KR880001165B1 - Origin control circuit in numerical programming control device - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 구성도.1 is a block diagram of the present invention.
제2도는 본 발명의 회로도.2 is a circuit diagram of the present invention.
제3도는 본 발명에 따른 파형도.3 is a waveform diagram according to the present invention.
제4도는 본 발명에 따른 원점걸출 방법을 설명하기 위한 도면.Figure 4 is a view for explaining the home positioning method according to the present invention.
제5도는 본 발명에 다른 플로우챠아트이다.5 is a flowchart art according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 중앙처리장치 2 : 동기부1: central processing unit 2: synchronization unit
3 : 카운터부 4 : 논리회로부3: counter section 4: logic circuit section
5 : 버퍼부 6 : 카운터로딩부5: buffer part 6: counter loading part
7 : 디코더7: decoder
본 발명은 마이크로프로세서를 이용한 X-Y테이블의 제어장치인 수치제어장치의 원점검출회로에 관한 것으로, 특히 작동초기에 임의의 위치에 있던 X-Y테이블을 고속으로 원점까지 귀환시킬 수 있도록 된 고속원점 검출회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an origin detection circuit of a numerical control device that is a control device of an XY table using a microprocessor. In particular, the present invention relates to a high speed home detection circuit capable of returning an XY table located at an initial position to a home position at high speed. It is about.
근래에 와서 각종 자동화기기가 점점 더 고속화되고 정밀화 되어지는 추세에 따라 소프트웨어가 다변 가능하고 데이터를 고속으로 정확하게 처리할 수 있도록 설계된 마이크로프로세서를 응용한 제어기술이 발달하기 시작하였는데, 그중에서 특히 중요하게 대두되는 것이 모터의 고속·정밀제어로서, 이는 자동화기기나 부품자동 삽입기나 로보트 등의 제어에 다양하게 응용 되어지고 있다. 그리고 이러한 장치등에 응용된 모터를 제어함에 있어 수치제어장치에 있는 X-Y테이블의 구동원인 모터를 제어하게 되는 경우에는 X-Y테이블의 이동위치를 계산하기 위하여 기준이 되는 원점을 동작초기에 찾아야만 한다. 때문에 종래에도 상기한 원점을 찾기 위한 방법으로 여러가지 방법이 제안되어 있는 바, 그중 한가지 방법으로는 원점을 찾기 위해 구동시키는 모터의 회전관성 때문에 원점을 찾는 도중에 원점을 지나치지 않도록 처음부터 저속으로 원점을 셋팅하도록된 회로가 있고, 이는 해당 기기의 초기 동작시 X-Y테이블이 원점을 찾기에 충분한 시간까지 기가려야만 하는 불편함이 있었다. 또 다른 한가지 방법으로서는 X-Y테이블이 고속으로 원점을 찾아갈 수 있도록 된 방법도 있으나, 이는 처음에 모터를 고속으로 구동시켜서 테이블을 원점 근처까지 접근시킨 다음에 원점 근처에 설치된 센서의 감지에 의하여 원점 근처부터 원점까지 X-Y테이블을 서서히 저속으로 이동시키도록 되어 있기 때문에 최소한 2개 이상의 센서(원점근처와 원점에 설치된 센서)를 필요로 한다. 따라서 이와 같은 고속 원점 검출회로는 검출속도는 빠르지만 원가가 상승되는 문제점이 있었다.In recent years, as automation devices are getting faster and more precise, control technologies using microprocessors designed to be able to vary the software and to process data at high speed have begun to develop. It is the high speed and precision control of the motor, which has been widely applied to the control of automation equipment, automatic part inserters, robots, and the like. In the case of controlling the motor applied to such a device, when controlling the motor which is the driving source of the X-Y table in the numerical control device, the reference origin must be found at the beginning of operation to calculate the moving position of the X-Y table. Therefore, various methods have been proposed as a method for finding the origin, and one of them is setting the origin at a low speed from the beginning so as not to pass the origin while searching for the origin due to the rotational inertia of the motor driven to find the origin. There was a circuit designed to do this, which was inconvenient that the initial operation of the device had to wait long enough for the XY table to find the origin. Another method is to allow the XY table to find the origin at high speed, but this is achieved by first driving the motor at high speed to approach the table near the origin and then near the origin by sensing the sensor installed near the origin. At least two sensors (near the origin and the sensor installed at the origin) are required because the XY table is slowly moved from the origin to the origin. Therefore, the high speed home detection circuit has a problem that the detection speed is high but the cost is increased.