KR100238981B1 - 헤드이송방법 및 헤드이송장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소정의 직교좌표공간내에 하나의 에지(edge)정점에 대하여 소정의 사이각을 두고 형성된 제1이송구간 및 제2이송구간을 갖는 에지가 적어도 하나 포함되는 이송경로와, 상기 직교좌표공간내에 상기 이송경로를 따라 이송가능하도록 설치되는 헤드의 이송방법 및 헤드이송장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 헤드이송방법은, 상기 헤드를 상기 제1이송구간을 따라 상기 에지정점까지 이송시키는 단계와; 상기 헤드가 상기 에지정점을 통과하여 폐궤적을 따라 상기 제2이송구간의 이송방향으로 상기 에지정점에 복귀하도록 하는 단계와; 상기 에지정점으로부터 상기 제2이송구간을 따라 상기 헤드를 이송시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 헤드의 선속도를 변화시키지 아니 하고 헤드가 정확하게 에지정점을 통과하도록 할 수 있다.

Description

헤드이송방법 및 헤드이송장치
본 발명은 소정의 직교좌표공간내에 하나의 에지(edge)정점에 대하여 소정의 사이각을 두고 형성된 제1이송구간 및 제2이송구간을 갖는 에지가 적어도 하나 포함되는 이송경로를 가지며, 상기 직교좌표공간내에 상기 이송경로를 따라 이송가능하도록 설치되는 헤드의 이송방법 및 헤드이송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상기 헤드가 상기 에지정점을 통과하여 폐루프를 따라 상기 제2이송구간의 이송방향으로 상기 에지정점에 복귀할 수 있도록 한 헤드이송장치 및 헤드이송방법에 관한 것이다.
제어 대상의 위치와 속도를 수치에 의해 제어하는 수치제어, 즉 NC(Numeric Control)는 일찍부터 공작기계에 적용되어 기계가공의 자동화에 활용되고 있다. 그리고, 최근에는 공작기계 이외의 각종 산업기계의 자동화나 산업용 로봇의 제어계에도 적용되는 등 그 적용분야도 점점 확대되고 있다. NC는 마이크로프로세서를 이용한 계산기 베이스의 제어장치라는 점으로부터 CNC(Computer Numeric Control)라고도 한다.
도 4는 일반적인 헤드이송장치를 갖는 CNC가공장치의 개략적인 제어블록도이고, 도 5는 도 4의 헤드의 이송경로를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 5의 구간별 가감속프로파일을 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, CNC가공장치는 가공물의 형상을 입력받아 프로그램하는 프로그램설정부(53)와, 소정의 직교좌표공간내에 이송가능하도록 설치되는 헤드(51)와, 헤드(51)의 이송을 위한 서보모터(55)와, 서보모터(55)의 제어를 위한 제어부(57)를 가진다. 헤드(51)의 이송공간내에는 헤드(51)의 위치를 감지할 수 있도록 다수의 센서(59)가 부속되어 있으며, 제어부(57)는 사용자인터페이스(61)와 접속되어 사용자로부터의 명령을 수신하며, 프로그램에 따라 헤드(51)가 이송될 수 있도록 서보모터(55)를 제어한다. 또한, 제어부(57)내에는 헤드(51)의 이송에 따른 센서(59)의 감지신호에 기초하여 헤드(51)의 이송경로를 수정할 수 있도록 보정부(63)가 구비되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 프로그램설정부(53)에 의하여 가공물의 형상이 프로그램되면, 제어부(57)는 프로그램된 이송경로를 따라 헤드(51)가 이송되도록 서보모터(55)를 제어한다. 이송경로는 다수의 요소구간으로 분할되며, 각 요소구간은 직선구간 및/또는 원호구간의 조합으로 구성된다. 헤드(51)가 이송경로를 따라 이송되면 보정부(63)는 각 센서(59)에 의하여 감지된 실제의 이송량과 프로그램된 이송량의 차이를 비교하여 이송경로를 보정하게 된다.
한편, 이러한 CNC가공장치 등에 있어서는, 상호 다른 속도성분을 갖는 두 요소구간의 교차지점에서는 관성 등에 의하여 정확한 에지가공형상을 얻을 수 없게 된다. 도 5에 실선으로 도시된 바와 같이 프로그램된 이송경로를 따라 헤드(51)를 이송시키게 되면, 헤드(51)의 실제 이동궤적은 점선과 같이 나타나게 된다. 즉, 소정의 속도성분을 가지고 P(0)지점을 출발하여 P(1)지점을 경유하여 P(2)지점을 향하여 헤드(51)를 이송시키면, 상호 다른 속도성분의 조합으로 에지정점영역에서의 헤드(51)의 이동궤적은 P(3)지점으로부터 속도성분이 서서히 변화하여 P(4)지점에서 P(2)지점을 향하는 속도성분을 갖게 되어 점선과 같이 도시된다. 따라서, 정확한 에지형상을 획득하기 위해서는 헤드(51)를 서서히 감속하여 P(1)지점에 도달하게 하고, P(1)지점에서 헤드(51)의 이송을 정지시켰다가 P(2)지점을 향하여 다시 이송되도록 하여야 한다.
