KR20200140705A - 공작 기계 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 공작 기계는, 그 구성 요소를 구동하는 구동부 및 구동부의 앰프의 적어도 한쪽을 냉각하기 위한 팬(50) 등의 제1 냉각 수단과, 구동부 및 앰프의 상기 적어도 한쪽을 냉각하기 위한 펠티에 소자(60) 등의 제2 냉각 수단과, 제1 냉각 수단 및 제2 냉각 수단을 제어하는 냉각 제어 수단을 구비하고, 제2 냉각 수단에 의해 발생하는 진동이 제1 냉각 수단에 의해 발생하는 진동보다 작고, 냉각 제어 수단이 구동부 및 앰프의 상기 적어도 한쪽의 냉각을 제1 냉각 수단에 의한 냉각에서 제2 냉각 수단에 의한 냉각으로 전환한다.

Description

공작 기계 및 시스템{MACHINE TOOL AND SYSTEM}
본 발명은 공작 기계 및 시스템에 관한 것이다.
종래, 주축내에 냉각액을 순환시킴으로써 주축의 냉각을 수행하는 공작 기계가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1을 참조할 수 있다. 해당 공작 기계는 주축의 온도를 검출하는 온도 센서를 구비하며, 온도 센서의 검출값에 근거하여 냉각액의 순환 상태를 제어하고 있다.
일본특허공개 2016-165770호 공보
공작 기계로 워크에 고품질 가공을 수행하는 경우, 냉각 장치의 진동이 워크의 가공 품질에 영향을 미치는 경우가 있다. 공작 기계의 구동부의 냉각을 위해서, 진동이 발생하지 않는 냉각 장치 또는 냉각 수단을 이용하는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 냉각 장치 또는 냉각 수단은 냉각 능력이 낮을 경우가 많으며, 고품질 가공 이외의 가공시에 냉각 능력이 부족하다. 또한, 화학 반응을 일으킴으로써 흡열을 수행하는 냉각액은 냉각 능력도 높지만, 이러한 냉각을 대량으로 사용하면 제조 비용이 크게 상승한다.
상기 사정을 감안하여 가공 정밀도의 향상과 공작 기계의 냉각의 양립을 도모할 수 있는 공작 기계 및 시스템이 요구된다.
본 발명의 제1 양태는 공작 기계로서, 상기 공작 기계의 구성 요소를 구동하는 구동부 및 상기 구동부의 앰프 중 적어도 한쪽을 냉각하기 위한 제1 냉각 수단과, 상기 구동부 및 상기 앰프의 상기 적어도 한쪽을 냉각하기 위한 제2 냉각 수단과, 상기 제1 냉각 수단 및 상기 제2 냉각 수단을 제어하는 냉각 제어 수단을 구비하고, 상기 제2 냉각 수단에 의해 발생하는 진동이 상기 제1 냉각 수단에 의해 발생하는 진동보다 작고, 상기 냉각 제어 수단이, 상기 구동부 및 상기 앰프의 상기 적어도 한쪽의 냉각을 상기 제1 냉각 수단에 의한 냉각으로부터 상기 제2 냉각 수단에 의한 냉각으로 전환한다.
본 발명의 제2 양태는 시스템으로서, 상기 공작 기계와 상기 공작 기계의 제어 장치와 통신 가능한 상위 제어 시스템을 구비하고, 상기 상위 제어 시스템은 상기 공작 기계의 상기 제어 장치로부터 수신하는 학습 결과를 축적한다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 공작 기계의 개략 사시도이다.
도 2는 본 실시형태의 공작 기계의 X-Y 테이블의 개략 사시도이다.
도 3은 본 실시형태의 공작 기계의 개략 측면도이다.
도 4는 본 실시형태의 공작 기계의 제어 장치의 블록도이다.
도 5는 본 실시형태의 공작 기계의 제어 장치의 처리예를 나타내는 플로우챠트이다.
도 6은 본 실시형태의 공작 기계의 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 7은 본 실시형태의 냉각 방법 정보를 나타내는 테이블의 예이다.
도 8은 본 실시형태의 냉각 방법 정보를 나타내는 테이블의 다른예이다.
도 9는 본 실시형태의 변형예를 나타내는 공작 기계의 개략 측면도이다.
도 10은 본 실시형태의 공작 기계를 갖는 관리 시스템의 블록도이다.
도 11은 본 실시형태의 공작 기계를 갖는 시스템의 블록도이다.
도 12는 본 실시형태의 공작 기계를 갖는 시스템의 블록도이다.
도 13은 본 실시형태의 공작 기계를 갖는 시스템의 블록도이다.
이하, 하나의 실시형태에 따른 공작 기계에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 공작 기계는 도 1에 도시되는 바와 같이, 베이스(2) 및 베이스(2)로부터 윗쪽을 향하여 연장되는 칼럼부(3)을 갖는 공작 기계 본체(1a)와, 칼럼부(3)에 상하 방향으로 이동가능하게 지지된 주축 유닛(4)과, 워크(W)를 지지하기 위한 X-Y 테이블(22)을 구비하고 있다. 공작 기계는 도시하지 않은 가공실 내에 배치되어 있다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 공작 기계에는 주축 유닛(4)의 주축(4a)에 설치되는 툴(T)을 자동으로 교환하기 위한 툴 매거진(7)이 마련되어 있다. 툴 매거진(7)에 수납된 복수의 툴(T)은 택일적으로 주축(4a)에 유지된다.
