KR100579083B1 - 공작기계의 공구 이상 검출장치 및 검출방법 - Google Patents

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Abstract

공작기계의 공구 이상 검출방법 및 검출장치가 개시된다. 공작기계가 정상적으로 동작하는 동안 스핀들모터와 서보모터에서 부하전류치를 실절삭구간에 한하여 측정하여, 허용되는 부하전류값의 최소값 및 최대값이 결정된다. 공작기계의 동작 중에 스핀들모터와 서보모터의 부하전류치를 측정하고, 측정된 부하전류치를 필터링하여 실절삭구간에서의 부하전류치를 추출한다. 추출된 부하전류치가 최소값과 최대값 사이의 범위를 벗어나는 경우 상기 공작기계의 공구에 이상이 발생한 것으로 판단한다. 절삭공구의 과다 마모에 의한 과부하와 함께 파손에 의하여 절삭공정이 행해지지 않은 경우에 대한 검출도 가능하게 된다.

Description

공작기계의 공구 이상 검출장치 및 검출방법{A Tool Error Detecting Unit of CNC and Method Thereof}
도 1 은 본 발명에 따른 공구 이상 검출장치가 채용되는 공작기계의 개략도,
도 2 는 도 1 의 서보모터의 부하전류값의 측정치의 파형,
도 3 은 도 1 의 공작기계를 제어하는 제어 시스템의 블록도로서, 본 발명에 따른 공구 이상 검출방법을 수행하는 검출장치가 장착된 제어시스템의 블록도,
도 4 는 본 발명에 따른 공구 이상 검출방법의 동작 순서도,
도 5 는 본 발명에 따른 공구 이상 검출방법에 따라 필터링되는 부하전류값의 측정치의 파형을 도시한 도면이다.
본 발명은 공작기계(machine tool)의 공구 이상 검출장치 및 검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 공작기계의 실절삭구간에서의 측정전류치를 토대로 공작기계의 마모 또는 파손을 검출하기 위한 장치 및 그 검출방법에 관한 것이다.
소재를 절삭하거나 가공하기 위한 공작기계는 통상적으로 가공 대상 소재(workpiece)를 이송(feed)하기 위한 하나 이상의 서보모터, 및 서보모터에 의 해 이송되는 소재를 절삭하기 위한 공구가 장착되는 스핀들을 구비하고 있다. 서보모터에 의해 소재가 미리 정해진 경로로 이송되는 동안 공구가 소재를 절삭하게 된다. 이때, 만약 공구가 과도하게 마모되는 등의 이상 발생시에는 절삭 작업이 원활하게 진행되지 못하여 공작기계에는 과부하가 걸리게 된다.
종래에는 이러한 과부하를 검출하기 위하여 외부센서를 사용하거나 CNC(Computer Numerical Control) 콘트롤러를 이용하여 스핀들모터와 서보모터의 부하 전류치를 검출하는 방식을 사용하였다. 즉, 공구 이상시에는 이상 과부하가 발생된다는 가정하에, 스핀들모터 또는 서보모터에 공급되는 전류의 값이 기준이 되는 최대값을 초과하는지의 여부를 판단하여 과부하를 검출하는 방식을 사용하였다. 이때, 과부하 검출이 실절삭구간에서만 수행될 수 있도록 하기 위하여, 스핀들모터의 부하는 소재를 이송하기 위한 가감속 구간을 제외한 구간에 대해서 검출되고, 서보모터의 부하는 급속이송 구간과 가감속 구간을 제외한 구간에 대해서 검출된다.
그러나, 이러한 종래의 방법으로는 공구 이상시에 발생하는 다음과 같은 다양한 이상부하에 대해서는 판단하기 어렵다는 문제점이 있다.
첫째, 정상 운전중에도 가공축의 이송 방향에 따라 실절삭시에 무부하 이송시보다 더 적은 부하전류가 발생할 때도 있다. 예컨대, 수평형 선반에서는 공구대를 위치이동시키는 동안에 비절삭시가 실절삭시보다 더 큰 부하전류를 나타낼 수 있다. 즉, 무거운 공구대가 이동하므로서 중력의 영향으로 실절삭시보다 큰 부하전류를 나타내게 된다. 또한, 서보모터의 부하는 절삭공정시의 공구 방향 및 소재 의 형상에 따라 달라지므로 스핀들모터의 부하처럼 절삭 부하와 비례관계에 있지 않으며, 다축 공정일 경우에는 일정한 부하 패턴을 결정할 수 없게 된다.
