KR101261059B1

KR101261059B1 - 나사곡면이 형성된 공작물을 제조하는 공작 기계용 중립데이터 컴퓨터 제어 시스템 및 부속 공작 기계

Info

Publication number: KR101261059B1
Application number: KR1020067008886A
Authority: KR
Inventors: 만프레드 블루버그; 스테판 드리히; 볼프강 런던; 게리 토퍼
Original assignee: 트리나리 안라겐바우 게엠베하
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2013-05-06
Also published as: US7983786B2; US7925372B2; ES2299744T3; JP2007515298A; US20070112455A1; WO2005047995A1; AU2003294699A1; DE50308990D1; JP4959982B2; ATE383600T1; US20060253218A1; CN1860421A; CA2539360C; MXPA06003915A; EP1556744A1; KR20060123135A; CN100437406C; CA2539360A1; EP1556744B1; AU2003294699A8

Abstract

본 발명은 컴퓨터 프로그램 또는 이러한 공작 기계용 컴퓨터 프로그램 제품 및 적어도 하나 이상의 축을 가지는 공작 기계 또는 공작 기계용 기계 제어 파라미터와 적어도 하나 이상의 데이터 캐리어 또는 전자 캐리어 신호를 발생시키는 방식의 프로그래밍 항목들로 구성된 데이터 처리 유닛과, 적어도 하나 이상의 데이터 처리 유닛과 적어도 하나 이상의 메모리와 다른 축들에 대하여 안내 축으로 파라미터화될 수 있으며, 다른 축들을 동기화하기 위하여 제공되는 적어도 하나 이상의 가상 축이 구비된 다축 공작 기계용 기계제어 파라미터를 발생시키는 컴퓨터 시스템에서 나사곡면을 가지는 공작물을 제조하는 다축 공작 기계 중립 데이터 컴퓨터 제어 시스템을 제공한다.

공작 기계, 데이터 캐리어, 전자 캐리어 신호, 암호화, 복호화

Description

나사곡면이 형성된 공작물을 제조하는 공작 기계용 중립 데이터 컴퓨터 제어 시스템 및 부속 공작 기계{Neutral data computer control system for a machine tool used to produced workpieces with a threaded surface and associated machine tool}

본 발명은 컴퓨터 시스템이 구비된 공작 기계용 중립 데이터 컴퓨터 제어 시스템, 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 프로그램 제품 및 그 부속 공작 기계에 관한 것이다.

오늘날, 공작 기계의 제조 시에는 점점 더 네트워크화되는 제조 공정 및 산업상의 표준화를 배경으로 하여 공작 기계들의 제어에 필요한 컴퓨터 시스템도 역시 그 공정에 함께 포함시켜 고려하여야 할 과제로 전면에 부각되고 있다. 그 경우에 지향하는 목표는 기술적으로 가능한 범위에서 기계 제어 시스템의 표준화, 예컨대 개선된 데이터 저장 및 획득을 위해 실질적인 기계 타입 등을 변경할때 공작물의 범위로부터 제품의 기계 제어 파라미터의 최대한의 규격화가 가능하도록 사용자에게 제공하는 것이다.

이러한 독창성은 여기서 주목하는 중요점인 베벨 기어 치가공 기계의 경우를 포함하는 다양한 공작 기계 타입에 이미 수행되고 있었다.

베벨 기어 치가공 기계에서, 전체의 공작 기계류 중 관련된 기계 제어 파라미터는 공작 기계류에서 고려의 대상으로서 작동되는 모든 축을 표준화된 데이터 모델로 통합시키고, 개별적인 경우에 - 가능한 한도 내에서 - 실제로 관련된 각 기계에 되풀이되는데, 기계 제어 파라미터에 의해 작동되는 축은 실제로 존재하는 것이다.

특히, 평기어, 웜기어 및 로터와 같은 나사곡면을 가지는 공작물의 연삭가공 또는 밀링가공을 위한 치가공 기계의 경우에도 상기한 바와 같은 방안이 바람직함에도 불구하고 아직까지는 이러한 시스템은 존재하지 않는다.

상기한 바와 같이 공작물의 성형 연삭 시에 반드시 극복해야만 하는 기술적 곤란성 때문에, 공작 기계에서 요구하는 다축 위치 설정 시스템은 3차원 공간상에서 정의된 곡선으로 따라갈 수 있도록 하기 위해서는 다른 하나의 개별적 움직임에 대한 동기화가 필요하게 되는 바, 이것은 축이 위치 설정하는 기능 뿐만 아니라 위치 설정되기 위한 다른 축들의 동기화에 대한 안내 축으로서 제공하는 축들 중 어느 하나에 의해 달성된다.

이러한 선행기술에 의한 방법은 베벨기어의 치측면을 변형 또는 변경하는 가공 방법과 관련된 EP 0 784 525에 개시되어 있다.

상기한 축들은 다음 형태의 다항식 함수에 의해 제어되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, f(θ)는 안내 축 θ의 이동에 의존하여 제어되는 각각의 축에 대한 위치 설정 함수이다.

상기 계수 a₀, a₁, a₂, a₃ 및 a₄는 함수 f(θ)에 의해 제어되는 각 축의 위치 제어 파라미터들로서 제공된다. 종래기술에 의하면, 항상 제어되는 공작 기계의 기계 축들 중 어느 하나는 안내 축으로서 제공된다.

