KR940005587Y1 - 공작기계용 수치 제어기의 원점 설정장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공작기계용 수치 제어기의 원점 설정장치

제1도는 종래 장치의 블록구성도.

제2도는 제1도의 동작설명을 위한 타이밍 챠트.

제3도는 본 고안 장치의 블록구성도.

제4도는 제3도의 동작설명을 위한 타이밍 챠트.

제5도는 위치검출기의 신호 파형도.

제6도는 수치제어형 공작기계의 실시예의 개략 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 원점스위치 2 : 극성정합부

3 : 마이크로 프로세서 4 : 위치검출기

5 : 위치카운터 6 : 래치

7 : 플립플롭 8 : 위치저장 메모리

본 고안은 공작기계용 수치제어기의 원점설정장치에 관한 것으로서, 특히 공작기계에서의 원점설정은 기계의 절대위치를 피드백받지 않는 제어계에서 제어기기와 제어대상물간의 좌표계를 일치시킬 때 원점설정의 수행시간을 단축하고, 위치오차를 극소화시킬 수 있도록 한 것에 주안점을 둔 것이다.

일반적으로 기계원점이란 기계좌표계를 정하기 위하여 필요한 수치 제어공작 기계의 고유 기준점이 되는 것을 의미하며, 원점설정이란 지정된 축을 기계원점에 이동시켜 설정하는 것을 나타내는 것이며, 수치제어기에 전원을 투입한 후 기계의 기준이 되는 좌표계와 수치제어기의 좌표계를 일치시켜 기계운용 안정성과 정확한 가공을 준비하기 위해서는 적어도 한번은 꼭 설정하여야만 한다.

따라서, 기계원점설정용 제5도에서와 같이 기계가동부에 부착된 위치 검출용 센서로부터 위치검출신호(A,B,Z)상이 입력되는 이중 A, B상은 90°위상차를 갖고 있는 펄스로서 방향판별 및 이 펄스수를 가감 적산하여 기계위치를 판단하게 하고, Z상(영점신호)은 위치검출기 1회전당 1개의 펄스가 발생하게 되는데, 대체적으로 기계의 이송범위는 이송스크루가 몇십 회전을 하는 거리를 갖으므로 이는 바로 원점 위치로 사용하기는 매우 곤란하다. 그러므로 편의상 기계의 한점에 기준이 되는 원점스위치를 부착시키고 기계가동부가 원점스위치에 접촉한 상태에서 영점신호를 입력받는 위치를 원점으로 설정한다.

한편, 원점스위치를 접촉한 점을 원점위치로 사용할 수 있으나, 수치제어기의 정확도(최소 이송단위 1㎛)에 맞게 원점스위치를 부착시키는 것은 매우 어렵고, 스위치마다의 작동되는 유격이 다르므로 사용이 불가능하게 되는데, 이를 보완하기 위해서 원점스위치와 영점신호를 조합하여 원점을 설정하게 된다.

이러한 공작기계용 수치제어기의 원점을 설정하기 위한 종래의 원점설정 장치는 제1도에 도시한 바와 같이 원점스위치(1)에서 극성정합부(2)를 거쳐 마이크로 프로세서(3)에 입력시키고, 위치검출기(4)의 영점신호를 마이크로 프로세서(3)에 입력시키며, 이 위치검출기(4)의 신호를 카운터(5)에 인가시켜서, 카운터(5)의 출력을 상기 마이크로 프로세서(3)에 입력시켜 마이크로 프로세서(3)의 출력을 위치저장 메모리(8)에 기억시키도록 구성되어져 있다.

이와 같이 구성된 원점설정 장치의 동작을 살펴보면, 우선 원점설정모드를 선택한 후 지정축을 조그버튼(JOG 또는 MPG)으로서 공작기계를 원점스위치 방향으로 이송시키고, 지정축의 가동부가 원점스위치에 접촉하여 이 신호가 "0"이 되면 프로그래머블 로직 콘트롤러(PLC : 2)는 그 신호를 수치제어기의 마이크로 프로세서(3)에 전송한다. 이와 동시에 마이크로 프로세서(3)는 원점스위치의 신호가 "0"인 것을 감지한 후 이송중인 축을 감속 정지한 후 기계상수에 지정된 제2도의 속도(V₂)로 이송한다. 그런다음 지정축의 가동부가 원점스위치를 벗어나 원점스위치 신호가 "1"인 것을 감지할 때까지 축을 이송한다.

원점스위치 신호가 "1"이 된 후 첫번째의 영점신호가 "1"로 입력될 때까지 기다리고 있다가 이 신호가 입력된 순간 이송축을 정지하고 위치카운터(5)값을 읽거나 또는 특정값을 위치저장 메모리(8)에 기억시킨다.

