KR20230149567A - 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 픽스부가 구동샤프트에 수평하도록 작동하여 밀링홀더 교환전에 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상 작동여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출하고, 1차 검출결과 정상 작동으로 판단되는 경우에도 밀링홀더 교환시에 스핀들모터의 위상 변화 및/또는 인덱싱모터의 과부하 발생 여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 추가적으로 검출하고 알람을 발생하여 공구나 장비의 손상이나 파손을 방지하고, 유지보수 비용과 시간을 절감하며, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상하고, 터렛의 안정성과 신뢰성을 극대화할 수 있는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.

Description

터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법{Orientation distortion detecting apparatus of turret and method thereof}

본 발명은 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3축 밀링 스핀들의 터렛의 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 신속하고 정확하게 검출하여 장비의 손상이나 파손을 방지할 수 있는 공작기계용 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

공작기계 중 복합가공기란 선삭가공과 드릴, 탭핑, 밀링가공 등 가공형태가 다양한 가공을 수행하는 다기능의 자동공구교환장치(ATC)와 공구 매거진이 장착된 터닝센터를 의미한다. 복합가공기에서 작업자가 가공에 필요한 공구를 로딩하거나 교환시에 공구를 수동으로 공구 매거진에 장착한다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.

일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.

이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.

또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)를 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.

또한, 일반적으로 공작기계는 가공방법에 따라 크게 터닝센터(TURNING CENTER)와 머시닝센터(MACHINING CENTER)로 분류된다. 이중 터닝센터는 다수의 공구를 장착하고 가공과정에서 필요한 공구를 인덱싱(INDEXING)하는 터렛 공구대를 구비한다.

현대에는 터닝센터와 같은 공작 기계에 사용중인 공구대는 자동차, 일반기기에 사용되는 구성 부품의 대량 생산이 요구되며, 단순 가공시에는 공구 수명 문제로 복수 개의 공구들로서 연속 운전에 대응하고자 하고, 다소 복잡한 부품의 경우에는 한 장비에서 복수 개의 가공 작업들을 완료할 수 있는 능력이 요구되고 있다.

이에 따라 터닝센터에서는 일부 탭핑, 간단한 밀링선삭을 위해서 3축 가공을 위한 밀링 스핀들을 채용하여 홀, 탭핑, 밀링선삭 가공 작업들을 수행하고 생산성과 가공 효율성을 향상시키는 추세에 있다.

즉, 도 1에 도시된 것처럼, 종래 공작기계용 터렛은 공구대 바디(2)에 회전 가능하게 설치되는 클러치(3)와 밀링홀더(5)가 결합되어 밀링공구(6)를 회전시켜 가공을 수행한다.

도면에 도시되지는 않았지만 터렛에 다수의 공구홀더가 장착될 수 있고, 이중에 터렛 인덱싱을 통해 밀링홀더를 클러치와 결합시켜 클러치의 회전과 연동하여 밀링홀더에 장착된 공구를 회전시켜 밀링가공을 수행하여 여러가지 가공 공정을 하나의 공작기계에서 수행한다.

즉, 3축 밀링 스핀들 공구대에서 밀링홀더 교환시에 클러치가이드와 클러치의 드라이브탱의 평행을 맞추어 밀링홀더의 부딪힘이나 오결합 없이 클러치와 밀링홀더를 결합하기 위해 오리엔테이션 일치가 요구된다.

그러나, 종래 공작기계용 터렛 공구대, 특히 3축 밀링 스핀들 터렛 공구대는 이러한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출하지 못함에 따라 장비나 공구의 손상이나 파손이 발생하여 유지보수 비용과 시간이 증가하고, 소비자의 불만을 초래하는 문제점이 있었다.

이를 위해 수동으로 오리엔테이션 틀어짐을 매번 확인함에 따라 작업자의 불편을 초래하고 비가공시간 증가에 따라 생산성이 감소하는 문제점이 있었다.

