KR20140116762A

KR20140116762A - Ｅｌｉｄ 연삭 프로세스의 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR20140116762A
Application number: KR1020130031765A
Authority: KR
Inventors: 곽태수; 곽인실
Original assignee: 경남과학기술대학교 산학협력단
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-10-06

Abstract

본 발명은 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간 표시부 및 그래프 표시부를 통해 ELID(Electrolytic Inprocess Dressing, 전해 드레싱) 연삭 프로세스에 대하여 실시간 모니터링 및 분석이 가능하도록 한 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 피가공물의 초정밀 연삭 가공을 위해 ELID 전원공급장치(11), 연삭 숫돌(12), 전극(13), 메인 스핀들(Main Spindle, 14)의 주요 구성수단을 갖는 ELID 연삭가공 장치(10)의 모니터링을 위한 ELID(Electrolytic Inprocess Dressing, 전해 드레싱) 연삭 프로세스의 모니터링 시스템에 있어서, 상기 모니터링 시스템(50)은, 상기 ELID 연삭가공 장치와 통신되는 모니터링용 PC(20)에 사전에 프로그램화 되어 설치되되, 상기 ELID 전원공급장치와 (+)극으로 연결된 연삭 숫돌과, (-)극으로 연결된 전극(electrode)으로부터 전압과 전류의 검출값을 표시하는 ELID 표시부(110)와, 상기 연삭 숫돌의 회전축인 메인 스핀들(Main Spindle)의 검출값을 표시하는 스핀들 표시부(120)와, 피가공물의 초정밀 연삭 가공을 위해 상하 이동되는 연삭 숫돌의 Z축(Z-AXIS) 검출값을 표시하는 Z축 표시부(130)로 구성되어 연삭가공 작업 시 상기 검출값들을 실시간으로 표시하는 실시간 표시부(100)와; 상기 실시간 표시부(100)에 표시되는 검출값들이 하나의 초정밀 연삭가공 작업 단위로 그룹화되어 저장될 수 있도록 실시간 표시부와 연동되는 데이터베이스부(DB unit, 200)와; 상기 데이터베이스부(200)에 저장된 실시간 표시부의 검출값들을 그래프 방식으로 표시하되, 작업 중인 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들의 그래프를 실시간으로 표시하는 실시간 그래프(310)와, 작업 완료된 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들의 그래프를 표시하는 분석용 그래프(320)로 구성된 그래프 표시부(300)가 포함되며; 또한, 상기 실시간 표시부(100)와 데이터베이스부(200) 및 그래프 표시부(300)를 사용자가 제어할 수 있도록 입력수단이 구비된 사용자 입력부(400)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템을 제공한다.
따라서 본 발명에 의하면, ELID 연삭 프로세스의 실시간 모니터링 및 분석이 가능함으로써, ELID 연삭가공 작업 시 정상적인 ELID 싸이클을 유지시켜 이를 통해 피가공물의 초정밀 연삭가공을 유도할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＥＬＩＤ 연삭 프로세스의 모니터링 시스템{Monitoring system of ELID grinding process}

본 발명은 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간 표시부 및 그래프 표시부를 통해 ELID(Electrolytic Inprocess Dressing, 전해 드레싱) 연삭 프로세스에 대하여 실시간 모니터링 및 분석이 가능하도록 한 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 공작물의 표면을 원하는 모양과 치수에 맞춰 다듬질하기 위해 고속으로 회전하는 연삭숫돌을 이용하여 공작물을 가공하는 연삭가공(grinding) 방식이 사용되어진다.

그러나 위 방식은 지속적인 연삭숫돌의 회전에 의해 연삭숫돌 표면이 눈메움, 무딤, 입자탈락과 같은 연삭효율을 저해시키는 현상이 발생되어 연삭숫돌 표면에 날카로운 입자를 발생시키는 드레싱(dressing)작업이 요구되어 왔으며, 이러한 문제를 해결하고자 전해(electrolytic)에 의해 연삭숫돌 표면에 부도체 피막을 형성시켜 드레싱 되도록 한 ELID(Electrolytic Inprocess Dressing, 전해 드레싱) 연삭가공 방식이 개발되었다.

여기서, ELID 연삭가공이란, 금속결합재가 본딩(bonding)된 숫돌과 전해 드레싱 기법이 복합된 연삭가공 방식으로, 전원공급장치로부터 공급된 직류펄스에 의해 금속결합재가 전기분해 및 화학반응을 하여 숫돌표면에 부도체 피막이 지속적으로 형성되도록 함으로써, 눈메움 현상과 같은 연삭효율을 떨어뜨리는 요인을 제거하여 무정지 드레싱이 가능하도록 한다. 이와 같이 무정지 드레싱에 의한 연삭효율 및 정밀도 성능이 향상된 ELID 연삭가공은, 구면/비구면 광학렌즈 금형의 경면연삭과, 초경합금, 글라스, 세라믹부품, 광학 디스크부품과 같이 초정밀 연삭가공이 요구되는 난가공 소재 공작물의 연삭가공에 사용되어지고 있다.

