KR20160003474U - Intelligent control system for machine tool - Google Patents
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Abstract
본 고안은 공작기계의 지능형 제어 시스템에 관한 것으로, 전동 기구의 동력 출력 말단에 엔코더가 장착되며, 상기 엔코더는 상기 전동 기구의 동력 출력 말단에 연결된 회전 부재의 회전 위치를 감지하며, 엔코딩 방식으로 회전 위치를 표시한 전기 신호를 서보 구동기에 지속적으로 피드백하며, 상기 서보 구동기는 상기 엔코더의 전기 신호 및 외부 제어 명령에 따라, 서보 모터의 회전자의 회전 속도 및/또는 회전 각도를 지속적으로 추적하고 조정하여, 상기 회전 부재의 회전 위치가 정확하게 정해진 위치에 도달하도록 한다.The present invention relates to an intelligent control system for a machine tool, in which an encoder is mounted at a power output end of a transmission mechanism, the encoder senses a rotational position of a rotary member connected to a power output end of the transmission mechanism, The servo driver continuously tracks and adjusts the rotation speed and / or the rotation angle of the rotor of the servo motor in accordance with the electric signal of the encoder and the external control command, So that the rotational position of the rotary member reaches a precisely determined position.
Description
본 고안은 자동 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 공작기계의 지능형 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an automatic control system, and more particularly to an intelligent control system of a machine tool.
도 1과 도 2에 도시하는 바는, 종래의 공작기계의 자동 공구 교환 기구로서, 원반형 공구 매거진(1), 서보 모터(2), 감속 기구(3), 엔코더(4) 및 서보 구동기(5)(servo drives)를 포함한다. 상기 원반형 공구 매거진(1) 상에는 복수의 서로 다른 공구가 장착되고; 상기 서보 모터(2)는 상기 감속 기구(3)를 통해 상기 원반형 공구 매거진(1)을 회전시켜 공구를 선택하는 목적에 도달하며; 상기 감속 기구(3)는 복수의 기어비가 다른 기어를 포함하며; 상기 엔코더(4)는 상기 서보 모터(2) 상에 장착되어, 상기 서보 모터(2)의 회전자의 회전 속도와 회전 각도가 정확하고 정상 위치에 있는 지를 감지하는 용도로만 사용되며; 상기 서보 구동기(5)는 상기 서보 모터(2)에 대해 구동 또는 브레이크 제어 명령을 보낸다.1 and 2 show a conventional tool exchange apparatus of a machine tool in which a disc-
상기 기구는 공구 선택 작업을 완성할 수 있으나, 상기 감속 기구(3)의 기어부분은 장기간 사용 후 쉽게 백 래시(back lash)가 발생하는 문제점이 있고, 이러한 미세한 간격으로 인하여 회전 오차를 발생시키고, 또한 상기 원반형 공구 매거진(1)의 회전 위치에 영향을 주게 된다. 그밖에, 상기 원반형 공구 매거진(1)은 과부하로 인하여 회전위치가 정확하지 않게 될 수도 있다. 전술한 상황은 모두 자동 공구 교환 기구의 작동 오류를 발생시키거나 상기 엔코더(4)에서 이상 정보가 발송되게 한다. 이 경우, 즉시 기계를 멈추고 자동 공구 교환 기구를 점검해야 하며, 문제가 해결되고 다시 교정 후 비로소 공구 선택 작업을 재가동시켜, 상기 원반형 공구 매거진(1)의 다음번 회전이 정해진 위치에 도달하도록 보장할 수 있다. 다만, 이 경우, 가공 작업 효율에 영향을 주게 될 것이다. 비록 업자들은 고가의 정밀 감속 기구를 선택하여 백 래시 문제가 발생하는 것을 개선하거나 지연시키지만, 이 경우, 제품제작 원가가 증가함에 따라 경쟁력이 낮아진다.However, the gear portion of the
상술한 내용을 통해 알 수 있듯이, 상기 종래의 공작기계의 자동 공구 교환 기구는 상기 서보 모터(2) 상에 엔코더(4)가 장착되므로, 반드시 상기 원반형 공구 매거진(1)의 회전이 정확하지 않은 상황이 발생한 후에야, 상기 서보 모터(2)의 회전자의 회전 상황을 감지하는 것을 통해 피동적으로 이상 정보를 발생하고, 기계를 멈추는 방식으로 점검을 진행한다. 따라서, 전술한 종래의 기술은 개선이 필요하다.As can be seen from the above description, in the automatic tool changer of the conventional machine tool, since the
이를 감안하여, 본 고안의 목적은 즉시 감지 및 즉시 보상 방식으로 편차를 보정하여 원활한 작동을 보장하는 공작기계의 지능형 제어 시스템을 제공하는 것이다.In view of this, the object of the present invention is to provide an intelligent control system of a machine tool that ensures smooth operation by correcting deviations in an immediate detection and immediate compensation manner.
