KR830002167B1

KR830002167B1 - 전동기 구동제어 방식

Info

Publication number: KR830002167B1
Application number: KR1019800004103A
Authority: KR
Inventors: 고오자이 요시노리; 후지오까 요시끼
Original assignee: 후지쓰후아낙크 가부시끼가이샤; 이나바 세이우에몽
Priority date: 1980-10-27
Filing date: 1980-10-27
Publication date: 1983-10-17
Also published as: KR830004705A

Abstract

내용 없음.

Description

전동기 구동제어 방식

제1도는 본 발명에 따른 전동기 구동제어 방식의 회로 블록 다이어그램.

제2도는 제1도에 예시된 회로의 중요부분의 파형도.

제3도는 상기 제1도에 예시된 가, 감속 검출용 회로의 설명도로, 제3(a)도는 구체적인 회로구성도, 제3(b)도는 이에 따른 파형도.

제4도는 제1도에 예시된 타이머의 본 발명의 실시예를 예시한 구체적인 회로도.

제5(a)도와 제5(b)도는 가공동작이 간헐적 부하에서 수행 될때와 주기적인 일정속도하에서 수행될때의 파형도.

본 발명은 전동기 구동제어 방식에 관한 것으로, 특히 수치 제어 공작기계에서 공구파손을 방지할 수 있는 전동기 구동제어 방식에 관한 것이다.

수치 제어 공작기계는 공구 회전용 주축 전동기와 공작물을 공구에 대하여 상대적으로 이동시키는 이송축용 전동기를 사용하여 규정된 가동 동작으로 쉽게 공작물을 장착시켜 공구가 공작물을 상기의 소정의 규정된 방법으로 가공한다. 상기형의 수치 제어 공작기계에서는 공구가 파손되거나 절단기 날에 이가 빠지는 경우가 흔히 생기는데, 이는 다음과 같은 두가지 경우중 어느 한쪽의 원인에 의한다. 즉, 첫째 경우는 과도한 부하가 걸려 날모서리가 공작물에 물려 주축 전동기가 정지하고 공구가 공작물로부터 빠져 나오는 경우의고, 둘째 경우는 간헐적인 가공 동작에서 과도한 부하로 가공동작이 행해진 후 주축 전동기를 정지하려할 때 또는 정지됐을 때 공구를 공작물로부터 퇴출시킬 경우이다. 특히 부하의 크기가 변동되면서 간헐적인 방법으로 가공이 행해지는 경우가 있다. 이와 같은 가공 동작에서는 공구의 절삭 모서리가 소정의 주기로 공작물에 박혀 가공된 후에 전동기의 회전이 정지할 때까지 주축 전동기의 속도가 감소한다. 그러나 이때 이송축 전동기는 동직중에 있으며 계속해서 공구에 상대적으로 공작물을 이동시켜 공구가 공직물로 돌진

따라서, 본 발명의 목적은 과부하에서 기인된 파손을 방지할 수 있는 전동기 구동방식을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 주축 전동기가 일정속도로 회전하고 있는 동안 가공이 수행될 때 과부하의 증가로 인해 주축 전동기의 회전속도가 떨어질 때 공작물 이송용 이송축 전동기의 속도를 감소시킬 수 있는 전동기 구동방식을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 주축이 일정속도로 회전하고 있는 동안 가공이 수행되고 있을 때 과부하로 인해 소정의 주기동안 주축 전동기가 계속해서 감속된 속도로 회전할 때 이송축용 전동기 속도를 감속시키거나 정지시킬 수 있는 전동기 구동방식을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 전동기 구동제어 방식은 상기 방식으로 공구가 공작물을 가공할 때 이송축용 전동기가 공구에 상대적으로 공작물을 움직이도록 동작하고 있는 동안 주축 전동기가 공구를 회전시켜 구동하는 형식의 수치제어 공작기계에 주축 전동기의 전기자 전류를 검출하는 수단과, 소정시간 이상으로 전기자 전류가 계속해서 현재의 전류 값을 초과하고 있는 것을 검출하는 수단과, 주축 전동기의 가, 감속을 검출하는 수단을 포함하여 주축 전동기가 가, 감속상태가 아닐 경우 소정시간 이상으로 계속하여 전기자 전류가 현재치 전류를 초과할 때 이송축 전동기의 회전을 감속시켜 정지한다.

