KR100458453B1 - 자동 선반의 보정장치 및 보정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 선반의 볼 스크류의 열 변형에 따른 보정을 하기 위한 자동 선반 보정장치 및 보정방법에 관한 것으로, 특히 고정밀 절삭가공등 다양한 가공동작을 수행하는 이동수단을 이동시키는 볼 스크류가 동작시 발생하는 열에 의해 변형이 발생할 경우, 볼 스크류의 열 변형을 자동적으로 정확하게 보정하도록 함으로써 공작물의 신뢰성 및 작업 효율을 향상시킨 자동 선반의 보정장치 및 보정방법을 제공하는데 그 목적이 있으며, 이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 볼스크류 및 상기 볼 스크류를 따라 이동하여 가공품을 가공하는 이동수단의 열변형에 따른 치수 보정을 위한 자동 선반의 보정장치에 있어서, 상기 볼 스크류의 일단부측에 설치되어 상기 이동수단과의 접촉으로 그 이동수단의 이동 위치값을 감지하는 터치 센서; 및 가공전 상기 이동수단과 터치센서의 접촉에 따른 기준좌표 설정값과 가공후 상기 이동수단과 터치센서의 접촉에 따른 측정값의 차이를 계산하여 보정하고, 그 보정값에 따라 상기 볼 스크류 및 이동수단의 동작을 제어하는 컨트롤 유닛을 포함하는 자동 선반의 보정 장치를 제공하며, 또한 볼 스크류를 따라 이동하여 가공품을 가공하는 이동수단의 열 변형에 따른 치수 보정을 위한 자동 선반의 보정방법에 있어서, 이동수단을 이동시켜 상기 이동수단의 위치를 감지하는 터치 센서에 접촉되도록 함으로써 자동 선반 제작후 기계기준점을 측정한 기준 좌표를 설정하는 제1 단계; 상기 제1 단계 이후, 가공 프로그램에서 측정 회수 데이터를 작성 입력하는 제2 단계; 상기 제3 단계 이후, 기계 작동을 실행하고 상기 제2 단계에서 입력된 측정 회수에 도달했는지의 유무를 판단하는 제3단계; 상기 제3 단계에서 측정회수에 도달되었으면 가공을 정지하고 측정 프로그램을 실행하여 가공중 측정 회수에 도달 시 터치 센서에 접촉된 측정좌표를 측정하는 제4단계; 상기 제4 단계에서 측정된 측정좌표와 제1 단계에서의 기준좌표가 동일한가를 판단하는 제5 단계; 상기 제5 단계에서 기준좌표와 측정좌표의 편차값이 소정값 이상인가를 판단하는 제7단계; 상기 제6 단계에서 편차값이 소정값 이상이면 측정값을 무시하고 기준 좌표를 기준으로 재 가공을 실행하는 제7 단계; 및 상기 제7 단계에서 편차값이 소정값 이하이면 그 편차 만큼보정을 실시하는 제8 단계를 포함하는 자동 선반의 보정방법을 제공한다.

Description

자동 선반의 보정장치 및 보정방법{A correction apparatus and correction method for a automatic lathe}

본 발명은 자동 선반의 보정장치 및 보정방법에 관한 것으로, 특히 고정밀 절삭가공등 다양한 가공동작을 수행하는 이동수단을 이동시키는 볼 스크류가 동작시 발생하는 열에 의해 변형이 발생할 경우, 볼 스크류의 열 변형을 자동적으로 정확하게 보정하도록 함으로써 공작물의 신뢰성 및 작업 효율을 향상시킨 자동 선반의 보정장치 및 보정방법에 관한 것이다.

일반적인 자동 선반은, 주로 선반에 의한 작업의 조작을 자동화한 것으로, 공작물의 형상의 차이에 의한 주축 속도의 변환, 역전, 봉재 송출, 절삭날 틀 보내기 등의 조작이 캠이나 링크의 기구에 의하여 자동적으로 행해짐으로 대량 생산에 적합한 기계장치로서, 타레트 선반을 자동화한 단축 자동선반이나 주축이 4축, 6축, 8축 등의 다축 선반등이 있다.

