KR20090076363A - 공작기계의 툴 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 툴 모니터링 시스템에 관한 것으로, 전체 가공공정에 대한 감시가 가능한 공작기계의 툴 모니터링 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 절삭감시를 요하는 가공축의 스핀들 모터 일측에 구비되어 전류를 측정하는 전류감지센서와, 상기 전류감지센서의 출력 값을 디지털 값으로 변환하고, 상기 공작기계의 피엘씨(Programnable Logic Controller : PLC)와 교신하여 상기 피엘씨(PLC)로부터 가공정보를 제공받으며, 제공된 가공정보와 전류감시센서의 출력 값을 바탕으로 가공 툴의 감시상태 및 감시정보를 산출하여 상기 피엘씨(PLC)로 제공하는 제어모듈과, 상기 제어모듈로부터 제공되는 감시상태 및 감시정보를 바탕으로 가공과정 데이터를 저장하고, 이를 바탕으로 가공과정을 그래프로 도시하며, 도시될 정보의 선택을 위한 사용자 조작수단이 구비되는 모니터링 장치를 포함하여 구성된다. 이러한 본 발명에 의하면 전체 가공공정에 대한 절삭감시가 가능한 이점이 있다.

NC, 공작기계, 모니터, 전류감지센서, 제어부, 전원공급부, PLC

Description

공작기계의 툴 모니터링 시스템{A machine tool monitoring system}

본 발명은 공작기계의 툴 모니터링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 기계를 만드는 기계로서 자동차, 전자, 반도체, 항공/우주산업 등 거의 모든 산업에 널리 사용되는 대표적인 기계이며, 선반, 머시닝센타, 밀링머신, 드릴링머신, 방전가공기, 연삭기 등으로 구분할 수 있다.

그리고, 이러한 공작기계는 종전의 범용 공작기계에 수치제어(Numerical Control)라고 하는 획기적인 기술이 적용되어 입체가공, 복합가공 등 어려운 형상의 가공물을 보다 쉽게 가공하는 것이 가능케 되었다.

또한, 1970년대에 컴퓨터가 내장된 제어장치가 개발되어 보다 복잡한 제어가 용이하게 되고, 또 고속, 고정도 가공이 가능하게 되었으며, 이와 컴퓨터가 활용(내장)된 공작기계를 CNC(Computerized Numerical Control) 공작기계라고 한다.

상기와 같은 공작기계는 내장된 컴퓨터를 활용하여 단계별 가공구간을 설정하고, 설정된 가공구간마다 저장된 가공프로그램을 기초로 하여 공구 즉, 가공 툴을 이동시키면서 가공대상물을 가공하게 된다.

한편, 상기와 같이 가공대상물을 가공하는 가공 툴은 과도한 부하가 인가될 경우 파손되는 문제점뿐만 아니라 가공물의 품질 저하 및 화재의 위험이 있다. 때문에 작업자는 공구의 이상 유무를 지속적으로 모니터하여 가공 툴의 이상 여부를 체크하게 된다.

그리고, 이와 같은 가공 툴의 이상 여부를 검출하기 위한 공작기계의 툴 모니터링 시스템은 대한민국 특허출원 제 2006-0097222호(등록번호 10-0756735호) 발명의 명칭“수치제어 공작기계의 공구이상 검출장치 및 방법”으로 공개되어 있다.

제시된 종래 기술의 구성을 개략적으로 살펴보면, 우선 사용자가 입력한 명령 및 프로그램에 따라 서보모터의 전류를 조절하는 드라이브부를 제어하여 절삭 가공을 수행함과 더불어 절삭 가공을 위해 상기 드라이브부로부터 피드백되는 전류, 파워, 축의 절대위치, 속도 등의 에러량 정보를 출력하는 개방형 컴퓨터 수치제어부가 구비된다.

그리고, 사용자가 설정한 부하 이상에 대하여 모니터링할 축, 모니터링할 축의 절대위치, 검출 전류에 대해 과부하로 판단할 영역을 기억하고, 개방형 컴퓨터 수치제어부로 모니터링 할 절대위치에서의 모니터링 대상 축의 부하 전류를 입력받아 이를 평균 필터링한 후 상기 기억된 설정 축의 절대위치와 과부하 판단 영역에 기반하여 과부하 판정을 하고 판정 결과를 출력하는 PMC 제어부가 더 구비된다.

