KR20190106241A - Machine tool and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공작기계 및 공작기계의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작물 가공 전에 표준 패턴 동작 프로그램의 구동에 따른 패턴의 각 굴곡부에서 발생하는 오차값에 의해 가공 파라메터들의 가감량을 보정하여 가공 정밀도를 향상할 수 있는 공작기계 및 공작기계의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a machine tool and a method for controlling the machine tool, and more particularly, by correcting the addition and decrease of machining parameters by the error value generated in each bent portion of the pattern according to the driving of the standard pattern operation program before machining the workpiece. The present invention relates to a machine tool and a method of controlling the machine tool which can improve the precision.
일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.In general, a machine tool refers to a machine that uses various cutting or non-cutting methods to process a metal / non-metal workpiece into a desired shape and dimension using a suitable tool.
터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.Various types of machine tools, including turning centers, vertical / horizontal machining centers, door machining centers, swiss turns, electric discharge machines, horizontal NC boring machines and CNC lathes, are widely used for various applications in various industries.
일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.BACKGROUND OF THE INVENTION In general, various types of machine tools currently in use include operation panels to which numerical control (NC) or computerized numerical control (CNC) technology is applied. This control panel has various function switches or buttons and a monitor.
또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다. In addition, the machine tool is a table for seating the workpiece as a workpiece and transporting it for processing the workpiece, a pallet for preparing the workpiece before processing, a tailstock for supporting a spindle or a workpiece that is rotated by combining the tool or the workpiece, and a dustproof hole. And the like.
일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.In general, in a machine tool, a table, a tool bar, a main shaft, a tailstock, a dust shield, etc. are provided with a conveying unit for conveying along a feed shaft to perform various processing.
또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 툴 매거진이나 터렛이 사용된다.In addition, a machine tool generally uses a plurality of tools for various processing, and a tool magazine or a turret is used in the form of a tool storage space for storing a plurality of tools.
또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 툴을 툴 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)를 구비한다.In general, machine tools are equipped with an automatic tool changer (ATC) for retracting or retracting a specific tool from the tool magazine by the command of the numerical control unit to improve the productivity of the machine tool.
또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.In addition, machine tools are generally equipped with an automatic pallet changer (APC) to minimize downtime. The Automatic Pallet Changer (APC) automatically changes pallets between the workpiece machining area and the workpiece installation area. Workpieces can be mounted on pallets.
일반적으로 공작기계에서 공구경로(tool path)는 작업자에 의해 직접 작성되거나, 혹은 CAM, 대화형 시스템등의 방식을 통해 작성된다.In general, tool paths in machine tools are created by the operator or by means of CAM, interactive systems, and the like.
CAM, 대화형 시스템등의 자동화 시스템을 통해 공구경로를 생성하는 경우, 사용자는 실절삭을 위해 필요한 절삭 부품의 치수, 절삭공구, 가공순서, 가공방법에 관한 각종 파라메터 정보를 입력하게 되며, 이외에도 실절삭간의 이동을 위한 이동경로 생성에 필요한 부가적인 파라미터들을 입력하게 된다. 이때에 사용자는 생성되는 공구경로의 가공 효율뿐만 아니라 공구와 공작물 혹은 공구와 다른 구성품간의 충돌을 회피하고 가공안정성을 고려하여 파라미터들을 입력하고, 자동화 시스템은 입력된 파라미터에 기반하여 공구경로를 생성한다.When creating a tool path through an automated system such as a CAM or an interactive system, the user inputs various parameter information regarding the dimensions of the cutting part, the cutting tool, the processing sequence, and the processing method required for actual cutting. Additional parameters required to create a travel path for movement between cuttings are entered. At this time, the user inputs the parameters in consideration of machining stability and avoids collision between the tool and the workpiece or the tool and other components as well as the machining efficiency of the generated toolpath, and the automation system generates the toolpath based on the input parameters. .
종래 공작기계에서 수치제어부(NC 또는 CNC)에는 가공을 위해 각종 파라메터가 입력된다.In a conventional machine tool, various parameters are input to a numerical control unit (NC or CNC) for processing.
그러나 종래 공작기계 및 이의 제어방법은 공작기계의 각종 장비의 조립 상태, 조립된 부품의 정밀도가 일정하지 않기 때문에 동일한 파라메터를 입력하여 사용하였으나, 이에 따라 가공 정밀도가 감소하는 문제점이 있었다.However, in the conventional machine tool and its control method, since the assembly state of the various equipment of the machine tool and the precision of the assembled parts are not constant, the same parameter is input, but there is a problem that the machining precision decreases accordingly.
또한, 종래 공작기계 및 이의 제어방법은 구동부와 이송부가 사용환경에 따른 온도(계절)나 마모 상태에 따라 변활 수 있음에도 불구하고 표준설정을 하지 않고 단순히 가공 파라메터를 이용하거나, 작동 중에 열변형 등에 따른 위치 보정만을 수행하여 공작기계의 가공정밀도와 신뢰성이 감소하고, 불량품 발생률 증가에 따라 자원이 낭비되는 문제점이 있었다.In addition, in the conventional machine tool and its control method, although the drive unit and the transfer unit may be changed according to the temperature (seasonal) or wear condition according to the use environment, the machine tool and the transfer unit may be simply used by using machining parameters without standard setting, or by thermal deformation during operation. By performing only position correction, the machining precision and reliability of the machine tool are reduced, and there is a problem in that resources are wasted due to an increase in the incidence of defective products.