또한, 도 1에 도시된 것처럼, 3축 밀링 스핀들 공구대는 밀링홀더 교환시에 회전을 방지하기 위한 스토퍼(4)가 화살표와 같이 높이방향 상하(Z축방향)로 작동함에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 발생할 가능성이 증가하고, 오리엔테이션 틀어짐이 발생하는 경우에도 정상으로 인식하여 가공을 수행하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 공작기계용 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법은 자동으로 수행하지 못하거나, 다양한 상태와 단계로 오리엔테이션 틀어짐 검출을 수행하지 못함에 따라 정확성이 감소하고, 안전사고 발생 가능성이 증가하며, 공작기계의 안정성과 신뢰성이 감소하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2007-0069325호 대한민국 특허공개공보 제10-2006-0059647호 대한민국 특허공개공보 제10-2016-0109000호 대한민국 특허공개공보 제10-2012-0086774호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 픽스부가 구동샤프트에 수평하도록 작동하여 밀링홀더 교환전에 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상 작동여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출하고, 1차 검출결과 정상 작동으로 판단되는 경우에도 밀링홀더 교환시에 스핀들모터의 위상 변화 및/또는 인덱싱모터의 과부하 발생 여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 추가적으로 검출하고 알람을 발생하여 공구나 장비의 손상이나 파손을 방지하고, 유지보수 비용과 시간을 절감하며, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상하고, 터렛의 안정성과 신뢰성을 극대화할 수 있는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치는 공구대 바디; 밀링공구가 장착된 밀링홀더를 포함한 복수의 공구홀더를 수납하고 상기 공구대 바디에 인덱싱 가능하게 설치되는 공구대; 상기 공구대와 인접하게 설치되어 상기 공구대를 인덱싱시키는 인덱싱모터; 상기 공구대에 인접하게 설치되는 스핀들모터; 상기 스핀들모터와 연동하여 회전하는 구동샤프트; 상기 밀링홀더와 결합을 통해 상기 밀링공구를 회전시키기 위해 상기 구동샤프트와 연동하여 회전하도록 상기 공구대 바디에 설치되는 클러치샤프트; 상기 구동샤프트에 인접하게 설치되어 상기 클러치샤프트의 정위치를 센싱하는 센싱부; 및 상기 밀링홀더와 상기 클러치샤프트의 결합을 위한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출하는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치는 밀링홀더 교환전에 상기 밀링홀더와 상기 클러치샤프트의 결합을 위한 상기 구동샤프트의 회전을 차단하는 픽스부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 상기 제어부는 밀링홀더 교환전에 상기 센싱부의 센싱결과와 상기 픽스부의 정상 작동여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출하고, 1차 검출결과 정상 작동으로 판단되는 경우에도 밀링홀더 교환시에 상기 스핀들모터의 위상 변화 및/또는 상기 인덱싱모터의 과부하 발생 여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 추가적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 상기 픽스부는 상기 구동샤프트와 평행하도록 상기 구동샤프트에 인접하게 배치되어 상기 구동샤프트에 대해 수평방향으로 작동하여 상기 구동샤프트의 회전을 차단할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 상기 제어부는 상기 밀링홀더와 상기 클러치샤프트의 결합을 위한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출하기 위한 데이터를 저장하는 메모리부; 상기 메모리부에 저장된 데이터, 상기 센싱부, 상기 픽스부, 상기 스핀들모터, 및 상기 인덱싱모터의 작동상태에 따라 오리엔테이션 틀어짐 발생 여부를 분석하는 분석부; 및 상기 메모리부에 저장된 데이터와 상기 분석부의 분석결과에 따라 밀링홀더로 교환을 계속 수행하거나 밀링홀더 교환을 중단하고 알람을 발생시키는 처리부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부의 상기 메모리부는 공구 정보, 공구홀더 정보, 클러치샤프트 정위치 정보, 픽스부 작동 정보, 오리엔테이션 틀어짐량 기준값, 기준 피크값, 기준 부하량, 및 가공프로그램에 대한 데이터를 저장하는 기본데이터 저장부; 상기 센싱부로부터 센싱된 데이터와 상기 픽스부의 정상 작동 여부에 대한 데이터를 저장하는 작동데이터 저장부; 현재의 상기 스핀들모터의 위상 변화 및 상기 인덱싱모터의 부하량에 대한 데이터를 저장하는 수집데이터 저장부; 및 상기 분석부의 분석결과 및 상기 처리부의 처리결과를 실시간으로 저장하는 실시간데이터 저장부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 상기 오리엔테이션 틀어짐량 기준값, 기준 피크값, 및 기준 부하량은 오리엔테이션 틀어짐 발생시에 오리엔테이션 틀어짐 정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 새로운 데이터를 지속적으로 생성하여 상기 기본데이터 저장부에 자동으로 저장될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부의 상기 분석부는 상기 메모리부에 저장된 데이터, 상기 센싱부의 센싱결과, 및 상기 픽스부의 정상 작동여부에 따라 밀링홀더 교환전에 오리엔테이션 틀어짐의 1차 발생여부를 확인하는 확인부; 상기 확인부의 확인결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 1차적으로 발생하지 않는 경우 밀링홀더 교환시에 상기 메모리부에 저장된 데이터를 통해 상기 스핀들모터의 위상 변화 또는 상기 인덱싱모터의 부하 발생여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단결과 상기 스핀들모터의 위상 변화 또는 상기 인덱싱모터의 부하가 발생한 경우 상기 메모리부에 저장된 데이터와 상기 스핀들모터의 위상 변화량 또는 상기 인덱싱모터의 부하량을 비교하는 비교부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부의 상기 처리부는 상기 메모리부에 저장된 데이터와 상기 분석부의 분석결과에 따라 밀링홀더 교환전과 밀링홀더 교환시에 오리엔테이션 틀어짐 발생여부를 자동으로 검출하는 검출부; 및 상기 검출부의 검출결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 경우 알람을 발생시키는 알람부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치는 상기 구동샤프트와 연동하여 회전하도록 상기 클러치샤프트와 서로 마주하도록 상기 구동샤프트의 일측에 설치되는 캠;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법은 밀링홀더와 클러치샤프트의 결합을 위한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출하기 위한 데이터를 저장하는 단계; 밀링홀더 교환전에 픽스부가 작동하고 클러치샤프트의 정위치를 센싱하는 단계; 기저장된 데이터, 센싱결과 및 픽스부의 정상 작동여부에 따라 밀링홀더 교환전에 오리엔테이션 틀어짐의 1차 발생여부를 확인하는 단계; 확인결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 1차적으로 발생하지 않는 경우 밀링홀더 교환시에 기저장된 데이터를 통해 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하 발생여부를 판단하는 단계; 판단결과 상기 스핀들모터의 위상 변화 또는 상기 인덱싱모터의 부하가 발생한 경우 기저장된 데이터와 현재 상기 스핀들모터의 위상 변화량 또는 상기 인덱싱모터의 부하량을 비교하는 단계; 및 확인결과, 판단결과, 및/또는 비교결과에 따라 밀링홀더 교환전과 밀링홀더 교환시에 오리엔테이션 틀어짐 발생여부를 자동으로 검출하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법의 바람직한 다른 실시예에서, 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법은 검출 단계 이후에 검출결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 경우 알람을 발생시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법은 픽스부가 구동샤프트에 수평하도록 작동하여 밀링홀더 교환전에 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상 작동여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출하고, 1차 검출결과 정상 작동으로 판단되는 경우에도 밀링홀더 교환시에 스핀들모터의 위상 변화 및/또는 인덱싱모터의 과부하 발생 여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 추가적으로 검출하고 알람을 발생하여 공구나 장비의 손상이나 파손을 방지하고 유지보수 비용과 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법은 오리엔테이션 틀어짐을 밀링홀더의 공구교환전과 공구교환시에 지속적으로 자동으로 검출함에 따라 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상하고 소비자의 만족도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법은 픽스부가 구동샤프트에 수평하도록 작동하게 장착되어 센싱부와 픽스부로 밀링홀더 교환전에 1차적으로 간편하고 신속하게 확인하여 터렛의 소형화를 도모하여 공간활용도를 극대화하고, 작업자의 편의성을 향상하고 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법은 오리엔테이션 틀어짐을 다양한 단계에 따라 정확하고 신속하게 검출하고 알람을 발생함에 따라 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상하고, 가공정밀도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 터렛의 밀링공구 교환시에 오리엔테이션 틀어짐 발생에 대한 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치에 대한 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 측면도를 나타낸다.
도 4는 도 3의 A-A선의 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 센싱부와 픽스부가 정상으로 작동된 상태의 개념도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부의 구성도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 센싱부와 픽스부가 정상으로 작동하지 않은 상태의 개념도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 스핀들모터의 위상 변화 발생에 의한 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 상태의 개념도를 나타낸다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 인덱싱모터의 과부하 발생에 의한 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 상태의 개념도를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법의 절차도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 2는 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치에 대한 사시도를 나타내고, 도 3은 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 측면도를 나타낸다. 도 4는 도 3의 A-A선의 단면도를 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 센싱부와 픽스부가 정상으로 작동된 상태의 개념도를 나타내며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부의 구성도를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 센싱부와 픽스부가 정상으로 작동하지 않은 상태의 개념도를 나타내고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 스핀들모터의 위상 변화 발생에 의한 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 상태의 개념도를 나타낸다. 도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 인덱싱모터의 과부하 발생에 의한 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 상태의 개념도를 나타낸다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법의 절차도를 나타낸다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 1 내지 도 3 및 도 7 내지 도 8에서 X축 방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 폭방향, 즉 도 1 내지 도 3 및 도 7 내지 도 8을 의미하며, "높이방향"이란 수평방향과 수직방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 높이방향, 즉 도 1 내지 도 3 및 도 8 내지 도 9에서 Z축 방향을 의미한다. 또한, 상방(상부)이란 "높이방향"에서 위쪽 방향, 즉 도 1 내지 도 3 및 도 8 내지 도 9에서 Z축의 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, 하방(하부)이란 "높이방향"에서 아래쪽 방향, 즉 도 1 내지 도 3 및 도 8 내지 도 9에서 Z축 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다. 또한, "내주(내부)"이란 동일부재에서 상대적으로 중심에 가까운 쪽, 즉 도 2 내지 도 10에서 안쪽을 의미하고, "외주(외부)"이란 동일부재에서 상대적으로 중심에서 먼쪽, 즉 도 3 내지 도 9에서 바깥쪽을 의미한다.

