KR20020085716A

KR20020085716A - 수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법

Info

Publication number: KR20020085716A
Application number: KR1020010025420A
Authority: KR
Inventors: 안현식
Original assignee: 사단법인 고등기술연구원 연구조합
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2002-11-16

Abstract

본 발명은 공작 기계의 구동을 제어하여 가공물을 가공하는 수치 제어 장치에 수치 제어 코드를 제공하는 방법에 관한 것으로서, 가공물을 가공하기 위한 수치 제어 코드를 해독하여 가공 대상물에 대한 가공 궤적과 그 이송 속도 정보를 추출하고, 추출된 가공 궤적 및 이송 속도에 따라 가공 대상물을 가공 시에 발생하는 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이상이면 해당 가공 궤적에 대한 수치 제어 코드를 분할하고, 분할된 수치 제어 코드별로 이송 속도를 재 설정하여 수치 제어 장치에 제공한다.

이와 같이 본 발명은 윤곽 오차의 발생 여부에 따라 수치 제어 코드를 분할하여 그 이송 속도를 재 설정함으로써 가공물에 대한 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

Description

수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법{METHOD FOR CONVERTING NUMERICAL CODE IN COMPUTER NUMERICAL CONTROL APPARATUS}

본 발명은 공작 기계용 수치 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수치 제어 장치의 제어에 따라 가공물을 가공할 때에 발생하는 윤곽 오차를 보상하는 수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법에 관한 것이다.

공작 기계용 수치 제어(Computer Numerical Control) 장치는 수치 제어(Numerical Code : NC) 코드 생성 장치(Computer Aided Manufacturing : CAM)로부터 제공되는 NC 코드에 따라 공작 기계의 구동을 제어하여 가공 대상물을 가공한다. 공작 기계가 가공 대상물을 가공할 때에는 원호도 직선으로 분할하여 가공하는 바, 가공 궤적이 원호인 경우에 원호를 직선으로 표현할 때에 허용 가능한 오차를 가지는 직선으로 분할하여야 한다. 따라서, CAM은 CAD로부터 제공되는 가공 대상물의 가공 궤적을 직선 구간별로 분할하고, 직선 구간별로 공작 기계가 행하여야 하는 명령어 및 공작 기계의 이송 속도 그리고 이송 좌표에 대한 정보가 포함된 NC 코드를 생성하여 CNC에 제공한다.

공작 기계는 CNC로부터 제공되는 가공 궤적에 따라 가공 대상물을 가공하나 공작 기계의 기계적 특성 등에 의하여 가공 궤적을 따르지 못하고 윤곽 오차를 발생시키는 문제가 있다. 예컨데, 도 1에 도시된 바와 같이 가공 궤적이 설정된 경우에 가공 궤적에 따라 공작 기계는 가공을 행하나, 실제로는 점선으로 도시된 궤적에 따라 가공을 행함으로써 윤곽 오차가 발생한다. 이러한 윤곽 오차를 줄이기 위하여 종래에는 별도의 코드 변환 장치를 통하여 공작 기계의 이송 속도를 조절하는 방법을 사용하였다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 윤곽 오차가 발생하는 이유는 공작 기계가 가공 궤적(A, B)에 따라 일정 속도로 이송되는 과정에 발생하는 바, 코드 변환 장치는 윤곽 오차가 발생하는 가공 궤적간의 절곡 부분에서 공작 기계 이송 속도가 감속되도록 NC 코드를 변화시킴으로써 공작 기계가 가능한 가공 궤적 구간에 따라 실제 이송되도록 한다.

이와 같이 종래의 코드 변환 장치는 직선 구간별로 가공 대상물을 소정 이송 속도로 가공할 때에 발생하는 윤곽 오차를 소정의 오차 함수를 이용하여 계산하고 윤곽 오차가 허용치보다 큰 경우에는 이 보다 작은 윤곽 오차가 발생하는 이송 속도를 검출한다. 그러나, 이송 속도를 조절함으로써 윤곽 오차를 보상하는 방법은 한계가 있음으로 어느 정도의 윤곽 오차가 발생한다. 이러한 윤곽 오차를 보상하기 위하여 종래의 코드 변환 장치는 가공 궤적과 상이한 보상 가공 궤적을 갖는 보상점을 검출하고, 검출된 위치 보상점 및 이송 속도를 갖는 NC 코드를 생성하여 CNC에 제공한다.

