KR101864083B1

KR101864083B1 - Cnc 선반 제어시스템

Info

Publication number: KR101864083B1
Application number: KR1020170106097A
Authority: KR
Inventors: 엄익삼
Original assignee: 엄익삼
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2018-06-01

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반 제어시스템은, 소재를 가공하기 위한 작업공간의 일측에 형성되며, 상기 소재의 적어도 일부분을 수용하는 수용홈을 구비하고 상기 소재가 상기 수용홈에 고정되도록 하거나 상기 소재가 상기 수용홈으로부터 이탈되도록 하는 고정부, 상기 작업공간 내에서 상기 작업공간의 길이방향 또는 상기 작업공간의 폭방향으로 위치 이동되는 위치이동부, 상기 위치이동부에 연결되며, 상기 위치이동부의 위치 이동에 따라 상기 고정부에 고정된 상기 소재와 인접하게 배치된 채, 상기 소재와 접촉되도록 위치 이동되어 상기 소재를 가공하는 가공부, 상기 위치이동부에 연결되며, 상기 소재와 대응되는 형상으로 연속적으로 형성된 수용공간을 구비하는 수용부 및 상기 수용부에 수용된 상기 소재를 그립부로 이동시키는 소재이동부를 구비하는 가공대기부, 상기 가공대기부와 인접하게 배치되는 제1 위치에서 상기 소재를 그립하고, 상기 고정부와 인접하게 배치되는 제2 위치에서 상기 소재를 그립 해제하는 접촉부 및 상기 접촉부와 연결된 채, 상기 접촉부를 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동시키는 접촉부이동부를 구비하는 그립부 및 상기 가공부의 하부측에 형성된 채, 상기 고정부의 하부측으로 위치 이동 되어 상기 수용홈으로부터 이탈되어 중력 방향으로 낙하하는 상기 소재를 회수하는 소재회수부를 포함하는 CNC 선반을 제어하는 CNC 선반 제어시스템에 있어서, 상기 수용홈으로의 상기 소재의 삽입 여부를 감지하는 제1 위치감지센서, 상기 접촉부의 위치를 감지하는 제2 위치감지센서, 상기 제1 위치의 상기 접촉부의 그립공간으로의 상기 소재의 위치 여부를 감지하는 제3 위치감지센서, 상기 가공부와 상기 소재의 접촉 유무를 감지하는 제1 진동감지부 및 상기 제1 위치감지센서, 상기 제2 위치감지센서, 상기 제3 위치감지센서 및 상기 제1 진동감지부에 의해 감지된 결과를 기초로, 상기 CNC 선반을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제1 위치감지센서에 의해 감지된 결과 상기 수용홈에 상기 소재가 삽입되지 않았다고 판단되면, 상기 수용부에 수용된 상기 소재가 상기 그립공간으로 이동되도록 상기 소재이동부를 제어하며, 상기 제3 위치감지센서에 의해 감지된 결과 상기 그립공간에 상기 소재가 위치하였다고 판단되면, 상기 접촉부와 상기 소재가 접촉되도록 상기 접촉부를 제어할 수 있다.

Description

CNC 선반 제어시스템{Control system for CNC lathe}

본 발명은 CNC 선반 제어시스템에 관한 것으로, 상세하게는 소재 가공 작업의 연속성을 보장하여 가공품의 생산성을 향상시키는 CNC 선반 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 CNC(Computer Numerical Control)선반은 컴퓨터의 수치제어에 의해서 원하는 공작물을 자동으로 가공하는 공작기계로서, 그 구성은 크게 볼 때 자동으로 기계를 동작시킬 수 있는 전자장치인 컨트롤러(controller)와, 기계본체로 이루어진다.

보다 세부적으로 보면, 상기 컨트롤러는 기계를 작동시킬 수 있는 CNC 시스템 프로그램, PLC 프로그램, 서보모터 등으로 구성되고, 기계본체는 주축대(Head Stock), 척(chuck), 공구대(turret), 심압대(Tail Stock), 베드(bed), 이송장치, 유압장치 등으로 구성되어 있다.

이러한, CNC 선반을 이용해 소재를 반복 가공하기 위해서는, 첫째 가공 전 및 후 각각 소재를 척에 고정하거나 꺼내기 위하여 커버프레임의 도어를 개방 및 폐쇄해야 하고, 둘째 그 과정에서 작업자가 직접 손으로 소재를 잡고 척에 고정하거나 꺼내야 한다.

이 때 자동대량생산 체제하에서 작업자가 소재를 직접 잡고 고정하거나 꺼내게 되면 작업자가 언제나 CNC 선반에 붙어있어야 하므로 인건비 상승은 물론 작업의 일정한 연속성을 보장하기 어려우므로 생산성의 저하를 불러올 수 밖에 없다.

이러한 소재의 투입과 관한 기술로는 '씨앤씨 선반의 공작물 자동 공급 및 인출 기계장치'(한국등록특허 제10-1341118호)가 있다.

상기 종래기술에 따른 CNC 선반의 경우 소재를 자동으로 투입 및 인출할 수 있는 소재 투입인출부를 통해 작업자의 개입없이 자동으로 소재의 가공 전 및 후로 소재를 투입 및 인출함으로써 인건비를 저감하고, 작업의 연속성을 보장함으로써 생산성을 높일 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술의 CNC 선반의 경우에도 소재 투입인출부가 커버프레임의 외부, 즉 도어 전방 또는 상방에 설치되므로 소재를 투입한 후 가공하고, 인출할 때마다 커버프레임의 도어를 개방 및 폐쇄하는 과정이 필수적으로 수반될 수밖에 없다.

