KR0181768B1 - 절삭력 제어를 위한 적응 제어 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CNC 공작기계의 절삭력 제어 장치에 관한 것으로서, 적응 제어 기법으로 계산된 이송속도 명령을 기존의 상용화된 CNC 공작기계의 이송속도 오버라이드를 통하여 전달함에 의하여 기존의 CNC 공작기계의 구조를 변경시키지 않고 적응 제어 기법을 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
Description
제1도는 본 발명에 의한 적응 제어 장치의 블록도.
제2도는 본 발명에 의한 적응 제어 장치에 대한 구체적인 일실시예.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 제어대상계 11 : CNC 서보드라이버부
12 : 절삭공정부 20 : 적응제어장치
21 : 제어부 22 : 모델변수추정부
23 : 제어이득조정부
본 발명은 CNC 공작기계의 절삭력 제어 장치에 관한 것으로서 특히, 상용화된 CNC 공작 기계와 표준 접속할 수 있는 적응 제어 장치에 관한 것이다.
최근 들어 CNC 공작 기계의 급속한 보급으로 가공비용의 절감과 품질에 대한 신뢰성 측면에서 커다란 성과를 가져왔다. 그러나 이러한 CNC 공작기계에도 여전히 생산성 저하의 요인은 상존하고 있다. 그 이유는 소재 가공전에 가공조건을 결정하여 NC 프로그램을 작성하여야 하고, 수많은 종류의 공구와 소재 재질의 조합에 따라 최적의 절삭조건을 선정하기가 매우 힘들어서 실제 NC 프로그램은 최악의 절삭상태를 고려하여 프로그램하게 되므로, 이로 인하여 너무 여유있는 이송속도와 주축회전수가 선정되는 관계로 NC 공작기계를 최대의 출력으로 사용할 수 없기 때문이다.
상기한 바와 같은 단점을 극복하기 위하여 적응제어이론을 절삭공정에 적용하여 가공상태에 따라 적절한 절삭조건을 온라인으로 결정하는 연구가 진행되어 오고 있었다. CNC 공작 기계에 대한 적응제어의 적용은, 정해진 절삭력의 한계범위 내에서 이송속도, 주축회전수를 변화시키는 구속 적응 제어(ACC, Adaptive Control with Constraints)를 중심으로 활발하게 진행되어 왔다. 이중에서 가장 큰 관심의 대상이 되는 것은 정해진 절삭력을 유지하는 범위 내에서 절삭 이송속도를 극대화하는 연구를 들 수 있다.
일반적으로 절삭 깊이의 증가에 따라 절삭력은 비례하여 증가하게 되므로 가공중에 허용되는 기준 절삭력을 지정하고, 실제 절삭력을 기준 절삭력에 추종하도록 제어한다면, 절삭깊이가 작아짐에 따라 이동속도를 증대시킬 수 있다.
그러나, 종래의 적응 제어 이론에 관한 연구들은 절삭동정의 적응 제어 이론을 기존의 상용화된 CNC 공작기계에 적용하기 위하여 기존의 CNC 공작기계의 구조를 크게 변화시켜야 하는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 단점을 개선하기 위한 것으로서, 기존의 상용화된 CNC에 구조 변경을 가하지 않고 접속이 가능한 적응 제어 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 절삭력 제어를 위한 적응제어 장치는 CNC 공작기계인 제어대상계를 모델링하여 그 모델변수를 추정하는 모델변수추정부; 상기 모델변수추정부로부터 추정된 모델변수들을 입력받아 적응 제어장치 전체의 폐루프가 원하는 댐핑계수를 가지며 점근적으로 안정성을 만족하도록 제어이득을 조정하는 제어이득조정부; 및 상기 제어이득조정부로부터 입력되는 제어이득값에 따라서 가공 중에 허용되는 기준 절삭력과 제어대상계로부터 피드백된 실제 절삭력의 차가 최소가 되도록 하는 이송속도 명령을 CNC 공작기계의 이송속도 오버라이드의 형식으로 출력하는 제어부를 포함하는 것임을 특징으로 한다.
이하에서 도면을 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
제1도는 제어대상계를 포함한 본 발명에 의한 적응 제어 장치의 블록도이다.
제어대상계(10)는 CNC 공작기계에 해당하는 부분으로서, CNC 서보드라이버부(11)와 절삭공정부(12)로 구성되어 있다.
CNC 서보드라이버부(11)는 PMC(Programmable Machine Controller)와 서보드라이버를 내장하고 있어서 이송속도 명령(Vc)을 입력받아 각 축에 대한 실제의 이송속도(Va)를 절삭공정부(12)로 출력한다.
절삭공정부(12)는 절삭공적이 실제로 수행되는 부분으로서 절삭공정부(12)로부터 절삭력을 측정할 수 있다. 절삭공정부(12)로부터 절삭력을 측정하는 방법은 다양하며, 이송모터의 전류 감지를 통한 간접 측정 방법이 바람직하다.