툴 매거진(7)에는 복수의 툴 유지부(9)가 마련되고, 복수의 툴 유지부(9)는 툴 매거진(7)의 원주 방향으로 나열되어 있다.
주축 유닛(4)은 주축(4a)을 복수의 베어링(B)을 통하여 지지하는 주축 헤드(4b)를 구비하고 있다.
칼럼부(3)에는 연직방향(Z축방향)으로 연장되는 복수의 가이드 레일(3a)이 마련되며, 주축 헤드(4b)는 가이드 레일(3a)에 연직방향으로 이동가능하게 지지되어 있다. 또한, 칼럼부(3)의 상단부에는 서보 모터 등의 Z축 모터(3b)가 고정되며, Z축 모터(3b)의 출력축으로부터의 출력이 감속기(3c) 등을 통해 볼 스크류(3d)에 전달된다. 볼 스크류(3d)는 가이드 레일(3a)을 따라 배치되며, 볼 스크류(3d)는 주축 헤드(4b)의 배면부에 고정된 볼 스크류 너트(4c)에 나사결합되어 있다. 이와 같이, 주축 헤드(4b)는 직동(linear motion)기구에 의해 상하 방향으로 이동가능하다.
또한, 주축(4a) 및 툴(T)은 주축(4a)의 상단부에 접속된 주축 모터(5a)에 의해, 주축(4a)의 중심 축선 주위로 회전한다.
공작 기계는 X-Y 테이블(22)의 수평방향의 이동, 주축(4a)의 연직방향의 이동 등에 의해, 워크(W)와 툴(T)을 상대 이동시키면서, 회전하는 툴(T)에 의해 워크(W)를 가공한다.
베이스(2)는 예를 들면 레벨링 볼트, 앵커 볼트 등을 사용하여 공작 기계의 사용 장소에 설치된다. X-Y 테이블(22)은 베이스(2)상에 배치되며, X-Y 테이블(22)의 상면에는 워크(W)가 지그(jig)(J), 부가축 유닛(AU) 등을 통해 고정된다. X-Y 테이블(22) 및 워크(W)는 베이스(2)에 마련된 모터(13,23)에 의해, 주축(4a)에 대하여 수평방향으로 이동된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 베이스(2)의 상면부에는 수평방향인 Y축방향으로 연장되는 복수의 가이드 레일(11)이 마련되며, Y방향 가동부(12)가 가이드 레일(11)에 Y축 방향으로 이동가능하게 지지되어 있다. 또한, 베이스(2)의 상면부에는 Y축 모터(13)가 고정되며, Y축 모터(13)의 출력이 감속기 등을 통해 볼 스크류(14)에 전달된다. 볼 스크류(14)는 가이드 레일(11)에 따라 배치되며, 볼 스크류(14)는 Y방향 가동부(12)에 고정된 볼 스크류 너트에 나사결합되어 있다. 이와 같이, Y축 모터(13)의 출력축의 회전에 의해 Y방향 가동부(12)가 Y축 방향으로 이동하는 직동기구가 구성되어 있다.
또한, 도 2에 도시되는 바와 같이, Y방향 가동부(12)의 상면부에는 수평방향인 X축 방향으로 연장되는 복수의 가이드 레일(21)이 마련되며, X-Y 테이블(22)이 가이드 레일(21)에 X축 방향으로 이동가능하게 지지되어 있다. 또한, Y방향 가동부(12)의 상면부에는 X축 모터(23)가 고정되며, X축 모터(23)의 출력축으로부터의 출력이 감속기 등을 통해 볼 스크류(24)에 전달된다. 볼 스크류(24)는 가이드 레일(21)에 따라 배치되며, 볼 스크류(24)는 X-Y 테이블(22)에 고정된 볼 스크류 너트에 나사결합되어 있다. 이와 같이, X축 모터(23)의 출력축의 회전에 의해 X-Y 테이블(22)이 X축 방향으로 이동하는 직동기구가 구성되어 있다.
도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 주축 모터(5a)에는 그 냉각을 위한 팬(50)이 설치되어 있다. 주축 모터(5a)에 팬(50)이 내장되어 있어도 된다. 또한, 도 3에 도시되는 바와 같이, 주축 모터(5a)의 외주면에는 펠티에(peltier) 소자(60)의 한쪽 면이 접촉되어 있고, 펠티에 소자(60)의 다른쪽 면은 금속제의 블록(61)에 접촉되어 있다. 블록(61)의 외주면에는 적절하게 방열 핀이 마련된다. 팬(50)은 후술하는 제어 장치(40)에 접속되며, 제어 장치(40)에 의해 팬(50)이 제어된다. 또한, 펠티에 소자(60)도 제어 장치(40)에 접속되며, 제어 장치(40)에 의해 전압이 인가된다.