이러한 도어의 개방 및 폐쇄과정 역시 각각의 공정단계로서, 생산성을 저하시킴은 물론 반복되는 도어의 개폐로 인해 도어의 잦은 고장이 발생하거나 파손되기 쉬운 치명적인 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 소재 가공 작업의 연속성을 보장하여 가공품의 생산성을 향상시키는 CNC 선반 제어시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반 제어시스템은, 소재를 가공하기 위한 작업공간의 일측에 형성되며, 상기 소재의 적어도 일부분을 수용하는 수용홈을 구비하고 상기 소재가 상기 수용홈에 고정되도록 하거나 상기 소재가 상기 수용홈으로부터 이탈되도록 하는 고정부, 상기 작업공간 내에서 상기 작업공간의 길이방향 또는 상기 작업공간의 폭방향으로 위치 이동되는 위치이동부, 상기 위치이동부에 연결되며, 상기 위치이동부의 위치 이동에 따라 상기 고정부에 고정된 상기 소재와 인접하게 배치된 채, 상기 소재와 접촉되도록 위치 이동되어 상기 소재를 가공하는 가공부, 상기 위치이동부에 연결되며, 상기 소재와 대응되는 형상으로 연속적으로 형성된 수용공간을 구비하는 수용부 및 상기 수용부에 수용된 상기 소재를 그립부로 이동시키는 소재이동부를 구비하는 가공대기부, 상기 가공대기부와 인접하게 배치되는 제1 위치에서 상기 소재를 그립하고, 상기 고정부와 인접하게 배치되는 제2 위치에서 상기 소재를 그립 해제하는 접촉부 및 상기 접촉부와 연결된 채, 상기 접촉부를 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동시키는 접촉부이동부를 구비하는 그립부 및 상기 가공부의 하부측에 형성된 채, 상기 고정부의 하부측으로 위치 이동 되어 상기 수용홈으로부터 이탈되어 중력 방향으로 낙하하는 상기 소재를 회수하는 소재회수부를 포함하는 CNC 선반을 제어하는 CNC 선반 제어시스템에 있어서, 상기 수용홈으로의 상기 소재의 삽입 여부를 감지하는 제1 위치감지센서; 상기 접촉부의 위치를 감지하는 제2 위치감지센서; 상기 제1 위치의 상기 접촉부의 그립공간으로의 상기 소재의 위치 여부를 감지하는 제3 위치감지센서; 상기 가공부와 상기 소재의 접촉 유무를 감지하는 제1 진동감지부 및 상기 제1 위치감지센서, 상기 제2 위치감지센서, 상기 제3 위치감지센서 및 상기 제1 진동감지부에 의해 감지된 결과를 기초로, 상기 CNC 선반을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제1 위치감지센서에 의해 감지된 결과 상기 수용홈에 상기 소재가 삽입되지 않았다고 판단되면 상기 수용부에 수용된 상기 소재가 상기 그립공간으로 이동되도록 상기 소재이동부를 제어하고, 상기 제3 위치감지센서에 의해 감지된 결과 상기 그립공간에 상기 소재가 위치하였다고 판단되면 상기 접촉부와 상기 소재가 접촉되도록 상기 접촉부를 제어하며; 상기 고정부는, 상기 수용홈을 규정하는 공간부 및 상기 공간부에 은닉되는 제3 위치에서 상기 수용홈의 내측 방향으로 돌출되는 제4 위치로 위치 이동되어 상기 수용홈에 삽입된 상기 소재의 적어도 일부분을 그립하여 고정하거나 상기 제4 위치에서 상기 제3 위치로 복귀되어 상기 소재의 적어도 일부분과 접촉 해제되어 상기 소재가 상기 수용홈으로부터 이탈되도록 하는 반경이동부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 제1 위치감지센서에 의해 감지된 결과 상기 수용홈에 상기 소재가 삽입되었다고 판단되면, 상기 반경이동부를 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 위치 이동되도록 제어하며; 상기 제어부는, 상기 가공부에 의해 상기 소재가 가공되는 중에, 상기 고정부의 하부측에 상기 소재회수부가 위치하도록 상기 소재회수부를 제어하되, 상기 소재회수부는, 상기 가공부의 하부측에 연결된 채, 상기 가공부의 하부측으로부터 하측방향으로 회동되는 제1 회동부, 상기 제1 회동부로부터 상기 가공부로부터 멀어지는 방향으로 회동되는 제2 회동부 및 상기 제2 회동부에 연결된 채, 상기 고정부로부터 이탈된 상기 소재를 수용하는 소재수용부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 가공부에 의해 상기 소재가 가공되는 중에, 상기 제1 회동부 및 상기 제2 회동부가 순차적으로 회동되도록 하여 상기 소재수용부가 상기 고정부의 하부측에 위치하도록 상기 소재회수부를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반 제어시스템의 상기 제어부는, 상기 제1 진동감지부에 의해 감지된 결과, 상기 가공부와 상기 소재의 접촉이 일정 시간 동안 유지되지 않으면, 상기 가공부에 의한 상기 소재의 가공이 완료된 것으로 판단하여, 상기 반경이동부를 상기 제4 위치에서 상기 제3 위치로 복귀되도록 하여 상기 반경이동부와 접촉 해제된 상기 소재가 상기 소재회수부로 낙하하도록 할 수 있다.

