KR940002205B1 - 스핀들 부하 검출에 의한 서보장치 제어장치 - Google Patents

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Description

스핀들 부하 검출에 의한 서보장치 제어장치
제1도는 본 발명에 따른 스핀들 부하 검출에 의한 서보장기 제어장치의 블럭구성도.
제2도는 제1도에 도시된 서보장치 제어장치의 제어과정을 보여주는 플로우챠트
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 컴퓨터 수치제어 시스템 12 : 제어부
14 : 서보제어부 20 : 스핀들
30 : 서보기구 40 : 검출/변환부
50 : 제어신호 산출부 52 : 비교회로부
54 : 카운터 56 : 가공속도 가감속부
본 발명은 스핀들(Spindle) 부하 검출에 의한 서보장치 제어장치에 관한 것으로, 스핀들을 사용하는 컴퓨터 수치제어 CNC (Computer numerical control)공작 기계에서 공작물 가공중에 스핀들모터의 부하를 검출하여 각 공구 및 가공조건에 따라 기준치와 일치되도록 가공속도를 제어하므로서, 동일 공구 및 가공조건에서 스핀들 부하가 일정하게 유지되도록 한 스핀들 부하 검출에 의한 서보장치 제어장치에 관만 것이다.
일반적으로, 종래에는 공작물 가공중 스핀들 과부하시 조작반에 설치된 가공속도 조절 스위치를 수동으로 조정하거나, 가공 프로그램을 수정하는 방법을 사용 하였으므로, 이는 작업자가 가공 상태를 시각적으로 확인하여 판단해야 하므로 정확하지 않을 뿐만 아니라 많은 시행착오가 초래되었다.
따라서, 본 발명은 공작물 가공중에 스핀들의 부하를 검출하고, 이 검출된 부하 값과 사용 공구 및 가공조건에 따라 설정된 부하 기준치를 비교하여 검출된 스핀들 부하가 기준치 보다 높으면 자동적으로 가공속도를 낮추고, 검출된 스핀들 부하가 기준치 보다 낮으면 자동적으로 가공속도를 높여 주므로서, 상기한 종래기술의 단점을 해소할 수 있는 스핀들 부하 검출에 의한 서보장치 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 워하여 본 발명은, 컴퓨터 수치제어 시스템에 의해 구동 제어되는 서보기구를 통해 스핀들 모터의 가공속도를 제어하는 스핀들 부하 검출에 의한 서보장치 제어장치에 있어서, 스핀들의 부하를 검출하고 이 검출된 부하 신호를 디지탈 신호로 변환시키기 위한 검출/변환부와, 스핀들의 기준 부하 데이타가 저장되어 있으며 상기 스핀들의 자동제어를 위한 제어 신호를 발생하는 컴퓨터 수치제어 시스템내의 제어수단과, 검출/변환부로부터의 검출된 부하 데이타신호와 상기 제어수단으로부터의 기준 부하 데이타신호를 비교하기 위한 비교회로부와, 이 비교회로부로부터의 출력신호에 상응하여 업/다운 카운트를 수행하기 위한 카운터와, 비교회로부에서의 비교결과 값에 기초하는 카운터의 업/다운 카운트 동작에 따라 스핀들의 가공속도를 가감속 시키기 위한 데이타신호를 생성하여 컴퓨터 수치제어 시수템에 내장되어 서보기구를 구동 제어하는 서보 제어부에 제공하는 가공속도 가감속부로 이루어진 스핀들 부하 검출에 의한 서보장치 제어장치를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 스핀들 부하 검출에 의한 서보장치 제어징치의 블럭구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 서보장치 제어장치는 스핀들의 기준 부하 데이타신호가 내장되어 있으며 스핀들의 자동제어를 위한 제어신호를 발생하는 제어부(12)와 입력되는 스핀들의 가공속도 가감속을 위한 데이타 신호에 의거하여 서보기구(30)의 구동을 제어하는 서보제어부(14)를 구비한 컴퓨터 수치제어 시스템(10)과, 스핀들(20)의 부하를 검출하고 이 검출된 부하신호를 디지탈신호로 변환시키는 검출/변환부(40)와, 컴퓨터 수치제어 시스템(10)내의 제어부(12)로부터의 기준 부하 데이타신호와 검출/변환부(40)로부터의 검출된 부하 데이타신호에 의거하여 스핀들(20)의 가공속도를 가감속 시키기 위한 데이타신호를 생성하여 컴퓨터 수치제어 시스템(10)내의 서보제어부(14)에 제공하는 제어신호 산출부(50)를 포함한다.