이와 같이 종래에는 공작 기계에 의한 가공 대상물의 가공 시에 발생하는 윤곽 오차를 보상하는 방법으로서 직선 구간별의 이송 속도의 조정과 보상점의 설정이라는 두 가지 방법을 사용하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 공작 기계의 이송 거리가 매우 작은 미소 이송 구간을 갖는 곡면에서는 잘 적용될 수 있으나, 이송 거리가 긴 코드가 혼재되어 있거나 곡률이 심하게 변하는 모서리와 같은 부분에서는 적용하기 어렵고, 이송부의 동역학 파라미터의 변화나 외부 환경 변화에 대응하기 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다양한 이송 거리를 갖거나, 곡률이 심한 가공 대상물을 가공 궤적에 따라 정확하게 가공할 수 있는 수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공작 기계의 구동을 제어하여 가공물을 가공하는 수치 제어 장치에 NC 코드를 제공하는 방법으로서, 상기 가공물을 가공하기 위한 NC 코드를 생성하는 단계와; 상기 생성된 NC 코드를 해독하여 가공 대상물에 대한 가공 궤적과 그 이송 속도 정보를 추출하는 단계와; 상기 추출된 가공 궤적 및 이송 속도에 따라 가공 대상물을 가공(절삭)시에 발생하는 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이상이면 해당 가공 궤적에 대한 NC 코드를 분할하고, 분할된 NC 코드별로 이송 속도를 재설정하여 상기 수치 제어 장치에 제공하는 단계를 구비한다.

도 1은 종래 수치 제어 코드에 따라 가공물을 가공할 때에 발생하는 윤곽 오차의 예를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 수치 제어 코드 변경 방법을 행하는 시스템의 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법의 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법에 의하여 수치 제어 코드가 변경된 상태를 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법의 수행 중에 이송계 모델의 파라메터를 설정하는 과정을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 캐드 20 : 수치 제어 코드 발생 장치

30 : 코드 변환 장치 40 : 수치 제어 장치

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도2에는 본 발명을 행하는 시스템의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 본 발명의 CAM(20)은 캐드(CAD)(10)로부터 가공 대상물의 데이터를 입력받아 가공 궤적에 따른 NC 코드를 생성하여 본 발명의 코드 변환 장치(30)에 제공한다. 본 발명의 코드 변환 장치(30)는 후술하는 바와 같이 가공 대상물의 가공 시에 발생하는 윤곽 오차를 계산하여 윤곽 오차에 따라 NC 코드를 분할하고, 분할된 NC코드별 이송 속도를 설정한다. 또한, 본 발명의 코드 변환 장치(30)는 분할된 NC 코드에 따라 가공 대상물을 가공 시에 발생하는 윤곽 오차를 시뮬레이션을 통하여 산출하고 산출된 윤곽 오차를 보상할 수 있는 보상 가공 궤적을 산출하여 분할된 NC 코드를 수정하고, 수정된 분할 NC 코드를 CNC(40)에 제공한다.

CNC(40)는 코드 변환 장치(30)로부터 제공되는 NC 코드에 따라 공작 기계를 작동시켜 가공 대상물을 가공하며, 그 가공 결과를 엔코더 펄스 카운터(encoder pulse counter)등으로 측정하여 코드 변환 장치(30)에 제공한다.