더욱이, 종래 공작기계 및 이의 제어방법은 실시간 및 자동으로 파라메터의 오차를 보정할 수 없어 최적의 파라메터 보정을 위해 많은 비용과 시간이 소모되고, 작업자의 불편을 초래하며, 비가공시간 증대에 따라 공작기계의 생산성을 악화시키는 문제점이 있었다.Moreover, the conventional machine tool and its control method cannot correct the error of parameters in real time and automatically, which consumes a lot of cost and time for optimal parameter correction, incurs inconvenience to the operator, There was a problem that deteriorated the productivity of the machine.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공작물 가공 전에 표준 패턴 동작 프로그램에 저장된 표준 패턴 동작 프로그램의 구동에 따른 패턴의 각 굴곡부에서 발생하는 현재 위치좌표데이터와 지령좌표데이터의 오차값에 의해 수치제어부에 입력된 각각의 가공 파라메터들의 가감량을 실시간 및 자동으로 보정하여 가공 정밀도를 극대화하고 생산성을 증대시키며, 공작기계의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 공작기계 및 공작기계의 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, the object of the present invention is the current position coordinate data and command coordinate data generated in each bent portion of the pattern according to the drive of the standard pattern motion program stored in the standard pattern motion program before machining the workpiece. Machine tool and machine tool control to maximize machining accuracy, increase productivity, and improve machine tool reliability by real-time and automatic correction of the amount of each machining parameter input to the numerical control part by the error value of To provide a way.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계는 공작물을 가공하기 위한 가공프로그램을 입력하는 HMI부; 상기 HMI부에 입력된 가공프로그램을 전송받아 공작물을 가공하기 위한 파라메터들을 입력하고 가공 경로를 생성하는 수치제어부; 상기 HMI부 및 상기 수치제어부와의 통신을 통해 상기 가공 경로에 따라 구동부를 구동하는 PLC; 및 표준 패턴 동작 프로그램의 구동시에 패턴의 각 굴곡부에서 발생하는 오차값에 따라 상기 수치제어부에 입력되는 상기 파라메터들의 가감량을 보정하는 제어부;를 포함할 수 있다.Machine tool according to the present invention for achieving the object of the present invention HMI unit for inputting a machining program for processing a workpiece; A numerical control unit which receives the machining program input to the HMI unit, inputs parameters for machining the workpiece, and generates a machining path; A PLC for driving a drive unit along the processing path through communication with the HMI unit and the numerical control unit; And a controller configured to correct an addition / decrease of the parameters input to the numerical controller according to an error value generated at each curved portion of the pattern when the standard pattern operation program is driven.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 주축 보정장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 제어부는 표준 패턴 동작 프로그램을 저장하는 표준 패턴 동작 프로그램 저장부; 상기 파라메터들에 대한 종류 및 각 파라메터들의 감소량과 증가량을 저장하는 기본 데이터 저장부; 기준값과 최소값을 저장하는 기준값 저장부; 표준 패턴 동작 프로그램의 구동시에 각 굴곡부에서 상기 구동부의 현재 지령좌표데이터와 위치좌표데이터를 검출하는 검출부; 상기 검출부에서 검출된 상기 지령좌표데이터와 상기 위치좌표데이터에 의해 오차범위를 계산하는 계산부; 상기 계산부의 계산값이 상기 기준값 저장부에 저장된 상기 기준값과 상기 최소값의 범위 내인지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단결과에 따라 상기 파라메터들의 가감량을 보정하는 보정부;를 포함할 수 있다.Further, in another preferred embodiment of the spindle compensation device of the machine tool according to the present invention, the control unit of the machine tool includes a standard pattern operation program storage unit for storing a standard pattern operation program; A basic data storage unit for storing the types of the parameters and the amount of reduction and increase of each parameter; A reference value storage unit for storing a reference value and a minimum value; A detection unit for detecting the current command coordinate data and the position coordinate data of the drive unit at each bent portion when the standard pattern operation program is driven; A calculator configured to calculate an error range based on the command coordinate data and the position coordinate data detected by the detector; A determination unit determining whether the calculated value of the calculation unit is within a range of the reference value and the minimum value stored in the reference value storage unit; And a correction unit for correcting the addition / decrease of the parameters according to the determination result of the determination unit.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 주축 보정장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 제어부의 보정부는 상기 계산값이 상기 기준값보다 크거나 같은 경우에는 상기 파라메터들을 상기 기본 데이터 저장부에 저장된 감소량으로 감소시키고, 상기 계산값이 상기 기준값 보다 작고 상기 최소값보다 큰 경우에는 상기 파라메터들을 상기 기본 데이터 저장부에 저장된 증가량으로 증가시키며, 상기 계산값이 상기 최소값 보다 작거나 같은 경우에는 이전 상태를 유지하도록 보정을 수행할 수 있다.Further, in another preferred embodiment of the spindle compensation device of the machine tool according to the present invention, the correction unit of the control unit of the machine tool when the calculated value is greater than or equal to the reference value to the reduction amount stored in the basic data storage unit Reduce the value, and increase the parameters to the increment stored in the basic data storage if the calculated value is less than the reference value and is greater than the minimum value, and corrects to maintain the previous state if the calculated value is less than or equal to the minimum value. Can be performed.