KR20220099226A - 공작기계 공기 정화장치 및 정화방법 - Google Patents

공작기계 공기 정화장치 및 정화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계 내부에 형성되는 가공영역을 밀폐하고, 상기 가공영역 내부 오일미스트를 포함한 분진을 흡입하여 여과하는 집진기와, 상기 가공영역의 내부로 외부 공기를 공급하는 공기순환기와, 상기 가공영역 내부 분진 량을 측정하는 분진센서를 설치하고, 상기 도어의 잠김 여부 신호를 제어기에 제공함과 동시에 도어 잠김 또는 열림을 구동되는 도어잠금장치와, 상기 분진센서로부터 제공 받은 가공영역의 분진 량에 따라 도어잠금장치를 닫힘 상태로 유지하면서 상기 집진기와 상기 공기순환기를 작동 제어하는 제어기를 포함하여 공작기계 공기 정화장치를 구성한다. 공작기계 가공영역의 내부의 분진 량을 실시간으로 측정하여 분진의 량에 따라 집진기를 비례 제어함으로써 가공영역 내부의 분진을 효과적으로 배출하며, 공기정화장치의 가동으로 인한 전력손실과 소음을 줄이고, 공작기기계 내부의 분진이 외부로 유출되지 않도록 한다.

Description

공작기계 공기 정화장치 및 정화방법{Machine tool air purification device and purification method}
본 발명은 공작기계의 내부 공기 정화장치 및 정화방법에 관한 것으로, 상세하게는 공작기계 가공영역 내부의 분진을 효과적으로 제거하기 위한 집진장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공작물을 가공하는 공작기계의 가공영역은 공작기계의 외장을 구성하는 금속제 커버나 도어로 외부와 구분되는 구조이다. 또한 공작기계의 가공영역은 공작물 가공 시 발열을 억제하기 위해 절삭유가 분사되며, 이로 인해 가공영역의 내부의 공기는 가공작업 시 가공소재에 의한 분진과 절삭유의 비산으로 인한 미립자 형태의 오일미스트가 발생하여 매우 혼탁한 상태가 된다. 이러한 상태는 작업자로 하여금 가공 중인 공작물을 관찰하기가 어려워지게 할 뿐만 아니라, 가공소재의 분진과 절삭유의 비산으로 인해 발생하는 오일미스트에는 방부제, 윤활제, 방청제, 부식방지제, 세정제 등 인체에 유해한 각종 화합물질이 첨가되어 있어 작업자의 건강을 해치게 되며, 더 나아가 가공 중인 공작물의 가공면의 조도 저하와 열변형을 유발하는 요인이 되기도 한다.
따라서 종래에는 공작기계 가공영역 내부의 공기를 정화하기 위해 집진장치를 설치하는 경우가 있다. 이러한 집진장치는 주로 가공영역 내부의 오일미스트와 분진이 포함된 공기를 흡입기를 통해 흡입하여 필터로 여과하는 구조이다.
한편, 이와 관련한 선행기술로는 특허문헌 1 내지 6(한국 공개특허 10-2015-0117390, 한국 공개특허 10-2019-0098586, 한국 등록특허 10-1603168, 한국 등록특허 10-1603170, 한국 등록특허 10-1604923, 한국 등록특허 10-1787251)이 있다. 이들 선행기술들은 공작기계 내부의 오일미스트를 포함한 분진을 제거하기 위하여 공작기계 내부의 공기를 강제 순환 시키는 방법을 사용하고 있으며, 이를 위해 공기정화장치를 상시로 가동시키므로 에너지 소모가 크고, 소음 문제도 발생하며, 무엇보다 항상 최대 분진 상태를 감안하여 공기정화장치를 작동시킴에 따라, 분진 량이 적거나 가공작업을 하지 않는 공회전 상태에서도 에너지 소모가 많은 문제 점이 있다. 또한 이러한 공기정화장치는 최대 분진 상태를 감안하여 공기정화장치를 설계함에 따라 에너지 낭비가 더욱 심해지는 문제가 있다.
