KR102003997B1 - 공작기계의 절삭유 분사 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

공작기계의 절삭유 분사 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 모재 가공을 위한 공구를 클램핑 또는 언클램핑 하는 스핀들 헤드와, 상기 스핀들 헤드를 회전시키는 스핀들 모터와, 상기 스핀들 헤드의 부하값량을 검출하는 부하량감지센서와, 모재 가공시 상기 모재의 가공 부위에 절삭유를 분사하는 절삭유 노즐부와, 상기 절삭유 노즐부의 절삭유 분사를 위해 구동되는 절삭유 모터와, 상기 절삭유 노즐부로부터 분사되는 절삭유의 토출량을 검출하는 토출량감지센서와, 상기 공구의 종류에 따른 스핀들 헤드의 부하값량과, 상기 스핀들 헤드의 부하값량에 따른 절삭유 토출량과, 상기 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터의 회전 속도의 정보가 포함된 메모리부와, 상기 스핀들 모터, 부하량감지센서, 절삭유 모터, 토출량감지센서 및 메모리부와 연계되어 상기 스핀들 헤드의 부하값량에 따라 상기 절삭유 모터를 제어하여 절삭유의 토출량을 조절하는 제어부를 포함하는 공작기계의 절삭유 분사 제어장치를 제공한다.

Description

공작기계의 절삭유 분사 제어장치 및 제어방법{APPARATUS FOR CONTROLLING CUTTING OIL INJECTION OF MACHINE TOOL AND METHOD THEREOF}
본 발명은 공작기계의 절삭유 분사 제어장치 및 제어방법에 관한 것이며, 구체적으로 모재 가공 상황에 따라 자동적으로 가공 부위에 분사되는 절삭유량이 조절되는 공작기계의 절삭유 분사 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 모재)를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다.
구체적으로 이러한 공작기계는 모재를 가공하는 방식에 따라, 칩(chip)이 발생하는 방식의 절삭가공과 칩이 발생하지 않는 비절삭 방식의 성형가공으로 대별된다. 따라서, 가공 과정 중 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라 하고, 가공 과정 중 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 성형공작기계라고 한다.
상기 절삭공작기계는 크게 모재가 회전하고 고정된 공구가 이동하여 가공하는 터닝센터(Turning Center)와, 공구가 회전하고 모재가 이동하여 가공하는 머시닝센터(Machining Center)로 구분할 수 있다.
이러한 절삭공작기계는 모재 가공을 위한 공구를 클램핑 또는 언클램핑 하는 스핀들 헤드와, 상기 스핀들 헤드를 회전시키는 스핀들 모터와, 이들을 제어하는 제어부가 구비된다.
한편, 절삭공작기계는 모재와 툴을 접촉하여 가공을 수행하기 때문에 마찰열이 발생하고, 이러한 마찰열은 절삭공작기계의 내구성 저하를 초래한다. 또한, 절삭 가공으로 생기는 칩이 그대로 방치될 경우 정밀한 모재 가공을 꾀할 수 없게된다.
따라서, 상용되어 있는 절삭공작기계는 고품질의 공작물을 얻기 위해 발생열을 신속하게 제거함과 동시에 원활한 칩의 제거를 위해 절삭유를 사용하고 있으며, 모재 가공시 절삭유를 분사하기 위해, 상용되어 있는 절삭공작기계는 상기 모재의 가공 부위에 절삭유를 분사하는 절삭유 노즐부와, 상기 절삭유 노즐부의 절삭유 분사를 위해 구동되는 절삭유 모터를 구비하고 있다.
그러나, 기존의 경우 절삭유 사용은 사용자가 ON/OFF 여부를 스위치로 조작 하며, 이러한 경우에 있어서도 절삭유 사용량에 대한 명확한 기준 없이 일률적인 절삭유가 분사되어 사용되었다.
따라서, 종래 기술의 경우에는 필요 이상의 절삭유 소비에 따른 총 제품 생산 비용의 증가의 문제가 있다.
