KR20020008188A - 선재 벤딩가공 기계와 벤딩가공 방법 - Google Patents

Abstract

재료의 강성의 강약에 상관없이 정밀도가 높은 가공이 가능한 선재 벤딩가공 기계와 벤딩가공 방법을 제공한다.

벤딩 틀(13)과 클램프(11)와 프레서(12)로 선재(21)를 끼워 지지하고, 제어부(16)에서 목표 위치와 현재 위치의 편차에 비례하는 이동 지령과, 목표 위치와 현재 위치의 편차 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 벤딩 틀(13)을 구동하는 서보 모터(15)에 부여하여, 현재 위치가 목표 위치에 도달한 시점에서 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 중지시킴으로써 이 이동 지령에 따라 서보 모터(15)를 통해서 벤딩 틀(13)을 원하는 각도만큼 회전시켜서 선재(21)를 원하는 반경으로 목표 위치까지 구부릴 수 있다.

Description

선재 벤딩가공 기계와 벤딩가공 방법{Wire bending machine and bending method}

종래의 선재 벤딩가공 기계는 원하는 반경의 곡면을 구비하며 회전 가능한 벤딩 틀과, 벤딩 틀의 직선부에 선재를 압압하여 선재를 고정하며 벤딩 틀의 회전에 대응해서 벤딩 틀의 회전 중심과 동심으로 회전 이동하는 클램프와, 선재의 휨부를 상기 벤딩 틀의 반대 면에서 유지하고 벤딩 틀의 회전에 대응해서 선재의 배치 방향에 이동하는 프레서를 구비하며, 선재 벤딩가공 방법으로 선재 배면부를 프레서로 누르고 클램프와 벤딩 틀로 선재 선단을 끼워서 지지하며 벤딩 틀을 회전함과 동시에 프레서를 선재에 따라서 전진시켜 선재를 벤딩 틀에 따라 당겨서 구부리는 방법이 사용되어 왔다.

벤딩 틀은 서보 모터에 의해서 회전 구동되고 그 제어 방식은 목표 위치와 현재 위치의 편차에 비례하는 지령을 서보 모터에 부여함으로써 위치 제어를 실시하며 원하는 휨 각도를 발생시키는 것이었다.

상기한 서보 모터의 제어 방법에서는 벤딩 틀의 회전 각도가 목표 각도에 도달하지 않은 경우에도 선재의 반발력과 제어부에서의 이동 지령(목표 각도와 현재 각도의 차이에 비례하며 목표 각도에 접근할수록 작아진다)에 따른 서보 모터의 토크와 동일하게 되어 벤딩 틀의 회전축의 회전이 정지되어 버리는 일이 있다. 즉, 강성이 강한 재료를 구부릴 경우, 서보 모터가 목표 위치에 도달하기 전에 정지되어 제품 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 재료 강성의 강약에 상관없이 정밀도가 높은 가공이 가능한 선재 벤딩가공 기계와 벤딩가공 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 선재 벤딩(bending)가공 기계와 그 가공 방법에 관한 것으로서, 특히 벤딩가공 정밀도가 높은 선재 벤딩가공 기계와 그 가공 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명 실시예의 선재 벤딩가공 기계에서의 벤딩 동작 개시 전 모식적인 부분 평면도이다.

도 2는 본 발명 실시예의 선재 벤딩가공 기계에서의 벤딩 동작 개시 후 모식적인 부분 평면도이다.

도 3은 본 발명 실시예의 선재 벤딩가공을 이용한 선재 벤딩가공 방법의 플로차트이다.

본 발명의 선재 벤딩가공 기계는 원하는 반경의 곡면을 구비하며 회전 가능한 벤딩 틀과, 벤딩 틀의 직선부에 선재를 압압하여 그 선재를 고정시키고 벤딩 틀의 회전에 대응해서 그 벤딩 틀의 회전 중심과 동심으로 회전 이동하는 클램프와, 선재의 벤딩부를 벤딩 틀의 반대 면에서 유지하며 그 벤딩 틀의 회전에 대응해서 선재의 배치 방향으로 이동하는 프레서와, 벤딩 틀을 회전 구동하는 서보 모터와, 서보 모터를 구동 제어하는 제어부를 구비한 선재 벤딩가공 기계로서, 제어부가 서보 모터에 대해서 목표 위치와 현재 위치의 편차에 비례하는 이동 지령과, 목표 위치와 현재 위치의 편차의 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 부여하여 현재 위치가 목표 위치에 도달한 시점에서 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 중지하는 연산 수단 및 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 선재 벤딩가공 방법은 원하는 반경의 곡면을 갖고 회전 가능한 벤딩 틀과, 벤딩 틀의 직선부에 선재를 압압하여 그 선재를 고정시키고 벤딩 틀의 회전에 대응해서 그 벤딩 틀의 회전 중심과 동심으로 회전 이동하는 클램프와, 선재의 벤딩부를 벤딩 틀의 반대 면에서 유지하고 그 벤딩 틀의 회전에 대응해서 선재의 배치 방향으로 이동하는 프레서로 선재를 끼워 지지하는 단계와, 목표 위치와 현재 위치의 편차에 비례하는 이동 지령과, 목표 위치와 현재 위치와의 편차의 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 벤딩 틀을 구동하는 서보 모터에 부여하여 현재 위치가 목표 위치에 도달한 시점에서 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 중지하는 단계와, 이동 지령에 따라 구동되는 서보 모터를 통해서 벤딩 틀을 회전시켜서 선재를 원하는 반경으로 목표 위치까지 구부리는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

