KR20130086785A - 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법 - Google Patents

공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법 Download PDF

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KR20130086785A
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Abstract

본 발명은 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법을 개시한다. 본 발명은 조작반(20)을 지지하는 조작반 아암(10)을 구비한 공작기계에 있어서, 현장 상황에 맞게 인터락 존을 설정하는 인터락 존 설정 단계; 상기 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 공작기계 상에서, 상기 인터락 존 내에 있는지의 여부를 체크하는 조작반 위치 체크 단계; 및 상기 조작반(20)을 지지하는 조작반 아암(10)이 상기 공작기계의 축과의 간섭 영역에 있는지의 여부를 확인하고 조치하는 간섭 영역 확인 및 조치 단계;를 포함하며, 상기 인터락 존 설정 단계는 상기 공작기계의 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 및 수평 이동축(Y축)과 소정의 거리로 이격된 위치를 설정하는 1차 인터락 존 설정단계;와 상기 공작기계의 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 상기 1차 인터락 존 위치를 벗어나 공작기계와 충돌 위험이 있는 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 및 수평 이동축(Y축)과의 이격위치를 설정하는 2차 인터락 존 설정단계;를 포함한다.

Description

공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법{Operation panel arm control method}
본 발명은, 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조작반 아암(operation panel arm)과 이웃된 공작기계 축 간의 간섭 현상이 발생되는 것을 효율적으로 저지하여 구조물들 간의 축 간 충돌에 따른 안전사고 발생을 사전 예방할 수 있는 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법에 관한 것이다.
공작기계는 기계공업의 기초가 되는 기계이다. 넓은 뜻으로 단조, 압연, 프레스, 전단 등의 가공기계까지 포함시키는 경우도 있으나 일반적으로는 기계공작의 기초가 되는 절삭, 연삭 등과 같이 절삭 칩(chip)을 내면서 금속 등의 재료를 가공하여 필요한 모양을 만들어 내는 기계를 말한다.
피가공물을 소정의 모양으로 깎아내기 위하여 바이트, 드릴 빗, 밀링 커터와 같은 커터를 사용하여 피가공물 또는 커터를 회전시키거나 왕복 운동시켜 강제적으로 절삭 가공한다.
이러한 공작기계의 구동을 위해, 조작반(Operation Panel)이 연결된 조작반 아암이 사용될 수 있다. 조작반이 연결된 조작반 아암은 공작기계 쪽으로 이동되면서 그 역할을 담당할 수 있다.
보통은 조작반이 상부에 부착된 타입이 주류를 이루고 있는데, 이처럼 조작반이 상부에 부착된 경우, 만약 설치 장소의 높이가 낮거나 공간이 협소할 경우에는 조작반 아암(operation panel arm)과 이웃된 공작기계 축 간의 간섭 현상이 발생될 소지가 높다.
만약, 이러한 간섭 현상을 적절하게 제어하지 못할 경우, 구조물들 간의 충돌에 따른 안전사고 발생이 우려되므로 이에 대한 적절한 대책 마련이 시급하다.
대한민국실용신안출원 제20-2010-0001783호
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 조작반 아암(operation panel arm)과 이웃된 공작기계 축 간의 간섭 현상이 발생되는 것을 효율적으로 저지하여 구조물들 간의 축 간 충돌에 따른 안전사고 발생을 사전 예방할 수 있는 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 조작반을 지지하는 조작반 아암을 구비한 공작기계에 있어서, 현장 상황에 맞게 인터락 존을 설정하는 인터락 존 설정 단계; 상기 조작반 또는 조작반 아암이 공작기계 상에서, 상기 인터락 존 내에 있는지의 여부를 체크하는 조작반 위치 체크 단계; 및 상기 조작반을 지지하는 조작반 아암이 상기 공작기계의 축과의 간섭 영역에 있는지의 여부를 확인하고 조치하는 간섭 영역 확인 및 조치 단계;를 포함하며, 상기 인터락 존 설정 단계는 상기 공작기계의 조작반 또는 조작반 아암이 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 및 수평 이동축(Y축)과 소정의 거리로 이격된 위치를 설정하는 1차 인터락 존 설정단계;와 상기 공작기계의 조작반 또는 조작반 아암이 상기 1차 인터락 존 위치를 벗어나 공작기계와 충돌 위험이 있는 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 및 수평 이동축(Y축)과의 이격위치를 설정하는 2차 인터락 존 설정단계;를 포함하는 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 조작반 위치 체크 단계는 상기 조작반 아암의 회전 부위에 마련되는 리미트 스위치의 동작에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 간섭 영역 확인 및 조치 단계는 (a) 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 있는지 여부를 확인하는 단계; (b) 상기 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 상기 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 있으면, 상기 상부 이동축(Z, W축) 속도 또는 상기 수평 이동축(Y축) 속도를 미리 결정된 범위 내로 조정하는 단계; (c) 상기 조작반이 상기 인터락 존 내에 있고, 상기 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 상기 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 위치하고 있다는 알람을 발생시키는 알람 발생 단계; (d) 상기 상부 이동축(Z, W축) 또는 상기 수평 이동축(Y축)의 이송을 계속 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 간섭 영역 확인 및 조치 단계는 (a) 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 위치하지 않은 경우, 상기 2차 인터락 존 내에 있는지 여부를 확인하는 단계; (b) 상기 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 상기 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 2차 인터락 존 내에 있으면, 알람을 발생시키는 알람 발생 단계; (c) 상기 상부 이동축(Z, W축) 속도 또는 상기 수평 이동축(Y축) 속도를 미리 결정된 범위 내로 조정하는 단계; 및 (d) 상기 상부 이동축(Z, W축) 또는 상기 수평 이동축(Y축)이 소정의 방향으로 이송되는 것을 금지시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 조작반 아암(operation panel arm)과 이웃된 공작기계 축 간의 간섭 현상이 발생되는 것을 효율적으로 저지하여 구조물들 간의 축 간 충돌에 따른 안전사고 발생을 사전 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법이 적용되는 조작반 아암 영역의 개략적인 평면 구조도이다.
도 2는 도 1의 정면 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법의 플로차트이다.
도 4는 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법에 따른 실시예이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법이 적용되는 조작반 아암 영역의 개략적인 평면 구조도, 도 2는 도 1의 정면 구조도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법의 플로차트, 그리고 도 4는 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법에 따른 실시예이다.
이들 도면을 참조하면, 조작반(20)을 지지하는 조작반 아암(10)을 구비한 공작기계에 있어서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법은, 현장 상황에 맞게 인터락 존(Interlock Zone)을 설정하는 인터락 존 설정 단계(S10), 상기 조작반(OP, Operation Pane, 20) 또는 조작반 아암(10)이 공작기계 상에서, 상기 인터락 존 내에 있는지의 여부를 체크하는 조작반 위치 체크 단계(S12), 및 상기 조작반(20)을 지지하는 조작반 아암(10)이 상기 공작기계의 축과의 간섭 영역에 있는지의 여부를 확인하고 조치하는 간섭 영역 확인 및 조치 단계(S14)를 포함한다. 이러한 인터락 존 설정 단계(S10)는 공작기계의 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 및 수평 이동축(Y축)과 소정의 거리로 이격된 위치를 설정하는 1차 인터락 존 설정단계;와 공작기계의 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 상기 1차 인터락 존 위치를 벗어나 공작기계와 충돌 위험이 있는 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 및 수평 이동축(Y축)과의 이격위치를 설정하는 2차 인터락 존 설정단계;를 포함한다.
여기서, 인터락 존에 마련되는 공작기계의 축은 공작기계의 종류 및 현장 상황에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 도 1의 경우 Y축을, 그리고 도 2의 경우 Z축과 W축(상부 이동축)을 인터락 존이라 하여 설명한다.
인터락 존은 1차와 2차로 설정될 수 있다. 실제, 2차 인터락 존이란 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 공작기계와 충돌되는 구간이라는 점을 감안할 때, 조작반 아암(10)이 2차 인터락 존에 배치되면 공작기계의 Z축과 W축(상부 이동축) 이동과 Y축(수평 이동축) 이동은 정지하고 알람 경고를 발생시켜야 한다. 때문에, 조작반(20)이 1차 인터락 존 내에 있는지의 여부를 체크한 후, 그에 대한 조치를 수행해야만 조작반 아암(10)과 이웃된 공작기계 축 간의 간섭 현상 또는 충돌을 방지할 수 있다.
자세히 도시하지는 않았으나, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 조작반 위치 체크 단계(S12)는 조작반 아암(10)의 회전 부위(11)에 마련되는 리미트 스위치(미도시)의 동작에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 간섭 영역 확인 및 조치 단계(S14)는 (a) 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 있는지 여부를 확인하는 단계와 (b) 상기 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 상기 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 있으면, 상기 상부 이동축(Z, W축) 속도 또는 상기 수평 이동축(Y축) 속도를 미리 결정된 범위 내로 조정하는 단계와 (c) 상기 조작반(20)이 상기 인터락 존 내에 있고, 상기 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 상기 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 위치하고 있다는 알람을 발생시키는 알람 발생 단계 및 (d) 상기 상부 이동축(Z, W축) 또는 상기 수평 이동축(Y축)의 이송을 계속 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
다시 말해, 간섭 영역 확인 및 조치 단계(S14)는, 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 도 1 및 도 2의 1차 인터락 존 내에 있는 경우, 공작기계에 마련되는 다양한 종류의 이송체들의 Z, W축(상부 이동축) 또는 Y축(수평 이동축) 이동 속도를 줄이거나 정지시키지 않으면 충돌이 발생될 수 있으므로 이에 대한 안전 조치를 수행하는 단계인 것이다.
상기 (a) 단계에서는 공작기계의 Z, W축(상부 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내에 있는 지의 여부를 먼저 확인한 후, 그 다음에 공작기계의 Y축(수평 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내에 있는 지의 여부를 확인할 수 있다.