도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치를 설명한다. 도 2 내지 도 10에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치는 공구대 바디(100), 공구대(200), 인덱싱모터(300), 스핀들모터(400), 구동샤프트(500), 클러치샤프트(600), 센싱부(700), 픽스부(800), 제어부(900), 및/또는 캠(1000)을 포함한다.

공구대 바디(100)는 도면에 도시되지 않은 공작기계의 바디의 일부에 설치된다.

공구대(200)는 밀링공구(221)가 장착된 밀링홀더(220)를 포함한 복수의 공구홀더(210)를 수납하고 공구대 바디(100)에 인덱싱 가능하게 설치된다.

이러한 공구대(200)는 공구대의 둘레면을 따라 공구대의 인덱싱축을 기준으로 각도 분할된 상태로 다수의 공구홀더가 배치되고 해당 공구홀더 중에서 필요에 따라 밀링공구가 장착된 밀링홀더가 탈부착 가능하게 장착된다.

인덱싱모터(300)는 공구대와 인접하게 설치되어 공구대를 인덱싱시킨다. 즉, 도 8에 도시된 것처럼, 인덱싱모터는 공구대의 인덱싱축을 기준으로 소정의 각도로 공구대를 인덱싱(회전)시키는 동력을 발생시켜 공구대를 인덱싱시킨다.

이에 따라 터렛의 공구교환이 수행된다. 이러한 인덱싱모터는 공구대 바디의 내부에 빌트인모터로 형성되거나 유압모터 또는 서보모터로 형성될 수 있다.

즉, 공작물 가공프로그램에 따라 해당 공구홀더에 장착된 공구의 종류에 따라 공구교환이 필요한 경우 NC 등의 제어에 따라 인덱싱모터가 작동하여 공구대를 소정의 인덱싱각도로 인덱싱시켜 공구교환을 수행한다.

스핀들모터(400)는 공구대에 인접하게 설치된다. 즉, 스핀들모터(400)는 상술한 바와 같이 터닝센터에서 3축 가공을 위한 밀링 스핀들을 채용하여 홀, 탭핑, 밀링선삭 가공 작업들을 수행하기 위해 밀링홀더에 장착된 밀링공구를 회전시키는 동력을 발생시킨다.

구동샤프트(500)는 스핀들모터와 연동하여 회전한다. 예를 들어, 도 2 내지 도 3 및 도 8에 도시된 것처럼, 구동샤프트(500)의 일측은 스핀들모터와 직접 연결되거나 또는 벨트나 체인을 통해 연결되어 스핀들모터에 연동하여 구동샤프트가 회전한다.

클러치샤프트(600)는 밀링홀더와 결합을 통해 밀링공구를 회전시키기 위해 구동샤프트와 연동하여 회전하도록 공구대 바디에 설치된다.

즉, 도 2 내지 도 8에 도시된 것처럼, 클러치샤프트는 공구대 바디에 구동샤프트와 연동하여 회전하도록 설치되어, 밀링홀더의 밀링공구의 사용이 필요한 경우 스핀들모터의 회전력을 밀링공구로 전달하여 밀링공구를 회전시킬 수 있도록 밀링홀더와 결합한다.

구체적으로, 클러치샤프트는 공구대 바디의 내측에 배치된 상태로 클러치샤프트의 타측에 형성된 드라이브탱(620)은 밀링홀더의 홀더탱(222)과 상보적으로 끼움 결합한다.

또한, 클러치샤프트의 일측은 구동샤프트의 타측의 구동 베벨기어(510)와 클러치샤프트 베벨기어(630)의 결합하게 설치된다.

