KR101466924B1 - Transfer Error Control Apparatus of Gantry Transfer Apparatus and Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치에 있어서, 스크류 또는 랙 피니언 기구가 양측 단부에 구성되는 수직 컬럼부와, 이 수직 컬럼부의 상부에 구성된 수평 컬럼부로 이루어진 컬럼부; 상기 수직 컬럼부와 슬라이딩 이동이 가능하게 결합되는 이송레일; 상기 수직 컬럼부의 일면에 설치되어 갠트리 이송장치의 피치 오차(Pitch Error)를 측정하는 피치센서; 상기 수평 컬럼부의 상부 중앙에 설치되며, 갠트리 이송장치의 요(Yaw)에 대한 오차를 측정하는 요 센서; 상기 이송레일에는 갠트리 이송장치의 컬럼부의 슬라이딩 운동을 지지하는 서보모터; 및 상기 피치센서와 요 센서에서 각각 측정한 피칭오류와 요잉 오류를 통해 상기 서보모터의 회전량을 제어할 수 있도록 컬럼부의 요잉 오차에 대한 보상값을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 수직 컬럼부에 구성된 피치센서와 수평 컬럼부에 구성된 요 센서를 통해 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어방법에 있어서, (a) 상기 피치센서와 요 센서를 통해 갠트리 이송장치의 수직 컬럼부와 수평 컬럼부의 피칭각도와 요잉 각도에 대한 각도 오차를 측정하는 각도 측정단계; (b) 상기 피칭각도와 요잉 각도에 대한 각도 오차에 대한 측정값으로 오차에 대한 보정값을 산출하기 위한 산출기호로 변환하는 측정값 변환단계; (c) 산출기호로 변환된 데이터를 바탕으로 요(Yaw) 오차(Error)에 대한 보상값을 산출하기 위한 데이터를 생성하는 요 오차 데이터 생성단계; (d) 상기 요 오차에 대한 보상값을 통해 컬럼부의 이송거리를 산출하기 위한 직선이송오차로 변환하는 직선이송오차 변환단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에 의해 산출된 직선이송오차 데이터를 통해 서보모터의 회전력을 제어하여 상기 컬럼부를 이송시켜 각도 오차에 의한 직선이송 정밀도를 향상시키는 서보모터 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어방법을 제공한다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling a feed error of a gantry feed type machine.
The present invention relates to a feed error control apparatus for a gantry feed type machine, comprising: a column section including a vertical column section having a screw or a rack and pinion mechanism at both side ends thereof and a horizontal column section formed at an upper part of the vertical column section; A conveying rail coupled to the vertical column so as to be capable of sliding movement; A pitch sensor installed on one side of the vertical column to measure a pitch error of the gantry transfer device; A yaw sensor installed at an upper center of the horizontal column to measure an error with respect to a yaw of the gantry transfer device; A servo motor for supporting the sliding movement of the column portion of the gantry transfer device; And a controller for calculating a compensation value for a yawing error of the column portion so as to control the rotation amount of the servo motor through a pitching error and a yawing error respectively measured by the pitch sensor and the yaw sensor, The present invention also provides an apparatus for controlling a feed error of a machine.
The present invention also provides a method of controlling a feed error of a gantry feed type machine through a yaw sensor constructed in a vertical column portion and a yaw sensor in a horizontal column portion, the method comprising the steps of: (a) An angle measuring step of measuring an angular error with respect to a pitching angle and a yawing angle of the vertical column part and the horizontal column part; (b) a measurement value conversion step of converting a measurement value for the angular error to the pitching angle and the yaw angle into an output symbol for calculating a correction value for the error; (c) a yaw error data generating step of generating data for calculating a compensation value for a yaw error based on the data converted into the output symbol; (d) a straight line feed error conversion step of converting the straight line feed error into a straight line feed error for calculating the feed distance of the column part through the compensation value for the yaw error; And (e) controlling the rotational force of the servo motor through the linear feed error data calculated in the step (d) so as to feed the column section, thereby improving the linear feed accuracy by the angular error. A transfer error control method for a gantry transfer type machine is provided.
Description
본 발명은 갠트리 이송형 기계장치의 운동 오차 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 공작기계, CMM, 크레인, 이송장치 등을 포함하는 갠트리 이송형 기계장치의 요잉(Yawing), 피칭(Pitching) 오차를 제어하여 갠트리 이송형 구조물에서 각도 오차에 의한 직선이송 정밀도를 향상시키는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for controlling a motion error of a gantry transfer type machine. More particularly, the present invention relates to a gantry transfer mechanism that controls yawing and pitching errors of a gantry transfer mechanism including a machine tool, a CMM, a crane, and a transfer device, thereby improving the linear transfer accuracy due to an angular error And to an apparatus and method for controlling a feed error of a gantry feed type machine.