베벨기어 치가공 기계의 경우에는 롤링 방식에 따라 구동되므로 크래들(cradle : 움직임이 안정되도록 해주는 받침대 )이 구비되고, EP 0 784 525의 경우에도 통상적으로 그와 같이 상시로 필요한 크래들이 안내 축으로 사용되며, 그 롤링 이동이 다른 축 이동의 동기화를 위한 가이드 이동으로서 사용되었다.

이러한 방식은, 각 기계 타입의 또 다른 세부적인 구성과도 상관이 없이 롤링 과정에 기인하여 안내 축으로서 일관되게 사용될 수 있는 기계 축으로 항상 존재하게 된다.

그 반면에, 크래들 또는 그에 견줄만한 축을 구비하지 않는 성형 연삭 기계에서 상이한 기계 타입에 대해 기계 제어 파라미터를 규격화하려고 시도할 경우, 그 즉시 상기한 규격화된 안내 축을 적절히 선택해야 하는 문제점이 제기되거나 아니면 혹시 있을지 모를 가상 축의 생략에 대한 문제점이 제기된다.

그 경우, 물론 상기한 규격화된 안내 축을 생략하고 그 대신에 개별적인 경 우에 안내 축으로서 사용되는 각각의 축을 기계 제어 파라미터에 제공하는 것이 기본적으로 가능하며, 상기한 방안을 제공하는 것에 의하여 어느 정도는 기계 제어 파라미터의 규격화가 이뤄질 수 있다.

그럼에도 불구하고, 그 후에 선택된 안내 축을 구비하지 않은 기계로 기계 타입을 교체할 경우에는 상기한 바와 같이 다른 축이 안내 축에 의존하는 것과 안내 축에 의존하는 다른 모든 축에 대해서 새로운 기계 제어 파라미터를 생성하기 위한 즉각적 요구 때문에 기계 제어 파라미터의 규격화는 만족스럽게 이루어지지 못한다.

그 반면에, 유도 축 이외에 다른 축이 존재하지 않는 경우에는 기계 제어 파라미터에 의해 대응되는 방식으로 제어되는 새로운 기계 타입에서는 안내 축 대신에 존재하는 다른 추가의 축에 의하여 공작물에서의 위치 설정 결과를 얻도록 시도할 수 있으며, 그 경우에 그 각각의 기계 제어 파라미터를 갖는 나머지 축들은 있는 그대로 남겨둔다.

예컨대, 방사상 이송 축 또는 축에 영향을 받는 공작물 홀더에서의 공작물 회전에 대하여 클램핑 헤드의 위치 설정 가능한 회전 축에 대한 기계 제어 파라미터들에 관계없이, 수직선상에서 공구축의 회전에 의하여 공작물과 공구가 서로 선회할 수 있도록 위치 설정할 수 있는 선회 축은 수평선상에서의 공작물 회전에 의한 공작물과 공구의 상호 선회에 의한 선회 축에 의하여 제자리에 놓여 질 수 있다.

그러나, 이는 고려의 대상이 되는 모든 기계 타입의 모든 제어 개념에 대 해 규격화된 안내 축이 주어질 수 있다는 것이 전제되어야 한다.

이러한 조건은 상기한 바와 같이 롤링 방식에 따라 구동하는 기계와는 대조적으로 항상 안내 이동으로서 제공될 수 있고, 항상 필요로 하는 롤링 이동이 기본적으로 존재하지 않는 성형 연삭 기계의 경우에는 충족되지 않는다.

본 발명은 작동되는 기계의 변경시, 기하학적으로 가능한 범위 내에서 축을 작동시키는데 새롭게 형성되는 기계 제어 파라미터가 가능한 적게 생성되도록 함에 의해, 다른 작동 축들을 갖는 서로 다른 기계 타입을 위한 각각의 기계 제어 파라미터들을 사용할 수 있도록 하는 나사곡면이 형성된 공작물을 제조하는 공작 기계용 컴퓨터 제어 시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 나사곡면이 형성된 공작물을 제조하는 다축 공작 기계의 중립 데이터 컴퓨터 제어 시스템을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 여러 가지의 기계 축이 형성된 나사곡면이 형성된 공작물을 제조하는 다축 공작 기계의 개념 모델을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 다축 공작 기계에서 제조되어진 나사곡면이 형성된 공작물을 도시한 도면이다.

상기한 목적은 공작물을 수용하는 공작물 홀더, 공구, 공작물을 가공하거나 공작물의 위치를 설정하는 제어가능한 기계 축들과 이들과 관련된 공구, 제어가 능한 축들에 대한 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치, 다른 축들에 대한 안내 축으로서 파라미터화 될 수 있고, 이러한 다른 축들의 동기화만을 위해 제공되는 적어도 하나 이상의 가상 축이 구비된 것을 특징으로 하는 나사곡면을 가지는 공작물 제조용 다축 공작 기계에 의해 달성된다.

이와 같은 방식은 그 자체가 다른 축들을 작동시키지는 않지만 다른 축들을 동기화시킬 수 있는 부가적인 가상 축을 생성한다. 이는 시간에만 의존하는 다항식에 의해 다음과 같이 실행될 수 있다.

상기한 식 L _virt (t)에서 산출된 값 L _virt (t)는 공작 기계의 기계 축의 직접적인 제어에 정밀하게 사용되지 않으며, 오히려 그 값은 다음과 같이 기계 축의 제어에 실제로 사용되는 위치 값 Achspos _i (여기서는 3축, 즉 i = 1 내지 3)를 생성하는 동기화에 사용된다.