물론, 반대의 경우도 충분히 가능하다. 즉 공작기계의 Y축(수평 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내에 있는 지의 여부를 확인한 다음에, 공작기계의 Z, W축(상부 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내에 있는 지의 여부를 확인할 수도 있다.
결과적으로 본 발명의 경우, 조작반 아암(10)이 공작기계 축과의 간섭 영역에 있는지 확인하기 위해 리미트 스위치를 조작반 아암(10)의 회전 부위(11)에 추가하여 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)의 위치를 확인한 후, 축 간 간섭이 예상되는 축 간 간섭 구역인 경우, 공작기계에 구비되는 이송체에 대한 Y축, Z축, W축의 이송 속도를 감속시키거나 혹은 이송되지 않게 하면서 알람을 발생시켜 충돌의 위험을 방지하는 것이다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에서, 간섭 영역 확인 및 조치 단계(S14)는 (a) 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 위치하지 않은 경우, 상기 2차 인터락 존 내에 있는지 여부를 확인하는 단계; (b) 상기 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 상기 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 2차 인터락 존 내에 있으면, 알람을 발생시키는 알람 발생 단계; (c) 상기 상부 이동축(Z, W축) 속도 또는 상기 수평 이동축(Y축) 속도를 미리 결정된 범위 내로 조정하는 단계; 및 (d) 상기 상부 이동축(Z, W축) 또는 상기 수평 이동축(Y축)이 소정의 방향으로 이송되는 것을 금지시키는 단계;를 포함한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
축 이송명령의 지령이 입력되면(S21), 조작반(20)이 1차 인터락 존 내부에 있는지의 여부를 체크한다(S22). 이때는 조작반 아암(10)의 회전 부위(11)에 추가된 리미트 스위치의 신호에 기초할 수 있다.
만약, 조작반(20)이 1차 인터락 존 내부에 없다면 최초의 지령대로 축 이송을 수행하면 된다(S29).
조작반(20)이 1차 인터락 존 내부에 있으며, 공작기계의 이송체 중에서 Z축과 W축을 담당하는 이송체의 Z축 및 W축(상부 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내부에 있는지의 여부를 체크한다(S23). Z축과 W축(상부 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내부에 있으면, Z축과 W축(상부 이동축)으로 이송되는 이송체의 이송 속도를 조정한다(S24). 즉 Z, W축에 대한 급속 이송속도를 조절하는데, 예컨대 25% 이하로 그 속도가 고정되도록 할 수 있다.
공작기계의 Z, W축 이송 속도를 조정한 다음에는 조작반(20)이 1차 인터락 존 내에 있고 공작기계의 이송체의 Z, W축에 대한 이송 속도가 감속되었다는 신호를 알람으로 발생시킨다(S25).
만약, 공작기계의 Z, W축(상부 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내부에 없으면, 공작기계의 Z, W축 좌표가 2차 인터락 존 내부에 있는지의 여부를 체크할 수 있다(S31). 앞서도 기술한 것처럼 2차 인터락 존이란 실제 충돌될 수 있는 위험 구간을 가리킨다.
만약, 공작기계의 Z, W축(상부 이동축) 좌표가 2차 인터락 존 내부에 있으면, 이에 대한 알람 신호를 발생시키고(S32), Z, W축(상부 이동축)의 이송 속도를 조정한다(S33). 그런 다음에, S26 단계 쪽으로 합류된다. 그리고 공작기계의 Z, W축(상부 이동축) 좌표가 2차 인터락 존 내부에 없으면 S26 단계 쪽으로 합류된다.
한편, S25 단계에서 알람 신호가 발생된 이후에는 공작기계의 이송체 중에서 Y축(수평 이동축)으로 이송되는 이송체의 Y축(수평 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내부에 있는지의 여부를 체크한다(S26).
공작기계의 Y축(수평 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내부에 있으면 Y축(수평 이동축)의 이송 속도를 조정한다(S27). 즉 Y축(수평 이동축)에 대한 급속 이송속도를 조절하는데, 예컨대 25% 이하로 그 속도가 고정되도록 할 수 있다.
Y축(수평 이동축)의 이송 속도를 조정한 다음에는 공작기계의 Y축(수평 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내부에 있고, 그 속도가 조정되었음을 외부로 알리는 알람 신호를 발생시킨다(S28).
그리고는 축 이송을 수행하고(S29), 지령 좌표까지 이송했는지의 여부를 체크한다(S30). 이상이 없으면 지령이 종료되고, 아니면 다시 S22 단계로 피드백된다.
만약, 공작기계의 Y축(수평 이동축) 좌표가 1차 인터락 존 내부에 없으면, 이번에도 공작기계의 Y축(수평 이동축) 좌표가 2차 인터락 존 내부에 있는지의 여부를 체크한다(S34).
조작반 아암(10)의 Y축(수평 이동축) 좌표가 2차 인터락 존 내부에 있으면 이에 대한 알람 신호를 발생시키고(S35), Y축의 이송 속도를 조정한다(S36). 그렇지만, 조작반 아암(10)의 Y축(수평 이동축) 좌표가 2차 인터락 존 내부에 없으면 S29 단계로 진입되어 축 이송을 수행한다.
Y축(수평 이동축)의 이송 속도를 조정한 다음에는(S36), 다시 공작기계의 Z, W축(상부 이동축) 좌표가 2차 인터락 존 내부에 있는지의 여부를 한 번 더 체크할 수 있다(S37).
그 결과 공작기계의 Z, W축(상부 이동축) 좌표가 2차 인터락 존 내부에 없으면 S29 단계로 진입되어 축 이송을 수행한다.
하지만, 공작기계의 이송체 중에서 Z, W축으로 이송되는 이송체의 Z, W축 좌표가 2차 인터락 존 내부에 있으면 이에 대한 알람 신호를 발생시키고(S38), 그에 따른 Z, W축(상부 이동축)의 이송 속도를 조정한다(S39). 그런 다음에, 최종적으로 Z, W축(상부 이동축)은 + 방향으로, Y축(수평 이동축)은 - 방향으로 이송을 금지시킨 후, 지령이 종료된다.
만약, 인터락을 해제하고자 한다면 조작반을 인터락 존의 외부로 옮긴 후에, 리셋이나 알람 리셋 버튼을 통해 인터락 알람을 해제하면 된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 조작반 아암(10)과 이웃된 축 간의 간섭 현상이 발생되는 것을 효율적으로 저지하여 구조물들 간의 축 간 충돌에 따른 안전사고 발생을 사전 예방할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 조작반 아암
20 : 조작반

