KR20100055055A - 포지션 코더를 이용하여 자동 공구 교환 장치의 에러동작 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포지션 코더를 이용하여 자동 공구 교환장치(ATC)의 비상정지 및 이상 위치 정지와 같은 에러동작 발생 시 자동 공구 교환장치의 자동 복구를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 ATC가 비상 정지 또는 임의의 위치에 정지하였을 경우 자동 복귀 모드가 선택되면 포지션 코더를 이용하여 현재 위치를 인식하고, ATC를 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시키고, ATC 기구부의 이상이 검출되지 않으면 자동 복귀를 진행하고, 기구부 이상이 검출되면 ATC를 미리 설정된 횟수만큼 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시킨 후 횟수 이내에 ATC 기구부 이상이 해지되지 않을 경우 기구부 점검 화면을 표시하도록 한다.

ATC, 포지션 코더, 비상정지

Description

포지션 코더를 이용하여 자동 공구 교환 장치의 에러동작 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING ERROR WORKING OF AUTOMATIC TOOL CHANGER USING POSITION CODER}

본 발명은 자동 공구 교환 장치(ATC: AUTOMATIC TOOL CHANGER; 이하, ATC라 기재하도록 함)에 관한 것으로, 특히 포지션 코더가 장착된 자동 공구 교환 장치에서 비상정지 또는 임의의 위치에 이상 정지하는 경우와 같이 에러동작 발생 시 자동 공구 교환 장치의 자동 복구를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

머시닝 센터, 선반 등과 같은 수치 제어 공작 기계에는 여러 개의 공구를 자동으로 교환할 수 있는 ATC가 구비되어 있다.

이러한 ATC에는 공구 교환 시점을 자동으로 감지하기 위해 포지션 코더를 장착하게 된다. 이때, 수치 제어부는 포지션 코더를 통해 ATC의 회전에 따른 위치정보를 검출하고, 검출된 위치정보를 이용하여 공구 교환 시 클램프/언클램프(clamp/unclamp)를 자동으로 수행하는 것이다.

상기 ATC가 동작하는 도중 비상 정지 또는 임의의 위치에 정지하는 에러 동작 발생에 따라 알람이 발생하였을 경우, 현재에는 작업자가 수동조작에 의해 원상 복귀를 수행하였으며, 수동 스텝 복귀 시 기구부의 끼임 상태는 스텝 별 동작 시 관찰을 통해 확인이 가능하였다.

즉, 작업자는 머신 코드를 암기하거나 메뉴얼을 참조하여 상기 자동 공구 교환 장치로 복귀 명령을 입력함으로써 알람 상태를 해지하고, 스핀들 푸쉬 버튼(Spindle Jog Button)을 눌러 상기 자동 공구 교환 장치를 복귀시키는 등의 수동 복귀 절차를 수행하여야 하는 번거로움이 발생한다.

