KR20120069063A

KR20120069063A - 공작기계의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치 및 방법

Info

Publication number: KR20120069063A
Application number: KR1020100130438A
Authority: KR
Inventors: 변문재; 조돈현
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-06-28

Abstract

본 발명은 공작기계의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치 및 방법에 있어서, 특히 공작기계에서 사용하는 유압방식의 방진구에서 소재를 클램핑하는 압력량을 체크하여 자동으로 조절하고, 또한 클램프 위치를 자동으로 조절토록 하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치 및 방법에 관한 것으로,
방진구와; 상기 방진구 일단에 설치되며 방진구가 소재를 압착하는 압력을 감지하고 감지된 데이터를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 압력감지 센서와; A/D 변환기를 통해 입력되는 센싱값과 미리 입력된 압력값 비교하여 그 차이에 해당하는 압력값을 출력하는 비교기와; 데이터 입력 및 표시부와; 상기 비교기로부터 출력된 압력값을 분석하여 차이에 해당하는 압력값을 보정하기 위한 제어신호를 출력하고, 데이터 입력 및 표시부로부터 방진구 위치 데이터를 입력받아 방진구의 위치 이동을 위한 제어신호를 출력하는 총괄제어부와; 상기 총괄제어부로부터 인가받은 압력량 제어신호에 따라서 방진구에 제공되는 유압값을 변경하여 기준 압력값의 오차범위 이내로 방진구의 압력이 이루어지도록 하는 유압량 제어부를 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

공작기계의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치 및 방법{Automatic clamping Control apparatus for machining steady rest of CNC and control method}

본 발명은 공작기계의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 공작기계에서 사용하는 유압방식의 방진구에서 소재를 클램핑하는 압력량을 체크하여 자동으로 조절하고, 또한 클램프 위치를 자동으로 조절토록 하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계, 즉 NC 선반은 스핀들모터의 고속회전으로 축이 연동하고 그 축에 공작물을 클램프 할 수 있는 척이 끼워져 있는 스핀들 유니트와, 공작물의 고속회전에 의한 원심력으로 중심을 벗어나는 것을 방지하고자 상기 스핀들 유니트의 구동축과 동일 중심선상에 위치하여 공작물의 타측중심을 지지하도록 하는 심압대와, 상기 스핀들 유니트 상부의 베드상에 설치되고 수평 및 수직운동을 하는 볼스크류 유니트에 의해 공작물에 접근하여 다양한 작업을 할 수 있는 회전터릿이 구비된 공구대 등으로 구성되어 있다.

상기의 구성요소는 NC 선반을 이루는 기본적인 것이며, 공작물의 중량이 크고 길이가 긴 공작물을 가공할 경우에는 스핀들 유니트와 심압대 사이가 큰 진동이 발생하므로 이를 방지하기 위해 지지하는 방진장치를 설치하게 된다.

도 1은 종래의 공작기계용 방진구의 설치상태를 나타내는 개략적인 측면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 직경에 비해 길이가 상대적으로 긴 봉 형상의 공작물(13)은 방진구(10)의 그립부(15)에 의해 지지된다. 이러한 방진구(10)는 주축(미도시)과 이송대(50) 사이중 적절한 위치에서 베드(60) 상에 고정된다.

방진구(10)는 브라켓(20)과 연결되어 있고, 브라켓(20)은 상부 베이스(65)와 연결되어 있다. 따라서, 베드(60)의 안내면(67)을 상하로 하여 상부 베이스(65)와 하부 베이스(69)가 체결되어 있다. 이는 방진구(10), 상부베이스(65) 및 하부베이스(69)가 베드(60)의 안내면(67) 상에서 이송 가능하도록 하는 구조이다.

그러나, 종래의 방진구는 소재를 클램프시에 항상 일정한 압력이 가해지도록 설계되어 있으므로 클램프 압력이 적절하지 못할 경우 가공오차가 발생하거나 또는 소재의 이탈 위험이 존재하였다.