이러한 문제점을 고려하여 미국 특허 번호 US 5,434,489에서와 같이, 위치성분 및 방향성분과 가감속시간을 보정할 수 있도록 다수의 선형필터를 직렬조합하여 헤드가 보다 에지정점에 근접되도록 하는 이송경로의 설정방법 및 시스템이 제시되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 CNC가공장치 등의 헤드이송장치에 있어서는, 정확한 에지영역가공을 위해서 P(0)지점을 출발한 헤드를 서서히 감속시켜 P(1)지점까지 이송하고 P(1)지점에서 정지하였다가 다시 P(2)지점으로 이송시킬 경우, 가공물의 균일한 가공면을 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 헤드의 가감속구간이 다수 발생하게 되어 전체적인 생산성을 저해시키는 문제점이 있다. 그리고, 상기한 선형필터의 조합을 통한 보정방법도 필터의 효율 등을 고려하여 볼 때 에지정점에 접근하는데에는 한계가 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 헤드의 선속도를 변화시키지 아니 하고 헤드가 정확하게 에지정점을 통과할 수 있는 헤드이송방법 및 헤드이송장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 헤드이송장치의 제어블록도,
도 2는 도 1의 헤드의 이송경로를 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2의 구간별 가감속프로파일을 설명하기 위한 도면,
도 4는 종래의 헤드이송장치의 개략적인 제어블록도,
도 5는 도 4의 헤드의 이송경로를 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 5의 구간별 가감속프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 헤드 3 : 이송모터
5 : 이송제어부 7 : 경로설정부
9 : 보정부 11 : 콘트롤러
13 : 사용자인터페이스 15 : 센서
상기 목적은, 본 발명에 따라, 소정의 직교좌표공간내에 하나의 에지(edge)정점에 대하여 소정의 사이각을 두고 형성된 제1이송구간 및 제2이송구간을 갖는 에지가 적어도 하나 포함되는 이송경로와, 상기 직교좌표공간내에 상기 이송경로를 따라 이송가능하도록 설치되는 헤드의 이송방법에 있어서, 상기 헤드를 상기 제1이송구간을 따라 상기 에지정점까지 이송시키는 단계와, 상기 헤드가 상기 에지정점을 통과하여 폐궤적을 따라 상기 제2이송구간의 이송방향으로 상기 에지정점에 복귀하도록 하는 단계와, 상기 에지정점으로부터 상기 제2이송구간을 따라 상기 헤드를 이송시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드의 이송방법에 의하여 달성된다.
상기 폐궤적을 따른 상기 헤드의 이송은 일정한 선속도로 행해지는 것이 바람직하며, 상기 제1이송구간 및 상기 제2이송구간과 상기 폐궤적내에서의 상기 헤드의 이송은 동일한 선속도로 행해지는 것이 효과적이다.
본 발명의 다른 분야에 따르면, 소정의 직교좌표공간내에 이송가능하도록 설치되는 헤드를 갖는 헤드이송장치에 있어서, 상기 직교좌표공간내에 하나의 에지(edge)정점에 대하여 소정의 사이각을 두고 형성된 제1이송구간 및 제2이송구간을 갖는 에지가 적어도 하나 포함되는 이송경로를 따라 상기 헤드를 이송시키는 이송수단과, 상기 제1이송구간을 통과한 상기 헤드가 상기 에지정점을 통과하여 폐궤적을 따라 상기 제2이송구간의 이송방향을 따라 상기 에지정점에 복귀하도록 상기 이송수단을 제어하는 이송제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드이송장치가 제공된다.
상기 이송제어부는 상기 헤드가 상기 폐궤적을 따라 일정한 선속도로 이송될 수 있도록 상기 이송수단을 제어하는 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 상기 이송제어부는 상기 헤드가 상기 제1이송구간으로부터 상기 폐궤적을 지나 상기 제2이송구간까지 동일한 선속도로 이송될 수 있도록 상기 이송수단을 제어하는 것이 더 효과적일 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 헤드이송장치의 개략적인 제어블럭도이며, 도 2는 도 1의 헤드의 이송궤적을 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 헤드의 도 2에 대응한 가감속프로파일을 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 헤드이송장치는 소정의 직교좌표공간내에 이송가능하도록 설치되는 헤드(1)와, 각 직교좌표의 축선방향으로 헤드(1)가 이송될 수 있도록 설치된 복수의 이송모터(3)와, 이송모터(3)의 구동제어를 위한 이송제어부(5)를 가진다. 이송제어부(5)는 사용자인터페이스(13)와 상호 접속되어 가공물 등의 도면을 입력받아 헤드(1)의 이송경로를 설정하는 경로설정부(7)와, 소정의 헤드이송공간내에 설치된 다수의 센서(15)로부터의 신호를 입력받아 헤드(1)의 이송량을 보정하는 보정부(9)와, 이송모터(3)의 제어를 위한 콘트롤러(11)를 가진다.