이에 따라 스핀들모터의 회전에 의해 구동샤프트가 회전하고 구동샤프트의 회전력이 구동 베벨기어를 통해 클러치샤프트의 베벨기어로 전달되어 클러치샤프트가 회전하고, 최종적으로 드라이브탱과 결합된 홀더탱이 회전하여 밀링공구가 회전한다.

상술한 바와 같이 이러한 3축 밀링 스핀들 공구대에서 밀링홀더 교환시에 클러치가이드와 클러치의 드라이브탱의 평행을 맞추어 밀링홀더의 부딪힘이나 오결합 없이 클러치샤프트의 드라이브탱과 밀링홀더의 홀더탱의 신속하고 정확한 결합을 위해 클러치샤프트의 드라이브탱과 클러치가이드의 평행을 맞추는 오리엔테이션 일치가 반드시 요구된다.

센싱부(700)는 구동샤프트에 인접하게 설치되어 클러치샤프트의 정위치를 센싱한다.

캠(1000)은 구동샤프트와 연동하여 회전하도록 클러치샤프트와 서로 마주하도록 구동샤프트의 일측에 설치된다. 즉, 캠은 구동샤프트의 일측에 구동샤프트와 연동하여 회전하도록 설치되어 클러치샤프트의 위상에 대응하는 부분에 도그가 설치될 수 있다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 센싱부는 구동샤프트의 타측 또는 구동샤프트의 타측에 결합되는 후술하는 캠에 배치되는 도그와 인접하게 배치되는 근접센서로 이루어진다.

즉, 도그가 구동샤프트의 회전에 의해 회전하거나 구동샤프트와 연동하여 회전하는 캠의 회전에 의해 회전하다가 클러치의 위상에 따라 밀링홀더로의 공구교환이 필요한 경우 오리엔테이션 틀어짐 없이 정위치에 위치하는지를 센싱부를 통해 1차적으로 확인할 수 있다.

픽스부(800)는 밀링홀더 교환전에 밀링홀더와 클러치샤프트의 결합을 위한 구동샤프트의 회전을 차단한다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 도 2 내지 도 7에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 픽스부는 하우징부(810)와 하우징부에 인입 또는 인출 가능하게 설치되는 실린더(820)를 포함한다.

즉, 본 발명에 의한 픽스부는 구동샤프트와 평행하도록 구동샤프트에 인접하게 배치되어 구동샤프트에 대해 수평방향으로 작동하여 구동샤프트의 회전을 차단한다.

구체적으로, 픽스부는 구동샤프트의 회전을 차단하기 위해 하우징부에서 실린더가 구동샤프트 또는 캠에 인접하도록 수평방향으로 돌출되어 전진하여 실린더가 구동샤프트의 홈 또는 캠의 홈부에 끼워져서 구동샤프트 또는 캠의 회전을 차단한다.

이에 따라 밀링홀더 교환전에 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상 작동여부에 따라 클러치샤프트가 정위치에 위치하는지를 확인하여 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출할 수 있다.

제어부(900)는 밀링홀더와 클러치샤프트의 결합을 위한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출한다.

즉, 제어부는 밀링홀더 교환전에 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상 작동여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출하고, 1차 검출결과 정상 작동으로 판단되는 경우에도 밀링홀더 교환시에 스핀들모터의 위상 변화 및/또는 인덱싱모터의 과부하 발생 여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 추가적으로 검출한다.

따라서, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치는 픽스부가 구동샤프트에 수평하도록 작동하여 밀링홀더 교환전에 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상 작동여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출하고, 1차 검출결과 정상 작동으로 판단되는 경우에도 밀링홀더 교환시에 스핀들모터의 위상 변화 및/또는 인덱싱모터의 과부하 발생 여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 추가적으로 검출하고 알람을 발생하여 공구나 장비의 손상이나 파손을 방지하고 유지보수 비용과 시간을 절감하고, 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상하고 소비자의 만족도를 극대화하고, 터렛의 소형화를 도모하여 공간활용도를 극대화하고, 작업자의 편의성을 향상하고 안전사고를 미연에 방지하며, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상하고, 가공정밀도를 극대화할 수 있다.

도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부(900)는 메모리부(910), 분석부(920), 및 처리부(930)를 포함한다.

제어부는 NC(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control)와 PLC를 포함하고, 각종 수치 제어 프로그램이 내장되어 있다. 즉, 제어부에는 스핀들모터, 인덱싱모터, 픽스부, 가공프로그램과 구동프로그램 및 작동프로그램 등이 내장되고, 제어부의 작동에 따라 해당 프로그램이 자동으로 로딩되어 작동한다. 또한, 제어부는 인덱싱모터, 스핀들모터, 센싱부, 픽스부, 및 PLC와 소정의 프로토콜에 의해 통신을 수행한다.

또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제어부는 주조작부를 포함하고, 이러한 주조작부는 화면표시 프로그램과 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 화면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하고, 소프트웨어 스위치의 온(ON)/오프(OFF)를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 기능을 수행한다.

또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 주조작부는 공작기계의 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있는 모니터를 구비한다.

PLC(Programmable Logic Controller)는 제어부, 인덱싱모터, 스핀들모터, 센싱부, 및 픽스부 등과 소정의 프로토콜에 의한 통신을 수행하고, 이러한 통신을 통해 제어명령을 행하는 기능을 수행한다. 즉, PLC는 제어부의 수치 제어 프로그램에 따라 가공유닛과 셔터부, 구동부 등을 작동시킨다.

또한, 도면에 표시되지는 않았지만 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부는 메모리부, 분석부, 처리부, 센싱부의 결과를 실시간으로 표시하여 사용자 또는 작업자의 편의성을 향상할 수 있는 표시부를 포함할 수 있다. 이러한, 표시부는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 표시부는 터치스크린 형태로 형성되어 공작기계의 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있다.

