KR20230029212A - 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 더욱 빠르게 자동으로 변환하여 가공유닛을 이동시킴에 따라 비가공시간 감소에 따라 가공 생산성을 향상하여 가공시간과 가공비용을 절감하고, 비가공시간의 감소에 따라 가공조도를 유지하여 가공정밀도와 가공품질을 향상하며, 구동유닛에 무리가 가는 것을 방지하여 공작기계의 유지비용을 절감하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상하며, 작업자의 편의와 안전을 도모할 수 있는 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 더욱 빠르게 자동으로 변환하여 가공유닛을 이동시킴에 따라 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상할 수 있는 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.
터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.
또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.
일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.
또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 툴 매거진이나 터렛이 사용된다.
또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 툴을 툴 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)를 구비한다.
또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.
또한, 일반적으로 공작기계는 가공방법에 따라 크게 터닝센터(TURNING CENTER)와 머시닝센터(MACHINING CENTER)로 분류된다. 일반적으로 터닝센터는 공작물이 회전하고, 머시닝센터는 공구가 회전하면서 공작물의 가공이 수행된다.
일반적으로 터닝센터라 함은 자동공구교환장치 등을 구비하고, 여러 종류의 공구를 교환하여 다양한 가공을 수행하는 공작기계를 말하는 것으로 크게 주축이 수직으로 장착되어 있는 수직형(vertical) 터닝센터와 수평형(horizontal) 터닝센터로 나누어진다.
일반적으로 머시닝센터(machining center)라 함은 자동공구교환장치 등을 구비하고, 여러 종류의 공구를 교환하여 선반, 밀링, 드릴링, 보링머신 등에서 할 수 있는 광범위한 가공을 수행하는 공작기계를 말하는 것으로 크게 주축이 수직으로 장착되어 있는 수직형(vertical) 머시닝센터와 수평형(horizontal) 머시닝센터로 나누어진다.
이러한 터닝센터와 머시닝센터는 다양한 가공을 신속하고 효과적으로 수행하기 위해 터렛 또는 매거진을 구비하고 다양한 소재의 가공을 수행한다.
일반적으로 터닝센터와 머시닝센터와 같은 공작기계는 가공 정밀도를 향상하고, 안전사고를 방지하기 위해 태핑(tapping), 드릴링(drilling), 보링, 절삭과 같이 가공시에는 분당 수백 밀리미터(mmm)의 저속으로 절삭이동속도로 이동하면서 가공을 수행한다. 이와 달리 터닝센터와 머시닝센터와 같은 공작기계는 가공을 수행하지 않는 비가공시에는 분당 수십 미터(m)의 최고속도로 신속하게 급속이동하여 가공시간을 단축하여 전체적인 사이클 타임을 감소하여 생산성을 극대화하고, 생산비용을 감소시킨다.
그러나, 종래 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법에서 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 급속이동속도를 변경하여 비가공시간 감소에 따른 전체적인 사이클 시간 감소에 따른 생산성 감소를 도모하지 못하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성이 저하는 문제점이 있었다.
또한, 종래 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법은 가공시간을 감소하는 경우에 소재의 가공에 따른 조도가 저하되어 가공정밀도가 악화되고, 불량품 발생률이 증가하며, 자원낭비를 초래하는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법은 이송축의 서보모터의 부하나 성능을 고려하지 않음에 따라 서보모터의 최대속도 도달에 따른 진동발생, 열변형, 오작동 등으로 인해 가공정밀도가 감소하고 서보모터의 손상이나 파손이 발생함에 따라 공작기계의 유지보수 시간과 비용이 증가하고, 작업자의 불만을 초래하는 문제점이 있었다.
따라서, 소재의 조도에 영향을 미치지 않기 위해 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 서보모터에 무리가 가지 않는 범위에서 가공유닛의 이동속도를 변환하여 비가공시간을 감소할 수 있는 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법에 대한 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 더욱 빠르게 자동으로 변환하여 가공유닛을 이동시킴에 따라 비가공시간 감소에 따라 가공 생산성을 향상하여 가공시간과 가공비용을 절감하고, 비가공시간의 감소에 따라 가공조도를 유지하여 가공정밀도와 가공품질을 향상하며, 구동유닛에 무리가 가는 것을 방지하여 공작기계의 유지비용을 절감하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상하며, 작업자의 편의와 안전을 도모할 수 있는 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치는 소재를 고속으로 가공하는 가공유닛; 상기 가공유닛의 이동 동력을 발생시키는 구동유닛; 및 상기 가공유닛의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 상기 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 더욱 빠르게 자동으로 변환하여 상기 가공유닛을 이동시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부는 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 상기 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 자동으로 변환하기 위한 정보를 저장하는 메모리부; 상기 메모리부에 저장된 정보에 따라 상기 소재의 가공프로세스를 분석하여 시정수, 기준값, 및 이동거리를 연산하는 연산부; 및 상기 연산부의 연산결과와 상기 메모리부에 저장된 정보에 따라 기준값과 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리를 서로 비교하여 상기 가공유닛의 이동속도 변환 유무를 결정하고 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 이동속도를 조절하는 조절부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 메모리부는 소재 정보, 수직 최대 이동 거리, 평면 최대 이동 거리, 구동유닛 정보, 이송축별 가동가능영역 정보, 구동유닛의 허용값, 가공프로그램 및 구동프로그램에 대한 데이터를 저장하는 기본데이터 저장부; 상기 구동유닛의 구동시에 상기 구동유닛의 구동데이터를 실시간으로 저장하는 구동데이터 저장부; 및 상기 연산부의 연산결과 및 상기 조절부의 조절결과를 실시간으로 저장하는 실시간데이터 저장부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 상기 연산부는 상기 기본데이터 저장부에 저장된 데이터와 가공프로그램을 선독하여 상기 이송축별 가동가능영역과 상기 소재에 따른 상기 가공유닛의 가동가능영역, 상기 가공유닛의 가공 또는 비가공 상태, 및 상기 가공유닛의 이동시에 상기 가공유닛의 평면이동 또는 수직이동에 대한 이동거리를 분석하는 분석부; 상기 분석부의 분석결과 및 상기 메모리부에 저장된 데이터에 의해 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 기준 시정수 산출부; 상기 분석부의 분석결과, 상기 기준 시정수 산출부의 산출결과, 상기 메모리부에 저장된 데이터, 및 상기 소재 가공프로그램과 상기 가공유닛의 평면이동과 수직이동에 따른 이동경로에 따라 기준값을 산출하는 기준값 산출부; 상기 분석부의 분석결과, 상기 기준 시정수 산출부의 산출결과, 상기 기준값 산출부의 산출결과, 상기 메모리부에 저장된 데이터, 및 상기 소재 가공프로그램과 상기 가공유닛의 이동경로에 따라 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 실시간 이동거리를 산출하는 이동거리 산출부; 및 상기 분석부의 분석결과, 상기 기준 시정수 산출부의 산출결과, 상기 기준값 산출부의 산출결과, 상기 이동거리 산출부의 산출결과, 및 상기 메모리부에 저장된 데이터에 의해 상기 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 보정 시정수 산출부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 상기 조절부는 상기 분석부의 분석결과 및 상기 메모리부에 저장된 데이터에 의해 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 이동이 필요한지를 확인하는 확인부; 상기 확인부의 확인결과, 상기 메모리부에 저장된 데이터, 및 상기 기준값 산출부의 산출결과에 따라 실시간으로 산출된 기준값과 상기 이동거리 산출부의 산출결과에 따라 산출된 상기 가공유닛의 실시간 이동거리를 비교하는 비교부; 상기 비교부의 비교결과 및 상기 메모리부에 저장된 데이터에 따라 상기 가공유닛의 실시간 이동거리가 상기 기준값 산출부에 의해 실시간으로 산출된 기준값보다 작은 경우에는 상기 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환하고, 상기 가공유닛의 실시간 이동거리가 상기 기준값 산출부의 산출결과에 따라 실시간으로 산출된 기준값보다 큰 경우에는 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 시정수를 기준 급속이동 가감속 시정수로 변환하는 변환부; 상기 변환부의 변환 결과에 따라 상기 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환한 경우에 상기 구동데이터 저장부에 저장되는 상기 구동유닛의 구동데이터와 상기 기본데이터 저장부에 저장된 허용값을 비교 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단결과에 따라 상기 구동데이터 저장부에 저장된 상기 구동유닛의 구동데이터가 상기 허용값 보다 작은 경우에 상기 변환부의 변환결과를 유지하고 유지결정 지령을 전송하고, 상기 구동데이터 저장부에 저장된 상기 구동유닛의 구동데이터가 상기 허용값과 동일하거나 초과하는 경우에 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키도록 복귀 결정하고 복귀결정 지령을 전송하는 결정부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 연산부의 상기 보정 시정수 산출부에서 산출되는 상기 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수는 상기 기준 시정수 산출부에서 산출되는 상기 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수보다 작게 산출될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치의 상기 가공유닛은 상기 소재에 고속으로 홀을 태핑 또는 드릴링을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치에서 