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KR100600016B1 - 스핀들 유니트의 워밍업 제어방법 - Google Patents

스핀들 유니트의 워밍업 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스핀들 유니트의 워밍업 제어방법에 관한 것으로, 특히 스핀들 유니트를 이용한 작업이 완료된후의 정지시간을 카운팅하여 일정시간 이내이면 핫워밍업을 실시하고 일정시간 초과이면 콜드 워밍업을 실시토록 하여 실제 가공에 들어가기 전에 미리 스핀들을 회전시킴으로써, 스핀들에 가해지는 기구적인 무리를 없애도록 하는 것을 특징으로 하는 스핀들 유니트의 워밍업 제어방법에 관한 것이다.
공작기계, 스핀들, 워밍업

Description

스핀들 유니트의 워밍업 제어방법{Warming Up Control Method of Spindle Unit}
도 1은 종래 머시닝 센터의 워밍업을 위한 제어 회로 구성도.
도 2는 종래 머시닝 센터의 워밍업 제어방법을 나타낸 플로우 챠트.
도 3은 본 발명의 스핀들 유니트의 워밍업 제어방법을 나타낸 플로우 챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1a: 콘트롤러 2a: 온/오프 타이머
3a: 제어기 파워 유니트 4a: NC 제어부
5a: 전원 키 입력부
본 발명은 스핀들 유니트의 워밍업 제어방법에 관한 것으로, 특히 스핀들 유니트를 이용한 작업이 완료된후의 정지시간을 카운팅하여 일정시간 이내이면 핫워밍업을 실시하고 일정시간 초과이면 콜드 워밍업을 실시토록 하여 실제 가공에 들어가기 전에 미리 스핀들을 회전시킴으로써, 스핀들에 가해지는 기구적인 무리를 없애도록 하는 것을 특징으로 하는 스핀들 유니트의 워밍업 제어방법에 관한 것이 다.
일반적으로 머시닝 센터(Machining Center)는 공구를 최고 60개 이상 가진 ATC(Automatic tool changer)를 갖춘 NC 공작기계 중 가장 진보된 것으로, 차례로 새로운 가공 면에 대응해 필요한 공구를 자동적으로 배치하여 절삭, 천공, 구멍 넓히기, 연마등 각종 작업을 모두 한 대의 기계로 수행하도록 이루어진다.
한편, 상기와 같은 머시닝 센터는 공작물 가공에 전원 투입에 의한 워밍업 방법은 도 1 및 도 2에 도시한 바와같이, 작업자로부터의 자동 전원 차단 지령 입력 여부를 판단하는 단계(1)와;
상기한 자동 전원 차단인 경우 온/오프 타이머 가동후 릴레이 출력을 하고, 자동 전원 차단 명령이 없는 경우 작업자의 전원 차단을 기다리는 단계(2)(2')와;
릴레이 출력에 따라 제어기의 파워를 오프시키는 단계(3)와;
파워를 오프시키고 가공개시 전까지 작업자가 기다리는 단계(4)로 이루어진다.
이와같이 구성된 머시닝센터의 전원 투입에 의한 워밍업 방법은 작업자가 가공 프로그램의 후미부분에 작업을 마무리하는 코드를 지령하면, NC 제어부(4a)를 통하여 상기 코드지령을 받아 해당 작업을 지시하는 프로그래머블 머신 콘트롤러(1a)와;
전원차단을 지시하기 위해 릴레이를 구동시키는 온/오프 타이머(2a)와;
온/오프 타이머(2a)에 의하여 NC제어부(4a)로의 전원공급을 차단하는 제어기 파워 유니트(3a)로 구성되어 작업을 마무리 하였고, 다시 작업을 개시할 경우에는 작업자가 반드시 전원을 키 입력부(5a)를 통하여 지시함으로써 재투입하여 대형기계의 경우나 환경의 영향을 받는 경우를 대비하여 워밍업 작업을 시켰다.
그러나, 종래의 이러한 워밍업 방법은 작업중단후 개시점에서 항상 동일하게 이루어짐으로 짧은 시간내에 다시 전원을 온 시키더라도 최초 프로그램된 시간동안 워밍업 작업을 하여야 하므로, 워밍업이 모두 진행되는 동안 많은 시간을 기다려야 하는 불편함이 있었다.
즉, 작업이 종료된후 재작업을 실시할 때마다 최초 전원을 온 시켰을때와 같은 시간동안 워밍업 작업을 하게 되므로, 기계의 작동 효율 및 생산 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있는 것이다.