메모리부(910)는 밀링홀더와 클러치샤프트의 결합을 위한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출하기 위한 데이터를 저장한다. 이러한 메모리부는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기일 수 있고, 인터넷(internet)상에서 메모리부(310)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)일 수도 있다.

분석부(920)는 메모리부에 저장된 데이터, 센싱부, 픽스부, 스핀들모터, 및 인덱싱모터의 작동상태에 따라 오리엔테이션 틀어짐 발생 여부를 분석한다.

처리부(930)는 메모리부에 저장된 데이터와 분석부의 분석결과에 따라 밀링홀더로 교환을 계속 수행하거나 밀링홀더 교환을 중단하고 알람을 발생시킨다.

도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부(900)의 메모리부(910)는 기본데이터 저장부(911), 작동데이터 저장부(912), 수집데이터 저장부(913), 및 실시간데이터 저장부(914)를 포함한다.

기본데이터 저장부(911)는 공구 정보, 공구홀더 정보, 클러치샤프트 정위치 정보, 픽스부 작동 정보, 오리엔테이션 틀어짐량 기준값, 기준 피크값, 기준 부하량, 및 가공프로그램에 대한 데이터를 저장한다.

또한, 오리엔테이션 틀어짐량 기준값, 기준 피크값, 및 기준 부하량은 오리엔테이션 틀어짐 발생시에 오리엔테이션 틀어짐 정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 새로운 데이터를 지속적으로 생성하여 상기 기본데이터 저장부에 자동으로 저장될 수 있다.

예들 들어, 기준 피크값은 밀링홀더의 홀더탱이 클러치샤프트의 드라이브탱을 지나치면서 클러치샤프트가 기존 오리엔테이션으로 자리잡게 된다. 이 과정에서 클러치샤프트가 회전이 발생하게 되고, 각각의 베벨기어 연결부분을 따라 스핀들모터까지 회전시키게 된다.

이러한 과정에서 기준 피크값이 실험데이터로 축적되어 기본데이터 저장부에 저장되고, 기계학습을 통해 지속적으로 업데이트되어 정확하게 생성되어 자동으로 저장됨에 따라 실험데이터 값의 정확성을 향상하여 제어의 정확성과 신뢰성을 극대화하고, 작업자의 편의를 도모할 수 있다.

작동데이터 저장부(912)는 센싱부로부터 센싱된 데이터와 픽스부의 정상 작동 여부에 대한 데이터를 저장한다.

수집데이터 저장부(913)는 현재의 스핀들모터의 위상 및 인덱싱모터의 부하량에 대한 데이터를 저장한다.

실시간데이터 저장부(914)는 분석부의 분석결과 및 상기 처리부의 처리결과를 실시간으로 저장한다. 또한, 실시간데이터 저장부는 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상작동 여부도 저장한다.

도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부(900)의 분석부(920)는 확인부(921), 판단부(922), 및 비교부(923)를 포함한다.

확인부(921)는 메모리부에 저장된 데이터, 센싱부의 센싱결과, 및 픽스부의 정상 작동여부에 따라 밀링홀더 교환전에 오리엔테이션 틀어짐의 1차 발생여부를 확인한다.

즉, 도 5 내지 도 6에 도시된 것처럼, 확인부는 기본데이터 저장부에 저장된 데이터와 센싱부의 센싱결과 및 픽스부의 정상 작동여부에 따라 밀링홀더의 교환전에 오리엔테이션 틀어짐의 1차 발생여부를 신속하고 정확하게 확인한다.

즉, 도 5에 도시된 것처럼, 클러치샤프트가 정확한 위치로 위치하게 되면 센싱부의 센싱결과 정상신호가 발생하고, 픽스부가 정상으로 작동하여 캠의 홈이나 구동샤프트의 홈에 정상적으로 수평방향으로 작동하여 구동샤프트의 회전이 차단되면 1차적으로 오리엔테이션 틀어짐이 발생하지 않는 것으로 확인할 수 있다.

그러나, 도 6에 도시된 것처럼, 클러치샤프트가 정확한 위치에 위치하지 않게 되면 센싱부의 센싱결과 정상신호가 발생하지 않고, 픽스부 또한 정상으로 작동하지 않아 캠의 홈이나 구동샤프트의 홈에 정상적으로 수평방향으로 작동하지 못하여 구동샤프트의 회전이 차단되지 않아 1차적으로 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 것으로 확인이 가능하고, 이에 따라 알람을 바로 발생하여 장비의 손상이나 파손을 신속하게 방지할 수 있다.

구체적으로, 도 1에 도시된 것처럼 종래에는 픽스부가 구동샤프트에 대해 수평방향이 아닌 높이방향을 따라 작동함에 따라 센서가 정상으로 작동하지 않거나 클러치샤프트가 정확한 위치에 위치하지 않은 상태에서 픽스부가 정상작동한 것으로 인식될 수 있는 가능성이 발생할 수 있고 실제로 이러한 상태로 픽스부가 비정상 작동을 함에도 불구하고 클러치샤프트가 정확한 위치에 있어 오리엔테이션 틀어짐이 발생하지 않는 것으로 사용자가 인식하고 밀링홀더 교환을 수행함에 따라 장비가 손상되거나 파손되는 문제점이 있었다.

반면에 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 픽스부는 구동샤프트와 평행하도록 구동샤프트에 인접하게 배치되어 구동샤프트에 대해 수평방향으로 작동함에 따라 클러치샤프트가 정확한 위치에 있지 않은 경우에 센싱부가 오작동하는 경우에도 픽스부가 구동샤프트 홈이나 캠의 홈에 삽입되도록 작동하지 않아 1차적으로 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.

판단부(922)는 확인부의 확인결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 1차적으로 발생하지 않는 경우 밀링홀더 교환시에 메모리부에 저장된 데이터를 통해 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하 발생여부를 판단한다.

즉, 판단부는 확인부의 확인결과에 따라 밀링홀더의 교환전에 오리엔테이션 틀어짐이 1차적으로 발생하지 않는 경우로 확인된 경우에도 밀링홀더 교환시에 메모리부에 저장된 데이터를 통해 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하 발생여부 추가적으로 판단한다.