이뿐만 아니라, 작업자는 수동 복귀 시 기구부의 끼임을 관찰해야 하는 불편함이 있고, 이로 인해 전체 작업 시간이 증가하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 공작기계 머시닝센터 ATC에서 비상 정지 또는 이상 위치 정지 발생 시 자동으로 복귀할 수 있도록 하기 위한 자동 공구 교환 장치의 에러동작 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 자동 복귀 시 발생하는 기구부 이상을 점검함으로써 시간적 비용을 절감하고, 고객의 복잡한 복귀작업을 자동 수행하여 편의성을 제공하기 위한 자동 공구 교환 장치의 에러동작 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 바를 달성하기 위한 본 발명은, 자동 공구 교환 장치(ATC: AUTOMATIC TOOL CHANGER)의 에러동작 제어장치에 있어서, ATC의 동작 상태를 표시하는 표시부(106)와, 명령에 따라 ATC를 구동시키는 ATC 구동부(104)와, 상기 ATC의 회전에 따른 위치를 감지하는 포지션 코더(110)와, ATC의 상태를 감지하고, 상태 감지 신호를 출력하는 ATC 상태 감지부와, 상기 ATC 상태 감지부의 감지 신호에 따라 ATC에 명령 및 표시부(106)에 화면을 표시하도록 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일례에 따른 상기 제어부(100)는, 상기 상태 감지 신호에 따라 ATC가 비상정지 또는 비정상 위치 정지됨이 감지되면 상기 포지션 코더(110)를 통해 상기 ATC 현재 위치를 검출하고, 상기 ATC 구동부(104)로 상기 ATC가 시계방향으로 회전하도록 명령한 후 ATC 모터 및 기구부 이상 검출여부에 따라 미리 설 정된 횟수만큼 반시계방향 및 시계방향으로 회전을 명령하고, 상기 회전 동작 중 이상 검출이 발생하지 않으면 ATC 구동부(104)로 상기 ATC가 시계방향으로 회전하도록 명령한 후 상기 ATC의 정위치가 검출되면 상기 표시부(106)를 통해 ATC 복귀 완료 화면을 표시하도록 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일례에 따른 상기 제어부(100)는, 상기 ATC를 상기 미리 설정된 횟수만큼 반시계 방향 및 시계방향으로 회전 동작 후에도 이상이 검출되면 상기 표시부(106)를 통해 기구부 점검 요청 화면을 표시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 자동 공구 교환 장치(ATC: AUTOMATIC TOOL CHANGER)의 에러동작을 제어하기 위한 방법에 있어서, ATC가 비상정지 또는 비정상 위치 정지 시 수동 및 자동 복귀 모드를 선택하는 화면을 표시하는 제1 과정과, 상기 모드 중 자동 복귀 모드가 선택되면 자동 복귀 모드 화면을 표시하고, 작업자로부터 자동 복귀 모드 수행 시작을 위한 입력이 있으면 상기 ATC 현재 위치를 검출하고, ATC를 시계방향으로 회전하도록 하는 제2 과정과, 상기 시계방향 회전 동작 중 ATC 모터/기구부에 이상이 검출되면 ATC 현재 위치를 검출하고, ATC를 반시계방향으로 회전하도록 하는 제3 과정과, 상기 반시계 방향 회전 동작 중 ATC 모터/기구부에 이상이 검출되면 상기 제2 과정 내지 제3 과정을 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 수행하는 제 4과정과, 상기 미리 설정된 횟수 이내에 시계/반시계 회전 동작 중 이상 검출이 발생하지 않으면 상기 ATC가 시계방향으로 회전한 후 상기 ATC의 정위치가 검출되면 ATC 복귀 완료 화면을 표시하도록 제 5과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 따르면, 공작기계 머시닝센터 ATC 동작에 대해 이상 정지 발생 시 구성화면 상에서 손쉬운 조작을 통해 자동 복귀를 진행할 수 있으며, 자동 복귀를 시행할 경우 ATC 기구부 이상에 대해서는 내부 알고리즘에 의해 복구된다. 이에 따라 작업자는 별도로 수동조작 및 기구부 이상 유무를 관찰하지 않아도 되어 쉽게 에러를 해결할 수 있을 뿐 아니라 에러 발생에 따라 작업시간을 지연시키지 않게 되는 이점이 있다.

또한, 만약 자동 복귀 중 기구부의 이상이 해결되지 않을 때는 기구부 이상을 표시함으로써 ATC 복귀 조작의 편의성을 제공하고, 기구부의 조정을 통해 빠른 고장 수리(TROUBLE SHOOT)가 가능하게 되는 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 ATC의 비상 정지 또는 이상위치 정지 시 ATC의 자동 복귀 명령에 따라 자동 복귀 중 발생할 수 있는 기구부의 이상상태를 검출하여 자동 복귀 가능한 상태이면 자동 복귀를 수행하고, 그렇지 않으면 기구부 점검을 요청하는 화면을 표시하여 이상상태의 빠른 조치 및 사용자의 편의성을 향상시키기 위한 방안에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따라 포지션 코더를 이용하여 ATC의 에러 동작을 제어하기 위한 장치에 대하여 살펴보도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 포지션 코더를 이용하여 ATC의 에러 동작을 제어하기 위한 장치는 제어부(100), ATC 상태 감지부(102), ATC 구동부(104), 표시부(106), 입력부(108), 포지션 코더(110), 메모리부(112)를 포함한다.

