KR102661109B1

KR102661109B1 - 공작기계의 제어 장치, 이를 포함하는 공작기계, 및 이를 이용한 공작기계의 제어 방법

Info

Publication number: KR102661109B1
Application number: KR1020170007876A
Authority: KR
Inventors: 하종수
Original assignee: 주식회사 디엔솔루션즈
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2024-04-29
Also published as: KR20180084359A; WO2018135788A1

Abstract

공작기계의 제어 장치는, 서로 대향 배치되며 동일 축선 상에서 공작물의 양단부를 클램프하는 제1 및 제2 주축들을 포함하는 공작기계에 있어서, 상기 공작물이 상기 제1 및 제2 주축들에 의해 클램프될 때 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상 및 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 측정하기 위한 제1 및 제2 센서들, 상기 제1 및 제2 센서들에 연결되며 상기 제1 및 제2 센서들로부터의 입력값들로부터 상기 제1 및 제2 주축들의 위상들을 산출하는 위상 연산 장치, 및 상기 산출된 위상들에 기초하여 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상을 동기화하도록 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 시스템 제어 장치를 포함한다.

Description

공작기계의 제어 장치, 이를 포함하는 공작기계, 및 이를 이용한 공작기계의 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING A MACHINE TOOL, MACHINE TOOL INCLUDING THE SAME, AND METHOD OF CONTROLLING A MACHINE TOOL USING THE SAME}

본 발명은 공작기계의 제어 장치, 이를 포함하는 공작기계 및 이를 이용한 공작기계의 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 서로 대향 배치된 2개의 주축들을 갖는 공작기계를 제어하기 위한 제어 장치, 이를 포함한 공작기계 및 이를 이용한 공작기계의 제어 방법에 관한 것이다.

2개의 주축들을 갖는 복합 선반에 있어서, 다각 기둥 형상의 이형 소재를 동기 가공하기 위하여, 다이얼 게이지를 이용하여 주축과 서브축 사이의 위상차를 측정하고 상기 주축 및 상기 서브축 간의 원점 변화량(shift amount of machine reference position)을 CNC(computer numerical control) 파라미터로 입력하여 위상 동기화를 수행할 수 있다. 그러나, 공작물을 바꾸거나 공작물의 치수 변경이 있는 경우 위상 동기 작업을 반복적으로 수행하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명의 일 과제는 위상 동기 조정 시간을 단축하고 가공성을 향상시킬 수 있는 공작기계의 제어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 과제는 상술한 제어 장치를 포함하는 공작기계를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 과제는 상술한 제어 장치를 이용하여 공작기계를 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 공작기계의 제어 장치는, 서로 대향 배치되며 동일 축선 상에서 공작물의 양단부를 클램프하는 제1 및 제2 주축들을 포함하는 공작기계에 있어서, 상기 공작물이 상기 제1 및 제2 주축들에 의해 클램프될 때 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상 및 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 측정하기 위한 제1 및 제2 센서들, 상기 제1 및 제2 센서들에 연결되며 상기 제1 및 제2 센서들로부터의 입력값들로부터 상기 제1 및 제2 주축들의 위상들을 산출하는 위상 연산 장치, 및 상기 산출된 위상들에 기초하여 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상을 동기화하도록 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 시스템 제어 장치를 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 제1 주축과 함께 회전하는 제1 치차 및 상기 제1 치차의 회전 각도를 검출하기 위한 제1 인코더를 포함할 수 있고, 상기 제2 센서는 상기 제2 주축과 함께 회전하는 제2 치차 및 상기 제2 치차의 회전 각도를 검출하기 위한 제2 인코더를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 인코더들은 상기 제1 및 제2 치차들로부터 펄스를 발생시키는 펄스 코더를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위상 연산 장치는 상기 제1 및 제2 주축들 각각의 C축 원점에 대한 위상을 상기 펄스로부터 검출된 치차의 톱니 개수(N)로부터 산출할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위상 연산 장치는, 상기 제1 및 제2 센서들로부터의 검출 신호들을 수신하는 수신부 및 상기 수신된 검출 신호들로부터 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 제1 위상 및 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 제2 위상을 각각 산출하는 연산부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위상 연산 장치는 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 자동 위상 동기화 기능을 가이드하기 위한 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 시스템 제어 장치는 상기 제1 및 제2 주축들의 위상들이 위상 쉬프트 파라미터로 작성된 구동 프로그램에 따라 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상차를 동기화하기 위한 수치제어 장치를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공작물은 다각형 단면 형상을 가질 수 있다.