비교부(923)는 판단부의 판단결과 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하가 발생한 경우 메모리부에 저장된 데이터와 스핀들모터의 위상 변화량 또는 인덱싱모터의 부하량을 비교한다.

즉, 비교부는 판단부의 판단결과 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하가 발생한 경우 수집데이터 저장부에 저장된 스핀들모터의 위상 변화에 따른 피크값과 기본데이터 저장부에 저장된 기준 피크값을 비교하거나 수집데이터 저장부에 저장된 인덱싱모터의 부하량과 기본데이터 저장부에 저장된 기준 부하량을 비교한다.

도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 제어부(900)의 처리부(930)는 검출부(931) 및 알람부(932)를 포함한다.

검출부(931)는 메모리부에 저장된 데이터와 분석부의 분석결과에 따라 밀링홀더 교환전과 밀링홀더 교환시에 오리엔테이션 틀어짐 발생여부를 자동으로 검출한다.

즉, 도 8에 도시된 것처럼, 검출부는 비교부의 비교결과 수집데이터 저장부에 저장된 스핀들모터의 위상 변화에 따른 피크값이 기본데이터 저장부에 저장된 기준 피크값을 초과하는 경우에 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 것으로 인식한다.

또한, 도 9 내지 도 10에 도시된 것처럼, 비교부의 비교결과 수집데이터 저장부에 저장된 인덱싱모터의 부하량이 기본데이터 저장부에 저장된 기준 부하량을 초과하는 경우에 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 것으로 인식한다.

알람부(932)는 검출부의 검출결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 경우 알람을 발생시키고 스핀들모터와 인덱싱모터의 작동을 중지시킨다.

따라서, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치는 오리엔테이션 틀어짐을 다양한 단계에 따라 정확하고 신속하게 검출하고 알람을 발생함에 따라 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상하고, 가공정밀도를 극대화할 수 있다.

도 2 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법의 검출 원리를 설명한다.

일반적으로 오리엔테이션 틀어짐이 발생하는 경우는 첫째로 센서 인식 기준으로 캠이나 구동샤프트의 슬립이 발생하는 경우, 둘째로 스핀들모터 풀리 또는 연결부의 슬립이 발생하는 경우, 셋째로 구동샤프트 내부 손상이나 연결 부분이 파손된 경우, 넷째로 구동샤프트와 클러치샤프트의 베벨기어 연결이 손상되거나 파손된 경우, 다섯째로 클러치샤프트의 드라이브탱과 밀링홀더의 홀더탱의 결합부가 파손되거나 손상되는 경우에 발생할 수 있다.

도 5 및 도 7에 도시된 것처럼, 5가지의 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 경우에서 첫번째와 두번째는 센싱부의 센싱결과에 픽스부의 정상작동 유무에 따라 검출이 가능하다.

그러나, 도 1에 도시된 것처럼, 첫번째와 두번째의 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 경우에도 픽스부가 높이방향을 따라 작동하여 센싱부가 오류가 발생하는 경우에도 오리엔테이션 틀어짐을 인식하지 못하는 문제점이 있었다.

이와 달리 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치의 픽스부는 구동샤프트의 회전을 차단하기 위해 하우징부에서 실린더가 구동샤프트 또는 캠에 인접하도록 수평방향으로 돌출되어 전진하여 실린더가 구동샤프트의 홈 또는 캠의 홈부에 끼워져서 구동샤프트 또는 캠의 회전을 차단한다.

이에 따라 도 7에 도시된 것처럼, 확인부가 밀링홀더 교환전에 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상 작동여부에 따라 클러치샤프트가 정위치에 위치하는지를 확인하여 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출할 수 있다.

또한, 종래 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출장치나 검출방법 또는 터렛에서는 도 8 내지 도 10에 도시된 것처럼, 세번째 내지 다섯번째의 오리엔테이션 틀어짐 발생시에 이를 정확하고 신속하게 검출할 수 없어 장비의 손상이나 파손이 발생하고, 유지보수 비용과 시간이 증가하고, 심한 경우 안전사고까지 발생하며, 공작기계의 안정성과 신뢰성이 현저히 감소하는 문제점이 있었다.

본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출장치나 검출방법은 밀링홀더의 교환전에 1차적으로 확인부의 확인결과 센싱부와 픽스부가 정상장동하여 오리엔테이션 틀어짐이 발생하지 않는 것으로 확인되는 경우에도 5가지 오리엔테이션 틀어짐이 발생하는 케이스에서 세번째 내지 다섯번째의 틀어짐에 대해 밀링홀더 교환시에 분석부와 처리부를 통해 추가적으로 확인한다.

즉, 도 8에 도시된 것처럼, 예를 들어 구동샤프트와 기어 연결 등이 손상된 경우에 센싱부와 픽스부가 정상적으로 작동하여 1차적으로 확인부에서 오리엔테이션 틀어짐이 검출되지 않지만, 밀링홀더의 교환시에 밀링홀더의 홀더탱이 클러치샤프트의 드라이브탱을 지나치면서 홀더탱과 드라이브탱의 충돌로 인해 클러치샤프트가 회전하게 되고, 이러한 회전력이 구동샤프트로 전달되고, 최종적으로 스핀들모터로 전달된다.

판단부는 수집데이터 저장부에 현재의 스핀들모터의 위상 변화를 판단한다.

이후, 비교부는 수집데이터 저장부에 저장된 현재의 스핀들모터의 위상 변화에 따른 스핀들모터 피크값과 기본데이터 저장부에 저장된 기준 피크값을 비교한다.

이후, 검출부에서 스핀들모터의 위상 변화에 따른 스핀들모터 피크값이 기준 피크값을 초과하면 도 8과 같이 세번째 케이스에서도 오리엔테이션 틀어짐(A)을 정확하고 신속하게 검출하고, 이를 알람부에 신호를 전송하여 알람부가 밀링홀더 교환시에 알람을 발생하고 스핀들모터의 회전을 차단하게 된다.