한국 공개특허 10-2015-0117390호 한국 공개특허 10-2019-0098586호 한국 등록특허 10-1603168호 한국 등록특허 10-1603170호 한국 등록특허 10-1604923호 한국 등록특허 10-1787251호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공작기계 정화장치의 정화 효율은 최대화하고 전력손실은 최소화 하며, 공작기계 가공영역 내부의 분진이 작업자나 주위에 유출되는 것을 최소화 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 공작기계 공기 정화장치는, 개폐 가능하게 공작기계 본체에 결합되는 도어에 의해 외부와 차단되며 공작물을 가공하는 공간으로 공작기계 내부에 형성되는 가공영역과,
상기 공작기계 일측에 설치되며 상기 가공영역 내부와는 집진덕트에 의해 연통되어 상기 가공영역 내부의 오일미스트를 포함한 분진을 흡입하여 여과하는 집진기와,
상기 가공영역의 내부와 외부를 연통하는 공기순환기 덕트의 일측에 설치되며 외부 공기를 상기 가공영역 내부로 공급하는 공기순환기와,
상기 가공영역 내부 일측에 설치되어 공작물 가공 시 절삭유 오일미스트를 포함하여 상기 가공영역에서 발생하는 분진 량을 측정하는 분진센서와,
상기 도어와 상기 공작기계 본체 사이에 설치되며 상기 도어의 잠김 여부 신호를 제어기에 제공함과 동시에 도어가 잠김 상태 또는 열림 상태를 유지하도록 구동되는 도어잠금장치와,
상기 분진센서로부터 상기 가공영역의 분진 량을 전기적 신호로 제공받으며, 상기 도어잠금장치로부터는 도어 열림 또는 닫힘 신호를 제공받고, 상기 집진기와 상기 공기순환기의 작동과 도어잠금장치의 구동을 제어하는 제어기를 포함하여 이루어진다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 공기순환기와 연결된 상기 공기순환기 덕트에는 상기 공기순환기가 동작하지 않을 때는 상기 가공영역의 분진이 외부로 배출되지 않도록 상기 공기순환기 덕트를 폐쇄하고, 상기 공기순환기가 동작할 때는 상기 공기순환기로부터 공급되는 외부공기가 상기 가공영역 내부로 공급되도록 상기 공기순환기 덕트를 개방하는 셔터가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 가공영역으로 연장된 상기 공기순환기 덕트 출구는 외부 공기가 상기 가공영역 내에서 공기 흐름을 원활하게 하기 위하여 상기 집진덕트의 흡입구와 마주보는 위치에 적어도 한 개 이상 설치한 것을 특징으로 한다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 집진기는 집진기 모터의 모터의 회전수를 제어하는 집진기 인버터를 포함하고, 상기 공기순환기는 공기순환기 모터의 회전수를 제어하는 공기순환기 인버터를 포함하며, 상기 제어기는 상기 분진센서로부터 전기적으로 제공되는 분진 량에 비례하여 상기 집진기 인버터와 상기 공기순환기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 목적을 달성하기 공작기계 공기 정화방법은, 분진센서로부터 공작기계의 가공영역 내부의 분진 량을 측정하여 상기 제어기에 제공하는 공기질측정단계(S10);
상기 공기질측정단계(S10)에서 측정한 분진 량을 미리 정해진 집진기 작동기준치와 비교하는 공기질판단단계(S20);
상기 공기질판단단계(S20)에서 분진 량이 집진기 작동기준치를 초과한 경우, 초과한 량에 비례하여 집진기 모터의 회전수를 가변 제어하여 가공영역의 분진을 배출하는 집진기제어단계(S30);
상기 공기질측정단계(S10)에서 측정한 분진 량이 공기순환기 작동기준치를 초과한 경우, 초과한 량에 따라 공기순환기 모터의 회전수를 가변 제어하여 가공영역에 외부공기를 공급하는 공기순환기제어단계(S31);를 포함하여 이루어진다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 집진기 모터와 상기 공기순환기 모터의 회전수 제어는 각각 집진기 인버터와 공기순환기 인버터를 이용하여 전류 값을 비례제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 공기순환기제어단계(S31)에서 상기 공기순환기 모터가 작동되는 경우 상기 공기순환기와 외부를 연통시기는 공기순환기 덕트를 개방하고, 