본 발명에 의하면 소재 가공 작업의 연속성을 보장하여 가공품의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 소재의 투입 및 인출이 자동화되어 작업 시간이 단축되고, 소재의 투입 및 인출에 따른 인건비를 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반을 도시한 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 가공부를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 고정부를 설명하기 위한 개략도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 그립부를 설명하기 위한 개략도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 그립부 및 가공대기부를 설명하기 위한 위한 개략도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 소재회수부를 설명하기 위한 개략도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반 제어시스템을 설명하기 위한 블록도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반 제어시스템을 설명하기 위한 순서도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

CNC 선반

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반을 도시한 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 가공부를 설명하기 위한 개략도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반(1)은 소재(M)를 가공하기 위한 작업공간이 형성되며, 소재(M)를 가공하여 가공물을 획득하는 가공 장치이다.

여기서 작업공간이란, 소재(M)가 위치한 채, 가공 공구에 의해 가공되는 공간을 의미한다.

CNC 선반(1)은 고정부(10), 위치이동부(20), 가공부(30), 가공대기부(40) 및 그립부(50)를 포함한다.

고정부(10)는, 작업공간의 일측에 형성되며, 소재(M)의 적어도 일부분을 수용하는 수용홈(H1)을 구비하고 소재(M)가 수용홈(H1)에 고정되도록 하거나 소재(M)가 수용홈(H1)으로부터 이탈되도록 한다.

위치이동부(20)는 작업공간 내에서 작업공간의 길이방향 또는 작업공간의 폭방향으로 위치 이동된다.

가공부(30)는 위치이동부(20)에 연결되며 위치이동부(20)의 위치 이동에 따라 고정부(10)에 고정된 소재(M)와 인접하게 배치된 채, 소재(M)와 접촉되도록 위치 이동되어 소재(M)를 가공한다.

구체적으로 가공부(30)는, 위치이동부(20)에 연결되는 연결부(32), 연결부(32)에 장착되는 복수의 장착부(34) 및 복수의 장착부(34) 각각에 착탈 가능하도록 연결되는 공구부(36)를 구비한다.

공구부(36)는 소재(M)의 측면 또는 밑면을 가공하기 위해 다양한 형태로 제공될 수 있다.

가공대기부(40)는 위치이동부(20)에 연결되며 소재(M)가 수용된다. 구체적으로, 가공대기부(40)는 소재(M)와 대응되는 형상으로 연속적으로 형성된 수용공간을 구비하는 수용부(42) 및 수용부(42)에 수용된 소재(M)를 그립부(50)로 이동시키는 소재이동부(44)를 구비한다.

여기서, 수용부(42)는 소재(M)가 수용된 채, 그립부(50)에 의해 그립되기 위한 그립공간(S1)으로의 소재(M) 이동 경로를 가이드한다.

또한, 수용부(42)는 가공부(30)에 의해 가공되기 위한 소재(M)가 연속적으로 수용된 채, 대기하여 본 발명의 CNC 선반(1)에 의한 소재(M) 가공의 가공 시간을 단축시킬 수 있다.

소재이동부(44)는 수용부(42)의 하부측에 위치한 채, 수용부(42)에 수용된 소재(M)의 하측면과 접촉된다. 소재이동부(44)는 일종의 컨베이어 벨트로 수용부(42)에 수용된 소재(M)가 그립부(50)에 의해 그립되기 위한 그립공간(S1)으로의 위치 이동이 구현되도록 한다.

또한, 소재이동부(44)는 가공부(30)에 의해 가공되는 소재(M)의 길이에 해당하는 길이만큼 이동하여 그립공간(S1)에 단수개의 소재(M)가 위치하도록 한다.

그립부(50)는 가공대기부(40)와 인접하게 배치되는 제1 위치에서 소재(M)를 그립한 채, 고정부(10)와 인접하게 배치되는 제2 위치로 위치 이동되어 소재(M)를 고정부(10)의 수용홈(H1)으로 가이드한다.

구체적으로, 그립부(50)는 제1 위치에서 소재(M)를 그립하고 제2 위치에서 소재(M)를 그립 해제하는 접촉부(52) 및 접촉부(52)와 연결된 채, 접촉부(52)를 제1 위치에서 제2 위치로 위치 이동시키는 접촉부이동부(54)를 구비한다.

그립부(50)는 가공대기부(40)와 동일 선상에 배치된다. 그립부(50)는 소재이동부(44)에 의한 소재(M) 이동 경로 상에 배치되어 소재이동부(44)에 의해 이동된 소재(M)를 그립하기 용이하고, 소재(M)의 이동 경로를 단축하여 CNC 선반(1)의 소재(M) 가공 시간을 단축하도록 한다.

이하, 도 3 내지 도 9를 참조로 본 발명의 CNC 선반(1)에 각 구성요소에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 고정부를 설명하기 위한 개략도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정부(10)는 수용홈(H1)을 규정하는 공간부(12) 및 공간부(12)에 은닉되는 제3 위치(도 3의 (b) 참조)로부터 수용홈(H1)의 내측 방향으로 돌출되는 제4 위치(도 3의 (c) 참조)로 위치 이동되어 수용홈(H1)에 삽입된 소재(M)의 적어도 일부분을 그립하여 고정하거나 제4 위치에서 제3 위치로 복귀되어 소재(M)의 적어도 일부분과 접촉 해제되어 소재(M)가 수용홈(H1)으로부터 이탈되도록 하는 반경이동부(14)를 구비한다.

공간부(12)는 고정부(10)의 일측면으로부터 함입되어 형성된 홈 또는 홀 형상일 수 있으며, 수용홈(H1)은 공간부(12)에 의해 형성된 공간이다. 여기서, 공간부(12)는 원형의 내주면을 제공한다.

반경이동부(14)는 공간부(12)의 내주면에 은닉되어 제3 위치에 위치한다. 제3 위치에 위치한 반경이동부(14)에 의해 수용홈(H1) 내로의 소재(M)의 삽입은 용이해진다.