상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 공작기계는 서로 대향 배치되며 동일 축선 상에서 공작물의 양단부를 클램프하는 제1 주축 및 제2 주축, 상기 공작물을 가공하기 위한 공구들이 장착되는 공구대, 상기 공작물이 상기 제1 및 제2 주축들에 의해 클램프될 때 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상 및 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 각각 측정하기 위한 제1 및 제2 센서들, 및 상기 제1 및 제2 센서들에 각각 연결되고 상기 제1 및 제2 센서들로부터의 입력값들로부터 상기 제1 및 제2 주축들의 위상들을 산출하고 산출된 위상들에 기초하여 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상을 동기화하도록 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 제어 장치를 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 인코더들은 상기 제1 및 제2 치차로부터 펄스를 발생시키는 펄스 코더를 포함할 수 있고, 상기 기 제어 장치는 상기 제1 및 제2 주축들 각각의 C축 원점에 대한 위상을 상기 펄스로부터 검출된 치차의 톱니 개수(N)로부터 산출할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 제1 및 제2 센서들로부터의 수신된 검출 신호들로부터 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 제1 위상 및 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 제2 위상을 각각 산출하는 위상 연상 장치, 및 상기 산출된 위상들에 기초하여 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상차를 보상하도록 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 수치제어 장치를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공작기계는 상기 제1 및 제2 주축들 사이에 배치되어 상기 공작물이 관통하도록 지지하는 가이드 부시를 더 포함할 수 있다.

상기 본 발명의 또 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 공작기계의 제어 방법에 있어서, 제1 주축에 공작물의 일단부를 클램프한다. 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출한다. 상기 제1 주축에 동일 축선 상에서 대향 배치된 제2 주축에 상기 공작물의 타단부를 클램프한다. 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출한다. 상기 산출된 위상들에 기초하여 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상을 동기화하도록 상기 제1 및 제2 주축들을 제어한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출하는 것은 상기 공작물의 일단부를 상기 제1 주축에 클램핑할 때 상기 제1 주축과 함께 회전하는 제1 치차의 회전 각도를 검출하는 것을 포함할 수 있고, 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출하는 것은 상기 공작물의 타단부를 상기 제2 주축에 클램핑할 때 상기 제2 주축과 함께 회전하는 제2 치차의 회전 각도를 검출하는 것을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 치차들의 회전 각도들을 각각 검출하는 것은 상기 회전하는 제1 및 제2 치차들의 톱니들의 개수에 따라 발생된 펄스들을 카운트하여 상기 제1 및 제2 주축들의 C축 원점에 대한 위상값들을 각각 산출하는 것을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 방법은, 상기 제1 및 제2 주축들의 속도가 동기되어 상기 공작물의 양단부를 동기 회전시키는 것을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 것은 상기 산출된 위상차가 위상 쉬프트 파라미터로 입력된 CNC의 구동 프로그램을 수행하는 것을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 방법은 가이드 부시에 의해 상기 공작물의 중간 부위를 지지하는 것을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 동일 축선 상에서 공작물의 양단부를 클램프하는 제1 주축 및 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상값들을 각각 산출하고 산출된 위상차를 CNC의 구동 프로그램에 위상 쉬프트 파라미터로 작성(write)하여 상기 제1 및 제2 주축들의 위상을 동기화할 수 있다.

따라서, 두 개의 주축들을 이용하여 다각 기둥 형상의 이형 소재를 가공할 때, 상기 두 개의 주축들 사이의 위상 동기 조정 시간을 단축하고 정확한 위상 동기를 통해 가공성을 향상시킬 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 공작기계를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 공작기계의 제1 및 제2 주축들 및 가이드 부시를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 공작기계의 제1 및 제2 주축들에 설치된 제1 및 제2 센서들 및 위상 연산 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 제1 및 제2 주축들에 클램프된 공작물을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 공작기계의 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 공작기계의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 발명에서, 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 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 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 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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 안 된다.

즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 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.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 공작기계를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 공작기계의 제1 및 제2 주축들 및 가이드 부시를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 1의 공작기계의 제1 및 제2 주축들에 설치된 제1 및 제2 센서들 및 위상 연산 장치를 나타내는 블록도이다. 도 4는 도 3의 제1 및 제2 주축들에 클램프된 공작물을 나타내는 사시도이다. 도 5는 도 1의 공작기계의 제어 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 공작기계(10)는 베드(100) 상에서 서로대향 배치되며 공작물(W)의 양단부를 클램프하고 동일 축선(a) 상에서 회전시키는 제1 주축(112) 및 제2 주축(122)을 각각 구비하는 제1 주축대(110) 및 제2 주축대(120), 공작물(W)을 가공하기 위한 복수 개의 공구들이 장착되는 공구대(140, 142), 및 제1 및 제2 주축들(112, 122) 사이의 위상차를 보상하기 위한 자동 위상 제어 장치를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 공작기계(10)는 2주축 대향 복합 선반일 수 있다. 상기 복합 선반은 서로 대향하는 주축(main spindle)(112)과 서브축(sub spindle)(122), 및 공구대(140, 142)를 포함할 수 있다. 상기 복합 선반에는 주축 이송 좌표계(A), 서브축 이송 좌표계(B) 및 공구대 이송 좌표계가 설정될 수 있고, 상기 주축(및 서브축)의 각도가 분할되어 제어되는 C축 제어가 구비될 수 있다.

상기 복합 선반은 복수 개의 스핀들(주축 및 서브축)이 동기 제어되어 다양한 복합 가공을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 복합 선반은 상기 주축과 상기 서브축의 속도 및 위상이 동기되어 공작물의 양단을 클램프하여 동기 회전시키면서 대형의 공작물을 가공할 수 있다(동기 가공).

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 베드(100)는 직육면체 형상을 갖는 프레임일 수 있다. 베드(100)는 수평 방향의 상부면과 수직 방향의 전면을 가질 수 있다. 이하에서는, 베드(100)의 상기 상부면 상에서 수직 방향을 X축 방향이라 하고, 베드(100)의 상기 전면 상에서 수직 방향을 Y축 방향이라 하고, X축 방향 및 Y축 방향에 직교하는 방향을 Z축 방향이라 하기로 한다. Z축 방향은 작업자로부터 보아 좌우 방향일 수 있다.

제1 주축대(110) 및 제2 주축대(120)는 베드(100)의 상기 상부면 상에서 서로 대향 배치될 수 있다. 제1 주축대(110)는 베드(100)의 상기 상부면 상에서 작업자로부터 보아 우측에 배치되고, 제2 주축대(120)는 베드(100) 상에서 좌측에 배치될 수 있다.

제1 주축대(110)는 주축 이송 좌표계(X1, Y1, Z1)에서 적어도 하나의 축 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 제1 주축대(110)는 제1 이송 모터에 의해 베드(100) 상에서 Z1축 방향으로 이동 가능할 수 있다. 또한, 제1 주축대(110)는 제2 이송 모터에 의해 베드(100) 상에서 X1축 방향으로 이동 가능할 수 있다.

제1 주축대(110)는 공작물(W)을 C1축 방향으로 회전시키는 제1 주축(112)을 포함할 수 있다. 제1 콜렛(114)은 제1 주축(112)의 일단부에 구비되어 공작물(W)을 클램프할 수 있다. 따라서, 제1 주축대(110)는 공작물(W)의 일단부를 클램프하고 공작물(W)을 Z1축 방향으로 이동하고 C1축 방향으로 회전할 수 있다.

제2 주축대(120)는 서브축 이송 좌표계(X2, Y2, Z2)에서 적어도 하나의 축 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 제2 주축대(110)는 제3 이송 모터에 의해 베드(100) 상에서 Z2축 방향으로 이동 가능할 수 있다. 또한, 제2 주축대(120)는 제4 이송 모터에 의해 베드(100) 상에서 Y2축 방향으로 이동 가능할 수 있다.

제2 주축대(120)는 공작물(W)을 C2축 방향으로 회전시키는 제2 주축(122)을 포함할 수 있다. 제2 콜렛(124)은 제2 주축(122)의 일단부에 구비되어 공작물(W)을 클램프할 수 있다. 따라서, 제2 주축대(120)는 공작물(W)의 일단부를 클램프하고 공작물(W)을 Z2축 방향으로 이동하고 C2축 방향으로 회전할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 공작기계(10)는 제1 주축(112) 또는 제1 및 제2 주축(112, 122)에 의해 회전하는 공작물(W)의 중간 부위를 지지하는 가이드 부시(130)를 더 포함할 수 있다. 가이드 부시(130)는 베드(100) 상에 제1 및 제2 주축대들(110, 120) 사이에 배치되어 공작물(W)이 관통하도록 지지할 수 있다.

