KR20230137165A - 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법 - Google Patents
공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230137165A KR20230137165A KR1020220034989A KR20220034989A KR20230137165A KR 20230137165 A KR20230137165 A KR 20230137165A KR 1020220034989 A KR1020220034989 A KR 1020220034989A KR 20220034989 A KR20220034989 A KR 20220034989A KR 20230137165 A KR20230137165 A KR 20230137165A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- unit
- cutting oil
- injection angle
- injection
- angle
- Prior art date
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 317
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 317
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 239000002826 coolant Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 239000010730 cutting oil Substances 0.000 claims abstract description 214
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 115
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 57
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 53
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 43
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 25
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 21
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 claims description 20
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 20
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 14
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 9
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 8
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 7
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
- B23Q11/1076—Arrangements for cooling or lubricating tools or work with a cutting liquid nozzle specially adaptable to different kinds of machining operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/0009—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/0042—Devices for removing chips
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/08—Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards
- B23Q11/0825—Relatively slidable coverings, e.g. telescopic
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
- G05B19/40937—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of machining or material parameters, pocket machining
Abstract
본 발명은 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도와 분사방식을 실시간으로 자동으로 조절할 수 있는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도와 분사방식을 실시간으로 자동으로 조절할 수 있는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 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.
일반적으로, 공작기계는 절삭효과를 높이고 윤활 및 냉각을 하기 위해 주축이나 공구 및 공작물에 절삭유(coolant)와 같은 액체를 공급하게 되는데, 이러한 절삭유는 사용 후 회수되어 순환하게 된다. 회수되는 절삭유에는 절삭가공시 발생하는 칩이 함께 혼합되어 회수되는데 정화 장치를 이용하여 절삭유와 칩을 분리한 후 절삭유를 다시 순환시키게 된다.
공작기계의 가공 작업시에 발생하는 다양한 크기와 종류의 칩(chip)은 사람이 직접 처리하거나 칩컨베이어 장치 등의 자동 장치를 통해 이송하여 산업폐기물로 처리한다. 즉, 이러한 칩을 장비의 외부로 자동으로 배출하는 장치를 칩 컨베이어 장치라 한다.
또한, 종래에는 주축(스핀들)이나 공구 및 공작물 이외에 칩에 의한 파손이나 손상을 방지하기 위해 슬라이딩커버나 베드에 칩이 쌓여서 칩컨베이어를 통해 칩이 이송하지 않고 적재되는 경우 이러한 칩을 제거하여 칩컨베이어를 통해 공작기계의 외부로 배출하기 위해 절삭유 분사장치를 통해 절삭유를 분사하는 장치가 개발되었다.
그러나, 종래 공작기계의 절삭유 분사장치는 일반적으로 다양한 종류의 가공작업에 따라 공구 끝단이나 스핀들, 공작물, 슬라이딩커버나 베드에 절삭유를 분사하기 위해서 작업자가 수작업으로 절삭유 분사장치의 분사노즐을 조절하며, 가공작업에 적합한 공구의 교체가 이루어지는 경우 작업자가 노즐의 위치를 일일이 교정하여 절삭유 분사노즐의 분사위치 및 분사각도를 재위치시켜야 함에 따라 작업자의 불편과 안전사고를 초래하고 비가공시간 증가에 따라 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 실시간으로 가공을 수행하는 중에 종래 공작기계의 절삭유 분사장치는 실시간으로 절삭유 분사 각도를 조절하지 못하거나 조절하는 경우에도 기계학습을 통해 모든 경우에 변화하여 대응하는 것이 아니라 일정한 각도와 위치로만 분사각도를 조절하여 절삭유를 분사함에 따라 처리되지 못하는 칩에 의해 공작기계의 각종 장비가 손상되거나 파손됨에 따라 유지보수 비용이 증가하고 가공정밀도와 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래 공작기계의 절삭유 분사장치와 절삭유 분사 각도 제어장치와 제어방법은 공구정보, 가공정보, 절삭유 정보, 및 공작기계 정보에 따라 실시간으로 조절이 불가능하고 너무 많은 변수로 인해 정밀 제어가 되지 않음에 따라 공작기계의 안전성과 신뢰성이 감소하는 문제점이 있었다.
