KR101811151B1

KR101811151B1 - 봉재 공급 장치 및 봉재 공급 장치를 갖는 수치 제어 공작 기계

Info

Publication number: KR101811151B1
Application number: KR1020167007047A
Authority: KR
Inventors: 기요히코 와타나베; 유타카 시부이
Original assignee: 시티즌 도케이 가부시키가이샤; 시티즌 마쉬나리 가부시키가이샤
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2017-12-20
Also published as: JP2015058494A; EP3047927B8; TWI632006B; JP6207314B2; TW201532716A; WO2015041084A1; EP3047927B1; US20160214179A1; US9731353B2; CN105555446A; KR20160045097A; EP3047927A1; EP3047927A4; ES2674551T3; CN105555446B

Abstract

본 발명은, 봉재 공급 장치 및 봉재 공급 장치를 갖는 수치 제어 공작 기계에 있어서, 모터의 구동력이 부족한 경우에도, 봉재를 척킹하는 것을 가능하게 하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따른 봉재 공급 장치는, 핑거 척(61)을 선단에 갖는 압박 화살(60)과, 핑거 척(61)에 봉재(200)를 삽입·발출하기 위해, 압박 화살(60)을 전후 방향으로 이동시키는 압박 화살용 서보 모터(74) 및 에어 실린더 장치(80)와, 압박 화살용 서보 모터(74)의 구동 및 에어 실린더 장치(80)의 구동을 제어하는 NC 제어 장치(90)를 구비하고, NC 제어 장치(90)는, 핑거 척(61)에 봉재(200)를 삽입·발출할 때에 압박 화살(60)을 협동하여 이동시키도록, 압박 화살용 서보 모터(74)와 에어 실린더 장치(80)의 구동을 제어하며, 핑거 척(61)에 봉재(200)를 삽입·발출할 때의 압박 화살용 서보 모터(74)의 동작량의 오차를 허용하는 오차 허용 수단으로서 기능하도록 구성되어 있다.

Description

봉재 공급 장치 및 봉재 공급 장치를 갖는 수치 제어 공작 기계{ROD-MATERIAL SUPPLYING DEVICE AND NUMERICAL CONTROLLED MACHINE TOOL EQUIPPED WITH ROD-MATERIAL SUPPLYING DEVICE}

본 발명은 봉재 공급 장치 및 봉재 공급 장치를 갖는 수치 제어(Numerical Control: NC) 공작 기계(이하, NC 공작 기계라고 함)에 관한 것이다.

봉재 공급 장치는 가공을 행하는 재료인 봉재를 NC 공작 기계에 공급한다.

봉재 공급 장치는 NC 공작 기계의 후방에 배치된다.

봉재 공급 장치는, 선단에 핑거 척을 구비한 압박 화살, 이 압박 화살을 전후로 구동시키는 모터를 갖는다.

봉재 공급 장치는, 압박 화살이 전방으로 구동되면, 위치가 고정된 봉재의 후단부가 핑거 척에 삽입되어, 핑거 척은 봉재를 척킹한다(특허문헌 1).

봉재 공급 장치는, 핑거 척에 척킹된 상태의 봉재의 위치를 고정하여, 압박 화살을 후방으로 이동시킴으로써, 핑거 척으로부터 봉재를 릴리스한다.

모터의 구동은 제어 장치로 제어된다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성8-276303호 공보

봉재 공급 장치는, 예컨대 직경 40 ㎜ 이상의 굵은 봉재를 척킹하는 경우, 모터의 구동력이 부족하여, 핑거 척에 봉재를 삽입할 수 없는 경우가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 모터의 구동력이 부족한 경우에도, 봉재를 척킹하는 것을 가능하게 한 봉재 공급 장치 및 봉재 공급 장치를 갖는 NC 공작 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 봉재 공급 장치는, 봉재를 삽입·발출 가능하게 파지하는 핑거 척을 선단에 갖는 압박 화살과, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출하기 위해, 상기 압박 화살을 전후 방향으로 이동시키는 모터 및 실린더 구동 장치와, 상기 모터의 구동 및 상기 실린더 구동 장치의 구동을 각각 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때에 상기 압박 화살을 협동하여 이동시키도록, 상기 모터와 상기 실린더 구동 장치의 구동을 제어하며, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때의 상기 모터의 동작량의 오차를 허용하는 오차 허용 수단으로서 기능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 봉재 공급 장치를 갖는 NC 공작 기계는, 본 발명에 따른 봉재 공급 장치를 구비한 NC 공작 기계이다.

