KR920002919B1

KR920002919B1 - 수치제어기를 이용한 자동계측 장치

Info

Publication number: KR920002919B1
Application number: KR1019890010883A
Authority: KR
Inventors: 김병기
Original assignee: 금성계전 주식회사; 백중염
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1992-04-10
Also published as: KR910003356A

Abstract

내용 없음.

Description

수지제어기를 이용한 자동계측 장치

제1도는 종래의 계측 장치 구성도.

제2도는 종래의 계측 장치의 블록도.

제3도는 본 발명의 계측 장치의 구성도.

제4도는 본 발명의 광학 검침기를 확대발췌한 구성도.

제5도는 본 발명의 계측 장치 회로도.

제6도는 계측 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트.

제7도는 본 발명의 공작물을 계산하기 위한 개략 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 펄스 엔코더 2, 6, 7 : 파형 정형부

3 : 펄스 카운터 4 : 데이터 래치부

5 : 프로세서 9 : 서보 제어 신호

8 : 마이크로프로세서 서보 제어 회로 10 : 서보 제어 전환 신호

21 : 터리트 22 : 가공용 공구

23 : 프로브 24 : 서보 모터

25 : 공작물 26 : 광학 검침기

본 발명은 수치 제어기의 위치 제어기능(위치 검출 기능)에 광학계의 비접촉식 센서를 부착하여 공작물의 치수를 측정하는 장치에 관한 것으로서 특히 공작기계에서 공작물의 가공중에 공구의 설치 위치 및 공구의 마모로 인하여 원하는 공차를 벗어난 치수로 가공이 되는 것을 보정하여 정밀한 가공이 수행되도록 하는데 목적이 있다.

종래의 계측 장치는 제1도에서도와 같이, 터리트(21)에 가공용 공구(22) 및 계측용 프로브(23)를 부착하고, 공구(22)로서 공작물(25)을 가공하며, 터리트(21)를 회전하여 터치 프로브(23)가 공작물을 향하게 한후 서보 모터(24)를 이용하여 터치 프로브(23)가 공작물(25)에 닿게하여 공작물(25)을 가공하도록 하였는데, 이를 구체적으로 설명하면, 공작물(25)을 절삭공구(22)를 사용하여 가공한 후 터리트(21)를 돌려 터치 프로브(23)가 공작물을 향하도록 한후 ＂자동 계측＂ 보턴을 누르면 미리 기억된 속도로 터치 프로브(23)를 공작물 방향으로 움직이도록 서보 모터(24)를 이송시킨다. 이때 모터축(24a)의 위치는 제2도와 같이 펄스 카운터 회로(2)에 계속적으로 기억된다.

터치 프로브(23)가 공작물(25)에 접촉되면 터치 프로브(23) 신호(4)가 발생하여 프로세서(3)에 전달된다.

이때 프로세서(3)는 소프웨어 적으로 현재의 서보축 위치를 읽어 드리고, 그후 기계를 정지시킨다.

상기와 같은 순서로서 계측이 이루어지는데 이 경우의 프로우 챠트(제6도)와 같이 동작한다.

터치 프로브(23)의 접촉을 감지하므로서 최소한의 72클럭분의 지연이 생겨 9Ms(8MHZ 기준)의 차가 생긴다.

따라서 정밀한 측정을 위해서 서보축 이송을 저속으로 이송시켜야 하며 측정 정밀도에도 영향이 크다. 또한 서보(24)축 이송의 속도는 터치 프로브(23)와 공작물의 접촉으로 인해 터치 프로브 신호 감지후 서보 모터(24)축 이송을 정지시킬때 까지의 시간지연으로 이순간까지의 서보축이 이속하므로 해서 터치 프로브와 공작물 간의 무리한 접촉으로 터치 프로브(23)나 공작물에 파손을 줄 수 있다.

이와 같이 종래의 계측 장치는 측정시 터치 프로브(23)가 접촉식이므로 부주의한 작동으로 공작물과 터치 프로브(23)의 파손을 줄 수 있다. 터치 프로브(23) 감지 신호는 소프트 웨어로 처리되므로서 경과시간 만큼의 측정 오차가 발생하게 되며, 측정 오차를 줄이고져 속도를 저속으로 하므로 측정시 시간이 많이 걸리게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자, 터치 프로브를 비접촉으로 하고, 서보축 위치 검출회로에 데이터 래치부를 두어 회로적으로 위치를 검출하므로서 정밀하고 신속한 측정이 가능하게 한 것에 목적을 둔 것으로서 이를 첨부도면에 따라서 설명하면 다음과 같다.

제3도와 같이 공작기계의 터리트(21)에 가공용 공구(22)와 계측용 광학센서(D₁, D₂, P₁, P₂)를 갖는 광학 검침기(26)를 부착한다.

상기 광학 검침기(26)는 제4도와 같이 발광부(D₁, D₂), 수광부(P₁, P₂)를 각 2조 설치되고, 물체가 빔을 차단하므로서 신호를 발생케 된다. 발광부(D₁, D₂)의 빔을 집광하여 직경을 가늘게 하기 위해 렌즈(LN)를 설치하고, 혹은 연삭기용의 고정밀도 측정을 위해 발광소자(D₁, D₂)를 레이저 소스(LASER SOURCE)를 사용하고, 수광소자(P₁, P₂)로서 레이저 검출기(LASER Detector)를 사용하면 좀더 정밀한 측정이 가능하다.

