KR0165426B1

KR0165426B1 - 공작 기계의 작업 영역 제어방법

Info

Publication number: KR0165426B1
Application number: KR1019950026489A
Authority: KR
Inventors: 박준홍
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1999-02-01
Also published as: KR970009980A; CN1147990A; DE19634145A1; JPH09106304A; US5912817A

Abstract

컴퓨터 수치 제어를 이용한 시스템에 있어서 공작 기계의 작업영역을 제어하는 방법이 개시된다.

본 방법은, 공구 이송용 서어보 제어기가 주 제어기에 주기적인 인터럽트 신호를 발생시키고, 이에 따라 상기 주 제어기가 내장된 인터럽트 루틴의 알고리즘에 의하여 상기 서어보 제어기에 주기적인 위치데이터를 전송하는 공작 기계의 작업 영역 제어 방법에 있어서, 상기 인터럽트 루틴의 알고리즘은, 상기 서어보 제어기로부터 인터럽트 신호가 입력되면, 해당 인터럽트 주기 별 목표 위치 데이터의 누산값에서 소정의 가감속 시정수가 반영된 출력 위치 데이터의 누산값을 감산하고, 그 감산결과와 현재 위치 데이터를 합산하여, 정지될 위치 데이터를 구하는 단계; 및 상기 정지될 위치 데이터와 소정의 경계 위치 데이터를 비교한 후, 그 결과에 따라 소정의 제어 데이터를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 이에 따라 공작 기계의 작업 영역을 소프트웨어(Software) 적으로 제어할 수 있으므로, 시스템에 물리적 충격을 주지 않는 상태에서 지속적이고 정밀한 수치 제어를 수행할 수 있다.

Description

공작 기계의 작업 영역 제어방법

제1도는 종래의 공작 기계의 작업 영역 제어 방법을 설명하기 위한 개략도이다.

제2도는 하드웨어적으로 설정된 작업 영역과 실제로 원하는 작업 영역이 서로 다른 경우를 예시한 도면이다.

제3도는 본 발명에 따른 공작 기계의 작업 영역 제어 방법을 설명하기 위한 컴퓨터 수치 제어 시스템의 개략적 블록도이다.

제4도는 제3도의 인터럽트 루틴에 포함되는 가감속 기능을 설명하기 위한 그래프이다.

제5도는 제3도의 인터럽트 루틴의 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 작업대 2 : 도그

D1 : 도그의 이동방향 상의 길이 S1,S2,S3,S4 : 근접스위치

3 : 소프트웨어적인 경계위치 4 : 하드웨어적인 경계위치

5 : 주제어기 6 : 인터프리터

7 : 인터럽트 루틴 8 : 서어보 제어기

본 발명은, 공작 기계의 작업 영역 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 컴퓨터 수치 제어 공작 기계에 있어서 그 작업 영역을 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터 수치 제어 공작 기계의 작업 영역은, 공작 기계의 시방에 의하여 결정된다. 공작 기계의 공구가 상기 작업 영역을 벗어나는 경우, 공작 기계의 공구가 궤도를 이탈하거나 작업대의 볼 스크류 등에 충격을 주어 기계적 파손을 초래하게 된다. 따라서 상기 작업 영역을 제어하기 위하여 종래에는 작업 영역의 경계선상에 리미트 스위치들이 설치되었다.

제1도는 종래의 공작 기계의 작업 영역 제어 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 도시된 바와 같이 복수의 리미트 스위치 S1, S2, S3, S4가 작업 영역의 경계선 상에 배열되어 있다. 이 리미트 스위치 S1, S2, S3, S4에 의하여, 공구(도시되지 않음)의 동작 궤도를 따라 움직이는 도그(Dog) 2가 감지된다. 상기 도그 2가 리미트 스위치 S1, S2, S3, S4에 의하여 감지되면, 주 제어기(Main controller, 도시되지 않음)는 서어보 제어기(Servo controller, 도시되지 않음)를 제어하여, 펄스폭 변조 신호(PWM signal)를 차단함과 동시에 동적 제동장치(Dynamic brake, 도시되지 않음)를 작동시킨다. 이에 따라 공구를 이송시키는 서어보 모터가 정지됨으로써, 공구가 정지된다. 이때 공구의 제동 거리가 도그 2의 이동 방향 상의 길이 D1보다 짧음으로써, 공구의 안전한 정지가 확보될 수 있다. 도그 2의 이동 방향 상의 길이 D1은 통상적으로 30 내지 100㎜이다.

상기와 같은 종래의 작업 영역 제어 방법은 다음과 같은 문제점들을 갖는다.