이하에서는 상술한 코드 변환 장치(30)의 작동을 도 3의 흐름도를 참조하여 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이 코드 변환 장치(30)는 CAM(20)으로부터 NC 코드를 수신하여 내부 메모리에 저장하고(S1), 저장된 NC 코드를 해독하여 가공 대상물에 대한 가공 궤적과 그 이송 속도 정보를 추출한다(S2). 그리고, 코드 변환 장치(30)는 추출된 가공 궤적 및 이송 속도에 따라 가공 대상물을 가공(절삭)할 때에 발생하는 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이상인가를 판단한다(S3). 단계(S3)의 판단 결과, 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이하인 경우에는 단계(S7)로 진행하나, 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이상인 경우에는 단계(S4)로 진행하여 해당 가공 궤적이 소정 거리(후술하는 바와 같이 분할이 가능한 거리) 이상인 가를 판단한다. 단계(S4)의 판단 결과, 해당 가공 궤적이 소정 거리 이상인 경우에는 단계(S5)로 진행하여 해당 가공 궤적에 대한 NC 코드를 분할하고, 분할된 NC 코드별로 이송 속도를 재 설정한다. 예컨데, NC 코드들에 의한 가공 궤적(A),(B)들이 도 4와 같다고 가정할 때에 발생하는 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이상이면 코드 변환 장치(30)는 궤적(A),(B)을 각각 3등분 또는 2등분으로 분할하고, 분할된 궤적들에 대한 분할 NC코드(a1,b1,c1,a2,b2,c2) 및 그 이송 속도를 재 설정한다. 즉, 가공 궤적(A),(B)들간에 발생하는 윤곽 오차는 공작 기계가 가공 궤적(A) 및 (B)를 동일한 속도로 가공하는 과정에서 발생하는 것이므로, 가공 궤적(A, B)을 각각 분할하여 분할 NC 코드(a1,b1,c1,a2,b2,c2)를 생성하고, 윤곽 오차가 발생하는 분할 가공 궤적(c1,a1)에서의 이송 속도를 작게 설정함으로써 윤곽 오차를 감소시키는 것이다. 도 4에서 분할 가공 궤적(b1,b2)은 분할 가공 궤적(c1,a2)에 비하여 상대적으로 높은 이송 속도를 갖도록 설정할 수 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다. 또한, 상술한 바와 같이 하나의 가공 궤적을 분할하여 분할 NC 코드들을 생성하고 분할 NC 코드별의 이송 속도를 설정하는데 필요한 파라메터는 사용자가 사전에 코드 변환 장치(30)내의 메모리(도시되지 않음)에 저장시켜야 할 것이다.

그러나, 단계(S4)의 판단 결과, 가공 궤적(A 또는 B)이 소정 거리 이하인 경우에는 가공 궤적을 분할할 수 없는 상태이므로, 코드 변환 장치(30)는 가공 궤적에 대응하는 이송 속도를 재 설정하여 분할 NC 코드로 설정한다.

상술한 과정(S5,S6)을 통하여 가공 궤적을 분할하고, 분할된 궤적들에 대한 이송 속도를 조절함으로써 윤곽 오차는 보상될 수 있다. 그러나, 이러한 방법에 의해서도 윤곽 오차는 완벽하게 보상될 수는 없다. 이에 본 발명에서는 이하의 과정을 더 수행한다. 즉, 상술한 과정(S5,S6)을 통하여 분할 NC 코드가 생성되면, 코드 변환 장치(30)는 단계(S7)로 진행하여 다수의 파라메터를 갖는 공작 기계 이송계 모델을 이용하여 분할 NC 코드에 의하여 발생하는 윤곽 오차를 시뮬레이션하여 계산하고, 분할 NC 코드를 CNC에 제공한다(S7,S8).

CNC(40)는 보상 가공 궤적을 갖는 분할 NC 코드에 따라 가공 대상물을 가공하도록 공작 기계의 구동을 제어하며, 그 결과값 즉, 공작 기계에 의하여 가공된 가공 대상물의 실제 값들을 측정하여 실제 윤곽 오차값을 산출한다. CNC(40)는 산출된 실제 윤곽 오차값을 코드 변환 장치(30)에 제공하며, 코드 변환 장치(30)는 단계(S7)의 수행 후에 상기 CNC(40)로부터 실제 윤곽 오차값이 제공되면 시뮬레이션에 의하여 검출된 윤곽 오차값과 비교하여 두 결과가 동일하게 되도록 이송계 모델의 파라메터를 수정한다(S9). 이후, 코드 변환 장치(30)는 수정된 이송계 모델값에 따라 실제 윤곽 오차값을 보상할 수 있는 보상점을 계산하고, 계산된 보상점에 따른 분할 NC 코드를 재설정하여 CNC에 제공한다(S10).