또한, 상기한 구성을 갖는 본 발명의 서보장치 제어장치에 있어서, 스핀들(20)의 가공속도 가감속을 위한 데이타신호를 생성하는 제어신호 산출부(50)는 검출/변환부(40)로부터의 검출된 부하 데이타 신호와 제어부(12)로부터의 기준 부하 데이타를 비교하기 위한 비교 회로부(52)와, 이 비교회로부(52)로부터의 출력신호에 상응하여 업/다운 카운트를 수행하는 카운터(54)와, 이 카운터(54)의 업/다운 카운트 동작에 따라 스핀들(20)의 가공속도를 가감속 시키기 위한 데이타신호를 생성하여 서보제어부(14)에 제공하는 가공속도 가감속부(56)로 구성된다.
따라서, 상기한 구성의 본 발명에 따라, 전체 시스템이 작동되면, 검출/변환부(40)를 통해 스핀들(20)로부터 검출되어 소정비트, 예를들면 12비트의 디지탈신호로 변환된 검출 부하신호가 비교회로부(52)에 입력되고, 이와 동시에 컴퓨터 수치제어 시스템(10)내의 제어부(12)로부터 설정된 스핀들 기준 부하 데이타신호와 자동제어 온/오프 신호가 비교회로부(52)에 입력된다.
다음에, 비교회로부(52)는 제어부(12)의 자동제어 온신호로부터 오프 신호가 입력될 때까지 검출 부하 데이타신호와 설정된 기준 부하 데이타신호를 비교하여 그 비교결과에 따른 출력신호를 발생하게 된다.
따라서, 카운터(54)는 이 비교회로부(52)로부터의 출력신호에 상응하여 업/다운 카운트를 실행하게 된다. 즉, 검출된 스핀들(20)의 부하값이 설정된 스피들이 기준 부하 값보다 큰 경우 카운터(54)는 다운 카운트를 실행하고, 이와 반대로 검출된 스핀들(20)의 부하값이 설정된 스핀들의 기준 부하값 보다 작은 경우 카운터(54)는 업 카운터를 실행하게 된다.
한편, 가공속도 가감속부(56)는 상기한 카운터(54)의 업/다운 카운트 동작에 따라 스핀들(20)의 가공속도를 가감속 시키기 위한 데이타신호를 생성하여 서보제어부(14)에 제공하게 된다. 예를 들어, 스핀들(20)의 검출 부하가 기준 부하 보다 크고 이것이 검출될 때마다 카운터(54)가 다운 카운트를 실행하게 되면 가공속도 가감속부(56)는 1카운트당 1%씩 스핀들의 가공속도를 감속시키기 위한 신호를 생성하고, 기준 부하가 검출 부하 보다 크고 이것이 검출된 때마다 카운터(54)가 업 카운트를 실행하게 되면 가공속도 가감속부(56)는 1카운터당 1%씩 스핀들의 가공속도를 가속시키기 위한 신호를 생성하게 된다.
다른 한편, 컴퓨터 수치제어 시스템(10)내의 제어부(12)에 저장된 스핀들의 기준 부하 데이타와 자동제어신호 데이타를 G 코드 명령어로 변환, 즉 G200은 자동제어 온 신호, Axxx는 스핀들의 기준 부하 데이타에 해당하는 비율, G201은 자동제어 오프 신호로 할 때, 본 발명의 서보장치 제어장치는 예를 들어 G200, A100 지령인 경우 스핀들(20)로부터 검출된 부하가 100%를 초과하게 되면 스핀들의 가공속도를 감속시키고, 스핀들로부터 검출된 부하가 100% 이하가 되면 스핀들(20)의 가공속도를 자동적으로 가속(증가)시키게 되며, 이러한 동작은 G201의 지령이 있을 때까지 계속적으로 실행된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와같은 동작과정을 통해 서보장치의 구동을 자동으로 제어함으로써 동일 공구 및 가공조건하에서 스핀들 모터의 가공속도를 최적의 상태로 하여 제어할 수가 있다.
다음에, 상술한 바와같은 본 발명의 서보장치 제어장치의 제어과정에 대하여 그의 동작 흐름을 보여주는제2도를 주로 참조하여 하기에 상세하게 설명한다.
시스템이 작동되어 공구 교환 지령 Txxx이 있으면(단계 101), 공구를 교환한 다음(단계 102), 컴퓨터 수치제어 시스템(10)내의 제어부(12)로부터 G200, Axxx 지령이 있는지의 여부를 판단한다(단계 103).
단계(103)에서의 판단결과, G200, Axxx 지령이 없으면 처리는 단계(106)로 진행되어 공작물의 가공이 개시되고, G200, Axxx 지령이 있으면 처리는 다음 단계(104)로 진행되어 스핀들(20)의 기준 부하 데이타에 해당하는 비율 Axxx가 5＜A≤100을 만족하는지의 여부가 판단된다(단, 여기에서 A는 G200, Axxx로 지령된값).
