KR101921265B1 - Tapping Control System for Controlling Plurality of Tapping Apparatus in Single Control Unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탭핑 제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프로그레시브 금형에 각각 탭핑장치를 삽입하여 장착하고, 각각의 탭핑장치를 통신 프로토콜 기반인 복수의 채널로 연결하며, 하나의 제어모듈에 의해서 상기 각각의 탭핑장치의 탭비트의 회전 운동과 직선 이동을 동시에 제어하여 탭 가공을 수행하는 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a tapping control system, and more particularly, to a tapping control system in which a tapping device is inserted into a progressive die, each tapping device is connected to a plurality of channels based on a communication protocol, The present invention relates to a tapping control system for controlling a plurality of tapping devices in a single control unit that simultaneously performs a tapping operation by simultaneously controlling the rotational motion and the linear movement of tap bits of a tapping device of the tapping device.
프로그레시브 금형은 하나의 제품에 다수의 공정이 필요할 때 다수의 금형과 다수의 프레스 기계를 사용하지 않고 금형 내부에 일정한 피치로 다이와 펀치를 배열해서 피치가 이송될 때마다 하나의 공정이 이루어져 최종 스테이지가 끝났을 때 하나의 제품이 나오는 금형을 의미한다.Progressive mold is a process in which when a plurality of processes are required for a single product, dies and punches are arranged at a constant pitch in the mold without using a plurality of molds and a plurality of press machines, It means a mold where one product comes out when finished.
프로그레시브 금형은 패널 등에 장착하기 위한 작업 대상물이 성형된다. 프로그레시브 금형에서 성형된 작업대상물 등에 구멍을 내고 탭핑홀을 형성하기 위해 탭핑장치를 사용하게 된다.The progressive mold is molded into an object to be mounted on a panel or the like. A tapping device is used to form a tapping hole by making holes in a molded workpiece or the like in a progressive mold.
그러나 이러한 탭핑장치 작업은 작업자가 수작업으로 가공하다보니 공차가 발생하여 제품의 불량률이 높아지고, 하나의 금형마다 탭핑장치를 결합하여 탭핑작업을 수행보니 작업시간도 많이 소요되고 작업 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.However, when the worker manually processes the tapping device, the defect rate of the product is increased due to the tolerance, and the tapping operation is performed by combining the tapping device for each one of the molds. .
본 발명의 목적은 프로그레시브 금형에 탭핑장치를 각기 삽입하여 장착하고 각각의 탭핑장치를 통신 프로토콜 기반인 복수의 채널로 연결하며, 하나의 제어모듈에 의해서 상기 각각의 탭핑장치의 탭비트의 회전 운동과 직선 이동을 동시에 제어하여 탭 가공을 수행하는 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for inserting a tapping device into a progressive mold and connecting each tapping device to a plurality of channels based on a communication protocol, And to provide a tapping control system for controlling a plurality of tapping devices in a single control unit that simultaneously performs linear movement and performs tapping.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시 예에 따른 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템은 프로그레시브 금형;According to an aspect of the present invention, there is provided a tapping control system for controlling a plurality of tapping devices in a single control unit, including: a progressive mold;
상기 프로그레시브 금형에 각기 삽입되어 장착되고 탭핑작업 위치에 제공된 대상물을 탭핑하는 복수의 탭핑장치; 및A plurality of tapping devices, each of which is inserted into the progressive mold and tapped on an object provided in a tapping working position; And
상기 각각의 탭핑장치를 통신 프로토콜 기반인 복수의 채널로 연결하여 상기 각각의 탭핑장치의 탭비트의 회전 운동과 직선 이동을 동시에 제어하여 탭 가공을 수행하는 제어모듈;A control module for connecting each of the tapping devices to a plurality of channels based on a communication protocol to perform tap processing by simultaneously controlling rotary movement and linear movement of the tap bits of each tapping device;
을 포함할 수 있다.. ≪ / RTI >
여기서 각각의 탭핑장치는 마스터인 상기 제어모듈에 의해 제어되고, 상기 탭비트를 회전시키는 제1 서보모터의 제1 모터 드라이브를 제어하는 슬레이브인 제1 모터 제어기와 연결되고, 상기 탭비트를 직선 이동시키는 제2 서보모터의 제2 모터 드라이브를 제어하는 슬레이브인 제2 모터 제어기가 각각 연결될 수 있다.Wherein each tapping device is connected to a first motor controller which is a slave controlling the first motor drive of the first servo motor controlled by the control module which is the master and rotates the tap bit, And a second motor controller which is a slave for controlling the second motor drive of the second servo motor.