상기 가공유닛이 평면이동과 수직이동에 따른 이동거리가 각각 동일한 연속 가공을 수행하는 경우에 상기 기준값 산출부는 평면이동에 대한 기준값을 홀간 거리로 산출하고, 수직이동에 대한 기준값을 수직 급속 이동거리로 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치에서 상기 가공유닛이 수직이동에 의한 이동거리가 동일하고 평면이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 상기 기준값 산출부는 평면이동에 대한 기준값을 소재의 평면길이의 1/2 이상의 평면이동시에 이동거리가 가장 긴 거리를 제외한 나머지 평면이동시에 이동거리중에서 가장 긴 홀간 거리로 산출하고, 수직이동에 대한 기준값을 수직 급속 이동거리로 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치에서 상기 가공유닛이 평면이동에 의한 이동거리가 동일하고 수직이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 상기 기준값 산출부는 수직이동에 대한 기준값은 수직 급속 이동거리 중 최대 수직 급속 이동거리로 산출하되 최대 수직 급속 이동거리가 상기 기본데이터 저장부에 저장된 수직 최대 이동 거리의 초과시에 최대 수직 이동 거리로 산출하고, 평면이동에 대한 기준값을 홀간 거리로 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 고속 가공 제어장치의 상기 제어부는 상기 가공유닛이 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 상기 가공유닛의 이동속도의 실시간 자동 변환 여부를 선택하는 선택부; 및 상기 메모리부, 상기 연산부, 상기 조절부, 및 상기 선택부의 결과를 표시하는 표시부;를 더 포할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 가공 제어방법은 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 상기 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 자동으로 변환하여 상기 가공유닛을 이동시키기 위한 데이터를 저장하는 단계; 기저장된 데이터와 가공프로그램을 선독하여 분석하는 단계; 분석결과 및 기저장된 데이터에 의해 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 단계; 분석결과와 기준 시정수 산출결과 및 기저장된 데이터에 의해 기준값을 산출하는 단계; 분석결과와 기준 시정수 산출결과와 기준값 산출 결과 및 기저장된 데이터에 의해 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 실시간 이동거리를 산출하는 단계; 분석결과와 기준 시정수 산출결과와 기준값 산출 결과와 이동거리 산출결과 및 기저장된 데이터에 의해 상기 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 단계; 분석결과 및 기저장된 저장된 데이터에 의해 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 이동이 필요한지를 확인하는 단계; 분석결과와 확인결과와 기준값 산출 결과와 이동거리 산출결과 및 기저장된 데이터에 의해 실시간으로 산출된 기준값과 상기 가공유닛의 실시간으로 산출된 이동거리를 비교하는 단계; 비교결과 및 기저장된 데이터에 따라 상기 가공유닛의 실시간 이동거리가 실시간으로 산출된 기준값보다 작은 경우에는 상기 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환하고, 상기 가공유닛의 실시간 이동거리가 실시간으로 산출된 기준값보다 큰 경우에는 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 시정수를 기준 급속이동 가감속 시정수로 변환하는 단계; 변환 결과 및 기저장된 데이터에 따라 상기 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환한 경우에 상기 구동유닛의 구동데이터와 허용값을 비교 판단하는 단계; 및 판단결과에 따라 상기 구동유닛의 구동데이터가 허용값 보다 작은 경우에 상기 변환부의 변환결과를 유지하고 유지결정 지령을 전송하고, 상기 구동유닛의 구동데이터가 허용값과 동일하거나 초과하는 경우에 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키도록 복귀 결정하고 복귀결정 지령을 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법은 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 더욱 빠르게 실시간으로 자동으로 변환하여 가공유닛을 고속 급속 이동시킴에 따라 비가공시간 감소에 따라 가공 생산성을 향상하여 가공시간과 가공비용을 절감하고, 비가공시간 감소에 따른 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법은 오직 비가공시에만 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 더욱 빠르게 변환함에 따라 소재의 조도에 영향을 미치지 않으면서 소재의 홀 태핑 또는 드릴링 작업을 신속하고 정확하게 수행함에 따라 가공품질 향샹과 유지를 통해 가공정밀도를 극대화하고 불량품 발생을 감소하여 자원낭비를 예방할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법은 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 보정 급속이동 가감속 시정수로 구동유닛의 시정수를 변경하여 조절함에 따라 구동유닛의 손상이나 파손을 방지하고, 유지비용과 시간을 감소하여 공작기계의 생산비용을 절감하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법은 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리와 기준값 등을 제어부의 메모리부, 연산부, 조절부, 선택부를 통해 자동으로 산출하고 비교하여 적용함에 따라 사용자의 편의성과 만족도를 향상하고 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치가 적용되는 공작기계의 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 제어부에서 기준 급속이동 가감속 시정수와 보정 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법이 적용되는 공작기계에서 홀의 태핑 또는 드릴링 공정 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법에서 이송축별 가동가능영역과 소재의 가동가능영역에 대한 개념도를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 기준값 산출부에서 가공유닛이 평면이동과 수직이동에 따른 이동거리가 각각 동일한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값을 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 기준값 산출부에서 가공유닛이 수직이동에 의한 이동거리가 동일하고 평면이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값을 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 기준값 산출부에서 가공유닛이 평면이동에 의한 이동거리가 동일하고 수직이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값을 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어방법의 절차도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 제어부에서 기준 급속이동 가감속 시정수와 보정 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법이 적용되는 공작기계에서 홀의 태핑 또는 드릴링 공정 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법에서 이송축별 가동가능영역과 소재의 가동가능영역에 대한 개념도를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 기준값 산출부에서 가공유닛이 평면이동과 수직이동에 따른 이동거리가 각각 동일한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값을 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 기준값 산출부에서 가공유닛이 수직이동에 의한 이동거리가 동일하고 평면이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값을 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 기준값 산출부에서 가공유닛이 평면이동에 의한 이동거리가 동일하고 수직이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값을 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어방법의 절차도를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치가 적용되는 공작기계의 사시도를 나타내고, 도 2는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 구성도를 나타내며, 도 3은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 블록도를 나타낸다. 도 4는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 제어부에서 기준 급속이동 가감속 시정수와 보정 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타내고, 도 5는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법이 적용되는 공작기계에서 홀의 태핑 또는 드릴링 공정 과정에 대한 개념도를 나타내며, 도 6은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법에서 이송축별 가동가능영역과 소재의 가동가능영역에 대한 개념도를 나타낸다. 도 7은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 기준값 산출부에서 가공유닛이 평면이동과 수직이동에 따른 이동거리가 각각 동일한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값을 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다. 도 8은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 기준값 산출부에서 가공유닛이 수직이동에 의한 이동거리가 동일하고 평면이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값을 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다. 도 9는 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치 및 이의 제어방법의 기준값 산출부에서 가공유닛이 평면이동에 의한 이동거리가 동일하고 수직이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값을 산출하는 과정에 대한 개념도를 나타낸다. 도 10은 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어방법의 절차도를 나타낸다.
