KR940010398B1 - 인볼류트 보간 오차 보정 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

인볼류트 보간 오차 보정 방법

[도면의 간단한 설명]

제 1 도는 본 발명의 인볼류트 보간 오차 보정 방법에 의한 인볼류트 보간의 모양을 도시한 도면이다.

제 2 도는 종래의 인볼류트 보간에 의한 가공 모양을 도시한 도면이다.

제 3 도는 본 발명의 수치 제어 장치의 개략을 도시한 도면이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 수치 제어 장치 등의 인볼류트 보간(involute 補間)에 의한 오차를 보정하는 인볼류트 보간 오차 보정 방법에 관한 것으로, 특히 기초원(基礎圓) 근방에 인볼류트 곡선의 종점이 위치하는 경우에 생기는 절입(bite) 또는 삭잔(leftover ; 削殘) 등의 오차를 보정하는 인볼류트 보간 오차 보정 방법에 관한 것이다.

[배경기술]

수치 제어 장치 등의 곡선 보간 중에서 특히 인볼류트 곡선의 보간은 치차, 펌프의 날개 등의 가공을 위해 매우 필요하다. 이를 위해, 일반적으로는 인볼류트 곡선을 수치 제어 장치와 별도의 계산기 혹은 NC프로그램 작성 장치 등에서 보간하여, 직선 데이터로 분해하여, 이 테이프로 수치 제어 가공을 행하는 것이 일반적이었다.

이것에 대해, 본원 출원인은 특히 출원 소62-157302호(특개소 64-2106호 공보)에서 수치 제어 장치내에서 간단히 인볼류트 곡선을 보간하여, 이 접선 방향의 속도가 각도와 무관하게 일정하게 되도록 구성된 인볼류트 보간 속도 제어 방법을 출원하고 있다.

이 인볼류트 보간 속도 제어 방법에서는, 인볼류트 곡선 상의 점의 좌표를,

X=R{cos(θ+θ1)+θsin(θ+θ1)}+Xo

Y=R{sin(θ+θ1)-θcos(θ+θ1)}+Yo로 주고,

θ를 θ=(θ2-θ1)로부터 θ=(θ3-θ1)까지의 범위에서, 그 증분량을 θn+1=θn+K/(R·θ)로 증분시켜, 이것에 대응한 점 X_n-1, Y_n-1을 상기 식으로부터 구하고 전회(前回)의 점과의 차이를 구하고, 인볼류트 곡선을 보간하도록 구성하고 있다.

여기서, R은 기초원의 반경, Xo 및 Yo는 기초원의 중심 좌표이다.

이와 같이 θ의 증분을, 그 각도가 증가함에 반비례하여 그 증분이 적어지게 된 값, 즉 K/(R·θ)로 함으로써 접선 방향의 속도가 일정하게 되도록 보간한다.

그러나, 종래의 인볼류트 보간 속도 제어 방법에서는, 기초원 근방과 같이 인볼류트 곡선의 곡률 반경이 비교적 작은 곳에서는, 서보 응답 지연이나 워크피스(workpiece)의 열변형 등의 영향에 의해서 삭잔 또는 절입이 생긴다는 문제가 있었다.

제 2 도는 종래의 인볼류트 보간에 의한 가공 모양을 도시한 도면이다. 도면에서, 기초원 C는 인볼류트 곡선의 기초가 되는 원이다. 기초원 C의 중심 0의 좌표는(Xo, Yo)이고, 반경은 R이다.

점 Ps1은 인볼류트 곡선 In1의 곡선 개시점이고, 점 Pe1은 그 종료점이다. 점 As1은 원호 곡선 a1의 곡선 개시점이고, 점 Ae1은 그 종료점이다. 점 As2는 원호 곡선 A2의 곡선 개시점이고, 점 Ae2는 그 종료점이다. 점 Ps2는 인볼류트 곡선 In2의 곡선 개시점이고, 점 Pe2는 그 종료점이다. 이들 점의 위치 좌표는 미리 테이프 등에 의해서 수치 제어 장치에 지령된다.

