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KR101314444B1 - 공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법 Download PDF

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KR101314444B1
KR101314444B1 KR1020120004059A KR20120004059A KR101314444B1 KR 101314444 B1 KR101314444 B1 KR 101314444B1 KR 1020120004059 A KR1020120004059 A KR 1020120004059A KR 20120004059 A KR20120004059 A KR 20120004059A KR 101314444 B1 KR101314444 B1 KR 101314444B1
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machine tool
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박성준
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Abstract

본 발명은 공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 공작물의 무게와, 주축 모터의 속도 지령 및 이송축 모터의 속도 지령의 변화에 따라, 윤활유가 주축 모터 및 이송축 모터의 구동 시간을 제어하여, 공작 기계의 과다 윤활을 방지하고 전력 낭비를 방지하는데 있다.

Description

공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법{Lubricant control device for machine tools and the driving method thereof}
본 발명은 공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계는 공구가 장착되어 공구의 움직임을 제어하기 위한 주축 모터와, 공구물이 장착된 테이블의 이동을 제어하기 위한 이송축 모터를 포함할 수 있다. 이러한 공작 기계는 주축 모터 및 이송축 모터로 윤활유를 공급함으로써, 베어링을 윤활시킬 수 있다.
그러나 공작기계는 주축 모터로 윤활유가 공급되는 주기와, 이송축 모터로 윤활유가 공급되는 주기가 주축의 최대 회전수(RPM)와, 테이블에 장착된 공작물의 최대 적재량에 고정되어 공급되므로, 모터의 회전수 및 공작물 적재량에 따라 대응하지 못하므로 과다 윤활공급으로 인한 낭비, 가공 정밀도 저하 및 전력 낭비를 초래할 수 있다.
공개특허 10-2004-0049803(2004.06.12)
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 공작물의 무게와, 주축 모터의 속도 지령 및 이송축 모터의 속도 지령의 변화에 따라, 윤활유가 주축 모터 및 이송축 모터의 구동 시간을 제어하여, 공작 기계의 과다 윤활을 방지하고 전력 낭비를 방지할 수 있는 공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 윤활유 제어 장치은 공작 기계의 공구를 구동시키는 주축 모터의 구동을 제어하는 주축 모터 제어부와, 상기 공작기계에서 공작물이 장착되는 테이블의 위치 변경을 위한 이송축 모터의 구동을 제어하는 이송축 모터 제어부와, 상기 주축 모터 제어부, 상기 이송축 모터 제어부와 전기적으로 연결되어, 상기 테이블에 장착된 공작물의 무게, 이송축 모터의 속도 지령 및 상기 주축 모터의 속도 지령에 대한, 상기 이송축 모터 및 상기 주축 모터의 부하 변동량을 실시간 분석하여, 최적 윤활 주기를 판별하는 매크로부와, 상기 매크로부와 전기적으로 연결되어, 상기 매크로부에서 분석된 상기 공작물의 무게, 상기 이송축 모터의 속도 지령 및 상기 주축 모터의 속도 지령에 따른 최적 윤활 주기를 저장하는 메모리부 및, 상기 메모리부에서 출력된 최적 윤활 주기에 따라 상기 주축 모터 및 상기 이송축 모터로 공급되는 윤활유를 제어하는 PLC부를 포함할 수 잇다.
상기 PLC부는 상기 테이블에 장착된 공작물의 무게, 이송축 모터의 속도 지령 및 상기 주축 모터의 속도 지령에 따른 최적 윤활 주기에 대한 데이터를 상기 메모리부에서 전달받아, 상기 이송축 모터로 윤활유를 토출하는 이송축 윤활 모터와, 상기 주축 모터로 윤활유를 토출하는 주축 윤활 모터의 구동을 제어할 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 윤활유 제어 장치의 구동 방법은 공작기계의 테이블에 장착된 공작물의 무게를 메모리부에 저장하는 단계(S1)와, 상기 공작기계의 주축 모터로 인가되는 속도 지령을 메모리부에 저장하고, 이송축 모터의 속도 지령을 초기화 하는 단계(S2)와, 상기 공작 기계의 상기 이송축 모터로 인가되는 속도 지령을 메모리부에 저장하고, 타이머를 초기화하는 단계(S3)와, 상기 타이머의 시간이 샘플링 기준 시간 미만일 경우, 상기 매크로부는 상기 주축 모터 및 상기 이송축 모터의 부하량에 변동이 발생되었는지 여부를 확인하여, 최적 윤활 주기를 판별하는 단계(S4, S5, S6, S7) 및, 상기 타이머의 시간이 샘플링 기준 시간 이상일 경우, 현재 설정된 윤활 주기를 메모리부에 저장하는 단계(S8)를 포함할 수 있다.
