KR101462312B1 - Tool monitoring system of machine tools and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작 기계에 사용되는 공구별 마모, 충돌 또는 파손상태를 실시간으로 체크하여 공구 상태의 이상 유무를 판단할 수 있는 공작 기계의 공구상태 감시시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 그 구성은 공작 기계의 공구 종류 및 각 공구의 세부 정보들을 포함하는 공구별 정보들이 입력되는 공구별 정보입력부; 작업공구의 작업순간 부하량 정보를 검출하는 부하량검출부; 상기 입력된 공구별 정보들을 바탕으로 기설정된 임계값으로부터 상한치 범위와 하한치 범위를 설정하는 임계범위설정부; 상기 검출된 작업순간 부하량 정보와 상기 상한치 범위와 하한치 범위를 각각 비교하여 공구 사용상태 여부를 판단하는 공구상태판단부; 상기 공구상태판단부에 의해 상기 공구 사용상태가 상기 상한치 및 하한치 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 작업 공구의 교체 또는 공구 작업을 중지하는 공구교체부; 및 상기 공구상태판단부에 의해 작업 공구의 사용 상태를 표시하는 공구상태 표시부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공작 기계의 공구상태 감시시스템을 제공한다.The present invention relates to a tool condition monitoring system and method for a machine tool capable of determining whether or not a tool condition is abnormal by checking in real time the wear, impact, or breakage state of each tool used in the machine tool, A tool-specific information input unit to which tool-specific information including tool types of the tool and detailed information of each tool are inputted; A load detecting unit for detecting working instant load information of the working tool; A critical range setting unit for setting an upper limit value range and a lower limit value range from a preset threshold based on the inputted tool-specific information; A tool state determining unit for determining whether the tool is in use state by comparing the detected working load amount information with the upper limit value range and the lower limit value range, respectively; A tool replacement unit for stopping the replacement or tool operation of the work tool when the tool state determination unit determines that the tool use state is out of the upper limit value and lower limit value range; And a tool status display unit for displaying a use status of the work tool by the tool status determination unit.

Description

공작 기계의 공구상태 감시시스템 및 그 방법{Tool monitoring system of machine tools and method thereof} Technical Field [0001] The present invention relates to a tool monitoring system of a machine tool,

본 발명은 공작 기계의 공구상태 감시시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작 기계에 사용되는 공구별 마모, 충돌 또는 파손상태를 실시간으로 확인하여 공구 상태의 이상 유무를 판단할 수 있는 공작 기계의 공구상태 감시시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a tool status monitoring system and method for a machine tool, and more particularly, to a tool status monitoring system and method for monitoring a tool condition of a tool, The present invention relates to a tool status monitoring system and a method thereof.

일반적으로, 공작기계에서 공작물을 가공하는 경우 가공량이나 가공시간에 따라 공구의 마모량이 점차 증가하게 된다. 이러한 경우 공작물의 가공속도가 지연되는 것은 물론, 공작물의 가공면이 거칠어지고 가공정밀도가 떨어지게 된다.Generally, when machining a workpiece in a machine tool, the amount of wear of the tool gradually increases according to the machining amount or machining time. In this case, not only the machining speed of the workpiece is delayed, but also the machined surface of the workpiece becomes coarse and the machining accuracy becomes poor.

또한, 공작 작업시 공작물에 무리한 힘을 가하거나 또는 공구의 상태와 공작물의 재질특성 등의 영향으로 공구가 파손되는 경우가 빈번히 발생되고 있으며, 공구가 파손된 상태에서 이를 확인하지 아니하고 공작 작업을 진행하는 경우도 있다.In addition, the tool is often damaged by a force applied to the workpiece during the work or due to the condition of the tool and the material characteristics of the workpiece. When the tool is damaged, the tool is not checked .

이를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제 10-060015(2006.07.05)호에는 “공작기계의 공구이상 검출방법”이 개시되어 있다.To solve this problem, Korean Patent Registration No. 10-060015 (2006.07.05) discloses " a method for detecting a tool abnormality in a machine tool ".

상기 개시된 종래의 공구 파손 검지장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 공구에 인가되는 부하를 측정하는 부하 메터를 내장한 스핀들 유니트(1); 상기 부하치 데이터를 입력하는 입출력부(2); 상기 입출력부(2)로 부터 입력된 부하치 데이터를 미리 설정된 파손 기준치와 비교하여 상기 부하치 데이터가 상기 파손 기준치를 초과하면 공구의 파손을 검지하여 상기 스핀들 유니트(1)를 제어하고, 상기 부하치 데이터가 상기 파손 기준치 이하이면 정상 동작토록 제어하는 피엘시(PLC) 제어부(3) 및; 상기 피엘시(PLC) 제어부(3)로 부터 공구 이상 알람 신호가 출력되면 이를 표시하는 디스플레이부(4)를 포함하여 구성하고 있다. As shown in FIG. 1, the conventional tool breakage detecting apparatus described above includes a spindle unit 1 incorporating a load meter for measuring a load applied to a tool; An input / output unit (2) for inputting the load value data; The load value data inputted from the input / output unit (2) is compared with a predetermined failure reference value, and if the load value data exceeds the failure reference value, the breakage of the tool is detected to control the spindle unit (PLC) control unit (3) for controlling the normal operation when the value data is below the breakage reference value; And a display unit (4) for displaying a tool abnormality alarm signal from the PLC control unit (3).

