KR101498303B1 - 리지드 탭핑 복귀 제어 장치 및 방법 - Google Patents

리지드 탭핑 복귀 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가공 소재를 회전시키기 위한 스핀들 구동부(210)와 가공 공구를 축방향 이송시키기 위한 축 이송 구동부(220)을 구비한 CNC 장치를 이용한 리지드 탭핑 복귀 제어 장치로서, 리지드 탭핑 가공 전 스핀들 및 가공 공구의 축방향 초기 위치를 파악하는 위치 파악부(110)와, 상기 리지드 탭핑 가공 수행 도중 이상이 발생하였는지 여부를 체크하는 이상 여부 체크부(120)와, 가공이 정지된 상태의 스핀들 및 가공 공구의 축방향 위치를 검출하여 상기 초기 위치로 복귀하는데에 필요한 스핀들회전수와 축 방향 이송 거리를 계산하는 데이터 처리부(130)와, 상기 데이터 처리부(130)에서 계산된 회전수 및 이송 거리만큼 상기 주축 스핀들을 역방향으로 회전시키고 가공 공구를 역방향으로 축이송 시켜 상기 초기 위치로 상기 스핀들및 상기 가공 공구를 자동으로 복귀시키는 복귀 제어부(140)를 포함한다.
리지드 탭핑, 복귀, 스핀들, 이송, Z축, 알람

Description

리지드 탭핑 복귀 제어 장치 및 방법{Appratus and Method for Controlling Rigid Tapping Retract}
본 발명은 리지드 탭핑(Rigid Tapping) 가공에 관한 것이고, 보다 상세하게는 리지드 탭핑(Rigid Tapping) 수행중 장비 하자 및 전원이 off시에 가공 공구와 소재가 박혀 있는 상태에 소재 및 가공 공구의 손상없이 초기의 회전속도로 역으로 최초 지점으로 이동할수 있는 장치에 관한 것이다.
리지드 탭핑(Rigid Tapping)은 태핑 가공 방법 중 하나로서, 스핀들 주축 회전과 축방향 이송을 동기화(Synchronized)하여 고속으로 태핑(Tapping)을 하는 가공 방법이다.
리지드 탭핑은 CNC 머신과 같이 주축의 위치 제어가 가능하고 주축의 스핀들 회전과 축 이송을 동기화할 수 있는 장비에서 사용할 수 있다.
CNC의 리지드 탭핑 싸이클에서는 주축 스핀들의 1회전당의 전송축의 축방향(Z축)전송량이 탭의 나사의 피치(리드)와 동등하게 되도록 설정한다.
리지드 탭핑은 탭 가공 시간이 절약되고 탭 홀더가 불필요하다는 장점이 있다.
한편, 리지드 탭핑 가공에서는 가공 수행 중 가공 공구가 소재에 박혀 있는 상태에서 장비의 하자 또는 전원 Off 등으로 인해 가공 장비의 작동이 예상치 못하게 멈추는 경우 문제가 될 수 있다.
즉, 가공 공구가 소재에 박혀 있는 상태에서 장비가 멈추어 버렸으므로, 로 종래에는 수동으로 박혀있는 가공 공구를 소재로부터 이탈시키는 등 작업 능률 저하와 작업자의 피로도 증가의 원인이 되었다.
이러한 문제는 특히 인도 및 중국지역 등 전원 사정이 좋지 않은 작업장에서 빈번하게 발생할 수 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌) 일본 공개특허공보 특개평11-077484(1999.03.23)
본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 리지드 탭핑(Rigid Tapping) 수행중 장비 하자 및 전원이 off시에 가공 공구와 소재가 박혀 있는 상태에 소재 및 가공 공구의 손상없이 초기의 회전속도로 역으로 최초 지점으로 이동할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 과제 해결을 위해, 본 발명은 가공 소재를 회전시키기 위한 스핀들 구동부(210)와 가공 공구를 축방향 이송시키기 위한 축 이송 구동부(220)을 구비한 CNC 장치를 이용한 리지드 탭핑 복귀 제어 장치를 제안한다.
