KR20190051154A - 공구 매거진의 이상 공구 교환방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공구 매거진의 이상 공구 교환방법으로, NC장치로부터 이상 공구 신호를 수신하는 단계와, 상기 이상 공구 신호가 접수된 공구에 대한 정보를 출력하는 단계와, 이상 공구의 교환을 지령하는 단계와, 상기 교환 지령에 따라 상기 이상 공구를 공구매거진의 교환위치로 이동시키는 단계와, 이상 공구를 새로운 공구로 교환하는 단계와, 교환된 공구정보를 리셋(reset)하는 단계와, 교환하지 않은 이상 공구가 더 있는지 판단하고, 교환하지 않은 이상 공구가 더 있을 경우 해당 공구를 공구매거진의 교환위치로 이동시키고, 교환하지 않은 이상 공구가 없을 경우 최초 단계로 이동하는 단계로 이루어진다.

Description

공구 매거진의 이상 공구 교환방법{Abnormal Tool change method of tool magazine}

본 발명은 공작기계의 공구 매거진에서 과다 마모나 부러진 공구와 같은 비정상인 공구를 손쉽게 찾아내고 이를 새로운 공구로 교환하기 위한 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 머시닝센터와 같은 수치제어(NC: Numeric Control) 공작기계에는 다수 개의 공구를 수납하는 공구 매거진(Tool Magazine)이 공작기계 본체의 일측에 장착된다.

이러한 공구매거진은 수십 종에서 많게는 백여 종이 넘는 공구들을 각각의 공구포트에 수납하고, NC장치에 입력된 가공 프로그램에 따라 가공작업 단계별로 선택된 공구를 공작기계의 스핀들에 제공하기도 하고, 반대로 공작기계의 스핀들에서 사용이 완료된 공구를 받아들여 수납하기도 한다.

또한 공구매거진에 수납된 공구는 장시간에 걸쳐 절삭작업 등에 사용됨에 따라 일부 공구는 과다 마모나 부러지는 경우가 발생하게 된다.

이와 같이 과다 마모나 부러진 공구와 같은 이상 공구는 다음 작업을 위해 신속하게 교체해야 한다.

그러나 작업자가 공구매거진에 장착된 수 많은 공구 중에서 과다 마모나 부러진 공구를 찾아내서 교체하는 것은 많은 시간이 소요되고, 식별과정에 어려움도 많다.

특히 작업자가 공작기계가 운전 중인 상태에서 작업을 중단시키지 않고 이상 공구를 찾아내고 교체하는 작업은 공구매거진을 일일이 회전 조작하여 이상 공구를 공구매거진의 교환 위치로 이동시켜야 하는 번거로움이 있다.

한편, 종래기술로 한국 공개특허1995-0017079호는, 별도의 공구모니터와 NC를 인터페이스하여 공구의 수명이 끝나면 자동으로 공구를 교환하는 방식을 소개하고 있다. 이와 같은 방식은 공구모니터가 현재 가공 중인 부하 값과 미리 설정한 부하 값을 비교 판단하여 NC로 전송하고, NC는 공구 파손 또는 마모 판단 명령을 NC의 공구 수명 유니트로 전송하여 해당 공구를 자동으로 교환하는 방식이다.

이와 같은 방식은 교환할 새로운 공구 일체를 자동 교환 가능하게 공구매거진의 일부에 장착해 두어야 하므로 공구매거진이 지나치게 커지는 문제점이 있다.

또한 별도의 공구모니터를 구비하고 이를 NC와 연계하여 제어함으로 인해 NC의 과부하나 다른 작업의 제어가 지연되는 문제가 발생한다.

또 다른 종래기술로 한국 공개특허2014-0095628호를 들 수 있는데, 이 기술 역시 NC에 사용 중인 공구 정보와 대체 공구 정보를 구비하고, 공구 사용 전에 파손 여부를 검출하고, 만일 파손된 공구가 검출될 경우에는 공구 매거진에 예비로 수납된 대체공구로 자동으로 교체하여 방식을 제시하고 있다.