공작 기계에는, 공작 기계를 제어하는 제어 장치(40)가 마련되어 있다. 제어 장치(40)는 도 4에 도시되는 바와 같이, CPU 등의 프로세서(41)와 표시장치(42)와 비휘발성 스토리지, ROM, RAM 등을 갖는 기억부(43)와 조작반 등의 입력부(44)와 안테나, 커넥터 등을 갖는 송수신부(45)를 갖는다. 기억부(43)에는 시스템 프로그램(43a)이 저장되며, 시스템 프로그램(43a)은 제어 장치(40)의 기본 기능을 담당하고 있다.
또한, 기억부(43)에는 가공 프로그램(43b), 냉각 제어 프로그램(43c) 및 냉각 방법 정보(43d)가 저장되어 있다. 제어 장치(40)는 프로세서(41)에 의해 가공 프로그램(43b)을 판독하고, 각 모터(3b,5a,13,23), 툴 매거진(7) 등에 제어 명령을 송신하여, 이를 통해 툴(T)에 의한 워크(W)의 가공, 툴 매거진(7)을 이용한 주축(4a)의 툴(T)의 교환 등을 수행한다. 즉, 프로세서(41), RAM 및 가공 프로그램(43b)은 가공 제어 수단으로서 기능한다.
또한, 냉각 제어 프로그램(43c)은 가공 프로그램(43b)의 일부라도 된다. 또한, 기억부(43)에는 툴 매거진(7)의 복수의 툴 유지부(9) 각각에 설치된 툴(T) 종류의 정보인 툴 정보(43e)가 저장되어 있다.
제어 장치(40)는 프로세서(41)에 의해 냉각 제어 프로그램(43c)을 판독하고, 팬(50)에 의한 냉각과 펠티에 소자(60)에 의한 냉각을 전환한다. 즉, 프로세서(41), RAM 및 냉각 제어 프로그램(43c)은 냉각 제어 수단으로서 기능한다. 이때, 제어 장치(40) 처리의 일례를 도 5에 도시되는 플로우챠트를 참조하면서 설명한다. 또한, 해당 공작 기계의 기능 블록도의 일례를 도 6에 도시한다.
제어 장치(40)는 가공 프로그램(43b)에 근거하여, 각 모터(3b,5a,13,23), 툴 매거진(7)의 모터 등의 구동부에 제어 명령을 전송한다(스텝S1-1). 예를 들면, 제어 장치(40)는 툴 매거진(7)에 툴(T)을 주축(4a)에 장착하기 위한 제어 명령을 전송함과 동시에, 주축(4a)에 툴 매거진(7)의 툴(A)을 설치하기 위한 제어 명령을 Z축 모터(3b)에 전송한다. 또한, 해당 툴 교환 후, 제어 장치(40)는 주축 모터(5a)에 워크(W)의 가공을 위한 회전을 개시시키는 제어 명령을 전송한다. 또한, 제어 장치(40)는 주축 모터(5a)의 회전수에 관한 제어 명령도 전송한다. 이를 통해, 툴(A)을 이용한 워크(W)의 가공이 개시된다.
이어서, 제어 장치(40)는 냉각 제어 프로그램(43c)에 근거하여, 상기 제어 명령과, 기억부(43)에 저장되어 있는 냉각 방법 정보(43d)에 근거하여, 팬(50)에 의한 냉각과 펠티에 소자(60)을 이용한 냉각을 전환한다(스텝S1-2). 도 6의 기능 블록도에서는 상기 제어 명령을 냉각 제어 수단이 수취되어, 수취된 제어 명령에 따라 팬(50) 및 펠티에 소자(60)를 제어한다. 제어 장치(40)는 공작 기계에 의한 워크(W)의 가공이 종료될 때까지, 스텝S1-1 ~ 스텝S1-2를 반복한다(스텝S1-3).
냉각 방법 정보(43d)는 예를 들면 도 7에 도시되는 바와 같이, 제어 명령에 포함되는 툴(T) 종류의 정보, 주축(4a) 회전수의 정보, 툴(T) 가공 중의 이동 속도의 정보, 툴(T)의 이송량(절삭량)의 정보 등과, 냉각 수단을 대응시킨 정보이다. 도 7의 예에서는, 툴(T) 가공 중의 이동 속도의 정보 및 툴(T)의 이송량의 정보로부터 계산되는 가공 부하 스코어가 이용되고 있다. 제어 장치(40)는 제어 명령에 포함되는 툴(T) 가공 중의 이동 속도의 정보 및 툴(T) 이송량의 정보로부터, 가공 부하 스코어를 계산한다. 또한, 냉각 방법 정보(43d)에 주축(4a)의 회전 시간 정보, 워크(W)의 재질 정보 등이 포함되어 있으며, 이들 정보에 따른 냉각 수단이 나타나 있어도 된다.
또한, 제어 장치(40)가 냉각 제어 프로그램(43c)에 근거하여, 가공 프로그램(43b)에서의 앞으로 실행되는 부분의 소정 시간 만큼 예측해도 된다. 이 경우, 제어 장치(40)는 예측한 부분의 제어 명령에 근거하는 주축(4a) 회전수의 정보, 가공 부하 스코어 등에 근거하여 팬(50)에 의한 냉각과 펠티에 소자(60)를 이용한 냉각을 전환한다.