ATC 상태 감지부(102)는 포지션 코더(10)를 통해 ATC 위치를 검출하고, ATC 비상정지 및 이상 위치 정지를 검출하고, ATC 구동부 및 기구부 이상 여부를 검출하고, 상기 검출된 신호를 제어부(100)로 제공한다. 이때, ATC 상태 감지부(102)는 ATC 구동부 및 기구부 이상 여부를 EOCR(Electrical of Current Relay)로 감지할 수 있다.

ATC 구동부(104)는 제어부(100)의 명령에 따라 ATC를 구동시킨다.

표시부(106)는 CRT(Cathod Ray Tube) 또는 LCD(Liquid Crystal Display)로 구현될 수 있고, ATC의 동작 상태를 표시한다.

입력부(108)는 작업자가 공작기계를 제어하기 위한 소정 입력을 하기 위한 사용자 인터페이스이다.

포지션 코더(10)는 ATC(110)의 회전에 따른 위치를 감지하는데, 감지된 신호를 제어부(100)로 출력한다.

메모리부(112)는 CNC 공작기계 동작에 필요한 프로그램 및 생성된 가공 프로그램을 저장하는 유닛(unit)이다. 특히, 본 발명에 따른 메모리부(112)는 ATC 비상정지 또는 비정상 위치 정지 시 자동 복귀 모드를 수행하기 위한 프로그램을 저장하고, ATC 모터/기구부의 이상 검출에 따라 ATC를 시계/반시계 방향으로 동작시키기 위해 미리 설정된 임계치 횟수를 저장한다. 이때, 이상 검출이란 기구부의 끼임 상태와 같은 이상 상태가 검출되는 것을 의미한다.

제어부(100)는 공작기계의 동작을 전반적으로 제어한다. 특히, 본 발명에 따른 제어부(100)는 ATC(110)가 비상정지 또는 비정상 위치 정지 시 포지션 코더(10)를 통해 ATC(110)의 현재 위치를 검출한다. 또한, 제어부(100)는 ATC 구동부(104)로 ATC(110)가 시계방향으로 회전하도록 명령한 후 ATC 모터 및 기구부 이상 검출여부에 따라 미리 설정된 횟수만큼 반시계방향 및 시계방향으로 회전을 명령한다. 이후 제어부(100)는 반시계방향 및 시계방향으로 회전 동작 중 더 이상 검출이 발생하지 않으면 ATC 구동부로 ATC가 시계방향으로 회전하도록 명령한 후 ATC의 정위치가 검출되면 표시부(106)를 통해 ATC 복귀 완료 화면을 표시하도록 제어한다.

한편, 제어부(100)는 ATC를 미리 설정된 횟수만큼 반시계 방향 및 시계방향으로 회전 동작 후에도 이상이 검출되면 표시부(106)를 통해 기구부 점검 요청 화면을 표시한다.

그러면, 이제 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상기의 도 1과 같이 구성되는 장치에서 포지션 코더를 이용하여 ATC의 에러동작 제어하기 위한 과정에 대하여 살펴보도록 한다.

먼저, 도 2a를 참조하면 200단계에서 작업 수행 중 202단계에서 ATC 상태 감지부(102)로부터 비상상태가 감지되면 204단계로 진행한다. 이때, 비상상태란 ATC가 비상 정지하였거나 이상 위치 정지가 된 경우이다.

비상상태가 감지되어 진행한 204단계에서 제어부(100)는 수동/자동 복귀 모드 선택을 위한 화면을 표시한다. 이때 표시되는 화면은 도 3a와 같이 표시할 수 있고, 도 3a에서 300 버튼은 자동 복귀 모드를 선택하기 위한 키이다.

206단계에서 작업자에 의해 수동 복귀 모드 선택이 있으면 208단계로 진행하여 수동 복귀 모드 화면을 표시한다. 이때 표시되는 화면은 도 3b와 같이 도시할 수 있고, 수동 복귀 모드 선택에 따라 작업자의 선택에 따라 수동으로 복귀 수행한다.

이하, 자동 복귀 모드에서의 동작에 대해서는 도 2b를 참조하여 살펴보도록 한다.