본 발명의 다른 목적에 따른 전동기 구동 제어장치는 주축 전동기 전기자 전류를 검출하는 수단과, 소정 시간 이상으로 전기자 전류가 제1설정 전류 값을 계속 초과하는 것을 검출하는 제1검출 수단과, 소정시간 이상으로 전기자 전류가 처음 설정한 전류치보다 더 큰 제2설정 전류 값을 계속 초과하는 것을 검출하는 제2 검출수단과, 주축 전동기의 가, 감속을 검출하는 수단을 포함하여 소정시간 이상으로 전기자 전류가 제1, 제2 설정값을 계속 초과할 때 이송축용 전동기의 속도가 소정값까지 감속되어 정지되

이하 첨부 도면에 의거 본 발명을 상소히 설명한다.

제1도에서 3상 전원 공급원(1)은 순차로 퓨우즈(2), 전자석 접촉기로 구성된 스위칭소자(3), 변환기의 다이리스터 전류가 바뀔때 발생되는 잡음을 흡수하는 AC리액터(4)를 통해 순방향(정방향) 다이리스터 변환기 (5)와 역방향(부방향) 다이리스터 변환기(6)에 연결되어 있다. 상기 다이리시터 변환기 (5), (6)들은 주축 회전용 직류 전동기(7)를 구동하도록 설계되어 있다. 점호 제어회로 (8)은 상기 변환기 다이리스터(5)(6)의 점호각(firing angle)을 제어하도록 설계되어 있다. 주축 전동기의 회전속도에 비례

상기 순방향 다이리스터 변환기(5)와 역방향 다이리스터 변환기(6)는 각각 6개의 다이리스터(Th₁∼Th₆)(Th₁'∼Th₆')들로 구성되어 있고, 점호 제어회로(8)은 다이리스터의 점호각을 제어한다. 순방향 다이리스터 변환기(5)는 3상 교류전원 전압 V_UV, V_VW, V_WU을 직류 전압으로 변환하여 정방향 전기자전류 I_a를 주축 전동기(7)에 입력하는 정방향 변환 모우드로 주축 전동기는 소정 속도로 정방향 회전을 한다. 한편, 역방향 다이리스터 변환기(6)는 3상 교류전압을 직류 전압으로 변환하여 역방향 전기자전류 I_a를 주축 전동기(7)에 입력하는 역방향 변환 모우드로 주축 전동기는 소정 속도로 역방향 회전을 한다. 점호 제어회로(8)가 지령속도 신호 VCMD와 주축 전동기(7)의 실제속도 TSA사이의 편차를 영으로 감소시킬 수 있도록 다이리스터와 점호각을 앞서게 하거나 지연시켜 주축 전동기(7)의 회전속도를 변화시킬 수 있다.

즉, 상기 점호 제어회로(8)가 지령속도 신호 VCMD와 주축 전동기(7)의 실제속도 신호 TSA사이의 편차를 영으로 감소시킬 수 있도록 점호각을 앞서게 하거나 지연시킨 후 소정시간에 점호펄스 IPP 또는 IPN을 발생시켜 다이리스터 (Th₁∼Th₆)와 다이리스터(Th₁'∼Th₆')의 점호를 제어한다. 상기 점호 제어회로(8)는 상기 속도 제어의 매인루우프(main loop)를 구성할 뿐만 아니라 전기자 전류 I_a를 입력으로 하는전기자 전류가 제한 값을 넘는 것을 방지하는 마이너

수치 제어장치(21) (이하 NC라 칭함)는 표시되지 않은 종이 테이프와 같은 입력 수단에서 수진받은 공작가공 지시에 따라 펄스 분배동작과 같은 동작을 수행하고 지령 이송 속도와 일치이는 주파수의 분배펄스 X_P, Y_P를 출력한다. 이송축용 직류 전동기(22)(이하 이송축 전동기라 칭함)는 스텝전동기(stepping motor)등으로 되어 있다. 서어보 회로(23)는 분배펄스 X_P, Y_P를 입력하여 이송축 전동기(22)를 구동하는 방향으로 제어한다. 공작물(25)는 이송 스크루우(feed screw) (26)을 통해 구동되는 테이블(24)에 장착된다. 따라서 테이블(24)에 장차된 공작물(25)은 가공 지령에 따라 지령속도로 지령통로를 따라 전달되며, 지령에 따라 회전해서 구동되고 있는 공구(16)에 의해 가공된다. 상술한 소자들은 종래의 공작기계의 수치제어 장치에서 수용된 소자와 유사하다는 것은 주지의 사실이다.