본 실시형태에서는, 도 7에 도시되는 제1 냉각 수단은 팬(50)이며, 제2 냉각 수단은 펠티에 소자(60)이다. 제1 냉각 수단에 의한 냉각이 팬(50)과 펠티에 소자(60)을 이용한 냉각이어도 된다. 즉, 상황에 따라서 복수의 냉각 수단을 동시에 사용해도 된다.
스텝S1-2에 있어서, 제어 명령에 포함되는 툴(T) 종류의 정보가 A이며, 주축(4a)의 회전수가 높고, 가공 부하 스코어가 낮은 경우에는, 제어 장치(40)는 팬(50)에 의해 주축 모터(5a)의 냉각을 수행한다.
예를 들면, 종류A의 툴(T)은 황삭(粗削; 거친가공)용이며, 종류B의 툴(T)은 정삭(仕上; 마무리가공)용이다. 마무리 시에 가능한 한 공작 기계의 진동을 제거하고자 하는 경우가 있다. 도 7에 도시되는 냉각 방법 정보(43d)는 이러한 요구에 대응한 것으로 되어 있다. 즉, 다음의 제어 명령에 포함되는 툴(T) 종류의 정보가 B인 경우, 주축(4a)의 회전수가 높고, 가공 부하 스코어도 높을 때를 제외하고, 제어 장치(40)는 팬(50)에 의한 냉각에서 펠티에 소자(60)를 이용한 냉각으로 전환한다. 펠티에 소자(60)에 의해 발생하는 진동은 팬(50)에 의해 발생하는 진동보다 작다. 이 때문에, 펠티에 소자(60)에 의한 냉각은 마무리 시의 가공 정밀도의 향상에 기여한다.
또한, 도 7에 도시되는 냉각 방법 정보(43d) 대신에, 도 8에 도시되는 냉각 방법 정보(43d)를 이용해도 된다. 도 8에 도시되는 냉각 방법 정보(43d)를 이용하면, 스텝S1-2에서, 제어 장치(40)는 제어 명령에 포함되는 툴(T) 종류가 A인 경우는 팬(50)에 의한 냉각을 수행하고, 제어 명령에 포함되는 툴(T) 종류가 B인 경우는 펠티에 소자(60)에 의한 냉각을 수행한다.
또한, 다른 모터(3b,13,23)에 팬(50) 및 펠티에 소자(60)이 마련되어 있어도 된다. 이 경우에도, 제어 장치(40)는 제어 명령에 포함되는 모터(3b,13,23)의 회전수 정보 등에 근거하여, 팬(50)에 의한 냉각에서 펠티에 소자(60)에 의한 냉각으로 변환할 수 있다. 또한, 팬(50) 및 펠티에 소자(60)가 공작 기계의 다른 구동부를 냉각하는 것이어도 된다.
또한, 주축 모터(5a)의 앰프(증폭기)를 냉각하기 위해 팬(50) 및 펠티에 소자(60)가 마련되어 있어도 된다. 이 경우에도, 제어 장치(40)는 도 7, 도 8 등의 냉각 방법 정보를 이용하여, 팬(50)에 의한 냉각에서 펠티에 소자(60)에 의한 냉각으로 전환할 수 있다.
본 실시형태에서는, 공작 기계의 구성 요소인 주축(4a)을 구동하는 주축 모터(5a) 등의 구동부 및 해당 구동부의 앰프의 적어도 한쪽을 냉각하기 위한 제1 냉각 수단과, 구동부 및 앰프의 상기 적어도 한쪽을 냉각하기 위한 제2 냉각 수단을 구비하고 있다. 제2 냉각 수단에 의해 발생하는 진동은 제1 냉각 수단에 의해 발생하는 진동보다 작다. 여기서 말하는 진동의 크기, 예를 들면 진동의 진폭 크기, 가속도 값의 크기 등이다. 또한, 제어 장치(40)는 구동부 및 앰프의 상기 적어도 한쪽의 냉각을 제1 냉각 수단에 의한 냉각에서 제2 냉각 수단에 의한 냉각으로 전환한다.
예를 들면, 툴(T)에 의한 가공이 황삭 가공(rough processing)인 경우는, 팬(50) 등의 진동이 큰 제1 냉각 수단에 의한 냉각이 이루어지며, 툴(T)에 의한 가공이 고정밀도 가공, 경면 가공 등의 고품질 가공인 경우는, 펠티에 소자(60)등의 진동이 작은 제2 냉각 수단에 의한 냉각이 이루어진다. 해당 구성은 가공의 정밀도 향상과 주축(4a) 등이 적절한 냉각의 양립을 도모하기 위해 유리하다.
이 때문에, 예를 들면 제1 냉각 수단에 의한 냉각이 팬(50) 및 펠티에 소자(60)에 의한 냉각이며, 제2 냉각 수단에 의한 냉각이 펠티에 소자(60)에 의한 냉각이어도 된다. 이 경우에도, 제2 냉각 수단 쪽이 제1 냉각 수단보다 진동이 작다. 제1 냉각 수단에 의한 냉각이 팬(50) 및 후술의 다른 냉각 수단에 의한 냉각이며, 제2 냉각 수단에 의한 냉각이 해당 다른 냉각 수단에 의한 냉각이어도 된다. 다른 냉각 수단에 의한 냉각도, 복수의 냉각 장치 또는 냉각 기기를 이용한 냉각일 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제어 장치(40)는 가공 프로그램(43b)에 근거하여 주축 모터(5a) 등의 구동부를 제어한다. 또한, 제어 장치(40)가 가공 프로그램(43b)에 근거하여 상기 구동부에 출력하는 제어 명령에 따라, 제1 냉각 수단에 의한 냉각에서 제2 냉각 수단에 의한 냉각으로 전환한다.
