KR0172995B1 - 메카피딩의 열보상시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소재를 절삭 또는 소성변형등으로 가공을 하는 기계가공분야에 적용되는 발명으로서, 소재 가공시에 발생되는 가공열에 의한 소재의 열변형량을 미리 보상하는 메카피딩의 열보상 시스템에 관한 발명인 것이다. 이를 위해 본 발명은 플렉시블커플링(3)을 통해 서보모타(2)으로부터 연결되어진 볼스쿠류(1)와, 상기 볼스쿠류(1)의 외주에서 치합되는 슬라이드(4)로 이루어지는 공작기계의 메카피딩에 있어서, 상기 볼스쿠류(1)의 말단은 축방향 위치가 가변될 수 있도록 고정베어링(11)에 의해 지지되고, 상기 볼스쿠류(1)의 타단측은 축방향 위치가 가변될 수 있도록 텐션베어링(12)에 의해 지지되는데, 상기 텐션베어링(12)부의 양단에는 서로 반대방향으로 잠겨지도록 형성된 오른너트(51)와 왼너트(53)가 각각 나사결합되어져 있는 것으로, 그 구성이 간단하여 경제적이며, 게다가 자동장비 및 재래식 장비에서도 적용이 가능하여 적용성이 뛰어나며, 기계적 구성이므로 수명이 길고 고장이 없는 시스템으로 효과적이다.

Description

메카피딩의 열보상시스템

제1도는 본 발명의 구성상태도.

제2도는 제1도의 요부의 발췌상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 볼스쿠류 11 ; 고정베어링

12 : 텐션베어링 2 : 서보모타

3 : 플렉시블커플링 4 : 슬라이드

5 : 록크너트 51 : 오른너트

52 : 눈금 53 : 왼너트

본 발명은 소재를 절삭 또는 소성변형등으로 가공을 하는 기계가공분야에 적용되는 발명으로서, 소재 가공시에 발생되는 가공열에 의한 소재의 열변형량을 미리 보상하는 메카피딩(Mechatronic feeding)의 열보상 시스템에 관한 발명인 것이다.

오늘날의 공작기계는 생산효율의 극대화로 대량생산에 적합하면서도 정밀가공이 가능하도록 자동화 정밀화되어가는 경향이며, 이에따라 NC나 CNC머시인 및 머시닝센터등의 정밀 대형 장비가 계발되 수치제어로서 가공의 정도를 높히면서 양산을 하고 있다.

따라서, 대량생산이나 가공의 정도는 점점 향상되어 상기 장비로는 수십마이크로미터 내지 수 마이크로미터 이내의 오차까지 마출수 있게 되었으나, 기계를 이용하여 소재를 소정의 형상으로 절삭가공 또는 소성변형시키는 공작기계에서는 가공시 가공열 발생이 필연이라서 정밀화되면 될수록 열변형에 따른 오차의 보상이 첨예하게 대두되는데, 진보된 열보상 장치로서는 장비의 다수위치에 온도감지 센서를 설치하고 이들로부터 감지된 데이터를 열 변형이 없을때의 기준치와 비교하여 미리 입력된 실험값에 따라 장비나 툴의 기준값을 변경시키므로서 오차보상을 하는 것으로, 이는 많은 실험과 추가설비를 필요로하므로 극히 고정밀을 요하는 기계에서만 한정적으로 적용되고 있으며, 장비의 가공용도 및 특성에 따라 모델링이 달라지므로 장비의 종류마다(case by case) 별개의 시스템이 필요로되며, 게다가 종래의 일반 머시인에는 적용이 어려워 최초부터 상기 구성이 적용된 장비로 개발되어야 하는데, 본 발명은 상기한 종래 발명과는 달리 일반 머시인에도 본 발명의 열보상시스템이 장착된 메카피딩 또는 그 원리를 적용한 기구를 설치하므로서 간단히 적용할수 있으면서도 열보상을 충분히 할 수 있는 시스템을 제공하고자 안출된 것으로, 이는 서보모타로 회전되는 볼스쿠류에 의해 왕복되는 슬라이드로 이루어지는 공작기계의 메카피딩에 있어서, 볼스크류의 일단측의 텐션베어링부에 계산된 열팽창량을 미리 조절하는 록크너트를 설치하여 이루어진 것으로 이를 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 전체 구성상태도이고, 제2도는 본 발명의 요부인 록크너트부만을 발췌한 요부도이다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 플렉시블커플링(3)을 통해 서보모타(2)으로부터 연결되어진 볼스쿠류(1)와, 상기 볼스쿠류(1)의 외주에서 치합되는 슬라이드(4)로 이루어지는 공작기계의 메카피딩에 있어서, 상기 볼스쿠류(1)의 말단은 축방향 위치가 가변될 수 없도록 고정베어링(11)에 의해 지지되고, 상기 볼스쿠류(1)의 타단측은 축방향 위치가 가변될 수 있도록 텐션베어링(12)부에 의해 지지되는데, 상기 텐션베어링(12)부의 양단에는 서로 반대방향으로 잠겨지도록 형성된 오른너트(51)와 왼너트(53)가 각각 나사결합되어져 있음을 특징으로 한다.