이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 더욱 명백해질 것이다.These solutions will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of a term in order to best describe its invention The present invention should be construed in accordance with the spirit and scope of the present invention.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 하나의 제어모듈로 복수의 탭핑장치를 제어하여 탭핑 가공을 수행하여 작업 효율성을 높이고 고품질, 공정 안정성을 얻을 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of tapping devices are controlled by a single control module to perform tapping, thereby improving work efficiency and obtaining high quality and process stability.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 금형 내에 탭핑장치를 실장하도록 설계할 수 있어 모듈화가 가능하며 이로 인한 공간 활용도를 높일 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to design a device for mounting a tapping device in a mold, thereby making it possible to modularize the device, thereby improving the space utilization.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 프로그레시브 금형에 각각 탭핑장치를 삽입하여 장착하고, 다양한 사이즈의 탭비트를 가진 복수의 탭핑장치를 동시에 제어하여 높은 공정 효율성을 갖는다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a plurality of tapping devices having tap bits of various sizes are simultaneously controlled by inserting a tapping device into each of the progressive dies, thereby achieving high process efficiency.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 프로그레시브 금형에 탭핑장치를 결합한 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에서 하나의 금형에 탭핑 장치가 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 탭핑장치의 구성을 나타낸 사시도이다
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 탭핑장치의 작동 사용자 인터페이스부를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 제어모듈에서 탭핑장치를 제어하여 탭핑 가공하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 서보 제어기의 내부에서 강인한 제어 성능을 수행하기 위한 모델링을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 부하에 따른 출력 곡선을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 부하 인가시 오차의 범위에 따른 제어값 보상 흐름을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state in which a tapping device is coupled to a progressive mold according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a state where a tapping device is installed in one mold in FIG.
3 is a diagram illustrating a configuration of a tapping control system for controlling a plurality of tapping devices in a single control unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a configuration of a tapping device according to an embodiment of the present invention
5 is a diagram illustrating an operational user interface unit of the tapping device according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method of controlling a tapping device in a control module according to an embodiment of the present invention to perform tapping processing.
FIG. 7 is a diagram illustrating modeling for performing robust control performance in a servo controller according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
8 is a graph showing an output curve according to an embodiment of the present invention.
9 is a view illustrating a control value compensation flow according to a range of error when applying a load according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.The specific aspects, specific technical features of the present invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, like reference numerals denote like elements throughout the drawings, unless otherwise indicated. In the following description of the present invention, 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.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."
이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명은 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템은 프로그레시브 금형에 복수의 탭핑장치를 각기 삽입하여 장착하고, 이를 하나의 컨트롤유닛으로 통신 제어하게 된다.First, in the tapping control system for controlling a plurality of tapping devices in a single control unit, a plurality of tapping devices are inserted into the progressive mold, respectively, and the plurality of tapping devices are communicatively controlled by one control unit.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 프로그레시브 금형에 탭핑장치를 결합한 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에서 하나의 금형에 탭핑 장치가 설치된 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템의 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a state where a tapping device is coupled to a progressive mold according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view illustrating a state where a tapping device is installed in one of the molds in FIG. 1, FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a tapping control system for controlling a plurality of tapping devices in a single control unit according to an exemplary embodiment.
본 발명의 일실시 예에 따른 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템(100)은 예컨대, 4개의 프레스 금형으로 지칭 가능한 제1,2,3,4 금형(10, 20, 30, 40)으로 구성된 프로그레시브 금형과, 상기 제1,2,3,4 금형(10, 20, 30, 40)에 탭핑장치(200)를 각기 삽입하여 장착하고, 각각의 탭핑장치(200)의 탭 가공을 제어하도록 PC(110)와, 제어모듈(120)의 마스터와, 모터 제어기(130, 140), 모터 드라이버(132, 142), 서보모터(134, 144)를 구비한 슬레이브를 포함한다.The
PC(110)는 사용자 입력 인터페이스를 통해 모션 명령어 요청을 수행한다.The PC 110 performs a motion command request through a user input interface.
제어모듈(120)은 PC(110)로부터 모션 명령어 요청을 수신하는 경우, 탭핑장치의 회전 운동과 직선 이동을 수행하기 위하여 복수의 슬레이브에 제어 명령어를 전송한다.When receiving a motion command request from the PC 110, the
복수의 슬레이브는 4개의 탭핑장치(200)의 제어를 위해서 제1 슬레이브, 제2 슬레이브, 제3 슬레이브, 제4 슬레이브를 포함한다.The plurality of slaves include a first slave, a second slave, a third slave, and a fourth slave for controlling the four tapping
각각의 슬레이브는 마스터인 제어모듈(120)의 제어에 따라 각각의 탭핑장치(200)의 회전 운동과 직선 이동을 수행하여 탭핑작업 위치에 제공된 대상물을 탭핑하는 모터 제어기(회전)(130), 모터 드라이버(회전)(132), 서보모터(회전)(134), 모터 제어기(직선)(140), 모터 드라이버(직선)(142), 서보모터(직선)(144)로 이루어져 있다.Each of the slaves includes a motor controller (rotation) 130 for performing a rotary motion and a linear movement of each of the
본 발명의 탭핑 제어 시스템(100)은 제어모듈(마스터)(120)이 복수의 채널로 연결되는 제1 슬레이브, 제2 슬레이브, 제3 슬레이브, 제4 슬레이브에서 최대 제16 슬레이브까지를 포함하고, 각각의 슬레이브는 모터 제어기(회전)(130), 모터 드라이버(회전)(132), 서보모터(회전)(134), 모터 제어기(직선)(140), 모터 드라이버(직선)(142), 서보모터(직선)(144)를 포함한다.The
모터 제어기(회전)(130)는 모터 드라이버(회전)(132)와 연결되고, 모터 드라이버(회전)(132)는 구동되는 서보모터(회전)(134)와 연결되어 있다.The
모터 제어기(직선)(140)는 모터 드라이버(직선)(142)와 연결되고, 모터 드라이버(직선)(142)는 구동되는 서보모터(직선)(144)와 연결되어 있다.The motor controller (straight line) 140 is connected to a motor driver (straight line) 142 and the motor driver (straight line) 142 is connected to a servo motor (straight line) 144 to be driven.
