KR101343403B1 - 공작기계 운전시의 이상 검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계 운전시의 이상 검출방법에 관한 것으로, 준비단계(S100)와; 공구의 이상 등을 판단하기 위한 기준으로서 기능하는 기준파형을 획득하는 기준파형 획득단계(S200)와; 상기 기준파형 획득단계(S200)에서 획득된 기준파형에 대해 모니터링 구간을 설정함으로써 최대 부하값과 최소 부하값이 자동으로 산출되는 모니터링 구간 설정단계(S300)와; 상기 모니터링 구간 설정단계(S300)에서 산출된 최대 부하값과 최소 부하값을 기준으로 알람이 발생하는 영역이 설정되도록 최대 및 최소 허용한계를 설정하는 허용한계 설정단계(S400) 및; 소재의 실제 가공시 발생하는 가공부하를 지속적으로 획득하여 상기 모니터링 구간 내에서 상기 획득된 가공부하 중의 최대 부하값과 최소 부하값의 차이가 상기 최대 허용한계 또는 최소 허용한계값을 벗어나는지를 판단하여 정상인지 여부를 출력하는 모니터링단계(S500)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 공작기계의 외부에서 진동이 발생하거나 공급되는 전원이 불안정하여 전원 공급설비에 이상이 발생하더라도 검출된 부하값이 허용범위 내인 경우에는 알람의 발생을 방지함으로써 툴 모니터링 시스템의 유용성과 신뢰성이 향상된다.

Description

공작기계 운전시의 이상 검출방법{Detecting Method of Abnormality of Machine Tool Operation}

본 발명은 공작기계 운전 이상 검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수치제어기능(Numeric Control)을 가지는 공작기계의 가공 시에 발생할 수 있는 공구의 마모상태, 공구와 소재 간의 이상상태 또는 프로그램에 의해 동작되는 공작기계의 이상 상태 등을 효과적으로 검출하는 공작기계 운전시의 이상 검출방법에 관한 것이다.

최근 전자기술의 발달과 더불어 더욱 정밀하면서도 수치제어 기능을 가지는 공작기계가 다양하게 개발되어 사용되고 있는데, 이러한 공작기계를 사용하여 소재를 가공하는 경우 통상 공구의 마모 정도, 또는 공구와 소재 간의 접촉상태나 공작기계에의 공구의 설치상태 등에 따라 가공 정밀도 등이 달라지는데, 이러한 공구 마모의 정도, 공구와 소재 간의 접촉상태 등을 확인하기 위해서는 작업자가 가공 후의 공작물의 가공상태 또는 공구의 마모 정도를 수시로 육안으로 확인하여야 하며, 또한 육안으로 공구의 마모상태와 공작물의 가공상태를 확인하는 경우에도 작업자의 숙련도에 따라 그 판단 결과가 다르고, 또한 공구를 공구대에 장착하는 상태도 작업자의 숙련도에 따라 다르며, 따라서 작업자에 따라 공작물의 가공 품질과 공구의 수명 등에 있어서 차이가 있다.

이러한 차이점을 해소하는 동시에 공작물의 가공작업 시 발생될 수 있는 공구의 이상을 자동으로 검출하여 작업자에게 알림으로써 작업능률을 향상시키기 위한 방법이 개발되고 있는데, 그 하나의 예로서 일본 공개특허공보 특개평9-295250호에 개시된 '공작기계의 공구 이상 검출방법'을 들 수 있다.

상기 특허문헌에 개시된 공구 이상 검출방법은 슬로우 어웨이 칩이 설치된 공구를 사용하여 공작물을 가공할 때 공구의 칩을 카메라 등의 촬상 수단으로 촬영한 화상의 휘도 분포를 연산 처리하여 다른 화상과 비교함으로써 공구의 이상을 검출하는 것으로 칩의 절단날이 흑화되어 있거나, 이물질 등이 부착되어 있는 경우에도 칩의 이상을 확실히 검출할 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기와 같은 공구 이상 검출방법은 칩이 부착된 공구에만 적용될 수 있을 뿐, 칩이 부착되지 않은 공구에는 적용할 수 없을뿐더러, 공작기계에 공구가 잘못 탈착된 경우와 같은 이상은 검출할 수 없다는 문제가 있다.

