KR20160070479A

KR20160070479A - 수치제어 공작기계

Info

Publication number: KR20160070479A
Application number: KR1020140177495A
Authority: KR
Inventors: 곽명규
Original assignee: 두산공작기계 주식회사
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-06-20

Abstract

구동부하 검출기능을 구비하는 수치제어 공작기계가 개시된다. 수치제어 공작기계는 구동모터를 구비하고 바닥에 고정되는 베드 구조물, 가공대상 공작물이 장착되고 구동모터에 의해 베드 구조물 상에 이동가능하게 고정되는 테이블, 베드 구조물의 일측에 배치되는 칼럼 구조물, 칼럼 구조물에 이송 가능하게 장착된 스핀들 및 스핀들에 공작물을 가공하는 공구를 공급하는 공구공급 유닛을 구비하는 가공기, 및 정해진 알고리즘에 따라 가공기를 구동하고 공작물의 구동하중(workload)을 검출하는 구동하중 검출부가 내장된 구동제어유닛 및 구동 제어유닛과 통신하고 구동제어 유닛의 구동조건을 설정하는 인터페이스인 제어패널을 구비하는 수치 제어기를 포함한다. 테이블에 고정된 공작물의 구동하중을 자동으로 검출하고 시각적으로 표시함으로써 구동하중의 오입력에 의한 가공불량을 방지한다.

Description

수치제어 공작기계 {NUMERICAL CONTROL MACHINE TOOL}

본 발명은 수치제어 공작기계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구동부하를 자동으로 검출할 수 있는 수치제어 공작기계에 관한 것이다.

최근, 필요한 공구를 자동으로 공급받아서 보링(boring), 밀링(milling), 리밍(reaming) 및 태핑(tapping)과 같은 다양한 가공을 수치제어 알고리즘에 따라 자동으로 수행할 수 있는 수치제어 공작기계의 활용이 증가하고 있다. 특히, 항공기 부품, 조선 부품 및 건설 기계와 같이 대형 부품의 가공을 위해서는 공작물이 가공되는 테이블을 베드 구조물을 따라 이동시키면서 공구를 3축 내지 5축 방향으로 회전시켜 복잡한 형상을 가공하는 대형 수치제어 공작기계가 널리 이용되고 있다.

종래의 대형 수치제어 공작기계는 로봇 이송기와 같은 로딩장치를 이용하여 테이블 상에 공작물을 고정하고 상기 공작물의 하중을 작업자가 제어패널을 통하여 입력함으로써 공작물의 하중에 따라 최적 가공변수(process parameter)를 설정하도록 구성되어 있다.

수치제어 공작기계의 수치제어 유닛은 입력된 공작물의 하중을 중심으로 가공을 위한 다양한 구동수치를 계산한다. 따라서, 공작물의 하중이 착오로 잘못 입력되는 경우 가공을 위한 기계요소의 구동수치가 잘못 입력되고 이는 공작물이나 공구의 손상을 초래하게 된다. 특히, 대형 수치제어 공작기계의 경우에는 가공대상 공작물의 사이즈와 하중이 거대하므로 잘못 입력된 구동수치에 의한 공작물이나 공구는 치명적으로 손상되어 폐기되는 결과를 초래하게 된다.

이를 방지하기 위하여 각종 가공요소들의 구동수치를 산정하기 위한 공작물의 하중입력 단계에서 오입력 가능성을 줄이기 위해 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히, 수치제어 공작기계의 사용이 증가함에 따라 디스플레이 장치를 이용하여 컴퓨터에 의해 공작기계의 구동과정을 제어할 수 있는 제어패널(control panel)의 이용이 보편화됨에 따라 제어패널 상에서 소프트웨어 키보드를 이용하여 공작물 하중을 입력함으로써 하중입력 과정의 불편과 오류 가능성을 줄이고 있다.

그러나, 여전히 제어패널로의 하중입력 자체는 작업자의 수작업에 의해 수행되고 있으므로 구동 패널 상에서 키보드 입력착오에 의한 오입력의 가능성은 상존하고 있고, 공작물에 대한 테이블 상에서의 가공순서에 따라 순차적으로 작동하고 피드백 기능이 제한되는 제어패널의 알고리즘 특성상 한 번 입력된 하중을 이전 단계로 돌아가 확인할 수 있는 수단이 적절하지 않은 문제점이 있다.

