KR100442577B1 - 수치제어장치 - Google Patents

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KR100442577B1
KR100442577B1 KR10-2002-0021854A KR20020021854A KR100442577B1 KR 100442577 B1 KR100442577 B1 KR 100442577B1 KR 20020021854 A KR20020021854 A KR 20020021854A KR 100442577 B1 KR100442577 B1 KR 100442577B1
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마츠모토이치로
후지타준
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도시바 기카이 가부시키가이샤
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Abstract

수치제어장치에 관한 본 발명은 서보모터에 지령 가속도를 제공하는 지령부, 서보모터의 부하에 관한　역치 패러미터를 기억하는 패러미터 기억수단, 그리고 서보모터의 부하를 측정하는 부하 측정 수단을 포함하고 있다. 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하와 상기　역치 패러미터가 부하 비교 수단에 의하여 비교되고, 부하 비교 수단에 의해 비교된 결과에 근거하여 가속도 조정 수단은 서보모터에 대한 지령 가속도를 변경한다. 변경된 지령 가속도에 근거하여 제어 본체부가 서보모터를 제어한다. 본 발명에 따르면, 서보모터에 대한 지령 가속도가 부하 측정 수단에 의해 측정된 부하와 역치 패러미터를 비교한 결과에 기초하여 적절하게 변경된다. 따라서, 공작물의 최대 이송 성능을 이용하면서 서보모터가 과부하 상태로 되는 것을 방지할 수 있다.

Description

수치제어장치{NUMERICAL CONTROLLING UNIT}
본 발명은 서보모터가 과부하 상태로 되지 않도록 당해 서보모터의 가속도를 제어하는 수치제어장치에 관한 것이다.
서보모터의 가속도를 제어하는 여러가지 타입의 수치제어장치가 알려져 있다. 서보모터의 가속도 제어에 있어서, 서보모터의 과부하가 문제가 될 수 있다.
서보모터의 과부하 상태에 관하여, 공작 기계를 예를 들어 설명한다. 공작 기계에 있어서 서보모터의 과부하 상태의 주된 원인으로서, 공작물 또는 공구의 이송시의 마찰 또는 절삭력에 의한 부하와, 공작물 또는 공구의 이송에 대한 가감속 토크에 의한 부하가 생각된다.
종래 기술에 있어서는, 공작 기계의 서보모터의 과부하 상태를 방지하기 위해, 공작물 또는 공구의 이송시의 마찰 또는 절삭력에 의한 부하를 감시한다. 그리고 나서, 당해 부하가 서보모터의 과부하를 초래하지 않도록 서보모터 속도를 제한한다.
게다가, 공작물의 이송에 대한 가감속 토크에 의한 부하가 서보모터의 과부하를 초래하지 않게 하기 위해, 가감속이 빈번하게 발생해도 과부하 상태로 되지 않도록 가속도에 대한 상한치가 설정되어 있다.
이상과 같은 종래 기술에 있어서는, 공작물의 이송 가속도의 상한치가 가감 속이 빈번하게 발생한다는 것을 전제로 한 값에 설정되어 있다. 이것은 공작물의 이송 성능을 충분하게 이용할 수 없다는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명의 목적은 서보모터가 과부하 상태로 되지 않도록 당해 서보모터의 가속도를 제어할 수 있고, 공작물의 이송 성능을 충분히 이용할 수 있는 수치제어장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1실시예의 수치제어장치를 나타내는 개략 블록도; 그리고
도 2는 본 발명에 따른 제 2실시예의 수치제어장치를 나타내는 개략 블록도이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 특징을 가지고 있다. 즉, 본 발명은 서보모터에 지령 가속도를 제공하는 지령부; 상기 서보모터의 부하에 관한　역치 패러미터를 기억하는 패러미터 기억수단; 상기 서보모터의 부하를 측정하는 부하 측정 수단; 상기 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하와 상기　역치 패러미터를 비교하는 부하 비교 수단; 상기 부하 비교 수단에 의해 비교된 결과에 근거하여 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를 변경하는 가속도 조정 수단;그리고 변경된 지령 가속도에 근거하여 서보모터를 제어하는 제어 본체부를 포함하는 수치제어장치이다.