상기 특허문헌 이외에도 일공 공개특허공보 특개소 61-111877호 공보에서는 절삭 가공 중 절삭날이 손실되는 경우에 발생되는 진동을 검출하는 '절삭날 손실 검출기' 제안하고 있고, 또한 일본 공개특허공보 특개평 6-39685호 공보에서는 광센서나 TV 카메라 등의 촬영수단을 이용하여 절삭날의 마모나 손상을 검출하는 '절삭 가공의 공구 손상 검출장치' 등이 제안되고 있으나, 이들 특허문헌에 제시된 방법 역시 공작기계에 공구가 잘못 장착된 경우와 같은 이상은 정확하게 검출할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명자 등은 상기한 바와 같은 종래의 공작기계의 이상 검출방법이 가지는 문제를 해결하기 위해‘공작기계 취급시의 불량 검출방법'에 대해 특허를 출원하여 등록(특허 제952619호)을 받은 바 있는데, 이 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 공작기계를 이용하여 공작물을 가공할 때 발생되는 파워값에 대해 상한선(KH110), 하한선, 필수통과선(KH120)의 3가지 한계선을 설정해놓고, 공작물 가공 중에 발생되는 파워값을 계속 검출하여, 검출된 파워값이 이들 한계선의 범위를 벗어나는 경우에는 공작기계의 사용을 정지하거나 또는 알람 등을 사용하여 이를 작업자에게 알림으로써 공구의 마모나, 공작물의 안착 불량 등에 따른 가공품질의 저하를 미연에 방지할 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기와 같은 불량 검출방법(툴 모니터링 시스템)에서는, 외부의 진동이나 전원 공급의 간헐적인 불안정 등에 의해 전원 공급설비에 이상이 발생되거나 또는 공구의 흔들림 등이 발생되는 때에는 도 2에 도시된 바와 같이 모터 부하값이 돌발 하강하거나 상승하게 되며, 이 경우 기준파형(1)에 맞춰 설정된 필수통과선(3)을 검출된 파워값에 따른 실제의 가공파형(2)이 통과하지 못하게 되고, 이 때문에 알람이 빈번하게 오작동하게 되어 작업자는 툴 모니터링시스템을 오프상태로 두고 작업을 진행함으로써 툴 모니터링시스템에 대한 유용성과 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 공작기계 운전시의 이상을 검출하는 방법이 가지는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 외부 진동이나 전원 공급이 간헐적으로 불안정하여 검출된 파워값이 설정된 필수통과선을 통과하지 못하더라도 이상 알람이 발생되지 않으면서도 공작기계 운전시의 이상을 정확하게 검출할 수 있는 공작기계 운전시의 이상 검출방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 공작기계 운전시의 이상 검출방법을, 공작기계의 모터 구동유닛의 전력선에 전류센서와 전압센서를 각각 설치하여 센서 프로세서에 연결하고, 상기 센서 프로세서를 모니터링 제어기와 연결하며, 상기 모니터링 제어기를 공작기계 제어기와 호스트 컴퓨터와 각각 연결한 상태에서, 공구의 종류와 가공 방법 등을 설정하는 준비단계와; 공작기계의 출력이 정상인 상태에서 제품을 가공하면서 상기 전류센서와 전압센서에 의해 제품의 가공에 소요되는 구동전압과 구동전류를 각각 측정하여 공구의 이상 등을 판단하기 위한 기준으로서 기능하는 기준파형을 획득하는 기준파형 획득단계와; 상기 기준파형 획득단계에서 획득된 기준파형에 대해 모니터링 구간을 설정함으로써 최대 부하값과 최소 부하값이 자동으로 산출되는 모니터링 구간 설정단계와; 상기 모니터링 구간 설정단계에서 산출된 최대 부하값과 최소 부하값을 기준으로 알람이 발생하는 영역이 설정되도록 최대 및 최소 허용한계를 설정하는 허용한계 설정단계 및; 소재의 실제 가공시 발생하는 가공부하를 지속적으로 획득하여 상기 모니터링 구간 내에서 상기 획득된 가공부하 중의 최대 부하값과 최소 부하값의 차이가 상기 최대 허용한계 또는 최소 허용한계값을 벗어나는지를 판단하여 정상인지 여부를 출력하는 모니터링단계로 구성하는 것에 의해 달성된다.

이때 상기 허용한계 설정단계와 상기 모니터링단계 사이에는 상기 가공부하가 상기 허용한계를 초과하는 경우 공작기계의 정지여부를 설정하는 정지 동작 설정단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.