따라서, 상기한 가상 축을 마련함으로써, 공작 기계의 각 축에 대한 실제적인 이동이 완전하게 독립적으로 유지될 수 있도록 기계 축들의 제어를 위하여 축 위치가 생성되며, 작동되는 기계를 교체할 때에는 기하학적으로 실현가능한 범위 내에서 새로운 기계에 부가적으로 존재하는 축들의 제어를 위해 제공되는 기계 제어 파라미터들이 새롭게 생성된다.

그 반면에, 기계의 교체 전후에 간섭될 수 있는 축들에 대한 기계 제어 파라미터는 그대로 남겨 진다. 상기한 다항식의 경우, 그것은 그 축들에 대한 경로를 정의하는 계수 a _i _,j 가 새로 생성될 필요가 없음을 의미한다.

여기서 사용되는 가상 축의 개념에 대해서, 종래 기술에서 이러한 개념의 사용에 관하여 유의해야 하는 것은 사용되는 각각의 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에서만 생성되는 축에 관한 것이고, 실제 존재하는 각 공작 기계의 기계 축들에서는 직접적으로 동등하지 않은 표준적 항목의 개념이다.

예컨대, DE 42 91 619 C1에 따른 종래 기술과 본 발명의 차이점은, 종래 기술의 가상 축(여기서는 때때로 소프트 축이라고도 언급됨)은 실제의 기계 축을 직접 작동하는데 제공되고, 그로 인해 종래의 가상 축이 어느 정도 소프트웨어적으로 결합된다는 점에 있다.

그 반면에, 본 발명에서 의미하는 가상 축은 기계 축을 실제로 작동하기 위하여 제공되지 않고, 특히 작동되는 공작 기계의 기계적 실체에서 동등한 것을 찾는 부가적인 축의 어떠한 소프트웨어 합성을 하지 않으며, 단지 다른 축의 제어를 동기화시키는 역할만을 할 뿐이다.

따라서, 본 발명에 따른 성과는 본 발명에 따른 다축 공작 기계의 제어 방법에 의해서도 달성되는데, 그러한 방법에서는 우선 가상 축을 다른 축에 대한 안 내 축으로서 파라미터화하고, 그런 연후에 공작물을 가공하는 공작 기계를 가동하는 동안 다른 축은 단지 가상 안내 축의 보조로 그 위치 설정 시에 동기화되도록 한다.

본 발명에 따른 다축 공작 기계는 공작물과 공구를 서로 연관시켜 위치 설정하기 위하여 적어도 5개 이상의 작동 가능한 기계 축을 구비하여 회전 대칭형 공작물의 제조를 가능하게 하는 것이 바람직하다.

예컨대, 웜과 같은 비회전 대칭형 공작물도 제조하려 한다면, 수평으로 공작물과 연삭 휠을 서로 선회시키기 위해 제공되는 적어도 하나 이상의 부가적인 축이 필요하다.

본 발명에 따른 다축 공작 기계는 공구로서 연삭 휠이 마련되고, 기계 축으로서, 이하에서 설명하는 구성요소들이 하나 이상 구비되는 것을 그 특징으로 하는 것이 바람직하다.

- 'χ'로 지시되어, 연삭 휠용으로 제공되는 위치 설정가능한 방사상 이송 축,

- 'ζ'로 지시되어, 연삭 슬라이드의 이동 방향에서 연삭 휠의 위치 설정을 위해 제공되고, 방사상 이송 축에 대해 수평으로 직각이 되게 위치 설정될 수 있는 연삭 슬라이더,

-'β'로 지시되어, 위치 설정 가능한 회전 축으로서 공작물 홀더에서 공작물이 회전되도록 하기 위해 마련되는 클램핑 헤드,

-'τ'로 지시되어, B로 도시되는 수직면에서의 평행한 돌기부 또는 연삭 휠 축의 회전에 의하여 공작물과 연삭휠을 상호 선회시키기 위해 제공되는 위치 설정 가능한 선회 축,

-'ω'로 지시되어, 연삭 휠을 구동하기 위해 제공되는 회전 축,

- 'δ'로 지시되어, 기계 축으로서 제공될 수 있으며, 연삭 휠 축에 따라 연삭 휠의 위치 이동을 감시하기 위해 위치 설정 가능한 이동 축,

본 발명에 따른 다축 공작 기계는 상술한 비회전 대칭형 공작물이 제조될 수 있도록 하는 것으로서, 연삭 휠 축 또는 수평 면에 평행한 돌기부의 회전에 의하여 공작물과 연삭 휠이 상호 선회될 수 있도록 하기 위한 기계 축으로서 'σ'로 지시되는 선회 축을 구비하는 것이 바람직하다.

선택적으로 또는 부가적으로, A로 지시된 수평면에 평행한 돌기부 또는 공작물 축의 회전에 의하여 공작물과 연삭 휠이 상호 선회할 수 있도록 하기 위한 'γ'로 지시되는 기계 선회 축에 의해 달성될 수 있다.

또한, 공작물과 연삭 휠의 상호 수직 이동을 위해 제공되는 것으로서, 기계 축으로 제공될 수 있는 'η'로 지시된 이동 축이 구비될 수도 있다.

가상 축 그 자체는 시간에 의존하는 것이 바람직하고 본 발명의 일 실시예에서는 단지 시간에만 의존하는 자유롭게 선택될 수 있는 함수 또는 관계를 사용하여 개루프회로 또는 폐루프회로에 의해 생성되도록 하는 것이 매우 바람직하다. 그러나, 시간이 아니라 혹시 외부적으로 가능하다면 다른 이벤트(event) 또는 값, 예컨대 로봇과 같은 기계에 의해 얻어지는 위치에 의존하도록 하는 것도 마찬가지로 가능하다.

