KR20030092384A - 공작기계 이송 속도 취득 시스템 - Google Patents

Abstract

공작기계 이송 속도 취득 시스템이 개시된다. 개시된 공작기계 이송 속도 취득 시스템은, 공작기계에 설치되어 상기 공작기계의 이송장치로 이용되는 볼나사와; 상기 볼나사의 이송 및 회전방향에 수직으로 설치되어 이송 및 회전을 카운팅하는 근접 스위치와; 상기 근접 스위치에서 발생한 신호를 받아 펄스를 카운팅하는 카운터 보드와, 상기 카운터 보드의 데이터를 받아 상기 공작기계의 이송 속도를 계산하는 이송 속도 계산모듈을 구비하는 컴퓨터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 데이터를 외부에서 취득할 수 있고, 이 데이터를 수치화할 수 있어 전광판이나, 데이터베이스에 의한 활용이 가능하고, 관리가 용이한 이점이 있다.

Description

공작기계 이송 속도 취득 시스템{SYSTEM FOR GAINING FEED RATE FOR MACHINE TOOL}

본 발명은 공작기계 이송 속도 취득 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수치화가 가능하여 전광판, 데이터베이스에 의한 활용이 이루어지도록 한 공작기계 이송 속도 취득 시스템에 관한 것이다.

공작기계가 작동하는 축의 이송 속도는 자체의 컨트롤 패널(control panel)에 리얼타임(real time)으로 표시되고 있다.

그러나 이송 속도를 외부의 전광판이나 데이터(data)로 활용하기는 어렵다. 그리고 각 장비 메이커(maker)의 시스템 폐쇄성으로 인하여 장비에서 신호를 취득하기 어렵기 때문에 일일이 장비의 컨트롤 패널에서만 가공속도를 확인하여야 하며, 데이터로서의 저장 및 활용이 어려우므로 공작기계의 가공관리에 애로가 있다.

이와 같이 종래에는 공작기계에서의 신호취득이 어려워 장비가 갖고 있는 또는 취득한 데이터를 외부에서 이용하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 공작기계에서 외부에서 신호취득을 하여 취득한 데이터를 수치화하여 이용의 편리성이 이루어지도록 한 공작기계 이송 속도 취득 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공작기계 이송 속도 취득 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2a 내지 도 2b는 도 1의 근접 스위치의 구조 및 작동을 설명하기 위해 나타내 보인 도면.

도 3a 및 도 3b는 볼나사의 피치를 읽는 근접 스위치 상태를 나타내 보인 도면.

도 4는 볼나사의 회전에 대한 근접 스위치의 출력 신호도.

도 5는 카운터 보드의 신호 출력도.

도 6은 발명에 따른 공작기계 이송 속도 취득 시스템의 흐름도를 개략적으로 나타내 보인 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10. 볼나사

20. 근접 스위치

30. 컴퓨터

31. 카운터 보드

32. 이송 속도 계산모듈

33. 전원

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공작기계 이송 속도 취득 시스템은, 공작기계에 설치되어 상기 공작기계의 이송장치로 이용되는 볼나사와; 상기 볼나사의 이송 및 회전방향에 수직으로 설치되어 이송 및 회전을 카운팅하는 근접 스위치와; 상기 근접 스위치에서 발생한 신호를 받아 펄스를 카운팅하는 카운터 보드와, 상기 카운터 보드의 데이터를 받아 상기 공작기계의 이송 속도를 계산하는 이송 속도 계산모듈을 구비하는 컴퓨터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 공작기계 이송 속도 취득 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 공작기계 이송 속도 취득 시스템은, 도면에는 전부 도시되지는 않았지만, 공작기계에 설치되어 이 공작기계의 이송장치로 이용되며, 산(11)과 골(12)이 일정하게 형성된 볼나사(ball screw)(10)와, 이 볼나사(10)의 이송 및 회전방향에 수직으로 근접되게 설치되어 볼나사(10)의 이송 및 회전을 카운팅(counting)하는 근접 스위치(20)와, 이 근접 스위치(20)에서 발생한 신호를 받아 펄스(pulse)를 카운팅하는 카운터 보드(counter board)(31)와, 이 카운터 보드(31)의 데이터를 받아 공작기계의 이송 속도를 계산하는 이송 속도 계산모듈(32)을 구비하는 컴퓨터(30)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 근접 스위치(20)의 전원은 컴퓨터(30)의 전원(33)을 이용토록 한다. 즉, 근접 스위치(20)의 전원으로 컴퓨터(30)의 예컨대 12V의 전원(33)을 이용한다.

그리고 상기 공작기계의 이송 속도는 아래의 식 1로 계산된다.

[식 1]

V＝S ×F／60

여기서, V는 이송 속도(mm/min)

S는 단위펄스당 이송거리(mm/pulse)

F는 단위시간당 발생한 펄스수(mm/pulse)

한편, 상기 볼나사(10)는 나사에 전달되는 회전 운동을 볼을 사이에 두고 구름 접촉하고 있는 너트를 통해 직선운동으로 바꾸어주는 기구로서, 높은 전달 효율을 얻을 수 있는 직선운동기구이다. 이러한 볼나사(10)는 다른 기구와는 달리 회전운동이 직선운동으로 바뀔 때 발생하는 여러 가지 요인 예컨대, 단속적 충격, 백래쉬(backlash)에 의한 오차 등이 적으므로 주로 정밀도를 요구하는 기계 또는 공작기계 등의 이송 장치로 쓰인다.