이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "평면이동"이란 동일부재에서 가로방향과 세로방향으로의 이동, 즉 도 1 내지 도 9에서 X축 방향과 Y축 방향의 이동을 의미하고, "수직이동"이란 평면이동에 대해 직교하는 방향으로의 이동, 즉 도 1 내지 도 9에서 Z축방향의 이동을 의미한다.
도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치(10)를 설명한다. 도 1 내지 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치(10)는 가공유닛(100), 구동유닛(200), 제어부(300)를 구비하고, 이러한 공작기계의 고속 가공 제어장치(10)는 도 1에 도시된 것처럼, 터닝센터 또는 머시닝센터와 같은 공작기계((1)에 설치되어 작동한다.
가공유닛(100)은 소재를 고속으로 가공한다. 즉, 가공유닛(100)은 베드(110), 테이블(120), 터렛(130), 주축(140), 공구(150)를 포함하고 공구로 테이블에 안착된 소재(20)를 가공한다. 바람직하게는 가공유닛은 소재에 고속으로 홀을 태핑 또는 드릴링하는 가공을 수행한다.
베드(110)가 지면 또는 베이스에 설치된다. 베드(110)는 소재를 가공하는 지지대 역할을 수행하고, 소재를 가공하기 위해 필요한 부품들이 설치되는 공간과 서포트 기능을 수행한다. 테이블(120)이 베드의 상부에 이동가능하게 설치되어 소재의 가공시에 소재가 안착되는 공간을 형성한다. 터렛(130)이 주축(140)에 회전가능하게 설치되어 다양한 공구를 클램핑한다. 이에 따라 한번에 태핑과 드릴링 뿐만아니라 다양한 가공을 수행할 수 있다. 공구(150)가 터렛에 설치되어 소재를 가공한다.
구동유닛(200)은 가공유닛의 이동 동력을 발생시켜 가공유닛을 이동시킨다. 이러한 구동유닛(200)은 서보모터, 볼스크류, LM가이드, 리니어 블록이나 체인 형태 등 다양한 구동수단이 적용되어 가공유닛을 이동시킬 수 있다.
제어부(300)는 가공유닛의 작동을 제어한다. 즉, 제어부는 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 자동으로 변환하여 가공유닛을 이동시킨다.
이에 따라 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치는 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 더욱 빠르게 실시간으로 자동으로 변환하여 가공유닛을 고속 급속 이동시킴에 따라 비가공시간 감소에 따라 가공 생산성을 향상하여 가공시간과 가공비용을 절감하고, 비가공시간 감소에 따른 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부(300)는 메모리부(310), 연산부(320), 조절부(330), 선택부(340), 및/또는 표시부(350)를 포함한다.
제어부는 NC(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control)와 PLC를 포함하고, 각종 수치 제어 프로그램이 내장되어 있다. 즉, 제어부에는 가공유닛, 구동유닛 등의 가공프로그램과 구동프로그램 등이 내장되고, 제어부의 작동에 따라 해당 프로그램이 자동으로 로딩되어 작동한다. 또한, 제어부는 가공유닛, 구동유닛, 및 PLC와 소정의 프로토콜에 의해 통신을 수행한다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제어부는 주조작부를 포함하고, 이러한 주조작부는 화면표시 프로그램과 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 화면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하고, 소프트웨어 스위치의 온(ON)/오프(OFF)를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 기능을 수행한다.
또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 주조작부는 공작기계의 하우징, 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있는 모니터를 구비한다.
PLC(Programmable Logic Controller)는 제어부, 가공유닛, 및 구동유닛 등과 소정의 프로토콜에 의한 통신을 수행하고, 이러한 통신을 통해 제어명령을 행하는 기능을 수행한다. 즉, PLC는 제어부의 수치 제어 프로그램에 따라 가공유닛과 구동유닛 등을 작동시킨다.
선택부(340)는 가공유닛이 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도의 실시간 자동 변환 여부를 선택한다. 즉, 선택부는 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 더욱 빠르게 자동으로 변환하여 가공유닛을 이동을 조절할지 여부에 대해 사용자의 의사에 따라 간단한 버튼 조작을 통한 온/오프 기능을 통해 결정할 수 있다. 구체적으로 선택부는 표시부 또는 제어부의 조작반 등에 버튼 형태로 표시되어 사용자가 버튼 조작을 통해 소재의 비가공시에 가공유닛의 이동거리에 따라 가공유닛의 이동속도 자동 변환 기능을 온시키면 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 고속 급속 이동속도로 이동하도록 구동유닛의 가감속 시정수를 보정 급속 이동 가감속 시정수로 변경하여 비가공상태에서 구동유닛의 최대이동속도보다는 작지만 이전의 기준 급속 이동 가감속 시정수보다는 빠르게 비가공시에 이동을 수행하여 서보모터에 무리가 가지 않은 상태에서 비가공시간을 단축하여 전체적인 사이클 타임을 감소하여 생산성을 극대화하고 가공품질을 향상하며, 작업자의 편의를 도모하고, 유지보수 비용을 감소하고 장비의 손상이나 파손을 방지할 수 있다.
표시부(350)는 메모리부, 연산부, 조절부, 및 선택부의 결과를 실시간으로 표시하여 사용자 또는 작업자의 편의성을 향상할 수 있다. 이러한, 표시부는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 표시부는 터치스크린 형태로 형성되어 공작기계의 하우징, 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있다.
메모리부(310)는 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 자동으로 변환하기 위한 정보를 저장한다. 이러한, 메모리부는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기일 수 있고, 인터넷(internet)상에서 메모리부(310)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)일 수도 있다.
