KR100188262B1 - 수치제어장치의 공구경로 보정 방법 - Google Patents

Abstract

수치제어를 위한 프로그램을 1명령 단위로 읽어 분석하고; 명령 분석결과, 프로그램 종료명령이면 작업을 종료하고; 명령 분석결과, 프로그램 종료명령이 아니면 공구경로 보정플래그의 상태를 체크하고; 공구경로 플래그가 세트상태이면, 접선대상 블록의 내용을 분석하고; 블록내용 분석단계의 분석결과, 접선대상 블록간의 관계가 미소직선이 발생되지 않는 경우에는 종래와 동일하게 공구경로를 보정하여 목표위치를 계산하고, 계산된 목표위치를 모터의 구동을 위하여 출력하고; 블록내용 분석단계의 분석결과, 접선대상 블록간의 관계가 미소직선이 발생되는 경우에는 블록들을 보정량 만큼 각각 보정한 후, 접선대상 블록간의 접속점에서 공구의 진행속도가 일정하도록 교점을 산출하고, 산출된 교점을 모터의 구동을 위하여 출력하는 단계들을 수행함으로써, 공구경로 보정시 미소직선이 발되지 않도록 공구경로를 산출하여 가공물에 공구 자국이 발생하는 것을 방지한 수치제저장치의 공구경로 보정 방법에 관한 것이다 .

Description

수치제어장치의 공구경로 보정 방법

본 발명은 수치제어(Numer ical Control)장치의 공구경로(Tool Track) 보정 방법에 관한 것으로, 특히 공작기계용 수치제어장치(일명 CNC(Computerized NC)라고 함)에서 공구경로 보정시 블록간의 접선지점에서 발생되는 미소직선에 의하여 가공물에 공구 자국이 발생하는 것을 방지하기 위하여 공구의 진행경로를 보정하는 방법에 관한 것이다.

공구경로의 보정은 공구의 진행 경로를 보정하는 것으로, 자동화 추세에 따라 수치형태로 주어지는 지령에 따라 자동제어를 하는 수치제어장치를 이용한 공구경로의 보정이 제안되었다.

이러한 수치제어장치를 이용한 공구경로 보정시, 직선과 원호, 원호와 직선 및 원호와 원호가 만날 경우, 접선각도가 가공물 측에서 볼 때 180° 보다 약간 크게 되면 미소직선이 발생하게 된다.

즉, 제1도에 도시된 바와 같이 직선 L과 원호 R의 접선각도가 가공물 측에서 볼 때 180° 보다 약간 크게 되면 교점 S1과 교점 S2가 새로운 공구경로 교점으로 산출된다. 여기서 교점 S1은 교점 L의 방향벡터과 원호R의 방향벡터의 직선교점으로 구해지며, 교점 S2는 교점 A에 원호 R의 법선벡터를 더한 값으로 구해진다.

이 방식으로 교점을 구할 경우 교점 S1과 교점 S2사이에 제1도에 도시된 바와 같은 미소직선이 발생하게 된다.

이 미소직선은 공구가 속도변환을 하기에는 매우 짧아, 공구가 가공물의 미소직선을 지나갈 때 제2도에 도시된 바와 같이 직선과 원호 구간에 비해 진행 속도가 급격하게 저하된다.

이와 같은 공구의 진행속도의 저하는 직선과 원호에 비해서 진행 속도 당 공구의 회전수가 더 많아 가공물을 원하는 폭보다 더 많이 절삭시키고, 이로 인하여 미소직선 지점에서 공구의 작국을 남기는 문제점을 발생시켰다.