한편, 위 ELID 연삭가공 방식이 적용된 ELID 연삭가공 장치에 관한 기술은 국내외로 다수 건이 출원ㆍ등록되어 있으며, 그 일례로, 대한민국 등록특허공보 제10-0188400호(1999. 01. 12)에는 공작물과의 접촉면을 갖는 도전성숫돌(2)과, 상기 숫돌과 간격을 두고 대향하는 전극(3)과, 숫돌과 전극사이에 도전성 액체를 흐르게 하는 노즐(4)과, 숫돌과 전극사이에 전압을 인가하는 인가장치(5)로 이루어져 숫돌을 전해에 의해 드레싱하면서 공작물을 연삭하는 전해드레싱 연삭에 있어서, 숫돌의 가공면에 근접설치되며, 상기 가공면의 위치를 비접촉적으로 계측하는 와전류센서(10)와, 상기 와전류센서에 의한 계측치에 따라서 숫돌의 위치를 제어하는 숫돌제어장치(20)를 구비한 것을 특징으로 하는 전해드레싱 연삭 장치가 제안된 바 있다(도 1 참조).

그러나 상기 제안된 기술은, 도전성숫돌, 전극, 인가장치(혹은 ELID 전원공급장치)의 주요 구성수단을 갖는 일반적인 ELID 연삭가공 장치에 도전성숫돌의 치수 계측을 위한 와전류센서와 숫돌의 위치를 제어하는 숫돌제어장치가 부가되어 숫돌 제어를 통한 초정밀 연삭가공을 유도하였으나, 이는 일부 구성수단의 제어 수단에 불가할 뿐, ELID 연삭 프로세스의 모니터링 장치에 관하여는 전혀 언급되어 있지 않다.

따라서, 상기 제안된 기술은, 연삭가공 작업 시 ELID 연삭가공 장치의 연삭 프로세스 상태를 사용자(혹은 작업자)가 실시간으로 모니터링할 수 없음으로 인해 초정밀 연삭가공에 한계가 따르는 문제점은 여전히 남아있다.

한편, ELID 연삭가공 장치는 일반 연삭가공 장치와는 달리 숫돌에 형성된 부도체 피막 및 피가공물의 상태에 따라 입출력 전압, 전류 및 부하전류(load current)가 수시로 변화되기 때문에 초정밀 연삭가공을 위해서는 이를 실시간으로 모니터링하여 정상적인 ELID 싸이클(cycle)이 유지될 수 있도록 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템을 강구할 필요성이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 모니터링용 PC에 사전에 프로그램화 되어 설치되며 실시간 표시부 및 그래프 표시부가 구성되어 ELID(Electrolytic Inprocess Dressing, 전해 드레싱) 연삭 프로세스에 대하여 실시간 모니터링 및 분석을 통해 정상적인 ELID 사이클을 유지토록 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 피가공물의 초정밀 연삭 가공을 위해 ELID 전원공급장치(11), 연삭 숫돌(12), 전극(13), 메인 스핀들(Main Spindle, 14)의 주요 구성수단을 갖는 ELID 연삭가공 장치(10)의 모니터링을 위한 ELID(Electrolytic Inprocess Dressing, 전해 드레싱) 연삭 프로세스의 모니터링 시스템에 있어서, 상기 모니터링 시스템(50)은, 상기 ELID 연삭가공 장치와 통신되는 모니터링용 PC(20)에 사전에 프로그램화 되어 설치되되, 상기 ELID 전원공급장치와 (+)극으로 연결된 연삭 숫돌과, (-)극으로 연결된 전극(electrode)으로부터 전압과 전류의 검출값을 표시하는 ELID 표시부(110)와, 상기 연삭 숫돌의 회전축인 메인 스핀들(Main Spindle)의 검출값을 표시하는 스핀들 표시부(120)와, 피가공물의 초정밀 연삭 가공을 위해 상하 이동되는 연삭 숫돌의 Z축(Z-AXIS) 검출값을 표시하는 Z축 표시부(130)로 구성되어 연삭가공 작업 시 상기 검출값들을 실시간으로 표시하는 실시간 표시부(100)와; 상기 실시간 표시부(100)에 표시되는 검출값들이 하나의 초정밀 연삭가공 작업 단위로 그룹화되어 저장될 수 있도록 실시간 표시부와 연동되는 데이터베이스부(DB unit, 200)와; 상기 데이터베이스부(200)에 저장된 실시간 표시부의 검출값들을 그래프 방식으로 표시하되, 작업 중인 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들의 그래프를 실시간으로 표시하는 실시간 그래프(310)와, 작업 완료된 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들의 그래프를 표시하는 분석용 그래프(320)로 구성된 그래프 표시부(300)가 포함되며; 또한, 상기 실시간 표시부(100)와 데이터베이스부(200) 및 그래프 표시부(300)를 사용자가 제어할 수 있도록 입력수단이 구비된 사용자 입력부(400)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템을 제공한다.

