KR100238982B1 - 나사절삭가공장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형상의 가공물을 회전가능하게 지지하는 회전구동부와, 상기 가공물의 외표면에 절삭툴을 접근이반시켜 나사산을 절삭가공하는 절삭툴구동부를 갖는 나사절삭가공장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 상기 가공물의 회전시 발생하는 소정시간간격의 부호화신호를 카운팅하여, 상기 가공물의 절삭개시점의 현재위치를 감지하고, 상기 가공물의 절삭개시점이 현재위치로부터 상기 절삭툴과의 상호 교차점까지 회전하는데 소요되는 시간을 산출한 다음, 상기 산출된 결과에 해당하는 소정의 이동속도로 상기 절삭툴을 상기 가공물을 향해 접근시킨다. 이에 의해 절삭툴의 이동개시를 위한 지연이 발생되지 아니하게 되어, 나사절삭가공을 신속하게 수행할 수 있는 한편, 정확한 나사가공절삭을 달성할 수 있다.

Description

나사절삭가공장치 및 그 제어방법

본 발명은 나사절삭가공장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

소정의 가공물에 나사산을 형성하기 위한 나사절삭방법은, 본 출원인에 의해 기출원된 특허출원번호 95-61667에 자세히 설명되어 있는 바와 같이, 가공물의 외표면을 다수회 왕복이동하는 절삭툴에 의하여 이루어진다. 그래서, 나사절삭가공장치에서는 후퇴시킨 절삭툴을 연속적으로 회전하는 가공물의 절삭개시점에 정확하게 삽입시키기 위하여 정밀성을 필요로 한다.

도 6은 종래의 나사절삭가공장치의 제어방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다. 나사산의 절삭가공이 개시되면(P1), 제어부는 우선, 지령되어진 펄스수를 확인하고, 절삭툴이 가공물의 절삭개시점까지 이동하기 위한 이동속도를 구한다(P2). 이러한 가공물이 연속적으로 회전하는 동안, 엔코더를 통해 펄스가 발생한다(P3). 그러면, 카운터는 엔코더로 부터의 펄스를 카운팅하며, 제어부는 카운터로 부터의 펄스수를 읽어 그 펄스수와 지령된 펄스수가 동일한 가를 확인한다(P4).

이 때, 상호 펄스수가 동일한 경우, 가공물에 대한 절삭툴의 접근이동을 개시한다(P5). 절삭툴의 이동속도는 가공물의 회전속도에 대한 이동속도로서 미리 산출되어 저장되으므로, 가공물의 절삭개시점과 절삭툴은 소정의 교차점에서 상호 정확하게 대응된다. 교차점이후에서도 절삭툴을 동일한 속도로 이동시켜 나사절삭가공을 수행한다(P6). 그런다음, 절삭가공완료여부를 확인하고(P7), 완료되지 아니한 경우 상기한 순서에 따른 나사절삭가공을 재수행한다.

도 7은 종래 나사절삭가공장치의 절삭툴이 소정의 일정 속도로 가공물을 향해 접근이동하고, 가공물의 절삭개시점에서 상호 교차된 후에도 거의 동일한 속도로 이동하는 상태가 도시된 그래프이다. 이러한 절삭툴의 이동으로 가공물의 외표면에 나사절삭가공이 이루어진다.

그런데, 종래의 나사절삭가공장치 및 그 제어방법에서는, 가공물로부터 후퇴하여 절삭개시점으로의 재진입을 위해 대치하는 절삭툴이 그 이동개시점을 찾지 못하고 비교적 장시간동안 대기하는 경우가 있다. 즉, 절삭툴은 카운터로부터 카운팅된 펄스수와 지령된 펄스수가 동일한 경우 이동이 개시되는데, 절삭툴이 가공물로부터 후퇴하는 동안 카운터로부터 카운팅된 펄스수가 지령된 펄스수를 상회하는 경우가 발생할 수 있으며, 이 때, 절삭툴은 필연적으로 원하는 펄스수를 얻기 위해 대기하여야만 하는 것이다. 한편, 카운터를 통해 펄스수를 읽어 들이는 작업도 소정의 시간간격으로 진행되는데, 여기서, 펄스수를 읽어들이는 것과 시간간격을 두는 것으로 인하여 원하는 펄스수를 놓치는 경우도 발생한다. 그래서, 절삭툴의 이동개시지연에 따른 나사절삭가공의 효율성이 저하된다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이러한 문제점들으로 고려하여, 절삭툴의 이동개시를 위한 지연이 발생되지 아니하도록 하도록 하는 동시에 정확한 나사가공절삭을 달설할 수 있도록 한 나사절삭가공장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 나사절삭가공장치의 블록도,

