KR20030079563A - 공작기계의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 제어장치에 관한 것으로, 특히 데이터의 종류에 따라 서로 상이한 운영체제(Operating System)를 갖는 CPU들을 통해 각 데이터를 분산 처리하여 공작기계를 고속, 고성능으로 제어하는 제어장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 데이터의 처리용량은 크지만 처리속도가 빠르지 않은 운영체제에 의해 구동되며 화면표시 데이터와 키입력 데이터 및 NC 데이터의 처리를 담당하는 제1 CPU(1)와; 데이터의 처리용량은 작지만 처리속도가 빠른 운영체제에 의해 구동되며 상기 제1 CPU(1)에 의해 가공된 NC 데이터의 고속처리 및 공작기계 각 부분간의 I/O를 담당하는 제2 CPU(2); 및 상기 제1 및 제2 CPU(1,2)에 의해 처리되는 각종 정보를 저장하며 이를 상기 제1 및 제2 CPU(1,2)가 공유할 수 있도록 상기 제1 및 제2 CPU(1,2)에 연결된 정보공유부(3)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

공작기계의 제어장치 {Apparatus for controlling machine tool}

본 발명은 공작기계를 고속, 고성능으로 제어할 수 있는 제어장치에 관한 것으로, 특히 데이터의 종류에 따라 서로 상이한 운영체제(Operating System)를 갖는 복수의 CPU들을 통해 각 데이터를 분산 처리하여 공작기계를 고속, 고성능으로 제어하는 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계의 제어장치는 기계를 구성하는 각 부분들을 종합적으로 제어하는 것으로서, 통상적으로 하나의 CPU를 이용하여 공작기계의 각 부분들을 제어하는 방식을 채택하고 있다.

도 1은 종래의 공작기계 제어장치를 나타낸 구성도로, 절삭속도, 절삭깊이, 이송속도 등의 가공 데이터를 입력하기 위한 키보드나 화면키로 이루어진 입력부(100)와, 상기 입력부(100)를 통해 입력된 가공 데이터를 처리하며 또한 해당 데이터에 따라 각 부분을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어장치(200)와, 상기 제어장치(200)의 제어신호에 따라 각 축의 서보모터(400)를 구동시키는 콘트롤러가 포함된 서보드라이버(300)로 이루어져 있다.

따라서, 상기 입력부(100)를 통해 가공 데이터가 입력되면 제어장치(200)는 입력된 데이터를 처리하고 그에 따른 제어신호를 발생하게 되는데, 이 제어신호에 의해 서보드라이버(300)의 콘트롤러가 각 축의 서보모터(400)를 동작시켜 공작물을 절삭 가공하게 된다.

그러나, 상기된 종래의 제어장치는 운영체제(Operating System)로 DOS와 WINDOW CE 등중 어느 하나를 선택적으로 사용하는데, DOS를 운영체제로 사용하는 경우에는 데이터의 처리속도가 빨라 가공속도를 향상시킬 수 있으나 공작물의 가공상태를 작업자가 인지할 수 있도록 나타내는 디스플레이 기능이 현저하게 저하된다는 문제점이 있다.

반면, WINDOW CE를 운영체제로 사용하는 경우에는 공작물의 가공상태를 작업자가 인지할 수 있도록 나타내는 디스플레이 기능을 고도하게 구현할 수 있으나 데이터의 처리속도가 늦어 가공속도가 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 하나의 CPU를 통해 각종 데이터를 처리함에 따라 CPU에 과부하가 발생하여 가공속도에 직접적으로 영향을 미치는 데이터의 처리가 늦어져 전체적인 가공속도를 저하시키게 된다는 문제점이 있다.

또한, 기계와 CPU간의 I/O 처리가 늦어 가공중인 공작기계의 상태파악이 늦어지고, 이로 인해 가공데이터의 보정시기가 늦어짐에 따라 기계의 가공 정밀도도 함께 저하된다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 데이터의 종류에 따라 서로 상이한 운영체제(Operating System)를 갖는 CPU들을 통해 각 데이터를 분산 처리하여 공작기계를 고속, 고성능으로 제어하는 공작기계 제어장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공작기계의 제어장치에 있어서: 데이터의 처리용량은 크지만 처리속도가 빠르지 않은 운영체제에 의해 구동되며 화면표시 데이터와 키입력 데이터 및 NC 데이터의 처리를 담당하는 제1 CPU와; 데이터의 처리용량은 작지만 처리속도가 빠른 운영체제에 의해 구동되며 상기 제1 CPU에 의해 가공된 NC 데이터의 고속처리 및 공작기계 각 부분간의 I/O를 담당하는 제2 CPU; 및 상기 제1 및 제2 CPU에 의해 처리되는 각종 정보를 저장하며 이를 상기 제1 및 제2 CPU가 공유할 수 있도록 상기 제1 및 제2 CPU에 연결된 정보공유부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 CPU의 역할에 적합한 운영체제로 예를들면 WINDOW CE가 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 CPU의 역할에 적합한 운영체제로 예를들면 DOS가 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정보공유부는 DPRAM으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 통상적인 공작기계의 제어장치를 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 공작기계 제어장치의 이상적인 처리속도와 데이터

