KR102367575B1 - Automatic tool exchange method for machine tools - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공작기계 자동공구교환방법에 관한 것으로서, 특히 연속 가공으로 주축의 온도 상승에 의해 주축이 열팽창이 되더라도 공구의 끼임 현상을 방지하여 원활한 공구의 교환이 이루어지도록 하는 공작기계 자동공구교환방법에 관한 것이다. 구성은 공작기계 자동공구교환방법에 있어서, (a) 주축의 고속회전과 공작물을 연속가공하는 단계와; (b) 공구교환을 지령하는 단계와; (c) 공구의 교환지령이 있게 되면 전력선 통신(PLC :programmable logic controller)을 통해 주축의 온도 또는 공작물의 가공시간을 설정 값보다 크거나 작음을 확인하는 단계와; (d) 상기 주축의 온도 또는 가공시간이 설정된 값보다 큰 경우 유압압력을 높임과 동시에 공구교환 암의 멈춤시간을 좀 더 부여한 후 공구교환을 진행하고, 주축의 온도 또는 가공시간이 설정된 값보다 작은 경우 통상적인 유압력으로 공구교환을 진행하는 단계와; (e) 공구교환완료 및 가공진행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for automatic tool exchange of a machine tool, and in particular, to a method for automatic tool exchange of a machine tool that prevents the tool from being jammed even if the main shaft thermally expands due to the temperature rise of the main shaft during continuous machining so that the tool can be exchanged smoothly. it's about The configuration comprises the steps of: (a) continuously processing a workpiece with high-speed rotation of a main shaft; (b) instructing a tool change; (c) confirming that the temperature of the main shaft or the machining time of the workpiece is greater than or less than the set value through power line communication (PLC: programmable logic controller) when there is a command to change the tool; (d) If the temperature or machining time of the spindle is greater than the set value, increase the hydraulic pressure and at the same time give a little more stopping time of the tool change arm, then proceed with the tool change, and the temperature or machining time of the spindle is smaller than the set value In this case, the step of exchanging the tool with normal hydraulic force; (e) completing tool exchange and processing; It is characterized in that it includes.
Description
본 발명은 공작기계 자동공구교환방법에 관한 것으로서, 특히 연속 가공으로 주축의 온도 상승에 의해 주축이 열팽창이 되더라도 공구의 끼임 현상을 방지하여 원활한 공구의 교환이 이루어지도록 하는 공작기계 자동공구교환방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for automatic tool exchange of a machine tool, and in particular, to a method for automatic tool exchange of a machine tool that prevents the tool from being jammed even if the main shaft thermally expands due to the temperature rise of the main shaft during continuous machining so that the tool can be exchanged smoothly. it's about
일반적으로 공작기계(machine tools)는 주조, 단조 등으로 만든 기계부품을 가공하는 기계로 기계공업의 기초가 되는 절삭·연삭 등과 같이 절삭 칩(chip)을 내면서 금속 등의 재료를 가공하여 필요한 모양을 만들어 내는 기계를 말한다.In general, machine tools are machines that process machine parts made by casting, forging, etc. machine that makes
이러한 공작기계는 제품의 가공 차례에 따라 필요한 공구를 선택하여 자동으로 교체해 주는 자동공구교환장치(automatic tool changer:ATC)가 사용된다.In such a machine tool, an automatic tool changer (ATC) is used that selects and automatically replaces the required tool according to the processing sequence of the product.
종래의 공작기계 자동공구교환방법은, 공작기계의 사용 중 자동공구교환을 하는 경우 주축(spindle)의 상태를 점검하지 않고 일률적인 시퀀스(sequence : 어떤 것이 어떤 일정한 순서에 따라서 연속해 일어나는 것을 말한다)에 따라 공구교환을 실시한다.In the conventional automatic tool change method for machine tools, in case of automatic tool change while the machine tool is in use, the state of the spindle is not checked and the uniform sequence (sequence: refers to something that occurs continuously according to a certain sequence) Change tools according to
여기서, 상기 공작기계의 자동공구교환 중 주축에서 공구를 언클램핑하는 방법은 일정 압력의 유압을 이용하여 이루어진다.Here, the method of unclamping the tool on the main shaft during automatic tool exchange of the machine tool is performed using hydraulic pressure of a certain pressure.