상기 공구대는 베드(100) 상에서 가이드 부시(130)의 상방 및 측방에 설치되는 복수개의 공구대들(140, 142)의 조합으로 구성된 복합 공구대일 수 있다. 상기 복합 공구대는 선삭용 공구대 및 밀링용 공구대를 포함할 수 있다. 공구대(140, 142)에는 선삭용 공구, 밀링용 공구, 밀링용 회전 공구 등이 장착될 수 있다.

상기 공구대들 중 적어도 하나의 공구대는 상기 공구대 이송 좌표계에서 적어도 하나의 축 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 공구대는 제5 및 제6 이송 모터들(도시되지 않음)에 의해 베드(100) 상에서 X3축 방향 및 Y3축 방향으로 이동 가능할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 및 제2 주축들(112, 122)은 동일 축선(a) 상에서 공작물(W)을 클램프하고 C축 회전시킬 수 있다. 제1 및 제2 주축들(112, 122)은 Z1축 방향과 Z2축 방향이 서로 일치하도록 배치될 수 있다. 또한, 공작물(W)은 다각형(예를 들면, 육각, 사각, 팔각 등)의 단면 형상을 가질 수 있다.

따라서, 제1 및 제2 주축들(112, 122)은 공작물(W)의 양단부를 클램프하고 서로 동기되어 공작물(W)을 C축 회전시키면서 다각 기둥형 공작물(W)의 옆면을 가공할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 자동 위상 제어 장치는 상기 동기 가공을 수행하기 위하여 제1 및 제2 주축들(112, 122)이 다각 기둥형 공작물(W)의 양단부를 클램프할 때 제1 및 제2 주축들(112, 122) 사이의 위상을 자동으로 동기화할 수 있다.

구체적으로, 상기 자동 위상 제어 장치는 공작물(W)이 제1 및 제2 주축들(112, 122)에 의해 클램프될 때 제1 주축(112)의 C축 원점에 대한 위상 및 제2 주축(122)들의 C축 원점에 대한 위상을 측정하기 위한 제1 및 제2 센서들(200, 210), 제1 및 제2 센서들(200, 210)에 연결되며 제1 및 제2 센서들(200, 210)로부터의 입력값들로부터 제1 및 제2 주축들(112, 122)의 위상들을 산출하는 위상 연산 장치(300), 및 상기 산출된 위상들에 기초하여 제1 및 제2 주축들(112, 122) 사이의 위상차를 보상하도록 제1 및 제2 주축들(112, 122)을 제어하는 시스템 제어 장치(400)를 포함할 수 있다.

제1 센서(200)는 제1 주축(112)과 함께 회전하는 제1 치차(202) 및 제1 치차(202)의 회전 각도를 검출하기 위한 제1 인코더(204)를 포함할 수 있다. 제2 센서(210)는 제2 주축(122)과 함께 회전하는 제2 치차(212) 및 제2 치차(212)의 회전 각도를 검출하기 위한 제2 인코더(214)를 포함할 수 있다.

제1 치차(202)는 제1 주축(112)에 직접 연결되거나 벨트 풀리와 같은 연결 기구를 통해 간접적으로 연결되어 제1 주축(112)이 회전함에 따라 함께 회전될 수 있다. 제2 치차(212)는 제2 주축(122)에 직접 연결되거나 벨트 풀리와 같은 연결 기구를 통해 간접적으로 연결되어 제2 주축(122)이 회전함에 따라 함께 회전될 수 있다. 제1 및 제2 치차들(202, 212)은 둘레에 복수 개의 톱니들을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 톱니들의 개수(N)는 4096일 수 있다.

제1 인코더(204)는 제1 치차(202)의 일측에 배치되는 근접 센서이고, 제2 인코더(214)는 제2 치차(212)의 일측에 배치되는 근접 센서일 수 있다. 제1 및 제2 인코더들(204, 214)은 제1 및 제2 치차들(202, 212)이 회전할 때 펄스를 발생시키는 펄스 코더(pulse coder)를 포함할 수 있다. 상기 펄스 코더는 상기 치차가 회전할 때 카운트되는 톱니들의 개수에 따른 펄스들을 발생시킬 수 있다.

