KR20200012413A - 공작기계의 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

공작기계의 제어장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계의 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 공작기계의 제어장치는, 공작기계의 작업을 위한 기본 설정값을 입력하기 위한 키입력부; 공작기계의 도어의 개폐상태를 감지하는 도어감지부; 작업 대상물의 중량을 감지하는 중량센서; 작업 대상물을 이송시키는 이송모터; 작업 대상물의 작업 위치의 주변밝기를 감지하는 조도센서; 작업 대상물을 가공하는 가공위치를 밝히는 가공등; 작업 대상물의 작업을 준비하는 작업준비 위치를 밝히는 작업 준비등; 및 키입력부로부터 입력된 기본 설정값에 따라 도어감지부, 중량센서 및 조도센서로부터 각각 도어의 개폐상태, 작업 대상물의 중량 및 주변밝기를 입력받아, 도어의 개폐상태에 따라 작업 대상물의 중량에 따른 이송모터의 구동속도를 결정하여 작업 대상물을 설정된 작업 위치로 이송시키고, 조도센서를 통해 감지한 주변밝기에 따라 가공등 및 작업 준비등을 작동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공작기계의 제어장치 및 그 방법{CONTROL APPARATUS OF MACHINE TOOL AND METHOD THEREOF}
본 발명은 공작기계의 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공작기계의 도어의 개폐상폐를 감지하여 별도 조작없이 공작물이나 공구를 원하는 위치로 중량에 따라 설정된 속도로 이동시킴으로써 편리하게 공작물의 탈착 및 수정과, 공구의 교환이 가능하도록 하는 공작기계의 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계는 공작물을 절삭 가공하여 기계의 부품을 가공하는 장치를 칭하며, 가공하고자 하는 공작물을 고정하는 위치결정 수단과 절삭 공구에 의한 절삭 수단에 따라 여러 종류가 있다.
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 공작기계라고 하는데, 이러한 공작기계 중에서 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 하고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 금속가공기계라고 한다.
절삭공작기계는 산업 전반적인 성력화 추세에 힘입어 자동화 및 수치제어(NC)화가 급속히 진전되고 있으며, 최근에는 회전형 선반계열과 밀링 계열로 양분되어 진행되어 온 공작기계의 수치제어(NC)화가 서로 복합적으로 결합되어 있는 다기능 머시닝 센터가 출현한 바 있으며, 산업현장의 폭넓은 수요에 힘입어 그 시장이 급속히 확대되고 있다.
상기한 머시닝 센터란 몇 가지 종류의 절삭가공을 하나의 기계에서 자동적으로 수행하는 절삭공작기계로서, 자동 공구 교환장치(Automatic Tool Changer, ATC), 투울 매거진, 자동 파레트 교환장치(Automatic Pallet Changer, APC), 자동 가공물 교환장치(Automatic Loader, AL)등이 조합되어 있으며, 공구 자동교환기능과 가공물의 2개면 이상을 자동적으로 깎고 또한 분할할 수 있는 기능을 구비하고 있다.
관련 선행기술로는 한국공개특허 제2013-0067638호(2013.06.25.)인 "램 스핀들 공작기계의 공구 교환 제어 장치 및 방법"이 있다.