상기 공기순환기 모터가 작동되지 않는 경우 상기 공기순환기와 외부를 연통시기는 공기순환기 덕트를 패쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 공기순환기제어단계(S31)에서 상기 분진 량은 상기 집진기제어단계(S30)에서 상기 집진기 모터의 회전수 제어를 위해 변환한 집진기 인버터의 전류 값인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 공기순환기제어단계(S31)에서 상기 공기순환기를 동작시키는 공기순환기 작동기준치는 상기 집진기 작동기준치 보다 높게 설정하여 상기 집진기는 작동하지만 상기 공기순환기는 작동하지 않는 저전력 모드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 공기질판단단계(S20)에서 상기 도어잠금장치로부터 상기 도어 잠금 상태를 확인하고, 확인 결과 도어 잠금 상태로 확인된 경우 측정된 분진 량이 집진기 작동기준치를 초과였는지 비교하고, 상기 도어잠금장치가 열림 상태로 확인된 경우에는 도어가 열렸다는 메시지를 출력함과 동시에 집진기의 동작을 정지시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 공기질측정단계(S10)에서 가공이 완료된 후에도 분진 량이 집진기 작동기준치 이하로 낮아지지 않은 경우 상기 도어가 열리지 않도록 상기 도어잠금장치를 잠금 상태로 유지하도록 제어하고, 상기 집진기를 계속해서 작동시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 제어단계들에 추가하여 상기 집진기 모터 또는 상기 공기순환기 모터의 온도가 미리 정한 허용범위 이내인지 판단하고, 상기 온도가 미리 정한 허용범위를 초과하는 경우 집진기 또는 공기순환기가 과열된 것으로 판단하고 미리 정해진 시간 동안 상기 집진기와 상기 공기순환기를 정지시키고,
상기 집진기 모터 또는 공기순환기 모터의 전류가 허용범위 이내인지 판단하고, 허용범위를 초과하는 경우 상기 집진기와 공기순환기가 과부하 상태로 판단하고, 허용범위를 초과하지 않도록 상기 집진기 인버터와 상기 공기순환기 인버터를 제어하며,
상기 분진센서부터 측정한 분진 량과 상기 집진기 모터의 단위시간당 회전수를 검출하여 상기 집진기의 단위 시간당 공기 정화 량을 연산하고, 연산결과 미리 정한 공기정화 목표량에 미달할 경우 집진기의 필터를 교체해야 하는 시점으로 판단하고,
상기 집진기의 필터센서 값을 미리 정한 필터교체 허용 값과 비교하여 필터센서의 값이 상기 필터교체 허용 값을 초과하는 경우 상기 집진기의 필터를 교체해야 하는 것으로 판단하는 정보판단단계(S40)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직한 실시예로, 상기 정보판단단계(S40)에서 판단한 결과를 메시지나 알람신호로 출력하는 알람출력단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 공작기계 가공영역의 내부의 분진 량을 실시간으로 측정하여 분진의 량에 따라 집진기를 비례 제어함으로써 가공영역 내부의 분진을 효과적으로 배출하며, 공기정화장치의 가동으로 인한 전력손실과 소음을 줄일 수 있다.
또한, 가공이 완료되었으나 집진이 완료되지 않은 경우에는 집진이 완료될 때까지 가공영역이 차폐되도록 함으로써 작업자나 주변이 가공영역 내부의 분진에 노출되지 않도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 일예로서, 공기정화장치가 설치된 공작기계의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계에 설치된 공기정화장치의 작동상태를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계 공기정화장치의 제어 흐름도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 공기정화장치가 설치된 공작기계의 사시도이다. 도 1에 개시한 것처럼, 본 발명의 공작기계 공기정화장치는 공작기계 내부에 외부와는 차단되며 공작물을 가공할 수 있는 공간으로 형성되는 가공영역(10)과, 상기 가공영역(10)의 일부를 외부와 개폐 가능하게 상기 공작기계 본체에 결합되는 도어(11)를 구비한다.