이때, 유압력은 유압장치의 사양에 따라 설정되어지며 항상 압력을 유지하고 있다.At this time, the hydraulic force is set according to the specifications of the hydraulic system, and the pressure is always maintained.
그리고, 언클램핑 동작이 실행되면 유압으로 공구를 주축에서 탈착하며 언클램핑 완료되었다는 신호가 확인되면 바로 자동공구교환장치의 트윈암을 회전시켜 공구교환이 이루어진다.And, when the unclamping operation is executed, the tool is detached from the main shaft by hydraulic pressure, and when a signal indicating that unclamping is completed is confirmed, the twin arm of the automatic tool changer is rotated immediately to change the tool.
그러나, 이러한 종래의 공작기계 자동공구교환방법은 공작기계의 주축을 고속 rpm으로 장시간 사용하기 때문에 주축과 공구에 열이 발생하여 주축의 열팽창으로 인해 클램핑된 공구가 원활하게 언클램핑이 되지 않고 끼임 현상이 발생하는 문제점이 있었다.However, in this conventional automatic tool changing method, since the main axis of the machine tool is used at high rpm for a long time, heat is generated in the main axis and the tool, and the clamped tool is not smoothly unclamped due to thermal expansion of the main axis and is jammed. There was a problem with this.
또, 원활한 언클램핑이 이루어지지 않고 공구의 끼임 현상이 발생하게 되면 트윈암이 정상적으로 회전하지 못하여 장비에 알람이 발생하게 되어 작업을 진행할 수 없으므로 작업성과 생산성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, if unclamping is not performed smoothly and the tool is jammed, the twin arm does not rotate normally, and an alarm is generated in the equipment.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공작기계 주축의 온도 및 가공 상태를 측정하여 자동공구교환 동작시 주축에서 공구의 클램핑과 언클램핑이 원활하게 이루어지도록 하는 공작기계 자동공구교환방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to measure the temperature and processing state of the machine tool spindle so that clamping and unclamping of the tool in the spindle is smoothly performed during automatic tool change operation. It is to provide an automatic tool change method for a machine tool.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 공작기계 자동공구교환방법에 있어서, (a) 주축의 고속회전과 공작물을 연속가공하는 단계와; (b) 공구교환을 지령하는 단계와; (c) 공구의 교환지령이 있게 되면 전력선 통신(PLC :programmable logic controller)을 통해 주축의 온도 또는 공작물의 가공시간을 설정 값보다 크거나 작음을 확인하는 단계와; (d) 상기 주축의 온도 또는 가공시간이 설정된 값보다 큰 경우 유압압력을 높임과 동시에 공구교환 암의 멈춤시간을 좀 더 부여한 후 공구교환을 진행하고, 주축의 온도 또는 가공시간이 설정된 값보다 작은 경우 통상적인 유압력으로 공구교환을 진행하는 단계와; (e) 공구교환완료 및 가공진행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an automatic tool changing method for a machine tool, comprising the steps of: (a) continuously processing a workpiece with high-speed rotation of a main shaft; (b) instructing a tool change; (c) confirming that the temperature of the main shaft or the machining time of the workpiece is greater than or less than the set value through power line communication (PLC: programmable logic controller) when there is a command to change the tool; (d) If the temperature or machining time of the spindle is greater than the set value, increase the hydraulic pressure and at the same time give the tool change arm a little more stopping time, then proceed with the tool change, and if the temperature or machining time of the spindle is smaller than the set value In this case, the step of changing the tool with normal hydraulic force; (e) completing tool exchange and processing; It is characterized in that it includes.
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이상에서와 같은 본 발명은 공작기계의 1개의 공구로 공작물의 연속 가공시 주축의 온도상승에 의한 열팽창으로 자동공구교환동작시 주축에서 공구가 잘빠지지 않는 현상을 방지하여 원활한 작업으로 생산성 향상을 이루는 효과가 있다.As described above, the present invention as described above prevents a phenomenon in which the tool is not easily removed from the main axis during automatic tool exchange operation due to thermal expansion due to the temperature rise of the main axis during continuous machining of a work piece with one tool of a machine tool, thereby improving productivity through smooth operation. It works.