일 측면에 따른 본 발명의 목적은 공작기계의 도어의 개폐상폐를 감지하여 별도 조작없이 공작물이나 공구를 원하는 위치로 중량에 따라 설정된 속도로 이동시킴으로써 편리하게 공작물의 탈착 및 수정과, 공구의 교환이 가능하도록 하는 공작기계의 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 공작기계의 제어장치는, 공작기계의 작업을 위한 기본 설정값을 입력하기 위한 키입력부; 공작기계의 도어의 개폐상태를 감지하는 도어감지부; 작업 대상물의 중량을 감지하는 중량센서; 작업 대상물을 이송시키는 이송모터; 작업 대상물의 작업 위치의 주변밝기를 감지하는 조도센서; 작업 대상물을 가공하는 가공위치를 밝히는 가공등; 작업 대상물의 작업을 준비하는 작업준비 위치를 밝히는 작업 준비등; 및 키입력부로부터 입력된 기본 설정값에 따라 도어감지부, 중량센서 및 조도센서로부터 각각 도어의 개폐상태, 작업 대상물의 중량 및 주변밝기를 입력받아, 도어의 개폐상태에 따라 작업 대상물의 중량에 따른 이송모터의 구동속도를 결정하여 작업 대상물을 설정된 작업 위치로 이송시키고, 조도센서를 통해 감지한 주변밝기에 따라 가공등 및 작업 준비등을 작동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 기본 설정값은, 가공위치의 좌표, 작업준비 위치의 좌표, 작업 대상물의 중량에 따른 이송속도 및 작업 위치의 기준밝기 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 작업 대상물은, 공구나 공작물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 공작기계의 제어방법은, 제어부가 키입력부로부터 공작기계의 작업을 위한 기본 설정값을 입력받는 단계; 제어부가 도어감지부로부터 도어의 개폐상태를 입력받는 단계; 제어부가 도어의 개폐상태에 따라 작업준비 위치나 가공위치의 조도를 감지하는 단계; 제어부가 감지된 감지조도와 설정조도를 비교하여 작업 준비등이나 가공등을 점등시키는 단계; 제어부가 조도를 감지한 후 작업 대상물의 중량을 감지하여 이송속도를 결정하는 단계; 및 제어부가 결정된 이송속도를 기반으로 이송모터를 구동시켜 작업 대상물을 설정된 작업 위치의 좌표로 이송시키는 단계는 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 기본 설정값은, 가공위치의 좌표, 작업준비 위치의 좌표, 작업 대상물의 중량에 따른 이송속도 및 작업 위치의 기준밝기 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 작업 대상물은, 공구나 공작물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 작업 준비등이나 가공등을 점등시키는 단계는, 도어의 개폐상태가 오픈인 경우 제어부가 작업 준비등을 점등시키고, 도어의 개폐상태가 클로즈인 경우 제어부가 가동등을 점등시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 작업 대상물을 설정된 작업 위치의 좌표로 이송시키는 단계는, 도어의 개폐상태가 오픈인 경우 제어부가 작업 대상물을 작업준비 위치의 좌표로 이송시키고, 도어의 개폐상태가 클로즈인 경우 제어부가 작업 대상물을 가공위치의 좌표로 이송시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 공작기계의 제어장치 및 그 방법은 공작기계의 도어의 개폐상폐를 감지하여 별도 조작없이 공작물이나 공구를 원하는 위치로 중량에 따라 설정된 속도로 이동시킴으로써 편리하게 공작물의 탈착 및 수정과, 공구의 교환이 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어장치의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 공작기계의 제어장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어장치의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어장치는, 키입력부(80), 도어감지부(10), 중량센서(20), 이송모터(50), 조도센서(30), 가공등(60), 작업 준비등(70) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
키입력부(80)는 공작기계의 작업을 위한 기본 설정값을 입력할 수 있다.
여기서, 기본 설정값은 공작기계의 사용자 편의를 위해 도어(15)를 오픈할 경우 작업 대상물인 공구의 교환, 공작물의 탈착이나 수정 작업을 위해 작업준비 위치(B)로 이송하기 위한 작업준비 위치의 좌표, 작업준비 위치(B)의 기준밝기를 설정할 수 있고, 도어(15)를 클로즈할 경우 작업 대상물인 공구나 공작물을 가공위치(A)로 이송하기 위한 가공위치의 좌표, 가공위치(A)의 기준밝기를 설정할 수 있으며, 작업 대상물을 가공위치(A)로 이송하거나 작업준비 위치(B)로 이송하기 위한 이송속도를 작업 대상물의 중량에 따라 설정할 수 있다.
또한, 키입력부(80)의 선택으로 공작기계의 도어(15)를 오픈시키거나 클로즈시킬 수도 있다.
