KR102274442B1

KR102274442B1 - 공작기계용 수치 제어장치

Info

Publication number: KR102274442B1
Application number: KR1020170071374A
Authority: KR
Inventors: 김계리
Original assignee: 두산공작기계 주식회사
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2021-07-08
Also published as: KR20180134030A

Abstract

공작기계용 수치 제어장치가 개시된다. 수치 제어장치는 구동 체크 신호에 따라 공작기계 및 공작기계와 연결되어 가공대상 공작물 및 공구를 공급하는 보조 장치를 구동하는 구동모터들의 정지온도를 검출하는 온도 검출부, 구동모터들과 개별적으로 연결되어 구동모터의 회전속도와 출력을 제어하는 인버터, 및 정지온도에 따라 구동모터를 공작물에 대한 가공을 수행하는 공작물 가공모드 및 저온에서 응고된 그리스 윤활제를 용해하는 윤활제 용해모드 중의 어느 하나로 설정하는 중앙 제어부를 포함한다. 저온에 의해 응고된 그리스를 자동으로 용해하여 수치 제어장치에 의한 머시닝 센터의 자동화 특성을 높일 수 있다.

Description

공작기계용 수치 제어장치{Numerical controller for a machining tool}

본 발명은 공작기계용 수치제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 대기온도에 따라 주축의 회전속도를 자동으로 조절하여 공작기계의 구동 전에 응고된 윤활 그리스의 유동성을 높일 수 있는 공작기계용 수치 제어장치에 관한 것이다.

최근, 기계 및 전자장치 산업의 비약적인 발달에 따라 대형 구조물에서부터 미세 부품에 이르기까지 다양한 형상과 사이즈를 갖는 가공물에 대하여 높은 정밀도를 갖고 대량으로 생산될 것이 요구됨에 따라 수치제어 공작기계(Numerical Control (NC) Machining tool)에 대한 활용이 비약적으로 증가하고 있다.

수치제어 공작기계는 공작물에 대한 가공을 연속하는 세부단계로 구분하고 각 가공단계에서 요구되는 형상과 치수를 미리 프로그램으로 구비하여 프로그래밍된 알고리즘에 따라 공작기계 및 부수장치를 제어하여 자동으로 공작물을 가공한다.

일반적인 수치제어 공작기계는 수치제어 장치(Numeric Controller)에 입력된 가공 프로그램에 따라 제어되어 자동으로 공작물을 가공하는 공작 기계를 중심으로 상기 공작물의 가공에 요구되는 다수의 공구(tool)들을 탑재하는 공구 매거진(tool magazine), 상기 공구 매거진으로부터 가공단계에 적절한 공구를 자동으로 제공하는 자동 공구 교환기(automatic tool changer, ATC), 선택된 공구에 대응하여 공구의 특성을 보강하고 가공의 범위를 확장하는 어태치먼트를 자동으로 교환하는 자동 어태치먼트 교환기(automatic attachment changer, AAC) 및 공작물이 고정된 팔레트를 자동으로 이송하는 자동 팔레트 교환기(automatic pallet changer, APC)와 같은 다양한 부수장치가 배치되는 머시닝 센터(machining center)로 제공된다.

따라서, 공작기계를 구성하는 테이블, 칼럼 구조물, 스핀들 어셈블리의 구동뿐만 아니라 상기 공구 매거진, ATC, AAC 및 APC와 같은 부수장치의 구동은 수치 제어장치에 의해 유기적으로 제어되어 공작물을 입력된 형상과 치수로 가공하게 된다.

이때, 공작기계뿐만 아니라 부수장치를 구성하는 구동요소의 대부분은 베어링에 의해 지지되는 구동축에 의해 작동하고 구동과정에서의 운동마찰을 줄이기 위해 윤활제를 이용하고 있다. 특히, 공작기계에서는 한 번 충전에 의해 장기간 윤활기능을 수행한다는 장점에 의해 액상의 오일윤활보다는 반고체 상태의 그리스 윤활이 널리 활용되고 있다.