상기한 구성에 있어서, 상기 록크너트(5)중 어느 한쪽너트 또는 양쪽너트의 외주면에 등간격으로 눈금(52)을 형성할 수도 있는데, 이 경우 상기 눈금값을 보면서 텐션베어링(12)의 축방향 위치를 조정할 수 있으므로 정밀한 조정이 가능하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 서보모타(2)의 구동에 의해 플렉시블커플링(3)을 거쳐 볼스쿠류(1)가 회전하게 되면 볼스쿠류(1)의 외주에서 볼을 통해 치합되는 슬리이드(4)가 볼스쿠류(1)의 축방향으로 왕복 이송(feedind)하게 되는데, 볼스쿠류(1)의 일단은 축방향 위치가 가변될 수 없도록 고정베어링(11)에 의해 지지되고 타단은 볼스쿠류(1)가 열팽창될 시에 축방향 위치가 가변될 수 있도록 텐션베어링(12)부에 의해 지지되는, 볼스쿠류(1)의 열변형에 따른 보상값은 아래 식에 의해 계산되고 이와같이 계산된 값만큼 록크너트(5)를 축방향으로 이송하여 볼스쿠류(1)의 열변형값을 보상하게 된다.

Δ1 = 11.5 x 10^-6x fl x Δt ---- ①

P1 = Δ1 + 10 ㎛ ---- ②

(여기서, Δ1은 열변형량, fl은 볼스쿠류의 유효나사길이 Δt는 볼스쿠류의 온도 상승량으로 통상 3~5℃이며, P1은 열변형에 따른 조절길이임)

따라서, 록크너트(5)를 축방향으로 조절하는 길이(P1)는 변형량(△1)에서 10㎛를 더한 길이가 된다.

이때, 로크너트(5)는 제2도에 도시된 바와같이 눈금(52)을 가지는 오른너트(51)와 왼너트(53)로 되어 있으므로 먼저, 상기 눈금(52)을 보면서 ②식에서 계산된 축방향 조절길이(P1)만큼 오른너트(51)를 풀어준 다음 왼너트(53)를 오른너트쪽으로 조여주게 되면 볼스쿠류(1)의 열변형량을 보상할 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명은 그 구성이 간단하여 경제적이며, 게다가 자동선반이나 머시닝센터등의 수치제어 머시인 뿐만아니라 범용선반등의 재래식 장비에서도 적용이 가능하여 적용성이 뛰어나며, 전자 전기적인 구조가 아니고 기계적 구성이므로 수명이 길고 고장이 없는 시스템으로 효과적이다.

Claims (2)

1. 플렉시블커플링(3)을 통해 서보모타(2)으로부터 연결되어진 볼스쿠류(1)와, 상기 볼스쿠류(1)의 외주에서 치합되는 슬라이드(4)로 이루어지는 공작기계의 메카피딩에 있어서, 상기 볼스쿠류(1)의 말단은 축방향 위치가 가변될 수 있도록 고정베어링(11)에 의해 지지되고, 상기 볼스쿠류(1)의 타단측은 축방향 위치가 가변될 수 있도록 텐션베어링(12)부에 의해 지지되는데, 상기 텐션베어링(12)부의 양단에는 서로 반대방향으로 잠겨지도록 형성된 오른너트(51)와 왼너트(53)가 각각 나사결합되어져 있음을 특징으로 하는 메카피딩의 열보상시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 록크너트(5)중 어느 한쪽 너트 또는 양쪽 너트의 외주면에 등간격으로 눈금(52)이 새겨진 것을 특징으로 하는 메카피딩의 열보상시스템.