KR100554687B1

KR100554687B1 - 정밀이송을 위한 2축 제어방법

Info

Publication number: KR100554687B1
Application number: KR1020030048440A
Authority: KR
Inventors: 김일규; 이응석; 안동율
Original assignee: 사단법인 엔.씨 공작기계 연구조합; 이응석; 김일규
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2006-02-24
Also published as: KR20050008371A

Abstract

본 발명은 정밀이송을 위한 2축 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축을 양쪽 모터에 의해 구동시켜 상기 축 상의 테이블의 위치제어가 이루어질 수 있도록 하되, 과부하에 따른 진동이나 비틀림이 없이 안정된 상태에서 양쪽 모터에 대한 동시제어가 이루어질 수 있도록 함으로써 2축 제어에 의한 정밀이송을 실현할 수 있도록 한 정밀이송을 위한 2축 제어방법에 관한 것으로서, 이는 축의 일측에 연결된 제1 서보모터의 기동후 연속하여 상기 축의 타측에 연결된 제2 서보모터를 기동시키되, 오실로스코프를 이용하여 제2 서보모터의 기동시간(t2)에서 제1 서보모터의 기동시간(t1)을 뺀 시간을 0에서부터 증가시키면서 전체응답지연시간(S)을 측정하고, 이 오실로스코프의 기동전류의 관찰을 통해 기동전류가 안정적으로 되는 최소시간으로 제2 서보모터의 기동시간(t2)을 결정하여 2축 동시제어기를 통한 동기화가 이루어질 수 있도록 함으로써 과부하에 따른 진동이나 비틀림이 없이 안정된 상태에서 양쪽 모터에 대한 동시제어가 이루어질 수 있게 되고, 이로인해 2축 제어에 의한 정밀이송을 실현할 수 있는 효과를 갖게 된다.

Description

정밀이송을 위한 2축 제어방법{The two shaft control method for precision transfer}

도 1은 본 발명에 의해 제어되는 정밀이송장치의 개략 구성도.

도 2a,도 2b는 모터수에 따른 전체 응답지연시간을 보인 것으로서,

도 2a는 모터 1개 사용시의 전체 응답지연시간(S)을 보인 그래프.

도 2b는 모터 2개 사용시의 전체 응답지연시간(S)을 보인 그래프.

도 3은 모터 1개와 모터 2개 사용시의 축 비틀림량을 보인 그래프.

*도면의주요부분에대한부호의설명

1:축 2:베어링

3:제1 서보모터 4:제2 서보모터

5:커플링 6:2축 동시제어기

본 발명은 정밀이송을 위한 2축 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축을 양쪽 모터의 기동에 의해 회전시켜 2축 동시제어기의 제어명령에 따른 전체응답지연시간을 단축하여 상기 2축 동시제어기에 의한 정밀이송을 실현할 수 있도록 하되, 과부하에 따른 진동이나 비틀림이 없는 안정된 상태로 동기화가 이루어질 수 있도록 한 정밀이송을 위한 2축 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 NC공작기계의 테이블 이송은 볼 스크류 또는 마찰구동장치를 사용하여 축의 한쪽에서만 서보모터를 기동시켜 그 축 상에서 테이블의 위치제어가 이루어질 수 있도록 되어 있는 것으로서, 이렇게 모터 1개를 사용하여 축 상의 테이블 위치를 제어하는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 축의 길이에 비례하여 회전 불균일에 의한 축의 비틀림량이 점차 커짐은 물론 커플링 유격에 의한 슬립(Slip) 현상으로 테이블 이송시간의 지연을 초래하게 됨으로써 테이블의 정밀위치(속도) 제어의 실현이 불가능한 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 그 목적은 축을 양쪽 모터의 기동에 의해 회전시켜 2축 동시제어기의 제어명령에 따른 전체응답지연시간을 단축하여 상기 2축 동시제어기에 의한 정밀이송을 실현할 수 있도록 하되, 과부하에 따른 진동이나 비틀림이 없는 안정된 상태 로 동기화가 이루어질 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 축의 일측에 연결된 제1 서보모터의 기동후 연속하여 상기 축의 타측에 연결된 제2 서보모터를 기동시키되, 오실로스코프를 이용하여 제2 서보모터의 기동시간(t2)에서 제1 서보모터의 기동시간(t1)을 뺀 시간을 0에서부터 증가시키면서 전체응답지연시간(S)을 측정하고, 이 오실로스코프의 기동전류의 관찰을 통해 기동전류가 안정적으로 되는 최소시간으로 제2 서보모터의 기동시간(t2)을 결정하여 2축 동시제어기를 통한 동기화가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한 정밀이송을 위한 2축 제어방법이 제공된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 의한 제어방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 제어되는 정밀이송장치를 보인 개략 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이 상기 정밀이송장치는 테이블(7)이 결합된 축(1)이 구비되고, 상기 축(1)이 회전하는 것에 의해 축(1) 상에서 테이블(7)의 위치이동이 이루어지게 되는 것이며, 상기 축(1)의 양측은 베어링(2)에 의해 회전가능하게 지지된다.