가공 현장의 다양한 상황에 의해 공작물을 테이블에 로딩한 후 작업자의 하중입력까지 상당한 시간이 걸리는 경우도 빈번하게 발생하고 있지만 이전에 입력된 공작물의 하중을 확인할 수 없으므로 구동 패널 상에서 공작물의 하중입력을 처음부터 다시 수행해야 번거로움이 있다.

이에 따라, 공작물의 하중을 자동으로 검출하고 검출된 하중을 메모리에 저장하여 필요한 경우 실시간으로 호출하여 입력된 공작물의 하중을 시각적으로 확인할 수 있는 새로운 수치제어 공작기계가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 공작물의 하중을 자동으로 검출할 수 있는 구동부하 검출유닛을 구비하는 수치제어 공작기계를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 수치제어 공작기계는 구동모터를 구비하고 바닥에 고정되는 베드 구조물, 가공대상 공작물이 장착되고 상기 구동모터에 의해 상기 베드 구조물 상에 이동가능하게 고정되는 테이블, 상기 베드 구조물의 일측에 배치되는 적어도 하나의 칼럼 구조물, 상기 칼럼 구조물에 이송가능하게 장착된 스핀들 및 상기 스핀들에 상기 공작물을 가공하는 공구를 공급하는 공구공급 유닛을 구비하는 가공기, 및 정해진 알고리즘에 따라 상기 가공기를 구동하고 상기 공작물의 구동하중(workload)을 검출하는 구동하중 검출부가 내장된 구동제어유닛 및 상기 구동 제어유닛과 통신하고 상기 구동제어 유닛의 구동조건을 설정하는 인터페이스인 제어패널을 구비하는 수치 제어기를 포함한다.

일실시예로서, 상기 구동하중 검출부는 상기 구동모터의 최대토크를 검출하는 피크 검출섹션, 상기 피크 검출섹션으로부터 상기 공작물의 구동하중을 검출하는 하중 검출섹션 및 상기 하중 검출섹션으로부터 검출된 상기 구동하중을 실시간으로 저장하는 하중 저장섹션을 포함한다.

일실시예로서, 상기 제어패널은 상기 테이블에 고정된 공작물의 구동하중을 검출하는 구동하중 설정(workload control)키를 구비하고 상기 구동제어 유닛의 구동조건을 입력하는 다수의 입력키를 포함하는 키 입력패널 및 상기 키 입력패널과 일체로 제공되고 활성화된 상기 입력키의 하부 메뉴를 표시하여 상기 구동제어 유닛의 구동조건을 세부적으로 설정하는 스크린을 포함한다.

일실시예로서, 상기 구동하중 설정키가 활성화 되는 경우 하중설정 창(workload control window)이 상기 스크린에 표시되고, 상기 하중설정창은 상기 공작물의 하중을 수동으로 입력하는 수동 입력모드 및 상기 구동하중 검출부를 활성화시켜 자동으로 검출하는 자동 입력모드를 구비하는 입력모드 선택부, 상기 수동입력 모드가 활성화되는 경우 상기 작업자에 의해 개별적으로 상기 구동하중을 설정할 수 있는 다수의 소프트키인 하중 입력키 및 상기 하중 입력키에 의해 입력된 입력하중 또는 상기 구동하중 검출부에 의해 자동으로 검출된 검출하중을 시각적으로 표시하는 하중 표시기를 포함한다.

