KR970007132Y1 - 부하의 변동을 추적하는 공구 파손/마모 검지장치 - Google Patents

부하의 변동을 추적하는 공구 파손/마모 검지장치 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

부하의 변동을 추적하는 공구 파손/마모 검지장치
제 1 도는 종래의 공구 파손/마모 검지방식을 도시한 그래프
제 2 도 및 제 3 도는 일반적인 부하변화량을 설명하기 위하여 도시한 개략도
제 4 도는 본 고안에 따른 공구 파손/마모 검지방식을 도시한 그래프
제 5 도는 본 고안에 따른 공구 파손/마모 검자장치를 도시한 블럭도
제 6 도는 본 고안에 따른 공구 파손/마모 검지장치의 동작 흐름을 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 스핀들 서보유니트2 : 공구파손/마모 검지장치
3 : NC유니트21 : 전원공급장치
22 : 아날로그-디지탈 변환기23 : 조작판넬
24 : 프로세서부25 : 입출력부
본 고안은 공작기계장치의 공구관리(TOOL MANAGEMENT)에 관한 것으로, 특히 주축(SPINDLE)의 부하변동을 추적하여 현재 사용중인 공구(TOOL)의 마모, 파손 및 수명을 검지할 수 있는 부하변동을 추적하는 공구 파손/마모 검지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계장치에 사용되는 모든 공구(TOOL)는 각각 한정된 수명(LIFE TIME)을 가지고 있으므로 사용중에 파손되는 경우가 발생되는데, 이와 같이 사용중에 공구가 파손되면 가공물(또는 소재)에 흠을 내어 못쓰게 만들고, 공구를 교체하기 위하여 공작기계장치를 중지시켜야 하며 파손시간을 예측할 수 없어 가공작업이 불안정하게 되므로 공구의 상태를 검지하기 위한 공구 파손/마모 검지장치가 요구되는 바, 종래의 공구 파손/마모 검지 방식을 제 1 도에 도시된 바와 같이 미리 설정된 공구파손기준치 및 공구마모 기준치와 주축의 부하를 비교하여 공구의 파손/마모를 검지하였다.
즉, 제 1 도에 있어서, 횡축은 시간축으로서 "주축 온", "절삭가공", "비절삭", "절삭가공", "주축 오프"기간으로 대략적으로 구분되며 종축은 주축(SPINDLE)의 부하(LOAD)를 나타내는 바, "주축 온"시에 급속히 부하가 상승하였다가 비가공 레벨로 떨어지고, 절삭가공시(CUTTING START & END)에는 비가공시보다 부하가 크게 걸리며 "주축 오프"하면 일시에 큰 부하가 걸렸다가 0으로 떨어지게 되는데, 절삭가공시에는 공구의 상태를 감시(MONITOR)하여 부하치가 설정된 공구마모 기준치를 초과하면 공구마모신호를 발생하여 공작기계장치의 제어부로 송신하고, 설정된 공구파손 기준치를 초과하면 공구파손신호를 발생하여 공작기계장치의 제어부로 송신하는 바, 공작기계장치는 공구 마모/파손 검지장치의 공구마모신호 또는 공구파손신호를 입력하여 공구의 상태를 판단하고 이에 따라 공작기계장치를 정지시키거나 대체공구가 선택되도록 제어하므로써 가공효율을 향상시켰다.
그런데, 이와 같은 종래의 공구 파손/마모 검지방식은 제 1 도에 도시된 바와같이 공구파손 기준레벨 및 공구마모 기준레벨이 부하의 변동에 관계없이 일정하므로, 하나의 공구로 경도 또는 절삭량이 다른 소재의 면을 가공할 경우에 이 공구에 대한 마모 및 파손량을 높은 부하량을 기준으로 설정하게 되어 정확하게 공구의 마모 및 파손을 검지할 수 없는 문제점이 있었다.
즉, CNC 선반과 같은 경우에는 거의 모든 가공을 주속일정제어(G96)모드로 수행하는데, 제 2 도 내지 제 3 도에 도시된 바와 같이 "주속일정제어"란 단면적당 공구(14 : TOOL)가 머무르는 시간이 일정해야 한다는 것을 의미하므로 가공물(12)의 반경이 커지면 주축(10)의 회전속도가 느려지고, 가공물(12)의 반경이 작아지면 주축(10)의 회전속도가 빨라지게 되며 이에 따라 주축(10)의 부하량의 변동도 심하게 되고, 제 3 도에서와 같이 소재(즉, 가공물 : 12)에 따라서도 소재 가공시에 각각의 절삭량 및 가공방향 그리고 A, B, C, D각면의 경도 및 상태등의 변화가 커서 부하량의 변동이 심하게 되는 바, 이러한 부하량의 변동 때문에 종래의 공구 마모/파손 검지방식으로는 정확하게 공구의 상태를 검지할 수 없게 된다.