도 1 은 종래 자동 선반의 주요 구성 부분을 도시한 개략도이고, 도 2 는 자동 선반을 구성하는 조작반의 구성을 도시한 구성도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 종래 자동 선반은, 서보 모터(1)와; 상기 서보 모터(1)에 연결되어 후술하는 이동수단(3)을 이송시키는 볼 스크류(2)와; 상기 볼 스크류(2)상에 장착되어 상기 서보 모터(1)의 구동에 의한 볼 스크류(2)의 동작으로 이동하며 가공품을 가공하는 이동수단(3)과; 상기 이동수단(3)을 일반 또는 자동 가공 동작으로 선택하는 선택 스위치(4)등을 구비한 조작반 유닛(5)과; 상기 볼 스크류(2) 및 이동수단(3)의 동작을 제어하는 컨트롤 장치(미도시)와; 상기 컨트롤 장치의 데이터를 외부로 출력하여 화면상에 치수로 변환시켜 표시하는 디스플레이 유닛(6) 및 상기 컨트롤 장치에 데이터 및 상기 이동수단(3)의 치수를 보정값을 입력시키기 위한 데이터 입력수단(8)을 포함한다.

이와 같은 구성을 포함하는 종래 자동 선반은 공작물의 가공하고자 하는 데이터를 제어 유닛에 입력시키고, 상기 제어 유닛의 제어에 따라 서보 모터(1)와 볼 스크류(2) 및 이동수단(3)이 자동적으로 제어되면서 제어 유닛에 입력된 데이터의 치수에 따라 소정 가공물로 가공된다.

이와 같은 자동 선반의 가공 동작 과정에 있어, 열에 의해 볼 스크류(2)의 치수가 달라질 수 있고, 이에 따라 이동수단(3)의 이동 동작에 있어 오작동이 발생되어 가공품의 불량이 발생될 수 있어 볼 스크류(2)의 열 변형에 따른 치수 보정을 수행해야만 한다.

종래 자동 선반에서의 볼 스크류 보정 방법을 도 3 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 종래 자동 선반의 동작에서 보정 방법을 도시한 플로우 챠트이다.

도면에 도시한 바와 같이, 선택 스위치를 조작시켜 자동 모드로 설정하는 단계(S1)와; 상기 선택 스위치의 설정 이후, 조작반의 사이클 샤프트 스위치를 누르는 단계(S2)와; 상기 사이클 샤프트 스위치의 조작에 의한 이동수단의 동작으로 가공품을 가공하는 단계(S3)와; 상기 가공된 가공품의 치수를 입력된 데이터의치수와 동일한가를 작업자가 측정기를 이용하여 측정하는 단계(S4)와; 상기 가공품의 치수를 측정하는 단계에서 가공품의 치수와 입력된 데이터의 치수가 동일하다고 판단되면 다른 가공품을 연속 가공하는 단계(S5); 및 상기 가공품의 치수를 측정하는 단계에서 가공품의 치수와 입력된 데이터의 치수가 동일하지 않다고 판단되면 오프셋(offset) 화면에서 치수 보정을 수동으로 수정하여 가공품을 다시 가공시키는 단계(S6)로 이루어진다.

이와 같이 종래 자동 선반에서 볼 스크류의 열 변형에 따른 치수 보정은 작업자가 직접 수동적으로 이루어진다.

그러나, 종래 자동 선반의 볼 스크류 보정방법은 자동적으로 이루어지지 못하고 작업자가 직접 수동으로 보정해야하기 때문에, 연속 동작을 위한 작업 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 작업자가 항상 대기하고 있어야하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고정밀 절삭가공등 다양한 가공동작을 수행하는 이동수단을 이동시키는 볼 스크류가 동작시 발생하는 열에 의해 변형이 발생할 경우, 볼 스크류의 열 변형을 자동적으로 정확하게 보정하도록 함으로써 공작물의 신뢰성 및 작업 효율을 향상시킨 자동 선반의 보정장치 및 보정방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 자동 선반의 주요 구성 부분을 도시한 개략도.

도 2 는 자동 선반을 구성하는 조작반의 구성을 도시한 구성도.

도 3 은 종래 자동 선반의 동작에서 보정 방법을 도시한 플로우 챠트.

도 4 는 본 발명에 의한 볼 스크류의 열 변형에 의한 보정수단이 구비된 자동 선반을 주요 구성부를 도시한 개략도.