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 한개의 센서를 사용하면서도 X-Y테이블이 고속으로 원점을 찾을 수 있도록 하기 위하여, 수치제어장치에 초기전원이 인가되었을때 X-Y테이블의 구동원인 구동모터 즉 X-테이블 구동모터와 Y테이블 구동모터를 각각 역방향(원점방향)으로 고속으로 회전시켜서 X-Y테이블을 고속으로 이동시키다가, X-Y테이블이 원점에 도달하게 되면 센서의 감지에 의하여 카운터에 일정한 값을 로딩시키도록 한 다음, 구동모터를 감속시킴과 더불어 카운터에 로딩된 게수를 감소시켜 카운터의 계수가 "0"으로 되었을때 역방향으로 회전되던 구동모터가 정지되어 정방향으로 회전되도록 하여 X-Y테이블을 저속으로 원점가지 이동시키므써, X-Y테이블이 처음 고속으로 회전되다가 원점을 지나치면서 다시 원점까지 이동될 때 저속으로 회전되지만 저속으로 이동되는 거리는 매우 짧은 거리이기 때문에 전체적으로 보았을 때 X-Y테이블을 원점가지 짧은 시간내에 이동시킬 수 있도록 된 수치제어장치의 고속원점 검출회로를 제공함에 발명의 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, in order to be able to find the origin of the XY table at high speed while using a single sensor, the drive motor that is the driving source of the XY table when the initial power is applied to the numerical control device, that is X -The table drive motor and the Y table drive motor are rotated at high speed in the reverse direction (home direction) to move the XY table at high speed.When the XY table reaches the origin, the sensor loads a constant value to the counter by sensing. After decelerating the drive motor and reducing the number of loads loaded on the counter, when the counter count reaches "0", the drive motor rotated in the reverse direction is stopped and rotated in the forward direction. By moving it, when the XY table is first rotated at high speed and then moved back to the origin It is an object of the present invention to provide a high speed home detection circuit of a numerical control device which can move an X-Y table within a short time when viewed as a whole because the distance that is rotated at a low speed but is moved at a low speed is very short.
이하 본 발명의 구성 및 작용, 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the present invention will be described in detail.
본 발명은 중앙처리장치(1), 모터의 엔코더 출력을 중앙처리장치(1)의 기준클록에 동기시키도록 된 동기부(2), 상기 동기부(2)의 출력을 받아 카운터부(3)의 상하방향 제어신호와 모터의 회전방향 검출신호 및 최하단위 정보신호를 출력시키도록 된 논리회로부(4), 상기 논리회로부(4)에서 출력되는 상하방향 제어신호를 이용하여 모터의 회전변위를 카운트하는 카운터부(3), 상기 카운터부(3)의 출력을 중앙처리장치(1)에 전달시키도록 된 버퍼(BF4)(BF5)와 모터의 회전방향 정보신호와 최하단위 정보신호 및 원점검출 신호를 상기 중앙처리장치(1)에 전달하도록 된 버퍼(BF1)로 이루어진 버퍼부(5), 상기 중앙처리장치(1)의 출력을 카운터부(3)에 로딩시키도록 된 카운터로딩부(6), 중앙처리장치(1)의 출력에 따라 상기 버퍼부(5)와 상기 카운터로딩부(6)를 선택하도록 된 카운터로딩부(6), 중앙처리장치(1)의 출력에 따라 상기 버퍼부(5)와 상기 카운터로딩부(6)를 선택하도록 칩이네이블센호(CE)를 발생시키도록된 디코더(7)로 이루어진 구조로 되어 있다.The present invention provides a central processing unit (1), a synchronizing unit (2) for synchronizing the encoder output of the motor with a reference clock of the central processing unit (1), and a counter unit (3) in response to the output of the synchronizing unit (2). The rotational displacement of the motor is counted by using the up and down direction control signal of the motor, the logic direction detection signal and the lowest unit information signal of the motor, and the up and down direction control signal outputted from the
제1도는 본 발명의 구성도를 나타낸다. 동기부(2)는 D플립플롭으로 구성된 것으로서, 모터의 회전에 의해 그 회전에 비례하는 펄스를 발생시키는 모터엔코더의 출력신호를 받아 시스템클록인 CPU기준클록에 동기시킨 다음에 그 신호를 논리회로부(4)로 출력시킨다.1 shows a block diagram of the present invention. The synchronizing unit 2 is composed of a D flip-flop. The synchronizing unit 2 receives an output signal of a motor encoder that generates a pulse proportional to the rotation by the rotation of the motor, synchronizes it with the CPU reference clock which is a system clock, and then synchronizes the signal with the logic circuit unit. Output to (4).