이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 부하의 변동을 추적하여 공구마모 및 파손 기준레벨을 변동시키므로써 정확하게 공구의 파손 및 마모를 검지하여 공작기계장치의 가동율을 향상시킬 수 있는 공구 파손/마모 검지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 공구 파손/마모 검지장치는, 조작자의 키입력에 따라 스핀들 서보유니트로부터 부하치를 입력하여 공구의 상태를 검지하여 NC유니트로 출력하는 공장기계장치의 공구 파손/마모검지장치에 있어서,
상기 부하치를 입력하여 디지탈로 변환하는 아날로그-디지탈변환기;와
공구의 상태를 표시하며 조작자의 키를 입력하는 조작판넬;
상기 조작판넬의 키입력에 따라 샘플링모드에서 부하치의 변동을 추적하여 공구 마모 및 공구 파손 기준레벨을 미리 설정하고, 가공모드에서 상기 설정된 공구 마모 및 파손기준치와 상기 디지탈 변환된 부하치를 비교하여 공구마모 및 파손신호를 발생하는 프로세서부; 및
상기 공구 마모 및 파손신호를 NC유니트로 송신하여 상기 프로세서부와 상기 NC유니트를 인터페이스하는 입출력부를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 예시도면을 참조하여 본 고안을 자세히 설명하기로 한다.
본 고안에 따른 공구 파손/마모 검지장치는 제 4 도에 도시된 바와 같이 샘플링모드에서 해당 가공프로그램에 따라 샘플소재를 샘플가공하면서 부하의 변동을 소정의 샘플링주기(예를들면, 200ms)로 샘플링하여 저장하고 저장된 샘플링치의 백분율(%)로 공구마모기준치와 공구파손기준치를 설정하는바(예를 들면, 공구마모기준치는 샘플링치의 120%, 공구파손기준치는 샘플링치의 130%와 같이), 사이클시작에서 종료까지 부하의 변동에 따라 설정된 기준치들(공구마모기준치, 공구파손기준치)이 함께 변동하는 것을 알 수 있다.
이와 같은 특성을 갖는 본 고안의 장치는 제 5 도에 도시한 바와 같이 스핀들을 구동시키며 부하량을 검출하는 스핀들서보 유니트(1)와 공작기계장치의 동작을 제어하는 NC유니트(3)에 연결되는 바, 교류전원을 입력하여 각 블록에 직류전원을 공급하는 전원공급장치(21)와; 스핀들서보 유니트(1)로부터 부하치를 입력하여 디지탈로 변환하는 아날로그-디지탈 변환기(22); 공구의 상태를 표시하며 조작자의 키를 입력하는 조작판넬(23); 상기 조작판넬(23)의 키입력에 따라 샘플링모드에서 부하치의 변동을 추적하여 공구 마모 및 공구 파손 기준레벨을 미리 설정하고, 가공모드에서 상기 설정된 공구 마모 및 파손기준치와 상기 디지탈 변환된 부하치를 비교하여 공구 마모 및 파손신호를 발생하는 프로세서부(24); 및 상기 공구 마모 및 파손신호를 NC유니트(3)로 송신하여 상기 프로세서부(24)와 상기 NC유니트(3)를 인터페이스하는 입출력부(25)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 고안의 장치가 동작하는 것을 제 6 도의 흐름도를 참조하여 상세히 설명한다.
제 6 도는 본 고안의 장치가 동작하는 흐름을 도시한 흐름도로서, 제 1 단계내지 제 4 단계는 부하의 변동을 추적하는 공구 파손/마모 기준치를 설정하는 샘플링모드이고, 제 5 단계 내지 제 12 단계는 설정된 파손/마모 기준치를 실제 가공시의 부하치와 비교하여 공구의 파손/마모를 검지하는 가공모드이다.