공구 W는 인볼류트 곡선 In1과, 원호 곡선 A1과, 원호 곡선 A2와 인볼류트 곡선 In2로 이루어진 일련의 프로그램 지령 통로에 따라서 보간 이동한다. 그렇지만, 이 프로그램에 의거하여 실제로 가공하여 보면, 공구 W는 점선 Re로 표시한 것과 같은 통로를 보간해 버려서, 그에 따라 피가공물은 지령된 가공 형상으로부터 사선 부분을 삭제한 형상, 소위 절입이 생긴 형상으로 가공된다.

이 절입 형상은, 기초원 C로부터 곡률 반경 Rs만큼 떨어져 점 Ps3으로부터 절입이 시작되고, 점 Pe1을 향함에 따라서 그 절입 분량도 서서히 커진다. 점 Pe1에서는 인볼류트 곡선 In1의 법선 방향에 거리 De만큼 절입된 상태로 된다. 인볼류트 곡선 In1의 보간 종료후, 원효 곡선 A1의 보간에 있어서는, 절입 분량은 서서히 감소하면서, 점 Ae1을 향한다.

이 절입은 인볼류트 곡선 In1의 곡률 반경이 작은 부분과, 그 이음매에 해당하는 원호 곡선 A1의 부분이 라고 하는 고정밀도가 요구되는 부분에서 발생하기 때문에, 수치 제어 장치에서 인볼류트 곡선을 보간 가공하는 경우의 중요한 문제로 되고 있었다.

이상은 인볼류트 곡선이 볼록한 부분을 가공하는 경우에 생겼던 절입 현상에 대해서 설명하였지만, 인볼류트 곡선의 오목한 부분에서는 반대로 삭잔 형상이 생기고, 동일한 문제로 남아 있게 된다.

[발명의 개시]

본 발명은 이와 같은 점에 비추어 이루어진 것으로, 상술한 바와 같은 절입 및 삭잔이 없는 인볼류트 곡선 보간을 행하는 인볼류트 곡선 보간 오차 보정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에서는 상기 문제를 해결하기 위해, 수치 제어 장치 등의 인볼류트 보간에 의한 오차를 보정하는 인볼류트 보간 오차 보정 방법에 있어서, 제1인볼류트 곡선의 지령에 따라 가공된 실제의 가공 형상에 절입 또는 삭잔이 생긴 경우에, 상기 제1인볼류트 곡선 상에 있어서의 기초원으로부터 상기 절입 또는 삭잔의 개시점까지의 곡률 반경과, 상기 제1인볼류트 곡선의 종점에 있어서의 상기 절입 또는 삭잔의 법선 방향의 오차량을 상기 가공 형상으로부터 구하여, 파라메타로서 상기 수치 제어 장치에 설정함으로써, 상기 수치 제어 장치는 상기 제1인볼류트 곡선을 상기 절입 또는 삭잔의 개시점이 종점인 제2인볼류트 곡선과 상기 개시점이 시발점이고, 상기 제1인볼류트 곡선의 종점으로부터 법선 방향으로 상기 오차량 만큼 어긋난 점이 종점인 제3인볼류트 곡선으로 분할하여 보간하는 것을 특징으로 하는 보간 오차 보정 방법이 제공된다.

제1인볼류트 곡선의 지령에 따라 가공된 실제의 가공 형상에 절입 또는 삭잔이 생기는 경우에, 그 가공 형상을 기초로 하여 제1인볼류트 곡선 상에 있어서의 절입 또는 삭잔이 개시점까지의 기초원으로부터의 곡률 반경과, 제1인볼류트 곡선의 종점에 대한 절입 또는 삭잔의 법선 방향의 오차량을 견적한다. 견적한 값을 파라메타로서 수치 제어 장치에 설정한다. 이들 값에 의해서, 제1인볼류트 곡선을 보정할 필요가 없는 제2인볼류트 곡선을 절입 또는 삭잔의 개시점이 종점인 제2인볼류트 곡선으로 하고, 그 개시점이 시발점이며 제1인볼류트 곡선의 종점으로부터 법선 방향으로 오차량 만큼 어긋난 점이 종점인 제3인볼류트 곡선으로 분할한다.