상기 특징에 따르면, 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하와 역치 패러미터의 비교 결과에 근거하여 서보모터에 대한 지령 가속도가 적절하게 변경된다. 따라서, 공작물의 이송 성능을 최대한으로 이용하면서, 서보모터가 과부하 상태로 되는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하가 상기　역치 패러미터를 초과하는 경우에, 상기 가속도 조정 수단이 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를 상기 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하와 상기 역치 패러미터와의 차이분에 상응하는 값만큼 감소시키게 되어 있다.
이것에 의하면, 서보모터의 부하가 그 최대치인 역치 패러미터에 대해 적절하게 제한된다. 따라서, 서보모터가 과부하 상태로 되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
이 경우, 일단 가속도가 감소된 후에 상기 부하측정 수단에 의하여 측정된 부하가 상기　역치 패러미터를 소정량 이상 밑도는 경우에는, 상기 가속도 조정 수단은 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를 상기 가속도의 이전의 감소분의 범위내에서, 상기 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하와 상기　역치 패러미터의 차이분에 상응하는 값만큼 증대시키게 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 가속도 조정 수단에 의한 적절한 제어에 의하여, 공작물의 이송 성능을 최대한으로 이용할 수 있다.
예를 들면, 부하 측정 수단은 서보모터에 대한 토크 지령치로부터 서보모터의 부하를 측정하게 되어 있다.
또, 본 발명은 서보모터에 지령 가속도를 제공하는 지령부; 상기 서보모터의 부하에 관한　역치 패러미터를 기억하는 패러미터 기억 수단; 상기 서보모터의 부하를 예측하는 부하 예측 수단; 상기 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하와 상기 역치 패러미터를 비교하는 부하 비교 수단; 상기 부하 비교 수단에 의해 비교된 결과에 근거하여 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를 변경하는 가속도 조정수단; 그리고 변경된 지령 가속도에 근거하여 서보모터를 제어하는 제어 본체부를 포함하고 있는 수치제어장치이다.
상기 특징에 따르면, 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하와 역치 패러미터의 비교 결과에 근거하여 서보모터에 대한 지령 가속도가 적절하게 변경된다. 따라서, 공작물의 이송 성능을 최대한으로 이용하면서 서보모터가 과부하 상태로 되는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하가 상기　역치 패러미터를 초과하는 경우에, 상기 가속도 조정 수단은 상기 서보모터에 대한 가속도를 상기 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하와 상기　역치 패러미터와의 차이분에 상응하는 값만큼 감소시키도록 되어 있다.
이러한 특징에 의하면, 서보모터의 부하가 그 최대치인 역치 패러미터에 대해 적절하게 제한된다. 따라서, 서보모터가 과부하 상태로 되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
이 경우, 일단 가속도가 감소된 후에 상기 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하가 상기　역치 패러미터를 소정량 이상 밑도는 경우, 상기 가속도 조정 수단은 상기 서보모터에 대한 가속도를 상기 가속도의 감소분의 범위내에서, 상기 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하와 상기　역치 패러미터와의 차이분에 상응하는 값만큼 증대시키게 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 가속도 조정 수단에 의한 적절한 제어에 의하여, 공작물의 이송 성능을 최대한으로 이용할 수 있다.
예컨대, 부하 예측 수단은 서보모터에 대한 제어 프로그램의 연속된 복수 블록을 판독하고, 그리고 나서 상기 제어 프로그램에 의한 가감속 토크의 실효값으로부터 모터의 부하를 예측하도록 되어 있다.
(실시예)
도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 수치제어장치의 제 ｌ실시예의 개략적인 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예의 수치제어장치(10)는 제어 대상인 서보모터(20)에 접속되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 수치제어장치(10)는 서보모터(20)에 지령 가속도를 제공하는 지령부(11), 서보모터(20)의 부하에 관한 역치 패러미터를 기억하는 패러미터 기억 수단(12), 그리고 서보모터(20)의 부하를 측정하는 부하 측정 수단(13)을 포함하고 있다.
본 실시예의 패러미터 기억 수단(12)은 서보모터(20)의 부하에 관한 역치 패러미터로서 서보모터(20)의 연속 정격 토크값(Tr)을 기억하고 있다.
