KR20010007078A - 수치 제어 장치 및 그 이송 제어 처리 방법 - Google Patents

수치 제어 장치 및 그 이송 제어 처리 방법 Download PDF

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Abstract

가공 프로그램이 판독 및 해석되며, 명령 블록에 의해 요구되는 이동량이 수치 제어 장치의 이송 속도 및 1 샘플링 주기에 의해 설정되는 최소 이동량보다 더 큰지 작은지에 대한 결정이 이루어진다. 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 큰 경우, 현재 블록에 따라 이송 제어가 이행된다. 현재의 명령 블록에 의해 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 작은 경우, 바로 다음의 명령 블록은 현재 블록과 연결되며, 이 명령 블록의 연결은 최소 이동량보다 더 큰 이동량을 요하는 합성 블록이 얻어질 때까지 계속되며, 이 합성 블록이 사용되어 이송 제어를 이행한다.

Description

수치 제어 장치 및 그 이송 제어 처리 방법{NUMERICAL CONTROL APPARATUS AND FEED CONTROL PROCESSING METHOD THEREFOR}
1. 발명의 분야
본 발명은 수치 제어 장치 및 그 이송 제어 처리 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 공작 기계 또는 가공 로봇에서 이송 제어를 이행하는 수치 제어 장치 및 수치 제어 장치용 이송 제어 처리 방법에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
다이 가공과 같은 곡면 가공시, CAD(Computer Aided Design) 또는 CAM(Computer Aided Manufacturing) 시스템 등으로 작성되는 가공 프로그램에서의 1 블록의 명령들에 의해 요구되는 이동량은 관련 수치 제어 장치의 이송 속도 및 1 샘플링 주기에 따른 최소 이동량보다 작을 수 있다.
최소 이동량보다 더 작은 이동량에 기초하여 이송 제어가 시도되는 경우, 그 이동량이 1 블록의 명령들에 의해 요구되기 때문에, 상기 1 블록의 명령들에 의해 이루어지는 이동은 수치 제어 장치의 1 샘플링 주기 내에 완성되며, 이어지는 샘플링 주기가 개시될 때까지 이송 중지 상태에 있게 된다. 결과적으로, 이동 상태와 중지 상태가 반복되는 간헐 이송(intermittent feed)이 이루어지므로, 관련 이송 시스템에서 진동이 생겨 거친 가공 표면을 초래한다.
이송 제어의 이득(또는 응답 속도)을 감소시킴으로써, 이러한 진동으로 인한 쇼크를 감소시키는 것이 가능하다. 그렇지만, 이러한 이득 감소는 악화된 트래킹 성능(tracking performance)을 수반하여, 기계가공 정밀도를 완전히 저하시키게 된다. 또한, 이는 관련 서보 시스템(servo system)의 정상 오차를 증가시키고, 원호 보간(circular interpolation)시의 반경 감소 및 코너에서의 새깅(sagging) 등에 의해 오차를 발생하여, 가공 정밀도의 저하를 초래한다.
결과적으로, 과거에는, 1 블록의 명령에 의한 이동량이 최소의 이동량보다 더 작은 경우에, 연속적인 이송이 보장되도록 1 블록의 명령에 의한 이동량이 최소의 이동량보다 더 크도록 관련 가공 프로그램의 전반에 걸쳐 이송 속도를 감소시켰다.
1 블록의 명령에 의해 요구되는 이동량이 최소의 이동량보다 더 작은 경우에 가공 프로그램의 전체 이송 속도를 감소시키는 상기 방법이 간헐 이송을 해소하는데 효과적이지만, 이송 속도의 감소는 피할 수 없는 가공 능률의 손실을 수반한다.
따라서, 관련 기술에 있어서의 상기 문제점에 비추어 볼 때, 본 발명의 목적은 이송 속도의 감소 없이 연속적인 이송을 성취하고, 또한 가공 정밀도 및 가공 능률을 모두 성취하는 수치 제어 장치 및 수치 제어 장치용 이송 제어 처리 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 수치 제어 장치의 실시예에서의 프로그램된 블록 명령에 대한 기능적 관계를 보여주는 블록 선도.