그러나, 그리스 윤활제는 반고체 상태의 특성으로서 항복점(yield point)까지 외력이 인가되지 않으면 유동하지 않으므로 오일윤활에 비하여 큰 초기 구동력을 요구한다. 특히, 반고체 상태인 그리스 윤활제의 외관점도(apparent viscosity)는 온도가 낮을수록 증가하므로 머시닝 센터가 저온상태에서 구동을 시작하는 경우 상당히 큰 초기 구동력이 제공되어야 하는 단점이 있다.

이에 따라, 머시닝 센터가 저온상태에 장시간 노출된 후 가동을 시작하는 경우, 저온에 의해 굳은 그리스 윤활제의 유동성을 회복하기 위해 작업자가 수동으로 공작기계의 주축을 반복적으로 작동하여 그리스 윤활제의 응고상태를 풀어준 후 수치제어 장치를 가동하고 있다.

그러나, 가동할 때마다 그리스 윤활제의 응고상태를 풀어주기 위한 초기 수동 조작은 머시닝 센터의 장비수명을 저하시키고 자동화를 낮추는 원인이 되고 있다. 이에 따라, 항복점이나 외관점도에 대한 제약이 없고 마찰과 소음특성이 우수한 오일윤활 방식이 머시닝 센터의 구동축 윤활방식으로 제안되고 있다. 하지만, 오일윤활 방식은 유압회로와 같이 장비구성이 복잡하고 별도의 실링수단을 요구하며 상대적으로 짧은 사용수명으로 인하여 널리 활용되지 못하고 있으며, 여전히 머시닝 센터의 구동축에 대한 윤활방식은 그리스 윤활방식이 널리 활용되고 있다.

이에 따라, 저온 상태의 초기 구동시 자동으로 그리스의 윤활제의 응고상태를 풀어줄 수 있는 새로운 공작기계용 수치제어 장치가 요구된다.

본 발명의 목적은 구동축의 머시닝 센터 구동축의 초기 온도를 검출하여 자동으로 저온 그리스 윤활제의 응고상태를 풀어 그리스 윤활제의 유동성을 높일 수 있는 공작기계용 수치 제어장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 공작기계용 수치제어 장치는 구동 체크 신호에 따라 공작기계 및 상기 공작기계와 연결되어 가공대상 공작물 및 공구를 공급하는 적어도 하나의 보조 장치를 구동하는 구동모터들의 정지온도를 검출하는 온도 검출부, 상기 구동모터들과 개별적으로 연결되어 상기 구동모터의 회전속도와 출력을 제어하는 인버터(inverter), 및 상기 정지온도에 따라 상기 구동모터를 공작물에 대한 가공을 수행하는 공작물 가공모드 및 저온에서 응고된 그리스 윤활제를 용해하는 윤활제 용해모드 중의 어느 하나로 설정하는 중앙 제어부를 포함한다.

일실시예로서, 상기 중앙 제어부는 작업자에 의해 설정되어 상기 정지온도와 비교되는 기준온도를 저장하는 기준온도 저장부 및 상기 정지온도와 상기 기준온도를 비교하여 상기 구동모터를 상기 공작물 가공모드로 설정하는 가공 제어신호 및 상기 구동모터를 상기 윤활제 용해모드로 설정하는 윤활 제어신호를 선택적으로 생성하는 모터 제어신호 생성부를 포함한다.

일실시예로서, 상기 윤활 제어신호는 상기 정지온도가 상기 기준온도보다 작을 때 생성되어 상기 구동모터를 30Hz 내지 60Hz의 주파수로 구동한다.

일실시예로서, 상기 중앙 제어부는 상기 구동모터에 대한 상기 가공 제어신호의 인가 시점으로부터의 경과시간을 검출하는 타이머를 구비하고, 상기 윤활 제어신호는 상기 최종 가공 제어신호 인가시점으로부터 적어도 2시간이 경과한 후에 생성된다.

