KR20190142909A - 스크류 가공장치 및 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법 - Google Patents

스크류 가공장치 및 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 워크피스에 나선 홈 가공 시 각종 센서로 절삭부의 상태 정보를 수집하고 데이터 베이스를 구축함으로써, 절삭 툴의 수명을 미리 예측하는 것이 가능한 스크류 가공장치 및 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 스크류 가공장치는, 단면적 대비하여 길이 방향의 치수가 큰 워크피스의 일단을 회전 가능하게 지지하는 주축대와, 워크피스의 길이 방향을 따라 이송되면서 워크피스의 둘레면에 나선 홈을 형성하는 절삭부와, 절삭부를 워크피스와 평행한 방향으로 직선 이송시키는 리니어 이송부와, 워크피스에 나선 홈 형성 과정 중 절삭부의 상태 변화를 측정하는 센싱부와, 센싱부로부터 측정 신호를 수신하여 절삭부의 상태 변화에 대한 측정 데이터를 처리하는 제어기와, 제어기로부터 도출되는 결과값을 출력하는 모니터를 포함한다. 절삭부는 워크피스의 외면에 접하는 절삭 툴과, 절삭 툴을 지지하는 휠링 스핀들과, 휠링 스핀들에 구동력을 제공하는 절삭부 구동부를 포함한다.

Description

스크류 가공장치 및 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING SCREW AND METHOD FOR MONITORING CUTTING TOOL}
본 발명은 스크류 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단면적 대비하여 길이 방향의 치수가 큰 워크피스에 나선 홈 가공 시 각종 센서로 절삭부의 상태 정보를 수집하고 데이터 베이스를 구축함으로써, 절삭 툴의 수명을 미리 예측할 수 있는 스크류 가공장치 및 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 단면적 대비하여 길이 방향의 치수가 큰 환봉 소재에 나선 홈을 형성하기 위하여 스크류 가공장치가 사용된다.
도 1은 종래의 스크류 가공장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 것과 같이, 종래의 스크류 가공장치는 워크피스(10)의 일단을 지지하는 척(21)이 구비된 스핀들(22)이 설치되는 주축대(20)와, 주축대(20)의 반대 측에 배치되어 워크피스(10)의 타단을 지지하는 심압대(25)와, 워크피스(10)의 길이 방향을 따라 이송되어 워크피스(10)의 외면에 나선 홈을 형성하는 절삭부(30)과, 워크피스(10)의 중간 부분을 회전 가능하게 지지하면서 진동 발생을 방지하는 방진부(35)를 포함한다. 절삭부(30)는 워크피스(10)의 외면에 접하여 나선 홈을 형성하는 절삭 툴(31)과, 절삭 툴(31)을 지지하는 휠링 스핀들(32)을 포함한다. 이러한 스크류 가공장치는 워크피스(10)가 스핀들(22)에 의해서 회전하고 휠링 스핀들(32)의 회전과 이송에 의해 워크피스(10)의 외주면에 나선 홈 가공이 진행된다.
그런데 종래의 스크류 가공장치는 절삭 툴(31)이 워크피스(10)의 외면을 다수 회 왕복 이동하면서 워크피스(10)의 외주면에 나선 홈을 형성하므로, 절삭 가공 시간이 길다. 따라서, 절삭가공 중에 절삭 툴(31)이 마모되거나 파손되어 절삭 툴(31)의 수명이 다할 수 있다. 이 경우, 워크피스(10)의 가공 불량이 발생하는 문제가 생긴다.
공개특허공보 제2018-0057223호 (2018. 05. 30)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 워크피스에 나선 홈 가공 시 각종 센서로 절삭부의 상태 정보를 수집하고 데이터 베이스를 구축함으로써, 절삭 툴의 수명을 미리 예측하는 것이 가능하고, 절삭 툴의 수명이 다하기 전에 절삭 툴의 교체를 가능하게 하는 스크류 가공장치 및 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 스크류 가공장치는, 단면적 대비하여 길이 방향의 치수가 큰 워크피스의 일단을 회전 가능하게 지지하는 주축대; 상기 워크피스의 외면에 접하는 절삭 툴과, 상기 절삭 툴을 지지하는 휠링 스핀들과, 상기 휠링 스핀들에 구동력을 제공하는 절삭부 구동부를 포함하고, 상기 워크피스의 길이 방향을 따라 이송되면서 상기 워크피스의 둘레면에 나선 홈을 형성하는 절삭부; 상기 절삭부를 상기 워크피스와 평행한 방향으로 직선 이송시키는 리니어 이송부; 상기 워크피스에 나선 홈 형성 과정 중 상기 절삭부의 상태 변화를 측정하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 측정 신호를 수신하여 상기 절삭부의 상태 변화에 대한 측정 데이터를 처리하는 제어기; 및 상기 제어기로부터 도출되는 결과값을 출력하는 모니터;를 포함한다.