일실시예로서, 상기 하중 표시기는 상기 테이블이 수용할 수 있는 최대하중별로 구분되어 표시되는 다수의 하중 카테고리를 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 공작물의 구동하중을 자동으로 검출하고 검출된 구동하중을 하중 저장섹션에 저장하여 필요한 경우 실시간으로 호출하여 이용할 수 있다. 또한, 구동부하 설정모드를 종래의 수동모드와 자동모드 중에서 선택할 수 있도록 허용하고 수동모드에 의한 입력하중과 자동모드에 의한 검출하중을 시각적으로 도안화하여 표시함으로써 현재의 구동하중을 용이하게 확인할 수 있다. 특히, 새로운 입력하중이나 검출하중이 전송되지 않는 경우에는 현재의 구동하중을 하중 표시기에 표시함으로써 현재의 공작물 가공단계에 파라메타로 이용된 구동하중을 항상 확인할 수 있다. 이에 따라, 공작물의 구동하중을 착오 입력하거나 잘못 입력함으로써 구동 파라메타가 잘못 설정되어 발생하는 가공불량을 현저하게 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 구동부하 검출유닛을 구비하는 수치제어 공작기계를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구동 제어유닛(510)의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 수치제어 공작기계의 제어패널을 나타내는 구성도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 구동모드 설정부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 도 3b에 도시된 구동하중 설정키에 의해 활성화된 하중 설정창을 나타내는 도면이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는" 과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 구동부하 검출유닛을 구비하는 수치제어 공작기계를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 수치제어 공작기계(1000)는 구동모터(130)를 구비하고 바닥에 고정되는 베드 구조물(100), 가공대상 공작물(미도시)이 장착되고 상기 구동모터(130)에 의해 상기 베드 구조물(100) 상을 이동 가능하게 고정되는 테이블(200), 상기 베드 구조물(100)의 일측에 배치되는 적어도 하나의 칼럼 구조물(300), 상기 칼럼 구조물(300)에 고정된 스핀들(410) 및 상기 스핀들(410)에 상기 공작물을 가공하는 공구를 자동으로 공급하는 공구공급 유닛(420)을 구비하는 가공기(400), 및 상기 칼럼 구조물(300)에 고정되어 입력된 알고리즘에 따라 상기 가공기(400)를 구동하고 상기 공작물의 구동하중(workload)을 검출하는 구동하중 검출부가 내장된 구동제어유닛(510) 및 상기 구동 제어유닛(510)과 통신하고 상기 구동제어 유닛(510)의 구동조건을 설정하는 인터페이스인 제어패널(520)을 구비하는 수치 제어기(500)를 포함한다.

일실시예로서, 상기 베드 구조물(100)은 가공 대상 공작물(미도시)을 지지할 수 있을 정도의 강도를 구비하는 일체형 구조물로서 상면에는 상기 가공대상 공작물이 고정된 테이블(200)이 길이방향을 따라 이동가능하게 결합되는 결합부(미도시)를 구비한다.

예를 들면, 상기 베드 구조물(100)은 고강도 및 고강성을 갖는 입체형상을 갖는 일체형 몸체(110)와 상기 몸체(110)를 지지하여 바닥에 고정하는 지지부(120) 및 상기 몸체(110)의 내부에 설치되어 상기 몸체(110)의 상면을 따라 이동하는 테이블(200)을 구동하는 구동모터(130)를 포함한다. 상기 몸체(110)는 일정한 폭과 길이 및 높이를 갖고 상면에 상기 결합부를 구비하고 상기 결합부에 결합된 테이블(200)을 구동하기 위한 구동모터(130)을 몸체(110)의 내부에 구비한다. 지지부(120)는 수평조절부재를 구비하여 설치영역의 바닥면에 대하여 상기 베드 구조물의 상면이 수평을 유지하도록 조정할 수 있다. 상기 구동모터(130)는 가공대상 공작물의 하중에 따라 정격출력이 조절된 서보모터를 포함한다.

상기 테이블(200)은 상부에 가공대상 공작물이 고정되고 상기 결합부를 통하여 베드 구조물(100)에 고정된다. 이때, 상기 테이블(200)은 구동모터(130)에 의해 구동되어 베드 구조물(100)의 길이방향을 따라 이동가능하게 결합된다.

상기 칼럼 구조물(300)은 상기 베드 구조물(100) 및 상기 테이블(200)의 주변부에 상기 몸체(110)의 높이 방향을 따라 기둥 형상으로 배치되어 후술하는 가공기(400)와 수치 제어기(500)가 배치된다.

예를 들면, 상기 칼럼 구조물(300)은 충분한 강도를 갖는 구조물로 제공되어 상기 가공기(400)의 구동 베이스로 제공된다. 상기 스핀들(410)은 칼럼 구조물(300)에서 다양한 방향으로 이동할 수 있으며 다수의 축을 매개로 고정되어 3축 내지 5축 가공을 위한 스핀들 어셈블리를 구성할 수도 있다. 또한, 상기 공구 공급유닛(420)을 구성하는 공구 툴 및 자동공구 교환기의 구동 베이스로 제공되어 공구 공급유닛(420)의 구동으로 인한 진동이나 외란을 흡수하여 공구 공급유닛(420)의 정밀한 구동을 보장한다.