둘째, 머시닝센터에서 사용하는 공구는 여러 개의 날을 갖는 것이 보편적이며, 이 중 한두개의 날이 마모 파손시는 불규칙적인 진동부하 전류가 발생한다. 이때에는 정상부하시 부하 전류치를 기준으로 높거나 낮아지는 진동부하 전류치를 나타내게 된다. 이때 낮은 진동부하 전류치일때는 공구의 이상 여부를 검출할 수 없게 된다.
셋째, 공구가 과다 마모 또는 부분적으로 파손된 상태로 가공이 진행되면 과부하가 발생하지만, 공구날이 부러짐에 따라 공구날이 소재면에 닿지 않고 무부하로 되는 경우가 있다. 이 때에는 종래의 방법, 즉, 스핀들모터 또는 서보모터에 공급되는 전류의 값이 기준이 되는 최대값을 초과하는지의 여부를 판단하여 과부하를 검출하는 방식으로는 공구의 마모 또는 파손을 검출할 수가 없다. 따라서, 다음 가공 공정에서의 공구의 절입량이 과다하게 되어 다음 공정의 공구 또한 파손되게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 과다 마모에 따른 절삭가공중의 과부하에 의한 공구 이상은 물론 공구 파손에 따른 무부하에 의한 공구 이상에 대해서도 정확하게 검출이 가능한 공구 이상 검출장치 및 검출방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 공구의 이상 검출이 비절삭구간을 제외 하고 실절삭구간에 대해서만 이루어지도록 함으로써 공구의 이상을 보다 정확하게 검출할 수 있는 공구 이상 검출장치 및 검출방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공작기계의 공구 이상 검출방법은, 상기 공작기계가 정상적으로 동작하는 동안 스핀들모터 및/또는 서보모터에서 측정되는 정상 부하전류치의 허용 최소값 및 최대값을 결정하는 단계; 상기 공작기계의 동작 중에 상기 스핀들모터 및/또는 상기 서보모터의 부하전류치를 측정하는 단계; 상기 측정된 부하전류치가 상기 최소값과 상기 최대값 사이의 범위 내에 있는지를 판별하는 단계; 및 상기 판별단계의 판별 결과 상기 범위를 벗어나는 경우 상기 공작기계의 공구에 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 측정단계 후에, 상기 측정된 부하전류치를 필터링하여 상기 공작기계의 무절삭구간을 제외한 실절삭구간에 대해서만 상기 측정된 부하전류치를 추출하는 단계가 수행된다. 이때, 상기 판별단계에서는, 상기 추출단계에서 얻어진 상기 필터링된 부하전류치가 상기 범위 내에 있는지를 판별한다.
여기에서, 상기 추출단계는: 가공 대상이 되는 소재의 절삭구간중 무부하가 발생하는 구간인 접근량구간과 포켓구간 및 도피량구간, 및 상기 서보모터의 가감속구간에서 측정된 부하전류치를 제외하는 단계;를 포함한다.
측정치의 제외단계는 1차 필터링과 2차 필터링을 거쳐 수행된다. 1차 필터 링은 상기 절삭구간중 가감속구간 및 상기 접근량구간에서의 상기 측정된 부하전류값을 필터링하는 것을 의미하고, 2차 필터링은 상기 1차필터링된 부하전류값을 도피량구간의 시간만큼 지연한 후 상기 도피량구간에서의 상기 1차필터링된 부하전류값을 필터링하는 것을 의미한다.