자유롭게 선택될 수 있는 함수 또는 관계에 의해 가상 축이 생성되는 본 발명의 실시예는 몇 가지 특별한 장점을 갖는다.

나사곡면을 가지는 공작물, 이를테면, 평기어(평면기어의 경우, 나사의 피치가 0인 나사곡면), 웜 또는 로터와 같은 공작물을 연삭 시에는 흔히 전체의 공작물 제조 공정에 대한 단일의 비가상 안내 축만으로는 불충분하기 마련인데, 그것은 가이드 이동 또는 안내 이동에 의존하여 다른 축에 대한 충분한 이동을 갖는 추가의 함수(또는 관계)를 계산할 수 있도록 하기 위해 흔히 실제로 제한되는 수치 정밀도를 고려하여 가이드 이동 또는 안내 이동을 최소화하기 때문이다.

원형 축으로 부분 분할되거나 또는 적어도 기하학적으로 서로 다른 소수의 나사곡면을 가지는 공작물의 경우에서 발생하는 것과 같이, 방사상 이송 축과의 관계에서 수평으로 직교하게 위치 설정될 수 있는 연삭 슬라이더를 사용하여 연삭 휠을 연삭 슬라이더의 방향으로 위치 설정하고 나서 공작물 상에서 공작물 회전 축에 직각으로 연장되는 에지(즉, 나사곡면의 종결 부분)를 프레이즈반 절삭하는 경우에 특히 두드러진다(그와 관련하여 언급하고자 하는 것은 상기한 부분적인 또는 단편적인 나사곡면을 갖는 공작물도 역시 본 발명의 의미에서는 나사곡면을 갖는 공작물로서 간주 된다는 것이다).

즉, 전술된 경우에는 연삭 슬라이더의 이동이 공작물 축에 대한 수직선의 지점에서 완전히 정지되고, 그에 따라, 수치 분석이 제한되지 않을 경우조차도 더 이상 안내 이동으로서의 역할을 할 수 없게 된다. 결과적으로, 그 지점에서는 연삭 슬라이더가 안내 축으로서 사용될 수 없다.

따라서, 그러한 지점에서는 안내 축을 교체하는 것이 필요한데, 그것은 상이한 기계 모델에 대한 일관된 기계 제어 파라미터를 더욱 더 복잡하게 만드는 바, 그것은 기계 타입을 교체할 경우에 서두에서 언급한 경우에 따라 사용되는 각각의 안내 축에 대해 새로운 기계에 맞춰 조정해야 하는 어려움이 발생하기 때문이다. 그 밖에, 공작물이 완성되는 지점에서의 축 교체는 항상 그러한 교체에 기인하여 그에 수반되는 축 제어의 불연속성으로 인해 제조하려는 공작물 상에 불필요한 제조 흔적을 남기기까지 한다.

이제, 본 발명에 따른 가상 축을 자유롭게 선택될 수 있는 함수 또는 관계에 의해 생성할 수 있으면, 그것은 그러한 가상 안내 축이 안내 축의 교체 없이 전체 제조 공정에 걸쳐 유용하게 되도록 이뤄질 수 있게 되는데, 그 이유는, 이 방식은 제조 공정에 기인하는 안내 축의 어떤 의존성이 완전한 선택의 자유에 의하여 회피할 수 있기 때문이다.

그와 같이 하여, 본 발명은 바람직하게 고려의 대상이 되는 단일의 기계 타입만을 작동하는 경우에도 적합하게 되는데, 그것은 본 발명에 따른 선택이 자유로운 가상 축이 사용될 때, 서두에 언급된 유형의 안내 축 교체 문제가 발생하지 않고, 결과적으로 공작물에는 더 이상 그에 기인하여 발생하는 오류가 나타나지 않는다.

반면에, 가상 안내 축이 고정적으로 선택되면, 공정에 기인하는 의존성이 어쩌면 배제되지 않을지도 모르고, 그럴 경우에 그것은 이미 언급된 수치상으로 불리한 조건을 갖는 시스템을 가져올 수 있다.

특히, 상기한 예에서도 이미 설명한 바와 같이, 다항식 함수는 자유롭게 선택될 수 있는 함수로서 고려의 대상이 되지만, 원 관계도 역시 고려의 대상이 되며, 자유롭게 선택될 수 있는 관계는 진리표에 의해 정의될 수도 있다.

개루프회로 또는 폐루프회로 장치에 의한 각각의 기계축 제어는 자유롭게 선택될 수 있는 함수 또는 관계를 사용하여 이뤄질 수 있는데, 각각의 기계 축은 상기한 바와 같이 안내 축으로서의 기능을 하는 가상으로 형성된 축의 값으로서, 축 위치의 상호간 동기화가 구현되도록 의존성을 갖는 것이 바람직하다.

물론, 그 경우 각각의 축은 원하는 위치 값의 제어를 위한 또 다른 파라미터의 값에 의존할 수도 있다. 그 경우에 상기한 바와 같이 가상 축의 값과 다항식 계수에도 의존하는 다항식 함수가 자유롭게 선택될 수 있는 함수로서 제공될 수 있다.

그러나, 회전 방향과 이차원 좌표로 제공되는 원의 반지름과 중심점과 같은 원 상수와 가상 축들 중 하나의 값에 의존하는 원 관계가 각각의 기계 축에 대한 자유롭게 선택할 수 있는 관계로서 적합하다.

