KR0127745B1

KR0127745B1 - 공작기용 서어보 제어 장치

Info

Publication number: KR0127745B1
Application number: KR1019890002808A
Authority: KR
Inventors: 보카도로 마르코
Original assignee: 게. 레퓌 에리히 배르; 아게 퓌어 인두쉬트릴레 엘렉트로닉 아게이에
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1997-12-30
Also published as: KR890015493A; US4864091A; EP0333170B1; CN1018723B; JPH01274923A; DE58900210D1; EP0333170A1; CN1036721A; DE3808646C1

Abstract

본 원은 가공물에 따라 가공전극의 위치를 조정하기 위한 공작기계용 서보제어장치에 관한 것으로 가공 전극과 가공물의 거리결정수단, 오차 계산수단, 제어수단을 가진 제어장치에서 저역통과 필터통과 회로가 조절가능한 차단주파수를 갖고, 그 차단주파수는 가공전극에 공급된 처리펄스의 하나 이상의 파리미터에 의존함을 특징으로 하는 공작기계용 서어보 제어장치.

Description

공작기용 서어보 제어 장치

제 1 도는 서어보 제어장치의 실시예의 블록도.

제 2a 및 제 2b 도는 시간의 함수로써 가공 전압과 가공 전류의 진행을 도시하는 그래프.

제 3a 내지 제 3d 도는 다른 처리 파라미터에 대한 차단 주파수와의 적당한 종속 상태를 도시한 그래프.

제 4 도는 제어 신호와 오차 신호의 관계를 도시한 그래프.

제 5a 및 제 5b 도는 오차 신호와 역치(threshold values)의 시간에 따른 교류 성분을 표시하는 그래프.

제 6 도는 역치를 결정하기 위한 연산의 순서도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 차동 증폭기,2 : 컴퓨터,

3 : 구동회로,4 : 가공전극,

5 : 가공물,6 : 구공 모우터,

E : 오차신호,V : 제어신호

본 발명은 청구범위 제 1 항의 서론에 따른 가공물에 대해 가공 전극의 위치를 조정하기 위한 공작기용 서어보 제어장치에 관한 것이다.

이런 형태의 서어보 제어장치는 이미 독일연방공화국 특허 제DE-OS 22 50 872호에 공지되어 있다. 공지의 서어보 제어장치의 경우는, 가공물에 대해 가공 전극의 위치를 가리키는 신호를 발생하고, 이는 소망하는 신호와 비교된다. 상기 비교결과에 의한 오차 신호는 고정된 차단 주파수를 가진 저역필터 회로에 공급되어지고, 이 저역 필터 회로는 출력측에서 구동 회로에 연결되고, 이 구동 회로는 가공전극의 예릴한 추적을 위해 전기 모우터에 의해 형성된 구동장치에 구동 전류를 공급한다. 공지된 서어보 제어장치에 있어서, 가공 전극과 가공물 사이의 실제거리를 결정하기 위한 수단은 처리 전압 펄스와 처리 전류 펄스 사이의 점화 시간 지연으로 부터 거리를 설정한다.

공작기의 소망하는 작동의 기능으로써, 예를 들어, 초벌가공 또는 마무리 가공 동안, 처리 펄스의 주파수는 메가 헤르츠 범위로 부터 대략적으로 10헤르츠의 범위내에서 다양해질 수 있다.

처리 펄스의 주파수의 변화와는 별도로, 가공시에는 다른 처리 파라미터들의 기능, 예를 들어, 전류진폭, 펄스 지속 기간, 무부하 전압, 처리 간격내의 유동체의 도전성 등의 값들을 가공전극과 가공물 사이의 최적 공간을 위하여 변경 또는 가능하다. 가공전극과 가공물 사이의 최적 공간을 위한 값의 변경은 특정 처리 속도의 소망하는 값으로 부터 표준 이탈의 수정 실행이 필요한 시간내에서 이루어진다.

그러므로, 고정 주파수로 가공처리 하는 경우에도, 처리를 위한 잔류 경계 조건에 대해 생기는 변화 때문에, 일정한 제어 특성을 가진 공지된 서어보 제어장치의 제어회로의 가공처리 동안 일어나는 모든 처리 상태를 같은 방법으로 만족시킬 수 없다.

상기된 종래 기술과 비교하여, 본 발명의 해결하고자 하는 것은 전술한 형태의 서어보 제어장치를 더욱 발전시켜 가공전극에 대한 예리한 추적이 순간 가공처리의 특성에 적합하게 하는 것이다.

청구범위 제 1 항의 서문내에 언급된 형태의 제어장치의 경우, 종래의 문제점은 청구범위 제 1 항의 규정되어진 특징에 의해 해결되어진다.

