KR20140051693A - 공작기계의 주축 제어장치 및 방법 - Google Patents

공작기계의 주축 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

이 발명은, 가공중 밸생되는 주축 소음 데이터를 실시간으로 감시하여 자동으로 적정한 가공조건을 해석 및 지령함으로써 공구 전문가나 숙련 작업자가 아닌 작업자가 가공하더라도 가공의 정밀도 및 생산성을 향상시킬 수 있는, 공작기계의 주축 제어장치 및 방법에 관한 것으로서,
절삭위치 주변에 설치되어 소음발생시 소음폭에 의해 결정된 전압차를 발생시키는 소음센서와, 상기한 소음센서에 연결되어 있으며 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와, A/D 컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 메모리부에 저장하고 주축과 이송축을 제어하는 CNC 컨트롤러와, 상기한 CNC 컨트롤러로부터 가공중 발생되는 주축 소음 데이터를 입력받아서 실시간으로 감시하며 데이터 베이스 기반과 학습 데이터 기반의 데이터를 이용하여 자동으로 적정한 가공조건을 해석 및 지령을 하는 제어부와, 상기한 CNC 컨트롤러의 제어에 따라 주축에 회전동력을 제공하는 주축 모터와, 상기한 CNC 컨트롤러의 제어에 따라 이송축에 회전동력을 제공하는 이송축 모터를 포함하여 이루어진다.

Description

공작기계의 주축 제어장치 및 방법{Apparatus for controlling workhead of machine tool}
이 발명은 공작기계의 주축 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 가공중 밸생되는 주축 소음 데이터를 실시간으로 감시하여 자동으로 적정한 가공조건을 해석 및 지령함으로써 공구 전문가나 숙련 작업자가 아닌 작업자가 가공하더라도 가공의 정밀도 및 생산성을 향상시킬 수 있는, 공작기계의 주축 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 한다. 상기한 공작기계중에서 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 하고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 금속가공기계라고 한다. 상기한 절삭공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있으며, 상기한 금속성형기계에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.
절삭공작기계중에서 머시닝 센터는 주축에 공구를 장착하고 테이블에 가공물을 장착, 고정하여 주축의 공구 회전으로 가공물을 절삭하는 공작기계이다.
머시닝 센터의 가공력은 주축의 회전 속도와 이송축의 이송속도에 영향을 가장 많이 받게 되는데, 일반적으로 공구 전문가 또는 오랜 경험의 작업자 경험치로 상기한 주축의 회전 속도와 이송축의 이송속도를 정하게 된다.
그러나, 이와 같이 주축의 회전속도와 이송축의 이송속도를 공구 전문가 또는 숙련 작업자의 경험치에 의존하게 되면, 공구 전문가나 숙련 작업자가 아닌 작업자가 정확하지 않은 가공조건으로 가공 시에는 주축 및 이송 축에 소음을 유발하고 줄무늬(Chatter) 등의 발생 등으로 가공 정밀도에 나쁜 영향을 미치게 되는 문제점이 있다. 상기한 줄무늬(Chatter) 란 절삭 가공 시 특정 가공 조건에서 동적으로 불안정한 상태의 떨림이 발생하는 현상이다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가공중 밸생되는 주축 소음 데이터를 실시간으로 감시하여 자동으로 적정한 가공조건을 해석 및 지령함으로써 공구 전문가나 숙련 작업자가 아닌 작업자가 가공하더라도 가공의 정밀도 및 생산성을 향상시킬 수 있는, 공작기계의 주축 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 장치의 구성은, 절삭위치 주변에 설치되어 소음발생시 소음폭에 의해 결정된 전압차를 발생시키는 소음센서와, 상기한 소음센서에 연결되어 있으며 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와, A/D 컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 메모리부에 저장하고 주축과 이송축을 제어하는 CNC 컨트롤러와, 상기한 CNC 컨트롤러로부터 가공중 발생되는 주축 소음 데이터를 입력받아서 실시간으로 감시하며 데이터 베이스 기반과 학습 데이터 기반의 데이터를 이용하여 자동으로 적정한 가공조건을 해석 및 지령을 하는 제어부와, 상기한 CNC 컨트롤러의 제어에 따라 주축에 회전동력을 제공하는 주축 모터와, 상기한 CNC 컨트롤러의 제어에 따라 이송축에 회전동력을 제공하는 이송축 모터를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 CNC 컨트롤러는 A/D 컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 받아들여서 제어부로 전송을 하는 PLC부와, 주축 모터를 제어하기 위한 주축 제어부와, 이송축 모터를 제어하기 위한 이송축 제어부와, A/D 컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 저장하기 위한 메모리부를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 제어부는 CNC 컨트롤러와 인터페이스를 하기 위한 인터페이스 모듈과, 공구 및 소재에 따른 가공조건 데이터가 저장되어 있는 데이터 베이스와, 공구 및 소재에 따라 작업자가 가공을 통해 검증된 가공조건 데이터가 저장되어 있는 학습 데이터부와, 상기한 데이터 베이스에 저장되어 있는 데이터로부터 데이터 베이스 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령을 하고 상기한 학습데이터부에 저장되어 있는 데이터로부터 학습데이터 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령을 하는 실시간 처리루틴부를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 데이터 베이스는 공구/소재별 가공 조건표로 구성된 데이타 베이스로 황삭/중삭/정삭용 데이터베이스로 구분되면 바람직하다.