본 발명에 따른 봉재 공급 장치 및 봉재 공급 장치를 갖는 NC 공작 기계에 따르면, 압박 화살을 모터와 실린더 구동 장치로 구동시킴으로써, 모터의 구동력이 부족한 경우라도, 실린더 구동 장치에 의한 구동력을 더하여, 핑거 척에 봉재를 삽입할 수 있다.

게다가, 본 발명에 따른 봉재 공급 장치 및 봉재 공급 장치를 갖는 NC 공작 기계는, 핑거 척에 봉재를 삽입·발출하였을 때에 실린더 장치의 동작의 영향을 받아 모터의 동작량의 오차가, 핑거 척에 봉재를 삽입·발출할 때 이외에 있어서의 동작량의 오차의 허용 범위보다 커져도, 제어 장치의 오차 허용 수단에 의해 모터의 제어의 에러가 발생하는 것을 방지 내지 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 봉재 공급 장치를 구비한 봉재 공급 장치를 갖는 NC 공작 기계의 일 실시형태인 자동 선반 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 자동 선반 장치의 상세를 나타내는 모식도이다.
도 3은 NC 제어 장치에 의한 주축용 서보 모터, 압박 화살용 서보 모터, 에어 실린더 장치의 제어를 나타내는 도면이다.
도 4는 NC 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 봉재 공급 장치 및 봉재 공급 장치를 갖는 NC 공작 기계의 실시의 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 자동 선반 장치(100)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 자동 선반 본체(10)와, 재료인 장척의 봉재(200)를 자동 선반 본체(10)에 공급하는 봉재 공급 장치(50)와, 자동 선반 본체(10) 및 봉재 공급 장치(50)의 동작을 수치 제어하는 NC 제어 장치(90)를 구비하고 있다.

자동 선반 본체(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 봉재(200)를 지지하여 축 둘레로 회전시키며 축 방향을 따라 이동 가능한 주축(20)과, 볼 나사(31)를 회전시킴으로써 주축(20)을 축 방향을 따라 이동시키는 주축용 서보 모터(30)와, 봉재(200)를 가공하는 공구가 유지된 공구대(40)를 구비한다.

주축용 서보 모터(30)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 후술하는 NC 제어 장치(90)의 명령에 따라 구동된다.

봉재 공급 장치(50)는, 길이 방향으로 연장된 베이스(52)와, 이 베이스(52)를 수평으로 지지하는 2개의 다리부(51, 51)를 구비하고 있다.

봉재 공급 장치(50)는, 자동 선반 본체(10)의 후방으로서, 주축(20)과 일직선 상에 배치되어 있다.

봉재 공급 장치(50)는, 다수의 봉재(200)를 스톡하며, 그 스톡된 봉재(200)로부터 1개씩을 차례대로, 자동 선반 본체(10)에 자동적으로 공급한다.

베이스(52)의 내부에는, 봉재(200)를 베이스(52)를 따라 전후 방향으로 밀고 당기는 압박 화살(60)과, 접속 부재(62)를 통해 압박 화살(60)에 접속되며, 전후 방향을 따라 환형으로 마련된 체인(71)과, 체인(71)을 전후 방향으로 구동시키는 압박 화살용 서보 모터(74) 및 에어 실린더 장치(80)를 구비한다.

압박 화살용 서보 모터(74) 및 에어 실린더 장치(80)도 NC 제어 장치(90)의 명령에 따라 구동된다.

압박 화살(60)의 전단에는 핑거 척(61)이 마련되어 있다.

핑거 척(61)은 압박 화살(60)의 장척 방향을 축으로 한 원통형으로 형성되고, 그 원통의 둘레벽에는 축 방향을 따라 연장된 슬릿이 축 둘레에 복수 형성되어 있으며, 둘레벽을 외방으로 탄성 변형시키면서 슬릿이 개방함으로써, 원통의 내부에 내경보다 굵은 봉재(200)를 삽입하여, 봉재(200)를 척킹한다.

체인(71)은, 전방측에 배치되어 압박 화살용 서보 모터(74)에 연결된 구동 스프로켓(72)과, 후방측에 배치된 종동 스프로켓(73) 사이에 가설되어 있어, 구동 스프로켓(72)의 회전에 따라 전후로 구동된다.

체인(71)에는, 접속 부재(63)를 통해 에어 실린더 장치(80)도 연결되어 있다.

에어 실린더 장치(80)는 핑거 척(61)이 봉재(200)를 척킹하는 동작 시에, 압박 화살용 서보 모터(74)와 함께, 체인(71)을 전방으로 구동시킨다.