이와 같이, 가공 프로그램(43b)의 제어 명령에 근거하여, 제1 냉각 수단에 의한 냉각에서 제2 냉각 수단에 의한 냉각으로의 전환이 이루어진다. 해당 구성은 냉각 수단을 전환하기 위한 설정의 번거로움의 저감으로 이어진다.
또한, 본 실시형태에서는, 기억부(43)에는 복수 종류의 툴(T)에 각각 대응하는 냉각 방법 정보(43d)가 저장되어 있으며, 냉각 방법 정보(43d)는 가공에 이용되는 복수 종류의 툴(T)의 각각에 대하여, 제1 냉각 수단과 제2 냉각 수단의 어느 것을 사용해야 할지 나타내는 것이다. 그리고, 제어 장치(40)는 복수 종류의 툴(T) 중, 사용되고 있는 툴(T)의 정보와 냉각 방법 정보(43d)를 이용하여, 제1 냉각 수단에 의한 냉각에서 제2 냉각 수단에 의한 냉각으로의 전환을 수행한다.
예를 들면, 종류A의 툴(T)은 황삭 가공용이며, 종류B의 툴(T)이 고정밀도 가공용, 경면 가공용 등인 경우, 냉각 방법 정보(43d)는 종류B의 툴(T)에 대하여, 제1 냉각 수단과 제2 냉각 수단의 어느 것을 사용해야 할지 나타내는 것이다. 냉각 방법 정보(43d)가 종류B의 툴(T)에 대하여, 회전수 등의 다른 조건마다, 제1 냉각 수단과 제2 냉각 수단의 어느 것을 사용해야 할지 나타내는 것이어도 된다. 이 때문에, 현장에서 사용자가 세밀한 설정을 할 필요없이, 가공 정밀도의 향상과 주축(4a) 등의 적절한 냉각의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 제어 장치(40)가 주축 모터(5a)에 제어 명령을 전송함으로써, 주축(4a)의 회전수가 제어된다. 또한, 제어 장치(40)는 주축(4a)의 회전수에 따라, 제1 냉각 수단에 의한 냉각에서 제2 냉각 수단에 의한 냉각으로 전환한다. 이 때문에, 사용자가 세밀한 설정을 할 필요없이, 가공 정밀도의 향상과 주축(4a) 등의 적절한 냉각의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 가공 프로그램(43b)에 워크(W)의 가공 품질에 관한 정보가 들어 있을 경우도 있다. 또한, 제어 장치(40)가 가공 프로그램(43b)의 제어 명령에 근거하여, 고정밀도 가공, 경면 가공 등의 고품질 가공을 수행한다고 판단하는 경우도 있다. 이 경우, 판단 결과가 가공 품질에 관한 정보가 된다.
제어 장치(40)는 가공 품질에 관한 정보에 따라, 제1 냉각 수단에 의한 냉각에서 제2 냉각 수단에 의한 냉각으로의 전환을 수행해도 된다. 이 경우에서, 사용자가 세밀한 설정을 할 필요없이, 가공 정밀도의 향상과 주축(4a) 등의 적절한 냉각의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에서는, 제2 냉각 수단이 펠티에 소자(60)인 것을 나타냈지만, 도 9에 도시되는 바와 같이 제2 냉각 수단이 액체 냉각 장치(70)이어도 된다. 예를 들면, 액체 냉각 장치(70)는 주축 모터(5a)의 내부를 통과하는 냉각 통로(71)와, 냉각 통로(71)에 접속된 관(72)과, 관(72)을 통하여 냉각 통로(71)에 냉각액을 공급하는 액공급 장치(73)를 갖는다. 이 경우, 예를 들면 종류B의 툴(T)이 주축(4a)에 설치되면, 냉각 수단이 팬(50)에서 액체 냉각 장치(70)로 전환된다. 이 경우, 액체 냉각 장치(70)에 의해 발생하는 진동은 팬(50)에 의해 발생하는 진동보다 작다.
또한, 도 9에 있어서, 액체 냉각 장치(70)가 냉동 사이클을 구성하는 것이어도 된다. 이 경우, 액공급 장치(73)는 냉매를 압축하는 컴프레서가 되고, 냉각 통로(71)는 냉매의 기화에 의해 주위의 열을 흡수하는 흡열기로서 기능한다. 이 경우, 컴프레서와 냉각 통로(71)의 사이에 응축기, 방열기 등이 마련된다. 또한, 관(72)에는 필요에 따라서 팽창 밸브, 다른 방열기 등이 마련된다. 이 경우에도, 액체 냉각 장치(70)에 의해 발생하는 진동은 팬(50)에 의해 발생하는 진동보다 작다.