또한, 더 나아가 필요 이상의 절삭유 소비에 따른 폐수처리 문제 및 환경 오염에 대한 문제를 야기시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 모재 가공 상황에 따라 자동적으로 가공 부위에 분사되는 절삭유량을 조절하는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 모재 가공 상황에 따라 자동적으로 가공 부위에 분사되는 절삭유량을 제어하는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 모재 가공을 위한 공구를 클램핑 또는 언클램핑 하는 스핀들 헤드와, 상기 스핀들 헤드를 회전시키는 스핀들 모터와, 상기 스핀들 헤드(120)의 실제 부하값(Tr)를 검출하는 부하량감지센서(122)와, 모재(110) 가공시 상기 모재(110)의 가공 부위에 절삭유를 분사하는 절삭유 노즐부(130)와, 상기 절삭유 노즐부(130)의 절삭유 분사를 위해 구동되는 절삭유 모터(131)와, 상기 절삭유 노즐부(130)로부터 분사되는 절삭유 토출량(Lr)을 검출하는 토출량감지센서(132)와, 상기 스핀들 헤드(120)에서 발생하는 가공 전 스핀들 헤드(120)의 공구별 기본 부하값(Ti)과, 모재(110) 가공시 발생하는 순수 부하값(T)과, 상기 순수 부하값(T)에 따른 절삭유 토출량(L)과, 상기 절삭유 토출량(L)에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)의 정보가 포함된 메모리부(150)와, 상기 스핀들 모터(121), 부하량감지센서(122), 절삭유 모터(131), 토출량감지센서(132) 및 메모리부(150)와 연계되어, 모재 가공 상태에 따라 절삭유량을 제어하는 제어부(140)를 포함하는 공작기계의 절삭유 분사 제어장치(100)를 제공한다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 부하량감지센서(122)로써 검출된 스핀들 헤드(120)의 실제 부하값(Tr)에서 상기 메모리부에 저장되어 있는 가공 전 스핀들 헤드(120)의 기본 부하값(Ti)를 뺀 순수 부하값(T)을 계산하고, 상기 순수 부하값(T)에 따라 상기 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)를 제어하여 절삭유 토출량(L)을 조절하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 상기 부하량감지센서(122)는 상기 스핀들 모터(121)에 구비되며, 상기 스핀들 모터(121)에 공급되는 전류량으로써 상기 스핀들 헤드(120)의 실제 부하값(Tr)를 검출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 토출량감지센서(132)는 상기 절삭유 모터(131)에 구비되며, 상기 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)를 감지하여 절삭유 토출량(Lr)을 검출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부(140)는 상기 스핀들 헤드(120)의 순수 부하값(T)이 클수록 상기 절삭유 모터(131)의 회전을 증가시켜 가공부위에 절삭유를 더 많이 토출되게 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부(140)는 상기 메모리부(150)에 상기 스핀들 헤드(120)에 클램핑된 공구(123)의 정보가 존재하지 아니한 경우, 상기 스핀들 헤드(120)를 기설정된 일정 속도 및 시간에서 회전시켜 기본 부하값(Ti)을 검출하고, 상기 기본 부하값에 근거하여 계산된 순수 부하값(T)에 따른 절삭유 토출량 및 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도를 생성하여, 상기 공구(123)의 생성된 기본 부하값, 절삭유 토출량, 절삭유 모터(131)의 회전 속도를 상기 메모리부(150)에 저장시키는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명은 모재(110)를 가공하기 위해 공구(123)를 클램핑하여 스핀들 모터(121)로써 회전하는 스핀들 헤드(120)와, 상기 스핀들 헤드(120)에 의해 모재(110) 가공시 절삭유 분사로써 유동되는 절삭유를 가공 부위에 분사하는 절삭유 노즐부(130)와, 상기 절삭유 분사를 제어하는 제어부(140)를 포함하는 공작기계에 있어서, 모재(110) 가공 전 공작기계에 구비된 메모리부(150)로부터 기설정된 모든 공구(123)의 스핀들 헤드(120) 기본 부하값(Ti)과, 상기 스핀들 헤드(120)의 가공시 실제 부하값(T)에 따른 절삭유 토출량(L)과, 상기 절삭유 토출량(L)에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)의 정보를 상기 제어부(140)에 로딩하는 제1단계와, 이 후, 상기 스핀들 헤드(120)에 클램핑된 공구(123)의 종류를 확인하는 제2단계와, 이 후, 상기 클램핑된 공구(123)가 상기 메모리로부터 로딩된 공구(123)의 정보에 존재하는지 여부를 판단하는 