상기와 같이 구성되는 공구 파손 검지장치에 있어서, 상기 피엘시(PLC) 제어부(3)는 축 이송시의 최대부하와 절삭 이송시의 최대 부하를 구분하며, 또한 전체 부하 변동을 기록하여 공구 파손 또는 마모시의 부하가 정상 부하보다 적을 때에도 이를 검출할 수 있도록 하였다.In the tool breakage detection apparatus configured as described above, the PI control unit (3) distinguishes between the maximum load at the time of axis feeding and the maximum load at the time of cutting feed, records the total load fluctuation, It is also possible to detect when the load during wear is less than the normal load.

그러나 이와 같은 종래의 공구 파손 검지장치는 기존 공구의 수명 관리를 카운터나 시간으로 체크하는데 공구를 좀 더 사용이 가능한데도 정해진 개수나 할당된 시간에 따라 전부 교체하였기 때문에 사용되는 공구의 교체시기를 효율적으로 판단하지 못하는 문제점이 발생되었다.
However, in the conventional tool breakage detecting device, the tool life is managed by the counter or the time, and the tool is more usable. However, since the tool is completely replaced according to the predetermined number or the allocated time, It can not be judged as a problem.

한국등록특허 10-0600015(2006.07.05)Korean Patent No. 10-0600015 (2006.07.05)

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 작업 공구의 순간 부하량 정보에 의해 공구의 마모, 충돌 또는 파손상태를 실시간으로 감시하여 공구의 교체시기를 더욱 정확하게 판단할 수 있는 공작 기계의 공구상태 감시시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for monitoring the wear, impact, or breakage state of a tool by real- And a method for monitoring a tool condition of a machine tool.

본 발명의 다른 목적은 적절한 시기에 공구를 교체하고, 공구의 파손 또는 충돌이 발생할 때 즉시 작업 공구의 사용을 정지시킴으로서 작업 공구의 사용 연한을 연장함과 더불어 공구비를 절감시킬 수 있는 공작 기계의 공구상태 감시시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a machine tool capable of replacing a tool at an appropriate time and extending the service life of the tool by stopping the use of the tool immediately when breakage or collision of the tool occurs, A tool status monitoring system and a method therefor.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 공작 기계의 공구 종류 및 각 공구의 세부 정보들을 포함하는 공구별 정보들이 입력되는 공구별 정보입력부; 작업공구의 작업순간 부하량 정보를 검출하는 부하량검출부; 상기 입력된 공구별 정보들을 바탕으로 기설정된 임계값으로부터 상한치 범위와 하한치 범위를 설정하는 임계범위설정부; 상기 검출된 작업순간 부하량 정보와 상기 상한치 범위와 하한치 범위를 각각 비교하여 공구 사용상태 여부를 판단하는 공구상태판단부; 상기 공구상태판단부에 의해 상기 공구 사용상태가 상기 상한치 및 하한치 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 작업 공구의 교체 또는 공구 작업을 중지하는 공구교체부; 및 상기 공구상태판단부에 의해 작업 공구의 사용 상태를 표시하는 공구상태 표시부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공작 기계의 공구상태 감시시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an information processing apparatus including a tool-specific information input unit for inputting tool-specific information including a tool type of a machine tool and detailed information of each tool; A load detecting unit for detecting working instant load information of the working tool; A critical range setting unit for setting an upper limit value range and a lower limit value range from a preset threshold based on the inputted tool-specific information; A tool state determining unit for determining whether the tool is in use state by comparing the detected working load amount information with the upper limit value range and the lower limit value range, respectively; A tool replacement unit for stopping the replacement or tool operation of the work tool when the tool state determination unit determines that the tool use state is out of the upper limit value and lower limit value range; And a tool status display unit for displaying a use status of the work tool by the tool status determination unit.

또한, 상기 공구별 종류의 정보는 절단기, 절삭기, 보링기, 드릴링기, 연삭기 중에서 선택되는 어느 하나의 공구 종류인 것을 특징으로 한다.The type information of each tool may be any one of a cutting tool, a cutting tool, a boring tool, a drilling tool, and a grinder.

또한, 상기 공구상태판단부에서 검출된 작업순간 부하량이 상기 상한치 범위 안일 때 공구마모 상태라고 판단하는 것을 특징으로 하며, 상기 공구상태판단부에서 검출된 작업순간 부하량이 상기 하한치 범위 안일 때 공구 충돌 또는 파손 상태라고 판단하는 것을 특징으로 한다.The tool state determining unit may determine that the tool wear state is present when the instantaneous work load detected by the tool state determining unit is within the upper limit value range. When the instantaneous work load detected by the tool state determining unit falls within the lower limit value range, It is judged that it is in a broken state.

또한, 상기 공구상태표시부는 터치스크린으로 구성되어 공구별 정보들이 표시되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the tool status display unit is configured as a touch screen, and the tool-specific information is displayed.