바람직하게는, 상기 실시간 표시부의 ELID 표시부(110)는, 상기 ELID 전원공급장치(11)를 통해 연삭 숫돌(12)과 전극(13)에 인가되는 인가전압을 표시하는 입력전압 표시부(111)와, 상기 ELID 전원공급장치를 통해 연삭 숫돌과 전극에 인가되는 인가전류를 표시하는 입력전압 표시부(112)와, 피가공물의 연삭가공 시 상기 연삭 숫돌과 전극의 출력전압을 표시하는 출력전압 표시부(113)와, 피가공물의 연삭가공 시 상기 연삭 숫돌과 전극의 출력전류를 표시하는 출력전류 표시부(114)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 실시간 표시부의 스핀들 표시부(120)는, 상기 메인 스핀들(main spindle, 14)의 회전수(RPM)를 표시하는 회전수 표시부(121)와, 메인 스핀들의 부하전류(load current)를 표시하는 제1 부하전류 표시부(122)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 실시간 표시부의 Z축 표시부(130)는, 연삭 숫돌의 Z축(Z-AXIS) 위치값을 mm단위로 표시하는 위치 표시부(131)와, 연삭 숫돌의 상하 이동속도를 mm/min단위로 표시하는 속도 표시부(132)와, 연삭 숫돌의 상하 이동에 따른 부하전류를 표시하는 제2 부하전류 표시부(133)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 사용자 입력부(400)의 입력수단은, ELID 연삭가공 장치(10)와 모니터링용 PC(20) 간의 통신포트(COM port, 1)를 설정하는 통신포트 선택부(410)와, 상기 실시간 표시부(100)에 표시된 검출값들의 데이터베이스부(200) 저장위치를 설정하는 저장위치 선택부(420)와, 상기 실시간 표시부에 표시된 검출값들의 저장주기를 설정하는 저장주기 설정부(430)와, 상기 실시간 표시부의 실시간 모니터링 시작, 정지를 제어하는 모니터링 제어부(440)와, 상기 그래프 표시부(300)가 표시되도록 하는 그래프 뷰(graph view, 450)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 그래프 뷰(graph view, 450)는, 상기 그래프 표시부(300)의 실시간 그래프(310)가 표시되도록 하는 실시간 그래프 선택부(451)와, 상기 저장위치 선택부(420)를 통해 각기 다른 저장위치(혹은 DB명)에 저장되어진 다수개의 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들 중에서 어느 하나의 저장위치에 저장되어진 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값을 선택하여 이에 대응되는 분석용 그래프(320)가 표시될 수 있도록 하는 분석용 그래프 선택부(452)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모니터링 시스템(50)은, 상기 모니터링 시스템이 프로그램화되어 저장된 제어보드를 상기 ELID 전원공급장치(11)에 내장시켜 상기 ELID 전원공급장치에서 모니터링 시스템이 구동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

ELID 연삭가공 장치와 통신되는 모니터링용 PC에 사전에 프로그램화 되어 설치되며 실시간 표시부, 그래프 표시부, 데이터베이스부, 사용자 입력부가 구성됨으로써,

(1) 실시간 표시부의 ELID 표시부와 스핀들 표시부 및 Z축 표시부를 통해 연삭가공 작업 시 ELID 연삭가공 장치의 주요 구성수단인 ELID 전원공급장치, 연삭 숫돌, 전극, 메인 스핀들의 검출값을 실시간으로 표시함으로써, ELID 연삭 프로세스의 실시간 모니터링이 가능하다.

(2) 그래프 표시부를 통해 실시간 그래프와 분석용 그래프를 표시함으로써, ELID 연삭 프로세스의 실시간 모니터링 및 작업 완료된 ELID 연삭 프로세스의 분석이 용이하다.

(3) ELID 연삭 프로세스의 실시간 모니터링 및 분석을 통해 ELID 연삭가공 장치의 정상적인 ELID 싸이클(cycle)을 유지토록 하여 피가공물의 초정밀 연삭가공을 유도할 수 있다.

