KR20020012199A - 프로그래머블 컨트롤러 - Google Patents

Abstract

이동량·속도·가속 시간 및 가속 시간을 입력하여 원하는 속도 패턴을 산출하고 서보 모터(17)에 출력하는 속도 패턴 작성부(12a∼12n)를 갖는 속도 패턴 발생기(12)를 구비한 프로그래머블 컨트롤러에 있어서, 상기 속도 패턴 발생기(12)가 복수의 상기 속도 패턴 작성부(12a∼12n)를 갖으며 또한 당해 복수의 속도 패턴 작성부(12a∼12n) 중 임의의 하나 이상의 속도 패턴 작성부를 동시에 실행함으로써 원하는 속도 패턴을 발생시킨다. 이 때 상기 속도 패턴 발생기(12)가 산출한 속도 패턴을 사용자 조작부(14)에 출력하여 사용자가 당해 사용자 조작부(14)에서 그 속도 패턴을 자유로이 가공할 수 있다.

Description

프로그래머블 컨트롤러{Programmable controller}

종래 프로그래머블 컨트롤러에 의한 속도 패턴의 작성은 도 4의 컨트롤러의 블록도에 제시되는 바와 같이, 이동량, 속도, 가속 시간, 감속 시간을 부여하는 이동 지령(41)(가동 프로그램)에 따라 가감속 패턴(사다리꼴 파형 패턴, 비대칭 패턴 등)을 자동적으로 작성하는 속도 패턴 작성부(42)에 있어서, 예를 들어 사다리꼴 파형의 가감속 패턴을 작성하고 도 5에 도시되는 바와 같은 가속 시간, 지정 속도, 감속 시간, 사다리꼴 면적이 나타내는 이동량을 포함하는 속도 지령(43)을 출력하여 서보 제어부(44)에 넘겨주며 서보 모터(45)를 속도 지령(43)에 의해서 제어하는 것이다.

또 도 6에 도시되는 바와 같은 주축(메인 축)의 움직임에 동기시켜서 종속 축(슬레이브 축)을 구동하는 주종 관계에 있는 2축(주종 축의 수는 불문함) 간 동기 제어의 경우에도 동기 관계를 유지하면서 주축과 종속 축 각각에 부여되는 속도 지령은 도 5와 같은 1축(비동기 제어)의 속도 지령의 경우와 마찬가지로 상위에서의 지령에 따라서 자동적으로 발생시키고 있다.

그렇지만 상기 종래 예에 있어서 속도 패턴 작성 기능은 이동 지령(또는 가동 프로그램)을 해석하고 이에 근거하여 자동적으로 속도 패턴을 발생시키므로 속도 패턴의 발생은 이동 지령에 지정된 동기/비동기의 타이밍에 고정되어 있어서 사용자가 자유로운 타이밍으로 기동/정지를 실시할 수 없었다.

또한 속도 패턴 작성 기능에 의해서 속도 패턴이 작성되면 연산 결과는 직접적으로 서보 모터에 출력되기 때문에 도중에서 이 속도 패턴을 가동하여 속도 지령으로서 서보 모터에 출력할 수 없었다.

따라서 상기한 문제점에서 컨트롤러가 제공하는 속도 패턴 이외에는 실현할 수 없다는 문제점이 있었다.

그래서 본 발명은 속도 패턴 발생기를 하나의 함수로서 제공하며 연산 결과를 서보 모터로의 지령으로서 출력하지 않고 사용자에게 개방함으로써 사용자가 임의의 속도 패턴을 실현할 수 있는 환경을 제공하는 것이 가능한 프로그래머블 컨트롤러를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 서보 모터로의 속도 지령을 작성하는 프로그래머블 컨트롤러에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관련된 프로그래머블 컨트롤러의 프로그램 실행 처리의 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시되는 속도 패턴 발생부의 출력 예를 도시하는 도면이다.

도 3은 도 1에 도시되는 컨트롤러의 속도 지령을 도시하는 도면이다.

도 4는 종래의 프로그래머블 컨트롤러의 블록도이다.

도 5는 종래의 속도 지령의 출력 예를 도시하는 도면이다.

도 6은 종래의 동기 제어를 설명하는 도면이다.

상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 1 기재의 발명은 이동량·속도·가속 시간 및 감속 시간을 입력하여 원하는 속도 패턴을 산출하며 서보 모터에 출력하는 속도 패턴 작성부를 갖는 속도 패턴 발생기를 구비한 프로그래머블 컨트롤러에 있어서, 상기 속도 패턴 발생기가 복수의 상기 속도 패턴 작성부를 갖고 또한 당해 복수의 속도 패턴 작성부 중 임의의 하나 이상의 속도 패턴 작성부를 동시에 실행함으로써 원하는 속도 패턴을 발생시키는 것을 특징으로 하고 있다.

