리 설정.

그리고, 시퀀스 수행후 내부 메모리 상태는 다음과 같다.

R100(데이터 A):"0 0 0 0 0 1 1 1"

R101(데이터 B):"0 0 0 0 0 0 0 0"

R102(데이터 C):"0 0 0 1 1 1 1 1"

R103(데이터 D):"0 0 1 1 1 1 1 0"

시퀀스 타임 계산.

각 비트수 × 스캔 타임(1비트당 소요시간) = 스위치 온 시간

데이터 A 온 타임 계산(1스캔 타임이 16ms인 경우)

3(비트 수) × 16ms = 48msec

상기와 같은 계산 결과에 따른 데이터 플로우 처리는 다음과 같다.

1) 오프상태: "0"으로 처리, 온 상태: "1"로 처리

2) 연속적인 "1"인 상태의 개수 합으로 온 타임 계산

3) 상호간의 온상태의 차이를 이용 스위치 조정

(표준 온 상태를 메모리 하여 차이량 비교처리)

4) 데이터 처리하는 시간을 계산하여 시퀀스 처리시간 계산

5) 현재 실행되는 실시간 시퀀스 처리속도 계산

상기 실시예로 설명한 바와같이, 본 발명을 이용하게 되면 오실로 스코프라는 고가의 장비를 이용하지 않고 조작반의 화면을 통해 자동공구 교환장치의 오류상황을 인식할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와같이 본 발명은 캠 구동 자동공구 교환장치에서 동작에 문제가 발생하였을 시, 디스플레이상에서 각 신호의 타임 차트를 비교하여 자동공구 교환장치의 스위칭 조정을 쉽게 할 수 있도록 해주는 효과가 있다.

Claims

자동공구 교환에 대한 제어신호를 출력하고, 그 결과를 조작반(10)의 화면상에 디스플레이하는 CNC 제어부(20)와;

상기 CNC 제어부(20)의 제어명령에 따라 자동공구 교환에 관한 작업처리를 순차적으로 진행하여 각종 스위치의 동작 및 솔레노이드 동작이 이루어지도록 제어신호를 출력하는 데이터 처리 프로세서(30)와;

공구교환장치의 스위치 온오프 상태를 스캔후 2진화하여 공구교환에 따른 스위칭 동작 타이밍을 데이터 처리 프로세서(30)에 입력하고, 또한 데이터 처리 프로세서(30)의 명령에 따라 각종 스위치의 동작 및 솔레노이드의 동작이 이루어지도록 하는 데이터 입출력 장치(40)와;

상기 데이터 처리 프로세서(30)로부터 2진화된 공구교환 스위칭 동작 타이밍을 입력받아 자동공구 교환장치의 각 스위치 동작상태를 저장하는 메모리부(50)와;

상기 데이터 처리 프로세서(30)를 통해 메모리부(50)로부터 공구교환 스위치의 동작 타이밍 신호를 입력받아 2진화로 처리된 스위칭 동작 타이밍을 조작반(10)에 디스플레이하며, 미리 설정된 데이터와 비교하여 스위치 동작오류를 체크하도록 유도하는 ATC 자기 진단 처리 프로세서(60)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 자동 공구 교환장치의 자기진단 장치.