이에 따라 제어유닛이 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절할 뿐만아니라 제어유닛의 절삭유 분사 각도 제어정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 새로운 절삭유 분사각도를 지속적으로 생성하여 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사각도 및/또는 절삭유 분사 방식을 실시간으로 자동으로 변경할 수 있는 머신러닝이 접목된 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치와 제어방법의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제어유닛이 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하여 슬라이딩커버나 베드에 쌓여 있는 칩을 빠르게 제거하여 칩을 칩컨베이어로 이송시켜 칩에 의한 파손이나 손상을 미연에 방지하고 분사 각도 조절 비용과 시간을 감소하여 유지보수 비용을 절감하고, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 극대화하고, 가공정밀도와 가공품질을 향상할 수 있는 공작기계의 가공 제어장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 제어유닛의 절삭유 분사 각도 제어정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 새로운 절삭유 분사각도를 지속적으로 생성하여 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사각도 및/또는 절삭유 분사 방식을 실시간으로 자동으로 변경하여 작업자의 편의와 안전을 도모하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상하며, 다양한 공작기계로의 확장이 가능하여 유용성과 소비자 만족도를 증가시킬 수 있는 공작기계의 가공 제어장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치는 공작기계의 내부에 설치되어 공작물의 가공 중에 발생하는 칩을 제거하기 위해 절삭유를 분사하는 분사유닛; 및 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유의 각도와 분사방식을 제어하는 제어유닛;을 포함하고, 상기 제어유닛은 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치는 상기 제어유닛의 절삭유 분사 각도 제어정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 새로운 절삭유 분사각도를 지속적으로 생성하여 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사각도 및/또는 절삭유 분사 방식을 실시간으로 자동으로 변경할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 상기 제어유닛은 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하기 위한 데이터를 저장하는 데이터베이스부; 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터에 따라 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 연산하는 연산부; 및 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터 및 상기 연산부의 연산 결과를 분석하여 상기 절삭유 분사 각도의 보정 여부 및 절삭유 분사 방식을 결정하는 분석부; 및 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터 및 상기 분석부의 분석결과에 따라 상기 분사유닛의 절삭유 분사 각도를 조절하는 처리부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛의 상기 데이터베이스부는 가공프로그램, 및 분사 각도 조절 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 기본데이터 저장부; 공구 종류와 공구 형상과 날 방향에 대한 공구 정보, 가공 종류와 절삭 깊이에 대한 가공 정보, 및 절삭유 분사 압력과 절삭유 분사 방식에 대한 절삭유 정보를 저장하는 가공데이터 저장부; 칩컨베이어의 모터부하량, 슬라이딩커버의 모터부하량, 공구 이송속도, 공작물 회전속도, 및 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 상기 처리부를 통해 지속적으로 생성되는 새로운 절삭유 분사각도 추정값에 대한 데이터를 저장하는 수집데이터 저장부; 및 상기 연산부와 연산결과, 상기 분석부의 분석결과, 및 상기 처리부의 처리결과를 실시간으로 저장하는 실시간데이터 저장부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛의 상기 연산부는 상기 공작물 가공여부와 상기 칩컨베이어 및 상기 슬라이딩커버의 작동여부를 확인하는 확인부; 상기 확인부의 확인 결과 공작물 가공 중인 경우에 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터를 통해 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값 보유 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단결과 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값이 없는 경우에 상기 가공데이터 저장부에 저장된 공구 정보와 가공 정보 및 절삭유 정보, 상기 수집데이터 저장부에 저장된 공구 이송속도와 공작물 회전 속도, 및 상기 실시간데이터 저장부에 저장된 데이터에 따라 절삭유 분사 각도를 계산하는 분사 각도 계산부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛의 상기 분석부는 상기 분사 각도 계산부를 통해 계산된 절삭유 분사 각도로 절삭유를 분사하기 위한 절삭유 분사 방식을 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터에 따라 결정하는 결정부; 상기 결정부의 결정에 따라 상기 분사 각도 계산부를 통해 계산된 절삭유 분사 각도와 분사 방식으로 절삭유를 분사한 후에 상기 수집데이터 저장부에 저장된 칩컨베이어의 모터부하량 변화가 있는지 비교하는 비교부; 및 상기 비교부의 비교결과 칩컨베이어 모터부하량 변화가 없는 경우 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터에 따라 계산된 절삭유 분사 각도를 보정하는 보정부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 상기 제어유닛은 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도의 자동 조절여부를 선택하는 선택부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 상기 제어유닛은 상기 데이터베이스부, 상기 연산부, 상기 분석부, 및 상기 처리부의 결과를 표시하는 표시부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법은 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하기 위한 데이터를 저장하는 단계; 공작물 가공여부와 칩컨베이어 및 슬라이딩커버의 작동여부를 확인하는 단계; 상기 확인 결과 공작물 가공 중인 경우에 기저장된 데이터를 통해 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값 보유 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값이 없는 경우에 기저장된 데이터에 따라 절삭유 분사 각도를 계산하는 단계; 상기 계산 결과에 따라 계산된 절삭유 분사 각도로 절삭유를 분사하기 위한 절삭유 분사 방식을 기저장된 데이터에 따라 결정하는 단계; 상기 결정결과와 상기 계산 결과에 따라 계산된 절삭유 분사 각도와 분사 방식으로 절삭유를 분사한 후에 기저장된 데이터에 따라 칩컨베이어의 모터부하량 변화가 있는지 비교하는 단계; 상기 비교결과 칩컨베이어 모터부하량 변화가 없는 경우 기저장된 데이터에 따라 계산된 절삭유 분사 각도를 보정하는 단계; 및 상기 판단결과, 상기 계산결과, 상기 비교결과, 및/또는 상기 보정결과에 따라 분사유닛에 신호를 전송하여 절삭유 분사 각도를 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법은 상기 데이터를 저장하는 단계 이후에 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도의 자동 조절여부를 선택하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법은 제어유닛이 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하여 슬라이딩커버나 베드에 쌓여 있는 칩을 빠르게 제거하여 칩을 칩컨베이어로 이송시켜 칩에 의한 파손이나 손상을 미연에 방지하고 분사 각도 조절 비용과 시간을 감소하여 유지보수 비용을 절감하고, 모터와 펌프의 효율적인 사용을 통해 자원낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법은 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절함에 따라 기존에 수작업으로 분사 각도를 조절하지 않아도 됨에 따라 비가공시간 감소에 따라 생산성을 극대화하고, 가공정밀도와 가공품질을 향상할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법은 제어유닛의 절삭유 분사 각도 제어정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 새로운 절삭유 분사각도를 지속적으로 생성하여 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사각도 및/또는 절삭유 분사 방식을 실시간으로 자동으로 변경하여 작업자의 편의와 안전을 도모하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법은 기계학습을 통해 절삭유 각도 자동 조절을 다양한 공작기계로의 확장이 가능하여 유용성과 소비자 만족도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛의 구성도를 나타낸다.
도 3 내지 5는 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 선삭 가공시에 분사각도를 계산하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 밀링 가공시에 분사각도를 계산하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 드릴링 가공 또는 탭가공 시에 분사각도를 계산하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법의 절차도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛의 구성도를 나타낸다.