본 실시예의 부하 측정 수단(13)은 서보모터(20)의 토크 지령치로부터 서보모터(20)의 부하를 측정하도록 되어 있다. 서보모터(20)의 토크 지령치는 서보모터(20)의 온도에 대응하고 있다. 따라서, 당해 토크 지령치를 계측함으로써 서보모터(20)의 온도를 얻을 수 있다. 서보모터(20)의 임계(한계)부하는 서보모터(20)의 소손(燒損)을 일으키는 서보모터(20)의 임계(한계)온도에 대응하고 있다. 그러므로, 토크 지령치로부터 서보모터(20)의 부하 상태를 알 수 있다.
다만, 열전대 등을 이용함으로써, 서보모터(20)의 온도를 직접적으로 검출할 수 있고, 이 온도를 서보모터(20)의 부하 상태로서 이용할 수도 있다
또한, 본 실시예의 부하 측정 수단(13)은 서보모터(20)의 부하 상태를 부하 실효　토크(Ta)로서 예측하거나 적산하도록 되어 있다.
수치제어장치(10)는 서보모터(20)의 연속정격 토크값(Tr)(역치 패러미터)과 부하 측정 수단(13)에 의하여 상기와 같이 측정된 서보모터(20)의 현재의 부하 실효　토크(Ta)를 비교하는 부하 비교 수단(14)을 가지고 있다.
수치제어장치(10)는 부하 비교 수단(14)에 의한 비교 결과에 근거하여 서보모터(20)의 지령 가속도를 변경하는 가속도 조정 수단(15)과, 변경된 지령 가속도에 근거하여 서보모터(20)를 제어하는 제어 본체부(16)를 가지고 있다.
부하 비교 수단(14)에 의한 비교의 결과, 현재의 부하 실효　토크(Ta)가 연속 정격 토크값(Tr)을 밑도는 경우에는, 가속도 조정 수단(15)은 서보모터(20)의 지령 가속도를 변경하지 않는다. 이 경우, 제어 본체부(16)는 지령부(11)로부터 제공된 서보모터(20)의 지령 가속도에 근거하여 서보모터(20)를 제어하도록 되어있다.
부하 비교 수단(14)에 의한 다른 비교의 결과, 현재의 부하 실효 토크(Ta)가 연속 정격 토크값(Tr)을 초과하고 있는 경우에는, 가속도 조정 수단(15)은 서보모터(20)의 지령 가속도를 현재의 부하 실효　토크(Ta)와 연속 정격 토크값 (Tr)과의 차이분에 상응하는 값, 특히 당해 차이분에 비례하는 값만큼 감소시키게 되어 있다. 이때의 비례 계수를 K로 하고, 원래의 지령 가속도를 A(프로그램값)로 나타내고, 변경된 지령 가속도를 A(보정값)로 나타내면, 아래의 식이 만족된다.
A(보정값)= A(프로그램값)- K(Ta－Tr) ……(1)
여기서, A(보정값)≤ A(프로그램값)라는 관계를 만족한다.
다음에, 본 실시예의 작용에 관하여 설명한다.
기본적으로, 서보모터(20)는 지령부(11)로부터의 지령 가속도에 따라 제어본체부(16)에 의하여 제어된다. 지령 가속도가 상승하면, 서보모터(20)의 부하 실효　토크도 상응하여 상승한다.
서보모터(20)에 대한 지령 가속도와 서보모터(20)의 부하 실효　토크와의 관계는 서보모터(20)의 특성에 따라 변화한다. 그러나, 증감에 관해서는, 서보모터(20)에 대한 지령 가속도와 서보모터(20)의 부하 실효　토크는 대체로 서로 상응한다.
서보모터(20)의 가속도 제어되는 동안, 부하 측정 수단(13)은 서보모터(20)의 토크 지령치로부터 서보모터(20)의 부하를 측정한다. 이 측정은 미리 설정된 각각의 샘플링 시간마다 반복된다.
예컨대, 서보모터(20)의 토크 지령치에 근거하여 예측된 시간(t1)에 있어서 부하 실효　토크(T1)가 연속 정격 토크값(Tr)을 초과하는 경우, 당해 시점(t1)의 지령 가속도 A(프로그램값)가 아래식에 따라 가속도 A(보정값-1)로 변경된다.