상술한 목적을 이루기 위하여, 본 고안은 회전 유닛, 서보 모터, 서보 구동기 및 엔코더를 포함하는 공작기계의 지능형 제어 시스템을 제공한다. 상기 회전 유닛은 제1 회전 부재와 전동 기구를 포함하며, 상기 제1 회전 부재는 상기 전동 기구의 동력 출력 말단에 회전 가능하게 연결되며, 상기 전동 기구는 하나 이상의 제2 회전 부재를 포함하며; 상기 서보 모터는 상기 전동 기구를 통해 상기 제1 회전 부재를 회전시키고; 상기 서보 구동기는 상기 서보 모터에 전기적으로 연결되어, 상기 서보 모터에 구동 또는 브레이크 제어 명령을 보내며; 상기 엔코더는 상기 서보 모터에 전기적으로 연결되어, 상기 제1 회전 부재 또는 상기 전동 기구의 제2 회전 부재의 회전 위치를 감지하고, 상기 서보 구동기에 디코딩하여 피드백한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an intelligent control system of a machine tool including a rotary unit, a servo motor, a servo driver and an encoder. Wherein the rotating unit includes a first rotating member and a transmission mechanism, the first rotating member is rotatably connected to a power output end of the transmission mechanism, and the transmission mechanism includes at least one second rotating member; The servo motor rotates the first rotating member through the transmission mechanism; Wherein the servo driver is electrically connected to the servo motor and sends a drive or brake control command to the servo motor; The encoder is electrically connected to the servo motor to sense the rotational position of the first rotary member or the second rotary member of the transmission mechanism and to decode and feed back to the servo driver.
본 고안의 효과는 즉시 감지 및 즉시 보상 방식을 통해 제1 회전 부재의 작동 오류를 보정하는 것이다.The effect of the present invention is to correct operational errors of the first rotating member through an immediate sensing and instant compensation scheme.
도 1은 종래의 자동 공구 교환 기구의 사시도이다.
도 2는 도 1에서의 종래의 자동 공구 교환 기구의 개략도이다.
도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 지능형 제어 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 고안의 상기 바람직한 실시예에 따른 지능형 제어 시스템의 제어 신호 전달 도면이다.
도 5는 본 고안의 상기 바람직한 실시예에 따른 지능형 제어 시스템의 제어 흐름도이다.
도 6은 도 3과 유사한 도면이고, 제1 기어를 예로 하는 제2 회전부재 상에 엔코더가 장착된 것을 나타낸다.1 is a perspective view of a conventional automatic tool changer.
Fig. 2 is a schematic view of a conventional automatic tool changing mechanism in Fig. 1;
3 is a schematic diagram of an intelligent control system of a machine tool according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a control signal transmission diagram of the intelligent control system according to the preferred embodiment of the present invention.
5 is a control flowchart of the intelligent control system according to the above preferred embodiment of the present invention.
Fig. 6 is a view similar to Fig. 3, showing that the encoder is mounted on the second rotating member, taking the first gear as an example.
본 고안을 더욱 명확하게 설명하기 위하여, 바람직한 실시예와 도면을 결합하여 다음과 같이 상세하게 설명한다. 도 3 내지 도 5는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 지능형 제어 시스템 및 이것의 제어 흐름을 도시하였다. 공작기계의 지능형 제어 시스템은 자동 기계분야에 적용되어, 자동 기계의 동력 출력 말단에 장착된 회전 가능한 물건의 회전 위치를 감지하며, 보상 방식을 통해 기계 동작의 오류와 편차를 즉시 보정하여 원활한 작동을 보장한다. 