특히 스핀들 유니트는 매우 정밀한 작업을 요하는 공구를 가공하는 경우가 많기 때문에, 반드시 워밍업을 진행하고 있는만 필요이상 워밍업 시키는 경우가 많다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 공작기계의 구성품중 특히 스핀들 워밍업에 관련된 프로그램을 미리 저장해 두고, 스핀들이 장착된 공작기계에 있어서, 가공동작 완료후 스핀들을 재 기동시는 시점에서 작동 중지 시간에 따라 다른 워밍업 시간을 갖도록 프로그램 함으로써, 가공에 들어가기전 충분한 워밍업이 이루어지면서도 적당한 워밍업 시간을 갖도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해,
본 발명은 최초 전원공급후 워밍업 지령일 경우 지정한 시간을 초과하였으면, 미리 정해진 스핀들 최고 회전수의 10%의 회전수로 A분 동안 회전시키고,
A분의 스핀들 회전후 스핀들 오버라이트 데이터를 20%로 수정하여 스핀들 최고 회전수의 20%의 회전수로 A분 동안 회전시키며,
상기와 같은 방법으로 40%, ... 100%로 A분 동안 회전토록 하고;
지정한 시간 이하일 경우, 미리 정해진 스핀들 최고 회전수의 10%의 회전수로 A분 동안 회전시키고,
A분의 스핀들 회전후 스핀들 오버라이트 데이터를 40%로 수정하여 스핀들 최고 회전수의 40%의 회전수로 A분 동안 회전시키며,
상기와 같은 방법으로 70%, 100%로 A분 동안 회전토록 하는 것을 특징으로 한다.
이하에서 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 구성도로써, 도시한 바와같이,
공작기계의 전원을 온 시키면 워밍업 알람 표시를 하는 제 1 단계(S1)와;
스핀들 최고 회전수를 지령하는 제 2 단계(S2)와;
워밍업 코드를 지령하는 제 3 단계(S3)와;
스핀들 작업 정지시간이 설정된 시간간격보다 큰 가를 판단하는 제 4 단계(S4)와;
상기 제 4 단계(S4)에서 스핀들 작업 정지시간이 설정된 시간간격보다 크면 스핀들의 최고 회전수를 기준으로 현재 스핀들 회전수를 0으로 세팅하는 제 5 단계(S5)와;
이후 상기 제 4 단계(S4)에서 지정된 최고 회전수의 10%를 세팅하여 스핀들을 회전시키는 제 6 단계(S6)와;
지정된 시간동안 스핀들이 회전하였는가를 판단하는 제 7 단계(S7)와;
상기 제 7 단계(S7)에서 지정된 시간동안 스핀들이 회전하였으면 최고 회전수가 100% 까지 진행되었는가를 판단하여 그렇지 않으면 제 6 단계(S6)로 피드백하여 전단계보다 10%씩 증가한 속도로 스핀들을 회전시키는 제 8 단계(S8)와;
워밍업이 끝나지 않았으면 알람을 계속 표시하고 워밍업이 끝났으면 스핀들 가공을 하는 제 9 단계(S9)와;
상기 제 4 단계(S4)에서 스핀들 작업 정지시간이 지정된 시간보다 짧으면, 최고 회전수의 10%로 스핀들을 회전시키는 제 10 단계(S10)와;
지정된 시간동안 스핀들이 회전하였는가를 판단하는 제 11 단계(S11)와;
상기 제 11 단계(S11)에서 지정된 시간동안 스핀들이 회전하였으면 최고 회전수가 100% 까지 진행되었는가를 판단하여 그렇지 않으면 제 10 단계(S10)로 피드백하여 전단계보다 30%씩 증가한 속도로 스핀들을 회전시키는 것을 반복하여 100%가 진행될 때까지 스핀들 유니트의 회전속도를 높여나가는 제 12 단계(S12)로 이루어진다.
상기와 같은 진행되는 본 발명은 먼저, 최초 전원 공급후 워밍업 지령일 경우 진행하게될 스핀들의 최고 회전수와 시간을 지정해야 한다.
그리고, 지정이 완료된 상태에서 스핀들을 동작시키게 되면 스핀들 정지시간이 지정된 시간간격(예를 들어 2시간)를 벗어난 상태이면 좀더 많은 시간동안 서서히 회전수를 증가시키면서 워밍업을 해야한다.
즉, 본 발명의 실시예 처럼 2시간의 스핀들 정지시간을 지정하였으면, 스핀들 작업 정지후 다시 스핀들 작업을 실시할 경우 정지시간이 2시간을 초과하였는가를 판단한다.