첫째, 작업 영역이 리미트 스위치 S1, S2, S3, S4의 설치 위치에 따라 결정되므로, 작업 영역을 변경하는 데에 많은 어려움이 뒤따른다. 제2도는 하드웨어적으로 설정된 작업 영역 4와 실제로 원하는 작업 영역 3이 서로 다른 경우를 예시하고 있다. 종래의 작업 영역 제어 방법에 의하면, 제2도에 도시된 바와 같이 하드웨어적으로 설정된 작업 영역 4가 실제로 원하는 작업 영역 3보다 넓다. 그 이유는 하드웨어적으로 설정된 작업 영역 4를 변경하는 데에 많은 어려움이 뒤따르기 때문이다. 이에 따라 종래의 컴퓨터 수치 제어 공작 기계는, 보다 빠르고 정밀한 수치 제어를 수행할 수 없게 된다.

둘째, 상기 도그 2가 리미트 스위치 S1, S2, S3, S4에 의하여 감지되면, 상기 동적 제동장치에 의하여 공구가 급속히 제동되므로, 공작기계의 시스템에 충격이 가해질 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안해서 창안된 것으로, 컴퓨터 수치 제어 공작 기계의 작업 영역을 소프트웨어(Software)적으로 제어할 수 있는 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공작 기계의 작업 영역 제어 방법은, 공구 이송용 서어보 제어기가 주 제어기에 주기적인 인터럽트 신호를 발생시키고, 이에 따라 상기 주 제어기가 내장된 인터럽트 루틴의 알고리즘에 의하여 상기 서어보 제어기에 주기적인 목표 위치 데이터를 전송하는 공작 기계의 작업 영역 제어 방법이다. 여기서, 상기 인터럽트 루틴의 알고리즘은, 상기 서어보 제어기로부터 인터럽트 신호가 입력되면, 해당 인터럽트 주기 별 목표 위치 데이터Input(t)의 누산값 ∑Input(t)에서 소정의 가감속 시정수가 반영된 출력 위치 데이터Output(t)의 누산값 ∑Output(t)를 감산하고, 그 감산 결과 ∑Input(t) - ∑Output(t)와 현재 위치 데이터 X(t)를 합산하여, 정지될 위치 데이터 Y(t)를 구하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 정지될 위치 데이터 Y(t)와 소정의 경계 위치 데이터를 비교한 후, 소정의 제어 데이터를 전송한다.

이에 따라, 상기 공작 기계의 작업 영역이 소프트웨어적으로 제어된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.

제3도의 컴퓨터 수치 제어 시스템에 있어서, 주 제어기(5)에는 인터프리터(6) 및 인터럽트 루틴(7)이 펌웨어(Firmware)적으로 포함되어 있다. 공작 기계의 사용자로부터 설정된 각종 파라메터들 예를 들어, 작업 영역의 경계 위치, 공구의 정지 위치, 및 기준 속도 등은 인터프리터(6)에서 소정의 데이터로 변환된 후 인터럽트 루틴(7)에 입력된다. 위치 제어 과정에서, 서어보 제어기(8)는 주 제어기(5)에 주기적인 인터럽트 신호를 입력시킨다. 일반적으로 8msec(milli-second) 내지 16msec 정도의 인터럽트 주기가 적용된다. 이에 따라 주 제어기(5)에 내장된 인터럽트 루틴(7)이 수행되고, 주 제어기(5)는 인터럽트 루틴(7)으로부터의 주기적인 목표 위치 데이터를 서어보 제어기(8)에 전송한다. 그리고, 서어보 제어기(8)는, 입력된 위치 데이터에 따라 서어보 모터(도시되지 않음)를 제어함으로써, 공구를 소정의 정지 위치로 이송시킨다.

제4도는 제3도의 인터럽트 루틴에 포함되는 가감속 기능을 설명하기 위한 그래프이다. 제4도의 윗쪽 그래프는, 사용자로부터 입력된 기준속도 V_R과 이에 따른 기준 시간 t_R의 그래프이다. 여기서 사용자로부터 설정된 공구의 정지 거리는, 윗쪽 그래프의 직사각형 면적으로서, 설정된 기준 속도 V1과 이에 따른 기준 시간 t₂의 곱한 값이 된다. 인터럽트 루틴(제3도의 7)이 윗쪽 그래프에 의하여 서어보 제어기(제3도의 8)에 주기적인 목표 위치 데이터를 전송하면, 공작 기계의 메카니즘에 충격을 줄 수 있다. 이를 방지하기 위하여 인터럽트 루틴(7)은, 윗쪽 그래프에 소정의 가감속 시정수를 반영하여, 서어보 제어기(제3도의 8)에 주기적인 위치 데이터를 전송한다.