위상 연산 장치(300)는 제1 및 제2 주축들(112, 122) 사이의 자동 위상 동기화 기능을 가이드하기 위한 인터페이스부(310), 제1 및 제2 센서들(200, 210)로부터의 검출 신호들을 수신하는 수신부(320) 및 상기 수신된 검출 신호들로부터 제1 주축(112)의 C축 원점에 대한 제1 위상 및 제2 주축(122)의 C축 원점에 대한 제2 위상(122)을 각각 산출하여 출력하는 연산부(330)를 포함할 수 있다.

인터페이스부(310)는 작업자에게 위상 자동 동기 HMI 화면을 제공하고 작업자는 상기 HMI 화면을 통해 자동 위상 동기화 기능의 실행 명령 및 조건을 입력할 수 있다. 인터페이스부(310)가 작업자로부터 실행 명령을 수신하면, 수신부(320)는 제1 및 제2 센서들(200, 210)의 제1 및 제2 인코더들(204, 214)로부터 펄스 신호를 수신하고 수신된 펄스들의 개수를 카운트할 수 있다.

위상 연산 장치(300)는 작업자로부터 입력된 조건, 제1 및 제2 치차들의 개수, C축 원점 위치 등을 저장하는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 수신부(320)는 상기 자동 위상 동기화 기능을 실행하기 전에, 제1 및 제2 주축들(112, 122)의 일회전에 따른 제1 및 제2 치차들(202, 212)의 톱니 개수를 카운트하고 연산부(320)는 각각의 C축 원점 위치를 설정할 수 있다. 예를 들면, CNC 제어를 통해 제1 주축(112)을 일회전시키면 제1 치차(202)의 톱니 개수의 펄스들을 카운트하여 그 때의 임의의 위치를 제1 주축(112)의 기준 원점(C축 원점) 위치로 설정하고, CNC 제어를 통해 제2 주축(122)을 일회전시키면 제2 치차(212)의 톱니 개수의 펄스들을 카운트하여 그 때의 임의의 위치를 제2 주축(122)의 기준 원점(C축 원점) 위치로 설정할 수 있다. 상기 메모리부는 카운트된 톱니 개수를 기준값으로 저장하고 상기 C축 원점 위치를 저장할 수 있다.

다각 기둥형 공작물(W)의 일단부가 제1 주축(112)에 의해 클램프될 때, 공작물(W)의 옆면들 중 하나를 기준면으로 하여 소정 각도만큼 회전하고, 수신부(320)는 제1 치차(202)로부터 발생하는 펄스들의 개수를 검출하고, 연산부(330)는 아래의 식 1에 의해 제1 주축(112)의 C축 원점에 대한 제1 위상(Ф1)을 산출할 수 있다.

---- 식 (1)

이어서, 제2 주축대(120)가 제1 주축대(110)에 대하여 상대 이동하여 다각 기둥형 공작물(W)의 타단부가 제2 주축(122)에 의해 클램프될 때, 수신부(320)는 제2 치차(212)로부터 발생하는 펄스들의 개수를 검출하고, 연산부(330)는 상기 식 1에 의해 제2 주축(122)의 C축 원점에 대한 제2 위상(Ф2)을 산출할 수 있다.

시스템 제어 장치(400)는 연산부(330)로부터 입력된 산출된 제1 위상(Ф1) 및 제2 위상(Ф2)의 차이값을 보상하여 제1 주축(112) 및 제2 주축(122)의 위상을 동기화할 수 있다.

시스템 제어 장치(400)는 제1 위상(Ф1) 및 제2 위상(Ф2)의 위상차를 위상 쉬프트 파라미터로 작성된 제어 코드에 따라 제1 및 제2 주축들(112, 122)을 제어하는 수치제어 장치를 포함할 수 있다. 위상 연상 장치(300)는 상기 수치제어 장치에 구비될 수 있다. 상기 위상차는 구동 프로그램의 위상 쉬프트 파라미터로 작성되고, 상기 수치제어 장치는 작성된 프로그램에 따라 제1 및 제2 주축들(112, 122) 사이의 위상차를 동기화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 공작기계의 제어 장치는 주축의 C축과 서브축의 C축의 자동 위상 동기화 기능을 가이드하기 위한 인터페이스를 제공하고 상기 주축의 C축과 상기 서브축의 C축의 위상차를 산출하고 산출된 위상차를 CNC에 위상 쉬프트 파라미터로 작성(write)하여 상기 주축과 상기 서브축의 위상을 동기화할 수 있다.