또 청구항 2 기재의 발명은 상기 프로그래머블 컨트롤러가 사용자 조작부를 구비하고 상기 속도 패턴 발생기가 산출한 속도 패턴을 당해 사용자 조작부에 출력하여 당해 사용자 조작부로부터 서보 모터에 출력하는 것을 특징으로 하고 있다. 그리고 청구항 3 기재의 발명은 상기 사용자 조작부는 사용자가 자유로운 타이밍으로 기동 및 정지할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한 청구항 4 기재의 발명은 상기 속도 패턴 작성부가 임의의 형상인 사다리꼴 파형을 저장하며 이들 사다리꼴 파형의 대수 합에 의해서 기하학적으로 겹친 합성 패턴으로 원하는 속도 패턴을 발생시키는 것을 특징으로 하고 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명한다.

도 1에 있어서 부호 10은 본 발명에 따른 프로그래머블 컨트롤러, 부호 11은 사용자가 이동 지령을 속도 패턴 발생부(12)에 입력하기 위한 이동 지령부, 부호12는 속도 패턴 발생부로서 다양한 속도 패턴 작성부(12a, 12b, 12c∼12n)를 갖고 산출된 연산 결과(속도, 잔여 거리, 금회의 이동량을 포함한 실행 완료 거리)를 연산 결과부에 출력한다. 부호 13은 그 연산 결과를 수납하는 연산 결과부이다. 부호 14는 본 발명에 의해서 마련된 사용자 조작부로서 연산 결과부(13)의 결과를 이용해서 속도 패턴 발생부(12) 내의 여러 가지 속도 패턴 작성부(12a, 12b, 12c∼12n)의 사다리꼴 형상을 겹침으로써 원하는 속도 패턴을 쉽게 작성할 수 있다. 부호 15는 사용자 조작부(14)의 출력을 받아 서보 모터에 부여하는 속도 지령을 작성하는 속도 지령부이다. 부호 16은 서보 제어부, 부호 17은 서보 모터이다. 도 1에 도시된 프로그래머블 컨트롤러의 프로그램 실행 처리는 사용자가 이동 지령(11)을 속도 패턴 발생부(12)에 입력하면 속도 패턴 발생부(12)는 그 이동 지령에 대응한 속도 패턴을 산출하여 연산 결과부(13)에 출력한다.

사용자는 속도 패턴 발생부(12)로부터의 연산 결과부(13)의 연산 결과를 사용자 조작부(14)에 의해서 자유로이 가공해서 서보 모터(17)로 원하는 속도 지령을 속도 지령(15)에 출력하며 이를 서보 제어부(16)에 넘겨준다.

이 경우 속도 패턴 작성부(12a∼12n)는 복수 존재하고 사용자가 원하는 타이밍으로 기동/정지가 가능하도록 되어 있다.

도 2에 도시된 속도 패턴 발생부의 출력 예에서는 속도·가속 시간·감속 시간이 사용자가 지정하는 값으로서 사다리꼴(ABCD)의 면적은 사용자가 지정한 이동량을 나타낸다.

다음에 동작에 대해서 설명하기로 한다.

사용자는 서보 모터(17)를 어느 이동량만큼 동작시킬 경우, 서보 모터(17)의 속도 파형을 고려하면 도 2에 도시되는 바와 같은 사다리꼴을 기본으로 하는 다각형이 된다. 이 다각형의 면적을 이동량이라고 하면 임의의 형상인 사다리꼴을 가산 또는 감산함으로써 이 면적과 다각형의 형상을 실현하는 사다리꼴의 조합이 결정된다.

사용자는 결정된 사다리꼴의 조합에 근거하여 이 다각형의 실현하기 위한 타이밍을 계산하면서 복수의 속도 패턴 작성부(12a∼12n)로 이동 지령(11)을 입력하여 각각으로부터 연산 결과를 얻는다. 이들 복수의 속도 패턴 작성부(12a∼12n)로부터의 연산 결과(13)(사다리꼴)의 대수 합을 시시각각 속도 지령(15)으로서 서보 제어부(16)에 출력함으로써 원하는 속도 파형을 실현할 수 있게 된다.

이동 지령(11)의 입력에 대해서는 종래 방식에서는 가공 프로그램이 CPU 모듈부터 컨트롤러에 부여되는 형식이지만, 이 경우는 이동 지령(11)으로서 사용자로부터 컨트롤러의 속도 패턴 발생부(12)에 직접적으로 입력할 수 있게 된다.

또 속도 패턴 발생부(12)의 연산 결과인 연산 결과부(13) 값(사다리꼴)의 대수 합 파형에 대한 가공(각종 필터 조작)이 사용자 조작부(14)에 있어서 가능하다. 사용자 조작부(14)는 사용자가 표시 장치(미도시) 상에 표시되는 연산 결과인 다각형 파형을 보면서 대화 방식으로 마우스 등을 이용해서 중첩과 같은 가공이 가능하게 되어 있다.

구체적으로 도 3의 속도 지령의 예를 참조하여 ABEGJIHFCD라는 다각 형상의 속도 파형을 실현할 경우를 설명하기로 한다.