그리고, 반경이동부(14)가 제4 위치 즉, 공간부(12)로부터 반경 방향 내측으로 위치 이동되어 수용홈(H1) 내에 삽입된 소재(M)의 적어도 일부분과 접촉된 채, 소재(M)를 가압하면 소재(M)는 반경이동부(14)에 의해 그립된 채, 위치 이동이 제한된다.

이로써, 소재(M)의 가공부(30)에 의한 가공 대기 상태는 완료된다.

또한, 소재(M)의 가공부(30)에 의한 가공이 완료되면, 반경이동부(14)가 제4 위치에서 제3 위치로 복귀되어 소재(M)의 적어도 일부분과의 접촉이 해제되며 이로 인해, 소재(M)는 고정부(10)로부터 이탈된다.

고정부(10)로부터 이탈된 소재(M)는 중력에 의해 중력 방향으로 낙하하며 이하 설명할 소재수용부(66)에 수용된다.

반경이동부(14)는, 복수의 돌출부재를 포함하며 복수의 돌출부재는 공간부(12)의 내주면을 따라 일정한 간격으로 이격된다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 그립부를 설명하기 위한 개략도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그립부(50)는 접촉부(52)와 접촉부이동부(54)를 구비한다.

접촉부(52)는 접촉부이동부(54)로부터 돌출되어 형성되는 제1 돌출부(521), 제2 돌출부(522), 제3 돌출부(523) 및 제4 돌출부(524)를 구비한다.

제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)는 대향하도록 배치되고, 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)는 대향하도록 배치된다. 제1 돌출부(521) 내지 제4 돌출부(524)는 가상의 원의 원주를 따라 순차적으로 배치된다.

제1 돌출부(521), 제2 돌출부(522) 제3 돌출부(523) 및 제4 돌출부(524)가 형성하는 제1 공간(S1)(그립공간(S1)) 내에 소재이동부(44)를 통해 이동된 소재(M)가 위치하는 경우, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)는 이격 거리가 감소하도록 위치 이동되며, 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)는 이격 거리가 감소하도록 위치 이동되어 제1 돌출부(521), 제2 돌출부(522), 제3 돌출부(523) 및 제4 돌출부(524)가 제1 공간(S1) 내의 소재(M)를 그립(grib)한다.

여기서, 제1 돌출부(521) 및 제3 돌출부(523)와 소재(M)의 접촉 시점과 제2 돌출부(522) 및 제4 돌출부(524)와 소재(M)의 접촉 시점은 상이할 수 있다.

다시 말해, 제1 돌출부(521) 및 제3 돌출부(523)의 위치 이동과 제2 돌출부(522) 및 제4 돌출부(524)의 위치 이동은 일정 시간 차를 두고 구현될 수 있다.

구체적으로, 각 돌출부의 위치 이동 속도가 동일하다고 가정하면, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)의 위치 이동이 시작된 후, 일정 시간이 흐른 뒤, 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)의 위치 이동이 구현될 수 있다.

이로 인해, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)가 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)보다 먼저 소재(M)에 접촉될 수 있으며, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)와의 접촉에 따라 소재(M)의 제1 공간(S1) 내의 위치 교정이 진행된 채, 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)에 의해 제1 공간(S1) 내에서의 자리 교정이 완료될 수 있다.

일례로 만약, 제1 공간(S1) 내의 소재(M)의 위치가 불안정한(틀어지게) 경우, 제1 돌출부(521) 내지 제4 돌출부(524)의 위치 이동이 동시에 구현된다면, 불안정하게 배치된 소재(M)를 제1 돌출부(521) 내지 제4 돌출부(524)가 무리하게 가압하게 되어 소재(M) 또는 각 돌출부가 파손 또는 손상될 수 있으며 이러한 문제를 해결하기 위해 제1 돌출부(521) 및 제3 돌출부(523)의 위치 이동과 제2 돌출부(522) 및 제4 돌출부(524)의 위치 이동을 일정 시간 간격을 두고 구현하는 것이다.

또한, 제1 돌출부(521) 및 제3 돌출부(523)의 대향면 또는 제2 돌출부(522) 및 제4 돌출부(524)의 대향면 각각에는 소재(M)의 외면과 대응되는 형상으로 형성되는 접촉대응부가 형성될 수 있다.

접촉대응부는 제1 공간(S1) 내의 소재(M)가 정위치에 위치한 경우, 소재(M)의 외면과 접촉되는 형상으로 형성되어 접촉된 소재(M)가 접촉대응부의 형상에 따라 정위치로 가이드 될 수 있다.

또한, 각각의 접촉대응부에는 요철형상의 미세한 돌기가 형성되어 소재(M)와의 접촉 시, 마찰력을 높여 소재(M)의 미끄러짐을 방지할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 그립부 및 가공대기부를 설명하기 위한 위한 개략도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반(1)의 가공대기부(40)는 수용부(42) 및 소재이동부(44)를 구비한다.

수용부(42)는 소재(M)와 동일한 크기의 복수의 소재(M)가 연속적으로 수용된다.

소재이동부(44)는 일정한 시간 간격으로 소재(M)의 길이와 동일한 길이만큼 위치 이동된다.

수용부(42)에 수용된 복수의 소재(M)는 소재이동부(44)에 의해 동시에 위치 이동되며, 소재이동부(44)의 끝단에 위치한 소재(M)는 제1 공간(S1)(그립공간(S1)) 상에 위치하게 된다.