도어감지부(10)는 공작기계의 외부커버(100) 내부에서 도어(15)의 개폐상태를 감지하여 제어부(40)에 제공할 수 있다.
중량센서(20)는 이송되는 작업 대상물의 중량을 감지하여 제어부(40)에 제공할 수 있다.
이송모터(50)는 제어부(40)의 이송명령에 따라 작업 대상물을 작업준비 위치(B)에서 가공위치(A)로 이송시키거나, 가공위치(A)에서 작업준비 위치(B)로 이송시킨다.
조도센서(30)는 공작기계의 외부커버(100) 내부에 설치되어 작업 대상물의 작업 위치인 가공위치(A)와 작업준비 위치(B)의 주변밝기를 감지하여 제어부(40)에 제공할 수 있다.
가공등(60)은 공작기계의 외부커버(100) 내부에 설치되어 작업 대상물을 가공하는 가공위치(A)를 밝혀 가공상태를 확인할 수 있도록 한다.
작업 준비등(70)은 공작기계의 외부커버(100) 내부에 설치되어 작업 대상물의 작업을 준비하는 작업준비 위치(B)를 밝혀 작업자가 공구를 교환하거나 공작물을 탈착하고 조정하기 용이하도록 할 수 있다.
제어부(40)는 키입력부(80)로부터 입력된 기본 설정값에 따라 도어감지부(10), 중량센서(20) 및 조도센서(30)로부터 각각 도어의 개폐상태, 작업 대상물의 중량 및 주변밝기를 입력받아, 도어(15)의 개폐상태에 따라 작업 대상물의 중량에 따른 이송모터(50)의 구동속도를 결정하여 작업 대상물을 설정된 작업 위치로 이동시키고, 조도센서(30)를 통해 감지한 주변 밝기에 따라 가공등(60) 및 작업 준비등(70)을 작동시킨다.
따라서 공작기계의 도어(15)가 오픈될 경우, 제어부(40)는 기본 설정값에 따라 작업준비 위치(B)의 밝기를 조도센서(30)로부터 입력받아 작업 준비등(70)을 작동시키고, 중량센서(20)로부터 작업 대상물의 중량을 감지하여 이송모터(50)의 이송속도를 결정한 후 작업 대상물을 작업준비 위치(B)의 좌표로 이송시킬 수 있다.
또한, 공작기계의 도어(15)가 클로즈될 경우, 제어부(40)는 기본 설정값에 따라 가공위치(A)의 밝기를 조도센서(30)로부터 입력받아 가공등(60)을 작동시키고, 중량센서(20)로부터 작업 대상물의 중량을 감지하여 이송모터(50)의 이송속도를 결정한 후 작업 대상물을 가공위치(A)의 좌표로 이송시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 제어장치에 따르면, 공작기계의 도어의 개폐상폐를 감지하여 별도 조작없이 공작물이나 공구를 원하는 위치로 중량에 따라 설정된 속도로 이동시킴으로써 편리하게 공작물의 탈착 및 수정과, 공구의 교환이 가능하도록 한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어방법에서는 먼저, 제어부(40)가 키입력부(80)로부터 공작기계의 작업을 위한 기본 설정값을 입력받을 수 있다(S10).
여기서, 기본 설정값은 공작기계의 사용자 편의를 위해 도어(15)를 오픈할 경우 작업 대상물인 공구의 교환, 공작물의 탈착이나 수정 작업을 위해 작업준비 위치(B)로 이송하기 위한 작업준비 위치의 좌표, 작업준비 위치(B)의 기준밝기를 설정할 수 있고, 도어(15)를 클로즈할 경우 작업 대상물인 공구나 공작물을 가공위치(A)로 이송하기 위한 가공위치의 좌표, 가공위치(A)의 기준밝기를 설정할 수 있으며, 작업 대상물을 가공위치(A)로 이송하거나 작업준비 위치(B)로 이송하기 위한 이송속도를 작업 대상물의 중량에 따라 설정할 수 있다.
