KR101865399B1

KR101865399B1 - 공작기계의 제어방법

Info

Publication number: KR101865399B1
Application number: KR1020160173294A
Authority: KR
Inventors: 배철기; 전지광
Original assignee: 주식회사 스맥
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2036-12-19

Abstract

본 발명은 복수개의 스핀들(41)(42)이 동기운전되는 단계(S410); 상기 동기운전 중에 복수개의 스핀들(41)(42) 중 어느 하나에 대해 대기모드 신호가 수신되었는 지를 판단하는 단계(S420); 상기 대기모드 신호가 수신된 경우, 복수개의 스핀들 중 대기모드가 입력된 해당 스핀들의 동기운전 및 구동부를 오프하는 단계(S430); 상기 대기모드 신호가 수신된 경우, 복수개의 스핀들 중 작업 중인 스핀들과 대기모드가 입력된 해당 스핀들의 공구번호 동기화를 해제하는 단계(S440);를 포함한다.
본 발명은 복수개의 스핀들이 동기운전될 때, 작업 중이던 스핀들을 정지시키지 않고, 해당 스핀들만 정지시킨 후, 공구를 호출할 수 있고, 대기모드에서 동기운전이 실시될 때, 가공 중이던 스핀들의 작동을 정지시키지 않고, 대기모드였던 스핀들을 새로운 작업이 시작될 때까지 대기시킨 후, 곧 바로 작업을 시작할 수 있는 장점이 있다.

Description

공작기계의 제어방법{Method for controlling machine tool}

본 발명의 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 머시닝센터(machining center)는 선반, 밀링, 드릴링, 보링머신 등에서 할 수 있는 광범위한 가공을 수행하는 공작기계이다.

이러한 머시닝센터는 통상 주축이 수직으로 장착된 수직형 머시닝센터와, 주축이 수평으로 장착된 수평형 머시닝센터로 구분된다.

여기서 상기 수직형 머시닝센터는 크게 베드와, 상기 베드의 상부에 설치되어 공작물이 얹혀지는 테이블과, 상기 베드의 후방에 수직으로 장착된 컬럼과, 이 컬럼에 장착된 스핀들을 포함하여 구성된다.

수직형 머시닝센터는 상기 스핀들에 절삭 공구를 설치한 상태에서 수평 방향 및 수직 방향으로 이동되면서 테이블에 얹혀진 공작물을 가공하도록 구성된다.

이때, 상기 스핀들은 하나로만 구성될 수도 있지만, 일반적으로 다수의 가공물을 동시에 가공할 수 있도록 다수개가 배치될 수도 있다.

복수개의 스핀들이 배치된 공작기계의 경우, 복수개의 스핀들이 동시에 작동되면서 대상물을 가공한다.

그러나 종래 복수개의 스핀들이 배치된 공작기계는 각 스핀들에 배치된 공구의 마모정도를 고려하지 않고 동시에 작동되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 10-2013-0019345

본 발명은 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 복수개의 스핀들을 동기운전시키거나 동기운전를 해제할 수 있는 공작기계의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 동기운전 또는 동기운전해제를 선택할 수 있는 공작기계의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법에 있어서, 복수개의 스핀들(41)(42)이 동기운전되는 단계(S410); 상기 동기운전 중에 복수개의 스핀들(41)(42) 중 어느 하나에 대해 대기모드 신호가 수신되었는 지를 판단하는 단계(S420); 상기 대기모드 신호가 수신된 경우, 복수개의 스핀들 중 대기모드가 입력된 해당 스핀들의 동기운전 및 구동부를 오프하는 단계(S430); 상기 대기모드 신호가 수신된 경우, 복수개의 스핀들 중 작업 중인 스핀들과 대기모드가 입력된 해당 스핀들의 공구번호 동기화를 해제하는 단계(S440);를 포함한다.

상기 S420 단계에서 대기모드 신호가 입력되지 않는 경우, 상기 S410 단계를 계속 수행할 수 있다.

상기 S440 단계 후에, 복수개의 스핀들(41)(42) 중 어느 하나만 작동되는 단계(S510); 동기운전 신호를 판단하는 단계(S520); 동기운전 신호가 입력된 경우 대기모드인 해당 스핀들의 구동부를 온(ON)하는 단계(S530); 동기 운전 신호가 입력된 경우 복수개 스핀들(41)(42)의 위치를 동기화시키는 단계(S540); 상기 S540 단계 후에 대상물에 대한 동일한 가공을 위해 대기모드였던 스핀들을 대기시키는 단계(S550); 상기 대기단계(S550) 후에 새로운 작업을 위한 공구 지령의 입력을 판단하는 단계(S560); 상기 S560 단계 후에 각 스핀들의 공구를 동기화시키는 단계(S570);를 포함할 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 대기모드에서 동기운전이 실시될 때, 가공 중이던 스핀들의 작동을 정지시키지 않고, 대기모드였던 스핀들을 새로운 작업이 시작될 때까지 대기시킨 후, 곧 바로 작업을 시작할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 복수개의 스핀들이 동기운전될 때, 작업 중이던 스핀들을 정지시키지 않고, 해당 스핀들만 정지시킨 후, 공구를 호출할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 작업자가 작업 중이던 스핀들을 수동을 정지시킬 필요없이, 컨트롤패널의 조작만으로 대기모드였던 스핀들에서 자동으로 작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 캐비닛이 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1의 우측면도이다.
도 3은 도 1의 좌측면도이다.
도 4는 도 1의 내부에 배치된 가공장치의 정면도이다.
도 5는 도 4의 좌측면도이다.
도 6은 도 4의 우측면도이다.
도 7은 도 4의 평면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 자동공구교환장치의 배면 측 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제어부의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공구의 자동 위치보정을 위한 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 동기운전이 도시된 순서도이다.
도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 동기운전해제 과정이 도시된 순서도이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 동기운전 복귀과정이 도시된 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 캐비닛이 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1의 우측면도이고, 도 3은 도 1의 좌측면도이고, 도 4는 도 1의 내부에 배치된 가공장치의 정면도이고, 도 5는 도 4의 좌측면도이고, 도 6은 도 4의 우측면도이고, 도 7은 도 4의 평면도이고, 도 8은 도 5에 도시된 자동공구교환장치의 배면 측 사시도이다.