이 때, 제1 돌출부(521) 및 제3 돌출부(523)와 제2 돌출부(522) 및 제4 돌출부(524)는 이격 거리가 감소하도록 위치 이동되어 제1 공간(S1)에 위치한 소재(M)를 그립한다.

접촉부(52)에 의한 소재(M)의 그립이 진행된 후, 소재(M)를 그립한 접촉부(52)는 접촉부이동부(54)에 의해 제1 위치에서 제2 위치로 위치 이동된다.

그립부(50)의 제2 위치 상에서의 접촉부(52)에 그립된 소재(M)는 적어도 일부분이 수용홈(H1)에 삽입된 상태가 된다.

수용홈(H1)으로 소재(M)의 적어도 일부분이 삽입되면, 고정부(10)의 반경이동부(14)가 제3 위치에서 제4 위치로 위치 이동되어 소재(M)를 그립하여 고정한다.

이 때, 그립부(50)의 제1 돌출부(521) 및 제3 돌출부(523)와, 제2 돌출부(522) 및 제4 돌출부(524)는 각각의 이격 거리가 증가하도록 위치 이동되며 이로 인해 돌출부와 소재(M)는 접촉 해제된다.

소재(M)와 접촉 해제된 그립부(50)는 제2 위치에서 제1 위치로 위치 이동된다.

그리고, 고정부(10)에 고정된 소재(M)는 가공부(30)에 의해 가공된다. 고정부(10)에 고정된 소재(M)의 가공 형태에 따라 복수의 장착부(34) 중 각 공구부(36)와 소재(M)의 측면 또는 밑면이 대향하도록 하여 공구부(36)에 의해 소재(M)의 가공이 구현된다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반의 소재회수부를 설명하기 위한 개략도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반(1)은 소재회수부(60)를 더 포함한다.

먼저, 고정부(10)에 고정된 채, 가공부(30)에 의해 가공된 소재(M)는 반경이동부(14)의 제4 위치에서 제3 위치로의 위치 이동에 따라 반경이동부(14)와 접촉이 해제된다.

소재회수부(60)는 가공부(30)의 하부측에 형성된 채, 고정부(10)의 하부측으로 위치 이동되어 수용홈(H1)으로부터 이탈되어 중력 방향으로 낙하는 소재(M)를 회수한다.

구체적으로, 소재회수부(60)는 가공부(30)의 하부측에 연결된 채, 가공부(30)의 하부측으로부터 하측방향으로 회동되는 제1 회동부(62), 제1 회동부(62)로부터 가공부(30)로부터 멀어지는 방향으로 회동되는 제2 회동부(64) 및 제2 회동부(64)에 연결된 채, 고정부(10)로부터 이탈된 소재(M)를 수용하는 소재수용부(66)를 구비한다.

제1 회동부(62)는 연결부(32)의 저면측에 제1 힌지부에 의해 연결된다. 제1 회동부(62)는 제1 힌지부에 의해 연결부(32)의 하부측으로부터 하측 방향으로 회동된다.

또한, 제2 회동부(64)는 제1 회동부(62)와 제2 힌지부에 의해 연결되어, 제1 회동부(62)로부터 가공부(30)로부터 멀어지는 방향으로 회동된다.

소재수용부(66)는 제2 회동부(64)에 연결되며, 제2 회동부(64)가 제1 회동부(62)를 기준으로 회동되면 소재수용부(66)는 고정부(10)의 하부측에 위치하게 된다.

또한, 제1 힌지부를 기준으로 회동되는 제1 회동부(62)는, 고정부(10)에 고정된 소재(M)가 가공부(30)에 의해 가공되는 중에 구현될 수 있다.

다시 말해, 가공부(30)에 의한 소재(M) 가공 중에, 제1 회동부(62) 및 제2 회동부(64)가 회동되어 소재수용부(66)가 고정부(10)에 하부측에 위치할 수 있으며, 가공이 완료된 순간 낙하하는 소재(M)가 소재수용부(66)에 수용되도록 한다.

또한, 소재수용부(66)는, 상측 방향으로부터 하측 방향으로 갈수록 단면적이 감소하는 측면을 형성하여 소재(M)가 바닥면에 수용되도록 가이드한다.

구체적으로, 고정부(10)로부터 하측 방향으로 낙하하는 소재(M)가 소재수용부(66)의 측면에 접촉되면 소재수용부(66)의 바닥면으로 가이드 되어 낙하하는 소재(M)의 외부로의 유실을 방지할 수 있다.

그리고, 소재수용부(66)의 바닥면에는 소재(M)의 중력 방향으로의 낙하 충격으로 소재수용부(66)와 접촉된 후, 소재수용부(66)를 이탈하는 것을 방지하기 위한 완충부재(68)가 구비된다.

쉽게 말해, 소재수용부(66)의 바닥면에 낙하한 소재(M)가 바닥면에 접촉된 후, 튕겨져 외부로 나가는 것을 방지하기 위하여 소재수용부(66)의 바닥면에 충격을 흡수할 수 있는 완충부재(68)가 구비되는 것이다.

CNC 선반 제어시스템

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반 제어시스템을 설명하기 위한 블록도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반 제어시스템을 설명하기 위한 순서도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 선반 제어시스템은 도 1 내지 도 9를 참조로 설명한 CNC 선반(1)을 제어하는 제어시스템일 수 있다.

간략히, CNC 선반(1)은 고정부(10), 위치이동부(20), 가공부(30), 가공대기부(40), 그립부(50) 및 소재회수부(60)를 포함한다.