S10 단계에서 제어부(40)가 키입력부(80)로부터 기본 설정값을 입력받은 후 제어부(40)는 도어감지부(10)로부터 도어(15)의 개폐상태를 입력받는다(S12).
S12 단계에서 도어(15)의 개폐상태를 입력받아 도어(15)가 오픈된 경우, 제어부(40)는 조도센서(30)를 통해 작업준비 위치의 조도를 감지한다(S14).
S14 단계에서 작업준비 위치의 조도를 감지한 감지조도를 입력받은 후 제어부(40)는 감지조도와 기본 설정값을 통해 설정한 설정조도를 비교한다(S16).
S16 단계에서 감지조도와 설정조도를 비교하여 감지조도가 설정조도 미만인 경우, 제어부(40)는 작업 준비등(70)을 온시킨다(S18).
한편, S16 단계에서 감지조도와 설정조도를 비교하여 감지조도가 설정조도 이상이거나, S18 단계에서 작업 준비등(70)을 온시킨 후 제어부(40)는 중량센서(20)를 통해 작업 대상물의 중량을 감지한다(S20).
S20 단계에서 작업 대상물의 중량을 감지한 후 제어부(40)는 중량에 따른 작업 대상물의 이송속도를 결정한다(S22).
따라서 테이블(120) 위에 작업 대상물이 없거나 가벼울 경우에는 최대 이송속도로 이송모터(50)를 작동시켜 작업 위치로 이송시킬 수 있다.
S22 단계에서 작업 대상물의 이송속도를 결정한 후 제어부(40)는 결정된 이송속도를 기반으로 이송모터(50)를 구동시켜 작업 대상물을 작업준비 위치의 좌표로 이송시킨다(S24).
S24 단계에서 이송모터(50)를 구동시켜 작업 대상물을 이송시킨 후 제어부(40)는 기본 설정값으로 입력한 작업준비 위치의 좌표에 작업 대상물이 도착했는지 판단한다(S26).
S26 단계에서 작업 대상물이 작업준비 위치의 좌표에 도착하지 않은 경우, 제어부(40)는 S24 단계를 통해 작업 대상물을 이송시키고, 작업준비 위치의 좌표에 도착한 경우 종료한다.
한편, S12 단계에서 도어(15)의 개폐상태를 입력받아 도어(15)가 클로즈된 경우, 제어부(40)는 조도센서(30)를 통해 가공위치의 조도를 감지한다(S28).
S28 단계에서 가공위치의 조도를 감지한 감지조도를 입력받은 후 제어부(40)는 감지조도와 기본 설정값을 통해 설정한 설정조도를 비교한다(S30).
S30 단계에서 감지조도와 설정조도를 비교하여 감지조도가 설정조도 미만인 경우, 제어부(40)는 가공등(60)을 온시킨다(S32).
한편, S30 단계에서 감지조도와 설정조도를 비교하여 감지조도가 설정조도 이상이거나, S32 단계에서 가공등(60)을 온시킨 후 제어부(40)는 중량센서(20)를 통해 작업 대상물의 중량을 감지한다(S34).
S34 단계에서 작업 대상물의 중량을 감지한 후 제어부(40)는 중량에 따른 작업 대상물의 이송속도를 결정한다(S36).
따라서 테이블(120) 위에 작업 대상물이 없거나 가벼울 경우에는 최대 이송속도로 이송모터(50)를 작동시켜 작업 위치로 이송시킬 수 있다.
S36 단계에서 작업 대상물의 이송속도를 결정한 후 제어부(40)는 결정된 이송속도를 기반으로 이송모터(50)를 구동시켜 작업 대상물을 가공위치의 좌표로 이송시킨다(S38).
S38 단계에서 이송모터(50)를 구동시켜 작업 대상물을 이송시킨 후 제어부(40)는 기본 설정값으로 입력한 가공위치의 좌표에 작업 대상물이 도착했는지 판단한다(S40).