한편, 상기와 같은 구성을 가지는 종래 기술을 이용하여 가공툴을 모니터링하는 방법은 우선, 사용자가 상기 개방형 컴퓨터 수치제어부로 가공 명령 및 프로그램을 입력하고, 사용자가 절삭시 사용할 툴의 종류에 따른 부하 이상에 대해 모니터링할 축, 모니터링할 축의 절대위치, 검출 전류에 대해 과부하로 판단할 영역 을 설정하여 상기 PMC제어부에 저장시킨다.

그리고, 상기 개방형 컴퓨터 수치제어부가 사용자가 입력한 가공 명령 및 프로그램에 따라 가공할 툴 및 축의 회전수를 결정하여 상기 드라이브부를 제어하여 절삭을 수행하도록 한다.

한편, 상기와 같이 절삭을 수행하는 동안에 상기 PMC제어부가 상기 개방형 컴퓨터 수치제어부를 통해 각 축의 절대위치를 체크하여 모니터링할 축이 모니터링할 위치에 있을 경우, 모니터링 축의 부하 전류를 검출하게 되고, 검출된 부하 전류를 이동 평균 필터링한 후 상기 설정된 과부하 판단 영역과 비교하여 과부하 판정을 하고 판정결과를 출력하게 된다.

이때, 상기 판정결과는 상기 개방형 컴퓨터 수치제어부로부터 주축과 이송축의 전류값 정보를 각각 입력받아 주축과 이송축의 전류값이 동시에 상승하는지 여부를 과부하 판정조건으로 사용한다.

따라서, 상기와 같은 판정조건으로 인하여 알루미늄과 같이 부하 전류치가 적은 가공물의 경우 실제 전류치와 노이즈 신호의 혼동으로 인하여 정상동작시에도 과부하로 감지되는 경우를 방지할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래 기술에 의하면 사용자가 가공공정마다 절삭시 사용할 툴의 종류에 따른 부하 이상에 대해 모니터링할 축, 모니터링할 축의 절대위치, 검출 전류에 대해 과부하로 판단할 영역을 직접 설정해야만 하는 문제점이 있다.

즉, 하나의 가공대상물을 가공하는 경우 가공공정에 따라 툴을 교체하여 사 용하는 경우가 발생하게 되는데, 이와 같은 경우 사용자는 가공 툴의 교체와 함께 모니터링할 축, 모니터링할 축의 절대위치, 검출 전류에 대해 과부하로 판단할 영역을 재설정해야만 하는 문제점이 있다.

