KR100760895B1 - 고속 피더의 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 피더의 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 소재의 이송과 릴리싱이 원활하고 정밀하게 이루어져 소재가 변형이나 손상없이 정확한 피치와 진직도가 유지되는 고속 가공에 적합한 고속 피더의 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위하여, 프레스의 일측면에 고정되어 소재를 프레스에 공급하는 고속피더에 있어서, 소재를 이동시키기 위한 상/하부 롤러로 이루어지는 피더롤 및 소재의 이동을 조절하기 위하여 상기 일측 롤러를 릴리스시키기 위한 릴리싱캠의 동작을 프레스의 스트로크 위상각에 따라 서보 제어 장치를 이용하여 동기화할 수 있어 소재의 이송과 릴리싱이 원활하고 정밀하게 이루어져 소재가 변형이나 손상없이 정확한 피치와 진직도를 유지하면서 가공되어 가공성이 증대되는 고속피더의 제어 장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.

프레스, 고속피더, 슬라이드, 동기화, 모션제어

Description

고속 피더의 제어 장치 및 그 제어 방법{A control unit and method of numerical control feeder}

도 1은 종래의 피더와 프레스간의 제어 방법을 도시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고속 피더의 제어 장치를 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명이 바람직한 일 실시예에 따른 고속 피더의 제어 방법을 도시하는 개념도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 피더롤의 동작곡선을 도시하는 그래프.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 릴리싱캠의 동작곡선을 도시하는 그래프.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100: 고속피더 102: 릴리스캠용 서보모터 드라이브

103: 릴리스캠용 엔코더 104: 피더롤용 서보 모터 드라이브

105: 피더롤용 엔코더 106: 릴리스캠용 서보 모터

108: 피더롤용 서보 모터 110: 피더롤

120: 릴리싱캠 130: 링크

200: 프레스 202: 슬라이드용 엔코더

210: 슬라이드 300: 메인 컨트롤러

본 발명은 고속 피더의 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프레스의 슬라이드의 위상각 변화에 피더의 동작를 동기화하는 것을 특징으로 하는 고속 피더의 제어 장치 및 그 제어 방법이다.

피더는 언코일러에서 풀려지는 철판을 프레스에 공급하기 위한 장치로 고속피더는 프레스의 슬라이드에 의한 소재의 스탬핑 작업속도가 수 백 SPM(Stroke per moment) 단위로 이루어지는 경우에 사용되는 것으로서, 소재를 이송시키는 피더롤을 프레스의 슬라이드와 동기화시켜 구동시킴으로써 프레스의 빠른 스탬핑 속도에 맞추어 소재가 일정피치로 프레스에 공급되도록 하고 있다.

도 1은 종래의 피더와 프레스간의 제어 방법을 도시하는 단면도이다.

도시된 바와 같이 프레스(20)와 피더(10)의 동기화를 위하여 종래에는 프레스의 구동축(22)과 피더의 피더롤(12)을 기구학적으로 구성된 일련의 기어박스(30)와 캠으로 연결하였다.

그리고, 프레스의 소재 타발시 하형과 상형 사이의 소재가 금형에 물려 들어가면서 소재가 프레스방향으로 당겨지게 되는데, 이때 소재가 피더의 피더롤에 물려 있게 되면, 소재의 변형 또는 손상되는 한편, 가공된 소재의 진직도가 낮아지게 되므로, 슬라이드의 스탬핑(stamping) 작업이 이루어지는 구간에서는 소재를 물고 있는 피더롤을 일정간격 이격시켜 소재가 해방되도록 한다.