본 발명의 목적은, 수치제어장치의 공구경로 보정시 미소직선이 발생되지 않도록 공구의 경로를 산출하여 가공물에 공구자국이 발생하는 것을 방지할 수 있는 수치제어장치의 공구경로 보정 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 방법은, 공구경로 보정을 위하여 공작용 기계의 각 축을 구동하는 모터를 구비한 수치제어장치의 공구경로 보정 방법에 있어서, 수치제어를 위한 프로그램을 1명령 단위로 읽어 분석하는 제1단계; 상기 명령 분석결과, 프로그램 종료명령이면 작업을 종료하는 제2단계; 상기 제1단계의 명령 분석결과, 프로그램 종료명령이 아니면 공구경로 보정 플래그의 상태를 체크하는 제3단계; 상기 제3단계에서 공구경로 플래그가 세트 상태이면, 접선대상 블록의 내용을 분석하는 제4단계; 상기 제4단계의 분석결과, 접선대상 블록간의 관계가 미소직선이 발생되지 않는 경우에는 종래와 동일하게 공구경로를 보정하여 목표위치를 계산하고, 계산된 목표위치값으로 모터를 제어하는 제5단계; 상기 제4단계의 분석결과, 상기 접선대상 블록간의 관계가 상기 미소직선이 발생되는 경우에는 상기 블록들을 보정량 만큼 각각 보정한 후, 상기 접선대상 블록간의 접속점에서 공구의 진행속도가 일정하도록 교점을 계산하여 목표위치값을 산출하고, 산출된 목표위치값으로 모터를 제어하는 제6단계; 및 상기 제3단계에서 공구경로 플래그가 세트상태가 아니면, 공구경로 보정 개시명령이 인가된 상태인지를 체크하여 공구경로 보정개시명령이 인가되지 않았으면, 공구경로를 보정하지 않고 목표위치를 계산하고, 계산된 목표위치값으로 모터를 제어하는 제7단계를 구비한다.

제1도는 종래 수치제어장치의 공구경로 보정시 직선과 원호간의 접선지점에서 의 공구경로를 나타낸 산출예시도이고,

제2도는 제1도의 공구경로 산출시 공구의 진행속도 패턴을 나타낸 도면이고,

제3도는 본 발명에 따른 공구경로 보정 방법을 수행하기 위한 수치제어장치를 나타낸 블록도이고,

제4도는 본 발명에 따른 공구경로 보정 나타낸 흐름도이고,

제5도는 공구경로 보정시 직선과 원호간의 접선지점에서의 본 발명에 따른 수치제어장치의 공구경로를 나타낸 산출예시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

301 : 중앙제어장치(CPU) 302 : 롬(ROM)

303 : 램(RAM) 304 : 수동입력부

305 : 위치제어부 306 : 서보회로

307 : 모터 308 : 입출럭(I/0)회로

309 : 기계 310 : 표시부

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제3도는 본 발명에 따른 공구경로 보정 방법을 수행하기 위한 수치제어장치의 블록도로서, 전 기능을 제어하기 위한 실행데이터를 생성하는 주앙제어장치(301; 이하 CPU(Central Processing Unit)라고 칭함), 수치제어장치의 전기능을 제어하기 위한 시스템 프로그램이 로딩되어 있는 롬(302, ROM)과, NC프로그램 및 시스템데이터를 저장하고 있는램(303, RAM)과 , 절삭유, 공구교환 및 주축회전과 같은 공작용기계(309)로 구성되어 있다.

또한, 기계(309)와 CPU(301)간의 데이터를 입출력하기 위한 입출력회로(308)와, 기계(309)의 각 축을 구동시키기 위한 모터(307)와, CPU(301)에서 제공되는 위치데이터에 의하여 모터(307)의 구동위치를 제어하기 위한 위치제어부(305)와, 위치제업부(305)에 의해 제어되어 모터(307)를 구동시키기 위한 서보회로(306)와, 사용자의 명령을 인가하기 위한 수동입력부(304)와, 수치제어장치 운영상에 발생되는 각종 데이터를 표시하기 위한 표시부(310)로 구성되어 있다.

즉, CPU(301)는 램(303)으로부터 프로그램을 읽어들여 해석한 후 실행데이터를 생성하고, 이 실행데이터를 위치제어부(305)에 보내 모터(307)를 구동시킨다.

또한, CPU(301)는 실행데이터를 입출력회로(308)로도 기계측 장치(309)를 구동시킨다.

제4도는 본 발명에 따른 공구경로 보정방법에 대한 흐름도이다.

제5도는 공구경로 보정시 직선과 원호간의 접선지점에서의 본 발명에 따른 수치제어장치의 공구경로 산출예시도이다.