제3단계와, 이 후, 상기 클램핑된 공구(123)의 정보가 존재하는 경우에 해당 공구(123)의 정보를 로딩하고, 모재(110) 가공을 시작하는 제4단계와, 이 후, 상기 스핀들 모터(121)에 구비된 부하량감지센서(122)로써 상기 스핀들 헤드(120)의 실제 부하값(Tr)을 실시간으로 검출하는 제5단계와, 이 후, 상기 절삭유 분사에 구비된 토출량감지센서(132)로써 상기 절삭유 모터(131)의 회전 속도를 감지하여 절삭유 토출량(Lr)을 실시간으로 검출하는 제6단계와, 이 후, 검출된 상기 스핀들 헤드(120)의 실제 부하값(Tr), 절삭유 토출량(Lr)을 로딩된 공구(123) 정보와 비교하여 상기 절삭유 모터(131)를 제어함으로써 분사되는 절삭유 토출량을 조절하는 제7단계를 포함하는 공작기계의 절삭유 분사 제어방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 제7단계는, 기설정된 스핀들 헤드(120)의 기본 부하값(Ti), 상기 기본 부하값(Ti)에 의해 계산된 순수 부하값(T), 상기 순수 부하값(T)에 따른 절삭유 토출량(L) 및 상기 절삭유 토출량(L)에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)를 기준으로, 현재 검출된 절삭유 토출량이 기설정된 절삭유 토출량(L) 보다 적은 경우는 상기 절삭유 모터(131)의 회전수를 증가시키고, 현재 검출된 절삭유 토출량이 기설정된 절삭유 토출량(L)보다 많은 경우는 상기 절삭유 모터(131)의 회전수를 감소시켜, 기설정된 절삭유 토출량(L)에 따른 절삭유 모터(131)의 회전수와 동일하게 상기 절삭유 모터(131)를 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제3단계는, 상기 클램핑된 공구(123)의 정보가 존재하지 않는 경우, 가공 전에 상기 스핀들 헤드(120)를 기설정된 초기 회전 속도로 5초 동안 회전시켜 기본 부하값의 평균값을 검출하는 제3-1단계와, 이 후, 상기 기본 부하값의 평균값에 따른 절삭유 토출량(L)과 절삭유 토출량(L)에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)를 생성하는 제3-2단계와, 이 후, 상기 스핀들 헤드(120)의 회전 속도를 100rpm 단위로 증가시키고, 증가된 회전 속도가 상기 스핀들 모터(121)의 한계에 도달하였는지 판단하는 제3-3단계와, 이 후, 증가된 회전 속도가 상기 스핀들 모터(121)의 한계에 도달한 경우 공구(123)의 정보를 메모리부(150)에 저장한 후 상기 제4단계를 시작하는 제3-4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 모재 가공 상황에 따라 자동적으로 가공 부위에 분사되는 절삭유량이 조절되어 가공물의 총 생산비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 모재 가공 상황에 따라 자동적으로 가공 부위에 분사되는 절삭유량이 조절되어 환경 문제를 감소하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어장치를 포함하는 공작기계를 개략적으로 도시된 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어장치의 메모리부에 설정되는 공구의 가공 전 상태에서의 스핀들 헤드 회전 속도와 부하값 정보가 개략적으로 도시된 테이블.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어장치의 메모리부에 설정되는 공구의 실제 부하값와 그에 따른 절삭유 토출량 및 절삭유 모터 회전 속도의 정보가 개략적으로 도시된 테이블.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어방법을 도시된 플로우 차트.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 주요한 특징은 모재(110) 가공 상황에 따라 자동적으로 가공 부위에 분사되는 절삭유 토출량이 조절되는 공작기계의 절삭유 분사 제어장치(100) 및 제어방법에 관한 것이며, 이러한 본 발명의 상세한 설명은 이하 기술한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어장치(100)를 포함하는 공작기계를 개략적으로 도시된 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 절삭유 분사 제어장치(100)는 크게, 스핀들 헤드(120), 스핀들 모터(121), 절삭유 노즐부(130), 절삭유 모터(131)를 포함한다.
상기 스핀들 헤드(120)는 모재(110) 가공을 위한 공구(123)를 클램핑 또는 언클램핑하며, 상기 스핀들 모터(121)가 상기 스핀들 헤드(120)에 직접 또는 간접적으로 장착되어 회전함으로써 모재(110)를 가공한다.
한편, 상기 절삭유 노즐부(130)는 모재(110) 가공시 상기 모재(110)의 가공 부위, 즉, 모재(110)와 공구(123) 사이에 절삭유를 분사하여 가공 과정 중 발생하는 칩을 제거하고 마찰열을 감소시켜 효율적인 가공성을 도모한다.