그리고, 상기와 같이 가공 툴에 따라 과부하로 판단할 영역을 재설정함으로써 전체 공정이 연계되어 모니터링 되지 못하는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 가공 대상물의 전체 가공공정에 대한 샘플링 가공을 통해 과부하영역과 마모영역 및 무부하영역의 설정 기준을 제시하고, 제시된 설정 기준을 일정 범위로 한정함으로써, 가공 툴의 마모, 무부하 및 과부하여부를 감지하도록 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 클램프 방식의 전류센서를 스핀들 주축에 장착시켜 부하를 측정하도록 함으로써, 기존 절삭 가공 장비에 손쉽게 설치하여 적용될 수 있도록 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 다수의 축을 동시에 감시할 수 있도록 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 실시간 감시와 동시에 그래픽사용자인터페이스(Graphic User Interface : GUI)를 통해 모니터를 통한 절삭가공 상태를 사용자가 한눈에 알아볼 수 있도록 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전체 절삭공정 감시 데이터 저장 및 로딩 기능이 제공되어 한번 가공한 가공물에 대한 샘플링 가공 없이 재감시가 가능하도록 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 절삭감시를 요하는 가공축의 스핀들 모터 일측에 구비되어 전류를 측정하는 전류감지센서와, 상기 전류감지센서의 출력 값을 디지털 값으로 변환하고, 상기 공작기계의 피엘씨(Programnable Logic Controller : PLC)와 교신하여 상기 피엘씨(PLC)로부터 가공정보를 제공받으며, 제공된 가공정보와 전류감시센서의 출력 값을 바탕으로 가공 툴의 감시상태 및 감시정보를 산출하여 상기 피엘씨(PLC)로 제공하는 제어모듈과, 상기 제어모듈로부터 제공되는 감시상태 및 감시정보를 바탕으로 가공과정 데이터를 저장하고, 이를 바탕으로 가공과정을 그래프로 도시하며, 도시될 정보의 선택을 위한 사용자 조작수단이 구비되는 모니터링 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어모듈은,전원공급부와, 상기 전류센서의 출력에 포함된 노이즈를 제거하는 필터와, 측정된 전류값을 디지털 전류값으로 변환시키는 A/D컨버터와, 상기 피엘씨(PLC)로부터 제공받은 가공정보를 연산하며 통신프로토콜을 구성하는 제어부와, 상기 모니터링장치와 제어부 사이의 데이터 통신을 제어하는 통신수단과, 상기 피엘씨(PLC)와 상기 제어모듈 사이의 데이터의 송수신을 위한 포토커플러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 모니터링 장치는 상기 제어모듈에서 제공되는 데이터를 바탕으로 절삭 가공과정이 그래프로 도시되는 모니터와, 전체 절삭공정의 감시 데이터가 저장되는 메모리와, 사용자의 터치에 의한 제어입력을 가능하도록 하는 터치스크린 및 상기 터치스크린을 통해 입력된 제어신호에 따라 상기 모니터를 통해 상기 메모리에 저장된 데이터가 도시되도록 하는 모니터링 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으 로 한다.

상기 전류감지센서는 상기 스핀들 모터로 전원을 공급하는 전원공급선에 클램프 타입으로 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 통신수단은 범용직렬버스(Universal Serial Bus :USB) 임을 특징으로 한다.

상기 모니터링 장치에는 가공대상물의 실시간 가공을 통하여 기준 값을 산출하고, 산출된 기준 값을 상기 메모리에 저장되도록 하는 샘플링 가공모드가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 모니터링 장치에는 상기 메모리에 저장된 절삭가공 데이터를 로딩하여 직전 가공물에 대한 재감시 기능을 수행하도록 하는 직전가공 감시버튼이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 모니터링 장치에는 다수의 축을 감시할 경우, 원하는 축의 감시 상태를 선택하여 상기 모니터에 도시될 수 있도록 하는 채널선택버튼이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 가지는 본 발명에 의하면, 구간별 단위공정이 아닌 전체 가공공정에 대한 감시가 가능한 이점이 있다.

그리고, 본 발명은 클램프 타입의 전류감지센서를 이용하여 가공장치의 과부하, 마모 및 무부하 여부를 파악하게 되므로, 기존 가공장치에 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 이점이 있다.

또한, 모니터에 그래픽 사용자인터페이스(GUI)를 통해 제어상태와 사용자 조작버튼을 도시하고, 터치스크린을 통해 제어신호를 입력할 수 있도록 모니터링 장치를 구성함으로써, 사용자가 보다 용이하게 가공상태를 인지하고 효과적으로 활용할 수 있는 이점이 있다.

뿐만 아니라, 상기 모니터링 장치에 구비되는 메모리에 전체 가공공정에 대한 부하 데이터를 저장하고, 이를 로드할 수 있는 이점이 있으며, 이와 같은 로딩기능을 통해 데이터가 저장된 가공물의 재가공시에는 샘플링가공 없이 가공공정을 수행할 수 있는 이점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다.

