KR20230146340A

KR20230146340A - 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치 및 제어방법

Info

Publication number: KR20230146340A
Application number: KR1020220045229A
Authority: KR
Inventors: 하종수
Original assignee: 주식회사 디엔솔루션즈
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2023-10-19

Abstract

두 개의 독립된 스핀들(10)과 이에 대응하는 공구대(20)를 구비한 계통 공작기계에 있어서, 시정수 설정부(31)에 황삭가공 스핀들(10)의 시정수 변경 값을 설정해 두고, 어느 한쪽 스핀들(10)에서는 정삭가공을 실행하고, 다른 한쪽 스핀들(10)에서는 황삭가공을 수행할 경우, 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 변경 값으로 변경함으로써, 정삭가공을 수행하는 스핀들(10)에서 진동에 영향을 받지 않고 조도가 양호한 정밀가공을 수행할 수 있다. 또한, 진동이 심하게 발생하는 강력 절삭 가공과 진동이 억제 되어야 하는 정밀가공을 동시할 수행할 때, 작업자의 개입 없이 자동으로 진동이 발생하는 계통을 제어함으로써 작업생산성을 향상시키며, 나아가 작업자의 편의성도 향상시키게 된다.

Description

다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치 및 제어방법{Vibration suppression control device and control method for multi-system machine tools}

본 발명은 다계통 공작기계에서 한쪽 축계에서 발생한 진동이 다른 쪽 축계에 영향을 주는 것을 최소화하는 진동 감쇠 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 다계통 복합공작기계는 공구나 공작물을 회전이나 이송시키는 적어도 두 개 이상의 축계를 구비하고 공작물을 한번의 셋업으로 밀링 가공, 선반 가공, 연삭 가공 등 다양한 가공 공정을 하나의 공작기계에서 수행한다. 이러한 복합가공을 수행하기 위해 축계를 제어하는 CNC제어장치를 구비한다. 다계통 복합공작기계에 적용되는 CNC제어장치는 제어의 대상이 되는 축계가 많은 관계로 복수 개의 수치제어장치가 집약된 개념의 CNC제어장치가 적용된다.

따라서 다계통 복합공작기계의 CNC제어장치는 가공프로그램을 독립적으로 수행하는 계통과, 이러한 계통의 집합으로 이루어지는 그룹으로 이루어진다. 즉, 하나의 계통은 하나 이상의 축계의 동작 제어를 통해 하나의 가공프로그램(G-Code)을 수행하는 것을 의미하고, 다계통이라 하면 복수의 계통이 존재하여 동시에 한 개 이상의 가공프로그램을 수행하여 공작물을 복합 가공하거나 복수의 공작물을 독립적으로 가공할 수 있는 것을 의미한다.

따라서 다계통 복합공작기계에서는 공작물을 복합 가공하거나 복수의 공작물을 독립적으로 가공을 수행하기 위해 각 계통 간에 공작물과 가공정보를 공유하고 동시에 여러 계통을 복합적으로 동작시켜야 한다.

이와 같이 다계통 복합공작기계는 회전 또는 이송 기능을 수행하는 여러 개의 축계를 구성하고, 복수의 축계로 이루어지는 각 계통은 독립적으로 제공되는 전원에 의해 구동제어 된다.

그러나 이와 같은 다계통 복합공작기계에서 복수의 공작물을 독립적으로 가공할 때, 예를 들면 하나의 계통에서는 황삭가공을 수행하고 다른 하나의 계통에서는 정삭가공을 수행하게 되면, 통상 강력 절삭으로 수행되는 황삭가공에서는 심한 진동이 발생하고, 이 진동은 프레임을 공유하고 정삭가공을 수행하는 인접한 다른 계통에 영향을 주게 된다. 결국 높은 표면조도의 정밀가공을 요하는 정삭가공 공작물은 인접한 다른 계통 공작물의 황삭가공에 의한 진동으로 인해 표면조도에 문제가 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 작업자는 인위적으로 공작기계 제어부를 조작하여 황삭가공 완료될 때까지 인접한 계통의 공작물의 정삭가공을 중지시키고, 황삭가공이 완료된 후에 정삭가공을 수행한다. 또는, 정삭가공 완료될 때까지 인접한 계통의 공작물의 황삭가공을 중지시키고, 정삭가공이 완료된 후에 황삭가공을 수행하여 진동에 의한 공작물의 정밀도 영향을 회피한다.

그러나 이러한 동작은 복합공작기계의 자동화 생산성을 현저히 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 작업자가 공작물의 가공 작업과정에 일일이 개입함으로 인해 작업의 편의성도 저하하는 문제가 있다.