설명의 편의를 위하여, 본 실시예에서는, 상기 지능형 제어 시스템을 자동 공구 교환 기구에 적용한 것을 예로 들었으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 지능형 제어 시스템은, 프로그램 가능 로직 제어기(10)(Programmable Logic Controller, PLC라고 칭함), 서보 구동기(20), 서보 모터(30), 회전 유닛(40) 및 두 개의 엔코더를 포함하며, 각각 엔코더(50)와 엔코더(60)이다. In order to more clearly explain the present invention, the preferred embodiments and drawings are combined in detail as follows. Figs. 3 to 5 show an intelligent control system of a machine tool according to a preferred embodiment of the present invention and a control flow thereof. The intelligent control system of machine tool is applied to the field of automatic machine and detects the rotational position of the rotatable object mounted on the power output end of the automatic machine and corrects errors and deviations of the machine operation immediately by the compensation method. To be guaranteed. For convenience of explanation, in the present embodiment, the intelligent control system is applied to the automatic tool changing mechanism, but the present invention is not limited thereto. The intelligent control system includes a
상기 프로그램 가능 로직 제어기(10)는 상기 서보 구동기(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 서보 구동기(20)는 상기 서보 모터(30)에 전기적으로 연결된다. 상기 서보 모터(30)는 상기 회전 유닛(40)의 전동 기구를 통해 제1 회전 부재에 연결된다. 본 실시예에서, 상기 제1 회전 부재는 복수의 서로 다른 공구가 탑재된 원반형 공구 매거진(42)이고, 상기 전동 기구의 동력 출력 말단에 회전 가능하게 연결된다. 더 구체적으로 말하자면, 상기 서보 구동기(20)가 상기 프로그램 가능 로직 제어기(10)의 프로그램에 따라, 상기 서보 모터(30)에 대해 구동 또는 브레이크 제어 명령을 보내면, 상기 서보 모터(30)는 즉시 상기 전동 기구를 통하여 상기 원반형 공구 매거진(42)을 회전 또는 정지시켜, 공구 선택 작업을 완성한다. 본 실시예에서, 상기 전동 기구는 감속 기구(44), 제1 기어(46) 및 제2 기어(48)를 포함하며, 상기 감속 기구(44)는 상기 서보 모터(30)의 출력축에 연결되며, 상기 제1 기어(46)는 상기 감속 기구(44)에 연결되어, 치합되는 상기 제2 기어(48)에 동력을 전달한다. 상기 제2 기어(48)는 상기 원반형 공구 매거진(42)과 일체로 결합되어 함께 회전한다. 반드시 설명드릴 것은, 상기 전동 기구는 실제 필요에 따라 인덱싱 캠을 구비한 기어 케이스로 감속 기구를 대체할 수 있다.The
상기 엔코더(50)는 절대형 엔코더(absolute encoder)이며, 회전 가능한 주축(52)이 구비되며, 상기 주축(52)은 상기 원반형 공구 매거진(42)과 축심이 동일한 방식으로 설치된다. 상기 엔코더(50)는 상기 서보 구동기(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 원반형 공구 매거진(42)의 회전 위치를 감지하며, 디코딩 후의 전기 신호를 상기 서보 구동기(20)에 피드백하며, 상기 전기 신호는 엔코딩(encoding) 방식으로 표시된 회전 위치를 포함한다. 상기 엔코더(60)의 경우, 마찬가지로 절대형 엔코더이며, 상기 서보 모터(30) 상에 장착되며 또한 상기 서보 구동기(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 엔코더(60)는 상기 서보 모터(30)의 회전자의 회전속도를 감지하며, 상기 서보 구동기(20)에 디코딩하여 피드백한다. 상술한 내용에서, 상기 주축(52)은 상기 제2 기어(48) 상에 연결되어 상기 원반형 공구 매거진(42)의 회전위치를 감지하여 얻는다. 물론, 기타 상황에서는, 상기 주축(52)을 상기 원반형 공구 매거진(42)에 직접 연결하여 회전위치를 감지한다.The
상술한 내용에서, 상기 원반형 공구 매거진(42)이 회전 시, 상기 엔코더(50)는 능동적으로 끊임없이 회전위치를 감지하며, 이를 전기 신호로 변환하여 지속적으로 상기 서보 구동기(20)에 피드백한다. 감지된 원반형 공구 매거진(42)의 회전위치가 정해진 위치에 있을 경우, 상기 서보 구동기(20)는 상기 프로그램가능 로직 제어기(10)의 프로그램에 따라, 상기 서보 모터(30)에 대해 제어 명령을 보내는 것을 유지하고; 반대로, 감지된 원반형 공구 매거진(42)의 회전위치가 정해진 위치에 있지 않고 편차가 있을 경우, 상기 엔코더(50)에 의해 피드백된 전기 신호는 상기 서보 구동기(20)가 상기 서보 모터(30)의 회전자의 회전 속도 및/또는 회전 각도를 조정하도록 하여, 상기 원반형 공구 매거진(42)이 보상
방식을 통해 편차를 즉시 보정하도록 하여, 상기 원반형 공구 매거진(42)의 매회의 회전 위치가 정확하게 정해진 위치에 있도록 보장한다. 다시 말하면, 본 고안은 동력을 전달하는 말단을 검사 및 추적하는 것을 통해, 종래 구조에서의 피동적으로 이상 신호를 발송하고, 기계를 멈추고 점검을 진행해야 하는 불편함을 개선한다. 더 나아가, 상기 말단 검사 및 추적의 방식은, 자동 기계 중에 배치된 전달 기구(예를 들면 감속 기구)의 정밀도에 대한 선택의 유연성을 더 갖게 하여 원가의 지출을 적절하게 감소시킬 수 있다.In the above description, when the disk-
반드시 언급할 것은, 상기 원반형 공구 매거진(42)의 회전 위치를 감지하는 엔코더(50)는 전달 기구의 동력 출력 말단에 장착되는 것이 바람직하다. 따라서, 상술한 실시예에 공개된 상기 원반형 공구 매거진(42)과 동축심으로 설치되는 방식 외에, 도 6에 도시한 바와 같이 상기 제1 기어(46)를 예로 한 제2 회전 부재 상에 장착하여도 바로 감지하여 적시적으로 편차를 보상하는 작용을 일으킬 수 있는 것은 마찬가지이다.It is to be noted that the
상술한 내용은 단지 본 고안의 비교적 바람직한 실시예일뿐, 본 고안의 명세서에 따른 등가 변화는 모두 본 고안의 청구범위 내에 포함된다.The above description is only a comparatively preferable embodiment of the present invention, and all equivalent changes according to the specification of the present invention are included in the claims of the present invention.
