KR101476853B1 - 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템 및 그 방법 - Google Patents

공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템은, 구동 모터(102)와; 상기 구동 모터(102)의 구동력에 의해 회전하는 주축(104)과; 상기 주축(104)의 타단에 연결되어 가공물을 고정하는 척(106)과; 상기 주축(104)의 진동을 감지하여 진동 감지 신호를 발생시키는 센서(110)와; 상기 센서(110)의 진동 감지 신호를 수신한 후 상기 주축(104)의 진동 수준을 판별하고, 상기 진동 수준이 기준치를 초과하는 경우 주축(104) 회전 명령 조건이 단위시간당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리를 명령하는 분당 이송 모드와, 주축(104)의 1회전당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리를 명령하는 회전당 이송 모드 중 어느 것인지 판단하고, 판단결과 주축(104) 회전 명령 조건이 분당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도를 점차적으로 감소시키고, 주축(104) 회전 명령 조건이 회전당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도 및 주축(104) 이송 속도를 함께 점차적으로 감소시키는 컨트롤러(120);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
주축, 공작기계, 진동, 회전, 속도, 분당, 회전당, 이송, 센서

Description

공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR DETECTING VIBRATION IN SHAFT AND AUTOMATICALLY ADJUSTING SHAFT SPEED IN MACHINE TOOL AND METHOD THEREOF}
본 발명은 공작 기계의 주축 진동 감지 시스템에 관한 것이며, 더 구체적으로는 주축 회전시 발생하는 진동을 감지하여 회전체의 평형을 자동으로 확보하여 가공 소재의 불량을 줄이고 회전체의 평형 불안으로 발생하는 사고를 방지할 수 있는 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공작 기계는 필요한 공구를 자동적으로 배치하여 절삭, 천공, 구멍 넓히기(reaming), 연마 등 각종 작업을 수행하기 위한 것이다. 따라서 모든 작업 조건을 미리 예측하여 정해진 작업 순서에 따라 프로그램이 작성되고, 작성된 프로그램에 따라 전자동으로 각종 절삭 공구를 바꾸어 가면서 작업을 한다.
이와 같은 공작 기계가 동작할 때 주축(spindle)의 진동이 미리 정해진 범위에서 벗어나게 되면 평형(balancing)이 불량해져 소재 가공 상태가 불량해 진다. 또, 평형이 심하게 불량해지면 척에서 소재가 이탈하는 사고가 발생하게 된다. 따라서 공작 기계에서는 주축(104)의 진동을 감지하여 위와 같은 문제를 예방하는 것 이 매우 중요하다.
이와 같은 공작 기계의 주축 진동 감지 수단으로 주축(104)에 진동 센서를 부착한 것이 일본의 오쿠마(Okuma)에서 사용되고 있다.
하지만, 이는 단순히 소재 형상에서 오는 진동을 감지하여 초기 가공시 회전체에서 소재 이탈을 방지하는 수준이다. 즉, 시스템에는 감지된 진동의 감속하기 위한 수단이 없고 단지 진동에 따른 경고(알람)만을 발생하도록 구성되어 있다. 따라서, 경고(알람)가 발생하면 전체 라인이 중단되어 정비 후에야 라인이 재가동되는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 주축 회전시 발생하는 진동을 감지하여 회전체의 평형을 자동으로 확보하여 가공 소재의 불량을 줄이고 회전체의 평형 불안으로 발생하는 사고를 방지할 수 있는 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템은, 구동 모터(102)와; 상기 구동 모터(102)의 구동력에 의해 회전하는 주축(104)과; 상기 주축(104)의 타단에 연결되어 가공물을 고정하는 척(106)과; 상기 주축(104)의 진동을 감지하여 진동 감지 신호를 발생시키는 센서(110)와; 상기 센서(110)의 진동 감지 신호를 수신한 후 상기 주축(104)의 진동 수준을 판별하고, 상기 진동 수준이 기준치를 초과하는 경우 주축(104) 회전 명령 조건이 단위시간당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리를 명령하는 분당 이송 모드와, 주축(104)의 1회전당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리를 명령하는 회전당 이송 모드 중 어느 것인지 판단하고, 판단결과 주축(104) 회전 명령 조건이 분당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도를 점차적으로 감소시키고, 주축(104) 회전 명령 조건이 회전당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도 및 주축(104) 이송 속도를 함께 점차적으로 감소시키 는 컨트롤러(120);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 컨트롤러(120)는 상기 진동 수준이 기준치로 감소한 경우 최초의 상기 주축(104) 회전 명령 조건으로 복귀시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(120)는 상기 주축(104)의 진동 수준이 상기 기준치보다 높은 위험 수준을 설정하고, 상기 진동 수준이 상기 위험 수준을 초과하는 경우 상기 상기 구동 모터(102)를 정지시키도록 구성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 방법이 제안된다. 