상기 센싱부는 상기 휠링 스핀들에서 발생하는 진동을 측정할 수 있도록 상기 절삭부에 설치되는 진동센서를 포함할 수 있다.
상기 센싱부는 상기 휠링 스핀들에서 발생하는 마찰열을 측정할 수 있도록 상기 절삭부에 설치되는 온도센서를 포함할 수 있다.
상기 센싱부는 상기 절삭 툴의 절삭 이동저항을 측정할 수 있도록 상기 절삭부와 상기 리니어 이송부 사이에 배치되는 포스센서를 포함할 수 있다.
상기 센싱부는 상기 절삭부 구동부에 인가되는 전류의 전류부하를 측정하는 전류센서를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법은, 단면적 대비하여 길이 방향의 치수가 큰 워크피스의 외면에 접하는 절삭 툴과, 상기 절삭 툴을 지지하는 휠링 스핀들과, 상기 휠링 스핀들에 구동력을 제공하는 절삭부 구동부를 포함하는 절삭부를 상기 워크피스의 길이 방향을 따라 이송하면서 상기 워크피스의 둘레면에 나선 홈을 형성하는 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법으로서, 상기 절삭부의 상태 변화를 측정할 수 있는 센싱부를 통해 상기 워크피스에 나선 홈 형성 과정 중 상기 절삭부의 상태 변화를 측정하는 절삭부 상태 변화 측정 단계; 상기 센싱부로부터 측정 신호를 수신하는 제어기로 상기 절삭부의 상태 변화에 대한 측정 데이터를 처리하는 측정 데이터 처리 단계; 및 상기 제어기로부터 도출되는 결과값을 모니터를 통해 출력하는 결과값 출력 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법은, 상기 제어기에 의해 처리된 측정 데이터를 누적하여 저장하는 데이터 베이스화 단계;를 포함할 수 있다.
절삭부 상태 변화 측정 단계에서, 상기 센싱부를 통해 상기 휠링 스핀들에서 발생하는 진동과, 상기 휠링 스핀들에서 발생하는 마찰열과, 상기 절삭 툴의 절삭 이동저항과, 상기 절삭부 구동부에 인가되는 전류의 전류부하 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다.
상기 결과값 출력 단계에서 상기 제어기로부터 도출되는 결과값을 그래프나 표의 형태로 출력할 수 있다.
본 발명에 의하면, 워크피스에 나선 홈 형성 과정 중 센싱부를 통해 절삭부의 상태 변화를 측정 및 분석하고, 그 결과값을 모니터를 통해 작업자가 모니터링이 가능한 형태로 출력한다. 따라서, 작업자가 절삭 가공 중에 절삭 툴의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 절삭 툴의 마모 정도나 파손 여부를 확인할 수 있다. 또한, 사용자가 절삭 툴의 수명을 미리 예측하고, 절삭 툴의 수명이 다하기 전에 절삭 툴을 교체할 수 있어 불량 발생을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 스크류 가공장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 스크류 가공장치 및 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치(100)는 베드(105)와, 단면적 대비하여 길이 방향의 치수가 큰 워크피스(10)의 일단을 지지하는 주축대(110)와, 워크피스(10)의 타단을 지지하는 심압대(116)와, 워크피스(10)의 길이 방향을 따라 이송되어 워크피스(10)의 외면에 나선 홈을 형성하는 절삭부(120)와, 절삭부(120)의 상태 변화를 측정하고 측정 데이터를 처리하는 데이터 수집부(130)와, 데이터 수집부(130)로부터 도출되는 결과값을 출력하는 모니터(150)를 포함한다. 이러한 스크류 가공장치(100)는 절삭부(120)로 워크피스(10)에 나선 홈 가공 시 데이터 수집부(130)로 절삭부(120)의 상태 정보를 수집하고 데이터 베이스를 구축함으로써, 절삭부(120)에 구비되는 절삭 툴(122)을 모니터링할 수 있고, 이를 통해 절삭 툴(122)의 수명을 미리 예측할 수 있다.