일실시예로서, 상기 인버터는 상기 모터 제어신호 생성부와 연결되어 상기 가공 제어신호 및 상기 윤활 제어신호 중의 어느 하나를 전송하는 단일한 신호 전송부 및 상기 공작기계 및 상기 보조 장치와 개별적으로 연결되어 상기 공작기계 및 상기 보조장치로 인가되는 모터 제어신호를 선택적으로 조절하는 신호 스위치를 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 공작기계용 수치제어장체 의하면, 머시닝 센터에 대한 가동신호가 인가되면 공작물에 대한 가공이 수행되기 전에 저온에서 응고된 그리스를 자동으로 풀어줌으로써 장비의 가동 전에 자동으로 그리스 윤활특성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 저온에서 응고된 그리스를 용해하기 위해 수동으로 주축을 작동하는 불편함을 개선할 수 있다.

특히, 공작기계와 다수의 보조장치에 대하여 단일한 인버터를 이용하여 구동모터의 회전수를 개별적으로 조절함으로써 각 장치별로 구동축의 응고 그리스를 용해할 수 있다. 이에 따라, 수치 제어장치에 의한 머시닝 센터의 구동을 대기온도와 무관하게 자동화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 공작기계용 수치 제어장치를 구비하는 머시닝 센터를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수치 제어장치를 이용하여 머시닝 센터를 구동하는 과정을 나타내는 흐름도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는" 과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 공작기계용 수치 제어장치를 구비하는 머시닝 센터를 나타내는 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 공작기계용 수치 제어장치(500)는 구동 체크 신호에 따라 공작기계(MT) 및 상기 공작기계와 연결되어 가공대상 공작물 및 공구를 공급하는 적어도 하나의 보조 장치(PI)를 구동하는 구동모터들의 정지온도를 검출하는 온도 검출부(100), 상기 구동모터들과 개별적으로 연결되어 상기 구동모터의 회전속도와 출력을 제어하는 인버터(inverter, 200), 및 상기 정지온도에 따라 상기 구동모터를 공작물에 대한 가공을 수행하는 공작물 가공모드 및 저온에서 응고된 그리스 윤활제를 용해하는 윤활제 용해모드 중의 어느 하나로 설정하는 중앙 제어부(300)를 포함한다. 상기 온도 검출부(100) 및 인버터(200)는 단일한 인터페이스(400)를 공작기계(MT) 및 보조 장치(PI)와 연결된다.

이에 따라, 상기 공작기계(MT)와 주변장치(PI) 및 수치 제어장치(500)는 단일한 머시닝 센터를 구성한다.

예를 들면, 상기 공작기계(MT)는 상기 공작물이 고정되는 테이블과 공작물을 가공하기 위한 공구 및/또는 어태치먼트가 부착되는 스핀들 및 상기 스핀들을 3차원 공간 상에서 이동하기 위한 칼럼 구조물을 포함하여 상기 수치 제어장치(300)에 미리 설정된 알고리즘에 따라 기계가공을 수행한다. 상기 보조장치(PI)는 공작기계(MT)와 인접하게 배치되고 수치제어장치(500)에 의해 공작기계의 가공단계에 따라 유기적으로 구동되어 공작기계(MT)의 가공을 보조한다. 예를 들면, 상기 보조장치(PI)는 자동으로 공구를 교환하는 자동 공구 교환기(automatic tool changer, ATC), 자동으로 스핀들 어태치먼트를 교환하는 자동 어태치먼트 교환기(automatic attacnment changer, AAC) 및 상기 공작기계(MT)의 테이블 상에 고정되고 상기 공작물을 수용하는 팔레트를 자동으로 교환하는 자동 팔레트 교환기(automatic pallet changer, APC) 등을 포함할 수 있다.

