KR0152632B1 - Automatic grinding control method for a mold grinding system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금형 연마 시스템의 연마 공정 자동 제어 방법에 관한 것으로, 종래에는 금형 제작 공정중 연마 공정이 대부분 수작업에 의존하며 자동화 시스템의 경우에도 수작업에 의한 연마면의 품질 수준에 이르지 못하는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명에서는 종래의 문제점을 개선하기 위하여 연마면의 형상에 따른 다양한 무방향성의 리사쥬 패턴을 프로그램하고 연마 공정중에 각 연마 위치에서의 속도를 제어함으로써 연마면의 파상도를 효율적으로 제거하여 연마 품질을 향상시키도록 창안한 것이다.The present invention relates to a method for automatically controlling a polishing process of a mold polishing system. In the related art, the polishing process in the mold fabrication process is mostly dependent on manual labor, and even in an automated system, the quality of the polished surface by manual labor has not been reached. Therefore, in the present invention, in order to improve the conventional problem, by programming a variety of non-directional Lissajou pattern according to the shape of the polishing surface and controlling the speed at each polishing position during the polishing process to effectively remove the wave shape of the polishing surface It is invented to improve the polishing quality.
Description
제1도는 본 발명의 연마 공정 자동 제어 장치의 구성도.1 is a configuration diagram of the automatic polishing process control apparatus of the present invention.
제2도는 제1도에 있어서, 제2자유도를 위한 연마 공구의 구성도.2 is a configuration diagram of the polishing tool for the second degree of freedom in FIG.
제3도는 제1도에 있어서, 제3자유도를 위한 연마 공구의 구성도.3 is a block diagram of the polishing tool according to FIG. 1 for a third degree of freedom.
제4도는 본 발명에서 연마면에 따른 작업 형태를 보인 예시도.4 is an exemplary view showing a working form according to the polishing surface in the present invention.
제5도는 리사쥬 패턴을 보인 예시도.5 is an exemplary view showing a Lissajous pattern.
제6도는 본 발명의 금형 연마를 위한 신호 흐름도.6 is a signal flow diagram for the mold polishing of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
110 : 제어부 120 : 로보트110: control unit 120: robot
130 : 연마 공구 140 : 작업물130: polishing tool 140: the workpiece
150 : 작업대 160 : 교사용 조작반150: workbench 160: teacher control panel
본 발명은 금형 연마 시스템에 관한 것으로 특히, 다양한 형태의 금형면을 연마하기 위하여 무방향성의 연마 패턴을 구사할 수 있도록 함으로써 연마 공정의 자동화 및 연마 품질의 향상을 이룩할 수 있는 금형 연마 시스템의 연마 공정 자동 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mold polishing system. In particular, the non-directional polishing pattern can be used to polish various types of mold surfaces, thereby automating the polishing process and automatically improving the polishing quality. It relates to a control method.
일반적으로 금형 연마 시스템은 수치 제어 공작 기계에 의해 가공된 금형의 표면에 남아 있는 공구의 가공 흔적을 제거하거나 광택도를 증진시키는 마무리 공정인 연마 공정을 자동으로 수행할 수 있도록 하는 시스템이다.In general, a mold polishing system is a system for automatically performing a polishing process, which is a finishing process that removes a machining trace of a tool remaining on a surface of a mold processed by a numerically controlled machine tool or enhances glossiness.
종래의 기술은 아래와 같다.The prior art is as follows.
종래의 일실시예인 상반정기의 EPM series는 연마 전용기로서 주축은 회전을 하며 이에 부착된 숯돌축은 회전 운동이 아닌 반지름 0∼1mm의 유성 운동을 하는데, 유성 운동의 방향은 타이머의 사용에 의해 일정 시간마다 정역 회전하여 연마를 수행하게 된다.The conventional EPM series of the upper semi-period is a polishing dedicated machine whose main shaft rotates and the attached charcoal shaft does a planetary motion of radius 0-1mm, not a rotational motion, and the direction of the planetary motion is fixed by using a timer. The polishing is performed by forward and reverse rotation every time.