상기 절삭유 노즐부(130)를 통해 분사되는 절삭유는 미도시된 절삭유 탱크로부터 공급되며, 이러한 상기 절삭유 노즐부(130)의 절삭유 분사를 위해 상기 절삭유 모터(131)가 구동된다. 상기 절삭유 모터(131)는 절삭유 펌프를 구성하며, 상기 절삭유 펌프를 직접적으로 구동하여 상기 절삭유 노즐부(130)에 절삭유를 유동시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 이러한 모재(110) 가공시 절삭유 토출량을 제어하기 위해 부하량감지센서(122), 토출량감지센서(132), 메모리부(150), 및 제어부(140)를 더 포함한다.
상기 부하량감지센서(122)는 상기 스핀들 헤드(120)의 부하값를 검출하기 위해 구비된 것이며, 상기 스핀들 헤드(120)의 부하값는 크게 공구(123)의 무게와 스핀들 헤드(120)의 회전 속도에 따라 가변될 수 있다. 또한, 스핀들 헤드(120)의 회전 속도는 모재(110)의 절삭 속도 및 칩 발생량과도 비례한다.
따라서, 상기 부하량감지센서(122)는 상기 스핀들 모터(121)에 구비되며, 상기 스핀들 모터(121)를 구동하기 위해 공급되는 전류량으로써 상기 스핀들 헤드(120)의 부하값를 검출할 수 있다.
이하, 상기 부하량감지센서(122)로써 감지되는 부하값 중 모재 가공 전 모재와 접촉 없는 상태에서 검출한 부하값을 기본 부하값이라고 하며, 모재 가공시 검출한 부하값을 실제 부하값이라고 한다. 또한, 제어부(140)로써 상기 검출 부하값에서 기본 부하값을 뺀 부하값을 순수 부하값이라고 정의한다.
한편, 상기 토출량감지센서(132)는 모재(110) 가공시 상기 절삭유 노즐부(130)로부터 분사되는 절삭유 토출량을 검출하기 위해 구비된 것이다.
이러한 절삭유 토출량은 유속을 감지하여 검출될 수도 있으나, 결국 절삭유의 유속은 상기 절삭유 모터(131)의 회전 속도에 비례하므로, 상기 토출량감지센서(132)는 상기 절삭유 모터(131)에 구비되어 상기 절삭유 모터(131)의 회전 속도를 감지함으로써 절삭유 토출량을 검출하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 메모리부(150)는 공작기계의 각종 정보 이외에도, 공구(123)의 종류에 따른 스핀들 헤드(120)의 부하값와, 상기 스핀들 헤드(120)의 부하값에 따른 절삭유 토출량과, 상기 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도의 정보가 포함된다.
이러한 정보의 일실시예는 도 2 및 도 3을 통해서 설명될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어장치의 메모리부에 설정되는 공구의 가공 전 상태에서의 스핀들 헤드 회전 속도와 부하값 정보가 개략적으로 도시된 테이블이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어장치의 메모리부에 설정되는 공구의 실제 부하값와 그에 따른 절삭유 토출량 및 절삭유 모터 회전 속도의 정보가 개략적으로 도시된 테이블이다.
도 2는 여러 공구(123) 중 하나의 공구(123)에 대한 정보를 도시한 것이며, 각각의 공구별로 도 2에 도시된 정보가 상기 메모리부(150)에 저장되어 있다. 실제 사용하고자 하는 공구(123)의 정보가 포함되어 있지 아니한 경우는 후술한다.
이하, 모재(110)와 공구(123)가 접촉하지 아니한 상태를 가공 전 상태라고 하며, 모재(110)와 공구(123)가 접촉하여 가공이 되고 있는 상태를 가공 상태라고 표현한다.
도 2에 도시된 테이블은, 가공 전 상태에서 공구가 장착된 스핀들 헤드의 회전 속도(S) 및 그에 따른 스핀들 헤드의 기본 부하값(Ti)를 나타낸 테이블이다.
이러한 가공 전 상태의 정보와는 별개로, 도 3에 도시된 것과 같이 실제 가공시 절삭유를 제어하기 위한 테이블의 정보가 메모리부에 저장된다.