주축대(110)는 워크피스(10)의 일단을 회전 가능하게 지지하는 것으로, 베드(105)의 일측에 고정된다. 주축대(110)에는 워크피스(10)와 동축 배치되어 워크피스(10)를 회전시키는 스핀들(112)과, 스핀들(112)에 회전력을 제공하는 스핀들 모터(113)가 설치된다. 스핀들(112)의 끝단에는 워크피스(10)의 일단을 고정하기 위한 척(114)이 구비된다.
심압대(116)는 워크피스(10)의 타단을 회전 가능하게 지지하기 위해 베드(105)의 다른 일측에 주축대(110)와 마주하도록 배치된다. 심압대(116)는 워크피스(10)의 타단을 처지지않으면서 회전할 수 있도록 지지하는 다양한 구조를 취할 수 있다.
주축대(110) 및 심압대(116)에 의해 양단이 지지되는 워크피스(10)는 단면적 대비하여 길이 방향의 치수가 크고 나선 홈 형성 시 절삭부(120)의 절삭 툴(122)에 의해 중간 부분이 가압되므로, 중간 부분에서 진동이 발생하기 쉽다. 이러한 문제를 해결하기 위해 주축대(110)와 심압대(116)의 사이에는 방진부(118)가 배치된다. 방진부(118)는 워크피스(10)의 중간 부분을 회전 가능하게 지지함으로써 나선 홈 형성 시 워크피스(10)가 크게 진동하는 것을 막아준다.
절삭부(120)는 워크피스(10)의 길이 방향으로 이동할 수 있는 휠링 유닛(121)과, 워크피스(10)에 접하도록 휠링 유닛(121)에 지지되는 절삭 툴(122)과, 휠링 유닛(121)에 구동력을 제공하는 절삭부 구동부(123)를 포함한다.
휠링 유닛(121)은 절삭부 구동부(123)로부터 구동력을 제공받아 회전하는 휠링 스핀들(미도시)을 포함한다. 절삭부 구동부(123)는 메인모터(124)와 C축 회전모터(125)를 포함한다. 절삭부 구동부(123)의 작용으로 휠링 스핀들이 회전하고, 이때 휠링 스핀들에 결합되는 절삭 툴(122)이 워크피스(10)에 대해 상대 이동하면서 워크피스(10)에 나선 홈을 형성할 수 있다.
절삭 툴(122)은 휠링 유닛(121)에 의해 지지되어 휠링 유닛(121)과 함께 워크피스(10)와 평행한 방향으로 직선 이동할 수 있다. 절삭 툴(122)은 휠링 유닛(121)의 휠링 스핀들에 결합되며, 회전하는 워크피스(10)의 외면에 접한 상태로 휠링 스핀들의 회전에 따라 워크피스(10)에 대해 상대 운동하면서 워크피스(10)의 외면에 나선 홈을 형성할 수 있다. 절삭 툴(122)은 워크피스(10)에 형성되는 나선 홈의 형태 등에 따라 다양한 구조로 이루어질 수 있고, 다양한 개수로 워크피스(10)에 결합될 수 있다. 절삭 툴(122)은 장시간 사용 시 마모되거나 손상될 수 있으므로, 수명이 다하면 교체될 수 있도록 휠링 유닛(121)에 분리 가능하게 결합된다.
휠링 유닛(121)은 새들(126)을 통해 리니어 이송부(127)에 결합되며 리니어 이송부(127)를 따라 왕복 이동할 수 있다. 휠링 유닛(121)을 직선 이송시키는 이송력은 이송계 서보모터(128)가 제공할 수 있다. 이송계 서보모터(128)의 작용으로 휠링 유닛(121)이 리니어 이송부(127)를 따라 워크피스(10)와 평행한 방향으로 직선 이동할 수 있다.
데이터 수집부(130)는 절삭부(120)의 상태 변화를 측정하고, 측정 데이터를 처리하여 모니터(150)에 표시할 수 있는 결과값을 생성한다. 데이터 수집부(130)는 절삭부(120)가 워크피스(10)에 나선 홈을 형성할 때 절삭부(120)의 상태 변화를 측정하는 센싱부(131)와, 센싱부(131)로부터 측정 신호를 수신하여 절삭부(120)의 상태 변화에 대한 측정 데이터를 처리하는 제어기(147)를 포함한다.