마찬가지로, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출장치나 검출방법은 밀링홀더의 교환전에 1차적으로 확인부의 확인결과 센싱부와 픽스부가 정상장동하여 오리엔테이션 틀어짐이 발생하지 않는 것으로 확인되는 경우에도 5가지 오리엔테이션 틀어짐이 발생하는 케이스에서 세번째 내지 다섯번째의 틀어짐에 대해 밀링홀더 교환시에 분석부와 처리부를 통해 추가적으로 확인한다.

즉, 도 9 내지 도 10에 도시된 것처럼, 예를 들어 구동샤프트와 클러치샤프트의 베벨기어 연결 등이 손상된 경우에 센싱부와 픽스부가 정상적으로 작동하여 1차적으로 확인부에서 오리엔테이션 틀어짐이 검출되지 않지만, 밀링홀더의 교환시에 인덱싱모터의 작동에 의해 공구대가 회전하게 되면 클러치샤프트의 드라이브탱과 밀링홀더의 홀더탱이 충돌하게 되고, 충돌로 인해 인덱싱모터에 과부하가 발생하게 된다.

이에 따라 판단부는 수집데이터 저장부에 현재의 인덱싱모터의 부하발생 여부를 판단한다.

이후, 비교부는 수집데이터 저장부에 저장된 현재의 인덱싱모터의 부하량과 기본데이터 저장부에 저장된 인덱싱모터의 기준부하량값을 비교한다.

이후, 검출부에서 인덱싱모터의 부하량 증가에 따른 인덱싱모터 부하량이 인덱싱모터의 기준부하량을 초과하면 도 9 내지 도 10과 같이 네번째 케이스에서도 오리엔테이션 틀어짐을 정확하고 신속하게 검출하고, 이를 알람부에 신호를 전송하여 알람부가 밀링홀더 교환시에 알람을 발생하고 인덱싱모터의 회전을 차단하게 된다.

이처럼, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치는 밀링홀더 교환전에 1차적으로 확인부에서 센싱부와 픽스부의 정상 작동 여부로 정상으로 판단되는 경우에도 밀링홀더 교환시에 판단부에서 첫번째와 두번째 케이스 이외에 나머지 케이스를 통해 오리엔테이션 틀어짐 발생을 추가적으로 검출하여 공구나 장비의 손상이나 파손을 방지하고 유지보수 비용과 시간을 절감하고, 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상하고 소비자의 만족도를 극대화할 수 있다.

도 11을 참조하여 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법을 설명한다. 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법은 데이터 저장 단계(S1), 픽스부 작동 및 센싱 단계(S2), 확인 단계(S3), 판단 단계(S4), 검출 단계(S6), 및 알람 단계(S7)를 포함한다. 각 단계에서 구체적으로 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치 및 검출 방법의 검출과정이나 검출원리와 구성이나 내용은 본 발명의 명세서의 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치와 동일하여 이하에서는 도 11을 참조하여 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법의 특이점을 중점으로 설명한다.

밀링홀더와 클러치샤프트의 결합을 위한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출하기 위한 데이터를 저장한다.

데이터 저장 단계(S1) 이후에, 밀링홀더 교환전에 픽스부가 작동하고 클러치샤프트의 정위치를 센싱한다.

픽스부 작동 및 센싱 단계(S2) 이후에, 기저장된 데이터, 센싱결과 및 픽스부의 정상 작동여부에 따라 밀링홀더 교환전에 오리엔테이션 틀어짐의 1차 발생여부를 확인한다. 즉, 확인부에서 밀링홀더 교환전에 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상 작동여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐의 1차 발생여부를 확인한다. 확인결과 오리엔테이션 틀어짐이 발생하면 알람부를 통해 알람을 발생하고 밀링홀더의 교환을 중단한다.

확인 단계(S3) 이후에, 확인결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 1차적으로 발생하지 않는 경우 밀링홀더 교환시에 기저장된 데이터를 통해 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하 발생여부를 판단한다. 즉, 판단부에서 확인결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 1차적으로 발생하지 않는 경우 밀링홀더 교환시에 기저장된 데이터를 통해 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하 발생여부를 추가적으로 판단한다.

판단 단계(S4) 이후에, 판단결과 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하가 발생한 경우 기저장된 데이터와 현재 스핀들모터의 위상 변화량 또는 인덱싱모터의 부하량을 비교한다. 즉, 비교부에서 판단부의 판단결과 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하가 발생한 경우에 스핀들모터의 피크값과 인덱싱모터의 부하량을 비교한다.

비교 단계(S5) 이후에, 확인결과, 판단결과, 및/또는 비교결과에 따라 밀링홀더 교환전과 밀링홀더 교환시에 오리엔테이션 틀어짐 발생여부를 자동으로 검출한다.

검출 단계(S6) 이후에, 검출결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 경우 알람을 발생시킨다.

이처럼, 본 발명에 의한 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법은 픽스부가 구동샤프트에 수평하도록 작동하여 밀링홀더 교환전에 센싱부의 센싱결과와 픽스부의 정상 작동여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출하고, 1차 검출결과 정상 작동으로 판단되는 경우에도 밀링홀더 교환시에 스핀들모터의 위상 변화 및/또는 인덱싱모터의 과부하 발생 여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 추가적으로 검출하고 각 단계별로 알람을 발생하여 공구나 장비의 손상이나 파손을 방지하고 유지보수 비용과 시간을 절감하며. 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상하고, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상하고, 가공정밀도를 극대화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100 : 공구대 바디
200 : 공구대
300 : 인덱싱모터
400 : 스핀들모터
500 : 구동샤프트
600 : 클러치샤프트
700 : 센싱부
800 : 픽스부
900 : 제어부
1000 : 캠

Claims (12)