본 발명에 따른 장치는 리지드 탭핑 가공 전 또는 가공 도중 스핀들 및 가공 공구의 축방향 위치를 파악하는 위치 파악부(110)와, 상기 리지드 탭핑 가공 수행 도중 이상이 발생하였는지 여부를 체크하는 이상 여부 체크부(120)와, 상기 위치 파악부(110)에 의해 검출된 이상 발생 상태의 스핀들 및 가공 공구의 축방향 위치와, 리지드 태핑 가공 전 스핀들 및 가공 공구의 초기 위치로부터 상기 초기 위치로 복귀하는데에 필요한 스핀들 회전수와 축 방향 이송 거리를 계산하는 데이터 처리부(130)와, 상기 데이터 처리부(130)에서 계산된 회전수 및 이송 거리만큼 상기 주축 스핀들을 역방향으로 회전시키고 가공 공구를 역방향으로 축이송 시켜 상기 초기 위치로 상기 스핀들및 상기 가공 공구를 자동으로 복귀시키는 복귀 제어부(140)를 포함한다.
또한, 상기 이상 여부 체크부(120)에 의해 리지드 탭핑 가공 수행 도중 가공이 정지된 경우 이를 표시하기 위한 알람 표시부(330)가 마련된 입출력부(300)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 가공 소재를 회전시키기 위한 스핀들 구동부(210)와 가공 공구를 축방향 이송시키기 위한 축 이송 구동부(220)을 구비한 CNC 장치를 이용한 리지드 탭핑 복귀 제어 방법을 제안한다.
본 발명에 따른 제어 방법은, (A) 리지드 탭핑 가공 전 스핀들 및 가공 공구의 축방향 초기 위치를 기억시키는 단계와, (B) 리지드 탭핑 가공 수행 도중 이상이 발생하였는지 여부를 체크하는 단계와, (C) 가공이 정지된 상태의 스핀들및 가공 공구의 축방향 위치를 검출하여 상기 (A) 단계에서 기억된 초기 위치로 복귀하는데에 필요한 스핀들회전수와 축 방향 이송 거리를 계산하는 단계와, (D) 상기 (C) 단계에서 계산된 회전수 및 이송 거리만큼 상기 주축 스핀들을 역방향으로 회전시키고 가공 공구를 역방향으로 축이송 시켜 상기 초기 위치로 상기 스핀들및 상기 가공 공구를 자동으로 복귀시키는 단계를 포함한다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 리지드 탭핑(Rigid Tapping) 수행중 장비 하자 및 전원이 off시에 가공 공구와 소재가 박혀 있는 상태에 소재 및 가공 공구의 손상없이 초기의 회전속도로 역으로 최초 지점으로 이동할수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명 한다.
도 1은 본 발명의 리지드 탭핑 복귀(Rigid Tapping Retract) 제어 장치의 블록 구성도이다.
도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 리지드 탭핑 복귀 제어 장치는 제어부(100)와 구동부(200) 및 입출력부(300)로 구성되어 있다.
제어부(100)는 위치 파악부(110), 데이터 처리부(120), 이상 여부 체크부(130) 및 복귀 제어부(140)로 구성된다.
위치 파악부(110)는 리지드 탭핑 가공 전 또는 가공 도중의 스핀들 및 가공 공구의 축방향 위치를 파악한다. 도시되어 있지는 않으나 소정의 저장 수단을 마련하여 검출된 스핀들 및 가공 공구의 축방향 위치를 실시간으로 저장할 수도 있다.
이상 여부 체크부(120)는 리지드 탭핑 가공 수행 도중 이상 발생 여부를 체크한다. 이상 발생은 정전 또는 사고 등으로 전원 공급이 갑작스럽게 끊어지는 경우가 대표적이고, 그 이외에도 가공 공구에 이물질 등이 투입되는 경우도 있을 수 있다.
이상 발생의 기준은 다양한 방식으로 셋팅 가능하다. 예컨대, 스핀들 또는 공구 축 이송 속도가 소정 수준 이하로 떨어진 경우를 이상 발생으로 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방식을 채용할 수 있다.
데이터 처리부(130)는 가공이 정지된 상태의 스핀들 및 가공 공구의 축방향 위치를 검출하여 상기 초기 위치로 복귀하는데에 필요한 스핀들 회전수와 축 방향 이송 거리를 계산한다.
복귀 제어부(140)는 상기 데이터 처리부(130)에서 계산된 회전수 및 이송 거리만큼 상기 주축 스핀들을 역방향으로 회전시키고 가공 공구를 역방향으로 축이송 시켜 상기 초기 위치로 상기 스핀들및 상기 가공 공구를 복귀시킨다.
다음으로, 구동부(200)는 제어부(100)의 제어신호에 따라 스핀들 또는 축이송을 수행하며, 스핀들 회전을 위한 스핀들 구동부(210)와, 축방향(예: Z축 등) 이송을 담당하는 축 이송 구동부(220)로 구성된다.