이와 같은 릴리싱 기능은 일측 피더롤을 캠이나 실린더로 일정 길이 들어올리고 내리는 작업으로 수행하는데, 슬라이드의 스탬핑작업구간에 정확히 연동되어 릴리싱 기능이 수행되도록 릴리싱기능을 수행하는 릴리싱캠이나 실린더도 피더롤과 마찬가지로 프레스의 구동축에 기구학적으로 연결되어 슬라이드의 사이클운동에 맞추어 동작되도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같이 종래의 고속피더와 프레스의 동기화는 기구학적인 구성으로 구현됨으로써 소재의 이송피치나 릴리싱량, 릴리싱 기간의 조정이 어려웠으며, 서로 맞물리는 기어구조로 이루어져 작동간 마모가 심하였다. 또한, 부품의 교체 및 수리시에는 전체 기어박스를 들어내야 하는 번거로움이 있는 등 여러가지의 사용상의 문제점이 존재한다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 소재의 이송과 릴리싱이 원활하고 정밀하게 이루어져 소재가 변형이나 손상없이 정확한 피치와 진직도가 유지되는 고속 가공에 적합한 고속 피더의 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 프레스의 일측면에 고정되어 소재를 프레스에 공급하는 고속피더에 있어서, 소재를 이동시키기 위한 상/하부 롤러 로 이루어지는 피더롤 및 소재의 이동을 조절하기 위하여 상기 일측 롤러를 릴리스시키기 위한 릴리싱캠에 연결되어 그 동작을 제어하는 각각의 서보모터와; 상기 서보모터에 연결되어 서보모터를 회전시키기 위한 각각의 서보모터 드라이브와; 상기 각각의 서보모터에 연결되어 서보모터의 동작위치를 센싱하는 각각의 엔코더와; 레스의 슬라이드 측에 부착되는 엔코더와; 상기 슬라이드의 위상각에 대응되는 피더롤 및 릴리싱캠의 동작곡선이 내장되고, 상기 각각의 엔코더로부터 실시간으로 슬라이드의 위상각과 피더롤 및 릴리싱캠의 동작위치값이 입력되어, 상기 피더롤 및 릴리싱캠의 구동값을 상기 동작곡선를 통해 인출하여 상기 각각의 서보모터 드라이브를 제어하는 메인 콘트롤러;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 고속피더의 피더롤 및 릴리싱캠이 슬라이드의 위상에 따라 동기적으로 동작되도록 슬라이드의 위상각에 고속피더의 피더롤 및 릴리싱캠의 동작위치를 일대일로 대응시키고, 다양한 생산조건 및 기기운전조건을 만족시키도록 설정된 다수개의 동작곡선이 저장된 메인 컨트롤러에서 현재 작동조건에 맞는 동작곡선을 선택하는 단계와; 상기 프레스의 슬라이드 측에 연결되는 엔코더로부터 실시간으로 슬라이드의 위상각을 센싱하고, 상기 피더롤 및 릴리싱캠의 서보모터에 연결되는 엔코더로부터 실시간으로 각각의 서보모터의 동작 위치값을 센싱하여 메인 콘트롤러에 입력되는 단계와; 상기 슬라이드의 위상각과 각각의 서보모터의 동작위치값 및 내장된 동작곡선을 이용하여 상기 고속피더의 피더롤 및 릴리싱캠의 구동값을 인출하는 단계와; 인출된 각각의 구동값을 피더롤의 서보모터 드라이브와, 릴리싱캠 서버모터드라이브로 입력하는 단계와; 상기 각각의 서버모터 드라이브가 엔코더를 통해 자신의 서버모터의 실제 동작위치를 실시간으로 체크하면서 메인콘트롤러로부터 입력된 구동값을 서보모터가 정확히 구동하도록 제어하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명 고속 피더의 제어 장치 및 그 제어 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고속 피더의 제어 장치를 도시하는 단면도이다.

도시된 바와 같이 철판을 가공하는 프레스(200)의 슬라이드(210)에 연결되는 슬라이드용 엔코더(202)와 상기 프레스(200)에 철판을 공급하는 고속피더(100)의 내부에 위치한 피더롤(110)과 릴리싱캠(120)에 연결되는 각각의 서보모터(106,108), 엔코더(103,105), 서보모터 드라이브(102,104) 및 상기 피더롤(110)과 릴리싱캠(120)을 제어하는 메인컨트롤러(300)로 구성된다.

먼저, 상기 고속피더(100)의 구성에 대해 간략히 살펴보고 본 발명 고속피더 제어 장치를 살펴보기로 한다.

상기 프레스(200) 철판을 공급하는 피더(100)는 언코일러에서 공급되는 철판을 상기 프레스(200)에 공급하는 역할을 하는 피더롤(110)과 철판의 공급을 조절하기 위한 릴리싱캠(120)이 설치된다.

또한, 상기 피더롤(110)의 상/하부 롤러 사이를 철판이 지나가게 되며, 일측 롤러는 회동 가능한 링크(130)에 고정되고, 상기 릴리싱캠(120)은 회전에 의하여 상기 링크(130)를 회동시키는 역할을 하며 상기 링크(130)의 회동에 의하여 상기 피더롤의 상부 롤러가 이동되어 철판의 이동을 조절할 수 있다.

다만, 일반적인 피더와 달리 고속피더는 빠른 프레스 가공으로 철판의 이동속도가 현저히 증가되므로 철판을 교정하기위한 교정롤러의 배치를 생략할 수 있다.