본 발명의 중요한 한가지 특징은 가, 감속 상태를 검출하는 회로(31)에 있는 것으로, 제3(a)도에 예시된 바와 같이 상기 검출회로(31)는 속도 지령속도 VCMD를 미분하는 미분회로(31a)와, 이 미분회로(31a)의 출력을 증폭하는 증폭 회로(31b)와, 상기 증폭회로(31b)의 출력크기가 소정의 기준치보다 더 클때논리 "0"이 되는 가, 금속 계시신호 ADS를 출력하는 판별회로(31c)와, 상기 가, 감속 계시번호 ADS가 논리 "0"이 되는 순간에 소정 시간 동안 논리"0"를 지속하는 가, 감속 상태신호 ADC를 출력하는 타이머(31d)로 구성되어 있다. 상기 판별회로(31c)는 두개의 비교기(31c')(31c")들로 구성되는데, 이중 비교기(31c')는 지령 속도 신호 VCMD에서 정방향 변화분의 크기를 판별하고, 비교기(31c")는 지령 속도 신호 VCMD의 역방향 변화분의 크기를 판별한다. 검출회로 각부의 파형도는 제3(b)도에 예시되어 있다.

절대치 회로(32)는 전류 귀환회로(12)의 출력을 입력으로 하여 전기자전류 I_a를 절대값을 출력한다. 제1비교기(33)는 상기 절대치 회로(32)의 전기자전류 I_a에 비례하는 출력전압과 주축 전동기(7)가 90%부하로 동작할 때 흐르는 전기자전류 I_al에 대응하는 전압 V_rl을 비교하여 I_a>I_al이면 시간 t₀에서 논리 "1"이 되는 신호 C90을 출력한다. 제2비교기(34)는 상기 절대치 회로(32)의 출력전압과 주축 전동기(7)가 98%부하로 동작될 때 흐르는 전기자전류 I_a2에 대응하는 전압 V_r2을 비교하여 I_a>I_a2이면 논리 "1"이 되는 신호 C98를 출력한다. 타이머 (35)는 제2도에 예시한 바와 같이 신호 C90이 논리 "1"이 될 때 즉각논리 "0"이 되고 소정시간 t₁동안 신호 C90이 논리 "1"로 지속될 때 논리 "1"로 바뀌는 신호 T90을 출력한다. 타이머(36)는 신호 C98이 논리 "1"이 될 때 논리 "0"이 되고 t₁보다는 작은 소정시간 t₂동안 신호 C98이 논리 "1"로 지속될 때 논리 "1"로 바뀌는 신호 T98을 출력한다. NAND게이트 (37), (38)의 출력은 각각 래치회로 (39), (40)에 입력하여 동작 개시시 초기 클리어신호 INCL에 의해 초기 상태로 리세트 하는데, 각 NAND게이트(37)(38)의 출력이 논리 "1"일때 리세트 상태로 설정된다. 이와 반대로 NAND게이트(37)(38)의 출력이 논리 "0"이면 래치회로(39)(40)가 세트되어 각 계전기 회로 (41)(42)를 동작시키는 신호를 발생한다. 계전기 회로 (41)(42)는 이에 대응하는 래치회로 (39)(40)의 신호에 응답하여 각각 감속 지령신호 DEC와 정지 지령신호 STP를 출력한다. 상기 감속 지령신호 DEC로 이송축 전동기 (22)의 속도를 n/1(n온 정수)배까지 낮추고 전동기(22)는 정지 지령신호 STP에 의해 정지된다.

가, 감속 상래신호 ADC가 논리 "1"일때(즉, 주축 전동기 7이 가속이나 감속되지 않을 때) 공구(16)에 작용하는 부하의 증가로 과부하가 발생하면 주축 전동기(7)의 실제속도 신호 TSA는 감소, 전기자 전류 I_a는 증가한다. 제2도에 예시된 시간 t₀에서 전기자전류 I_a가 90%부하에 따른 제 1설정 전류값 I_al을 초과하면 제1비교기(33)의 출력신호 C90은 논리 "1"이 되고 타이머(35)의 출력신호 C90의 논리 "1"을 유지하면 타이머(35)의 출력신호 T90은 논리 "0"이 된다. 만약 소정시간 t₁주기동안(즉, 200 milliseconds 동안) 제1비교기(33)의 출력신호 C90의 논리 "1"을 유지하면 타이머(35)의 출력신호 T90은 "0'에서 "1"로 되기 때문에 NAND 게이트(37)의 출력단자는 제1설정시간 동안 논리 "0'을 발생시켜 래치회로(39)를 통해 계전기(41)에 인가되어 감속 지령 신호 DEC를 발생시켜 서어보 회로(23)에 송출하여 이송 주축 전동기(22)의 속도를 전자속도의 n/1로 감속시킨다. 이와 유사하게 전기자전류 I_a가 소정시간 t₂동안 계속해서 제2의 설정 전류값 I_a2를 초과하면 제2비교기(34)의 출력신호 C98은 논리 "1"이 되고 타이머(36)의 출력신호 T98은 논리 "0"이 된다. 만약 T₂의 소정시간 주기동안 상기 제2비교기(34)의 출력신호 C98이 논리 "1"을 유지하면 타이머(36)의 출력신호 T98은 논리 "0"에서 "1"로 바뀌기 때문에 NAND 게이트(38)의 출력단자는 논리 "0"의 출력을 발생시켜 래치회로(40)를 통해 계전기(42)에 인가되어 정지 지령신호 STP를 발생시켜)서어보 회로(22)에 송출하여 이송 주축 전동기(22)를 정지시킨다. 만약 가, 감속 상태 신호 ADC가 논리 "0'일때(즉, 주축 전동기 7이 가속 또는 감속되어지고 있을 때) 소정시간 동안 제1 되는 제2설정 전류값의 어느 한쪽을 전기자전류 I_a가 초과하면 NAND 게이트(37)(38)들의 출력들은 논리 "1"로 지속되어 래치회로(39)(40)들은 상태 변경을 하지 않아 감속 지령신호 DEC 또는 정지 지령신호 STP가 발생치 않는다.