이때, 상기 공작기계(MT) 및 보조장치(PI)는 개별적으로 구동축 및 상기 구동축을 회전하는 구동모터를 구비하고 상기 구동모터는 인터페이스(400)를 통하여 수치 제어장치(500)와 연결된다. 이에 따라, 상기 공작기계(MT)와 보조장치(PI)는 수치 제어장치(500)에 의해 유기적으로 제어되어 상기 공작물에 대한 가공을 수행하게 된다.

상기 수치 제어장치에 의해 구동되는 머시닝 센터의 가공목적에 따라 상기 공작기계(MT)의 구성이나 상기 보조장치(PI)의 종류는 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다.

상기 수치 제어장치(500)는 소정의 알고리즘에 따라 공작기계(MT) 및 보조장치(PI)를 유기적으로 구동하여 단일한 머시닝 센터로 형성한다. 이에 따라, 상기 수치 제어장치(500)는 다양한 구동수단(미도시)과 제어수단(미도시)을 통하여 상기 공작기계(MT) 및 보조장치(PI)를 제어한다. 상기 구동수단과 제어수단은 인터페이스(400)를 통하여 공작기계(MT) 및 보조장치(PI)와 개별적으로 연결된다. 특히, 구동수단은 후술하는 바와 같이 인버터(200)를 통하여 공작기계(MT) 및 보조장치(PI)와 각각 연결되어 구동모터의 회전속도와 구동파워를 개별적으로 제어할 수 있다.

공작기계(MT) 및 보조장치(PI)는 구동축을 회전시키는 구동모터로 구동신호를 인가함으로써 동작하게 된다. 정상적인 구동환경에서는 상기 수치 제어장치(500)로부터 각 구동모터에 인가되는 구동신호를 통하여 공작기계(MT) 및 보조장치(PI)를 제어할 수 있다.

그러나, 한대지방과 같이 머시닝 센터의 정상적인 구동을 방해할 정도로 주변 온도가 현저히 낮은 경우 구동축에 제공되는 윤활제인 그리스의 저온 응고에 의해 수치 제어장치(500)의 구동신호에도 불구하고 원활한 구동이 방해를 받는다.

본 실시예에 의한 수치 제어장치(500)는 저온 상태에서도 원활한 머시닝 센터의 구동을 위해 초기 구동시 구동모터의 정지온도에 따라 응고된 그리스를 용해할 수 있는 윤활제 용해모드를 제공한다.

예를 들면, 상기 수치 제어장치(500)는 작업자에 의해 구동 개시신호가 인가되면 구동모터에 대한 구동신호를 전송하기 전에 먼저 구동 체크신호를 생성하여 상기 각 구동 모터의 정지온도를 검출하는 온도 검출기(100)를 구비한다.

상기 온도 검출기(100)는 인터페이스(400)를 통하여 각 공작기계(MT) 및 주변장치(PI)와 개별적으로 연결되어 각각의 구동 모터별로 정지온도를 검출한다. 예를 들면, 구동모터의 회전자나 부시에 서미스터(thermistor)를 배치하고 중앙 제어부(300)에서 생성된 구동 체크신호에 따라 당해 구동모터의 표면온도를 검출하여 검출된 정지온도를 중앙 제어부(300)로 전송한다.

이때, 상기 구동모터의 정지온도는 당해 구동모터에 의해 구동되는 장치가 일정시간 이상 정지된 이후 가동을 시작하기 전의 모터 표면온도로써 당해 머시닝 센터의 주위 대기온도와 근사하게 검출된다.

머시닝 센터가 구동된 이후에는 구동 모터 및 구동축의 구동에 의해 표면온도인 구동온도는 머시닝 센터의 대기온도 보다 높게 검출될 수 있다. 구동축과 구동 베어링 사이에서 윤활작용을 하는 그리스는 상기 구동온도에 의해 항복점이 달라질 수 있으므로 머시닝 센터의 구동이 정지된 시점으로부터 일정시간이 경과하기 전에는 대기온도와 무관하게 응고되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 정지온도는 머시닝 센터의 최후 가동시점으로부터 일정시간이 경과한 시점에서의 구동모터의 표면온도이다.