그것은 좌표 테이블에 의해 주어지는 자유롭게 선택될 수 있는 관계를 사용하여 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 발생하는 각 기계 축의 제어에 있어서도 마찬가지이고, 희망하는 공작물의 기하학적 형상을 구현하는데 적합한 것으로 여겨지는 다른 모든 함수 또는 관계에 있어서도 역시 마찬가지이다.

좌표 테이블에 의해 생성되는 관계를 사용할 경우에는 전단면에서 보여지는 법선 각도와 X-좌표, Y-좌표에 의해 생성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 다축 공작 기계는 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 액세스되는 기계 제어 파라미터들이 저장되는 메모리가 구비되는 것을 특징으로 하는데, 이는 컴퓨터 제어 시스템에 의해 본 발명으로 구현될 수 있다.

즉, 상기 메모리에는 다른 축에 대한 안내 축으로서 가상 축을 파라미터화할 수 있도록 하는 데이터 구조가 마련되는데, 여기서는 본 발명에 따른 컴퓨터 제어 시스템에 아직 조정되지 않은 오래된 기계 제어 파라미터마저 사용할 수 있도록 하기 위해 임의의 기계 축을 다른 축에 대한 안내 축으로서 파라미터화할 수 있도록 하는 데이터 구조도 가능하다.

개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 가상 축을 생성하기 위한 함수 정의 또는 관계 정의는 물론, 각 기계 축의 제어를 위한 함수 정의 또는 관계 정의도 메모리에 보관될 수 있다.

그 경우, 각 기계 축의 함수 정의 또는 관계 정의에 사용되는 데이터 필드는 미리 정해진 함수 타입 또는 관계 타입을 식별하는 역할을 한다. 그럴 경우, 자주 사용되는 함수 타입 또는 관계 타입의 사전 정의가 메모리에 함수 정의 또는 관계 정의를 더 수월하게 보관할 수 있게 한다.

상기한 사전 정의된 함수 타입으로서 고려할 사항은 다항식 계수를 파라미터로 가지는 6차 다항식 함수이거나 원의 반지름과 이차원 좌표계로 주어지는 중심점과 파라미터로서의 회전 방향을 가지는 원 관계도 역시 고려의 대상이 된다. 그러나, 좌표를 파라미터로서 갖는 좌표 테이블도 역시 관계 타입으로서 사전 정의될 수 있는데, 그 경우에는 전단면에서 보여지는 X-좌표, Y-좌표, 및 법선 각도를 좌표로서 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 다축 공작 기계의 또 다른 바람직한 실시예는, 개루프회로 또는 폐루프회로 제어장치에 의해 액세스 된 기계 제어 파라미터가 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 각 기계 축의 제어에 의해 기계가공되는 공작물의 측면 식별자가 공작물의 좌측면 또는 우측면 식별자로 기록된 데이터 구조로 저장되는 것이다.

상기 파라미터는 연삭 휠로 형성된 비회전 대칭형 기계에서 호출되는 것으로, 예를 들면, 공구의 정측면으로 각각의 공작물 측면을 접근시켜 웜을 제조하는 것을 들 수 있으며, 이러한, 제어 파라미터는 각각의 측면과 대응되는 방식의 힘을 개루프회로 또는 폐루프회로가 제어할 수 있게 한다.

개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 액세스되는 기계 제어 파라미터가 저장된 메모리에는 공작물의 부분 구역에 대응하는 하나 이상의 기계 제어 파라미터의 그룹을 공통의 식별 기호, 바람직하게는 세그먼트 번호 하의 세그먼트로서 통합하는 데이터 구조로 저장되고, 그 경우에 동일한 축이 안내 축으로서 파라미터화되어 있는 한 그룹의 기계 제어 파라미터들은 항상 하나의 세그먼트로서 통합되는 것이 바람직하다.

기계 제어 파라미터를 세그먼트로 구조화하는 것은 실제로 주어진 공작물의 세그먼트 분할을 기계 제어 파라미터의 구조화에도 복사하는 것을 가능하게 하는데, 이는 기계 제어 파라미터의 일목 요연성을 개선시키고, 그에 따라 공작물 섹 션에 기계 제어 파라미터를 할당하는 방안도 개선시켜준다.

즉, 메모리를 구비하는 본 발명에 따른 다축 공작 기계에 대한 상기한 실시예는 기계의 작동 중에 공작물의 제조를 위하여 기계 기능을 기동시키는 기계 제어 파라미터를 그 메모리에 복사하는 역할을 한다. 그러나, 이는 기계의 메모리에 보관되는 것일 뿐만 아니라, 해당 기계 제어 파라미터가 구비된 디스켓, CD, 또는 DVD와 같은 데이터 캐리어를 판독하거나, 예컨대 데이터 네트워크에서도 바람직하게 사용되는 데이터 라인을 경유하여 본 발명에 따른 다축 공작 기계에서 그러한 기계 제어 파라미터를 갖는 전자 캐리어 신호를 판독하는 것에 의해서도 실행될 수 있다.

상기한 데이터 캐리어 또는 데이터 캐리어 신호는 상기한 바와 같이 본 발명에 따라 구성되는 데이터를 본 발명에 따른 다축 공작 기계에서 그 제어 시스템으로 판독되게 하기 위하여 본 발명에 상응되게 구성된다.