그러면 제3도 및 제5도를 참조하여 제4도에 도시된 본 발명에 따른 공구경로 보정 방법에 대한 과정을 상세하게 설명하기로 한다.

우선 제 401단계에서 CPU(301)는 램(303)에 로딩되어 있는 NC(Numerical Control)프로그램으로부터 한 명령라인을 리드(read)한다.

그리고 리드한 한 명령라인의 데이터를 분석한다. 분석결과, 프로그램종료 명령이면 CPU(301)는 제 402단계를 통해 제403단계로 진행되어 작업을 종료한다. 그러나 분석결과, 종료명령이 아니면, 제 402단계에서 제 404단계로 진행되어 공구경로 보정 플래그(COMP_F)가 1로 설정되어 있는지를 체크한다.

체크결과, 공구경로 보정플래그가 1로 설정되어 있지 않으면, 제 404단계에서 제 405단계로 진행되어 공구겨로 보정개시명령(G41)이 인가된 상태인지를 체크한다. 체크결과, 공구경로 보정개시명령(G41)이 인가된 상태가 아니면, 제 405단계를 통해 제 406단게로 진행되어 공구경로의 보정이 없는 목표위치값을 계산하고, 제 407단계로 진행되어 계산된 목표위치값을 위치제어부(305)로 출력한 다음 제 401단계로 리턴된다.

그러나 제 405단계에서 공구경로 보정개시명령(G41)이 인가된 상태이면, 제 408단계로 진행되어 공구경로 플래그(COMP_F)를 1로 설정한 뒤, 제 401단계로 리턴된다.

한편, 제 404단계에서 공구경로 보정플래그(COMP_F)가 1로 설정된 경우에, 제 409단계로 진행되어 공구경로 보정 대상이 된 두 블록이 직선과 원호인지를 체크한다.

직선과 원호가 아니면 제 410단계로 진행되어 상술한 두 블록이 원호와 직선인지를 체크한다. 체크결과, 원호와직선이 아니면 제 411단계로 진행되어 두블록이 원호와 원호인지를 체크한다. 체크결과, 원호와 원호도 아니면 미소직선이 발생되는 경우가 아니므로(예를 들어 직선과 직선인 경우임) 제 412단계로 진행되어 종래 방식대로 공구경로 보정을 위한 목표위치를 계산한다. 여기서 종래 방식은 제1도에 도시된 바와 같이 법선벡터와 방향벡터를 이용한 보정에 의하여 교점을 산출하는 방식이다.

그리고 제 414단계로 진행되어 계산된 목표위치값을 위치제어부(305)로 출력한 다음 제 401단계로 리턴된다.

제 409단계의 체크결과, 두블록이 직선과 원호이거나 제 410단계의 체크결과, 두블록이 원호와 직선이거나 제 411단계의 체크결과, 두블록이 원호와 원호이면 제 414단계로 진행되어 두블록의 교각(또는 사이각)이 180° 보다 크거나 파라미터 설정값(α)보다 작은지를 체크한다. 여기서 파라미터 설정값은 180° 보다 약간 큰 각도로서 180° 로 취급할 수 있는 각도로, 예를 들어 약 185° 정도가 된다.

체크결과, 두 블록의 교각이 180° 보다 크거나 파라미터 설정값(α)보다 작지 않으면 상술한 제 412단계로 진행되어 종래 방식대로 공구경로 보정을 위한 목표위치를 계산하는데, 원호와 원호의 경우에는 교점이 3개 산출되고, 직선과 원호 또는 원호와 직선간에는 2개의 교점이 산출된다. 이와 같이 교점(여기서 교점은 목표위치가 됨)이 산출되면, 제 412단계로 진행되어 계산되 목표위치를 위치제어부(305)로 전송한 뒤, 제 401단계로 리턴된다.

그러나 두 블록의 교각이 180° 보다 크거나 파라미터 설정값(α)보다 작으면 제 414단계에서 제 415단계로 진행되어 본 발명에 따라 두 블록을 보정량만큼 이동시킨 후, 교점을 산출한다.