그리고, 2시간을 초과하였으면, 최고회전수의 10% 단위로 증가시키게 되는바, 먼저 최고 회전수의 10%로 A시간(약 2분 동안) 회전시키고, 스핀들의 회전이 완료되면 다시 최고 회전수의 20%로 스핀들을 회전시키며, 이런 식으로 최고회전수의 30%, 40%, ....100%로 A시간 동안 회전시킨다(이것을 콜드 워밍업이라함).
결국 본 발명은 스핀들 정지시간이 일정시간을 초과할 때에는 A×10분 동안 스핀들 최고 회전수의 10% 에서 100%까지 회전수를 변경해 가며 낮은 회전수에서 높은 회전수로 점차 회전수를 높이는 콜드 워밍업을 실시하게 된다.
그리고, 상기에서 스핀들의 워밍업이 진행되는 동안에는 알람을 발생하여 현재 스핀들이 워밍업 중임을 작업자에게 알려 곧바로 가공작업에 들어가는 것을 막을 수 있게 된다.
한편, 스핀들 정지시간이 일정시간 이내이면 상기와 같이 A×10분 정도의 워밍업 시간을 필요로 하지않는바, 이때에는 콘트롤러에서 핫 워밍업 지령을 내리게 된다.
즉, 지령된 스핀들 최고 회전수의 10%의 회전수로 A분 동안 회전하고, 다시 40%로 A분, 70%로 A분, 100%로 A분 동안 회전시키는등 30% 간격으로 회전수의 조정이 이루어지게 된다.
이는 콜드워밍업에서 10%간격으로 스핀들 속도를 높여나가는 것과 대비되며, 따라서 핫 워밍업 작업을 진행할 경우 스핀들 워밍업 시간은 A×4분이 된다.
따라서, 본 발명을 이용하게 되면 스핀들을 이용한 가공작업에 앞서 콜드 워밍업과 핫 워밍업을 결정하여, 각각 별도의 시간으로 워밍업 작업을 실시토록 함으로써, 종래에 비해 훨씬 효율적 공작기계를 사용하는 것이 가능하다.
상술한 바와같이 본 발명은 스핀들 유니트를 이용한 작업이 완료된후의 정지시간을 카운팅하여 일정시간 이내이면 핫워밍업을 실시하고 일정시간 초과이면 콜드 워밍업을 실시토록 하여 실제 가공에 들어가기 전에 미리 스핀들을 회전시킴으로써, 스핀들에 가해지는 기구적인 무리를 없애도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (1)

  1. 공작기계의 전원을 온 시키면 워밍업 알람 표시를 하는 제 1 단계(S1)와;
    스핀들 최고 회전수를 지령하는 제 2 단계(S2)와;
    워밍업 코드를 지령하는 제 3 단계(S3)와;
    스핀들 작업 정지시간이 설정된 시간간격보다 큰 가를 판단하는 제 4 단계(S4)와;
    상기 제 4 단계(S4)에서 스핀들 작업 정지시간이 설정된 시간간격보다 크면 스핀들의 최고 회전수를 기준으로 현재 스핀들 회전수를 0으로 세팅하는 제 5 단계(S5)와;
    이후 상기 제 4 단계(S4)에서 지정된 최고 회전수의 10%를 세팅하여 스핀들을 회전시키는 제 6 단계(S6)와;
    지정된 시간동안 스핀들이 회전하였는가를 판단하는 제 7 단계(S7)와;
    상기 제 7 단계(S7)에서 지정된 시간동안 스핀들이 회전하였으면 최고 회전수가 100% 까지 진행되었는가를 판단하여 그렇지 않으면 제 6 단계(S6)로 피드백하여 전단계보다 10%씩 증가한 속도로 스핀들을 회전시키는 제 8 단계(S8)와;
    워밍업이 끝나지 않았으면 알람을 계속 표시하고 워밍업이 끝났으면 스핀들 가공을 하는 제 9 단계(S9)와;
    상기 제 4 단계(S4)에서 스핀들 작업 정지시간이 지정된 시간보다 짧으면, 최고 회전수의 10%로 스핀들을 회전시키는 제 10 단계(S10)와;
    지정된 시간동안 스핀들이 회전하였는가를 판단하는 제 11 단계(S11)와;
    상기 제 11 단계(S11)에서 지정된 시간동안 스핀들이 회전하였으면 최고 회전수가 100% 까지 진행되었는가를 판단하여 그렇지 않으면 제 10 단계(S10)로 피드백하여 전단계보다 30%씩 증가한 속도로 스핀들을 회전시키는 것을 반복하여 100%가 진행될 때까지 스핀들 유니트의 회전속도를 높여나가는 제 12 단계(S12)로 이루어져 순차 진행함을 특징으로 하는 스핀들 유니트의 워밍업 제어방법.
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