고정부(10)는, 소재(M)를 가공하기 위한 작업공간의 일측에 형성되며, 소재(M)의 적어도 일부분을 수용하는 수용홈(H1)을 구비하고, 소재(M)가 수용홈(H1)에 고정되도록 하거나 소재(M)가 수용홈(H1)으로부터 이탈되도록 한다.

위치이동부(20)는, 작업공간 내에서 작업공간의 길이방향 또는 작업공간의 폭방향으로 위치 이동된다.

가공부(30)는, 위치이동부(20)에 연결되며, 위치이동부(20)의 위치 이동에 따라 고정부(10)에 고정된 소재(M)와 인접하게 배치된 채, 소재(M)와 접촉되도록 위치 이동되어 소재(M)를 가공한다.

가공대기부(40)는, 위치이동부(20)에 연결되며, 소재(M)와 대응되는 형상으로 연속적으로 형성된 수용공간을 구비하는 수용부(42) 및 수용부(42)에 수용된 소재(M)를 그립부(50)로 이동시키는 소재이동부(44)를 구비한다.

그립부(50)는, 가공대기부(40)와 인접하게 배치되는 제1 위치에서 소재(M)를 그립하고, 고정부(10)와 인접하게 배치되는 제2 위치에서 소재(M)를 그립 해제하는 접촉부(52) 및 접촉부(52)와 연결된 채, 접촉부(52)를 제1 위치에서 제2 위치로 위치 이동시키는 접촉부이동부(54)를 구비한다.

소재회수부(60)는 가공부(30)의 하부측에 형성된 채, 고정부(10)의 하부측으로 위치 이동 되어 수용홈(H1)으로부터 이탈되어 중력 방향으로 낙하하는 소재(M)를 회수한다.

본 발명의 CNC 선반 제어시스템(이하, 제어시스템)은 제1 위치감지센서(100), 제2 위치감지센서(200), 제3 위치감지센서(300), 제1 진동감지부(400) 및 제1 위치감지센서(100), 제2 위치감지센서(200), 제3 위치감지센서(300), 제1 진동감지부(400)에 의해 감지된 결과를 기초로, CNC 선반(1)을 제어하는 제어부(500)를 포함한다.

제어부(500)는 제1 위치감지센서(100)에 의해 감지된 결과 수용홈(H1)에 소재(M)가 삽입되지 않았다고 판단되면, 수용부(42)에 수용된 소재(M)가 그립공간(S1)(제1 공간(S1))으로 이동되도록 한다.

여기서, 제1 위치감지센서(100)란, 수용홈(H1) 내로의 소재(M)의 삽입 여부를 확인할 수 있는 센서로, 기계식, 전기식, 자기식, 광학식의 통상의 위치 센서 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 이하 설명할 제2 위치감지센서(200) 및 제3 위치감지센서(300)도 제1 위치감지센서(100)와 동일한 위치 센서일 수 있다.

또한, 제어부(500)는 제3 위치감지센서(300)에 의해 감지된 결과 그립공간(S1)에 소재(M)가 위치하였다고 판단되면, 접촉부(52)와 소재(M)가 접촉되도록 접촉부(52)를 제어한다.

여기서, 제어부(500)는 접촉부(52)와 소재(M)가 접촉되도록 접촉부(52)를 제어하기 전, 제2 위치감지센서(200)에 의해 감지된 결과에 기초하여 접촉부(52)의 위치가 제2 위치에 위치한다고 판단되면, 접촉부(52)가 제2 위치에서 제1 위치로 위치 이동되도록 접촉부이동부(54)를 제어한다.

이해를 돕기 위해, CNC 선반(1)에 의한 소재(M)의 가공 과정을 간략히 설명하면, 우선 수용부(42)에 수용된 소재(M)가 소재이동부(44)를 통해 이동되고, 이동된 소재(M)는 그립부(50)에 의해 그립된 채, 이동되어 고정부(10)에 안착된다. 이 때, 소재(M)는 고정부(10)에 의해 고정된다. 그리고, 고정부(10)에 고정된 소재(M)는 가공부(30)에 의해 가공되고, 가공이 완료되면 소재회수부(60)로 이동되어 회수된다.

즉, 접촉부(52)를 통해 소재(M)를 그립한 채, 이동시키기 전에 제2 위치감지센서(200)에 의해 감지된 결과, 접촉부(52)가 제2 위치에 위치한다고 판단되면 제1 위치로 위치 이동되록 하여 접촉부(52)에 의한 소재(M)의 그립이 구현되도록 한다.

접촉부(52)는 접촉부이동부(54)로부터 돌출되어 형성되는 제1 돌출부(521), 제2 돌출부(522), 제3 돌출부(523) 및 제4 돌출부(524)를 구비하며, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)는 대향하도록 배치되고, 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)는 대향하도록 배치된다.

여기서, 제어부(500)는 제3 위치감지센서(300)에 의해 감지된 결과, 그립공간(S1)에 소재(M)가 위치하였다고 판단되면, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)의 이격거리 및 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)의 이격거리가 감소하도록 접촉부이동부(54)를 제어한다.

이 때, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)의 소재(M) 접촉 시점과 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)의 소재(M) 접촉 시점은 상이하다.

이를 위해, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)의 위치 이동과 제2 돌출부(522) 및 제4 돌출부(524)의 위치 이동은 일정 시간 차를 두고 구현될 수 있다.

또는, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)의 위치 이동 속도와 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)의 위치 이동 속도가 상이할 수 있다.

구체적으로, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)의 위치 이동 속도는 제1 속도이며, 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)의 위치 이동 속도는 제2 속도이고, 제1 속도와 제2 속도는 상이하여 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)가 소재(M)와 접촉되는 시점과 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)가 소재(M)와 접촉되는 시점이 상이할 수 있다.