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 주축 보정장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 제어부의 표준 패턴 동작 프로그램 저장부에 저장되는 상기 표준 패턴 동작 프로그램은 N자형 또는 S자형 패턴을 형성하는 패턴 동작 프로그램일 수 있다.Further, in another preferred embodiment of the spindle compensation device of the machine tool according to the present invention, the standard pattern motion program stored in the standard pattern motion program storage of the control part of the machine tool is a pattern motion to form an N-shaped or S-shaped pattern It may be a program.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 제어방법은 공작물을 가공하기 위한 가공프로그램을 입력하는 단계; 공작물의 가공하기 위한 파라메터들을 입력하고 가공 경로를 생성하는 단계; 표준 패턴 동작 프로그램을 저장하는 단계; 상기 파라메터들에 대한 종류 및 각 파라메터들의 감소량과 증가량을 저장하는 단계; 기준값과 최소값을 저장하는 단계; 상기 표준 패턴 동작 프로그램의 구동시에 패턴의 각 굴곡부에서 구동부의 현재 지령좌표데이터와 위치좌표데이터를 검출하는 단계; 검출된 상기 지령좌표데이터와 상기 위치좌표데이터에 의해 오차범위를 계산하는 단계; 계산값이 상기 기준값과 상기 최소값의 범위 내인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 파라메터들의 가감량을 보정하는 단계;를 포함하고, 상기 보정하는 단계는 상기 계산값이 상기 기준값보다 크거나 같은 경우에는 상기 파라메터들을 상기 기본 데이터 저장부에 저장된 감소량으로 감소시키고, 상기 계산값이 상기 기준값 보다 작고 상기 최소값보다 큰 경우에는 상기 파라메터들을 상기 기본 데이터 저장부에 저장된 증가량으로 증가시키며, 상기 계산값이 상기 최소값 보다 작거나 같은 경우에는 이전 상태를 유지하도록 보정을 수행한다.In order to achieve another object of the present invention, a method for controlling a machine tool according to the present invention includes the steps of: inputting a machining program for machining a workpiece; Inputting parameters for machining the workpiece and generating a machining path; Storing a standard pattern operation program; Storing a type of the parameters and a reduction amount and an increase amount of each parameter; Storing a reference value and a minimum value; Detecting current command coordinate data and position coordinate data of the drive unit at each bent portion of the pattern when the standard pattern operation program is driven; Calculating an error range based on the detected command coordinate data and the position coordinate data; Determining whether a calculated value is within a range of the reference value and the minimum value; And correcting the acceleration / decrease amount of the parameters, wherein the correcting step reduces the parameters to a reduction amount stored in the basic data storage when the calculated value is greater than or equal to the reference value, and the calculated value When the value is smaller than the reference value and larger than the minimum value, the parameters are increased by an increase amount stored in the basic data storage, and when the calculated value is smaller than or equal to the minimum value, correction is performed to maintain the previous state.
본 발명에 의한 공작기계 및 공작기계의 제어방법은 공작물 가공 전에 표준 패턴 동작 프로그램에 저장된 표준 패턴 동작 프로그램의 구동에 따른 패턴의 각 굴곡부에서 발생하는 현재 위치좌표데이터와 지령좌표데이터의 오차값에 의해 수치제어부에 입력된 각각의 가공 파라메터들의 가감량을 실시간 및 자동으로 보정하여 가공 정밀도와 신뢰성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.The control method of the machine tool and the machine tool according to the present invention is based on an error value between the current position coordinate data and the command coordinate data generated at each curved portion of the pattern according to the driving of the standard pattern motion program stored in the standard pattern motion program before the workpiece is machined. There is an effect of maximizing machining precision and reliability by correcting the acceleration / decrease amount of each machining parameter input to the numerical control part in real time and automatically.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 및 공작기계의 제어방법은 가공 파라메터의 가감량을 실시간 및 자동으로 보정함에 따라 사용환경이나 마모정도 등에 구애받지 않고 최적의 가공정밀도를 유지하여 불량품 발생을 감소하고, 자원낭비를 예방할 수 있는 효과가 있다.In addition, the machine tool and the control method of the machine tool according to the present invention by reducing the amount of machining parameters in real time and automatically to reduce the occurrence of defective products by maintaining the optimum processing precision regardless of the operating environment or wear degree, It has the effect of preventing resource waste.
더욱이, 본 발명에 의한 공작기계 및 공작기계의 제어방법은 가공 파라메터의 가감량을 실시간 및 자동으로 보정함에 따라 이의 보정에 필요한 시간과 비용을 최소화하여 사용자의 편의를 도모하고, 비가공시간 감소에 의해 공작기계의 생산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.Furthermore, the machine tool and the method for controlling the machine tool according to the present invention can minimize the time and cost required for the correction of the machining parameters in real time and automatically to facilitate the user's convenience and to reduce the non-work time. As a result, the productivity of the machine tool can be increased.
도 1은 S자형 패턴 동작 프로그램 구동시에 각 굴곡부에서의 오차발생을 나타낸다.
도 2는 N자형 패턴 동작 프로그램 구동시에 각 굴곡부에서의 오차발생을 나타낸다.
도 3은 도 1의 각 굴곡부에서의 오차발생 관계를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 개념도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어부의 블록도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어방법의 절차도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 및 이의 제어방법에 의해 보정전의 각 축의 오차량에 대한 그래프를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 및 이의 제어방법에 의해 보정후의 각 축의 오차량에 대한 그래프를 나타낸다.Fig. 1 shows the occurrence of errors in each bent portion when driving an S-shaped pattern operation program.
Fig. 2 shows the occurrence of errors in each bent portion when the N-shaped pattern operation program is driven.
3 illustrates an error occurrence relationship in each bent portion of FIG. 1.