다음에 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명 실시예의 선재 벤딩가공 기계에서의 벤딩 동작 개시 전 모식적인 부분 평면도이고 도 2는 본 발명 실시예의 선재 벤딩가공 기계에서의 벤딩 동작 개시 후 모식적인 부분 평면도이다.

종래 예의 서보 모터가 목표 위치에 도달하기 전에 정지하게 되어 제품 정밀도가 저하되는 문제점을 목표 위치보다 바로 앞쪽에서 반발력보다 서보 모터의 토크를 더 크게 함으로써 해결했다. 본 발명에서는 벤딩 틀(13)을 구동하는 서보 모터(15)에 벤딩 틀(13)의 현재 위치와 목표 위치의 차이에 비례하는 통상적인 이동 지령과 더불어서 벤딩 틀의 현재 위치와 목표 위치의 차이를 시간 적분하는 연산을 해서 이 연산의 결과에 비례하는 이동 지령을 서보 모터(15)에 지령함으로써 필요한 토크를 발생시키고 있다.

본 발명 실시예의 선재 벤딩가공 기계는 원하는 반경의 곡면을 구비하며 회전 가능한 벤딩 틀(13)과, 벤딩 틀(13)의 직선부에 선재(21)를 압압하여 선재(21)를 고정하고 벤딩 틀(13)의 회전에 대응해서 벤딩 틀(13)의 회전 중심과 동심으로 회전 이동하는 클램프(11)와, 선재(21)의 벤딩부를 벤딩 틀(13)의 반대 면에서 유지하며 벤딩 틀(13)의 회전에 대응해서 선재(21)의 배치 방향으로 이동하는 프레서(12)와, 벤딩 틀(13)을 회전 구동하는 서보 모터(15)와, 서보 모터(15)를 구동 제어하는 제어부(16)를 갖추고 있다.

제어부(16)는 서보 모터(15)에 대해서 목표 위치와 현재 위치의 편차에 비례하는 이동 지령과, 목표 위치와 현재 위치의 편차에 대한 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 부여하여 현재 위치가 목표 위치에 도달한 시점에서 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 중지하는 연산 수단 및 제어 수단을 갖는다.

다음에, 본 발명 실시예의 선재 벤딩가공 방법에 대해서 도면을 참조해서 설명한다. 도 3은 본 발명 실시예의 선재 벤딩가공을 이용한 선재 벤딩가공 방법의플로 차트이다.

가공 처리를 시작하면(S11), 벤딩 틀(13)과 클램프(11)와 프레서(12)로 선재(21)를 끼워 지지한다(S12). 벤딩 동작을 시작하면(S13), 목표 위치와 현재 위치의 편차를 산출하고 편차에 비례하는 게인을 곱하여 A 값을 산출하며 편차의 시간 적분을 실시하여 적분 게인을 곱하며 B 값을 산출하고, A 값 + B 값에 의해서 서보 모터(15)에 이동 지령을 실시하고(S14), 편차가 0 이하가 아니라면 (S15N), 단계 S14에 되돌아가 편차의 산출부터의 단계를 되풀이한다. 편차가 0 이하가 되면(S15Y), 목표 위치와 현재 위치의 편차를 산출하고 편차에 비례 게인을 곱한 값으로 서보 모터에 이동 지령을 부여함으로써 목표 위치에서 서보 모터(15)의 구동을 정지시키고(S16) 선재(21)를 벤딩 틀(13)과 클램프(11)와 프레서(12)로부터 탈착시켜(S17) 가공 처리를 종료한다(S18).

구체적으로 설명하면, 클램프(11), 프레서(12) 및 벤딩 틀(13)로 선재(21)를 끼워 지지한다(도 1 참조). 벤딩 틀(13)은 서보 모터(14)로 구동된다. 벤딩 틀(13)은 서보 모터(14)를 구동하면 벤딩 틀 회전 중심(14)을 중심으로 회전한다. 벤딩 동작이 실시되면 클램프(11)는 선재(21)를 끼워 지지하면서 벤딩 틀(13)과 함께 이동한다. 프레서(12)는 벤딩 동작 중에 선재(21)에 따라서 전진하고 벤딩 동작 종료 시의 클램프(11)와 프레서(12)가 이루는 각도가 선재(21)의 벤딩 각도가 된다(도 2 참조). 따라서 선재(21)의 벤딩 각도는 서보 모터(15)의 회전각에 의해서 제어된다.

