KR100288870B1 - 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치 - Google Patents

Abstract

기계본체의 열변위에 대한 가공정밀도의 보정을 자동적으로 또한 신속하게 실시하는 것을 목적으로 하고, 속날밀링커터(11)의 축받이부(10) 근방의 온도를 검출하는 측온계(16)를 설치하며, 이 측온계(16)에 의하여 검출되는 온도에 의거하여 기본가공데이터를 보정하기 위한 온도보정데이터를 연산한다. 이 경우에, 속날밀링커터(11)의 중심이 그리는 원궤적의 지름에 관한 보정데이터는 기본가공데이터에 대한 배율을 산출하므로서 연산하며, 상기한 원궤적의 중심위치에 관한 보정데이터는 기본가공데이터에 대한 편차를 산출하므로서 연산한다.

Description

[발명의 명칭]

크랭크샤프트밀링기계의 제어장치

[기술분야]

본 발명은, 기계본체의 열변위 등에 의한 가공정밀도의 악화를 방지하도록 한 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치에 관한 것이다.

[배경기술]

종래부터, 내연기관 등에 사용되는 크랭크샤프트의 핀부 및 저어널부를 절삭하는 가공기계로서, 크랭크샤프트밀링기계가 알려져 있다. 이 크랭크샤프트밀링기계에 있어서는, 베드의 긴쪽방향으로 왕복운동가능한 왕복대(새들)가 설치되고, 이 왕복대에 대하여 그 왕복대의 왕복운동방향과 직교하는 방향으로 미끄럼운동가능하게 슬라이드가 지지됨과 아울러, 이 슬라이드에 속날밀링커터를 보유하는 스핀들헤드가 요동가능 혹은 상하운동가능하게 지지되도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성의 크랭크샤프트밀링기계에 있어서는, 스핀들헤드의 요동운동 혹은 상하운동과 슬라이드의 수평운동의 짜맞춤에 의하여 상기한 속날밀링커터를 원운동시켜서, 이 원운동되는 속날밀링커터에 의하여 양단부가 고정지지되는 크랭크샤프트의 핀부 및 저어널부의 절삭가공이 실시된다.

그런데, 상기한 바와 같은 크랭크샤프트밀링기계를 사용하여 크랭크샤프트와 같은 워어크의 가공을 실시할 때에, 기계자체의 시간변화에 따른 열적변화에 기인하여 가공정밀도가 미리 설정되어 있는 허용값을 초과해 버린다고 하는 불편함이 발생하는 일이 있었다. 종래에, 이와 같은 불편함에 대해서는 기계본체에 열변위가 발생하여도 허용값인 상한값을 초과하는 일이 없도록 하기 위하여, 그와 같은 열변위의 발생을 예측하여, 가공데이터의 초기값을 미리 허용값인 하한측으로 설정하도록 하고 있었다. 그러나, 이와 같이 초기값의 설정을 바꾸는 것에 의해서도 허용값을 초과하는 것을 피하지 못하는 경우가 있고, 그와 같은 경우에는 일단 기계를 정지시켜서 수동에 의하여 수치제어(NC)장치로 보정데이터를 입력하거나, 속날밀링커터의 원운동의 궤적을 변경할 필요가 있는 경우에는 보정할 때마다 가공데이터를 새롭게 계산하여 고치도록 하고 있었다.

그런데, 상기한 바와 같이 수동에 의하여 보정데이터를 입력하거나 보정시에 가공데이터를 계산하여 고치는 것으로는, 보정할 때마다 기계를 정지시키지 않으면 안되고 또, 계산시간도 필요하게 되므로 가공능률의 저하를 일으킨다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기계본체의 열변위에 따른 가공정밀도의 보정을 자동적으로 또한 신속하게 실시할 수 있는 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치를 제공하는 것이다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명에 의한 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치는, 제1도에 표시되어 있듯이 속날밀링커터를 보유하는 스핀들헤드의 상하운동과 수평운동의 짜맞춤에 의하여 상기한 속날밀링커터를 원운동시켜서, 양단부가 고정지지되는 워어크를 절삭가공하는 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치로서,