복수의 채널은 동종의 통신 프로토콜을 사용하거나, 서로 다른 종류의 프로토콜을 사용할 수 있다. 통신 프로토콜은 RS-422, RS-485, Profibus, Fieldbus, CAN, Ethernet 등이 있으며, 본 발명에서는 RS-485의 동일한 통신 방식(프로토콜)을 사용하는 것으로 기술한다. 이에 한정하지 않으며, 이종의 통신 방식을 사용할 수도 있다.The plurality of channels may use the same type of communication protocol or different types of protocols. The communication protocol is RS-422, RS-485, Profibus, Fieldbus, CAN, Ethernet, etc. In the present invention, the same communication method (protocol) of RS-485 is used. The present invention is not limited to this, and different types of communication methods may be used.
모터 제어기(회전)(130)와 모터 제어기(직선)(140)는 모터 제어 명령어가 수신되어 처리되는 모터 제어 명령어 처리부와, 모터 상태에 대한 정보가 수신되는 모터 상태 정보 처리부 및 모터 드라이버에 대한 제어를 직접적으로 수행하는 모터 드라이버 인터페이스를 포함한다.The motor controller (rotation) 130 and the motor controller (straight line) 140 include a motor control command processing unit for receiving and processing motor control commands, a motor state information processing unit for receiving information on the motor status, Lt; RTI ID = 0.0 > directly < / RTI >
제어모듈(120)은 복수의 채널을 이용한 각각의 슬레이브 간의 데이터 전송을 제어하고, 슬레이브로부터 RS-485 통신 채널을 이용해 모터의 상태 정보를 수신하며, 모터 제어를 위한 제어 명령어를 생성하여 모터 제어기(130, 140)로 전송한다.The
상기 각각의 탭핑장치(200)는 고유의 주소를 가진 각각의 슬레이브를 통해 제어된다. 각각의 슬레이브는 고유의 주소를 가지므로 제어모듈(120)로부터 분산된 각 슬레이브까지 정보의 혼선이 발생되지 않는다.Each of the tapping
상기 제어모듈(120)은 하나의 통신 사이클당 상기 각각의 슬레이브에 제어 명령어를 순차적으로 송신하고, 동일한 통신 사이클 내에서 상기 각각의 슬레이브로부터 순차적으로 응답 신호를 수신한다.The
상기 제어모듈(120)은 하나의 통신 사이클 내에서 상기 각각의 슬레이브로 송신한 제어 명령어가 수신되지 못하는 경우, 송신에 실패한 제어 명령어를 재송신하고, 하나의 통신 사이클 내에서 각각의 슬레이브로부터 응답 신호를 수신하지 못하는 경우, 각각의 슬레이브로부터 수신에 실패한 응답 신호를 각각의 슬레이브로 요청하여 재수신한다.If the control command transmitted to each slave is not received within one communication cycle, the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탭핑장치의 구성을 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view showing a configuration of a tapping device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 탭핑장치(200)는 평판의 플레이트(201)를 포함한다. 그리고 상기 플레이트(201)의 상부면에는 일정 높이로 세워진 제1 거치대(203)와 제2 거치대(204)가 서로 이격 설치되고, 상기 제1 거치대(203)와 상기 제2 거치대(204)에는 일정한 길이의 볼스크류부재(202)의 양 끝단이 각각 결합되고, 상기 볼스크류부재(202)의 하부에는 상기 볼스크류부재(202)가 중심 부분을 관통하는 이동블록부(210)가 결합되고, 상기 이동블록부(210)의 상부에는 평탄한 형태의 길이 방향의 제3 거치대(211)가 결합된다.The tapping
상기 이동블록부(210)는 상기 볼스크류부재(202)가 중심 부분을 관통하여 결합되는데, 볼스크류부재(202)의 외주면 나사산에 각각 맞물리는 나사선이 내측면에 형성된다.The moving
상기 제3 거치대(211)의 양 끝단의 하부면에는 제1 이동블록(212)과 제2 이동블록(미도시)이 결합되고, 상기 제1 이동블록(212)과 상기 제2 이동블록의 하부와 상기 플레이트(201)의 상부면 사이에 제1 가이드레일(213)과 제2 가이드레일(214)이 설치되어 제1 가이드레일(213)과 제2 가이드레일(214)에 제1 이동블록(212)과 제2 이동블록이 이동 가능하게 결합된다.A first moving