이러한 방식 역시 공구매거진에 별도의 대체공구들을 구비하고, 이 공구들이 자동 교환 가능하게 공구매거진에 장착되어 있어야 하는 만큼, 공작기계가 지나치게 커지는 문제점이 있고, NC장치가 작업제어 공정 중에 공구를 대체하는 별도의 제어과정을 수행해야 하므로, 제어과정이 복잡해지고 작업 지연의 문제가 발생한다.

이와 같이 종래 기술들은, 수작업으로 이상 공구를 교체함에 따라 공구교환 시간이 과다하게 소요되고, 교환 과정에서의 오류 문제를 해결하여야 하고, 또한 NC 장치와 연계하여 자동으로 이상 공구를 교체하는 종래의 방식은, 공구매거진에 별도로 교체용 공구와 공구 교환장치를 구비해야 함에 따라 공구매거진이 필요 이상으로 커지고 복잡해지는 문제가 있으며, 또 NC장치에 복잡한 제어프로그램을 추가하여야 하며, 이상 공구 교환작업 제어에 따라 발생하는 다른 작업의 지연 문제를 해결하여야 한다.

한국 공개특허공보 제10-1995-0017079호(공개일 1995.07.20) 한국 공개특허공보 제10-2014-0095628호(공개일 2014.08.04)

이에 본 발명은, 상기한 문제점들을 해결하기 위해 방법으로, NC장치 또는 검출장치에 의해 공구의 과다 마모나 부러진 것과 같은 이상 공구가 검출될 경우, 공구매거진 조작반에 이들 공구 리스트를 출력하도록 하고, 작업자가 공구매거진 조작반의 원터치 버튼을 조작하여 해당 공구를 순차적으로 공구 교환위치로 이동시켜 손쉽게 교환할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 해결 수단은, NC장치로부터 이상 공구 신호를 수신하는 단계와, 상기 이상 공구 신호가 접수된 공구에 대한 정보를 출력하는 단계와, 이상 공구의 교환을 지령하는 단계와, 상기 교환 지령에 따라 해당 공구를 공구매거진의 교환위치로 이동시키는 단계와, 이상 공구를 새로운 공구로 교환하는 단계와, 교환된 공구를 리셋(reset)하는 단계와, 교환하지 않은 이상 공구가 더 있는지 판단하고, 교환하지 않은 공구가 더 있을 경우 해당 공구를 공구매거진의 교환위치로 이동시키고, 교환하지 않은 공구가 없을 경우 초기단계로 이동하는 공구 매거진의 이상 공구 교환방법을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명은, 공작기계가 운전 중에 NC장치로부터 공구가 부러지거나 과다 마모로 교환이 필요한 이상 공구 신호가 공구매거진 조작반에 전달되면, 이상 공구 정보를 공구매거진 조작반의 출력화면을 통해 손쉽게 파악할 수 있도록 하고, 또한 원터치버튼에 의해 해당 이상 공구를 손쉽게 공구매거진의 교환 위치로 이동시켜 작업자가 신속하고 정확하게 새로운 공구로 교환할 수 있도록 한다.

또한 공구매거진 조작반에서 이상 공구의 교환작업을 독립적으로 제어함으로써, NC장치와 연계하여 자동화 할 경우 발생할 수 있는 공작기계의 작업제어 지연 현상을 줄일 수 있으며, 나아가 복잡한 수치제어 공작기계의 공구매거진 구조를 단순화 할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 수치제어 공작기계의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 예로서, 이상 공구를 리스트업(List-up)한 공구매거진 조작반의 디스플레이 화면이다.
도 3은 본 발명의 일 예로서, 이상 공구를 포함한 전체 공구의 정보를 나타내는 공구매거진 조작반의 디스플레이 화면이다.
도 4는 본 발명의 일 예로서, 공구 매거진의 이상 공구 교환 프로세스를 나타내는 플로우차트이다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 실시예에 따른 공구 매거진의 이상 공구 교환방법은, 공작기계가 운전상태가 되면 공구매거진 조작반(30)은 NC장치(40)로부터 미리 저장된 공구(20) 정보를 포함하여 사용 중이거나 사용이 완료된 공구(20)에 대한 정보를 수신하는 단계(100)를 수행한다.