종래의 다른 실시예인 대판 기공의 소형 금형 연마 장치인 PGM series는 단순히 숯돌축의 회전에 의해 연마를 행하는 장치로서 숯돌의 연마압을 일정하게 유지시키는데 주안점을 둔 장치이다.The PGM series, which is a small mold polishing apparatus for large pores, which is another conventional embodiment, is a device that performs polishing by simply rotating a charcoal shaft, and focuses on maintaining a constant polishing pressure of the charcoal stone.
또한, 종래의 또다른 실시예인 KURATA의 KM series는 유압 서보에 의한 정압 자기 유도 모방 방식으로서 연마 헤드가 진동 또는 회전 운동을 하며 숯돌축이 움직일 때마다 상하 변위를 내장된 서보 밸브가 검출하여 적절한 압력이 유지되도록 한다.In addition, the KM series of KURATA, which is another embodiment of the related art, is a static pressure magnetic induction imitation method by hydraulic servo, and the grinding head vibrates or rotates, and the built-in servo valve detects an up-down displacement whenever the charcoal shaft moves. To be maintained.
그러나, 종래의 기술은 대부분이 단순한 회전 또는 진동 운동을 수행하고 주축이 숯돌축을 가공 방향으로 이동시키는 방식으로서 수치 제어(NC) 밀링 머신의 확장된 개념에 불과하였다.However, the prior art is merely an extended concept of numerically controlled (NC) milling machines, in which most perform simple rotational or vibrational movements and the principal axis moves the charcoal shaft in the machining direction.
따라서, 종래에는 가공면에 대한 연마면의 품질이 고르지 못하고 연마량도 적으며 밀링 머신의 공구 자국과 같은 숯돌의 이송 자국이 발생하여 이를 감소시키기 위하여 주축의 이송을 중첩 반복하게 함으로써 가공시간이 오래 소요됨은 물론 교시가 매우 번거로운 문제점이 있었다.Therefore, in the related art, the quality of the polished surface to the machining surface is uneven, the polishing amount is small, and the feed marks of the charcoal such as the tool marks of the milling machine are generated so that the machining of the spindle is repeated by repeating the feed of the spindle to reduce the length. Of course, the teaching was very troublesome.
즉, 종래의 연마 장치는 숯돌축이 주축에 어느 정도 종속되어 연마량이 주축의 이송량에 가장 많은 영향을 받고 또한, 주축의 교시가 까다로운 문제점이 있었다.That is, in the conventional polishing apparatus, the charcoal shaft is subordinated to the main shaft to some extent so that the amount of polishing is most affected by the feed amount of the main shaft, and the teaching of the main shaft is difficult.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 2자유도 또는 3자유도로 공구를 운동시킴에 의해 작업 대상물의 형상에 따라 다양한 패턴의 숯돌 운동이 가능하도록 하여 수작업과 같은 연마 품질을 확보할 수 있도록 창안한 금형 연마 시스템의 연마 공정 자동 제어 방법을 제공함에 목적이 있다.The present invention is to make the charcoal movement of various patterns according to the shape of the work object by moving the tool in two or three degrees of freedom to improve the problems of the prior art to secure the polishing quality such as manual work It is an object of the present invention to provide a method for automatically controlling a polishing process of a mold polishing system.
이러한 본 발명은 특히, 수작업 연마 형태와 비슷하고 균일한 연마량을 보장하는 무방향성 리사쥬 패턴을 개발하여 연마 작업에 응용하고, 공구 시스템을 로봇에 부착하여 이동시킴으로써 로봇은 연마 공구의 이동만을 수행하여 교시를 용이하게 한다.In particular, the present invention develops a non-directional Lissajous pattern that is similar to the manual polishing type and ensures a uniform amount of polishing, and applies it to the polishing work, and by attaching and moving the tool system to the robot, the robot performs only the movement of the polishing tool. To facilitate teaching.