또, 본 발명은 공작기계에서의 자동공구교환시 알람발생 빈도를 줄여 장비의 비가동 시간을 줄이는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing the downtime of equipment by reducing the frequency of occurrence of alarms during automatic tool replacement in machine tools.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계 자동공구교환방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동공구교환정차를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a flowchart for an automatic tool exchange method for a machine tool according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing an automatic tool change stop according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings.
여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.Here, in all the drawings below, components having the same function are omitted by using the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted, and the terms to be described below are defined in consideration of the functions in the present invention, which have their own and commonly used meanings. should be interpreted as
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공작기계 자동공구교환방법은, (a) 주축의 고속회전과 공작물을 연속가공하는 단계와; (b) 공구교환을 지령하는 단계와; (c) PLC(programmable logic controller)를 통해 주축의 온도 또는 가공시간을 확인하는 단계와; (d) 상기 주축의 온도 또는 가공시간에 따라 공구교환동작 또는 유압력을 높여 공구교환하는 단계와; (e) 공구교환완료 및 가공진행하는 단계; 를 포함한다.As shown in Fig. 1, the automatic tool changing method for a machine tool according to the present invention comprises the steps of: (a) continuously processing a workpiece with high-speed rotation of a main shaft; (b) instructing a tool change; (c) checking the temperature or machining time of the main shaft through a programmable logic controller (PLC); (d) changing the tool by increasing the tool changing operation or hydraulic pressure according to the temperature or machining time of the main shaft; (e) completing tool exchange and processing; includes
본 발명의 일실시 예에 의한 공작기계 자동공구교환방법을 위한 자동 공구교환 장치(automatic tool changer(ATC)(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 가공공구(미도시)들이 저장되어 있는 공구매거진(110)과, 상기 공구매거진(110)의 일측에 형성되어 공구의 교환 신호에 따라 회전이동 및 선형이동을 수행하며 공구 매거진(110)과 주축(120) 사이에서 공구(미도시)를 교환하는 공구교환 암(130)을 포함한다.As shown in FIG. 2 , an automatic tool changer (ATC) 100 for an automatic tool changing method for a machine tool according to an embodiment of the present invention is a tool in which machining tools (not shown) are stored. It is formed on one side of the
그리고, 상기 자동공구교환장치(100)의 일측으로는 펌프, 구동 모터, 탱크 및 릴리프 밸브 등으로 구성된 유압원 장치 또는 유압원 장치의 제어 밸브를 포함하여 일체로 구성된 유압 장치인 유압 유닛(hydraulic unit)(140)이 형성되고, 상기 유압 유닛(140)의 일측으로는 유압 유닛(140)의 유압으로 주축(120)의 공구를 탈착할 수 있도록 주축 콜렛(150)이 연결된다.In addition, one side of the
여기서, 상기 유압 유닛(140)은 유압력의 제어를 위해 압력센서 레벨을 2단계로 구성된다.Here, the
예컨대, 통상적인 표준 유압력을 제공할 경우에는 압력센서 레벨을 1단계로 형성하고, 상기 주축(120)의 온도가 상승하여 열팽창이 발생할 경우 표준 유압력 보다 강한 2단계의 높은 압력을 제공하도록 구성된다. For example, when providing a typical standard hydraulic force, the pressure sensor level is formed in one stage, and when the temperature of the
이러한 구성의 자동공구교환장치(100)는 상기 공구 매거진(110)이 공구 포트별로 공구를 수용하는 공구 수용부, 상기 공구 수용부에 공구를 수납하는 공구탑재기 및 상기 공구 수용부 및 공구 탑재기와 연결되어 공구 매거진(110)의 작동을 제어하는 매거진 제어기(미도시)로 구성되어 공작물을 가공하는 공작기계(미도시)로 가공 단계에 적절한 공구를 제공하도록 제어된다.In the
또, 상기 공작기계는 수치 제어기(Numerical controller, N)(미도시)에 입력된 가공 알고리즘에 따라 제어되어 자동으로 공작물을 가공하고 상기 매거진 제어기는 상기 수치 제어기의 일부를 구성하여 가공단계에 따라 자동으로 적절한 공구를 공작기계로 공급한다.In addition, the machine tool is controlled according to a machining algorithm input to a numerical controller (N) (not shown) to automatically process the workpiece, and the magazine controller configures a part of the numerical controller to automatically to supply the appropriate tool to the machine tool.