도 1 에는 본 발명에 의한 공작기계용 툴 모니터링 시스템의 일실시 예를 도시한 시스템 블럭도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예인 공작기계용 툴 모니터링 시스템은 수치제어장치(10)와 연결된 스핀들 유닛(14)을 통해 스핀들 모터(16)로 공급되는 전원공급선의 일측에 전류감지센서(100)를 구비하고, 상기 전류감지센서(100)를 통해 측정되는 부하 전류 값을 감지하여 무부하와 마모 그리고 과부하 여부를 판단하는 제어모듈(200)을 통해 판단결과를 모니터링 장치(300)로 도시하도록 구성된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상기 수치제어장치(10)는 입력되는 프로그램에 따라 상기 스핀들 유닛(14)을 이용해 공구의 위치를 이동시키고, 이동된 위치에서 상기 스핀들 모터(16)를 회전시켜 이와 연결된 공구가 공작대상물을 절삭 또는 연마가공 하도록 구성되는 것으로, 상기 스핀들 유닛(14)에서 스핀들 모터(16)로 연결된 전원공급선에는 클램프(Clamp) 타입으로 상기 전류감지센서(100)가 장착된다.

상기 전류감지센서(100)는 상기 스핀들 모터(16)에 가해지는 전류 값을 측정하여 아래에서 상세히 설명할 제어모듈(200)로 전송하는 것으로, 전송되는 전류 값은 상기 스핀들 모터(16)에 가해지는 부하 정도에 따라 상승 또는 하강하게 된다.

그리고, 상기 전류감지센서(100)는 상기 수치제어장치(10)에서 감시를 원하는 축의 전원공급선에 각각 장착되어, 해당 축에서 출력되는 부하 전류 값을 상기 제어모듈(200)로 개별적으로 전송하게 된다.

한편, 상기 제어모듈(200)은 전술한 바와 같이 상기 전류감지센서(100)에서 측정되는 전류 값을 바탕으로 상기 공구에 가해지는 부하 정도를 판단하는 것으로, 이를 위해 상기 전류감지센서(100)의 출력 값을 디지털 값으로 변환시키는 A/D 컨버터(280)와, 상기 A/D 컨버터(280)에서 변환된 디지털 값을 연산하여 무부하, 마모 및 과부하 여부를 판단하고 이를 송수신하기 위한 통신프로토콜을 구성하는 제어부(220)가 구비된다.

그리고, 상기 제어모듈(200)에는 피엘씨(PLC,12)와 제어모듈(200)의 절연 비트(Bit) 신호 접속을 위한 포토커플러(240)와, 상기 모니터링 장치(300)와의 데이터 송수신을 위한 통신수단(260) 및 상기 A/D 컨버터(280)로 유입되는 전류감지센서(100)의 출력 값에서 노이즈 성분을 제거하기 위한 노이즈 필터(290) 등이 더 구 비된다.

상기 포토커플러(240)는 상기 피엘씨(12)와 상기 제어모듈(200)이 비트(Bit)신호 교환을 통해 공구넘버와 가공여부, 축 별 감시 여부 가공 정보 등을 제공받고, 감시 상태 및 감시장치의 정보 등을 상기 피엘씨(12)로 제공하게 된다.

그리고, 상기 통신수단(260)은 상기와 같이 제공되는 각종 정보들이 상기 모니터링 장치(300)를 통해 화면에 도시될 수 있도록 범용직렬버스(USB)을 통해 상기 감시장치(200)와 연결된다.

따라서, 상기 제어부(220)에서는 전원공급부(20)로부터 전원을 공급받아 상기와 같이 포토커플러(240) 및 통신수단(260)을 통해 피엘씨(12) 및 모니터링 장치(300)와 교신하여 상기 수치제어장치(10)의 가공정보를 연산하여 가공 축의 무부하, 마모 또는 과부하 여부를 판단하고, 연산 된 결과를 상기 모니터링 장치(300)로 전송하여 아래에서 설명할 모니터(340)를 통해 감시상태를 도시할 수 있도록 제어하게 된다.

한편, 상기 모니터링 장치(300)는 사용자가 직접 터치하여 제어신호를 입력하는 터치스크린(320)과, 상기 통신수단(260)을 통해 수신되는 가공정보가 저장되는 메모리(380) 및 상기 메모리(380)에 데이터를 저장하고 로드하며, 상기 터치스크린을 통해 입력된 제어신호에 따라 상기 모니터를 통해 상기 메모리에 저장된 데이터가 도시되도록 하는 모니터링 제어부(360)를 포함하여 구성된다.