처리내용과의 관계를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 공작기계의 제어장치를 나타낸 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 공작기계 제어장치의 실시예를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1 CPU

2 : 제2 CPU

3 : 정보공유부

이하 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 공작기계 제어장치의 이상적인 처리속도와 데이터 처리내용과의 관계를 설명하기 위한 도면으로, 운영체제에 따른 데이터 처리용량과 처리시간의 관계를 나타낸 그래프이다.

화면표시를 위한 데이터나 공작물의 가공을 위하여 키보드를 통해 입력되는 데이터는 데이터 용량은 크지만 고속처리가 필요하지 않는 반면, 작동중인 기계와 CPU간의 I/O 및 기계의 작동에 직접적으로 필요한 가공 데이터는 데이터 용량은 작지만 고속처리가 필요하다. 따라서, 화면표시나 키입력 처리를 위하여 사용되는 운영체제는 데이터 처리용량이 크지만 처리시간이 늦고(50msec이상), I/O 및 데이터의 고속처리를 위하여 사용되는 운영체제는 상기된 화면표시나 키입력 처리를 위한 운영체제에 비해 데이터 처리용량은 작지만 처리시간이 빠른(1~50msec) 것이 바람직하다.

즉, 데이터 용량이 작으며 가공속도에 직접적으로 영향을 미치는 데이터와공작기계의 각 부분간의 I/O 등을 데이터 처리용량은 작으나 처리시간이 빠른 운영체제에 의해 구동되는 하나의 CPU에서 처리하고, 데이터 용량이 크며 가공속도에 직접적으로 영향을 미치지 않는 데이터를 데이터 처리용량은 크나 처리시간이 늦은 운영체제에 의해 구동되는 다른 하나의 CPU에서 각각 분산하여 처리하면 공작기계를 고속, 고성능으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.

도 3은 상기와 같은 개념을 이용한 본 발명에 따른 공작기계 제어장치를 나타낸 구성도로, 데이터 처리용량은 크지만 처리속도가 빠른지 않은 WINDOW CE와 같은 운영체제에 의하여 구동되는 제1 CPU(1)와 데이터 처리용량은 작지만 처리속도가 빠른 DOS와 같은 운영체제에 의하여 구동되는 제2 CPU(2)가 정보공유부(3)에 각각 접속되어 있는데, 상기 정보공유부(3)는 제1 및 제2 CPU(1,2)가 각종 정보를 저장 및 공유할 수 있도록 DPRAM으로 구성된다.

즉, 상기 제1 CPU(1)는 데이터 용량은 크나 그다지 빠른 처리속도가 요구되지 않는 화면표시 데이터와 키입력 데이터 및 NC 데이터를 처리하고, 상기 제2 CPU(2)는 데이터 용량이 작으며 빠른 처리속도가 요구되는 상기 제1 CPU(1)에 의해 가공된 NC 데이터(CAM 데이터)의 고속 처리 및 공작기계의 각 부분간의 I/O를 수행하도록 구성된다.

도 4는 본 발명에 따른 공작기계 제어장치의 실시예를 나타낸 도면으로, 서브보드(12,22)를 각각 구비한 제1,2보드(11,21)에는 운영체제가 상이한 제1,2 CPU(1,2)가 각각 장착되는데, 상기 운영체제는 제1,2보드(11,21)에 장착된 디스크 온 칩(DISK ON CHIP)(13,23)에 각각 탑재된다. 본 실시예에서는 제1 디스크 온칩(13)에 WINDOW CE를 탑재시키고, 제2 디스크 온 칩(23)에는 DOS를 탑재시킨다.

한편, 정보공유부(3)인 DPRAM은 제1 보드(11)에 소켓 결합된 서브보드(12)상에 장착되며, 이 정보공유부(3)는 또한 케이블(14)을 통해 제2 보드(21)와 전기적으로 접속된다. 아울러, 상기 제1 보드(11)는 모니터, 키패드와 하드디스크 및 네트워크로 연결된 퍼스널 컴퓨터 등과 전기적으로 접속되고, 제2 보드(21)는 서보 드라이버 및 공작기계의 각 부분과 전기적으로 접속된다.