본 발명에 따르면, (a) 공작 기계의 작업 공구별 정보들을 입력하는 단계; (b) 현재 작업순간 부하량 정보를 검출하는 단계; (c) 상기 검출된 현재 작업공구의 작업순간 부하량이 기설정된 임계값으로부터 상한치 및 하한치 범위를 설정하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 검출된 작업순간 부하량이 상기 상한치 범위 또는 하한치 범위의 여부를 판단하는 단계; (e) 상기 (d) 단계에서 검출된 작업순간 부하량이 상한치 범위 안이거나 하한치 범위 안일 때의 작업 공구의 사용 상태를 표시하는 단계; 및 (f) 상기 작업 공구의 사용 상태가 상기 상한치 및 하한치 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 작업 공구의 교체 또는 공구 작업을 중지하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 공구상태 감시방법을 제공한다.According to the present invention, there is provided an information processing method comprising the steps of: (a) inputting information on work tool of a machine tool; (b) detecting current workload information; (c) setting a working instantaneous load of the detected current working tool from a preset threshold value to an upper limit value and a lower limit value range; (d) determining whether the instantaneous workload detected in the step (c) is within the upper limit value range or the lower limit value range; (e) displaying a usage state of the work tool when the instantaneous workload detected in the step (d) is within an upper limit value range or a lower limit value range; And (f) stopping the replacing or tooling operation of the working tool when it is determined that the use state of the working tool is out of the upper limit value and the lower limit value range; The tool status monitoring method of the present invention provides a tool status monitoring method for a machine tool.

또한, 상기 (e) 단계에서 검출된 작업순간 부하량이 상기 임계값의 상한치 범위일 경우 작업 공구의 마모 상태를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include displaying a wear state of the work tool when the work load moment detected in the step (e) is in the upper limit value range of the threshold value.

또한, 상기 (e) 단계에서 검출된 작업순간 부하량이 상기 임계값의 하한치 범위일 경우 작업 공구의 충돌 또는 파손 상태를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include the step of displaying a collision or breakage state of the work tool when the instantaneous work load detected in the step (e) is in the lower limit value range of the threshold value.

또한, 상기 (e) 단계에서 검출된 작업순간 부하량이 상기 상한치 범위 또는 하한치 범위 안일 경우 알람 또는 경고음을 출력하는 것을 특징으로 한다.
When the work load detected in the step (e) falls within the upper limit value range or the lower limit value range, an alarm or a warning sound is output.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 공작 기계에 사용되는 공구의 마모, 충돌 또는 파손 상태를 작업 공구의 순간 부하량 정보에 의해 실시간으로 체크하여 공구의 이상 유무 및 교체시기를 더욱 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명은 적절한 시기에 공구를 교체하고, 공구의 파손 또는 충돌이 발생할 때 즉시 작업 공구의 사용을 정지시키므로 작업 공구의 사용 연한을 연장할 수 있으며, 공구비를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
As described above, according to the present invention, it is possible to more precisely determine the presence or absence of the tool and the replacement timing by checking the wear, impact, or breakage state of the tool used in the machine tool in real time based on the instantaneous load information of the tool. Further, the present invention has the effect of replacing the tool at an appropriate time, suspending the use of the tool immediately when breakage or collision of the tool occurs, extending the service life of the tool, and reducing the tool ratio .

도 1은 종래 기술에 따른 공구 파손 검지장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 공작 기계의 공구상태 감시시스템의 블록 구성도,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 공구상태 감시시스템의 화면 구성 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 공작 기계의 공구상태 감시시스템의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.
1 is a block diagram of a conventional tool breakage detecting apparatus;
2 is a block diagram of a tool status monitoring system of a machine tool according to the present invention;
FIGS. 3A through 3E are diagrams illustrating a screen configuration example of a tool status monitoring system according to an embodiment of the present invention; FIG.
4 is a flowchart illustrating an operation process of the tool condition monitoring system of the machine tool according to the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.It is to be understood that the words or words used in the present specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor can properly define the concept of a term in order to describe its invention in the best possible way And should be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

바람직하게, 본 발명의 기술적 특징은 공작 기계에 사용되는 공구의 마모, 충돌 또는 파손상태를 작업 공구의 순간 부하량 검출 정보에 의해 실시간으로 체크하여 공구 상태의 이상 유무를 판단하되, 상기 검출된 작업순간 부하량이 상한치 범위 안일 때 작업 공구의 마모 상태를 나타내는 알람을 출력하며, 상기 검출된 작업순간 부하량이 하한치 범위 안일 때 현재 공구 작업을 중지시킴과 더불어 공구의 충돌 혹은 파손상태를 나타내는 알람을 출력시키도록 한다.
Preferably, the technical feature of the present invention is to check whether a tool condition is abnormal by checking the wear, impact or breakage state of a tool used in a machine tool in real time based on instant load detection information of the tool, And outputs an alarm indicating the wear state of the tool when the load is within the upper limit value range, and stops the current tool operation when the detected work load is within the lower limit value, do.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 공작 기계의 공구상태 감시시스템의 블록 구성도이다. 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 공구상태 감시시스템의 화면 구성 예를 나타낸 도면이다.2 is a block diagram of a tool condition monitoring system of a machine tool according to the present invention. FIGS. 3A through 3E are diagrams illustrating a screen configuration example of a tool status monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 살펴보면, 본 발명의 공구상태 감시시스템은 공구별 정보입력부(110); 부하량검출부(120); 공구상태판단부(130); 임계범위설정부(140); 공구교체부(150); 및 공구상태표시부(160)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the tool status monitoring system of the present invention includes a tool-specific information input unit 110; A load detecting unit 120; A tool state determination unit 130; A critical range setting unit 140; A tool replacement unit 150; And a tool status display section 160.

상기 공구별 정보입력부(110)는 공작 기계에 대한 공구별 종류 및 그 세부 정보들이 입력된다. 즉, 상기 공구별 종류의 정보는 절단기, 절삭기, 보링기, 드릴링기, 연삭기 등의 공구에 대한 정보들이 입력되고, 그 각각의 공구에 대한 세부 정보에는 개별 공구번호, 교체시기, 공구별 작업 카운트 등에 대한 각종 데이터들이 입력된다.The tool-specific information input unit 110 inputs tool-specific types and detailed information about the machine tool. That is, information on the tool-specific type information is input to a tool such as a cutting machine, a cutting machine, a boring machine, a drilling machine, a grinding machine, etc., and detailed information about each tool includes an individual tool number, And the like.