즉, 현재까지의 방진구를 이용한 소재의 클램핑 장치는 별도로 압력을 조절하여 클램핑하는 기능이 없기 때문에 소재를 느슨하게 클램핑하게 되면 가공오차가 발생할 수 있고, 너무 느슨하게 소재를 클램핑하면 가공 도중에 소재가 이탈하는 위험이 있으며, 또한 너무 강하게 소재를 클램핑하게 되면 방진구 롤러의 자국이 소재에 남게 되는 문제가 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로서, 본 발명은 방진구를 이용하여 소재를 클램핑시에 소재에 알맞는 압력량으로 소재의 클램프가 이루어지도록 함으로서 소재의 가공오차가 발생하는 것을 차단하고, 소재의 이탈을 방지하며 아울러 소재의 외주면에 자국이 발생하는 것을 미연에 방지토록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명은 가공용 소재의 진동을 방지하기 위해 소재의 외주연에 설치되는 것으로 롤러를 통해 소재를 접면하여 가공용 소재를 가공시에 회전을 지지하게 하는 방진구(100)와; 상기 방진구 일단에 설치되며 방진구가 소재를 압착하는 압력을 감지하고 감지된 데이터를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 압력감지 센서(200)와; 상기 압력감지 센서로부터 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 A/D 변환기(300)와; 상기 A/D 변환기를 통해 입력되는 센싱값과 미리 입력된 압력값 비교하여 그 차이에 해당하는 압력값을 출력하는 비교기(400)와; 압력값에 대한 기준 데이터를 사용자로부터 입력받고, 또한 방진구의 위치 데이터를 사용자로부터 입력받으며, 센싱된 방진구의 압력값을 상기 비교기를 통해 입력받아 디스플레이 하는 데이터 입력 및 표시부(500)와; 상기 비교기로부터 출력된 압력값을 분석하여 차이에 해당하는 압력값을 보정하기 위한 제어신호를 출력하고, 데이터 입력 및 표시부로부터 방진구 위치 데이터를 입력받아 방진구의 위치 이동을 위한 제어신호를 출력하는 총괄제어부(600)와; 상기 총괄제어부로부터 인가받은 압력량 제어신호에 따라서 방진구에 제공되는 유압값을 변경하여 기준 압력값의 오차범위 이내로 방진구의 압력이 이루어지도록 하는 유압량 제어부(700)를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 총괄 제어부로 부터 인가받은 방진구 위치 이동신호에 따라서 방진구의 이동을 위한 제어신호를 출력하는 NC 컨트롤러(800)와; 상기 NC 컨트롤러의 제어신호에 의하여 모터 동작을 위한 제어신호를 출력하는 서보 드라이브(900)와; 상기 서보 드라이브로부터 모터 유동에 대한 전기적 제어신호를 인가받아 정회전 또는 역회전 동작을 하는 서보 모터(1000)와; 상기 방진구에 일측이 연결되며 서보모터의 정회전 및 역회전 동작에 의해서 방진구를 좌측 또는 우측으로 이동시키는 서보 드리븐(1100)을 더 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 데이터 입력 및 표시부에 입력된 방진구의 위치 데이터에 따라서 총괄제어부가 NC 컨트롤러에 제어신호를 출력하는 단계(S10)와; NC 컨트롤러가 서보 드라이브 및 서보모터를 구동하여 방진구를 가공용 소재의 클램핑 위치로 이동시키는 단계(S20)와; 데이터 입력 및 표시부에 입력된 방진구의 클램핑 압력 데이터에 따라서 총괄 제어부가 유압량 제어부에 제어신호를 인가하여 미리 입력된 압력값으로 가공용 소재가 클램프 되도록 하는 단계(S30)와; 방진구의 클램핑 압력은 압력감지 센서로 실시간 파악하며, 이때 압력감지 센서의 데이터는 A/D 변환기를 통해 8비트 신호로 변환되어 비교기를 거쳐서 총괄 제어부로 피드백 되는 단계(S40)와; 비교기를 통해서 압력의 오차범위가 설정된 압력값을 벗어날 경우 총괄 제어부가 유압량 제어부에 제어신호를 인가하여 유압량을 조정함으로서 초기 기준 압력값의 오차범위 이내를 유지토록 하는 단계(S50)로 이루어짐이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 방진구를 이용하여 소재를 클램핑시에 소재에 알맞는 압력량으로 소재의 클램프가 이루어지도록 하기 때문에 소재의 가공오차가 발생하는 것을 미연에 방지하는 효과가 있고, 또한 소재의 이탈을 근본적으로 방지하는 효과가 있으며 아울러 소재의 외주면에 자국이 발생하는 것을 미연에 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 공작기계용 방진구의 설치상태를 나타내는 개략적인 측면도.
도 2는 본 발명의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치 전체 구성도.
도 3은 도 2 A부분을 좌측면에서 바라본 요부 확대도.
도 4는 본 발명의 방진구 소재 클램프 자동 조절방법 플로우 챠트.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

도 2는 본 발명의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치 전체 구성도이고, 도 3은 도 2 A부분을 좌측면에서 바라본 요부 확대도이다.

본 발명의 구성요소는 크게 방진구(100)와, 압력감지 센서(200)와, A/D 변환기(300)와, 비교기(400)와, 데이터 입력 및 표시부(500)와, 총괄제어부(600)와, 유압량 제어부(700)와, NC 컨트롤러(800)와, 서보 드라이브(900)와, 서보 모터(1000)와, 서보 드리븐(1100)으로 이루어진다.