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 학습 데이터부는 기계 종류별, 공구/소재별로 작업자가 작업이력 중 가장 가공 정밀도가 높은 가공 조건을 수동 버튼을 통해 저장하여 학습 데이터 베이스에 등록하고 저장한 데이터를 수동 조작 또는 보조 코드로 호출해서 사용할 수 있는 수동 방법으로 제어되면 바람직하다.
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 학습 데이터부는 가공에 의해 공구/소재별로 소음량, 주축 회전 속도, 이송계 이송 속도, 이송계 파라미터 데이터를 기억 및 저장 한 후 재 가공 시 스스로 데이터를 보상하는 자동 방법으로 제어되면 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 방법의 구성은, 소음센서를 이용하여 소음 데이터 모니터링을 하는 단계와, 주축의 회전속도를 변경할 것인지를 판단하여 변경하는 경우에 소재 정보 및 주축 회전속도와, 가공전 주축의 소음 기저값과, 이송축 지령 및 이송속도를 저장하는 단계와, 이송속도를 변경할 것인지를 판단하여 변경하는 경우에 학습데이터를 선택할 것인지를 판단하는 단계와, 학습 데이터를 선택하는 경우에 학습데이터 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와, 학습데이터를 선택하지 않고 황삭을 하는 경우에 데이터베이스 기반의 황삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와, 황삭을 하지 않고 증삭을 하는 경우에 데이터베이스 기반의 증삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와, 증삭을 하지 않는 경우에 데이터베이스 기반의 정삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와, 소음 안정영역인지를 판단하여 소음 안정영역이 아닌 소음 조정영역인 경우에 데이터베이스 기반의 조정용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와, 소음 조정영역이 아닌 경우에 베이링 파손이나 충돌이 발생할 수 있는 것으로 판단하여 알람을 출력하고 가동을 정지하는 단계와, 소음 안정영역이거나 조정용 주축 회전속도를 계산 및 지령한 경우에 가공을 연속적으로 할 것인지를 판단하여 가공을 연속적으로 하지 않거나 알람이 출력되면 동작을 종료하는 단계를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 방법의 구성은, 소음 조정영역인 경우에 소음에 대한 변위보정은 다음의 수식에 의해 이루어지면 바람직하다.
Figure pat00001
여기에서, A 는 주축 변위 보정값, V 는 소음센서의 입력 전압값, V0는 초기의 기준 전압값, a0 는 소음센서의 전압 1V 변화 당 거리 변화량, k1r는 주축 회전수(rpm) 구간별 제1 설정 인수값(factor), k1r는 주축 회전수(rpm) 구간별 제2 설정 인수값 (factor), r는 주축의 속도 구간값이다.
이 발명은, 가공중 밸생되는 주축 소음 데이터를 실시간으로 감시하여 자동으로 적정한 가공조건을 해석 및 지령함으로써 공구 전문가나 숙련 작업자가 아닌 작업자가 가공하더라도 가공의 정밀도 및 생산성을 향상시킬 수 있는, 효과를 갖는다.
도 1은 이 발명의 일시예에 따른 공작기계의 주축 제어장치의 블럭 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축 제어방법의 동작 흐름도이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.
도 1은 이 발명의 일시예에 따른 공작기계의 주축 제어장치의 블럭 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축 제어장치의 구성은, 절삭위치와 평행으로 커버에 설치되어 소음발생시 소음폭에 의해 결정된 전압차를 발생시키는 소음센서(10)와, 상기한 소음센서(10)에 연결되어 있으며 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(20)와, A/D 컨버터(20)로부터 입력되는 디지털 신호를 메모리부(21)에 저장하고 주축과 이송축을 제어하는 CNC 컨트롤러(30)와, 상기한 CNC 컨트롤러(30)로부터 가공중 발생되는 주축 소음 데이터를 입력받아서 실시간으로 감시하며 데이터 베이스 기반과 학습 데이터 기반의 데이터를 이용하여 자동으로 적정한 가공조건을 해석 및 지령을 하는 제어부(10)와, 상기한 CNC 컨트롤러(30)의 제어에 따라 주축에 회전동력을 제공하는 주축 모터(50)와, 상기한 CNC 컨트롤러(30)의 제어에 따라 이송축에 회전동력을 제공하는 이송축 모터(60)를 포함하여 이루어진다.