센싱부(131)는 절삭부(120)의 물리적 변화 및 전기적 변화를 측정한다. 센싱부(131)는 절삭부(120)를 통한 절삭 가공 시 절삭부(120)의 다양한 상태 정보를 수집할 수 있도록 절삭부(120)의 회전부나 절삭 부하가 발생할 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다. 센싱부(131)가 측정하는 절삭부(120)의 물리적 변화로는 휠링 스핀들에서 발생하는 진동과, 휠링 스핀들에서 발생하는 마찰열과, 절삭 툴(122)의 절삭 이동저항이 있다. 그리고 센싱부(131)가 측정하는 절삭부(120)의 전기적 변화로는 절삭부 구동부(123)에 인가되는 전류의 전류부하가 있다. 이러한 절삭부(120)의 물리적 변화 및 전기적 변화를 측정하기 위해 센싱부(131)는 진동센서(132)와, 온도센서(136)와, 포스센서(141)와, 전류센서(145)를 포함한다.
진동센서(132)는 절삭부(120)의 휠링 스핀들에서 발생하는 진동을 측정할 수 있도록 절삭부(120)에 설치된다. 휠링 스핀들의 회전 시 진동이 발생하게 되는데, 절삭 툴(122)이 마모되거나 파손되면 진동이 심해진다. 진동센서(132)는 휠링 유닛(121)에 배치되어 휠링 스핀들에서 발생하는 진동 변화를 측정하여 측정 신호를 제어기(147)에 송신한다. 진동센서(132)에서 발생하는 측정 신호는 앰프(149)를 거쳐 제어기(147)에 전달될 수 있다. 진동센서(132)가 측정하는 휠링 스핀들의 진동 변화를 통해 절삭 툴(122)의 손상을 간접적으로 확인할 수 있다. 진동센서(132)는 x축 방향 및 y축 방향 진동을 측정할 수 있는 제 1 가속도계모듈(133)과, z축 방향 진동을 측정할 수 있는 제 2 가속도계모듈(134)을 포함할 수 있다.
온도센서(136)는 절삭부(120)의 휠링 스핀들에서 발생하는 마찰열을 측정할 수 있도록 절삭부(120)에 설치된다. 휠링 스핀들의 회전 시 마찰열이 발생하게 되는데, 절삭 툴(122)이 마모되거나 파손되면 휠링 스핀들의 마찰열이 급격하게 상승하게 된다. 온도센서(136)는 휠링 스핀들에서 발생하는 마찰열을 측정하여 제어기(147)에 송신한다. 온도센서(136)에서 발생되는 측정 신호는 앰프(149)를 거쳐 제어기(147)에 전달될 수 있다. 온도센서(136)가 측정하는 휠링 스핀들의 마찰열 변화를 통해 절삭 툴(122)의 손상을 간접적으로 확인할 수 있다. 온도센서(136)는 휠링 스핀들에 접촉 또는 인접하게 설치되는 써모커플모듈(137)을 포함할 수 있다.
포스센서(141)는 절삭 툴(122)의 절삭 이동저항을 측정할 수 있도록 절삭부(120)와 리니어 이송부(127) 사이에 배치된다. 절삭 툴(122)이 워크피스(10)의 외면에 나선 홈을 형성하면서 워크피스(10)와 평행한 방향으로 이동하는 중에 절삭부(120)에는 절삭 이동저항이 발생하게 되는데, 절삭 툴(122)이 마모되거나 파손되면 절삭부(120)의 절삭 이동저항이 급격하게 상승하게 된다. 포스센서(141)는 절삭부(120)의 절삭 이동저항을 측정하여 제어기(147)에 송신한다. 포스센서(141)에서 발생되는 측정 신호는 앰프(149)를 거쳐 제어기(147)에 전달될 수 있다. 포스센서(141)가 측정하는 절삭부(120)의 절삭 이동저항 변화를 통해 절삭 툴(122)의 손상을 간접적으로 확인할 수 있다. 포스센서(141)는 x축 방향 응력값을 측정하여 제어기(147)에 송신하는 제 1 스트레인지게이지모듈(142)과, y축 방향 응력값을 측정하여 제어기(147)에 송신하는 제 2 스트레인지게이지모듈(143)을 포함할 수 있다.
