KR820002167B1 - 스핀들 제어 방식 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스핀들 제어 방식

제1도는 본 발명의 제1실시예를 예시한 블록 다이어그램.

제2도는 본 발명의 제2실시예의 주요부를 예시한 블록 다이어그램.

본 발명은 예정된 위치에 공작기계의 스핀들(spindle)을 정지 시키기 위한 스핀들 제어 방식에 관한 것이다.

공작 기계에 있어서 스핀들상에 장설된 작업물을 선삭가공(turning operation)할때에 밀링(milling), 펀칭(punching) 등의 작업을 하기위해 작업들을 소정의 회전각 위치로 위치결정해야하는데, 이때 이것을 수행하기 위해서는 소정의 회전 각위치에 스핀들을 위치 결정하기 위한 위치 제어와 선삭가공을 위한 회전제어를 해야했다.

종래의 스핀들 제어 방식에 있어서는 선삭가공을 모우터와 위치결정용 모우터를 사용하여 스핀들을 원하는 회전각 위치로 위치결정 시키는 경우에 위치결정 제어하에 특정 회전 위치 신호를 얻을 수 있는 특정 위치로 스핀들을 유도한 다음 위치결정 모우터의 제어하에서 지령된 각 위치(Commaded angular position)로 위치를 결정 시키도록 스핀들을 회전 시켰다.

이러한 종래 방식은 스핀들의 특정 회전 위치(예, 원점)에서 특정 위치 신호를 발생 시키기 위한 검파기와, 위치결정용 모우터와 결합되어 회전각을 검출하기 위한 레졸버(resolver)등의 검출기를 조합하여 사용하였다. 그러나 이러한 방법으로서는 각각의 순간에서 스핀들의 현위치를 알수없기 때문에 선삭가공으로부터 위치 결정 제어로 이행될 때 스핀들을 즉시 전술한 특정위치에 정지 시킨후 위치결정 모우터를 재기동시켜 검출기로부터의 회전 위치 지령과 귀환 신호를 이용하여 위치결정 제어를 해야만 했기 때문에 스핀들이 지령위치로 신속히 위치결정될 수 없는 결점이 있었다.

본 발명의 목적은 스핀들을 상술한 바와 같은 특정한 위치에 정지시킴이 없이 지령된 위치에 스핀들을 이동 시키는 것이 가능한 스핀들 제어 방식을 제공하는데 있다.

본 발명의 스핀들 제어 방식을 간단히 요약하면 펄스 발생기가 스핀들과 연결되어 있어 펄스 발생기부터의 펄스가 스핀들의 회전위치를 검출하도록 계수된 다음 스핀들이 검출된 위치를 근거로하여 위치 결정되는 방식이다.

이하 첨부 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하겠다. 제1도는 본 발명을 적용하는 수치제어 공작기계의 블록 다이어그램으로서, 예시보호 SP는 선반과 같은 스핀들, G1∼G5는 기어, M1은 선삭가공용 모우터, M2는 위치결정용 모우터, CL1 및 CL2는 클러치(clutches), CC는 제어회로, TR은 테이프 리더(tape reader), PWC는 강전 제어회로, DA1 및 DA2는 D/A 변환기, ADD1 및 ADD2는 가산기, AMP1 및 AMP2는 증폭기, TG1 및 TG2는 속도귀환용 속도 검출기, PC는 펄스발생기, CN은 카운터, CNA는 현재값 카운터, PG와 PC는 펄스발생기, GT는 게이트(gate), ER은 오차 레지스터(error register), RG는 회전 지령값용 레지스터, INT는 인터폴레이터(interpolator), SUX 및 SVY는 축 서어보(axis servos)를 나타낸다.

통상의 스핀들 회전(선삭)지령과 회전속도지령이 레이프 리더(TR)이 의해 지령 테이프로부터 보조기능 지령으로서 판독될 때 제어회로(CC)는 스핀들 "온(ON)" 지령 SON과 스핀들속도지령 SVE를 강전제어회로(PWC)에 인가하면 강전제어회로(PWC)는 클러치 제어신호 CLC1은 "온"시키고, 클러치제어신호 CLC2를 "오프" 시켜 클러치 CL1을 "온" 그리고 클러치 CL2를 "오프" 시키도록 지령들에 응답한다. 회전속도 지령 SPV는 강전제어회로(PWC)로 필터 D/A 변환기(DA1)에 인가되어 아날로그 전압신호를 변환되면 스위칭신호 SOP1 이 "온"이 되므로 아날로그 전압신호는 가산기(ADD1)와 증폭기(AMP1)를 통하여 모우터(M1)에 인가되어 모우터를 구동시킨다. 모우터(M1)의 회전은 클러치(CL1)와 기어(G1) (G2)들을 통하여 스핀들(SP)로 전달되어 스핀들(SP)이 회전하므로서 펄스발생기(PC)의 회전자는 기어(G4)(G5)들에 의해 회전된다. 상기 펄스 발생기(PC)는 스핀들(SP)의 단위회전마다 귀환펄스 FBP를 발생 시키고 스핀들(SP)의 특정 회전각 위치에서 하나의 펄스 RP를 발생시킨다. 카운터(CN)는 펄스 RP에 의해 리세트(reset)되어 귀한펄스 FBP를 계수하고 카운터(CN)의 계수 값은 스핀들(SP)의 현재 회전각 위치를 나타내준다.