액공급 장치(73)가 냉각 통로(71)에 공급하는 액체는 액체 질소이어도 된다. 이 경우, 냉각 통로(71)에 공급하는 액체의 양을 저감할 수 있으므로, 액체 냉각 장치(70)에 의해 발생하는 진동이 더 작아진다. 또한, 액체 냉각 장치(70)가 냉각 통로(71)에 공급하는 액체는 냉각 통로(71)내에서 화학 반응을 일으킴으로써 흡열을 수행하는 액체이어도 된다. 액공급 장치(73)가 2종류의 액체를 냉각 통로(71)에 공급하고, 2종류의 액체가 냉각 통로(71)내에서 화학 반응을 일으켜도 된다.
또한, 액공급 장치(73) 대신에 분말형태의 드라이아이스를 공급하는 드라이아이스 공급 장치가 관(72)에 설치되어도 된다. 이 경우, 분말형태의 드라이아이스가 냉각 통로(71)에 공급된다.
또한, 제2 냉각 수단이 히트 싱크이어도 된다. 히트 싱크로서, 예를 들면 도 1, 도 3에 도시되는 바와 같은 금속제의 블록(61)이 펠티에 소자(60)를 거치지 않고 주축 모터(5a)에 접촉되고 있어도 된다. 블록(61)내에 관이 마련되고, 관내에 냉매가 봉입되어 있어도 된다. 이 경우, 관에서의 주축 모터(5a)측에서 냉매가 증발하고, 관에서의 주축 모터(5a)로부터 떨어진 위치에서 냉매가 응축된다. 히트 싱크에 의해 발생하는 진동은 팬(50)에 의해 발생하는 진동보다 작다.
히트 싱크로서의 블록(61) 또는 펠티에 소자(60)가 제2 냉각 수단으로 이용될 때, 제1 냉각 수단으로서 팬(50) 대신에 액체 냉각 장치(70)를 이용해도 된다. 이 경우, 히트 싱크 또는 펠티에 소자(60)에 의해 발생하는 진동은 액체 냉각 장치(70)에 의해 발생하는 진동보다 작다.
또한, 공작 기계가 마이크로 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, PLC(Programmable Logic Controller) 등의 컴퓨터를 구비하고 있으며, 제1 냉각 수단 또는 제2 냉각 수단이 해당 컴퓨터에 의해 제어되어도 좋다.
또한, 복수의 공작 기계의 제1 냉각 수단 및 제2 냉각 수단이 1대의 제어 장치(40) 또는 상기 컴퓨터에 의해 제어되어도 된다.
상기 각 실시형태에 있어서, 제어 장치(40)가 학습 기능을 가지고 있어도 된다. 예를 들면, 도 13에 도시되는 바와 같이, 학습 프로그램(학습부)(43f)을 가지고 있어도 된다. 학습 프로그램(43f)은 기억부(43) 등에 저장되어 있다.
제어 장치(40)는 학습용 정보를 이용하여, 냉각 방법 정보(43d)의 최적화를 수행한다. 예를 들면, 학습용 정보는 공작 기계에 마련된 진동 측정 장치에 의해 측정되는 공작 기계의 진동 또는 공작 기계의 각 모터(3b,13,23) 등의 구동 전류에 근거하여 추정되는 공작 기계의 진동이다. 제어 장치(40)는 학습용 정보와, 제1 냉각 수단 및 제2 냉각 수단의 가동 상태의 관계에 관한 학습을 수행한다.
학습용 정보가 워크(W)의 가공 후의 품질(가공 품질)이어도 된다. 가공 품질은 사용자에 의한 육안 결과를 제어 장치(40) 등에 입력함으로써 얻어진다. 소정의 카메라에 의해 얻어지는 화상에 근거하여, 제어 장치(40)가 워크(W)의 가공 품질을 판단해도 된다. 학습용 정보가 구동부의 온도에 관한 정보이어도 된다. 해당 온도에 관한 정보는 구동 전류에 근거하여 추정되는 각 모터(3b,5a,13,23)의 온도이어도 된다. 제어 장치(40)는 1개 또는 복수의 학습용 정보와, 제1 냉각 수단 및 제2 냉각 수단의 가동 상태와의 관계에 관한 학습을 수행해도 된다.
학습 성과로서, 제어 장치(40)는 예를 들면 도 7의 냉각 방법 정보(43d)의 주축 회전수 및 가공 부하 스코어를 더 많은 단계로 나누고, 각 단계에 대하여 냉각 수단을 설정한다. 학습 성과인 냉각 방법 정보(43d)를 이용함으로써, 구동부의 적절한 냉각과 가공 품질 향상의 양립이 더 높은 수준으로 실현된다.
도 10에 도시되는 바와 같이, 복수의 제어 장치(40)가 상위 제어 시스템(100)에 접속되어 있어도 된다. 또한, 도 11에 도시되는 바와 같이, 가공 프로그램(43b)을 만들기 위한 시뮬레이션 프로그램이 저장된 컴퓨터(8)가 마찬가지로 상위 제어 시스템(100)에 접속되어 있어도 된다.
상위 제어 시스템(100)은 예를 들면 복수의 제어 장치(40) 및 복수의 컴퓨터(8) 등과 유선으로 접속된 컴퓨터, 복수의 제어 장치(40) 또는 복수의 컴퓨터(8)과 같은 부지내에 배치된 컴퓨터 등이다. 상위 제어 시스템(100)은 포그 컴퓨터라고 불릴 때도 있다. 상위 제어 시스템(100)은 생산 관리 시스템, 출하 관리 시스템, 공작 기계용 관리 시스템, 부문 관리 시스템 등 일 수 있다.