그리고 상기 근접 스위치(20)는 일반적인 마이크로 스위치(micro switch), 리미트 스위치(limit switch) 등의 기계적인 접촉에 의한 것을 대신하여 무접촉으로 검출면에 근접한 검출대상물의 유무를 판별하는 장치이다.

특히 도 2a에 도시된 바와 같이, 검출면은 일정영역의 자장영역(21)을 가지고 있고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 이 자장영역(21) 안으로 물체(예컨대 볼나사(10))가 들어오면 근접 스위치(20)는 자신의 입력 전원에 가까운 값을 출력하게 된다.(자성이 큰 물체일수록 출력값은 입력값에 가깝게 나온다.)

그러나 도 2c에 도시된 바와 같이, 이 자장영역(21)의 안에 물체가 없을 때는 기준 전압(0V)을 출력하게 된다(그림 5).

이러한 근접 스위치(20)의 원리를 이용해서 이송시스템의 이송량이나, 회전체의 회전속도를 판별하기 위하여 주로 검출대상물의 이송, 회전방향에 수직하게 설치되어 이송 및 회전을 카운팅 한다

또한 상기 카운터 보드(31)는 근접 스위치(20)의 온/오프(on/off) 신호를 읽고 이를 처리하기 위해서는 전용 카운터를 쓰거나, 컴퓨터(30) 인터페이스 interface)를 통해야만 한다. 여기서 차후에 신호의 재활용성이나 응용처리를 위해서는 컴퓨터(30)에 설치된 카운터 보드(31) 인터페이스를 통하는 것이 바람직하다. 이러한 카운터 보드(31)는 외부에서 발생한 펄스 신호를 컴퓨터(30) 내부에서 처리하기 위하여 받아 트리거 온(trigger on)이나 트리거 오프(off)를 읽어 펄스를 카운팅하고, 디지털 신호인 펄스의 발생 횟수를 읽어 신호의 개수나 속도로서 신호 발생체의 움직임을 판단할 수 있다.

그리고 이 카운터 보드(31)는 이벤트 카운팅(event counting), 펄스발생기 예컨대 인코더(encoder), 리니어 스케일(linear scale) 등의 신호처리를 통한 공장 자동화 등에 사용할 수 있는 용도가 매우 다양하다.

또한 상기 컴퓨터(30)는 일반적인 개인용 컴퓨터(PC)로도 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 공작기계 이송 속도 취득 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 우선, 공작기계 이송 축에 설치된 볼나사(10)에 수직하고, 거리가 예컨대 약 2mm 이하가 되도록 근접 스위치(20)를 고정 설치한다. 상기 근접 스위치(20)의 전원은 컴퓨터(30)의 12V 전원(33)을 이용하고, 이 근접 스위치(20)의 출력을 컴퓨터(30)의 카운터 보드(31)로 받아 컴퓨터(30) 내에서 용도에 맞게 처리를 해준다.

여기서는 이송 속도를 검출해야 하므로 출력 펄스의 단위 시간당 발생률(주파수)을 처리하고, 펄스 하나가 발생하는 것은 볼나사(10)가 1회전했다는 의미가 된다. 펄스 하나가 발생할 때 상기한 식 1에서와 같이 이송 속도를 구한다.

그리고 신호취득은, 상기 근접 스위치(20)가 고정되어 있고, 볼나사(10)가 회전한다면 도 3a에 도시된 바와 같이, 근접 스위치(20)의 검출면 앞에 볼나사(10)의 골(12)이 나타나면 오프(off)상태이고, 도 3b와 같이 산(11)이 나타나면 온(on) 상태가 된다. 이를 연속적인 신호로 확인하면 도 4와 같은 그래프를 얻을 수 있다.

또한 상기 카운터 보드(31)에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 근접 스위치 20)의 출력 신호중 단위 시간당 포지티브 에지(positive edge)(로직 레벨 0 →1)의 개수를 계산하여 단위 시간당 펄스수를 출력한다.

또한 상기 이송 속도 계산모듈(32)에서는 상기한 식 1에 따라 단위 펄스당 이송거리와 단위 시간당 발생한 펄스를 곱하여 이송 속도를 계산한다.

한편, 도 6에는 이와 같이 작동되는 본 발명에 따른 공작기계 이송 속도 취득 시스템의 흐름도가 개략적으로 도시되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 공작기계 이송 속도 취득 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.

데이터를 외부에서 취득할 수 있고, 이 데이터를 수치화할 수 있어 전광판이나, 데이터베이스에 의한 활용이 가능하고, 관리가 용이하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 공작기계에 설치되어 상기 공작기계의 이송장치로 이용되는 볼나사와;

   상기 볼나사의 이송 및 회전방향에 수직으로 설치되어 이송 및 회전을 카운팅하는 근접 스위치와;

   상기 근접 스위치에서 발생한 신호를 받아 펄스를 카운팅하는 카운터 보드와, 상기 카운터 보드의 데이터를 받아 상기 공작기계의 이송 속도를 계산하는 이송 속도 계산모듈을 구비하는 컴퓨터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 이송 속도 취득 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 근접 스위치의 전원은 상기 컴퓨터의 전원을 이용토록 이루어진 것을 특징으로 하는 공작기계 이송 속도 취득 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 공작기계의 이송 속도는 아래의 식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 공작기계 이송 속도 취득 시스템.

   [식]

   V＝S ×F／60

   여기서, V는 이송 속도(mm/min)

   S는 단위 펄스당 이송거리(mm/pulse)

   F는 단위시간당 발생한 펄스수(mm/pulse)