도 3을 참조하면, 메모리부(150)에는 가공시 발생하는 스핀들 헤드의 실제 부하값(Tr)에서 상기 가공 전 상태에서의 스핀들 헤드의 부하값(Ti)를 뺀 순수 부하값(T)과, 이러한 순수 부하값(T)에 따른 절삭유 토출량(L) 및 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)가 저장된다.
이러한 도 3에 도시된 정보는 도 2의 정보와 같이 공구마다 개별적으로 구비되는 것이 아니라, 모든 공구에 적용될 수도 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 스핀들 헤드(120)의 회전 속도는 가공(절삭)량으로 검출될 수 있다. 즉, 스핀들 헤드(120)의 회전 속도가 클수록 스핀들 헤드(120)의 부하값이 커지고, 또한 모재(110)의 절삭량 및 마찰열이 증가하므로 더욱 많은 절삭유를 필요로 하게 될 것이다.
요컨대, 스핀들 헤드(120)의 순수 부하값(T), 절삭유 토출량(L) 및 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)는 비례 관계에 있다.
이러한 점을 고려하여, 각 공구(123)는 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 스핀들 헤드(120)의 회전 속도(S)에 따라 요구되는 가공 전 상태의 스핀들 헤드(120)의 기본 부하값(Ti), 가공시 발생하는 스핀들 헤드의 실제 부하값(Tr)에서 상기 가공 전 상태에서의 스핀들 헤드의 기본 부하값(Ti)을 뺀 순수 부하값(T), 상기 순수 부하값(T)에 따른 절삭유 토출량(L) 및 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)를 상기 메모리부(150)에 미리 설정될 수 있다.
도 2 및 도 3의 테이블에서, 테이블 인덱스(table index)의 n값은 상기 스핀들 헤드(120)의 회전 속도(S)가 한계값, 즉 최대값이 될 때까지의 값을 나타낸다.
한편, 이러한 각종 공구의 정보가 저장된 메모리부(150)의 정보는 제어부(140)에서 사용된다.
상기 제어부(140)는 공작기계의 각종 구동을 제어하는 것 이외에, 모재(110) 가공시 상기 절삭유 모터(131)를 제어하여 절삭유 토출량(L)을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(140)는 상기 메모리부(150)에 저장된 공구(123)의 종류에 따른 가공 전 스핀들 헤드(120)의 기본 부하값(Ti)과, 상기 스핀들 헤드(120)의 기본 부하값(Ti)을 가지고 계산되는 순수 부하값(T)에 따른 절삭유 토출량(L)과, 상기 절삭유 토출량(L)에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)의 정보에 근거하여, 모재(110) 가공시 상기 스핀들 모터(121), 부하량감지센서(122), 절삭유 모터(131), 토출량감지센서(132) 및 메모리부(150)와 연계되어 절삭유 토출량을 조절할 수 있다.
즉, 제어부(140)는, 가공시 스핀들 헤드(120)의 실제 부하값(Tr)을 상기 부하량감지센서(122)로써 검출하여 가공 전 공구의 개별적인 기본 부하값(Ti)를 뺀 순수 부하값(T)를 계산하고, 현재 분사되는 절삭유 토출량(Lr)을 상기 토출량감지센서(132)로부터 검출하여, 상기 스핀들 헤드(120)의 순수 부하값(T) 및 절삭유 토출량(Lr)을 상기 메모리부(150)로부터 추출된 공구(123)의 정보와 비교하여 절삭유 토출량(Lr)을 가감할지 여부를 제어하는 것이다.
예를 들어, 실제 스핀들 헤드(120)의 순수 부하값(T)이 T3이면, 절삭유 토출량(L)이 L3이 되어야 하고 절삭유 모터의 회전 속도(V)가 V3이 되어야 하는데, 상기 토출량감지센서(132)로부터 검출된 실제 절삭유 토출량(Lr)이 L2라고 한다면 절삭유 모터의 회전 속도를 V3이 되도록 증가시키는 것이다.
한편, 상기 도 2 및 도 3에 도시된 테이블에 정의되지 아니한 범위, 즉 상기 부하량감지센서(122)에서 검출되어 계산된 스핀들 헤드(120)의 순수 부하값(T)이 T0 보다 낮은 경우에는 상기 절삭유 노즐부(130)에서 분사되는 절삭유 토출량(L)은 최소값인 L0 으로 제어될 수 있을 것이며, 상기 부하량감지센서(122)에서 검출되어 계산된 스핀들 헤드(120)의 순수 부하값(T)이 Tn 보다 높은 경우에는 상기 절삭유 노즐부(130)에서 분사되는 절삭유 토출량(L)은 최대값인 Ln 으로 제어될 수 있을 것이다.