즉, 제5도에 도시된 바와같이 상술한 두 블록이 직선 L과 원호 R인 경우에 직선 L에 대해 직선의 법선벡터만큼 이동시켜 새로운 직선을 만들고 원호 R에 대해서는 원호의 법선벡터만큼 떨어진 새로운 원호를 만든다. 그리고 나서 이 두 새로운 직선과 원호의 교점(S1)을 목표위치로 산출한 다음, 제 413단계로 진행되어 산출된 목표위치를 위치제어부(305)로 전송하고, 제 401단계로 리턴된다.

이와 같은 하나의 교점을 목표위치로 제공함으로써, 직선 L에서 원호 R로 이동할 때 공구의 진행속도는 일정하게 유지된다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 수치제어장치에 의하여 공구경로를 보정할 때, 두 블록간의 교각이 180° 에 근접하게 클 때 미소직선이 발생되지 않도록 교점을 산출하여 공구의 진행속도를 일정하게 함으로써, 가공물에 공구 자국이 발생하는 것을 방지하여 가공물을 보다 정밀하고 매끄럽게 절삭할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 공구경로 보정을 위하여 공작용 기계의 각 축을 구동하는 모터를 구비한 수치제어장치의 공구경로 보정 방법에 있어서, 수치제어를 위한 프로그램을 1명령 단위로 읽어 분석하는 제1단계; 상기 명령 분석결과, 프로그램 종료명령이면 작업을 종료하는 제2단계; 상기 제1단계의 명령 분석결과, 프로그램 종료명령이 아니면 공구경로 보정플래그의 상태를 체크하는 제3단계; 상기 제3단계에서 공구경로 플래그가 세트 상태이면, 접선대상 블록의 내용을 분석하는 제4단계; 상기 제4단계의 분석결과, 접선대상 블록간의 관계가 미소직선이 발생되지 않는 경우에는 종래와 동일하게 공구경로를 보정하여 목표위치를 계산하고, 계산된 목표위치값으로 모터를 제어하는 제5단계; 상기 제4단계의 분석결과, 상기 접선대상 블록간의 관계가 상기 미소직선이 발생되는 경우에는 상기 블록들을 보정량 만큼 각각 보정한 후, 상기 접선대상 블록간의 접속점에서 공구의 진행속도가 일정하도록 교점을 계산하여 목표위치값을 산출하고, 산출된 목표위치값으로 모터를 제어하는 제6단게; 및 상기 제3단계에서 공구경로 플래그가 세트상태가 아니면, 공구경로 보정 개시명령이 인가된 상태인지를 체크하여 공구경로 보정개시명령이 인가되지 않았으면, 공구경로를 보정하지 않고 목표위치를 계산하고, 계산된 목표위치값으로 모터를 제어하는 제7단계를 구비한 것을 특징으로 하는 수치제어장치의 공구경로 보정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제7단계의 공구경로 보정 방법은, 상기 공구경로 플래그가 세트상태가 아니면, 공구경로 보정 개시명령이 인가된 상태인지를 체크하는 제71단계; 상기 제71단계에서 공구경로 보정개시명령이 인가되지 않았으면, 공구경로를 보정하지 않고 목표위치를 계산하고, 계산되 목표위치값으로 모터를 제어하는 제72단계; 및 상기 제71단계에서 공구경로 보정개시명령이 인가되었으면, 상기 공구경로 플래그를 세트한 후, 상기 제1단계의 명령 분석단계로 리턴하는 제8단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치제어장치의 공구경로 보정 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제6단계의 미소직선이 발생되는 경우는, 상기 접선대상 블록이 직선과 원호, 원호와 직선, 원호와 원호인 경우이면서 두 블록간의 교각이 가공물 측에서 볼 때 180° 보다 크거나 파라미터 설정값(α)보다 작은 경우임을 특징으로 하는 수치제어장치의 공구경로 보정 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 파라미터 설정값은, 상기 180°에 근접한 값으로 공구경로 보정시 상기 180˚로 인정할 수 있는 각도 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 수치제어장치의 공구경로 보정 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 접선대상 블록이 직선과 원호인 경우, 하나의 교점만을 생성하여 목표위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 수치제어장치의 공구경로 보정 방법.