도 2b를 참조하면, 206단계에서 작업자에 의해 자동 복귀 모드 선택이 있으면 212단계로 진행하여 자동 복귀 모드 화면을 표시한다. 즉, 현재 화면을 자동 복귀용 화면으로 전환한 후 자동 복귀를 시작하기 위한 대기화면을 표시하는 것이다.

이후, 214단계에서 작업자로부터 자동복귀 모드 수행 시작을 위한 선택이 있으면, 216단계로 진행하여 ATC 현재 위치를 검출하고, ATC를 시계(CW)방향으로 회전하도록 하는 지령을 내린다. 이때, 자동복귀 모드 수행 시작을 위한 선택은 도 4a의 화면에서 402 버튼과 같이 자동 복귀 시작 버튼을 눌러 선택할 수 있다.

216단계에서 시계 방향으로 회전하는 중 218단계로 진행하면, 제어부(100)는 ATC 모터/기구부에 이상이 검출되는지 검사한다. 만약, ATC 모터/기구부에 이상이 검출되면 220단계로 진행하고, 이상 검출이 되지 않으면 230단계로 진행한다.

218단계 검출결과 자동 복귀중 ATC 모터/기구부 이상이 검출되지 않아 진행한 230단계에서 제어부(100)는 ATC 현재 위치를 검출하고, 시계 방향으로 회전 지령은 내린 후 232단계로 진행하여 ATC 정위치가 검출되는지 검사한다. 만약, ATC 정위치가 검출되면 234단계로 진행하여 ATC 복귀 완료 화면을 표시한다. 이때, ATC 복귀 완료 화면은 도 4a와 같이 도시할 수 있고, 400 영역에 정상적으로 자동 복귀를 완료하였다는 메시지를 표시한다.

한편, 218단계에서 자동 복귀중 이상이 검출되지 않아 진행한 220단계에서 제어부(100)는 ATC 현재 위치를 검출하고, ATC를 반시계 방향으로 회전하는 지령을 내린다. 이후, 222단계로 진행하여 ATC 모터/기구부에 이상이 검출되는지 검사한다. 만약, ATC 모터/기구부에 이상이 검출되면 224단계로 진행하고, 이상 검출이 되지 않으면 223단계로 진행하여 제어부(100)는 ATC 현재 위치를 검출하고, 반시계 방향으로 회전 지령은 내린 후 225계로 진행하여 ATC 정위치가 검출되는지 검사한다. 만약, ATC 정위치가 검출되면 (B)로 진행하여 234단계를 수행한다. 234단계에서로 진행하여 ATC 복귀 완료 화면을 표시한다.

시계 방향 및 반시계 방향으로 회전을 하였지만 ATC 기구부에 이상이 검출되어 자동복귀가 되지 않은 경우 진행한 224단계에서 제어부(100)는 현재까지 회전한 ATC 회전 횟수를 검출한다. 이후, 226단계에서 검출한 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하지 않으면 계속하여 216단계로 진행하여 자동복귀 모드를 수행하고, 미리 설 정된 횟수를 초과하였다면 228단계로 진행하여 기구부 점검 요청 화면을 표시한다.

이때, 기구부 점검 요청 화면을 도 4b와 같이 도시할 수 있다. 도 4b를 참조하면, 410 영역에 자동 복귀가 완료되지 못해 기구부 점검을 요청하는 메시지를 표시한다. 본 발명이 실시 예에서는 자동 복귀를 위한 시계/반시계 방향 회전 지령 횟수는 작업자에 의해 설정될 수도 있고, 제품 생산시 미리 셋팅된 회수일 수도 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 ATC가 비상 정지 또는 임의의 위치에 정지하였을 경우 자동 복귀 모드 선택 시 포지션 코더를 이용하여 현재 위치를 인식하고, 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시키고, ATC 기구부의 이상이 검출되지 않으면 자동 복귀를 진행한다. 이후, 이상이 검출되면 ATC를 미리 설정된 횟수만큼 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시키고, 이렇게 하였음에도 불구하고 ATC 기구부 이상이 해지되지 않을 경우에는 기구부 점검 화면을 표시하하여 사용자가 확인할 수 있도록 한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 포지션 코더를 장착한 ATC를 포함하는 공작기계의 내부 구성도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따라 포지션 코더를 이용하여 ATC 에러 동작을 제어하기 위한 과정을 나타내는 흐름도,

