KR920009881B1

KR920009881B1 - Nc를 이용한 코일스프링 포밍머신

Info

Publication number: KR920009881B1
Application number: KR1019900013503A
Authority: KR
Inventors: 송상옥
Original assignee: 금성계전 주식회사; 백중영
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-11-05
Also published as: KR920004054A

Abstract

내용 없음.

Description

NC를 이용한 코일스프링 포밍머신

제1도는 다양한 코일스프링의 몇가지예를 나타낸 상태도

제2도는 종래의 코일스프링 포밍머신에 대한 개략적인 구성도

제3도는 종래의 코일스프링 포밍머신의 동작과정을 나타낸 블록도

제4도는 본 발명의 NC를 이용한 코일스프링 포밍머신의 구성예를 나타낸 개략적인 사시도

제5도는 본 발명에 의한 코일스프링 포밍머신의 제어상태를 나타낸 회로구성도

제6도는 본 발명에 의한 코일스프링 포밍머신의 동작과정을 나타낸 블럭도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : DC메인모터 2 : 기어장치

3,4 : 구동축 5 : 회전테이블

6 : 와인딩 샤프트 7 : 스프링선재

8 : 치구 9 : AC서보모터

10 : NC콘트롤 조작반 11 : 서보모터 드라이버

E1,E2 : 엔코더

본 발명은 NC(Numerical control)를 이용한 코일스프링 포밍머신에 관한 것으로, 특히 기계식 코일스프링 포밍머신에 수치제어기능을 갖는 NC장치를 부가하여, 각종 코일스프링을 형성할 경우 스프링 해당규격(스프링 터언수 및 벤딩각도)을 정확히 맞추어 보다 정밀한 스프링을 제조함과 동시에 다양한 코일스프링을 간단한 조작에 의해 제조할 수 있도록 하는 데 적당한 코일스프링 포밍머신에 관한 것이다.

일반적으로, 종래에 사용되고 있는 기계식 코일스프링 포밍머신은 제2도에 도시한 바와같이 DC메인모터(1)의 회전동작이 수개의 캠 및 기어로 이루어진 기어장치(2)에 전달되도록 연결되어 있고, 이 기어장치(2)에는 각각 회전테이블 구동축(3)과 스핀들 와인딩 구동축(4)이 연결되어 있으며, 그리고 상기 회전테이블 구동축(3)과 상기 스핀들 와인딩 구동축(4)에는 각각 회전테이블(5)과 스프링 와인딩 샤프트(6)가 연결되어 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 종래의 기계식 코일스프링 포밍머신은 상기 DC메인모터(1)의 회전동작이 기어장치(2)에 전달되게 되면, 이 기어장치(2)는 각각 별도의 회전테이블 구동축(3)과 스핀들 와인딩 구동축(4)에 동시동력을 전달하여 상기 회전테이블(5)과 스프링 와인딩 샤프트(6)가 기어장치(2)의 캠위치변경에 따른 소정의 회전비로 구동되게 한다.

이때, 상기 스프링 와인딩 샤프트(6)에는 스프링재를 해당 터언(turn)수만큼 와인딩하여 주는 동시에, 상기 회전테이블(5)에 의해 상기 스프링재의 해당벤딩(Bending)각도를 부여하여 다양한 코일스프링을 제조할 수 있도록 하였다.

상기와 같은 작동에 의해 완성된 코일스프링의 형상은 제1도에 도시한 바와같이, 압축스프링(가), 인장스프링(나), 비틀림스프링(다), 볼류트(Volute) 스프링(라)등 다양하게 형성할 수 있으며, 이 코일스프링의 터언수 및 벤딩각도를 변경하기 위해서는 기어장치(2)에 연결된 각 종 캠의 위치 및 캠의 모양을 변경하여 원하는 형상의 제품을 만들었다.

그러나, 종래의 코일스프링 포밍머신은 각 스프링의 형태별로 기계적 세팅(즉, 기어장치에 연결된 캠의 위치변경)을 실시하여 스프링 터언수 및 벤딩각도를 조절해야 하므로, 정확한 스프링 터언수(예：3∼4turn) 및 벤딩각도(예：240°)로 형성하기에는 구조적인 측면에서 불가능하고 또 각 스프링의 형태별로 제조시 작업상 불편한 점이 있었다.