4 shows a conceptual diagram of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a control unit of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method for controlling a machine tool according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows a graph of the error amount of each axis before correction by the machine tool and the control method according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows a graph of the error amount of each axis after correction by the machine tool and the control method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계 및 공작기계의 제어방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the drawings of a machine tool and a method for controlling a machine tool according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout the specification.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout. In the drawings, the size and relative size of layers and regions may be exaggerated for clarity.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprise” and / or “comprising” refers to a component, step, operation and / or element that is present in one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.
도 1은 S자형 패턴 동작 프로그램 구동시에 각 굴곡부에서의 오차발생을 나타내고, 도 2는 N자형 패턴 동작 프로그램 구동시에 각 굴곡부에서의 오차발생을 나타내며, 도 3은 도 1의 각 굴곡부에서의 오차발생 관계를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 개념도를 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어부의 블록도를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어방법의 절차도를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 및 이의 제어방법에 의해 보정전의 각 축의 오차량에 대한 그래프를 나타내고, 도 8은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 및 이의 제어방법에 의해 보정후의 각 축의 오차량에 대한 그래프를 나타낸다.FIG. 1 shows an error in each bend when driving an S-shaped pattern operation program, FIG. 2 shows an error in each bend when driving an N-shaped pattern operation program, and FIG. 3 shows an error in each bend in FIG. 1. Represents a relationship. Figure 4 shows a conceptual diagram of a machine tool according to an embodiment of the present invention, Figure 5 shows a block diagram of a control unit of the machine tool according to an embodiment of the present invention. 6 is a flowchart illustrating a method for controlling a machine tool according to an embodiment of the present invention. 7 is a graph showing an error amount of each axis before correction by a machine tool and a control method thereof according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a machine tool and control thereof according to an embodiment of the present invention. The graph shows the error amount of each axis after the correction by the method.
도 1 내지 도 5 및 도 7 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계(1)를 설명한다. 도 4에 도시된 것처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(1)는 HMI부(10), 수치제어부(20), PLC(30), 및 제어부(40)를 포함한다.1 to 5 and 7 to 8 will be described a
HMI부(10)는 작업자가 공작물을 가공하기 위한 가공프로그램을 입력하기 위한 사용자-기계연계 인터페이스(Human-Machine Interface)를 제공한다. 작업자는 HMI부(10)를 이용하여 하나 이상의 공작물 가공프로그램을 입력한다. The
수치제어부(20)는 HMI부(10)에 입력된 가공프로그램을 전송받아 공작물의 가공하기 위한 파라메터(P)들을 입력하고 가공 경로를 생성한다. 수치제어부(20)는 NC(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control)를 포함하고, 각종 수치 제어 프로그램이 내장되어 있다. 즉 수치제어부(20)는 구동부의 구동프로그램, 공구의 가동프로그램 등이 내장되고, 수치제어부의 구동에 따라 해당 프로그램이 자동으로 로딩되어 작동한다. 이러한 수치제어부(20)는 HMI부(10), PLC(30), 및 제어부(40)와 소정의 프로토콜에 의해 통신을 수행한다.The
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 수치제어부(20)는 주조작부를 포함하고, 이러한 주조작부는 화면표시 프로그램과 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 화면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하고, 소프트웨어 스위치의 온(ON)/오프(OFF)를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 기능을 수행한다. In addition, although not shown in the drawings, according to a preferred embodiment of the present invention, the
또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 주조작부는 공작기계의 하우징, 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있는 모니터를 구비한다.In addition, the present invention is not necessarily limited thereto, but the casting part is provided on a housing, a case, or one side of the machine tool, and includes a monitor capable of displaying various function switches or buttons and various information.
PLC(30, Programmable Logic Controller)는 HMI부(10), 수치제어부(20), 또는 제어부(30)와의 통신을 통해 가공 경로에 따라 구동부(31)를 구동한다. PLC(30)는 수치제어부(20) 또는 제어부(40)와 소정의 프로토콜에 의한 통신을 수행하고, 이러한 통신을 통해 제어명령을 행하는 기능을 수행한다. 즉, PLC(30)는 수치제어부(20) 또는 제어부(40)의 제어 프로그램에 따른 제어 명령을 받아 작동한다. 또한, PLC(30)는 구동부(31)의 엔코더를 이용하여 회전수, 토크를 측정할 수 있고, 구동부(31)의 실시간 현재 위치좌표데이터(Yn)를 검출할 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 구동부(300)는 모터 또는 서보모터(SERVO MOTOR)로 형성되고, PLC(30)와 제어부(40)의 보정부(47)에 의해 구동이 제어된다. 이에 따라, PLC(30)에 의해 저가의 공작기계에 대해서도 본 발명이 용이하게 설치되고, 작동됨에 따라 호환성을 극대화하고, 설치비용을 최소화할 수 있다. 즉, PLC(30)에 의해 후술하는 검출부(44)에 각 축의 구동부(31)의 실시간 현재 위치좌표데이터(Yn)가 소정의 프로토콜에 의해 전달된다.The programmable logic controller (PLC 30) drives the driving
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(1)는 입력부와 표시부를 더 포함할 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, the
입력부는 조작반 등에 스위치 또는 터치 버튼 등의 형태로 설치되어 공작물 가공전에 표준 패턴 동작 프로그램을 구동하여 각 굴곡부에서 발생하는 오차값에 따라 파라메터(P)들의 가감량을 보정하도록 제어부(40)의 실시간 자동 보정 기능을 수행한다.The input unit is installed in the form of a switch or a touch button on the operation panel and the like, and drives a standard pattern operation program before machining the workpiece, thereby automatically real-time automatic control of the
즉, 입력부에 의해 작업자가 공작기계의 파라메터들의 가감량 자동 보정 기능을 임의로 선택할 수 있다. 도 7에 도시된 것처럼, 입력부에서 공작기계의 파라메터들의 가감량 자동 보정 기능을 선택하지 않는 경우 공작기계의 수치제어부에 입력되는 파라메터들과 HMI부에 입력된 가공프로그램에 의해 가공을 수행한다. 이러한 경우 장비의 조립상태, 조립된 부품의 정밀도차이, 이송부와 구동부의 온도나 마모상태에 따라 각 축(X축, Y축, Z축, C축, A축)의 오차량이 증가하여 도 7의 그래프와 같이 오차량이 커져서 가공정밀도 및 신뢰성이 감소하게 된다.That is, the input unit allows the operator to arbitrarily select the automatic correction function of the acceleration and loss of the parameters of the machine tool. As shown in FIG. 7, when the input / output automatic correction function of the parameters of the machine tool is not selected at the input unit, machining is performed by the parameters input to the numerical control unit of the machine tool and the machining program input to the HMI unit. In this case, the error amount of each axis (X-axis, Y-axis, Z-axis, C-axis, A-axis) increases according to the assembly state of the equipment, the difference of precision of the assembled parts, the temperature and the wear state of the transfer part and the drive part. As shown in the graph, the amount of error increases, which reduces machining accuracy and reliability.