상기 단계(104)에서의 판단결과 조건이 충족되지 않으면 부하 기준치 설정 에러로 판단한다(단계 107). 이 경우 사용하는 시스템을 초기화시켜 부하 기준치를 다시 설정해야 한다. 한편, 상기 단계(104)에서의 판단결과 조건이 충족되면 자동제어 신호를 입력받은 다음(단계 105), 공작물의 가공을 개시하게 된다(106).
다음에, 자동제어 온 신호의 입력여부를 판단하여(단계 108). 입력이 없으면 최초 설정된 가공속도로 가공을 실행한 다음(단계 120), 처리는 단계(113)로 진행된다.
상기 단계(108)에서의 판단결과 자동제어 온 신호이 입력이 있으면, 검출된 스핀들 부하와 설정된 부하기준치를 비교하여 그들의 대소를 판단한다(단계 108, 1l0).
상기 단계(110)에서의 판단결과 검출된 스핀들 부하가 설정된 부하 기준치 보다 크면 카운터(54)가 다운카운트를 수행하여(단계 111), 스핀들(20)의 가공속도를 카운트당 1%씩 감속시킨 다음(단계 112), 처리는 단계(113)로 진행된다.
한편, 상기 단계(110)에서의 판단결과 검출된 스핀들 부하가 설정된 부하 기준치 보다 작으면 단계(117)로 진행되어 가공속도가 100% 인지의 판단된다. 이 단계(117)에서의 판단결과 가공속도가 100%이면 최초 설정된 가공속도로 공작물 가공이 실행된 다음(단계 120), 처리는 다음 단계(113)로 진행되고, 단계(117)에서의 판단결과 가공속도가 100%가 아니면 카운터(54)가 업 카운트를 수행하여(단계 118), 스핀들(20)의 가공속도를 100%로 증속시킨 다음(단계 119), 처리는 상기한 단계(113)로 진행된다.
다음에, 단계(113)에서 M02 또는 M30 지령이 있는지의 여부를 판단하여 지령이 있으면 공작물의 가공이 완료된다(단계 121).
한편, 상기 단계(113)에서의 판단결과 M02 또는 M30 지령이 없으면, G201 지령이 있는지의 여부를 판단하여(단계 114), 지령이 있으면 자동제어를 오프시킨 다음(단계 116), 처리는 다음 단계(115)로 진행되고, 상기 단계(114)에서의 판단결과 G201 지령이 없으면 처리는 바로 상기한 단계(115)로 진행된다.
그런다음, 단계(115)에서 공구 교환지령 Txx가 있는지의 여부를 판단하여 지령이 있으면 처리는 전술한 단계(102)로 되돌아가 이후의 과정을 전술한 바와같이 반복 실행하고, 상기 단계(115)에서의 판단결과 지령이 없으면 처리는 전술한 단계(108)로 되돌아가 이후의 과정을 반복 실행하게 된다.
따라서, 본 발명의 서보장치 제어장치는 상술한 바와 같은 제어과정을 통해 동일 공구 및 가공조건하에서 스핀들 부하에 상응하여 스핀들의 가공속도를 적응적으로 제어할 수가 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 검출되는 스핀들의 부하값에 따라 가공속도가 최적상태로 자동적으로 가감속 제어되어 일정한 스핀들 부하에 의한 가공을 실현 하므로서 공작물의 가공 정도의 향상은 물론, 과부하 운전을 미연에 방지 하므로서 사용공구 및 스핀들 모터의 수명을 연장 시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 컴퓨터 수치제어 시스템에 의해 구동 제어되는 서보기구를 통해 스핀들 모터의 가공속도를 제어하는 스핀들 부하 검출에 의한 서보장치 제어장치에 있어서, 상기 스핀들의 부하를 검출하고 이 검출된 부하 신호를 디지탈 신호로 변환시키기 위한 검출/변환부와 ; 상기 스핀들의 기준 부하 데이타가 저장되어 있으며 상기 스핀들의 자동제어를 위한 제어신호를 발생하는 상기 컴퓨터 수치제어 시스텀내의 제어수단과 ; 상기검출/변환부로부터의 검출된 부하 데이타신호와 상기 제어수단으로부터의 기준 부하 데이타신호를 비교하기 위한 비교회로부와 ; 상기 비교회로부로부터의 출력신호에 상응하여 업/다운 카운트를 수행하기 위한 카운터와 ; 상기 비교회로부에서의 비교결과 값에 기초하는 상기 카운터의 업/다운 카운터 동작에 따라 상기 스핀들의 가공속도를 가감속 시키기 위한 데이타신호를 생성하여 상기 컴퓨터 수치제어 시수템에 내장되어 상기 서보기구를 구동 제어하는 서보제어부에 제공하는 가공속도 가감속부로 이루어진 스핀들 부하 검출에 의한 서보장치 제어장치.
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