본 실시예에 따른 공작기계는 캐비닛(300)과, 상기 캐비닛(300) 내부에 배치되고, 복수개의 대상물을 동시에 가공하는 가공장치(100)를 포함한다.

상기 가공장치(100)는 베드(10)와, 상기 베드(10)의 상측에 배치되고, 상기 베드(10)에 대해 좌우 방향으로 상대이동되는 새들(20)과, 상기 새들(20)의 상측에 배치되고, 상기 새들(20)에 대해 전후 방향으로 상대이동되는 컬럼(30)과, 상기 컬럼(30)에 설치되고, 상기 컬럼(30)에 대해 상하 방향으로 상대이동되는 복수개의 스핀들(40)을 포함한다.

상기 공작기계는 작업에 요구되는 공구를 상기 스핀들(40)에 제공하는 자동공구교환장치(50)를 더 포함한다.

본 실시예에서 상기 스핀들(40)은 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)로 구성된다. 상기 각 스핀들(41)(42)에 대응되는 제 1 자동공구교환장치(50-1) 및 제 2 자동공구교환장치(50-2)가 배치된다.

상기 자동공구교환장치(50)는 본 실시예에서 상기 컬럼(30)에 설치된다. 본 실시예와 달리 자동공구교환장치(50)는 컬럼이 아닌 다른 위치에 배치되어도 무방하다. 예를 들어 상기 자동공구교환장치(50)는 캐비닛(300)에 설치될 수 있다.

상기 캐비닛(300)은 상기 스핀들(40)과 마주보게 배치된 메인도어(301)와, 상기 자동공구교환장치(50)과 마주보게 배치된 공구도어(302)를 포함한다.

상기 캐비닛(300)의 내부에 대상물을 가공할 수 있는 가공공간이 배치된다. 상기 가공공간의 전면에 상기 메인도어(301)가 배치된다.

상기 캐비닛(300)에는 상기 자동공구교환장치(50)의 공구 중 하나를 호출할 수 있는 공구호출모듈(400)이 배치된다. 상기 공구호출모듈(400)은 자동공구교환장치(50)마다 하나씩 구비되고, 개별적으로 작동된다.

그래서 하나의 공구호출모듈(400)이 작동되는 도중에도, 선택되지 않은 스핀들(40)은 정상적으로 작업을 수행할 수 있다.

상기 공구호출모듈(400)에서 호출된 공구는 상기 공구도어(302) 안쪽에 위치되고, 작업자는 상기 공구도어(302)를 열어 호출된 공구를 확인 또는 교환할 수 있다.

상기 공구호출모듈(400)은 현재 스핀들(40)에 결합된 공구번호를 표시할 수 있다. 또한, 상기 공구호출모듈(400)은 자동공구교환장치(50)의 매거진(51)에 배치된 공구 중 하나를 선택하여 호출할 수도 있다.

상기 자동공구교환장치(50)은 복수개의 툴포트(52)가 설치되는 매거진(51)과, 상기 툴포트(52)에 분리가능하게 결합되는 각각의 공구와, 상기 매거진(51)을 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 매거진구동부(53)와, 상기 툴포트(52)를 상기 매거진(51)의 회전축 방향 또는 매거진(51)의 반경방향 외측으로 회전시키는 툴포트구동부(54)와, 상기 툴포트(52)에 배치된 공구를 분리시키는 툴이동유닛(60)과, 상기 툴이동유닛(60)에 의해 분리된 공구와 상기 스핀들(40)에 배치된 공구를 맞교환하는 툴체인저(55)와, 상기 매거진(51) 또는 툴포트(52)에 배치되고 결합된 공구의 번호를 표시하는 툴표시부(56)를 포함한다.

복수개의 툴포트(52)에 각각의 공구가 탈착가능하게 배치된다. 상기 각 공구에는 각각의 공구번호가 부여된다. 상기 매거진(51)에 배치된 각 공구는 항상 일정한 위치에 배치된다.