상기한 소음센서(10)는 소리 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 마이크로폰으로 이루어지며, 음압의 진동을 받아들이는 진동판, 진동판에서 받아들인 진동을 전기 에너지를 바꾸는 변환부, 전기 에너지를 출력하는 출력부로 이루어진다.
상기한 CNC 컨트롤러(30)는 A/D 컨버터(20)로부터 입력되는 디지털 신호를 받아들여서 제어부(40)로 전송을 하는 PLC부(31)와, 주축 모터(50)를 제어하기 위한 주축 제어부(32)와, 이송축 모터(60)를 제어하기 위한 이송축 제어부(33)와, A/D 컨버터(20)로부터 입력되는 디지털 신호를 저장하기 위한 메모리부(34)를 포함하여 이루어진다.
상기한 제어부(40)는 CNC 컨트롤러(30)와 인터페이스를 하기 위한 인터페이스 모듈(41)과, 공구 및 소재에 따른 가공조건 데이터가 저장되어 있는 데이터 베이스(43)와, 공구 및 소재에 따라 작업자가 가공을 통해 검증된 가공조건 데이터가 저장되어 있는 학습 데이터부(44)와, 상기한 데이터 베이스(43)에 저장되어 있는 데이터로부터 데이터 베이스 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령을 하고 상기한 학습데이터부(44)에 저장되어 있는 데이터로부터 학습데이터 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령을 하는 실시간 처리루틴부(42)를 포함하여 이루어진다.
상기한 데이터 베이스(43)는 공구/소재별 가공 조건표로 구성된 데이타 베이스로 최적의 가공조건을 산출하는 기반 정보가 되며 소프트웨어적으로 자동으로 산출하기 때문에 고숙련 작업자가 불필요하며, 황삭/중삭/정삭용 데이터베이스로 구분되어 있다.
상기한 학습 데이터부(44)는 기계 종류별, 공구/소재별로 작업자가 작업이력 중 가장 가공 정밀도가 높은 가공 조건을 수동 버튼을 통해 저장하여 학습 데이터 베이스에 등록하고 저장한 데이터를 수동 조작 또는 보조 코드로 호출해서 사용할 수 있는 수동 방법과, 가공에 의해 공구/소재별로 소음량, 주축 회전 속도, 이송계 이송 속도, 이송계 파라미터 데이터를 기억 및 저장 한 후 재 가공 시 스스로 데이터를 보상하는 자동 방법으로 제어된다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축 제어방법의 동작 흐름도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축 제어방법의 구성은, 동작이 시작되는 단계(S10)와, 소음센서를 이용하여 소음 데이터 모니터링을 하는 단계(S20)와, 주축의 회전속도를 변경할 것인지를 판단하는 단계(S30)와, 주축의 회전속도를 변경하는 경우에 소재 정보 및 주축 회전속도를 저장하는 단계(S40)와, 가공전 주축의 소음 기저값을 저장하는 단계(S50)와, 이송축 지령 및 이송속도를 저장하는 단계(S60)와, 이송속도를 변경할 것인지를 판단하는 단계(S70)와, 이송속도를 변경하는 경우에 학습데이터를 선택할 것인지를 판단하는 단계(S80)와, 학습 데이터를 선택하는 경우에 학습데이터 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계(S90)와, 학습데이터를 선택하지 않는 경우에 황삭을 할 것인지를 판단하는 단계(S100)와, 황삭을 하는 경우에 데이터베이스 기반의 황삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계(S110)와, 황삭을 하지 않는 경우에 증삭을 할 것인지를 판단하는 단계(S120)와, 증삭을 하는 경우에 데이터베이스 기반의 증삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계(S130)와, 증삭을 하지 않는 경우에 데이터베이스 기반의 정삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계(S140)와, 소음 안정영역인지를 판단하는 단계(S150)와, 소음 안정영역이 아닌 경우에 소음 조정영역인지를 판단하는 단계(S160)와, 소음 조정영역인 경우에 데이터베이스 기반의 조정용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계(S170)와, 소음 조정영역이 아닌 경우에 베이링 파손이나 충돌이 발생할 수 있는 것으로 판단하여 알람을 출력하고 가동을 정지하는 단계(S180)와, 소음 안정영역이거나 조정용 주축 회전속도를 계산 및 지령한 경우에 가공을 연속적으로 할 것인지를 판단하는 단계(S190)와, 가공을 연속적으로 하지 않거나 알람이 출력되면 동작을 종료하는 단계(S200)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축 제어장치 및 방법의 작용은 다음과 같다.