일반적으로 각종 기계장치에서 갠트리 로봇을 사용하는 가장 큰 목적은 제품의 생산성과 품질을 높이는 것이다. 이를 위해 정착시간(settling time)을 최소화하면서 로봇 헤드의 위치를 고속으로 원하는 위치까지 정밀하게 이동시키는 작업이 필수적이다.In general, the main purpose of using gantry robots in various machinery is to increase productivity and quality of products. To accomplish this, it is essential to precisely move the position of the robot head to a desired position at a high speed while minimizing settling time.
하지만 갠트리 로봇의 고속화에 가장 큰 문제점은 이송 프레임을 고속으로 운동할 경우 큰 관성으로 인해 헤드에 원치 않는 진동이 발생하는 것이다. However, the biggest problem in the speed up of the gantry robot is that when the moving frame is moved at a high speed, undesired vibration is generated in the head due to a large inertia.
즉, 갠트리 로봇의 직교구조는 보통 각 축당 하나의 구동기를 사용하는데 이송 프레임의 길이가 길어지게 되면 프레임 강성이 낮아지므로 고속 이송 시 잔류 진동이 증가하는 문제가 야기되어 위치 제어 성능이 떨어지면서 고정밀성을 저해하게 된다.In other words, the orthogonal structure of the gantry robot usually uses one actuator for each axis. When the length of the transfer frame becomes long, the frame rigidity becomes low. Therefore, the residual vibration increases at high speed transfer, .
특히 3(X, Y, Z)축의 서로 다른 직교 방향으로 로봇 헤드를 이동시키는 갠트리 로봇의 경우 구동기 등의 하중에 의해 수직(Z)축의 LM가이드와 같은 슬라이더 수단에 편마모나 유격이 발생되고, 결과적으로 이송 과정에서 흔들림이나 틀어짐 현상이 발생하므로 가공대상물이나 공작물의 투입 위치 등에 대한 오차가 심하게 발생하는 등 정밀작업이 불가능한 한계가 있다.In particular, in the case of a gantry robot that moves the robot head in different orthogonal directions of 3 (X, Y, Z) axes, due to the load of the actuator or the like, uneven wear and clearance are generated in the slider means such as the LM guide of the vertical (Z) There is a limitation in that it is impossible to perform precision work such as a serious error occurs in the position of the object to be processed or the position of the workpiece.
이에, 대한민국 공개특허 제2012-0105832호는 갠트리 이동 거리 보정 방법 및 시스템이 개시된 바 있으며, 이는 갠트리의 랙을 따라 설치되어 기준 위치를 제공하는 기준 위치 제공 수단, 갠트리의 랙을 따라 이동할 수 있는 이동 수단, 갠트리가 랙을 따라 이동하는 동안 랙을 촬영할 수 있도록 이동 수단에 설치되는 촬영수단, 갠트리가 랙을 따라 이동하는 동안 갠트리의 실측 이동 거리를 측정하는 거리 측정 수단 및, 갠트리가 기준 위치에 위치할 때, 촬영 수단으로부터 입력되는 영상데이터를 이용하여 산출한 절대 이동 거리와, 거리 측정 수단으로부터 입력되는 실측 이동 거리 간의 실측 오차를 보정값으로 저장하는 제어부를 포함하는 갠트리의 이동 거리 보정 시스템이 개시된 바 있다.Korean Patent Publication No. 2012-0105832 discloses a gantry moving distance correction method and system, which includes reference position providing means installed along a rack of a gantry to provide a reference position, moving means capable of moving along a rack of a gantry Measuring means for measuring a moving distance of the gantry while the gantry is moving along the rack; and means for measuring the position of the gantry at the reference position A gantry movement distance correction system including a control unit that stores an actual error between an absolute movement distance calculated using image data input from the image pickup means and an actual movement distance input from the distance measurement unit as a correction value There is a bar.
하지만, 종래 기술에 따른 갠트리 이송 거리 보정 시스템은 촬영수단에 의해 촬영된 영상 정보에 나타난 정보만 보정이 가능하여 보정의 한계가 뚜렷하며, 수평 거리 즉, 피칭(Pitching) 오차에 대한 보정만 가능함에 따라 3축의 오차 보정이 이루어지지 못하여 보점의 정밀성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.However, according to the gantry travel distance correction system according to the related art, only the information indicated by the image information photographed by the photographing means can be corrected, so that the limitation of the correction is clear and only the correction of the horizontal distance, that is, the pitching error, The three-axis error correction can not be performed and the accuracy of the transfer point is remarkably reduced.