도 2 는 도 1 의 실시 예에서 모니터링 장치에 도시된 사용자 조작화면을 보인 도면이고, 도 3 은 도 2 에 도시된 사용자 조작화면을 조작하여 가공정보를 저 장 또는 로드하기 위한 조작화면이 도시되도록 한 상태를 보인 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 상기 모니터링 장치(300)에 도시되는 사용자 조작화면은 본 발명에 의한 공작기계용 툴 감시시스템의 상태를 표시하는 시스템 상태표시부(310)가 모니터(340)의 상부에 위치하고, 시스템의 상태에 따라 해당 콘솔에 램프가 점등되는 형태로 파악될 수 있도록 구성된다.

즉, 시스템 대기상태일 경우 도시된 래디(READY) 부분에 녹색 불이 점등되면서 시스템이 대기상태임을 알아볼 수 있도록 한다.

그외에도 상기 래디(READY) 부분의 우측으로 가공 감시상태에서 녹색 불이 점등되는 작동(RUN), 감시상태의 정지를 나타내는 정지(STOP), 외에 가공대상물의 최초 가공 시 샘플링 가공임을 알리는 샘플링가공(S-RUN) 등이 더 구비된다.

그리고, 상기 시스템상태 표시부(310)의 우측(도 2 에서)으로 감시대상인 툴의 툴넘버가 도시되며, 상기 시스템상태 표시부(310)의 하측으로 가공상태가 그래프 형태로 도시되는 그래프 창(336,338)이 형성된다.

또한, 상기와 같이 형성되는 그래프 창(336,338)은 감시대상별 즉, 가공 툴 별로 채널이 구분되어 도시되며, 필요에 따라 채널전환버튼(314)을 통해 가공상태를 확인하려고 하는 가공채널을 선택하여 감시상태를 확인할 수 있도록 구성된다.

즉, 상측에 위치한 그래프 창(336)은 채널 1과 연결된 가공 툴의 감시상태를 도시하게 되고, 하측에 위치한 그래프 창(338)은 채널 2 와 연결된 가공 툴의 감시상태를 도시하게 되며, 상기 채널전환버튼(314)을 누르게 되면, 상기 채널 1과, 채널 2가 채널 3과 채널 4로 전환되어 화면에 도시된다.

그리고, 상기와 같이 채널이 상하로 도시된 상태에서 원하는 채널만 감시하고자 할 경우 해당채널의 그래프 창(336,338)중 사용자가 채널 1과 연결된 그래프 창(336)을 터치하게 되면, 터치 된 그래프 창(336)만 줌업(Zoom Up)되어 화면에 도시된다.

한편, 상기 그래프 창(336,338)의 우측에는 경고상황 표시부(330)가 형성되며, 그 하측으로 부하 값 표시부가 도시된다.

상기 경고상황 표시부(330)는 감시대상인 가공 툴의 무부하, 마모 및 과부하여부 등을 파악하여 가공 툴의 현재상태를 확인할 수 있도록 하는 것으로, 가공 툴에 과부하가 발생하였을 경우 도면에 도시된 오버로드(OVERLOAD) 부분에 적색 불빛이 점등되면서 경고상황을 알린다.

그리고, 상기 그래프 창의 최 하단에는 가공데이터의 저장 및 로드 등을 위한 데이터 저장 및 로드버튼(350), 최근 작업한 가공공정의 데이터를 바로 로드(Load) 할 수 있도록 하는 최근작업 로드버튼(332), 부하 및 알람조건을 설정하기 위한 부하조건 및 알람설정버튼(334)과 시스템 설정 버튼(316)이 더 구비된다.

상기 부하조건 및 알람설정버튼(334)은 각 채널별 부하조건과 경보시간을 설정하는 것으로, 최초 가공시 확보되는 샘플링 가공데이터를 바탕으로 사용자가 과부하(OVERLOAD), 마모(WEAR), 무부하(UNLOAD)에 대한 레벨 및 경보시간 설정 값을 입력하게 된다.

한편, 사용자가 상기 데이터 저장 및 로드버튼(350)을 터치하게 될 경우에는 도 3 에 도시된 바와 같이 작업리스트 도시부(352)로 화면이 전환되면서 저장된 작업리스트 목록을 나타낸다.