각 구동모터에 대한 정지온도는 상기 중앙 제어부(300)로 전송되어 구동모터의 동작모드를 윤활제 용해모드로 전환할지 여부를 결정하는 판단자료로 이용한다. 예를 들면, 상기 정지온도는 모터 제어신호 생성부(310)로 전송되고 기준온도 저장부(320)에 설정된 기준온도를 호출하여 서로 비교하여 구동모터를 공작물 가공모드 또는 윤활제 용해모드 중의 어느 하나로 구동한다.

예를 들면, 구동모터의 정지온도가 기준온도보다 높은 경우, 당해 구동축과 베어링 사이의 그리스 윤활제는 충분한 윤활특성을 갖고 있으므로 그리스 용해를 위한 별도의 동작모드로 전환할 필요가 없다. 이에 따라, 상기 모터 제어신호 생성부(310)는 공작물에 대한 가공을 지시하는 제어신호인 가공 제어신호를 생성하고 상기 구동모터는 공작물 가공모드로 운전한다. 즉, 상기 중앙 제어부(300)는 종래의 머시닝 센터 구동절차를 따라 정상적으로 구동하게 된다. 본 실시예의 경우, 상기 공작물 가공모드에서는 구동모터는 약 70Hz 이상의 주파수로 작동하도록 제어된다.

이와 달리, 구동모터의 정지온도가 기준온도보다 낮은 경우, 당해 구동축과 베어링 시라의 그리스 윤활제는 구동환경의 저온특성에 의해 응고하여 그리스의 항복점은 높아지고 윤활특성은 저하된다. 이에 따라, 구동축을 구동하기 전에 먼저 응고된 그리스를 용해하여 윤활특성을 보강할 필요가 있다. 특히, 액상 그리스와 비교하여 응고된 그리스는 상대적으로 높은 항복점을 가지므로, 구동모터는 공작물 가공모드와 비교하여 저속 고출력으로 구동될 필요가 있다.

이에 따라, 정지온도가 기준온도보다 낮은 경우 상기 모터 제어신호 생성부(310)는 윤활제어 신호를 생성하여 상기 구동모터를 윤활제 용해모드로 운전한다. 윤활제 용해모드에서는 공작물 가공모드와 비교하여 구동모터의 회전속도는 감소하고 출력은 증가한다. 즉, 구동축과 베어링이 응고된 그리스에 의해 결합되어 있을 때, 저속 고출력으로 구동축을 구동시켜 구동축과 베어링 사이에 개재된 자동으로 그리스를 용해시키게 된다.

본 실시예의 경우, 상기 구동모터는 교류모터를 이용하고 상기 가공 제어신호 및 윤활 제어신호는 인버터(300)로 인가되어 상기 교류모터의 주파수를 제어함으로써 구동모터의 회전수를 조절하게 된다.

예를 들면, 상기 윤활제 용해모드에서 구동모터는 약 30Hz 내지 60Hz의 저주파수로 구동하며 일정시간 동작 후 회전방향을 반대방향으로 전환한 후 동일한 시간동안 구동하여 구동축과 베어링 사이에서 응고된 그리스를 용해시킨다. 시계방향 및 반시계방향으로 이루어진 그리스 용해 동작을 반복적으로 수행함으로써 응고된 그리스를 용해시킬 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 윤활제 용해모드는 시계방향 및 반시계 방향으로 회전하는 저주파 동작을 30분 동안 2 내지 4회 반복하도록 설정할 수 있다.