본 발명에 따르면, 절삭공구의 과다 마모에 의한 과부하는 물론이고, 파손에 의하여 절삭공정이 행해지지 않은 경우에 대한 검출도 가능하게 되며, 이에 따라, 다음의 절삭공정에서 절삭공구의 동반 파손을 방지할 수 있다. 또한, 무부하구간을 제외한 실절삭구간에 대해서만 과부하 또는 무부하를 유발하는 절삭공구의 이상 여부를 검출할 수 있으므로, 절삭공구의 이상을 보다 정확하게 검출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기와 같은 공작기계의 공구 이상 검출방법을 수행하는 공작기계의 공구 이상 검출장치가 제공된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 검출장치가 채용되는 공작기계에 의해 소재가 절삭되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
절삭 대상이 되는 소재(30)는 테이블(20) 위에 올려져 있고, 소재(30)의 상부에는 절삭공구가 장착된 스핀들(40)이 놓여 있다. 테이블(20)은 X축 서보모터(11), Y축 서보모터(13) 및 Z축 서보모터(15)에 의해 이들 각 축방향으로 이동되며, 이에 의해 테이블(20) 위의 소재(30)가 이송된다. 테이블(20)에 의해 소재(30)가 이송되는 동안 스핀들(40)이 스핀들모터(17)에 의하여 구동되며, 이에 따라, 절삭공구에 의해 소재(30)가 절삭된다.
한편, 도 1 에서는 소재(30)가 테이블(20)에 의해 우측으로부터 좌측으로 이송되는 경우를 가정하여 도시한 것으로서, 소재(30)의 최초 위치로부터 소재(30)가 절삭공구에 이르기까지의 구간은 접근량구간으로, 소재(30)의 절삭 가공이 완료된 후부터 테이블(20)이 소정 위치에 멈추기까지의 구간은 도피량구간으로, 그리고 소재(30)의 형상에 따라 소재(30)의 중앙 부위에 실제로 절삭공구에 의해 가공되지 않는 함몰부위에 대응되는 구간은 포켓구간으로 정의되어 있다
도 2 는 도 1 의 상태에서 소재(30)가 실제로 가공될 때의 X-축 서보모터(11)의 부하전류값을 도시한 것으로서, 공구가 정상적인 절삭 동작을 수행하는 경우의 부하전류값을 도시한 것이다. 본 발명에 따른 공구 이상 여부 검출방법은 각 서보모터(11, 13, 15)는 물론 스핀들모터(17)에 대해서도 행해지며, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 본 발명에 따른 검출방법이 X-축 서보모터(11)에 대하여 수행되는 예를 설명한다.
실제 절삭을 위해 소재(30)가 이송되는 구간은 전술한 바와 같이 가감속구간, 접근량구간, 도피량구간, 포켓구간, 및 실절삭구간을 포함하여 구성된다. 또한, 접근량구간 전과 도피량구간 후에는 가감속구간이 존재한다. 가감속구간은, 소재(30) 가공 동작이 개시되는 시점에 소재(30)를 정지 상태로부터 이송 상태로 변화시키는 가속구간과, 소재(30) 가공 동작이 완료된 시점에 소재(30)를 이송 상태로부터 정지 상태로 변화시키는 감속구간을 포함한다. X-축 서보모터(11)는 실절삭구간에서 주로 부하가 걸리므로, 도 2 에 도시된 바와 같이, 공작기계의 정상 적인 절삭공정이 수행되는 동안에는 실절삭구간에서 측정되는 정상 부하전류값은 일정한 크기의 전류값을 나타내며 다른 구간(접근량구간, 포켓구간 및 도피량구간)에서는 이보다 작은 전류값을 나타낸다. 또한, 가감속구간에서는 정상 동작시의 부하전류값에 비하여 큰 전류값을 나타낸다.
도 3 은 도 1 에 도시된 공작기계의 동작을 제어하는 제어시스템을 도시한 도면이다. 공작기계 제어시스템인 CNC는 서보모터 및 스핀들모터(17)를 구동하기 위한 서보모터 드라이브(61, 62), 서보모터 드라이브(61, 62)를 비롯한 장치를 제어하며 본 발명에 따른 공구 이상 검출 방법을 수행하는 프로그램을 내장하는 NC(70), 화면표시장치 및 이상부하 발생시 NC로부터 공구 스킵(SKIP) 또는 기계정지명령을 하달받아 이를 수행하는 PMC(80)를 포함한다.