어떠한 경우에 있어서도, 그러한 데이터 캐리어 또는 전자 캐리어 신호는 본 발명에 따라 다축 공작 기계에서의 판독을 위해 기계 제어 파라미터로 파라미터화되는데, 그 경우에 데이터 캐리어 또는 전자 캐리어 신호에는 가상 축을 다른 축에 대한 안내 축으로서 파라미터화할 수 있도록 하는 데이터 필드를 구비한 하나 이상의 데이터 구조를 가지며, 데이터 캐리어 또는 전자 캐리어 신호는 상기한 본 발명에 따른 방법에 의한 판독 시 또는 판독 후에 그 데이터 구조에 의해 공작 기계를 작동시키게 된다.

다축 공작 기계에 대한 기계 제어 파라미터를 생성하는 방법도 역시 본 발 명을 실시할 수 있게 하는데, 상기한 방법은 본 발명에 따라 상기한 바와 같은 기계 제어 파라미터를 갖는 데이터 캐리어 또는 전자 캐리어 신호를 생성하는 것을 그 특징으로 한다.

물론, 상기한 방법은 하나 이상의 데이터 처리 유닛 및 하나 이상의 메모리를 구비하며, 그 방법을 실행할 수 있는 명령어들로 구성된 컴퓨터 프로그램을 구비한다.

상기한 컴퓨터 프로그램은 임의의 형태로 존재할 수 있지만, 특히, 디스켓, CD, 또는 DVD와 같은 컴퓨터 판독 가능한 매체 상의 컴퓨터 프로그램 제품으로서도 존재할 수 있는데, 그 경우 컴퓨터 프로그램의 로딩 후마다 컴퓨터가 그 프로그램에 의해 본 발명에 따른 방법을 실행하게끔 하는 컴퓨터 프로그램 코딩 수단을 구비한다. 그러나, 그것은 컴퓨터 프로그램의 로딩 후마다 컴퓨터가 그 프로그램에 의해 본 발명에 따른 방법을 실행하게끔 하는 전자 캐리어 신호에서의 컴퓨터 프로그램을 구비한 컴퓨터 프로그램 제품으로서도 존재할 수 있다.

본 발명을 전체적으로 보았을 때, 상기한 다른 개별 요소들은 나사곡면이 형성된 공작물을 제조하는 다축 공작 기계용 중립 데이터 컴퓨터 제어 시스템으로서, 적어도 하나 이상의 데이터 처리 유닛 및 적어도 하나 이상의 메모리를 구비하되, 데이터 처리 유닛이 본 발명에 따른 기계 제어 파라미터를 갖는 적어도 하나 이상의 데이터 캐리어 또는 전자 캐리어 신호를 생성하는 방식으로 프로그램 항목들이 구성되는 다축 공작 기계에 대한 기계 제어 파라미터를 생성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 시스템, 또는 상기한 컴퓨터 프로그램이나 컴퓨터 프로그램 제품 및 본 발명에 따른 적어도 하나 이상의 다축 공작 기계를 구비한 중립 데이터 컴퓨터 제어 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 시스템의 세부 명세는 이하에서 설명하는 실시예로 부터 파악될 수 있을 것이며, 이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 나사곡면이 형성된 공작물을 제조하는 다축 공작 기계용 중립 데이터 컴퓨터 제어 시스템을 도시한 것으로, 특히 적어도 하나 이상의 데이터 처리 유닛과 적어도 하나 이상의 메모리를 구비하되, 데이터 처리 유닛은 본 발명에 따른 기계 제어 파라미터를 갖는 데이터 네트워크에서의 하나 이상의 전자 캐리어 신호(3)를 생성하도록 프로그래밍 항목로 구성되며, 다축 공작 기계(2, 2a)에 대한 기계 제어 파라미터를 생성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 시스템(1) 및 본 발명에 따른 제1 다축 공작 기계(2)와 제2 공작 기계(2a)를 도시한 것이다.

본 발명에서는 제1 공작 기계(2)(다른 축과 더불어)가 연삭 슬라이더 축의 회전에 의해 공작물과 연삭 휠을 서로 선회시키는 기계 선회 축(σ) 또는 수평 면(A)에서의 평행 돌기부(A)를 구비한다. 제2 공작 기계(2a)는 그러한 방안은 없다.

그러나, 상기한 공작물 축 또는 수평 면(A)에서의 그 평행 돌기부의 회전에 의해 공작물과 연삭 휠을 서로 선회시키는 선회 축(γ)이 구비된다. 이에 따라, 중립 데이터 컴퓨터 제어 시스템에서는 생성된 기계 제어 파라미터가 본 발명에 따 른 가상 안내 축을 활용할 경우에 제1 공작 기계(2)의 컴퓨터 시스템에 의해 생성된 기계 제어 파라미터를 제2 공작 기계(2a)에 대해서도 용이하게 사용하는 것이 가능하게 된다.

상기 제1 공작 기계(2)와 제2 공작 기계(2a)는 가상 안내 축을 사용할 수 있고, 그에 따라 제1 공작 기계(2)로부터 제2 공작 기계(2a)로 기계를 교체할 경우에 선회 축(σ) 대신에 선회 축(γ)에 대한 기계 제어 파라미터만을 생성하면 된다. 그 반면에, 다른 모든 기계 제어 파라미터는 가상 안내 축을 매개로 하여 연계될 수 있기 때문에 그대로 유지될 수 있는 것이다.