이때, 상기 기준온도는 윤활제로 공급되는 그리스의 물성과 주변 환경에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 중앙 제어부(300)와 연결된 제어 패널(미도시)을 통하여 당해 머시닝 센터의 구동환경을 고려한 기준온도를 작업자가 미리 설정할 수 있다. 따라서, 구동모터의 표면온도가 설정된 기준온도 이하인 경우에는 구동모터를 윤활제 용해모드로 운전함으로써 자동으로 응고된 그리스를 용해시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 기준온도는 약 3 내지 5 의 범위를 갖도록 설정될 수 있다.

머시닝 센터의 구동 양태나 구동환경에 따라 구동모터의 표면온도는 기준온도보다 낮지만 구동축과 구동 베어링 사이의 그리스는 충분히 응고되지 않는 경우도 발생할 수 있다. 이 경우에는 정지온도가 기준온도보다 낮다 할지라도 굳이 구동모터를 윤활제 용해모드로 가동할 필요는 없다.

따라서, 공작기계(MT) 및 보조장치(PI)의 구동모터로 상기 가공 제어신호가 인가되는 경우 인가시점으로부터 경과시간을 검출하는 가공제어 신호 타이머를 더 배치하여 윤활제 용해모드로의 전환에 활용할 수 있다.

일단 가공 제어신호가 인가되면 인가시점으로부터 당해 구동 모터에 대한 경과시간이 타이머(330)에 의해 측정된다. 상기 타이머는 공작기(MT) 및 부가장치(PI)의 각 구동모터 별로 구분되어 동작하며 각 구동모터로 새로운 가공 제어신호가 인가되는 시점에 다시 리셋된다. 따라서, 상기 타이머는 당해 구동모터로 최종 인가된 가공 제어신호로부터의 경과시간을 알려준다.

특정 구동모터의 정지온도가 기준온도가 작은 경우 상기 모터 제어신호 생성부(310)는 상기 타이머로부터 당해 구동모터의 최종 가공 제어신호부토의 경과시간을 호출하여 상기 구동모터를 윤활제 용해모드로 전환할지를 판단하는 자료로 이용할 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 모터 제어신호 생성부(310)는 정지온도가 기준온도보다 낮은 경우에도 최종 가공제어 신호 인가시점으로부터 적어도 2시간, 바람직하게는 3시간 내지 4시간이 경과한 경우에만 상기 윤활 제어신호를 생성한다. 윤활 제어신호를 생성할 수 있는 최종 가공제어 신호 인가시점으로부터의 경과시간은 사용되는 그리스의 물성과 머시닝 센터의 구동환경에 따라 상이할 수 있음은 자명하다.

모터 제어신호 생성부(310)에서 생성된 가공 제어신호 및 윤활 제어신호는 인버터(200)를 통하여 상기 공작기계(MT) 및 보조장치(PI)의 구동모터로 전송된다.

일실시예로서, 상기 인버터(200)는 상기 모터 제어신호 생성부(310)와 연결되어 상기 가공 제어신호 및 상기 윤활 제어신호 중의 어느 하나를 전송하는 단일한 신호 전송부(210) 및 상기 공작기계(MT) 및 상기 보조 장치(PI)와 개별적으로 연결되어 상기 공작기계(MT) 및 상기 보조장치(PI)로 인가되는 모터 제어신호를 선택적으로 조절하는 신호 스위치(220)로 구성된다.

구동모터의 정지온도는 구동모터에 관한 정보와 함께 모터 제어신호 생성부(310)로 전송된다. 예를 들면, 공작기계(MT)의 주축 스핀들 구동모터와 각 보조장치(PI)의 주축 스핀들 구동모터에 일련번호를 부여하고 상기 온도 검출부(100)는 각 공작기계 및 보조장치의 구동모터를 정지온도를 개별적으로 검출하여 구동모터에 관한 일련번호와 함께 모터 제어신호 생성부(310)로 전송한다.