상기 제1 거치대(203)와 상기 제2 거치대(204)는 상기 제1 가이드레일(213)과 상기 제2 가이드레일(214) 사이에 형성된다.The
상기 볼스크류부재(202)의 일측 끝단에는 풀리 또는 기어로 구성되는 제1 부재(215)가 결합되고, 상기 제1 부재(215)와 일정 거리 이격되며, 풀리 또는 기어로 구성되는 제2 부재(216)가 벨트(217)에 의해 결합된다. 상기 제2 부재(216)에는 구동력을 제공하는 제1 모터(144)가 결합된다.A
즉 상기 제1 모터(144)의 구동력에 의해 제2 부재(216)가 회전하고, 제2 부재(216)의 회전에 의해 벨트(217)가 회전력을 제1 부재(215)에 제공하여 제1 부재(215)가 회전하게 되며, 이에 따라 상기 제1 부재(215)가 일측 끝단에 결합된 볼스크류부재(202)가 회전하게 된다.The
이동블록부(210)는 볼스크류부재(202)의 회전에 따라 볼스크류부재(202)의 축방향으로 직선 이동하게 된다.The
상기 제3 거치대(211)의 상부면에는 서로 일정 거리 이격된 제1 수직대(220)와 제2 수직대(221)가 수직으로 세워져 결합되고, 상기 제1 수직대(220)와 상기 제2 수직대(221)의 일측 끝단에는 상기 제1 수직대(220)와 상기 제2 수직대(221) 사이의 공간을 폐쇄하는 제3 수직대(222)가 결합되며, 상기 제3 수직대(222)의 반대편인 상기 제1 수직대(220)와 상기 제2 수직대(221)의 타측 끝단에는 상기 제1 수직대(220)와 상기 제2 수직대(221) 사이의 공간을 폐쇄하는 제4 수직대(223)가 결합된다.A first
상기 제4 수직대(223)는 상기 제3 수직대(222)보다 길이가 길도록 상기 제1 수직대(220)에서 상기 제2 수직대(221)까지의 거리보다 더 길게 연장되도록 형성된다. The fourth
상기 제3 수직대(222)는 전면에 돌출부(224)가 결합되고, 상기 돌출부(224)에는 탭비트(226)가 장착되는 콜릿척(225)이 결합된다.The
상기 탭비트(226)는 콜릿척(225)과 돌출부(224)를 관통하여 탭장착부재(미도시)에 결합된다. 상기 탭장착부재는 상기 제1 수직대(220)와 상기 제2 수직대(221) 사이의 공간을 통과하여 상기 제4 수직대(223)를 관통한다.The
이러한 탭장착부재는 제4 수직대(223)를 관통하여 헬리컬기어, 스퍼어기어 또는 베벨기어로 실시되는 제1 기어(227)에 결합된다. 상기 제1 기어(227)는 기어 결합으로 제2 기어(228)와 맞물려 회전하도록 한다. 상기 제2 기어(228) 역시 헬리컬기어, 스퍼어기어 또는 베벨기어로 실시될 수 있다.This tap fitting member is coupled to the
제2 기어(228)는 제4 수직대(223)의 일면에 형성되고, 상기 제2 기어(228)의 회전력을 제공하는 제2 모터(134)의 회전축이 상기 제4 수직대(223)를 관통하여 결합된다.The
제2 모터(134)의 구동력에 의해 제2 기어(228)가 회전하게 되면, 제2 기어(228)에 맞물려 있는 제1 기어(227)가 회전된다.When the
탭장착부재는 제1 기어(227)가 회전함에 따라 회전하고, 이에 따라 탭장착부재에 결합된 탭비트(226)도 함께 회전되어 탭 가공을 수행한다.The tap fitting member rotates as the
각각의 탭핑장치(200)는 탭비트(226)의 사이즈를 각각 다르게 형성할 수 있다. 탭핑장치(200)는 직선 왕복 운동의 경우 벨트 또는 기어 방식으로 동력을 전달하고, 볼스크류 방식을 적용하여 가공물의 중심값 오차 발생 시 과부하 방지를 통한 정밀 제어가 가능하다.Each
탭핑장치(200)의 높은 토크와 회전 속도는 한 사이클 당 최대 50 스트로크에 도달할 수 있다.The high torque and rotational speed of the
제어모듈(120)은 복수의 슬레이브로부터 제어 상태를 수신하여 PC(110)로 전송하며, PC(110)는 모든 슬레이브를 이루는 기기의 제어 및 상태 점검을 수행할 수 있다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 탭핑장치(200)의 작동 사용자 인터페이스부는 서보모터 회전력의 사용비율(205)과, 탭 가공을 위한 시작점을 설정하는 입력란(206), 1사이클이 동작되는 변위값 설정을 나타내는 탭핑 깊이 조절(이송변위)(207)과, 수동자동모드 설정(208)과, 주행축 및 회전축 모터의 토크 사용 비율(209)을 나타낸다.5, the operating user interface unit of the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어모듈에서 탭핑장치를 제어하여 탭핑 가공하는 방법을 나타낸 도면이다.6 is a view illustrating a method of controlling a tapping device in a control module according to an embodiment of the present invention to perform tapping processing.