A(보정값-1) = A(프로그램값) - K(Tｌ－Tr)
그리고, 당해 가속도 A(보정값-1)에 따라 제어 본체부(16)가 서보모터(20)를 제어한다.
이상과 같이, 본 실시예에 따르면, 부하 측정 수단(13)에 의하여 측정된 부하 실효　토크(Ta)와 연속 정격 토크값(Tr)과의 비교 결과에 근거하여, 서보모터(20)의 가속도가 적절하게 변경된다. 그러므로, 공작물의 이송에 있어서 서보모터(20)의 성능을 최대한으로 이용하면서, 서보모터(20)가 과부하 상태로 되는 것을 방지할 수 있다.
또, 가속도 조정 수단(15)이 부하 측정 수단(13)에 의하여 측정된 부하 실　토크(Ta)와 연속 정격 토크값(Tr)과의 차이분에 비례한 값만큼 서보모터(20)의 지령 가속도를 증감시키도록 되어 있다. 따라서, 서보모터(20)의 부하 실효 토크가 그 최대치인 연속 정격 토크값(Tr)에 대해서 적절하게 제한된다. 그 결과, 서보모터(20)가 과부하 상태로 되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2실시예에 관하여 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2실시예의 수치제어장치(10)는 부하 측정 수단 대신에, 부하 예측 수단(33)을 포함하고 있다.
본 실시예의 부하 예측 수단(33)은 서보모터(20)에 대한 제어 프로그램의 연속된 복수의 블록을 판독하여, 상기 제어 프로그램에 의한 가감속 토크의 실효값을 부하 실효 토크로서 산출하도록 되어 있다.
제 2 실시예의 그 밖의 구성 또는 구조는 도 1에 도시된 제 1실시예와 대체로 동일하다. 따라서, 제 2실시예의 그 밖의 구성 또는 구조는 제 1실시예와 동일한 참고 부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다.
각각의 시간(t1~ｔn)에 있어서 각각의 실효　토크(T1~Tn)가 도출된 경우, 가감속 토크의 실효값은 아래의 식에 의하여 얻을 수 있다.
제 2실시예에 따르면, 제 ｌ실시예의 부하 측정 수단(13)은 불필요하기 때문에, 외란 등에 대해 보다 강한 제어를 실현하는 것이 가능하다. 또, 가감속 토크의 실효값이 미리 산출되면, 변경된 지령 가속도가 미리 설정될 수 있다.
게다가, 수치제어장치는 부하 측정 수단과 부하 예측 수단의 양자를 동시에 갖추는 것도 가능하다. 그 경우, 부하 측정 수단과 부하 예측 수단의 어느 쪽만이 선택적으로 사용될 수 있다. 또한, 가속도가 부하 측정 수단에 의한 측정치에 근거하여 변경(보정)된 후, 상기 변경된 가속도는 부하 예측 수단에 의한 예측치에 근거하여 더 변경될 수 있다.
더우기, 상기 실시예들은 부하 실효 토크가 역치 패러미터에 근접하는 최대의 가속도를 언제나 사용하는 제어를 실현하도록 개선될 수 있다.