상기 설정된 윤활 주기를 메모리부에 저장하는 단계(S8)이후에는 상기 이송축 모터로 인가되는 속도 지령을 변경하고, 상기 이송축 모터의 속도 변화에 따른, 최적 윤활 주기 판별 단계(S4, S5, S6, S7)를 재 실행할 수 있다.
상기 설정된 윤활 주기를 메모리부에 저장하는 단계(S8)이후에는 상기 주축 모터로 인가되는 속도 지령을 변경(S10)하고, 상기 주축 모터의 속도 변화에 따른, 최적 윤활 주기 판별 단계(S4, S5, S6, S7)를 재 실행할 수 있다.
상기 최적 윤활 주기 판별 단계(S4, S5, S6, S7)에서 상기 매크로부는 상기 주축 모터 및 상기 이송축 모터의 부하량에 변동이 발생되었는지 여부를 확인하여, 상기 부하량이 감소하면 윤활 주기를 감소시키고 상기 부하량이 증가하면 윤활 주기를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 의한 공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법은 공작물의 무게와, 주축 모터의 속도 지령 및 이송축 모터의 속도 지령의 변화에 따라, 윤활유가 주축 모터 및 이송축 모터의 구동 시간을 제어하여, 공작 기계의 과다 윤활을 방지하고 전력 낭비를 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 윤활유 제어 장치을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 공작기계의 윤활유 제어 장치의 구동방법의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법을 도시한 블록도가 도시되어 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이 공작기계의 윤활유 제어 장치(100)은 주축 제어부(110), 이송축 제어부(120), 메모리부(130), 매크로부(140) 및 PLC부(Programmable Logic Controller, 150)를 포함한다.
우선 주축 제어부(110)는 공작 기계의 주축 모터(12)와 전기적으로 연결되어, 주축 모터(12)로 속도 지령을 전송하여 주축 모터(12)의 구동을 제어한다. 상기 주축 모터(12)는 공작 기계의 공구(11)와 기계적으로 연결되어, 공작 기계의 공구(11)를 구동시키는 동력원이 된다.
상기 이송축 제어부(120)는 공작 기계의 이송축 모터(16)와 전기적으로 연결되어, 이송축 모터(16)의 구동을 제어한다. 상기 이송축 제어부(120)는 이송축 모터(16)로 속도 지령을 전송하여 이송축 모터(16)의 구동을 제어한다. 상기 이송축 모터(16)는 전송된 속도지령에 따라, 공작물(14)이 장착된 공작기계의 테이블(15)의 이송 속도 및 토크를 제어한다.
상기 메모리부(130)는 매크로부(140)와 전기적으로 연결되어, 매크로부(140)에서 모니터링된 공작기계의 테이블(15)에 장착된 공작물의 무게, 주축 제어부(110)에서 주축 모터(12)로 전송된 속도 지령 및 이송축 제어부(120)에서 이송축 모터(16)로 전송된 속도 지령에 대한 윤활 주기 데이터를 저장한다. 상기 윤활 주기는 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)로 윤활유가 공급되는 시간의 주기를 의미한다. 또한 상기 메모리부(130)는 부하에 변동이 발생하면 부하 변동량에 따른 윤할 주기 변동 사항을 저장한다.