따라서, 절입 또는 삭잔이 생긴 부분의 제1인볼류트 곡선은 새로운 제3인볼류트 곡선으로 변경되므로, 변경후의 인볼류트 곡선에 기초하여 가공을 행하면 공구는 최초의 지령 통로를 보간하게 되고, 절입 또는 삭잔이 없는 가공 형상을 얻는 것이 가능하게 된다.

[발명을 실시하기 위한 양호한 형태]

이하, 본 발명의 한 실시예를 도면에 기초하여 설명하겠다.

본 실시예에서는 제 2 도에 도시한 것과 같이 절삭 시도를 행한 후, 절입 또는 삭잔의 오차량 De와, 절입이 시작되는 점 Ps3의 곡률반경 Rs를 견적하고, 수치 제어 장치에 파라메타로서 설정한다. 오차량 De는 인볼류트 곡선 In1의 종점 Pe1을 기준으로 절입 또는 삭잔의 법선 방향의 거리를 견적한다. 곡률 반경 Rs는 기초원 C를 기준으로 인볼류트 곡선 In1 상에 있어서의 절입 또는 삭잔의 개시점 Ps3까지의 기초원으로 부터의 거리를 견적한다. 단, 오차량 De 및 곡률 반경 Rs의 값은, 워크피스의 재질 및 공구의 종류 등 각종 요인에 의해서 병동하는 값이므로, 절삭 시도 등의 경험 값에 기초하여 결정할 필요가 있다.

제 1 도는 본 발명의 인볼류트 보간 오차 보정 방법에 의한 인볼류트 보간의 모양을 도시한 도면이고, 제 2 도와 대응하고 있다. 따라서, 제 2 도와 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙였으므로, 그 설명은 생략하겠다.

제 1 도에 있어서, 인볼류트 곡선 In3은 절입이 생긴 부분이 보정된 인볼류트 곡선이다. 이 인볼류트 곡선 In3의 시발점은 절입이 시작되는 점 Ps3이고, 종점은 점 Pe1로부터 법선 방향으로 오차량 De만큼 어긋난 점 Pe3이다.

원호 곡선 A3은 인볼류트 곡선 In3에 의해서 그 시발점이 점 Pe3과 동일한 점 As3으로 변경되고, 종점은 원호 곡선 A1과 동일한 점 Ae1인 보정 후의 원호 곡선이다.

이상과 같이 해서, 수치 제어 장치에 파라메타 설정된 오차량 De 및 곡률 반경 Rs에 기초하여 수치 제어 장치 내부에서는 아래와 같은 처리가 행해진다.

(a) 곡률 반경 Rs를 기초로 하여 인볼류트 곡선 In1 상의 점 Ps3의 좌표를 구한다.

(b) 인볼류트 곡선 In1의 종점 Pe1을 점 Ps3으로 변경한다. 즉, 인볼류트 곡선 In1을 시발점 Ps1, 종점 Ps3의 새로운 인볼류트 곡선으로 한다.

(c) 점 Ps3을 시발점으로 하고, 점 Pe1로부터 오차량 De만큼 법선 방향으로 시프트한 위치를 종점 Pe3으로 하는 인볼류트 곡선 In3을 구한다.

(d) 원호 곡선 A1의 시발점을 점 Pe3과 동일한 위치의 점 As3으로 하고, 그 종점을 원호 곡선 A1의 종점 Ae1로 하는 원호 곡선 A3으로 변경한다.

이상 일련의 처리에 의해서 얻어진 인볼류트 곡선에 기초하여 보간을 행함으로써 절입이 없는 인볼류트 곡선의 보간이 가능하다.

또한, 상기(c)의 처리는, 특개소 64-57313호 공보에 기제된 인볼류트 보간 방법에 의해서 행한다. 즉, 인볼류트 곡선 In3과 같이 그 시발점 Ps3과 종점 Pe3이 동일한 인볼류트 곡선 상에 존재하지 않으므로, 그 인볼류트 곡선의 법선 방향 성분을 인볼류트 곡선의 구부림 각도에 비례하여 오차량 De만큼 변화시킨다. 이로 인해, 인볼류트 곡선 In1과 인볼류트 곡선 In3은 매끄럽게 접속할 수 있다.