연산부(320)는 메모리부에 저장된 정보에 따라 소재의 가공프로세스를 분석하여 시정수, 기준값, 및 이동거리를 연산한다.
조절부(330)는 연산부의 연산결과와 메모리부에 저장된 정보에 따라 기준값과 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리를 서로 비교하여 가공유닛의 이동속도 변환 유무를 결정하고 소재의 비가공시에 가공유닛의 이동속도를 자동으로 조절한다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치는 오직 비가공시에만 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 더욱 빠르게 변환함에 따라 소재의 조도에 영향을 미치지 않으면서 소재의 홀 태핑 또는 드릴링 작업을 신속하고 정확하게 수행함에 따라 가공품질 향샹과 유지를 통해 가공정밀도를 극대화하고 불량품 발생을 감소하여 자원낭비를 예방하며,홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 보정 급속이동 가감속 시정수로 구동유닛의 시정수를 변경하여 조절함에 따라 구동유닛의 손상이나 파손을 방지하고, 유지비용과 시간을 감소하여 공작기계의 생산비용을 절감하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 3에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 메모리부(310)는 기본데이터 저장부(311), 구동데이터 저장부(312), 및 실시간데이터 저장부(313)를 포함한다.
기본데이터 저장부(311)는 소재 정보, 수직 최대 이동 거리, 평면 최대 이동 거리, 구동유닛 정보, 이송축별 가동가능영역 정보, 구동유닛의 허용값, 가공프로그램 및 구동프로그램에 대한 데이터를 저장한다.
구동데이터 저장부(312)는 구동유닛의 구동시에 구동유닛의 구동데이터를 실시간으로 저장한다. 즉, 구동데이터 저장부(312)는 서보모터와 같은 구동유닛의 구동시에 서보모터의 토크, 전류, 부하와 같은 구동데이터를 실시간으로 저장한다.
실시간데이터 저장부(313)는 연산부의 연산결과 및 조절부의 조절결과를 실시간으로 저장한다.
도 3에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 연산부(320)는 분석부(321), 기준 시정수 산출부(322), 기준값 산출부(323), 이동거리 산출부(324), 및 보정 시정수 산출부(325)를 포함한다.
분석부(321)는 기본데이터 저장부에 저장된 데이터와 가공프로그램을 선독하여 이송축별 가동가능영역과 소재에 따른 가공유닛의 가동가능영역, 가공유닛의 가공 또는 비가공 상태, 및 가공유닛의 이동시에 가공유닛의 평면이동 또는 수직이동에 대한 이동거리를 분석한다.
기준 시정수 산출부(322)는 분석부의 분석결과 및 메모리부에 저장된 데이터에 의해 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수(T1)를 산출한다.
기준값 산출부(323)는 분석부의 분석결과, 기준 시정수 산출부의 산출결과, 메모리부에 저장된 데이터, 및 소재 가공프로그램과 가공유닛의 평면이동과 수직이동에 따른 이동경로에 따라 기준값을 실시간으로 산출한다.
이동거리 산출부(324)는 분석부의 분석결과, 기준 시정수 산출부의 산출결과, 기준값 산출부의 산출결과, 메모리부에 저장된 데이터, 및 소재 가공프로그램과 가공유닛의 이동경로에 따라 소재의 비가공시에 가공유닛의 실시간 이동거리를 산출한다.
보정 시정수 산출부(325)는 분석부의 분석결과, 기준 시정수 산출부의 산출결과, 기준값 산출부의 산출결과, 이동거리 산출부의 산출결과, 및 메모리부에 저장된 데이터에 의해 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수를 산출한다.
도 4에 도시된 것처럼, 보정 시정수 산출부에서 산출되는 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수(T2)는 기준 시정수 산출부에서 산출되는 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수(T1)보다 작게 산출된다. 이처럼, 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 기준 급속이동 가감속 시정수(T1)보다 작은 보정 급속이동 가감속 시정수(T2)로 구동유닛의 시정수를 실시간으로 변경하여 조절함에 따라 구동유닛의 손상이나 파손을 방지하고, 유지비용과 시간을 감소하여 공작기계의 생산비용을 절감하고, 소재의 가공조도와 가공품질을 동일하게 유지하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상할 수 있다.
연산부의 산출방법과 원리는 후술한다.
도 3에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치의 제어부의 조절부(330)는 확인부(331), 비교부(332), 변환부(333), 판단부(334), 결정부(335)를 포함한다.
확인부(331)는 분석부의 분석결과 및 메모리부에 저장된 데이터에 의해 소재의 비가공시에 가공유닛의 이동이 필요한지를 확인한다. 즉, 확인부는 가공유닛이 가공시가 아닌 비가공시에 가공유닛의 이동이 필요한지를 선행적으로 확인하여 가공시에 가공유닛을 급속이동하는 경우에 소재의 조도와 가공품질이 저하되는 미연에 방지하여 가공품질을 극대화하고 불량품 발생률을 감소하여 자원낭비를 예방할 수 있다.
비교부(332)는 확인부의 확인결과, 메모리부에 저장된 데이터, 및 기준값 산출부의 산출결과에 따라 실시간으로 산출된 기준값과 이동거리 산출부의 산출결과에 따라 산출된 가공유닛의 실시간 이동거리를 비교한다.
변환부(333)는 비교부의 비교결과 및 메모리부에 저장된 데이터에 따라 가공유닛의 실시간 이동거리가 기준값 산출부에 의해 실시간으로 산출된 기준값보다 작은 경우(기준값 > 실시간 이동거리)에는 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 시정수를 보정 시정수 산출부에서 실시간으로 산출된 보정 급속이동 가감속 시정수(T2)로 변환하고, 가공유닛의 실시간 이동거리가 기준값 산출부의 산출결과에 따라 실시간으로 산출된 기준값보다 큰 경우(기준값 ≤ 실시간 이동거리)에는 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 시정수를 기준 시정수 산출부에서 실시간으로 산출된 기준 급속이동 가감속 시정수(T1)로 변환한다.
판단부(334)는 변환부의 변환 결과에 따라 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환한 경우에 구동데이터 저장부에 저장되는 구동유닛의 구동데이터와 기본데이터 저장부에 저장된 허용값을 비교 판단한다. 즉, 판단부는 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작아서 구동유닛의 시정수를 보정 시정수 산출부에서 산출된 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환한 경우에만 구동유닛의 실시간 작동에 따른 구동데이터 저장부에 저장된 구동데이터와 기본데이터 저장부에 저장된 허용값을 실시간으로 비교하여 구동유닛의 과부하를 사전에 방지하는 기능을 수행한다. 이에 따라 장비의 손상이나 파손을 예방하고, 예기치 않은 진동 등에 인한 가공정밀도 저하를 방지하고, 유지보수 비용과 시간을 감소할 수 있다.