도 3 내지 5는 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 선삭 가공시에 분사각도를 계산하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 밀링 가공시에 분사각도를 계산하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 드릴링 가공 또는 탭가공 시에 분사각도를 계산하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법의 절차도를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 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 절삭유 분사 각도 제어장치의 개념도를 나타내고, 도 2는 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛의 구성도를 나타낸다. 도 3 내지 5는 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 선삭 가공시에 분사각도를 계산하기 위한 개념도를 나타낸다. 도 6은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 밀링 가공시에 분사각도를 계산하기 위한 개념도를 나타내고, 도 7은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 드릴링가공 또는 탭가공시에 분사각도를 계산하기 위한 개념도를 나타낸다. 도 8은 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법의 절차도를 나타낸다.
도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치(1)를 설명한다. 도 1 내지 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치(1)는 분사유닛(100) 및 제어유닛(100)을 포함한다. 또한, 이러한 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치(1)는 다양한 공작기계(8)에 호환 가능하게 설치될 수 있다.
분사유닛(100)은 공작기계의 내부에 설치되어 공작물의 가공 중에 발생하는 칩을 제거하기 위해 절삭유를 분사한다. 즉, 분사유닛(100)은 도 1, 도 4, 및 도 5에 도시된 것처럼, 머시닝센터 또는 터닝센터와 같은 공작기계의 내부에 가공부위에 인접하거나 공작기계의 하우징의 내측에 1개 또는 복수개로 설치될 수 있다.
또한, 분사유닛은 가공이 진행되는 공작물과 공구에 절삭유를 분사하거나 공작물 가공에 따라 발생하는 칩이 적재되어 칩컨베이어로 이송하지 않음에 따라 발생하는 문제점을 해소하기 위해 스핀들, 공구대, 슬라이딩커버, 또는 칩컨베이어에 절삭유를 분사할 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 분사유닛은 절삭유 탱크와 연결되는 라인과 라인의 선단에 장착되는 노즐과 이러한 노즐의 각도를 변경할 수 있는 기어 또는 관절 형태의 각도변경 매카니즘과 분사유닛의 노즐에서 분사되는 분사방식 변경 매커니즘을 구비할 수 있다.
이에 따라 분사유닛은 후술하는 제어유닛의 제어에 따라 절삭유의 분사각도와 분사방식을 실시간으로 자동으로 변경하여 절삭유 분사가 필요한 곳에 원하는 분사방식을 통해 절삭유를 분사할 수 있다.
제어유닛(200)은 분사유닛에서 분사되는 절삭유의 각도 및/또는 분사방식을 제어한다.
즉, 제어유닛은 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도 및/또는 분사방식을 실시간으로 자동으로 조절하여 슬라이딩커버나 베드에 쌓여 있는 칩을 빠르게 제거하여 칩을 칩컨베이어로 이송시켜 칩에 의한 파손이나 손상을 미연에 방지하고 분사 각도 조절 비용과 시간을 감소하여 유지보수 비용을 절감하고, 모터와 펌프의 효율적인 사용을 통해 자원낭비를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치는 제어유닛의 절삭유 분사 각도 제어정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 새로운 절삭유 분사각도를 지속적으로 생성하여 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사각도 및/또는 절삭유 분사 방식을 실시간으로 자동으로 변경함에 따라 공구 종류, 가공 종류, 절삭유 상태, 공작기계 종류에 따라 공작물 가공시에 칩이 비산하는 곳을 미리 예측하여 예측된 지점으로 절삭유 분사 각도와 분사방식을 자동으로 실시간으로 변경하여 분사함에 따라 기존에 수작업으로 분사 각도를 조절하지 않아도 됨에 따라 비가공시간 감소에 따라 생산성을 극대화하고, 가공정밀도와 가공품질을 향상하고, 작업자의 편의와 안전을 도모하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상하며, 다양한 공작기계로의 확장이 가능하여 유용성과 소비자 만족도를 증가시킬 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛(200)은 데이터베이스부(210), 연산부(230), 분석부(230), 처리부(240), 선택부(250), 및/또는 표시부(260)를 포함한다.
제어유닛은 NC(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control)와 PLC를 포함하고, 각종 수치 제어 프로그램이 내장되어 있다. 즉, 제어유닛에는 공작물 가공유닛의 가공프로그램과 분사유닛의 구동부와 이송유닛 등의 구동프로그램 등이 내장되고, 제어유닛의 작동에 따라 해당 프로그램이 자동으로 로딩되어 작동한다. 또한, 제어유닛은 가공부, 분사유닛, 데이터베이스부, 연산부, 분석부, 처리부, 선택부, 및 표시부, 구동유닛, 이송유닛 및 PLC와 소정의 프로토콜에 의해 통신을 수행한다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제어유닛은 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 제어유닛은 가공부, 분사유닛, 데이터베이스부, 연산부, 분석부, 처리부, 선택부, 및 표시부, 구동유닛, 이송유닛 등과 소정의 프로토콜에 의한 통신을 수행하고, 이러한 통신을 통해 제어명령을 행하는 기능을 수행한다. 즉, PLC는 제어유닛의 수치 제어 프로그램에 따라 분사유닛과 절삭유 탱크의 펌프 등을 작동시킨다.
선택부(250)는 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도의 자동 조절여부를 선택한다.