즉 본 실시예에 따른 각 툴포트(52)에는 일정한 공구가 배치된다. 공구가 작업을 위해 스핀들(40)과 결합된 후, 다시 매거진(51)에 회수될 때, 공구는 전에 결합되었던 툴포트(52)로 회수된다.

그래서 각 툴포트(52)에는 고정공구번호가 부여된다.

예를 들어, 스핀들(40)에 1번 공구가 장착되어 있고, 다음 작업에 5번 공구가 필요할 경우, 스핀들(40)에 장착된 1번공구는 다시 1번 툴포트로 회수되고, 스핀들에는 5번 공구가 결합된다. 상기 5번 공구의 작업이 끝나고 다시 매거진으로 회수될 때, 5번 공구는 5번 툴포트로 회수된다.

본 실시예에 따른 자동공구교환장치(50)은 각 툴포트(52)에 배치된 공구의 공구번호를 상기 툴표시부(56)에 표시한다.

상기 툴표시부(56)에는 공구번호가 표시된다. 상기 툴표시부(56)는 매거진(51)이 회전될 때 함께 회전된다.

상기 매거진구동부(53)는 상기 매거진(51)을 정방향 또는 역방향으로 회전시킬 수 있다.

제어부는 상기 매거진(51)을 공구교환을 위한 위치까지 최단거리로 회전시킨다. 본 실시예에서는 24개의 툴포트(52)가 배치되는 바, 교환대상 공구를 공구교환을 위한 위치에 따라 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 최단 시간 내에 위치시킨다. 또한, 상기 교환대상 공구가 툴포트(52)에 분리된 후, 스핀들(40)에 장착된 공구(1)를 원위치에 위치시키기 위해 회전거리 방향으로 매거진(51)을 회전시킨다.

상기 툴포트(52)는 매거진(51)을 회전시키는 축(51a)과 평행하게 배치되고, 스핀들(40)에 장착될 때에만 매거진(51)의 반경방향 외측으로 90도 회전된다.

상기 툴포트(52)가 90도 회전되면 스핀들(40)의 축방향과 평행하게 위치된다. 상기 툴포트구동부(54)는 상기 툴포트(54)를 90도 왕복 회전시킬 수 있다.

본 실시예에서 상기 툴포트(52)는 지정된 공구교체위치에서만 90도 회전된다.

상기 툴이동유닛(60)은 상기 툴포트(52)에서 공구를 분리시킨다. 상기 툴포트(52)에서 상기 공구가 분리되기 전에 상기 툴포트(52)는 상기 공구를 언클램핑시킨다. 상기 툴포트(52)에서 공구를 클램핑 또는 언클램핑시키는 구조는 당업자에게 일반적인 구성이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

상기 툴이동유닛(60)은 언클램핑된 공구를 툴포트(52)에 분리하고, 공구가 분리된 매거진(51)은 분리된 공구와 간섭을 발생시키지 않는 상태가 된다. 즉, 교체대상 공구가 분리된 후, 상기 매거진(51)은 정방향 또는 역방향으로 자유롭게 회전될 수 있다.

상기 툴이동유닛(60)은 툴포트(52)에 배치된 공구를 스핀들(40)의 축방향으로 분리시킨다. 분리된 교체대상 공구는 스핀들(40)에 장착된 공구(1)와 평행하게 배치된다.

본 실시예에서 상기 교체대상 공구는 상기 매거진(51)의 최하단에서 분리된다. 즉, 교체 대상 공구가 장착된 툴포트(52)는 매거진(51)의 최하단으로 회전되고, 툴이동유닛(60)은 위치된 툴포트(52)에서 공구를 분리한다. 교체대상 공구는 툴포트(52)에서 하측으로 직선이동된다. 상기 툴이동유닛(60)은 상기 매거진(51)과 교체대상 공구가 간섭을 발생시키지 않는 위치까지 상기 교체대상 공구를 이동시킨다. 상기 교체대상 공구가 분리된 후, 상기 매거진(51)은 자유롭게 정방향 또는 역방향으로 회전될 수 있다.

상기 교체대상 공구가 분리된 후, 제어부는 상기 스핀들(40)에 장착된 공구(1)를 원위치시키기 위해 매거진(51)을 회전시키고, 상기 스핀들(40)에 장착된 공구(1)의 툴포트(52)는 공구교체위치로 이동된다.

본 실시예에서 상기 툴이동유닛(60)은 상기 공구를 직선이동시키는 바, 직선이동이 가능한 다양한 장치가 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 툴이동유닛(60)은 모터 및 기어를 이용해 공구를 직선이동시킬 수 있다. 또한 상기 툴이동유닛(60)은 유압액추에이터를 이용해 공구를 직선이동시킬 수 있다. 본 실시예에서 상기 툴이동유닛(60)은 유압액추에이터가 사용된다.

상기 툴체인저(55)는 상기 툴이동유닛(60)의 교체대상 공구와 스핀들(40)의 공구를 교환시키는 체인저암(57)과, 상기 체인저암(57)을 회전시키는 툴체인저구동부(58)를 포함한다.

본 실시예에 따른 공구호출모듈(400)은 매거진(51)에 장착된 공구 중 하나를 선택하여 지정된 위치로 이동시킬 수 있다.