이 때 공구매거진 조작반(30)에서 수신한 공구 정보는 다양한 측정 수단과 검출 방법을 통해 파악된 부러진 공구나 마모 허용치를 넘어가는 과다마모 등의 이상 공구(21)에 대한 정보를 포함하는 신호이다.

다음 단계로 도 2에서와 같이 공구매거진 조작반(30)은 이상 신호가 접수된 이상 공구(21)에 대한 정보를 조작반 출력화면(31)에 출력하는 단계(200)를 가진다.

본 과정에서는 이상 신호가 수신된 모든 이상 공구(21)에 대한 정보를 조작반 출력화면(31)에 자동으로 출력한다.

하지만, 경우에 따라서는 작업자가 공구매거진 조작반(30)의 공구번호 검색버튼(50)을 눌렀을 때 이상 공구(21)를 검색하고, 공구번호 출력버튼(60)을 눌렀을 때 검색된 해당 이상 공구(21)의 정보가 조작반 출력화면(31)에 출력되게 할 수도 있다.

한편, 본 단계에서 조작반 출력화면(31)에는 이상 공구(21)를 검색 지령하는 공구번호 검색버튼(50)과, 검색된 이상 공구(21)의 정보를 출력 지령할 수 있는 공구번호 출력버튼(60)과, 이상 공구(21)를 공구매거진(10)의 교환 위치로 이동하도록 지령하는 공구 인덱싱버튼(70)과, 이상 공구(21) 리스트를 출력하는 공구번호 표시부(80)가 제공된다.

또한 조작반의 다른 출력화면에는 도 3에서와 같이 공구매거진(10)에 수납된 전체 공구(20)에 대한 공구 포트번호와 공구번호, 공구 상태정보를 포함하는 공구리스트(90)가 출력되게 할 수 있다.

다음 단계로 작업자는 조작반 출력화면(31)의 공구번호 표시부(80)에서 이상 공구(21)에 해당하는 부러진 공구나 과다 마모된 공구 번호를 확인한 후, 공구 인덱싱버튼(70)을 눌러서 해당 이상 공구(21)를 공구매거진(10)의 공구 교환위치로 이동하도록 지령하는 단계(300)를 수행한다.

이어서 상기 이상 공구(21)를 공구 교환위치로 이동하도록 지령함에 따라, 공구매거진(10)은 각 공구포트에 장착된 이상 공구(21)를 공구매거진(10)에서 착탈 가능한 교환위치로 이동시킨 후 멈추는 단계(400)를 수행한다.

다음으로 이상 공구(21)가 공구매거진(10)의 교환위치에 멈추면, 작업자는 해당 이상 공구(21)를 새로운 공구(20)로 교환하는 단계(500)를 수행한다.

다음으로 작업자가 이상 공구(21)를 새로운 공구(20)로 교환 완료하면, 공구매거진 조작반(30)은 이상 공구(21)에 대한 정보를 교환된 새로운 공구(20) 정보로 갱신하고, 공구매거진(10)을 정상 상태로 리셋(Reset)하는 단계(600)를 수행한다.

이 때 공구매거진(10)을 정상 상태로 리셋하는 방법은, 작업자가 새로운 공구(20)를 공구매거진(10)의 해당 포트에 장착을 완료하고 공구 커버를 닫는 순간에 자동으로 이루어 지도록 하거나, 작업자가 임의로 공구 교환완료 버튼을 눌렀을 때 이루어 지도록 할 수 있다.