(a) 입력되는 가공데이터에 의거하여 상기한 워어크의 기본가공데이터를 설정하는 기본가공데이터 설정수단,

(b) 이 기본가공데이터설정수단의 출력에 의거하여 상기한 스핀들헤드의 상하운동과 수평운동을 제어하는 스핀들헤드 제어수단,

(c) 가공시에 있어서의 상기한 크랭크샤프트밀링기계의 소정 부위의 온도를 검출하는 온도검출수단,

(d) 이 온도검출수단의 출력에 의거하여 온도보정데이터를 상기한 기본가공데이터와의 비교에 의하여 연산하는 온도보정데이터 연산수단 및,

(e) 이 온도보정데이터 연산수단에 의하여 연산되는 온도보정데이터에 의거하여 상기한 기본가공데이터 설정수단에 의하여 설정되는 상기한 워어크의 기본가공데이터를 보정하는 가공데이터 보정수단,을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치에 있어서는, 워어크의 가공시에 크랭크샤프트밀링기계의 소정 부위의 온도가 온도검출수단에 의하여 검출되어서 그 검출온도에 의거하여, 온도보정데이터가 미리 입력되는 가공데이터에 의거하여 설정되어 있는 기본가공데이터와의 비교에 의하여 온도보정데이터 연산수단에 의하여 연산된다. 그리고, 이렇게 하여 얻어지는 온도보정데이터에 의거하여 상기한 기본가공데이터가 가공데이터 보정수단에 의하여 보정되며, 그 보정데이터에 의거하여 스핀들헤드 제어수단에 의하여 스핀들헤드의 상하운동과 수평운동 등이 제어된다. 따라서, 온도보정데이터가 기본가공데이터와의 비교에 의하여 연산되는 것으로 되며, 기계본체의 열변위에 의한 가공정밀도의 보정이 신속 또한 높은 정밀도로 실시된다.

상기한 기본가공데이터는, 속날밀링커터의 중심이 그리는 윈궤적의 지름과 그 원궤적의 중심위치 등에 관한 데이터로 하는 것이 바람직하다.

또, 상기한 온도보정데이터 연산수단은 속날밀링커터의 중심이 그리는 원궤적의 지름에 관한 온도보정데이터를 상기한 기본가공데이터에 대한 배율을 산출하는 것에 의해 연산하는 것이 바람직하며, 또 속날밀링커터의 중심이 그리는 원궤적의 중심위치에 관한 온도보정데이터를 상기한 기본가공데이터에 대한 편차를 산출하는 것에 의해 연산하는 것이 바람직하다. 이렇게 하므로서, 온도보정데이터의 작성을 기본가공데이터를 이용하여 단시간에 실시할 수 있게 되고, 그 보정데이터에 의거하는 스핀들헤드의 제어가 신속하게 실행된다.

또, 상기한 온도검출수단에 의하여 검출되는 소정 부위는 속날밀링커터의 축받이부 근방에 설정하는 것이 좋고, 이렇게 하므로써 가공정밀도에 악영향을 미치는 가공열의 변동을 보다 정확하게 파악할 수 있으며, 높은 정밀도의 보정을 실현할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 후술하는 설명에서 명확하게 된다. 그런데, 설명 및 구체적 실시예는 가장 바람직한 실시상태에 대하여 설명하지만, 본 발명의 개념 및 범위내의 여러가지 변경 및 변형은 그 상세한 설명에서 당업자에게는 명확하기 때문에 구체적 예로서만 진술하는 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 전체구성을 설명하는 도면.

제2도∼제4도는 본 발명에 의한 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치의 일실시예를 설명하기 위한 도면으로서,

제2도는 본 발명의 일실시예에 관한 크행크샤프트밀링기계의 개략 구성사시도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 관한 크랭크샤프트밀링기계의 주요부분 정면도.

제4도는 본 발명의 일실시예에 관한 크랭크샤프트밀링기계에 있어서의 기본가공데이터와 보정데이터의 관계를 표시하는 설명도.

[발명의 실시를 위한 최선의 형태]

다음에, 본 발명에 의한 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치의 구체적인 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

제2도에 표시되어 있는 크랭크샤프트밀링기계에 있어서는, 수평으로 배치된 베드(1)가 설치되며, 이 베드(1) 위로 그 베드(1)의 긴쪽방향(V축방향)으로 이동가능하게 2개의 새들(2), (2)이 올려 놓여지며, 각 새들(2), (2) 위로 그들 새들(2), (2)의 이동방향과 직교하는 방향(Y축방향)으로 미끄러져 움직일 수 있도록 슬라이드(3), (3)가 지지되어 있다.