이상의 실시예에서는, 인볼류트 곡선 In1과 원호 곡선 A1과의 사이의 접속에 관하여 설명하였지만, 인볼류트 곡선이 다른 지령 통로, 예를 들면, 직선, 스플라인 곡선, 인볼류트 곡선 등에 접속하는 경우에도, 마찬가지로 지령 통로의 시발점을 변경함으로써, 양 통로를 매끄럽게 접속할 수 있다.

제 3 도에 본 실시예의 수치 제어 장치의 개략도를 도시한다. 도면에 있어서, 테이프 지령(1)은, 앞서 기술된 지령이 편치된 테이프이다. 테이프 리더(2)는 테이프(1)을 읽어 들인다. 전 처리수단(3)은 인볼류트보간 지령이 있는지 여부를 G코드로부터 판단한다. 인볼류트 보간 데이터 작성 수단(4)는, 상기에 설명한 인볼류트 보간에 필요한 데이터를 지령값 및 파라메타로서 설정되어 있는 곡률반경 Rs 및 오차량 De를 기초로 작성한다. 펄스 분배 수단(5)는, 인볼류트 보간 데이터 작성 수단(4)에서 작성된 데이터로부터 상기식에 기초하여, θ를 인볼류트 곡선의 접속 속도가 일정하게 되도록 증분시켜 인볼류트 곡선의 각 점을 구하여 보간을 행하고, 펄스를 분배한다. 서보 제어 회로(6)은, 지령에 의해서 서보 모터를 구동한다. 서보모터(7)은 볼 나사 등을 통하여 기계(8)을 이동시킨다.

이상의 실시예에서는 절입의 경우에 대해서 설명하였지만, 삭잔의 경우도 삭잔이 시작되는 점의 곡률 반경과, 삭잔된 점의 오파량을 파라메타 설정하여 줌으로써 마찬가지로 인볼류트 보간 오차의 보정된 절삭 가공을 행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 수치 제어 장치내에서 파라메타로서 설정된 절입 또는 삭잔의 오차량 및 보정을 개시하는 곡률 반경에 기초하여 자동적으로 인볼류트 곡선의 지령 통로를 변경할 수 있고, 절입이나 삭잔이 없는 고정밀도의 인볼류트 곡선의 절삭면을 얻는 것이 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 수치 제어 장치의 인볼류트 보간에 오차를 보정하는 인볼류트 보간 오차 보정 방법에 있어서, (a) 제1인볼류트 곡선(In1)의 지령에 따라 가공된 실제의 가공 형상에 절입 또는 삭잔이 생기는 경우에, 기초원(C)으로부터 상기 제1인볼류트 곡선 상에 있어서의 상기 절입 또는 삭잔의 개시점(Ps1)까지의 곡률 반경과, 상기 제1인볼류트 곡선의 종점(Pe1)에 있어서의 상기 절입 또는 삭잔의 법선 방향의 오차량을 상기 가공형상으로부터 구하는 단계; 및 (b) 상기 구한 값을 파라메타로서 상기 수치 제어 장치에 설정하고, 상기 제1인볼류트 곡선이 상기 절입 또는 삭잔의 개시점이 종점은 제2인볼류트 곡선(In2)과, 상기 개시점이 시발점이고 상기 제1인볼류트 곡선의 종점으로부터 법선 방향으로 상기 오차량 만큼 어긋하는 점이 종점인 제3인볼류트 곡선(In3)으로 분할되도록 보간에 기초하여 상기 수치 제어 장치로 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인볼류트 보간 오차 보정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1인볼류트 곡선의 종점을 시발점으로 하는 곡선 또는 직선이 상기 제1인볼류트 곡선에 접속될 때, 상기 곡선 또는 직선의 시발점이 상기 제3인볼류트 곡선의 종점으로 변경되는 것을 특징으로 하는 인볼류트 보간 오차 보정 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 곡선이 원호 곡선, 스플라인 곡선 또는 인볼류트 곡선들 중 하나인 것을 특징으로 하는 인볼류트 보간 오차 보정 방법.