KR101776301B1 - 서보 제어에 의한 공작물의 셋업 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서보 제어에 의한 공작물의 셋업 장치 및 방법에 있어서, 보다 상세하게는 서보모터를 이용하여 정확성과 속도 향상 및 고장 발생률을 저감시킨 것을 특징으로 하는 서보 제어에 의한 공작물의 셋업 장치 및 방법에 관한 것으로,
상부에 설치되는 소재장착치구의 공작물 홀더에 공작물을 탑재토록 하며, 하부에 소재장착치구를 회전시키는 서보모터가 설치되는 공작물 셋업 파레트와; 상기 공작물 셋업 파레트와 나란하게 배치되어 공작물 가공영역에 배치되며, 180도 수평회전에 의해서 공작물 셋업 파레트와 교환되는 공작물 가공 파레트와; 상기 공작물 셋업 파레트에 설치되는 서보모터의 속도 및 위치 데이터가 파라미터로 내장되는 서보 드라이버와; 상기 서보 드라이버는 데이터를 입출력 할 수 있도록 다수의 단자로 연결되며, 가공 프로그램에 의하여 상기 서보모터에 지령을 내리는 PLC 및; 상기 PLC와 전기적으로 접속되어 소재장착치구의 회전명령을 내리기 위한 조작반을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

서보 제어에 의한 공작물의 셋업 장치 및 방법{A Structure Setup Unit Using Servo Control and Setup Method Thereof}

본 발명은 서보 제어에 의한 공작물의 셋업 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서보모터를 이용하여 정확성과 속도 향상 및 고장 발생률을 저감시킨 것을 특징으로 하는 서보 제어에 의한 공작물의 셋업 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계에는 복수의 파레트가 사용되며, 각 파레트에는 동일한 공작물이 위치하여 가공될 수도 있으나 서로 다른 공작물이 서로 다른 프로그램에 의해 가공되는 사례가 더 많다. 또한, 생산성 향상을 위해 공작기계는 연속적으로 동작되는데 이를 위해, 공작기계는 가공중인 파레트와 다음 가공을 위해 대기중인 파레트로 구분하여 운영되고 있다. 즉, 하나의 파레트가 공작기계 속으로 진입하여 가공되고, 다음번 파레트가 밖에서 순서를 기다리며 대기하고 있다.

가공중인 파레트의 가공이 완료되면, 완료된 파레트와 대기중인 파레트가 교체되고, 공작기계는 새로이 교체된 파레트에 대하여 지정된 프로그램 가공을 시작하게 된다.

한편, 종래 공작물 셋업 파레트는 유압모터와 연결되어 있으며, 상기 유압모터는 PLC(Programmable Logic Controller)에 의하여 콘트롤된다. 상기 공작물 셋업 파레트는 다수의 공작물 홀더가 설치되어 있으며, 각각의 상기 공작물 홀더)에 공구를 설치할 수 있도록 되어 있다.

그러나, 공작물 셋업 파레트를 회전시키는 유압시스템으로 구성된 유압모터는 요소부품이 많아서 고장 발생률이 높으며 정밀제어와 고속회전제어의 어려움이 많았다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로,

동작이 빠른 서보모터를 이용함으로써 신속하고 정확하게 원하는 위치 지점으로 공작물 셋업 파레트를 회전시키고, 이어 공작물 셋업 파레트에 공작물을 탑재하여 가공준비를 완료시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명은 공작물 탑재 영역에 설치되며, 상부에 설치되는 소재장착치구의 공작물 홀더에 공작물을 탑재토록 하며, 하부에 소재장착치구를 회전시키는 서보모터가 설치되는 공작물 셋업 파레트(100)와; 상기 공작물 셋업 파레트(100)와 나란하게 배치되어 공작물 가공영역에 배치되며, 180도 수평회전에 의해서 공작물 셋업 파레트와 교환되는 공작물 가공 파레트(200)와; 상기 공작물 셋업 파레트에 설치되는 서보모터의 속도 및 위치 데이터가 파라미터로 내장되는 서보 드라이버(20)와; 상기 서보 드라이버(20)는 데이터를 입출력 할 수 있도록 다수의 단자로 연결되며, 가공 프로그램에 의하여 상기 서보모터(10)에 지령을 내리는 PLC(30) 및; 상기 PLC와 전기적으로 접속되어 소재장착치구의 회전명령을 내리기 위한 조작반(40)을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