한편, 특허문헌 1에서는 주축 모터 또는 이송 모터를 구동하기 위한 위치, 속도 및 가감속도 중 적어도 하나의 지령을 가공 사이클에 따라 하달하는 가공 프로그램부와, 가공 프로그램부와 연동하며 상기 사이클이 포함하는 각 지령의 시정수를 산출하여 제어함으로써 소비 전력을 줄이는 방식을 소개하고 있다. 그러나 이러한 방식은 이송축계나 회전축계의 목표 속도 도달시간을 결정하는 시정수를 제어하여 축계의 가감속을 제어하는 것으로, 다계통 복합공작기계에서 적어도 두 개의 계통에 황삭과 정삭을 동시에 수행할 때, 황삭가공 축계에서 발생하는 진동이 정삭가공 축계의 공작물에 영향을 끼쳐 가공조도를 불량하게 하는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2에서는 각 가공공정에 대응하는 가공공정 종류 및 가공사양을 포함하는 가공공정 정보와, 각 워크에 대응하는 워크 재질 및 형상을 포함하는 워크정보와, 각 가공실시계통에 대응하는 공구사양, 가공가능공정 종류 및 가공가능 워크재질을 포함하는 공구정보와 각 가공공정에 대응하는 워크를 포함하는 가공공정 대응워크정보에 따라, 상기 가공공정에 대응하는 가공이 실시 가능한 가공실시계통을 결정하고, 상기 가공공정이 여러 개의 가공실시계통에서 가공 가능할 때의 우선 가공 실시계통을 정한 규칙을 포함하는 우선계통결정규칙정보에 따라서 가공공정에 대응하는 가공을 실시하는 가공실시계통의 가공 실시계통 및 워크정보를 결정한다.

그러나 이러한 기술은 단지 다계통 복합공작기계의 제어 시에 특정한 가공공정을 어느 계통에서 가공을 실시할 수 있는지를 자동적으로 결정할 수 있게 하는 것으로, 본 발명에서 목적하는 적어도 두 개의 계통에 황삭과 정삭을 동시에 수행할 때, 황삭가공 축계에서 발생하는 진동이 정삭가공 축계의 공작물에 영향을 끼쳐 가공조도를 불량하게 하는 문제에 대해서는 해결 방안은 제시하지 못하고 있다.

한국 공개특허공보 제10-2014-0084994호 한국 공개특허공보 제10-1998-0003940호

상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다계통 복합공작기계에서 진동이 심하게 발생하는 황삭가공과 같은 강력 절삭 가공과 진동이 억제 되어야 하는 정삭가공과 같은 정밀가공을 동시할 수행할 때, 정밀가공을 수행하는 계통 측이 강력 절삭에 의해 진동을 유발하는 계통 측의 영향을 받지 않도록 자동으로 제어하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치(30)는 공작물을 파지하고 독립적으로 작동하는 적어도 두 개의 독립된 스핀들(10)을 구비하고, 상기 스핀들(10)에 대응되게 설치되며, 상기 스핀들(10)에 파지된 공작물을 가공하는 적어도 두 개의 공구대(20)를 포함하며, 상기 스핀들(10)의 동작과 상기 공구대(20)의 동작을 제어하는 제어장치(30)를 구비한 다계통 공작기계에 있어서,

상기 제어장치(30)는, 어느 한쪽 스핀들(10)에서는 일정 수준 이하의 진동이 발생하는 정삭가공에 해당하는 정밀가공을 실행하고, 다른 한쪽 스핀들(10)에서는 일정 수준 이상의 진동이 발생하는 황삭가공을 수행할 경우, 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 변경 값을 설정하는 시정수 설정부(31);

상기 양쪽 스핀들(10)에서 황삭가공과 정삭가공 프로그램이 동시에 실행되는 것을 감시하고, 또한 정삭가공 프로그램이 종료되는 시점을 파악하는 워치독(32)(watch dog);

상기 워치독(32)에서 황삭가공 프로그램과 정삭가공 프로그램의 실행이 확인되는 동안은, 상기 진동이 발생하는 황삭가공 프로그램을 수행하는 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 값을 상기 시정수 설정부(31)에서 설정한 시정수 변경 값으로 변경하는 시정수 변경 지령부(33)를 포함한다.

바람직한 실시예로, 상기 제어장치(30)는 양쪽 스핀들(10)의 진동수를 검출하여 미리 정해진 진동수 기준과 비교하는 것에 의해 정삭가공 또는 황삭가공 여부를 판단하고, 양쪽 스핀들(10)이 정삭가공과 황삭가공을 동시에 실행하는 것으로 판단될 경우, 양쪽 스핀들(10)의 진동수 차이를 연산하는 진동수 차이 검출부(34)와,

상기 진동수 차이 검출부(34)에서 검출한 진동수 차이 값의 크기에 따라 시정수 변경 값을 차등하여 적용하는 시정수 변경 연산부(35)를 더 포함한다.

바람직한 실시예로, 상기 진동수 차이 검출부(34)는 양쪽 스핀들(10) 모터 드라이버에서의 제공되는 스핀들(10) 모터 전류치를 기준으로 스핀들(10)의 진동수를 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법은

공작물을 파지하고 독립적으로 작동하는 적어도 두 개의 독립된 스핀들(10)을 구비하고, 상기 스핀들(10)에 대응되게 설치되며, 상기 스핀들(10)에 파지된 공작물을 가공하는 적어도 두 개의 공구대(20)를 포함하며, 상기 스핀들(10)의 동작과 상기 공구대(20)의 동작을 제어하는 다계통 공작기계의 제어방법에 있어서,

상기 어느 한쪽 스핀들(10)에서는 정밀가공에 해당하는 정삭가공 프로그램이 실행되고, 상기 다른 한쪽 스핀들(10)에서는 미리 설정된 크기 이상의 진동이 발생하는 황삭가공 프로그램이 실행될 경우, 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 입력하는 시정수 설정단계(S10);