또한, 에어 실린더 장치(80)는 핑거 척(61)으로부터 봉재(200)를 릴리스하는 동작 시에, 압박 화살용 서보 모터(74)와 함께, 체인(71)을 후방으로 구동시킨다.

압박 화살용 서보 모터(74)가 회전 구동되면, 구동 스프로켓(72)이 회전하여, 체인(71)이 압박 화살용 서보 모터(74)의 회전 방향을 따라 전방 또는 후방으로 구동된다.

에어 실린더 장치(80)는, 체인(71)에 접속되어 체인(71)을 전후로 구동 가능한 상태와 체인(71)으로부터 떨어져 체인(71)의 움직임에 영향을 부여하지 않는 상태를 채득할 수 있다.

핑거 척(61)에 의해 봉재(200)를 척킹할 때는, 봉재(200)가 스토퍼 등의 고정 부재(도시 생략)에 의해 베이스(52) 상에 고정된 상태로, 에어 실린더 장치(80)가 체인(71)에 접속되어 압박 화살용 서보 모터(74)와 함께 체인(71)을 전방으로 구동시킨다.

압박 화살용 서보 모터(74)의 구동력에 에어 실린더 장치(80)의 구동력이 더해짐으로써, 예컨대 직경 40 ㎜ 이상의 굵은 봉재(200)라도, 핑거 척(61)과 봉재(200)의 마찰력 및 슬릿을 개방하는 탄성력(감합 저항력)에 대항하여 압박 화살(60)이 전방으로 이동하고, 봉재(200)의 후단에 핑거 척(61)이 삽입되어, 핑거 척(61)이 봉재(200)를 척킹할 수 있다.

봉재(200)를 척킹한 후는, 고정 부재에 의한 봉재(200)의 고정은 해제되며, 에어 실린더 장치(80)는 체인(71)측으로부터 떨어져, 압박 화살용 서보 모터(74)에 의해서만 체인(71)을 구동시켜, 압박 화살(60)을 전진시켜 봉재(200)를 자동 선반 본체(10)에 공급하고, 또는 압박 화살(60)을 후퇴시켜 봉재(200)를 자동 선반 본체(10)로부터 회수한다.

회수한 봉재(200)를 핑거 척(61)으로부터 릴리스할 때는, 봉재(200)가 고정 부재에 의해 베이스(52) 상에 고정된 상태로, 에어 실린더 장치(80)가 체인(71)측에 접속되어 압박 화살용 서보 모터(74)와 동시에 체인(71)을 후방으로 구동시킨다.

압박 화살용 서보 모터(74)의 구동력에 에어 실린더 장치(80)의 구동력이 더해짐으로써, 예컨대 직경 40 ㎜ 이상의 굵은 봉재(200)라도, 핑거 척(61)과 봉재(200)의 마찰력(감합력)에 대항하여 압박 화살(60)이 후방으로 이동하여, 핑거 척(61)이 봉재(200)를 릴리스할 수 있다.

봉재(200)를 릴리스한 후는, 고정 부재에 의한 봉재(200)의 고정은 해제되어, 에어 실린더 장치(80)는 체인(71)측으로부터 떨어진다.

NC 제어 장치(90)는, 전술한 주축용 서보 모터(30), 압박 화살용 서보 모터(74) 및 에어 실린더 장치(80)의 구동의 제어 외에, 공구대(40)의 구동이나 주축(20)의 회전을 담당하는 모터(도시 생략)의 구동, 스톡된 다수의 봉재(200) 중에서 1개의 봉재(200)의 베이스(52)에의 공급 동작, 봉재(200)의 움직임을 규제하는 고정 부재의 동작을 제어한다.

NC 제어 장치(90)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 자동 선반 본체(10)의 일부에 설치되어 있으며, 코드화된 명령 등을 입력하는 입력부(92)와, 입력된 명령 등이나 각종 판정 기준 등을 기억하는 기억부(93)와, 명령 등에 따라 자동 선반 본체(10)나 봉재 공급 장치(50)에 대한 제어 신호를 출력하는 제어부(94)를 구비한다.

제어부(94)는, 압박 화살용 서보 모터(74)에 대한 압박 화살(60)의 위치 지령[압박 화살용 서보 모터(74)의 회전 각도 지령]과 서보의 피드백 제어를 위한 압박 화살(60)의 피드백 위치[압박 화살용 서보 모터(74)의 동작량이 되는 실제의 회전 각도] 사이의 위치 편차(각도 편차)를, 기억부(93)에 기억되어 있는 판정 기준값 중 하나인 동작량의 오차의 허용 범위와 비교하여, 오차 과대의 유무를 판정하는 기능을 갖는다.