또한, PLC(30)가 서보모터(10)의 회전을 시작하라는 스타트 신호를 상기 서보 드라이버(20)로 전송하는 단계와; 상기 스타트 신호에 의하여 상기 서보모터(10)가 회전하면 상기 서보모터(10)와 기어로 연결된 공작물 셋업 파레트의 소재장착치구가 회전하는 단계와; 소재장착치구(100)가 원하는 위치로 회전되면 위치완료 데이터를 PLC(30)로 전송하는 단계와; 상기 공구 위치완료 데이터가 상기 PLC(30)로 전송되면, 상기 PLC(30)는 지령된 상기 공구 위치 데이터와 위치 이동이 완료된 상기 공구 위치완료 데이터를 비교하여 에러상황을 체크하며, 에러 상황이면 경보음을 출력하는 단계와; 에러상황이 아니면 공작물을 소재장착치구(100)에 탑재시키는 동작을 실시하여 공작물 셋업 파레트(100)의 소재장착치구의 4지점에 공작물의 탑재를 완료시키는 단계와; 공작물 셋업 파레트와 공작물 가공 파레트를 교환하여 공작물 셋업 파레트가 가공영역으로 삽입되도록 교환하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 동작이 빠른 서보모터를 이용함으로써 신속하고 정확하게 원하는 위치 지점으로 공작물 셋업 파레트를 회전시키고, 이어 공작물 셋업 파레트에 공작물을 탑재하여 가공준비를 완료시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 공작물 셋업 파레트와 공작물 가공 파레트 설치 구성도.
도 2는 본 발명의 공작물 셋업 파레트 상세도.
도 3은 본 발명의 조작반 구성 실시예도.
도 4는 본 발명의 회로구성 블록도.
도 5는 본 발명의 동작순서를 나타낸 플로우챠트.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

도 1은 본 발명의 공작물 셋업 파레트와 공작물 가공 파레트 설치 구성도.

도 2는 본 발명의 공작물 셋업 파레트 상세도.

도 3은 본 발명의 조작반 구성 실시예도.

도 4는 본 발명의 회로구성 블록도.

도 5는 본 발명의 동작순서를 나타낸 플로우챠트로서,

본 발명의 가장 큰 특징은 서보모터를 이용하고 있다는 것이다. 상기 서보모터는 회전 속도를 측정해 주는 감지장치(sensor)로 부터 귀환신호(feedback signal)를 받아, 설정값과 비교를 하여 설정값보다 속도가 낮으면 속도를 올려주고, 또 그 반대의 경우로 제어를 하여 원하는 위치향하게 하며, 서보모터의 일종인 스텝 모터 (stepper motor)는 360도(1회전)을 몇십분의 일 또는 몇만분의 일로 나누어, 원하는 위치로 가도록 한다.

따라서, 이러한 서보모터를 이용하게 되면 원하는 위치로 보다 빠르고 정확하게 이동할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공작기계(10)는 공작물 셋업 영역과 공작물 가공 영역으로 구분할 수 있으며, 상기 공작물 셋업 영역과 공작물 가공영역에는 공작물을 탑재하기 위한 파레트가 각각 존재한다.

즉, 공작물 셋업 영역에는 공작물 셋업 파레트(100)가 존재하고, 공작물 가공영역에는 공작물 가공 파레트(200)가 존재하며, 공작물 셋업 파레트(100) 상에 설치되는 소재장착치구(110)의 4지점에 존재하는 공작물 홀더(120)에 공작물을 탑재후 파레트를 180도 회전하면 공작물 셋업 파레트(100)가 공작물 가공영역으로 이송되고, 동시에 공작물 가공 파레트(200)가 공작물 셋업 영역으로 이송된다.