표시부는 제어부의 자동 보정 기능의 진행유무와 제어부의 계산부의 계산값, 판단부, 보정부의 결과와 수치제어부에 입력된 파라메터(P), 현재 구동중인 가공프로그램과 표준 패턴 동작 프로그램 등을 표시한다. 이에 따라 작업자가 육안으로 자동 보정 유무와 가공 정밀도, 오차량 등을 확인하여 장비의 이상 유무를 판단하고 검사함에 따라 유지보수 비용을 절감하고 안전사고를 미연에 방지할 수 있다. The display unit displays the progress of the automatic correction function of the control unit, the calculated value of the calculation unit of the control unit, the determination unit, the result of the correction unit and the parameters (P) input to the numerical control unit, the currently running machining program and the standard pattern operation program, etc. . As a result, the operator can determine whether there is an abnormality in the equipment by visually checking whether there is automatic correction, machining precision, and error amount, thereby reducing maintenance costs and preventing safety accidents.
또한, 표시부는 계산부의 계산값이 너무 크거나 보정 수행이 이루어지지 않은 경우에 알람을 표시하여 공작기계의 이상유무를 작업자에게 알려줌에 따라 작업자의 편의를 도모하고, 공작기계의 파손유무를 즉시 확인하여 2차 피해를 예방하며, 신뢰성과 안전성을 극대화할 수 있다. 이때에 알람은 모니터에 표시되는 형태, 경고음 또는 경광등 등의 형태로 표시될 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 표시부는 LCD, LED, PDP 모니터 등으로 구성될 수 있다.In addition, the display unit displays an alarm when the calculation value of the calculation unit is too large or when the correction is not performed, and informs the operator of the abnormality of the machine tool, for the convenience of the operator, and immediately confirms the damage of the machine tool. To prevent secondary damage and maximize reliability and safety. In this case, the alarm may be displayed in the form of a monitor, a warning sound or a warning light. Although not necessarily limited thereto, the display unit may include an LCD, an LED, a PDP monitor, and the like.
제어부(40)는 표준 패턴 동작 프로그램의 구동시에 N자형 또는 S자형 패턴의 각 굴곡부(R)에서 발생하는 오차값에 따라 수치제어부(20)에 입력되는 파라메터(P)들의 가감량(A, B)을 보정한다.The
도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼, 굴곡부(R)는 해당 좌표 그래프에서 기울기의 양수와 음수가 변화하는 곳을 의미한다. 즉, S자형 패턴 또는 N자형 패턴에서 각각의 좌표에서의 기울기가 양의 값을 갖다가 각각의 좌표에서의 기울기가 음의 값으로 변화하거나, 이와 반대로 각각의 좌표에서의 기울기가 음의 값을 갖다가 각각의 좌표에서의 기울기가 양의 값으로 변화하는 곳을 의미한다. As shown in FIGS. 1 to 3, the bend R means a place where positive and negative numbers of the slope change in the corresponding coordinate graph. That is, in an S-shaped pattern or an N-shaped pattern, the slope at each coordinate has a positive value and the slope at each coordinate changes to a negative value, or conversely, the slope at each coordinate has a negative value. And where the slope at each coordinate changes to a positive value.
이처럼, 도 1에서는 왼쪽 첫번째 굴곡부(R)는 기울기가 음의 기울기에서 양의 기울기로 변경하는 곳에 위치하고, 왼쪽 두번째 굴곡부(R)는 기울기가 양의 기울기에서 음의 기울기로 변경하는 곳에 위치한다. As such, in FIG. 1, the left first bend R is located where the slope changes from a negative slope to a positive slope, and the left second bend R is located where the slope changes from a positive slope to a negative slope.