즉, 선택부는 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절 할지 여부에 대해 사용자의 의사에 따라 간단한 버튼 조작을 통한 온/오프 기능을 통해 결정할 수 있다. 구체적으로 선택부는 표시부 또는 제어유닛의 조작반 등에 버튼 형태로 표시되어 사용자가 버튼 조작을 통해 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하여 슬라이딩커버나 베드에 쌓여 있는 칩을 빠르게 제거하여 칩을 칩컨베이어로 이송시켜 칩에 의한 파손이나 손상을 미연에 방지하고 분사 각도 조절 비용과 시간을 감소하여 유지보수 비용을 절감하고, 모터와 펌프의 효율적인 사용을 통해 자원낭비를 방지할 수 있다.
표시부(260)는 데이터베이스부, 연산부, 분석부, 처리부, 및/또는 선택부의 결과를 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.
데이터베이스부(210)는 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하기 위한 데이터를 저장한다. 이러한 데이터베이스부는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기일 수 있고, 인터넷(internet)상에서 데이터베이스부의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)일 수도 있다.
연산부(220)는 데이터베이스부에 저장된 데이터에 따라 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 연산한다.
분석부(230)는 데이터베이스부에 저장된 데이터 및 연산부의 연산 결과를 분석하여 절삭유 분사 각도의 보정 여부 및 절삭유 분사 방식을 결정한다.
처리부(240)는 데이터베이스부에 저장된 데이터 및 분석부의 분석결과에 따라 분사유닛의 절삭유 분사 각도와 분사방법을 조절한다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치는 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절함에 따라 기존에 수작업으로 분사 각도를 조절하지 않아도 됨에 따라 비가공시간 감소에 따라 생산성을 극대화하고, 가공정밀도와 가공품질을 향상할 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛의 데이터베이스부(210)는 기본데이터 저장부(211), 가공데이터 저장부(212), 수집데이터 저장부(213), 및 실시간데이터 저장부(214)를 포함한다.
기본데이터 저장부(211)는 가공프로그램, 및 분사 각도 조절 프로그램에 대한 데이터를 저장한다.
가공데이터 저장부(212)는 공구 종류와 공구 형상과 날 방향에 대한 공구 정보, 가공 종류와 절삭 깊이에 대한 가공 정보, 및 절삭유 분사 압력과 절삭유 분사 방식에 대한 절삭유 정보를 저장한다. 또한, 가공데이터 저장부는 공작기계의 종류와 타입 등에 대한 공작기계 정보를 저장할 수도 있다.
수집데이터 저장부(213)는 칩컨베이어의 모터부하량, 슬라이딩커버의 모터부하량, 공구 이송속도(Vt), 공작물 회전속도(Vw), 및 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 처리부를 통해 지속적으로 생성되는 새로운 절삭유 분사각도 추정값에 대한 데이터를 저장한다.
즉, 수집데이터 저장부는 공작기계의 작동중에 칩컨베이어와 슬라이딩커버가 구동하는 경우에 칩컨베이어의 모터부하량과 슬라이딩커버의 모터부하량 발생여부와 모터부하량이 발생한 경우에 변화량에 대한 데이터를 저장한다.
마찬가지로 공구가 이송하는 경우에 공구 이송속도를 공작물이 회전하는 경우에 공작물 회전속도를 저장한다. 또한, 처리부를 통해 자동으로 산출된 절삭유 분사각도와 분사방법을 빅데이터로 저장하고, 이러한 빅데이터를 기반으로 지도학습(Supervised Learning), 비지도학습(Unsupervised Learning), 강화학습(Reinforcement Learning)을 통해 가공에 따라 칩의 비산 위치를 예측하여 분사유닛의 분사 위치를 미리 계산하여 분사각도와 분사방법에 대한 추정값을 지속적으로 생성하고 이를 저장한다.
실시간데이터 저장부(214)는 연산부와 연산결과, 분석부의 분석결과, 및 처리부의 처리결과를 실시간으로 저장한다.
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛의 연산부(220)는 확인부(221), 판단부(222), 및 분사 각도 계산부(223)를 포함한다.
확인부(221)는 공작물 가공여부와 칩컨베이어 및 슬라이딩커버의 작동여부를 확인한다. 즉, 확인부의 확인결과 공작물 가공이 시작되고, 칩컨베이어 또는 슬라이딩커버가 작동하는 경우 NC 등을 통해 해당 데이터를 수집하여 수집데이터 저장부와 실시간데이터 저장부에 저장한다.
판단부(222)는 확인부의 확인 결과 공작물 가공 중인 경우에 데이터베이스부에 저장된 데이터를 통해 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값 보유 여부를 판단한다.
즉, 판단부는 확인부의 확인 결과 공작물 가공 중인 경우에 데이터베이스부의 수집데이터 저장부에 현재 공구정보, 가공정보, 절삭유 정보와 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값이 있는지를 판단하고 해당 추정값이 있는 경우 이를 계산하지 않고 절삭유를 추정값을 통해 분사한 후에 후술하는 비교부를 통해 비교하여 필요한 경우 보정부를 통해 해당 분사 각도를 보정하여 다시 처리부를 통해 보정하여 절삭유 분사를 수행한다. 이처럼, 판단부를 통해 기계학습을 통해 기존에 주어진 데이터와 새롭게 수집되는 데이터를 통해 계속하여 분사각도에 대한 다양한 분사 각도 추정값을 예측 생성함에 따라 비가공시간을 감소하고, 정확성과 신뢰성을 향상할 수 있다.
분사 각도 계산부(223)는 판단부의 판단결과 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값이 없는 경우에 가공데이터 저장부에 저장된 공구 정보와 가공 정보 및 절삭유 정보, 수집데이터 저장부에 저장된 공구 이송속도와 공작물 회전 속도, 및 실시간데이터 저장부에 저장된 데이터에 따라 절삭유 분사 각도를 계산한다.