결정부(335)는 판단부의 판단결과에 따라 구동데이터 저장부에 저장된 구동유닛의 구동데이터가 허용값 보다 작은 경우에 변환부의 변환결과를 유지하고 유지결정 지령을 구동유닛에 전송하여 가공유닛을 변경된 보정 급속이동 가감속 시정수에 따라 고속 급속 이동시키고, 구동데이터 저장부에 저장된 구동유닛의 구동데이터가 허용값과 동일하거나 초과하는 경우에 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 시정수를 기준 급속이동 가감속 시정수로 복귀 결정하고 복귀결정 지령을 구동유닛에 전송하여 가공유닛을 일반 급속 이동시킨다.
도 1 내지 도 9를 참조하여 공작기계의 고속 가공 제어 원리를 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 소재의 가공시에 소재의 형상이나 크기, 소재에 가공되는 홀 등의 형상과 같은 가공형상, 해당 공작기계의 가동가능영역, 구동유닛의 토크, 전류, 부하의 최대 허용값 등에 따라 가공유닛의 이동거리가 상이하고, 이동거리에 따라 구동유닛에 무리가 없이 급속 이동시키기 위해 기준값과 기준 급속 이동 가감속 시정수와 보정 급속 이동 가감속 시정수의 변경이 요구된다.
즉, 도 5의 좌측에 도시된 그림과 같이 일반적으로 공작기계로 소재를 가공할 때에 소재의 비가공시에 가공유닛의 급속이동은 이송축별 가동가능영역(X1, Y1, Z1)을 이동할 때에 구동유닛(예를 들어 서보모터)의 허용값 이하의 구동데이터(토크, 전류, 부하)가 발생하는 수준에서 이루어진다.
그러나 실제로 공작기계의 가공유닛으로 소재를 가공할 때에 소재의 가공은 도 5의 우측에 도시된 그림과 같이 이송축별 가동가능영역(X1, Y1, Z1) 중에서 소재의 크기와 소재의 가동가능영역 내에서만 이루어진다. 구체적으로 공구(150)가 소재(20)에 다수의 홀(21)을 가공할 때에 가공유닛은 실제 이송축별 가동가능영역(X1, Y1, Z1)이 아닌 소재에 홀을 가공하는 가공프로그램과 소재의 크기와 소재의 가동가능영역에 따라 평면이동 거리(L)만큼 이동하거나, 수직이동 거리(R) 만큼만 이동하게 됨에 따라 비가공시에 가공유닛의 급속이동은 반드시 이러한 소재의 크기와 가공형상과 같은 가공프로그램에 따른 가공유닛의 실제 이동거리를 고려한 제어가 반드시 요구된다.
이에 따라 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어를 수행하기 위해 소재 크기, 소재의 가동가능영역, 수직 최대 이동거리(R1), 평면 최대 이동거리, 구동유닛의 정보, 이송축별 가동가능영역 정보, 구동유닛의 토크, 전류, 부하와 같은 허용값, 가동프로그램과 구동프로그램에 대한 사전 데이터가 필요하고 이러한 데이터를 기본데이터 저장부에 저장한다.
또한, 제어부의 결정부의 지령에 따라 작동하는 구동유닛의 구동에 의한 구동유닛의 토크, 전류, 부하와 같은 구동데이터가 실시간으로 구동데이터 저장부에 저장된다. 마찬가지로 연산부와 조절부의 결과가 실시간으로 실시간데이터 저장부에 저장된다.
이러한 메모리부에 저장된 데이터와 가공프로그램을 선독하여 분석부에서 이송축별 가동가능영역과 소재에 따른 가공유닛의 가동가능영역, 가공유닛의 가공 또는 비가공 상태, 가공유닛의 이동시에 평면이동과 수직이동에 대한 이동거리를 분석한다.
상술한 바와 같이 가공시에는 분당 수백 밀리미터(mmm)의 저속으로 절삭이동 속도로 이동하고, 비가공시에 생산성을 향상하기 위해 분당 수십 미터(m)의 최고속도로 신속하게 급속이동 속도로 이동한다. 또한, 비가공중에서도 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어시에는 가공유닛의 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 구동유닛에 무리가 가지 않는 범위에서 일반 급속이동 속도보다 빠른 고속 급속이동 속도로 이동을 자동으로 변환하여 가공유닛의 이동속도를 자동으로 조절하기 위한 기준 시정수 산출과 보정 시정수 산출, 기준값 산출 및 이동거리 산출이 요구된다.
이를 위해 기준 시정수 산출부에서 가공유닛을 일반 급속 이동속도(V1)로 이동시키기 위한 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수(T1)를 산출하고, 보정 시정수 산출부에서 가공유닛을 고속 급속 이동속도(V2)로 이동시키기 위한 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수(T2)를 산출한다. 즉, 도 4에 도시된 것처럼, 구동유닛의 최고속도(Max F)까지 도달하는데 걸리는 시간을 고려하여 기준 급속이동 가감속 시정수(T1)를 기준 시정수 산출부에서 산출한다. 도 4에 도시된 것처럼, 가공유닛의 이동속도를 더욱 빠르게 하기 위해 보정 시정수 산출부에서 산출되는 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수는 기준 시정수 산출부에서 산출되는 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수보다 작게 산출되어야 한다.
또한, 도 4에 도시된 것처럼, 보정 시정수 산출부에서 보정 급속이동 가감속 시정수(T2)를 너무 작게 하면 비가공시에 가공유닛의 이동속도를 더욱 빠르게 하여 전체적인 사이클 시간을 감소할 수 있으나 구동유닛에 무리가 가서 토크가 올라가고 심한 경우 과부하 또는 과전류가 발생하여 장비가 손상되거나 파손되어 공작기계 전체가 멈추거나 알람이 발생하는 문제점이 발생하게 된다. 이처럼, 보정 시정수 산출부는 구동유닛의 정보와 허용값을 고려하여 구동유닛에 무리가 가지 않는 범위에서 최적의 보정 급속이동 가감속 시정수를 실시간으로 최적의 상태로 산출하게 된다.
또한, 도 5에 도시된 것처럼, 소재에 홀의 태핑 또는 드릴링 공정과 가공 형상 등에 따라 가공유닛의 이동경로에 따라 기준값과 이동거리가 서로 다르게 산출된다. 즉, 예들 들어 도 5에 도시된 것처럼, 다수의 홀(21)을 태핑 또는 드릴링하는 경우에 공구(150)가 장착된 가공유닛은 동작 1(W1), 동작 2(W2), 동작 3(W3), 동작 4(W4), 동작 5(W5), 및 동작 6(W6) 순서로 이동경로를 형성하여 이동한다. 또한, 초기 주축이 정지되어 공구가 회전하지 않는 상태에서 다시 동작 2(W2) 이후에 주축정회전(B1)을 수행하고, 다시 동작 4(W4) 이후에 주축역회전(B2)을 수행하고, 다시 동작 5 이후에 주축정지(B3)를 수행하고 동작 6(W6)에 따른 이동경로로 이동하여 초기 위치(A, initial level)로 이동하여 태핑 또는 드릴링 공정을 완료하면서 한 사이클을 형성한다.
이처럼, 기준값 산출부와 이동거리 산출부 및 보정 시정수 산출부는 분석부의 분석결과와 메모리부에 저장된 데이터 및 기준 시정수 산출부의 결과 등에 따라 실시간으로 기준값과 가공유닛의 실제 이동거리 및 보정 시정수를 실시간으로 자동으로 산출한다.