또한, 상기 공작기계 일측에는 상기 가공영역(10) 내부와 연통하는 집진공기순환기 덕트(21)에 의해 연결되며, 상기 가공영역(10) 내부의 오일미스트를 포함한 분진을 흡입하여 여과하는 집진기(20)를 설치한다. 상기 집진기(20)는 집진기 모터를 포함하며 상기 집진기 모터는 상기 집진기 모터의 회전수를 제어하는 집진기 인버터(61)에 의해 구동제어 된다.
또한, 상기 공작기계 일측에 설치되며 상기 가공영역(10)의 내부와 외부를 연통하는 공기순환기 덕트(31)를 설치하고 상기 공기순환기 덕트(31)의 일측에 외부 공기를 상기 가공영역(10) 내부로 공급하는 공기순환기(30)를 설치한다.
또한, 상기 공기순환기(30)와 연결된 상기 공기순환기 덕트(31)에는 상기 공기순환기(30)가 동작하지 않을 때는 상기 가공영역(10)의 분진이 외부로 배출되지 않도록 상기 공기순환기 덕트(31)를 폐쇄하고, 상기 공기순환기(30)가 동작할 때는 상기 공기순환기(30)로부터 공급되는 외부공기가 상기 가공영역(10) 내부로 공급되도록 상기 공기순환기 덕트(31)를 개방하는 셔터(32)를 설치한다.
또한, 상기 공기순환기(30)는 공기순환기 모터를 포함하며 상기 공기순환기 모터는 공기순환기 모터의 회전수를 제어하는 공기순환기 인버터(62)에 의해 구동제어 된다.
한편, 상기 가공영역(10)으로 연장된 상기 공기순환기(30)의 공기순환기 덕트(31) 출구는 외부 공기가 상기 가공영역(10) 내에서 공기 흐름을 원활하게 하기 위하여 상기 집진기(20)의 집진덕트(21) 흡입구와 마주보는 위치에 설치한다. 또한 상기 가공영역(10) 내부로 유입되는 상기 공기순환기 덕트(31)의 출구는 상기 공기순환기(30) 용량과 상기 집진기(20) 용량, 상기 가공영역(10)의 내부 공간 체적을 고려하여 그 설치 개수를 복수 개로 할 수 있다.
한편, 상기 집진기(20)의 용량은 상기 공기순환기(30)에 의해 외부 공기가 가세되므로, 상기 공기순환기(30)를 설치하지 않고 상기 집진기(20)만을 설치하는 경우에 비해 낮은 용량으로 선정할 수 있다.
또한, 상기 가공영역(10) 내부 일측에는 공작물 가공 시 절삭유 오일미스트를 포함하여 공작물 소재에서 발생하는 분진 량을 측정하는 분진센서(40)를 설치한다. 상기 분진센서(40)는 공작기계의 가공영역(10) 내부 체적과 공기 흐름을 고려하여 필요한 개수로 분진이 가장 많이 발생하는 위치에 설치한다.
또한, 상기 도어(11)와 상기 공작기계 본체 사이에는 상기 도어(11)의 잠김 여부 신호를 제어기(60)에 제공함과 동시에 도어(11)가 잠김 상태 또는 열림 상태를 유지하도록 구동되는 도어잠금장치(50)를 설치한다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계에 설치된 공기정화장치의 작동상태를 나타내는 개념도이다. 도 2에 개시한 것처럼, 본 발명의 공기정화장치에는 상기 분진센서(40)로부터 분진 량을 전기적 신호로 제공받으며, 상기 도어잠금장치(50)로부터는 도어(11) 열림 또는 닫힘 신호를 제공받고, 상기 집진기(20)와 상기 공기순환기(30)의 작동과 도어잠금장치(50)의 구동을 제어하는 제어기(60)를 포함한다.
또한, 상기 제어기(60)와 상기 집진기(20) 사이에는 상기 분진센서(40)로부터 전기적으로 제공되는 분진 량 신호에 따라 상기 제어기(60)를 통해 상기 집진기 모터를 제어하는 집진기 인버터(61)를 구비하고, 또 상기 제어기(60)와 상기 공기순환기(30) 사이에는 상기 분진센서(40)로부터 전기적으로 제공되는 분진 량 신호에 따라 상기 제어기(60)를 통해 상기 공기순환기 모터의 회전수를 제어하는 공기순환기 인버터(62)를 구비한다.