상기 지정된 위치는 스핀들(40)의 공구교체위치와 다를 수 있다.

상기 공구호출모듈(400)은 공구번호가 표시되는 표시부(405)와, 상기 자동공구교환장치(50)의 매거진(51)을 시계방향으로 회전시키는 제 1 버튼(401)과, 상기 자동공구교환장치(50)의 매거진(51)을 반시계방향으로 회전시키는 제 2 버튼(402)과, 표시부(405)에 표시된 공구를 지정된 위치로 이동시키는 선택버튼(403)을 포함한다.

상기 제 1 버튼(401) 및 제 2 버튼(402)은 공구호출버튼으로 기능한다.

본 실시예에서는 공구호출버튼이 매거진(51)에 장착된 공구 중 어느 하나를 호출할 수 있다.

상기 제 1 버튼(401)이 눌려질 경우, 공구번호가 1씩 증가된다. 상기 제 2 버튼(402)이 눌려질 경우, 공구번호가 1씩 감소된다.

상기 선택버튼(403)이 눌려질 경우, 선택된 공구는 지정된 위치로 이동된다.

상기 제 1 버튼(401)이 눌려질 때, 상기 매거진(51)이 즉시 시계방향으로 회전되고, 시계방향으로 회전된 위치의 공구번호가 표시부(405)에 표시될 수 있다.

상기 제 2 버튼(402)이 눌려질 때, 상기 매거진(51)이 즉시 반시계방향으로 회전되고, 반시계방향으로 회전된 위치의 공구번호가 표시부(405)에 표시될 수 있다. 작업자는 툴표시부(56)에 표시된 공구번호를 보고, 제 1 버튼(401) 또는 제 2 버튼(402)을 눌러, 매거진(51)을 회전시킬 수 있다.

이와 달리, 제 1 버튼(401)이 눌려질 때, 공구번호가 1큰 공구가 호출되고, 상기 선택버튼(403)이 눌려진 이후에 상기 매거진(51)이 회전될 수 있다. 본 실시예에서는 제 2 버튼(402)이 눌려질 때, 공구번호가 1작은 공구가 호출되고, 상기 선택버튼(403)이 눌려진 이후에 상기 매거진(51)이 회전될 수 있다.

공구호출모듈(400)의 작동은 스핀들(40)의 작동과 관계없이 진행될 수 있다. 즉, 스핀들(40)에서 가공이 이루어지고 있는 중에도 상기 공구호출모듈(400)을 통해 매거진(51)의 공구를 호출하고, 교환할 수 있다.

본 실시예에서는 작업자가 수동조작을 통해 교환할 공구를 호출하지만, 본 실시예와 달리 자동으로 수행될 수 있다.

예를 들어, 가공과정에서 공구의 마모가 진행된 경우, 공작기계의 제어부가 이를 판단한 후, 표시부에 공구번호를 디스플레이하고, 교환대상의 공구를 상기 지정된 위치로 배치시킬 수 있다.

본 실시예에서 상기 표시부(405)는 숫자만을 표시하는 디스플레이지만 본 실시예와 달리 이미지, 텍스트 등을 표시할 수 있는 다양한 종류의 디스플레이가 배치될 수 있다.

또한, 공구호출버튼인 제 1 버튼(401) 및 제 2 버튼(402) 대신 숫자키패드를 배치하고, 작업자가 공구번호를 직접 입력하게 할 수 있다.

본 실시예에서는 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계를 예로 들어 공구호출모듈(400) 및 자동공구교환장치(50)에 대해 설명하였다. 이와 달리 상기 공구호출모듈(400)은 하나의 스핀들을 갖는 공작기계에 설치되어도 무방하다.

도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 블록도이고, 도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제어부의 블록도이고, 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공구의 자동 위치보정을 위한 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이고, 도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 동기운전이 도시된 순서도이고, 도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 동기운전해제 과정이 도시된 순서도이고, 도 14는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 동기운전 복귀과정이 도시된 순서도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 공작기계의 제어방법은 복수개의 대상물을 가공위치에 로딩시키는 단계(S10)와, 상기 각 스핀들(41)(42)의 툴교체가 필요한지 확인하는 단계(S30)와, 각 스핀들(41)에 배치된 공구가 가공에 적합한 툴인 경우, 각 대상물의 높낮이를 측정하는 단계(S40)와, 상기 S40 단계에서 측정된 값이 가공 기준 이내인지를 판단하는 단계(S50)와, 상기 측정된 값이 가공 기준 이내인 경우, 상기 S40 단계에서 측정된 값을 통해 각 대상물 별 보정이 필요한지를 판단하는 단계(S60)와, 상기 S60 단계 이후에 대상물을 가공하는 단계(S70)를 포함한다.

상기 S10 단계는 수작업으로 이루어질 수도 있고, 별도의 로봇을 통해 이루어질 수도 있다.

상기 S30 단계는 대상물을 가공하기 위해 툴의 교체여부를 확인한다.

즉, 대상물의 가공 단계에 따라 각기 다른 툴이 필요하기 때문에, 가공단계와 툴이 일치되는지를 확인한다.