전류센서(145)는 절삭부 구동부(123)에 인가되는 전류의 전류부하를 측정한다. 절삭 툴(122)의 마모 또는 파손 시 메인모터(124)의 전류 공급량이 급격히 증가하고 전류부하가 상승하게 된다. 전류센서(145)는 절삭부 구동부(123)의 메인모터(124)에 연결되는 전원 공급선에 연결되어 메인모터(124)에 공급되는 전류의 전류부하를 측정하여 제어기(147)에 송신할 수 있다. 전류센서(145)에서 발생되는 측정 신호는 앰프(149)를 거쳐 제어기(147)에 전달될 수 있다. 전류센서(145)가 측정하는 절삭부 구동부(123)의 전류부하 변화를 통해 절삭 툴(122)의 손상을 간접적으로 확인할 수 있다.
제어기(147)는 센싱부(131)의 각 센서로부터 측정 신호를 수신하여 절삭부(120)의 상태 변화에 대한 측정 데이터를 처리한다. 제어기(147)는 센싱부(131)의 측정 데이터를 처리하여 모니터(150)에 표시될 수 있는 결과값을 생성한다. 제어기(147)는 생성한 결과값을 작업자가 모니터링이 가능하도록 모니터(150)에 표시되는 그래프 또는 표의 형태로 출력할 수 있다.
모니터(150)는 제어기(147)로부터 결과값을 수신하여 작업자가 모니터링할 수 있는 그래프 또는 표의 형태로 출력한다.
제어기(147)는 센싱부(131)로부터 측정 데이터를 수집하고 분석하여 생성한 결과값을 모니터(150)에 송신함과 동시에 저장부(152)에 송신할 수 있다. 저장부(152)는 제어기(147)에 의해 처리된 측정 데이터를 누적하여 저장함으로써 데이터 베이스화할 수 있다.
이 밖에, 데이터 수집부(130)는 주축대(110)의 스핀들(112)에서 발생하는 마찰열을 측정할 수 있는 온도센서(139)를 포함할 수 있다. 스핀들(112)의 회전 시 마찰열이 발생하게 되는데, 절삭 툴(122)이 마모되거나 파손되면 절삭 툴(122)과 워크피스(10) 간의 마찰 저항이 증가하여 스핀들(112)의 마찰열이 급격하게 상승할 수 있다. 온도센서(139)는 스핀들(112)에서 발생하는 마찰열을 측정하여 제어기(147)에 송신한다. 온도센서(139)에서 발생되는 측정 신호는 앰프(149)를 거쳐 제어기(147)에 전달될 수 있다. 온도센서(139)가 측정하는 스핀들(112)의 마찰열 변화를 통해 절삭 툴(122)의 손상을 간접적으로 확인할 수 있다.
도 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치(100)는 스핀들(112)의 회전속도 측정을 위한 로터리 엔코더(154)와, 휠링 유닛(121)에 구비되는 휠링 스핀들의 회전속도 측정을 위한 엔코더(156)와, 방진부(118)를 작동시키기 위한 유압시스템(158)과, 주축대(110)와 절삭부(120) 등에 윤활유 공급을 위한 MQL시스템(160)과, 주축대(110)와 절삭부(120) 등에 냉각매체 공급을 위한 냉각시스템(162)과, 스핀들 모터(113)와 메인모터(124) 등의 제어를 위한 전장박스(164)를 더 포함할 수 있다. 전장박스(164)에는 모터 드라이브(165)와 I/O터미널(166)이 구비될 수 있다. 전장박스(164)에는 사용자 조작을 위한 조작판넬(170)이 NC컨트롤러(168)를 통해 연결될 수 있다.
또한, 도 3에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치(100)는 사용자가 절삭부(120)의 가공 조건 등의 정보를 입력할 수 있는 입력부(172)를 더 포함할 수 있다. 사용자는 입력부(172)를 통해 스크류 가공에 대한 기본정보와, 소재정보와, 가공 조건을 입력할 수 있다. 이렇게 입력부(172)를 통해 입력되는 기본정보와 소재정보 및 가공 조건은 모니터(150)를 통해 표시될 수 있고, 저장부(152)에 저장되어 데이터 베이스화될 수 있다.
입력부(172)를 통해 입력되는 기본정보와 소재정보는 다음의 [표1]과 같은 표의 형태로 모니터(150)를 통해 표시될 수 있다.