상세하게는, 예컨대, 제 1실시예에 있어서, 일단 가속도가 감소된 후에 상기부하 측정 수단(13)에 의하여 측정된 부하(부하 실효 토크(Ta))가 상기　역치 패러미터(연속 정격 토크(Tr))보다 소정량 이상 밑도는 경우에는, 상기 가속도 조정 수단(15)은 상기 서보모터(20)에 대한 지령 가속도를 상기 가속도의 이전의 감소분의 범위내에서, 상기 부하 측정 수단(13)에 의하여 측정된 부하와 상기　역치 패러미터의 차이분에 상응하는 값만큼 증대시키도록 되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 제 2실시예에 있어서, 일단 가속도가 감소된 후에 상기 부하 예측 수단(33)에 의하여 예측된 부하(부하 실효 토크(Ta)(가감속 토크의 실효값))가 상기　역치 패러미터(연속 정격 토크(Tr))보다 소정량 이상 밑도는 경우에는, 상기 가속도 조정 수단(15)은 상기 서보모터(20)에 대한 지령 가속도를 상기 가속도의 이전의 감소분의 범위내에서, 상기 부하 예측 수단(33)에 의하여 예측된 부하와 상기　역치 패러미터의 차이분에 상응하는 값만큼 증대시키도록 되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 부하 측정 수단에 의해 측정된 부하 또는 부하 예측 수단에 의해 예측된 부하와 역치 패러미터의 비교 결과에 기초하여 상기 서보모터의 지령 가속도가 적절하게 변경되기 때문에, 공작물의 이송 성능을 최대한으로 이용하면서, 서보모터가 과부하 상태로되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 수치제어장치에 있어서,
    서보모터에 지령 가속도를 제공하는 지령부,
    상기 서보모터의 부하에 관한 역치 패러미터를 기억하는 패러미터 기억수단,
    상기 서보모터의 부하를 측정하는 부하 측정 수단,
    상기 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하와 상기 역치 패러미터를 비교하는 부하 비교 수단,
    상기 부하 비교 수단에 의한 비교 결과에 근거하여 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를 변경하는 가속도 조정 수단, 그리고
    변경된 지령 가속도에 근거하여 서보모터를 제어하는 제어 본체부를 포함하고, 상기 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하가 상기 역치 패러미터를 초과하는 경우에, 상기 가속도 조정 수단은 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를 상기 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하와 상기 역치 패러미터의 차이분에 상응하는 값만큼 감소시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 일단 가속도를 감소시킨 후에 상기 부하 측정 수단에 의하여 측정된 부하가 상기 역치 패러미터보다 소정량 이상 밑도는 경우에는, 상기가속도 조정 수단은 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를, 상기 가속도의 이전의 감소분의 범위내에서, 상기 부하 측정수단에 의하여 측정된 부하와 상기 역치 패러미터의 차이분에 상응하는 값만큼 증대시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 부하 측정 수단은 상기 서보모터에 대한 토크 지령치로부터 당해 서보모터의 부하를 측정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 부하 측정 수단은 상기 서보모터에 대한 토크 지령치로부터 당해 서보모터의 부하를 측정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 부하 측정 수단은 상기 서보모터에 대한 토크 지령치로부터 당해 서보모터의 부하를 측정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  7. 삭제
  8. 수치제어장치에 있어서,
    서보모터에 지령 가속도를 제공하는 지령부,
    상기 서보모터의 부하에 관한　역치 패러미터를 기억하는 패러미터 기억수단,
    상기 서보모터의 부하를 예측하는 부하 예측 수단,
    상기 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하와 상기　역치 패러미터를 비교하는 부하 비교 수단,
    상기 부하 비교 수단에 의한 비교 결과에 근거하여 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를 변경하는 가속도 조정 수단, 그리고
    변경된 지령 가속도에 근거하여 서보모터를 제어하는 제어 본체부를 포함하고, 상기 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하가 상기　역치 패러미터를 초과하는 경우에, 상기 가속도 조정 수단은 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를 상기 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하와 상기　역치 패러미터의 차이분에 상응하는 값만큼 감소시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 일단 가속도를 감소시킨 후에 상기 부하 예측 수단에 의하여 예측된 부하가 상기　역치 패러미터보다 소정량 이상 밑도는 경우에는, 상기 가속도 조정 수단은 상기 서보모터에 대한 지령 가속도를, 상기 가속도의 이전의 감소분의 범위내에서, 상기 부하 예측수단에 의하여 예측된 부하와 상기　역치 패러미터의 차이분에 상응하는 값만큼 증대시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는수치제어장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 부하 예측 수단은 상기 서보모터에 대한 제어 프로그램을 판독하여, 당해 제어 프로그램에 의한 가감속 토크의 실효값으로부터 당해 서보모터의 부하를 예측하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 부하 예측 수단은 상기 서보모터에 대한 제어 프로그램을 판독하여, 당해 제어 프로그램에 의한 가감속 토크의 실효값으로부터 당해 서보모터의 부하를 예측하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 부하 예측 수단은 상기 서보모터에 대한 제어 프로그램을 판독하여, 당해 제어 프로그램에 의한 가감속 토크의 실효값으로부터 당해 서보모터의 부하를 예측하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수치제어장치.
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