상기 매크로부(140)는 주축 제어부(110), 이송축 제어부(120), 메모리부(130) 및 PLC 부(150)와 전기적으로 연결된다. 상기 매크로부(140)는 주축 제어부(110) 및 이송축 제어부(120)에서 전송되는 주축 모터(12)의 속도 지령과, 이송축 모터(16)의 속도 지령에 따른, 부하량 변동 여부를 판단하고 상기 부하량 변화여부에 따라 최적의 윤활 주기를 설정한다. 상기 매크로부(140)의 부하 변동 여부 판단 및 최적 윤활 주기 설정은 하기의 윤활유 제어 장치의 구동 방법에서 자세히 설명하고자 한다.
상기 PLC 부(150)는 주축 모터(12)로 윤활유를 토출하는 주축 윤활 모터(13)의 구동을 제어하고, 이송축 모터(16)로 윤활유를 토출하는 이송축 윤활 모터(17) 의 구동을 제어한다. 상기 PLC 부(150)는 매크로부(140)와 전기적으로 연결되어, 매크로부(140)에서 설정된 윤활유가 공급되는 시간인 윤활 주기에 따라 주축 윤활 모터(13) 및 이송축 윤활 모터(17)의 구동을 제어한다. 상기 윤활 주기는, 매크로부(140)가 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)로 인가되는 속도 지령 및 공작물의 무게 등에 따라 메모리부(130)에 저장되어있는 데이터 베이스로부터 최적 데이터를 찾아, PLC 부(150)로 공급할 수 있다. 그리고 PLC 부(150)는 윤활 주기 데이터에 따라 주축 윤활 모터(13) 및 이송축 윤활 모터(17)의 구동을 제어하여, 최적의 상태로 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)가 구동되도록, 윤활유 공급을 제어한다.
그리고 도 2를 참조하면, 도 1의 공작기계의 윤활유 제어 장치의 구동 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 2의 공작기계의 윤활유 제어 장치의 구동방법을 도 1의 공작기계의 윤활유 제어 장치을 참조하여 자세히 설명하고자 한다.
우선, 부하 모니터링이 시작되면, 공작물 무게별 데이터 베이스화를 위해서, 매크로부(140)는 공작 기계의 테이블(15)에 장착된 공작물(14)의 무게를 수신하여, 메모리부(130)에 저장(S1)한다.
또한 매크로부(140)는 주축 회전 속도에 따른 데이터 베이스화를 위해, 주축 제어부(110)에서 주축 모터(12)로 속도 지령을 송신하고, 메모리부(130)에 주축 모터(12)로 인가된 속도 지령을 저장(S2)한다. 또한 주축 모터(12)로 인가된 속도 지령을 저장(S2)할 때에는, 매크로부(140)가 이송축 제어부(120)를 통해 이송축 모터(16)의 속도를 초기화 한다.
또한 매크로부(140)는 이송축 회전 속도에 따른 데이터 베이스화를 위해, 이송축 제어부(120)에서 이송축 모터(16)로 속도 지령을 송신하고 메모리부(130)에 이송축 모터(16)의 속도 지령을 저장(S3)한다. 또한 이송축 모터(16)로 인가된 속도 지령을 저장할 때에는, 부하변동에 따른 윤활 주기 보정을 위해 타이머(미도시)의 시간을 0으로 초기화한다.
상기 매크로부(140)는 타이머에서 측정된 시간이 설정되어 있는 기준 샘플링 시간과 비교(S4)한다. 상기 기준 샘플링 시간은 윤활주기를 판별하기 위해 기준이 되는 시간으로, 윤활주기를 판별하기 위한 최대 시간으로 설정하는 것이 바람직하다. 그리고 매크로부(140)는 타이머에서 측정된 시간이 상기 기준 샘플링 시간 미만일 경우, 공작물 무게, 주축 모터(12)로 인가되는 속도지령 및 이송축 모터(16)로 인가되는 속도 지령이 일정하게 유지될 경우, 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)의 부하에 변동량이 발생되었는지 여부를 확인(S5)한다. 여기서 부하 변동량은 공작물의 무게가 일정하고, 동일한 속도 지령이 유지되는 상태인 경우에, 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)의 RPM(Revolution per minute)이 감소될 경우, 부하에 변동이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 따라서 주축 모터(12)와 이송축 모터(16)는 모터의 구동RPM을 측정하기 위한 센서가 더 장착될 수 있으며, 상기 센서에서는 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)의 구동 RPM을 측정하고 이를 매크로부(140)로 전송할 수 있다.