테이프 리더(TR)가 스핀들 위치 결정 지령을 판독하면 제어회로(CC)는 회전 지령값용 레지스터(RG)내에 위치결정 지령값을 세트 시키고, 현재치 카운터(CNA) 내의 계수의 내용을 리스트시키고 게이트(GT)를 개방 시킨다. 그 결과 레지스터(RG)의 내용과 카운터(CNA)의 내용간의 차에 상응하는 펄스들이 펄스발생기(PG)로부터 오차 레지스터(ER)에 지령펄스로서 인가되며 귀환펄스 FBP는 게이트(GT)를 통하여 오차 레지스터(ER)로 부귀환된다. 또한 제어회로(CC)는 강전제어회로(PWC)이 위치 결정 모우드지령 SPOS를 인가하므로서 클러치 제어신호 CLC1을 "오프" 시키고, 클러치제어 신호 CLC2를 "온" 시키고 스위칭신호 SOF1을 "오프"되고 스위칭신호 SOF2를 "온"시켜 모우터(M1)의 제어는 정지되고 모우터(M2)의 제어가 시작된다.

즉, 스핀들(SP)의 현재위치와 지령 위치간의 차가 오차 레지스터(ER)이 기억되면 이 차 값은 D/A 변환기(DA2)이 의해 아날로그 전압신호로 변환되어 가산기(ADD2)와 증폭기(AMP2)를 통하여 제2모우터(M2)에 인가되어 그의 회전을 제어한다. 모우터(M2)의 회전은 클러치(CL2)와 기어(G3)(G2)이 의해 스핀들(SP)로 전달되므로서 스핀들(SP)이 구동됨과 동시에 펄스발생기(PC)가 구동되어 그 결과 얻어진 귀환펄스 FBP는 오차 레지스터(ER)로 귀환된다. 따라서 오차 리지스터(ER)의 내용이 제로(0)가 되면 모우터(M2)와 스핀들(SP)은 위치결정을 종료하도록 정지된다.

제1도에서 속도 검출기(TG1)(TG2)들은 속도 귀환용 속도 검출기로서 작용하며, 지령 SOF는 스핀들 선삭회전을 "오프" 시키는 지령으로 이 지령이 발생되면 스핀들의 석산회전 동작이 정지된다. 예시부호 NNTD는 보간 데이터를 나타내며 이 보간 데이터가 인터폴레이터(INT)에 인가되면 공지된 바와 같이 서어보 시스템(SVX) (SVY)을 구동 시키기 위한 분배펄스 XP와 YP를 발생 시킨다.

제2도는 본 발명의 제2실시예의 주요부의 블록 다이어그램으로서, 이 실시예는 상술한 바와 같은 제1실시예에서 펄스발생기(GC)로부터 입수할 수 있는 최소 위치결정 단위보다 더 작은 위치결정 단위를 요할경우에 사용하기 적합하다.

제2도에서 예시부호 CN1은 스핀들의 현위치를 검출하기 위한 카운터를 나타내는 것으로 이 카운터는 제1실시예에서 사용된 것과 동일한펄스 카운터로 귀환펄스 FBP와 특정회전위치 펄스RP를 공급받는다.

예시부호 CNA1은 현재치 카운터로 이 카운터(CNA1)이 카운터(CN1)의 내용이 위치결정이 개시되기 이전에 프리세트(preset)된다. 예시부호 RG1은 지령레지스터로서, 이 레지스터(RG1)는 정수부(positive number part) LP와 소수부(fraction part) SSP를 포함한다. M2는 위치결정용 모우터, Res는 상기 위치결정용 모우터(M2)와 결합되는 검출기, PG1 맞 PG2는 펄스발생기, GT1은 게이트, ER1 및 ER2는 오차레지스터, DA3는 D /A변환기, MDU는 모우터구동회로, CPC는 지령위상발생기, EXC는 레졸버여자회로 WSP는 파형정형회로를 각각 나타낸다.