이하에서는, 상술한 공작기계의 제어 장치를 이용하여 제1 주축 및 제2 주축 사이의 위상을 동기화하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 6은 예시적인 실시예들에 따른 공작기계의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 먼저, 제1 주축(112)에 공작물(W)의 일단부를 클램핑하고(S100), 제1 주축(112)의 C축 원점에 대한 위상을 산출할 수 있다(S110).

예시적인 실시예들에 있어서, 먼저, 제1 주축(112)의 C축 원점을 설정한 후, 다각 기둥 형상의 공작물(W)을 동기 가공하기 위하여 공작물(W)의 일단부를 제1 주축(112)의 제1 콜렛(114)에 클램핑한 후, 제1 주축(112)의 C축 원점에 대한 위상을 산출할 수 있다. 이 때, 공작물(W)의 중간 부위는 가이드 부시(130)에 의해 지지될 수 있다.

제1 주축(112)의 상기 C축 원점 조정에 있어서, 제1 센서(200)의 제1 인코더(204)는 제1 주축(112)의 일회전에 따라 제1 치차(202)의 톱니들의 개수에 따른 펄스들을 발생시킬 수 있고, 위상 연산 장치(300)는 발생된 펄스들을 카운트하여 그 때의 임의의 위치를 제1 주축(112)의 C축 원점으로 설정할 수 있다.

이어서, 공작물(W)의 일단부를 제1 주축(112)의 제1 콜렛(114)에 클램핑한 후, 제1 주축(112)의 상기 C축 원점에 대한 제1 위상값을 산출할 수 있다. 다각 기둥형 공작물(W)의 일단부가 제1 주축(112)에 의해 클램프될 때, 공작물(W)의 옆면들 중 하나를 기준면으로 하여 소정 각도만큼 회전하고, 수신부(320)는 제1 치차(202)로부터 발생하는 펄스들의 개수를 검출하고, 연산부(330)는 제1 주축(112)의 C축 원점에 대한 제1 위상값을 산출할 수 있다.

이어서, 제2 주축(122)에 공작물(W)의 타단부를 클램핑하고(S120), 제2 주축(122)의 C축 원점에 대한 위상을 산출할 수 있다(S130).

예시적인 실시예들에 있어서, 제2 주축(122)은 제1 주축(112)과 동일 축선(a) 상에서 대향 배치될 수 있다. 먼저, 제2 주축(122)의 C축 원점을 설정한 후, 공작물(W)의 타단부를 제2 주축(122)의 제2 콜렛(124)에 클램핑한 후, 제2 주축(122)의 C축 원점에 대한 위상을 산출할 수 있다.

제2 주축(122)의 상기 C축 원점 조정에 있어서, 제2 센서(210)의 제2 인코더(214)는 제2 주축(122)의 일회전에 따라 제2 치차(212)의 톱니들의 개수에 따른 펄스들을 발생시킬 수 있고, 위상 연산 장치(300)는 발생된 펄스들을 카운트하여 제2 주축(122)의 C축 원점을 설정할 수 있다. 이어서, 공작물(W)의 타단부를 제2 주축(122)의 제2 콜렛(124)에 클램핑한 후, 제2 주축(122)의 상기 C축 원점에 대한 제2 위상값을 산출할 수 있다.

이후, 상기 산출된 제1 및 제2 위상값들의 차이값(위상차)에 기초하여 제1 주축(112) 및 제2 주축(122)의 위상을 동기화한 후(S140), 공작물(W)의 옆면들 중 적어도 하나의 옆면에 대하여 가공을 수행할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위상차는 CNC의 구동 프로그램의 위상 쉬프트 파라미터로 작성되고, 상기 구동 프로그램에 따라 제1 및 제2 주축들(112, 122) 사이의 위상차를 동기화할 수 있다.

이어서, 제1 및 제2 주축들(112, 122)의 속도가 동기되어 공작물(W)의 양단부를 동기 회전시킨 후 또 다른 옆면에 대하여 가공을 수행할 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.