상기 양측 스핀들(10)에서 수행되는 가공프로그램을 감시하여, 상기 양측 스핀들(10)에서 각각 시정수 값의 변경을 필요로 하는 황삭가공 프로그램과 정삭가공 프로그램이 동시에 실행되는 지를 검출하는 시정수 변경 검출단계(S20);

상기 시정수 변경 검출단계(S20)에서 정삭가공 프로그램과 황삭가공 프로그램이 동시에 실행되어 황삭가공 측 스핀들(10) 이송축 모터의 시정수 변경이 필요한 것으로 확인된 경우, 상기 황삭가공 측 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 미리 설정한 시정수 변경 값으로 변경하는 시정수 변경 실행단계(S30);

상기 시정수 변경 실행단계(S30) 실행 중에 황삭가공 프로그램보다 정삭가공 프로그램이 먼저 종료되는 것으로 확인될 경우, 정삭가공 프로그램이 먼저 종료되는 시점을 검출하여 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 원래대로 복귀시키는 시정수 복귀단계(S40)를 포함 한다.

바람직한 실시예로, 상기 시정수 설정단계(S10)에서 상기 이송축 모터의 시정수 변경 값은, 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 10배인 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 시정수 설정단계(S10)에서 상기 이송축 모터의 시정수 변경 값은 정삭가공 공작물에 요구되는 가공조도 정도에 따라 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수의 10배 이하 2.5배 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 또 다른 본 발명의 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법은

진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 입력하는 시정수 설정단계(S10);

상기 양측 스핀들(10)에서 수행되는 가공프로그램을 감시하여, 상기 양측 스핀들(10)에서 황삭가공 프로그램과 정삭가공 프로그램이 동시에 실행되는 지를 검출하는 시정수 변경 검출단계(S20);

양쪽 스핀들(10)의 진동수를 검출하여 미리 정해진 진동수 기준에 따라 정삭가공 또는 황삭가공 여부를 판단하고, 양측 스핀들(10)에서 황삭가공과 정삭가공이 동시에 실행되는 것으로 판단될 경우, 양쪽 스핀들(10)의 진동수 차이를 연산하는 진동수 차이 연산단계(S21);

상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 산출한 진동수 차이 값의 크기에 따라 미리 정해진 시정수 변경 값으로 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터의 시정수를 변경하는 시정수 변경 실행단계(S30);

정삭가공 프로그램이 종료되었는지를 판단하고 정삭가공 프로그램이 종료되지 않은 경우에는 상기 진동수 차이 연산단계(S21)로 복귀하는 정삭가공 종료 판단단계(S31);

상기 정삭가공 종료 판단단계(S31)에서 정삭가공 프로그램이 종료된 경우는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 원래대로 복귀시키는 시정수 복귀단계(S40)를 포함 한다.

바람직한 실시예로, 상기 시정수 변경 값은 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 10배로 증가시키는 값인 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 상기 진동수 차이 연산은 양쪽 스핀들(10) 모터 드라이버에서의 피드백되는 스핀들(10) 모터의 전류치를 기준으로 미리 정해진 기준에 따라 스핀들(10)의 진동수를 연산하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 상기 양쪽 스핀들(10)의 진동수는 각각 상기 스핀들(10)에 인접하여 설치한 진동센서를 통해 검출한 값으로 스핀들(10)의 진동수를 연산하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 시정수 복귀단계(S40) 실행결과 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수가 원래대로 복귀하였는지 확인하여, 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수가 원래 대로 복귀한 경우는 단계를 종료하고, 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수가 원래대로 복귀하지 않은 경우는 알람 메시지 발신하는 시정수 복귀여부 판단단계(S41)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 시정수 변경 실행단계(S30)에서 상기 시정수 변경 값은 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 진동수 차이 값의 범위를 3단계로 구분하고, 상기 진동수 차이 값이 가장 큰 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 10배로 증가시키는 시정수 변경 값을 지령하고, 상기 진동수 차이 값이 중간 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 5배로 증가시키는 시정수 변경 값을 지령하며, 상기 진동수 차이 값이 가장 작은 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 2.5배만 증가시키는 시정수 변경 값을 지령하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 시정수 변경 실행단계(S30)에서 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 검출한 진동수 차이 값의 크기에 비례하여 상기 시정수 변경 값을 변경하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 시정수 변경 실행단계(S30)에서 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 지령함에 있어, 초기에 미리 정해진 일정 시간 동안은 이송축 모터의 시정수 변경 값을 10배로 선택하여 지령하고, 상기 미리 정해진 시간이 경과한 후에는 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 검출한 진동수 차이 값의 크기에 비례하여 상기 시정수 변경 값을 변경하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다계통 복합공작기계에서 진동이 심하게 발생하는 황삭가공과 같은 강력절삭 가공과 진동이 억제 되어야 하는 정삭가공과 같은 정밀가공을 동시할 수행할 때, 강력절삭 계통의 진동을 감쇠시킴으로써 정밀가공을 수행하는 계통에서 진동에 영향을 받지 않고 조도가 양호한 정밀가공을 수행할 수 있다.