이에 따라, 갠트리 이송장치(공작기계, CMM, 크레인)에서 갠트리(Gantry) 이송 시 볼스크류 및 랙피니언 등으로 구성된 양 칼럼의 이송편차 없는 동기이송은 불가능하며, 이에 따른 좌우칼럼의 동기이송 오차를 줄이기 위한 오차제어방법이 필연적이다.
Accordingly, it is impossible to synchronously transfer the two columns composed of a ball screw, a rack pinion, and the like in the gantry transfer device (machine tool, CMM, crane) during gantry transfer, It is inevitable to control the error to reduce the error.
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허 제2012-0105832호 (2012.09.26.)
(Patent Document 1) Korean Published Patent Application No. 2012-0105832 (2012.09.26.)
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 공작기계, CMM, 크레인, 이송장치 등을 포함하는 갠트리 이송형 기계장치의 요잉(Yawing), 피칭(Pitching) 오차를 정밀하게 제어하여 보정함에 따라 갠트리 이송형 구조물에서 각도 오차에 의한 직선이송 정밀도를 향상시키는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the above problems, the present invention accurately corrects and corrects yawing and pitching errors of a gantry transfer machine including a machine tool, a CMM, a crane, and a transfer device, And an object of the present invention is to provide an apparatus for controlling a feed error of a gantry feed type machine which improves the linear feed accuracy due to an angular error in a structure.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치에 있어서, 스크류 또는 랙 피니언 기구가 양측 단부에 구성되는 수직 컬럼부와, 이 수직 컬럼부의 상부에 구성된 수평 컬럼부로 이루어진 컬럼부; 상기 수직 컬럼부와 슬라이딩 이동이 가능하게 결합되는 이송레일; 상기 수직 컬럼부의 일면에 설치되어 갠트리 이송장치의 피치 오차(Pitch Error)를 측정하는 피치센서; 상기 수평 컬럼부의 상부 중앙에 설치되며, 갠트리 이송장치의 요(Yaw)에 대한 오차를 측정하는 요 센서; 상기 이송레일에는 갠트리 이송장치의 컬럼부의 슬라이딩 운동을 지지하는 서보모터; 및 상기 피치센서와 요 센서에서 각각 측정한 피칭오류와 요잉 오류를 통해 상기 서보모터의 회전량을 제어할 수 있도록 컬럼부의 요잉 오차에 대한 보상값을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a feed error control apparatus for a gantry feed type machine, the apparatus comprising: a vertical column portion having a screw or a rack and pinion mechanism at both ends thereof; and a horizontal column portion formed at an upper portion of the vertical column portion Column portion; A conveying rail coupled to the vertical column so as to be capable of sliding movement; A pitch sensor installed on one side of the vertical column to measure a pitch error of the gantry transfer device; A yaw sensor installed at an upper center of the horizontal column to measure an error with respect to a yaw of the gantry transfer device; A servo motor for supporting the sliding movement of the column portion of the gantry transfer device; And a controller for calculating a compensation value for a yawing error of the column portion so as to control the rotation amount of the servo motor through a pitching error and a yawing error respectively measured by the pitch sensor and the yaw sensor, The present invention also provides an apparatus for controlling a feed error of a machine.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 수직 컬럼부에는 피치센서의 측정율을 향상시키기 위해 피치센서가 수직 컬럼부에 안정적으로 설치될 수 있도록 센서 프레임이 더 구성되는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 제공한다.Further, in the present invention, in the vertical column portion, a sensor frame is further provided so that the pitch sensor can be stably installed in the vertical column portion in order to improve the measurement ratio of the pitch sensor. A feed error control device is provided.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제어부는 서보모터를 제어하기 위해 하기의 수학식을 통해 요 오차에 대한 보상값을 산출하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 제공한다.Further, in the present invention, the control unit calculates a compensation value for the yaw error using the following equation to control the servo motor.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제어부는 피치센서와 요 센서에서 측정한 측정값을 직선이송오차로 변환하여 변환된 거리만큼 컬럼부가 이동할 수 있도록 서보모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 제공한다.In the present invention, the controller controls the servo motor to convert the measured values measured by the pitch sensor and the yaw sensor into a linear feed error and move the column by the converted distance. And a feed error control device for controlling the feed error of the feed roller.
