KR820001744B1 - 주축 제어 방식 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

주축 제어 방식

제1도는 본 발명의 실시예의 주축 제어방식의 계통도.

제2도는 제1도의 각부의 동작 파형도.

본 발명은 자동공구 교환(Automatic Tool Change; ATC) 동작을 시행함에 있어서 주축의 특정 위치 정지를 행할 수 있는 주축 제어방식에 관한 것이다.

주축은 주축모우터의 제어 회로에 의하여 임의의 지령속도와 일치되도록 제어 가능한데 종래기술의 주축 제어방식에 있어서는 ATC 동작을 위하여 그 주축을 그 특정 회전 위치에서 정지시키려면 특별한 위치 검출기, 예를들어 레졸버(resolver) 또는 포지션 코오터(position coder)등과 같은 고가한 검출기를 포함한 위치 제어회로를 설치해야만 했었다.

본 발명의 목적은 종전 기술에 있어서의 상기한 바와 같은 고가의 위치 검출기를 사용하는 일이 없이 가격이 저렴한 회로 구성에 의해 주축의 정위치 정지 제어를 행할 수 있는 주축 제어 방식을 제공하는데 있다.

본 발명을 간략하게 요약하면 본 발명은 주축 속도신호를 적분하는 적분회로와 주축 특정 위치 검출기를 채용하여 주축의 오리엔테이션(orientation)시에 이 적분 회로를 주축특정위치 검출기로 부터의 특정위치 신호에 따라 작동시켜 주축속도 신호를 적분함으로써 주축 모우터에 대한 지령을 얻도록 구성된것이다.

이하 첨부도면에 의거 본 발명의 실시예를 상세히 설명하겠다.

제1도는 본 발명의 주축 제어 방식을 적용한 제어계의 계통도 이고, 제2도는 각부의 동작 파형도를 예시한 것이다.

제1도의 제어계의 계통도 크게 수치제어부(NCC), 주축 제어 회로부(CNP) 및 공작 기계부(MS)로 구성되어 있다.

공작기계(MS)는 주축(SP)을 비치한 주축대(SD)와 직류 주축 모우터(SM)을 포함하는데 이 주축 모우터(SM)는 전달기구(TM)를 통해 상기 주축(SP)을 회전시킨다.

이 주축(SP)에는 본 발명에 의하여 근접 스위치(proximity switch)로 구성된 특정 회전 위치 검출기(PAD)가 비치되어 있다. 이 근접 스위치 그 자체는 공지의 것으로 주축(SP)상에 고착한 자성편(magneticpiece)이 외부에 고정한 검출부에 근접하여서 통과할 때마다 검출신호(STRB)를 발생시킨다. 즉, 주축(SP)의 1회전에 대해 그 특정위치에서 하나의 검출신호(STRB)가 얻어진다.

수치제어 부(NCC)는 수치 제어 지령 테이프(PT) 및 제어기(CNT)를 포함하는데 이 수치 지령 테이프(PT)는 통상의 축이동 지령 외에 보조기능으로서 주축 속도 지령 및 주축오리엔테이션 지령을 포함하고 있다. 주축 속도 지령은 S코오드 지령으로서 수치의 형태로 부여되는데, 이것은 주축제어 회로부(CNP)의 D/A변환기(DAC)에 있어서 수치에 비례한 전압으로 되는 속도 지령신호(VCMD)로 변환된 다음 SCR위상 제어 회로를 구성하는 모우터 속도 제어회로(MCC)의 제1입력 단자(TC)에 인가된다. 주축모우터(SM)는 속도계 발전기로 구성되어 주축 모우터(SM)의 회전속도에 비례하는 전압신호를 발생할 수 있는 속도 검출기(TC)가 마련되어 있어, 이 검출기(TC)로 부터의 검출전압은 속도 궤환 전압으로서 제어회로(MCC)의 제2입력단자(7A)에 인가된다.

모우터 제어회로(MCC)는 공지된 바와같이 단자(TC)에 인가된 지령전압과 단자(TA)에 인가되는 궤환전압이 일치되도록 SCR의 점호 위상(firing angle)을 제어하여 직류 주축 모우터(SM)에 공급하는 전류를 제어하는 지령테이프(PT)로부터 속도지령에 주축 모우터(SM)의 속도를 일치시키도록 제어할 수가 있다.

본 발명에 있어서의 주축(SP)의 특정 위치 정지(오리엔테이션)를 위하여 제어 회로부(CNP)내에 부가적인 회로를 구성하고 있다.