구체적으로 기울기가 양의 값에서 음의 값으로 또는 음의 값에서 양의 값으로 변화하는 좌표를 기준으로 인접하는 음의 값의 기울기를 갖는 소정 개수의 좌표와 양의 값의 기울기를 갖는 소정 개수의 좌표까지를 굴곡부(R)로 작업자가 기본 데이터 저장부에 기울기가 양의 값에서 음의 값으로 또는 음의 값에서 양의 값으로 변화하는 좌표를 기준으로 인접하는 음의 값의 기울기와 양의 값의 기울기 좌표의 갯수를 필요에 따라 다양하게 설정할 수 있다. Specifically, a predetermined number having a predetermined number of coordinates having a slope of adjacent negative values and a slope of a positive value based on coordinates in which the slope changes from a positive value to a negative value or from a negative value to a positive value With the bend (R) up to the coordinates of the operator, the operator can change the slope and the amount of the adjacent negative values based on the coordinates where the slope changes from the positive value to the negative value or from the negative value to the positive value in the basic data storage. The number of slope coordinates of the value of can be varied as needed.
반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면 신뢰성을 확보하고 신속한 처리를 위해 이러한 기울기가 양의 값에서 음의 값으로 또는 음의 값에서 양의 값으로 변화하는 좌표를 기준으로 인접하는 음의 값의 기울기를 갖는 소정 개수의 좌표와 양의 값의 기울기를 갖는 소정 개수의 좌표는 2개 이상 10개 이하로 설정되는 것이 바람직하다.Although not necessarily limited thereto, according to an embodiment of the present invention, in order to ensure reliability and speed up processing, the slope is adjacent to the coordinates of changing from a positive value to a negative value or a negative value to a positive value. It is preferable that a predetermined number of coordinates having a negative value slope and a predetermined number of coordinates having a positive value slope be set to 2 or more and 10 or less.
이처럼, 본 발명에 의한 공작기계는 공작물 가공 전에 표준 패턴 동작 프로그램에 저장된 표준 패턴 동작 프로그램의 구동에 따른 패턴의 각 굴곡부에서 발생하는 현재 위치좌표데이터와 지령좌표데이터의 오차값에 의해 수치제어부에 입력된 각각의 가공 파라메터들의 가감량을 실시간 및 자동으로 보정하여 가공 정밀도와 신뢰성을 극대화할 수 있다.As described above, the machine tool according to the present invention is inputted to the numerical control unit by an error value between the current position coordinate data and the command coordinate data generated at each curved portion of the pattern according to the driving of the standard pattern motion program stored in the standard pattern motion program before the workpiece is machined. By adjusting the acceleration / decrease of each machining parameter in real time and automatically, it is possible to maximize machining precision and reliability.
도 3 및 도 4 내지 도 5에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(1)의 제어부(40)는 표준 패턴 동작 프로그램 저장부(41), 기본 데이터 저장부(42), 기준값 저장부(43), 검출부(44), 계산부(45), 판단부(46), 및 보정부(47)를 포함한다.3 and 4 to 5, the
표준 패턴 동작 프로그램 저장부(41)는 표준 패턴 동작 프로그램을 저장한다. The standard pattern operation
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 공작기계(1)는 S자형 패턴 동작 프로그램(도 1)의 구동시 또는 N자형 패턴 동작 프로그램(도 2) 구동시에 굴곡부(R)에서 오차값이 더욱 크게 발생하게 된다. 이러한 오차값은 공작기계의 작동온도나 공작기계가 설치된 주변 환경온도, 공작기계의 마모상태, 장비의 조립상태, 또는 조립된 부품의 정밀도에 의해 달라지게 된다. 즉, 수치제어부(20)에 단순히 파라메터(P)들만을 입력하는 것으로 이러한 굴곡부(R)에서의 오차를 보정할 수 없다. As shown in Figs. 1 and 2, the
이처럼, 표준 패턴 동작 프로그램 저장부(41)에 저장되는 표준 패턴 동작 프로그램은 N자형 또는 S자형 패턴을 형성하는 패턴 동작 프로그램이 저장될 수 있다. N자형 패턴 동작 프로그램의 경우 가속도 변화가 많은 형상에 적합하고, S자형 패턴 동작 프로그램의 경우 연속된 가감속이 많은 형상에 적합하다. N자형 패턴 동작 프로그램이나 S자형 패턴 동작 프로그램의 경우 가속도나 연속된 가감속이 많은 형상을 확인하기 위한 기본 패턴 동작으로 일반적인 공작기계에 프로그램을 추가하는 것이 용이하여 작업자의 편의를 도모하고, 호환성이 증가되어 제품확장이 용이하고, 프로그램 추가에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있다.As such, the standard pattern operation program stored in the standard pattern operation
또한, 이러한 표준 패턴 동작 프로그램은 반드시 S자형이나 N자형에 한정되는 것은 아니며 반복된 패턴 동작을 구현할 수 있고 굴곡부(R)가 반복하여 형성되는 형상이라면 다양한 형태의 패턴 동작 프로그램이 적용될 수도 있다. In addition, the standard pattern operation program is not necessarily limited to the S-shape or the N-shape, and may implement a repeated pattern operation, and various types of pattern operation programs may be applied as long as the curved portion R is repeatedly formed.