Figure pat00001
[표1]
또한, 입력부(172)를 통해 입력되는 가공 조건은 다음의 [표2]과 같은 표의 형태로 모니터(150)를 통해 표시될 수 있다. 사용자가 입력부(172)를 통해 입력하는 가공 조건으로는 워크피스(10)에 형성될 나선 홈의 그루브 형상, 가공 깊이, 피치 등이 있다. 사용자가 입력부(172)를 통해 이러한 가공 조건을 입력하면, 주축 회전수, 공구 회전수, 피드레이트, 절입량 등의 다른 가공 조건은 자동으로 계산되어 출력될 수 있다.
Figure pat00002
[표2]
이하에서는 상술한 것과 같은 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법에 대하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법은 절삭부 상태 변화 측정 단계(S10)와, 측정 데이터 처리 단계(S20)와, 데이터 베이스화 단계(S30)와, 결과값 출력 단계(S40)를 포함한다.
절삭부 상태 변화 측정 단계(S10)는 절삭부(120)의 상태 변화를 측정할 수 있는 센싱부(131)를 통해 워크피스(10)에 나선 홈 형성 과정 중 절삭부(120)의 상태 변화를 측정하는 단계이다. 이 단계에서 앞서 설명한 것과 같이, 센싱부(131)를 통해 휠링 스핀들에서 발생하는 진동과, 휠링 스핀들에서 발생하는 마찰열과, 절삭 툴(122)의 절삭 이동저항과, 절삭부 구동부(123)에 인가되는 전류의 전류부하가 측정될 수 있다.
측정 데이터 처리 단계(S20)는 센싱부(131)가 발생하는 절삭부(120)의 상태 변화에 대한 측정 데이터를 처리하는 단계이다. 이 단계에서, 제어기(147)가 센싱부(131)로부터 측정 신호를 수신하여 절삭부(120)의 상태 변화에 대한 측정 데이터를 처리하여 모니터(150)에 표시될 수 있는 결과값을 생성한다. 제어기(147)는 생성한 결과값을 작업자가 모니터링이 가능하도록 모니터(150)에 표시되는 그래프 또는 표의 형태로 출력할 수 있다.
데이터 베이스화 단계(S30)는 제어기(147)에 의해 처리된 측정 데이터를 누적하여 저장부(152)에 저장하여 데이터 베이스화 단계이다. 저장부(152)에 저장되는 정보로는 앞서 설명한 기본정보, 소재정보, 형상정보, 가공 조건, 센싱부(131)를 통한 측정 데이터, 제어기(147)가 산출한 결과값 등이 있으며, 이들 정보는 누적 및 관리되어 데이터 베이스화된다. 이렇게 구축되는 데이터 베이스를 조회함으로써, 작업자가 작업 전에 스크류 가공을 위한 최적의 가공 조건을 선정할 수 있다.
결과값 출력 단계(S40)는 제어기(147)로부터 도출되는 결과값을 모니터(150)를 통해 출력하는 단계이다. 결과값 출력 단계(S40)는 데이터 베이스화 단계(S30)와 동시에, 또는 데이터 베이스화 단계(S30) 이전이나 이후에 수행될 수 있다. 이 단계에서, 제어기(147)로부터 도출되는 결과값이 모니터(150)를 통해 작업자가 모니터링할 수 있는 그래프 또는 표의 형태로 표시될 수 있다. 일예로, 제어기(147)가 도출한 결과값은 다음의 [표3]과 같은 형태로 모니터(150)를 통해 표시될 수 있다.