비록 저역 필터 회로의 차단 주파수를 적어도 처리 펄스의 하나의 파라미터에 적응시킨다 해도, 가공 전극의 추적 동안 제어 회로의 동적인 동작이 가공 처리시에 다양한 조건들을 만족시킬 수 있다. 본 발명의 서어보 제어장치는 보다 양호한 가공 표면품질을 유도할 뿐만 아니라, 또한 가공물 손상 위험들을 감소시킨다.

실제 거리를 결정하는데 있어서, 특히 단순하게 이루어지는 것은 청구범위 제 2 항의 주요 문제로 가능하다.

저역 필터 회로의 차단 주파수에 영향을 미치는 적절한 파라미터는 청구범위 제 3 항 내지 제 7 항의 주요 문제로 형성된다. 청구범위 제 7 항 내지 제 14 항에 따른 가공전극의 예리한 추적을 위한 구동 메카니즘의 오차신호와 구동 신호 사이의 결합은 적어도 제어 오차의 범위내에서 안정된 제어 특성을 갖는 높은 제어 이탈의 경우에 있어서, 제어 시스템의 신속한 반응을 가능케 한다.

특히, 단순하고 저렴한 회로 구조는 청구범위 제 15 항 내지 제 16 항의 주요문제로 형성된다.

본 발명은 비 한정적인 실시예와 첨부된 도면에 관련하여, 이하에서 좀더 상세히 서술한다.

제 1 도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 서어보 제어 장치의 제어회로는 가공전극(4)과 가공물(5) 사이의 실제 거리를 나타내는 신호 I와 소망거리를 나타내는 신호 S에 근거하여 오차 신호 E를 계산하기 위한 차동 증폭기(1)로 형성된 수단을 병합하고 있다. 오차 신호 E는 컴퓨터(2)에 공급되고, 상기 컴퓨터(2)는 한편으로는, 오차 신호 E의 디지탈 저역 필터링을 수행하고, 다른 한편으로는 특정한, 테이블에 기초된 결합을 거쳐 상기 여과된 신호를 제어 신호 V로 변환시킨다. 이 제어 신호 V는 가공전극(4)을 운반하는 슬라이브를 구동시키기 위해 구동 모우터(6)용 구동 회로(3)에 차례로 제공되어진다.

본 컴퓨터는 다음식에 의해 다양한 차단 주파수로 단순한 첫번째 저역 필터링을 수행한다.

A(k)=T/(T+2A)×(EK)+E(k-1)+(2A-T)/(2A+T)×A(k-1)

이 식에 주어진 값들은 다음 내용을 가진다.

T…주사(scanning)시간

A=1/2pi×FG;

pi=3.1415…;

FG…저역 필터 차단 주파수

A(k)…새로운 필터 출력값

A(k-1)…이전 필터 출력값

E(k)…새로운 필터 입력값

E(k-1)…이전 필터 입력값

이 디지탈 저역 필터의 차단 주파수는 파라미터 A를 변경함으로써 변형될 수 있다. 필터 출력값 A(k)는 표의 수단에 의한 컴퓨터(2)에 의해 제어신호 V로 변환되어지고, 이는, 제 4 도를 참조항 설명되어진다.

제 2a 도는 시간 t의 함수로써 가공이나 또는 스파이크 간격 전압 UFS의 길을 도시하는 반면에, 제 2b 도는 시간 5의 함수로써 스파이크 간격 전류 IFS를 도시한다. 점화 시간 지연 TD의 끝에, 상기 스파아크 간격 전압은 가공전류를 유도한다. UTDS값은 점화 시간 지연 TD를 계산하기 위하여 역치 전압에 대응한다. 펄스 지속시간 T 의 끝에 스파이크 간격 전압 UFS 영(zero)으로 감소된다. 따라서, 스파이크 간격 전류 IFS도 이때 영으로 떨어진다. 상기 스파이크 간격 전압 UFS와 같은 다음 펄스가 적용되기 전에는, 중단 지속 시간 P 만큼 중간시간이 존재한다. 스파이크 간격 전류의 평균치는 I 로 표시되어졌다. 처리 주파수는 펄스 지속 시간 T와 중단 지속 시간 P의 상호합으로 부터 얻어진다.

제 3a 도 내지 제 3d 도는 처리 주파수 FB(제 3a 도), 펄스 지속 시간 T(제 3b 도), 중단 지속 시간 P(제 3c 도) 및 평균 스파이크 간격 전류 I(제 3d 도)상에 차단 주파수(FG)와의 종속관계를 도시한다.

