KR19990069560A

KR19990069560A - 씨엔씨 공작기계 수치제어장치의 아키텍쳐

Info

Publication number: KR19990069560A
Application number: KR1019980003895A
Authority: KR
Inventors: 김일규
Original assignee: 박정인; 엔.씨 공작기계연구
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-09-06
Also published as: KR100256490B1

Abstract

본 발명은 CNC 공작기계의 수치제어장치에 관한 것으로서, 특히 키보드(13)를 통해 입력된 가공물에 관한 데이터와 제어명령에 따라 가공 프로그램을 구동하여 서보모터(41)를 제어하기 위한 가공 데이터를 산출하며 이를 AECNET 통신모듈(14,21)을 통해 전송하고 ARCNET 통신모듈(14,21)을 통해 수신된 서보모터(41)의 구동상태에 관한 데이터를 CRT 디스플레이(11)에 나타내는 제1 CPU(12)를 구비한 MMI(Man-Machine Interface)(10)와; 상기 MMI(10)로 부터 전송된 가공 데이터에 따라 서보모터(41)를 구동하기 위한 제어신호를 출력하여 SERCOS 통신모듈(24,32)을 통해 전송하고 SERCOS 통신모듈(24,32)을 통해 수신된 서보모터(41)의 구동상태에 관한 데이터를 ARCNET 통신모듈(14,21)을 통해 상기 MMI(10)로 전송하는 제2 CPU(23)를 구비한 NCK(Numerical Control Kermel)(20)와; 상기 NCK(20)로 부터 전송된 제어신호에 따라 서보모터(41)를 구동시키며 서보모터(41)의 구동상태를 검출하여 SERCOS 통신모듈(24,32)을 통해 상기 NCK(20)로 전송하는 서보 구동부(31)를 구비함에 따라 가공 프로그램의 고속처리가 가능하며 제어구조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

씨엔씨 공작기계 수치제어장치의 아키텍쳐 (An architecture of the numerical control machine of CNC machine tools)

본 발명은 CNC 공작기계의 수치제어장치에 관한 것으로서, 특히 가공 프로그램의 고속처리가 가능하며, 제어구조의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 CNC 공작기계 수치제어장치의 아키텍쳐에 관한 것이다.

일반적으로, 천공 테이프 또는 자기 테이프나 플로피 디스크를 통해 입력된 숫자, 문자 및 부호로 구성된 수치정보에 의해 자동 제어되는 NC 공작기계에 연산 및 메모리 기능을 확충하기 위하여 컴퓨터를 내장시킨 CNC 공작기계가 근래에 제공되고 있다.

도 2는 상기와 같이 동작하는 일반적인 CNC 공작기계의 수치제어장치를 개략적으로 나타낸 블록도로, 가공물에 관한 데이터 및 제어명령을 입력하기 위한 키보드(140)와, 입력된 데이터, 제어명령 및 CNC 공작기계의 현재상태를 나타내는 CRT 디스플레이(130)가 CPU(120)에 접속되어 있다.

한편, 메모리부(110)에는 오퍼레이팅 시스템 프로그램과 사용자가 작성한 가공 프로그램이 저장되어 있는데, CPU(120)는 키보드(140)를 통해 입력된 데이터 및 제어명령에 따라 메모리부(110)에 저장되어 있는 가공 프로그램을 구동하여 CNC 공작기계를 제어하기 위한 가공 데이터를 산출한다.

CPU(120)에 의해 산출된 가공 데이터는 D/A 컨버터(150)를 통해 서보 구동부(170)로 전송되며, 서보 구동부(170)는 전송된 가공 데이터에 따라 서보모터(도시안됨)를 제어하여 모재를 가공하게 된다. 또한, 서보모터의 구동상태는 펄스카운터(160)에 의해 검출되어 CPU(120)로 제공된다.

따라서, 상기와 같이 구성된 수치제어장치가 장착된 CNC 공작기계를 이용하면 여러 종류의 작업을 수행할 수 있으며, 품질의 균일성을 유지할 수 있다. 또한, 절삭조건을 데이터 베이스화 시키면 미숙련자도 작업이 가능하고, 아울러 제품의 불량율도 저감시킬 수 있다.