그리고, 상기와 같이 도시된 작업리스트 도시부(352)의 우측에는 가공데이터의 저장을 위한 저장버튼(354)과 상기 메모리(380) 상에 저장된 가공데이터를 불러올 수 있도록 하기 위한 로드버튼(356)이 구비되며, 메인화면으로 복귀하는 기능을 수행할 수 있도록 하는 확인버튼(358)이 더 구비된다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 공작기계용 툴 모니터링 시스템의 제어신호 흐름에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 에는 본 발명에 의한 공작기계용 툴 모니터링 시스템의 제어모듈에서 제어신호의 흐름을 도시한 순서도가 도시되어 있다.

공작기계에 전원이 공급되어 활성화되면, 본 발명에 의한 공작기계용 툴 감시시스템을 작동시켜 대기상태를 확인하게 된다.

이와 같은 대기상태는 전원이 공급되는 상태에서 상기 모니터링 장치(300)에서 가공감시 준비가 되면 자동으로 수행되며, 상기 수치제어장치(10)로 시스템의 대기상태가 전송되면, 전술한 시스템상태 표시부(310)를 통해 대기상태의 확인이 가능하게 된다.

한편, 시스템의 대기상태가 확인되면, 상기 피엘씨(12)를 통해 샘플링 가공프로그램을 입력하고 가공 프로그램의 입력이 완료되면 샘플링 가공을 시작하는 샘플링 가공모드가 수행된다.

상기와 같이 샘플링 가공모드가 수행되면, 상기 제어모듈(200)을 통해 샘플 링가공 정보가 상기 포토커플러(240)을 통해 확보되고, 상기 전류감지센서(100)를 통해 가공 툴의 부하전류 값이 확보된다.

그리고, 이와 같이 확보된 가공정보와 부하전류 값을 통해 상기 모니터링 장치(300)에서 부하그래프가 상기 모니터(340)를 통해 도시되고, 샘플링 가공기간 동안 기준 값을 샘플링하게 된다.

한편, 상기와 같이 샘플링 가공모드의 수행을 완료하여 기준 값을 확보하게 되면, 상기 모니터링 장치(300)에 구비되는 시스템설정버튼(316)을 통해 경보레벨 및 경보시간을 설정하게 된다.

즉, 상기 샘플링 가공모드를 통해 확보된 기준 값을 바탕으로 가공 툴의 무부하와 마모 및 과부하 정도의 한계점을 확보하여 경보레벨 및 경보시간 등의 설정이 가능하게 된다.

그리고, 이와 같이 설정된 값을 상기 데이터 저장 및 로드버튼(350)을 조작하여 작업데이터를 저장하게 되고, 이와 같이 저장된 데이터를 바탕으로 메인가공을 시작하게 된다.

상기 메인가공시에는 상기 피엘씨(12)에 입력되는 가공 프로그램을 바탕으로 가공물을 가공하게 되며, 이와 같은 가공과정 동안에 부하그래프 및 가공정보가 상기 제어모듈(200)을 통해 확보되며, 확보된 정보를 바탕으로 상기 모니터링 장치(300)에 가공상태가 실시간으로 디스플레이되면서 가공완료시까지 지속적으로 가공 축의 부하상태를 모니터링하고, 가공이 완료되면 공작기계를 오프시켜 가공작업을 완료하게 된다.

이하에서는 상기 제어모듈(200)과 모니터링 장치(300)의 제어신호 흐름에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 5에는 본 발명에 의한 공작기계용 툴 모니터링 시스템의 모니터링 장치에서 제어신호의 흐름을 도시한 순서도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바에 의하면, 상기 모니터링 장치(300)에서는 상기 제어모듈(200)에 대기명령을 송신하게 된다. 그리고, 상기와 같이 대기명령을 송신한 이후에는 상기 제어모듈(200)의 대기상태를 확인하게 되고, 이와 같이 대기상태가 확인된 상태에서 상기 수치제어장치(10)의 가공 타입에 따라 상기 제어모듈(200)에서 송신되는 부하데이터를 수신하여 모니터(340)에 도시하게 된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상기 수치제어장치(10)가 샘플링 가공일 경우 상기 제어모듈(200)에서는 샘플링 가공에 따른 가공데이터를 상기 모니터링 장치(300)로 송신하게 되고, 상기 모니터링 장치(300)에서는 수신된 부하데이터를 바탕으로 기준 값을 샘플링하게 된다.