또한, 진동이 심하게 발생하는 강력 절삭 가공과 진동이 억제 되어야 하는 정밀가공을 동시할 수행할 때, 작업자의 개입 없이 자동으로 진동이 발생하는 계통을 제어함으로써 작업생산성을 향상시키며, 나아가 작업자의 편의성도 향상시키게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예로서, 다계통 공작기계의 사시도이다.
도 2은 본 발명의 실시예로서, 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예로서, 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치의 제어 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로서, 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치의 제어 순서도이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예로서, 다계통 공작기계의 사시도이다. 도 2은 본 발명의 실시예로서, 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치(30) 개념도이다. 도 3은 본 발명의 실시예로서, 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치(30)의 제어 순서도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예로서, 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치(30) 개념도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치(30)의 제어 순서도이다.

도 1에 도시한 것처럼, 본 실시예의 다계통 공작기계는 공작물을 파지하고 독립적으로 작동하는 적어도 두 개의 독립된 스핀들(10)을 구비한다. 또한, 본 실시예의 다계통 공작기계는 상기 두 개의 스핀들(10)에 대응되게 설치되며, 상기 스핀들(10)에 파지된 공작물을 가공하는 적어도 두 개의 공구대(20)를 포함한다.

또한, 상기 각각의 스핀들(10)과 공구대(20)는 공작물을 가공하기 위해 제어장치(30)의 지령에 의해, 상기 두 개의 스핀들(10)은 이송 및 회전 동작을 수행하고, 상기 공구대(20)는 대응되는 각각의 스핀들(10)에 대해 상대 이동 동작을 수행한다.

본 실시예에서 제어장치(30)는 CNC제어장치를 포함하여 본 발명의 제어기능 수행에 필요한 센서나 피엘씨(PLC) 등을 포함한다.

한편, 도 2에 도시한 것처럼, 상기 제어장치(30)는, 어느 한쪽 스핀들(10)에서는 일정 수준 이하의 진동이 발생하는 정삭가공에 해당하는 정밀가공을 실행하고, 다른 한쪽 스핀들(10)에서는 일정 수준 이상의 진동이 발생하는 황삭가공을 수행할 경우, 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 변경하는 제어를 실행한다.

제어장치(30)에는 진동이 발생하는 황삭가공 쪽 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 변경 값을 설정하는 시정수 설정부(31)를 구비한다. 상기 시정수 설정부(31)에 입력하는 이송축 모터의 시정수 변경 값은, 경험치에 의해 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 10배로 증가시킨 값으로 한다.

여기서 시정수 변경 값의 의미는 황삭가공 스핀들(10)의 회전속도는 동일하게 유지한 상태에서 황삭가공 스핀들(10)을 이송시키는 이송축 모터의 시정수를 증가 시키는 값으로, 본 실시예에서 시정수 변경 값은 기설정된 황삭가공 시 이송축 모터의 시정수를 10배로 증가시킨 값이다. 따라서 이송축 모터의 시정수가 10배로 변경되면 회전에 의해 이송되는 스핀들(10)의 기준거리 도달 소요시간이 기존 대비 10배로 증가한다. 즉, 스핀들(10)의 이송 속도는 당초 이송속도의 10분의 1로 감속되므로 공구대(20)의 절삭공구가 스핀들(10)에 파지된 공작물의 축 방향 절입 깊이가 줄어들어 진동이 감쇠된다. 따라서 진동을 유발하는 황삭가공 스핀들(10)의 진동이 감쇠됨으로 동일한 프레임에 설치된 정삭가공 스핀들(10)에 장착된 공작물은 진동의 영향을 받지 않고 양호한 가공조도를 얻을 수 있다.

한편, 시정수 설정부(31)에 입력하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터의 시정수 변경 값은 정삭가공 공작물에 요구되는 가공조도 정도에 따라, 5배 또는 2.5배 수준까지만 증가 시킬 수도 있다. 이는 두 개의 스핀들(10)을 구비한 다계통 공작기계에서 황삭가공과 정삭가공을 동시에 수행할 경우, 요구되는 정삭가공의 가공조도 수준에 따라 황삭가공 측 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 다단계로 설정하여 황삭가공 스핀들(10)에서 가공되는 공작물의 생산성을 조정할 수 있다.

또한, 상기 제어장치(30)는 양쪽 스핀들(10)에서 황삭가공과 정삭가공 프로그램이 동시에 실행되는 것을 감시하고, 또한 정삭가공 프로그램이 종료되는 시점을 파악하는 워치독(32)(watch dog)을 포함한다.

상기 제어장치(30)는 상기 워치독(32)에서 황삭가공 프로그램과 정삭가공 프로그램의 실행이 확인되는 동안은, 상기 진동이 발생하는 황삭가공 프로그램을 수행하는 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 값을 상기 시정수 설정부(31)에서 설정한 시정수 변경 값으로 변경하는 시정수 변경 지령부(33)를 포함한다. 시정수 변경 지령부(33)는 황삭가공 프로그램을 수행하는 스핀들(10)의 이송축 모터를 제어하여 스핀들(10)의 축 방향 이송속도를 결정한다.

한편, 상기 제어장치(30)는 도 3에 도시한 것처럼 제어된다.