이에따라 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 해당 스프링의 터언수와 벤딩각도가 정확히 부여되도록 동기신호를 가하는 NC장치를 기계식 코일스프링 포밍머신에 설치하여, 간단한 조작만으로도 정밀하고 다양한 스프링을 제조할 수 있도록 하는 NC이용의 코일스프링 포밍머신을 제공하는데 목적이 있다.

이하, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 코일스프링 포밍머신을 첨부도면에 의거 상세히 설명하고자 한다.

우선, 제4도에 도시한 바와같이 몸체(12)의 상부에는 콘트롤 조작반(10)과 연결되는 AC서보모터(9)를 장착시키고, 이 AC서보모터(9)의 동력전달측에는 스프링 와인딩축(9)을 키이(Key)로써 결합하여 스프링선재(7)를 와이딩할 수 있도록 한다.

또한, 상기 몸체(12)에는 스프링에 관련된 각종 데이터(예로써, 터언수, 벤딩각도, 생산수량 등)를 입력하는 NC콘트롤 조작반(10)을 설치하며, 상기 몸체(12)의 내부 및 상부에는 DC메인모터(1) 및 수개의 캠과 기어로 이루어진 기어장치(2)를 내장시킴과 동시에 이 기어장치(2)에 연동되는 회전테이블(5)을 상기 스프링 와인딩축(6)과 일치시켜 설치하도록 하고, 거듭 상기 AC서보모터(9)의 일측에는 모터의 회전을 검출하여 펄스신호를 발생하는 엔코더(E1)를 설치함과 동시에 상기 회전테이블(5)에 회전력을 전달하는 기어장치(2)에는 엔코더(E2)를 부착하도록 한다.

또한, 제5도에 나타낸 바와같이 상기 NC콘트롤 조작반(10)은 각종 데이타(스프링의 터언수 및 벤딩각도, 생산수량)를 비교연산처리하여 동기제어신호를 발생하는 마이크로 프로세서(CPU)(10b)와, 상기 엔코더(E1)(E2)의 펄스신호를 카운트하는 펄스카운터(10d), 및 (10c)와, 상기 마이크로 프로세서(10a)의 디지탈 동기신호를 아날로그 동기신호로 변환하여 출력하는 D/A콘버터(10d)를 구성하고 있으며, 상기 NC콘트롤 조작반(10)의 D/A콘버터(10d)로부터 가해진 해당데이타의 동기 제어신호에 의거 AC서보모터(9)를 구동시키는 서보모터 드라이버(11)를 구성하고 있다. 이하, 본 발명의 동작상태 및 작용효과를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도 내지 제6도에 나타낸 바와같이 우선 본 발명의 코일스프링 포밍머신의 주전원을 온상태로 전환시킨후 상기 NC콘트롤 조작반(10)을 통해 각종 코일스프링에 대한 원하는 소정의 스프링 데이타(즉, 스프링의 터언수 및 벤딩각도, 생산수량등)를 설정하여 상기 마이크로 프로세서(10a)에 입력시키면, 상기 마이크로 프로세서(10a)는 데이타의 설정값에 따라 디지탈 제어신호를 D/A콘버터(10d)에 발생시키고, 상기 D/A콘버터(10d)에 의해 아날로그 제어신호로 변환시켜 서보모터 드라이버(11)에 가하면 이 서보모터 드라이버(11)의 구동신호에 의해 AC서보모터(9)가 회전하여 소정의 터언수(정, 역회전 및 휴지)로써 스프링의 와인딩 동작을 수행한다.

한편 이와동시에 상기 DC모터 드라이버의 구동신호에 의해 DC메인모터(1)가 회전하여 기어장치(2)에 회전력을 전달하게 되고, 이 기어장치(2)의 각각의 해당하는 연동기어의 작동에 의해 회전테이블(5)이 회전함과 동시에 이 회전테이블(5)에 설치된 각각의 패턴기능을 가진 치구(8)(예를들면, 컷팅 및 스프링벤딩 각도 부여등을 수행함)가 상기 기어장치(2)의 링크 및 캠(도시하지 않음)에 의해 전후방향(화살표방향)으로 작동되어 스프링의 벤딩각도를 부여함과 동시에 하나의 스프링의 형상을 제조하게 된다.