즉, 본 발명에 의하면 주측 모우터(SM)의 속도 검출신호를 적분하기 위한 적분회로(INC)가 마련되어 있는데, 이 적분 회로(INC)는 공지의 연상 증폭기(OP Amp)를 포함하는데 그 입력 단자는 속도 검출기(TG)의 출력 단자에 아날로그스위치(SWC)를 개재하여 접속되고, 출력 단자는 아날로그 스위치(SWB)를 게재하여 모우터 속도 제어회로(MCC)의 입력 단자(TC)에 접속된다. 또한, 상기D/A변환기(DAC)와 모우터 제어회로(MCC)의 입력단자(TC)의 사이에는 아날로그 스위치(SWA)가 마련되어 있다. 이들 스위치(SWA) (SWB) (SWC)들은 래치회로(RAC)의 출력에 응답하여 제어하며 스위치(SWA)가 "온", 스위치(SWB)(SWC)가 "오프"일 때는 모우터 제어회로(MCC), 주축 모우터(SM), 속도 검출기(TG)를 포함한 속도 제어 루우프(VCL)에 의하여 주축 모우터(SM)의 속도는 속도 지령신호(VCMD)와 동일하게 제어된다.

스위치(SWA)가 "오프"되고 스위치(SWB) (SWC)가 "온"이 되면 이때부터 적분회로(INC)는 속도검출기(TG)의 출력 전압에 대한 적분을 개시하며 적분회로(INC)의 출력 전압이 상기 속도 지령신호(VCMD)대신에 모우터 제어회로(MCC)의 단자(TC)에 인가된다. 이때에 적분회로(INC)의 출력전압의 극성은 속도 검출기(TG)의 출력전압의 극성과 역극성이 되도록 선정된다. 적분회로(INC)의 출력 전압은 스위치(SWC)가 "온"이 되고 나서 생긴 주축 모우터(SM)의 출력축의 회전량을 나타내고 있고, 이 출력전압과 속도검출기(TG)의 출력전압이 상술한 바와같이 모우터 속도제어회로(MCC)에 각각 인가되어 주축 모우터(SM)의 출력측은 스위치(SWB)(SWC)가 "온"이 되었을 시점에 차지한 위치에서 어떤 일정량을 지나쳤다가 다시 그 위치에 되돌아가서 정지하도록 제어되게 한다.

지령 테이프(PT)에 의하여 제어기(CNT)를 통하여 출력되는 오리엔테이션 지령(ORCM)은 NAND 회로(N₁)(N₂)들로 구성되는 래치회로(RAC)의 한 입력단자에 인가되고, 이 래치회로(RAC)의 또 하나의 입력단자에는 전술한 주측 특정 위치 검출기(PAD)의 특정위치 신호(STRB)가 인가된다. 이때 오리엔테이션 지령(ORCM)의 논리 값은 오리엔테이션을 행할 경우는 "1"이고 그 밖의 경우는 "0"이고, 특정 위치신호(STRB)의 논리값은 주측이 특정위치를 차지하고 있을 때는 "0"이고 그 밖의 경우에는 "1"이도록 정해져 있다.

래치회로(RAC)의 출력은 스위치(SWB)(SWC)에 인가되는 동시에 NAND회로(N₃)를 거쳐스위치(SWA)에 인가된다. 각 스위치(SWA∼SWC)들은 논리 "0"인 제어 입력에 의하여 "온" 논리 "1"인 제어 입력에 의하여 "오프"가 된다.

따라서 오리엔테이션 지령이 "0"일때, 즉 통상의 경우에는 특정 위치 신호(STRB)의도달 여부에 관계없이 래치회로(RAC)의 출력은 "1"이 되어 스위치(SWA)만이 "온"스위치(SWB)(SWC)는 "오프"된다. 오리엔테이션 지령(ORCM)이 "1"이 되면 최초에 얻어지는 특정 위치 신호(STRB)로 래치회로(RAC)의 출력은 "0"이 되어 스위치(SWA)는 "오프", 스위치(SWB)(SWC)는 "온"이 되어 전술한 바 동작을 행한다.

NAND회로(N₄)는 주축 특정위치 정지가 완료된 것, 즉 ATC가능신호(ORAR)을 출력하는 것이다. NAND회로(N₄)의 제1입력단자에는 오차 영(0)을 검출하는 오차 영 검출회로(ERZ)의 출력이 인가된다. 이 오차 영 검출회로(ERZ)는 적분회로(INC)의 출력으 영 또는 사전에 설정한 허용치 이하일 때 논리"1"을 출력한다.

NAND 회로(N₄)의 제2입력단자에는 속도 영 검출회로(VZD)의 출력이 지연회로(DLS)(200ms)를 통해 인가된다. 이 검출회로(VZD)는 주축 모우터의 속도 검출신호가 영 또는 사전에 설정한 허용치 이하로 되었을때 자연회로(DLS)를 지나 200ms 지연된 속도 영 신호(SZ)(논리 "1")를 발생한다.

NAND회로(N₄)의 제3입력단자에는 상기 NAND회로 (N₃)의 출력이 인가된다.