이후, 공작물 가공영역에서는 이송된 공작물을 가공하게 되고, 공작물 셋업 영역에서는 공작이 완료된 가공물을 외부로 배출후에 새로운 가공물을 공작물 셋업 파레트(100)의 4지점에 탑재시킨다.

이후, 동작은 상기에서 설명한바와 동일하게 반복 작업한다.

한편, 상기 서보모터(10)는 서보 드라이버(20)에 접속되어 있으며, 상기 서보 드라이버(20)는 PLC(Programmable Logic Controller)(30)와 데이터를 입출력 할 수 있도록 다수의 단자로 연결되어 있다. 또한 상기 PLC(30)는 가공 프로그램에 의하여 상기 서보모터(10)에 지령을 내리는 콘트롤러이며, 도 3 및 도 4에 도시한 조작반(40)은 PLC와 전기적으로 연결되어 조작명령을 내리는 것으로 0도와 90도와 180도 및 270도를 선택할 수 있으며, 상기 조작반에서 선택한 각도대로 PLC가 서보 드라이버에 제어명령을 하달하여 서보 드라이버가 서보모터를 작동시켜 조작반에서 조작한 각도대로 소재장착 치구를 회전시킨다.

상술한 바와 같이 구성된 공작기계의 가공 탑재 프로그램이 가동되면, PLC(30)에서 서보 드라이버(20)로 소재장착치구(110)의 회전 데이터를 전송한다. 그러면 서보 드라이버(20)의 지령에 의해서 서보모터(10)가 지정된 각도만큼 회전하는바, 조작반(40)의 지령이 90도 회전 지령이면 90도 회전하고, 이 상태에서 소재장착치구(110)에 가공물을 탑재하고, 이어 180도 회전 지령이면 180도 회전한 상태에서 가공물을 탑재하며, 이어 270도 회전 지령이면 270도 회전한 상태에서 가공물을 탑재한다. 그리고, 현재 위치에서 회전하지 서모모터를 회전하지 않는 상태에서 가공물을 탑재하여 공작물 셋업 파레트의 소재장착치구(110) 4지점에 위치된 가공물 홀더(120)에 모두 가공물을 탑재시킨다. 물론, 필요에 따라 4지점중 선택된 지점에만 가공물을 탑재시킬 수도 있다.

즉, PLC(30)는 서보모터(10)의 회전을 시작하라는 스타트 신호를 상기 서보 드라이버(20)로 전송하고, 상기 스타트 신호에 의하여 상기 서보모터(10)가 회전하면 상기 서보모터(10)와 기어로 연결된 공작물 셋업 파레트(100)의 소재장착치구(110)가 회전하게 되며, 이 때 상기 서보 드라이버(20)에는 소재장착치구(110)의 속도 및 위치 데이터가 파라미터로 내장되어 있다. 그러므로 공작물 탑재 지령이 오면 소재장착치구(110)를 파라미터에 맞게 회전시키게 된다.

그리고, 소재장착치구(110)가 원하는 위치로 회전되면 감지장치의 귀환 신호를 PLC(30)로 전송한다.

따라서 상기 귀환 신호가 상기 PLC(30)로 전송되면, 상기 PLC(30)는 조작반의 회전명령에 대응된 위치 데이터와, 상기 귀환 신호에 기초한 위치 이동이 완료된 공작물 셋업 팔레트의 위치 데이터를 비교하여 에러상황을 체크하며, 에러 상황이면 경보음을 출력하고, 에러상황이 아니면 공작물을 공작물 셋업 파레트(100)에 탑재시키는 동작을 실시하여 소재장착치구(110)의 4지점에 공작물의 탑재를 완료시킨다.