그리고, 이와 같이 샘플링된 기준 값을 바탕으로 무부하, 마모 및 과부하정도를 한정하는 경보레벨을 설정하고, 경보시간을 설정한다. 또한, 샘플링된 기준 값과, 경보레벨 및 경보시간은 상기 메모리(380)에 저장된다.

한편, 상기와 같이 기준 값에 따른 경보레벨과 경보시간이 저장되면, 상기 수치제어장치(10)의 메인가공 여부를 확인하여, 메인가공일 경우 이에 따른 부하데이터를 상기 제어모듈(200)로부터 수신하게 된다.

이와 같이 수신되는 데이터를 상기 샘플링 가공 시 설정된 경보레벨의 범위 이내에서 공구(Tool)를 감시하게 된다. 즉, 측정된 부하데이터가 상기 경보레벨을 초과할 경우 경보상태를 알리게 되어, 감시대상 공구의 부하정도를 지속적으로 감시하게 되며, 상기와 같은 감시상태는 상기 수치제어 공작기계(10)의 전원이 종료되면 해제된다.

도 6 에는 본 발명에 의한 공작기계용 툴 모니터링 시스템의 제어모듈에서 제어신호의 흐름을 도시한 순서도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바에 의하면, 상기 제어모듈(200)에서는 상기 피엘씨(12)에서 공구번호, 가공여부, 축 별 감시 여부, 가공정보 등의 데이터를 상기 포토커플러(240)를 통해 수신하게 된다.

그리고, 이와 같이 수신된 정보는 상기 모니터링 장치(300)로 전송된다.

한편, 상기 수치제어장치(10)에서 가공대상물을 가공하게 되면, 상기 전류감지센서(100)에서 스핀들 모터(16)에 가해지는 부하 전류를 측정하여 상기 제어모듈(200)로 출력 값을 전송하게 된다. 즉, 상기 전류감지센서(100)를 통해 상기 스핀들 모터(16)에 가해지는 부하전류를 체크함으로써 가공 툴의 감시가 이루어진다.

이때, 상기 전류감지센서(100)에서 측정되는 부하전류 값은 아날로그 값이므로, 상기 A/D 컨버터(280)를 통해 디지털 값으로 변환시키게 되고, 상기 노이즈 필터(290)를 통해 출력 값에 포함된 노이즈를 제거하게 된다.

한편, 상기 제어모듈(200)에서는 상기 모니터링 장치(300)로부터 통신수단(260)을 통해 사용자의 제어입력신호를 수신하고, 수신된 제어입력신호에 따른 기능을 수행하면서, 상기 모니터링 장치(300)의 상태 정보를 수신하게 된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상기 모니터링 장치(300)에서 상기 수치제어장치(10)의 가공데이터를 요청하면 상기 제어모듈(200)에서는 측정된 부하전류 값과 공구번호, 가공여부, 축 별 감시 여부, 가공정보 등의 데이터를 상기 모니터링 장치(300)로 전송한다.

그리고, 상기 모니터링 장치(300)에서 제어모듈(200)의 리셋 요청신호가 수신되면 상기 제어모듈(200)에서는 이를 수신하여 초기화되며, 이와 같은 제어모듈(200)의 동작은 상기 수치제어장치(10)의 전원이 오프될 때까지 지속적으로 수행된다.

상기와 같은 본 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 통상의 기술자들에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변경이 가능할 것이다.

도 1 은 본 발명에 의한 공작기계용 툴 모니터링 시스템의 일실시 예를 도시한 시스템 블럭도.

도 2 는 도 1 의 실시 예에서 모니터링 장치에 도시된 사용자 조작화면을 보인 도면.