10: 공작기계 100: 베드
110: 제1 주축대 112: 제1 주축
114: 제1 콜렛 120: 제2 주축대
122: 제2 주축 124: 제2 콜렛
130: 가이드 부시 140, 142: 공구대
200: 제1 센서 202: 제1 치차
204: 제1 인코더 210: 제2 센서
212: 제2 치차 214: 제2 인코더
300: 위상 연산 장치 310: 인터페이스부
320: 수신부 330: 연산부
400: 시스템 제어 장치

Claims

서로 대향 배치되며 동일 축선 상에서 공작물의 양단부를 클램프하는 제1 및 제2 주축들을 각각 구비하는 제1 주축대 및 제2 주축대를 포함하는 공작기계에 있어서,
상기 공작물이 상기 제1 및 제2 주축들에 의해 클램프될 때 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상 및 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 측정하기 위한 제1 및 제2 센서들;
상기 제1 및 제2 센서들에 연결되며, 상기 제1 및 제2 센서들로부터의 입력값들로부터 상기 제1 및 제2 주축들의 위상들을 산출하는 위상 연산 장치; 및
상기 산출된 위상들에 기초하여 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상을 동기화하도록 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 시스템 제어 장치를 포함하고,
상기 공작물은 다각형 단면 형상을 갖는 다각 기둥형 공작물이고,
상기 위상 연산 장치는, 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출한 후, 상기 다각 기둥형 공작물의 일단부가 상기 제1 주축에 의해 클램프될 때, 상기 공작물의 옆면들 중 하나를 기준면으로 하여 소정 각도만큼 회전하는 상기 제1 주축의 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 제1 위상을 산출하고,
상기 위상 연산 장치는, 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출한 후, 상기 제2 주축대가 상기 제1 주축대에 대하여 상대 이동하여 상기 다각 기둥형 공작물의 타단부가 상기 제2 주축에 의해 클램프될 때 회전하는 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 제2 위상을 산출하고,
상기 시스템 제어 장치는 상기 산출된 제1 위상 및 제2 위상의 차이값을 보상하여 상기 다각 기둥형 공작물의 양단부를 클램프할 때 상기 제1 주축 및 상기 제2 주축 사이의 위상을 동기화하는 공작기계의 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 제1 주축과 함께 회전하는 제1 치차 및 상기 제1 치차의 회전 각도를 검출하기 위한 제1 인코더를 포함하고,
상기 제2 센서는 상기 제2 주축과 함께 회전하는 제2 치차 및 상기 제2 치차의 회전 각도를 검출하기 위한 제2 인코더를 포함하는 공작기계의 제어 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 인코더들은 상기 제1 및 제2 치차들로부터 펄스를 발생시키는 펄스 코더를 포함하는 공작기계의 제어 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 위상 연산 장치는 상기 제1 및 제2 주축들 각각의 C축 원점에 대한 위상을 상기 펄스로부터 검출된 치차의 톱니 개수(N)로부터 산출하는 공작기계의 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 위상 연산 장치는
상기 제1 및 제2 센서들로부터의 검출 신호들을 수신하는 수신부; 및
상기 수신된 검출 신호들로부터 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 제1 위상 및 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 제2 위상을 각각 산출하는 연산부를 포함하는 공작기계의 제어 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 위상 연산 장치는 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 자동 위상 동기화 기능을 가이드하기 위한 인터페이스부를 더 포함하는 공작기계의 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 시스템 제어 장치는 상기 제1 및 제2 주축들의 위상들이 위상 쉬프트 파라미터로 작성된 구동 프로그램에 따라 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상차를 동기화하기 위한 수치제어 장치를 포함하는 공작기계의 제어 장치.
삭제
서로 대향 배치되며 동일 축선 상에서 공작물의 양단부를 클램프하는 제1 주축 및 제2 주축을 각각 구비하는 제1 주축대 및 제2 주축대;
상기 공작물을 가공하기 위한 공구들이 장착되는 공구대;
상기 공작물이 상기 제1 및 제2 주축들에 의해 클램프될 때 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상 및 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 각각 측정하기 위한 제1 및 제2 센서들; 및
상기 제1 및 제2 센서들에 각각 연결되고, 상기 제1 및 제2 센서들로부터의 입력값들로부터 상기 제1 및 제2 주축들의 위상들을 산출하고 산출된 위상들에 기초하여 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상을 동기화하도록 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