이 벤딩 공정에 있어서 벤딩 틀(13)을 구동하는 서보 모터(15)에 대해서 제어부(16)부터 원하는 제품의 벤딩 각도가 될 만한 명령으로서,

비례 게인

으로 산출되는 지령과,

적분 게인

으로 산출되는 지령의 합을 부여한다.

이에 따라서 수학식 1에서 산출된 비례 게인에 의한 지령으로 생성되어 현재 위치가 목표 위치에 접근함에 비례하여 감소하는 서보 모터(15)의 토크와 선재의 반발력이 목표 위치에 도달하기 전에 균형이 잡혔다 해도 수학식 2에서 산출된 적분 게인에 의한 지령이 시간의 경과와 함께 증대하므로 반발력을 이겨내 벤딩 틀(13)을 원하는 위치까지 이동시키며 선재(21)를 원하는 각도까지 구부릴 수 있다. 벤딩 틀(13)의 회전각이 목표 위치에 도달한 시점에서 수학식 1의 산출치는 0이 되지만, 수학식 2의 산출치는 0이 되지 않기 때문에 벤딩 틀(13)의 회전각의 오버슛이 발생하여 벤딩 각도가 원하는 것보다 커져 버린다. 이를 막기 위해서 벤딩 틀(13)의 회전각이 목표 위치에 도달한 시점에서 수학식 2의 연산을 중지하고 수학식 1에 의한 지령만을 서보 모터(15)에 부여하여 서보 모터를 정지시킨다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 선재 벤딩가공 장치와 벤딩가공 방법을 이용함으로써 목표 위치보다 바로 앞쪽에서 반발력보다 서보 모터의 토크가 크게끔 제어한다. 즉, 벤딩 틀을 구동하는 서보 모터에 대한 통상적인 벤딩 틀의 현지 위치와 목표 위치의 차이에 비례하는 이동 지령에 더해서 벤딩 틀의 현재 위치와 목표 위치의 차이를 시간 적분하는 연산을 하고 이 연산 결과에 비례하는 이동 지령을 서보 모터에 부여함으로써 필요한 토크를 발생시키고 있으므로 목표 위치까지 정확히 이동시킬 수가 있으며 강성이 높은 선재에서도 정밀도가 높은 가공이 가능하게 되는 효과가 있게 된다.

본 발명은 제품의 강성에 상관없이 정밀도가 높은 선재 벤딩가공을 가능하게 하는 용도에 적용 가능하다.

Claims (2)

1. 원하는 반경의 곡면을 구비하며 회전 가능한 벤딩 틀;

   상기 벤딩 틀의 직선부에 선재를 압압하여 이 선재를 고정하고 상기 벤딩 틀의 회전에 대응해서 이 벤딩 틀의 회전 중심과 동심으로 회전 이동하는 클램프;

   상기 선재의 벤딩부를 상기 벤딩 틀의 반대 면에서 유지하며 이 벤딩 틀의 회전에 대응해서 상기 선재의 배치 방향으로 이동하는 프레서;

   상기 벤딩 틀을 회전 구동하는 서보 모터; 및

   상기 서보 모터를 구동 제어하는 제어부를 구비한 선재 벤딩가공 기계에 있어서,

   상기 제어부가 상기 서보 모터에 대해서 목표 위치와 현재 위치의 편차에 비례하는 이동 지령과, 목표 위치와 현재 위치와의 편차의 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 부여하여, 현재 위치가 목표 위치에 도달한 시점에서 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 중지하는 연산 수단 및 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 선재 벤딩가공 기계.
2. 원하는 반경의 곡면을 구비하며 회전 가능한 벤딩 틀과, 상기 벤딩 틀의 직선부에 선재를 압압하여 이 선재를 고정하며 상기 벤딩 틀의 회전에 대응해서 이 벤딩 틀의 회전 중심과 동심으로 회전 이동하는 클램프와, 상기 선재의 벤딩부를 상기 벤딩 틀의 반대 면에서 유지하고 이 벤딩 틀의 회전에 대응해서 상기 선재의배치 방향으로 이동하는 프레서로 상기 선재를 끼워 지지하는 단계;

   목표 위치와 현재 위치의 편차에 비례하는 이동 지령과, 목표 위치와 현재 위치와의 편차의 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 상기 벤딩 틀을 구동하는 서보 모터에 부여하여 현재 위치가 목표 위치에 도달한 시점에서 시간 적분에 비례하는 이동 지령을 중지하는 단계; 및

   상기 이동 지령에 따라 구동하는 상기 서보 모터를 통해서 상기 벤딩 틀을 회전시켜서 상기 선재를 원하는 반경으로 목표 위치까지 구부리는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 선재 벤딩가공 방법.