제4도의 아랫쪽 그래프는, 소정의 가감속 시정수가 반영된 실제 구동 속도 V_D와 이에 따른 구동 시간 t_D의 그래프이다. 이 아랫쪽 그래프에서 이송 시작 시점 0부터 t₁까지는 가속 시정수가, t₂부터 이송 종료 시점 t₃까지는 감속 시정수가 적용됨을 알 수 있다. 인터럽트 루틴(7)은, 아랫쪽 그래프에 의하여 서어보 제어기(8)에 주기적인 위치 데이터를 전송한다. 예를 들어, 컴퓨터 수치 제어 선반에 있어서 조그(Jog)를 이송하는 경우, 출발점에서 일정한 비율로 가속하여 상기 구동 속도에 이르게 하고, 소정의 제동시점에서 일정한 비율로 감속하여 정지점에 이르게 한다. 여기서, 윗쪽 그래프의 직사각형 면적과 아랫쪽 그래프의 사다리꼴 면적은 서로 같으므로, 사용자로부터 설정된 정지위치와 실제 정지된 위치가 서로 같아지게 된다.

제5도는 제3도의 인터럽트 루틴의 알고리즘을 나타낸 흐름도이다. 그 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 제3도의 서어보 제어기 8로부터 인터럽트 신호가 입력되는지를 확인한다(단계 51). 다음에 인터럽트 신호가 입력되면, 해당 인터럽트 주기 동안에 상기 공구가 이송될 목표 위치 데이터Input(t)를 구한다(단계 52). 다음에 상기 이송될 목표 위치 데이터Input(t)에 해당 인터럽트 주기의 가감속 시정수 AD(t)가 곱해진 출력 위치 데이터Output(t)를 구한다(단계 53). 다음에 상기 이송될 목표 위치 데이터Input(t)의 누산값 ∑Input(t)에서 상기 출력 위치 데이터Output(t)의 누산값 ∑Output(t)을 감산하고, 그 감산 결과 ∑Input(t) - ∑Output(t)와 현재 위치 데이터 X(t)를 합산하여, 정지될 위치 데이터 Y(t)를 구한다. 즉, Y(t) = ∑Input(t) - ∑Output(t) + X(t)이다(단계 54). 다음에 상기 정지될 위치 데이터 Y(t)와 소정의 경계 위치 데이터 P_B를 비교한다(단계 55). 다음에 상기 정지될 위치 데이터 Y(t)가 상기 경계 위치 데이터 P_B보다 크지 않으면, 상기 출력 위치 데이터Output(t)를 제3도의 서어보 제어기 8에 전송한다(단계 56). 그리고, 상기 정지될 위치 데이터 Y(t)가 상기 경계 위치 데이터 P_B보다 크면, 소정의 경보 신호를 발생시킴과 동시에 소정의 보정 데이터를 제3도의 서어보 제어기 8에 전송한다(단계 57). 이와 같은 인터럽트 루틴의 알고리즘을 수행함으로써, 공작 기계의 작업 영역을 소프트웨어적으로 제어할 수 있음에 따라, 시스템에 물리적 충격을 주지 않는 상태에서 지속적이고 정밀한 수치 제어를 수행할 수 있다.

이상 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 공작 기계의 작업 영역 제어 방법에 의하면, 공작 기계의 작업 영역을 소프트웨어적으로 제어할 수 있음에 따라, 시스템에 물리적 충격을 주지 않는 상태에서 지속적이고 정밀한 수치제어를 수행할 수 있다.

본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.

Claims

공구 이송용 서어보 제어기가 주 제어기에 주기적인 인터럽트 신호를 발생시키고, 이에 따라 상기 주 제어기가 내장된 인터럽트 루틴의 알고리즘에 의하여 상기 서어보 제어기에 주기적인 위치 데이터를 전송하는 공작 기계의 작업 영역 제어 방법에 있어서, 상기 인터럽트 루틴의 알고리즘은, 상기 서어보 제어기로부터 인터럽트 신호가 입력되면, 해당 인터럽트 주기 별 목표 위치 데이터Input(t)의 누산값 ∑Input(t)에서 소정의 가감속 시정수가 반영된 출력 위치 데이터Output(t)의 누산값 ∑Output(t)를 감산하고, 그 감산 결과 ∑Input(t) - ∑Output(t)와 현재 위치 데이터 X(t)를 합산하여, 정지될 위치 데이터 Y(t)를 구하는 단계; 및 상기 정지될 위치 데이터 Y(t)와 소정의 경계 위치 데이터를 비교한 후, 소정의 제어 데이터를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 하는 공작 기계의 작업 영역 제어 방법.