상기 부하량검출부(120)는 상기 공구별 정보입력부(110)로부터 입력된 공구별 정보를 바탕으로 작업공구의 순간 부하량 정보를 검출하게 된다. The load detecting unit 120 detects the instant load information of the work tool based on the tool-specific information input from the tool-specific information input unit 110.

이때, 상기 부하량검출부(120)에서는 작업 공구의 순간 부하량을 검출하게 되며, 예컨대 작업 공구의 스핀들 모터(미도시)의 구동에 따라 검출되는 부하량, 즉 1V ~ 10V 전압이 출력된다.At this time, the load detecting unit 120 detects an instant load of the work tool, and outputs a load amount, for example, 1 V to 10 V, which is detected in accordance with driving of a spindle motor (not shown) of the work tool.

또한, 상기 부하량검출부(120)는 도면에 도시하지 않았지만 A/D 컨버터(convertor)를 더 구비하여 상기 스핀들 모터로부터 검출되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하게 된다.The load detecting unit 120 further includes an A / D converter (not shown) to convert an analog signal detected from the spindle motor into a digital signal.

상기 공구상태판단부(130)는 상기 검출된 작업순간 부하량 정보와 상기 상한치 범위와 하한치 범위를 각각 비교하여 공구 사용상태 여부를 판단하게 된다. 즉, 상기 부하량검출부(120)로부터 검출된 작업순간 부하량 정보를 상한치 범위와 하한치 범위를 각각 비교하여 공구 사용상태 여부를 판단하게 된다.The tool state determination unit 130 determines whether the tool is in use state by comparing the detected instantaneous workload information, the upper limit value range, and the lower limit value range. That is, the upper limit value range and the lower limit value range are compared with the working instant load information detected from the load detection unit 120 to determine whether the tool is in the tool use state.

다시 말해 상기 작업순간 부하량 정보를 바탕으로 상한치 범위와 하한치 범위의 안인지 여부를 비교하여 작업 공구의 사용 상태(마모, 충돌 또는 파손 상태)를 판단하게 된다.In other words, the use state (wear, impact or breakage state) of the working tool is determined by comparing the upper limit value range with the lower limit value range based on the working instant load information.

여기서, 상기 작업순간 부하량이란 작업 공구의 개별 부하량, 일정시간 내에 실시간으로 계속 변화하는 순간 부하량을 말한다.Here, the instantaneous work load refers to an individual load amount of the work tool and an instantaneous load that continuously changes in real time within a predetermined time.

또한, 상기 공구상태판단부(130)에서는 작업순간 부하량 정보를 바탕으로 기설정된 임계값과 상한치 범위와 하한치 범위의 안인지 여부를 비교하게 되는데, 상기 임계값의 ± 10% ~ 20% 범위에서 상한치 또는 하한치를 설정하게 된다. 즉, 임계값의 수치가 100이라 가정하면 상한치는 110 ~ 120 범위에서 설정되고, 하한치는 80 ~ 90 범위에서 설정된다.In addition, the tool state determination unit 130 compares the predetermined threshold value with the upper limit value range and the lower limit value range based on the working instant load information. If the upper limit value is within the range of ± 10% to 20% Or the lower limit value is set. That is, assuming that the numerical value of the threshold value is 100, the upper limit value is set in the range of 110 to 120, and the lower limit value is set in the range of 80 to 90.

이때, 상기 작업순간 부하량이 상한치 범위 안일 경우 작업공구의 마모 상태를 판단하게 되고, 상기 임계값의 설정범위가 하한치 범위 안일 경우 작업공구의 충돌 또는 파손 상태를 판단하게 된다.At this time, the wear state of the working tool is determined when the working load is within the upper limit value range, and the collision or damage state of the working tool is determined when the setting range of the threshold value is within the lower limit value range.

다시 말해 상기 부하량의 설정범위는 모터의 회전수를 기준으로 하여 각각의 공작 개계의 대상물에 따라 1 ~ 255% 로 표시할 수 있으나, 주로 사용되는 범위는 100% 안에서 설정된다. 예컨대, 작업공구가 신품이고 제품 100개의 가공작업을 진행한 후 교체한다고 설정하면 신품일 때 부하량이 30%, 교체시기인 100개의 가공작업이 진행되었을 때 상/하한치는 10% 이상 ~ 20% 이하의 범위 안에서 설정될 수 있다. 따라서 순간작업 부하량이 1% 이상 ~ 10% 이하의 범위 안에서는 작업 공구의 가용범위에 속한다고 할 수 있다.
여기서, 상기 부하량을 ‘%’로 표시하고 있는 것은, 모터의 회전수를 기준으로 표시된 것으로써 특히, 무부하시 회전수를 0을 기준으로 하여 그 부하량을 ‘0%’로 나타낼 수 있다.
In other words, the setting range of the load can be represented by 1 to 255% according to the object of each work based on the number of revolutions of the motor, but the mainly used range is set within 100%. For example, if the work tool is a new workpiece and 100 workpieces of the product are set to be replaced, the load is 30% when the workpiece is new, the upper / lower limit is 10% to 20% when 100 workpieces Lt; / RTI > Therefore, it can be said that instantaneous workload is within the range of work tool within the range of 1% ~ 10%.
Here, the load amount is indicated by '%', which is indicated based on the number of revolutions of the motor. In particular, the load amount can be expressed as '0%' based on 0 as the number of revolutions during no-load operation.