이러한 구성에 의하여, 하나의 에지정점을 사이에 두고 형성된 제1이송구간 및 제2이송구간을 갖는 에지영역의 이송경로 및 그에 대응한 가감속프로파일은 각각 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같다. 헤드(1)는 시간 t(0)에서
Figure 1019970068392_B1_M0001
의 속도성분을 가지고 P(0)지점을 출발하여 소정의 선속도로 시간 t(1)에서 에지정점인 P(1)지점을 통과하게 된다. P(1)지점을 통과하면서
Figure 1019970068392_B1_M0001
속도성분은 서서히 감소되고 P(1)지점에서 P(2)지점을 향하는
Figure 1019970068392_B1_M0003
속도성분의 반대방향의 속도성분을 갖게 된다.
Figure 1019970068392_B1_M0001
속도성분은 시간 t(3)에서 P(3)지점을 통과하면서 방향이 바뀌게 되며,
Figure 1019970068392_B1_M0003
속도성분은 시간 t(4)에서 P(5)지점을 통과하면서 방향이 바뀌게 된다. 시간 t(5)에서
Figure 1019970068392_B1_M0001
속도성분은 0이되며, 헤드(1)는
Figure 1019970068392_B1_M0003
속도성분을 가지고 P(1)지점으로 복귀하게 된다. P(1)지점을 통과한 헤드(1)는
Figure 1019970068392_B1_M0003
속도성분을 가지고 P(2)지점을 향하여 이송된다. 여기서, 폐궤적의 시간(시간 t(1)부터 시간 t(5)까지)에 대한 각 속도성분의 적분값(변위량)은 0이되며, 이러한 폐궤적은 다양하게 형성될 수 있다.
이와 같이, 하나의 에지정점에 대하여 소정의 사이각을 두고 상호 형성되는 제1이송구간 및 제2이송구간을 갖는 에지를 포함하는 이송경로의 설정방법에 있어서, 헤드를 상기 제1이송구간을 따라 상기 에지정점까지 이송시키는 단계와, 상기 헤드가 상기 에지정점을 통과하여 폐궤적을 따라 상기 제2이송구간의 이송방향으로 상기 에지정점에 복귀하도록 하는 단계와, 상기 에지정점으로부터 상기 제2이송구간을 따라 상기 헤드를 이송시키는 단계를 마련함으로써, 헤드의 구간별 선속도를 변화시키지 아니 하고 헤드가 정확하게 에지정점을 통과하도록 할 수 있다. 이에 의하여, 가공물의 균일한 가공면을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 헤드의 선속도를 변화시키지 아니 하고 헤드가 정확하게 에지정점을 통과할 수 있는 헤드이송방법 및 헤드이송장치가 제공된다.

Claims (6)

  1. 소정의 직교좌표공간내에 하나의 에지(edge)정점에 대하여 소정의 사이각을 두고 형성된 제1이송구간 및 제2이송구간을 갖는 에지가 적어도 하나 포함되는 이송경로와, 상기 직교좌표공간내에 상기 이송경로를 따라 이송가능하도록 설치되는 헤드의 이송방법에 있어서,
    상기 헤드를 상기 제1이송구간을 따라 상기 에지정점까지 이송시키는 단계와;
    상기 헤드가 상기 에지정점을 통과하여 폐궤적을 따라 상기 제2이송구간의 이송방향으로 상기 에지정점에 복귀하도록 하는 단계와;
    상기 에지정점으로부터 상기 제2이송구간을 따라 상기 헤드를 이송시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드의 이송방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폐궤적을 따른 상기 헤드의 이송은 일정한 선속도로 행해지는 것을 특징으로 하는 에지가공방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1이송구간 및 상기 제2이송구간과 상기 폐궤적내에서의 상기 헤드의 이송은 동일한 선속도로 행해지는 것을 특징으로 하는 에지가공방법.
  4. 소정의 직교좌표공간내에 이송가능하도록 설치되는 헤드를 갖는 헤드이송장치에 있어서,
    상기 직교좌표공간내에 하나의 에지(edge)정점에 대하여 소정의 사이각을 두고 형성된 제1이송구간 및 제2이송구간을 갖는 에지가 적어도 하나 포함되는 이송경로를 따라 상기 헤드를 이송시키는 이송수단과;
    상기 제1이송구간을 통과한 상기 헤드가 상기 에지정점을 통과하여 폐궤적을 따라 상기 제2이송구간의 이송방향을 따라 상기 에지정점에 복귀하도록 상기 이송수단을 제어하는 이송제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드이송장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 이송제어부는 상기 헤드가 상기 폐궤적을 따라 일정한 선속도로 이송될 수 있도록 상기 이송수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 헤드이송장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 이송제어부는 상기 헤드가 상기 제1이송구간으로부터 상기 폐궤적을 지나 상기 제2이송구간까지 동일한 선속도로 이송될 수 있도록 상기 이송수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 헤드이송장치.
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