본 발명의 실시예에서 상술한 바와같이 상기 감속 지령신호 DEC와 정지 지령신호 STP가 서어보 회로(23)에만 인가되는 것으로 예시 설명 하였지만 이 신호들을 NC(21)에도 송출시켜 펄스 분배 동작 속도를 전자 속도의 n/1되는 영까지 감소시킬 수도 있다.

타이머(36)와 구조적으로 동일한 타이머(35)의 실시예가 제4도에 예시되어 있는데 타이머(35)는 NOT게이트(N₁∼N₃), NOR 게이트(NR), 트랜지스터(Tr), 다이오우드(D₁∼D₃), 널리 상업적으로 사용되고 있는 타이머회로(TIM) (NE555, Signetics, Inc. 제품)로 구성되어 있다. 제1비교기(33)의 출력 C90은 전기자전류 I_a가 90% 부하에 대응하는 설정 전류값 I_a1보다 작을 때 "0"이 되기 때문에 NOR 게이트(NR)의 출력이 논리 "0"이 되기

타이머(35)(36)에 설정된 동작시간 t₁, t₂가 공구재료, 파손이 일어나는 조건듯을 고려하여 결정되어야 한다는 것은 주지의 사실이다. 특히 너무 짧은 설정시간은 가공 효율을 낮추는 반면 너무 긴 설정시간은 공구 파손을 초래한다. 더우기 가공이 간헐적 부하와 일정한 주기속도로 행해질 때 제5(a)도와 제5(b)도에 보인 바와 같이 전기자전류 I_a가 제1, 제2설정 전류값 I_a, I_a1를 초과할 경우가 있다. 전류값 I_a, I_a1가 초과되는 시 간격은

상술한 바와 같이 본 발명에 따라 전기자 전류를 모니터 하므로써 과부하가 발생한 것이 검출되고 과부하가 소정 시간을 초과하여 계속 걸려 있음도 검출된다. 이러한 특징이 주축 전동기 속도가 현격하게 저하되거나 정지하기 전에 이송축 전동기 속도를 감소시키도록 하는 것이다. 다시 말해, 공구가 절삭 능력이 남아 있는 시점에서 이송축 전동기를 감속 내지는 정지시켜 절삭부하를 완화시킨다. 이것이 가공동작 종료시 공구가 공작물에 박히는 것을 방지하고 공구가 공작물로부터 철수할 때 또는 주축 전동기 속도가 감속 내지는 정지할 때 공구 파손을 방지한다.

본 발명이 상술한 바와 같이 채택된 실시예에 대하여 설명 하였지만 상기 교시내에서 여러 수정과 변형이 가능함은 자명한 일이 아닐 수 없다. 따라서 특허청구 범위 내에서 특별히 청구한 것에 본 발명이 한정되는 것이 아니라는 것을 이해해야 할 것이다.

Claims

주축 전동기를 구동하여 공구를 회전시킴과 동시에 이송축 전동기를 구동하여 소정의 가공 동작으로 공구가 공작물을 가공할 수 있도록 공구에 상대적으로 공작물을 운송시키는 수치제어 공작기계의 전동기구동 제어방식에 있어서, 주축 전동기의 전기자전류를 검출하는 수단과, 소정시간 이상의 시간동안 계속해서 전기자 전류가 현재 전류값을 초과한 것을 검출하는 수단과, 주축 전동기의 가, 감속 상태를 검출하는 수단을 구비하여 주축 전동기가 가, 감속 상태가 아닐 경우 전기자전류가 소정시