동작 신호에 의해 특정된 동작량이 오차의 허용 범위를 일탈하였을 때는, 제어부(94)는, 압박 화살용 서보 모터(74)의 동작량의 오차가 과대하다고 판정하여 그 동작을 정지시키며, 표시부(91)에 오차 과대 에러를 알리는 표시를 행하게 한다.

동작 신호에 의해 특정된 동작량이 오차의 허용 범위를 일탈하지 않았을 때는, 제어부(94)는, 압박 화살용 서보 모터(74)의 동작량의 오차가 과대하지 않다고 판정하여 그 동작을 정지시키는 일없이 계속시킨다.

즉 제어부(94)는, 핑거 척(61)에 봉재(200)를 삽입·발출할 때의 압박 화살용 서보 모터(74)의 동작량의 오차를 허용하는 오차 허용 수단의 일례를 구성하고 있다.

기억부(93)에는, 봉재(200)의 척킹 시와 릴리스 시에 각각 대응하는 압박 화살용 서보 모터(74)의 동작량의 오차의 허용 범위인 제1 허용 범위와, 척킹 시와 릴리스 시를 제외하였을 때, 즉 압박 화살용 서보 모터(74)에 의해서만 단순히 체인(71)을 전후로 구동시키는 통상의 전후 구동 시에 대응하는 압박 화살용 서보 모터(74)의 동작량의 오차의 허용 범위인 제2 허용 범위가 기억되어 있다.

제1 허용 범위는 제2 허용 범위보다 크게 설정되어 있다.

제어부(94)는, 척킹 시와 릴리스 시에는 제1 허용 범위를 선택하고, 통상의 전후 구동 시는 제2 허용 범위를 선택한다.

제어부(94)에 의한 이 허용 범위의 선택의 전환은, 구체적으로는, 봉재 공급 장치(50)에 대하여 출력되는 명령이 봉재(200)를 척킹하는 동작에 대응한 것일 때나 봉재(200)를 릴리스하는 동작에 대응한 것일 때에, 제1 허용 범위를 선택하고, 명령이 척킹하는 동작이나 릴리스하는 동작에 대응한 것 이외일 때에, 제2 허용 범위를 선택한다.

그리고, 제어부(94)는 선택한 제1 허용 범위 또는 제2 허용 범위와 전술한 위치 편차(각도 편차)를 비교한다.

여기서, 에어 실린더 장치(80)에 의한 체인(71)의 구동은, 압박 화살용 서보 모터(74)에 의한 체인(71)의 구동에 비해서 구동력이 크며, 또한 구동 속도가 크다.

이 때문에, 봉재(200)의 척킹 시나 릴리스 시에 에어 실린더 장치(80)가 체인(71)을 구동시키면, 이 체인(71)의 구동에 끌려 압박 화살용 서보 모터(74)가 필요 이상으로 회전하게 되어, 전술한 위치 편차(각도 편차)가 제2 허용 범위를 일탈하고, 제어부(94)는 압박 화살용 서보 모터(74)의 동작에 오차가 생겼다고 판단하여, 그 동작을 정지시키거나, 표시부(91)에 오차 과대 에러의 표시를 시키거나 할 우려가 있다.

이에 비하여 본 실시형태의 자동 선반 장치(100)는, 척킹 시나 릴리스 시는, 제어부(94)가 제1 허용 범위를 선택하기 때문에, 에어 실린더 장치(80)의 구동에 의해 압박 화살용 서보 모터(74)가 본래 제어되어야 하는 회전 각도(제2 허용 범위)를 일탈하여도, 전술한 위치 편차(각도 편차)가 제1 허용 범위 내이면, 제어부(94)는 압박 화살용 서보 모터(74)의 동작에 오차가 생기지 않았다고 판단하여, 그 동작을 정지시키지 않고 계속시키며, 표시부(91)에 오차 과대 에러의 표시를 시키는 일도 없다.

이에 의해, 자동 선반 장치(100)의 가동률을 향상시킬 수 있다.

또한, 제어부(94)는 전술한 위치 편차가 생기면, 위치 편차를 억제하도록 압박 화살용 서보 모터(74)를 회전 구동시킨다.

이때, 위치 편차의 확대에 대응하여 압박 화살용 서보 모터(74)의 회전 구동 전류가 증가한다.