그래서 상기 S30 단계에서 툴을 교체하지 않는 경우, S40 단계로 이행되고, 툴을 교체하는 경우 툴의 길이 측정 및 보정을 실시한다.(S35)

상기 S35 단계에서 상기 툴의 길이 보정은 다양한 방법으로 실시될 수 있다.

본 실시예에서는 툴이 장착된 후, 기준 지그(미도시)까지 각 스핀들(41)(42)을 하강시키고, 상기 스핀들(41)(42)의 하강된 길이를 각각 연산하여 교체된 툴의 길이를 계산한다.

즉, 하강 시작 위치에서 기준 지그까지의 거리에서 제 1 스핀들(41)의 상하 방향 스트로크를 빼서 상기 툴의 길이를 역산할 수 있다. 제 2 스핀들(42)도 같은 방법으로 툴의 길이를 계산할 수 있다.

이후, 제어부(60)는 상기 툴의 길이에 대상물의 가공 시 스트로크를 보정한다.

예를 들어 상기 툴의 길이가 기준값보다 긴 경우, 그 차이만큼 상하 방향 스트로크를 보정하여 대상물의 오가공을 방지한다.

더불어 상기 툴의 길이가 기준값보다 짧은 경우, 그 차이만큼 상하 방향 스크로크를 보정하여 대상물의 오가공 또는 미가공을 방지한다.

상기 툴이 자동공구교환모듈(50)에 최초 장착될 때, 물리는 깊이에 따라 그 길이가 달라진다. 그리고 상기 툴은 자동공구교환모듈(50)에 장착된 후에는 사용횟수 또는 기간에 따라 점진적으로 마모가 진행된다.

그래서 최초 1회만 해당 툴의 길이를 측정하고, 사용 시간을 계산하여 마모되는 길이를 유추할 수도 있다.

상기 S35 단계에서 툴의 길이 측정 및 보정은 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)에서 모두 실시된다.

S40 단계에서는 각 팔레트(231)(232)에 배치된 각각의 대상물의 높낮이를 측정한다. 가공을 위해 배치된 복수개의 대상물들은 팔레트(미도시) 위에 배치되기 때문에, 팔레트, 대상물 등에서 오차가 발생될 수 있다. 그래서 실제 대상물이 배치된 그 상태에서 높낮이를 측정하여 오차가 감안된 높이를 직접 측정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 대상물을 가공하는 툴에서도 마모에 따른 오차가 발생될 수 있고, 툴에서 발생된 오차도 함께 보정해야한다.

상기 대상물의 높낮이를 측정하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다.

본 실시예에서는 자동공구교환장치(50)에 높낮이 측정을 위한 측정툴(미도시) 구비된다.

상기 제 1, 2 스핀들(41)(42)에는 각각 측정툴이 장착되고, 상기 제 1, 2 스핀들(41)(42)을 각각 상하 방향으로 이동시켜 각 대상물에 접촉시킴으로서 각 대상물까지의 거리를 측정할 수 있다.

상기 각 스핀들(41)(42)은 좌측 방향 또는 우측 방향으로 순차 이동하면서 각 팔레트(231)(232)에 놓인 각 대상물들의 높낮이를 순차적으로 측정할 수 있다.

S50 단계는 상기 S40 단계에서 측정된 값이 가공 기준 이내인지를 판단한다.

상기 가공 기준을 벗어난 경우, 불량으로 처리한다.(S55)

상기 가공 기준 이내인 경우, S60 단계에서 각 대상물 별 보정이 필요한지를 판단한다. 상기 S60 단계에서 각 대상물 별 보정이 필요치 않은 경우, 바로 가공을 시작한다. 상기 S60 단계에서 각 대상물 별 보정이 필요하다고 판단되는 경우, S65 단계로 이행된다.

상기 65 단계에서는 툴의 길이 및 대상물의 높낮이를 고려하여 보정값을 계산한다. 상기 툴의 길이는 상기 S35 단계에서 측정될 수도 있고, 기존에 저장된 값일 수도 있다.

상기 대상물의 높낮이는 S40 단계에서 측정된 값이다.

상기 S65 단계에서는 상기 툴의 길이 및 대상물의 높낮이를 합산하여 보정값을 계산한다.

상기 S65에서 계산된 보정값은 각 팔레트(231)(232)의 각 대상물에 개별적으로 적용된다.

동기운전 오프 시, 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)의 회전속도는 다를 수 있다. 동기운전 오프 시, 상기 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)의 높이는 다를 수 있다.

즉, 동기운전 오프로 작동될 때, 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)에 동일한 제어신호를 전송하고, 각기 독립적으로 구동될 수 있다.

동기운전 오프로 작동될 때, 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)의 작동에 따른 여유시간을 충분히 갖게 하고, 이를 통해 충분한 가공이 이루어질 수 있다.

동기운전 오프로 작동되면, 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)이 각 대상물를 가공하되, 그 가공 내용이 상이할 수 있다.

예를 들어 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)이 홀가공을 수행할 때, 제 1 스핀들(41)의 가공 깊이와 제 2 스핀들(42)의 가공깊이가 다르게 가공할 수 있다.