또한, 본 발명에 있어서, 수직 컬럼부에 구성된 피치센서와 수평 컬럼부에 구성된 요 센서를 통해 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어방법에 있어서, (a) 상기 피치센서와 요 센서를 통해 갠트리 이송장치의 수직 컬럼부와 수평 컬럼부의 피칭각도와 요잉 각도에 대한 각도 오차를 측정하는 각도 측정단계; (b) 상기 피칭각도와 요잉 각도에 대한 각도 오차에 대한 측정값으로 오차에 대한 보정값을 산출하기 위한 산출기호로 변환하는 측정값 변환단계; (c) 산출기호로 변환된 데이터를 바탕으로 요(Yaw) 오차(Error)에 대한 보상값을 산출하기 위한 데이터를 생성하는 요 오차 데이터 생성단계; (d) 상기 요 오차에 대한 보상값을 통해 컬럼부의 이송거리를 산출하기 위한 직선이송오차로 변환하는 직선이송오차 변환단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에 의해 산출된 직선이송오차 데이터를 통해 서보모터의 회전력을 제어하여 상기 컬럼부를 이송시켜 각도 오차에 의한 직선이송 정밀도를 향상시키는 서보모터 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어방법을 제공한다.In the present invention, a feed error control method of a gantry transfer type machine through a yaw sensor constituted by a pitch sensor and a horizontal column configured in a vertical column part comprises the steps of: (a) An angular measurement step of measuring an angular error with respect to a pitch angle and a yaw angle of the vertical column portion and the horizontal column portion of the apparatus; (b) a measurement value conversion step of converting a measurement value for the angular error to the pitching angle and the yaw angle into an output symbol for calculating a correction value for the error; (c) a yaw error data generating step of generating data for calculating a compensation value for a yaw error based on the data converted into the output symbol; (d) a straight line feed error conversion step of converting the straight line feed error into a straight line feed error for calculating the feed distance of the column part through the compensation value for the yaw error; And (e) controlling the rotational force of the servo motor through the linear feed error data calculated in the step (d) so as to feed the column section, thereby improving the linear feed accuracy by the angular error. A transfer error control method for a gantry transfer type machine is provided.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계는, 상기 수직 컬럼부의 피칭에 의한 피칭 오차를 피치센서에서 측정하고, 수평 컬럼부에서 발생하는 요(Yaw) 오차를 요 센서에서 측정하여 측정된 측정값을 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어방법을 제공한다.In the step (a) of the present invention, the pitching error due to the pitching of the vertical column portion is measured by a pitch sensor, and the yaw error generated in the horizontal column portion is measured by a yaw sensor And a control unit for controlling the gantry transfer mechanism.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계는 (c1) 요(Yaw) 오차(Error)에 대한 보상값을 산출하기 위해 피치센서에서 측정된 측정값을 통해 피칭에 의한 요 오차를 구하는 제1단계; (c2) 상기 제1단계를 통해 산출된 요 오차와 수평 컬럼부의 길이를 바탕으로 피칭오차를 구하는 제2단계; (c3) 요 센서에서 측정된 측정값에서 피칭오차를 제하여 순수한 요 오차를 산출하는 제3단계; 및 (c4) 상기 제3단계에서 산출된 순수한 요 오차에 대한 보상값을 산출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어방법을 제공한다.
In the present invention, the step (c) includes the steps of: (c1) calculating a compensation value for a yaw error by using a first sensor for obtaining a yaw error due to pitching through a measurement value measured by a pitch sensor, step; (c2) calculating a pitching error based on the yaw error calculated through the first step and the length of the horizontal column; (c3) a third step of calculating a pure urine error by subtracting the pitching error from the measured value measured by the urine sensor; And (c4) calculating a compensation value for the pure urine error calculated in the step (3).