본 발명의 연마 장치는 제1도에 도시한 바와 같이, 작업대(150)상의 작업물(140)을 연마하는 연마 공구(130)와, 이 연마 공구(130)이 부착되어 상기 작업대(150)상에 놓인 작업물(140)의 위치로 상기 연마 공구(130)를 이동시키는 로보트(120)와, 작업 패턴 및 제어 데이타를 입력시키는 교시용 조작반(160)과, 이 교시용 조작반(160)의 입력에 따라 연마 패턴을 생성하고 상기 로보트(120) 및 연마 공구(130)의 동작을 전반적으로 제어하는 제어부(110)로 구성한다.In the polishing apparatus of the present invention, as shown in FIG. 1, the polishing tool 130 for polishing the workpiece 140 on the work table 150 and the polishing tool 130 are attached to the work table 150. A robot 120 for moving the polishing tool 130 to a position of the workpiece 140 placed thereon, a teaching operation panel 160 for inputting a working pattern and control data, and an input of the teaching operation panel 160. The controller 110 generates a polishing pattern and controls overall operations of the robot 120 and the polishing tool 130.
상기 제어부(110)는 공구(130)의 패턴을 생성하고 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 제어 컴퓨터(101)와, 이 제어 컴퓨터(101)로부터 전송된 패턴 정보를 이용하여 각 축 모터의 이동 위치를 제어하여 숯돌축(119)의 패턴 운동을 수행시키고 각 축별로 전원을 공급하는 전원 공급 장치와 모터 제어와 함께 상기 제어 컴퓨터(101)와의 통신을 담당하는 씨피유 보드로 이루어진 공구 콘트롤러(102)와, 상기 연마 공구(130)이 부착된 축을 작업 대상에 대한 이동 경로대로 움직이게 하는 등 연마 작업에 필요한 로보트(120)의 자세를 제어하며, 각 축별로 전원을 공급하는 전원 공급 장치와 모터 제어와 함께 상기 제어 컴퓨터(101)와의 통신을 담당하는 씨피유 보드로 이루어진 로봇 콘트롤러(103)로 구성한다.The control unit 110 generates a pattern of the tool 130 and controls the movement position of each axis motor by using the control computer 101 which performs overall control of the system and the pattern information transmitted from the control computer 101. A tool controller 102 comprising a CPI board for controlling the pattern computer of the charcoal shaft 119 and performing communication with the control computer 101 together with a power supply and a motor control for supplying power for each axis; The posture of the robot 120 required for the polishing operation is controlled by moving the axis on which the polishing tool 130 is attached to the moving path of the work target, and the power supply device and the motor control supply power for each axis. It consists of the robot controller 103 which consists of the CPI board which is in charge of communication with the control computer 101. As shown in FIG.
상기 연마 공구(130)는 국부적인 연마 작업 영역을 형성하기 위하여 2자유도 및 3자유도 운동을 수행할 수 있도록 제2도 및 제3도와 같이 구성한다.The polishing tool 130 is configured as shown in FIGS. 2 and 3 to perform two degrees of freedom and three degrees of freedom motion to form a local polishing work area.
이와 같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured in this way in detail as follows.
본 발명에서 연마 공구(130)는 제2도에 도시한 바와 같이, 연마 패턴을 X-Y평면에 형성하기 위하여 2개의 모터(111)(112)와 Z방향으로 일정한 압력을 유지하여 연마 품질을 향상시키기 위한 공압 콤프라이언스(117)로 구성하여 2자유도 운동을 수행한다.In the present invention, as shown in FIG. 2, the polishing tool 130 maintains a constant pressure in the Z direction with two motors 111 and 112 to form a polishing pattern on the XY plane to improve polishing quality. Composed of pneumatic compliance 117 for performing two degrees of freedom exercise.