상기 방진구(100)는 가공용 소재(2000)의 진동을 방지하기 위해 소재의 외주연에 설치되는 것으로 롤러(110)를 통해 소재를 접면하여 가공용 소재를 가공시에 회전을 지지하게 된다.

상기 압력감지 센서(200)는 방진구 일단에 설치되며 방진구(100)가 소재를 압착하는 압력을 감지하고 감지된 데이터를 전기적 신호로 변환하여 출력한다.

상기 A/D 변환기(300)는 압력감지 센서(200)로부터 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.

상기 비교기(400)는 미리 입력된 압력값과 현재 센싱한 압력값을 비교하여 그 차이에 해당하는 압력값을 출력한다.

상기 데이터 입력 및 표시부(500)는 압력값에 대한 기준 데이터를 사용자로부터 입력받고, 또한 방진구(100)의 위치 데이터를 사용자로부터 입력받으며, 현재 센싱된 방진구(100)의 압력값을 디스플레이 한다.

상기 총괄제어부(600)는 비교기(400)로부터 출력된 압력값을 분석하여 차이에 해당하는 압력값을 보정하기 위한 제어신호를 출력하고, 또한 데이터 입력 및 표시부(500)로부터 방진구 위치 데이터를 입력받아 방진구(100)의 위치 이동을 위한 제어신호를 출력한다.

상기 유압량 제어부(700)는 총괄제어부(600)로부터 인가받은 압력량 제어신호에 따라서 방진구(100)에 제공되는 유압값을 변경하여 기준 압력값의 오차범위 이내로 방진구의 압력이 이루어지도록 한다.

상기 NC 컨트롤러(800)는 총괄 제어부(600)로부터 인가받은 방진구 위치 이동신호에 따라서 방진구(100)의 이동을 위한 제어신호를 출력한다.

상기 서보 드라이브(900)는 NC 컨트롤러(800)의 제어신호에 의하여 모터 동작을 위한 제어신호를 출력한다.

상기 서보 모터(1000)는 서보 드라이브(900)로부터 모터 유동에 대한 전기적 제어신호를 인가받아 정회전 또는 역회전 동작을 행한다.

상기 서보 드리븐(1100)은 방진구(100)에 일측이 연결되며 서보모터(1000)의 정회전 및 역회전 동작에 의해서 방진구(100)를 좌측 또는 우측으로 이동시킨다.

이하에서 본 발명의 전체 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 데이터 입력 및 표시부(500)에 입력된 방진구(100)의 위치 데이터에 따라서 총괄제어부(600)가 NC 컨트롤러(800)에 제어신호를 출력한다. 그러면 NC 컨트롤러(800)는 서보 드라이브(900) 및 서보모터(1000)를 구동하여 방진구(100)를 가공용 소재의 클램핑 위치로 이동시킨다.

그리고, 데이터 입력 및 표시부(500)에 입력된 방진구(100)의 클램핑 압력 데이터에 따라서 총괄 제어부(600)가 유압량 제어부(700)에 제어신호를 인가하여 미리 입력된 압력값으로 가공용 소재가 클램프 되도록 한다.

방진구(100)의 클램핑 압력은 압력감지 센서(200)로 실시간 파악하며, 이때 압력감지 센서의 데이터(200)는 A/D 변환기(300)를 통해 8비트 신호로 변환되어 비교기를 거쳐서 총괄 제어부(600)로 피드백 된다.

그리고, 상기 비교기(400)를 통해서 압력의 오차범위가 설정된 압력값을 벗어날 경우 총괄 제어부(600)가 유압량 제어부(700)에 제어신호를 인가하여 유압량을 조정함으로서 초기 기준 압력값의 오차범위 이내를 유지토록 한다.

도 4는 본 발명의 방진구 소재 클램프 자동 조절방법 플로우 챠트로서,

데이터 입력 및 표시부에 입력된 방진구의 위치 데이터에 따라서 총괄제어부가 NC 컨트롤러에 제어신호를 출력하는 단계(S10)와;

NC 컨트롤러가 서보 드라이브 및 서보모터를 구동하여 방진구를 가공용 소재의 클램핑 위치로 이동시키는 단계(S20)와;

데이터 입력 및 표시부에 입력된 방진구의 클램핑 압력 데이터에 따라서 총괄 제어부가 유압량 제어부에 제어신호를 인가하여 미리 입력된 압력값으로 가공용 소재가 클램프 되도록 하는 단계(S30)와;