이와 같은 본 발명에 따르면, 공작기계, CMM, 크레인, 이송장치 등을 포함하는 갠트리 이송형 기계장치의 요잉(Yawing), 피칭(Pitching) 오차를 정밀하게 제어하여 보정함에 따라 갠트리 이송형 구조물에서 각도 오차에 의한 직선이송 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, yawing and pitching errors of a gantry transfer type mechanical device including a machine tool, a CMM, a crane, a transfer device, and the like are precisely controlled and corrected, There is an effect that the accuracy of linear transfer due to an error can be improved.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 오차 제어과정을 나타낸 순서도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 통해 요잉 및 피칭 오차를 보정하는 과정을 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a feeding error control apparatus of a gantry feeding type machine according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a schematic view of a feed error control apparatus of a gantry transfer type machine according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a flow chart showing an error control process of a feed error control apparatus of a gantry feed type machine according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 4 and 5 are views illustrating a process of correcting yawing and pitching errors through a feed error control apparatus of a gantry-transfer-type machine according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 개략적으로 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 개략적으로 나타낸 구성도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 오차 제어과정을 나타낸 순서도, 도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치를 통해 요잉 및 피칭 오차를 보정하는 과정을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of a feed error control apparatus for a gantry feed type machine according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a feed error control apparatus for a gantry feed type machine according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing an error control process of a feed error control apparatus of a gantry feed type machine according to a preferred embodiment of the present invention. FIGS. 4 and 5 are flowcharts of a gantry feed according to a preferred embodiment of the present invention. And correcting the yawing and pitching error through the feed error control device of the machine.
도시된 바와 같이, 본 발명은 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치는 갠트리 이송장치(110), 이송레일(120), 요 센서(130), 피치센서(140) 및 서보모터(150)를 포함하여 구성된다.As shown in the drawing, the gantry transfer mechanism of the gantry transfer type machine includes a
갠트리 이송장치(110)는 볼 스크류 또는 랙 피니언 기구가 양측 단부에 구성되어 이송레일(120)을 따라 슬라이딩 운동이 이루어지는 수직 컬럼부(112)와, 수직 컬럼부(112)의 상부에 구성되어 갠트리 이송장치(110)의 요(Yaw)에 대한 오차를 측정하는 요 센서(130)가 구성된 수평 컬럼부(114)로 이루어진 컬럼부(116)가 구성된다. The
여기서, 수직 컬럼부(112)에는 갠트리 이송장치(110)의 컬럼부(116)에 대한 피치 오차를 측정하는 피치센서(140)가 구성되며, 이 피치센서(140)는 컬럼부(116)의 슬라이딩 진행 방향인 수직 컬럼부(112)의 전방부에 설치되어 갠트리 이송장치(110)의 피치 오차를 측정하도록 한다.The
이때, 수직 컬럼부(112)에는 피치센서(140)의 측정율을 향상시키기 위해 피치센서(140)가 수직 컬럼부(112)에 안정적으로 설치될 수 있도록 센서 프레임(142)이 더 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.The
이러한 갠트리 이송장치(110)는 컬럼부(116)가 이송레일(120)의 상부에 설치되어 수직 컬럼부(112)에 구성된 볼 스크류 또는 랙 피니언 기구를 통해 이송레일(120)의 길이 방향으로 슬라이딩 운동이 이루어지게 된다. The
이때, 이송레일(120)에는 갠트리 이송장치(110)의 컬럼부(116)의 슬라이딩 운동을 지지하는 서보모터(150)가 구성되고, 이 서보모터(150)는 제어부(200)의 제어에 따라 구동이 이루어지면서 갠트리 이송장치(110)의 수직 컬럼부(112)가 이송레일(120)를 따라 이동되도록 구성된다.The
이와 같이 구성된 본 발명의 갠트리 이송장치(110)는 컬럼부(116) 이송시 이 컬럼부(116)의 무게나 이송 속도, 관성 등에 의해 슬라이딩 진행 방향으로 발생하는 요잉 및 피칭 오차를 도 4에 도시된 바와 같이, 각각 요 센서(130)와 피치센서(140)에서 측정하고, 측정된 측정값을 제어부(200)로 전송한다.The
제어부(200)는 전송받은 측정값을 도 5에 도시된 바와 같이, 서보모터(150) 제어를 위한 보상값으로 계산하기 위해 컬럼부(116)의 측정값에 대한 각 부를 기호로 변환하고, 변환된 기호에 따라 요 에러 즉, 요잉 오차와 피칭 오차에 의한 서보모터(150) 제어를 위해 컬럼부(116)의 요잉 오차에 대한 보상값을 산출하도록 한다. As shown in FIG. 5, the
여기서, 제어부(200)는 컬럼부(116)의 요잉 오차에 대한 보상값을 산출하기 위해 다음과 같은 수학식을 통해 산출하도록 한다.