이러한 2자유도 시스템은 비교적 높낮이의 차가 적고 단순한 금형에 적용되어진다.This two degree of freedom system has a relatively small height difference and is applied to a simple mold.
또한, 연마 공구(130)는 제3도에 도시한 바와 같이, X-Y평면에 연마 패턴을 형성하기 위한 2개의 모터(120)(125)와, 금형의 비교적 큰 높이차에 대응하기 위한 1개의 모터(123)와, 교시 에러를 어느 정도 보정하고 연마면에 법선 방향으로 일정한 압력을 유지하여 연마 품질을 향상시키는 공압 콤프라이언스(117)로 구성하여 3자유도 운동을 수행한다.Further, as shown in FIG. 3, the polishing tool 130 includes two motors 120 and 125 for forming a polishing pattern on the XY plane, and one motor for coping with a relatively large height difference between the molds. 123 and a pneumatic compliance 117 for correcting the teaching error to some extent and improving the polishing quality by maintaining a constant pressure in the normal direction on the polishing surface to perform the three degree of freedom movement.
이러한 3자유도 시스템은 비교적 높낮이의 차가 크고 복잡한 금형에 적용되어진다.This three degree of freedom system is applied to relatively large and low difference molds and complex.
본 발명은 각종 작업 대상물의 형상에 따라 숯돌(119)축의 운동을 다양한 형태로 프로그래밍할 수 있는데, 여러 작업에 따른 상기 숯돌(119)축의 운동 패턴은 제4도의 예시도와 같다.According to the present invention, the motion of the charcoal 119 shaft can be programmed in various forms according to the shape of various work objects. The movement pattern of the charcoal 119 shaft according to various operations is illustrated in FIG. 4.
따라서, 숯돌(119)축의 복잡한 운동을 프로그래밍할 수 있도록 함으로써 연마의 효율과 품질을 향상시키게 된다.Thus, by allowing the complex motion of the charcoal 119 axis to be programmed, the efficiency and quality of polishing are improved.
예를 들어, 본 발명에서는 연마 품질의 향상과 연마량의 증진을 위하여 숯돌(119)축의 운동이 무방향성 패턴을 구현하도록 프로그래밍할 수 있는데, 이는 아래와 같은 리사쥬 패턴 식의 응용에 의한 것이다.For example, in the present invention, the movement of the charcoal 119 axis to implement the non-directional pattern in order to improve the polishing quality and the amount of polishing, which is due to the application of the Lissajous pattern equation as follows.
Y=B sin(W2t)Y = B sin (W 2 t)
여기서, X, Y는 숯돌(119)축이 움직이는 좌표를 나타낸다.Here, X and Y represent coordinates in which the charcoal 119 axis moves.
상기와 같은 수식으로 얻어지는 제5도와 같은 리사쥬 패턴은 주변의 밀도가 중심부의 밀도보다 높은 형상이므로 실제의 연마 가공시 주변의 연마량이 중심부보다 많아지는 경우 연마면의 균질성이 떨어질 수 있다.Since the Lissajous pattern as shown in FIG. 5 obtained by the above formula has a shape in which the peripheral density is higher than the central density, the homogeneity of the polishing surface may be deteriorated when the amount of peripheral polishing is larger than the central part during actual polishing.
이러한 현상의 방지를 위하여 본 발명에서는 아래의 수식과 같은 속도 성분을 조정하여 연마량을 균일화하게 된다.In order to prevent such a phenomenon, in the present invention, the polishing amount may be uniformed by adjusting a speed component such as the following formula.
Vy=Vr+Vb sin(W2t)V y = Vr + Vb sin (W 2 t)
여기서, Vx, Vy는 제5도에서와 같이, 각각 X축과 Y축의 속도 성분을 나타낸다.Where V x and V y represent the velocity components of the X and Y axes, respectively, as shown in FIG.