본 발명에 따른 방법은, (a) 주축(104)에 회전 명령이 전달되어 주축(104)이 회전 상태가 되면 주축(104)의 진동 수준을 판별하는 단계(S100, S110)와; (b) 상기 주축(104)의 진동 수준이 기준치를 초과하는 경우 주축(104) 회전 명령 조건이 단위시간당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리를 명령하는 분당 이송 모드와, 주축(104)의 1회전당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리를 명령하는 회전당 이송 모드 중 어느 것인지 판단하는 단계(S120)와; (c) 주축(104) 회전 명령 조건이 분당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도를 점차적으로 감소시키고, 주축(104) 회전 명령 조건이 회전당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도 및 주축(104) 이송 속도를 함께 점차적으로 감소시키는 단계(S130, S140);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 (a) 내지 (c) 단계에 추가하여 (d) 상기 진동 수준이 기준치로 감소한 경우 최초의 상기 주축(104) 회전 명령 조건으로 복귀시키는 단계;를 더 포 함하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 초기 소재를 가공할 때 주물 소재의 예컨대 런 아웃(run-out) 불량에 따른 높은 진동 수준을 감지하고 주축(104) 회전 속도를 적절히 감속하여 진동 수준을 감소시키며 진동 수준이 낮아지면 원래 회전 속도로 복귀하여 가공할 수 있다. 이에 따라, 소재 표면 불량으로 인한 진동, 평형 불안 및 척 고정 불량을 방지하고 소재가 척에서 이탈하는 사고를 방지함으로써 공작 기계의 안정성을 확보하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템은 자동화 라인뿐만 아니라 수동 라인에도 설치 할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스 템(100)은 구동 모터(102), 주축(104), 척(106), 센서(110), 컨트롤러(120) 및 제1 및 제2 모니터(130, 140)를 포함한다.
구체적으로 모터(102) 구동력을 발생시키고, 주축(104)은 일단이 모터(102)에 연결되어 모터(102)에서 발생한 구동력에 의해 회전하게 되며, 척(106)은 주축(104)의 타단에 연결되어 가공물(W)을 고정시키게 된다. 이에 따라, 척(106)에 고정된 가공물(W)이 회전하면서 공구(도시 생략)에 의해 가공된다.
센서(110)는 주축(104)의 진동을 감지하여 이를 컨트롤러(120)에 전송한다.
컨트롤러(120)는 센서(110)에서 수신된 감지 신호에 기초하여 주축(104)의 진동 수준을 파악하고 이를 모니터(130, 140)에 표시한다.
또한, 컨트롤러(120)는 센서(110)의 진동 감지 신호를 수신한 후 주축(104)의 진동 수준을 판별한다. 그리고 진동 수준의 판별 결과, 진동 수준이 기준치를 초과하는 경우에는 주축(104) 회전 명령 조건이 "분당 이송 모드[단위시간당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리를 명령함, 예: 150m/분]"와, "회전당 이송 모드[주축(104)의 1회전당 가공물(W)에 대해 공구(108)가 이송하는 거리를 명령함, 예: 0.1mm/회전]" 중 어느 것인지 판단한다.
판단결과, 주축(104) 회전 명령 조건이 "분당 이송 모드"인 경우에는 컨트롤러(120)는 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도를 점차적으로 감소시킨다.
한편, 판단결과 주축(104) 회전 명령 조건이 "회전당 이송 모드"인 경우에는 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도 및 주축(104) 이송 속도를 함께 점차적으로 감소시킨다.
제1 모니터(130)는 기계 본체 모니터로서 감지 신호 등에서 파악된 데이터를 수치로 나타내는데 사용되며, 제2 모니터(140)는 디스플레이 패널과 같은 분리형 모니터로서 감지 신호 등에서 파악된 데이터를 그래프로 나타내는데 사용된다. 물론, 제1 및 제2 모니터(130, 140)의 기능은 서로 바뀔 수 있고 하나의 모니터에 위의 2가지 기능을 구현하는 것도 가능하다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템(100)의 동작에 대해 더 상세히 설명한다.
공작 기계의 동작시, MO3 또는 MO4와 같은 회전 명령이 전달되어 주축(104)이 회전 상태가 되면, 주축(104)의 하단 쪽의 하우징(도시 생략)에 부착된 센서(110)가 실시간으로 주축(104)의 진동을 감지한다. 감지 신호를 수신한 컨트롤러(120)는 진동 수준을 위험 수준, 기준치 초과 및 기준치 이하로 구분하여 아래와 같이 주축(104) 회전 속도를 조절한다.