즉, 상기 자동공구교환장치(100)는 상기 수치 제어기(N)와 연동된 매거진 제어기에 의해 동작이 제어되어 특정 가공단계가 완료된 주축(120)으로부터 작업공구를 탈착하고 상기 공구 매거진(110)으로부터 선택된 선택공구를 부착하도록 구동한다.That is, the
이러한 자동공구교환장치(100)는 통상적인 것으로서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The
상기 (a) 단계는, 주축(120)의 고속회전으로 공작물을 연속가공한다.(S10)In the step (a), the workpiece is continuously processed by the high-speed rotation of the
즉, 공작기계(미도시)에서 공작물의 가공은 선택적으로 공구가 장착된 주축(120)이 고속회전하면서 공작물(미도시)을 연속적으로 가공한다.That is, in the machining of the workpiece in the machine tool (not shown), the workpiece (not shown) is continuously processed while the
이때, 상기 주축(120)의 고속회전과 공작물의 연속가공으로 주축(120)의 온도가 상승하게 되면 주축(120)과 상기 주축(120)에 장착된 공구는 열팽창하게 된다.At this time, when the temperature of the
상기 (b) 단계는, 공구교환을 지령한다.(S20) In step (b), a tool change is commanded (S20).
즉, 상기 공작물의 연속적으로 가공시 공구(tool)의 수명이 다했거나, 다른 공구로의 교체가 요구되는 경우 공구의 교환을 지령한다.That is, when the life of the tool has expired or replacement with another tool is required during continuous machining of the workpiece, the replacement of the tool is commanded.
상기 (c) 단계는, PLC(programmable logic controller)를 통해 주축의 온도 또는 가공시간을 확인한다.(S30)In step (c), the temperature or processing time of the main shaft is checked through a programmable logic controller (PLC). (S30)
즉, 상기와 같이 공구의 교환지령이 있게 되면 전력선 통신(Power Line Communication)을 통해 상기 주축(120)의 온도 또는 공작물의 가공시간을 설정 값보다 크거나 작음을 확인한다.That is, when there is a command to change the tool as described above, it is confirmed that the temperature of the
여기서, 상기 주축(120)의 설정 온도는 예컨대, 50℃를 기준으로 설정하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the set temperature of the
그 이유는 상기 주축(120)의 온도가 50℃ 이하일 경우에는 주축(120)의 열팽창이 과하지 않기 때문에 공구의 언클램핑 동작이 원활하게 이루어지게 된다.The reason is that when the temperature of the
그러나, 상기 주축(120)의 온도가 50℃ 이상일 경우에는 주축(120)의 열팽창이 과하게 발생하기 때문에 공구의 언클램핑 동작이 원활하게 이루어지지 않게 된다.However, when the temperature of the
또, 상기 주축(120)을 이용한 공작물의 최대가공시간은 예컨대, 5시간으로 한정하는 것이 바람직하다.In addition, the maximum processing time of the workpiece using the
상기 공작물의 최대가공시간이 5시간 이하일 경우에는 주축(120)의 열팽창이 과하지 않기 때문에 공구의 언클램핑 동작이 원활하게 이루어지게 된다.When the maximum processing time of the workpiece is 5 hours or less, the unclamping operation of the tool is smoothly performed because the thermal expansion of the
그러나, 상기 공작물의 최대가공시간이 5시간 이상일 경우에는 주축(120)의 열팽창이 과하게 발생하기 때문에 공구의 언클램핑 동작이 원활하게 이루어지지 않게 된다.However, when the maximum machining time of the workpiece is 5 hours or more, the unclamping operation of the tool is not smoothly performed because the thermal expansion of the
상기 (d) 단계는, 상기 주축(120)의 온도 또는 가공시간에 따라 공구교환동작 또는 유압력을 높여 공구교환한다.(S40) In the step (d), the tool exchange operation or hydraulic pressure is increased to change the tool according to the temperature or the machining time of the
즉, 상기 전력선 통신(PLC)을 통해 확인된 주축(120)의 온도 또는 가공시간이 설정 값보다 작은 경우 통상적인 유압력으로 공구교환동작을 진행한다.That is, when the temperature or machining time of the
그러나, 상기 주축(120)의 온도 또는 가공시간이 설정된 값보다 큰 경우, 주축(120)의 열팽창 발생으로 공구의 탈착이 원활하지 않고 끼임 현상이 발생할 수 있으므로 통상적인 표준 유압력 보다 높은 압력을 부여하여 공구교환을 진행한다.However, when the temperature or processing time of the