상기 NC(70)장치는 공작기계의 스핀들모터 및/또는 서보모터의 허용부하 최소값 및 최대값과, 소재의 실절삭구간 정보와 비절삭구간 정보를 미리 입력받는 입력부와, 상기입력된 정보를 기억하는 메모리부와, 상기 공작기계가 정상적으로 동작하는 동안 스핀들모터 및/또는 서보모터의 부하전류치를 측정하는 수단과, 상기 공작기계의 실절삭구간 중에 측정된 상기 스핀들모터 및/또는 상기 서보모터의 부하전류치가 상기 최소값과 상기 최대값 사이의 범위를 벗어나는 경우, 상기 공작기계의 공구에 이상이 발생한 것으로 판단하여 공구 스킵(SKIP) 또는 상기 공작기계에 정지명령을 하달하는 처리장치부로 구성되고,
상기 PMC(80)는 상기 NC장치의 처리장치부로부터 공구 스킵(SKIP) 또는 상기 공작기계에 정지명령을 하달받아 이를 수행하는 것을 특징으로 한다.
NC(70)는 공작기계의 동작에 필요한 각종 정보를 입력받는다. NC(70)가 입력받는 정보는, 소재(30)의 접근량구간, 포켓구간, 도피량구간에 대한 정보를 포함하는 M-코드, 및 각 서보모터(11, 13, 15)의 동작에 관련되어 있는 피드신호, 속도도달, 포지션 등에 대한 정보를 포함한다. 또한, NC(70)는 공작기계의 정상 동작시의 스핀들모터(17) 및 각 서보모터(11, 13, 15)의 정상 부하전류값에 대한 정보를 입력받는다.
또는 NC(70)는 전달받은 각종 정보를 토대로 필터링함으로써 실절삭구간에서의 측정 부하전류값을 구하고, 이를 정상 부하전류값과 비교하여 공작기계의 이상 여부를 판별한다. 이때, NC(70)는 전달되는 정상 부하전류값이 최소값과 최대값의 범위 내에 있는가를 판별한다. PMC(80)는 기계에 동작을 내리거나 이상부하 발생시 공구 스킵(SKIP) 또는 기계정지명령을 수행한다.
본 발명은 측정된 부하전류값이 이 최소값과 최대값 사이의 값인 경우 절삭공구가 이상 없이 정상 동작하는 것으로 판단하는 것을 주 요지로 한다.
이하에서는 도 4 및 도 5 를 참조하여 본 발명에 따른 절삭공구 이상 여부 검출 방법을 보다 상세하게 설명한다.
공작기계를 이용하여 소재(30)의 절삭가공을 시작하기 전에, X-축 서보모터(11)의 부하전류값의 최소치와 최대치가 결정된다.(S10) 최대값과 최소값은 공작기계가 정상적으로 동작되는 동안에 측정한 부하전류값을 토대로 결정된다. 최대값과 최소값은 소재(30)의 종류나 절삭공구의 종류 또는 절삭동작의 패턴 등에 따라 상이할 수 있는 것으로서, 정상동작시의 측정치를 토대로 사전에 결정되어 NC(70) 내에 기록되거나 사용자에 의해 NC(70)에 입력된다. 이와 함께 NC(70)에는 전술한 바와 같은 M-코드 등과 같이 절삭공구의 이상 여부 검출에 필요한 각종 정보가 사전에 입력된다.
공작기계의 실제 동작 중의 절삭공구의 이상 여부를 검출하기 위해서는, 먼저 공작기계가 동작하는 동안 X-축 서보모터(11)의 부하전류값이 측정된다.(S20) 이때 측정된 값은 동작 개시 시점부터 동작 종료 시점까지(즉, 가감속구간, 접근량구간, 실절삭구간, 포켓량구간, 도피량구간을 포함하는 소재(30)가 이송되는 전 시구간)의 X-축 서보모터(11)의 부하전류값이다. 따라서, 측정된 부하전류값에 대한 총 데이터 중에서 공작기계의 무절삭구간을 제외한 실절삭구간에 대해서 측정된 데이터만 추출하기 위하여 측정된 부하전류치를 필터링한다(S30, S40). 필터링은 부하전류치의 측정 완료 후 또는 부하전류치가 측정되는 동안 이와 동시에 수행된다.
여기에서 필터링이란, 측정된 전류부하치 중에서 무절삭구간, 즉, 소재(30)의 접근량구간, 포켓구간, 도피량구간 및 가감속구간에서의 측정치를 제거하는 것을 의미하며, 이와 같은 필터링은 다음과 같은 1차필터링(S30)과 2차필터링(S40)으로 나누어 수행된다.