동작이 시작되면(S10), 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 소음센서(10)를 이용하여 소음 데이터 모니터링을 한다(S20).
다음에, 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 주축의 회전속도를 변경할 것인지를 판단하여(S30), 주축의 회전속도를 변경하는 경우에 소재 정보 및 주축 회전속도를 저장하고(S40), 가공전 주축의 소음 기저값을 저장한 후에(S50), 이송축 지령 및 이송속도를 저장한다(S60).
이어서, 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 이송속도를 변경할 것인지를 판단하여(S70), 이송속도를 변경하는 경우에 학습데이터를 선택할 것인지를 판단한다(S80).
학습 데이터를 선택하는 경우에, 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 학습데이터부(44)에 저장되어 있는 데이터로부터 학습데이터 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령한다(S90).
학습데이터는 공작기계를 가동시 제품소재, 주축 회전속도, 이송축 지령속도, 이송계 파라미터, 공구정보에 따라 1회 가공을 진행하기 위한 데이터로서, 가공 완료 후 측정된 소음량을 참고로 최적 주축회전속도, 이송축 지령속도, 이송계 파라미터를 산출하여 반영한 후 소재를 재 장착 후 가공지령 요청을 하게 되고, 2차로 가공된 소재 정밀도를 작업자가 확인한 후 승인하면 이 조건에 대한 데이터를 저장하고 화면에 저장된 형태와 지령 코드를 안내한다. 만약 작업자가 재측정을 요구하면 2차 측정 소음량을 참고로 최적 주축 회전속도, 이송축 지령속도, 이송계 파라미터를 산출하여 반영한 후 소재를 재 장착 후 가공지령 요청을 하고, 3차로 가공된 소재의 정밀도는 최대가 되며 향후 같은 조건의 가공에 바로 사용할 수 있는 프로파일이 된다.
학습데이터를 선택하지 않는 경우에 황삭을 할 것인지를 판단하여(S100), 황삭을 하는 경우에 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 데이터 베이스(43)에 저장되어 있는 데이터로부터 데이터베이스 기반의 황삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령한다(S110).
황삭을 하지 않는 경우에 증삭을 할 것인지를 판단하여(S120), 증삭을 하는 경우에 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 데이터 베이스(43)에 저장되어 있는 데이터로부터 데이터베이스 기반의 증삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령한다(S130).
증삭을 하지 않는 경우에 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 정삭을 하는 것으로 판단하여 데이터 베이스(43)에 저장되어 있는 데이터로부터 데이터베이스 기반의 정삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령한다(S140).
이어서, 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 계산된 주축 회전속도가 소음 안정영역인지를 판단하여(S150), 소음 안정영역이 아닌 경우에 소음 허용레벨인 소음 조정영역인지를 판단한다(S160).
소음 조정영역인 경우에 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 데이터 베이스(43)에 저장되어 있는 데이터로부터 데이터베이스 기반의 조정용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령한다(S170).
소음에 대한 변위보정은 다음의 수식에 의해 이루어진다.
Figure pat00002
여기에서, A 는 주축 변위 보정값, V 는 소음센서의 입력 전압값, V0는 초기의 기준 전압값, a0 는 소음센서의 전압 1V 변화 당 거리 변화량, k1r는 주축 회전수(rpm) 구간별 제1 설정 인수값(factor), k1r는 주축 회전수(rpm) 구간별 제2 설정 인수값 (factor), r는 주축의 속도 구간값이다.
그리고, 소음 조정영역이 아닌 경우에 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 소음 경고레벨로서 베이링 파손이나 충돌이 발생할 수 있는 것으로 판단하여 알람을 출력하고 가동을 정지한다(S180).
소음 안정영역이거나 조정용 주축 회전속도를 계산 및 지령한 경우에 제어부(40)의 실시간 처리루틴부(42)는 가공을 연속적으로 할 것인지를 판단하고(S190), 가공을 연속적으로 하지 않거나 알람이 출력되면 동작을 종료한다(S200).