4개의 탭핑장치(200)에서 탭핑 가공하는 방법은 동일하므로 설명의 편의를 위해서 하나의 탭핑장치(200)만을 예시로 설명한다.Since the tapping process is the same in the four
탭핑장치(200)는 작동 사용자 인터페이스부로부터 탭핑장치(200)에 결합할 탭비트(226)의 사이즈를 설정받는 단계(S100)이고, 가공을 위한 시작점인 주행축 위치를 설정받는 단계(S102)이고, 회전축의 토크값을 설정받는 단계(S104)이고, 탭핑 깊이를 나타내는 이송거리를 설정받는 단계(S106)이다.The
프로그레시브 금형에 소재를 투입하는 단계(S108)이다.(S108) of putting the material into the progressive mold.
제어모듈(120)은 탭핑 또는 드릴링을 수행할 위치를 센싱하는 신호를 생성하여 모터 제어기(회전)(130) 또는 모터 제어기(직선)(140)로 전송하는 단계(S110)이고, 위치 정보가 센싱되는 경우, 탭핑 또는 드릴링을 수행하는 제어 명령어를 생성하여 모터 제어기(회전)(130) 또는 모터 제어기(직선)(140)로 전송하는 단계(S112)이다.The
제어모듈(120)은 모터 제어기(회전)(130) 또는 모터 제어기(직선)(140)로부터 탭비트(226)의 위치 정보를 주기적으로 수신하고, 탭핑작업 위치에 제공된 대상물의 중심 위치인지 판단하여 중심 위치인 경우에 탭핑 또는 드릴링 작업을 수행할 수 있는 단계(S114, S116)이다The
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서보 제어기의 내부에서 강인한 제어 성능을 수행하기 위한 모델링을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부하에 따른 출력 곡선을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 부하 인가시 오차의 범위에 따른 제어값 보상 흐름을 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating modeling for performing robust control performance in a servo controller according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a diagram illustrating an output curve according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 Is a diagram illustrating a control value compensation flow according to a range of error when applying a load according to an embodiment of the present invention.
모터 제어기(130, 140)는 부하 등의 원인에 의해서 오차가 발생하게 되면 부하의 영향을 최소화하도록 출력을 발생하고 모터의 통전량을 결정하는 제어기를 포함할 수 있다.The
PID 컨트롤러는 모터의 모델링을 포함한 하기의 [수학식 1]의 전달함수로 모델링된다.The PID controller is modeled as a transfer function of the following equation (1) including the modeling of the motor.
여기서, 는 PID 제어변수, e는 제어오차, sp는 설정값, y는 출력값, Ti는 적분시간, TD는 미분시간, KP는 비례이득, KI는 적분이득, KD는 미분이득을 나타낸다.here, Is PID controlled variable, e is the control error, sp is set value, y is the output value, T i is the integral time, T D is a derivative time, K P is a proportional gain, K I is the integral gain, K D represents a differential gain .
복수 PID 컨트롤러는 모터의 모델링을 포함한 하기의 [수학식 2]의 전달함수로 모델링된다.The multiple PID controller is modeled as a transfer function of the following equation (2) including the modeling of the motor.
여기서, 는 n번째 복수 PID 제어출력, 는 n-1번째 복수 PID 제어출력, TS는 iteration의 크기를 나타낸다.here, Is an n-th multiple PID control output, Is the (n-1) th multiple PID control output, and T S is the size of the iteration.
이러한 [수학식 1]과 [수학식 2]의 전달함수를 통하여 제어 안정도를 명확히 파악할 수 있으며, 정밀한 제어기 이득값을 튜닝할 수 있으며, 부하 발생 시 고정밀도의 모션 수행이 가능하다.Through the transfer functions of Equations (1) and (2), the control stability can be grasped clearly, the precise gain of the controller can be tuned, and high-precision motion can be performed when a load is generated.
PID 컨트롤러와 복수 PID 컨트롤러의 전체적인 전달함수는 다음의 [수학식 3]과 같이 정의된다.The overall transfer function of the PID controller and the plurality of PID controllers is defined as the following equation (3).