Claims (4)

  1. 조작반(20)을 지지하는 조작반 아암(10)을 구비한 공작기계에 있어서,
    현장 상황에 맞게 인터락 존을 설정하는 인터락 존 설정 단계;
    상기 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 공작기계 상에서, 상기 인터락 존 내에 있는지의 여부를 체크하는 조작반 위치 체크 단계; 및
    상기 조작반(20)을 지지하는 조작반 아암(10)이 상기 공작기계의 축과의 간섭 영역에 있는지의 여부를 확인하고 조치하는 간섭 영역 확인 및 조치 단계;를 포함하며,
    상기 인터락 존 설정 단계는,
    상기 공작기계의 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 및 수평 이동축(Y축)과 소정의 거리로 이격된 위치를 설정하는 1차 인터락 존 설정단계;와
    상기 공작기계의 조작반(20) 또는 조작반 아암(10)이 상기 1차 인터락 존 위치를 벗어나 공작기계와 충돌 위험이 있는 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 및 수평 이동축(Y축)과의 이격위치를 설정하는 2차 인터락 존 설정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조작반 위치 체크 단계는,
    상기 조작반 아암(10)의 회전 부위(11)에 마련되는 리미트 스위치의 동작에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 영역 확인 및 조치 단계는,
    (a) 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 있는지 여부를 확인하는 단계;
    (b) 상기 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 상기 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 있으면, 상기 상부 이동축(Z, W축) 속도 또는 상기 수평 이동축(Y축) 속도를 미리 결정된 범위 내로 조정하는 단계;
    (c) 상기 조작반(20)이 상기 인터락 존 내에 있고, 상기 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 상기 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 위치하고 있다는 알람을 발생시키는 알람 발생 단계;
    (d) 상기 상부 이동축(Z, W축) 또는 상기 수평 이동축(Y축)의 이송을 계속 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    (a) 상기 공작기계의 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 1차 인터락 존 내에 위치하지 않은 경우, 상기 2차 인터락 존 내에 있는지 여부를 확인하는 단계;
    (b) 상기 상부 이동축(Z, W축) 좌표 또는 상기 수평 이동축(Y축) 좌표가 상기 2차 인터락 존 내에 있으면, 알람을 발생시키는 알람 발생 단계;
    (c) 상기 상부 이동축(Z, W축) 속도 또는 상기 수평 이동축(Y축) 속도를 미리 결정된 범위 내로 조정하는 단계; 및
    (d) 상기 상부 이동축(Z, W축) 또는 상기 수평 이동축(Y축)이 소정의 방향으로 이송되는 것을 금지시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 조작반 아암의 안전 제어방법.
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