한편, 본 실시예의 제어기(60)는 공작기계 NC(Numerical Control)장치 또는 외부 PLC(Programmable Logic Controller)를 사용한다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 공작기계 공기 정화장치의 제어방법에 대해 실시예를 설명한다. 본 발명의 공작기계 공기 정화장치는 상기 분진센서(40)와 도어(11)장금장치로부터 신호를 제공 받아 제어기(60)를 통해 상기 집진기(20)와 공기순환기(30) 및 도어잠금장치(50)를 제어한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계 공기정화장치의 제어 흐름도이다. 도 3에 개시한 것처럼, 먼저 본 발명의 공기정화장치는 공기질측정단계(S10)를 실행한다. 이 단계는 상기 분진센서(40)로부터 공작기계의 가공영역(10) 내부의 분진 량을 측정하는 것으로, 가공영역(10) 내부에서 공작물 가공 시 가공소재로부터 발생한 분진 상태의 미세입자와 비산된 절사유 입자인 오일미스트가 가공영역(10) 내부의 공기와 혼합되어 혼탁한 공기질 상태를 이룰 때, 상기 분진센서(40)를 통해 실시간으로 가공영역(10) 내의 분진 량을 측정하여 상기 제어기(60)에 제공한다.
다음으로, 공기질판단단계(S20)를 실행한다. 상기 공기질판단단계(S20)는 상기 공기질측정단계(S10)에서 측정한 분진 량을 미리 정해진 집진기(20) 작동기준치와 비교한다.
다음으로, 집진기제어단계(S30)를 실행한다. 이 단계는 상기 공기질판단단계(S20)에서 분진 량이 집진기 작동기준치를 초과한 경우, 초과한 량에 비례하여 상기 집진기 모터의 회전수를 가변 제어하도록 상기 집진기 인버터(61)의 전류 값을 비례제어한다. 이 때 검출된 분진 량이 많을 수록, 즉 가공영역(10) 내부의 공기 혼탁도가 높을수록 집진기 인버터(61)의의 전류 값을 높게 조정하여 집진기 모터의 회전속도를 빠르게 함으로써 가공영역(10) 내부의 분진이 함유된 혼탁한 공기를 빠르게 정화한다.
다음으로, 공기순환기제어단계(S31)를 실행한다. 이 단계는 상기 공기질판단단계(S20)에서 분진 량이 집진기 작동기준치를 초과한 경우, 상기 공기질측정단계(S10)에서 측정한 분진 량이 미리 정한 공기순환기 작동기준치를 초과하는지를 판단하고, 상기 판단결과 상기 측정한 분진 량이 미리 정한 공기순환기 작동기준치를 초과하는 경우 상기 공기순환기 모터를 작동시켜 외부와 연통하는 공기순환기 덕트(31)를 통해 상기 가공영역(10)에 외부 공기를 공급한다. 이 때 공기순환기(30)가 작동됨으로써 상기 가공영역(10) 내부에는 외부 공기가 유입되어 상기 집진기(20)로 분진 유입을 촉진시키는 공기흐름이 발생한다. 또한 상기 측정한 분진 량이 미리 정한 공기순환기 작동기준치에 미달할 경우 상기 공기순환기(30)와 외부를 연통시기는 공기순환기 덕트(31)를 폐쇄한다.
한편, 상기 공기순환기 모터는 상기 공기순환기 인버터(62)의 전류 값에 비례하여 가변 제어된다.
한편, 상기 공기순환기제어단계(S31)에서 상기 공기질측정단계(S10)에서 측정한 분진 량을 상기 집진기제어단계(S30)에서 상기 집진기 인버터(61)의 전류 값으로 변환하여 상기 공기순환기 작동기준치와 비교할 수 있다.
한편, 상기 공기순환기제어단계(S31)는 상기 공기순환기 모터가 작동되는 경우 상기 공기순환기 덕트(31)에 설치된 셔터(32)는 상기 가공영역(10)이 외부와 연통 되도록 개방되고, 공기순환기 모터가 작동되지 않을 경우에는 상기 가공영역(10)이 외부와 폐쇄되도록 상기 공기순환기 덕트(31)를 폐쇄 시킨다. 이와 같이 상기 셔터(32)는 상기 공기순환기(30)가 작동하지 않을 경우 상기 가공영역(10)을 외부와 폐쇄시킴으로써, 가공영역(10) 내부의 분진이 공기순환기 덕트(31)를 통해 외부로 배출되어 작업자와 주변 공간을 오염시키는 것을 방지한다.