즉, 시간(t)의 변화에 따라 상기 수식과 같은 속도 성분을 갖는 변위(Vx)(Vy)가 구해지며, 시간(t)의 증가하는 방향으로의 변위를 연마 공구(130)의 움직이는 방향이라고 한다면 상기 연마 공구(130)의 속도 벡터는 아래의 수식과 같이 표시할 수 있다.That is, a displacement V x (V y ) having a velocity component as shown in the above equation is obtained according to the change of time t, and the displacement of the grinding tool 130 in the direction of increasing time t is increased. In the case of the direction, the velocity vector of the polishing tool 130 may be expressed as in the following equation.
따라서, 속도값에 따라 숯돌(119)축의 움직이는 속도를 제어하게 되면 연마량을 균일화할 수 있다.Therefore, by controlling the moving speed of the charcoal 119 shaft in accordance with the speed value it is possible to equalize the amount of polishing.
한편, 연마 공구(130)를 로보트(120)에 부착하여 연마면에 법선인 방향으로 상기 연마 공구(130)의 운동을 제어함으로써 연마 압력의 변화를 감소시켜 연마면을 균일화함은 물론 숯돌(119)축의 패턴 운동에 의해 상대적으로 로보트(120)의 움직임을 줄여 교시가 용이하도록 한다.On the other hand, by attaching the polishing tool 130 to the robot 120 to control the movement of the polishing tool 130 in the direction normal to the polishing surface to reduce the change in the polishing pressure to uniform the polishing surface as well as charcoal 119 The movement of the robot 120 is relatively reduced by the pattern motion of the axis to facilitate teaching.
본 발명의 실시예로서 리사쥬 패턴으로 연마 공정을 수행하는 신호 흐름도를 제6도에 도시하였다.As an embodiment of the present invention, a signal flow diagram for performing a polishing process in a Lissajous pattern is shown in FIG.
먼저, 작업자는 교시용 조작반(160)으로 회전 공구를 사용할 것인지 또는 진동 공구를 사용할 것인지를 결정하고 평면, 측면, 구면, 실린더면 등과 같은 작업 형태 및 리사쥬, 지그재그 등과 같은 작업 패턴중 적절한 패턴을 입력시킨 후 패턴 크기(PSize)를 입력시키고 패턴 모양을 구현하기 위하여 진동수(fx,fy)를 설정하게 된다.First, the operator decides whether to use the rotary tool or the vibration tool with the teaching operation panel 160, and selects an appropriate pattern among work patterns such as plane, side, sphere, cylinder surface, and work patterns such as Lissajou and zigzag. After inputting, the pattern size (PSize) is input and the frequency (fx, fy) is set to implement the pattern shape.
여기서, 패턴 크기(PSize)의 입력으로 진폭(Wx=PSize/2, Wy=PSize/2)이 설정되어진다.Here, the amplitude (W x = PSize / 2, W y = PSize / 2) is set as the input of the pattern size (PSize).
이때, 제어부(110)에 작업 형태, 패턴의 크기 및 형태의 입력이 종료되면 제어 컴퓨터(101)는 시간(t)을 1부터 360까지 1씩 증가시키면서 연마 공구(130)의 각축 모터의 각도를 계산하는데, 좌표(x,y,z), 속도(Vx,Vy) 및 조인트 각도(theta1, theta2, theta3,…)를 순차적으로 계하게 된다.At this time, when the input of the operation form, the size of the pattern and the form to the control unit 110 is finished, the control computer 101 increases the time t from 1 to 360 by 1 to increase the angle of each axis motor of the polishing tool 130. In calculating, the coordinates (x, y, z), the velocity (V x , V y ) and the joint angles (theta1, theta2, theta3, ...) are sequentially calculated.