도 2는 도 1의 작동상태를 설명하기 위한 부분확대도,

도 3은 가공물의 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 나사절삭가공장치의 제어방법을 설명하기 위한 순서도,

도 5는 본 발명에 따른 나사절삭가공장치에 장착되어 있는 절삭툴의 이송속도를 나타낸 그래프,

도 6은 종래의 나사절삭가공장치의 제어방법을 설명하기 위한 순서도,

도 7은 종래의 나사절삭가공장치에 장착되어 있는 절삭툴의 이송속도를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 나사절삭가공장치 21 : 가공물

23 : 절삭툴 25 : 절삭개시점

상기 목적은, 본 발명에 따라, 원통형상의 가공물을 회전가능하게 지지하는 회전구동부와, 상기 가공물의 외표면에 절삭툴을 접근이반시켜 나사산을 절삭가공하는 절삭툴구동부를 갖는 나사절삭가공장치의 제어방법에 있어서, 상기 가공물의 회전시 발생하는 소정시간간격의 부호화신호를 카운팅하는 단계와; 상기 카운팅값에 기초하여, 상기 가공물의 절삭개시점의 현재위치를 감지하는 단계와; 상기 가공물의 절삭개시점이 현재위치로부터 상기 절삭툴과의 상호 교차점까지 회전하는데 소요되는 시간을 산출하는 단계와; 상기 산출된 결과에 해당하는 소정의 이동속도로 상기 절삭툴을 상기 가공물을 향해 접근시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나사절삭가공장치의 제어방법에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 절삭툴의 이동은 상기 가공물의 절삭개시점의 위치가 소정의 개시영역내에 위치할 때 이루어지도록 구성하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 부호화신호는 상기 회전구동부에 의한 상기 가공물의 회전에 연동하여 발생하는 펄스일 수 있다.

그리고, 상기 가공물의 절삭개시점이 현재위치로부터 상기 절삭툴과의 상호 교차점까지 회전하는데 소요되는 시간(T)은 다음의 수학식 1에 의해 산출될 수 있으며;

T = {S / L + (A - P) / A} / R

여기서, 상기 S는 상기 절삭툴의 출발점으로부터 교차점까지의 길이이고, A는 상기 가공물의 1회전당 펄스수, R은 상기 가공물의 분당회전수, L은 상기 가공물의 외표면에 형성되는 나사의 피치이다.

상기 절삭툴의 이동속도(F)는 다음의 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.

F = S / T = (S * R) / {S / L + (A - P) / A}

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기목적은, 원통형상의 가공물을 회전가능하게 지지하는 회전구동부와, 상기 가공물의 외표면에 절삭툴을 접근이반시켜 나사산을 절삭가공하는 절삭툴구동부를 갖는 나사절삭가공장치의 제어방법에 있어서, 상기 회전구동부에 의한 상기 가공물의 회전에 연동하여 소정시간간격으로 부호화신호를 발생시키는 엔코더와; 상기 엔코더로 부터의 부호화신호를 카운팅하여 상기 가공물의 절삭개시점의 현재위치를 감지하고, 상기 절삭개시점이 상기 절삭툴과의 교차점까지 회전하는데 소용되는 시간을 산출하는 연산부와; 상기 연산부의 연산결과에 기초하여, 상기 절삭툴을 소정의 이동속도로 상기 가공물에 접근시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나사절삭가공장치에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 엔코더로 부터의 부호화신호를 카운팅하는 카운터를 포함하여 구성할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 나사절삭가공장치의 제어블록도이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 나사절삭가공장치(1)는, 가공물을 회전시키는 회전구동부(5)와, 회전하는 가공물에 절삭툴을 접근이반시키는 절삭툴구동부(13), 가공물의 회전과 연동하여 펄스를 발생시키는 엔코더(7), 엔코더(7)로 부터의 펄스수에 기초하여 절삭툴구동부(13)의 작동을 단속함으로써 가공물의 나사절삭가공을 전체적으로 총괄하는 제어부(3)를 가지고 있다. 회전구동부(5)는 스핀들모터로 구성되어 있고, 엔코더(7)에서 발생되는 펄스를 카운팅하여 제어부(3)에 제공하는 카운터(9)를 더 포함한다.