또한 상기 정지동작 설정단계에서는 알람 발생시 정지 동작이 즉시, 공정 전, 공정 후 중에서 선택되는 어느 하나의 동작을 수행하도록 설정되는 것이 더욱 바람직하다.

그리고 상기 허용한계 설정단계와 상기 모니터링단계 사이에는 알람의 발생을 일정 회수 동안 스킵할 수 있도록 설정하는 알람 스킵 설정단계가 더 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

아울러 상기 모니터링단계에는 공작기계 운전에 따른 공구별, 작업별, 일자별, 시간별로 저장하는 모니터링 데이터 저장단계가 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명은 공작기계의 운전시 공구의 마모나 파손 및/또는 소재의 안착 불안정 등을 정확하게 검출할 수 있다.

또한 본 발명은 공작기계의 외부에서 진동이 발생하거나 공급되는 전원이 불안정하여 전원 공급설비에 이상이 발생하더라도 검출된 부하값이 허용범위 내인 경우에는 알람의 발생을 방지함으로써 툴 모니터링 시스템의 유용성과 신뢰성이 향상된다.

도 1은 종래의 툴 모니터링 시스템에서 파워값에 대해 상한선, 하한선, 필수통과선의 3가지 한계선이 설정된 예를 보인 그래프,
도 2는 종래의 툴 모니터링 시스템에서 위상차가 발생한 예를 보인 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 공작기계 운전시의 이상 검출방법을 순서대로 나타낸 흐름도,
도 4와 도 5는 각각 본 발명에 따른 공작기계 운전시의 이상 검출방법의 예를 보인 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 공작기계 운전시의 이상 검출방법에 사용되는 모니터링 프로그램 예를 보인 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 공작기계 운전시의 이상 검출방법에서 기준파형의 예를 보인 그래프,
도 8은 도 7의 기준 파형에서 모니터링 구간을 설정하고 최소 및 최대 부하값을 산출하는 예를 보인 그래프,
도 9는 도 8의 최대 부하값을 기준으로 최대 허용한계를 설정하는 예를 보인 그래프,
도 10은 도 8의 최소 부하값을 기준으로 최소 허용한계를 설정하는 예를 보인 그래프,
도 11은 본 발명에 따른 공작기계 운전시의 이상 검출방법에 있어서 기준파형과 실제의 가공파형의 예를 보인 그래프,
도 12(a, b)는 각각 본 발명에 공작기계 운전시의 이상 검출방법에 있어서 실제의 가공부하 중 최대 부하값이 알람 발생영역에 해당되는 예를 보인 그래프이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 공작기계를 이용하여 소재를 가공하는 과정에서 소재의 안착이 불량하거나, 공구가 마모 또는 파손되는 등의 이상을 정확하게 검출하는 공작기계 운전시의 이상 검출방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 준비단계(S100), 기준파형 획득단계(S200), 모니터링 구간 설정단계(S300), 허용한계 설정단계(S400) 및 모니터링단계(S500)로 이루어지고, 이하에서는 각각의 단계에 대해 상세히 설명한다.

(1) 준비단계(S100)

이 단계는 공작기계의 소재 안착불량(chucking miss)과 공구 마모 또는 파손 및 모니터링 프로그램의 오류로 인한 공정 누락 등을 검출하기 위해 공작기계에 이상을 검출할 수 있는 장치를 설치하고 모니터링 환경 등을 설정하는 준비단계(S100)로서, 이를 위해 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 공작기계의 모터 구동유닛(Motor Drive Unit, 20)에 공급되는 3상(21, 22, 23)의 전력선에 전류센서(24)와 전압센서(25)를 각각 설치하고, 이 전류센서(24)와 전압센서(25)의 출력단자는 각각 센서 프로세서(Sensor Processor, 10)에 연결되며, 이러한 센서 프로세서(10)는 통신 케이블(C)을 통해 다시 모니터링 제어기(Monitoring Controller, 30)와 연결된다.

그리고 모니터링 제어기(30)는 통신 케이블을 통해 공작기계에 부착된 공작기계 제어기(50)와 호스트 컴퓨터(40)와 각각 연결되며, 이에 의해 공작기계 제어기(50)와 호스트 컴퓨터(40)로부터 가공신호와 공구 식별번호, 제품 식별번호, 공정신호 및 제어명령 등을 입력받아 후술하는 경광등 표시장치 등을 제어한다.