이처럼, 분사 각도 계산부는 확인부와 판단부의 판단결과에 따라 분사 각도 계산부는 필요한 경우 절삭유 분사 각도를 계산한다. 분사 각도 계산부는 기본데이터 저장부와 가공데이터 저장부에 저장된 데이터를 통해 현재 공구로 공작물을 가공할 때에 가공 종류를 판단한다.
즉, 도 3 내지 도 7에 도시된 것처럼 가공종류가 선삭가공, 밀링가공, 드릴링가공 또는 탭가공인지를 먼저 가공데이터 저장부로부터 수신한다. 또한, 가공데이터 저장부에서 공구 이송속도(Vt)와 공작물 회전 속도(Vw)에 대한 데이터를 수신한다.
만약, 가공종류가 선삭가공인 경우 도 3 내지 도 5에 도시된 것과 같이 수평방향 칩 비산각도(Qch)와 수직방향 칩 비산각도(Qcv)를 계산한다. 즉, 도 3과 같은 방식을 통해 선삭가공인 경우 공구진행방향과 공작물 소재 회전 방향을 통해 1차적으로 칩의 수평속도(Vch)와 수직속도(Vcv)를 산출한다.
분사 각도 계산부에서 선삭가공일 경우 칩의 수평속도(Vch)는 식 1에 의해 수직속도(Vcv)는 식 2에 의해 산출된다.
식 1 : Vcv = rW2 = 2π×RPM(접선방향속도)/60
식 2 : Vch = 
또한, 도 4에 도시된 것처럼 분사 각도 계산부에서 선삭가공인 경우 수평방향 칩 비산각도(Qch)는 YZ평면에서 Z축과의 각도로 식 3에 의해 산출된다.
식 3 : Qch = tan (Vw/Vt)
또한, 도 5에 도시된 것처럼 분사 각도 계산부에서 선삭가공인 경우 수직방향 칩 비산각도(Qcv)는 XZ평면에서 Z축과의 각도로 식 4에 의해 산출된다.
식 4 : Qcv = tan {(π/2)/(Vch×cosQch)}
만약, 가공종류가 밀링가공인 경우 도 6에 도시된 것처럼 공구 진행 방향과 공작물 회전 방향을 기초로 칩의 비산 범위를 추정하여 분사 각도 계산부에서 계산한다. 구체적으로 공구 진행방향쪽 반원이 실제로 많은 칩을 만들어내는 부분이고 공구 회전 방향의 접선 방향으로 칩을 밀어내게 된다.
이에 따라 분사 각도 계산부에서 밀링가공인 경우에 공구 회전 방향에 따른 칩의 비산 방향은 공구진행 방향쪽이 가장 비산이 많이 되고 최대 180도까지 비산되는 것으로 산출한다.
만약, 가공종류가 드릴링가공 또는 탭가공인 경우 도 7에 도시된 것처럼 드릴링 또는 탭 방향을 기초로 칩의 비산 범위를 추정하여 분사 각도 계산부에서 계산한다. 구체적으로 가공종류가 드릴링가공 또는 탭가공인 경우 항상 공구가 진행하는 방향의 반대방향으로 칩이 비산된다.
이에 따라 분사 각도 계산부에서 드릴링가공 또는 탭가공인 경우 공구 진행 방향에 반대방향으로 칩이 가장 많이 비산되고, 최대 180도까지 비산되는 것으로 산출한다.
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치의 제어유닛의 분석부(230)는 결정부(231), 비교부(232), 및 보정부(233)를 포함한다.
결정부(231)는 분사 각도 계산부를 통해 계산된 절삭유 분사 각도로 절삭유를 분사하기 위한 절삭유 분사 방식을 데이터 저장부에 저장된 데이터에 따라 결정한다.
즉, 결정부는 분사 각도 계산부를 통해 계산된 절삭유 분사 각도로 최적의 절삭유 분사를 위해 분사 방식을 미리 저장된 데이터 등에 따라 분석하여 결정한다. 일예로 분사 방식은 소방호스와 같이 미스트 형태의 약한 압력으로 넓은 영역에 골고루 분사하는 샤워타입과 일정한 좁은 영역에 강한 압력으로 집중적으로 분사하는 집중타입 중 한가지를 선택할 수 있다.
예를 들어 도 6의 밀링 가공이나 도 7의 드릴링가공 또는 탭가공의 경우 밀링이나 드릴링가공 또는 탭가공과 같은 경우 가공의 특성상 칩이 다양한 방향으로 비산됨에 따라 샤워타입으로 넓은 영역에 고른 압력으로 분사하여 전체적으로 효과적으로 칩을 처리할 수 있고, 도 3 내지 도 5와 같이 선삭 가공의 경우에는 공구 혹은 공작물에 소재가 감기는 것을 방지하기 위해 가공 부위 또는 슬라이딩커버나 베드 등에 칩이 뭉친곳과 같은 좁은 영역에 절삭유를 강하게 분사하여 칩을 신속하고 빠르게 처리할 수 있다.
비교부(232)는 결정부의 결정에 따라 분사 각도 계산부를 통해 계산된 절삭유 분사 각도와 분사 방식으로 절삭유를 분사한 후에 수집데이터 저장부에 저장된 칩컨베이어의 모터부하량 변화가 있는지 비교한다.
즉, 비교부는 절삭유를 분사하게 되면 칩이 베드나 슬라이딩커버 또는 스핀들이나 공작물이나 공구에서 제거되어 칩컨베이어를 통해 이송함에 따라 모터부하량이 발생하게 되고, 비교부는 절삭유를 분사 각도 계산부에서 계산된 절삭유 분사 각도와 결정부에서 결정된 분사 방식으로 분사하면 이처럼 칩이 제거되어 칩컨베이어를 통해 이동하는지 여부를 판단하게 된다.