먼저, 시정수 설정부(31)를 통해 어느 한쪽 스핀들(10)에서는 정밀가공에 해당하는 정삭가공 프로그램이 실행되고, 다른 한쪽 스핀들(10)에서는 미리 설정된 크기 이상의 진동이 발생하는 황삭가공 프로그램이 실행될 경우, 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 입력하는 시정수 설정단계(S10)를 실행한다.

이 단계에서 설정하는 시정수 변경 값은, 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수의 10배에 해당하는 시정수로, 황삭가공 스핀들(10)을 이송시키는 이송축 모터의 이송속도를 10분의 1로 느리게 하는 값이다. 또한, 시정수 설정단계(S10)에서 입력하는 시정수 변경 값은 한번 설정해서 저장해 둠으로써 이후 매번 가공 시 마다 적용되는 방식이다.

이어서, 상기 워치독(32)에서 양측 스핀들(10)에서 수행되는 가공프로그램을 감시하여, 양측 스핀들(10)에서 각각 시정수 값의 변경을 필요로 하는 황삭가공 프로그램과 정삭가공 프로그램이 동시에 실행되는 지를 검출하는 시정수 변경 검출단계(S20)를 실행한다. 상기 워치독(32)에서 양측 스핀들(10)에서 수행되는 가공프로그램을 감시는 제어장치(30)의 가공프로그램 코드를 읽어 들임으로써 감시한다.

다음으로, 상기 시정수 변경 검출단계(S20)에서 정삭가공 프로그램과 황삭가공 프로그램이 동시에 실행되어 황삭가공 측 스핀들(10) 이송축 모터의 시정수 변경이 필요한 것으로 확인된 경우, 상기 시정수 변경 지령부(33)를 통해 상기 황삭가공 측 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 상기 시정수 설정부(31)에서 설정한 시정수 변경 값으로 변경하는 시정수 변경 실행단계(S30)를 실행한다.

이 때 황삭가공 프로그램이 실행되는 스핀들(10) 이송축 모터의 시정수 변경은 시정수 변경 프로그램 코드(M424)를 실행하여 변경한다.

다음으로, 상기 시정수 변경 실행단계(S30) 실행 중에 황삭가공 프로그램보다 정삭가공 프로그램이 먼저 종료되는 것으로 확인될 경우, 정삭가공 프로그램이 먼저 종료되는 시점을 검출하여 시정수 복귀 프로그램 코드(M425 코드)를 실행하여 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 원래대로 복귀시키는 시정수 복귀단계(S40)를 실행한다. 이 단계는 시정수 변경 값에 의해 느린 이송속도로 이송되던 황삭가공 스핀들(10)이 타계통의 스핀들(10)에서 정삭가공이 종료됨과 동시에 원래의 이송속도로 복귀되게 함으로써, 황삭가공 스핀들(10)의 생산성을 높일 수 있다.

한편, 다른 실시예로, 도 4와 같이, 상기 제어장치(30)에 양쪽 스핀들(10)의 진동수를 검출하여 미리 정해진 진동수 기준과 비교하는 것에 의해 정삭가공 또는 황삭가공 여부를 판단하고, 또한 양쪽 스핀들(10)이 정삭가공과 황삭가공을 동시에 실행하는 것으로 판단될 경우, 양쪽 스핀들(10)의 진동수 차이를 연산하는 진동수 차이 검출부(34)를 추가로 설치한다.

상기 진동수 차이 검출부(34)는 양쪽 스핀들(10) 모터 드라이버에서의 제공되는 스핀들(10) 모터 전류치를 기준으로 스핀들(10)의 진동수를 산출한다. 또는, 상기 진동수 차이 검출부(34)는 상기 양쪽 스핀들(10)의 진동수는 각각 상기 스핀들(10)에 인접하여 설치한 진동센서를 통해 검출할 수도 있다.

또한, 상기 제어장치(30)는 상기 진동수 차이 검출부(34)에서 검출한 진동수 차이 값의 크기에 따라 시정수 변경 값을 차등하여 적용하는 시정수 변경 연산부(35)를 구비한다.

또한, 상기 시정수 변경 연산부(35)는 진동수 차이 값의 범위를 3단계로 구분하고, 상기 진동수 차이 값이 가장 큰 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 10배로 증가시키는 시정수 변경 값을 시정수 변경부에 지령하고, 상기 진동수 차이 값이 중간 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 5배로 증가시키는 시정수 변경 값을 시정수 변경부에 지령하며, 상기 진동수 차이 값이 가장 작은 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 2.5배만 증가시키는 시정수 변경 값을 시정수 변경부에 지령한다.

이와 같이 시정수 변경 값을 차등하여 시정수 변경부에 지령함으로써, 일률적으로 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 10배로 황삭가공 속도를 과도하게 느리게 하는 것 보다, 황삭가공으로 인한 진동 정도에 따라 황삭가공 스핀들(10)의 이송속도를 차등화 하여 제어함으로써 공작물의 가공생산성을 좀 더 높일 수 있다.

또 다른 실시예로, 상기 시정수 변경 연산부(35)는 상기 진동수 차이 검출부(34)에서 검출한 진동수 차이 값의 크기에 비례하여 상기 시정수 변경 값을 변경할 수도 있다. 이와 같이 시정수 변경 값을 미리 정해진 몇 가지의 값으로 변경하지 않고, 진동수 차이 값의 크기에 비례하는 값으로 변경함으로써, 황삭가공 스핀들의 황삭가공 속도를 최적으로 유지할 수 있다.