또한, 상기 수치 제어기(500)와 상기 베드 구조물(100), 테이블(200) 및 가공기(400)를 연결하여 데이터 통신을 수행할 수 있는 네트워크 구조물이 내부에 구비되어 수치 제어기(500)를 통하여 베드 구조물(100), 테이블(200) 및 가공기(400)로 전송되는 제어신호의 전송경로로 제공될 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 베드 구조물(100), 테이블(200) 및 상기 칼럼 구조물(300)은 상기 수치제어 공작기계(1000)의 종류와 구조에 따라 다양하게 변형될 수 있음은 자명하다. 예를 들면, 본 실시예의 경우, 보링 및 밀링 가공을 수행하는 수치제어 보링머신을 예시적으로 개시하여 상기 베드 구조물(100)의 일측에 단일한 칼럼 구조물(300)이 배치하는 것을 개시하고 있지만, 문형 머시닝 센터와 같이 폭에 비하여 충분히 긴 길이를 갖는 베드 구조물의 양 측부에 상기 칼럼 구조물이 배치되고 칼럼 구조물을 횡단하는 보에 고정되어 다양한 가공이 가능한 스핀들 어셈블리가 배치될 수도 있다.

상기 가공기(400)는 상기 칼럼 구조물(300)의 일측에 고정되어 상기 공작물에 대한 가공을 수행하는 스핀들(410) 및 상기 스핀들(410)에 공구를 공급하는 공구 공급유닛(420) 및 상기 공구 공급유닛(420)과 연결되어 공작물의 가공에 필요한 공구를 저장하는 공구 매거진(430)을 포함한다.

상기 스핀들(410)은 칼럼 구조물(300)의 측부에 고정되어 공작물에 대한 각 가공단계에 대응하는 공구와 결합되어 공작물에 대한 기계가공을 수행한다. 스핀들은 다양한 구동부재를 이용하여 상기 칼럼 구조물(300)을 따라 수평, 수직 및 회전이동하면서 상기 수치 제어기에 의해 제공된 가공수치에 따라 자동으로 공작물을 가공하게 된다.

이때, 공작물의 가공에 적합한 공구정보도 상기 수치제어기(500)에 의해 공구 공급유닛(420) 및 공구 매거진(430)으로 전송되어 상기 스핀들(410)의 가공정보에 적합한 공구를 자동으로 공급할 수 있다. 따라서, 상기 공구 공급유닛(420)은 상기 공구 매거진(430)과 연결되어 상기 수치 제어기(500)에 의해 동작이 제어되는 자동 공구교환기(automatic tool changer(ATC), 420)로 구성될 수 있다.

상기 수치 제어기(500)도 가공기(400)와 함께 상기 칼럼 구조물(300)에 설치된다. 예를 들면, 상기 수치 제어기(500)는 소정의 알고리즘에 따라 상기 가공기(400)를 구동하고 상기 공작물의 구동하중(workload)을 검출하는 구동하중 검출부가 내장된 구동 제어유닛(510) 및 상기 구동 제어유닛(510)과 통신하고 상기 구동제어 유닛(510)의 구동조건을 설정하는 인터페이스인 제어패널(520)을 구비한다.

도 2는 도 1에 도시된 구동 제어유닛(510)의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 상기 구동 제어유닛(510)은 인쇄 회로기판 상에 실장된 다수의 반도체 칩을 구비하고 가공목적에 따라 작성된 수치제어 알고리즘에 따라 상기 수치제어 공작기계(1000)를 제어하는 제어신호를 생성하는 중앙 제어부(511), 상기 중앙 제어부(511)의 구동신호에 따라 상기 베드 구조물(100), 테이블(200), 칼럼 구조물(300) 및 가공기(400)를 각각 제어하는 제1 내지 제4 제어부(512 내지 515) 및 상기 공작물의 구동하중을 검출하는 구동하중 검출부(516)를 구비한다.

중앙 제어부(511)에는 공작물을 가공하기 위한 가공조건과 공정을 제어하는 수치제어 알고리즘이 프로그램으로 내장되고, 상기 수치제어 프로그램에 따라 중앙 제어부(511)는 베드 구조물(100), 테이블(200), 칼럼 구조물(300) 및 가공기(400)를 각각 개별적으로 구동하여 공작물을 가공할 수 있도록 유기적으로 조작한다. 특히, 상기 제1 제어부(512)는 베드 구조물(100)의 구동모터(130)를 제어하여 베드 구조물(100)과 결합된 테이블(200)의 이송속도를 조절할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 구동하중 검출부(516)는 상기 구동모터(130)와 연결되어 검출되는 구동피크로부터 테이블(200) 상에 고정된 공작물의 구동하중을 계산한다.