상기 좌표 계산은 아래의 수식에 의해 수행한다.The coordinate calculation is performed by the following formula.
y=Wy sin(fyt)y = Wy sin (f y t)
z=R-(R2-PSize2/4)1/2 z = R- (R 2 -PSize 2 /4) 1/2
그리고, 속도 계산은 아래의 수식에 의해 수행된다.And the speed calculation is performed by the following formula.
vy=vrsin(fyt)v y = v r sin (f y t)
이후, 제어 컴퓨터(101)는 각 점의 각도 정보를 공구 콘트롤러(102)에 전송한 후 연마면에 대한 로보트(120)의 이동 경로를 로보트 콘트롤러(103)에 교시하게 된다.The control computer 101 then transmits the angle information of each point to the tool controller 102 and then teaches the robot controller 103 the path of movement of the robot 120 relative to the polishing surface.
여기서, 공구 콘트롤러(102)는 제어 컴퓨터(101)로부터의 패턴 정보를 내부 기억 영역에 저장하게 되며, 로보트 콘트롤러(103)는 상기 제어 컴퓨터(101)에서 생성된 로보트(120)의 경로 정보를 내부 기억 영역에 저장하게 된다.Here, the tool controller 102 stores the pattern information from the control computer 101 in an internal storage area, and the robot controller 103 stores the path information of the robot 120 generated by the control computer 101. It is stored in the memory area.
이후, 제어 컴퓨터(101)가 입력 경로에 따라 움직이라는 명령을 로보트 콘트롤러(103)에 전송하고 상기 로보트 콘트롤러(103)에 의해 연마 공구(130)가 실질 연마가 수행될 위치에 왔을 때 상기 제어 컴퓨터(101)가 공구 콘트롤러(102)에 패턴 이동 명령을 전송하면 상기 공구 콘트롤러(102)는 상기 연마 공구(130)를 각축 모터의 구동에 따라 입력 패턴을 작업대(140)상에 고정된 작업물(150)에 형성함으로써 연마 공정을 수행하게 된다.Thereafter, the control computer 101 sends a command to the robot controller 103 to move along the input path and when the polishing tool 130 comes to the position where the actual polishing is to be performed by the robot controller 103. When the 101 transmits a pattern movement command to the tool controller 102, the tool controller 102 sets the work pattern having the input pattern fixed on the work table 140 according to the driving of the angular motor. And the polishing process is performed on the substrate 150.
이후, 숯돌(119)축의 패턴 운동이 진행되는 동안 마지막 경로인지를 판단하여 마지막 경로가 아닌 경우 패턴 정보 및 경로 이동 명령을 계속 전달하고, 마지막 경로에 도달한 경우 제어 컴퓨터(101)는 경로 이동을 중지시킨 후 숯돌(119)축의 회전을 정지시킴과 동시에 패턴 실행을 정지시키도록 명령을 공구 콘트롤러(102) 및 로보트 콘트롤러(103)에 전달하여 모든 연마 공정를 종료하게 된다.Thereafter, while the pattern movement of the charcoal 119 axis is in progress, it is determined whether the path is the last path, and if it is not the last path, the pattern information and the path moving command are continuously transmitted. After stopping, the rotation of the shaft of the charcoal 119 is stopped and at the same time, a command is transmitted to the tool controller 102 and the robot controller 103 to stop the pattern execution, thereby terminating all polishing processes.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 금형 형태에 따라 연마 공구만의 다양한 패턴을 구현할 수 있으므로 연마 품질을 향상시킬 수 있고 연마를 위한 주축의 이송량을 줄일 수 있으므로 교시가 용이하게 되는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can implement various patterns of only the polishing tool according to the mold shape, thereby improving the polishing quality and reducing the feed amount of the spindle for polishing, thereby facilitating the teaching.
Claims (5)
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Country Status (1)
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| KR102246145B1 (en) * | 2020-11-03 | 2021-04-28 | 손희주 | Automation system |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970061444A (en) | 1997-09-12 |
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