상기 임계범위설정부(140)는 상기 공구별정보입력부(110)에 입력된 공구별 정보들을 바탕으로 기설정된 임계값으로부터 상한치 범위와 하한치 범위를 설정하게 된다. 즉, 임계값의 수치가 100이라 가정하면 상한치는 110 ~ 120 범위에서 설정되고, 하한치는 80 ~ 90 범위에서 설정된다.The critical range setting unit 140 sets an upper limit value range and a lower limit value range from a preset threshold value based on tool-specific information input to the tool-specific information input unit 110. [ That is, assuming that the numerical value of the threshold value is 100, the upper limit value is set in the range of 110 to 120, and the lower limit value is set in the range of 80 to 90.

이때, 상기 기설정된 임계값은 작업 공구의 노화된 상태 또는 작업 공구의 임박한 교체 시기의 상태를 수치로 나타낸 값이다. At this time, the predetermined threshold value is a numerical value indicating the aged state of the working tool or the state of the imminent replacement time of the working tool.

상기 공구교체부(150)는 상기 공구상태판단부(130)에 의해 상기 공구 사용상태가 상기 상한치 및 하한치 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 작업 공구의 교체 또는 공구 작업을 중지하는 역할을 한다. The tool replacement unit 150 stops replacing or tooling the work tool when it is determined by the tool state determination unit 130 that the tool use state is out of the upper and lower limits.

즉, 상기 공구상태판단부(130)의 제어에 따라 작업순간 부하량 정보를 바탕으로 기설정된 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 높은 상한치 범위 안일 경우 작업공구의 마모 상태가 노화되었다고 판단하여 작업 공구를 교체하게 된다.In other words, when the tool state determining unit 130 determines that the wear state of the working tool is out of the upper limit value range that is higher than the threshold value based on the working instant load information, Replace.

또한, 상기 기설정된 임계값이 하한치 범위 안일 경우 작업공구의 충돌 또는 파손 상태라 판단하여 공작 기계의 보호차원에서 공구 작업을 중지시키게 된다. 그 외의 임계값에서는 작업 공구의 가용상태를 의미한다. If the predetermined threshold value is within the lower limit value range, it is determined that the tool is in a collision or breakage state and the tool operation is stopped in order to protect the tool. Other thresholds indicate the availability of the work tool.

상기 공구상태 표시부(160)는 상기 공구상태판단부(130)의 제어에 따라 검출된 작업순간 부하량이 기설정된 임계값보다 높은 상한치 범위 안일 때 공구절삭의 마모 상태라고 판단하여 모니터를 통해 표시됨과 더불어 알람 또는 경고 신호를 출력하게 된다.When the detected instantaneous work load is within the upper limit value higher than the predetermined threshold value under the control of the tool state determining unit 130, the tool status display unit 160 determines that the tool is in a wear state of the cutting, and is displayed on the monitor And outputs an alarm or warning signal.

또한, 상기 검출된 작업순간 부하량이 기설정된 임계값보다 낮은 하한치 범위 안일 때 작업 공구의 충돌 혹은 파손이라 판단하여 모니터를 통해 표시됨과 더불어 알람 또는 경고 신호를 출력하게 된다.In addition, when the detected instantaneous work load is within a lower limit value range lower than a predetermined threshold value, it is determined that the work tool is collided or broken and is displayed on the monitor and an alarm or warning signal is output.

다시 말해, 상기 공구상태 표시부(160)에서는 공구상태판단부(130)의 판단에 따라 알람 출력은 작업순간 부하량이 임계값의 상한치 범위 안일 때 작업공구의 마모 알람을 출력하게 된다. In other words, in the tool status display unit 160, the alarm output according to the determination of the tool status determination unit 130 outputs a wear alarm of the work tool when the work load is within the upper limit value range of the threshold value.

이때, 본 발명의 감시시스템에서는 가공중인 제품이 완료 후에 알람처리 신호를 발생하므로 가공중인 제품에는 영향을 미치지 않게 된다.At this time, in the surveillance system of the present invention, an alarm processing signal is generated after completion of the product being processed, so that the product in process is not affected.

또한, 작업 공구의 파손으로 인해 가공중인 제품 작업이 이루어지지 않을 때 실질적인 가공 부하가 없는 상태로 파악되므로 그 상태로 계속 작업을 진행할 경우에는 충돌 및 파손을 방지하기 위해 검출된 작업순간 부하량이 하한치 범위 안일 때에만 즉시 가공작업을 중지하고 알람을 출력하게 된다.In addition, when the workpiece is not being machined due to the breakage of the work tool, it is determined that there is no substantial machining load. Therefore, in order to prevent the collision and breakage, The process is stopped immediately and the alarm is output.

또한, 상기 공구상태 표시부(160)는 터치스크린으로 구성될 수 있으며, 사용자는 터치스크린의 화면 조작을 통해 작업 공구별의 각종 데이터를 입력하며, 각종 데이터들이 화면을 통해 표시된다.
In addition, the tool status display unit 160 may be configured as a touch screen. The user inputs various data for each work tool through a screen operation of the touch screen, and various data are displayed on the screen.