도 5 는 본 발명에 따른 보정장치를 구비한 자동 선반의 동작에서 보정 방법을 도시한 플로우 챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 서보 모터 20: 볼 스크류

30: 이동수단 40: 터치 센서

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 볼스크류 및 상기 볼 스크류를 따라 이동하여 가공품을 가공하는 이동수단의 열변형에 따른 치수 보정을 위한 자동 선반의 보정장치에 있어서, 상기 볼 스크류의 일단부측에 설치되어 상기 이동수단과의 접촉으로 그 이동수단의 이동 위치값을 감지하는 터치 센서; 및 가공전 상기 이동수단과 터치센서의 접촉에 따른 기준좌표 설정값과 가공후 상기 이동수단과 터치센서의 접촉에 따른 측정값의 차이를 계산하여 보정하고, 그 보정값에 따라 상기 볼 스크류 및 이동수단의 동작을 제어하는 컨트롤 유닛을 포함하는 자동 선반의 보정 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 볼 스크류를 따라 이동하여 가공품을 가공하는 이동수단의 열 변형에 따른 치수 보정을 위한 자동 선반의 보정방법에 있어서, 이동수단을 이동시켜 상기 이동수단의 위치를 감지하는 터치 센서에 접촉되도록 함으로써 자동 선반 제작후 기계기준점을 측정한 기준 좌표를 설정하는 제1 단계; 상기 제1 단계 이후, 가공 프로그램에서 측정 회수 데이터를 작성 입력하는 제2 단계; 상기 제3 단계 이후, 기계 작동을 실행하고 상기 제2 단계에서 입력된 측정 회수에 도달했는지의 유무를 판단하는 제3단계; 상기 제3 단계에서 측정회수에 도달되었으면 가공을 정지하고 측정 프로그램을 실행하여 가공중 측정 회수에 도달 시 터치 센서에 접촉된 측정좌표를 측정하는 제4단계; 상기 제4 단계에서 측정된 측정좌표와 제1 단계에서의 기준좌표가 동일한가를 판단하는 제5 단계; 상기 제5 단계에서 기준좌표와 측정좌표의 편차값이 소정값 이상인가를 판단하는 제7단계; 상기 제6 단계에서 편차값이 소정값 이상이면 측정값을 무시하고 기준 좌표를 기준으로 재 가공을 실행하는 제7 단계; 및 상기 제7 단계에서 편차값이 소정값 이하이면 그 편차 만큼보정을 실시하는 제8 단계를 포함하는 자동 선반의 보정방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명에 의한 볼 스크류의 열 변형에 의한 보정수단이 구비된 자동 선반을 주요 구성부를 도시한 개략도이다.

공작물을 가공하도록 올려 놓기 위한 안착대(미도시)와; 상기 안착대의 일측에 설치된 서보 모터(10)와; 상기 서보 모터(10)에 연결되어 후술하는 이동수단(30)을 이송시키는 볼 스크류(20)와; 상기 볼 스크류(20)상에 장착되어 상기 서보 모터(10)의 구동에 의한 볼 스크류(20)의 동작으로 이동하며 가공품을 가공하는 이동수단(30)과; 상기 이동수단(30)을 일반 또는 자동 가공 동작으로 선택하는 선택 스위치등을 구비한 조작반 유닛(도2 참조)과; 상기 볼 스크류(20)의 말단부 일측에 설치되어 상기 이동수단(20)과의 접촉으로 상기 이동수단(20)의 이동 위치값을 읽어들이는 터치 센서(40)와; 상기 터치 센서(40)로부터의 신호를 읽어들인 값과 기준 데이터값의 차이를 계산하여 보정하고, 그 보정값에 따라 상기 볼 스크류(20) 및 이동수단(30)의 동작을 제어하는 컨트롤 유닛(미도시)과, 상기 컨트롤 유닛의 데이터를 외부로 출력하여 화면상에 나타내는 디스플레이 유닛(미도시) 및 상기 제어 유닛에 데이터를 입력시키기 위한 데이터 입력수단(미도시)을 포함한다.

상기 터치 센서(40)는 상기 이동수단(30)이 볼 스크류(20)에서 풀 스트로크(full stroke) 이동할 때 접촉되는 위치에 설치된다.

이와 같은 본 발명에 따른 보정장치를 구비한 자동 선반의 가공 동작 과정에 있어, 열에 의해 볼 스크류(20)의 치수가 달라질 수 있기 때문에, 보정 동작을 수행해야만 한다.

본 발명에 따른 자동 선반에서의 볼 스크류 보정 방법을 도 5 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5 는 본 발명에 따른 보정장치를 구비한 자동 선반의 동작에서 보정 방법을 도시한 플로우 챠트이다.