제2도에서 펄스 발생기(PG1)는 레지스터(RG1)의 정수부 LP의 내용(즉, 위치결정 지령값의 정수부와 카운터 CNA1의 내용간의 차에 대응하는 수의 지령펄스)을 발생시켜 이 지령펄스를 오차 레지스터(ER1)이 인가한다. 귀환펄스 FBP는 게이트(GT1)를 통하여 오차 레지스터(ER1)에 귀환되어 그 오차 레지스터(ER1)외 내용은 D/A 변환기(DA3)와 모터구동회로(MDU)를 통하여 모우터(M2)에 인가되어 모우터(M2)를 구동 시킨다. 결국 지령펄스와 동일한 귀환펄스 FBP의 수가 얻어지면 정수부에 관한 위치결정 동작이 종료된다. 한편, 레지스터(RG1)의 소수부 (즉, 위치결정 지령값의 소수부)의 내용은 펄스 발생기(PG2)에 의해 상응하는 수의 소수부 지령펄스들로 변환되어 지령 위상 발생기(CPC)에 인가된다.

이 지령 위상 발생기(CPC)는 일정한 주파수의 기준펄스 CLK를 항상 계수하여 n기준펄스 CLK이 상응하는 주기를 갖는 구형파신호 출력을 발생 시키는 카운터로서 구성된다. 펄스발생기(PG2)로 부터의 지령펄스들이 지령 위상 발생기(CPC)이 긍급되면 그의 출력신호는 소수부 SSP의 값에 상응하는 위상으로 전진된다. 파형정형 회로(WSP)는 상술한 지령위상 신호와 동일한 주기의 귀환위상 신호를 발생시킨다. 오차 레지스터(ER2)는 지령위상 신호와 귀환위상 신호의 상승간의 시간간격, 즉 이 두 신호를 간의 위상차에 의해 기준펄스 CLK를 계수하여 그 계수값을 디지탈 양으로서 D/A 변환기(DA3)에 인가한다. 매 주기동안 오차레지스터(ER)2는 모우터구동회로(MDU)를 통해 제2모우터(M2)를 구동 시키도록 이러한 동작을 반복한다. 모우터(M2)가 회전하므로서 검출기(Res)의 회전자는 귀환위상 신호의 위상을 전진 시키도록 회전된다. 결국 모우터(M2)는 지령위상과 귀환위상간의 차가 제로가 될 때까지 구동된다. 따라서 모우터(M2)는 레지스터(RG1)의 소수부 SSP 내에 설정된 수치값에 상응하는 각도를 통하여 회전된다.

제2실시예에서 소수부 용량이 n이 되도록 선택되고 지령위상발생기(CPC)의 계수 용량도 지령위상신호의 한주기의 용량이 n이 되도륵 선택되면 펄스 발생기로부터의 귀환펄스 FBP의 단위의 1/n에 의해 스핀들을 위치결정하는 것이 가능해진다. 제2실시예에서 지령위상 발생기는 위치결정 동작의 초기에 리세트되고 그의 출력신호의 위상은 기준위상 (소수부가 0이 되는 격자지점에 상응하는 위상)이 되도록 조정된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면 펄스 발생기는 스핀들과 결합되어 있으며, 그 펄스발생기로부터의 귀환펄스들을 계수하기 위한 수단이 설비되어 있으므로 스핀들의 현재 회전 위치가 검출될 수 있어 원하는 회전각 위치에서 스핀들을 위치 결정할때 특정위치에서 스핀들을 즉시 정지시킬 필요가 없이 스핀들을 지령 위치로 신속히 위치결정될 수가 있다.

지금까지 양호한 두실시예에 의해서만 본 발명을 설명하였으나 이에만 국한되지 않으며 본 발명의 정신에서 벗어나지 않는 한도내에서 많은 수정 변경 가능하다는 것을 충분히 이해할 것이다.

Claims (1)

1. 스핀들 구동용 제1모우터와 스핀들 위치 결정용 제2모우터를 포함하는 스핀들 제어장치 용 스핀들 제어방식에 있어서, 제1모우터에 의해 스핀들이 회전되는 동안 펄스 발생기로부터의 펄스들이 스핀들의 회전 위치를 검출하도록 카운터에 의해 계수되고, 제2모우터에의한 스핀들의 위치결정이 카운터 장치에 의해 검출된 스핀들의 회전 위치를 근거로하여 제어되는 것이 특징인 스핀들 제어 방식.

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