복수의 상위 제어 시스템(100)이 다른 상위 제어 시스템(200) 등에 접속되어 있어도 된다. 상위 제어 시스템(200)은 예를 들면 복수의 상위 제어 시스템(100)과 유선 또는 무선으로 접속된 클라우드 서버이다. 복수의 제어 장치(40) 또는 복수의 컴퓨터(8)와 상위 제어 시스템(100,200)에 의해 예를 들면 관리 시스템이 형성된다.
상위 제어 시스템(100) 및 상위 제어 시스템(200)은 각각 프로세서 등을 갖는 제어부와 표시 장치와 비휘발성 스토리지, ROM, RAM 등을 갖는 기억부와 키보드, 터치패널, 조작반 등인 입력 장치 등을 구비하고 있다.
이러한 시스템은, 예를 들면 도 11에 도시되는 바와 같이, 엣지 컴퓨터인 복수의 컴퓨터(8), 복수의 상위 제어 시스템(100) 및 단일 또는 복수의 상위 제어 시스템(200)을 포함하고 있어도 된다. 도 11의 시스템에 있어서, 컴퓨터(8) 및 제어 장치(40)는 엣지 컴퓨터일 수 있다. 컴퓨터(8) 및 제어 장치(40)의 일부가 상위 제어 시스템(100)이어도 된다. 도 11의 시스템은 유선 또는 무선 네트워크를 구비하고 있다.
제어 장치(40)가 상기 학습 기능을 갖는 다른 엣지 컴퓨터, 상위 제어 시스템(100) 또는 상위 제어 시스템(200)에 상기 학습용 정보를 송신해도 된다. 예를 들면 도 12에 도시되는 구성으로 해당 송신이 이루어진다. 이 경우, 학습 기능을 갖는 다른 엣지 컴퓨터, 상위 제어 시스템(100) 또는 상위 제어 시스템(200)은 수신된 학습용 정보를 이용하여 학습을 수행하고, 각 엣지 컴퓨터에 있어서, 냉각 방법 정보(43d)의 최적화를 수행한다.
또한, 학습 기능을 갖는 다른 엣지 컴퓨터, 상위 제어 시스템(100) 또는 상위 제어 시스템(200)은 수신된 학습용 정보를 이용하여, 복수의 제어 장치(40)가 각각 제어하는 공작 기계의 공통된 냉각 방법 정보(43d)를 요구하는 것이 가능하다. 즉, 상기 복수의 공작 기계가 공통된 냉각 방법 정보(43d)를 갖게 된다. 해당 시스템에 따르면, 다양한 데이터 집합을 이용하여, 학습 속도, 신뢰성 등이 향상될 수 있다.
또한, 상기 학습 기능을 갖는 엣지 컴퓨터 및 상위 제어 시스템(100)의 복수가, 상기 학습 기능을 갖는 다른 엣지 컴퓨터, 상위 제어 시스템(100) 또는 상위 제어 시스템(200)에 상기 학습용 정보, 학습에서 작성된 학습 모델 및 학습 결과의 적어도 하나를 송신해도 된다. 예를 들면 도 13에 도시되는 구성에서 해당 송신이 이루어진다. 학습 기능을 갖는 다른 엣지 컴퓨터, 상위 제어 시스템(10) 또는 상위 제어 시스템(200)은 수신된 정보에 근거하는 지식의 최적화나 효율화 처리를 수행함으로써, 새로운 최적화 또는 효율화된 학습 모델 또는 학습 결과를 생성한다. 생성된 학습 모델 또는 학습 결과는 공작 기계의 제어 장치(40)에 배포된다. 학습 결과가 배포되는 경우, 배포처의 제어 장치(40)는 학습 기능을 가지고 있지 않아도 된다.
복수의 제어 장치(40) 사이에서 상기 학습용 정보, 학습 모델 및 학습 결과를 공유하는 것이 가능하다. 예를 들면 도 13에 도시되는 구성에서 해당 공유가 이루어진다. 이것은 기계 학습의 효율 향상으로 이어진다. 또한, 서로 네트워크로 접속된 복수의 제어 장치(40) 중 일부의 제어 장치(40)에 학습 기능을 구현하고, 일부의 제어 장치(40)의 학습 결과를 다른 제어 장치(40)에 의한 공작 기계의 제어에 이용하는 것도 가능하다. 이것은 기계 학습에 필요한 비용의 저감으로 이어진다.
상기 실시형태에 의거한 예를 이하에 설명한다.
예를 들면, 전술한 바와 같이, 제어 장치(40)는 툴(T)를 이용한 가공에 이용되는 냉각 방법 정보(43d)의 학습을 수행한다. 또한, 상위 제어 시스템 (100,200)은 제어 장치(40)로부터 학습 결과와, 해당 학습에 관한 가공 프로그램(43b)를 수신하고, 수신된 학습 결과를 가공 프로그램(43b)과 연관 지어 축적한다.