논리회로부(4)는 앤드게이트(AND1)(AND2)와 노아게이트(NOR1) 및 낸드게이트(ND1)(ND2)등의 다소의 게이트소자와 D플립플롭(FF5)(FF6)으로 구성된 것으로서, 시스템 기준클록에 동기된 모터엔코더 신호를 이용하여 후술하는 상하방향 카운터의 계수를 증가 또는 감소시키도록 된 상방향 제어신호(UP)와 하방향 제어신호(DW)를 발생시킨다. 이러한 상하방향 제어신호(UP)(DW)는 모터의 회전변위에 따라 상기 카운터를 증가 또는 감소시켜서 중앙처리장치(1)로 하여금 모터에 대한 정보를 감지하도록 하기 위한 것이다. 또한 논리회로부(4)에서는 최하단위 정보신호와 모터의 회전방향 정보신호도 발생시켜서 버퍼부(5)를 통해 중앙처리장치(1)로 출력시킨다. 카운터부(3)는 논리회로부(4)에서 출력된 모터의 상하방향 제어신호(UP)(DW)에 따라 로드되어 있더 계수가 증가 또는 감소되어 모터의 회전변위를 검출하게 되며, 이와 같이 검출된 모터의 회전변위 정보를 버터부(5)를 통해 중앙처리장치(1)로 출력시킨다.The
카운터로딩부(6)는 X-Y테이블의 고속원점검출을 수행시키기 위하여 모터의 회전변위에 필요한 임의의 값을 카운터부(3)에 로딩시키기 위한 것이다.The counter loading section 6 is for loading the
디코더(7)는 중앙처리장치(1)의 출력에 따라 버퍼부(5)에 있는 해당 버퍼를 동작 가능 상태로 하기 위한 이네이블 신호를 발생시킨다.The decoder 7 generates an enable signal for making the corresponding buffer in the buffer unit 5 operable according to the output of the central processing unit 1.
상기와 같은 동작을 하는 본 발명을 제2도에 도시한 상세한 회로도와 제3도의 타임챠트에 의거 설명하면 다음과 같다.The present invention performing the above operation will be described based on the detailed circuit diagram shown in FIG. 2 and the time chart of FIG.
X방향 테이블용 구동모터와 Y방향 테이블용 구동모터의 구동방법은 동일하므로 이하 설명에서는 중복된 설명을 피하기 위하여 한가지의 경우만 예로 들어 설명한다. 제3도에 도시된 파형에 대한 부호와 제2도에 도시된 각 소자들의 부호가 일치하는 것은 해당 소자들의 출력신호를 나타내는 것이다. 모터의 엔코더(도면에 도시되지 않음)로 부터 출력된A위상, B위상의 신호는 플립플롭(FF12)의 데이터입력단(D1)(D2)으로 각각 입력되어 중앙처리장치(1)의 기준클록인 클록신호(CLK)에 동기 되어 플립플롭(FF12)(FF34)에 의해 1클록 또는 2클록 지연된 신호로서 논리회로부(4)에 있는 앤드게이트(AND1)(AND2)와 플립플롭(FF6)에 각각 입력된다. 앤드게이트(AND1)(AND2)의 출력은 노아게이트(NOR1)를 매개하여 D형 트리거플립플롭(FF5)의 클록신호로 입력된다. 이리하여 클립플롭(FF5)에서 출력된 신호와 상기 앤드게이트(AND1)(AND2)의 출력신호가 낸드게이트(ND1)(ND2)에 의해 각각 낸드 연산되어 상방향 제어신호(UP)와 하방향 제어신호(DW)로서 출력된다. 이와 더불어 플립플롭(FF5)의 출력단(Q5)에서 출력되는 출력신호는 최하단위 정보신호로서, 예를 들어 X-Y테이블의 이동변위중 소숫점 두째자리의 정보를 나타내는 신호로 이용된다. 또한 모터엔코더신호 A,B는 기준클록 CLK에 동기되어 플립플롭(FF6)에 의해 모터회전 방향 정보로서 이용되며, 이는 버퍼(BF1)의 이네이블 상태에 따라 중앙처리장치(1)에 전달된다.Since the driving method of the drive motor for the X-direction table and the drive motor for the Y-direction table is the same, only one case will be described below in order to avoid duplicate explanation. The sign of the waveform shown in FIG. 3 and the sign of each element shown in FIG. 2 correspond to the output signals of the corresponding elements. The A phase and B phase signals output from the encoder of the motor (not shown in the drawing) are input to the data input terminals D 1 and D 2 of the flip-flop FF 12 , respectively. An AND gate AND 1 and AND 2 in the