입출력부(300)는 사용자가 제어 장치(100) 또는 구동부(200)에 소정의 데이터를 입력 및 출력할 수 있도록 하는 구성으로서, 리지드 탭핑 스위치(310)와, 리지트 탭핑 복귀 스위치(320)와, 알람 표시부(330)로 구성되어 있다.
리지드 탭핑 스위치(310)는 리지트 탭핑을 수행하도록 명령할 수 있는 스위치이고, 리지트 탭핑 복귀 스위치(320)는 리지드 탭핑 가공 중 이상 발생시 리지드 탭핑 복귀(Rigid Tapping Retract) 기능을 지령하기 위한 수단이며, 알람 표시부(330)는 리지드 탭핑 가공 중 이상 발생을 알려주기 위한 수단이다. 알람 표시 방식은 램프, 경고음 등 다양한 수단을 채용할 수 있다.
이상 설명한 구성에 따라 본 발명의 리지드 탭핑 제어 방법을 도 2 및 도 3의 흐름도를 참조로 설명한다.
먼저, 도 2의 흐름도를 참조로 제어 방법의 전체 과정을 개략적으로 설명한다.
먼저, 리지드 탭핑 가공 전 스핀들 및 가공 공구의 축방향 초기 위치를 기억 시킨다(S 1).
그 다음, 리지드 탭핑 가공을 수행하는 도중 이상이 발생하였는지 여부를 체크한다(S 2).
체크 결과, 이상이 발생한 경우 가공을 정지시키고, 가공이 정지된 상태의 스핀들 및 가공 공구의 축방향 위치를 검출하여 상기 S 1 단계에서 기억된 초기 위치로 복귀하는데에 필요한 스핀들회전수와 축 방향 이송 거리를 계산한다(S 3).
계산이 완료되면, 상기 S 3 단계에서 계산된 회전수 및 이송 거리만큼 주축 스핀들을 역방향으로 회전시키고 가공 공구를 역방향으로 축이송 시켜 S 1 단계에서 기억된 초기 위치로 스핀들 및 상기 가공 공구를 자동으로 복귀시킨다(S 4).
이상의 과정을 도 3의 흐름도를 참조로 보다 상세하게 설명한다.
사용자가 입출력부(300)의 리지드 탭핑 스위치(310)를 ON시켜서 리지드 태핑 기능을 구동시키면(S 10), 제어부(100)의 위치 파악부(110)는 리지드 탭핑 가공 전 스핀들 및 가공 공구의 축방향 초기 위치를 기억시킨다(S 20).
제어부(100)의 이상 여부 체크부(130)는 이상 발생 여부를 판단한다(S 30). 이상 발생 조건은 리지드 태핑 가공 중 정전 등으로 가공 공구가 소재에 박혀 있는 상태로 장비 작동이 멈추거나 지령된 회전속도 및 이송 속도로 작업이 수행되지 않는 경우를 이상 발생으로 판단할 수 있다.
판단 결과, 이상 발생으로 판단된 경우, 이상 여부 체크부(130)는 Z 축 및 스핀들이 움직일수 있는 조건인 기계의 머신 레디(MACHINE READY) 상태로 복귀시킨다(S 40).
또한, 입출력부(300)에 알람 표시부(330)가 마련된 경우, 이상 여부 체크부(130)는 입출력부(300)의 알람 표시부(330)에 제어 신호를 보내서 알람 표시부(330)에 소정 표시(램프, 경고음 등)로 이상 여부 발생을 표시하도록 할 수도 있다.
기계가 머신 레디 상태가 된 다음, 사용자가 입출력부(300)의 리지드 탭핑 복귀 스위치(320)를 ON 시킨다(S 50). 리지드 탭핑 복귀 명령은 사용자에 의해 입력될 수도 있지만, 제어부(100)의 이상 여부 체크부(130)에 의해 자동적으로 수행될 수도 있다.
리지드 탭핑 복귀 명령이 인가되면, 제어부(100)의 데이터 처리부(120)는 가공이 정지된 상태의 스핀들및 가공 공구의 축방향 위치를 검출하여 상기 초기 위치로 복귀하는데에 필요한 스핀들 회전수와 축 방향 이송 거리를 계산한다(S 60).
복귀에 필요한 회전수 및 이송 거리가 계산되면, 제어부(100)의 복귀 제어부(140)는 스핀들 구동부(210)에 제어 신호를 보내서 계산된 회전수만큼 상기 주축 스핀들을 역방향(예: 스핀들 회전 방향이 CW인 경우 CCW, 반대인 경우도 마찬가지)으로 회전시키고(S 70), 축 이송 구동부(220)에도 제어 신호를 보내서 계산된 이송거리만큼 축 이송 구동부(220)에 의해 가공 공구를 역방향으로 축이송(예: Z축) 이송시킨다(S 80).