기본 데이터 저장부(42)는 파라메터(P)들에 대한 종류 및 각 파라메터(P)들의 감소량(B)과 증가량(A)을 저장한다. 즉, 기본 데이터 저장부(42)는 보간전 가감속 시정수, 가속도 변화시간, 허용 가속도 변화량, 연속 직선 허용 가속도 변화량, 가감속도변화 시간의 비율, 허용 가속도, 보간 후 가감속 시정수, 코너 속도 차이, 최대 가공 속도에 대한 파라메터(P)들을 저장할 수 있다. 이러한 파라메터(P)들은 공작기계의 종류와 가공하는 공작물, 공구 등에 상이할 수 있다. 또한, 기본 데이터 저장부(42)는 각각의 파라메터(P)들에 대한 감소량(B)과 증가량(A)을 저장한다. 이러한, 감소량(B)과 증가량(A)도 각각의 파라메터(P) 종류, 공작물, 공구, 공작기계의 종류에 따라 상이하고, 해당 데이터를 사용자가 선택하여 입력할 수 있다. 또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 증가량(A)과 감소량(B)은 서로 상반된 값으로 형성될 수 있다. 즉, 어떤 한 파라메터(P)에 대한 증가량(A)이 10인 경우 감소량(B)은 동일한 파라메터(P)에 대해 -10으로 형성될 수 있다. The basic
후술하는 계산부(45)와 판단부(46)의 판단결과 굴곡부(R)에서 역절입(기준값(C)보다 계산값(K)이 작고 계산값이 최소값(D)보다 큰 경우, D<K<C)되면 보정부(47)는 해당 파라메터(P)에 대한 증가량(A) 만큼 각각의 파라메터(P)를 증가시켜 보정한다. 반대로 계산부(45)와 판단부(46)의 판단결과 굴곡부(R)에서 과절입(기준값(C) 보다 계산값(K)이 크거나 같은 경우, K≥C)되면 보정부(47)는 해당 파라메터(P)에 대한 감소량(B) 만큼 각각의 파라메터(P)를 감소시켜 보정한다. 또한, 굴곡부(R)를 따라 움직이면 해당 오차 범위내로 판단되어 기존 상태를 유지한다.As a result of the determination of the
기준값 저장부(43)는 계산값(K)과 비교하기 위한 기준값(C)과 최소값(D)을 저장한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 이러한 기준값(C)은 5이고 최소값(D)은 2인 것이 바람직하다. 기준값(C)이 5보다 큰경우에는 오차를 과도하게 보정하여 오히려 가공정밀도가 감소하고, 5보다 작을 경우에는 오차정도를 판단하지 못하는 오류가 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 최소값이 2보다 큰 경우에는 오차범위를 초가한 보정에 의해 가공정밀도가 감소할 수 있고, 2보다 작을 경우에는 오차 발생유무 판단의 정확성이나 판단오류 발생횟수가 증가하기 때문이다. 기준값(C)과 최소값(D)은 공작기계의 종류, 공작물의 종류, 공구의 종류, 온도, 환경, 공작기계의 수명 등 여러가지를 고려하여 사용자가 지정하거나, 자동 프로그램에 의해 산출 수정되어 입력될 수도 있다. The reference
검출부(44)는 표준 패턴 동작 프로그램의 구동시에 각 굴곡부(R)에서 구동부(31)의 현재 지령좌표데이터(Xn)와 위치좌표데이터(Yn)를 검출한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 검출부(44)는 지령좌표데이터(Xn)는 수치제어부(20)에 의해 생성된 가공 경로에 의해 산출된 데이터 또는 HMI부(10)에 입력된 가공프로그램의 데이터를 분류 검색하여 산출하고, 위치좌표데이터(Yn)는 PLC(30)의 구동부(31)의 엔코더를 읽어드린 값으로 산출한다. 이에 따라 지령좌표데이터(Xn)와 위치좌표데이터(Yn)를 신속하게 용이하게 검출함에 따라 가공 정밀도 향상을 위한 보정을 실시간으로 신속하게 수행하여 비용과 시간을 절감하고 사용자의 편의를 극대화할 수 있다.The
계산부(45)는 검출부(44)에서 검출된 지령좌표데이터(Xn)와 위치좌표데이터(Yn)에 의해 오차범위를 계산한다. 도 3에 도시된 것처럼, 계산부(45)는 각 굴곡부(R)에서의 각 축(X축, Y축, Z축, A축, C축)에 지령좌표데이터(Xn)에서 위치좌표데이터(Yn)을 뺀 평균값인 계산값(K)을 산출한다. 일예로 도 3에 도시된 것처럼, X축에서 계산값 KX는 다음과 같이 계산된다.The
K1 = X1-Y1, K2 = X2-Y2, K3 = X3-Y3, K4= X4-Y4K1 = X1-Y1, K2 = X2-Y2, K3 = X3-Y3, K4 = X4-Y4
KX = K1+K2+K3+K4/4K X = K1 + K2 + K3 + K4 / 4
Y축에서 계산값 KY는 다음과 같이 계산된다.The calculated value K Y on the Y axis is calculated as follows.
K11 = X11-Y11, K12 = X12-Y12, K13 = X13-Y13, K14= X14-Y14K11 = X11-Y11, K12 = X12-Y12, K13 = X13-Y13, K14 = X14-Y14
KY = K11+K12+K13+K14/4K Y = K11 + K12 + K13 + K14 / 4
Z축에서 계산값 KZ는 다음과 같이 계산된다.The calculated value K Z on the Z axis is calculated as follows.
K21 = X21-Y21, K22 = X22-Y22, K23 = X23-Y23, K24= X24-Y24K21 = X21-Y21, K22 = X22-Y22, K23 = X23-Y23, K24 = X24-Y24
KZ = K21+K22+K23+K24/4K Z = K21 + K22 + K23 + K24 / 4
공작기계가 3축 이외에 5축 장비인 경우에 A축의 계산값 KA와 C축의 계산값 KC는 다음과 같이 계산된다.If the machine tool is a 5-axis machine in addition to the 3-axis, the calculated value K A on the A axis and the calculated value K C on the C axis are calculated as follows.