한편, 상기 공기순환기제어단계(S31)에서 상기 공기순환기(30)를 동작시키는 공기순환기 작동기준치는 상기 집진기 작동기준치 보다 높게 설정하여, 상기 분진 량이 상기 집진기 작동기준치는 초과하지만 상기 공기순환기 동작기준치는 초과하지 못할 경우, 즉 가공영역(10)의 분진 량이 일정 수준 이하로 경미한 경우에는 상기 집진기(20)만 최소 회전수로 작동하고, 상기 공기순환기(30)는 작동하지 않음으로 공기정화장치는 저전력 모드로 작동된다.
한편, 상기 공기질판단단계(S20)에서 상기 도어잠금장치(50)로부터 상기 도어(11) 잠금 상태를 확인하고, 확인 결과 도어(11) 잠금 상태로 확인된 경우 측정된 분진 량이 집진기 작동기준치를 초과였는지 비교하고, 상기 도어잠금장치(50)가 열림 상태로 확인된 경우에는 도어(11)가 열렸다는 메시지를 출력함과 동시에 집진기(20)의 동작을 정지시키는 과정을 더 포함한다. 이는 도어(11)가 열린 상태인 경우는 가공영역(10)의 공기가 외부 공기와 희석되어 가공영역(10) 내부의 분진 량을 정확하게 측정할 수 없을 뿐만 아니라, 도어(11)가 열린 상태에서 집진기(20)를 작동시킬 경우 그 효과가 매우 낮기 때문에 집진기(20)의 동작을 정지시킨다.
또한, 상기 공기질측정단계(S10)에서 가공이 완료된 후에도 분진 량이 집진기 작동기준치 이하로 낮아지지 않은 경우 상기 도어(11)가 열리지 않도록 상기 도어잠금장치(50)를 잠금 상태로 유지하도록 제어하고, 상기 집진기(20)를 계속해서 작동시키는 과정을 더 포함한다. 이는 작업이 종료된 후에 가공영역(10)의 공기가 완전히 정화되지 않은 상태에서 도어(11)를 개방하여 작업자와 주변 공기가 분진에 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다.
한편, 상기 제어단계들에 추가하여 정보판단단계(S40)를 더 포함한다. 이 정보판단단계(S40)는 상기 집진기 모터 또는 상기 공기순환기 모터의 온도가 미리 정한 허용범위 이내인지 판단하고, 상기 온도가 미리 정한 허용범위를 초과하는 경우 집진기(20) 또는 공기순환기(30)가 과열된 것으로 판단하고 미리 정해진 시간 동안 상기 집진기(20)와 상기 공기순환기(30)를 정지시킨다.
또한, 상기 정보판단단계(S40)는 상기 집진기 모터 또는 공기순환기 모터의 전류가 허용범위 이내인지 판단하고, 허용범위를 초과하는 경우 상기 집진기(20)와 공기순환기(30)가 과부하 상태로 판단하고, 허용범위를 초과하지 않도록 상기 집진기 인버터(61)와 상기 공기순환기 인버터(62)를 제어한다.
또한, 상기 정보판단단계(S40)는 상기 분진센서(40)부터 측정한 분진 량과 상기 집진기 모터의 단위시간당 회전수를 검출하여 상기 집진기(20)의 단위 시간당 공기 정화 량을 연산하고, 연산결과 미리 정한 공기정화 목표량에 미달할 경우 집진기(20)의 필터를 교체해야 하는 시점으로 판단한다.
또한, 상기 정보판단단계(S40)는 상기 집진기(20)의 필터센서(미도시) 값을 미리 정한 필터교체 허용 값과 비교하여 필터센서의 값이 상기 필터교체 허용 값을 초과하는 경우 상기 집진기(20)의 필터를 교체해야 하는 것으로 판단한다.