발광부(D₁), 수광부(P₁)의 쌍은 광학 센서계를 공작물에 접근시 이 신호를 감지하여 서보축 이송 속도를 감속하는 신호로 사용되고, 발광부(D₂), 수광부(P₂)는 실제 공작물의 측정을 위한 빔으로 사용된다.

그리고 제5도와 같이 펄스 엔코더(1)에서 파형 정형부(2)를 거쳐 펄스 카운터(3)에 입력시키고, 상기 발광부(D₁, D₂)와 수광부(P₁, P₂)에 의해 검출한 신호를 파형 정형하는 파형 정형부(6)(7)를 거쳐 마이크로 프로세서 제어 신호(8)로서 서보 제어 신호(9)와 서보 제어 전환 신호(10)를 출력하게 하고, 상기 파형 정형부(6) (7)의 출력을 마이크로 프로세서(5)에 입력시키고 이 마이크로 프로세서(5)와 펄스 카운터(3)의 신호를 데이터 래치부(4)에 연결하여서 된 것이다.

이와 같은 본 발명의 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

우선 측정코져하는 서보 이송축(24a)에 광학 검침기(26)를 부착하고 가공용 공구(22)로서 공작물(25)을 가공한다.

터리트(21)을 회전하여 광학 검침기(26)가 공작물(25)을 향하도록 한다.

서보 이송축(24a)을 공작물(25) 방향으로 이송한다.

이때 광학 검침기(26)의 발광부(D₁, D₂)는 빔을 주사한다.

서보 이송축(24a)이 전진함에 따라 공작물의 표면이 발광부(D₁)과 수광부(P₁)위치에 도달하면 감속신호(6)가 발생한다.

프로세서(5)는 감속신호(6)을 감지하여 서보 이송축의 속도를 서서히 감속한다. 이때 발광부(D₂)수광부(P₂)위치에 공작물(25) 표면이 도달하면 측정 스트로브 신호(7)가 발생(0→1)한다.

이 신호에 의해 펄스 카운터(3)에 기억되 있는 서보 이송축(24a)의 현재 위치가 데이터 래치부(4)에 즉시 래치된다.

또한 측정 스트로브 신호(7)은 프로세서(5)에 전달되고, 서보 이송축은 감속 정지한다.

프로세서는 데이터 래치부(4)에 기억된 서보 이송축의 위치를 읽어들여 공작물의 치수 및 공구의 마모보정을 행하게 한다.

상기 공작물(25)의 치수계산은 제7도을 참고로 하여 설명하면, 실제 가공된 직경 d는

d = (L_h- L_p)×2

이때 공구 마모량 TW는

TW =

상기 제7도에서 부호

L_h: 광학 Sensor의 측정 strobe 신호시 servo 축위치

L_p: 광학 Sensor의 길이

L_T: 공구의 길이

를 나타낸 것이다.

광학계 센서가 광작물을 감지한 경우 서보 모터의 동작은 발광부(D₁), 수광부(P₁)의 빔을 차단하므로서 이 제어 신호(6)는 서보 제어 신호로 작용하여, 이에 따라 서보 모터가 감속 정지하게 된다.

서보 제어 신호의 처리는 평상시 서보 제어 전환 신호(10)을 ＂0＂으로 하므로서 프로세서에 의한 서보 제어가 이루어지게 된다.

측정의 경우 서보 제어 전환 신호(10)을 ＂1＂로 하므로서 발광부 1, 수광부 1의 빔 차단에 의한 제어 신호(6)에 의해 서보 제어가 이루어지며, 프로세서에 의한 처리시간보다 매우 빠른 시간에 서보 모터로 감속 정지하므로서 공작물과의 충돌 등 위험을 배제한다.

이와 같이 본 발명은 측정 방식이 비 접촉식이므로 측정에 무리가 없고 서보축 위치 검출 회로에 데이터 래치부가 있어, 하드웨어 적으로 위치를 래치하므로 신호 처리 시간이 극히 짧아 정밀한 측정이 보장되며(신호 계통 지연 시간 : 약 50ns - 70ns정도) 고속으로 자동 계측이 가능하게 되고 광학 검침기에 감속용 발광부(D₁)과 측정 스트로브용 발광부(D₂)가 있어 별도의 감속 스위치 등이 불필요하고 충돌의 우려가 없다.

Claims

터리트(21)에 가공용 공구(22)와 계측용 프로브(23)를 부착 가능케하고 서보 모터(24)를 구동시켜서 가공물(25)를 가공할 수 있게 한 것에 있어서 ; 상기 터리트(21)에 가공물(25)을 감지하는 계측용 광학센서(D₁, D₂) (P₁, P₂) 내설한 광학 검침기(26)를 설치한 것을 특징으로 하는 수치 제어기를 이용한 자동 계측 장치.
제1항에 있어서 : 상기 광학 검침기(26)의 센서(D₁, P₁)로 감지된 감속 신호는 파형 정형부(6)를 거쳐 프로세서(5)에 입력시켜 서보 이송축을 서서히 감속시키며, 센서(D₂, P₂)에서 감지된 신호를 데이터 래치부(4)에 래치되도록 연결 구성한 것을 특징으로 하는 수치 제어기를 이용한 자동 계측 장치.