상위 제어 시스템(100,200)은 축적된 학습 결과를 이용하여 학습을 수행하고, 해당 학습의 결과를 제어 장치(40)에 송신한다.
또한, 상위 제어 시스템(100,200)은 수신된 학습 결과 또는 해당 학습 결과를 이용하여 상위 제어 시스템(100,200)에서 이루어진 학습 결과를 학습 기능을 갖지 않은 제어 장치(40)에 송신한다.
2: 베이스 3: 칼럼부
3a: 가이드 레일 3b: Z축 모터
4: 주축 유닛 4a: 주축
5a: 주축 모터 7: 툴 매거진
11: 가이드 레일 12: Y방향 가동부
13: Y축 모터 14: 볼 스크류
21: 가이드 레일 22: X-Y 테이블
23: X축 모터 24: 볼 스크류
40: 제어 장치 43: 기억부
43a: 시스템 프로그램 43b: 가공 프로그램
43c: 냉각 제어 프로그램 43d: 냉각 방법 정보
43e: 툴 정보 50: 팬
60: 펠티에 소자 61: 블록
70: 액체 냉각 장치 71: 냉각 통로
72: 관 73: 액공급 장치
T: 툴 B: 베어링
J: 지그 W: 워크

Claims (10)

  1. 공작 기계로서,
    상기 공작 기계의 구성 요소를 구동하는 구동부 및 상기 구동부의 앰프의 적어도 한쪽을 냉각하기 위한 제1 냉각 수단과,
    상기 구동부 및 상기 앰프의 상기 적어도 한쪽을 냉각하기 위한 제2 냉각 수단과,
    상기 제1 냉각 수단 및 상기 제2 냉각 수단을 제어하는 냉각 제어 수단을 구비하고,
    상기 제2 냉각 수단에 의해 발생하는 진동이 상기 제1 냉각 수단에 의해 발생하는 진동보다 작고,
    상기 냉각 제어 수단은, 상기 구동부 및 상기 앰프의 상기 적어도 한쪽의 냉각을 상기 제1 냉각 수단에 의한 냉각으로부터 상기 제2 냉각 수단에 의한 냉각으로 전환하는 공작 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    가공 프로그램에 근거하여 상기 구동부를 제어하는 가공 제어 수단을 구비하고,
    상기 냉각 제어 수단은, 상기 가공 제어 수단이 상기 가공 프로그램에 근거하여 상기 구동부에 출력하는 제어 명령에 따라, 상기 제1 냉각 수단에 의한 상기 냉각으로부터 상기 제2 냉각 수단에 의한 상기 냉각으로 전환하는 공작 기계.
  3. 제1항에 있어서,
    냉각 방법 정보를 저장하고 있는 기억부를 구비하고,
    상기 냉각 방법 정보는, 가공에 이용하는 복수 종류의 툴 각각에 대하여 상기 제1 냉각 수단과 상기 제2 냉각 수단 중 어느 것을 사용해야 할지 나타내는 것이며,
    상기 냉각 제어 수단은 상기 복수 종류의 툴 중 사용되고 있는 툴의 정보와, 상기 냉각 방법 정보를 이용하여, 상기 제1 냉각 수단에 의한 상기 냉각으로부터 상기 제2 냉각 수단에 의한 상기 냉각으로의 전환을 수행하는 공작 기계.
  4. 제1항에 있어서,
    가공에 이용하는 툴이 설치되는 주축과,
    상기 구동부를 제어하는 가공 제어 수단을 구비하고,
    상기 냉각 제어 수단이, 상기 가공 제어 수단에 의한 상기 주축 회전수의 제어에 따라, 상기 제1 냉각 수단에 의한 상기 냉각으로부터 상기 제2 냉각 수단에 의한 상기 냉각으로 전환하는 공작 기계.
  5. 제1항에 있어서,
    가공 프로그램에 근거하여 상기 구동부를 제어하는 가공 제어 수단을 구비하고,
    상기 냉각 제어 수단은, 상기 가공 제어 수단으로부터 수신하는 가공 품질에 관한 정보에 따라, 상기 제1 냉각 수단에 의한 상기 냉각으로부터 상기 제2 냉각 수단에 의한 상기 냉각으로의 전환을 수행하는 공작 기계.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 수단에 의한 상기 냉각과, 상기 제2 냉각 수단에 의한 상기 냉각을 상기 공작 기계의 제어 장치와는 다른 컴퓨터에서 제어하는 공작 기계.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각의 전환을 최적화하는 학습 기능을 구비하는 공작 기계.
  8. 시스템으로서,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 공작 기계와,
    상기 공작 기계의 제어 장치와 통신 가능한 상위 제어 시스템을 구비하고,
    상기 상위 제어 시스템은 상기 공작 기계의 상기 제어 장치로부터 수신하는 학습 결과를 축적하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상위 제어 시스템은, 상기 학습 결과를 이용하여 상기 상위 제어 시스템에서 이루어진 학습 결과를 상기 공작 기계의 상기 제어 장치에 송신하도록 구성되어 있는 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 상위 제어 시스템은 상기 학습 결과 또는 상기 학습 결과를 이용하여 상기 상위 제어 시스템에서 이루어진 학습 결과를, 학습 기능을 가지지 않는 공작 기계에 송신하도록 구성되어 있는 시스템.
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