도 2는 본 발명에 따른 수치 제어 장치용 이송 제어 처리 방법의 실시예를 보여주는 플로차트.
도 3은 본 발명에 따른 수치 제어 장치용 이송 제어 처리 방법에서의 블록 합성의 예를 보여주는 도면.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 수치 제어 장치에서의 이송 제어용 방법은 가공 프로그램을 판독하고, 1 블록의 명령에 의해 요구되는 이동량이 수치 제어 장치의 이송 속도 및 1 샘플링 주기에 의해 설정되는 최소의 이동량보다 더 큰지 작은지를 결정한다. 1 블록의 명령에 대한 이동량이 최소 이동량보다 더 큰 것으로 결정되는 경우, 이송 제어는 1 블록의 명령에 따라 이행된다. 그렇지만, 이동량이 최소 이동량보다 더 작은 경우, 1 블록은 현재 블록과 바로 다음 블록으로부터 합성되며, 이 합성은 합성 블록에 의해 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 클 때까지 계속되고, 이 시점에서 합성 블록에 따라 이송 제어가 이행된다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 또 다른 형태는 1 블록의 명령에 의해 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 큰지 작은지를 결정하는 수치 제어 장치로서, 상기 최소 이동량은 수치 제어 장치의 이송 속도 및 1 샘플링 주기에 의해 설정되며, 상기 장치는 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 큰 경우 1 블록의 명령에 따라 이송 제어를 이행한다. 그렇지만, 블록에 대한 이동량이 최소 이동량보다 더 작은 경우, 본 장치는 현재 블록과 다음 명령 블록으로부터 1 블록을 합성하는데, 이 다음 블록과의 합성은 합성 블록에 의해 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 클 때까지 계속되며, 이 시점에서 본 장치는 합성 블록의 명령에 따라 이송 제어를 이행한다.
보다 구체적으로, 상기 목적을 달성하는 수치 제어 장치는, 가공 프로그램을 판독 및 해석하는 가공 프로그램 해석기와, 상기 가공 프로그램 해석기에 의해 해석된 1 블록의 명령에 의해 요구되는 이동량을 계산하는 1 블록 이동 계산기와, 각 블록에 대한 보간을 이행하는 보간 계산기와, 상기 1 블록 이동 계산기에 의해 계산된 1 블록에 의해 요구되는 이동량과 수치 제어 장치의 이송 속도 및 1 샘플링 주기에 의해 설정된 최소 이동량을 비교하여, 상기 블록에 대한 이동량이 최소 이동량보다 더 큰 경우에만 상기 보간 계산기에 블록 명령을 전달하는 이동량 비교기와, 현재 블록에 의해 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 작은 것으로 상기 비교에 의해 결정되는 경우, 바로 다음의 블록을 앞서 판독하여 이 블록을 현재 블록과 연결하는 블록 합성기를 가진다.
본 발명의 상기 및 부가적인 목적과 신규한 특징들은 첨부된 도면과 결부지어 볼 때 다음의 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 나타날 것이다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 관련 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 X-Y-Z 직각 기준 좌표계가 한정하는 공작 기계용 제어 상자로서, 본 발명에 따른 수치 제어 장치의 실시예를 나타낸다. 이 장치는 분석기(1)로서 가공 프로그램 해석기를 가지는 제어 시스템, 1 블록 이동량 계산기(3; 합성 잔류 이동량 계산기), 및 보간 계산기(9)를 포함한다.
가공 프로그램 해석기(1)는 가공 프로그램을 판독 및 해석한다.
1 블록 이동량 계산기(3)는 가공 프로그램 해석기(1)에 의해 해석된 1 블록의 명령(블록 합성기(7)에 의해 합성된 블록을 포함함)에 의해 요구되는 이동량을 계산한다.