이어서, 도 3a 내지 도 3e에 도시된 감시시스템의 구현 화면을 통해 본 발명의 감시시스템의 동작 과정을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.The operation of the surveillance system of the present invention will now be described in more detail with reference to FIG. 3A through FIG. 3E.

본 발명의 공작 기계에서는 절삭구를 사용하여 금속의 절단, 절삭, 보링, 드릴링, 연삭 등의 공구 작업이 진행되지만, 바람직한 실시양태로서 공작 기계의 절삭공구 작업에 대해 설명하기로 한다.In the machine tool of the present invention, a tool operation such as cutting, cutting, boring, drilling, and grinding of a metal is performed using a cutting tool. However, as a preferred embodiment, a cutting tool operation of the machine tool will be described.

도 3a는 메인화면으로서 사용자의 해당 공구를 선택하면 각 공구화면, 상단에 있는 메뉴로 바로 이동할 수 있으며, 알람발생시 자동으로 이 화면으로 전환되어 해당 공구번호의 버튼이 점멸하도록 하여 한눈에 해당 공구의 이상상태 여부를 알 수 있다. FIG. 3A shows a main screen. When a corresponding tool of the user is selected, the user can directly go to each tool screen and the menu at the top. When an alarm is generated, the screen is automatically switched to display the corresponding tool number, It is possible to know whether or not it is abnormal.

이때, 상기 메인 화면에서는 현재 공구번호, 부하량, 카운터 등이 나타나며, 상기 카운터에는 원하는 개수를 입력하여 그 수에서부터 계수를 할 수 있게 된다.At this time, a current tool number, a load amount, a counter, and the like are displayed on the main screen, and a desired number can be input to the counter and counted from the number.

도 3b 및 도 3c는 메인화면에서 해당 공구를 선택했을 때의 화면으로서 공구1의 화면에서는 1번 공구의 설정 상태 및 알람 램프, 측정 램프 등이 구비된다. 상기 화면의 입력 방법은 각 공구 화면에서 숫자를 클릭하면 도 3c의 화면에서와 같이 숫자 입력 팝업창이 생기게 되며, 이때 부하량을 입력할 수 있다.Figs. 3B and 3C are screens when the corresponding tool is selected in the main screen, and the setting state of the No. 1 tool, the alarm lamp, the measurement lamp, and the like are provided on the screen of the tool 1. As for the input method of the screen, when a number is clicked on each tool screen, a numeric input pop-up window is generated as shown in the screen of FIG. 3C, and the load can be inputted at this time.

또한, 도 3b에 도시된 램프에는 측정 중, 마모, 파손, 카운터가 구비되며, 상기 측정 중 램프는 실제 자동모드에서 가공이 이루어질 때만 점등된다.In addition, the lamp shown in FIG. 3B is provided with a wear, a breakage, and a counter during measurement, and the lamp is lighted only when machining is performed in an actual automatic mode.

또한, 상기 마모 램프는 상한치를 초과했을 때 점등하며, 상기 파손 램프는 하한치나 공구파손 동작시에 점등된다. 상기 카운터 램프는 카운터 설정 시 사용 개수 도달시에 점등된다.Further, the abrasion lamp is turned on when the upper limit value is exceeded, and the breakage lamp is turned on at a lower limit value or a tool breakage operation. The counter lamp is turned on when the number of used counts reaches the counter setting.

도 3d는 공구의 카운터 화면으로서 전체공구를 한 화면에 볼 수 있으며, 각 공구 칸에 숫자를 클릭하면 공구 개수를 설정할 수 있으며, 도 3e는 본 발명의 감시시스템의 진단화면으로서 각 구성간의 인터페이싱되는 각종 신호를 확인할 수 있으며, 알람 상태를 강제 출력할 수 있다.
Fig. 3 (a) is a view showing the whole screen of the tool as a counter screen of the tool, and the number of tools can be set by clicking a number in each tool box. Various signals can be checked and alarm status can be forcibly output.

도 4는 본 발명에 따른 공작 기계의 공구상태 감시시스템의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an operation process of the tool condition monitoring system of the machine tool according to the present invention.

먼저, 공구별 정보입력부(110)에서 공작 기계에 대한 공구별 종류 및 각 공구의 세부정보를 포함하는 공구별 정보들이 입력된다(S110). First, in the tool-specific information input unit 110, tool-specific information including tool-specific type and detailed information of each tool are input to the machine tool (S110).

이때, 상기 공구별 종류의 정보는 절단기, 절삭기, 보링기, 드릴링기, 연삭기 등에 대한 정보들이 입력되고, 각 공구의 세부 정보에는 개별 공구번호, 교체시기, 공구별 작업 카운트 등에 대한 각종 데이터들이 입력된다.At this time, information on the type of each tool is input to a cutting machine, a cutting machine, a boring machine, a drilling machine, a grinding machine, and the like, and various data on the individual tool number, replacement timing, do.

다음, 부하량검출부(120)에서 상기 수집된 공구별 정보들을 바탕으로 현재 작업공구의 순간 부하량 정보를 검출하게 된다(S120).Next, the load detecting unit 120 detects instant load information of the current work tool based on the collected tool-specific information (S120).

이때, 상기 작업순간 부하량이란 작업 공구의 개별 부하량이며, 일정시간 내에서 실시간으로 계속 변화하는 순간 부하량을 말한다. At this time, the workload is the individual load of the work tool, and refers to the instantaneous load that continuously changes in real time within a predetermined time.