도 2는 각종의 기계 축들을 구비한 나사곡면이 형성된 공작물을 제조하는 본 발명에 따른 다축 공작 기계의 개념적(여러 가지 실행가능한 구성 방안의 상위적 개념) 모델을 보다 잘 알아보도록 하기 위하여 기하학적으로 나타낸 것으로서, 특히, 연삭 휠용으로 위치 설정될 수 있는 방사상 이송 축(χ), 연삭 슬라이드의 이동 방향에서 연삭 휠의 위치 설정을 위한 방사상 이송 축(χ)과 관련하여 수평으로 직각되게 위치 설정할 수 있는 연삭 슬라이드(ζ), 공작물 홀더에서 공작물을 회전시키도록 클램핑 헤드를 위치 설정할 수 있는 회전 축(β), 연삭 휠 축 또는 수직 면(B)에서의 그 평행 돌기부의 회전에 의해 공작물과 연삭 휠을 서로 선회시키도록 설정될 수 있는 선회 축(τ), 연삭 휠 구동용 회전 축(ω), 연삭 휠 축에 따른 연삭 휠의 이동 위치를 감시하는 위치 설정 가능한 슬라이딩 축(δ), 연삭 휠 축 또는 수평면(A)에서 그 평행 돌기부의 회전에 의해 공작물과 연삭 휠을 서로 선회시키는 선회 축(σ), 공작물과 연삭 휠을 서로 수직으로 이동시키기 위한 슬라이 딩 축(η) 그리고 선회 축(γ)은 공작물 축과 수평 면(A)에서의 그 평행 돌기부의 회전에 의해 공작물과 연삭 휠을 서로 선회시키는 것이다.

도 3은 9개의 상이한 세그먼트를 구비하는 본 발명에 따른 다축 공작 기계에서 제조하려는 나사곡면이 형성된 공작물을 도시한 도면이다. 이하, 도 2에 도시된 개념적 모델과 관련하여 예시적으로 세그먼트 8, 즉 원추형 단접 요소 세그먼트 8에 대하여 본 발명에 따른 기계 제어 파라미터에 관해 설명하기로 하며, 여기서 가상 안내 축은 도면 부호 'κ'로 도시된다.

안내 축 :κ			X_Start	X_End	A	B	C	D	E	F	G
κ	[]	008=PB	0	1	0	1	0	0	0	0	0
η	[mm]	008=PB	0	1	0	0	0	0	0	0	0
γ	[rad]	008=PB	0	1	0	0	0	0	0	0	0
ω	[m/s]	008=PB	0	1	40.0	0	0	0	0	0	0
τ	[rad]	008=PB	0	1	0.00706	0.000027	0	0	0	0	0
δ	[mm]	008=PB	0	1	0.0	0	0	0	0	0	0
σ	[rad]	008=PB	0	1	0	0	0	0	0	0	0
ζ	[mm]	008=PB	0	1	0	0.3183	0	0	0	0	0
β	[rad]	008=PB	0	1	0	0.00395	0	0	0	0	0
χ	[mm]	008=PB	0	1	90.17	-0.0797	0	0	0	0	0

세그먼트 008: 제2 원추형 단접 요소 공정 : 거친 기계 가공

본 발명에 따른 기능적 데이터 구조의 실시예를 표현하고 있는 표(표 1에는 모든 옵션이 사용되고 있는 것은 아님)를 설명하면 다음과 같다.

제1컬럼: 축 기호

제2컬럼: 단위

제3컬럼: 세그먼트 번호 = 중립 데이터의 유형(특히, C는 원을, P는 [6차] 다항식을, K는 좌표 테이블의 좌표[점]를 각각 나타냄)에 대한 기호 및 어떤 측면인가에 대한 기호(R은 우측면, L은 좌측면, B는 양측면을 각각 나타냄)

기타 컬럼: 구간 한계로서의 X_Start 및 X_End를 갖는 진리표 및 후술하는 관계 또는 함수에 대한 파라미터 A, B, C, D, E, F, G에 대한 값(다항식의 경우)과 R, A, B, C에 대한 값(원의 경우)과 A, B, C에 대한 값(좌표 테이블의 경우).

원[기호로서의 C]:

원의 반지름 R컬럼의 값은 회전 방향으로서 C컬럼의 값을 갖되, -1의 값은 반시계 방향(cw)의 회전 방향을, +1의 값은 시계 방향(ccw)의 회전 방향을 가리킨다.

다항식[기호로서의 P]:

좌표 테이블의 좌표[점][기호로서의 K]

항상 전단면에서 저장되는 A컬럼의 값 : X-좌표, B컬럼의 값: Y-좌표, C컬럼의 값: 법선 각도.

Claims

표면에 생성되는 나사곡면을 갖춘 공작물을 제조하는 다축 공작 기계에 있어서,

공작물을 수용하는 공작물 홀더.

공구,

공작물을 기계 가공하거나 공구와 공작물을 상호 관련시켜 위치 설정하기 위한 작동가능한 기계축들 및

작동 축을 위한 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치를 포함하고,

개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 각각의 기계축들의 작동을 위해 사용되는 위치 값들은 가상축들 중 하나의 값과 다항식 계수에 의존하는 다항식 함수를 통하여 주어지고, 상기 가상축들 중 하나의 값은 상기 기계축들에 대하여 안내축으로서 파라미터화 될 수 있고, 가상축은 시간에 의존하는 다항식 함수를 통해 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
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제1항에 있어서,

상기 공작물과 상호 연관된 공구를 위치 설정하기 위하여 구비되는 적어도 5개 이상의 기계적 작동 축들을 포함하는 것으로서,

상기 공구로서 구비되는 연삭 휠과;

기계 축으로서 상기 연삭 휠에 구비되는 적어도 하나 이상 위치 설정 가능한 방사상 이송 축(χ)과;