이하, 정밀한 코일스프링을 제조하기 위해 이용되는 NC의 보간법(Interpolation)의 원리에 의해, 상기 DC메인모터(1)와 AC서보모터(9)를 동기시켜주는 시스템제어에 대하여 구체적으로 설명하고자 한다.

즉, 상기 DC메인모터(1)와 연동되는 기어장치(2)에 부착된 엔코더(E1)는 DC메인모터(1)의 회전과 동일 비율로 회전하게 되므로 엔코더(E1)로부터 발생된 펄스(pulse)수를 펄스카운터(10b)에서 카운트하여 마이크로 프로세서(10a)에 피드백시킴과 동시에 상기 AC서보모터(9)의 회전을 엔코더(E2)를 통해 검출하여 펄스신호를 펄스카운터(10C)로 보내어 이 펄스수를 카운트하여 마이크로 프로세서(10a)에 피드백시키면, 이 마이크로 프로세서(10a)에서 NC콘트롤 조작반(10)에서 설정된 스프링 데이터값과 DC메인모터측 엔코더(E1)를 통해 피드백된 펄스, 그리고 A서보모터측 엔코더(E2)를 통해 피드백된 펄스를 비교연산처리하여 해당 스프링의 데이타값에 따른 동기제어신호를 D/A콘버터(10d)에 발생시키고, 이 D/A콘버터(10d)를 거쳐서 모터 드라이버(11)에 동기제어신호를 가하면 이 서보모터 드라이버(11)의 구동신호에 의해 AC서보모터(9)가 작동하여 해당 스프링 터언수(DC메인모터(1)의 1회전구간에 따른 AC서보모터의 정, 역 회전수 및 휴지기간)의 오차값이 보정되어 수행하므로 항상 정밀한 스프링을 제조할 수 있게 된다.

예를 들면, DC메인모터(1)가 빨리 회전하게 되면 AC서보모터(11)는 이와 동기되어 빨리 회전하기 때문에 어느 가변속도에서나 일정한 형상의 스프링을 생산할 수 있게 된다.

통상적으로, 상기 DC메인모터(1)가 360°회전할 때 하나의 제품(1싸이클)이 완성하게 되므로, 이 DC메인모터(1)가 회전하는 각각의 위치(즉, 각도별의 데이타)를 마이크로 프로세서(10a)에 입력시킴과 동시에 이 입력된 DC메인모터(1)의 각도구간(각각의 회전위치)별 AC서보모터(9)의 터언(turn)수를 마이크로 프로세서(10a)에 입력시키는데 이때 AC서보모터(9)의 터언수는 정, 역회전 및 휴지기간등의 데이타로써 입력시키게 된다.

따라서, 예를들면 하나의 코일스프링을 하는 DC메인모터(1)의 360°를 8구간으로 분할하고, 각각 구간마다 AC서보모터(9)가 소정의 턴수로 정, 역회전 및 휴지기간의 동작을 수행케하여 소정의 스프링을 형성하고자 할 때에는, 즉 DC메인모터(1)의 회전구간중, 1구간이 1°∼90°(S1=90°)일때, AC서보모터(9)의 회전수는 정방향 2회전(X₁=+2)으로 하고 2구간이 90°∼120°(S₂=120°)일때, AC서보모터(9)는 정지(X₂=0)로 하고 3구간이 120°∼130°(S₃=130°)일때, AC서보모터(9)는 역방향 0.5회전(X₃=-0.5)으로 하고, 4구간이 130°∼140°(S₄=140°)일때, AC서보모터(9)는 정지(X₄=0)로 하고, 5구간이 140°∼220°(S₅=220°)일때, AC서보모터(9)는 정방향 1회전(X₅=1)으로 하고, 6구간이 200°∼250°(S₆=250°)일 때, AC서보모터(9)는 정지(X₆=0)로 하고, 7구간이 250°∼280°(S₇=280°)일때, AC서보모터(9)는 역방향 0.5회전(X₇=-0.5)으로 하고, 8구간이 280°∼360°(S₈=360°)일때, AC서보모터(9)는 정지(X₈=0)로 하는, 설정값을 마이크로 프로세서(10a)에 입력하게 되면, 이에 해당하는 스프링이 형성되게 된다.