또한, 상기 테이블에서 정의되지 않은 스핀들 헤드(120)의 순수 부하값(T)은 선형 보간법을 통해서 유추되어 제어될 수 있다.
또한, 상기 메모리부(150)에 미리 저장되어 있지 아니한 공구(123)가 사용될 때에는 사용자에 의해 메모리부(150)에 저장 후 모재(110) 가공을 하거나, 또는 다음과 같은 방식으로 상기 메모리부(150)에 공구(123)의 정보를 입력할 수 있을 것이다.
일단, 상기 메모리부(150)에 상기 스핀들 헤드(120)에 클램핑된 공구(123)의 정보가 존재하지 아니한 경우, 공구(123)가 클램핑 된 스핀들 헤드(120)를 가공 전 상태에서 기설정된 일정 속도 및 시간에서 회전시켜 기본 부하값(Ti)를 검출하고, 상기 기본 부하값(Ti)에 따른 순수 부하값(T) 및 절삭유 토출량(L)과 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)를 생성하여, 상기 메모리부(150)에 저장할 수 있다.
이러한 새로운 공구(123)의 정보 저장방법은 이하 본 발명의 일실시예에 따른 제어방법을 통해 상세하게 설명한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어방법을 상세하게 설명하자면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어방법을 도시된 플로우 차트이다.
일단, 모재(110) 가공 전 공작기계에 구비된 메모리부(150)로부터 기설정된 모든 공구(123)의 가공 전 상태에서의 스핀들 헤드(120) 기본 부하값(Ti)와, 가공 시 적용될 스핀들 헤드(120)의 순수 부하값(T)에 따른 절삭유 토출량(L)과, 상기 절삭유 토출량(L)에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)의 정보를 상기 제어부(140)에 로딩한다(S100).
한편, 종래 기술과 같이 일률적인 절삭유 공급을 할지, 아니면 본 발명과 같이 스핀들 헤드(120) 부하값량에 따른 절삭유 토출량을 조절할지에 대한 사용자에 의한 선택 단계가 상기 S100 단계 이전에 더 포함될 수도 있다.
이 후, 상기 제어부(140)는 상기 스핀들 헤드(120)에 클램핑된 공구(123)의 종류를 확인한다(S200).
이 후, 상기 제어부(140)는 상기 클램핑된 공구(123)가 상기 메모리로부터 로딩된 공구(123)의 정보에 존재하는지 여부를 판단한다(S300).
이 후, 상기 제어부(140)는 상기 클램핑된 공구(123)의 정보가 존재하는 경우에 해당 공구(123)의 정보를 로딩하고, 스핀들 헤드(120)를 회전시켜 모재(110) 가공을 시작한다(S400).
이 후, 상기 스핀들 모터(121)에 구비된 부하량감지센서(122)는 상기 스핀들 모터(121)에 공급되는 전류량으로써 상기 스핀들 헤드(120)의 실제 부하값(Tr)를 실시간으로 검출하고, 이를 상기 제어부(140)에 전송한다(S500).
이 후, 상기 절삭유 분사에 구비된 토출량감지센서(132)는 상기 절삭유 모터(131)의 회전 속도를 감지하여 절삭유 토출량(Lr)을 실시간으로 검출하고, 이를 상기 제어부(140)에 전송한다(S600).
한편, 상기 S500과 S600은 동시에 진행될 수도 있다.
이 후, 검출된 상기 스핀들 헤드(120)의 실제 부하값(Tr)에 근거한 순수 부하값(T)와 절삭유 토출량(Lr)을 상기 메모리로부터 로딩된 공구(123) 정보와 비교하여 상기 절삭유 모터(131)를 제어하여 적절한 절삭유를 공급한다(S700).
구체적으로, 상기 제7단계는 기설정된 스핀들 헤드(120)의 순수 부하값(T), 상기 순수 부하값에 따른 절삭유 토출량(L) 및 검출된 스핀들 헤드(120)의 부하값(T)를 기준으로, 현재 검출된 절삭유 토출량(Lr)이 기설정된 절삭유 토출량(L)보다 작은 경우는 상기 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)를 증가시키고, 현재 검출된 절삭유 토출량(Lr)이 기설정된 절삭유 토출량(L)보다 많은 경우는 상기 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)를 감소시켜, 공급되는 절삭유 토출량을 조절할 수 있다.