예를 들면, 상기 구동하중 검출부(516)는 상기 구동모터의 최대토크를 검출하는 피크 검출섹션(516a), 상기 피크 검출섹션(516a)으로부터 상기 공작물의 구동하중을 검출하는 하중 검출섹션(516b) 및 상기 하중 검출섹션(516b)으로부터 검출된 상기 구동하중을 실시간으로 저장하는 하중 저장섹션(516c)을 구비한다.

공작물이 테이블(200) 상에 고정되고 일정시간 이동시키면서 상기 구동모터(130)의 토크(torque))를 일정한 주기로 검출하여 토크곡선을 생성한다. 상기 토크곡선은 시간의 경과에 따른 구동모터의 토크 변화량을 표시하며, 토크곡선의 최대점인 피크 포인트를 기준으로 일정한 주기로 반복된다. 상기 피크 검출섹션(516a)은 상기 토크곡선으로부터 최대 토크를 표시하는 피크 포인트를 검출한다. 상기 하중 검출섹션(516b)은 상기 피크 포인트에 대응하는 토크로부터 공작물의 부하를 연산한다. 따라서, 상기 하중 검출섹션(516b)은 연산부로 구성될 수 있다. 하중 검출섹션(516b)에서 연산된 구동부하는 하중 저장섹션(516c)으로 저장되어 상기 중앙 제어부(511)에서 필요한 경우 실시간으로 호출할 수 있다.

구동하중 검출부(516)에 의해 공작물의 구동하중이 검출되면 중앙 제어부(511)로 전송되고 중앙 제어부(511)는 베드 구조물(100), 테이블(200), 칼럼 구조물(300) 및 가공기(400)의 구동 파라메타(parameter)를 상기 검출하중을 중심으로 자동으로 조정하고, 후술하는 바와 같은 제어 패널(520)로 검출된 구동하중을 표시한다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 수치제어 공작기계의 제어패널을 나타내는 구성도이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 구동모드 설정부를 나타내는 도면이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 제어패널(520)은 상기 구동제어 유닛(510)과 통신할 수 있도록 연결되고 작업자가 지시하는 동작조건을 상기 구동제어 유닛(510)으로 전송하게 된다. 즉, 상기 제어패널(520)은 상기 수치제어기(500)와 작업자를 연결하는 인터페이스(interface) 기능을 한다. 따라서, 상기 제어패널(520)은 구동제어유닛(510)과 데이터 통신을 수행하면서 작업자의 구동조건을 설정할 수 있는 입력수단을 구비한다면 다양한 장치가 이용될 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 제어패널(520)은 상기 테이블(200)에 고정된 공작물의 구동하중을 검출하는 구동하중 설정(workload control) 키(WM)를 구비하고 상기 구동제어 유닛(510)의 구동조건을 입력하는 다수의 입력키를 포함하는 키 입력패널(521) 및 상기 키 입력패널(521)과 일체로 제공되고 활성화된 상기 입력키의 하부 메뉴를 표시하여 상기 구동제어 유닛(510)의 구동조건을 세부적으로 설정하는 스크린(522)을 포함한다.

예를 들면, 상기 키 입력 패널(521)은 수치 제어기(500)를 구동하기 위한 운전조건을 설정하기 위한 다양한 입력 키들이 배치된다. 예를 들면, 상기 수치제어 공작기계(1000)의 작동 및 정지를 결정하는 on/off 스위치, 상기 가공기(400)의 어태치먼트를 설정하기 위한 어태치먼트(attachment) 키패드, 다양한 구동 조건이나 특수기능들을 구비하는 키패드 및 수치제어 공작기계(1000)의 동작모드를 결정하는 동작모드 키패드(521a)들이 배치된다.

상기 키 입력 패널(521)에 의해 개별적으로 입력키가 활성화되면, 상기 활성화된 입력키에 대응하는 하부 메뉴가 선택적으로 상기 스크린(522)에 표시된다. 상기 on/off 스위치와 같이 하부 메뉴를 구비하고 있지 않은 입력키는 대응하는 동작신호를 상기 구동제어 유닛(510)으로 전송하고, 추가적으로 설정해야 할 하부 메뉴를 구비하는 입력키는 활성화 되는 경우 대응하는 하부 메뉴가 상기 스크린(522)에 표시된다. 이때, 상기 하부 메뉴는 스크린(522) 상에 표시된 입력영역을 터치함으로써 스크린 상에서 직접 입력할 수 있다.