도 1은 종래 기술의 전해드레싱 연삭 장치를 나타낸 도면
도 2의 (가), (나)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ELID 연삭가공 장치와 모니터링 시스템의 현장 사진과 블록도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 표시부의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 입력부의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 표시부와 사용자 입력부의 프로그램 화면을 나타낸 도면
도 7의 (가), (나), (다)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래프 표시부의 실시간 그래프와 분석용 그래프의 일례를 나타낸 도면

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 가지도록 하고 있음에 유의해야하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템의 주요 기술적 구성을 설명함에 앞서 ELID 연삭가공 장치(10)의 주요 구성수단인 ELID 전원공급장치(ELID Power Supply, 11), 연삭 숫돌(Grinding Wheel, 12), 전극(Electrode, 13), 메인 스핀들(Main Spindle, 14)을 간략히 설명하면,

상기 ELID 전원공급장치(ELID Power Supply, 11)는, ELID(Electrolytic Inprocess Dressing, 전해 드레싱) 연삭가공을 위해서 연삭 숫돌(Grinding Wheel)과 전극(Electrode)에 안정된 고주파의 직류펄스(DC Pulse) 전원을 공급하여 전기분해 및 화학반응이 이뤄지도록 한 수단이다.

상기 연삭 숫돌(Grinding Wheel, 12)은, 피가공물과 접촉되어 연삭가공을 수행하는 숫돌로서, 금속결합재가 본딩(bonding)되며 상기 ELID 전원공급장치와 (+)극으로 연결되어 공급되는 고주파의 직류펄스에 의해 금속결합재가 전기분해 및 화학반응을 일으켜 숫돌표면에 부도체 피막이 지속적으로 형성되도록 한다. 여기서 상기 연삭 숫돌은 부도체 피막의 형성을 위하여 전기분해 과정에서 산화반응이 일어나는 전극으로 애노드(Anode)에 해당된다.

상기 전극(Electrode, 13)은, 상기 ELID 전원공급장치와 (-)극으로 연결되어 전기분해 과정에서 환원반응이 일어나는 전극으로 캐소드(Cathode)에 해당되며 상기 숫돌과 간격을 두고 대향되어 설치된다. 다시 말해서, 상기 연삭 숫돌과 전극은 ELID 연삭가공 장치의 전해 드레싱을 위하여 각각 애노드(Anode), 캐소드(Cathode)에 해당되는 것이다.

상기 메인 스핀들(Main Spindle, 14)은, 상기 연삭 숫돌의 회전축으로 일단은 연삭 숫돌이 고정되며 타단에는 구동 모터와 연결되어 연삭 숫돌이 고속으로 회전될 수 있도록 한다. 또한, 상기 메인 스핀들은 사용자의 조작에 의해 상하로 이동 가능하여 피가공물과의 간격을 조절할 수 있도록 한다.

또한, ELID 연삭가공 장치의 주요 구성수단 이 외에도 연삭 숫돌과 전극과의 사이에 도전성 물질을 분사하는 노즐과, 피가공물이 거치되는 작업대와, 상기 메인 스핀들과 작업대의 위치제어 및 회전제어를 의한 조작반(操作盤, 15) 등이 더 포함되며 이러한 구성은 이미 공지된 기술로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명의 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템은 상기 ELID 연삭가공 장치와 통신되는 모니터링용 PC(20)에 사전에 프로그램화되어 설치된 것으로, 사용자가 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 및 분석과 더불어 모니터링을 제어할 수 있도록 한 시스템이다.

도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템의 주요 기술적 구성은, 실시간 표시부(100), 데이터베이스부(DB unit, 200), 그래프 표시부(300), 사용자 입력부(400)로 이루어진다.

먼저 도 3 내지 도 6을 참고하여 상기 실시간 표시부(100)는, 상기 ELID 전원공급장치와 (+)극으로 연결된 연삭 숫돌과, (-)극으로 연결된 전극(electrode)으로부터 전압과 전류의 검출값을 표시하는 ELID 표시부(110)와, 상기 연삭 숫돌의 회전축인 메인 스핀들(main spindle)의 검출값을 표시하는 스핀들 표시부(120)와, 피가공물의 초정밀 연삭 가공을 위해 상하 이동되는 연삭 숫돌의 Z축(Z-AXIS) 검출값을 표시하는 Z축 표시부(130)로 구성되어 연삭가공 작업 시 상기 검출값들을 실시간으로 표시하는 수단이다.

여기서, 상기 실시간 표시부의 ELID 표시부(110)는, 상기 ELID 전원공급장치(11)를 통해 연삭 숫돌(12)과 전극(13)에 인가되는 인가전압을 표시하는 입력전압 표시부(111)와, 상기 ELID 전원공급장치를 통해 연삭 숫돌과 전극에 인가되는 인가전류를 표시하는 입력전압 표시부(112)와, 피가공물의 연삭가공 시 상기 연삭 숫돌과 전극의 출력전압을 표시하는 출력전압 표시부(113)와, 피가공물의 연삭가공 시 상기 연삭 숫돌과 전극의 출력전류를 표시하는 출력전류 표시부(114)가 구비된다.