한편 논리회로부(4)의 낸드게이트(ND1)(ND2)에서 출력되는 상하방향 제어신호(UP)(DW)는 카운터부(3)에 있는 각 카운터들에 입력되어 카운터의 계수를 증감시키므로써 모터의 이동변위 즉 X-Y테이블의 이동변위를 카운트하게 된다. 상기 카운터부(3)의 출력신호는 버퍼부(5)에 있는 버퍼(BF4)(BF5)에 인가되는데, 상기 버퍼(BF4)(BF5)는 중앙처리장치(1)의 어드레스 신호에 따라 발생되는 디코더(7)의 칩이네이블 신호(CE)에 의해 동작가능 상태로 되었을때 상기 카운터부(3)의 출력을 데이터버스에 실어서 중앙처리장치(1)에 입력 시키게 된다. 따라서 중앙처리장치(1)에서 모터의 위치를 알고자 할 때에는 시스템 프로그램에 의해 소프트 웨어적으로 버퍼(BF4)(BF5)를 선택하여 카운터부(3)의 카운트 정보를 읽을 수 있게 되므로써 모터의 회전변위를 감지할 수 있게 된다.On the other hand, the up-down direction control signal UP (DW) output from the NAND gate ND 1 (ND 2 ) of the
상기와 같이 회로적으로 동작하는 본 발명을 제4도의 동작상태도와 제5도의 플로우챠트에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention operating in a circuit as described above will be described in detail based on the operational state of FIG. 4 and the flowchart of FIG.
처음에 수치제어장치에 전원을 인가하게 되면 중앙처리장치(1)에서는 X-Y테이블을 원점으로 귀환시킬 것인지의 여부를 판단한 다음에, 임의의 위치에 있는 X-Y테이블을 원점으로 귀환시키고자 하는 경우에는 먼저 중앙처리장치(1)에서 구동모터로 고속역회전 신호를 출력시키므로써 임의의 위치에 있던 X-Y테이블을 각각 원점센서를 향하여 고속주행(제4도의 "가"구간)시킨다. 이 기간동안 중앙처리장치(1)는 디코더(7)를 통해 버퍼(BF1)로 칩이네이블 신호를 송출시켜서 원점검출 신호의 변동상태를 감지하게 된다. 그러다가 원점검출 신호가 예를 들어 하이레벨에서 로우레벨로 떨어졌을 때 즉 고속 주행하던 테이블의 브라켓트가 원점검출 센서인 광센서의 빛을 차단하게 되면, 이 신호는 버퍼(BF1)에 연결된 데이터버스를 통하여 중앙처리장치(1)에 입력되므로써 중앙처리장치(1)는 테이블이 원점을 통과하고 있음을 감지하게 된다. 이에따라 중앙처리장치(1)는 내장된 소프트웨어에 의해 버퍼(BF2)(BF3)를 통하여 카운터부(3)에 있는 각 카운터를 이용하여 사전에 임의로 설정된 값인 "XX"신호를 로드시킨다.When power is first supplied to the numerical control device, the central processing unit 1 determines whether to return the XY table to the origin, and then first returns the XY table at an arbitrary position to the origin. By outputting the high-speed reverse rotation signal from the central processing unit 1 to the drive motor, the XY tables located at arbitrary positions are driven at high speed ("ga" section in FIG. 4) toward the origin sensors, respectively. During this period, the central processing unit 1 sends the chip enable signal to the buffer BF 1 through the decoder 7 and detects the variation of the home detection signal. Then, when the home detection signal drops from high level to low level, for example, when the bracket of the table traveling at high speed blocks the light of the optical sensor, the home detection sensor, the signal is connected to the data bus connected to the buffer BF 1 . By being input to the central processing unit 1 through the central processing unit 1 will detect that the table is passing through the origin. Accordingly, the central processing unit 1 loads the signal "XX" which is a value set in advance arbitrarily by using the respective counters in the