상기한 슬라이드(3)는 이 슬라이드(3)의 미끄럼운동방향(Y축방향)으로 연장되는 세로방향의 지지벽(3a)을 보유하고 있고, 이 지지벽(3a)의 한쪽끝에는 연직방향으로 연장되는 각통형상의 케이스(3b)가 설치되어 있다. 상기한 지지벽(3a)의 케이스(3b)와 반대측의 끝부분에는, V축방향으로 수평하게 배치되어 있는 핀(4)을 통하여 단면이 대략 타원형상인 스핀들헤드(5)가 요동가능하게 지지되며, 또 이 스핀들헤드(5)의 케이스(3b)측 끝부분은, 그 케이스(3b)내로 상하운동가능하게 수용되어 있는 가이드부재(6)에 대하여 Y축방향으로 미끄러져 움직일 수 있게 지지되어 있다.

상기한 가이드부재(6)는, 이 가이드부재(6)에 고착되어 있는 너트부재(7)를 통하여 케이스(3b)내에 세로방향으로 설치되어 있는 보올나사축(8)에 나사결합되어 있고, 이 보올나사축(8)이 케이스(3b)의 상단부에 장착되어 있는 요동모우터(9)에 의하여 정역회전시켜지므로서, 스핀들헤드(5)가 핀(4)을 중심으로 X축방향으로 요동할 수 있도록 되어 있다.

상기한 스핀들헤드(5)는 제3도에 표시되어 있듯이, 도면표시되어 있지 않는 크랭크샤프트(워어크)를 끼워 통하게 하기 위한 둥근구멍(5a)을 보유하고 있고, 이 둥근구멍(5a)에는, 축받이(10)를 통하여 속날밀링커터(이하, 단순히 커터라고 함)(11)가 회전가능하게 지지되어 있다. 이 커터(11)는 내주면에 절삭날(11a)을 보유함과 아울러, 도면표시되어 있지 않는 기어기구 및 상기한 핀(4)의 중심부에 회전가능하게 지지되어 있는 회전축을 통하여 커터모우터(12)에 구동연결되며, 이 커터모우터(12)의 회전에 의하여 회전되도록 되어 있다.

또, 상기한 베드(1)의 양 끝부분에는 각각 워어크헤드(13), (13)가 설치되며, 이들 워어크헤드(13), (13)에는 워어크의 양 끝부분을 각각 꼭 쥐고 있는 척(14), (14)이 부착되어 있다. 또한, 제2도에서 부호 15로 표시되어 있는 것은 가공시에 워어크를 지지하는 지지대이다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 크랭크샤프트밀링기계의 동작을 설명한다.

우선, 절삭가공해야 할 크랭크샤프트의 양 끝부분을 서로 대향하는 척(14), (14)에 꼭 쥐게 하여 고정된 상태에서, 2개의 새들(2), (2)을 X축방향으로 가공위치까지 이동시켜, 가공부의 측쪽을 지지대(15)로 지지하고 계속하여 요동모우터(9) 및 슬라이드(3)를 왕복운동시키기 위한 도면표시되어 있지 않는 슬라이드모우터를 수치제어에 의한 동기회전으로 정역회전시킨다.

이것에 의하여, 새들(2) 위의 슬라이드(3)는 일정한 주기에서 Y축방향으로 왕복운동됨과 아울러, 스핀들헤어(5)는 핀(4)을 중심으로 해서 X축방향으로 일정한 주기로 요동되며, 이들 X축방향 및 Y축방향의 각 운동의 짜맞춤에 의하여 커터(11)는 크랭크샤프트의 핀부 혹은 저어널부의 외주면을 따라 선회한다. 이때, 커터(11)는 커터모우터(12)의 회전에 의하여 소정방향으로 회전되고 있으므로, 상기한 핀부 혹은 저어널부의 외주면은 그 커터(11)의 절삭날(11a)에 의하여 절삭가공된다.

상기한 크랭크샤프트밀링기계의 제어부인 수치제어장치에는 워어크인 크랭크샤프트의 핀부 등의 가공지름, 위상(회전방향의 위치), 핀행정(크랭크샤프트의 회전중심으로부터의 거리), 긴쪽방향의 길이 등의 워어크제원에 관한 데이터가 입력된다. 이 수치제어장치에 있어서는, 이들 입력데이터에 의거하여 커터(11)의 중심이 그리는 원궤적의 지름 및 그 원궤적의 중심위치 등에 관한 가공데이터가 작성되며, 이 가공데이터에 의거하여 요동모우터(9), 슬라이드모우터 등의 제어가 실시된다.