즉, 상기 마이크로 프로세서(10a)에서는 상기 DC메인모터(1)의 회전구간값(S)의 각도연산은 엔코더(E1)에서 입력된 펄스수를 360°으로 분할했을 때, 1°당 펄스수(P)

각 구간(S1∼S8)별의 각도에 곱한 값(즉, 구간당 엔코더(E1)의 펄스수)를 가지고 마이크로 프로세서(10a)내부에서 AC서보모터(9)의 회전수(X₁∼X₈)와 동기연산 제어함으로서, 하나의 스프링제품(1싸이클)이 완성된다.

여기서, 상기 DC메인모터(1)의 회전과 AC서보모터(9)의 회전이 동기되는 일예를 수식으로 표시해보면, 다음과 같다.

P′=P×S(P′=한구간의 엔코더(E1)펄스수)

(T=엔코더(E1)의 1펄스당 엔코더 (E2)의 펄스수, X′=엔코더(E2) 1회전당 펄스수)

윗식에서와 같이, 상기 엔코더(E1)의 펄스당 엔코더(E2)의 펄스가 T펄스만큼 입력되도록 NC콘트롤 조작반(10)에 AC서보모터(9)를 회전시키게 되면 DC메인모터(1)의 회전각도당 AC서보모터(9)의 회전량이 정확하게 동기되어 제어될 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 NC를 이용한 코일스프링 포밍머신에 의하면, 서보모터를 이용한 NC제어방법을 채택함으로서, 보다 정밀하고 다양한 스프링을 간단한 조작에 의해 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims

DC 모터 드라이버의 구동신호에 의해 회전하는 DC메인모터(1)와, 상기 DC메인모터(1)의 회전동작에 연동되는 기어장치(2)와, 상기 기어장치(2)의 동력전달에 의해 작동하는 치구(8) 및 회전테이블(5)과, 스프링의 와인딩을 수행하는 스프링 와인딩 샤프트(6)를 구비한 코일스프링 포밍머신에 있어서, 상기 DC메인모터(1)의 회전과 동일비율로 회전하면서 이 DC메인모터(1)의 회전각도에 따른 펄스신호를 발생시키는 엔코더(E1)와, 상기 엔코더(E1)의 펄스신호를 카운트하는 펄스카운터(10b)와, 상기 회전테이블(5)의 회전과 동기하여 스프링 와인딩 샤프트(6)를 회전시키는 AC서보모터(9)와, 상기 AC서보모터(9)의 회전과 동일비율로 회전하면서 이 AC서보모터(9)의 회전수에 따른 펄스신호를 발생시키는 엔코더(E2)와, 상기 엔코더(E2)의 펄스신호를 카운트하는 펄스카운트(10C)와, 상기 펄스카운터(10b)(10c)로부터 입력된 데이타와 외부조작반으로부터 설정된 해당스프링의 터언수 및 벤딩각도, 생산수량의 데이타를 기억함과 동시에 소정의 비교연산처리하여 동기제어신호를 발생하는 마이크로 프로세서(10a)와, 상기 마이크로 프로세서(10a)로부터 출력된 디지탈 동기신호를 아날로그 동기신호로 변환출력하는 D/A콘버터(10d)와, 상기 D/A콘버터(10d)로부터 출력된 동기제어신호에 의해 상기 DC메인모터(1)와 동기되도록 AC서보모터(9)를 구동시키는 서보모터 드라이버(11)를 포함하여 구비한 것을 특징으로 하는 NC를 이용한 코일스프링 포밍머신.
제1항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서(10a)는, 상기 DC메인모터(1)의 1회전각도의 각분할 구간별로 설정된 상기 AC서보모터(9)의 정.역회전 및 휴지의 데이타를 비교연산처리하여, 상기 DC메인모터(1)의 1회전구간당 상기 AC서보모터(9)의 정.역회전 및 휴지기간이 동기되어 소정의 스프링이 형성될 수 있도록 동기 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 NC를이용한 코일스프링 포밍머신.