KR200266792Y1 - 머시닝센터의 팔레트 위치 자동 판별 교환장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 머시닝센터의 팔레트 위치 자동 판별 교환장치에 관한 것으로, 자동 팔레트 교환장치 그리고 가공프로그램이 탑재된 프로그램가능형 기계제어장치 및 입출력부를 포함한 수치제어장치를 가진 머시닝센터에 있어서, 상기 머시닝센터의 정면 중심에서 좌/우에 각각 설치되어 좌/우 어느 한쪽에서 상기 자동팔레트 교환장치에서 대기중인 팔레트를 감지하는 리미트스위치와, 상기 입출력부를 통해 입력되는 상기 좌/우 어느 한쪽 리미트스위치의 검출신호에 따른 상기 가공프로그램의 명령에 의해 가공완료된 팔레트를 가공영역 외부로 인출하는 한편 상기 가공물이 실려 대기중인 팔레트를 가공영역 내부로 인입하는 팔레트 교환을 반복수행토록 하는 매크로 프로그램을 탑재한 프로그램가능형 기계제어장치를 가진 수치제어장치를 포함하도록 구성한 머시닝센터의 팔레트 위치 자동 판별 교환장치로 대기중인 팔레트의 위치를 자동감지하여 그에 따른 해당 매크로프로그램의 실행에 의해 대기중인 팔레트를 자동인입 및 가공완료된 팔레트를 자동인출함으로써 작업의 효율성이 좋아지고, 작업자의 실수로 인한 팔레트간 충돌발생 요인도 거의 줄어들어 애프터서비스 발생 빈도도 상당히 저하되는 효과가 있다.

Description

머시닝센터의 팔레트 위치 자동 판별 교환장치{Apparatus for automatically discriminating and changing pallet position in machining center}

본 고안은 머시닝센터의 팔레트 위치 자동 판별 교환장치에 관한 것으로, 특히 가공물이 실려 자동 팔레트 교환장치에 대기중인 팔레트의 위치를 자동감지하여 가공완료된 팔레트와 자동교환될 수 있도록 한 머시닝센터의 팔레트 위치 자동 판별 교환장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동 가공에 가장 대표적인 기계가 바로 컴퓨터 수치제어(CNC) 공작기계일 것이다. 컴퓨터 수치제어란 공작물에 대한 공구의 움직임을 수치나 부호로 구성된 수치정보에 의해 자동 제어하는 공작기계를 말한다. 컴퓨터 수치제어 공작기계 중에 가장 널리 사용되고 있는 것이 컴퓨터 수치제어 선반과 머시닝 센터인데, 이는 공장 자동화를 하기 위한 필수적인 기본 구성 요소이기 때문이다.

상기 머시닝센터란 수치제어에 의하여 절삭에 필요한 여러 종류의 절삭 공구를 자동으로 바꾸어 가면서 공작물을 절삭 가공하는 기계이다. 예를 들어, 평면깎기를 끝낸 다음, 크기가 다를 여러 개의 구멍을 뚫을 때에 기계가 드릴을 자동으로 교환하여 구명을 뚫게 된다. 이와같이 머시닝센터는 여러 가지 가공 공정을 연속적으로 할 수 있는 수치 제어식 복합 공작 기계이다.

또한 머시닝 센터(Machining center)는 자동 운전이 가능하며 자동 팔레트 교환 장치(Automatic pallet changer), 로봇(robot), 자동 운반 장치 및 자동 창고 등과 함께 절삭 가공의 능률화는 물론 기계 공장에서 부품 가공 공정의 자동화를 실현하는데 단위 공작 기계로서의 중요한 역할을 하고 있다.

이러한 머시닝센터는 입출력제어기능, 연산처리기능, 서보제어기능 기타 여러가지 기능을 가진 기계제어장치(MCU:Machine Control Unit), 즉 수치제어장치와 그 인터페이스인 조작판을 포함하고 있는데, 상기 조작판(operating panel)은 머시닝 센터를 제어하기 위한 프로그램이나 데이터를 입력하고 편집하는 패널로서 그 모양과 기능은 기계의 종류와 제작 회사에 따라 조금씩 차이가 있다. 일반적으로컨트롤러 조작판과 기계 조작판으로 나눌 수 있고, 각종 정보를 입력하는 입력 키(data key)와 기계 조작의 종합적인 기능을 담당하는 기능 키(function key), 그리고 필요한 정보를 나타내는 CRT(Cathode Ray Tube)화면으로 구성되어 있다. 그 외에도 전원 스위치 버튼, 비상시에 기계의 동작을 정지시키기 위한 비상 정지(emergency stop) 버튼, 수동 펄스 발생기(MPG : Manual Pulse Generator)등도 설치되어 있다. 이 버튼 및 스위치들을 사용하여 원점 복귀, 프로그램의 편집, 자동 운전, 수동 운전, 핸들 운전, 각축의 속도와 주축 회전수의 조절, 프로그램의 입력, 보정, 자기 진단 등을 할 수 있다.