여기서, UPID는 PID 컨트롤러 입력의 크기이고, 는 복수 PID 컨트롤러로서 제어 입력이 적절하지 못해 발생한 오차로 이를 보정함을 나타내고, e는 제어오차이며, 는 오차 곡선을 미분하여 다음에 발생할 오차의 크기를 추정한 함수이다.Where U PID is the size of the PID controller input, Is a plurality of PID controllers, and indicates that the control input is corrected due to an inadequate error, e is a control error, Is a function that differentiates the error curve and estimates the magnitude of the error to be generated next.
전술한 [수학식 3]의 제어 알고리즘을 도 9와 같이 초기 오차 감독(S200), 정상운전 오차감독(S202), 제어입력 추론 규칙(S204), 운전종료(S206)의 감독 및 추론 규칙 흐름도로 나타낼 수 있다.The control algorithm of the above-described expression (3) is used as a supervisory and inference rule flow chart of the initial error supervision (S200), the normal operation error supervision (S202), the control input reasoning rule (S204) .
도 9는 반복적 규칙을 적용하는 경우 특정 오차 범위에 따른 적절한 제어값을 보상하여 정상 상태 도달시간과 오차의 범위를 효과적으로 제한한다.FIG. 9 effectively limits the range of the steady state arrival time and the error by compensating an appropriate control value according to a specific error range when the iterative rule is applied.
도 8에 도시된 바와 같이, PID 컨트롤러를 단독으로 사용하는 것보다 복수 PID 컨트롤러를 복합으로 사용하여 제어 수치에 대한 비선형 특성으로 인한 제어상의 오차 문제를 개선하고 강인한 제어 성능을 확보할 수 있다.As shown in FIG. 8, a plurality of PID controllers may be used in combination as compared with the case where the PID controller is used alone, thereby improving the control error due to the non-linear characteristics of the control values and ensuring robust control performance.
도 8은 예컨대, 3000 RPM의 속도 지령을 주었을 때, 외란에 의하여 발생하는 지령 속도 변화를 나타낸 도면으로, 본 발명의 모터 제어기에 내장된 제어기가 더욱 강인하게 속도를 추종하는 것으로 볼 수 있다. 이를 통하여 탭핑 중에 발생하는 부하 중에서도 모터가 일정 속도를 유지할 수 있다.FIG. 8 is a diagram showing command speed change caused by disturbance when a speed command of, for example, 3000 RPM is given. It can be seen that the controller built in the motor controller of the present invention follows the speed more stably. This allows the motor to maintain a constant speed among the loads generated during tapping.
이상 본 발명을 일실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템은 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.While the present invention has been described in detail with reference to the exemplary embodiments, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that the present invention is not limited to the tapping control system for controlling a plurality of tapping devices in a single control unit. It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having", etc., as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary, And all terms including technical or scientific terms are to be construed as including, unless otherwise defined, by a person of ordinary skill in the art to which the invention pertains in general Have the same meaning.
또한, 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 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100: 탭핑 제어시스템 110: PC