1차필터링(S30)은 가감속구간 및 접근량구간에서의 측정된 부하전류값을 필터링하는 공정이다. 도 5 에서 a 는 X-축 서보모터에 공급되는 피드신호를 나타내는 것으로서, CNC(70)가 X-축 서보모터 드라이브(61)로 전송하는 신호이다. 피드신호 a 가 턴온되어 있는 구간에서 X-축 서보모터(11)가 소재(30)를 X-축 방향으로 이송하도록 구동된다. 참조부호 c 는 X-축 서보모터(11)에서 측정되는 실시간 부 하전류값을 서보모터(11)의 정격에 대한 백분율로서 나타낸 것이다.
참조부호 b 는 1차 및 2차 필터링을 수행할 구간에 대한 정보를 제공하는 신호, 즉, 본 발명에 따른 공구 이상 여부 검출을 위해 실절삭구간을 구하기 위한 정보를 제공하는 신호를 나타낸다. 이 신호 b 는 NC(70) 에 입력된 정보를 토대로 NC(70)가 발생시키며, 예컨대, 서보모터(11, 13, 15))의 이송동작 여부, 스핀들모터(17)의 속도 도달 여부, 스핀들모터(17)의 정속도 제어 여부, 및 M-코드에 포함되어 있는 정보를 토대로하여 결정된다.
실시간 측정된 부하전류값 c 를 신호 b 의 변화에 따라 가감속시간만큼 바이패스하고 피드신호 a 가 오프에서 온으로 바뀔 때에 작업자가 지시한 접근량구간의 시간만큼 바이패스시킴으로써 1차 필터링된 부하전류값 d 가 얻어진다. 즉, 피드신호 a 가 ON 된 상태에서 가감속구간과 접근량구간을 신호 b 를 기준으로 판별하여 이 구간들에서의 신호 c 를 제거함으로써 1차 필터링된 부하전류값 d 를 얻을 수 있다.
그리고 나서, 1차필터링된 부하전류값에서 도피량구간에 대응되는 부분을 제거하는 2차필터링이 행해진다.(S40) 2차필터링은 1차필터링된 부하전류값 d 을 도피량구간의 시간만큼 지연한 후 도피량구간에서의 부하전류값을 필터링함으로써 수행된다. 즉, 피드신호 a 의 OFF 시 신호지연용으로 저장된 값에 해당되는 시간만큼의 구간을 신호 c 에서 삭제함으로써 신호 c 에서 도피량구간을 필터링한다. 접근량구간은 피드 개시 시점부터 측정할 수 있으나, 도피량구간은 피드 종료전 일정시간이므로 실시간으로 부하 측정시 입력되는 값을 통해서는 도피량구간의 개시시 점을 알 수가 없다. 따라서, 1차필터링된 부하전류값을 도피량시간만큼 지연시킨 신호에서 피드신호 a 가 ON 되는 구간(피드신호 a 가 OFF 상태인 구간을 제외한 구간)이 실절삭구간이 된다. 도 5 에서 참조부호 e 는 2차 필터링된 신호를 가리킨다.
한편, 2차 필터링에 의해 실절삭구간이 얻어진 후, M-코드 내에서 포켓영역에 해당되는 것으로 설정된 구간도 실절삭구간에서 제외된다. 이러한 포켓영역에 대한 부하전류치의 필터링은 1차필터링시에 함께 행해지도록 할 수도 있다.
이와 같이 1차필터링과 2차필터링에 의해서 무절삭구간에서의 부하전류값이 제외된 신호 e 는 실절삭구간에서 측정된 부하전류값만을 포함하게 된다. 다음 단계에서는 필터링된 부하전류값이 미리 결정되어 있는 최소값과 최대값 사이의 값인지를 판단한다.(S50) 이때, 최소값과 최대값 사이인지를 판단하는 대상은 신호 e 의 파형에서 상승 에지 부분을 제외한 부분이다.