S40 단계에서 작업 대상물이 가공위치의 좌표에 도착하지 않은 경우, 제어부(40)는 S38 단계를 통해 작업 대상물을 이송시키고, 가공위치의 좌표에 도착한 경우 종료한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 제어방법에 따르면, 공작기계의 도어의 개폐상폐를 감지하여 별도 조작없이 공작물이나 공구를 원하는 위치로 중량에 따라 설정된 속도로 이동시킴으로써 편리하게 공작물의 탈착 및 수정과, 공구의 교환이 가능하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 도어감지부 15 : 도어
20 : 중량센서 30 : 조도센서
40 : 제어부 50 : 이송모터
60 : 가공등 70 : 작업 준비등
80 : 키입력부 100 : 외부커버
110 : 주축 120 : 테이블

Claims (8)

  1. 공작기계의 작업을 위한 기본 설정값을 입력하기 위한 키입력부;
    상기 공작기계의 도어의 개폐상태를 감지하는 도어감지부;
    작업 대상물의 중량을 감지하는 중량센서;
    상기 작업 대상물을 이송시키는 이송모터;
    상기 작업 대상물의 작업 위치의 주변밝기를 감지하는 조도센서;
    상기 작업 대상물을 가공하는 가공위치를 밝히는 가공등;
    상기 작업 대상물의 작업을 준비하는 작업준비 위치를 밝히는 작업 준비등; 및
    상기 키입력부로부터 입력된 상기 기본 설정값에 따라 상기 도어감지부, 상기 중량센서 및 상기 조도센서로부터 각각 상기 도어의 개폐상태, 상기 작업 대상물의 중량 및 상기 주변밝기를 입력받아, 상기 도어의 개폐상태에 따라 상기 작업 대상물의 중량에 따른 상기 이송모터의 구동속도를 결정하여 상기 작업 대상물을 설정된 상기 작업 위치로 이송시키고, 상기 조도센서를 통해 감지한 상기 주변밝기에 따라 상기 가공등 및 상기 작업 준비등을 작동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기본 설정값은, 상기 가공위치의 좌표, 상기 작업준비 위치의 좌표, 상기 작업 대상물의 중량에 따른 상기 이송속도 및 상기 작업 위치의 기준밝기 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 작업 대상물은, 공구나 공작물인 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어장치.
  4. 제어부가 키입력부로부터 공작기계의 작업을 위한 기본 설정값을 입력받는 단계;
    상기 제어부가 도어감지부로부터 도어의 개폐상태를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 도어의 개폐상태에 따라 작업준비 위치나 가공위치의 조도를 감지하는 단계;
    상기 제어부가 감지된 감지조도와 설정조도를 비교하여 작업 준비등이나 가공등을 점등시키는 단계;
    상기 제어부가 조도를 감지한 후 작업 대상물의 중량을 감지하여 이송속도를 결정하는 단계; 및
    상기 제어부가 결정된 상기 이송속도를 기반으로 이송모터를 구동시켜 상기 작업 대상물을 설정된 작업 위치의 좌표로 이송시키는 단계는 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 기본 설정값은, 상기 가공위치의 좌표, 상기 작업준비 위치의 좌표, 상기 작업 대상물의 중량에 따른 상기 이송속도 및 상기 작업 위치의 기준밝기 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 작업 대상물은, 공구나 공작물인 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 작업 준비등이나 상기 가공등을 점등시키는 단계는, 상기 도어의 개폐상태가 오픈인 경우 상기 제어부가 상기 작업 준비등을 점등시키고, 상기 도어의 개폐상태가 클로즈인 경우 상기 제어부가 상기 가동등을 점등시키는 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어방법.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 작업 대상물을 설정된 상기 작업 위치의 좌표로 이송시키는 단계는, 상기 도어의 개폐상태가 오픈인 경우 상기 제어부가 상기 작업 대상물을 상기 작업준비 위치의 좌표로 이송시키고, 상기 도어의 개폐상태가 클로즈인 경우 상기 제어부가 상기 작업 대상물을 상기 가공위치의 좌표로 이송시키는 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어방법.
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