보정부(233)는 비교부의 비교결과 칩컨베이어 모터부하량 변화가 없는 경우 데이터베이스부에 저장된 데이터에 따라 계산된 절삭유 분사 각도를 보정한다.
즉, 분사유닛에서 해당 분사 각도와 분사 방법으로 절삭유를 분사하였으나 칩컨베이어의 모터부하량 변화가 없는 경우에 해당 분사 각도로 칩을 분사하였지만 해당 분사 각도로 칩이 비산되지 않은 결과가 발생함에 따라 이러한 경우에는 후술한 바와 같이 보정부를 통해 분사 각도의 재계산이 반드시 요구된다. 이에 따라 보정부는 비교부의 비교결과에 따라 절삭유 분사 각도를 재계산하여 보정한다.
이처럼, 실제 가공시에 칩의 비산은 가공시 발생하는 칩의 길이, 절삭유 흐름과 공기 흐름, 비산시 칩에 대한 공기 저항, 가공시 주변 온도 등과 같은 다양한 인자에 의해 변수가 너무 많고 변경이 수시로 발생함에 따라 비교부를 통해 계속하여 점검하면서 정확한 칩 제거를 위한 분사 각도를 계산하고 이러한 정확한 데이터를 계속해서 수집하여 기계학습을 통해 많은 분사 각도 추정값을 지속적으로 생성하여 보다 정확하고 신속하며, 유지보수 비용까지 절감할 수 있는 칩 제거를 위한 절삭유 분사가 가능해 진다.
처리부는 보정부 또는 판단부의 결과에 따라 분사유닛을 제어하여 절삭유 계산되거나 보정된 분사 각도와 분사방식으로 분사하여 칩을 제거한다.
이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치는 제어유닛이 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하여 슬라이딩커버나 베드에 쌓여 있는 칩을 빠르게 제거하여 칩을 칩컨베이어로 이송시켜 칩에 의한 파손이나 손상을 미연에 방지하고 분사 각도 조절 비용과 시간을 감소하여 유지보수 비용을 절감하고, 모터와 펌프의 효율적인 사용을 통해 자원낭비를 방지하고, 기존에 수작업으로 분사 각도를 조절하지 않아도 됨에 따라 비가공시간 감소에 따라 생산성을 극대화하고, 가공정밀도와 가공품질을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치는 제어유닛의 절삭유 분사 각도 제어정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 새로운 절삭유 분사각도를 지속적으로 생성하여 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사각도 및/또는 절삭유 분사 방식을 실시간으로 자동으로 변경하여 작업자의 편의와 안전을 도모하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상하고, 기계학습을 통해 절삭유 각도 자동 조절을 다양한 공작기계로의 확장이 가능하여 유용성과 소비자 만족도를 증가시킬 수 있다.
도 8을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법을 설명한다. 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법은 데이터 저장 단계(S1), 선택 단계(S2), 확인 단계(S3), 판단 단계(S4), 절삭유 분사 각도 계산 단계(S5), 절삭유 분사 방식 결정(S6), 비교 단계(S7), 보정 단계(S8), 및 처리 단계(S9)를 포함한다. 각 단계에서 구체적으로 장치의 작동과정이나 작동원리와 구성이나 내용은 본 발명의 명세서의 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치와 동일하여 이하에서는 도 8을 참조하여 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법의 특이점을 중점으로 설명한다.
공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하기 위한 데이터를 저장한다.
데이터 저장 단계(S1) 이후에, 공작물 가공여부와 칩컨베이어 및 슬라이딩커버의 작동여부를 확인환다.
데이터를 저장 단계(S1) 이후에, 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도의 자동 조절여부를 선택한다. 즉, 선택 단계(S2)에서 사용자는 버튼 등을 통해 분사유닛의 절삭유 분사 각도와 분사 방식 자동 조절과 기계학습을 통한 절삭유 분사 각도 추정값 지속 생성을 원하지 않는 경우 이 기능을 해제하고 사용할 수 있다.
만약, 선택 단계(S2)에서 사용자가 선택 버튼을 통해 본 기능을 사용하는 경우에는 공작물 가공여부와 칩컨베이어 및 슬라이딩커버의 작동여부를 확인한다.
확인 단계(S3) 이후에, 확인 결과 공작물 가공 중인 경우에 기저장된 데이터를 통해 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값 보유 여부를 판단한다. 만약, 판단 단계에서 판단 결과 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값이 있는 경우에는 후술하는 결정 단계 이전으로 넘어가서 분사 방식을 결정하게 된다.
판단 단계(S4) 이후에, 판단 결과 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값이 없는 경우에 기저장된 데이터에 따라 절삭유 분사 각도를 계산한다.
절삭유 분사 각도 계산 단계(S5) 이후에, 계산 결과에 따라 계산된 절삭유 분사 각도로 절삭유를 분사하기 위한 절삭유 분사 방식을 기저장된 데이터에 따라 결정한다.
결정 단계(S6) 이후에, 결정결과와 계산 결과에 따라 계산된 절삭유 분사 각도와 분사 방식으로 절삭유를 분사한 후에 기저장된 데이터에 따라 칩컨베이어의 모터부하량 변화가 있는지 비교한다.
비교 단계(S7) 이후에, 비교결과 칩컨베이어 모터부하량 변화가 없는 경우 기저장된 데이터에 따라 계산된 절삭유 분사 각도를 보정한다.