결국, 본원 발명은 동작이 빠른 서보모터(10)를 이용함으로써 신속하고 정확하게 원하는 위치 지점으로 소재장착치구(110)를 회전시키고, 이어 소재장착치구(110)에 공작물을 탑재하여 가공준비를 완료시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 플로우챠트로서,

본 발명은 PLC(30)가 서보모터(10)의 회전을 시작하라는 스타트 신호를 상기 서보 드라이버(20)로 전송하는 단계와;

상기 스타트 신호에 의하여 상기 서보모터(10)가 회전하면 상기 서보모터(10)와 기어로 연결된 공작물 셋업 파레트의 소재장착치구가 회전하는 단계와;

소재장착치구(100)가 원하는 위치로 회전되면 감지장치의 귀환 신호를 PLC(30)로 전송하는 단계와;

상기 귀환 신호가 상기 PLC(30)로 전송되면, 상기 PLC(30)는 조작반의 회전명령에 대응된 위치 데이터와, 상기 귀환 신호에 기초한 위치 이동이 완료된 공작물 셋업 팔레트의 위치 데이터를 비교하여 에러상황을 체크하며, 에러 상황이면 경보음을 출력하는 단계와;

에러상황이 아니면 공작물을 소재장착치구(100)에 탑재시키는 동작을 실시하여 공작물 셋업 파레트(100)의 소재장착치구의 4지점에 공작물의 탑재를 완료시키는 단계와;

공작물 셋업 파레트와 공작물 가공 파레트를 교환하여 공작물 셋업 파레트가 가공영역으로 삽입되도록 교환하는 단계로 이루어진다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

즉, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아니라 설명하기 위한 것이기 때문에 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위의 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 서보모터
20: 서보 드라이버
30: PLC
40: 조작반
100: 공작물 셋업 파레트
110: 소재장착 치구
120: 공작물 홀더
200: 공작물 가공 파레트

Claims (2)

1. 공작물 탑재 영역에 마련되는 공작물 셋업 팔레트와 공작물 가공 영역에 마련되는 공작물 가공 팔레트를 수평회전시키는 서보모터;
   상기 서보모터의 회전 속도를 측정하여 귀환 신호(feedback signal)를 발생시키는 감지장치;
   상기 서보모터의 속도 및 위치 데이터가 파라미터로 내장되는 서보 드라이버;
   상기 서보 드라이버와 다수의 단자로 연결되며, 가공 프로그램에 의해 상기 서보 드라이버에 지령을 내리는 PLC(Programmable Logic Controller) 및;
   상기 PLC와 전기적으로 접속되어 상기 PLC에 회전 명령을 입력하기 위한 조작반(40)
   을 포함하고,
   상기 PLC는 상기 조작반을 통해 입력되는 회전명령에 대응하는 상기 서보 드라이버의 파라미터로서 상기 서보모터의 회전을 제어하되,
   상기 PLC는 상기 조작반의 회전명령에 대응하는 위치 데이터와 회전시 측정된 감지장치의 귀환 신호에 기초한 위치 이동이 완료된 공작물 셋업 팔레트의 위치 데이터를 비교하여, 에러상황을 체크하는 것을 특징으로 하는
   서보 제어에 의한 공작물의 셋업 장치
   
2. PLC(Programmable Logic Controller)가 조작반으로부터 회전명령을 입력받는 단계;
   상기 PLC가 서보 드라이버에 내장된 서보모터의 속도 및 위치 데이터의 파라미터를 이용하여, 상기 조작반의 회전명령에 상응하도록 서보모터를 회전시키는 단계;
   감지장치가 상기 서보모터의 회전 속도를 측정하여 귀환 신호(feedback signal)를 발생시키는 단계;
   상기 PLC는 상기 조작반의 회전명령에 대응하는 위치 데이터와 회전시 측정된 감지장치의 귀환 신호에 기초한 위치 이동이 완료된 공작물 셋업 팔레트의 위치 데이터를 비교하여, 에러상황을 체크하는 단계; 및
   상기 체크결과 에러상황이면 경보음을 출력하고, 에러상황이 아니면 공작물을 소재장착치구에 탑재시키고, 공작물 셋업 팔레트와 공작물 가공 팔레트를 교환하여 공작물 셋업 팔레트가 가공영역으로 삽입되도록 교환하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어에 의한 공작물의 셋업 방법.

Images