이러한 고속피더를 제어하기 위하여 상기 피더롤(110)과 릴리싱캠(120)을 구동시키기 위한 서보모터(106,108)과 상기 서보모터의 구동을 제어하기 위하여 상기 메인컨트롤러(300)에 연결되는 서보모터 드라이브(102,104)와 상기 서버모터의 신호를 받기 위한 엔코더(103,105)로 구성된다.

상기 피더롤용 서보모터(108)는 상기 피더롤(110)을 구동시키는 역할을 하며, 릴리싱캠용 서보모터(106)는 상기 릴리싱캠(120)을 구동시키게 된다. 또한 상기 피더롤용 엔코더(105)는 상기 피더롤용 서보모터(108)의 동작위치를 입력받아 상기 피더롤용 서보모터 드라이브(104)에 전달하고, 상기 릴리싱캠용 엔코더(103)은 상기 릴리싱캠용 서보모터(106)의 동작위치를 입력받아 상기 릴리싱캠용 서보모터 드라이브(102)로 전달하게 된다.

상기 릴리스캠용 서보모터 드라이브(102)와 피더롤용 서보모터 드라이브(104)는 각각 상기 릴리스캠(120)과 피더롤(110)의 위상각 신호를 각각의 엔코더(103,105)로부터 받아 상기 메인컨트롤러(300)에 전달하고, 상기 메인컨트롤러(300)의 동작신호에 따라 릴리스캠(120)과 피더롤(110)을 구동시키는 역할을 하게 된다.

다음으로 프레스측의 장치와 메인컨트롤러에 대해 살펴보기로 한다.

상기 프레스(200)는 상기 피더(100)에서 공급되는 철판을 가공하는 장치이며 내부에는 상하로 이동하면서 철판을 가공하는 슬라이드(210)가 내부에 위치된다.

상기 슬라이드(210)의 위상각 정보를 파악하기 위하여 엔코더(202)가 부착되며, 상기 엔코더(202)에 의해 파악된 정보는 상기 메인컨트롤러(300)에 제공된다.

상기 메인컨트롤러(300)은 슬라이드(210)의 가동상태에 따른 위상각 정보와 피더롤(110) 및 릴리싱캠(120)의 동작위치 정보를 이용하여 구동값를 인출하여 피더롤 및 릴리싱캠의 동작신호를 송부하는 역할을 한다.

이하 본 발명 고속 피더의 제어 장치의 구체적인 작동에 대해 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 철판을 가공하기 위하여 상기 프레스(220)의 슬라이드(210)가 하강하게 되면, 투입되는 철판은 진행을 멈추어야 하므로 피더롤의 서보모터는 정해진 동작위치를 고수하게 된다.

이때 상기 서보모터에 부착된 엔코더(105)에 의하여 철판이 정확하게 이동되었는지는 피더롤용 서보모터 드라이브(104)를 통해 상기 메인컨트롤러(300)에 전달하게 된다.

철판이 가공위치로 이동되면, 프레스(200)의 소재 가공이 이루어진다. 이때 발생되는 철판의 변형 또는 손상을 방지하기 위하여 피더롤(110)을 일정간격 이격시켜 철판을 해방시킬 필요성이 있다.

따라서 슬라이드(210)가 가공작업이 이루어지기 전의 위상각에 이르면 메인컨트롤러(300)는 릴리싱캠용 서보모터 드라이브(102)를 통해 릴리싱캠(120)이 연결 된 링크(130)를 회동시켜 피더롤(110)의 일측 롤러를 일정간격 이격시키게 된다.

이때에도 릴리싱캠용 서보모터(106)에 연결된 엔코더(103)에 의하여 릴리싱캠(120)이 정확하게 회전되는지를 메인컨트롤러(300)에 전달하게 된다.

상기 릴리싱캠(120)에 의하여 피더롤(110)의 상부 롤러가 일정간격 이격되면 슬라이드(210)가 하부 금형까지 이동되면서 철판(소재)를 가공하게 되고 다시 슬라이드(210)는 상부로 이동된다.

상기 슬라이드(210)가 상부로 이동됨과 동시에 다음 작업을 위하여 철판은 전방으로 진행시켜야 하므로 메인컨트롤러(300)는 릴리싱캠(120)을 구동시켜 이격된 피더롤(110)의 상부롤러를 다시 철판에 밀착시키게 되며, 상기 피더롤(110)을 가동시켜 철판을 전방으로 이동시킨다.