상기 연삭 슬라이드의 이동 방향에서 연삭 휠의 위치가 설정될 수 있도록 구비되는 방사상 이송 축과 관련되어 수평으로 직각이 되게 위치 설정될 수 있는 연삭 슬라이드(ζ)와;

상기 공작물 홀더내의 공작물의 회전을 위해 구비된 클램핑 헤드의 위치 설정가능한 회전 축(β)과;

상기 연삭 휠 축 또는 수직 면(B)에서의 이 축에 평행한 돌기부의 회전에 의하여 연삭 휠과 공작물이 서로 선회되도록 하기 위하여 구비된 위치 설정가능한 선회 축(τ)과;

상기 연삭 휠을 구동하기 위하여 구비된 회전 축(ω)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제3항에 있어서,

기계 축으로서 구비되어 연삭 휠 축을 따라 연삭 휠의 이동위치를 감시하는 위치 설정 가능한 이동 축(δ)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제3항 또는 4항에 있어서,

기계 축으로서 구비되어 연삭 휠 축 또는 수직 면(A)에서의 평행 돌기부의 회전에 의하여 연삭 휠과 공작물이 서로 선회되도록 하기 위한 선회 축(σ)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제3항 또는 제4항에 있어서,

기계 축으로서 구비되어 공작물과 연삭 휠이 상호 수평으로 이동되게 하는 이동 축(η)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제3항 또는 제4항에 있어서,

기계 축으로서 구비되어 공작물 축의 회전 또는 수평 면(A)에서의 평행 돌기부의 회전에 의하여 연삭 휠과 공작물을 선회시키기 위한 선회 축(γ)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
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제1항에 있어서,

상기 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 액세스되는 기계 제어 파라미터들이 저장된 메모리가 구비된 것을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제20항에 있어서,

상기 메모리에는 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 액세스된 기계 제어 파라미터들이 다른 축들에 대한 안내 축으로서 가상 축을 파라미터화할 수 있는 데이터 구조로 저장됨을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제21항에 있어서,

상기 메모리에는 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 액세스된 기계 제어 파라미터들이 다른 축들에 대한 안내 축으로서 임의 기계 축을 파라미터화할 수 있는 데이터 구조로 저장됨을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제20항에 있어서,

상기 메모리에는 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 액세스된 기계 제어 파라미터들이 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의한 가상 축의 생성을 위하여 함수 정의 또는 관계 정의를 기록하도록 된 데이터 구조로 저장됨을 특징으로하는 다축 공작 기계.
제20항에 있어서,

상기 메모리에는 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 액세스된 기계 제어 파라미터들이 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의한 각 기계 축의 제어를 위하여 함수 정의 또는 관계 정의를 기록하도록 된 데이터 구조로 저장됨을 특징으로하는 다축 공작 기계.
제24항에 있어서,

미리 정의된 적어도 하나 이상의 함수 타입 또는 관계 타입은 각 기계 축의 함수 정의 또는 관계 정의를 위해 사용되는 미리 정해진 함수 타입 또는 관계 타입의 식별을 위한 적어도 하나 이상의 데이터 필드를 갖는 데이터 구조로 구비됨을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제25항에 있어서,

6차 다항식을 포함하는 파라미터들로서의 다항식 계수를 가지는 다항식 함수는 함수 타입으로 미리 정의됨을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제24항 또는 제25항에 있어서,

이차원 좌표로서 제공되는 원의 반지름과 원의 중심점을 포함하는 원 관계와 파라미터들로서의 회전하는 방향은 관계 타입으로 미리 정의됨을 특징으로 하는 다 축 공작 기계.
제24항에 있어서,

파라미터들로서의 좌표를 가지는 좌표 테이블은 관계 타입으로 미리 정의됨을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제28항에 있어서,

정면부에서 나타나는 X좌표, Y좌표 및 법선 각도는 좌표로서 각 경우에 사용됨을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제24항에 있어서,

상기 메모리에는 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 액세스된 기계 제어 파라미터들이 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 각 기계 축의 제어로 가공되어지는 공작물 좌측면 또는 우측면의 식별을 기록하도록 된 데이터 구조로 저장됨을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제24항에 있어서,

상기 메모리에는 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 액세스된 기계 제어 파라미터들이 공통의 세그먼트 식별 기호 또는 번호로 된 세그먼트로서 공작물의 부분 영역에 대응하는 적어도 하나 이상의 기계 제어 파라미터들의 그룹을 통합하는 데이터 구조로 저장됨을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제31항에 있어서,

동일한 축이 안내 축으로 파라미터화된 한 그룹의 기계 제어 파라미터들은 항상 하나의 세그먼트로서 통합됨을 특징으로 하는 다축 공작 기계.
제1항, 제3항 내지 제4항, 제20항 내지 제26항, 제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 의한 다축 공작 기계를 제어하는 방법에 있어서,

다른 축들에 대한 안내 축으로서 가상 축을 최초로 파라미터화 하고,

공작물을 기계 가공하기 위하여 공작 기계가 운행하는 동안,

각각의 기계축들은 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 가상축의 값에 의존하고 자유롭게 선택될 수 있는 함수 또는 관계에 의해 작동되고, 여기서 가상축은 다른 축들에 대하여 안내축으로 파라미터화 되고 개루프회로 또는 폐루프회로 제어 장치에 의해 시간에 의존하고 자유롭게 선택될 수 있는 함수 또는 관계를 사용하여 형성될 수 있고, 또 다른 파라미터의 값에 의존하는 것을 특징으로 하는 다축 공작 기계의 제어 방법.
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