따라서 오리엔테이션 지령(ORCM)이 발동되어 주축모우터가 속도 제어에서 위치 제어로 이행되어 주축이 특정 위치에 정지하였을때, 즉 적분회로(INC)의 출력이 영, 주축 모우터 속도가 영으로 되었을때 NAND회로(N₄)의 출력으로서 ATC가능신호(ORAR)(논리 "0")가 얻어져 ATC동작으로 이행이 가능하다는 사실을 알수 있다.

제2도는 제1도의 각부의 동작 파형도로 이에 의거하여 제1도의 장치의 동작을 설명하겠다.

A는 오리엔테이션 지령(ORCM), B는 오리엔테이션 속도지령(VCMD), C는 검출신호(STRB), D는 스위치(SWA), E는 스위치(SWB), (SWC), F는 회전 속도전압, G는 적분회로(INC)의 출력, H는 속도영신호(SZ), I는 위치결정 완료신호(ORAR), J는 ATC동작을 나타낸다.

오리엔테이션 지령(ORCM)을 발할때 제어기(CNT)는 D/A변환기(DAC)에 저속지령을 인가해두고, 속도지령(VCMD)은 사전에 설정된 저전압으로 되고, 주축모우터(SM)는 오리엔테이션 속도(저속도)로 구동된다. 제2도의 C.D.E와 같이 최초의 주촉 특정 위치 신호(STRB)의 도착에 의하여 시각 to에서 스위치(SWA)는 "온"에서 "오프"로 스위치(SWB)(SWC)는 "오프"에서 "온"으로 절환된다.

따라서 적분회로(INC)는 주축 모우터의 실제속도를 나타내는 속도전압의 적분을 개시하여 적분회로의 출력전압의 극성과는 역극성인 출력전압으로서 모우터 제어회로에 가해 주축 모우터의 속도는 감속되면서 그때까지와 같은 방향으로 회전하고, 시각 t₁에서 속도 영으로 되어 적분회로의 출력은 최대치로 달한다.

따라서 모우터는 역회전을 개시하고, 적분회로의 출력은 서서히 감소되어 시각 t₂에서 실질적으로 영이된다. 이에 따라서 모우터의 역 회전 속도로 서서히 감소되어 시각 t₂에서 실질적으로 영으로 된다. 회로의 이득 및 부하 값에 따라서는 다시 몇번인가 역전을 반복하는데 최종적으로는 적분 회로의 출력전압이 영으로 된 위치에서 모우터는 정지한다. 제2도 F의 예에서는 최초의 특정 위치신호(STRB)가 얻어진 위치에서 +영역으로 나타내는 면적에 상당하는 만큼 지나쳤다가 이것과 동등한 -영역으로 나타낸 면적에 상당하는 만큼 되돌아온 위치, 즉 특정 위치 신호가 얻어진 위치에서 주축 모우터 및 주축이 정지하게 되는 것이다.

제2도 H에 나타내는 바와같이 회전 속도가 영 또는 사전에 설정한 값 이하로 되었을 시점에서 일정한 지연시간(200ms)을 두고 속도 영 신호(SZ)가 얻어지고 이에 응답하여 ATC가능신호(ORAR)가 얻어진다 이로써 ATC동작이 행하여지고 ATC완료 신호에 의하여 전술한 오리엔테이션 지령(ORCM)이 해제된다.

상술한 바에서는 특정 위치 검출기로서 근접 스위치를 사용한 예를 설명하였으나 광학식 또는 접점식의 것이라도 물론 좋다. 또한, 주축(SO)과 주축 모우터(SM)의 출력축은 일체화된 것이라도 물론 본 발명은 적용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하여 간단한 주축 특정 위치 검출기와 간단한 회로를 부가하는 것만으로 주축의 특정 위치 정지제어를 가능하게 하며 레졸버 또는 포지션 코오더와 같은 고가의 소자를 필요로 하지 않고 저렴한 장치에 의하여 주축 제어를 실현할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상술한 바 실시 예에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 신규 개념의 범위를 이탈하는 일 없이 여러가지 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (1)

1. 주축을 구동하는 주축 모우터에 그 회전 속도에 비례하는 속도 검출 신호를 발생하는 속도 검출기를 부가시켜 이 속도 검출신호가 사전에 부여된 속도 지령 신호에 일치 되도록 주축 모우터의 속도를 제어하는 주축 제어 방식에 있어서, 주축의 1회전 중의 특정 위치신호를 발생하는 특정 위치 검출기를 마련함과 동시에 상기 속도 검출 신호를 적분하는 적분회로를 마련하여 주축을 소정위치에 정지시킴에 있어 상기 특정신호에 응답하여 상기 적분회로를 작동시켜서 상기 속도 지령신호 대신에 상기 적분회로의 출력신호를 사용하여 주축 모우터의 정지 위치 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 주축제어 방식.

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