10 : 소음센서 20 : A/D 컨버터
30 : CNC 컨트롤러 40 : 제어부
50 : 주축 모터 60 : 이송축 모터

Claims (8)

  1. 절삭위치 주변에 설치되어 소음발생시 소음폭에 의해 결정된 전압차를 발생시키는 소음센서와,
    상기한 소음센서에 연결되어 있으며 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와,
    A/D 컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 메모리부에 저장하고 주축과 이송축을 제어하는 CNC 컨트롤러와,
    상기한 CNC 컨트롤러로부터 가공중 발생되는 주축 소음 데이터를 입력받아서 실시간으로 감시하며 데이터 베이스 기반과 학습 데이터 기반의 데이터를 이용하여 자동으로 적정한 가공조건을 해석 및 지령을 하는 제어부와,
    상기한 CNC 컨트롤러의 제어에 따라 주축에 회전동력을 제공하는 주축 모터와,
    상기한 CNC 컨트롤러의 제어에 따라 이송축에 회전동력을 제공하는 이송축 모터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 CNC 컨트롤러는,
    A/D 컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 받아들여서 제어부로 전송을 하는 PLC부와,
    주축 모터를 제어하기 위한 주축 제어부와,
    이송축 모터를 제어하기 위한 이송축 제어부와,
    A/D 컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 저장하기 위한 메모리부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기한 제어부는,
    CNC 컨트롤러와 인터페이스를 하기 위한 인터페이스 모듈과,
    공구 및 소재에 따른 가공조건 데이터가 저장되어 있는 데이터 베이스와,
    공구 및 소재에 따라 작업자가 가공을 통해 검증된 가공조건 데이터가 저장되어 있는 학습 데이터부와,
    상기한 데이터 베이스에 저장되어 있는 데이터로부터 데이터 베이스 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령을 하고 상기한 학습데이터부에 저장되어 있는 데이터로부터 학습데이터 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령을 하는 실시간 처리루틴부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기한 데이터 베이스는 공구/소재별 가공 조건표로 구성된 데이타 베이스로, 황삭/중삭/정삭용 데이터베이스로 구분되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기한 학습 데이터부는 기계 종류별, 공구/소재별로 작업자가 작업이력 중 가장 가공 정밀도가 높은 가공 조건을 수동 버튼을 통해 저장하여 학습 데이터 베이스에 등록하고 저장한 데이터를 수동 조작 또는 보조 코드로 호출해서 사용할 수 있는 수동 방법으로 제어되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 제어장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기한 학습 데이터부는 가공에 의해 공구/소재별로 소음량, 주축 회전 속도, 이송계 이송 속도, 이송계 파라미터 데이터를 기억 및 저장 한 후 재 가공 시 스스로 데이터를 보상하는 자동 방법으로 제어되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 제어장치.
  7. 소음센서를 이용하여 소음 데이터 모니터링을 하는 단계와,
    주축의 회전속도를 변경할 것인지를 판단하여 변경하는 경우에 소재 정보 및 주축 회전속도와, 가공전 주축의 소음 기저값과, 이송축 지령 및 이송속도를 저장하는 단계와,
    이송속도를 변경할 것인지를 판단하여 변경하는 경우에 학습데이터를 선택할 것인지를 판단하는 단계와,
    학습 데이터를 선택하는 경우에 학습데이터 기반의 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와,
    학습데이터를 선택하지 않고 황삭을 하는 경우에 데이터베이스 기반의 황삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와,
    황삭을 하지 않고 증삭을 하는 경우에 데이터베이스 기반의 증삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와,
    증삭을 하지 않는 경우에 데이터베이스 기반의 정삭용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와,
    소음 안정영역인지를 판단하여 소음 안정영역이 아닌 소음 조정영역인 경우에 데이터베이스 기반의 조정용 주축 회전속도, 이송계 이송속도, 이송계 파라미터를 자동 계산 및 지령하는 단계와,
    소음 조정영역이 아닌 경우에 베이링 파손이나 충돌이 발생할 수 있는 것으로 판단하여 알람을 출력하고 가동을 정지하는 단계와,
    소음 안정영역이거나 조정용 주축 회전속도를 계산 및 지령한 경우에 가공을 연속적으로 할 것인지를 판단하여 가공을 연속적으로 하지 않거나 알람이 출력되면 동작을 종료하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기한 소음 조정영역인 경우에 소음에 대한 변위보정은 다음의 수식에 의해 이루어지면 바람직하다.
    Figure pat00003

    여기에서, A 는 주축 변위 보정값, V 는 소음센서의 입력 전압값, V0는 초기의 기준 전압값, a0 는 소음센서의 전압 1V 변화 당 거리 변화량, k1r는 주축 회전수(rpm) 구간별 제1 설정 인수값(factor), k1r는 주축 회전수(rpm) 구간별 제2 설정 인수값 (factor), r는 주축의 속도 구간값이다.
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