또한, 상기 정보판단단계(S40)는 상기 집진기제어단계(S30)와 상기 공기순환기제어단계(S31)에서 상기 집진기(20)만 최소 회전수로 회전하는 저전력 모드인지를 판단한다.
또한, 상기 정보판단단계(S40)에서 판단한 결과를 메시지나 알람신호로 출력하는 알람출력단계(S50)를 더 포함한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공작기계 가공영역(10)의 내부의 분진 량을 실시간으로 측정하여 분진의 량에 따라 집진기(20)를 비례 제어함으로써 가공영역(10) 내부의 분진을 효과적으로 배출하며, 공기정화장치의 가동으로 인한 전력손실과 소음을 줄일 수 있다.
또한, 가공이 완료되었으나 집진이 완료되지 않은 경우에는 집진이 완료될 때까지 가공영역(10)이 차폐되도록 함으로써 작업자나 주변이 가공영역(10) 내부의 분진에 노출되지 않도록 한다.
10 : 가공영역
11 : 도어
20 : 집진기
21 : 집진덕트
30 : 공기순환기
31 : 공기순환기 덕트
32 : 셔터
40 : 분진센서
50 : 도어잠금장치
60 : 제어기
61 : 집진기 인버터
62 : 공기순환기 인버터
S10 : 공기질측정단계
S20 : 공기질판단단계
S30 : 집진기제어단계
S31 : 공기순환기제어단계
S40 : 정보판단단계
S50 : 알람출력단계

Claims (13)

  1. 개폐 가능하게 공작기계 본체에 결합되는 도어에 의해 외부와 차단되며 공작물을 가공하는 공간으로 공작기계 내부에 형성되는 가공영역과,
    상기 공작기계 일측에 설치되며 상기 가공영역 내부와는 집진덕트에 의해 연통되어 상기 가공영역 내부의 오일미스트를 포함한 분진을 흡입하여 여과하는 집진기와,
    상기 가공영역의 내부와 외부를 연통하는 공기순환기 덕트의 일측에 설치되며 외부 공기를 상기 가공영역 내부로 공급하는 공기순환기와,
    상기 가공영역 내부 일측에 설치되어 공작물 가공 시 절삭유 오일미스트를 포함하여 상기 가공영역에서 발생하는 분진 량을 측정하는 분진센서와,
    상기 도어와 상기 공작기계 본체 사이에 설치되며 상기 도어의 잠김 여부 신호를 제어기에 제공함과 동시에 도어가 잠김 상태 또는 열림 상태를 유지하도록 구동되는 도어잠금장치와,
    상기 분진센서로부터 상기 가공영역의 분진 량을 전기적 신호로 제공받으며, 상기 도어잠금장치로부터는 도어 열림 또는 닫힘 신호를 제공받고, 상기 집진기와 상기 공기순환기의 작동과 도어잠금장치의 구동을 제어하는 제어기를 포함하는 공작기계 공기 정화장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공기순환기와 연결된 상기 공기순환기 덕트에는 상기 공기순환기가 동작하지 않을 때는 상기 가공영역의 분진이 외부로 배출되지 않도록 상기 공기순환기 덕트를 폐쇄하고, 상기 공기순환기가 동작할 때는 상기 공기순환기로부터 공급되는 외부공기가 상기 가공영역 내부로 공급되도록 상기 공기순환기 덕트를 개방하는 셔터가 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가공영역으로 연장된 상기 공기순환기의 공기순환기 덕트 출구는 외부 공기가 상기 가공영역 내에서 공기 흐름을 원활하게 하기 위하여 상기 집진기의 집진덕트의 흡입구와 마주보는 위치에 적어도 한 개 이상 설치한 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 집진기는 집진기 모터의 모터의 회전수를 제어하는 집진기 인버터를 포함하고, 상기 공기순환기는 공기순환기 모터의 회전수를 제어하는 공기순환기 인버터를 포함하며, 상기 제어기는 상기 분진센서로부터 전기적으로 제공되는 분진 량에 비례하여 상기 집진기 인버터와 상기 공기순환기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화장치.