이로 인해, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)가 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)보다 먼저 소재(M)에 접촉될 수 있으며, 제1 돌출부(521)와 제3 돌출부(523)와의 접촉에 따라 소재(M)의 그립 공간 내의 위치 교정이 진행된 채, 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)에 의해 그립공간(S1) 내에서의 자리 교정이 완료될 수 있다.

일례로 만약, 그립공간(S1) 내의 소재(M)의 위치가 불안정한(틀어지게) 경우, 제1 돌출부(521) 내지 제4 돌출부(524)의 위치 이동이 동시에 구현된다면, 불안정하게 배치된 소재(M)를 제1 돌출부(521) 내지 제4 돌출부(524)가 무리하게 가압하게 되어 소재(M) 또는 각 돌출부가 파손 또는 손상될 수 있으며 이러한 문제를 해결하기 위해 제1 돌출부(521) 및 제3 돌출부(523)의 위치 이동 속도와 제2 돌출부(522) 및 제4 돌출부(524)의 위치 이동 속도가 상이하도록 하는 것이다.

또한, 제어부(500)는 제1 속도 및 제2 속도를 기초로 접촉부(52)와 소재(M)의 접촉 완료 시간을 획득하고, 접촉 완료 시간이 도달하면 접촉부(52)가 제1 위치에서 제2 위치로 위치 이동되도록 접촉부이동부(54)를 제어한다.

구체적으로, 제1 속도와 제2 속도 중 상대적으로 느린 제2 속도를 기준으로 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)의 소재(M) 접촉 완료 시간을 산출하여 획득한다.

제어부(500)는 산출된 소재(M) 접촉 완료 시간이 도달하면 접촉부(52)에 의한 소재(M)의 그립이 완료된 것으로 판단하여 접촉부이동부(54)를 통한 접촉부(52)의 위치 이동이 구현되도록 한다. 이 때, 접촉부이동부(54)는 접촉부(52)를 제1 위치에서 제2 위치로 위치 이동시킨다.

고정부(10)는 수용홈(H1)을 규정하는 공간부(12) 및 공간부(12)에 은닉되는 제3 위치에서 수용홈(H1)의 내측 방향으로 돌출되는 제4 위치로 위치 이동되어 수용홈(H1)에 삽입된 소재(M)의 적어도 일부분을 그립하여 고정하거나 제4 위치에서 제3 위치로 복귀되어 소재(M)의 적어도 일부분과 접촉 해제되어 소재(M)가 수용홈(H1)으로부터 이탈되도록 하는 반경이동부(14)를 구비한다.

제어부(500)는, 제1 위치감지센서(100)에 의해 감지된 결과 수용홈(H1)에 소재(M)가 삽입되었다고 판단되면, 반경이동부(14)를 제3 위치에서 제4 위치로 위치 이동되도록 제어한다.

또한, 제어부(500)는 반경이동부(14)가 제3 위치에서 제4 위치로 위치 이동되면, 접촉부(52)의 제1 돌출부(521) 및 제3 돌출부(523)의 이격 거리 및 제2 돌출부(522)와 제4 돌출부(524)의 이격 거리가 증가하도록 접촉부(52)를 제어한다.

여기서, 제어부(500)는 접촉부(52)가 제2 위치에서 제1 위치로 위치 이동되도록 접촉부이동부(54)를 제어하여 접촉부(52)가 수용부(42)에 수용된 소재(M)를 그립하도록 할 수 있다.

또한, 제어부(500)는 반경이동부(14)가 제3 위치에서 제4 위치로 위치 이동되면, 가공부(30)에 의해 소재(M)가 가공되도록 가공부(30)를 제어한다.

이 때, 가공부(30)를 구성하는 복수의 공구부(36)는 소재(M)의 가공 형태에 따라 선택될 수 있다.

그리고, 제어부(500)는 가공부(30)에 의해 소재(M)가 가공되는 중에, 고정부(10)의 하부측에 소재회수부(60)가 위치하도록 소재회수부(60)를 제어한다.

소재회수부(60)는, 가공부(30)의 하부측에 연결된 채, 가공부(30)의 하부측으로부터 하측방향으로 회동되는 제1 회동부(62), 제1 회동부(62)로부터 가공부(30)로부터 멀어지는 방향으로 회동되는 제2 회동부(64) 및 제2 회동부(64)에 연결된 채, 고정부(10)로부터 이탈된 소재(M)를 수용하는 소재수용부(66)를 구비한다.

구체적으로, 제어부(500)는 가공부(30)에 의해 소재(M)가 가공되는 중에, 제1 회동부(62) 및 제2 회동부(64)가 순차적으로 회동되도록 하여 소재수용부(66)가 고정부(10)의 하부측에 위치하도록 소재회수부(60)를 제어한다.

또한, 제어부(500)는 제1 진동감지부(400)에 의해 감지된 결과, 가공부(30)와 소재(M)의 접촉이 일정 시간 동안 유지되지 않으면, 가공부(30)에 의한 소재(M)의 가공이 완료된 것으로 판단하여 반경이동부(14)를 제4 위치에서 제3 위치로 복귀되도록 하여 반경이동부(14)와 접촉 해제된 소재(M)가 소재회수부(60)로 낙하하도록 한다.

가공부(30)에 의해 가공된 소재(M)가 소재회수부(60)로 회수된 상태가 되면, 제어부(500)는 제1 위치감지센서(100)에 의해 감지된 결과 수용홈(H1)에 소재(M)가 삽입되지 않았다고 판단하여 수용부(42)에 수용된 소재(M)가 그립공간(S1)으로 이동되도록 한다.