따라서, 상기 ELID 표시부(110)를 통해 ELID 입출력 전압과 전류의 검출값을 사용자가 실시간으로 모니터링 가능함으로써, 검출값에 이상이 있을 시 상기 ELID 전원공급장치(11)를 비롯한 ELID 연삭가공 장치(10)의 주요 구성수단을 점검토록 유도하여 ELID 연삭가공 장치의 정상적인 ELID 사이클이 유지될 수 있도록 한다.

또한, ELID 연삭가공 장치의 연삭 숫돌(12) 표면에 형성되는 부도체 피막의 두께는 초정밀 연삭가공과 직결되는 중요한 요소로, 상기 ELID 표시부(110)에 실시간으로 표시되는 입출력 전압과 전류의 검출값을 사용자가 모니터링하여 상기 연삭 숫돌의 부도체 피막 두께가 일정수준으로 유지될 수 있도록 한다.

다시 말해서, 상기 연삭 숫돌의 부도체 피막은 ELID 전원공급장치로부터 공급되는 전기에너지에 의해 연삭 숫돌에 본딩(bonding)된 금속결합재가 전기분해 및 화학반응을 일으켜 생성되는 것이기 때문에 입출력 전압과 전류를 모니터링함으로써 부도체 피막의 두께를 일정수준으로 유지시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 입출력 전압과 전류의 검출수단은, 상기 ELID 전원공급장치(11)와 연삭 숫돌(12) 및 전극(13)의 전기회로에서 검출을 요하는 부분에 전압계(voltmeter), 전류계(ammeter) 또는 전압ㆍ전류의 검출이 동시 검출이 가능한 멀티미터(multimeter)와 같은 검출수단을 구성시켜 용이하게 검출이 가능하며, 상기 검출수단을 ELID 표시부와 연동시켜 검출수단을 통한 검출값들이 ELID 표시부(110)에 실시간으로 표시될 수 있도록 한다.

또한, 상기 실시간 표시부의 스핀들 표시부(120)는, 메인 스핀들(main spindle)의 회전수(RPM)를 표시하는 회전수 표시부(121)와, 메인 스핀들의 부하전류(load current)를 표시하는 제1 부하전류 표시부(122)가 구비된다.

여기서, 상기 메인 스핀들(14)의 회전수 검출수단은, 메인 스핀들의 구동 모터에 디지털 회전계(digital tachometer)를 구성시켜 회전수(RPM)의 검출이 가능하도록 하며, 메인 스핀들의 부하전류(load current) 검출 수단은 상기 구동 모터의 구동 회로에 전류계를 구성시켜 부하전류의 검출이 가능하도록 한다.

한편, 상기 메인 스핀들의 부하전류를 검출하여 제1 부하전류 표시부(122)에 표시하는 이유는, 메인 스핀들의 회전을 위해 소비되는 전류 즉, 부하전류값을 통해 연삭 숫돌의 연삭저항(cutting resistance)을 모니터링하기 위함이다.

따라서, 상기 스핀들 표시부(120)를 통해 메인 스핀들의 회전수와 부하전류의 검출값을 사용자가 실시간으로 모니터링 가능함으로써, 메인 스핀들과 이와 연결된 구동 모터 및 연삭 숫돌의 상태를 모니터링하여 정상적인 ELID 싸이클이 유지될 수 있도록 하며, 모니터링 결과에 따라 사용자가 ELID 연삭가공 장치의 조작반(操作盤)을 통해 상기 메인 스핀들의 회전제어를 수행토록 한다.

또한, 상기 실시간 표시부의 Z축 표시부(130)는, 연삭 숫돌의 Z축(Z-AXIS) 위치값을 mm단위로 표시하는 위치 표시부(131)와, 연삭 숫돌의 상하 이동속도를 mm/min단위로 표시하는 속도 표시부(132)와, 연삭 숫돌의 상하 이동에 따른 부하전류를 표시하는 제2 부하전류 표시부(133)가 구비된다.

여기서, 상기 연삭 숫돌(12)의 Z축 검출수단은, 먼저 Z축(Z-AXIS) 위치값은 ELID 연삭가공 장치의 조작반(15)과 연동되어 조작반의 조작에 따른 위치값이 검출 가능하도록 하며, 상하 이동속도는 연삭 숫돌의 상하 이동을 위한 구동 모터에 디지털 회전계(digital tachometer)를 구성시켜 mm/min단위의 속도 검출이 가능하도록 하며, 연삭 숫돌의 상하 이동에 따른 부하전류(load current)는 연삭 숫돌의 상하 이동을 위한 구동 모터의 구동 회로에 전류계를 구성시켜 부하전류의 검출이 가능하도록 한다.