즉, 기준값과 이동거리는 소재에 고속으로 홀을 태핑 또는 드릴링 하는 경우에 가공공정과 가공유닛의 실제 이동경로에 따라 달라지게 된다. 구체적으로 가공유닛은 가공공정에 따라 홀간 사이의 거리를 이동하는 것과 같이 X축과 Y축의 평면으로 이동하는 평면이동과 홀 절입전과 절입후와 같이 Z축 방향을 따라 상하로 이동하는 수직이동을 수행하여 이동경로와 동일한 크기의 홀을 연속가공하거나 가공형상과 가공프로그램에 따라 기준값과 이동거리가 다양하게 변경되어 기준값과 이동거리와 이에 따른 보정 급속이동 가감속 시정수의 변경이 반드시 필요하게 된다.
이에 따라 기준값 산출부는 분석부의 분석결과, 기준 시정수 산출부의 산출결과, 메모리부에 저장된 데이터, 및 소재 가공프로그램과 상기 가공유닛의 평면이동과 수직이동에 따른 이동경로에 따라 기준값을 산출한다.
예를 들어 도 7에 도시된 것처럼, 가공유닛이 평면이동과 수직이동에 따른 이동거리가 각각 동일한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값 산출부는 평면이동에 대한 기준값을 홀간 거리로 산출하고, 수직이동에 대한 기준값을 수직 급속 이동거리로 산출한다. 구체적으로 도 7에 도시된 것처럼, 기준값 산출부는 4개의 홀(21, H1, H2, H3, H4)가 평면에 가로방향으로 나란하게 배열되고 동일한 거리만큼 이격되고, 4개가 각각 동일한 홀의 깊이를 갖는 홀의 연속 가공을 수행하는 경우에는 평면이동에 대한 기준값은 4개의 홀간 거리가 동일함에 따라 홀간 거리(L1)로 산출하고, 수직이동에 대한 기준값 또한, 4개의 홀간 거리가 동일함에 따라 수직 급속 이동거리(R)로 산출한다.
또한, 예를 들어 도 8에 도시된 것처럼, 가공유닛이 수직이동에 의한 이동거리가 동일하고 평면이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값 산출부는 평면이동에 대한 기준값을 소재의 평면길이의 1/2 이상의 평면이동시에 이동거리가 가장 긴 거리를 제외한 나머지 평면이동시에 이동거리중에서 가장 긴 홀간 거리로 산출하고, 수직이동에 대한 기준값을 수직 급속 이동거리로 산출한다. 구체적으로 도 8에 도시된 것처럼, 기준값 산출부는 4개의 홀의 수직방향의 이동거리는 수직 급속 이동거리(R)로 동일하여 수직이동에 대한 기준값은 수직 급속 이동거리(R)로 산출되고, 4개의 홀(21, H1, H2, H3, H4)이 소재에 가로방향(X축 방향)과 세로방향(Y축방향)으로 이동거리가 다르게 배열되어 가공되는 가공공정과 이동경로를 형성하는 경우로 평면이동에 의한 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 1차적으로 평면이동 거리 중(L3, L4)중에서 가장 긴 이동거리가 기준값으로 산출된다. 다만, 평면이동 거리 중에서 가장 긴 이동거리가 소재의 평면길이(L2)의 1/2를 초과하는 경우에 구동유닛에 무리가 가거나 충돌 등의 위험이 있어 소재의 평면길이(L2)의 1/2를 초과하는 평면이동 거리는 기준값에서 제외해야 한다. 결국, H1에서 H2로의 X축방향 최대 이동거리(L3)는 평면길이(L2)의 1/2를 초과하여 이를 제이하고, H3에서 H4로 Y축방향 최대 이동거리(L4)를 기준값으로 산출한다.
또한, 예를 들어 도 9에 도시된 것처럼, 가공유닛이 평면이동에 의한 이동거리가 동일하고 수직이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 기준값 산출부는 수직이동에 대한 기준값은 수직 급속 이동거리 중 최대 수직 급속 이동거리로 산출하되 최대 수직 급속 이동거리가 기본데이터 저장부에 저장된 수직 최대 이동 거리의 초과시에 최대 수직 이동 거리로 산출하고, 평면이동에 대한 기준값을 홀간 거리로 산출한다. 구체적으로 도 9에 도시된 것처럼, 기준값 산출부는 4개의 홀(21, H1, H2, H3, H4)의 평면방향의 평면이동거리는 동일하여 홀간 거리로 산출되고, 4개의 홀(21, H1, H2, H3, H4)이 소재의 수직방향(Z축방향)으로의 이동거리가 다르게 배열되어 가공되는 가공공정과 이동경로를 형성하는 경우로서 1차적으로 수직이동에 대한 기준값은 수직 급속 이동거리 중 최대 수직 급속 이동거리(R1)로 산출된다. 다만, 기준값으로 산출된 최대 수직 급속 이동거리(R1)가 기본데어터 저장부에 저장된 수직 최대 이동거리(R)를 초과하는 경우에 구동유닛에 무리가 가는것을 방지하고, 소재와의 충돌에 따른 공구나 소재의 손상을 미면에 방지하기 위해 최대 수직 이동거리로 산출한다.
이후, 구동유닛의 손상이나 파손을 방지하고 구동유닛의 구동에 따른 진동 발생을 억제하여 가공품질 유지를 위해 확인부에서 분석부의 분석결과 및 메모리부에 저장된 데이터에 의해 소재의 비가공시에 가공유닛의 이동이 필요한지를 재확인 한다.
이후 비교부에서 확인부의 확인결과, 메모리부에 저장된 데이터, 및 기준값 산출부의 산출결과에 따라 실시간으로 산출된 기준값과 이동거리 산출부의 산출결과에 따라 산출된 가공유닛의 실시간 이동거리를 비교하고, 변환부에서 비교부의 비교결과에 따라 가공유닛의 실시간 이동거리가 기준값 산출부에 의해 실시간으로 산출된 기준값보다 작은 경우(기준값 > 실시간 이동거리)에는 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 시정수를 보정 시정수 산출부에서 실시간으로 산출된 보정 급속이동 가감속 시정수(T2)로 변환하고, 가공유닛의 실시간 이동거리가 기준값 산출부의 산출결과에 따라 실시간으로 산출된 기준값보다 큰 경우(기준값 ≤ 실시간 이동거리)에는 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 시정수를 기준 시정수 산출부에서 실시간으로 산출된 기준 급속이동 가감속 시정수(T1)로 변환한다.