또한 모니터링 제어기(30)에는 모니터링 프로그램 수행 결과 공구나 공작기계에 이상 상태가 발생된 것으로 진단되는 경우 작업자에게 이를 알릴 수 있도록 알람이나 경광등 표시장치가 연결되며, 또한 공작기계의 작동을 신속하게 정지할 수 있도록 운전정지 스위치가 연결된다.

모니터링 제어기(30)와 연결되어 그 내부에 모니터링 프로그램이 저장된 호스트 컴퓨터(40)에는 제어명령이나 필요한 정보를 입력 또는 선택하기 위한 키보드 등의 입력장치와, 입력정보 또는 모니터링 결과 등을 출력하기 위한 모니터가 구비되며, 이에 의해 호스트 컴퓨터(40)는 사용자가 입력하거나 또는 선택한 제어명령에 따라 모니터링 프로그램을 수행하면서 모니터링 과정을 전반적으로 제어한다.

호스트 컴퓨터(40)에 저장된 모니터링 프로그램은 도 6에 도시된 바와 같이, 환경설정, 측정, 공정설정, 모니터링, 알람조회, 툴카운트 등의 프로그램 모듈로 이루어지며, 사용자의 선택 또는 제어명령에 따라 모니터링 프로그램이 적절한 프로그램 모듈을 수행함으로써 모니터링에 필요한 정보의 입출력, 측정 또는 모니터링 작업이 이루어지도록 한다.

상기와 같은 준비단계(S100)에 의해 센서와 센서 프로세서(10), 모니터링 제어기(30), 공작기계 제어기(50) 및 호스트 컴퓨터(40) 등이 상호 연결되고 나면, 사용자는 호스트 컴퓨터(40)에 구비된 입력장치를 통해 공작기계 식별번호, 공구의 종류 등을 선택하여 환경을 설정한 다음, 후술하는 기준파형 획득단계(S200)의 과정을 진행한다.

(2) 기준파형 획득단계(S200)

이 단계는 상기 준비단계(S100)에 의해 공작기계와 모니터링 제어기간, 모니터링 제어기와 호스트 컴퓨터간 등의 연결 및 필요한 정보의 입력 등이 완료되고 나면, 먼저 공작기계의 출력이 정상인 상태에서 제품을 가공하면서 전류센서와 전압센서에 의해 제품의 가공에 소요되는 구동전압과 구동전류를 각각 측정하고, 이들 측정값을 이용하여 이후에 이루어질 모니터링 단계에서 공구의 이상 등을 판단하기 위한 기준으로서 기능하는 기준파형을 획득 및 설정하는 단계이다.

본 발명에서는 먼저 기준파형을 획득하기 위해 공작기계와 공구 및 소재안착 등이 제대로 된 상태, 즉 정상상태에서 실제의 제품을 시험적으로 가공하는데, 이때 최소 3개 이상의 소재를 가공하면서 전류센서와 전압센서를 이용하여 구동전압과 구동전류를 각각 획득한 다음, 가공된 제품을 사용자가 직접 육안검사를 통해 가공공차 등을 적용하여 정상 가공 여부를 판단하고, 판단 결과 가공이 정상적으로 이루어진 경우에는 이때의 구동전압과 구동전류를 센서프로세서 내에 저장하고, 제품이 불량으로 판정되는 경우에는 공구를 재설치하고, 소재를 다시 안착하여 정렬한 다음, 시험 가공을 다시 진행한다.

상기와 같은 과정에 의해 정상상태에서 최소 3개의 제품에 대한 시험가공이 완료되고 나면, 센서 프로세서 내에 저장된 구동전압과 구동전류를 서로 곱하여 시간의 경과에 따른 전력값을 구한 다음, 이 구해진 전력의 평균값에 대해 대수(log) 처리하여 모니터링 제어기에 송출하며, 이러한 과정에 의해 모니터링 제어기에는 시간의 경과에 따른 기준파형이 저장된다.

상기 과정에 의해 기준파형이 구해지고 나면 모니터링 제어기는 통신 케이블을 통해 공작기계 제어기로부터 공구 식별번호와 제품 식별번호 등을 입력받아 이들 정보와 시간에 따른 기준파형을 호스트 컴퓨터에 송출하며, 이에 의해 호스트 컴퓨터에는 공구 식별번호 및 제품번호에 따른 기준파형이 각각 저장된다.