본 발명이 적응 제어 기법을 근간으로 하고 있으므로, 제어대상계를 모델링하여 모델변수를 추정하고, 추정된 모델변수에 의하여 제어이득을 조정하는 것이 필수적이다.
본 발명에 의한 적응 제어 장치(20)는 제어부(21)와 모델변수추정부(22) 및 제어이득조정부(23)로 구성된다.
모델변수추정부(22)는 제어대상계(10)를 모델링하여 실제 관측되는 입력인 이송속도 명령(Vc)과 출력인 절삭력(Fc)에 대하여 모델변수를 추정한다. 모델변수추정부(22)에 의하여 추정된 제어대상계의 모델변수값은 제어이득조정부(23)로 입력된다.
제어이득조정부(23)는 본 발명에 의한 적응제어장치 전체의 폐루프가 원하는 댐핑계수를 가지며 점근적으로 안정성을 만족하도록 제어이득을 조정한다.
제어부(21)는 제어이득조정부(23)로부터 제어이득값에 따라서 가공 중에 허용되는 기준 절삭력(Fc ref)과 제어대상계(10)로부터 피드백된 실제 절삭력(Fc)의 차가 최소가 되도록 하는 이송속도 명령(Vc)을 출력한다.
본 발명에 의한 적응 제어 장치의 특징은 제어부(21)로부터 출력되어 제어대상계(10)로 입력되는 이송속도 명령을 전달하는 형식에 있다.
본 발명에서 이송속도명령은 적응제어부(20)가 구현된 PC에서 8비트의 2진 디지털 데이터의 형태로 출력되어 CNC 서보드라이버부(11)내의 PMC(Programmable Machine Controller)로 전달된다. 8비트의 2진 디지털 데이터는 NC 프로그램상의 기준 이송속도에 대하여 0에서 255%에 해당하는 이송속도 오버라이드값에 해당되어 이송속도를 NC 프로그램상에 이미 입력된 기준 이송속도에 대하여 0 내지 255%까지 변화시킬 수 있다.
본 발명에서는 기존의 CNC 공작기계의 이송속도 오버라이드를 통하여 이송속도 명령을 전달하므로 기존의 CNC 공작기계의 구조를 변경시키지 않고 적응제어기법을 실현할 수 있는 것이다.
제2도는 본 발명에 의한 적응 제어 장치에 대한 구체적인 일실시예이다.
제1도에 도시된 적응제어부(10)는 인텔 80486 프로세서가 내장된 PC 에서 소프트웨어로 구성되며, 하드웨어 인터럽트 신호와 신호처리 장치와의 접속을 위하여 타이머가 장착된 디지털 입출력 장치를 PC에 내장하였다.
PC에 의하여 구현된 적응제어부(10)는 기준 절삭력(Fc ref)과 제어대상계(10)로부터 피드백된 실제 절삭력(Fc)의 차가 최소가 되도록 하는 이송속도 명령(Vc)을 8비트의 이송속도 오버라이드의 형식으로 CNC 서보드라이버부(11)로 출력하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 절삭력 제어를 위한 적응 제어 장치는 기존의 상용화된 CNC 공작기계의 이송속도 오버라이드를 통하여 이송속도 명령을 전달함에 의하여 기존의 CNC 공작기계의 구조를 변경시키지 않고 적응제어기법을 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
Claims (2)
- CNC 공작기계의 절삭력을 제어하기 위한 적응 제어 장치에 있어서, CNC 공작기계인 제어대상계를 모델링하여 그 모델변수를 추정하는 모델변수 추정부; 상기 모델변수추정부로부터 추정된 모델변수들을 입력받아 적응 제어 장치 전체의 폐루프가 원하는 댐핑계수를 가지며 점근적으로 안정성을 만족하도록 제어 이득을 조정하는 제어이득조정부, 및 상기 제어이득조정부로부터 입력되는 제어이득값에 따라서 가공 중에 허용되는 기준 절삭력과 제어대상계로부터 피드백된 실제 절삭력의 차가 최소가 되도록 하는 이송속도 명령을 CNC 공작기계의 이송속도 오버라이드의 형식으로 출력하는 제어부를 포함하는 것임을 특징으로 하는 CNC 공작기계의 절삭력을 제어하기 위한 적응 제어 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어부는 디지털 입출력 장치가 내장된 PC에 구현되어 이송속도 명령을 8비트의 2진 디지털 데이터로 출력하는 것임을 특징으로 하는 CNC 공작기계의 절삭력을 제어하기 위한 적응 제어 장치.
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| KR1019960001754A KR0181768B1 (ko) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | 절삭력 제어를 위한 적응 제어 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019960001754A KR0181768B1 (ko) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | 절삭력 제어를 위한 적응 제어 장치 |
Publications (2)
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| KR970058844A KR970058844A (ko) | 1997-08-12 |
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Family Applications (1)
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| KR1019960001754A KR0181768B1 (ko) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | 절삭력 제어를 위한 적응 제어 장치 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR0181768B1 (ko) |
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- 1996-01-26 KR KR1019960001754A patent/KR0181768B1/ko not_active IP Right Cessation
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