Here, the
전술한 수학식 1은 피치센서(140)에서 측정된 측정값(
전술한 수학식 2는 수학식 1을 통해 산출된 요 오차(D2)와 수평 컬럼부(114)의 길이(L2)를 바탕으로 피칭오차(
수학식 3은 요 센서(130)에서 측정된 측정값(
수학식 4는 서보모터(150)를 제어하기 위한 요 오차에 대한 보상값을 산출하기 위한 수학식이다.Equation (4) is a mathematical expression for calculating a compensation value for the yaw error for controlling the
여기서, 각 부에 대한 기호 L1은 수직 컬럼부(112)의 길이를 나타낸 것이고, L2는 수평 컬럼부(114)의 길이를 나타낸 것이다. Here, the symbol L 1 for each portion represents the length of the
또한, 
또한, 
그리고, D1은 요 오차에 대한 보상값을 나타내고, D2는 요(Yaw)에 대한 오차에 따른 수평 컬럼부(114)의 직선이송오차 즉, 요 오차가 발생한 수직 컬럼부(112)와 수평 컬럼부(114)의 직선 이송거리를 나타낸 기호이다.D 1 denotes a compensation value for the yaw error, D 2 denotes a linear transport error of the
이와 같은 본 발명은 갠트리 이송시 발생하는 피칭 오차 및 요 오차와 같은 각도 오차를 피치센서(140)와 요 센서(130)에서 측정하고, 측정된 측정값을 전송받은 제어부(200)에서는 전술한 수학식들을 바탕으로 순수한 요 오차를 산출하며, 산출된 순수한 요 오차를 직선이송오차로 변환하여 변환된 거리만큼 컬럼부(116)가 이동할 수 있도록 서보모터(150)를 제어하는 것이다.The present invention measures an angular error such as a pitching error and a yaw error occurring when a gantry is transported by the
이하에서는 피치센서(140) 및 요 센서(130)와 같은 각도 센서를 이용하여 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차를 제어하는 제어방법을 기재하도록 한다.Hereinafter, a control method for controlling a feeding error of a gantry feeding type machine using an angle sensor such as the
먼저, 갠트리 이송장치(110)의 이송시 수직 컬럼부(112)와 수평 컬럼부(114)에 각각 구성된 피치센서(140)와 요 센서(130)를 통해 피칭각도와 요잉 각도에 대한 각도 오차를 측정하는 각도 측정단계를 수행한다.(S310)First, an angle error with respect to the pitching angle and the yawing angle is calculated through the
여기서, 각도 측정은 갠트리 이송구조의 불가피하게 발생하는 수직 컬럼부(112)의 피칭에 의한 피칭 오차를 피치 센서(140)에서 측정하고, 이 수직 컬럼부(112)의 피칭으로 인해 수평 컬럼부(114)에서 발생하는 요(Yaw) 오차를 요 센서(130)에서 측정하여 측정된 측정값을 제어부(200)로 전송하는 것이다.Here, the angle measurement is performed by measuring the pitching error due to the pitching of the
그리고, 제어부(200)에서는 피치센서(140)와 요 센서(130)로부터 전송받은 측정값을 통해 오차에 대한 보정값을 산출하여 서보모터(150)를 제어하기 위해 측정값을 보정값 산출을 위한 산출기호로 변환하는 변환단계를 수행한다.(S320)The
아울러, 변환이 완료된 산출기호와 전술한 수학식1 내지 수학식 4를 바탕으로 요(Yaw) 오차(Error)에 대한 보상값을 산출하기 위한 데이터를 생성하는 요 오차 데이터 생성단계를 수행한다.(S330)In addition, a yaw error data generating step is performed to generate data for calculating a compensation value for a yaw error based on the conversion symbol having been converted and the above-described Equations (1) to (4). S330)
즉, 상기 요 오차 데이터 생성단계는 전술한 수학식을 바탕으로 요(Yaw) 오차(Error)에 대한 보상값을 산출하기 위해 피치센서에서 측정된 측정값을 통해 피칭에 의한 요 오차를 구하는 제1단계를 수행하고, 이 제1단계를 통해 산출된 요 오차와 수평 컬럼부의 길이를 바탕으로 피칭오차를 구하는 제2단계와, 요 센서에서 측정된 측정값에서 피칭오차를 제하여 순수한 요 오차를 산출하는 제3단계 및 제3단계에서 산출된 순수한 요 오차에 대한 보상값을 산출하는 제4단계를 수행하는 것이다.That is, in order to calculate the compensation value for the yaw error based on the above-described equation, the yaw error data generating step may include a first step of obtaining a yaw error due to pitching through a measurement value measured by the pitch sensor, A second step of calculating a pitching error based on the yaw error and the length of the horizontal column calculated through the first step, and calculating a pure yaw error by subtracting the pitching error from the measured value measured by the yaw sensor And a fourth step of calculating a compensation value for the pure urine error calculated in the third step and the third step.