1. 공구대 바디;
   밀링공구가 장착된 밀링홀더를 포함한 복수의 공구홀더를 수납하고 상기 공구대 바디에 인덱싱 가능하게 설치되는 공구대;
   상기 공구대와 인접하게 설치되어 상기 공구대를 인덱싱시키는 인덱싱모터;
   상기 공구대에 인접하게 설치되는 스핀들모터;
   상기 스핀들모터와 연동하여 회전하는 구동샤프트;
   상기 밀링홀더와 결합을 통해 상기 밀링공구를 회전시키기 위해 상기 구동샤프트와 연동하여 회전하도록 상기 공구대 바디에 설치되는 클러치샤프트;
   상기 구동샤프트에 인접하게 설치되어 상기 클러치샤프트의 정위치를 센싱하는 센싱부; 및
   상기 밀링홀더와 상기 클러치샤프트의 결합을 위한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   밀링홀더 교환전에 상기 밀링홀더와 상기 클러치샤프트의 결합을 위한 상기 구동샤프트의 회전을 차단하는 픽스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는 밀링홀더 교환전에 상기 센싱부의 센싱결과와 상기 픽스부의 정상 작동여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 1차적으로 검출하고, 1차 검출결과 정상 작동으로 판단되는 경우에도 밀링홀더 교환시에 상기 스핀들모터의 위상 변화 및/또는 상기 인덱싱모터의 과부하 발생 여부에 따라 오리엔테이션 틀어짐을 추가적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 픽스부는 상기 구동샤프트와 평행하도록 상기 구동샤프트에 인접하게 배치되어 상기 구동샤프트에 대해 수평방향으로 작동하여 상기 구동샤프트의 회전을 차단하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 밀링홀더와 상기 클러치샤프트의 결합을 위한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출하기 위한 데이터를 저장하는 메모리부;
   상기 메모리부에 저장된 데이터, 상기 센싱부, 상기 픽스부, 상기 스핀들모터, 및 상기 인덱싱모터의 작동상태에 따라 오리엔테이션 틀어짐 발생 여부를 분석하는 분석부; 및
   상기 메모리부에 저장된 데이터와 상기 분석부의 분석결과에 따라 밀링홀더로 교환을 계속 수행하거나 밀링홀더 교환을 중단하고 알람을 발생시키는 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 메모리부는,
   공구 정보, 공구홀더 정보, 클러치샤프트 정위치 정보, 픽스부 작동 정보, 오리엔테이션 틀어짐량 기준값, 기준 피크값, 기준 부하량, 및 가공프로그램에 대한 데이터를 저장하는 기본데이터 저장부;
   상기 센싱부로부터 센싱된 데이터와 상기 픽스부의 정상 작동 여부에 대한 데이터를 저장하는 작동데이터 저장부;
   현재의 상기 스핀들모터의 위상 변화 및 상기 인덱싱모터의 부하량에 대한 데이터를 저장하는 수집데이터 저장부; 및
   상기 분석부의 분석결과 및 상기 처리부의 처리결과를 실시간으로 저장하는 실시간데이터 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 오리엔테이션 틀어짐량 기준값, 기준 피크값, 및 기준 부하량은 오리엔테이션 틀어짐 발생시에 오리엔테이션 틀어짐 정보를 자동으로 수집하고 분류하여 기계학습을 통해 새로운 데이터를 지속적으로 생성하여 상기 기본데이터 저장부에 자동으로 저장되는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 분석부는,
   상기 메모리부에 저장된 데이터, 상기 센싱부의 센싱결과, 및 상기 픽스부의 정상 작동여부에 따라 밀링홀더 교환전에 오리엔테이션 틀어짐의 1차 발생여부를 확인하는 확인부;
   상기 확인부의 확인결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 1차적으로 발생하지 않는 경우 밀링홀더 교환시에 상기 메모리부에 저장된 데이터를 통해 상기 스핀들모터의 위상 변화 또는 상기 인덱싱모터의 부하 발생여부를 판단하는 판단부; 및
   상기 판단부의 판단결과 상기 스핀들모터의 위상 변화 또는 상기 인덱싱모터의 부하가 발생한 경우 상기 메모리부에 저장된 데이터와 상기 스핀들모터의 위상 변화량 또는 상기 인덱싱모터의 부하량을 비교하는 비교부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 메모리부에 저장된 데이터와 상기 분석부의 분석결과에 따라 밀링홀더 교환전과 밀링홀더 교환시에 오리엔테이션 틀어짐 발생여부를 자동으로 검출하는 검출부; 및
   상기 검출부의 검출결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 경우 알람을 발생시키는 알람부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
   
10. 제2항에 있어서,
    상기 구동샤프트와 연동하여 회전하도록 상기 클러치샤프트와 서로 마주하도록 상기 구동샤프트의 일측에 설치되는 캠;을 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 장치.
    
11. 밀링홀더와 클러치샤프트의 결합을 위한 오리엔테이션 틀어짐을 자동으로 검출하기 위한 데이터를 저장하는 단계;
    밀링홀더 교환전에 픽스부가 작동하고 클러치샤프트의 정위치를 센싱하는 단계;
    기저장된 데이터, 센싱결과 및 픽스부의 정상 작동여부에 따라 밀링홀더 교환전에 오리엔테이션 틀어짐의 1차 발생여부를 확인하는 단계;
    확인결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 1차적으로 발생하지 않는 경우 밀링홀더 교환시에 기저장된 데이터를 통해 스핀들모터의 위상 변화 또는 인덱싱모터의 부하 발생여부를 판단하는 단계;
    판단결과 상기 스핀들모터의 위상 변화 또는 상기 인덱싱모터의 부하가 발생한 경우 기저장된 데이터와 현재 상기 스핀들모터의 위상 변화량 또는 상기 인덱싱모터의 부하량을 비교하는 단계; 및
    확인결과, 판단결과, 및/또는 비교결과에 따라 밀링홀더 교환전과 밀링홀더 교환시에 오리엔테이션 틀어짐 발생여부를 자동으로 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    검출 단계 이후에,
    검출결과에 따라 오리엔테이션 틀어짐이 발생한 경우 알람을 발생시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터렛의 오리엔테이션 틀어짐 검출 방법.

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