도 3 은 도 2 에 도시된 사용자 조작화면을 조작하여 가공정보를 저장 또는 로드하기 위한 조작화면이 도시되도록 한 상태를 보인 도면.

도 4 는 본 발명에 의한 공작기계용 툴 모니터링 시스템의 동작 순서를 도시한 순서도.

도 5 는 본 발명에 의한 공작기계용 툴 모니터링 시스템의 모니터링 장치에서 제어신호의 흐름을 도시한 순서도.

도 6 은 본 발명에 의한 공작기계용 툴 모니터링 시스템의 제어모듈에서 제어신호의 흐름을 도시한 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100..... 전류감지센서 200..... 제어모듈

220..... 제어부 240..... 포토커플러

260..... 통신수단 280..... A/D 컨버터

290..... 노이즈필터 300..... 모니터링 장치

310..... 시스템상태 표시부 314..... 채널전환버튼

316..... 시스템설정버튼 320..... 터치스크린

330..... 경고상황 표시부 332..... 최근작업로드버튼

334..... 부하조건 및 알람설정버튼 340..... 모니터

350..... 데이터 저장 및 로드버튼 352..... 작업리스트 도시부

354..... 저장버튼 356..... 로드버튼

358..... 확인버튼 360..... 모니터링 제어부

380..... 메모리

Claims (8)

1. 절삭감시를 요하는 가공축의 스핀들 모터 일측에 구비되어 전류를 측정하는 전류감지센서;

   상기 전류감지센서의 출력 값을 디지털 값으로 변환하고, 상기 공작기계의 피엘씨(Programnable Logic Controller : PLC)와 교신하여 상기 피엘씨(PLC)로부터 가공정보를 제공받으며, 제공된 가공정보와 전류감시센서의 출력 값을 바탕으로 가공 툴의 감시상태 및 감시정보를 산출하여 상기 피엘씨(PLC)로 제공하는 제어모듈;

   상기 제어모듈로부터 제공되는 감시상태 및 감시정보를 바탕으로 가공과정 데이터를 저장하고, 이를 바탕으로 가공과정을 그래프로 도시하며, 도시될 정보의 선택을 위한 사용자 조작수단이 구비되는 모니터링 장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어모듈은,

   전원공급부와,

   상기 전류센서의 출력에 포함된 노이즈를 제거하는 필터와,

   측정된 전류값을 디지털 전류값으로 변환시키는 A/D컨버터와,

   상기 피엘씨(PLC)로부터 제공받은 가공정보를 연산하며 통신프로토콜을 구성하는 제어부와,

   상기 모니터링장치와 제어부 사이의 데이터 통신을 제어하는 통신수단과,

   상기 피엘씨(PLC)와 상기 제어모듈 사이의 데이터의 송수신을 위한 포토커플러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는,

   상기 제어모듈에서 제공되는 데이터를 바탕으로 절삭 가공과정이 그래프로 도시되는 모니터와,

   전체 절삭공정의 감시 데이터가 저장되는 메모리 및

   사용자의 터치에 의한 제어입력을 가능하도록 하는 터치스크린 및

   상기 터치스크린을 통해 입력된 제어신호에 따라 상기 모니터를 통해 상기 메모리에 저장된 데이터가 도시되도록 하는 모니터링 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전류감지센서는,

   상기 스핀들 모터로 전원을 공급하는 전원공급선에 클램프 타입으로 장착되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 통신수단은 범용직렬버스(Universal Serial Bus :USB) 임을 특징으로 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 모니터링 장치에는,

   가공대상물의 실시간 가공을 통하여 기준 값을 산출하고, 산출된 기준 값을 상기 메모리에 저장되도록 하는 샘플링 가공모드가 구비되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 모니터링 장치에는,

   상기 메모리에 저장된 절삭가공 데이터를 로딩하여 직전 가공물에 대한 재감시 기능을 수행하도록 하는 직전가공 감시버튼이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 모니터링 장치에는,

   다수의 축을 감시할 경우, 원하는 축의 감시 상태를 선택하여 상기 모니터에 도시될 수 있도록 하는 채널선택버튼이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 툴 모니터링 시스템.

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