그 다음, 임계범위설정부(140)에서는 상기 검출된 현재 작업공구의 작업순간 부하량을 바탕으로 기설정된 임계값으로부터 상한치 및 하한치 범위를 설정하게 된다(S130).Then, the critical range setting unit 140 sets an upper limit value and a lower limit value range from a predetermined threshold value based on the detected instantaneous work load of the current working tool (S130).

다음, 상기 공구상태판단부(130)에서는 상기 검출된 현재 작업공구의 순간 부하량이 임계값의 상한치 범위 안인지 여부를 판단하게 된다(S140). Next, the tool state determination unit 130 determines whether the instantaneous load of the detected current working tool is within an upper limit value range of the threshold (S140).

즉, 상기 공구상태판단부(130)에서는 작업순간 부하량 정보를 바탕으로 기설정된 임계값과 비교하게 되는데, 상기 임계값의 ± 10% 이상 ~ 20% 이하의 범위 안에서 상한치 또는 하한치를 설정된다.That is, the tool state determination unit 130 compares the preset instantaneous load information with a predetermined threshold value. The upper limit value or the lower limit value is set within a range of ± 10% to 20% of the threshold value.

만약, 상기 단계(S140)에서 상기 임계값의 상한치 범위 안일 경우 작업 공구의 마모 상태를 표시하게 된다(S150).If the threshold value is within the upper limit value range, the wear state of the work tool is displayed (S150).

즉, 상기 공구상태판단부(130)에서 기설정된 임계값보다 높은 10 ~ 20% 범위에서 상한치가 설정되는데, 상기 검출된 작업순간 부하량이 기설정된 임계값의 상한치 범위 안일 때 작업공구의 마모 상태라고 판단하게 된다.That is, an upper limit value is set in a range of 10 to 20% higher than a predetermined threshold value in the tool state determination unit 130. When the detected work load is within the upper limit value range of the preset threshold value, .

따라서 상기 공구상태 표시부(160)의 모니터를 통해 작업 공구의 마모 상태를 표시함과 더불어 알람 또는 경고 신호를 출력하게 된다. Therefore, the wear state of the working tool is displayed through the monitor of the tool status display unit 160, and an alarm or warning signal is output.

그 다음, 상기 단계(S140)에서 상기 임계값의 상한치 범위를 벗어난 임계값의 하한치 범위 안일 경우(S160) 작업 공구의 충돌 또는 파손 상태를 표시하게 된다(S170). If it is determined in step S140 that the threshold value is within the lower limit value of the threshold value out of the upper limit value range in step S160, a collision or damage state of the tool is displayed in step S170.

만약, 상기 단계(S160)에서 상기 임계값의 하한치 범위 안이 아니라고 판단되는 경우 단계(S120)를 다시 거치게 된다.If it is determined in step S160 that the threshold value is not within the lower limit value range, step S120 is performed again.

즉, 상기 하한치 범위 안이란, 상기 공구상태판단부(130)에서 기설정된 임계값보다 낮은 10% 이상 ~ 20% 이하의 범위에서 하한치가 설정되는데, 상기 검출된 작업순간 부하량이 기설정된 임계값의 하한치 범위 안일 때는 작업공구의 충돌 또는 파손 상태를 판단하게 된다.That is, in the lower limit value range, a lower limit value is set in a range of 10% or more to 20% or less, which is lower than a predetermined threshold value in the tool state determination unit 130. If the detected work load moment is less than a preset threshold value In the case of the lower limit value range, the collision or damage condition of the work tool is judged.

따라서 상기 공구상태 표시부(160)의 모니터를 통해 작업 공구의 충돌 또는 파손 상태를 표시함과 더불어 알람 또는 경고 신호를 출력하게 된다.Therefore, the tool status display unit 160 displays the collision or damage status of the work tool and outputs an alarm or warning signal.

그 후, 상기 공구교체부(150)에서는 상기 공구상태판단부(130)에 의해 상기 공구 사용상태가 상기 상한치 및 하한치 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 작업 공구의 교체 또는 공구 작업을 중지하게 된다(S180). Subsequently, when the tool state determining unit 130 determines that the tool use state is out of the upper limit value and lower limit value range, the tool replacement unit 150 stops replacing the tool or the tool operation (S180 ).

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 공작 기계에 사용되는 공구의 마모, 충돌 또는 파손상태를 작업 공구의 순간 부하량 검출 정보에 의해 실시간으로 체크하여 공구 상태의 이상 유무를 판단한다. 그리고 상기 검출된 작업순간 부하량이 상한치 범위 안일 경우 작업 공구의 마모 상태를 나타내는 알람을 출력하며, 상기 검출된 작업순간 부하량이 하한치 범위 안일 경우 현재 공구 작업을 중지시킴과 더불어 공구의 충돌 혹은 파손상태를 나타내는 알람을 출력시킬 수 있다. 이는 작업 공구의 정확한 교체시기를 알 수 있으며, 공구 파손시 즉시 자동정지 함으로써 공작기계의 손상을 최소화할 수 있다. As described above, according to the present invention, the presence or absence of the tool state is determined by checking the wear, impact, or breakage state of the tool used in the machine tool in real time based on the instantaneous load detection information of the tool. When the detected instantaneous work load is within the upper limit value range, an alarm indicating the wear state of the work tool is output. If the detected instantaneous work load is within the lower limit range, the current tool operation is stopped, It is possible to output an alarm. This allows precise timing of the tool to be changed and minimizes damage to the machine tool by automatically stopping the tool when it breaks.