상기 부하 변동량 확인(S5)에서, 타이머가 기준 샘플링 시간 미만인 상황에서, 매크로부(140)는 부하 변동이 발생된 것으로 판단되면, 윤활유가 적게 공급되는 것으로 판단하여 윤활 주기를 증가(S6)시킨다.
또한 부하 변동량 확인(S5)에서, 타이머가 기준 샘플링 시간 미만인 상황에서, 매크로부(140)는 부하 변동이 발생하지 않은 것으로 판단되면, 윤활유가 과다 공급되는 것을 방지하기 위해서 윤활 주기를 감소(S7)시킨다.
이와 같은 부하 변동량 확인(S5)은 타이머의 시간이 기준 샘플링 시간 보다 작을 경우에 반복적으로 확인한다. 즉, 매크로부(140)는 기준 샘플링 시간 내에 부하 변동이 발생되지 않으면 주축 윤활 모터(13) 및 이송축 윤활 모터(17)를 구동시키는 시간인 윤활 주기를 감소시키고, 기준 샘플링 시간 내에 부하 변동이 발생되면 윤활 주기를 증가시킴으로, 최적의 윤활 주기를 판단한다.
그리고 타이머의 시간이 기준 샘플링 시간 이상일 경우에는, 매크로부(140)는 현재 설정되어 있는 최적의 윤활 주기를 메모리부(130)에 저장하고, 이송축 제어부(120)에서 이송축 모터(16)로 인가되는 속도 지령을 변경(S8)한다. 즉, 매크로부(140)는 이송축 모터(16)의 속도에 따른 최적의 윤활 주기를 판별하기 위해서 이송축 모터(16)의 속도를 가변시키면서 윤활 주기 판별을 반복한다.
즉, 매크로부(140)는 이송축 모터(16)로 인가되는 속도 지령의 변경이 종료되었는지 여부를 확인(S9)하여, 이송축 모터(16)로 인가되는 속도 지령의 변경이 종료되지 않았다면, 변경된 속도 지령에 대한 최적 윤활 주기 판별을 반복(S3~S8)한다. 예를 들어 매크로부(140)는 이송축 제어부(120)에서 이송축 모터(16)로 인가되는 속도 지령을 점차 증가시키면서, 이송축 모터(16)의 구동 속도에 따른 최적 윤활 주기를 판별할 수 있으며, 이송축 모터(16)의 속도가 최대 속도가 되면 속도 지령 변경을 종료한다.
그리고 매크로부(140)는 이송축 제어부(120)에서 이송축 모터(16)로 인가되는 속도지령 변경이 종료된 것으로 판단되면, 현재 설정되어 있는 윤활 주기를 메모리부(130)에 저장하고, 주축 제어부(110)에서 주축 모터(12)로 인가되는 속도 지령을 변경(S10)한다. 그리고 매크로부(140)는 주축 모터(12)로 인가되는 속도 지령의 변경이 종료되었는지 여부를 확인(S11)하여, 주축 모터(12)로 인가되는 속도 지령의 변경이 종료되지 않았다면, 변경된 속도 지령에 대한 최적 윤활 주기 판별을 반복(S3~S10)한다.
그리고 매크로부(140)는 주축 제어부(110)에서 주축 모터(12)로 인가되는 속도지령 변경이 종료된 것으로 판단되면, 윤활유 제어 장치의 구동 방법을 종료한다. 이와 같이 매크로부(140)는 공작물의 무게와 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)의 구동 속도별로, 최적의 윤활 주기를 판별하여 메모리부(130)에 저장한다. 그리고 매크로부(140)는 공작물의 무게, 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)의 속도가 변경되어도 메모리부(130)에 저장된 데이터를 통해, 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)가 최적의 상태로 구동하도록 윤활유를 공급할 수 있다.