10: 프로그램 가능 로직 제어기
20: 서보 구동기
30: 서보 모터
40: 회전 유닛
42: 원반형 공구 매거진
44: 감속 기구
46: 제1 기어
48: 제2 기어
50: 엔코더
52: 주축
60: 엔코더10: Programmable logic controller
20: Servo driver
30: Servo motor
40:
42: Disc tool magazine
44: Deceleration mechanism
46: first gear
48: Second gear
50: Encoder
52:
60: Encoder
Claims (6)
상기 전동 기구를 통해 상기 제1 회전 부재를 회전시키는 서보 모터;
상기 서보 모터에 전기적으로 연결되며, 상기 서보 모터에 구동 또는 브레이크 제어 명령을 보내는 서보 구동기; 및
상기 서보 구동기에 전기적으로 연결되어 상기 제1 회전 부재 또는 상기 전동 기구의 제2 회전 부재의 회전 위치를 감지하고, 상기 서보 구동기에 디코딩하여 피드백하는 엔코더;
를 포함하는 공작기계의 지능형 제어 시스템.A rotating unit including a first rotating member and a transmission mechanism, the first rotating member being rotatably connected to a power output end of the transmission mechanism, and the transmission mechanism including at least one second rotating member;
A servo motor for rotating the first rotary member through the transmission mechanism;
A servo driver electrically connected to the servo motor and sending a drive or brake control command to the servo motor; And
An encoder electrically connected to the servo driver to sense a rotational position of the first rotary member or the second rotary member of the transmission mechanism and to decode and feed back the rotational position of the second rotary member to the servo driver;
And a control unit for controlling the operation of the machine tool.
상기 서보 모터 상에 장착되고 상기 서보 구동기에 전기적으로 연결되는 다른 하나의 엔코더를 포함하며,
상기 다른 하나의 엔코더는 상기 서보 모터의 회전자의 회전 속도를 감지하며, 상기 서보 구동기에 디코딩(decoding)하여 피드백하는, 공작기계의 지능형 제어 시스템.The method according to claim 1,
And another encoder mounted on the servo motor and electrically connected to the servo driver,
And the other encoder senses the rotation speed of the rotor of the servo motor and decodes the feedback signal to the servo driver so as to feed back the intelligent control system of the machine tool.
상기 엔코더는 상기 제1 회전 부재와 동축심(同軸心) 방식으로 설치되는 회전 가능한 주축(主軸)이 구비되는, 공작기계의 지능형 제어 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the encoder is provided with a rotatable main shaft (coaxial shaft) installed coaxially with the first rotating member.
상기 엔코더는 상기 제2 회전 부재와 동축심 방식으로 설치되는 회전 가능한 주축이 구비되는, 공작기계의 지능형 제어 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the encoder is provided with a rotatable main shaft installed coaxially with the second rotary member.
상기 엔코더와 상기 다른 하나의 엔코더는 절대형 엔코더(absolute encoder)인, 공작기계의 지능형 제어 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the encoder and the other encoder are absolute encoders.
상기 제1 회전 부재가 회전하도록 구동시키는 서보 모터;
상기 서보 모터에 전기적으로 연결되어, 상기 서보 모터에 구동 또는 브레이크 제어 명령을 보내는 서보 구동기; 및
상기 서보 구동기에 전기적으로 연결되어, 상기 제1 회전 부재의 회전 위치를 감지하며, 상기 서보 구동기에 디코딩하여 피드백하는 엔코더;
를 포함하는 공작기계의 지능형 제어 시스템. A first rotating member;
A servo motor for driving the first rotary member to rotate;
A servo driver electrically connected to the servo motor for sending a drive or brake control command to the servo motor; And
An encoder electrically connected to the servo driver to sense a rotational position of the first rotary member and to decode and feed back to the servo driver;
And a control unit for controlling the operation of the machine tool.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
REGI | Registration of establishment |