또, 상기한 것과 같은 크랭크샤프트밀링기계를 사용하여 워어크의 가공을 실시할 때에, 가공열에 의한 예컨대 스핀들헤드(5)의 열변위에 기인하여 워어크의 가공정밀도가 악화되거나 혹은 절삭공구의 마모에 의하여 가공정밀도가 악화되는 것을 감안하여, 본 실시예에서는 상기한 가공데이터에 자동적으로 열보정 및 가공정밀도보정을 가하는 시스템을 상기한 수치제어장치에 짜넣도록 하고 있다. 즉, 수치제어장치에 부설되어 있는 메모리장치에는, 가공에 필요한 기본데이터테이블 외에 크랭크샤프트밀링기계의 소정부위의 온도를 계측하여 얻어지는 측정온도데이터에 대응하여, 실험에 의하여 얻어지는 커터(11)의 중심이 그리는 원궤적의 지름 및 그 원궤적의 중심위치 등에 관한 보정데이터를 함유하는 열보정데이터테이블이 기억되고 있고, 더우기 절삭공구의 마모에 따라 가공해야 할 핀저어널 등의 바깥지름, 위상, 핀행정, 긴쪽방향 길이 등의 보정을 실시하기 위한 보정데이터를 함유하는 기계고유의 가공정밀도 보정데이터테이블이 기억되어 있다. 이때에, 열보정을 실시하기 위하여 사용하는 상기한 측정온도데이터로서는, 제3도에 표시되어 있듯이 선단이 축받이(10)의 주변부 근방에 위치하도록 스핀들헤드(5)에 장착되어 있는 측온계(temperature detector)(16)로부터의 검출데이터로 하는 것이 적당하다.

본 실시예의 크랭크샤프트밀링기계에 있어서, 요동모우터(9), 슬라이드모우터등의 구동에 의하여 예컨대 크랭크샤프트의 핀부 등의 가공을 실시할 때, 절삭조건 등의 입력데이터에 의거하여 상기한 기본데이터테이블이 참조되어서, 커터(11)의 중심이 그리는 원궤적의 지름 및 그 원궤적의 중심위치 등에 관한 기본가공데이터가 작성되며, 이 기본가공데이터에 의거하여 상기한 요동모우터(9) 등이 제어된다.

또, 상기한 바와 같은 가공중에 있어서의 기계본체의 온도상승은, 이 기계본체의 대표적인 온도로서 축받이(10)의 주변가장자리 근방의 온도가 측온계(16)에 의하여 계측되며, 이 측온계(16)의 검출데이터가 수치제어장치로 입력된다. 또, 절삭공구의 마모 등에 관한 다른 데이터도 마찬가지로 하여 수치제어장치로 입력된다. 그리고, 수치제어장치에서는 이들 입력데이터에 의거하여 측정온도데이터에 대응하는 온도보정데이터가 열보정데이터테이블로부터 연산됨과 아울러, 절삭공구의 마모 등에 의한 정밀도보정데이터가 가공정밀도 보정데이터테이블로부터 연산되며, 이렇게 하여 얻어지는 온도보정데이터 및 정밀도보정데이터가 상기한 기본가공데이터와 비교되므로서 최종적인 보정데이터가 연산된다. 그리고, 이렇게 하여 얻어진 보정데이터에 의거하여 상기한 요동모우터(9) 등이 제어된다.

이 경우에, 커터(11)의 중심이 그리는 원궤적의 중심위치에 관한 보정데이터에 대해서는, 제4(a)도에 표시되어 있듯이 기본데이터테이블로부터 얻어지는 기본가공데이터와의 편차, 즉 스핀들헤드(5)의 핀(4) 둘레의 회전각의 편차 △X와 슬라이드(3)의 미끄럼운동방향의 편차 △Y가 구해지며, 한편 커터(11)의 중심이 그리는 원궤적의 지름에 관한 보정데이터에 대해서는, 제4(b)도에 표시되어 있듯이 상기한 기본가공데이터에 대한 확대 혹은 축소의 배율 R = D₁/D가 구해진다. 또한, 제4도에 표시되어 있는 원은 가공할 때에 커터(11)의 중심이 그리는 원궤적인데, 실선은 기본가공데이터를 2점쇄선은 보정데이터를 각각 표시하며, 또 P, P′는 각 데이터에 대응하는 크랭크샤프트(워어크)의 핀부 중심을 표시하고 있다.