120: 제어모듈 130: 모터 제어기(회전)
132: 모터 드라이버(회전) 134: 서보모터(회전), 제2 모터
140: 모터 제어기(직선) 142: 모터 드라이버(직선)
144: 서보모터(직선), 제1 모터 200: 탭핑장치
201: 플레이트 202: 볼스크류부재
203: 제1 거치대 204: 제2 거치대
210: 이동블록부 211: 제3 거치대
212: 제1 이동블록 213: 제1 가이드레일
214: 제2 가이드레일 215: 제1 부재
216: 제2 부재 217: 벨트
220: 제1 수직대 221: 제2 수직대
222: 제3 수직대 223: 제4 수직대
224: 돌출부 225: 콜릿척
226: 탭비트 227: 제1 기어
228: 제2 기어100: tapping control system 110: PC
120: control module 130: motor controller (rotation)
132: motor driver (rotation) 134: servo motor (rotation), second motor
140: Motor controller (straight line) 142: Motor driver (straight line)
144: servo motor (straight line), first motor 200: tapping device
201: plate 202: ball screw member
203: first holder 204: second holder
210: moving block unit 211: third holder
212: first moving block 213: first guide rail
214: second guide rail 215: first member
216: second member 217: belt
220: first vertical bar 221: second vertical bar
222: Third vertical stand 223: Fourth vertical stand
224: protrusion 225: collet chuck
226: tap bit 227: first gear
228: Second gear
Claims (6)
상기 프로그레시브 금형에 각기 삽입되어 장착되고 탭핑작업 위치에 제공된 대상물을 탭핑하는 복수의 탭핑장치; 및
상기 각각의 탭핑장치를 통신 프로토콜 기반인 복수의 채널로 연결하여 상기 각각의 탭핑장치의 탭비트의 회전 운동과 직선 이동을 동시에 제어하여 탭 가공을 수행하는 제어모듈;
을 포함하며,
상기 각각의 탭핑장치는 마스터인 상기 제어모듈에 의해 제어되고, 상기 탭비트를 회전시키는 제1 서보모터의 제1 모터 드라이브를 제어하는 슬레이브인 모터 제어기(회전)와 연결되고, 상기 탭비트를 직선 이동시키는 제2 서보모터의 제2 모터 드라이브를 제어하는 슬레이브인 모터 제어기(직선)가 각각 연결되고,
상기 각각의 탭핑장치는 작동 사용자 인터페이스부로부터 상기 탭핑장치에 결합할 탭비트의 사이즈를 설정받고, 가공을 위한 시작점인 주행축 위치를 설정받고, 회전축의 토크값을 설정받으며, 탭핑 깊이를 나타내는 이송거리를 설정받는 기능을 수행하며,
상기 제어모듈은 상기 프로그레시브 금형에 소재를 투입한 상태에서 탭핑 또는 드릴링을 수행할 위치를 센싱하는 신호를 생성하여 상기 모터 제어기(회전) 또는 상기 모터 제어기(직선)로 전송하고, 위치 정보가 센싱되는 경우, 탭핑 또는 드릴링을 수행하는 제어 명령어를 생성하여 상기 모터 제어기(회전) 또는 상기 모터 제어기(직선)로 전송하고,
상기 제어모듈은 상기 모터 제어기(회전) 또는 상기 모터 제어기(직선)로부터 탭비트의 위치 정보를 주기적으로 수신하고, 탭핑작업 위치에 제공된 대상물의 중심 위치인지 판단하여 중심 위치인 경우에 탭핑 또는 드릴링 작업을 수행하며,
상기 각각의 탭핑장치는 평판의 플레이트를 포함하고, 상기 플레이트의 상부면에는 일정 높이로 세워진 제1 거치대와 제2 거치대가 서로 이격 설치되고, 상기 제1 거치대와 상기 제2 거치대에는 일정한 길이의 볼스크류부재의 양 끝단이 각각 결합되며, 상기 볼스크류부재의 하부에는 상기 볼스크류부재가 중심 부분을 관통하여 결합되고 상기 볼스크류부재의 외주면 나사산에 각각 맞물리는 나사선이 내측면에 형성된 이동블록부가 설치되고, 상기 이동블록부의 상부에는 평탄한 형태의 길이 방향의 제3 거치대가 결합되며,
상기 제3 거치대의 상부면에는 서로 일정 거리 이격된 제1 수직대와 제2 수직대가 수직으로 세워져 결합되고, 상기 제1 수직대와 상기 제2 수직대의 일측 끝단에는 상기 제1 수직대와 상기 제2 수직대 사이의 공간을 폐쇄하는 제3 수직대가 결합되며, 상기 제3 수직대의 반대편인 상기 제1 수직대와 상기 제2 수직대의 타측 끝단에는 상기 제1 수직대와 상기 제2 수직대 사이의 공간을 폐쇄하는 제4 수직대가 결합되고,
상기 볼스크류부재의 일측 끝단에는 풀리 또는 기어로 구성되는 제1 부재가 결합되고, 상기 제1 부재에는 상기 제1 부재와 일정 거리 이격되며 풀리 또는 기어로 구성되는 제2 부재가 벨트에 의해 결합되고, 상기 제2 부재에는 구동력을 제공하는 제1 모터가 결합되고, 상기 제3 수직대는 전면에 돌출부가 결합되고, 상기 돌출부에는 상기 탭비트가 장착되는 콜릿척이 결합되고, 상기 탭비트는 상기 콜릿척과 상기 돌출부를 관통하여 탭장착부재에 결합되고,
상기 탭장착부재는 상기 제1 수직대와 상기 제2 수직대 사이의 공간을 통과하고 상기 제4 수직대를 관통하여 상기 제4 수직대의 일면에 형성되는 제1 기어에 결합되고, 상기 제1 기어는 기어 결합으로 상기 제4 수직대의 일면에 형성되는 제2 기어와 맞물려 회전하도록 결합되며, 상기 제2 기어의 중심 부분에는 상기 제2 기어의 회전력을 제공하는 제2 모터의 회전축이 결합되는 것을 특징으로 하는 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템.