상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
While specific embodiments of the invention have been described and shown above, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Such modified embodiments should not be understood individually from the technical idea or viewpoint of the present invention, but should be included in the claims attached hereto.

110: 공구별 정보입력부 120: 부하량검출부
130: 공구상태판단부 140: 임계범위설정부
150: 공구교체부 160: 공구상태표시부
110: Tool-specific information input unit 120: Load amount detector
130: Tool status determination unit 140: Critical range setting unit
150: tool replacement part 160: tool status display part

Claims (9)

공작 기계의 공구 종류 및 각 공구의 세부 정보들을 포함하는 공구별 정보들이 입력되는 공구별 정보입력부;
작업공구의 작업순간 부하량 정보를 검출하는 부하량검출부;
상기 입력된 공구별 정보들을 바탕으로 기설정된 임계값의 ± 10% 이상 ~ 20% 이하의 범위 안에서 상한치 범위와 하한치 범위를 설정하는 임계범위설정부;
상기 검출된 작업순간 부하량 정보와 상기 상한치 범위와 하한치 범위를 각각 비교하여 공구 사용상태 여부를 판단하는 공구상태판단부;
상기 공구상태판단부에 의해 상기 공구 사용상태가 상기 상한치 및 하한치 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 작업 공구의 교체 또는 공구 작업을 중지하는 공구교체부; 및
상기 공구상태판단부에 의해 작업 공구의 사용 상태를 표시하는 공구상태 표시부;를 포함하며,
상기 공구상태판단부는, 상기 부하량 검출부가 검출한 작업순간 부하량이 상기 상한치 범위 안일 때는 공구마모 상태라고 판단하고 상기 하한치 범위 안일 때는 공구 충돌 또는 파손 상태라고 판단하는 공작 기계의 공구상태 감시시스템.
A tool-specific information input unit into which tool-specific information including a tool type of a machine tool and detailed information of each tool is inputted;
A load detecting unit for detecting working instant load information of the working tool;
A critical range setting unit for setting an upper limit value range and a lower limit value range within a range of ± 10% to 20% of a predetermined threshold based on the inputted tool-specific information;
A tool state determining unit for determining whether the tool is in use state by comparing the detected working load amount information with the upper limit value range and the lower limit value range, respectively;
A tool replacement unit for stopping the replacement or tool operation of the work tool when the tool state determination unit determines that the tool use state is out of the upper limit value and lower limit value range; And
And a tool status display unit for displaying a use status of the work tool by the tool status determination unit,
Wherein the tool state determination unit determines that the tool load state is within a range of the upper limit value detected by the load detection unit, and determines that the tool is in a tool collision state or a broken state when the load is within the lower limit value range.
제 1 항에 있어서, 상기 공구별 종류의 정보는 절단기, 절삭기, 보링기, 드릴링기, 연삭기 중에서 선택되는 어느 하나의 공구 종류인 것을 특징으로 하는 공작 기계의 공구상태 감시시스템.
The tool condition monitoring system of claim 1, wherein the tool-specific type information is any tool type selected from a cutter, a cutter, a boring machine, a drilling machine, and a grinder.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 공구상태표시부는 터치스크린으로 구성되어 공구별 정보들이 표시되는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 공구상태 감시시스템.
The tool condition monitoring system of claim 1, wherein the tool status display unit is configured as a touch screen and information about tool is displayed.
(a) 공작 기계의 작업 공구별 정보들을 입력하는 단계;
(b) 현재 작업순간 부하량 정보를 검출하는 단계;
(c) 상기 검출된 현재 작업공구의 작업순간 부하량이 기설정된 임계값의 ± 10% 이상 ~ 20% 이하의 범위 안에서 상한치 및 하한치 범위를 설정하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계에서 검출된 작업순간 부하량이 상기 상한치 범위 또는 하한치 범위의 여부를 판단하는 단계;
(e) 상기 (d) 단계에서 검출된 작업순간 부하량이 상한치 범위 안이면 공구 마모 상태라고 판단하고 하한치 범위 안이면 공구 충돌 또는 파손상태라고 판단하면서 상기 작업 공구의 사용 상태를 표시하는 단계; 및
(f) 상기 작업 공구의 사용 상태가 상기 상한치 및 하한치 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 작업 공구의 교체 또는 공구 작업을 중지하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 공구상태 감시방법.
(a) inputting information on work tool of a machine tool;
(b) detecting current workload information;
(c) setting an upper limit value and a lower limit value range of the detected instantaneous working load of the current working tool within a range of ± 10% to 20% of a predetermined threshold value;
(d) determining whether the instantaneous workload detected in the step (c) is within the upper limit value range or the lower limit value range;
(e) displaying a use state of the tool while determining that the tool load is in a tool wear state if the workload load detected in the step (d) is within an upper limit value range and if the load is in a lower limit value, And
(f) stopping the replacing or tooling operation of the working tool when it is determined that the use state of the working tool is out of the upper limit value and lower limit value range; And a controller for controlling the tool status of the tool.
삭제delete 삭제delete 제 6 항에 있어서, 상기 (e) 단계에서 검출된 작업순간 부하량이 상기 상한치 범위 또는 하한치 범위 안일 경우 알람 또는 경고음을 출력하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 공구상태 감시방법.
7. The method according to claim 6, wherein an alarm or a warning sound is output when the instantaneous work load detected in the step (e) is within the upper limit value range or the lower limit value range.
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KR20040083912A (en) * 2003-03-25 2004-10-06 화천기공 주식회사 Tool measuring method of the machine tools

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