상기 공작물은 다각형 단면 형상을 갖는 다각 기둥형 공작물이고,
상기 제어 장치는,
상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출한 후, 상기 다각 기둥형 공작물의 일단부가 상기 제1 주축에 의해 클램프될 때, 상기 공작물의 옆면들 중 하나를 기준면으로 하여 소정 각도만큼 회전하는 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 제1 위상을 산출하고, 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출한 후, 상기 제2 주축대가 상기 제1 주축대에 대하여 상대 이동하여 상기 다각 기둥형 공작물의 타단부가 상기 제2 주축에 의해 클램프될 때 회전하는 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 제2 위상을 산출하는 위상 연상 장치; 및
상기 제1 위상 및 제2 위상의 차이값을 보상하여 상기 다각 기둥형 공작물의 양단부를 클램프할 때 상기 제1 주축 및 상기 제2 주축 사이의 위상을 동기화하도록 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 수치제어 장치를 포함하는 공작기계.
제 9 항에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 제1 주축과 함께 회전하는 제1 치차 및 상기 제1 치차의 회전 각도를 검출하기 위한 제1 인코더를 포함하고,
상기 제2 센서는 상기 제2 주축과 함께 회전하는 제2 치차 및 상기 제2 치차의 회전 각도를 검출하기 위한 제2 인코더를 포함하는 공작기계.
제 10 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 인코더들은 상기 제1 및 제2 치차로부터 펄스를 발생시키는 펄스 코더를 포함하고,
상기 제어 장치는 상기 제1 및 제2 주축들 각각의 C축 원점에 대한 위상을 상기 펄스로부터 검출된 치차의 톱니 개수(N)로부터 산출하는 공작기계.
삭제
삭제
제 9 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 주축들 사이에 배치되어 상기 공작물이 관통하도록 지지하는 가이드 부시를 더 포함하는 공작기계.
제1 주축대의 제1 주축에 다각형 단면 형상을 갖는 다각 기둥형 공작물의 일단부를 클램프하고;
상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출하고;
상기 제1 주축에 동일 축선 상에서 대향 배치된 제2 주축을 구비하는 제2 주축대를 상기 제1 주축대에 대하여 상대 이동하여 상기 제2 주축에 상기 다각 기둥형 공작물의 타단부를 클램프하고;
상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출하고; 그리고
상기 산출된 위상들에 기초하여 상기 다각 기둥형 공작물의 양단부를 클램프할 때 상기 제1 및 제2 주축들 사이의 위상을 동기화하도록 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 것을 포함하고,
상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출하는 것은, 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출한 후, 상기 공작물의 일단부를 상기 제1 주축에 클램핑할 때 상기 공작물의 옆면들 중 하나를 기준면으로 하여 소정 각도만큼 회전하는 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 제1 위상값을 산출하는 것을 포함하고,
상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출하는 것은, 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출한 후, 상기 공작물의 타단부를 상기 제2 주축에 클램핑할 때 회전하는 상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 제2 위상값을 산출하는 것을 포함하는 공작기계의 제어 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 제1 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출하는 것은 상기 공작물의 일단부를 상기 제1 주축에 클램핑할 때 상기 제1 주축과 함께 회전하는 제1 치차의 회전 각도를 검출하는 것을 포함하고,
상기 제2 주축의 C축 원점에 대한 위상을 산출하는 것은 상기 공작물의 타단부를 상기 제2 주축에 클램핑할 때 상기 제2 주축과 함께 회전하는 제2 치차의 회전 각도를 검출하는 것을 포함하는 공작기계의 제어 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 치차들의 회전 각도들을 각각 검출하는 것은 상기 회전하는 제1 및 제2 치차들의 톱니들의 개수에 따라 발생된 펄스들을 카운트하여 상기 제1 및 제2 주축들의 C축 원점에 대한 상기 제1 및 제2 위상값들을 각각 산출하는 것을 포함하는 공작기계의 제어 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 주축들의 속도가 동기되어 상기 공작물의 양단부를 동기 회전시키는 것을 더 포함하는 공작기계의 제어 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 주축들을 제어하는 것은 상기 산출된 위상차가 위상 쉬프트 파라미터로 입력된 CNC의 구동 프로그램을 수행하는 것을 포함하는 공작기계의 제어 방법.
제 15 항에 있어서, 가이드 부시에 의해 상기 공작물의 중간 부위를 지지하는 것을 더 포함하는 공작기계의 제어 방법.