그리고 그 부속장치로서, 공구 자동교환장치(ATC:Automatic Tool Changer)는 여러 개의 공구를 터릿에 설치하고, 터릿을 회전시켜 필요한 공구를 작업 위치로 이동시키는 터릿형(turret type)과 별도의 공구 매거진에 장착된 특정 공구를 공구 교환 암 등을 이용하여 교환하는 방식인 저장형(magazine type)이 있다.

자동 팔레트 교환 장치(APC:Automatic Pallet Changer)는 비절삭 시간을 단축시키기 위해 가공 완료된 공작물의 테이블과 소재를 고정시킨 대기중인 테이블을 교환시켜 기계의 가동률을 향상시키기 위한 장치이다. 즉, 미리 여러 개의 일감을 각각 팔레트에 장착하여 놓고 순서에 따라 한 팔레트의 가공이 끝나면 다음 팔레트로 교환시켜 주는 장치로서 연속 작업을 능률적으로 할 수 있다.

팔레트 교환은 셔틀(shuttle)방식과 새들(saddle)방식이 있는데, 여기서 새들방식이란 새들위에 배치되어 볼스크류에 의해 동작되는 테이블을 파트 1과 파트 2로 구분하여, 파트 1위에 있는 가공물을 가공하고 있는 동안 파트 2의 테이블 위에 다음 가공물을 장착 할 수 있도록 고안된 것이고, 셔틀방식은 일정한 구간을 계속해서 반복동작으로 왕복하여 공작물을 교환하는 방식이다.

유압장치는 유압을 발생시켜 실린더와 피스톤의 작동에 의하여 자동 공구 교환장치나 자동 팰릿교환 장치를 구동시키는 장치이다.

이 외에 절삭 칩을 한 곳으로 신속하게 모아 칩에 있는 고온의 열이 기계나 일감으로 전도되는 것을 막고 또한 기계주위의 청결을 유지해 주는 장치인 칩처리장치와, 작동 매체로 공기를 이용하며 자동 공구 교환 장치를 작동시키기 위해 주축에서 공구를 빼거나 고정할 때 사용될 뿐 아니라 공구 장착 부분의 세척에도 사용되는 공압장치등이 있다.

이러한 머시닝센터의 부속장치중에서 셔틀방식의 자동 팔레트 교환장치(APC : Automatic Pallet Changer)가 설치되어 있는 경우는 가공완료된 공작물의 팔레트를 왼쪽으로 내보내야 할지 오른쪽으로 내보내야 할지 그 교환위치를 육안으로 직접 확인(수동확인)한 후, 프로그램을 직접 수동작성, 입력 및 실행하여 가공완료된 팔레트를 머시닝센터의 가공영역 밖으로 내보내고 대기중인 새로운 공작물의 팔레트를 머시닝센터의 가공영역 내로 이동하여 교환한다.

그런데 이렇게 가공완료된 공작물의 팔레트의 교환위치를 육안으로 직접 확인하여 프로그램함에 따라 그 프로그램에 의해 교환위치가 선정 작성된 보조 프로그램을 호출하여 팔레트 교환을 실행함으로써 자동 팔레트 교환 실행시 매번 위치를 수동으로 확인하여야 하는 번거로움이 발생되는 문제점이 있었고, 특히 작업자의 자동 교환위치 프로그램 실수로 인하여 팔레트간 충돌로 가공물 손실 및 애프터서비스 발생요인이 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특히 가공물이 실려 자동 팔레트 교환장치에 대기중인 팔레트의 위치를 자동감지하여 자동교환 프로그램에 의하여 가공완료된 팔레트와 자동교환될 수 있도록 함으로써 작업효율성 및 편리성 추구 그리고 팔레트간 충돌발생 요인을 사전에 제거하려고 함에 그 목적이 있는 것이다.