그러나, 종래의 CNC 공작기계의 수치제어장치는 하나의 CPU를 사용하는 통합구조로 구성되어 있음에 따라 가공 프로그램의 고속처리가 불가능하다. 다시말해, 데이터의 입력과 가공 프래그램의 구동을 동시에 수행하지 못함에 따라 작업의 지체현상이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

또한, CPU와 서보 구동부가 온도 및 노이즈에 약한 아날로그 방식으로 연결되어 있음에 따라 제어구조의 신뢰성이 저하되며, 아울러 CPU와 서보 구동부의 이격거리를 제한한다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, MMI (Man-Machine Interface) 모듈과 NCK (Numerical Control Kermel) 모듈을 분리하여 독립 CPU를 채택하고, MMI와 NCK 및 NCK와 서보 구동부를 고속 통신방식으로 연결하여 가공 프로그램의 고속처리 및 제어구조의 신뢰성 향상을 도모하는 CNC 공작기계 수치제어장치의 아키텍쳐를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, CNC 공작기계의 수치제어장치에 있어서, 키보드를 통해 입력된 가공물에 관한 데이터와 제어명령에 따라 가공 프로그램을 구동하여 서보모터를 제어하기 위한 가공 데이터를 산출하며 이를 AECNET 통신모듈을 통해 전송하고 ARCNET 통신모듈을 통해 수신된 서보모터의 구동상태에 관한 데이터를 CRT 디스플레이에 나타내는 제1 CPU를 구비한 MMI(Man-Machine Interface)와; 상기 MMI로 부터 전송된 가공 데이터에 따라 서보모터를 구동하기 위한 제어신호를 출력하여 SERCOS 통신모듈을 통해 전송하고 SERCOS 통신모듈을 통해 수신된 서보모터의 구동상태에 관한 데이터를 ARCNET 통신모듈을 통해 상기 MMI로 전송하는 제2 CPU를 구비한 NCK(Numerical Control Kermel)와; 상기 NCK로 부터 전송된 제어신호에 따라 서보모터를 구동시키며 서보모터의 구동상태를 검출하여 SERCOS 통신모듈을 통해 상기 NCK로 전송하는 서보 구동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 CNC 공작기계 수치제어장치의 구성을 개략적으로

나타낸 블록도,

도 2는 종래의 CNC 공작기계 수치제어장치의 구성을 개략적으로 나타낸

블록도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : MMI 11 : CRT 디스플레이

12 : CPU 13 : 키보드

14 : ARCNET 통신모듈 20 : NCK

21 : ARCNET 통신모듈 22 : PLC

23 : CPU 24 : SERCOS 통신모듈

31 : 서보 구동부 32 : SERCOS 통신모듈

41 : 서보모터

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 NC 공작기계의 수치제어장치를 개략적으로 나타낸 블록도로, 본 고안에서는 사용자 인터페이스를 담당하는 MMI(Man-Machine Interface) (10)와 CNC 공작기계의 구동에 관련된 연산을 수행하는 NCK(Numerical Control Kernel)(20)를 분리하여 독립적인 CPU와 오퍼레이팅 시스템 프로그램을 채택하였다.

즉, MMI(10)는 가공물에 관한 데이터와 제어명령을 입력하기 위한 키보드(13)와, 이 키보드(13)를 통해 입력된 데이터 및 제어명령에 따라 가공 프로그램을 구동하여 가공 데이터를 산출하는 제1 CPU(12)와, 산출된 가공 데이터를 NCK(20)로 전송하는 제1 ARCNET 통신모듈(14)과, 이 제1 ARCNET 통신모듈(14)을 통해 수신된 서보모터(41)의 구동상태와 키보드(13)를 통해 입력된 데이터 및 제어명령을 나타내는 CRT 디스플레이(11)로 구성되어 있는데, 오퍼레이팅 시스템 프로그램으로는 범용의 윈도우 95를 사용하기 때문에 CNC 공작기계의 개방성은 향상된다.