이동량 비교기(5)는 이동량 계산기(3)에 의해 계산된 1 블록의 명령에 의해 요구되는 이동량(L)과 수치 제어 장치의 이송 속도와 1 샘플링 주기에 의해 설정된 최소 이동량(Lmin) 사이의 비교를 이행하여, 프로그램된 이동량(L)이 최소 이동량(Lmin)보다 더 큰 경우에만 보간 계산기(9)에 블록의 명령을 전달한다.
블록 합성기(7)는 이동량 계산기(5)로부터의 결과를 판독하고, 프로그램된 이동량(L)이 최소 이동량(Lmin)보다 더 작은 경우에 바로 다음 블록의 명령을 판독하고 이 다음의 블록을 현재 블록에 연결하여 합성하고 나서, 이 합성된 블록은 단일 블록으로서 이동량 비교기(5)로 전달된다.
보간 계산기(9)는 각 블록의 명령에 대한 보간을 이행하고, 본 실시예의 경우에서 X축 서보 시스템(11), Y축 서보 시스템(13) 및 Z축 서보 시스템(15)인 각 축에 대한 서보 시스템에 보간 명령을 출력한다. 보간 계산으로부터의 잔류 이동량이 1 블록의 이동량 계산기(3)로 되돌아가기 때문에, 블록이 합성되는 경우 합성된 블록 이동량 계산기(3)는 합성된 잔류 이동량을 실제로 계산한다.
본 발명에 따른 수치 제어 장치용 이송 제어 처리 방법의 실시예는 도 2를 참조하여 아래에 설명된다.
먼저, 가공 프로그램은 가공 프로그램 해석기(1; 단계 S10)에 의해 판독 및 해석된 후, 1 블록(Bn)에 의해 요구되는 이동량(L)이 1 블록 이동량 계산기(3; 단계 S11)에 의해 계산된다. 이동량은 명령 블록(Bn)의 시점(P5)으로부터 종점(Pe)까지의 거리이며, 다음의 관계로부터 계산된다.
L=√{(Xe-Xs)2+ (Ye-Ys)2+ (Ze-Zs)2}
위에서,
Xs 및 Xe는 블록에 대한 X축의 시점과 종점,
Ys 및 Ye는 블록에 대한 Y축의 시점과 종점,
Xs 및 Ze는 블록에 대한 Z축의 시점과 종점이다.
다음에, 수치 제어 장치(단계 S12)의 이송 속도와 샘플링 주기에 의해 설정된 최소 이동량(Lmin)과 이동량(L) 사이의 비교가 이동량 비교기(4)에 의해 이루어진다. 최소 이동량(Lmin), 초의 샘플링 주기(Ts) 및 mm/분의 이송 속도(F)에 대해서, 다음과 같은 관계가 얻어진다.
Lmin=Ts·F/60
이동량(L)이 최소 이동량 Lmin(L ≥Lmin)(단계 S12에서 예)보다 큰 경우, 보간 계산기(9)는 블록(Bn)의 명령에 대한 보간 계산을 이행(단계 S13)하고, 해당 서보 시스템에 각 축에 대한 보간된 값을 출력(단계 S14)한다.
그렇지만, 프로그램이 아직 종료되지 않은 경우(단계 S15에서 아니오), 가공 프로그램의 바로 다음의 블록은 블록 합성기(7; 단계 S16)에서 판독되며, 이 다음 블록의 명령은 블록 합성기(7)(Bn=Bn+Bn+1; 단계 S17)에 의해 블록(Bn)과 연결되는데, 이 합성 블록(Bn)은 1 블록으로서 1 블록(Bn)의 명령에 의해 요구되는 이동량(L)을 계산하는 1 블록 이동량 계산기(3)로 전달된다. 이 후, 합성 블록(Bn)에 대한 이동량(L)이 최소 이동량(Lmin)보다 더 작은 경우, 다음 블록의 명령을 연결하는 과정은 조건(L ≥Lmin)이 만족될 때까지 계속된다.