이때, 상기 공구의 언클램프 동작시 공구교환 암(130)의 멈춤시간을 좀 더 부여한 후 회전동작하도록 함으로써, 안정적인 공구의 교환이 진행되도록 하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to allow the
이에 따라, 상기 주축(120)에서 공구의 끼임을 방지되므로 원활한 분리동작을 이룰 수 있으므로, 알람발생을 방지하거나 현저하게 줄일 수 있어 장비의 비가동시간을 줄일 수 있는 것이다.Accordingly, since pinching of the tool in the
상기 (e) 단계는, 공구교환완료 및 가공진행한다.(S50)In the step (e), the tool exchange is completed and processing proceeds. (S50)
즉, 상기 공구교환동작으로 공구교환을 완료되면 다시 공작물의 가공을 진행한다.That is, when the tool exchange is completed through the tool exchange operation, the machining of the workpiece is performed again.
이와 같이 본 발명은 공작기계 주축의 온도 및 가공 상태를 확인하여 자동공구교환동작시 주축에서 공구의 클램핑 및 언클램핑 동작이 원활하게 이루어질 수 있다.As such, the present invention confirms the temperature and processing state of the machine tool spindle, so that the clamping and unclamping operations of the tool in the spindle can be smoothly performed during the automatic tool changing operation.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes to other equivalent embodiments are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
100 : 자동공구교환장치 110 : 공구매거진
120 : 주축 130 : 공구교환 암
140 : 유압 유닛(hydraulic unit) 150 : 주축 콜렛100: automatic tool changer 110: tool magazine
120: spindle 130: tool change arm
140: hydraulic unit 150: spindle collet
Claims (6)
(a) 주축의 고속회전과 공작물을 연속가공하는 단계와;
(b) 공구교환을 지령하는 단계와;
(c) 공구의 교환지령이 있게 되면 전력선 통신(PLC :programmable logic controller)을 통해 주축의 온도 또는 공작물의 가공시간을 설정 값보다 크거나 작음을 확인하는 단계와;
(d) 상기 주축의 온도 또는 가공시간이 설정된 값보다 큰 경우 유압압력을 높임과 동시에 공구교환 암의 멈춤시간을 좀 더 부여한 후 공구교환을 진행하고, 주축의 온도 또는 가공시간이 설정된 값보다 작은 경우 통상적인 유압력으로 공구교환을 진행하는 단계와;
(e) 공구교환완료 및 가공진행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 자동공구교환방법. In the automatic tool exchange method of a machine tool,
(a) high-speed rotation of the main shaft and continuous machining of the workpiece;
(b) instructing a tool change;
(c) confirming that the temperature of the main shaft or the machining time of the workpiece is greater than or less than the set value through power line communication (PLC: programmable logic controller) when there is a command to change the tool;
(d) If the temperature or machining time of the spindle is greater than the set value, increase the hydraulic pressure and at the same time give the tool change arm a little more stopping time, then proceed with the tool change, and if the temperature or machining time of the spindle is smaller than the set value In this case, the step of changing the tool with normal hydraulic force;
(e) completing tool exchange and processing; Machine tool automatic tool changing method comprising a.
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JP2531868Y2 (en) * | 1992-01-24 | 1997-04-09 | オークマ株式会社 | Numerical controller with automatic adjustment tool identification function |
JP2009039792A (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-26 | Toshiba Mach Co Ltd | Machine tool with automatic tool changer, and tool detaching method |
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Publication number | Publication date |
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KR20210081523A (en) | 2021-07-02 |
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