즉, 동일한 위치에서 홀 가공을 수행하여도 그 내용이 다를 수 있다.

또한, 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)에 다른 공구가 설치될 수 있다.

예를 들어, 제 1 스핀들(41) 보다 제 2 스핀들(42)에 더 큰 직경의 드릴이 설치될 수 있다. 그래서 동일한 위치에서 동시에 상하 방향으로 이동되어도 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)의 회전속도가 상이하게 설정할 수 있다.

또한 동기운전 오프 시, 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42) 중 하나를 정지할 수 있다. 공구 또는 장비를 교체하는 경우, 작동가능한 스핀들만을 작동시키고, 다른 스핀들을 정지시킬 수 있다.

이 경우 작업자의 안전을 도모하면서 최소한의 작업을 수행할 수도 있다.

도 12를 참조하여 동기운전 시 공작기계의 제어방법에 대해 설명한다.

동기운전이 온(ON)되는 단계(S310)와, 상기 S310 단계 이후에 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)의 위치제어부(61)를 동기운전 온(0N) 시키고, 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)의 회전속도제어부(62)를 동기운전 온(ON) 시키는 단계(S320)와, 상기 S320 단계 후에, 공구옵셋명령을 확인하는 단계(S330)와, 상기 공구옵셋명령이 있는 경우, 동기운전을 일시 오프(OFF) 한 후 공구 옵셋을 적용하고 다시 동기운전을 온(ON) 시키는 공구옵셋적용단계(S350)와, 상기 공구옵셋명령이 없는 경우 공구교환명령을 확인하는 단계(S340)와, 상기 공구교환명령(S340)이 있는 경우, 동기운전을 일시 오프(OFF)한 후, 공구를 교환하고, 다시 동기운전을 온(ON) 시키는 공구교환단계(S360)를 포함한다.

상기 S310 단계에서 동기운전은 작업자에 의해 선택될 수 있다.

작업자는 공작기계의 컨트롤패널(미도시)을 조작하여 동기운전을 온시킬 수 있고, 이 경우, S310 단계가 수행된다. 또한 작업자는 컨트롤패널을 조작하여 동기운전이 해제(오프)된 상태에서 동기운전을 설정(온)할 수 있다.

이와 관련된 제어는 도 13 또는 도 14에서 설명한다.

상기 S320 단계는 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)을 동기운전시키는 단계이다. 상기 S320 단계에서 제어부(60)는 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)의 위치에 해당하는 높낮이를 동기운전시킨다.

상기 S320 단계에서 상기 제어부(60)는 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)의 회전속도를 동기운전시킨다.

상기 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)의 위치 및 회전속도가 동기운전될 경우, 리지드탭가공을 수행할 수 있다. 리지드탭가공은 리지드 탭핑(rigid tapping)이라고 하고, 동기 탭핑이라고도 한다. 리지드탭가공은 공구의 회전속도와 이송속도의 비를 일정하게 제어하는 것이다.

본 실시예와 같이, 복수개의 스핀들(41)(42)이 설치된 공작기계에서 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)를 동기운전하지 않을 경우, 가공량의 차이가 발생되어 리지드탭가공을 수행할 수 없다.

상기 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)를 동기운전하지 않고, 리지드탭가공을 수행하게 되면 공구가 파손되거나 불량이 발생된다.

상기 S320 단계는 제 1 축 구동부(44-1) 및 제 2 축 구동부(44-2)를 동기운전 하는 것을 포함한다.

상기 S320 단계는 제 1 위치구동부(46-1) 및 제 2 위치구동부(46-2)를 동기운전 하는 것을 포함한다.

상기 축 구동부(44)들 및 위치구동부(46)들의 동기운전을 통해 복수개의 팔레트에서 동시에 리지드탭가공을 수행할 수 있다.

별도의 명령이 없는 경우, 상기 S320 단계가 유지된다.

상기 제어부(60)는 새들(20), 컬럼(30) 및 스핀들(40)의 위치를 제어하는 위치제어부(61), 축 구동부(44)의 회전속도를 제어하는 회전속도제어부(62), 공구의 위치 및 교체를 제어하는 공구교체제어부(63), 공구, 팔레트 및 테이들의 높낮이 등과 관련된 오차를 보정하는 보정제어부(64)를 포함한다.

상기 S320 단계에서 상기 위치제어부(61)는 제 1 축 구동부(44-1) 및 제 2 축 구동부(44-2)를 동기운전한다.

상기 위치제어부(61)는 제 1 축 구동부(44-1) 및 제 2 축 구동부(44-2)의 높낮이이 Z축을 제어한다. 상기 제 1 스핀들의 높낮이는 Z1이라 정의하고, 제 2 스핀들의 높낮이를 Z2라 정의한다.

본 실시예와 달리 상기 위치제어부(61)는 새들(20) 및 컬럼(30)의 위치를 제 1 축 구동부(44-1) 및 제 2 축 구동부(44-2)와 연동하여 제어할 수 있다.

상기 S320 단계에서 상기 회전속도제어부(62)는 상기 제 1 스핀들축(43-1) 및 제 2 스핀들(43-2)을 동기운전한다. 상기 제 1 스핀들축(43-1)의 회전속도를 S1이라 정의하고, 제 2 스핀들축(43-2)의 회전속도를 S2라 정의한다.