도면에 도시한 바와 같이, S1 단계에서는 이동수단(30)을 도 3의 화살표 방향으로 이동시켜 터치 센서(40)에 접촉되도록 함으로써 기계 제작후 기계기준점을 측정한 기준 좌표를 설정한다. 이후, S2단계에서는 조작스위치를 선택하여 일반 가공 프로그램을 실행할 것인지 자동 가공 프로그램을 실행할 것인지 선택한다. 상기 S2 단계에서 일반 가공 프로그램을 선택할 경우, S3단계로 진행하여 일반 가공 프로그램을 실행하여 기계를 작동한다.

반면에, 상기 S2단계에서 센서(40)에 의한 자동 보정 기능의 사용 프로그램을 선택할 경우, 측정 회수 데이터를 작성하여 입력 측정하는 즉, 한 공정을 10번 반복후 한번 측정하는 측정좌표를 설정하는 S4단계로 진행한다.

상기 S4단계 이후, 조작반의 사이클 스타트 버튼을 눌러 기계 작동을 실행하는 S5단계로 진행한다. 기계 작동을 실행되면서 상기 S4 단계에서 입력된 측정 회수에 도달했는지의 유무를 판단하는 S6단계를 실행하고, 측정회수에 도달하지 않았으면 측정회수에 도달할 때까지 연속가공하도록 진행한다.

상기 S6단계에서 측정회수에 도달되었으면 가공을 정지하고 측정 프로그램을 실행하여 가공중 측정 회수에 도달 시 터치 센서(40)에 접촉된 측정좌표를 측정하는 S7 단계로 진행한다. 이 때, 상기 S7단계에서는 측정 위치로 급속으로 이송 후일정구간을 저속으로 3회 반복 측정후 평균값을 산출한다.

상기 S7 단계에서 측정된 측정좌표와 S1 단계에서의 기준좌표가 동일한가를 판단하는 S8 단계로 진행한다. 상기 S8 단계에서 기준좌표와 측정좌표가 동일하다고 판단될 경우, 재 가공시 치수 보정을 실행하지 않고, 기준좌표와 측정좌표가 동일하지 않다고 판단될 경우는 그 편차 값이 소정 값, 본 실시예서는 1mm 이상인가를 판단하는 S9단계로 진행한다.

상기 S9단계에서 그 편차 값이 1mm 이상이라고 판단될 경우는 경고음과 동시에 디스플레이 유닛에 에러를 표시하고 기계는 정지한다. 상기 S9 단계에서 그 편차 값이 1mm 이상이 아니고, 그 편차값이 0.1mm이상인지를 판단하는 S10단계로 진행한다.

상기 S10 단계에서 그 편차값이 0.1mm 이상이라고 판단될 경우, 측정값을 무시하고 기준 좌표를 기준으로 재 가공을 실행한다. 이 때, 컨트롤 장치에서는 외부 이물질에 의한 편차로 판단하여 무시하고 재 가공을 실행한다. 상기 S10 단계에서 그 편차값이 0.1 이상이 아니라고 판단될 경우에는 기준 좌표와 측정값의 편차 만큼 편차값 보정을 실행하는 S11 단계로 진행한다.

여기에서, 기준좌표와 측정값의 편차가 0.1mm 이상이 아닐 경우에 보정을 실행하는 이유는 편차값이 0.1.mm 이상 클 수가 없기 때문이다. 다시 말해서, 온도가 1℃상승하면 볼 스크류(20)은 1m당 12㎛ 늘어난다. 그러므로, 스트로크(stroke) 385mm인 경우 1℃상승 당 4.6㎛ 늘어난다. 따라서, 표면 온도 18℃ - 20℃로 볼때, 최대 20℃이상 상승한다해도 92㎛ 즉, 0.092mm가 늘어난다. 그러므로, 편차값이 0.1mm보다 큰 경우는 에러 상태로 판단한다.

계속해서, 상기 S11 단계에서 보정이 실행되면, 자동선반에서 연속 가공을 자동으로 실행하는 S12 단계로 진행하고, 상기 S12 단계에서 연속 가공이 실행된 다음에는 입력된 측정 회수에 도달했는지의 유무를 판단하는 S6단계로 진행되어 일련의 과정을 반복한다.