도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 수동/자동 복귀 모드 선택 화면을 도시하는 화면 예시도,

도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 수동 복귀 모드 시 화면을 도시하는 화면 예시도,

도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 복귀가 완료를 알리는 화면을 도시하는 화면 예시도,

도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 복귀가 완료되지 못했음을 알리는 화면을 도시하는 화면 예시도.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100 : 제어부(PMC) 102 : ATC 상태 감지부

104 : ATC 구동부 106 : 표시부

108 : 입력부 110 : 포지션 코더

112 : 메모리부

Claims (4)

1. 자동 공구 교환 장치(ATC: AUTOMATIC TOOL CHANGER)의 에러동작 제어장치에 있어서,

   ATC의 동작 상태를 표시하는 표시부(106)와,

   명령에 따라 ATC를 구동시키는 ATC 구동부(104)와,

   상기 ATC의 회전에 따른 위치를 감지하는 포지션 코더(110)와,

   ATC의 상태를 감지하고, 상태 감지 신호를 출력하는 ATC 상태 감지부와,

   상기 ATC 상태 감지부의 감지 신호에 따라 ATC에 명령 및 표시부(106)에 화면을 표시하도록 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포지션 코더를 이용하여 자동 공구 교환 장치의 에러동작 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부(100)는,

   상기 상태 감지 신호에 따라 ATC가 비상정지 또는 비정상 위치 정지됨이 감지되면 상기 포지션 코더(110)를 통해 상기 ATC 현재 위치를 검출하고, 상기 ATC 구동부(104)로 상기 ATC가 시계방향으로 회전하도록 명령한 후 ATC 모터 및 기구부 이상 검출여부에 따라 미리 설정된 횟수만큼 반시계방향 및 시계방향으로 회전을 명령하고, 상기 회전 동작 중 이상 검출이 발생하지 않으면 ATC 구동부(104)로 상기 ATC가 시계방향으로 회전하도록 명령한 후 상기 ATC의 정위치가 검출되면 상기 표시부(106)를 통해 ATC 복귀 완료 화면을 표시하도록 제어하는 제어부(100)를 포 함하는 것을 특징으로 하는 포지션 코더를 이용하여 자동 공구 교환 장치의 에러동작 제어장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제어부(100)는,

   상기 ATC를 상기 미리 설정된 횟수만큼 반시계 방향 및 시계방향으로 회전 동작 후에도 이상이 검출되면 상기 표시부(106)를 통해 기구부 점검 요청 화면을 표시하는 것을 특징으로 하는 포지션 코더를 이용하여 자동 공구 교환 장치의 에러동작 제어장치.
4. 자동 공구 교환 장치(ATC: AUTOMATIC TOOL CHANGER)의 에러동작을 제어하기 위한 방법에 있어서,

   ATC가 비상정지 또는 비정상 위치 정지 시 수동 및 자동 복귀 모드를 선택하는 화면을 표시하는 제1 과정과,

   상기 모드 중 자동 복귀 모드가 선택되면 자동 복귀 모드 화면을 표시하고, 작업자로부터 자동 복귀 모드 수행 시작을 위한 입력이 있으면 상기 ATC 현재 위치를 검출하고, ATC를 시계방향으로 회전하도록 하는 제2 과정과,

   상기 시계방향 회전 동작 중 ATC 모터/기구부에 이상이 검출되면 ATC 현재 위치를 검출하고, ATC를 반시계방향으로 회전하도록 하는 제3 과정과,

   상기 반시계 방향 회전 동작 중 ATC 모터/기구부에 이상이 검출되면 상기 제2 과정 내지 제3 과정을 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 수행하는 제 4과정과,

   상기 미리 설정된 횟수 이내에 시계/반시계 회전 동작 중 이상 검출이 발생하지 않으면 상기 ATC가 시계방향으로 회전한 후 상기 ATC의 정위치가 검출되면 ATC 복귀 완료 화면을 표시하도록 제 5과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포지션 코더를 이용하여 자동 공구 교환 장치의 에러동작 제어방법.

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