보정 단계(S8) 이후에 판단결과, 계산결과, 비교결과, 및/또는 보정결과에 따라 분사유닛에 신호를 전송하여 절삭유 분사 각도를 조절한다. 즉, 만약, 비교결과 이와 달리 칩컨베이어 모터부하량 변화가 있는 경우 해당 정보를 처리부를 통해 분사유닛에 전달하여 분사유닛의 분사각도와 분사방식을 변경하여 절삭유를 분사하고 해당 데이터를 표시부를 통해 표시함과 동시에 가공데이터 저장부와 실시간데이터 저장부에 관련 데이터를 저장한다. 마찬가지로 보정 단계 이후에 동일한 방식을 통해 분사유닛에 처리부를 통해 분사 각도와 분사 방식을 전달하여 절삭유 분사를 해당 각도로 분사하고 해당 정보를 표시부에 표시하고 데이터베이스부에 저장한다.
이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법은 제어유닛이 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하여 슬라이딩커버나 베드에 쌓여 있는 칩을 빠르게 제거하여 칩을 칩컨베이어로 이송시켜 칩에 의한 파손이나 손상을 미연에 방지하고 분사 각도 조절 비용과 시간을 감소하여 유지보수 비용을 절감하고, 모터와 펌프의 효율적인 사용을 통해 자원낭비를 방지하고, 기존에 수작업으로 분사 각도를 조절하지 않아도 됨에 따라 비가공시간 감소에 따라 생산성을 극대화하고, 가공정밀도와 가공품질을 향상하며, 제어유닛의 절삭유 분사 각도 제어정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 새로운 절삭유 분사각도를 지속적으로 생성하여 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사각도 및/또는 절삭유 분사 방식을 실시간으로 자동으로 변경하여 작업자의 편의와 안전을 도모하고, 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상할 수 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 : 절삭유 분사 각도 제어장치
100 : 분사유닛
200 : 제어유닛
210 : 데이터베이스부
220 : 연산부
230 : 분석부
240 : 처리부
250 : 선택부
260 : 표시부
100 : 분사유닛
200 : 제어유닛
210 : 데이터베이스부
220 : 연산부
230 : 분석부
240 : 처리부
250 : 선택부
260 : 표시부
Claims (10)
- 공작기계의 내부에 설치되어 공작물의 가공 중에 발생하는 칩을 제거하기 위해 절삭유를 분사하는 분사유닛; 및
상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유의 각도와 분사방식을 제어하는 제어유닛;을 포함하고,
상기 제어유닛은 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 절삭유 분사 각도 제어장치는 상기 제어유닛의 절삭유 분사 각도 제어정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 새로운 절삭유 분사각도를 지속적으로 생성하여 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사각도 및/또는 절삭유 분사 방식을 실시간으로 자동으로 변경하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제어유닛은,
공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하기 위한 데이터를 저장하는 데이터베이스부;
상기 데이터베이스부에 저장된 데이터에 따라 상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 연산하는 연산부; 및
상기 데이터베이스부에 저장된 데이터 및 상기 연산부의 연산 결과를 분석하여 상기 절삭유 분사 각도의 보정 여부 및 절삭유 분사 방식을 결정하는 분석부; 및
상기 데이터베이스부에 저장된 데이터 및 상기 분석부의 분석결과에 따라 상기 분사유닛의 절삭유 분사 각도를 조절하는 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치.
- 제3항에 있어서,
상기 데이터베이스부는,
가공프로그램, 및 분사 각도 조절 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 기본데이터 저장부;
공구 종류와 공구 형상과 날 방향에 대한 공구 정보, 가공 종류와 절삭 깊이에 대한 가공 정보, 및 절삭유 분사 압력과 절삭유 분사 방식에 대한 절삭유 정보를 저장하는 가공데이터 저장부;
칩컨베이어의 모터부하량, 슬라이딩커버의 모터부하량, 공구 이송속도, 공작물 회전속도, 및 기계학습을 통해 공작물의 가공 중에 상기 처리부를 통해 지속적으로 생성되는 새로운 절삭유 분사각도 추정값에 대한 데이터를 저장하는 수집데이터 저장부; 및
상기 연산부와 연산결과, 상기 분석부의 분석결과, 및 상기 처리부의 처리결과를 실시간으로 저장하는 실시간데이터 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치.
- 제4항에 있어서,
상기 연산부는,
상기 공작물 가공여부와 상기 칩컨베이어 및 상기 슬라이딩커버의 작동여부를 확인하는 확인부;
상기 확인부의 확인 결과 공작물 가공 중인 경우에 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터를 통해 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값 보유 여부를 판단하는 판단부; 및
상기 판단부의 판단결과 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값이 없는 경우에 상기 가공데이터 저장부에 저장된 공구 정보와 가공 정보 및 절삭유 정보, 상기 수집데이터 저장부에 저장된 공구 이송속도와 공작물 회전 속도, 및 상기 실시간데이터 저장부에 저장된 데이터에 따라 절삭유 분사 각도를 계산하는 분사 각도 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치.
- 제5항에 있어서,
상기 분석부는,
상기 분사 각도 계산부를 통해 계산된 절삭유 분사 각도로 절삭유를 분사하기 위한 절삭유 분사 방식을 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터에 따라 결정하는 결정부;
상기 결정부의 결정에 따라 상기 분사 각도 계산부를 통해 계산된 절삭유 분사 각도와 분사 방식으로 절삭유를 분사한 후에 상기 수집데이터 저장부에 저장된 칩컨베이어의 모터부하량 변화가 있는지 비교하는 비교부; 및
상기 비교부의 비교결과 칩컨베이어 모터부하량 변화가 없는 경우 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터에 따라 계산된 절삭유 분사 각도를 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도의 자동 조절여부를 선택하는 선택부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 데이터베이스부, 상기 연산부, 상기 분석부, 및 상기 처리부의 결과를 표시하는 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치.