제어부(3)에는 가공물의 회전위치에 대한 절삭툴의 이동속도에 관한 정보가 저장되어 있다. 그리고, 카운터(9)를 통해 읽은 펄스수에 기초하여, 가공물의 절삭개시점이 절삭툴과의 교차점까지 회전하는데 소요되는 시간을 산출하는 연산부(11)가 마련되어 있다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 나사절삭가공장치의 작동상태를 설명하기 위한 가공물과 절삭툴의 부분확대도이고, 도 3은 도 2의 가공물의 단면도이다. 제어부(3)는, 가공물(21)의 절삭개시점(25)이 A점에 위치할 때, 펄스수의 카운팅을 제로로 셋팅시킨다. 도면상에 화살표로 도시되어 있는 바와 같이 가공물(21)이 회전할 때, 그 회전위치를 카운터(9)를 통해 읽은 펄스수에 기초하여 확인한다. B점과 C점 사이의 어느 위치에 가공물(21)의 절삭개시점(25)이 배치되는 경우, 절삭툴(23)의 이동이 개시될 수 있다.

절삭툴(23)이 가공물(21)로부터 후퇴하여 재진입을 위한 대기위치에 배치되면, 제어부(3)는 카운터(9)로 부터의 펄스수를 읽어 가공물(21)의 절삭개시점(25)의 위치를 확인한다. 이 때, 가공물(21)의 절삭개시점(25)의 위치가 B점과 C점 사이의 일측 위치에 배치되어 있는 경우, 연산부(11)는 절삭개시점(25)이 절삭툴(23)과의 상호 교차점까지 회전하는데 소요되는 시간을 산출한다. 이러한 가공물(21)의 절삭개시점(25)이 현재위치로부터 절삭툴(23)과의 상호 교차점까지 회전하는데 소요되는 시간(T)은 다음의 수학식 1에 의해 산출된다.

[수학식 1]

T = {S / L + (A - P) / A} / R

여기서, S는 절삭툴(23)의 출발점으로부터 교차점까지의 길이이고, A는 가공물(21)의 1회전당 펄스수, R은 가공물(21)의 분당회전수, L은 가공물(21)의 외표면에 형성되는 나사의 피치이다.

한편, 이러한 산출된 결과에 기초하여, 제어부(3)는, 소정의 이동속도로 절삭툴(23)을 가공물(21)을 향해 이동시킨다. 이러한 절삭툴(23)의 이동속도(F)는 다음의 수학식 2에 의해 산출된다.

[수학식 2]

F = S / T = (S * R) / {S / L + (A - P) / A}

이하에서는, 본 발명에 따른 나사절삭가공장치의 제어방법을 도 4의 순서도와 관련하여 설명한다. 나사절삭가공장치(1)의 작동이 개시되면(S1), 우선, 스핀들모터(5)의 회전으로 가공물(21)이 회전한다. 이 때, 회전하는 가공물(21)과 연동하여 엔코더(7)는 펄스를 발생시키며, 제어부(3)는 엔코더(7)에서 발생되는 펄스를 카운터(9)를 통해 읽는다. 이러한 중에 제어부(3)는 절삭툴구동부(13)를 통해 절삭툴(23)을 가공물(21)에 접근이동시키며, 이 때, 그 접근이동 개시때의 펄스수 및 이동속도를 구한다(S2). 그런 다음, 접근이동개시된 때의 펄스수를 기준으로 절삭툴(23)이 이동개시될 수 있는 소정의 이동개시영역을 정한다(S3). 도 3에는 이러한 이동개시영역이 B점과 C점 사이로 정하여져 있다.

한편, 가공물(21)의 외표면에 일회적인 절삭가공을 수행한 절삭툴(23)이 후퇴하여, 재진입을 위한 대기위치에 배치되면, 제어부(3)는 카운터(9)에서 카운팅되는 펄스수를 읽는다(S4). 이 때, 가공물(21)의 절삭개시점(25)이 절삭개시영역 즉, B점과 C점 사이에 배치되어 있는 경우(S5), 연산부(11)는 가공물(21)의 절삭개시점(25)이 교차점까지 회전하는 속도를 산출한다(S6). 그러면, 제어부(3)는 산출된 결과에 해당하는 소정의 이동속도로 절삭툴(23)을 이동시킨다(S7). 그래서, 절삭툴(23)이 가공물(21)과의 교차점에 진입하게 되면, 절삭툴(23)을 일정한 이동속도로 이동시켜 나사절삭가공을 수행한다(S8).