미설명된 도면부호 14,24는 각 CPU(1,2)에서 사용되는 데이터가 저장되는 RAM이고, 15는 정전시 소실되는 데이터를 보존하기 위한 백업용 FRAM이다.

다음에는 상기와 같이 구성된 공작기계 제어장치의 동작방법을 상세히 설명한다.

공작기계가 미작동시 하드 디스크 또는 네트워크로 연결된 퍼스널 컴퓨터를 통해 NC 데이터가 입력되면 제1 CPU(1)는 이를 처리하여 정보공유부(3)에 저장한다. 이와 같이 정보공유부(3)에 데이터가 저장된 상태에서 공작기계가 작동되면 제2 CPU(2)는 정보공유부(2)에 저장된 데이터를 리드하여 고속으로 처리하며, 또한 이처럼 처리된 데이터에 따라 서보모터를 제어하기 위한 제어신호를 발생한다. 따라서, 서보드라이버의 콘트롤러가 제2 CPU(2)의 제어신호에 따라 각 축의 서보모터를 동작시켜 공작물을 절삭 가공하게 된다.

한편, 공작기계의 각 부분에 장착된 각종 센서 및 리미트 스위치를 통해 검출된 공작물의 가공상태 데이터는 제2 CPU(2)에 의해 정보공유부(3)에 저장된다. 이와같이 저장된 데이터는 제1 CPU(1)에 의해 리드되어 디스플레이에 알맞은 형태로 처리되어 모니터를 통해 출력된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 제어장치의 제1 CPU(1)는 화면표시 및 키입력 데이터와 퍼스널 컴퓨터에서 입력되는 NC 데이터등과 같이 빠른 처리속도가 필요하지 않는 데이터만을 주로 처리하고, 상기 제2 CPU(2)에서는 절삭에 직접적인 영향을 주는 서보데이터를 고속으로 처리하며 공작기계의 각 부분간의 I/O를 담당한다.

즉, 상기 제2 CPU(2)는 데이터 용량이 작으면서도 서보데이터와 같이 절삭과 직결되는 데이터만을 빠른 속도로 처리한다. 따라서, 기계의 가공속도를 향상시킬 수 있는 동시에 기계의 상태를 신속하게 파악할 수 있어 가공데이터의 보정시간을 최소화시킬 수 있으며, 이로인해 가공의 정밀도는 극대화된다.

한편, 제1 CPU(1)는 화면표시와 키입력 데이터 및 퍼스널 컴퓨터에서 입력되는 NC 데이터등을 충분한 시간을 가지고 정밀하게 처리함에 따라 고도의 화면을 용이하게 작성할 수 있다.

상기된 것처럼 본 발명은 데이터의 종류에 따라 서로 상이한 운영체제(Operating System)를 갖는 CPU들을 통해 각 데이터를 분산 처리함에 따라 공작기계를 고속, 고성능으로 제어할 수 있다.

또한, CPU중 어느 하나는 절삭과 직결되는 데이터만을 빠른 속도로 처리하도록 구성함에 따라 가공속도를 최대로 상승시키고 가공 정밀도를 극대화시키므로, 금형등의 초정밀가공을 수행할 수 있다.

또한, CPU중 어느 하나는 화면표시와 키입력 데이터 및 퍼스널 컴퓨터에서입력되는 NC 데이터등을 충분한 시간을 가지고 처리하도록 구성함에 따라 고도의 화면을 용이하게 구현 할 수 있으며, 복잡한 형상의 화면구성도 용이하게 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자 라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (4)

1. 공작기계의 제어장치에 있어서:

   데이터의 처리용량은 크지만 처리속도가 빠르지 않은 운영체제에 의해 구동되며 화면표시 데이터와 키입력 데이터 및 NC 데이터의 처리를 담당하는 제1 CPU(1)와;

   데이터의 처리용량은 작지만 처리속도가 빠른 운영체제에 의해 구동되며 상기 제1 CPU(1)에 의해 가공된 NC 데이터의 고속처리 및 공작기계 각 부분간의 I/O를 담당하는 제2 CPU(2); 및

   상기 제1 및 제2 CPU(1,2)에 의해 처리되는 각종 정보를 저장하며 이를 상기 제1 및 제2 CPU(1,2)가 공유할 수 있도록 상기 제1 및 제2 CPU(1,2)에 연결된 정보공유부(3)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 CPU(1)의 운영체제로 WINDOW CE가 사용되는 것을 특징으로 하는 공작기계 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 CPU(2)의 운영체제로 DOS가 사용되는 것을 특징으로 하는 공작기계 제어장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 정보공유부(3)는 DPRAM으로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계 제어장치.