또한, 요 오차에 대한 데이터 즉, 전술한 수학식들을 바탕으로 산출된 순수한 요 오차를 기준으로 피칭오차 및 요잉 오차가 발생한 수직 컬럼부(112)의 이송거리를 산출하기 위한 직선이송오차로 변환하는 직선이송오차 변환단계를 수행한다.(S340)Further, the data on the yaw error, that is, the yaw error calculated on the basis of the above-described equations, is converted into a linear feeding error for calculating the feeding distance of the
이후, 제어부(200)는 직선이송오차 데이터를 통해 서보모터(150)의 회전력을 제어함으로써, 피칭오차 및 요잉 오차가 발생한 수직 컬럼부(112)를 산출된 직선이송오차 데이터만큼 이송시켜 갠트리 이송형 구조물에서 각도 오차에 의한 직선이송 정밀도를 향상시키는 서보모터 제어단계를 수행한다.(S350)The
이와 같이 구성된 본 발명은 공작기계, CMM, 크레인, 이송장치 등을 포함하는 갠트리 이송형 기계장치의 요잉(Yawing), 피칭(Pitching) 오차를 정밀하게 제어하여 보정함에 따라 갠트리 이송형 구조물에서 각도 오차에 의한 직선이송 정밀도를 향상시킬 수 있는 발명이다.According to the present invention configured as described above, the yawing and pitching errors of a gantry transfer type mechanical device including a machine tool, a CMM, a crane, a transfer device, and the like are precisely controlled and corrected, The accuracy of the straight line transfer by the above-described method can be improved.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.
110: 갠트리 이송장치 112: 수직 컬럼부
114: 수평 컬럼부 120: 이송레일
130: 요 센서 140: 피치센서
150: 서보모터 200: 제어부110: gantry transfer device 112: vertical column part
114: Horizontal column section 120: Feed rail
130: yaw sensor 140: pitch sensor
150: Servo motor 200:
Claims (7)
스크류 또는 랙 피니언 기구가 양측 단부에 구성되는 수직 컬럼부와, 이 수직 컬럼부의 상부에 구성된 수평 컬럼부로 이루어진 컬럼부;
상기 수직 컬럼부와 슬라이딩 이동이 가능하게 결합되는 이송레일;
상기 수직 컬럼부의 일면에 설치되어 상기 컬럼부의 무게나 이송 속도, 관성에 의해 슬라이딩 진행 방향으로 발생하는 피치 오차(Pitch Error)를 측정하는 피치센서;
상기 수평 컬럼부의 상부 중앙에 설치되며, 상기 컬럼부의 무게나 이송 속도, 관성에 의해 슬라이딩 진행 방향으로 발생하는 요(Yaw)에 대한 오차를 측정하는 요 센서;
상기 수직 컬럼부에 구성되어 피치센서의 측정율을 향상시키기 위해 피치센서가 수직 컬럼부에 안정적으로 설치될 수 있도록 하는 센서 프레임;
상기 이송레일에는 갠트리 이송장치의 컬럼부의 슬라이딩 운동을 지지하여 상기 수직 컬럼부가 상기 이송레일을 따라 이동하도록 작동하는 서보모터; 및
상기 피치센서와 요 센서에서 각각 측정한 피칭 오차와 요잉 오차를 통해 상기 서보모터의 회전량을 제어할 수 있도록 상기 피치센서에서 측정된 측정값을 통해 피칭에 의한 요의 오차를 구하고, 산출된 상기 요의 오차와 상기 수평 컬럼부의 길이를 바탕으로 피칭오차를 구하고, 상기 요 센서에서 측정된 측정값에서 상기 피칭오차를 제하여 순수한 요 오차를 산출하여 상기 서보모터를 제어하기 위한 하기의 수학식을 통해 요 오차에 대한 보상값을 산출하며, 상기 순수한 요 오차를 직선이송오차로 변환하여 변환된 거리만큼 상기 컬럼부가 이동할 수 있도록 상기 서보모터를 제어하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어장치.