상기와 같은 원점설정 장치를 원점설정을 소프트웨어적인 방법으로 처리하므로서 원점설정 시간이 길어지고, 처리시간(t)과 이송속도(V)를 곱한 값 만큼의 위치오차(Lew=V×t)를 발생하게 되는 문제점과, 원점스위치(1) 신호를 극성정합부(2)를 통해 입력시키므로서 원점스위치(1)의 오프위치와 위치검출기(4)의 영점신호발생위치가 근접해 있을 경우 극성정합부(2)의 신호처리지연시간(Scaniming time : 15~20ms)으로 인해서 원점설정 위치가 1리드(Lead)뒤에 설정되는 결점을 가지고 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 원점설정시간을 단축시키고 위치오차를 최소화 하고자 한 것에 목적을 둔 것으로서, 이를 첨부 도면에 따라서 설명하면 다음과 같다.

제3도와 같이, 원점스위치(1)에서 극성정합부(2)를 거쳐 마이크로 프로세서(3)에 입력시키고, 위치검출기(4)의 영점신호를 플립플롭(7)에 직접 인가시키며, 상기 위치검출기(4)의 A,B상 신호는 카운터(5)를 거쳐 마이크로 프로세서(3)에 인가시켜 이 출력에 위치저장메모리(8)에 기억시킬 수 있게 한 것에 있어서; 상기 극성 정합부(2)의 출력을 플립플롭(7)의 입력단자(D)에 입력시키며, 위치검출기(4)의 영점신호는 파형정형부(9)를 거쳐 플립플롭(7)의 클럭단자(CK)에 인가시키고 원점설정 인에이블신호(a)는 플립플롭(7)의 클리어단자(CL)에 인가시켜 이 플립플롭(7)의 출력(Q)을 상기 마이크로 프로세서(3)와 위치카운터(5)에 인가시키도록 하고, 프로세서(3)와 위치카운터(5)사이에 래치회로(6)를 연결시켜서 구성된 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 동작관계를 제4도 내지 제6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

즉 제3도에서와 같이 수치제어기의 마이크로 프로세서(3)는 원점설정시 위치카운터(5)에 의한 부하(Load)의 특정값을 래치(6)에 기록시키고, 원점설정 인에이블신호(a)를 "1"로 하여 원점설정모드를 선택하고, 지정축을 조그버튼으로 선택하여 원점스위치 방향으로 이송시킨다. 이때 원점스위치(1)신호가 "0"으로 되면 극성 정합부(2)에서 이 신호를 "1"로 변환시켜 플립플롭(7)에 입력시키고, 원점스위치(1)신호가 "0"인 상태에서 영점신호(4)가 "1"로 되는 순간 플립플롭(7)은 트리거되어 플립플롭(7)의 출력(Q)에서는 "1"이 출력된다. 플립플롭(7)의 출력(Q)이 "1"로 변하는 순간 래치(6)에 기록되어 있는 값이 위치카운터(5)에 입력된다.

마이크로 프로세서는 플립플롭(7)의 출력(Q)이 "1"인 것을 감지하고 위치저장 메모리(8)에 특정값을 기억시키고 원점설정 인에이블신호(a)를 "0"으로 한다.

상기와 같은 동작을 하드웨어적으로 처리할 수 있게 되어 고속처리(약 60~70ms)가 가능하고 오차를 극소화할 수 있게 되며 원점설정 수행시간을 고속으로 정확하게 수행할 수 있게 된다. 즉 본 고안은 영점신호가 플립플롭(7)에 입력시켜 이 출력신호에 의해 래치된 값을 위치카운터에 입력시키므로서, 위치카운터가 로드(Load)할 수 있게 되어 최소 정밀도 1㎛의 정밀도로 원점설정을 수행하는 경우에 최대 이송속도로 된다.

따라서 실제 공작기계의 최대 이송속도는 기계구조물의 관성 및 마찰 서어보계의 영향으로 통상 24m/분이므로 최대속도 24m/분에서도 위치 오차없이 정밀한 원점설정이 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 원점설정 시간이 단축됨은 물론 위치오차를 극소화 할 수 있어 원점설정 수행시간을 고속으로 수행할 수가 있으며, 수치제어기와 제어대상물(공작기계)간의 좌표계를 효과적으로 일치시킬 수가 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 원점스위치(1)와 극성정합부(2)와 마이크로 프로세서(3)를 구비하여 위치검출기(4)와 위치카운터(5)의 신호를 마이크로 프로세서(3)에 입력시켜서 위치저장 메모리(8)에 저장기록 가능하게 한 수치제어기의 원점설정 장치에 있어서, 극성정합부(2)의 출력을 플립플롭(7)의 입력단자(D)에 연결하고 위치 검출기(4)의 영점신호는 파형정형부(9)를 거쳐 플립플롭(7)의 클럭단자(CK)에 연결하며, 원점설정 인에이블신호(a)는 플립플롭(7)의 클리어단자(CL)에 연결하되 이 플립플롭(7)의 출력(Q)을 상기 마이크로 프로세서(3)와 위치카운터(5)에 인가되게 연결하며 마이크로 프로세서(3)와 위치카운터(5)사이에 래치회로(6)를 연결시켜서 된 것을 특징으로 하는 공작기계용 수치제어기의 원점 설정장치.