그리고 축(1)의 양쪽에 제1 서보모터(3) 및 제2 서보모터(4)가 구비되는 것으로서, 상기 제1 서보모터(3) 및 제2 서보모터(4)는 커플링(5)에 의해 상기 축(1)과 연결되고, 제1 서보모터(3) 및 제2 서보모터(4)와 전기회로적으로 연결된 2축 동시제어기(6)에 의해 상기 제1 서보모터(3) 및 제2 서보모터(4)가 동기화가 이루 어질 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 정밀이송장치에 있어, 본 발명은 회전 불균일에 의한 축(1)의 비틀림이 없도록 하기 위하여 제1 서보모터(3)의 기동후 연속하여 제2 서보모터(4)를 기동한다. 이때 양쪽 모두 속도제어모드에서 이루어지는 것이며, 상기 제2 서보모터(4)는 목표속도(rpm) 근처에서 기동하게 되므로 회전 마찰력이 줄어들게 됨으로써 정지마찰이 작용하는 제1 서보모터(3)의 응답지연시간(S1)에 비해 상대적으로 응답지연시간(S2)이 짧아지게 된다.(도 2a,도 2b 참조.)

여기서, 상기 제1 서보모터(3)의 응답지연시간(S1)은 2축 동시제어기(6)의 제어명령후 실제 축(1)에 토오크가 전달될때까지의 시간으로서, 도 2a에 도시된 바와 같이 제1 서보모터(3)의 온(ON)으로부터 기동 전류가 일정 또는 최소 변화가 될 때까지의 시간이 되며, 2축 동시제어기(6)에서 조정하지만 실제의 경우는 기계적 마찰 등으로 2축 동시제어기(6)에서 설정된 값보다 길게 나타나게 되고, 실제 응답지연시간은 제어명령 후, 축(1)의 회전속도를 측정하여 알 수 있다.

그리고 제2 서보모터(4)의 기동시간(t2)를 결정하는 방법은, 먼저, 양쪽 모두 속도 제어모드에서 제1 서보모터(3)를 기동하고 즉시 제2 서보모터(4)를 기동한다. 그런 다음 제2 서보모터(4)의 기동시간(t2)에서 제1 서보모터(3)의 기동시간(t1)을 뺀 0에서부터 증가시키면서 전체응답지연시간(S)을 측정한다.

상기 전체응답지연시간(S)의 값은 오실로스코프로 모터의 기동 전류를 측정하며, 제1 서보모터(3)의 온(ON)으로부터 기동 전류가 일정 또는 최소 변화될때까지의 시간을 측정하게 되는 것으로서, 교류 모터의 경우는 기동 전류 파형의 rms값 으로 하고, 서보모터는 목표속도(rpm)에서는 회전부하가 적어지므로 기동전류가 일정 또는 변화가 최소로 된다. 즉, 동마찰 계수가 최소로 되는 것이다.

또한, 제2 서보모터(4)의 기동시간(t2)는 제1 서보모터(3)의 기동시간(t1)과의 간격이 너무 짧게 되면 과부하로 인하 진동이 발생하므로 오실로스코프의 기동전류를 관찰하여 기동전류가 안정적으로 되는 최소시간으로 하게 되는 것이다.

한편, 상기 제1 서보모터(3)의 응답지연시간(S1)은 2축 동시제어기(6)의 제어명령후 축(1)에 토오크가 전달되는 시간으로서, 상기 축(1)이 목표속도(rpm), 즉 회전하기 전의 비틀림 상태이고, 그 비틀림 상태에서 즉시 연속하여 제2 서보모터(4)가 목표속도(rpm) 근처에서 기동하게 됨으로써 동마찰에 의한 회전부하가 적어지는데 반해, 제1 서보모터(3)의 경우에는 초기 정지된 상태에서 기동하게 되므로 제2 서보모터(4)보다 정지마찰에 의한 회전부하가 많이 걸리게 됨으로써 상기 제2 서보모터(4)의 응답지연시간(t2)는 제1 서보모터(3)의 응답지연시간(t1)보다 짧게 나타나게 되는 것이다.(도 2b 참조.)

그리고 상기한 바와 같은 제어방법에 의해 기동되는 2개의 모터로 축을 회전시키는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 1개의 모터로 축을 회전시키는 경우보다 축 비틀림량이 최소 절반 이하로 감소됨을 실험을 통해 알 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명은 오실로스코프의 기동전류가 안정적으로 되는 최소시간으로 제2 서보모터의 기동시간을 결정하여 그 결정된 시간에 따라 제1 서보모터의 기동후 연속하여 제2 서보모터가 기동될 수 있도록 함으로써 비틀림 및 회 전부하 감소에 따른 전체응답지연시간의 단축 효과를 가져오게 되고, 이로인해 진동없이 안정된 상태로 제1 서보모터 및 제2 서보모터에 대한 동기화가 이루어져 정밀이송을 실현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 응답지연시간의 단축으로 회전방향이 반대로 될 때 나타는 백래쉬(back lash) 효과를 절반이상 줄일 수 있는 효과도 갖게 된다.

Claims

축의 일측에 연결된 제1 서보모터의 기동후 연속하여 상기 축의 타측에 연결된 제2 서보모터를 기동시키되, 오실로스코프를 이용하여 제2 서보모터의 기동시간(t2)에서 제1 서보모터의 기동시간(t1)을 뺀 시간을 0에서부터 증가시키면서 전체응답지연시간(S)을 측정하고, 이 오실로스코프의 기동전류의 관찰을 통해 기동전류가 안정적으로 되는 최소시간으로 제2 서보모터의 기동시간(t2)을 결정하여 2축 동시제어기를 통한 동기화가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한 정밀이송을 위한 2축 제어방법.