상기 연산의 결과는 블록 명령에 의해 요구되는 이동(L)이 최소 이동량(Lmin)보다 더 큰 경우에만 이송 제어를 실행하는 것이지만, 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 작은 경우에, Lmin보다 더 큰 이동량을 요하는 합성 블록이 얻어질 때까지 다음 블록의 명령을 연결하기 위해, 합성 블록은 이송 제어를 실행하는 유닛으로 간주된다.
결과적으로, 최소 이동량(Lmin)보다 더 작은 이동량(L)을 필요로 하는 블록이 가공 프로그램에 포함되는 경우에도, 연속한 이송을 달성하고 이송 속도의 감소 없이 가공 정밀도와 가공 능률 모두를 더욱 달성하는 것이 가능하다. 본 발명은 CAD 또는 CAM 시스템 등에 의해 발생되는 가공 프로그램을 직접 사용하여, 가공 프로그램의 개발 및 디버깅을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 특정 예를 이용하여 설명하였지만, 이러한 설명은 예시적인 목적을 위한 것이며, 다음 청구항의 사상 및 범위에 벗어나지 않고서 변경 및 개량이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명은 연속적인 이송을 성취하고 이송 속도의 감소 없이 가공 정밀도 및 가공 능률을 더욱 성취하는 수치 제어 장치 및 수치 제어 장치용 이송 제어 처리 방법을 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 수치 제어 장치용 이송 제어 처리 방법에 있어서,
    가공 프로그램을 판독하여 현재 블록의 명령에 의해 요구되는 이동량이 수치 제어 장치의 이송 속도 및 1 샘플링 주기에 의해 설정된 최소의 이동량보다 더 큰지 작은지를 결정하는 단계와,
    요구되는 이동량이 최소의 이동량보다 더 큰 경우 현재 블록의 명령에 따라 이송 제어를 이행하는 단계와,
    현재 블록에 의해 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 작은 경우 현재 블록과 바로 다음의 블록을 연결하여 합성 블록을 형성하는 단계와,
    최소 이동량보다 더 큰 이동량을 요하는 합성 블록이 얻어질 때까지 블록의 연결을 반복하여 얻어진 블록의 명령으로 이송 제어를 이행하는 단계
    를 포함하는 수치 제어 장치용 이송 제어 처리 방법.
  2. 가공 프로그램에서의 현재 블록의 명령에 의해 요구되는 이동량이 처리 속도 및 1 샘플링 주기에 의해 설정되는 최소 이동량보다 더 큰지 작은지를 결정하며, 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 큰 경우에 현재 블록의 명령에 따라 이송 제어를 이행하지만, 현재 블록에 의해 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 작은 경우에 합성 블록을 형성하도록 현재 블록을 바로 다음의 블록과 연결하고, 최소 이동량보다 더 큰 이동량을 요하는 합성 블록이 얻어질 때까지 블록의 연결을 반복하며, 얻어진 합성 블록에 따라 이송 제어를 이행하는 수치 제어 장치.
  3. 가공 프로그램을 판독 및 해석하는 가공 프로그램 해석기와,
    상기 가공 프로그램 해석기에 의해 해석된 1 블록의 명령에 의해 요구되는 이동량을 계산하는 1 블록 이동 계산기와,
    각 블록에 대한 보간을 이행하는 보간 계산기와,
    상기 1 블록 이동 계산기에 의해 계산된 1 블록에 의해 요구되는 이동량과 수치 제어 장치의 이송 속도 및 1 샘플링 주기에 의해 설정된 최소 이동량을 비교하여, 상기 블록에 대한 이동량이 최소 이동량보다 더 큰 경우에만 상기 보간 계산기에 블록 명령을 전달하는 이동량 비교기와,
    현재 블록에 의해 요구되는 이동량이 최소 이동량보다 더 작은 것으로 상기 비교에 의해 결정되는 경우, 바로 다음의 블록을 앞서 판독하여 이 블록을 현재 블록과 연결하는 블록 합성기
    를 포함하는 수치 제어 장치.
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