Progressive mold;
A plurality of tapping devices, each of which is inserted into the progressive mold and tapped on an object provided in a tapping working position; And
A control module for connecting each of the tapping devices to a plurality of channels based on a communication protocol to perform tap processing by simultaneously controlling rotary movement and linear movement of the tap bits of each tapping device;
/ RTI >
Each of the tapping devices being connected to a motor controller (rotation) which is a slave controlling the first motor drive of the first servo motor controlled by the control module which is the master and which rotates the tap bit, And a motor controller (straight line), which is a slave for controlling the second motor drive of the second servomotor to be moved,
Each of the tapping devices sets the size of the tap bit to be coupled to the tapping device from the operation user interface unit, sets the position of the running axis which is a starting point for machining, sets the torque value of the rotating axis, And performs the function of setting the distance,
The control module generates a signal for sensing a position where tapping or drilling is to be performed in a state where a workpiece is inserted into the progressive die, and transmits the signal to the motor controller (rotation) or the motor controller (straight line) A control command for performing tapping or drilling is generated and transmitted to the motor controller (rotation) or the motor controller (straight line)
The control module periodically receives the position information of the tap bit from the motor controller (rotation) or the motor controller (straight line), determines whether the position is the center of the object provided at the tapping operation position, and performs tapping or drilling Lt; / RTI >
Wherein each of the tapping devices includes a flat plate, and a first and a second cradle, which are set up at a predetermined height, are spaced apart from each other on an upper surface of the plate, and the first cradle and the second cradle are provided with balls Wherein the ball screw member is coupled to the center of the ball screw member at a lower portion of the ball screw member, and a moving block portion formed on the inner side of the ball screw member, And a flat third longitudinal resting platform is coupled to an upper portion of the movable block,
A first vertical bar and a second vertical bar spaced apart from each other by a predetermined distance are erected vertically on the upper surface of the third vertical bar and are fixed to one end of the first vertical bar and the second vertical bar, And a third vertical bar that closes a space between the first vertical bar and the second vertical bar is coupled to the other end of the first vertical bar and the second vertical bar, A fourth vertical bar that closes the space is coupled,
A first member made of a pulley or a gear is coupled to one end of the ball screw member and a second member made of a pulley or a gear is spaced apart from the first member by a predetermined distance, And a first motor for providing a driving force to the second member is coupled to the first member, a protrusion is coupled to the front surface of the third vertical member, a collet chuck to which the tap bit is attached is coupled to the protrusion, And is coupled to the tab mounting member through the chuck and the projection,
Wherein the tap mounting member is coupled to a first gear that passes through a space between the first vertical bar and the second vertical bar and passes through the fourth vertical bar to be formed on one surface of the fourth vertical bar, Is coupled to a second gear formed on one surface of the fourth vertical bar by gear engagement, and a rotation shaft of a second motor, which provides a rotational force of the second gear, is coupled to a central portion of the second gear Wherein the plurality of tapping devices are controlled by a single control unit.
상기 각각의 탭핑장치는 고유의 주소를 가진 각각의 슬레이브를 통해 제어되고, 상기 제어모듈은 하나의 통신 사이클당 상기 각각의 슬레이브에 제어 명령어를 순차적으로 송신하고, 동일한 통신 사이클 내에서 상기 각각의 슬레이브로부터 순차적으로 응답 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템.
The method according to claim 1,
Each said tapping device being controlled via a respective slave with a unique address, said control module sequentially sending control commands to said respective slave per communication cycle, and in each communication cycle, And a plurality of tapping devices are controlled in a single control unit.
상기 각각의 탭핑장치는 상기 탭비트의 사이즈를 각각 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템.
The method according to claim 1,
Wherein each of the tapping devices forms a size of the tab bit differently from that of the tap control device.
상기 제어모듈은 하나의 통신 사이클 내에서 상기 각각의 슬레이브로 송신한 제어 명령어가 수신되지 못하는 경우, 송신에 실패한 제어 명령어를 재송신하고,
하나의 통신 사이클 내에서 상기 각각의 슬레이브로부터 응답 신호를 수신하지 못하는 경우, 상기 각각의 슬레이브로부터 수신에 실패한 응답 신호를 상기 각각의 슬레이브로 요청하여 재수신하는 것을 특징으로 하는 단일의 컨트롤유닛에서 복수의 탭핑장치를 제어하는 탭핑 제어시스템.The method of claim 3,
Wherein the control module retransmits control commands that failed to be transmitted when a control command transmitted to each slave is not received within one communication cycle,
Wherein when a response signal is not received from each of the slaves within one communication cycle, a request signal to the slaves is received from the respective slaves, Of the tapping device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180030926A KR101921265B1 (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Tapping Control System for Controlling Plurality of Tapping Apparatus in Single Control Unit |
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KR1020180030926A KR101921265B1 (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Tapping Control System for Controlling Plurality of Tapping Apparatus in Single Control Unit |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001252825A (en) * | 2000-03-08 | 2001-09-18 | Toyoda Mach Works Ltd | Multi-spindle tap machining device |
-
2018
- 2018-03-16 KR KR1020180030926A patent/KR101921265B1/en active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2001252825A (en) * | 2000-03-08 | 2001-09-18 | Toyoda Mach Works Ltd | Multi-spindle tap machining device |
Non-Patent Citations (1)
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인터넷 유튜브 동영상:<URL: https://www.youtube.com/watch?v=4EYw3znxIKA>(2016.08.24.)* |
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