상기 S330 단계는 공구옵셋명령을 확인한다.

공구옵셋명령이 입력되는 경우, 공구옵셋적용단계(S350)로 이행되고, 공구옵셋명령이 입력되지 않는 경우 공구교환명령을 확인한다.

상기 공구옵셋적용단계(S350)는 동기운전을 오프 하는 단계(S352)와, 제 1 스핀들(41) 또는 제 2 스핀들(42)의 공구 중 적어도 어느 하나에 대해 공구길이 옵셋을 적용하는 단계(S354)와, 상기 S354 단계 후에 다시 동기운전을 온하는 단계(S356)를 포함한다.

상기 공구옵셋을 적용하기 위해 동기운전을 오프하여 제 1 축 구동부(44-1) 및 제 2 축 구동부(44-2)의 연동을 해제하고, 해당 공구에 대한 공구옵셋을 적용한다. 그래서 해당 공구가 장착된 스핀들의 위치만 조정된다. 상기 공구옵셋이 적용된 후 다시 동기운전이 온된다.

상기 공구교환명령 확인단계(S340)에서 공구교환명령이 입력된 경우, 공구교환단계(S360)로 이행되고, 그렇지 않은 경우 동기운전을 유지한다.

상기 공구교환단계(S360)는 동기운전을 오프 및 공구옵셋을 취소하는 단계(S362)와, 공구 교환을 위해 공구교환 점으로 이동하여 공구를 교체하는 단계(S364)를 포함한다.

제 1 스핀들(41) 또는 제 2 스핀들(42) 중 적어도 어느 하나의 공구에 대해 공구교환이 입력된 경우, 동기운전 오프 및 해당 공구의 공구옵셋 취소를 수행해야 한다.

동기운전을 온 상태로 유지하고 공구교환을 실시하게 되면, 2개의 공구 모두에 대해 공구교체가 실시되어 불필요한 공구교체가 이루어진다.

공구옵셋 취소는 교체대상 공구가 장착된 스핀들에만 적용된다.

복수개의 스핀들에 장착된 공구의 마모는 각기 다르게 나타날 수 있고, 어느 하나의 공구만 교체할 필요성이 있다. 이때, 해당 공구를 교체하기 위해 동기운전을 오프하고, 해당 스핀들의 공구옵셋을 취소한 다음 공구교환을 실시하게 된다.

그리고 공구가 교환된 스핀들에 대해 다시 공구옵셋이 적용될 수 있다.

상술한 동기운전에 따른 공작기계의 제어방법 중에 도 11의 제어방법이 중첩되어 적용될 수 있다.

즉, 동기운전이 유지될 때, 공구의 자동 위치보정이 실시될 수 있다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계는 복수개의 동기운전 중에 작업자의 선택에 의해 1개의 스핀들이 대기모드로 전환될 수 있다.

본 실시예에 따른 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법은 복수개의 스핀들(41)(42)이 동기운전되는 단계(S410)와, 상기 동기운전 중에 복수개의 스핀들(41)(42) 중 어느 하나에 대해 대기모드 신호가 수신되었는 지를 판단하는 단계(S420)와, 상기 대기모드 신호가 수신된 경우, 대기모드가 입력된 해당 스핀들의 동기운전 및 구동부를 오프하는 단계(S430)와, 복수개 스핀들(41)(42)의 공구번호 동기화를 해제하는 단계(S440)를 포함한다.

본 실시예에서 상기 S420 단계는 작업자가 컨트롤패널에서 수동 입력을 통해 입력된다. 상기 S420 단계에서 대기모드 신호가 입력되지 않는 경우, 상기 S410 단계를 계속 수행한다.

상기 S430 단계는 제 1 스핀들 축(43-1) 및 제 2 스핀들축(43-2)의 동기화를 해제하는 단계를 포함한다. 상기 S430은 제 1 축 구동부(44-1) 또는 제 2 축 구동부(44-2) 중 해당 스핀들을 오프(OFF)하는 단계(S430)하는 단계를 포함한다.

상기 S440 단계를 통해 동기운전이 해제된 스핀들의 공구를 교체할 수 있다.

본 실시예에서는 S430 단계 후에 S440 단계가 수행되는 것으로 도시되었으나, 본 실시예와 달리 S430 단계 및 S440 단계는 선후와 무관하고, 동시에 수행되어도 무방하다.

상기 S430 단계 및 S440 단계 후에 동기운전이 오프되고, 대기모드가 완료된다.(S450)

상기 대기모드 완료 후에도 대기모드가 입력되지 않은 스핀들은 계속 작업을 수행한다. 즉, 동기운전이 해제되는 과정에서도, 해당하지 않은 스핀들은 계속해서 작업을 수행할 수 있다.

대기모드가 완료 후, 작업자는 공구호출모듈(400)을 통해 동기운전이 해제된 스핀들의 공구 또는 매거진(51)에 배치된 공구를 호출하고, 호출된 공구를 교체할 수 있다.