만약 신호 e 의 값이 최대값보다 큰 경우에는 절삭공구의 과다 마모 등에 의하여 과부하가 걸린 상태라고 판단할 수 있고, 최소값보다 작은 경우에는 절삭공구의 파손에 의하여 절삭공정 자체가 수행되지 않는 경우라고 판단할 수 있다. 따라서, 판단 결과 필터링된 부하전류값이 최소값과 최대값 사이에 있는 경우에는 정상동작으로 판단하고(S60), 그렇지 않은 경우에는 알람을 울리거나 절삭공구를 자동으로 교체하는 작업을 수행한다.(S70)
이에 따라 하나의 절삭공정 수행에 따른 절삭공구의 이상 검출이 완료되고, 다음번 절삭공정에 대해서 이와 같은 모든 과정이 반복된다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 X-축 서보모터(11)에 대해서 본 발명이 적용된 예, 즉, X-축 서보모터(11)가 정상적인 절삭동작을 행하는 동안의 부하 전류치의 최대값과 최소값을 구하고 실 절삭시에 측정된 부하전류치가 이 최대값과 최소값 사이의 값인 경우 정상 절삭동작이 행해지는 것으로 판단하는 예를 설명하였다. 그런, X-축 서보모터(11)는 물론이고, 다른 서보모터(13, 15) 및 스핀들모터(17)에 대해서도 동일한 방식이 적용될 수 있다. 이 경우, 다른 서보모터(13, 15) 및 스핀들모터(17)에 대해서도 각각 정상 동작시의 부하전류치의 최대값과 최소값이 측정되어 결정되어야 하고, 실제 절삭동작 중에도 공구(50) 이상 여부를 판단하기 위해서 다른 서보모터(13, 15) 및 스핀들모터(17)의 부하전류치가 각각 측정되어야 한다. 이 경우, 각 서보모터(11, 13, 15) 및 스핀들모터(17)에는 측정전류값의 허용 최대치 및 최소치는 접근량과 도피량 입력 후 1회 시절삭하면 자동으로 측정기록된다.
이때, 스핀들모터(17)의 경우에는, 공구(50)의 과다 마모에 의해 소재(30)를 공구(50)가 절상하지 못하는 경우에 과부하에 의해 부하전류치가 과도하게 증가하고, 공구(50) 파손에 의해 무부하가 발생할 경우에는 부하전류치가 과도하게 하강하므로, 상기한 X-축 서보모터(11)의 경우와 동일하다.
그러나, 서보모터(13, 15)의 경우는 이와 다를 수 있다. 즉, 절삭이송 방향의 수직 방향으로 테이블(20)을 이송하는 서보모터의 경우에는, 공구(50)가 심하게 마모되어 기계적 과부하가 발생하는 경우에 부하 전류가 과도하게 하강하는 경우가 있다. 이 경우 기계적 과부하 발생에 의한 서보부하 전류가 상승하는 것이 일반적 이지만 서보축의 부하는 실가공의 절삭공정과 공구방향 및 소재형상에 따라 달라지므로 주축부하처럼 절삭부하와 비례관계에 있지 않다. 따라서 특정한 가공공정과 공구장착 방법에 따라서는 가공부하와 서보부하가 비례하지 않는다. 반대로 공구(50)의 파손에 의해 기계적 무부하가 발생하는 경우에 테이블(20)의 관성 부하를 받으면서 위치 제어를 하게 되므로 부하 전류가 과도하게 상승하는 경우가 있다. 더욱이, 절삭 이송 방향에 대해 정확하게 평행하거나 수직인 방향이 아닌 특정 방향으로 테이블(20)을 이송하는 서보모터의 경우에는 이와 같은 관성 부하와 기계적 부하가 결합된 부하에 의해 정상 동작시의 부하전류치의 범위가 또 다른 형태를 갖는다.
그러나, 어느 경우이든, 서보모터의 정상 동작시의 부하 전류치의 최대값과 최소값을 결정하고, 실 절삭 중에 부하전류치가 최대값과 최소값 사이의 범위를 벗어나는 경우 공구 이상으로 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실부하전류치가 정상 동작시의 기준 전류값의 허용 최대치보다 큰 경우는 물론이고 허용 최소치보다 작은 경우에도 공구가 이상이 있는 것으로 판단한다. 따라서, 절삭공구의 과다 마모에 의한 과부하는 물론이고, 파손에 의하여 절삭공정이 행해지지 않은 경우에 대한 검출도 가능하게 된다. 이에 따라, 다음의 절삭공정에서 절삭공구의 동반 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 무부하구간을 제외한 실절삭구간에 대해서만 과부하 또는 무부하를 유발하는 절삭공구의 이상 여부를 검출할 수 있으므로, 절삭공구 의 이상을 보다 정확하게 검출할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시는 본원 발명의 특허청구범위 내에 있는 것이다.