이러한 본 고안의 목적은 자동 팔레트 교환장치 그리고 가공프로그램이 탑재된 프로그램가능형 기계제어장치 및 입출력부를 포함한 수치제어장치를 가진 머시닝센터에 있어서, 상기 머시닝센터의 정면 중심에서 좌/우에 각각 설치되어 좌/우 어느 한쪽에서 상기 자동팔레트 교환장치에서 대기중인 팔레트를 감지하는 리미트스위치와, 상기 입출력부를 통해 입력되는 상기 좌/우 어느 한쪽 리미트스위치의 검출신호에 따른 상기 가공프로그램의 명령에 의해 가공완료된 팔레트를 가공영역 외부로 인출하는 한편 상기 가공물이 실려 대기중인 팔레트를 가공영역 내부로 인입하는 팔레트 교환을 반복수행토록 하는 매크로 프로그램을 탑재한 프로그램가능형 기계제어장치를 가진 수치제어장치를 포함하도록 구성한 머시닝센터의 팔레트 위치 자동 판별 교환장치에 의해 달성되는 것이다.

도 1은 본 고안에 의한 팔레트 위치 자동 판별 교환장치의 구성을 도시한 회로블럭도이고,

도 2는 본 고안에 따른 팔레트 위치 자동 판별 교환장치의 작동을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10,11 : 리미트스위치 20 : 수치제어장치

21 : 입출력부 22 : 프로그램가능형 기계제어장치

22a : 가공프로그램 22b : 매크로프로그램

이하 본 고안의 구성 및 작용을 첨부된 바람직한 실시예의 도면을 통하여 상세하게 기술하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 의한 팔레트 위치 자동 판별 교환장치의 구성을 도시한 회로블럭도이고, 도 2는 본 고안에 따른 팔레트 위치 자동 판별 교환장치의 작동을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

이에 따른 본 고안은 자동 팔레트 교환장치(미도시) 그리고 가공프로그램(22a)이 탑재된 프로그램가능형 기계제어장치(22) 및 입출력부(21)를 포함한 수치제어장치(20)를 가진 머시닝센터(미도시)에 있어서, 상기 머시닝센터의 좌/우에 각각 설치되어 좌/우 어느 한쪽에서 상기 자동팔레트 교환장치에서 대기중인 팔레트를 감지하는 리미트스위치(10)(11)와, 상기 입출력부(21)를 통해 입력되는 상기 좌/우 어느 한쪽 리미트스위치(10)(11)의 검출신호에 따른 상기 가공프로그램(22a)의 명령에 의해 가공완료된 팔레트를 외부로 인출하는 한편 상기 가공물이 실려 대기중인 팔레트를 내부로 인입하는 팔레트 교환을 반복수행토록 하는 매크로 프로그램(22b)을 탑재한 프로그램가능형 기계제어장치(PMC:ProgrammableMachine Control Unit)(22)를 가진 수치제어장치(20)를 포함하여 구성한 것이다.

상기 리미트스위치(10)(11)는 머시닝센터의 구조상 팔레트 위치 판별시점에서 좌/우 동시에 터치되는 경우는 발생하지 않는다.

상기 매크로 프로그램(22b)은 매크로기능에 의한 것으로, 동일한 프로그램이 반복되는 경우 매크로 변수를 이용하여 매크로 변수의 값만을 바꿔줌으로써 프로그램을 단순하게 할 수 있어 효율적이다.

즉, 매크로 프로그램(22b)은 매크로변수를 이용하여 호출되는 것이다.

그리고 상기 리미트 스위치(10)(11)란 접촉자로 외부의 변위를 검출하고, 전기접점의 개폐를 하는 스위치로서 접촉식이지만, 포토다이오드와 포토트랜지스터를 이용한 비접촉식 검출방식을 사용할 수도 있다.

상기한 팔레트 위치 자동 판별 교환장치의 동작순서는 도 2에 도시한 바와같이, 가공물이 실려 자동 팔레트 교환장치에서 대기중인 팔레트의 위치를 머시닝센터의 좌/우 어느 한쪽에서 리미트스위치(10)(11)에 의해 검출된다(S₁). 그러면 상기 좌/우 어느 한쪽 리미트 스위치(10)(11)의 검출신호에 따라 가공프로그램(22a)에 의해 가공완료된 팔레트와 대기중인 팔레트의 교환을 지시(명령)하고(S₂), 상기 팔레트 교환명령에 따라 상기 좌/우 어느 한쪽에 해당하는 매크로프로그램(22b)을 호출한다(S₃). 그리고, 가공완료된 팔레트를 머시닝센터의 가공영역 외부로 인출하는 한편 대기중인 팔레트를 머시닝센터의 가공영역 내부로 인입하는 팔레트 교환을 실행하여(S₄) 순차동작하면서 반복수행토록 구성되어 있다.

이하, 본 고안을 도 1과 도 2에 의해 그 작용을 상세히 기술하면 다음과 같다.