한편, 또 다른 실시예로, 상기 시정수 변경 연산부(35)는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 상기 시정수 변경 지령부(33)에 지령함에 있어, 미리 정해진 일정 시간 동안의 초기에는 이송축 모터의 시정수 변경 값을 최대인 10배로 선택하여 스핀들(10) 이송축 모터의 이송속도가 가장 느리게 제어되도록 하고, 상기 미리 정해진 진동 초기의 일정 시간이 경과한 후에는 상기 시정수 변경 연산부(35)에서 산출한 진동수 차이 값의 크기에 비례하는 시정수 변경 값을 상기 시정수 변경 지령부(33)에 지령할 수도 있다.

이와 같이, 상기와 같이 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 초기에는 최대 시정수 값으로 하고 그 이후는 진동수 차이 값에 따라 변경하는 것은, 일반적으로 진동은 발생 초기에 피크 진동이 발행하는 점을 감안하여, 진동 발생 초기에는 시정수 변경 값을 최대로 하고 그 이후 진동이 다소 안정된 상태에서는 진동수 차이 값에 따라 시정수 변경 값을 차등 제어 함으로써, 정삭가공 공작물의 조도를 향상시키고 나아가 공작물의 가공생산성을 좀 더 높일 수 있다.

이하에서는 상기 도 4와 같이 구성되는 상기 제어장치(30)에 기반하여 제어되는 순서에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저 상기 시정수 설정부(31)를 통해 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 입력하는 시정수 설정단계(S10)를 실행한다. 이 단계는 어느 한쪽의 스핀들(10)에서는 정밀가공에 해당하는 정삭가공 프로그램이 실행되고, 다른 한쪽 스핀들(10)에서는 미리 설정된 크기 이상의 진동이 발생하는 황삭가공 프로그램이 실행되는 경우, 황삭가공 프로그램이 실행되는 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 입력하는 단계이다. 이 때 입력하는 시정수 변경 값은, 겸험이나 반복적인 실험에 의해 확인한 시정수 변경 값으로, 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 10배로 증가시켜 황삭가공 스핀들(10)의 이송속도를 10분의 1로 느리게 하는 값이다.

이어서, 상기 워치독(32)에서 양측 스핀들(10)에서 수행되는 가공프로그램을 감시하여, 양측 스핀들(10)에서 황삭가공 프로그램과 정삭가공 프로그램이 동시에 실행되는 지를 검출하는 시정수 변경 검출단계(S20)를 실행한다.

다음으로, 양쪽 스핀들(10)의 진동수를 검출하여 미리 정해진 진동수 기준에 따라 정삭가공 또는 황삭가공 여부를 판단하고, 양측 스핀들(10)에서 황삭가공과 정삭가공이 동시에 실행되는 것으로 판단될 경우, 진동수 차이 검출부(34)를 통해 양쪽 스핀들(10)의 진동수 차이를 연산하는 진동수 차이 연산단계(S21)를 실시한다.

본 실시예에서 상기 진동수 차이 연산은 양쪽 스핀들(10) 모터 드라이버에서의 피드백되는 스핀들(10) 모터의 전류치를 기준으로 미리 정해진 기준에 따라 스핀들(10)의 진동수를 연산한다. 경우에 따라서, 상기 양쪽 스핀들(10)의 진동수는 각각 상기 스핀들(10)에 인접하여 설치한 진동센서를 통해 검출한 값으로 할 수도 있다.

다음 단계로, 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 산출한 진동수 차이 값의 크기에 비례하는 시정수 변경 값으로, 제어프로그램 코드(M424 코드)를 실행하여 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터의 시정수를 변경하는 시정수 변경 실행단계(S30)를 실행한다.

한편, 상기 시정수 변경 실행단계(S30)에서 상기 시정수 변경 값은 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 진동수 차이 값의 범위를 3단계로 구분하고, 상기 진동수 차이 값이 가장 큰 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 10배로 증가시키는 시정수 변경 값을 지령하고, 상기 진동수 차이 값이 중간 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 5배로 증가시키는 시정수 변경 값을 지령하며, 상기 진동수 차이 값이 가장 작은 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 2.5배만 증가시키는 시정수 변경 값을 지령할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 상기 시정수 변경 실행단계(S30)에서 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 지령함에 있어, 초기에 미리 정해진 일정 시간 동안은 이송축 모터의 시정수 변경 값을 10배로 선택하여 지령하고, 상기 미리 정해진 시간이 경과한 후에는 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 검출한 진동수 차이 값의 크기에 비례하여 상기 시정수 변경 값을 변경할 수 있다.

다음 단계로, 상기 워치독(32)에서 정삭가공 프로그램이 종료되었는지를 판단하는 정삭가공 종료 판단단계(S31)를 실행한다. 이 단계에서 정삭가공 프로그램이 종료되지 않은 경우에는 상기 진동수 차이 연산단계(S21)로 복귀한다.

다음으로, 상기 정삭가공 종료 판단단계(S31)에서 정삭가공 프로그램이 종료된 경우는 시정수 복귀 프로그램 코드(M425 코드)를 실행하여 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 원래대로 복귀시키는 시정수 복귀단계(S40)를 실행한다.