이후, 구동유닛에 무리가 발생하여 구동유닛의 손상이나 파손을 방지하고 가공품질을 유지하며 소재의 낭비를 예방하고 공작기계의 안정성과 신뢰성을 도모하기 위해 추가적으로 판단부에서 변환부의 변환 결과에 따라 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환한 경우에 구동데이터 저장부에 저장되는 구동유닛의 구동데이터와 기본데이터 저장부에 저장된 허용값을 비교 판단하고, 판단부의 결과에 따라 결정부에서 구동데이터 저장부에 저장된 구동유닛의 구동데이터가 허용값 보다 작은 경우에 변환부의 변환결과를 유지하고 유지결정 지령을 구동유닛에 전송하여 가공유닛을 변경된 보정 급속이동 가감속 시정수에 따라 고속 급속 이동시키고, 구동데이터 저장부에 저장된 구동유닛의 구동데이터가 허용값과 동일하거나 초과하는 경우에 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 시정수를 기준 급속이동 가감속 시정수로 복귀 결정하고 복귀결정 지령을 구동유닛에 전송하여 가공유닛을 일반 급속 이동시킨다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어장치는 오직 비가공시에만 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 더욱 빠르게 변환함에 따라 소재의 조도에 영향을 미치지 않으면서 소재의 홀 태핑 또는 드릴링 작업을 신속하고 정확하게 수행함에 따라 가공품질 향샹과 유지를 통해 가공정밀도를 극대화하고 불량품 발생을 감소하여 자원낭비를 예방할 수 있다.
도 10을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어방법을 설명한다. 도 10에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어방법은 데이터 저장 단계(S1), 분석 단계(S2), 기준 시정수 산출 단계(S3), 기준값 산출 단계(S4), 이동거리 산출 단계(S5), 보정 시정수 산출 단계(S6), 확인 단계(S7), 비교 단계(S8), 변환 단계(S9), 판단 단계(S10), 및 결정 단계(S11)를 포함한다. 각 단계에서 구체적으로 장치의 작동과정이나 작동원리와 구성이나 내용은 본 발명의 명세서의 작기계의 고속 가공 제어장치와 동일하여 이하에서는 도 10을 참조하여 작기계의 고속 가공 제어방법의 특이점을 중점으로 설명한다.
소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 상기 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 자동으로 변환하여 상기 가공유닛을 이동시키기 위한 데이터를 저장한다.
데이터 저장 단계(S1) 이후에, 메모리부에 저장된 기저장된 데이터와 가공프로그램을 선독하여 분석부에서 분석을 수행한다.
분석 단계(S2) 이후에, 분석결과 및 메모리부에 기저장된 데이터에 의해 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수를 기준 시정수 산출부에서 산출한다.
기준 시정수 산출 단계(S3) 이후에, 분석결과와 기준 시정수 산출결과 및 메모리부에 기저장된 데이터에 의해 기준값 산출부에서 기준값을 산출한다.
기준값 산출 단계(S4) 이후에, 분석결과와 기준 시정수 산출결과와 기준값 산출 결과 및 메모리부에 기저장된 데이터에 의해 소재의 비가공시에 가공유닛의 실시간 이동거리를 이동거리 산출부에서 산출한다.
이동거리 산출 단계(S5) 이후에, 분석결과와 기준 시정수 산출결과와 기준값 산출 결과와 이동거리 산출결과 및 메모리부에 기저장된 데이터에 의해 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수를 보정 시정수 산출부에서 산출한다.
보정 시정수 산출 단계(S6) 이후에, 확인부에서 분석결과 및 기저장된 저장된 데이터에 의해 소재의 비가공시에 가공유닛의 이동이 필요한지를 확인한다.
확인 단계(S7) 이후에, 비교부에서 분석결과와 확인결과와 기준값 산출 결과와 이동거리 산출결과 및 기저장된 데이터에 의해 실시간으로 산출된 기준값과 가공유닛의 실시간으로 산출된 이동거리를 비교한다.
비교 단계(S8) 이후에, 판단부에서 비교결과 및 기저장된 데이터에 따라 가공유닛의 실시간 이동거리가 실시간으로 산출된 기준값보다 작은 경우에는 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환하고, 가공유닛의 실시간 이동거리가 실시간으로 산출된 기준값보다 큰 경우에는 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 시정수를 기준 급속이동 가감속 시정수로 변환한다.
변환 단계(S9) 이후에, 판단부에서 변환 결과 및 기저장된 데이터에 따라 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환한 경우에 구동유닛의 구동데이터와 허용값을 비교 판단한다.
판단 단계(S10) 이후에, 결정부에서 판단결과에 따라 구동유닛의 구동데이터가 허용값 보다 작은 경우에 상기 변환부의 변환결과를 유지하고 유지결정 지령을 전송하고, 구동유닛의 구동데이터가 허용값과 동일하거나 초과하는 경우에 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키도록 복귀 결정하고 복귀결정 지령을 구동유닛에 전송하여 가공유닛이 이동속도를 변환하여 이동시킨다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 고속 가공 제어방법은 소재에 홀을 가공하기 위한 고속 태핑 또는 드릴링 공정에서 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 가공유닛의 이동속도를 더욱 빠르게 실시간으로 자동으로 변환하여 가공유닛을 고속 급속 이동시킴에 따라 비가공시간 감소에 따라 가공 생산성을 향상하여 가공시간과 가공비용을 절감하고, 비가공시간 감소에 따른 공작기계의 생산성을 극대화하고, 구동유닛의 손상이나 파손을 방지하고, 유지비용과 시간을 감소하여 공작기계의 생산비용을 절감하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
1 : 공작기계
10 : 공작기계의 고속 가공 제어장치
20 : 소재
100 : 가공유닛
200 : 구동유닛
300 : 제어부
310 : 메모리부
320 : 연산부
330 : 조절부
340 : 선택부
350 : 표시부
10 : 공작기계의 고속 가공 제어장치
20 : 소재
100 : 가공유닛
200 : 구동유닛
300 : 제어부
310 : 메모리부
320 : 연산부
330 : 조절부
340 : 선택부
350 : 표시부
Claims (12)
- 소재를 고속으로 가공하는 가공유닛;
상기 가공유닛의 이동 동력을 발생시키는 구동유닛; 및
상기 가공유닛의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 상기 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 더욱 빠르게 자동으로 변환하여 상기 가공유닛을 이동시키는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 상기 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 자동으로 변환하기 위한 정보를 저장하는 메모리부;
상기 메모리부에 저장된 정보에 따라 상기 소재의 가공프로세스를 분석하여 시정수, 기준값, 및 이동거리를 연산하는 연산부; 및
상기 연산부의 연산결과와 상기 메모리부에 저장된 정보에 따라 기준값과 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리를 서로 비교하여 상기 가공유닛의 이동속도 변환 유무를 결정하고 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 이동속도를 조절하는 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제2항에 있어서,
상기 메모리부는,
소재 정보, 수직 최대 이동 거리, 평면 최대 이동 거리, 구동유닛 정보, 이송축별 가동가능영역 정보, 구동유닛의 허용값, 가공프로그램 및 구동프로그램에 대한 데이터를 저장하는 기본데이터 저장부;
상기 구동유닛의 구동시에 상기 구동유닛의 구동데이터를 실시간으로 저장하는 구동데이터 저장부; 및
상기 연산부의 연산결과 및 상기 조절부의 조절결과를 실시간으로 저장하는 실시간데이터 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제3항에 있어서,
상기 연산부는,