상기 키 입력패널(521)의 구조는 후술하는 바와 같이 동작모드 키패드(521a)에 구비되는 구동하중 검출키(WM)를 제외하고는 종래의 수치제어 공작기계용 키 입력패널과 동일하다. 따라서, 더 이상의 상세한 설명은 생략하고 구동하중 검출키(WM)의 구조에 관하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 도 3b에 도시된 구동하중 설정키에 의해 활성화된 하중 설정창을 나타내는 도면이다.

상기 구동하중 설정키(WM)가 활성화 되면, 하중 설정을 위한 하부메뉴인 하중설정 창(workload control window, 550)이 상기 스크린(522) 상에 표시된다.

상기 하중설정 창(550)은 공작물의 하중을 수동으로 입력하는 수동 입력모드(551b) 및 상기 구동하중 검출부(516)를 활성화시켜 자동으로 검출하는 자동 입력모드(551a)를 구비하는 입력모드 선택부(551), 상기 수동입력 모드(551b)가 활성화되는 경우 상기 작업자에 의해 개별적으로 구동하중을 설정할 수 있는 다수의 소프트키인 하중 입력키(552) 및 상기 하중 입력키(552)에 의해 입력된 입력하중 또는 상기 구동하중 검출부(516)에 의해 자동으로 검출된 검출하중을 시각적으로 표시하는 하중 표시기(553)를 구비한다.

상기 스크린(522) 상에 하중설정 창(550)이 표시되면, 공작물의 부하를 작업자가 수동으로 설정할지 구동하중 검출부(516)를 통하여 자동으로 검출할지 여부를 작업자가 선택할 수 있다.

자동검출 모드(551a)로 선택하면, 구동하중 검출부(516)가 활성화되어 상기 동모터(130)의 최대 토크로부터 상기 공작물의 구동하중을 검출하고, 검출된 구동하중은 상기 하중 저장섹션(516c)으로 저장되고 동시에 상기 하중 표시기(553)에 표시한다.

수동검출 모드(551b)로 선택하면, 하중 입력키(552)를 이용하여 작업자가 인지한 공작물의 구동하중을 직접 입력할 수 있다. 이때, 입력되는 하중은 정확한 구동하중을 수치 입력할 수도 있고, 상기 베드 구조물(100) 및 테이블(200)이 수용할 수 있는 최대 하중별로 구분되어 다수의 하중 카테고리별로 입력될 수도 있다. 본 실시예의 경우, 상기 하중 입력키(552)는 '표준', '5톤', '10톤'및'15톤'으로 구분되어 4개의 하중 카테고리로 구분되어 표시된다.

상기 하중 표시기(553)는 작업자에 의해 새로이 입력된 입력하중이나 새로이 검출된 검출하중이 저장되지 않는 한 현재의 구동하중을 시각적으로 표시해 준다. 따라서, 작업자가 항상 현재 상태의 구동하중을 시각적으로 확인할 수 있다.

이때, 상기 하중 표시기(553)는 현재의 구동하중을 수치로 정확하게 표시할 수도 있고, 상기 각 하중 카테고리를 도안화하여 시각적으로 편의성을 높일 수도 있다. 상기 구동하중을 중심으로 구동제어 유닛(510)의 구동조건이 설정되고, 상기 구동조건들은 구동하중의 범위에 따라 구동 카테고리를 설정되는 경우가 빈번하므로, 작업자에게는 정확한 구동하중의 수치값 보다는 구동하중의 카테고리를 확인하는 것이 요구되는 경우도 빈번하다. 따라서, 구동하중의 카테고리를 시각화하여 표시하는 경우 작업자가 용이하게 구동하중을 확인할 수 있는 장점이 있다.

상기 하중 표시기(553)의 상부에는 하중입력 모드가 자동모드인지 수동모드인지를 시각적으로 표시할 수 있는 입력모드 표시기(554)가 구비된다. 예를 들면, 자동입력 모드인 경우에는 입력모드 표시기(554)에는 'ON' 또는 'AUTO'를 표시하고 수동입력 모드인 경우에는 입력모드 표시기(554)에 'OFF' 또는 'MANUAL'을 표시할 수 있다.