호스트 컴퓨터(40)에 저장되는 기준파형은 모니터링 제어기(40)로부터 송출된 기준파형과 달리 도 7에 도시된 바와 같이 가로축과 세로축 공히 백분율(%) 형태로 저장되는데, 이러한 변환은 세로축에 대해서는 전력량이 0(zero)인 경우에 0%로 설정하고, 최대 전력량이 발생된 경우에는 100%로 설정함으로써 이루어지고, 가로축에 대해서는 기준파형을 설정하기 위한 측정이 시작된 시점은 0%로 설정하고, 측정이 종료된 시점을 100%로 설정함으로써 이루어진다.

(3) 모니터링 구간 설정단계(S300)

이 단계는 상기와 같은 기준파형 획득단계(S200)에 의해 백분율(%)로 표현되는 기준파형이 획득되고 나면, 이 획득된 기준파형을 참고하여 사용자가 모니터링하고자 하는 모니터링 구간을 설정하는 단계이다.

상기 기준파형 획득단계(S200)에 의해 백분율(%)로 표현되는 기준파형이 획득되고 나면 호스트 컴퓨터의 모니터에는 기준파형이 출력되면서 이와 동시에 모니터링 구간 등을 설정하기 위한 설정화면이 나타나게 되는데, 사용자가 기준파형을 참고하여 모니터링하고자 하는 구간을 최소, 최대 백분율(%)의 값으로 입력하게 되면 호스트 컴퓨터(40)는 모니터 상에 도 8에 도시된 바와 같이 모니터링 구간을 표시하는 동시에, 설정된 모니터링 구간 내에서의 최소 부하값(Min. Load)과 최대 부하값(Max. Load)을 각각 자동적으로 산출하여 한계선의 형태로 표시하게 된다.

(4) 허용한계 설정단계(S400)

이 단계는 공구의 마모나 파손과 같은 이상 상태를 판정하기 위한 기준이 되는 허용한계값을 설정하는 단계이다.

상기 모니터링 구간 설정단계(S300)에서 최대 및 최소 부하값이 각각 산출되고 나면, 사용자는 가공시 허용가능한 최대 및 최소 부하값(허용한계)을 설정하는데, 이때 사용자가 도 9에 도시된 바와 같이 최대 허용한계(%)값을 입력하게 되면, 모니터링 프로그램은 이미 검출된 최소 부하값(%)에 입력된 최대 허용한계(%)값을 더하여 알람 발생영역을 설정하고, 모니터링 구간 내에서 측정된 최대 부하값(Max. Load)이 알람 발생영역에 포함되는 경우 알람이나 경광등을 점등하게 되며, 이와 같이 측정된 최대 부하값(Max. Load)이 설정된 최대 허용한계를 초과함으로써 알람이 발생하는 경우는 통상 공구의 마모에 의한 경우가 대부분이다. 이때 최대 허용 한계값은 최대 부하값(Max. Load)에서 최소 부하값(Min. Load)을 뺀 값보다 통상 더 큰 값을 가진다.

그리고 사용자가 도 10에 도시된 바와 같이 최소 허용한계(%)값을 입력하게 되면, 모니터링 프로그램은 위에서와 마찬가지로 이미 산출된 최소 부하값(%)에 설정된 최소 허용한계(%)값을 더하여 알람 발생영역을 설정하고, 모니터링 구간 내에서 측정된 최대 부하값(Max. Load)이 알람 발생영역에 포함되는 경우 알람이나 경광등을 점등하게 되며, 이와 같이 측정된 최대 부하값(Max. Load)이 설정된 최소 허용한계값보다 작음으로써 알람이 발생하는 경우는 통상 공구의 파손에 의한 경우가 대부분이다. 이때 최대 허용한계값은 최대 부하값(Max. Load)에서 최소 부하값(Min. Load)을 뺀 값보다 통상 더 작은 값을 가진다.

모니터링 과정 중 상기와 같이 공구의 파손이나 마모에 의해 알람이 발생하는 경우 사용자는 공작기계의 운전을 즉시 정지할 것인지, 아니면 가공이 완료된 후에 공작기계의 운전을 정지할 것인지를 사전에 설정할 필요가 있는데, 이를 위해 본 발명에서는 공작기계의 운전 정지동작을 즉시, 공정 전, 후 중에서 선택할 수 있도록 하는 정지동작 설정단계(S450)를 더 포함함으로써 사용자가 알람 발생시 공작기계의 운전 지속여부를 설정할 수 있도록 한다.