상기 기본데이터 저장부에 저장된 데이터와 가공프로그램을 선독하여 상기 이송축별 가동가능영역과 상기 소재에 따른 상기 가공유닛의 가동가능영역, 상기 가공유닛의 가공 또는 비가공 상태, 및 상기 가공유닛의 이동시에 상기 가공유닛의 평면이동 또는 수직이동에 대한 이동거리를 분석하는 분석부;
상기 분석부의 분석결과 및 상기 메모리부에 저장된 데이터에 의해 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 기준 시정수 산출부;
상기 분석부의 분석결과, 상기 기준 시정수 산출부의 산출결과, 상기 메모리부에 저장된 데이터, 및 상기 소재 가공프로그램과 상기 가공유닛의 평면이동과 수직이동에 따른 이동경로에 따라 기준값을 산출하는 기준값 산출부;
상기 분석부의 분석결과, 상기 기준 시정수 산출부의 산출결과, 상기 기준값 산출부의 산출결과, 상기 메모리부에 저장된 데이터, 및 상기 소재 가공프로그램과 상기 가공유닛의 이동경로에 따라 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 실시간 이동거리를 산출하는 이동거리 산출부; 및
상기 분석부의 분석결과, 상기 기준 시정수 산출부의 산출결과, 상기 기준값 산출부의 산출결과, 상기 이동거리 산출부의 산출결과, 및 상기 메모리부에 저장된 데이터에 의해 상기 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 보정 시정수 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제4항에 있어서,
상기 조절부는,
상기 분석부의 분석결과 및 상기 메모리부에 저장된 데이터에 의해 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 이동이 필요한지를 확인하는 확인부;
상기 확인부의 확인결과, 상기 메모리부에 저장된 데이터, 및 상기 기준값 산출부의 산출결과에 따라 실시간으로 산출된 기준값과 상기 이동거리 산출부의 산출결과에 따라 산출된 상기 가공유닛의 실시간 이동거리를 비교하는 비교부;
상기 비교부의 비교결과 및 상기 메모리부에 저장된 데이터에 따라 상기 가공유닛의 실시간 이동거리가 상기 기준값 산출부에 의해 실시간으로 산출된 기준값보다 작은 경우에는 상기 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환하고, 상기 가공유닛의 실시간 이동거리가 상기 기준값 산출부의 산출결과에 따라 실시간으로 산출된 기준값보다 큰 경우에는 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 시정수를 기준 급속이동 가감속 시정수로 변환하는 변환부;
상기 변환부의 변환 결과에 따라 상기 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환한 경우에 상기 구동데이터 저장부에 저장되는 상기 구동유닛의 구동데이터와 상기 기본데이터 저장부에 저장된 허용값을 비교 판단하는 판단부; 및
상기 판단부의 판단결과에 따라 상기 구동데이터 저장부에 저장된 상기 구동유닛의 구동데이터가 상기 허용값 보다 작은 경우에 상기 변환부의 변환결과를 유지하고 유지결정 지령을 전송하고, 상기 구동데이터 저장부에 저장된 상기 구동유닛의 구동데이터가 상기 허용값과 동일하거나 초과하는 경우에 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키도록 복귀 결정하고 복귀결정 지령을 전송하는 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제4항에 있어서,
상기 보정 시정수 산출부에서 산출되는 상기 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수는 상기 기준 시정수 산출부에서 산출되는 상기 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수보다 작게 산출되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제4항에 있어서,
상기 가공유닛은 상기 소재에 고속으로 홀을 태핑 또는 드릴링을 수행하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제7항에 있어서,
상기 가공유닛이 평면이동과 수직이동에 따른 이동거리가 각각 동일한 연속 가공을 수행하는 경우에 상기 기준값 산출부는 평면이동에 대한 기준값을 홀간 거리로 산출하고, 수직이동에 대한 기준값을 수직 급속 이동거리로 산출히는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제7항에 있어서,
상기 가공유닛이 수직이동에 의한 이동거리가 동일하고 평면이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 상기 기준값 산출부는 평면이동에 대한 기준값을 소재의 평면길이의 1/2 이상의 평면이동시에 이동거리가 가장 긴 거리를 제외한 나머지 평면이동시에 이동거리중에서 가장 긴 홀간 거리로 산출하고, 수직이동에 대한 기준값을 수직 급속 이동거리로 산출하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제7항에 있어서,
상기 가공유닛이 평면이동에 의한 이동거리가 동일하고 수직이동에 따른 이동거리가 다양한 연속 가공을 수행하는 경우에 상기 기준값 산출부는 수직이동에 대한 기준값은 수직 급속 이동거리 중 최대 수직 급속 이동거리로 산출하되 최대 수직 급속 이동거리가 상기 기본데이터 저장부에 저장된 수직 최대 이동 거리의 초과시에 최대 수직 이동 거리로 산출하고, 평면이동에 대한 기준값을 홀간 거리로 산출하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 가공유닛이 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 상기 가공유닛의 이동속도의 실시간 자동 변환 여부를 선택하는 선택부; 및
상기 메모리부, 상기 연산부, 상기 조절부, 및 상기 선택부의 결과를 표시하는 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어장치.
- 소재의 비가공시에 가공유닛이 이동해야 하는 이동거리가 기준값보다 작은 경우에 상기 가공유닛의 이동속도를 실시간으로 자동으로 변환하여 상기 가공유닛을 이동시키기 위한 데이터를 저장하는 단계;
기저장된 데이터와 가공프로그램을 선독하여 분석하는 단계;
분석결과 및 기저장된 데이터에 의해 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 구동유닛의 기준 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 단계;
분석결과와 기준 시정수 산출결과 및 기저장된 데이터에 의해 기준값을 산출하는 단계;
분석결과와 기준 시정수 산출결과와 기준값 산출 결과 및 기저장된 데이터에 의해 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 실시간 이동거리를 산출하는 단계;
분석결과와 기준 시정수 산출결과와 기준값 산출 결과와 이동거리 산출결과 및 기저장된 데이터에 의해 상기 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 보정 급속이동 가감속 시정수를 산출하는 단계;
분석결과 및 기저장된 저장된 데이터에 의해 상기 소재의 비가공시에 상기 가공유닛의 이동이 필요한지를 확인하는 단계;
분석결과와 확인결과와 기준값 산출 결과와 이동거리 산출결과 및 기저장된 데이터에 의해 실시간으로 산출된 기준값과 상기 가공유닛의 실시간으로 산출된 이동거리를 비교하는 단계;
비교결과 및 기저장된 데이터에 따라 상기 가공유닛의 실시간 이동거리가 실시간으로 산출된 기준값보다 작은 경우에는 상기 가공유닛을 고속 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환하고, 상기 가공유닛의 실시간 이동거리가 실시간으로 산출된 기준값보다 큰 경우에는 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키기 위해 상기 구동유닛의 시정수를 기준 급속이동 가감속 시정수로 변환하는 단계;
변환 결과 및 기저장된 데이터에 따라 상기 구동유닛의 시정수를 보정 급속이동 가감속 시정수로 변환한 경우에 상기 구동유닛의 구동데이터와 허용값을 비교 판단하는 단계; 및
판단결과에 따라 상기 구동유닛의 구동데이터가 허용값 보다 작은 경우에 상기 변환부의 변환결과를 유지하고 유지결정 지령을 전송하고, 상기 구동유닛의 구동데이터가 허용값과 동일하거나 초과하는 경우에 상기 가공유닛을 일반 급속 이동속도로 이동시키도록 복귀 결정하고 복귀결정 지령을 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 고속 가공 제어방법.
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