한편, NCK(20)는 MMI(10)의 제1 ARCNET 통신모듈(14)을 통해 전송된 가공 데이터를 수신하며 검출된 서보모터(41)의 구동상태를 MMI(10)로 전송하는 제2 ARCNET 통신모듈(21)과, 이 제2 ARCNET 통신모듈(21)을 통해 수신된 가공 데이터에 따라 서보모터(41)를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 제2 CPU(23)와, 출력된 제어신호를 서보 구동부(31)로 전송하는 제1 SERCOS 통신모듈(24) 및 CNC 공작기계의 입·출력을 담당하는 PLC(21)로 구성되어 있다.

이와같이 구성된 NCK(20)는 서보모터(41)의 구동상태에 따라 즉각적인 동작보상을 수행하기 위하여 실시간 운영체제를 채택하고 있으며, 또한 MMI(10)로 부터 가공 데이터가 전송되면 자체 메모리에 저장하기 때문에 가공작업이 일단 수행되면 MMI(10)와 NCK(20)를 분리하여도 가공작업은 지속된다.

한편, NCK(20)로 부터 전송된 제어신호에 따라 서보모터(41)를 구동시키는 서보 구동부(31)에도 NCK(20)의 제1 SERCOS 통신모듈(24)에 대응하는 제2 SERCOS 통신모듈(32)이 내장되어 있는데, 서보 구동부(31)는 서보모터(41)의 구동상태를 검출하여 제2 SERCOS 통신모듈(32)을 통해 NCK(20)로 전송한다.

SERCOS 통신방식은 일반적으로 디지탈 방식임에 따라 온도 및 노이즈에 강하며, 아울러 제어기와 드라이브간의 이격거리 제한을 해소시킨다.

상기와 같이 본 발명은, 사용자 인터페이스를 담당하는 MMI와 CNC 공작기계의 구동에 관련된 연산을 수행하는 NCK를 분리하여 독립적인 CPU와 오퍼레이팅 시스템 프로그램을 채택함에 따라 가공 프로그램의 고속처리가 가능하다.

또한, 분리된 MMI와 NCK는 ARCNET 통신방식으로 연결하고, NCK와 서보 구동부는 SERCOS 통신방식으로 연결함에 따라 제어구조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

CNC 공작기계의 수치제어장치에 있어서, 키보드(13)를 통해 입력된 가공물에 관한 데이터와 제어명령에 따라 가공 프로그램을 구동하여 서보모터(41)를 제어하기 위한 가공 데이터를 산출하며 이를 AECNET 통신모듈(14,21)을 통해 전송하고 ARCNET 통신모듈(14,21)을 통해 수신된 서보모터(41)의 구동상태에 관한 데이터를 CRT 디스플레이(11)에 나타내는 제1 CPU(12)를 구비한 MMI(Man-Machine Interface) (10)와; 상기 MMI(10)로 부터 전송된 가공 데이터에 따라 서보모터(41)를 구동하기 위한 제어신호를 출력하여 SERCOS 통신모듈(24,32)을 통해 전송하고 SERCOS 통신모듈(24,32)을 통해 수신된 서보모터(41)의 구동상태에 관한 데이터를 ARCNET 통신모듈(14,21)을 통해 상기 MMI(10)로 전송하는 제2 CPU(23)를 구비한 NCK(Numerical Control Kermel)(20)와; 상기 NCK(20)로 부터 전송된 제어신호에 따라 서보모터(41)를 구동시키며 서보모터(41)의 구동상태를 검출하여 SERCOS 통신모듈(24,32)을 통해 상기 NCK(20)로 전송하는 서보 구동부(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 CNC 공작기계 수치제어장치의 아키텍쳐.
제 1 항에 있어서, 상기 MMI(10)는 오퍼레이팅 시스템 프로그램으로 윈도우 95를 사용하고, 상기 NCK(20)는 오퍼레이팅 시스템으로 실시간 운영체제를 사용하는 것을 특징으로 하는 CNC 공작기계 수치제어장치의 아키텍쳐.