한편, 상기 메모리된 공구(123)의 정보 이외의 범위에서의 절삭유 공급의 가감방법은 상기 메모리부(150) 및 제어부(140)의 설명에서 기술하였으므로 자세한 절삭유 가감방법은 생략한다.
한편, 상기 S300단계는 상기 클램핑된 공구(123)의 정보가 존재하지 않는 경우, 상기 스핀들 헤드(120)를 가공 전 상태에서 기설정된 초기 회전 속도(S0)로 5초 동안 회전시켜 기본 부하값의 평균값(Ti)을 검출하는 단계와(S310), 이 후, 상기 부하값의 평균값(Ti)에 따른 절삭유 토출량(L)과 절삭유 토출량(L)에 따른 절삭유 모터(131)의 회전 속도(V)를 생성하는 단계와(S320), 이 후, 상기 스핀들 헤드(120)의 회전 속도(S)를 100rpm 단위로 증가시키고(S330), 증가된 회전 속도가 상기 스핀들 모터(121)의 한계에 도달하였는지 판단하는 단계와(S340, S350), 이 후, 증가된 회전 속도(S)가 상기 스핀들 모터(121)의 한계에 도달한 경우 공구(123)의 정보를 메모리부(150)에 저장한 후 상기 제4단계를 시작하는 단계(S360)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 S360 단계에서, 증가된 회전 속도(S)가 상기 스핀들 모터(121)의 한계에 도달하지 아니한 경우는 100rpm 씩 누적적으로 증가되는 스핀들 헤드(120)의 회전 속도(S)에 대한 평균값(Ti)들을 각각 생성하여 상기 S400 단계로 진행될 수 있을 것이다.
물론, 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 절삭유 분사 제어방법에서 공구(123)의 정보가 상기 메모리에 없는 경우 상기 스핀들 헤드(120)의 초기 회전 속도(S0)를 100rpm으로 설정하고, 또한 상기 스핀들 헤드(120)의 회전 속도 증가율을 100rpm으로 하여 공구(123)의 새로운 정보를 생성하였으나, 이러한 회전 속도에 한정되는 것은 아님이 자명하다.
요컨대, 이러한 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 분사 제어장치(100) 및 제어방법으로써, 가공시 사용되는 절삭유량을 자동적으로 조절하여 가공물의 총 생산비용을 절감하고, 환경 문제를 감소시킬 수 있는 것이다.
이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.
100: 절삭유 분사 제어장치 110: 모재
120: 스핀들 헤드 121: 스핀들 모터
122: 부하량감지센서 123: 공구
130: 절삭유 노즐부 131: 절삭유 모터
132: 토출량감지센서 140: 제어부
150: 메모리부

Claims (8)

  1. 모재 가공을 위한 공구를 클램핑 또는 언클램핑 하는 스핀들 헤드;
    상기 스핀들 헤드를 회전시키는 스핀들 모터;
    상기 스핀들 헤드의 실제 부하값을 검출하는 부하량감지센서;
    모재 가공시 상기 모재의 가공 부위에 절삭유를 분사하는 절삭유 노즐부;
    상기 절삭유 노즐부의 절삭유 분사를 위해 구동되는 절삭유 모터;
    상기 절삭유 노즐부로부터 분사되는 절삭유 토출량을 검출하는 토출량감지센서;
    상기 스핀들 헤드에서 발생하는 가공 전 스핀들 헤드의 공구별 기본 부하값과, 모재 가공시 발생하는 순수 부하값과, 상기 순수 부하값에 따른 절삭유 토출량과, 상기 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터의 회전 속도의 정보가 포함된 메모리부; 및
    상기 스핀들 모터, 부하량감지센서, 절삭유 모터, 토출량감지센서 및 메모리부와 연계되어, 모재 가공 상태에 따라 절삭유량을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 메모리부에 상기 스핀들 헤드에 클램핑된 공구의 정보가 존재하지 아니한 경우, 상기 스핀들 헤드를 기설정된 일정 속도 및 시간에서 회전시켜 기본 부하값을 검출하고,
    상기 기본 부하값에 근거하여 계산된 순수 부하값에 따른 절삭유 토출량 및 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터의 회전 속도를 생성하여,
    상기 공구의 생성된 기본 부하값, 절삭유 토출량, 절삭유 모터의 회전 속도를 상기 메모리부에 저장시키는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 제어장치.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 부하량감지센서를 통해 검출된 스핀들 헤드의 실제 부하값에서 상기 메모리부에 저장되어 있는 가공 전 스핀들 헤드의 기본 부하값를 뺀 순수 부하값을 계산하고, 상기 순수 부하값에 따라 상기 절삭유 모터의 회전 속도를 제어하여 절삭유 토출량을 조절하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부하량감지센서는 상기 스핀들 모터에 구비되며, 상기 스핀들 모터에 공급되는 전류량을 통해 상기 스핀들 헤드의 실제 부하값를 검출하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토출량감지센서는 상기 절삭유 모터에 구비되며, 상기 절삭유 모터의 회전 속도를 감지하여 절삭유 토출량을 검출하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 제어장치.