이에 더하여 사용자가 가공 진행 중 어느 경우에도 알람이 발생하지 않는 상태에서 작업할 수 있도록 알람 스킵 설정단계(S460)가 포함되는데, 이를 위해 모니터링 프로그램에 알람 스킵 허용횟수를 설정 기능을 부여하여 사용자가 허용횟수를 입력하게 되면 최대 부하값이 알람 발생영역에 포함되더라도 사용자가 설정된 허용 횟수 내에서 알람이 발생되지 않는 상태에서 작업을 진행할 수 있으며, 허용 횟수를 초과하게 되면 더 이상 사용자는 알람을 스킵(skip)할 수 없으므로 사용자는 작업을 중단한 다음, 공구 및 소재 등의 상태를 확인하여 이상 여부를 육안 및 가공오차 등을 이용하여 판단한 다음 작업을 재개하게 된다. 이러한 기능은 모니터링 작업이 필요하지 않는 간단한 가공 작업에 특히 유용하다.

상기와 같은 허용한계 설정단계(S400), 정지동작 설정단계(S450) 및/또는 알람 스킵 설정단계(S460)가 완료되고 나면, 사용자는 "테스트" 또는 "모니터링" 카테고리 중에서 어느 하나를 선택하는데, 이때 "테스트" 카테고리를 선택하면 앞서 설정된 옵션을 적용하여 공작기계를 구동함으로써 설정된 옵션의 이상을 판단하여 필요시 설정된 옵션을 재설정할 수 있도록 한다.

그리고 "모니터링" 카테고리를 선택하게 되면, 후술하는 모니터링단계(S500)가 진행된다.

(5) 모니터링단계(S500)

이 단계는 사용자가 소재를 실제로 가공할 때 소재안착 불량, 공구의 이상 상태 등을 모니터링하기 위해 "모니터링" 카테고리를 선택하게 되면, 소재의 실제 가공시 발생하는 가공부하를 지속적으로 획득하여 사용자가 지정한 모니터링 구간 내에서 획득된 가공부하 중의 최대 부하값과 최소 부하값의 차이를 구하여 이 차이가 허용한계 설정단계(S400)에 의해 설정된 최대 허용한계 또는 최소 허용한계값을 벗어나는지를 판단하여 그 결과를 출력하는 단계이다.

이때 모니터링 프로그램은 소재 가공시 가해지는 가공부하를 측정하여 호스트 컴퓨터의 모니터상에 그래프 형태로 표시하게 되는데, 이때 모니터상에 표시되는 가공부하 그래프(가공파형)는 통상 기준파형과 동일한 형태를 가지며, 따라서 설정된 모니터링 구간 내에서 공구가 파손되거나 마모된 경우 허영한계를 벗어나게 되며, 그 결과 경광등 표시장치가 점등된다.

한편, 외부의 진동이나 전원 공급의 간헐적인 불안정 등에 의해 전원 공급설비에 이상이 발생되는 때에는 가공파형은 기준파형에 비해 도 11에 도시된 바와 같이 일정 간격만큼 작은 값을 가지게 되는데, 이 경우 모니터링 프로그램은 모니터링 구간 내에서 소재 실제 가공시의 최소 부하값과 최대 부하값을 각각 구하여 이들 값의 차이가 위 허용한계 설정단계(S400)에서 설정한 허용한계값 중 어느 하나를 벗어나 도 12(a, b)에 도시된 바와 같이 알람 발생영역에 포함되는 경우에 경광등을 표시하는 등의 알람을 발생하면서 동시에 사용자가 설정한 정지동작에 따라서 운전을 계속하거나 정지하게 된다. 그리고 이와 달리 실제 가공시의 최소 부하값과 최대 부하값의 차이가 허용한계값 중 어느 하나에도 벗어나지 않는 경우에는 공작기계의 운전을 지속하게 된다.

따라서 본 발명은 전원공급 설비에 이상이 발생하여 가공파형이 기준파형과 일치하지 않더라도 가공파형에 있어서 가공부하의 높이차, 즉 최대 부하값과 최소 부하값의 차이만으로 공구의 정상, 파손 및 마모 등을 판단하기 때문에 정상가공임에도 알람이 발생되는 등의 문제가 발생되지 않으며, 따라서 공구 모니터링 작업이 정확하게 이루어져 모니터링에 대한 신뢰성이 향상된다.

