KR20060075909A

KR20060075909A - 보조 수치 제어장치를 이용한 공작기계의 공구 파손 감지장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060075909A
Application number: KR1020040115283A
Authority: KR
Inventors: 손병목
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2006-07-04

Abstract

본 발명은 메인 수치 제어부에 보조 수치 제어부를 연결하되 상기 보조 수치 제어부를 통해 공작기계의 공구 파손을 확인하고 이를 메인 수치 제어부에 통보토록 함으로써, 공작기계의 파손 확인을 보다 빠르게 진행할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 보조 수치 제어장치를 이용한 공작기계의 공구 파손 감지 장치 및 방법에 관한 것으로,

매인 수치 제어부에 접속되어 메인 수치 제어부에서 공구감지 지령을 하달하게 되면 공구 파손 감지를 위한 서보모터 지령을 내리고 그 결과 정보를 송신하는 보조 수치 제어부와; 상기 보조 수치 제어부의 지령에 따라서 서보모터를 동작시키는 공구 감지용 서보모터 제어부와; 상기 보조 수치 제어부의 지령에 따라서 이송 스크류를 움직여 공구 감지용 센서를 일정한 지점으로 유동시키는 서보모터와; 상기 이송 스크류의 스크류 면을 따라 좌우로 왕복 이동하는 가이드 플레이트와, 상기 가이드 플레이트 끝단에 연결되는 도전성 단자대로 이루어져 상기 도전성 단자를 통해 공작기계 공구의 파손여부를 전기적 통전으로 확인하여 보조 수치 제어부로 전송하는 공구 감지용 센서를 포함하여 구성함이 특징이다.

보조 수치 제어장치

Description

보조 수치 제어장치를 이용한 공작기계의 공구 파손 감지 장치 및 방법{A Tool Breakage Sensing Unit of CNC and Method Thereof}

도 1은 본 발명의 구성 블록도.

도 2는 본 발명의 공구 파손 감지 센서 장착 실시예도.

도 3은 본 발명의 동작 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 주조작반 20: 메인 수치 제어부

30: 프로그램 저장부 40: PLC

50: 기계 제어부 60: 자동공구 교환장치

70: 자동 파레트 교환장치 80: 서보 제어부

90: 서보모터 100: 보조 수치 제어부

110: 공구 감지용 서보 제어부 120: 공구 감지용 서보모터

130: 공구 감지용 센서

본 발명은 보조 수치 제어장치를 이용한 공작기계의 공구 파손 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 메인 수치 제어부에 보조 수치 제어부를 연결하되 상기 보조 수치 제어부를 통해 공작기계의 공구 파손을 확인하고 이를 메인 수치 제어부에 통보토록 함으로써, 공작기계의 파손 확인을 보다 빠르게 진행할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 보조 수치 제어장치를 이용한 공작기계의 공구 파손 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 각종 가공 시스템에서 공작물을 가공하는 경우 가공량이나 가공시간에 따라 공구의 마모량이 점차 증가하게 되며, 이 경우 공작물의 가공속도가 지연되는 것은 물론, 가공물의 가공면이 거칠어지고 가공 정밀도가 떨어지게 된다.

또한, 가공 작업시 공작물에 무리한 힘을 가하여 또는 공구의 상태와 공작물의 재질 특성 등의 영향으로 공구가 파손되는 경우가 빈번히 발생되고 있으며, 공구가 파손된 상태에서 이를 확인하지 않고 가공작업을 행하는 경우가 있다.

이처럼 공구가 파손된 상태에서 이를 확인하지 아니하고 가공작업을 행할 경우 가공이 불가능하거나 가공부의 마찰저항 등으로 인하여 공구가 완전히 파손됨과 동시에 공구의 파편이 작업자에게 튀어 안전사고를 유발하는 문제점도 있다.

그러나, 작업자가 이와 같은 공구의 마모량이나 파손상태(파손량이 적을 경우)를 확인하기가 용이하지 않은 단점이 있으며, 따라서 공구의 마모 또는 파손상태를 간편하게 확인할 필요성이 절실히 요구되고 있다.

또한, 기존의 공구 파손감지장치는 장비의 각 축을 제어하는 NC와 병행하여 사용함으로서 공구파손 여부를 확인하는데 많은 시간이 걸렸다.