이어서, 각 모드별로 동작을 살펴보면, 샘플링모드의 제 1 단계(S1)에서는 가공하고자 하는 샘플소재를 장착한 후 조작판넬(23)에서 샘플모드를 선택하고,
제 2 단계(S2)에서 가공프로그램의 사이클(CYCLE)을 수행하여 샘플치를 메모리에 저장하여 놓고,
제 3 단계(S3)에서 다른 샘플소재가 있는지를 검사하여 다른 샘플소재가 있으면 해당 샘플소재로 교환한 후 제 2 단계로 돌아가 반복하고 모든 샘플소재에 대해 샘플링작업이 끝나면 제 4 단계(S4)에서 샘플모드를 해제한다.
이와 같이 샘플모드에서 가공대상이 되는 샘플소재별로 부하치의 변동에 따른 모든 데이터를 저장시켜 놓고 저장된 부하치에 비율(%)로 공구 마모 또는 파손 기준치를 설정하므로 기준치 설정이 용이하게 된다.
이어 가공모드에 있어서, 제 5 단계(S5)에서는 샘플소재에 대응하는 가공할 소재를 장착한 후 가공프로그램의 사이클을 수행하고,
제 6 단계(S6)에서는 제 5 단계 수행중에 발생한 부하치를 아날로그-디지탈 변환한 후 상기 샘플링모드에서 설정된 공구 파손 및 마모 기준치와 비교하여 이상이 없으면 제 5 단계(S5)를 계속 수행하여 가공작업을 진행하고, 설절치 기준치를 초과하면 제 7 단계(S7)에서 마모 혹은 파손인지를 판단한다.
이때 마모기준치를 초과하나 파손기준치에 미달되면 "마모"로 판단하여 제 8 단계에서 "공구마모신호"를 발생하여 조작판넬(23)에 경보를 표시하며 NC유니트(3)로 상기 공구마모신호를 송신하고,
파손기준치를 초과하면 "파손"으로 판단하여 제 9 단계(S9)에서 공구파손신호를 발생하여 조작판넬(23)에 해당 경보를 표시하고, NC유니트(3)로 상기 공구 파손신호를 송신한다.
제10단계(S10)에서는 공구마모신호에 따라 NC유니트(3)가 공작기계장치를 제어하여 다른 공구번호(TOOL NO.)를 지령하여 현재 사용중인 공구를 교체토록하고, 제11단계(S11)에서 경보를 해제한 후, 제 5 단계(S5)로 돌아가 교체된 공구로 가공 사이클을 계속 수행한다.
제12단계(S12)에서는 공구파손 신호에 따라 NC유니트(3)가 공작기계장치를 제어하여 가공 사이클을 종료하고, 스핀들을 정지시켜 파손된 공구를 교체토록 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 공작기계장치의 공구관리에 사용되어 샘플링모드에서 샘플소재의 부하의 변동에 따른 데이터로부터 부하변동을 추적하는 공구 파손 또는 마모 기준데이타를 설정한 후, 실제 가공시에 상기 설정된 기준데이타에 따라 공구의 상태를 검지하므로써 부하변동에 따라 정확하게 공구의 파손 또는 마모를 검지하여 공작기계장치의 가동율을 향상시키고, 공구를 효율적으로 관리하여 불량율을 감소시키므로써 가공품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 조작자의 키입력에 따라 스핀들서보유니트(1)로부터 부하치를 입력하여 공구의 상태를 검지하여 NC 유니트(3)로 출력하는 공작기계장치의 공구 파손/마모 검지장치에 있어서,
    상기 부하치를 입력하여 디지탈로 변환하는 아날로그-디지탈 변환기(22);와
    공구의 상태를 표시하여 조작자의 키를 입력하는 조작판넬(23);
    상기 조작판넬(23)의 키입력에 따라 샘플링모드에서 부하치의 변동을 추적하여 공구 마모 및 공구 파손 기준레벨을 미리 설정하고, 가공모드에서 상기 설정된 공구 마모 및 파손기준치와 상기 디지탈로 변환된 부하치를 비교하여 공구 마모 및 파손신호를 발생하는 프로세서부(24); 및
    상기 공구 마모 및 파손신호를 NC유니트(3)로 송신하여 상기 프로세서부(24)와 상기 NC유니트(3)를 인터페이스하는 입출력부(25)를 구비한 것을 특징으로 하는 공구 파손/마모 검지장치.
KR2019940022381U 1994-08-31 1994-08-31 부하의 변동을 추적하는 공구 파손/마모 검지장치 KR970007132Y1 (ko)

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