Claims (8)

  1. 공작기계의 공구 이상 검출방법에 있어서,
    상기 공작기계가 정상적으로 동작하는 동안 스핀들모터 및/또는 서보모터에서 측정되는 정상 부하전류치의 허용 최소값 및 최대값을 결정하는 단계;
    상기 공작기계의 동작 중에 상기 스핀들모터 및/또는 상기 서보모터의 부하전류치를 실시간 측정하는 단계;
    상기 실시간 측정된 부하전류치를 필터링하여 상기 공작기계의 무절삭구간을 제외한 실절삭구간에 대해서만 상기 측정된 부하전류치를 추출하는 단계;
    상기 추출단계에서 추출된 부하전류치가 상기 최소값과 상기 최대값 사이의 범위 내에 있는지를 판별하는 단계;
    상기 판별단계의 판별 결과 상기 최소값과 최대값 사이의 범위를 벗어나는 경우 상기 공작기계의 공구에 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 이상 검출방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출단계는:
    상기 측정된 부하 전류치중 공구와 가공 대상이 되는 소재의 접근량구간과 포켓구간 및 도피량구간, 가감속구간에서의 측정치를 제외시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 이상 검출방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제외시키는 단계는:
    상기 가감속구간 및 상기 접근량구간에서의 상기 측정된 부하전류값을 제외시키는 1차필터링 단계; 및
    상기 1차필터링된 부하전류값을 도피량구간의 시간만큼 지연한 후 도피량구간을 제외하고 포켓구간이 있을시 포켓구간을 제외시키는 2차필터링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 이상 검출방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정상 부하전류치의 허용 최소값 및 최대값은 정상가공시 정상부하 측정으로 얻어지는 실부하의 범위인 최소값과 최대값가공 대상이 되는 소재를 시범 절삭하여 얻어지는 부하전류치의 최소값과 최대값을 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 이상 검출방법
  5. NC장치와 PMC로 이루어지는 공작기계의 공구 이상 검출장치에 있어서,
    상기 NC장치는 공작기계의 스핀들모터 및/또는 서보모터의 허용부하 최소값 및 최대값과, 소재의 실절삭구간 정보와 비절삭구간 정보를 미리 입력받는 입력부와, 상기입력된 정보를 기억하는 메모리부와, 상기 공작기계가 정상적으로 동작하는 동안 스핀들모터 및/또는 서보모터의 부하전류치를 실시간으로 측정하는 수단과, 상기 공작기계의 실절삭구간 중에 측정된 상기 스핀들모터 및/또는 상기 서보모터의 부하전류치가 상기 최소값과 상기 최대값 사이의 범위를 벗어나는 경우, 상기 공작기계의 공구에 이상이 발생한 것으로 판단하여 공구 스킵(SKIP) 또는 상기 공작기계에 정지명령을 하달하는 처리장치부로 구성되고,
    상기 PMC는 상기 NC장치의 처리장치부로부터 공구 스킵(SKIP) 또는 상기 공작기계에 정지명령을 하달받아 이를 수행하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 이상 검출장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 NC는, 상기 측정된 부하전류치를 필터링하여 상기 공작기계의 무절삭구간을 제외한 실절삭구간에 대해서만 상기 측정된 부하전류치를 추출하여, 상기 필터링된 부하전류치에 기초하여 공구 이상 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 이상 검출장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 NC는, 가공 대상이 되는 소재의 접근량구간과 포켓구간 및 도피량구간, 및 가감속구간 중 적어도 어느 하나 이상에 대한 정보를 토대로, 상기 측정된 부하전류치 중 무절삭구간에서의 측정치를 제거하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 이상 검출장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 NC 는, 상기 가감속구간 및 상기 접근량구간에서의 상기 측정된 부하전류값을 제거하는 1차필터링, 및 상기 1차필터링된 부하전류값을 도피량구간의 시간만큼 지연한 후 도피량구간을 제외하고 포켓구간이 있을시 포켓구간을 제외시키는 2차필터링 단계;를 통해 상기 무절삭구간에서의 측정치를 제거하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구 이상 검출장치.
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