컴퓨터(2)는 제 3a 도 내지 제 3d 도에 도시된 하나 이상의 종속관계에 대한 고정 치표를 포함하므로, 공지된 처리 파라미터들 FB, T, P 및 I 로부터 저역 필터 기능을 위하여 요구되는 차단 주파수 FG 를 계산할 수 있다.

디지탈 저역 필터링의 결과인 필터 출력치 A는 구동회로(3)용 대응 제어 신호 V와의 결합을 수행하기 위해 추가의 표에 제공되어진다. 그와 같은 표는 제 4 도에 도시된다. 제 4 도에 도시된 관련표는 F1 내지 F4 네개의 부분 함수를 포함하며, 그중 함수 F1 및 F3 은 양과음의 역치 VS, VSN에 의해 제한되는 낮은 기울기를 가지며, F2 및 F4는 상기 역치들 외부에서 높은 기울기를 가진다.

디지탈 저역 필터 출력에서 높은 값 A 를 이끄는 높은 제어 이탈의 경우, 상기 서어보 제어장치는 신속하게 반응해야 하고 가공물쪽으로 가공전극을 움직여야 하는데, 이는 스파이크 간격이 너무 길기 때문이다. 양과 음 역치 VS, VSN 사이의 낮은 기울기는 최적 가공 상태에 근접한 영역내에서 느리고, 안정된 제어을 유도한다. 만약 필터 출력치가 너무 짧은 스파아크 간격을 가리키는 음 역치 VSN 보다 이하이면, 곡선 부분 FA 의 높은 기울기를 통하여 가공물 접촉방지를 위해 가공전극의 신속한 수축이 이루어진다.

서어보-운동들은 처리 주파수 FB와 비교하면 매우 느리고, 10 내지 1000의 요인에 의해 처리 주파수를 위하여 전형적인 값 보다 이하가 된다. 그리하여 처리 안정화는 서어보-운동 단독을 통해 완전하게 이루어질 수 없다. 완전한 처리 안정화를 위해서는, 처리 펄스의 전기적 파라미터들의 영향이 필요하다. 만약, 가공전극(4)과 가공물(5)이 대략적으로 최적 상호 위치내에 있다면, 불필요한, 운동들은 발명의 서어보 제어시스템에 의해 이행되지 않고, 이러한 경우에 역치 VS 및 VSN은 증가된다. 이러한 서어보 제어 시스템은 그것의 힘의 한계에 이르게 된다.

이 정보는 신속한 최적 측정에 대한 응답을 위해 품질 기준으로써 사용되어진다. 만약 역치 VS와 VSN이 높다면, 이러한 처리 방법은 본질적으로 불안정하게 되는데, 이유는 예를 들어, 평균 가공 스파아크 간격이 너무 작거나, 배기성이 취약하거나 또는 처리 표면에 과도한 변화를 가지기 때문이다.

이 경우에 신속한 슬리이브 수축 운동이 시작될 수 있고, 또는 처리 펄스들의 중단 지속 시간 P가 증가될 수 있으며, 또는 전류 진록 I가 수정될 수 있고, 또 전류 펄스를 막을 수 있으며, 또는 공지된 측정들 자체로써 얻어질 수 있다.

제 5a 도와 제 5b 도에 관해서, 교류 성분 AAC를 최소화 하기 위하여 역치 VS, VSN의 적합이 서술되어질 것이다. 역치 VS와 VSN은 여과된 오차 신호 AAC의 교류 성분이 최소값을 유지하도록 순간처리에 대해 연속적으로 개작되고, 시간 간격(tw)마다 재계산된다. 이러한 적합은 소프트웨어 과정에 의해 바람직하게 실행되어지나, 또한 디지탈 기술로도 실행되어질 수 있다.

제 6 도는 상기 역치 VS와 VSN의 이러한 최적화를 수행하는 알고리즘의 순서도를 도시한다.

제 1 처리 단계 A에서, 상기 역치 VS와 VSN은 초기값 VSO와 VSNO으로 설정되고, SIGN은 +1으로 설정되며 역치 DVS, DVSN 의 단계 폭은 초기값 DVSO, DVSNO으로 설정된다. 시간 간격(TW)는 다음 단계의 두 측정값 사이에서 경과한다. 다음 단계 C에서, 여과된 오차 신호 A의 교류 성분 AAC이 읽혀지고, 교류 성분의 이전 값은 갱신된다.