이 후 다시 철판을 가공하기 위하여 프레스의 슬라이드(210)가 하강하게 되면 투입되는 철판은 진행을 멈추어야 하므로 메인컨트롤러(300)는 피더롤용 서보모터 드라이브(104)를 통해 서보모터(108)를 정지 상태로 유지시키게 된다.

이와 같은 과정를 연속적으로 반복하여 고속으로 철판을 가공하게 된다.

이하 본 발명의 구체적인 제어 방법에 대해 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명이 바람직한 일 실시예에 따른 고속 피더의 제어 방법을 도시하는 개념도이다.

도시된 개념도를 참고하여 본 발명 고속 피더의 제어방법을 살펴보면, 본 발명은 동작곡선를 선택하는단계와 슬라이드의 위상각 정보가 메인 컨트롤러에 입력되는 단계와 피더롤 및 릴리싱캠의 동작곡선를 이용하여 인출하는 단계와 서버모터 드라이브로 입력하는 단계 및 입력된 구동값을 서보모터가 정확히 구동하도록 제어하는 단계로 구성된다.

동작곡선를 선택하는 단계는 고속피더의 피더롤 및 릴리싱캠이 상기 슬라이드의 위상에 따라 동기적으로 동작되도록 슬라이드의 위상각에 고속피더의 피더롤 및 릴리싱캠의 동작위치를 일대일로 대응시키고, 다양한 생산조건 및 기기운전조건을 만족시키도록 설정된 다수개의 동작곡선이 저장된 메인 컨트롤러에서 현재 작동조건에 맞는 동작곡선를 선택하는 단계이다.

상기 동작곡선은 슬라이드의 위상각에 대응되는 피더롤과 릴리싱캠의 동작 위치를 선택한 것으로 도면을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4 및 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 피더롤 및 릴리싱캠의 동작곡선을 나타내는 그래프이다.

도시된 바와 같이 X축은 슬라이드의 위상각에 해당되며, Y축은 상기 위상각에 따른 피더롤 및 릴리싱캠의 동작을 나타낸다.

도 4를 구체적으로 살펴보면, 피더롤의 경우 슬라이드가 하강하여 철판을 가동하는 경우에는 서보모터의 회전을 멈추어 철판의 이동을 정지시켜야하므로 정지상태를 0으로 하고, 철판의 이동을 위해 회전되는 경우를 1로 하여 각 위상각에 따른 기준값을 설정하여 동작곡선을 완성한다.

따라서, 동작곡선의 Y값은 피더롤의 회전 정도를 나타내며, 동작곡선의 기울기에 따라 피더롤의 회전 변화가 결정된다.

도 5를 구체적으로 살펴보면, 릴리싱캠의 경우 피더롤의 일측 롤러가 타측 롤러에 밀착되는 상태를 0으로 하고 완전히 이격되는 위치를 1로하여 슬라이드의 위상각에 따라 각 기준값을 설정하여 동작곡선을 완성한다.

따라서, 동작곡선의 Y값은 릴리싱캠은 피더롤의 일측 롤러의 이격 정도를 나타내며, 동작곡선의 기울기에 따라 릴리싱캠의 동작 속도가 결정된다.

각 그래프의 생산조건 및 기기운전조건에 따라 다양한 종류의 동작 곡선을 메인컨트롤러에 내장시키는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 프레스의 슬라이드 측에 연결되는 엔코더로부터 실시간으로 슬라이드의 위상각을 센싱하고, 상기 피더롤 및 릴리싱캠의 서보모터에 연결되는 엔코더로부터 실시간으로 서보모터의 동작 위치값을 센싱하여 메인 콘트롤러에 입력되는 단계는 메인컨트롤러에 필요한 정보를 디지털 신호로 변화하여 실시간으로 송부하는 과정이다.

상기 단계는 고속가공에 적합한 제어를 하기 위하여 슬라이드의 위상각에 피더롤 및 릴리싱캠의 동작을 동기화시키게 된다. 따라서, 제어에 필요한 슬라이드의 위상각과 피더롤 및 릴리싱캠의 동작위치가 입력 신호로써 메인컨트롤러에 제공되는 것이다.

다음으로 상기 고속피더의 피더롤 및 릴리싱캠의 구동값을 슬라이드의 위상각 정보와 고속피더 피더롤 및 릴리싱캠의 동작위치 및 동작곡선를 이용하여 인출하는 단계이다.