모터 제어신호 생성부(310)는 전송된 구동모터의 정지온도와 기준온도를 비교하여 당해 구동모터에 대하여 가공 제어신호 또는 윤활 제어신호를 선택적으로 생성한다. 따라서, 모터 제어신호 생성부(310)에서 생성된 가공 제어신호 및 윤활 제어신호는 당해 구동모터에 관한 일련번호와 함께 상기 신호 전송부(210)로 인가된다.

상기 스위치(220)는 신호 전송부(210)로 전송된 모터 제어신호에 부가된 모터 일련번호를 해석하여 상기 일련번호에 대응하는 구동모터의 스위치를 접속하고 나머지 스위치는 차단한다. 따라서, 상기 모터 제어신호는 부가된 일련번호에 대응하는 구동모터로 모터 제어신호가 전송된다. 이에 따라, 단일한 인버터(200)를 통하여 공작기계(MT) 및 다수의 보조장치(PI)에 대한 구동모터를 개별적으로 제어할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 수치 제어장치를 이용하여 머시닝 센터를 구동하는 과정을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 작업자가 가동 스위치를 조작하여 수치 제어장치(500)로 머시닝 센터를 가동하는 시스템 가동신호를 인가하면(단계 S100), 상기 수치 제어장치(500)는 공작물을 가공하기 위한 가공 제어신호를 생성하기 전에 구동체크 신호를 먼저 생성한다(단계 200).

구동체크 신호에 의해 상기 온도 검출기(100)를 통하여 상기 공작기계(MT) 및 보조장치(PI)의 구동모터 표면온도인 정지온도를 검출한다(단계 S300). 정지온도는 공작기계 및 보조장치의 각 구동모터에 부여된 일련번호를 부여하여 각 구동모터별로 검출한다.

검출된 정지온도는 중앙 제어부(300)의 모터 제어신호 생성부(310)로 전송되고, 동시에 기준온도 저장부(320)에 저장된 기준온도도 모터 제어신호 생성부(310)로 호출된다. 상기 기준온도는 머시닝 센터의 구동환경을 개별적으로 고려하여 사용자에 의해 직접 설정된다. 제어 패널과 같은 사용자 인터페이스를 통하여 수동으로 입력될 수 있다.

검출된 당해 구동모터의 정지온도를 기준온도와 비교하여(단계 S400) 정지온도가 기준온도보다 큰 경우(N)에는 그리스의 액상정도가 충분하여 윤활특성이 양호한 상태이므로 모터 제어신호 생성부(310)는 가공 제어신호를 생성한다. 이에 따라, 상기 구동모터는 공작물 가공모드로 동작되어(단계 S700) 당해 구동모터와 연결된 구동축이 가공대상 공작물에 대한 가공에 적합한 목적으로 구동하게 된다. 본 실시예의 경우, 상기 구동모터는 교류모터로 제공되며 공작물 가공모드에서 약 70Hz 이상의 주파수로 동작한다.

이와 달리, 검출된 당해 구동모터의 정지온도를 기준온도와 비교하여(단계 S400) 정지온도가 기준온도보다 작은 경우(Y)에는 낮은 대기온도에 의해 그리스가 응고되어 윤활특성이 불량한 상태이므로 모터 제어신호 생성부(310)는 윤활 제어신호를 생성하게 된다. 이에 따라, 상기 구동모터는 윤활제 용해모드로 동작되어(단계 S600) 당해 구동모터와 연결된 구동축은 응고된 그리스를 용해하기 위해 저속 고출력으로 구동된다.

본 실시예의 경우, 윤활제 용해모드에서 상기 구동모터는 약 30Hz 내지 60Hz의 저주파로 회전하며 시간방향 및 반시계방향으로 일정시간 교대로 회전하는 그리스 용해동작을 수행한다. 구동축의 특성과 머시닝 센터의 구동환경에 따라 상기 그리스 용해 동작의 시간과 횟수를 적절하게 조절한다.