다음으로, 상기 시정수 복귀단계(S40) 실행결과 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수가 원래대로 복귀하였는지 확인하여, 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수가 원래 대로 복귀한 경우는 단계를 종료하고, 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수가 원래대로 복귀하지 않은 경우는 알람 메시지 발신하여 작업자로 하여금 필요한 조치를 취하도록 하는 시정수 복귀여부 판단단계(S41)를 실행한다.

이 때 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수는 스핀들(10) 모터 드라이버에서의 제공되는 스핀들(10) 모터 전류치를 기준으로 미리 정해진 기준 전류와 비교하여 판단한다.

상기 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명은 다계통 복합공작기계에서 진동이 심하게 발생하는 강력절삭 가공과 진동이 억제 되어야 하는 정밀가공을 동시할 수행할 때, 강력절삭 계통의 진동을 감쇠시킴으로써, 정밀가공을 수행하는 계통에서 진동에 영향을 받지 않고 조도가 양호한 정밀가공을 수행할 수 있다.

10 스핀들(10)
20 공구대(20)
30 제어장치(30)
31 시정수 설정부(31)
32 워치독(32)
33 시정수 변경 지령부(33)
34 진동수 차이 검출부(34)
35 시정수 변경 연산부(35)
S10 시정수 설정단계(S10)
S20 시정수 변경 검출단계(S20)
S21 진동수 차이 연산단계(S21)
S30 시정수 변경 실행단계(S30)
S31 정삭가공 종료 판단단계(S31)
S40 시정수 복귀단계(S40)
S41 시정수 복귀여부 판단단계(S41)