상기 단계는 앞서 살펴본 바와 같이 슬라이드의 움직임에 따라서 최적화된 피더롤 및 릴리싱캠의 동작곡선을 이용하여, 이미 프로그래밍된 메인컨트롤러에서 인출하는 단계이다.

인출된 각각의 서보모터 구동값을 피더롤의 서보모터 드라이브와, 릴리싱캠 서버모터드라이브로 입력하는 단계는 상기 과정에 의해 파악된 정보를 통해 제어하고자 하는 장치의 동작위치를 결정하여 각 장치를 구동하기 위하여 서보모터 드라이브에 구동값을 입력하는 단계이다.

마지막으로, 상기 각각의 서버모터 드라이브가 엔코더를 통해 자신의 서버모터의 실제 동작위치를 실시간으로 체크하면서 메인콘트롤러로부터 입력된 구동값을 서보모터가 정확히 구동하도록 제어하는 단계는 실제 메인컨트롤러를 통해 구동되는 서보모터가 실제 정확히 작동되는가는 확인하는 단계이다. 이러한 제어 단계를 통해 고속 피더의 빠른 가공 시간에 따라 오차를 최소화하여 정밀한 가공작업이 가능해 진다.

이상과 같이 본 발명은 프레스의 스트로크 움직임과 고속피더 릴리싱캠의 움직임을 동기화할 수 있어 고속 가공에 적합한 고속 피더의 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 프레스의 스트로크 위상각에 따라 고속피더 릴리싱캠의 움직임을 동기화할 수 있어 소재의 이송과 릴리싱이 원활하고 정밀하게 이루어져 소재가 변형이나 손상없이 정확한 피치와 진직도를 유지하며 가 공되어 가공성이 증대되는 고속피더의 제어 장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 프레스의 일측면에 고정되어 소재를 프레스에 공급하는 고속피더에 있어서,

   소재를 이동시키기 위한 상/하부 롤러로 이루어지는 피더롤 및 소재의 이동을 조절하기 위하여 상기 일측 롤러를 릴리스시키기 위한 릴리싱캠에 연결되어 그 동작을 제어하는 각각의 서보모터와;

   상기 서보모터에 연결되어 서보모터를 회전시키기 위한 각각의 서보모터 드라이브와;

   상기 각각의 서보모터에 연결되어 서보모터의 동작위치를 센싱하는 각각의 엔코더와;

   프레스의 슬라이드 측에 부착되는 엔코더와;

   상기 슬라이드의 위상각에 대응되는 피더롤 및 릴리싱캠의 동작곡선이 내장되고, 상기 각각의 엔코더로부터 실시간으로 슬라이드의 위상각과 피더롤 및 릴리싱캠의 동작위치값이 입력되어, 상기 피더롤 및 릴리싱캠의 구동값을 상기 동작곡선를 통해 인출하여 상기 각각의 서보모터 드라이브를 제어하는 메인 콘트롤러;로 구성되는 것을 특징으로 하는 고속피더의 제어 장치.
2. 프레스의 일측면에 고정되어 소재를 공급하는 고속피더에 있어서,

   고속피더의 피더롤 및 릴리싱캠이 슬라이드의 위상에 따라 동기적으로 동작되도록 슬라이드의 위상각에 고속피더의 피더롤 및 릴리싱캠의 동작위치를 일대일로 대응시키고, 다양한 생산조건 및 기기운전조건을 만족시키도록 설정된 다수개의 동작곡선이 저장된 메인 컨트롤러에서 현재 작동조건에 맞는 동작곡선을 선택하는 단계와;

   상기 프레스의 슬라이드 측에 연결되는 엔코더로부터 실시간으로 슬라이드의 위상각을 센싱하고, 상기 피더롤 및 릴리싱캠의 서보모터에 연결되는 엔코더로부터 실시간으로 각각의 서보모터의 동작 위치값을 센싱하여 메인 콘트롤러에 입력되는 단계와;

   상기 슬라이드의 위상각과 각각의 서보모터의 동작위치값 및 내장된 동작곡선을 이용하여 상기 고속피더의 피더롤 및 릴리싱캠의 구동값을 인출하는 단계와;

   인출된 각각의 구동값을 피더롤의 서보모터 드라이브와, 릴리싱캠 서버모터드라이브로 입력하는 단계와;

   상기 각각의 서버모터 드라이브가 엔코더를 통해 자신의 서버모터의 실제 동작위치를 실시간으로 체크하면서 메인콘트롤러로부터 입력된 구동값을 서보모터가 정확히 구동하도록 제어하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 고속피더의 제어 방법.

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