도 1에 의하면, 리미트스위치(10)(11)는 가공물이 실려 자동 팔레트 교환장치에서 대기중인 팔레트가 머시닝센터의 정면 중심에서 왼쪽에 있는지 오른쪽에 있는지 그 위치를 파악할 수 있는 소자로서, 대기중인 팔레트가 왼쪽에 있을 경우는 왼쪽의 리미트스위치(10)가, 오른쪽에 있을 경우는 오른쪽의 리미트스위치(11)가 상기 팔레트에 의해 터치됨으로써 온(ON)된다.

이렇게 온된 리미트스위치(10)(11)에 의한 팔레트 검출신호가 수치제어장치(20)의 입출력부(21)를 통해 프로그램 가능형 기계제어장치(22)에 입력되어 가공프로그램(22a)을 실행시킨다.

상기 실행된 가공프로그램(22a)은 가공완료된 팔레트와 대기중인 팔레트를 교환하기위해서 매크로프로그램(22b)을 호출하게 된다.

만약 대기중인 팔레트가 오른쪽에 있을때는 해당 매크로프로그램(22b)에 의하여 가공완료된 팔레트는 왼쪽으로 이동하게 되어 머시닝센터의 가공영역 밖으로 인출되고, 상기 대기중인 팔레트는 머시닝센터의 가공영역내로 인입된다.

그리고 대기중인 팔레트가 왼쪽에 있을때는 해당 매크로프로그램(22b)에 의하여 가공완료된 팔레트는 오른쪽으로 이동하게 되어 머시닝센터의 가공영역 밖으로 인출되고, 상기 대기중인 팔레트는 머시닝센터의 가공영역내로 인입된다.

이러한 동작을 순서대로 반복하게 되는 것이다.

즉, 대기중인 팔레트의 유무를 리미트스위치(10)(11)가 확인하여 가공프로그램(22a)이 이미 작성되어 프로그램 가능형 기계제어장치(22)에 탑재된 해당 매크로프로그램(22b)을 자동 호출 및 실행하여 가공완료된 팔레트를 머시닝센터의 가공영역 밖으로 내보내고 새로운 공작물의 팔레트를 머시닝센터 가공영역내로 이동시켜 교환하는 것이다.

상기 동작을 좀더 상세하게 도 2에 도시한 플로우챠트(순서도)에 의해 설명하면 다음과 같다.

가공물이 실려 자동 팔레트 교환장치에서 대기중인 팔레트가 머시닝센터의 정면 중심에서 좌/우 어느 한쪽에 설치된 리미트스위치(10)(11)에 터치되어 검출되고, 상기 터치되어 온된 좌/우 어느 한쪽 리미트 스위치(10)(11)의 검출신호에 의해 가공프로그램(22a)이 가공완료된 팔레트와 대기중인 팔레트를 교환하도록 해당 매크로프로그램(22b)에 지시하게 되고, 상기 팔레트 교환명령에 따라 좌/우 어느 한쪽에 해당하는 매크로프로그램(22b)이 호출되게 되며, 가공완료된 팔레트를 머시닝센터의 가공영역 외부로 인출하는 한편 대기중인 팔레트를 머시닝센터 가공영역 내부로 인입하는 팔레트 교환을 실행하게 되는 것이다.

이러한 과정이 순차동작되면서 반복수행되어 대기중인 팔레트의 위치에 따라 좌/우로 팔레트가 계속해서 교환되면서 가공물을 가공하게 된다.

이와같이 리미트스위치가 팔레트의 위치를 자동감지하고 그에 따라 매크로프로그램이 실행되어 팔레트를 자동인입 및 인출함으로써 종래와 같이 육안으로 식별할 필요가 없어 작업의 효율성이 좋아지고, 작업자의 실수로 인한 팔레트간 충돌발생 요인도 거의 줄어들어 애프터서비스 발생 빈도도 상당히 저하되는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 자동 팔레트 교환장치 그리고 가공프로그램이 탑재된 프로그램가능형 기계제어장치 및 입출력부를 포함한 수치제어장치를 가진 머시닝센터에 있어서, 상기 머시닝센터의 정면 중심에서 좌/우에 각각 설치되어 좌/우 어느 한쪽에서 상기 자동팔레트 교환장치에서 대기중인 팔레트를 감지하는 리미트스위치와, 상기 입출력부를 통해 입력되는 상기 좌/우 어느 한쪽 리미트스위치의 검출신호에 따른 상기 가공프로그램의 명령에 의해 가공완료된 팔레트를 가공영역 외부로 인출하는 한편 상기 가공물이 실려 대기중인 팔레트를 가공영역 내부로 인입하는 팔레트 교환을 반복수행토록 하는 매크로 프로그램을 탑재한 프로그램가능형 기계제어장치를 가진 수치제어장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 팔레트 위치 자동 판별 교환장치.
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