한편 공작 기계 부품의 진동 수준은 일정한 가이드라인이 있는데 그 일례는 표 1에 제시한 것과 같다. 한편, 아래의 표 1에 제시한 값에서 일반적으로 양호는 기준치 이하, 보통은 기준치 초과, 그리고 경고는 위험 레벨에 해당한다.
공작 기계 부품의 진동 측정값의 가이드라인
부품 양호 보통 경고
모터 0 - .100 .100 - .175 .175
기어박스 입력 0 - .150 .150 - .225 .225
기어박스 출력 0 - .100 .100 - .175 .175
주축 조가공 0 - .075 .075 - .125 .125
기계 마무리 0 - .050 .050 - .075 .075
임계마무리
(Critical Finishing)		 0 - .030 .030 - .050 .050
1) 진동 수준 위험 수준
먼저, 진동 수준이 예컨대 1.5 RMS(Root Mean Square) 이상이면 위험 수준으로 구분한다. 이러한 위험 수준의 진동 수준에서 작업을 지속하면 가공 불량을 초래하게 되므로, 경고 신호를 발생하고 작업을 중단해야 한다.
여기서, RMS 값은 시간에 대한 변화량을 고려하고, 진동의 파괴적 능력을 나타내는 에너지양과 직접 관련된 진폭을 표시하므로 진동의 크기를 표현하는데 가장 적합하다.
2) 진동 수준 기준치 초과
진동 수준이 위험 수준 미만이지만 기준치를 초과하는 경우, 컨트롤러(120)는 아래와 같은 동작을 통해 가공 불량을 방지한다.
주축(104) 회전 명령 조건이 분당 이송일 때에는 주축(104)의 회전 속도를 진동 수준에 맞게 자동 감속하여 진동 수준을 점차로 낮추어 기준치 이하에 도달하게 한다. 이때, 컨트롤러(120)는 모터(102)를 직접 감속하거나 모터(102)와 주축(104) 사이의 변속기(도시 생략)를 제어하여 주축(104)의 회전 속도를 감속하게 된다. 이와 같은 과정을 통해 가공물 상의 진동 발생 요인이 제거되거나 의미 있는 값으로 감소하면 주축(104)을 원래 속도로 회전시키게 된다.
주축(104) 회전 명령 조건이 회전당 이송인 때에는 주축(104) 회전 속도와 축 이송 속도를 함께 감속하여 진동 수준을 점차 낮추어 기준치 이하에 도달하게 한다. 이와 같이 진동 발생 요인인 진동 수준이 감소하면 원래 속도로 가공하게 된다.
3) 진동 수준 기준치 이하
진동 수준이 기준치 이하인 때에는 주축(104) 회전 속도를 감속하지 않고 최초 명령한 회전 속도로 소재를 가공한다.
일반적으로 주축(104) 회전 명령으로 소재를 황삭 가공(조가공)할 때 소재 형상이 매끄럽지 못하여 진동이 발생하고 척 고정력이 약한 경우 조가 파손되거나 소재가 척에서 이탈하는 경우가 발생한다. 하지만, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템(100)을 사용하면 주조 소재나 거친 면을 가진 소재를 가공해도 가공 불량을 줄일 수 있고 소재가 이탈하는 것도 방지할 수 있다.
이하 도 2와 3을 참조하여 본 명세서에 사용되는 "분당 이송 모드" 및 "회전당 이송 모드"란 용어에 대해 설명한다.
먼저 도 2를 참조하면, "분당 이송 모드"는 단위시간당 가공물(W)에 대해 공구(108)가 이송되는 거리(D)를 수치로 지령하는 것을 의미한다. 예컨대 분당 이송 명령(예: G94)에 따른 분당 이송 속도가 150m/분이라면 공구(108)를 가공물(W)에 대해 1분당 150m를 이송시킨다는 것을 의미한다. 즉 도 2에서 이송 거리(D)는 1분에 공구(108)가 가공물(W)에 대해 이송된 거리를 나타낸다.
일단 분당 이송 명령(G94)이 내려지면 회전당 이송 명령(G95)이 전달될 때까지 분당 이송 모드로 진행한다. 공작 기계는 전원이 켜질 때는 분당 이송 모드로 동작하도록 설정되는 것이 보통이다.
한편, 분당 이송에 대해 기계 조작반의 스위치로 0% 내지 254%(1% 오차)의 오버라이드(Override)를 걸 수 있다. 물론 나사 절삭과 같이 오버라이드가 무효가 되는 명령도 있다.