다음 단계에서, 상기 역치는 약 역치 VS와 음 역치 VSN을 위한 두 단계폭의 신호 가능에 의해 증가된다. 단계 E의 시간 간격 TW의 끝에서, 교류 성분 AAC는 새로운 교류 성분치 ANEU로써 다시 읽혀지고, 저장된다. 단계 G에서, 교류 성분의 새로운 값은 교류 성분의 이전 값과 비교된다. 만약 새로운 값이 더 높으면, 단계 I 에서는 다른 작업이 계속되는 반면에, 신호 함수는 단계 H에서 음 신호 함수로 대치되는데, 이는 단계 폭이 이전과 새로운 교류 성분인, AACNEU와 AACALT의 차이의 절대치와 비례계수 KDVS, KDVSN의 곱 그리고, 비례계수의 합으로 부터 계산되어지기 때문이다.

그후, 처리 스템 J에서, 교류 성분 AACALT의 이전 값은 값 AACNEU으로 대치되어, 결과적으로 새롭게 갱신된다. 상기 알고리즘은 처리 단계 D에서 다시 계속된다.

바꾸어 말하면, 처리는 실험치로된 상기 역치에서 시작되고, 교류 성분은 시간 간격후에 계산되어지고, 역치는 양의 방향으로 바뀌어지며, 상기 교류 성분은 다시 계산되어지고, 그 다음에 이전 성분과 비교되어진다. 만약 상기 새로운 값이 이전값보다 더 작다면, 상기 역치는 같은 방향에서 수정되어진다. 그러나 만약 새로운 값이 더 높으면, 역치는 반대 방향에서 수정되어진다.

이 알고리즘은 또한 함수 F2 와 F4 의 기울기를 적응시키기 위해 사용되어질 수 있다.

Claims

가공전극과 가공물 사이의 실제 거리를 결정하기 위한 수단과, 실제 거리와 소망하는 거리 사이의 차이에 근거하여 오차 신호를 계산하기 위한 수단과, 상기 오차 신호가 공급되고 제어 신호를 생산하는 저역 필터 회로와, 상기 제어 신호에 근거하여 가공 전극을 추적시키기 위한 수동 수단을 구비하는, 가공물에 대해 가공 전극의 위치를 제어하기 위한 공작기용 서어보제어장치에 있어서, 상기 저역 필터 회로(2)가 조절 가능한 차단 주파수를 가지며, 상기 차단 주파수는 가공 전극(4)에 공급된 처리 펄스의 하나 이상의 파라미터에 종속됨을 특징으로 하는 공작기용 서어보 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 거리를 측정하기 위한 수단은 가공 전압을 결정하고, 후자에 근거하여 상기 거리를 가리키는 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 1 또는 2 항에 있어서, 상기 차단 주파수가 처리 주파수에 종속됨을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 1 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차단 주파수가 상기 처리의 펄스의 펄스 지속 시간에 종속됨을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 1 또는 2 항에 있어서, 상기 차단 주파수가 처리 펄스의 중단 지속 시간에 종속됨을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 1 또는 2 항에 있어서, 상기 차단 주파수가 처리 펄스의 전류 진폭에 증폭됨을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 1 항에 있어서, 제어신호를 여과된 오차 신호의 각값과 결합시키는 결합 회로(2)를 제공하며, 이 결합이 비 선형임을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 7 항에 있어서, 제 1 변환 함수(F1)는 역치(VS) 보다 작은 여과된 오차 신호치의 경우에 결합용으로 사용되고 제 2 변환 함수(F20은 역치(VS)보다 더 큰 여과된 오차 신호치의 경우에 결합용으로 사용되어짐을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 8 항에 있어서, 상기 역치(VS)는 오차 신호의 교류 성분이 최소값에서 유지되는 방식으로 조사 알고리즘에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 9 항에 있어서, 함수(F2)의 기울기는 오차 신호의 교류 성분이 최소값에서 유지되는 방식으로 조사 알고리즘에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 8 항 내지 제 10 항중 어느 하나에 있어서, 제 3 변환 함수(F3)는 영 보다 작으나 음의 역치(VSN) 보다 큰 여과된 오차 신호치의 경우에 결합용으로 사용되고, 제 4 변환 함(F4)는 음의 역치(VSN) 보다 작은 여과된 오차 신호치의 경우에 결합용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 11 항에 있어서, 상기 역치(VSN)이 오차 신호의 교류 성분이 최소값에서 유지되는 방식으로 조사 알고리즘에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 11 항에 있어서, 상기 역치(VS 및 VSN)가 처리 펄스의 전기적 파라미터를 적응시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 13 항에 있어서, 함수(F4)의 기울기는 오차 신호의 교류 성분이 최소값에서 유지되는 방식으로 조사 알고리즘에 결정되는 것을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 7 항에 있어서, 회로(2)는 프로그램할 수 있는 컴퓨터를 포함함을 특징으로 하는 서어보 제어장치.
제 7 항에 있어서, 상기 회로(2)는 디지탈 신호 프로세서를 포함함을 특징으로 하는 서어보 제어장치.