한편, 상술한 과정(S7) 즉, 이송계 모델을 이용하여 분할 NC 코드에 의한 윤곽 오차를 시뮬레이션하기 위해서는 이송계 모델의 파라메터가 설정되어야 하며, 이송계 모델의 파라메터를 설정하는 과정이 도 5에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 사용자는 특정 가공 궤적을 갖는 기준 NC 코드를 코드 변환 장치(30)에 제공한다(S11). 코드 변환 장치(30)는 기준 NC 코드에 대하여 도 3의 단계(S2-S8)와 동일한 과정(S12-S18)을 순차적으로 수행함으로써 분할 NC 코드를 형성하고, 분할 NC 코드에 대한 윤곽 오차를 시뮬레이션하여 검출하는 한편 분할 NC 코드를 CNC(30)에 제공한다. 이후, 코드 변환 장치(30)는 CNC(30)로부터 제공되는 실제 윤곽 오차와 시뮬레이션된 윤곽 오차값을 비교하여 이송계 모델에서 사용되는 파라메터 값을 변화시킴으로써 이송계 모델에 의한 윤곽 오차값을 실제오차값과 근사화한다(S19). 이러한 과정은 다수의 가공 궤적에 대하여 연속하여 수행함으로써 이송계 모델에 의한 윤곽 오차값이 실제 오차값과 유사하게 될 때까지 수행되어야 할 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 CNC를 이용한 가공물 가공의 정밀도 향상을 기대할 수 있으며, 시뮬레이션을 통한 오차 보상 방법을 사용함으로써 직선과 곡선 부분 및 어떤 형태의 가공 궤적에 대해서도 효과적으로 적용할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

공작 기계의 구동을 제어하여 가공물을 가공하는 수치 제어 장치에 수치 제어 코드를 제공하는 방법으로서,

상기 가공물을 가공하기 위한 수치 제어 코드를 생성하는 단계와;

상기 생성된 수치 제어 코드를 해독하여 가공 대상물에 대한 가공 궤적과 그 이송 속도 정보를 추출하는 단계와;

상기 추출된 가공 궤적 및 이송 속도에 따라 가공 대상물을 가공시에 발생하는 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이상인가를 판단하는 단계와;

상기 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이상이면 해당 가공 궤적에 대한 수치 제어 코드를 분할하는 단계와;

상기 분할 수치 제어 코드가 생성되면, 공작 기계 이송계 모델을 이용하여 분할 수치 제어 코드에 의하여 발생하는 윤곽 오차를 시뮬레이션하여 계산하고 상기 분할 수치 제어 코드를 상기 수치 제어 장치에 제공하는 단계와;

상기 수치 제어 장치로부터 상기 분할 수치 제어 코드에 따라 상기 가공물을 가공시에 발생하는 실제 윤곽 오차를 수신하여 상기 시뮬레이션 결과의 윤곽 오차와 비교하는 단계와;

상기 비교 결과, 실제 윤곽 오차와 시뮬레이션 결과의 윤과 오차가 상이하며 이 값들이 서로 동일하게 되도록 상기 이송계 모델의 파라메터를 수정하는 단계와;

상기 수정된 이송계 모델에 의하여 시뮬레이션 결과 윤과 오차를 보상할 수있는 보상점을 계산하고, 계산된 보상점에 따른 분할 수치 제어 코드를 재설정하여 수치 제어 장치에 제공하는 단계를 구비하는 수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 윤곽 오차가 허용 윤곽 오차 이상이나, 상기 가공 궤적이 소정 거리 이하이면, 상기 가공 궤적에 대응하는 이송 속도를 재설정하여 상기 분할 수치 제어 코드로 설정하는 단계를 더 구비하는 수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 이송계 모델의 파라메터는,

특정 가공 궤적을 갖는 기준 수치 제어 코드에 대한 분할 수치 제어 코드를 형성하는 단계와;

상기 분할 수치 제어 코드가 생성되면, 공작 기계 이송계 모델을 이용하여 분할 수치 제어 코드에 의하여 발생하는 윤곽 오차를 시뮬레이션하여 계산하고 상기 분할 수치 제어 코드를 상기 수치 제어 장치에 제공하는 단계와;

상기 수치 제어 장치로부터 상기 분할 수치 제어 코드에 따라 상기 가공물을 가공할 때에 발생하는 실제 윤곽 오차를 수신하여 상기 시뮬레이션 결과의 윤곽 오차와 비교하는 단계와;

상기 비교 결과, 실제 윤곽 오차와 시뮬레이션 결과의 윤과 오차가 상이하며상기 이송계 모델의 파라메터를 수정하는 단계를 상기 다수의 특정 가공 궤적을 갖는 기준 수치 제어 코드에 대하여 연속하여 수행함으로써 실제 윤곽 오차와 시뮬레이션 결과의 윤곽 오차가 근사하도록 상기 이송계 모델의 파라메터를 설정하는 수치 제어 장치용 수치 제어 코드 변경 방법.