- 공작물의 가공시에 공구정보, 가공정보, 및 절삭유정보를 통해 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도를 실시간으로 자동으로 조절하기 위한 데이터를 저장하는 단계;
공작물 가공여부와 칩컨베이어 및 슬라이딩커버의 작동여부를 확인하는 단계;
상기 확인 결과 공작물 가공 중인 경우에 기저장된 데이터를 통해 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값 보유 여부를 판단하는 단계;
상기 판단 결과 동일한 조건의 가공에 대한 절삭유 분사 각도 추정값이 없는 경우에 기저장된 데이터에 따라 절삭유 분사 각도를 계산하는 단계;
상기 계산 결과에 따라 계산된 절삭유 분사 각도로 절삭유를 분사하기 위한 절삭유 분사 방식을 기저장된 데이터에 따라 결정하는 단계;
상기 결정결과와 상기 계산 결과에 따라 계산된 절삭유 분사 각도와 분사 방식으로 절삭유를 분사한 후에 기저장된 데이터에 따라 칩컨베이어의 모터부하량 변화가 있는지 비교하는 단계;
상기 비교결과 칩컨베이어 모터부하량 변화가 없는 경우 기저장된 데이터에 따라 계산된 절삭유 분사 각도를 보정하는 단계; 및
상기 판단결과, 상기 계산결과, 상기 비교결과, 및/또는 상기 보정결과에 따라 분사유닛에 신호를 전송하여 절삭유 분사 각도를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법.
- 제9항에 있어서,
상기 데이터를 저장하는 단계 이후에,
상기 분사유닛에서 분사되는 절삭유 분사 각도의 자동 조절여부를 선택하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220034989A KR20230137165A (ko) | 2022-03-21 | 2022-03-21 | 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220034989A KR20230137165A (ko) | 2022-03-21 | 2022-03-21 | 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230137165A true KR20230137165A (ko) | 2023-10-04 |
Family
ID=88290215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220034989A KR20230137165A (ko) | 2022-03-21 | 2022-03-21 | 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230137165A (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990030860A (ko) | 1997-10-07 | 1999-05-06 | 이해규 | 복합공작기계의 자동제어 가변식 절삭유 노즐장치 |
| KR20110071380A (ko) | 2009-12-21 | 2011-06-29 | 두산인프라코어 주식회사 | 쿨런트 분사 압력 제어 장치 |
| KR101626552B1 (ko) | 2014-12-02 | 2016-06-02 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | 자동 절삭유 분사장치 |
| KR20180133974A (ko) | 2017-06-07 | 2018-12-18 | 충남대학교산학협력단 | 지능형 절삭유 분사장치 및 이의 분사방법 |
-
2022
- 2022-03-21 KR KR1020220034989A patent/KR20230137165A/ko unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990030860A (ko) | 1997-10-07 | 1999-05-06 | 이해규 | 복합공작기계의 자동제어 가변식 절삭유 노즐장치 |
| KR20110071380A (ko) | 2009-12-21 | 2011-06-29 | 두산인프라코어 주식회사 | 쿨런트 분사 압력 제어 장치 |
| KR101626552B1 (ko) | 2014-12-02 | 2016-06-02 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | 자동 절삭유 분사장치 |
| KR20180133974A (ko) | 2017-06-07 | 2018-12-18 | 충남대학교산학협력단 | 지능형 절삭유 분사장치 및 이의 분사방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2756920B1 (en) | Coolant supply device | |
| KR101942002B1 (ko) | 지능형 절삭유 분사장치 및 이의 분사방법 | |
| US6665580B1 (en) | Automatic cutting tool management system for a computer numeric controlled machining system | |
| CN112672849B (zh) | 智能冷却剂泵 | |
| US20180029183A1 (en) | Apparatus and Method for Programmable Coolant Delivery in CNC Machines | |
| EP1740349B1 (en) | Grinding machine and coolant supplying method therefor | |
| KR20230137165A (ko) | 공작기계의 절삭유 분사 각도 제어장치 및 제어방법 | |
| KR20190114170A (ko) | 스핀들 클램프 장치 | |
| KR102507986B1 (ko) | 공작기계의 사이클 가공시 공구경로 변경장치 | |
| EP3450095A1 (en) | Automated interchangeable coolant distributor | |
| KR20190106241A (ko) | 공작기계 및 공작기계의 제어방법 | |
| KR101988987B1 (ko) | 탭핑유 분사장치 | |
| KR102641256B1 (ko) | 공작기계의 축이동 보정장치 및 보정방법 | |
| KR101672543B1 (ko) | 쿨런트 분사 압력 제어 방법 | |
| JP7022243B1 (ja) | 工作機械のクーラント供給装置及び工作機械のクーラント供給方法 | |
| KR20210123514A (ko) | 공작기계의 쿨런트 공급 개선장치 | |
| KR20210101995A (ko) | 공작기계 및 공작기계의 제어방법 | |
| KR102436808B1 (ko) | 공작기계의 충돌방지장치 및 충돌방지방법 | |
| KR20210108613A (ko) | 공작기계의 공작물 절단 확인장치 및 확인방법 | |
| KR20220137451A (ko) | 공작기계의 테이블 이송 보정장치 및 이의 보정방법 | |
| KR20230140042A (ko) | 공작기계용 쿨런트 칠러의 필터링 장치 및 필터링 방법 | |
| KR20190096015A (ko) | 도어 장치 | |
| KR20190112996A (ko) | 공작물 회수장치 | |
| KR20210102611A (ko) | 공작기계의 자동공구교환장치 제어장치 및 제어방법 | |
| KR20220083114A (ko) | 공작기계의 툴 헤드 및 이의 제어방법 |