Figure pat00003
[표3]
이러한 결과값을 통해 작업자는 절삭 가공 중에 절삭 툴(122)의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 절삭 툴(122)의 마모 정도나 파손 여부를 확인할 수 있다. 따라서, 절삭 툴(122)의 수명을 미리 예측하고, 절삭 툴(122)의 수명이 다하기 전에 절삭 툴(122)을 교체함으로써 불량 발생을 미연에 방지할 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명에 의하면, 워크피스(10)에 나선 홈 형성 과정 중 센싱부(131)를 통해 절삭부(120)의 상태 변화를 측정 및 분석하고, 그 결과값을 모니터(150)를 통해 작업자가 모니터링이 가능한 형태로 출력할 수 있다. 따라서, 작업자가 절삭 가공 중에 절삭 툴(122)의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 절삭 툴(122)의 마모 정도나 파손 여부를 확인할 수 있다. 또한, 사용자가 절삭 툴(122)의 수명을 미리 예측하고, 절삭 툴(122)의 수명이 다하기 전에 절삭 툴(122)을 교체함으로써 불량 발생을 미연에 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100 : 스크류 가공장치 105 : 베드
110 : 주축대 112 : 스핀들
113 : 스핀들 모터 114 : 척
116 : 심압대 118 : 방진부
120 : 절삭부 121 : 휠링 유닛
122 : 절삭 툴 123 : 절삭부 구동부
124 : 메인모터 125 : C축 회전모터
127 : 리니어 이송부 128 : 이송계 서보모터
130 : 데이터 수집부 131 : 센싱부
132 : 진동센서 136, 139 : 온도센서
141 : 포스센서 145 : 전류센서
147 : 제어기 149 : 앰프
150 : 모니터 152 : 저장부
154 : 로터리 엔코더 156 : 엔코더
158 : 유압시스템 160 : MQL시스템
162 : 냉각시스템 164 : 전장박스
170 : 조작판넬 172 : 입력부

Claims (9)

  1. 단면적 대비하여 길이 방향의 치수가 큰 워크피스의 일단을 회전 가능하게 지지하는 주축대;
    상기 워크피스의 외면에 접하는 절삭 툴과, 상기 절삭 툴을 지지하는 휠링 스핀들과, 상기 휠링 스핀들에 구동력을 제공하는 절삭부 구동부를 포함하고, 상기 워크피스의 길이 방향을 따라 이송되면서 상기 워크피스의 둘레면에 나선 홈을 형성하는 절삭부;
    상기 절삭부를 상기 워크피스와 평행한 방향으로 직선 이송시키는 리니어 이송부;
    상기 워크피스에 나선 홈 형성 과정 중 상기 절삭부의 상태 변화를 측정하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 측정 신호를 수신하여 상기 절삭부의 상태 변화에 대한 측정 데이터를 처리하는 제어기; 및
    상기 제어기로부터 도출되는 결과값을 출력하는 모니터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 가공장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 휠링 스핀들에서 발생하는 진동을 측정할 수 있도록 상기 절삭부에 설치되는 진동센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 가공장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 휠링 스핀들에서 발생하는 마찰열을 측정할 수 있도록 상기 절삭부에 설치되는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 가공장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 절삭 툴의 절삭 이동저항을 측정할 수 있도록 상기 절삭부와 상기 리니어 이송부 사이에 배치되는 포스센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 가공장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 절삭부 구동부에 인가되는 전류의 전류부하를 측정하는 전류센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 가공장치.
  6. 단면적 대비하여 길이 방향의 치수가 큰 워크피스의 외면에 접하는 절삭 툴과, 상기 절삭 툴을 지지하는 휠링 스핀들과, 상기 휠링 스핀들에 구동력을 제공하는 절삭부 구동부를 포함하는 절삭부를 상기 워크피스의 길이 방향을 따라 이송하면서 상기 워크피스의 둘레면에 나선 홈을 형성하는 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법으로서,
    상기 절삭부의 상태 변화를 측정할 수 있는 센싱부를 통해 상기 워크피스에 나선 홈 형성 과정 중 상기 절삭부의 상태 변화를 측정하는 절삭부 상태 변화 측정 단계;
    상기 센싱부로부터 측정 신호를 수신하는 제어기로 상기 절삭부의 상태 변화에 대한 측정 데이터를 처리하는 측정 데이터 처리 단계; 및
    상기 제어기로부터 도출되는 결과값을 모니터를 통해 출력하는 결과값 출력 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기에 의해 처리된 측정 데이터를 누적하여 저장하는 데이터 베이스화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    절삭부 상태 변화 측정 단계에서,
    상기 센싱부를 통해 상기 휠링 스핀들에서 발생하는 진동과, 상기 휠링 스핀들에서 발생하는 마찰열과, 상기 절삭 툴의 절삭 이동저항과, 상기 절삭부 구동부에 인가되는 전류의 전류부하 중 적어도 어느 하나를 측정하는 것을 특징으로 하는 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 결과값 출력 단계에서 상기 제어기로부터 도출되는 결과값을 그래프나 표의 형태로 출력하는 것을 특징으로 하는 스크류 가공장치의 절삭 툴 모니터링 방법.
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