한편, 상기 연삭 숫돌의 상하 이동에 따른 부하전류를 검출하여 제2 부하전류 표시부(133)에 표시하는 이유는, 연삭가공 시 연삭 숫돌이 피가공물과 접촉되어 피가공물로 압력을 가할 때 소비되는 전류 즉, 부하전류값을 통해 연삭 숫돌의 연삭저항(cutting resistance)을 모니터링하기 위함이다.

따라서, 상기 Z축 표시부(130)를 통해 연삭 숫돌의 위치값과 이동속도 및 부하전류의 검출값을 사용자가 실시간으로 모니터링 가능함으로써, 연삭 숫돌과 이와 연결된 연삭 숫돌의 상하 이동용 구동 모터의 상태를 모니터링하여 정상적인 ELID 싸이클이 유지될 수 있도록 하며, 모니터링 결과에 따라 사용자가 ELID 연삭가공 장치의 조작반(操作盤, 15)을 통해 상기 연삭 숫돌의 위치제어를 수행토록 한다.

다시 도 3 내지 도 5를 참조하여, 상기 데이터베이스부(DB unit, 200)는, 상기 실시간 표시부(100)에 표시되는 검출값들이 하나의 초정밀 연삭가공 작업 단위로 그룹화되어 저장될 수 있도록 실시간 표시부와 연동되는 데이터 저장수단이다.

다시 말해서, 상기 데이터베이스부(200)는, 초정밀 연삭가공 작업 단위로 그룹화된 다수개의 데이터 집단(DB1, DB2, DB3,…)으로 구성되어 작업완료된 초정밀 연삭가공 작업 단위의 데이터 즉, 해당 작업에 대하여 실시간 표시부에 표시된 검출값들의 저장, 검색, 삭제가 용이하게 수행될 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 데이터베이스는, 엑셀(Excel), 엑세스(Access), MS-SQL, My-SQL, Oracle과 같은 데이터베이스 프로그램 중에서 어느 하나를 선택하여 사용하도록 하며 상기 데이터베이스 프로그램은 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

도 3과 도 5 및 도 7을 참조하여, 상기 그래프 표시부(300)는, 상기 데이터베이스부(200)에 저장된 실시간 표시부(100)의 검출값들을 그래프 방식으로 표시하되, 작업 중인 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들의 그래프를 실시간으로 표시하는 실시간 그래프(310)와, 작업 완료된 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들의 그래프를 표시하는 분석용 그래프(320)로 구성되어 모니터링용 PC(20)의 화면에 표시되도록 한다.

다시 말해서, 상기 그래프 표시부에 표시되는 실시간 그래프(310)는, 현재 작업 중인 초정밀 연삭가공 작업에 대하여 상기 실시간 표시부(100)에 표시되는 검출값들을 사용자가 용이하게 모니터링 가능하도록 그래프 방식으로도 표시되도록 하는 것이며, 분석용 그래프(320)는, 후술하는 사용자 입력부의 그래프 뷰(graph view, 450)를 통해 작업 완료된 초정밀 연삭가공 작업을 선택하여 해당 작업에 대한 검출값들을 분석하기 위한 용도의 그래프이다.

한편, 상기 그래프 표시부의 실시간 그래프 및 분석용 그래프의 X축, Y축의 기준 값은, ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템의 프로그램화 시 상기 데이터베이스부와 그래프 표시부와의 연동값에 따라 사용자가 필요한 기준 값으로 설정토록하며, 그 예로, X축은 가공시간, Y축은 ELID 출력전류 검출값으로 설정하거나, X축은 가공시간, Y축은 메인 스핀들의 부하전류 검출값으로 설정하여 해당 X축, Y축의 기준값에 의해 그래프가 표시되도록 한다(도 7의 (가), (나) 참조).

또한, 상기 그래프 표시부는 도 7의 (다)와 같이 하나의 X축, Y축 영역에 다수개의 그래프가 연삭가공 작업별로 표시되도록 하여 다수개의 연삭가공 작업의 비교 분석이 용이하도록 할 수도 있다.

도 3과 도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 사용자 입력부(400)는, 상기 실시간 표시부(100)와 데이터베이스부(200) 및 그래프 표시부(300)를 사용자가 제어할 수 있도록 입력수단이 구비된 수단으로, ELID 연삭가공 장치(10)와 모니터링용 PC(20) 간의 통신포트(COM port, 1)를 설정하는 통신포트 선택부(410)와, 상기 실시간 표시부(100)에 표시된 검출값들의 데이터베이스부(200) 저장위치를 설정하는 저장위치 선택부(420)와, 상기 실시간 표시부에 표시된 검출값들의 저장주기를 설정하는 저장주기 설정부(430)와, 상기 실시간 표시부의 실시간 모니터링 시작, 정지를 제어하는 모니터링 제어부(440)와, 상기 그래프 표시부(300)가 표시되도록 하는 그래프 뷰(graph view, 450)가 구비된다.