(1) 우선, 도 3에 도시되는 바와 같이 도 2에 도시된 사다리꼴과 동일한 ABCD의 속도 패턴 작성을 실행하여 이 패턴을 출력1로 한다.

(2) 다음에 시각(t1)의 타이밍으로 사다리꼴(EGHF)의 속도 패턴 작성을 실행하고 이 출력은 감속 방향이므로 이 출력을 출력1에서 줄여서 이를 출력2로 한다.

(3) 시각(t2)의 타이밍으로 사다리꼴(GHIJ)의 속도 패턴 작성을 실행하고 이 출력은 가속 방향이기 때문에 이 출력을 출력2에 더해서 출력3으로 한다.

이러한 출력1에서 출력3까지를 서보 제어부(16)로의 속도 지령으로 함으로써 실선으로 도시되는 ABEGJIHFCD라는 형상의 속도 파형을 지령할 수 있게 되며 사용자 조작에 의한 자유로운 속도 지령의 실행이 가능하게 된다.

이러한 사용자 조작에 의한 자유로운 속도 지령의 실행은 동기/비동기를 불문하고 가능하며 동기 제어의 간단한 일례로서 도 2의 사다리꼴(ABCD)에 도시되는 바와 같은 가속, 정속, 감속에서 1공정의 절삭을 실시하는 주축에 대해서 동기하는 종속 축이 사다리꼴(ABCD)을 마이너스 쪽(도 2의 0 선에서 아래쪽으로)으로 그대로 도립 반전시킨 속도 지령으로 동작시킨 것 같은 동기 제어가 행해지고 있는 경우에, 사용자가 주축의 속도 지령을 도 3에 도시된 출력3과 같이, 예를 들어서 가속 시간(AB)에서 공구 단을 공작물에 접근시켜서 EGJIHF 간의 가감속에 따라 2단계 2공정의 절삭을 실시하고, 감속 시간(CD)에 의해서 복귀시키도록 개서한 경우에는 종속 축의 속도 지령도 주축의 속도 지령(ABEGJIHFCD)의 도립 사다리꼴에 개서된다. (또는 주축과 종속 축의 사다리꼴 속도 지령을 별도로 개서하는 것도 타이밍의 이동 등도 경우에 따라서는 가능하다.)

이와 같이 프로그래머블 컨트롤러(또는 모션 컨트롤러)는 CPU 모듈과 같은 상위 장치부터의 지령에 의지하지 않고 속도 지령의 작성·개서 실행이 가능하게 되어 복수 블록의 모션 프로그램 미리 읽기 예측 제어의 경우의 가속도 보정 등도 상위 장치에 의한 프로그램 변경을 기다리지 않고 실행할 수 있게 되므로 분산 시스템으로서 효율적으로 기능함으로써 생산성을 향상시키는 사이클 타임의 향상을 꾀할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 프로그래머블 컨트롤러(또는 모션 컨트롤러)가 제공하는 속도 패턴 발생기의 출력을 사용자가 자유로이 가공함으로써 서보 모터로 행해지는 임의의 속도 지령을 출력할 수 있게 되어 사용자는 머신의 택트 타임을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 속도 패턴 발생기는 모션 프로그램의 자동 가감속과 같은 이동 명령에 지령 방법이 유사하므로 사용상 정합성이 좋고 생산 비용을 적게 억제할 수 있는 효과도 있다.

사용자 조작에 따른 속도 지령 패턴의 작성·가공이 가능한 프로그래머블 컨트롤러를 제공할 수 있기 때문에 복잡한 기계 제어를 시행하는 용도에 최적하다.

Claims (4)

1. 이동량·속도·가속 시간 및 감속 시간을 입력하여 원하는 속도 패턴을 산출하며 서보 모터에 출력하는 속도 패턴 작성부를 갖는 속도 패턴 발생기를 구비한 프로그래머블 컨트롤러에 있어서,

   상기 속도 패턴 발생기가 복수의 상기 속도 패턴 작성부를 갖고 또한 당해 복수의 속도 패턴 작성부 중 임의의 하나 이상의 속도 패턴 작성부를 동시에 실행함으로써 원하는 속도 패턴을 발생시키는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 컨트롤러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 프로그래머블 컨트롤러가 사용자 조작부를 구비하고 상기 속도 패턴 발생기가 산출한 속도 패턴을 당해 사용자 조작부에 출력하여 당해 사용자 조작부부터 서보 모터에 출력하는 것을 특징으로 하고 있는 프로그래머블 컨트롤러.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 사용자 조작부는 사용자가 자유로운 타이밍으로 기동 및 정지할 수 있는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 컨트롤러.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 속도 패턴 작성부는 임의의 형상인 사다리꼴 파형을 저장하여 이들 사다리꼴 파형의 대수 합에 의해서 기하학적으로 겹친 합성 패턴으로 원하는 속도 패턴을 발생시키는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 컨트롤러.