상기 수학식은
D1은 요 오차에 대한 보상값,
L2: 수평 컬럼부의 길이,
A feed error control apparatus for a gantry feed type machine,
A column portion comprising a vertical column portion in which a screw or a rack and pinion mechanism is formed at both side ends, and a horizontal column portion formed at an upper portion of the vertical column portion;
A conveying rail coupled to the vertical column so as to be capable of sliding movement;
A pitch sensor installed on one surface of the vertical column to measure a pitch error occurring in a sliding direction by weight of the column, a feed speed, and inertia;
A yaw sensor installed at an upper center of the horizontal column to measure an error with respect to a yaw generated in a sliding direction by a weight of the column, a conveying speed, and an inertia;
A sensor frame disposed in the vertical column to allow the pitch sensor to be stably installed in the vertical column to improve the measurement ratio of the pitch sensor;
A servomotor supporting the sliding movement of the column portion of the gantry transfer device to move the vertical column portion along the transfer rail; And
A yaw error due to pitching is obtained through a measurement value measured by the pitch sensor so that the rotation amount of the servo motor can be controlled through a pitching error and a yaw error respectively measured by the pitch sensor and the yaw sensor, The pitch error is calculated based on the error of the yaw and the length of the horizontal column portion and the pitch error is subtracted from the measured value measured by the yaw sensor to calculate a pure yaw error to control the servo motor, A control unit for calculating the compensation value for the yaw error and converting the pure yaw error into a linear feed error and controlling the servo motor to move the column by the converted distance;
Wherein the gantry-transfer-type machine is provided with a plurality of gantry-type transfer devices.
The equation
D 1 is the compensation value for the yaw error,
L 2 : length of the horizontal column portion,
(a) 상기 수직 컬럼부의 피칭에 의한 피칭 오차를 피치센서에서 측정하고, 수평 컬럼부에서 발생하는 요(Yaw) 오차를 요 센서에서 측정한 각도 오차에 대한 측정값을 상기 제어부로 전송하는 각도 측정단계;
(b) 상기 피칭각도와 요잉 각도에 대한 각도 오차에 대한 측정값으로 오차에 대한 보정값을 산출하기 위한 산출기호로 변환하는 측정값 변환단계;
(c) 산출기호로 변환된 데이터를 바탕으로 요(Yaw) 오차(Error)에 대한 보상값을 산출하기 위해 피치센서에서 측정된 측정값을 통해 피칭에 의한 요 오차를 구하는 제1단계와, 상기 제1단계를 통해 산출된 요 오차와 수평 컬럼부의 길이를 바탕으로 피칭오차를 구하는 제2단계와, 상기 요 센서에서 측정된 측정값에서 피칭오차를 제하여 순수한 요 오차를 산출하는 제3단계 및 상기 제3단계에서 산출된 순수한 요 오차에 대한 보상값을 산출하는 제4단계를 통해 요 오차 데이터를 생성하는 요 오차 데이터 생성단계;
(d) 상기 요 오차에 대한 보상값을 통해 컬럼부의 이송거리를 산출하기 위한 직선이송오차로 변환하는 직선이송오차 변환단계; 및
(e) 상기 (d) 단계에 의해 산출된 직선이송오차 데이터를 통해 서보모터의 회전력을 제어하여 상기 컬럼부를 이송시켜 각도 오차에 의한 직선이송 정밀도를 향상시키는 서보모터 제어단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 이송형 기계장치의 이송 오차 제어방법.
A yaw sensor constituted of a vertical sensor and a horizontal column, a yaw sensor configured in a pitch sensor and a horizontal column configured in the vertical column, a servomotor supporting a sliding movement of the column, and a sensor The method of controlling a feed error of a gantry feed type machine using a control unit for controlling the servo motor so that the column can be moved through a predetermined value,
(a) measuring a pitching error due to pitching of the vertical column portion by a pitch sensor, and measuring a yaw error occurring in the horizontal column portion by using a yaw sensor, step;
(b) a measurement value conversion step of converting a measurement value for the angular error to the pitching angle and the yaw angle into an output symbol for calculating a correction value for the error;
(c) a first step of calculating a yaw error due to pitching through a measurement value measured by a pitch sensor to calculate a compensation value for a yaw error based on data converted into a calculation symbol, A second step of calculating a pitching error on the basis of the yaw error calculated through the first step and the length of the horizontal column, a third step of calculating a pure yaw error by subtracting the pitching error from the measured value measured by the yaw sensor, A yaw error data generating step of generating yaw error data through a fourth step of calculating a compensation value for the pure yaw error calculated in the third step;
(d) a straight line feed error conversion step of converting the straight line feed error into a straight line feed error for calculating the feed distance of the column part through the compensation value for the yaw error; And
(e) a servo motor control step of controlling the rotational force of the servo motor through the linear feed error data calculated in the step (d) and feeding the column part to improve the linear feed accuracy by the angular error
Wherein the gantry transfer mechanism includes a plurality of gantry transfer mechanisms.
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