방진구의 클램핑 압력은 압력감지 센서로 실시간 파악하며, 이때 압력감지 센서의 데이터는 A/D 변환기를 통해 8비트 신호로 변환되어 비교기를 거쳐서 총괄 제어부로 피드백 되는 단계(S40)와;

비교기를 통해서 압력의 오차범위가 설정된 압력값을 벗어날 경우 총괄 제어부가 유압량 제어부에 제어신호를 인가하여 유압량을 조정함으로서 초기 기준 압력값의 오차범위 이내를 유지토록 하는 단계(S50)로 이루어진다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

즉, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아니라 설명하기 위한 것이기 때문에 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위의 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 방진구
200: 압력감지 센서
300: A/D 변환기
400: 비교기
500: 데이터 입력 및 표시부
600: 총괄제어부
700: 유압량 제어부
800: NC 컨트롤러
900: 서보 드라이브
1000: 서보 모터
1100: 서보 드리븐

Claims

가공용 소재의 진동을 방지하기 위해 소재의 외주연에 설치되고 롤러를 통해 소재를 접면하여 가공용 소재 가공시 회전 지지하는 방진구(100)와;
상기 방진구 일단에 설치되며 방진구가 소재를 압착하는 압력을 감지하고 감지된 데이터를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 압력감지 센서(200)와;
상기 압력감지 센서로부터 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 A/D 변환기(300)와;
상기 A/D 변환기를 통해 입력되는 센싱값과 미리 입력된 압력값을 비교하여 그 차이에 해당하는 압력값을 출력하는 비교기(400)와;
압력값에 대한 기준 데이터와 방진구의 위치 데이터를 입력받으며, 센싱된 방진구의 압력값을 상기 비교기를 통해 입력받아 디스플레이 하는 데이터 입력 및 표시부(500)와;
상기 비교기로부터 출력된 압력값을 분석하여 차이에 해당하는 압력값을 보정하기 위한 제어신호를 출력하고, 데이터 입력 및 표시부로부터 방진구 위치 데이터를 입력받아 방진구의 위치 이동을 위한 제어신호를 출력하는 총괄제어부(600)와;
상기 총괄 제어부로부터 인가받은 방진구 위치 이동신호에 따라서 방진구의 이동을 위한 제어신호를 출력하는 NC 컨트롤러(800)와;
상기 NC 컨트롤러의 제어신호에 의하여 상기 방진구를 이송시키는 방진구 이송수단 을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 공작기계의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치.
제 1 항에 있어서,
상기 총괄제어부로부터 인가받은 압력량 제어신호에 따라서 방진구에 제공되는 유압값을 변경하여 기준 압력값의 오차범위 이내로 방진구의 압력이 이루어지도록 하는 유압량 제어부(700)를 더 포함하고
상기 방진구 이송수단은 상기 NC 컨트롤러의 제어신호에 의하여 모터 동작을 위한 제어신호를 출력하는 서보 드라이브(900)와;
상기 서보 드라이브로부터 모터 유동에 대한 전기적 제어신호를 인가받아 정회전 또는 역회전 동작을 하는 서보 모터(1000)와;
상기 방진구에 일측이 연결되며 서보모터의 정회전 및 역회전 동작에 의해서 방진구를 좌측 또는 우측으로 이동시키는 서보 드리븐(1100)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 공작기계의 방진구 소재 클램프 자동 조절장치.
데이터 입력 및 표시부에 입력된 방진구의 위치 데이터에 따라서 총괄제어부가 NC 컨트롤러에 제어신호를 출력하는 단계(S10)와;
NC 컨트롤러가 서보 드라이브 및 서보모터를 구동하여 방진구를 가공용 소재의 클램핑 위치로 이동시키는 단계(S20)와;
데이터 입력 및 표시부에 입력된 방진구의 클램핑 압력 데이터에 따라서 총괄 제어부가 유압량 제어부에 제어신호를 인가하여 미리 입력된 압력값으로 가공용 소재가 클램프 되도록 하는 단계(S30)와;
방진구의 클램핑 압력은 압력감지 센서로 실시간 파악하며, 이때 압력감지 센서의 데이터는 A/D 변환기를 통해 8비트 신호로 변환되어 비교기를 거쳐서 총괄 제어부로 피드백 되는 단계(S40)와;
비교기를 통해서 압력의 오차범위가 설정된 압력값을 벗어날 경우 총괄 제어부가 유압량 제어부에 제어신호를 인가하여 유압량을 조정함으로서 초기 기준 압력값의 오차범위 이내를 유지토록 하는 단계(S50)로 이루어짐을 특징으로 하는 공작기계의 방진구 소재 클램프 자동 조절방법.