이에 따라, 상기 구동하중을 작업자의 수동모드와 자동모드에 의해 선택적으로 입력할 수 있으며 새로운 입력하중이나 검출하중이 설정되지 않는 경우 항상 현재상태의 구동하중을 시각적으로 확인할 수 있으므로 구동하중의 오입력 가능성을 현저하게 줄일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 수치제어 공작기계에 의하면, 공작물의 구동하중을 자동으로 검출하고 검출된 구동하중을 하중 저장섹션에 저장하여 필요한 경우 실시간으로 호출하여 이용할 수 있다. 또한, 구동부하 설정모드를 종래의 수동모드와 자동모드 중에서 선택할 수 있도록 허용하고 수동모드에 의한 입력하중과 자동모드에 의한 검출하중을 시각적으로 도안화하여 표시함으로써 현재의 구동하중을 용이하게 확인할 수 있다. 특히, 새로운 입력하중이나 검출하중이 전송되지 않는 경우에는 현재의 구동하중을 하중 표시기에 표시함으로써 현재의 공작물 가공단계에 파라메타로 이용된 구동하중을 항상 확인할 수 있다.

이에 따라, 공작물의 구동하중을 착오 입력하거나 잘못 입력함으로써 구동 파라메타가 잘못 설정되어 발생하는 가공불량을 현저하게 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

구동모터(130)를 구비하고 바닥에 고정되는 베드 구조물(100);
가공대상 공작물이 장착되고 상기 구동모터(130)에 의해 상기 베드 구조물(100) 상에 이동가능하게 고정되는 테이블(200);
상기 베드 구조물(100)의 일측에 배치되는 적어도 하나의 칼럼 구조물(300);
상기 칼럼 구조물(300)에 이송 가능하게 장착된 스핀들 및 상기 스핀들에 상기 공작물을 가공하는 공구를 공급하는 공구공급 유닛(420)을 구비하는 가공기(400); 및
정해진 알고리즘에 따라 상기 가공기(400)를 구동하고 상기 공작물의 구동하중(workload)을 검출하는 구동하중 검출부(516)가 내장된 구동제어유닛(510) 및 상기 구동 제어유닛(510)과 통신하고 상기 구동제어 유닛(510)의 구동조건을 설정하는 인터페이스인 제어패널(520)을 구비하는 수치 제어기(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계.
제1항에 있어서, 상기 구동하중 검출부(516)는 상기 구동모터(130)의 최대토크를 검출하는 피크 검출섹션(516a), 상기 피크 검출섹션(516a)으로부터 상기 공작물의 구동하중을 검출하는 하중 검출섹션(516b) 및 상기 하중 검출섹션(516b)으로부터 검출된 상기 구동하중을 실시간으로 저장하는 하중 저장섹션(516c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계.
제2항에 있어서, 상기 제어패널(500)은 상기 테이블(200)에 고정된 공작물의 구동하중을 검출하는 구동하중 설정(workload control)키를 구비하고 상기 구동제어 유닛의 구동조건을 입력하는 다수의 입력키를 포함하는 키 입력패널(521) 및 상기 키 입력패널(521)과 일체로 제공되고 활성화된 상기 입력키의 하부 메뉴를 표시하여 상기 구동제어 유닛의 구동조건을 세부적으로 설정하는 스크린(522)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계.
제3항에 있어서, 상기 구동하중 설정키가 활성화 되는 경우 하중설정 창(workload control window)이 상기 스크린(522)에 표시되고, 상기 하중설정 창은 상기 공작물의 하중을 수동으로 입력하는 수동 입력모드 및 상기 구동하중 검출부(516)를 활성화시켜 자동으로 검출하는 자동 입력모드를 구비하는 입력모드 선택부, 상기 수동입력 모드가 활성화되는 경우 상기 작업자에 의해 개별적으로 상기 구동하중을 설정할 수 있는 다수의 소프트키인 하중 입력키 및 상기 하중 입력키에 의해 입력된 입력하중 또는 상기 구동하중 검출부(516)에 의해 자동으로 검출된 검출하중을 시각적으로 표시하는 하중 표시기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계.
제4항에 있어서, 상기 하중 표시기는 상기 테이블(200)이 수용할 수 있는 최대하중별로 구분되어 표시되는 다수의 하중 카테고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치제어 공작기계.