다음 단계로, 공구매거진 조작반(30)은 이상 공구(21) 중에서 교환하지 않은 이상 공구(21)가 더 있는지 판단하고, 만일 교환하지 않은 이상 공구(21)가 더 있을 경우에는 해당 이상 공구(21)를 공구매거진(10)의 교환위치로 이동시키는 단계(400)에서 공구 리셋단계(600) 까지를 순차적으로 수행하도록 하고, 교환하지 않은 이상 공구(21)가 없을 경우에는 최초 단계(100)로 복귀 시키는 단계(700)를 수행한다.

상술한 바와 같은 본 발명 실시예에 따르면, 본 발명의 공구 매거진의 이상 공구 교환방법은, 과다 마모나 부러진 공구가 발생할 경우 작업자가 공구매거진 조작반을 통해 손쉽게 파악할 수 있고, 작업자가 공구매거진 조작반의 원터치 버튼을 조작하여 해당 공구를 자동으로 공구교환위치로 이동시킴으로써 이상 공구의 교환을 빠르고 정확하게 수행할 수 있다.

또한 본 발명은, 이상 공구의 교환작업을 NC장치와 연계하지 않고 공구매거진에서 독립적으로 수행함으로써, 이상 공구 교환작업에 따른 작업제어 지연 현상을 줄일 수 있다.

나아가 NC장치에 의한 이상 공구 자동교환 방식처럼 공구매거진에 교환용 공구와 공구교환장치를 별도로 설치하지 않아도 되므로 공구매거진의 구조를 단순화 할 수 있다.

10 공구매거진
20 공구
30 공구매거진 조작반
31 조작반 출력화면
40 NC장치
50 공구번호 검색버튼
60 공구번호 출력버튼
70 공구 인덱싱버튼
80 공구번호 표시부
90 공구리스트

Claims (7)

1. NC장치로부터 이상 공구 신호를 수신하는 단계와, 상기 이상 공구 신호가 수신된 공구에 대한 정보를 출력하는 단계와, 상기 이상 공구의 교환을 지령하는 단계와, 상기 교환 지령에 따라 해당 이상 공구를 공구매거진의 교환위치로 이동시키는 단계와, 상기 이상 공구를 새로운 공구로 교환하는 단계와, 상기 이상 공구 정보를 교환된 새로운 공구 정보로 리셋(reset)하는 단계를 포함하는 공구 매거진의 이상 공구 교환방법.
2. 제 1 항에 있어서, 교환하지 않은 이상 공구가 더 있는지 판단하고, 교환하지 않은 이상 공구가 더 있을 경우 상기 이상 공구를 공구매거진의 교환위치로 이동시키는 단계부터 다시 수행하고, 교환하지 않은 이상 공구가 없을 경우 최초 단계로 이동하는 단계를 더 포함하는 공구 매거진의 이상 공구 교환방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 이상 공구 신호가 접수된 공구에 대한 정보를 출력하는 단계는, 공구매거진 조작반의 출력화면에 이상 공구 신호의 유형별로 해당 공구 리스트를 출력하는 것을 특징으로 하는 공구 매거진의 이상 공구 교환방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 이상 공구 정보를 교환된 새로운 공구 정보로 리셋(reset)하는 단계는, 상기 이상 공구 교환이 완료된 때에 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공구 매거진의 이상 공구 교환방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 이상 공구 정보를 교환된 새로운 공구 정보로 리셋(reset)하는 단계는, 공구매거진 조작반에 구비된 별도의 버튼에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 공구 매거진의 이상 공구 교환방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 이상 공구에 대한 정보를 출력하는 단계는, 공구매거진 조작반에 구비된 별도의 버튼을 조작하였을 때 출력되는 것을 특징으로 하는 공구 매거진의 이상 공구 교환방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 이상 공구에 대한 정보를 출력하는 단계는, 상기 NC장치로부터 이상 공구 신호가 수신되었을 때 공구매거진 조작반의 출력화면에 자동적으로 출력되는 것을 특징으로 하는 공구 매거진의 이상 공구 교환방법.
   

Images