이러한 카운터부(3)의 로드값은 임의의 위치에서 원점으로 고속 주행하던 테이블에 의해 카운터부(3)의 값이 임의의 값이 되기 때문에 테이블이 원점을 검출하는 순간 카운터부(3)의 초기값을 설정해 주기 위한 것이다. 중아처리장치(1)가 테이블이 원점을 통과하게 되는 순간을 감지하게 되면, 제4도에 도시된 "나"궤도를 통하여 테이블을 감속주행 시킨다. 이때 중앙처리장치(1)에서는 목표위치를 "XX-YY"로 설정하여 테이블을 감속주행 시킨다. 여기서 YY는 고속으로 주행시키던 테이블을 감속시키면서 정지시킬 때까지의 주행거리를 의미한다. B궤도의 감속 구간에서 중앙처리장치(1)는 시스템 소프트웨어에 의해 감속 테이블과 현재 테이블의 위치를 비교하면 계속 감속시키다가 카운터부(3)의 값이 로드된 버퍼(BF4)(BF5)의 값이 "XX-YY"일 경우에 테이블을 정지시킨다("라"위치).Since the load value of the
그 후 중앙처리장치(1)는 구동모터를 다시 역회전시키는 신호를 출력하여 테이블을 원점까지 저속으로 이동시킨다(C구간). 이때 테이블을 원점까지 이동시킬 대 저속으로 이동시키는 이유는 테이블이 저속 주행되다가 원점센서가 감지되었을 때 중앙처리장치(1)로 부터 정지명령을 받게 되더라도 이동되던 테이블의 관성에 관계없이 원점에서 정확하게 정지되도록 할 수 있는 속도를 의미하는 것이다. 즉 C구간을 이동하던 중 전술한 바와 같이 테이블의 브라켓트가 원점검출 센서의 빛을 차단하게 되면 원점검출 신호가 로우레벨로 떨어지게 되는 것을 버퍼(BF1)를 통하여 감지하는 순간에 테이블을 정지시킴과 동시에 버퍼(BF2)(BF3)를 통하여 카운터부(3)에 "OO"을 로드시키게 된다.Thereafter, the central processing unit 1 outputs a signal for rotating the driving motor back to move the table at a low speed to the origin (section C). At this time, the reason for moving the table at low speed when moving the table to the origin is that the table stops exactly at the origin regardless of the inertia of the table, even if it receives a stop command from the central processing unit (1) when the origin sensor is detected. It means the speed as possible. That is, if the bracket of the table cuts off the light of the home detection sensor while moving the section C, the table is stopped at the moment when the home detection signal detects that the home detection signal falls to the low level through the buffer BF 1 . At the same time, " OO " is loaded into the counter section 3 via the buffers BF 2 and BF 3 .
이와 같이 하여 각 테이블을 원점으로 귀환시키는 원점검출 동작이 종료된다.In this way, the origin detection operation for returning each table to the origin is completed.
상기한 바와 같이 본 발명은 수치제어장치에서 하나의 원점센서 만을 이용하여 임의의 위치에 있던 X-Y테이블을 작동초기에 정확하게 원점까지 고속으로 이동시킬 수 있게 하므로써 원점검출을 위한 회로 구성시 원가가 절감되는 장점과 더불어 작업시 작업시간의 단축으로 작업능률이 향상되는 효과가 있다.As described above, the present invention enables the XY table located at an arbitrary position to be moved to high speed accurately at the beginning of operation by using only one origin sensor in the numerical control device, thereby reducing the cost when constructing a circuit for the origin detection. In addition to the advantages, work efficiency is improved by shortening the working time.
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