여기서, 상기 통신포트 선택부(410)는, 모니터링용 PC에 설치된 모니터링 시스템과 ELID 연삭가공 장치 간의 통신을 위해 통신포트를 선택하는 입력수단으로, 기본적으로 COM 포트(COM port)를 선택할 수 있도록 프로그램화 시 설정되되, 이에 국한되지 않고 USB(Universal Serial Bus)와 같은 다른 종류의 통신포트를 통해 통신되도록 설정할 수도 있다.

따라서, 상기 통신포트 선택부를 통해 모니터링 시스템(50)과 ELID 연삭가공 장치(10) 간의 통신이 가능토록 하여 ELID 연삭가공 장치의 검출값들이 상기 모니터링 시스템의 실시간 표시부(100)에 표시될 수 있도록 한다.

또한, 상기 모니터링 제어부(440)는, 사용자 입력에 따른 모니터링 시작과 정지 상태를 문자로 표시하여 모니터링 여부를 사용자가 용이하게 인지할 수 있도록 하며, 상기 모니터링 제어부(440)의 사용자 입력은 모니터링 시스템(50)이 설치된 모니터링용 PC 화면(20) 상에서 직접 입력하거나, 이에 국한되지 않고 유무선 통신에 의해 원격지에서도 휴대용 단말기를 통해 입력 가능하도록 할 수 있다.

상기 그래프 뷰(graph view, 450)는, 상기 그래프 표시부(300)의 실시간 그래프(310)가 표시되도록 하는 실시간 그래프 선택부(451)와, 상기 저장위치 선택부(420)를 통해 각기 다른 저장위치(혹은 DB명)에 저장되어진 다수개의 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들 중에서 어느 하나의 저장위치에 저장되어진 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값을 선택하여 이에 대응되는 분석용 그래프(320)가 표시될 수 있도록 하는 분석용 그래프 선택부(452)가 더 구비된다.

따라서, 상기 사용자 입력부의 모니터링 제어부를 통해 ELID 연삭가공 장치의 연삭프로세스 모니터링의 시작과 정지를 제어할 수 있으며, 모니터링 진행 중에 상기 실시간 표시부에 표시되는 검출값들은 상기 저장위치 선택부와 저장주기 설정부의 설정값에 따라 데이터베이스부에 저장되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템의 설치 장소는 상기 모니터링용 PC(20)에 국한되지 않고 상기 ELID 전원공급장치(11)에 모니터링 시스템이 프로그램화되어 저장된 제어보드를 내장시켜 상기 ELID 전원공급장치에서 모니터링 시스템을 구동할 수도 있으며, 이러한 경우에는 상기 통신포트를 제어보드에 연결시켜 통신되도록 한다.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템은, 실시간 표시부의 ELID 표시부와 스핀들 표시부 및 Z축 표시부와, 그래프 표시부의 실시간 그래프와 분석용 그래프를 통해 ELID 연삭가공 장치의 주요 구성수단인 ELID 전원공급장치, 연삭 숫돌, 전극, 메인 스핀들의 검출값을 실시간으로 표시함으로써, ELID 연삭 프로세스의 실시간 모니터링이 가능하며, 작업 완료된 ELID 연삭 프로세스의 분석이 가능함으로써, 가공물의 초정밀 연삭가공을 유도할 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 통신포트 10 : ELID 연삭가공 장치
11 : ELID 전원공급장치 12 : 연삭 숫돌
13 : 전극 14 : 메인 스핀들
15 : 조작부 20 : 모니터링용 PC
50 : ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템
100 : 실시간 표시부 110 : ELID 표시부
111 : 입력전압 표시부 112 : 입력전류 표시부
113 : 출력전압 표시부 114 : 출력전류 표시부
120 : 스핀들 표시부 121 : 회전수 표시부
122 : 제1 부하전류 표시부 130 : Z축 표시부
131 : 위치 표시부 132 : 속도 표시부
133 : 제2 부하전류 표시부 200 : 데이터베이스부
300 : 그래프 표시부 310 : 실시간 그래프
320 : 분석용 그래프 400 : 사용자 입력부
410 : 통신포트 선택부 420 : 저장위치 선택부
430 : 저장주기 설정부 440 : 모니터링 제어부
450 : 그래프 뷰 451 : 실시간 그래프 선택부
452 : 분석용 그래프 선택부