한편, 모니터링단계(S500)에서 획득된 데이터는 공작기계 운전에 따른 공구별, 작업별, 일자별, 시간별로 저장하여 향후 백 데이터로서 활용할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위해 본 발명의 모니터링단계(S500)에는 모니터링 데이터 저장단계(S510)가 포함된다.

이와 같이 모니터링 데이터가 저장되면, 가공 공구별로 가공할 때마다 개별 또는 누적 되는 모니터링 그래프를 확인할 수 있고, 이러한 그래프를 이용하여 공구의 수명 등을 예측하여 공작기계의 운전에 적용할 수 있다.

또한 알람이 발생한 이력도 함께 저장함으로써 사용자가 불량의 발생원인 등을 추측 및 분석하는 데에 사용할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 공작기계의 운전시 공구의 마모나 파손 및/또는 소재의 안착 불안정 등을 정확하게 검출할 수 있고, 또한 공작기계의 외부에서 진동이 발생하거나 공급되는 전원이 불안정하여 전원 공급설비에 이상이 발생하더라도 검출된 부하값이 허용범위 내인 경우에는 알람의 발생을 방지함으로써 툴 모니터링 시스템의 유용성과 신뢰성이 향상된다.

1: 기준파형 2: 가공파형
3: 필수통과선 10: 센서프로세서
20: 모터구동유닛 21, 22, 23: 서보축 단자
24:전류센서 25: 전압센서
30: 모니터링 제어기 40: 호스트 컴퓨터
50: 공작기계 제어기 C: 통신 케이블

Claims (5)

1. 소재의 가공 중 소재안착 불량, 공구 마모 및 파손 등을 검출하는 공작기계 운전시의 이상 검출방법에 있어서,
   공작기계의 모터 구동유닛(20)의 전력선에 전류센서와 전압센서를 각각 설치하여 센서 프로세서(10)에 연결하고, 상기 센서 프로세서(10)를 모니터링 제어기(30)와 연결하며, 상기 모니터링 제어기(30)를 호스트 컴퓨터(40)와 공작기계 제어기(50)에 각각 연결한 상태에서, 공구의 종류와 가공 방법 등을 설정하는 준비단계(S100)와;
   공작기계의 출력이 정상인 상태에서 제품을 가공하면서 상기 전류센서와 전압센서에 의해 제품의 가공에 소요되는 구동전압과 구동전류를 각각 측정하여 공구의 이상 등을 판단하기 위한 기준으로서 기능하는 기준파형을 획득하는 기준파형 획득단계(S200)와;
   상기 기준파형 획득단계(S200)에서 획득된 기준파형에 대해 모니터링 구간을 설정함으로써 최대 부하값과 최소 부하값이 자동으로 산출되는 모니터링 구간 설정단계(S300)와;
   상기 모니터링 구간 설정단계(S300)에서 산출된 최대 부하값과 최소 부하값을 기준으로 알람이 발생하는 영역이 설정되도록 최대 및 최소 허용한계를 설정하는 허용한계 설정단계(S400) 및;
   소재의 실제 가공시 발생하는 가공부하를 지속적으로 획득하여 상기 모니터링 구간 내에서 상기 획득된 가공부하 중의 최대 부하값과 최소 부하값의 차이가 상기 최대 허용한계 또는 최소 허용한계값을 벗어나는지를 판단하여 정상인지 여부를 출력하는 모니터링단계(S500)고,
   상기 모니터링단계(S500)에는 공작기계 운전에 따른 데이터를 저장하는 모니터링 데이터 저장단계(S510)가 포함되는 것을 특징으로 하는 공작기계 운전시의 이상 검출단계.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 허용한계 설정단계(S400)와 상기 모니터링단계(S500) 사이에는 상기 가공부하가 상기 허용한계를 초과하는 경우 공작기계의 정지여부를 설정하는 정지 동작 설정단계(S450)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공작기계 운전시의 이상 검출방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 정지동작 설정단계(S450)에서는 알람 발생시 정지 동작이 즉시, 공정 전, 공정 후 중에서 선택되는 어느 하나의 동작을 수행하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 공작기계 운전시의 이상 검출방법.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
   상기 허용한계 설정단계(S400)와 상기 모니터링단계(S500) 사이에는 알람의 발생을 일정 회수 동안 스킵할 수 있도록 설정하는 알람 스킵 설정단계(S460)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공작기계 운전시의 이상 검출단계.
   
5. 삭제

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