이와 같이 본원 발명에 따른 자동 선반은 열 변형에 따른 볼 스크류의 치수 변경을 자동적으로 보정하도록 함으로써 연속작업이 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 자동 선반의 보정 장치 및 보정방법은 고정밀 절삭가공등 다양한 가공동작을 수행하는 이동수단을 이동시키는 볼 스크류가 동작시 발생하는 열에 의해 변형이 발생할 경우, 볼 스크류의 열 변형을 자동적으로 정확하게 보정하도록 함으로써 공작물의 신뢰성 및 작업 효율을 향상시킨 효과가 있다.

Claims (5)

1. 볼스크류 및 상기 볼 스크류를 따라 이동하여 가공품을 가공하는 이동수단의 열변형에 따른 치수 보정을 위한 자동 선반의 보정장치에 있어서,

   상기 볼 스크류의 일단부측에 설치되어 상기 이동수단과의 접촉으로 그 이동수단의 이동 위치값을 감지하는 터치 센서; 및

   가공전 상기 이동수단과 터치센서의 접촉에 따른 기준좌표 설정값과 가공후 상기 이동수단과 터치센서의 접촉에 따른 측정값의 차이를 계산하여 보정하고, 그 보정값에 따라 상기 볼 스크류 및 이동수단의 동작을 제어하는 컨트롤 유닛

   을 포함하는 자동 선반의 보정 장치.
2. 볼 스크류를 따라 이동하여 가공품을 가공하는 이동수단의 열 변형에 따른 치수 보정을 위한 자동 선반의 보정방법에 있어서,

   이동수단을 이동시켜 상기 이동수단의 위치를 감지하는 터치 센서에 접촉되도록 함으로써 자동 선반 제작후 기계기준점을 측정한 기준 좌표를 설정하는 제1 단계;

   상기 제1 단계 이후, 가공 프로그램에서 측정 회수 데이터를 작성 입력하는 제2 단계;

   상기 제3 단계 이후, 기계 작동을 실행하고 상기 제2 단계에서 입력된 측정 회수에 도달했는지의 유무를 판단하는 제3단계;

   상기 제3 단계에서 측정회수에 도달되었으면 가공을 정지하고 측정 프로그램을 실행하여 가공중 측정 회수에 도달 시 터치 센서에 접촉된 측정좌표를 측정하는 제4단계;

   상기 제4 단계에서 측정된 측정좌표와 제1 단계에서의 기준좌표가 동일한가를 판단하는 제5 단계;

   상기 제5 단계에서 기준좌표와 측정좌표의 편차값이 소정값 이상인가를 판단하는 제7단계;

   상기 제6 단계에서 편차값이 소정값 이상이면 측정값을 무시하고 기준 좌표를 기준으로 재 가공을 실행하는 제7 단계; 및

   상기 제7 단계에서 편차값이 소정값 이하이면 그 편차 만큼보정을 실시하는 제8 단계

   를 포함하는 자동 선반의 보정방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제3 단계는

   상기 측정회수에 도달하지 않았을 경우 측정회수에 도달할 때 까지 연속 가공하는 제9 단계

   를 포함하는 자동 선반의 보정방법.
4. 제2항에 있어서,

   제2 단계 이전에 일반 가공 프로그램을 선택할 것인지, 자동 가공 프로그램을 선택할 것인지를 선택하는 제10단계를 더 포함하며;

   상기 제10단계에서 일반 가공 프로그램을 선택할 경우, 일반 가공프로그램을 실행하여 기계를 작동시키고,

   상기 제10 단계에서 자동 가공 프로그램을 선택할 경우, 상기 제2 단계로 진행하는

   자동 선반의 보정방법.
5. 제2항에 있어서,

   상기 제7 단계는

   상기 편차값이 1mm 이상으로 판단될 경우, 기계의 작동을 정지시키는 제11 단계;

   상기 편차값이 1mm 이상이 아닌 것으로 판단될 경우, 그 편차값이 0.1.mm 이상인가를 판단하는 제12 단계;

   상기 제12 단계에서, 상기 편차값이 0.1mm 이상으로 판단될 경우, 측정값을 무시하고 기준 좌표를 기준으로 재 가공을 실행하는 제13 단계;

   상기 편차값이 0.1mm 미만으로 판단될 경우, 그 편차값 만큼 보정을 실행하는 제14단계; 및

   상기 제14 단계에서 편차값 보정이 실행되면 연속 가공을 자동으로 실행하고, 가공 완료 이후, 상기 제3 단계로 진행되는 제15 단계

   를 포함하는 자동 선반의 보정방법.