Claims

피가공물의 초정밀 연삭 가공을 위해 ELID 전원공급장치(11), 연삭 숫돌(12), 전극(13), 메인 스핀들(Main Spindle, 14)의 주요 구성수단을 갖는 ELID 연삭가공 장치(10)의 모니터링을 위한 ELID(Electrolytic Inprocess Dressing, 전해 드레싱) 연삭 프로세스의 모니터링 시스템에 있어서,
상기 모니터링 시스템(50)은, 상기 ELID 연삭가공 장치와 통신되는 모니터링용 PC(20)에 사전에 프로그램화 되어 설치되되,
상기 ELID 전원공급장치와 (+)극으로 연결된 연삭 숫돌과, (-)극으로 연결된 전극(electrode)으로부터 전압과 전류의 검출값을 표시하는 ELID 표시부(110)와, 상기 연삭 숫돌의 회전축인 메인 스핀들(Main Spindle)의 검출값을 표시하는 스핀들 표시부(120)와, 피가공물의 초정밀 연삭 가공을 위해 상하 이동되는 연삭 숫돌의 Z축(Z-AXIS) 검출값을 표시하는 Z축 표시부(130)로 구성되어 연삭가공 작업 시 상기 검출값들을 실시간으로 표시하는 실시간 표시부(100)와;
상기 실시간 표시부(100)에 표시되는 검출값들이 하나의 초정밀 연삭가공 작업 단위로 그룹화되어 저장될 수 있도록 실시간 표시부와 연동되는 데이터베이스부(DB unit, 200)와;
상기 데이터베이스부(200)에 저장된 실시간 표시부의 검출값들을 그래프 방식으로 표시하되, 작업 중인 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들의 그래프를 실시간으로 표시하는 실시간 그래프(310)와, 작업 완료된 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들의 그래프를 표시하는 분석용 그래프(320)로 구성된 그래프 표시부(300)가 포함되며;
또한, 상기 실시간 표시부(100)와 데이터베이스부(200) 및 그래프 표시부(300)를 사용자가 제어할 수 있도록 입력수단이 구비된 사용자 입력부(400)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 실시간 표시부의 ELID 표시부(110)는, 상기 ELID 전원공급장치(11)를 통해 연삭 숫돌(12)과 전극(13)에 인가되는 인가전압을 표시하는 입력전압 표시부(111)와, 상기 ELID 전원공급장치를 통해 연삭 숫돌과 전극에 인가되는 인가전류를 표시하는 입력전압 표시부(112)와, 피가공물의 연삭가공 시 상기 연삭 숫돌과 전극의 출력전압을 표시하는 출력전압 표시부(113)와, 피가공물의 연삭가공 시 상기 연삭 숫돌과 전극의 출력전류를 표시하는 출력전류 표시부(114)가 구비되는 것을 특징으로 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 실시간 표시부의 스핀들 표시부(120)는, 상기 메인 스핀들(main spindle, 14)의 회전수(RPM)를 표시하는 회전수 표시부(121)와, 메인 스핀들의 부하전류(load current)를 표시하는 제1 부하전류 표시부(122)가 구비되는 것을 특징으로 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 실시간 표시부의 Z축 표시부(130)는, 연삭 숫돌의 Z축(Z-AXIS) 위치값을 mm단위로 표시하는 위치 표시부(131)와, 연삭 숫돌의 상하 이동속도를 mm/min단위로 표시하는 속도 표시부(132)와, 연삭 숫돌의 상하 이동에 따른 부하전류를 표시하는 제2 부하전류 표시부(133)가 구비되는 것을 특징으로 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 사용자 입력부(400)의 입력수단은, ELID 연삭가공 장치(10)와 모니터링용 PC(20) 간의 통신포트(COM port, 1)를 설정하는 통신포트 선택부(410)와, 상기 실시간 표시부(100)에 표시된 검출값들의 데이터베이스부(200) 저장위치를 설정하는 저장위치 선택부(420)와, 상기 실시간 표시부에 표시된 검출값들의 저장주기를 설정하는 저장주기 설정부(430)와, 상기 실시간 표시부의 실시간 모니터링 시작, 정지를 제어하는 모니터링 제어부(440)와, 상기 그래프 표시부(300)가 표시되도록 하는 그래프 뷰(graph view, 450)가 구비되는 것을 특징으로 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 그래프 뷰(graph view, 450)는, 상기 그래프 표시부(300)의 실시간 그래프(310)가 표시되도록 하는 실시간 그래프 선택부(451)와, 상기 저장위치 선택부(420)를 통해 각기 다른 저장위치(혹은 DB명)에 저장되어진 다수개의 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값들 중에서 어느 하나의 저장위치에 저장되어진 초정밀 연삭가공 작업에 대한 검출값을 선택하여 이에 대응되는 분석용 그래프(320)가 표시될 수 있도록 하는 분석용 그래프 선택부(452)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 모니터링 시스템(50)은, 상기 모니터링 시스템이 프로그램화되어 저장된 제어보드를 상기 ELID 전원공급장치(11)에 내장시켜 상기 ELID 전원공급장치에서 모니터링 시스템이 구동되는 것을 특징으로 하는 ELID 연삭 프로세스의 모니터링 시스템.