다시 말해, 상술한 일련의 과정이 반복적으로 수행되어 수용부(42)에 수용된 복수의 소재(M)가 각각 가공부(30)에 의해 가공되도록 한다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

1: CNC 선반
10: 고정부
20: 위치이동부
30: 가공부
40: 가공대기부
50: 그립부
60: 소재회수부
100: 제1 위치감지센서
200: 제2 위치감지센서
300: 제3 위치감지센서
400: 제1 진동감지부
500: 제어부

Claims

소재를 가공하기 위한 작업공간의 일측에 형성되며, 상기 소재의 적어도 일부분을 수용하는 수용홈을 구비하고 상기 소재가 상기 수용홈에 고정되도록 하거나 상기 소재가 상기 수용홈으로부터 이탈되도록 하는 고정부, 상기 작업공간 내에서 상기 작업공간의 길이방향 또는 상기 작업공간의 폭방향으로 위치 이동되는 위치이동부, 상기 위치이동부에 연결되며, 상기 위치이동부의 위치 이동에 따라 상기 고정부에 고정된 상기 소재와 인접하게 배치된 채, 상기 소재와 접촉되도록 위치 이동되어 상기 소재를 가공하는 가공부, 상기 위치이동부에 연결되며, 상기 소재와 대응되는 형상으로 연속적으로 형성된 수용공간을 구비하는 수용부 및 상기 수용부에 수용된 상기 소재를 그립부로 이동시키는 소재이동부를 구비하는 가공대기부, 상기 가공대기부와 인접하게 배치되는 제1 위치에서 상기 소재를 그립하고, 상기 고정부와 인접하게 배치되는 제2 위치에서 상기 소재를 그립 해제하는 접촉부 및 상기 접촉부와 연결된 채, 상기 접촉부를 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치 이동시키는 접촉부이동부를 구비하는 그립부 및 상기 가공부의 하부측에 형성된 채, 상기 고정부의 하부측으로 위치 이동 되어 상기 수용홈으로부터 이탈되어 중력 방향으로 낙하하는 상기 소재를 회수하는 소재회수부를 포함하는 CNC 선반을 제어하는 CNC 선반 제어시스템에 있어서,
상기 수용홈으로의 상기 소재의 삽입 여부를 감지하는 제1 위치감지센서; 상기 접촉부의 위치를 감지하는 제2 위치감지센서; 상기 제1 위치의 상기 접촉부의 그립공간으로의 상기 소재의 위치 여부를 감지하는 제3 위치감지센서; 상기 가공부와 상기 소재의 접촉 유무를 감지하는 제1 진동감지부; 및 상기 제1 위치감지센서, 상기 제2 위치감지센서, 상기 제3 위치감지센서 및 상기 제1 진동감지부에 의해 감지된 결과를 기초로, 상기 CNC 선반을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 제1 위치감지센서에 의해 감지된 결과 상기 수용홈에 상기 소재가 삽입되지 않았다고 판단되면 상기 수용부에 수용된 상기 소재가 상기 그립공간으로 이동되도록 상기 소재이동부를 제어하고,
상기 제3 위치감지센서에 의해 감지된 결과 상기 그립공간에 상기 소재가 위치하였다고 판단되면 상기 접촉부와 상기 소재가 접촉되도록 상기 접촉부를 제어하며;
상기 고정부는,
상기 수용홈을 규정하는 공간부 및 상기 공간부에 은닉되는 제3 위치에서 상기 수용홈의 내측 방향으로 돌출되는 제4 위치로 위치 이동되어 상기 수용홈에 삽입된 상기 소재의 적어도 일부분을 그립하여 고정하거나 상기 제4 위치에서 상기 제3 위치로 복귀되어 상기 소재의 적어도 일부분과 접촉 해제되어 상기 소재가 상기 수용홈으로부터 이탈되도록 하는 반경이동부를 구비하고,
상기 제어부는,
상기 제1 위치감지센서에 의해 감지된 결과 상기 수용홈에 상기 소재가 삽입되었다고 판단되면, 상기 반경이동부를 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 위치 이동되도록 제어하며;
상기 제어부는,
상기 가공부에 의해 상기 소재가 가공되는 중에, 상기 고정부의 하부측에 상기 소재회수부가 위치하도록 상기 소재회수부를 제어하되,
상기 소재회수부는,
상기 가공부의 하부측에 연결된 채, 상기 가공부의 하부측으로부터 하측방향으로 회동되는 제1 회동부, 상기 제1 회동부로부터 상기 가공부로부터 멀어지는 방향으로 회동되는 제2 회동부 및 상기 제2 회동부에 연결된 채, 상기 고정부로부터 이탈된 상기 소재를 수용하는 소재수용부를 구비하고,
상기 제어부는,
상기 가공부에 의해 상기 소재가 가공되는 중에, 상기 제1 회동부 및 상기 제2 회동부가 순차적으로 회동되도록 하여 상기 소재수용부가 상기 고정부의 하부측에 위치하도록 상기 소재회수부를 제어하는 것을 특징으로 하는 CNC 선반 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 진동감지부에 의해 감지된 결과, 상기 가공부와 상기 소재의 접촉이 일정 시간 동안 유지되지 않으면, 상기 가공부에 의한 상기 소재의 가공이 완료된 것으로 판단하여, 상기 반경이동부를 상기 제4 위치에서 상기 제3 위치로 복귀되도록 하여 상기 반경이동부와 접촉 해제된 상기 소재가 상기 소재회수부로 낙하하도록 하는 것을 특징으로 하는 CNC 선반 제어 시스템.