다음으로, 위치 파악부(110)에 의해 스핀들 및 가공 공구가 초기 위치로 복귀되었는지 체크하여(S 90), 초기 위치로 복귀된 경우 장비를 가동시킨다(S 100).
초기 위치 복귀가 완료된 경우 입출력부(300)의 알람 표시부(330)를 이용하 여 복귀 완료를 소정의 표시(램프, 경고음 등)로서 사용자에게 알려줄 수도 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 리지드 탭핑 복귀 제어 장치의 블록 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 리지드 탭핑 복귀 제어 방법 과정을 설명하기 위한 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100: 제어 장치 110: 위치 파악부
120: 데이터 처리부 130: 이상 여부 체크부
140: 복귀 제어부 200: 구동부
210: 스핀들 구동부 220: 축이송 구동부
300: 입출력부 310: 리지드 탭핑 스위치
320: 리지드 탭핑 복귀 스위치 330: 알람 표시부

Claims (3)

  1. 가공 소재를 회전시키기 위한 스핀들 구동부(210)와 가공 공구를 축방향 이송시키기 위한 축 이송 구동부(220)을 구비한 CNC 장치를 이용한 리지드 탭핑 복귀 제어 장치로서,
    리지드 탭핑 가공 전 또는 가공 도중 스핀들 및 가공 공구의 축방향 위치를 파악하는 위치 파악부(110)와,
    상기 리지드 탭핑 가공 수행 도중 상기 스핀들 구동부(210) 또는 상기 축 이송 구동부(220)에 공급되는 전원 공급 중단 여부를 체크하는 이상 여부 체크부(130)와,
    상기 위치 파악부(110)에 의해 검출된 이상 발생 상태의 스핀들 및 가공 공구의 축방향 위치와 리지드 태핑 가공 전 스핀들 및 가공 공구의 초기 위치를 파악하고, 상기 초기 위치로 복귀하는데에 필요한 스핀들 회전수 및 축 방향 이송 거리를 계산하는 데이터 처리부(120)와,
    상기 축 이송 구동부(220) 및 상기 스핀들 구동부(210)를 구동시킬 수 있는 머신 레디 상태로 복귀하여, 상기 데이터 처리부(120)에서 계산된 회전수 및 이송 거리만큼 상기 스핀들을 역방향으로 회전시키고 가공 공구를 역방향으로 축이송 시켜 상기 초기 위치로 상기 스핀들 및 상기 가공 공구를 복귀시키는 복귀 제어부(140)
    를 포함하는 리지드 탭핑 복귀 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    이상 여부 체크부(130)에 의해 리지드 탭핑 가공 수행 도중 가공이 정지된 경우 이를 표시하기 위한 알람 표시부(330)가 마련된 입출력부(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리지드 탭핑 복귀 제어 장치.
  3. 가공 소재를 회전시키기 위한 스핀들 구동부(210)와 가공 공구를 축방향 이송시키기 위한 축 이송 구동부(220)을 구비한 CNC 장치를 이용한 리지드 탭핑 복귀 제어 방법으로서,
    (A) 리지드 탭핑 가공 전 스핀들 및 가공 공구의 축방향 초기 위치를 기억시키는 단계와(S 1),
    (B) 리지드 탭핑 가공 수행 도중 상기 스핀들 구동부(210) 또는 상기 축 이송 구동부(220)에 공급되는 전원 공급 중단 여부를 체크하는 단계와(S 2),
    (C) 가공이 정지된 상태의 스핀들및 가공 공구의 축방향 위치를 검출하여 상기 (A) 단계에서 기억된 초기 위치로 복귀하는데에 필요한 스핀들회전수와 축 방향 이송 거리를 계산하는 단계와(S 3),
    상기 축 이송 구동부(220) 및 상기 스핀들 구동부(210)를 구동시킬 수 있는 머신 레디 상태로 복귀하여, (D) 상기 (C) 단계에서 계산된 회전수 및 이송 거리만큼 상기 스핀들을 역방향으로 회전시키고 가공 공구를 역방향으로 축이송 시켜 상기 초기 위치로 상기 스핀들 및 상기 가공 공구를 자동으로 복귀시키는 단계(S 4)
    를 포함하는 리지드 탭핑 복귀 제어 방법.
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