즉, 한 공구를 확인하는데 18 - 20초 정도 소요되었다.

또한, 가공 영역내에 공구 파손감지 장치를 설치함으로써 절삭유에 대해 보호해야 하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 외부에 다른 수치 제어장치를 이용하여 공구파손 감지장치를 제어함으로써 공구파손 여부를 확인하는데 시간을 줄여서 전체 가공 시간을 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 주조작반(10)과, 메인 수치 제어부(20)와, 프로그램 저장부(30)와, PLC(40)와, 기계 제어부(50)를 포함하여 이루어지는 공작기계에 있어서, 상기 메인 수치 제어부(20)에 접속되어 메인 수치 제어부(20)에서 공구감지 지령을 하달하게 되면 공구 파손 감지를 위한 서보모터 지령을 내리고 그 결과 정보를 송신하는 보조 수치 제어부(100)와; 상기 보조 수치 제어부(100)의 지령에 따라서 서보모터를 동작시키는 공구 감지용 서보모터 제어부(110)와; 상기 보조 수치 제어부(100)의 지령에 따라서 이송 스큐류(133)를 움직여 공구 감지용 센서를 일정한 지점으로 유동시키는 서보모터(120)와; 상기 서보모터(120)에 의해 구동되어 공작기계 공구의 파손여부를 전기적 통전으로 확인하여 보조 수치 제어부(100)로 전송하는 공구 감지용 센서(130)를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 공구 감지용 센서(130)는 상기 이송 스크류의 스큐류(133)의 면 을 따라 좌우로 왕복 이동하는 가이드 플레이트(132)와, 상기 가이드 플레이트(132) 끝단에 연결되는 도전성 단자대(133)로 이루어져 상기 도전성 단자를 통해 공작기계 공구의 파손여부를 확인하는 것이 특징이다.

또한, 매인 수치 제어부에서 한 공구의 가공 완료후 공구 파손 감지를 지령하고, 이와 동시에 공구의 오프셋을 전송하는 단계와; 보조 수치 제어부에서 공구 파손 감지 지령과 공구 오프셋을 읽으면서 상호 인터록을 확인하는 단계와; 공구 파손 감지 장치가 이동해도 좋은 상태이면 공구 파손 장치가 이동해서 공구 파손여부를 확인하는 단계와; 공구가 파손되었으면 보조 수치 제어부에서 메인 수치 제어부로 에러신호를 보내고 메인 수치 제어부에서는 공구 파손 알람을 표시하면서 가공 작업을 정지하는 단계로 이루어져 순차 진행함이 특징이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 구성블록도로서, 도시한 바와 같이, 주조작반(10)과, 매인 수치 제어부(20)와, 프로그램 저장부(30)와, PLC(40)와, 기계 제어부(50)와, 자동공구 교환장치(60)와, 자동 파레트 교환장치(70)와, 서보 제어부(80)와, 서보모터(90)와, 보조 수치 제어부(100)와, 공구 감지용 서보 제어부(110)와, 공구 감지용 서보모터(120)와, 공구 감지용 센서(130)로 이루어진다.

상기 주조작반(10)은 가공 지령을 명령하는 기능을 하고, 수치 제어부(20)는 주조작반(10)의 명령에 따라서 상기 프로그램 저장부(30)에 저장된 가공에 필요에 프로그램을 입력받아 가공을 지령하고, PLC(40)는 수치 제어부(10)의 지령에 따라 시퀀스 제어를 지령하며 이에 따라 기계 제어부(50)를 통해 데이터를 교환하고 기계 제어부(50)에 명령을 전달하여 자동공구 교환장치(60)와 자동 파레트 교환장치(70)가 작동되어 공구교환 또는 파레트 교환이 자동으로 이루어지도록 하고, 또한 수치 제어부(20)는 서보계(80)에 공구회전 움직임 신호를 전달하여 서보모터(90)를 구동시켜 공구를 회전시킴으로서 가공물을 절단 또는 다듬는 가공을 행하게 된다.

이때, 본 발명은 보조 수치 제어부(100)를 구비하고 있는바, 상기 보조 수치 제어부(100)에는 공구 감지용 서보 제어부(110)와 공구 감지용 서보모터(120)가 연결되어 있고, 별도로 공구 감지용 센서(130)가 연결되어 있어, 상기 공구 감지용 서보모터(120)를 움직여 일정범위내에 공구 감지용 센서(130)로부터 신호가 전달되면 매인 수치 제어부(20)에 공구의 정상적인 착상상태를 알리는 역할을 한다.