Claims

공작물을 파지하고 독립적으로 작동하는 적어도 두 개의 독립된 스핀들(10)을 구비하고, 상기 스핀들(10)에 대응되게 설치되며, 상기 스핀들(10)에 파지된 공작물을 가공하는 적어도 두 개의 공구대(20)를 포함하며, 상기 스핀들(10)의 동작과 상기 공구대(20)의 동작을 제어하는 제어장치(30)를 구비한 다 계통 공작기계에 있어서,
상기 제어장치(30)는, 어느 한쪽 스핀들(10)에서는 일정 수준 이하의 진동이 발생하는 정삭가공에 해당하는 정밀가공을 실행하고, 다른 한쪽 스핀들(10)에서는 일정 수준 이상의 진동이 발생하는 황삭가공을 수행할 경우, 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 변경 값을 설정하는 시정수 설정부(31);
상기 양쪽 스핀들(10)에서 황삭가공과 정삭가공 프로그램이 동시에 실행되는 것을 감시하고, 또한 정삭가공 프로그램이 종료되는 시점을 파악하는 워치독(32)(watch dog);
상기 워치독(32)에서 황삭가공 프로그램과 정삭가공 프로그램의 실행이 확인되는 동안은, 상기 진동이 발생하는 황삭가공 프로그램을 수행하는 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 값을 상기 시정수 설정부(31)에서 설정한 시정수 변경 값으로 변경하는 시정수 변경 지령부(33);
를 포함하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치(30).
제 1 항에 있어서, 상기 제어장치(30)는 양쪽 스핀들(10)의 진동수를 검출하여 미리 정해진 진동수 기준과 비교하는 것에 의해 정삭가공 또는 황삭가공 여부를 판단하고, 양쪽 스핀들(10)이 정삭가공과 황삭가공을 동시에 실행하는 것으로 판단될 경우, 양쪽 스핀들(10)의 진동수 차이를 연산하는 진동수 차이 검출부(34)와,
상기 진동수 차이 검출부(34)에서 검출한 진동수 차이 값의 크기에 따라 시정수 변경 값을 차등하여 적용하는 시정수 변경 연산부(35)를 더 포함하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치(30).
제 2 항에 있어서, 상기 진동수 차이 검출부(34)는 양쪽 스핀들(10) 모터 드라이버에서의 제공되는 스핀들(10) 모터 전류치를 기준으로 스핀들(10)의 진동수를 산출하는 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어장치(30).
공작물을 파지하고 독립적으로 작동하는 적어도 두 개의 독립된 스핀들(10)을 구비하고, 상기 스핀들(10)에 대응되게 설치되며, 상기 스핀들(10)에 파지된 공작물을 가공하는 적어도 두 개의 공구대(20)를 포함하며, 상기 스핀들(10)의 동작과 상기 공구대(20)의 동작을 제어하는 다 계통 공작기계의 제어방법에 있어서,
상기 어느 한쪽 스핀들(10)에서는 정밀가공에 해당하는 정삭가공 프로그램이 실행되고, 상기 다른 한쪽 스핀들(10)에서는 미리 설정된 크기 이상의 진동이 발생하는 황삭가공 프로그램이 실행될 경우, 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 입력하는 시정수 설정단계(S10);
상기 양측 스핀들(10)에서 수행되는 가공프로그램을 감시하여, 상기 양측 스핀들(10)에서 각각 시정수 값의 변경을 필요로 하는 황삭가공 프로그램과 정삭가공 프로그램이 동시에 실행되는 지를 검출하는 시정수 변경 검출단계(S20);
상기 시정수 변경 검출단계(S20)에서 정삭가공 프로그램과 황삭가공 프로그램이 동시에 실행되어 황삭가공 측 스핀들(10) 이송축 모터의 시정수 변경이 필요한 것으로 확인된 경우, 상기 황삭가공 측 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 미리 설정한 시정수 변경 값으로 변경하는 시정수 변경 실행단계(S30);
상기 시정수 변경 실행단계(S30) 실행 중에 황삭가공 프로그램보다 정삭가공 프로그램이 먼저 종료되는 것으로 확인될 경우, 정삭가공 프로그램이 먼저 종료되는 시점을 검출하여 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 원래대로 복귀시키는 시정수 복귀단계(S40);
를 포함하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
제 4 항에 있어서, 상기 시정수 설정단계(S10)에서 상기 이송축 모터의 시정수 변경 값은, 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 10배인 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
제 4 항에 있어서, 상기 시정수 설정단계(S10)에서 상기 이송축 모터의 시정수 변경 값은 정삭가공 공작물에 요구되는 가공조도 정도에 따라 진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수의 10배 이하 2.5배 이상인 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
공작물을 파지하고 독립적으로 작동하는 적어도 두 개의 독립된 스핀들(10)을 구비하고, 상기 스핀들(10)에 대응되게 설치되며, 상기 스핀들(10)에 파지된 공작물을 가공하는 적어도 두 개의 공구대(20)를 포함하며, 상기 스핀들(10)의 동작과 상기 공구대(20)의 동작을 제어하는 다 계통 공작기계의 제어방법에 있어서,
진동이 발생하는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 입력하는 시정수 설정단계(S10);
상기 양측 스핀들(10)에서 수행되는 가공프로그램을 감시하여, 상기 양측 스핀들(10)에서 황삭가공 프로그램과 정삭가공 프로그램이 동시에 실행되는 지를 검출하는 시정수 변경 검출단계(S20);
양쪽 스핀들(10)의 진동수를 검출하여 미리 정해진 진동수 기준에 따라 정삭가공 또는 황삭가공 여부를 판단하고, 양측 스핀들(10)에서 황삭가공과 정삭가공이 동시에 실행되는 것으로 판단될 경우, 양쪽 스핀들(10)의 진동수 차이를 연산하는 진동수 차이 연산단계(S21);
상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 산출한 진동수 차이 값의 크기에 따라 미리 정해진 시정수 변경 값으로 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터의 시정수를 변경하는 시정수 변경 실행단계(S30);
정삭가공 프로그램이 종료되었는지를 판단하고 정삭가공 프로그램이 종료되지 않은 경우에는 상기 진동수 차이 연산단계(S21)로 복귀하는 정삭가공 종료 판단단계(S31);
상기 정삭가공 종료 판단단계(S31)에서 정삭가공 프로그램이 종료된 경우는 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수를 원래대로 복귀시키는 시정수 복귀단계(S40);
를 포함하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
제 7 항에 있어서, 상기 시정수 변경 값은 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 10배로 증가시키는 값인 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
제 7 항에 있어서, 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 상기 진동수 차이 연산은 양쪽 스핀들(10) 모터 드라이버에서의 피드백되는 스핀들(10) 모터의 전류치를 기준으로 미리 정해진 기준에 따라 스핀들(10)의 진동수를 연산하는 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
제 7 항에 있어서, 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 상기 양쪽 스핀들(10)의 진동수는 각각 상기 스핀들(10)에 인접하여 설치한 진동센서를 통해 검출한 값으로 스핀들(10)의 진동수를 연산하는 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
제 7 항에 있어서, 상기 시정수 복귀단계(S40) 실행결과 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수가 원래대로 복귀하였는지 확인하여, 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수가 원래 대로 복귀한 경우는 단계를 종료하고, 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수가 원래대로 복귀하지 않은 경우는 알람 메시지 발신하는 시정수 복귀여부 판단단계(S41)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
제 7 항에 있어서, 상기 시정수 변경 실행단계(S30)에서 상기 시정수 변경 값은 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 진동수 차이 값의 범위를 3단계로 구분하고, 상기 진동수 차이 값이 가장 큰 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 10배로 증가시키는 시정수 변경 값을 지령하고, 상기 진동수 차이 값이 중간 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 5배로 증가시키는 시정수 변경 값을 지령하며, 상기 진동수 차이 값이 가장 작은 범위에 해당할 경우에는 황삭가공 스핀들(10) 이송축 모터 시정수를 2.5배만 증가시키는 시정수 변경 값을 지령하는 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
제 7 항에 있어서, 상기 시정수 변경 실행단계(S30)에서 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 검출한 진동수 차이 값의 크기에 비례하여 상기 시정수 변경 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.
제 7 항에 있어서, 상기 시정수 변경 실행단계(S30)에서 황삭가공 스핀들(10)의 이송축 모터 시정수 변경 값을 지령함에 있어, 초기에 미리 정해진 일정 시간 동안은 이송축 모터의 시정수 변경 값을 10배로 선택하여 지령하고, 상기 미리 정해진 시간이 경과한 후에는 상기 진동수 차이 연산단계(S21)에서 검출한 진동수 차이 값의 크기에 비례하여 상기 시정수 변경 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 다계통 공작기계의 진동 감쇠 제어방법.