이와 같이 본원의 공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법은 공작물의 무게와, 주축 모터(12)의 속도 지령 및 이송축 모터(16)의 속도 지령의 변화에 따라, 윤활유가 주축 모터(12) 및 이송축 모터(16)의 구동 시간을 제어하여, 공작 기계의 과다 윤활을 방지하고 전력 낭비를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 공작기계의 윤활유 제어 장치 및 그의 구동방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 공작기계의 윤활유 제어 장치
110; 주축 제어부 120; 이송축 제어부
130; 메모리부 140; 매크로부
150; PLC 부

Claims (6)

  1. 공작 기계의 공구를 구동시키는 주축 모터의 구동을 제어하는 주축 모터 제어부;
    상기 공작기계에서 공작물이 장착되는 테이블의 위치 변경을 위한 이송축 모터의 구동을 제어하는 이송축 모터 제어부;
    상기 주축 모터 제어부, 상기 이송축 모터 제어부와 전기적으로 연결되어, 상기 테이블에 장착된 공작물의 무게, 이송축 모터의 속도 지령 및 상기 주축 모터의 속도 지령에 대한, 상기 이송축 모터 및 상기 주축 모터의 부하 변동량을 실시간 분석하여, 최적 윤활 주기를 판별하는 매크로부;
    상기 매크로부와 전기적으로 연결되어, 상기 매크로부에서 분석된 상기 공작물의 무게, 상기 이송축 모터의 속도 지령 및 상기 주축 모터의 속도 지령에 따른 최적 윤활 주기를 저장하는 메모리부; 및
    상기 메모리부에서 출력된 최적 윤활 주기에 따라 상기 주축 모터 및 상기 이송축 모터로 공급되는 윤활유를 제어하는 PLC부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 윤활유 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 PLC부는 상기 테이블에 장착된 공작물의 무게, 이송축 모터의 속도 지령 및 상기 주축 모터의 속도 지령에 따른 최적 윤활 주기에 대한 데이터를 상기 메모리부에서 전달받아, 상기 이송축 모터로 윤활유를 토출하는 이송축 윤활 모터와, 상기 주축 모터로 윤활유를 토출하는 주축 윤활 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 윤활유 제어 장치.
  3. 공작기계의 테이블에 장착된 공작물의 무게를 메모리부에 저장하는 단계(S1);
    상기 공작기계의 주축 모터로 인가되는 속도 지령을 메모리부에 저장하고, 이송축 모터의 속도 지령을 초기화 하는 단계(S2);
    상기 공작 기계의 상기 이송축 모터로 인가되는 속도 지령을 메모리부에 저장하고, 타이머를 초기화하는 단계(S3);
    상기 타이머의 시간이 샘플링 기준 시간 미만일 경우, 상기 메모리부에 전기적으로 연결된 매크로부는 상기 주축 모터 및 상기 이송축 모터의 부하량에 변동이 발생되었는지 여부를 확인하여, 최적 윤활 주기를 판별하는 단계(S4, S5, S6, S7); 및
    상기 타이머의 시간이 샘플링 기준 시간 이상일 경우, 현재 설정된 윤활 주기를 메모리부에 저장하는 단계(S8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 윤활유 제어 장치의 구동 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 설정된 윤활 주기를 메모리부에 저장하는 단계(S8) 이후에는
    상기 이송축 모터로 인가되는 속도 지령을 변경하고, 상기 이송축 모터의 속도 변화에 따른, 최적 윤활 주기 판별 단계(S4, S5, S6, S7)를 재 실행하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 윤활유 제어 장치의 구동 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 설정된 윤활 주기를 메모리부에 저장하는 단계(S8)이후에는
    상기 주축 모터로 인가되는 속도 지령을 변경하고, 상기 주축 모터의 속도 변화에 따른, 최적 윤활 주기 판별 단계(S4, S5, S6, S7)를 재 실행하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 윤활유 제어 장치의 구동 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 최적 윤활 주기 판별 단계(S4, S5, S6, S7)에서
    상기 매크로부는 상기 주축 모터 및 상기 이송축 모터의 부하량에 변동이 발생되었는지 여부를 확인하여, 상기 부하량이 감소하면 윤활 주기를 감소시키고 상기 부하량이 증가하면 윤활 주기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 공작기계의 윤활유 제어 장치의 구동 방법.
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