즉, 매인 수치 제어부(20)에서 공구감지 지령을 하달하게 되면 보조 수치 제어부(100)는 공구 감지용 서보 제어부(110)를 통해 공구 감지 명령 이행을 위한 서보모터(120) 조작 지령을 내리게 되고, 상기 공구 감지용 서보 제어부(110)를 이를 수행하여 일정한 지점까지 공구감지용 서보모터(120)를 유동시킨다.

그러면 상기 서보모터(120)의 유동에 따라 움직이는 공구 감지용 센서(130)가 공구파손 여부를 센싱하여 이를 보조 수치 제어부(100)에 전달하고, 상기 보조 수치 제어부(100)는 이 데이터를 매인 수치 제어부(20)에 전달함으로써 매인 수치 제어부(20)가 공구의 파손상태를 알 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 서보모터와 센서의 실제 장착 상태를 예시한 도면으로서, 공구 감지용 센서(130)는 가이드 플레이트(131)와 도전성 단자대(132)로 이루어져 도전성 단자대(132)를 통해 전기적 단속 신호에 따라 공구의 존재를 감지토록하고, 상기 공구 감지용 센서(130)를 구성하는 가이드 플레이트(131)는 공구 감지용 서보모터(120)의 동력을 전달받는 이송 스크류(133)의 좌우로 이송에 의하여 좌우로 유동된다.

따라서, 공구 감지용 서보 제어부(110)에서 상기 서보모터(120)로 공구 감지를 위한 움직임 지령을 하달하게 되면, 상기 서보모터(120)는 이송 스크류(133)를 시계방향 또는 시계 반대방향으로 회동시켜 가이드 플레이트(131)를 적당한 지점으로 이송시키고, 이송된 상태에서 도전성 단자대(132)를 통해 공구가 전기적으로 감지될 경우에는 공구 파손이 일어나지 않은 것으로 판단하고, 이송된 상태에서 공구가 전기적으로 감지되지 않으면 공구가 파손된 것으로 판단하여 이를 보조 수치 제 어부(100)에 전달한다.

상기에서 전기적으로 공구파손을 확인하는 방법은, 가공장치를 그라운드 시키고 도전성 단자대(132)는 플러스극을 연결하여 전류를 흘려보내서 가능한바, 이때 통전이 되면 공구가 정상의 길이를 확보하고 있는 것이고, 공구가 마모 또는 파손되어 도전성 단자대(132)와 가공장치(1)의 공구(2)가 접촉되지 않은 경우에는 통전이 되지 않으므로 이런 방법으로 공구의 파손을 확인할 수 있다.

그리고, 상기 보조 수치 제어부(100)는 상기 공구파손 정보를 메인 수치 제어부(20)에 전송하기 때문에 메인 수치 제어부(20)에서는 공구의 파손상태를 곧바로 인지하여 에러신호를 출력함으로써 공구가 파손된 상태로 다음 공정이 일어나는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 메인 수치 제어부(20)와 보조 수치 제어부(100)를 별도로 운영하기 때문에 공구의 파손상태를 곧바로 인지할 수 있는바, 종래에는 공구파손을 확인하는데 약 18- 20초 정도 걸리는데, 본 발명을 이용하게 되면 약 2 - 3초면 충분하게 된다.

즉, 메인 수치 제어부(20)와 보조 수치 제어부(100)가 서로 독립된 상태로 제어영역을 갖고 해당하는 서보모터(120)를 작동하게 되므로 공구 파손 정보를 메인 수치 제어부에서 지령하면 보조 수치 제어부(100)가 독자적으로 서보모터(120)를 움직여 공구 파손 여부만을 확인하기 때문에 매우 빠른 속도로 공구파손여부를 확인할 수 있다.