본 실시예에 의하면, 기계의 열변위나 절삭공구의 마모 등에 대한 가공정밀도의 보정이 보정데이터의 기본가공데이터에 대한 편차 및 배율의 연산에 의하여 실시되고 있으므로, 커터(11)의 중심이 그리는 새로운 원궤적의 전체둘레의 좌표값을 재계산하지 않아도 신속하고 높은 정밀도로 보정을 실시할 수 있다.

또한, 상기한 실시예의 크랭크샤프트밀링기계에 있어서는, 핀을 중심으로 하는 스핀들헤드의 X축방향의 요동운동과 Y축방향의 왕복운동과의 짜맞춤에 의하여 워어크가 가공되는 것으로 하였지만, 본 발명은 스핀들헤드 전체의 세로방향의 왕복운동과 Y축방향의 왕복운동의 짜맞춤에 의하여 워어크를 가공하는 크랭크샤프트밀링기계에 대해서도 적용할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.

상기한 실시예에서는 속날밀링커터(11)의 축받이(10)의 주변부 근방의 온도를 기계본체의 대표적인 온도로 한 것을 설명했지만, 크랭크샤프트밀링기계의 다른 부위의 온도측정에 의하여 측정온도데이터를 얻도록 해도 좋다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명은 여러가지로 변경가능한 것은 명확하다.

이와 같은 변경은 본 발명의 개념 및 범위에 위반되는 일이 없이, 또 당업자에게는 명료한 그와 같은 모든 변형 및 변경은 청구의 범위에 포함되는 것이다.

[산업상이용가능성]

본 발명의 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치에 의하면, 기계의 열변위에 대한 가공정밀도의 보정을 자동적으로 또한 신속하게 실시할 수 있다. 그 경우에, 상기한 온도보정데이터를 얻기 위한 온도검출부위를 속날밀링커터의 축받이부 근방에 설정하므로서, 가공정밀도에 악영향을 미치는 가공열의 변동을 보다 정확하게 파악할 수 있고, 높은 정밀도의 보정을 실현할 수 있다.

Claims (5)

1. 속날밀링커터(11)를 보유하는 스핀들헤드(5)의 상하운동과 수평운동의 짜맞춤에 의하여 상기한 속날밀링커터(11)를 원운동시켜서, 양 끝부분이 고정지지되는 워어크를 절삭가공하는 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치로서, (a) 입력되는 가공데이터에 의거하여 상기한 워어크의 기본가공데이터를 설정하는 기본가공데이터 설정수단, (b) 이 기본가공데이터 설정수단의 출력에 의거하여 상기한 스핀들헤드(5)의 상하운동과 수평운동을 제어하는 스핀들헤드 제어수단, (c) 가공시에 있어서의 상기한 크랭크샤프트밀링기계의 소정 부위의 온도를 검출하는 온도검출수단, (d) 이 온도검출수단의 출력에 의거하여 온도보정데이터를 상기한 기본가공데이터와의 비교에 의하여 연산하는 온도보정데이터 연산수단 및, (e) 이 온도보정데이터 연산수단에 의하여 연산되는 온도보정데이터에 의거하여 상기한 기본가공데이터 설정수단에 의하여 설정되는 상기한 워어크의 기본가공데이터를 보정하는 가공데이터 보정수단,을 구비하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 기본가공데이터는 상기한 속날밀링커터(11)의 중심이 그리는 원궤적의 지름과 그 원궤적의 중심위치 등에 관한 데이터인 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기한 온도보정데이터 연산수단은 상기한 속날밀링커터의 중심이 그리는 원궤적의 지름에 관한 온도보정데이터를 상기한 기본가공데이터에 대한 배율을 산출하는 것에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치.
4. 제2항에 있어서, 상기한 온도보정데이터 연산수단은 상기한 속날밀링커터(11)의 중심이 그리는 원궤적의 중심위치에 관한 온도보정데이터를 상기한 기본가공데이터에 대한 편차를 산출하는 것에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치.
5. 제1항∼제4항 중의 어느 한항에 있어서, 상기한 온도검출수단은 상기한 속날밀링커터(11)의 축받이부(10) 근방의 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트밀링기계의 제어장치.