제어부(94)는 압박 화살용 서보 모터(74)의 회전 구동 전류가 미리 정해진 한계값을 넘으면, 에러로서 동작을 정지시킨다.

본 실시형태에 있어서의 제어부(94)는, 압박 화살용 서보 모터(74)의 회전 구동 전류가, 미리 정해진 한계값보다 작은 소정값을 넘지 않도록 규제하는 전류 규제 수단이 마련되어 있다.

제1 허용 범위가 선택된 경우에, 전류 규제 수단을 작동시킴으로써, 압박 화살용 서보 모터(74)에 대한 회전 구동 전류는 전술한 소정값을 넘는 일은 없다.

이 때문에, 회전 구동 전류의 과대에 의한 에러 등이 방지되어, 전술한 위치 편차가 제1 허용 범위 내가 되는 범위에서 자유롭게 회전하는 것이 가능해져, 핑거 척(61)에 대한 봉재(200)의 척킹이나 릴리스가 원활하게 행해진다.

또한, 전술한 위치 편차가 제1 허용 범위 내가 되는 범위에서 압박 화살용 서보 모터(74)가 회전할 때에, 압박 화살용 서보 모터(74)의 회전 구동 전류가 전술한 한계값을 넘지 않는 경우는, 반드시 전류 규제 수단을 작동시킬 필요는 없다.

본 실시형태의 자동 선반 장치(100)는, 본 발명에 있어서의 제어 장치를 자동 선반 본체(10)에 대한 제어도 행하는 NC 제어 장치(90)로 겸용하는 것으로 한 예이지만, 본 발명은 이 예에 한정되는 것이 아니며, 봉재 공급 장치 전용의 제어 장치여도 좋다.

이와 같이 봉재 공급 장치 전용의 제어 장치를 봉재 공급 장치의 구성으로서 구비한 봉재 공급 장치는, 본 발명의 봉재 공급 장치의 일례가 된다.

관련 출원의 상호 참조

본원은 2013년 9월 18일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2013-192718호에 기초하는 우선권을 주장하며, 그 모든 개시는 완전히 본 명세서에서 참조에 의해 삽입된다.

10 : 자동 선반 본체 20 : 주축
30 : 주축용 서보 모터 50 : 봉재 공급 장치
60 : 압박 화살 61 : 핑거 척
71 : 체인 74 : 압박 화살용 서보 모터
80 : 에어 실린더 장치(실린더 구동 장치)
90 : NC 제어 장치
100 : 자동 선반 장치(수치 제어 공작 기계)
200 : 봉재

Claims

봉재를 삽입·발출 가능하게 파지하는 핑거 척을 선단에 갖는 압박 화살과,
상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출하기 위해, 상기 압박 화살을 전후 방향으로 이동시키는 모터 및 실린더 구동 장치와,
상기 모터의 구동 및 상기 실린더 구동 장치의 구동을 각각 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때에, 상기 모터와 상기 실린더 구동 장치의 구동을 제어하여, 상기 모터와 상기 실린더 구동 장치를 협동시켜 상기 압박 화살을 이동시키며, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때의 상기 모터의 동작량의 오차를 허용하는 오차 허용 수단으로서 기능하도록 구성되어 있고,
상기 오차 허용 수단은, 상기 모터의 동작량의 오차의 허용 범위를, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때 이외에 있어서의 동작량의 오차의 허용 범위보다 크게 설정함으로써 구성되는 것인 봉재 공급 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 모터의 구동 전류를 규제하는 전류 규제 수단을 상기 오차 허용 수단에 마련한 것인 봉재 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 실린더 구동 장치는, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때 이외에는 상기 압박 화살의 구동에 관여하지 않도록 구성되어 있는 것인 봉재 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때에 대응한 상기 오차의 허용 범위와, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때 이외에 대응한 상기 오차의 허용 범위를 기억한 기억부를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출하였을 때는 상기 기억부의 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때에 대응한 상기 오차의 허용 범위를 선택하며, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출하였을 때 이외에는 상기 기억부의 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출할 때 이외에 대응한 상기 오차의 허용 범위를 선택하여, 상기 모터의 동작량의 오차의 판정을 행하는 것인 봉재 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 봉재 공급 장치에 대한 동작의 명령 코드가, 상기 핑거 척에 상기 봉재를 삽입·발출하는 동작에 대응하는 것인지의 여부에 따라, 상기 오차의 허용 범위의 대소를 설정하는 것인 봉재 공급 장치.
제1항에 기재된 봉재 공급 장치를 구비한 봉재 공급 장치를 갖는 수치 제어 공작 기계.