결국, 종래에는 매인 수치 제어부(20)가 공작을 행하면서 공구파손 확인 지 령을 수행해야 하므로 인터록을 걸고 공구파손 확인 모드를 진행하고, 이후 공구파손 확인모드가 마무리되면 다시 본래의 공작수행 모드로 이동해야 하므로 시간이 많이 소요되나, 본 발명은 상기 메인 수치 제어부(20)와 분리된 보조 수치 제어부(100)를 구비함으로써 보조 수치 제어부가 공구파손 확인만을 전적으로 담당하게 되어 그만큼 따른 속도로 공구파손을 인식하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 동작 순서도로서, 매인 수치 제어부에서 한 공구의 가공 완료후 공구 파손 감지를 지령하고, 공구의 오프셋도 전송하는 단계(S10)와;

보조 수치 제어부에서 공구 파손 감지 지령과 공구 오프셋을 읽으면서 상호 인터록을 확인하는 단계(S20)와;

공구 파손 감지 장치가 이동해도 좋은 상태이면 공구 파손 장치가 이동해서 공구 파손여부를 확인하는 단계(S30)와;

공구가 파손되었으면 보조 수치 제어부에서 메인 수치 제어부로 에러신호를 보내고 메인 수치 제어부에서는 공구 파손 알람을 표시하면서 가공 작업을 정지하는 단계(S40)로 이루어진다.

상기 단계를 시행한 이후, 알람신호를 들은 작업자는 공구 파손 여부를 눈으로 확인후 공구를 교체토록 하고, 공구가 파손되지 않았으면 보조 수치 제어부에서 OK 신호를 보내고 매인 수치 제어부에서는 다음 가공 작업을 계속한다.

결국, 본 발명은 공구파손 감지시간의 단축으로 인해 생산성이 향상되고 가공 영역밖에서 공구 파손 여부를 확인함으로 유지 보수 및 안전에도 용이하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 공구파손을 확인하는데 있어서 외부에 별도의 수치 제어장치를 이용하여 공구파손 감지장치토록 하고 이를 수신하여 공작 프로그램을 진행토록 함으로써 공구파손 여부를 확인하는데 시간을 줄이는 효과를 제공하고 아울러 전체 가공 시간을 줄일 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 설명과 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형은 포함한 것으로 판단할 수 있다.

Claims

주조작반(10)과, 메인 수치 제어부(20)와, 프로그램 저장부(30)와, PLC(40)와, 기계 제어부(50)를 포함하여 이루어지는 공작기계에 있어서,

상기 메인 수치 제어부(20)에 접속되어 메인 수치 제어부(20)에서 공구감지 지령을 하달하게 되면 공구 파손 감지를 위한 서보모터 지령을 내리고 그 결과 정보를 송신하는 보조 수치 제어부(100)와;

상기 보조 수치 제어부(100)의 지령에 따라서 서보모터를 동작시키는 공구 감지용 서보모터 제어부(110)와;

상기 보조 수치 제어부(100)의 지령에 따라서 이송 스크류(133)를 움직여 공구 감지용 센서를 일정한 지점으로 유동시키는 서보모터(120)와;

상기 서보모터(120)에 의해 구동되어 공작기계 공구의 파손여부를 전기적 통전으로 확인하여 보조 수치 제어부(100)로 전송하는 공구 감지용 센서(130)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 보조 수치 제어장치를 이용한 공작기계의 공구 파손 감지 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공구 감지용 센서(130)는 상기 이송 스크류의 스큐류(133)의 면을 따라 좌우로 왕복 이동하는 가이드 플레이트(132)와, 상기 가이드 플레이트(132) 끝단에 연결되는 도전성 단자대(133)로 이루어져 상기 도전성 단자를 통해 공작기계 공구의 파손여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 보조 수치 제어장치를 이용한 공작기계의 공구 파손 감지 장치.
매인 수치 제어부에서 한 공구의 가공 완료후 공구 파손 감지를 지령하고, 이와 동시에 공구의 오프셋을 전송하는 단계(S10)와;

보조 수치 제어부에서 공구 파손 감지 지령과 공구 오프셋을 읽으면서 상호 인터록을 확인하는 단계(S20)와;

공구 파손 감지 장치가 이동해도 좋은 상태이면 공구 파손 장치가 이동해서 공구 파손여부를 확인하는 단계(S30)와;

공구가 파손되었으면 보조 수치 제어부에서 메인 수치 제어부로 에러신호를 보내고 메인 수치 제어부에서는 공구 파손 알람을 표시하면서 가공 작업을 정지하는 단계(S40)로 이루어져 순차 진행함을 특징으로 하는 보조 수치 제어장치를 이용한 공작기계의 공구 파손 감지 방법.