도 3을 참조하면, "회전당 이송 모드"는 주축 1회전당 가공물(W)에 대해 공구(108)가 이송되는 거리(F)를 수치로 지령하는 것을 의미한다. 회전당 이송 명령(예: G95)에 따른 회전당 이송속도가 0.1mm/회전이라면 가공물(W)이 1회전할 때 공구(108)가 가공물(W)에 대해 0.1mm 진행하는 것을 의미한다.
일단 회전당 이송 명령(G95)이 내려지면 분당 이송 명령(G94)이 전달될 때까지 회전당 이송 모드로 진행한다.
한편, 회전당 이송에 대해 기계 조작반의 스위치로 0% 내니 254%(1% 오차)의 오버라이드를 걸 수 있다. 이때, 주축(104)의 회전수가 늦어지는 경우 이송 속도가 고르지 않게 되고, 이 영향은 회전수가 느려짐 따라 점점 많이 나오게 된다.
이하 도 4의 순서도를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템(100)의 동작 과정에 대해 설명한다.
공작 기계가 작동 개시하면, 주축(104) 회전 명령 조건이 전달된다(S100). 이에 따라 주축이 회전 상태가 되면, 컨트롤러(120)는 주축(104)의 진동 수준을 판별한다(S110). 즉, 주축(104)의 진동 수준이 기준치 이하, 기준치 초과 또는 위험 수준인지를 판별한다.
진동 수준이 기준치 이하인 경우, 원래 가공 속도로 가공하여 가공을 완료하고(S160), 다음 공정으로 진행한다(S170).
한편, 진동 수준이 기준치를 초과하지만 위험 수준 미만인 경우에는, 주축(104) 회전 명령 조건이 단위시간당 가공물(W)에 대한 공구(108)의 이송 거리를 명령하는 "분당 이송 모드" 와, 주축(104)의 1회전당 가공물(W)에 대한 공구(108)의 이송 거리를 명령하는 "회전당 이송 모드" 중 어느 것인지 판단한다(S120).
판단결과, 주축(104) 회전 명령 조건이 "분당 이송 모드"인 경우에는 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도를 점차적으로 감소시킨다(S130).
반면, 판단결과 주축(104) 회전 명령 조건이 "회전당 이송 모드"인 경우에는 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도 및 주축(104) 이송 속도를 함께 점차적으로 감소시킨다(S140).
이상의 조절을 통해 소재의 진동 발생 요인이 제거되었는지를 판단한 후(S150), 진동 발생 요인이 제거되어 진동 수준이 기준치 이하로 감소한 경우에는 최초의 주축(104) 회전 명령 조건으로 복귀시키고(S160), 다음 공정을 진행시킨다(S170).
여기서 최초의 주축(104) 회전 명령 조건이란, S100 단계에서 전달되었던 회전 명령 조건이다. 즉, 전달되었던 회전 명령 조건이 분당 이송 모드였던 경우에는 최초에 지정하였던 단위시간당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리(예: 150m/분)로 복귀될 것이다. 그리고 S100 단계에서 전달되었던 회전 명령 조건이 회전당 이송 모드였던 경우에는 최초에 지정하였던 주축(104)의 1회전당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리(예: 0.1mm/회전)로 복귀될 것이다.
한편, 진동 수준이 위험 수준인 경우에는 경고 신호를 발생하여(S200), 원인을 제거하게 된다(S210). 위험이 제거되면 S100 단계로 복귀한다.
이하 도 5 내지 7을 참조하여 진동 데이터로부터 회전 속도를 계산하는 방법을 설명한다.
도 5a와 도 5b는 주축 정지 상태에서 측정한 진동 데이터를 나타내는 수치 및 그래프이고, 도 6a와 도 6b는 주축 회전 상태에서 측정한 진동 데이터를 나타내는 수치 및 그래프이다. 도 7은 측정 데이터로 회전 속도를 계산하는 방법을 설명하는 그래프이다.
먼저 1/t=Hz이고, 도 7에서 t0=0.01054이며, t1=0.0378이다. 이때, t1-t0 = 0.02726이므로, 1/(t1-t0) = 36.6Hz가 된다. 이로부터 36.6Hz X 60분 = 2,2000 RPM을 얻게 된다.
즉, 도 7의 시점(t0)에서 시점(t1)까지의 진동은 2,2000 RPM이 된다.
도 8은 진동 측정값의 기준선 및 진동 수준의 상한 및 하한을 예시한 그래프이다.
도 8을 참조하면, L0은 시간축이고, L1U 및 L1L은 기준치 상한 및 하한이 되며, L2U 및 L2L 위험 수준을 나타낸다.