도 14를 참조하면, 작업자는 대기모드 상태에서 동기운전으로 전환시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법은 복수개의 스핀들(41)(42) 중 어느 하나만 작동되는 단계(S510)와, 동기운전 신호를 판단하는 단계(S520)와, 동기운전 신호가 입력된 경우 대기모드인 해당 스핀들의 구동부를 온(ON)하는 단계(S530)와, 동기 운전 신호가 입력된 경우 복수개 스핀들(41)(42)의 위치를 동기화시키는 단계(S540)와, 상기 S540 단계 후에 대상물에 대한 동일한 가공을 위해 대기하는 단계(S550)와, 상기 대기단계(S550) 후에 공구 지령의 입력을 판단하는 단계(S560)와, 상기 S560 단계 후에 각 스핀들의 공구를 동기화시키는 단계(S570)를 포함한다.

본 실시예에서 상기 S520 단계는 작업자가 컨트롤패널에 조작신호를 입력하여 이루어진다.

상기 S530 단계는 대기모드 상태의 구동부를 즉시 작동 가능한 상태로 온(ON) 시킨다.

상기 S540 단계는 상기 S570 단계 전에 복수개 스핀들(41)(42)의 위치를 동기화시킨다. 상기 S540 단계는 각 스핀들(41)(42) 축의 좌표 보정을 실시한다. 그리고 좌표 보정 후에 상기 S540 단계는 각 스핀들(41)(42)을 동기화시킨다.

상기 S540 단계 후에 복수개 스핀들(41)(42)이 동기화되어 이동될 수 있다.

본 실시예에서는 상기 S540 단계 후에 복수개 스핀들(41)(42)이 동기화되어도 새로운 작업이 시작되기 전까지 작동을 대기시킨다.

상기 S550 단계는 복수개 스핀들(41)(42)에서 동일한 가공을 수행할 수 있도록 대기모드였던 스핀들을 계속 대기시킨다. 복수개의 스핀들 중 적어도 어느 하나는 지속적으로 가공되는 상태이기 때문에, 동기운전 신호가 입력되는 즉시 가공을 시작할 수 없다.

동기운전 신호가 입력되어도, 가공 중인 스핀들의 작업이 완료될 때까지 대기모드였던 스핀들은 작업을 수행하지 않고 대기를 지속한다.

상기 S550 단계 후에, 새로운 작업을 시작을 위해 제어부로부터 공구지령이 수신되는 경우, 복수개 스핀들(41)(42)이 공구번호를 동기화하고, 해당 공구번호의 공구를 각 스핀들(41)(42)에 장착한다.

상기 각 스핀들(41)(42)에 동일한 공구가 장착된 후, 동기운전을 시작할 수 있다.(S580)

본 실시예에 따른 제어방법은 대기모드에서 동기운전이 실시될 때, 가공 중이던 스핀들의 작동을 정지시키지 않고, 대기모드였던 스핀들을 새로운 작업이 시작될 때까지 대기시킨 후, 곧 바로 작업을 시작할 수 있는 장점이 있다.

본 실시예에 따른 제어방법은 작업자가 작업 중이던 스핀들을 수동을 정지시킬 필요없이, 컨트롤패널의 조작만으로 대기모드였던 스핀들에서 자동으로 작업을 수행할 수 있다.

이를 통해 작업수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 베드 20 : 새들
30 : 컬럼 40 : 스핀들
50 : 자동공구교환모듈 60 : 제어부
61 : 위치제어부 62 : 회전속도제어부
63 : 공구교체제어부 64 : 보정제어부
100 : 가공장치

Claims

복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법에 있어서,
복수개의 스핀들(41)(42)이 동기운전되는 단계(S410);
상기 동기운전 중에 복수개의 스핀들(41)(42) 중 어느 하나에 대해 대기모드 신호가 수신되었는 지를 판단하는 단계(S420);
상기 대기모드 신호가 수신된 경우, 복수개의 스핀들 중 대기모드가 입력된 해당 스핀들의 동기운전 및 구동부를 오프하는 단계(S430);
상기 대기모드 신호가 수신된 경우, 복수개의 스핀들 중 작업 중인 스핀들과 대기모드가 입력된 해당 스핀들의 공구번호 동기화를 해제하는 단계(S440);를 포함하고,
상기 S440 단계 후에,
복수개의 스핀들(41)(42) 중 어느 하나만 작동되는 단계(S510);
동기운전 신호를 판단하는 단계(S520);
동기운전 신호가 입력된 경우 대기모드인 해당 스핀들의 구동부를 온(ON)하는 단계(S530);
동기 운전 신호가 입력된 경우 복수개 스핀들(41)(42)의 위치를 동기화시키는 단계(S540);
상기 S540 단계 후에 대상물에 대한 동일한 가공을 위해 대기모드였던 스핀들을 대기시키는 단계(S550);
상기 대기단계(S550) 후에 새로운 작업을 위한 공구 지령의 입력을 판단하는 단계(S560);
상기 S560 단계 후에 각 스핀들의 공구를 동기화시키는 단계(S570);를 포함하는 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 S420 단계에서 대기모드 신호가 입력되지 않는 경우, 상기 S410 단계를 계속 수행하는 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법.
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