특히, 상기 모터 제어신호 생성부(310)는 정지온도가 기준온도보다 작은 경우(Y)에 당해 구동모터로 최종 인가된 가공 제어신호로부터 정지온도와 기준온도를 비교하는 시점까지 경과한 시간을 타이머(330)로부터 검출하여 기준시간과 비교하여(단계 S500), 정지온도가 기준온도보다 낮은 경우에도 상기 윤활 제어신호를 선택적으로 생성할 수 있다.

예를 들면, 당해 구동모터의 최종 구동시점으로부터 정지온도와 기준온도의 비교시점까지의 경과시간이 기준시간 이하인 경우에는 정지온도는 기준온도보다 낮을지라도 구동모터의 구동잠열에 의해 그리스의 윤활특성은 양호할 수 있으므로 작업효율을 고려하여 모터 제어신호 생성부(310)는 구동모터를 공작물 가동모드로 동작시킬 수 있다.

특히, 상기 부가장치(PI)의 일부가 머시닝 센터로부터 분리된 후 필요에 의해 머시닝 센터에 결합됨으로써 상기 수치 제어장치(500)의 장비구성에 새로이 편입되는 경우 머시닝 센터의 구동효율을 높일 수 있다.

상술한 바와 같은 공작기계용 수치 제어장치에 의하면, 머시닝 센터에 대한 가동신호가 인가되면 공작물에 대한 가공이 수행되기 전에 저온에서 응고된 그리스를 자동으로 풀어줌으로써 장비의 가동 전에 자동으로 그리스 윤활특성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 저온에서 응고된 그리스를 용해하기 위해 수동으로 주축을 작동하는 불편함을 개선할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

구동 체크 신호에 따라 공작기계 및 상기 공작기계와 연결되어 가공대상 공작물 및 공구를 공급하는 적어도 하나의 보조 장치를 구동하는 구동모터들의 정지온도를 검출하는 온도 검출부;
상기 구동모터들과 개별적으로 연결되어 상기 구동모터의 회전속도와 출력을 제어하는 인버터(inverter); 및
상기 정지온도에 따라 상기 구동모터를 공작물에 대한 가공을 수행하는 공작물 가공모드 및 저온에서 응고된 그리스 윤활제를 용해하는 윤활제 용해모드 중의 어느 하나로 설정하는 중앙 제어부를 포함하는 공작기계용 수치 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 중앙 제어부는 작업자에 의해 설정되어 상기 정지온도와 비교되는 기준온도를 저장하는 기준온도 저장부 및 상기 정지온도와 상기 기준온도를 비교하여 상기 구동모터를 상기 공작물 가공모드로 설정하는 가공 제어신호 및 상기 구동모터를 상기 윤활제 용해모드로 설정하는 윤활 제어신호를 선택적으로 생성하는 모터 제어신호 생성부를 포함하는 공작기계용 수치 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 윤활 제어신호는 상기 정지온도가 상기 기준온도보다 작을 때 생성되어 상기 구동모터를 30Hz 내지 60Hz의 주파수로 구동하는 공작기계용 수치 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 중앙 제어부는 상기 구동모터에 대한 상기 가공 제어신호의 인가 시점으로부터의 경과시간을 검출하는 타이머를 구비하고, 상기 윤활 제어신호는 상기 최종 가공 제어신호 인가시점으로부터 적어도 2시간이 경과한 후에 생성되는 공작기계용 수치 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 인버터는 상기 모터 제어신호 생성부와 연결되어 상기 가공 제어신호 및 상기 윤활 제어신호 중의 어느 하나를 전송하는 단일한 신호 전송부 및 상기 공작기계 및 상기 보조 장치와 개별적으로 연결되어 상기 공작기계 및 상기 보조장치로 인가되는 모터 제어신호를 선택적으로 조절하는 신호 스위치를 포함하는 공작기계용 수치 제어장치.