기준치 상한(L1U)과 하한(L1L) 사이는 정상 영역이라 하며, 이 영역에서는 주축을 명령받은 원래 속도로 회전하게 된다.
기준치 상한(L1U) 및 하한(L1L)을 초과하지만 위험 수준(L2U, L2L) 이하의 영역은 제어 가능한 진동 수준 영역이라 한다. 만약 도 8에 A와 B로 표시한 것과 같이 진동 프로파일이 기준치 상한(L1U) 또는 하한(L1L)을 초과하게 되면, 진동이 발생하게 된다. 하지만 이 값은 위험 수준(L2U, L2L) 안쪽에 있으므로, 이 진동 수준은 제어 가능한 레벨이다. 따라서, 이 경우에는 도 1과 4를 참조하여 전술한 바와 같이 주축(104) 회전 속도를 감속하거나 주축(104) 회전 속도 및 축 이송 속도를 감속하여 소재의 진동 요인을 제거한 다음 주축을 다시 원래 속도로 회전시키게 된다.
한편, 진동 수준이 위험 수준(L2U, L2L)을 넘게 되면 제어 불능 상태이므로 경고를 발하고 작동을 정지시키게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 공구의 분당 이송을 설명하는 개략도이다.
도 3은 공구의 회전당 이송을 설명하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템의 동작을 설명하는 순서도이다.
도 5a와 도 5b는 주축 정지 상태에서 측정한 진동 데이터를 나타내는 수치 및 그래프이다.
도 6a와 도 6b는 주축 회전 상태에서 측정한 진동 데이터를 나타내는 수치 및 그래프이다.
도 7은 측정 데이터로 회전 속도를 계산하는 방법을 설명하는 그래프이다.
도 8은 진동 측정값의 기준선 및 진동 수준의 상한 및 하한을 예시한 그래프이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
100: 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템
102: 구동 모터 104: 주축
106: 척 108: 공구
110: 센서 120: 컨트롤러
130, 140: 모니터 W: 가공물

Claims (5)

  1. 구동 모터(102)와;
    상기 구동 모터(102)의 구동력에 의해 회전하는 주축(104)과;
    상기 주축(104)의 타단에 연결되어 가공물을 고정하는 척(106)과;
    상기 주축(104)의 진동을 감지하여 진동 감지 신호를 발생시키는 센서(110)와;
    상기 센서(110)의 진동 감지 신호를 수신한 후 상기 주축(104)의 진동 수준을 판별하고, 상기 진동 수준이 기준치를 초과하는 경우 주축(104) 회전 명령 조건이 단위시간당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리(D)를 명령하는 분당 이송 모드와, 주축(104)의 1회전당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리(F)를 명령하는 회전당 이송 모드 중 어느 것인지 판단하고, 판단결과 주축(104) 회전 명령 조건이 분당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도를 점차적으로 감소시키고, 주축(104) 회전 명령 조건이 회전당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도 및 주축(104) 이송 속도를 함께 점차적으로 감소시키는 컨트롤러(120);
    를 포함하는 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러(120)는 상기 진동 수준이 기준치로 감소한 경우 최초의 상기 주축(104) 회전 명령 조건으로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러(120)는 상기 주축(104)의 진동 수준이 상기 기준치보다 높은 위험 수준을 설정하고, 상기 진동 수준이 상기 위험 수준을 초과하는 경우 상기 상기 구동 모터(102)를 정지시키는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템.
  4. 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 방법으로서,
    (a) 주축(104)에 회전 명령이 전달되어 주축(104)이 회전 상태가 되면 주축(104)의 진동 수준을 판별하는 단계(S100, S110)와;
    (b) 상기 주축(104)의 진동 수준이 기준치를 초과하는 경우 주축(104) 회전 명령 조건이 단위시간당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리를 명령하는 분당 이송 모드와, 주축(104)의 1회전당 가공물(W)에 대한 공구(108) 이송 거리를 명령하는 회전당 이송 모드 중 어느 것인지 판단하는 단계(S120)와;
    (c) 주축(104) 회전 명령 조건이 분당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도를 점차적으로 감소시키고, 주축(104) 회전 명령 조건이 회전당 이송 모드인 경우에는 상기 진동 수준이 기준치에 도달할 때까지 주축(104) 회전 속도 및 주축(104) 이송 속도를 함께 점차적으로 감소시키는 단계(S130, S140);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    (d) 상기 진동 수준이 기준치로 감소한 경우 최초의 상기 주축(104) 회전 명령 조건으로 복귀시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 주축 진동 감지 및 주축 속도 자동 조절 시스템.
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