그리고, 가공물(21)의 절삭개시점(25)이 B점과 C점 사이에 배치되어 있지 아니한 경우, 제어부(3)는 카운터(9)에서 카운팅되는 펄스수를 연속적으로 확인하여 그 위치를 확인한다(S4). 그래서, 절삭개시영역에 이르는 순간, 상기와 같은 연산을 통해 그에 해당하는 소정의 이동속도로 절삭툴(23)을 이동시킨다(S7). 이 때에도 절삭툴(23)이 가공물(21)과의 교차점에 진입하게 되면, 절삭툴(23)을 일정한 이동속도록 이동시켜 나사절각가공이 이루어지도록 한다(S8).

도 5에는 본 발명에 따른 나사절삭가공장치(1)의 절삭툴(23)이 가공물(21)의 절삭개시점(25)의 위치에 해당하는 소정의 이동속도로 가공물(21)을 향해 접근이동하고, 이 후 절삭툴(23)이 가공물(21)의 절삭개시점(25)에 교차된 후에는 일정한 속도로 접근이동하는 상태가 그래프로서 도시되어 있다.

한편, 이와 같이 절삭툴(23)의 이동에 의한 나사절삭가공이 일회적으로 완료되면, 설정된 소정의 나산산깊이까지 나사절삭가공이 완료되었는가를 확인하고(S9), 완료되지 아니한 경우, 절삭툴(23)을 다시 후퇴시켜(S10) 상술한 순서에 따라 나사절삭가공을 수행한다. 그런 다음, 나사절삭가공을 완료한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 나사절삭가공장치 및 그 제어방법에 따르면, 절삭툴의 이동개시를 위한 지연이 발생되지 아니하게 되어, 나사절삭가공을 신속하게 수행할 수 있는 한편, 정확한 나사가공절삭을 달성할 수 있다.

Claims (7)

1. 원통형상의 가공물을 회전가능하게 지지하는 회전구동부와, 상기 가공물의 외표면에 절삭툴을 접근이반시켜 나사산을 절삭가공하는 절삭툴구동부를 갖는 나사절삭가공장치의 제어방법에 있어서,

   상기 가공물의 회전시 발생하는 소정시간간격의 부호화신호를 카운팅하는 단계와;

   상기 카운팅값에 기초하여, 상기 가공물의 절삭개시점의 현재위치를 감지하는 단계와;

   상기 가공물의 절삭개시점이 현재위치로부터 상기 절삭툴과의 상호 교차점까지 회전하는데 소요되는 시간을 산출하는 단계와;

   상기 산출된 결과에 해당하는 소정의 이동속도로 상기 절삭툴을 상기 가공물을 향해 접근시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나사절삭가공장치의 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 절삭툴의 이동은 상기 가공물의 절삭개시점의 위치가 소정의 개시영역내에 위치할 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 나사절삭가공장치의 제어방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 부호화신호는 상기 회전구동부에 의한 상기 가공물의 회전에 연동하여 발생하는 펄스인 것을 특징으로 하는 나사절삭가공장치의 제어방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 가공물의 절삭개시점이 현재위치로부터 상기 절삭툴과의 상호 교차점까지 회전하는데 소요되는 시간(T)은 다음의 수학식 1에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 나사절삭가공장치의 제어방법.

   [수학식 1]

   T = {S / L + (A - P) / A} / R

   여기서, 상기 S는 상기 절삭툴의 출발점으로부터 교차점까지의 길이이고, A는 상기 가공물의 1회전당 펄스수, R은 상기 가공물의 분당회전수, L은 상기 가공물의 외표면에 형성되는 나사의 피치이다.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 절삭툴의 이동속도(F)는 다음의 수학식 2에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 나사절삭가공장치.

   [수학식 2]

   F = S / T = (S * R) / {S / L + (A - P) / A}
6. 원통형상의 가공물을 회전가능하게 지지하는 회전구동부와, 상기 가공물의 외표면에 절삭툴을 접근이반시켜 나사산을 절삭가공하는 절삭툴구동부를 갖는 나사절삭가공장치에 있어서,

   상기 회전구동부에 의한 상기 가공물의 회전에 연동하여 소정시간간격으로 부호화신호를 발생시키는 엔코더와;

   상기 엔코더로 부터의 부호화신호를 카운팅하여 상기 가공물의 절삭개시점의 현재위치를 감지하고, 상기 절삭개시점이 상기 절삭툴과의 교차점까지 회전하는데 소용되는 시간을 산출하는 연산부와;

   상기 연산부의 연산결과에 기초하여, 상기 절삭툴을 소정의 이동속도로 상기 가공물에 접근시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나사절삭가공장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 엔코더로 부터의 부호화신호를 카운팅하는 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나사절삭가공장치.

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