  5. 삭제
  6. 모재를 가공하기 위해 공구를 클램핑하여 스핀들 모터를 통해 회전하는 스핀들 헤드와, 상기 스핀들 헤드에 의해 모재 가공시 절삭유 분사로써 유동되는 절삭유를 가공 부위에 분사하는 절삭유 노즐부와, 상기 절삭유 분사를 제어하는 제어부를 포함하는 공작기계에 있어서,
    모재 가공 전 공작기계에 구비된 메모리부로부터 기설정된 모든 공구의 스핀들 헤드 기본 부하값과, 상기 스핀들 헤드의 가공시 실제 부하값에 따른 절삭유 토출량과, 상기 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터의 회전 속도의 정보를 상기 제어부에 로딩하는 제1단계;
    이 후, 상기 스핀들 헤드에 클램핑된 공구의 종류를 확인하는 제2단계;
    이 후, 상기 클램핑된 공구가 상기 메모리로부터 로딩된 공구의 정보에 존재하는지 여부를 판단하는 제3단계;
    이 후, 상기 클램핑된 공구의 정보가 존재하는 경우에 해당 공구의 정보를 로딩하고, 모재 가공을 시작하는 제4단계;
    이 후, 상기 스핀들 모터에 구비된 부하량감지센서를 통해 상기 스핀들 헤드의 실제 부하값을 실시간으로 검출하는 제5단계;
    이 후, 상기 절삭유 분사에 구비된 토출량감지센서를 통해 상기 절삭유 모터의 회전 속도를 감지하여 절삭유 토출량을 실시간으로 검출하는 제6단계;
    이 후, 검출된 상기 스핀들 헤드의 실제 부하값, 절삭유 토출량을 로딩된 공구 정보와 비교하여 상기 절삭유 모터를 제어함으로써 분사되는 절삭유 토출량을 조절하는 제7단계;를 포함하고,
    상기 제3단계는,
    상기 클램핑된 공구의 정보가 존재하지 않는 경우, 가공 전에 상기 스핀들 헤드를 기설정된 초기 회전 속도로 5초 동안 회전시켜 기본 부하값의 평균값을 검출하는 제3-1단계;
    이 후, 상기 기본 부하값의 평균값에 따른 절삭유 토출량과 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터의 회전 속도를 생성하는 제3-2단계;
    이 후, 상기 스핀들 헤드의 회전 속도를 100rpm 단위로 증가시키고, 증가된 회전 속도가 상기 스핀들 모터의 한계에 도달하였는지 판단하는 제3-3단계; 및
    이 후, 증가된 회전 속도가 상기 스핀들 모터의 한계에 도달한 경우 공구의 정보를 메모리부에 저장한 후 상기 제4단계를 시작하는 제3-4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 제어방법.

  7. 제6항에 있어서,
    상기 제7단계는,
    기설정된 스핀들 헤드의 기본 부하값, 상기 기본 부하값에 의해 계산된 순수 부하값, 상기 순수 부하값에 따른 절삭유 토출량 및 상기 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터의 회전 속도를 기준으로,
    현재 검출된 절삭유 토출량이 기설정된 절삭유 토출량 보다 적은 경우는 상기 절삭유 모터의 회전수를 증가시키고, 현재 검출된 절삭유 토출량이 기설정된 절삭유 토출량보다 많은 경우는 상기 절삭유 모터의 회전수를 감소시켜, 기설정된 절삭유 토출량에 따른 절삭유 모터의 회전수와 동일하게 상기 절삭유 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 절삭유 분사 제어방법.
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