  5. 분진센서로부터 공작기계의 가공영역 내부의 분진 량을 측정하여 상기 제어기에 제공하는 공기질측정단계(S10);
    상기 공기질측정단계(S10)에서 측정한 분진 량을 미리 정해진 집진기 작동기준치와 비교하는 공기질판단단계(S20);
    상기 공기질판단단계(S20)에서 분진 량이 집진기 작동기준치를 초과한 경우, 초과한 량에 비례하여 집진기 모터의 회전수를 가변 제어하여 가공영역의 분진을 배출하는 집진기제어단계(S30);
    상기 공기질측정단계(S10)에서 측정한 분진 량이 공기순환기 작동기준치를 초과한 경우, 초과한 량에 따라 공기순환기 모터의 회전수를 가변 제어하여 가공영역에 외부공기를 공급하는 공기순환기제어단계(S31);를 포함하는 공작기계 공기 정화방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 집진기 모터와 상기 공기순환기 모터의 회전수 제어는 각각 집진기 인버터와 공기순환기 인버터를 이용하여 전류 값을 비례제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 공기순환기제어단계(S31)에서 상기 공기순환기 모터가 작동되는 경우 상기 공기순환기와 외부를 연통시기는 공기순환기 덕트를 개방하고, 상기 공기순환기 모터가 작동되지 않는 경우 상기 공기순환기와 외부를 연통시기는 공기순환기 덕트를 패쇄하는 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 공기순환기제어단계(S31)에서 상기 분진 량은 상기 집진기제어단계(S30)에서 상기 집진기 모터의 회전수 제어를 위해 변환한 집진기 인버터의 전류 값인 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 공기순환기제어단계(S31)에서 상기 공기순환기를 동작시키는 공기순환기 작동기준치는 상기 집진기 작동기준치 보다 높게 설정하여 상기 집진기는 작동하지만 상기 공기순환기는 작동하지 않는 저전력 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화방법.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 공기질판단단계(S20)에서 상기 도어잠금장치로부터 상기 도어 잠금 상태를 확인하고, 확인 결과 도어 잠금 상태로 확인된 경우 측정된 분진 량이 집진기 작동기준치를 초과였는지 비교하고, 상기 도어잠금장치가 열림 상태로 확인된 경우에는 도어가 열렸다는 메시지를 출력함과 동시에 집진기의 동작을 정지시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화방법.
  11. 제 5항에 있어서, 상기 공기질측정단계(S10)에서 가공이 완료된 후에도 분진 량이 집진기 작동기준치 이하로 낮아지지 않은 경우 상기 도어가 열리지 않도록 상기 도어잠금장치를 잠금 상태로 유지하도록 제어하고, 상기 집진기를 계속해서 작동시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화방법.
  12. 제 5항에 있어서, 상기 제어단계들에 추가하여 상기 집진기 모터 또는 상기 공기순환기 모터의 온도가 미리 정한 허용범위 이내인지 판단하고, 상기 온도가 미리 정한 허용범위를 초과하는 경우 집진기 또는 공기순환기가 과열된 것으로 판단하고 미리 정해진 시간 동안 상기 집진기와 상기 공기순환기를 정지시키고,
    상기 집진기 모터 또는 공기순환기 모터의 전류가 허용범위 이내인지 판단하고, 허용범위를 초과하는 경우 상기 집진기와 공기순환기가 과부하 상태로 판단하고, 허용범위를 초과하지 않도록 상기 집진기 인버터와 상기 공기순환기 인버터를 제어하며,
    상기 분진센서부터 측정한 분진 량과 상기 집진기 모터의 단위시간당 회전수를 검출하여 상기 집진기의 단위 시간당 공기 정화 량을 연산하고, 연산결과 미리 정한 공기정화 목표량에 미달할 경우 집진기의 필터를 교체해야 하는 시점으로 판단하고,
    상기 집진기의 필터센서 값을 미리 정한 필터교체 허용 값과 비교하여 필터센서의 값이 상기 필터교체 허용 값을 초과하는 경우 상기 집진기의 필터를 교체해야 하는 것으로 판단하는 정보판단단계(S40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 정보판단단계(S40)에서 판단한 결과를 메시지나 알람신호로 출력하는 알람출력단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 공기 정화방법.
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