K31 = X31-Y31, K32 = X32-Y32, K33 = X33-Y33, K34= X34-Y34K31 = X31-Y31, K32 = X32-Y32, K33 = X33-Y33, K34 = X34-Y34
KA = K31+K32+K33+K34/4K A = K31 + K32 + K33 + K34 / 4
K41 = X41-Y41, K42 = X42-Y42, K43 = X43-Y43, K44= X44-Y44K41 = X41-Y41, K42 = X42-Y42, K43 = X43-Y43, K44 = X44-Y44
KC = K41+K42+K43+K44/4K C = K41 + K42 + K43 + K44 / 4
계산값(K)은 하기 식 1에 의해 산출된다.The calculated value K is calculated by the following equation.
[식 1] [Equation 1]
K = (K1 + K2 + K3 ······· + Kn) / nK = (K1 + K2 + K3) ····· + Kn) / n
오차보정을 위해 필요한 굴곡부(R)에서의 변형부위의 계산이나 각 굴곡부(R)에서 다수회 측정은 공작기계의 상태나 환경 등 작업자가 필요에 따라 변경할 수 있다. 이에 따라 다양한 공작기계에 적용이 가능하여 호환성이 증가되어 사용자 편의성을 극대화할 수 있다.The calculation of the deformation part in the bent portion R necessary for error correction or the measurement of multiple times at each bent portion R can be changed by the operator as necessary, such as the state or environment of the machine tool. Accordingly, it can be applied to various machine tools, thereby increasing compatibility and maximizing user convenience.
계산값이 각 굴곡부(R)에서 여러 변형부위의 평균값이 적용됨에 따라 공작기계의 현재 상태에 따른 정확한 오차 보정을 통해 가공 정밀도를 극대화할 수 있다.As the calculated value is applied to the average value of the various deformation parts in each curved portion (R), it is possible to maximize the machining precision through accurate error correction according to the current state of the machine tool.
판단부(46)는 계산부(45)의 계산값(K)이 기준값 저장부43)에 저장된 기준값(C)과 최소값(C)의 범위 내인지 여부를 판단한다.The
보정부(47)는 판단부(46)의 판단결과에 따라 파라메터(P)들의 감소량(B)과 증가량(A)을 보정한다. 일례로 보정부(47)는 X축의 계산부의 계산값(Kx)이 기준값(C)인 5보다 크거나 같은 경우에는 감소량(B)으로 각 파라메터(P)들을 감소시키도록 보정을 수행한다. 반대로 보정부(47)는 X축의 계산부의 계산값(Kx)이 기준값(C)인 5보다 작은 경우에는 증가량(A)으로 각 파라메터(P)들을 증가시키도록 보정을 수행한다. 이에 따라 각 파라메터(P)들이 최적의 상태로 보정된 후에 공작물 가공을 위한 가공경로를 형성함에 따라 오차 발생을 감소하여 공작기계의 가공정밀도와 신뢰성을 극대화할 수 있다.The
더욱 바람직하게 보정부(47)는 계산값(K)이 기준값(C)보다 크거나 같은 경우(K≥C, 과절입 상태)에는 파라메터(P)들을 기본 데이터 저장부(42)에 저장된 감소량(B)으로 감소시키고, 계산값(K)이 기준값(C) 보다 작고 최소값(D)보다 큰 경우(D<K<C, 역절입 상태)에는 파라메터(P)들을 기본 데이터 저장부(42)에 저장된 증가량(A)으로 증가시키며, 계산값(K)이 최소값(D) 보다 작거나 같은 경우(K≤D)에는 이전 상태를 유지하도록 보정을 수행한다.More preferably, the
따라서, 본 발명에 의한 공작기계는 공작물 가공 전에 표준 패턴 동작 프로그램에 저장된 표준 패턴 동작 프로그램의 구동에 따른 패턴의 각 굴곡부에서 발생하는 현재 위치좌표데이터와 지령좌표데이터의 오차값의 평균에 의해 수치제어부에 입력된 각각의 가공 파라메터들의 가감량을 실시간 및 자동으로 보정하여 가공 정밀도와 신뢰성을 극대화할 수 있다.Therefore, the machine tool according to the present invention is a numerical control unit based on the average of the error value of the current position coordinate data and the command coordinate data generated in each bent portion of the pattern according to the drive of the standard pattern motion program stored in the standard pattern motion program before the workpiece machining. It is possible to maximize the processing precision and reliability by compensating the acceleration / decrease of each machining parameter input in real time and automatically.
도 6을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 제어방법을 설명한다. 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 제어방법은 가공프로그램 입력 단계(S1), 파라메터 입력 및 가공경로 생성 단계(S2), 표준 패턴 동작 프로그램 저장 단계(S3), 기본 데이터 저장 단계(S4), 기준값/최소값 저장 단계(S5), 검출 단계(S6), 계산 단계(S7), 판단 단계(S8), 및 보정 단계(S9)로 이루어진다.A control method of a machine tool according to the present invention will be described with reference to FIG. 6. As shown in Figure 6, the control method of the machine tool according to an embodiment of the present invention is a machining program input step (S1), parameter input and machining path generation step (S2), standard pattern operation program storage step (S3), Basic data storage step S4, reference value / minimum value storage step S5, detection step S6, calculation step S7, determination step S8, and correction step S9.
HMI(10)에 공작물을 가공하기 위한 가공프로그램을 입력한다. The machining program for machining the workpiece is input to the
가공프로그램 입력 단계(S1) 이후에, 수치제어부(20)에 공작물의 가공하기 위한 파라메터(P)들을 입력하고 가공 경로를 생성한다. 상술한 바와 같이 수치제어부(20)는 NC(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numericalcontrol)를 포함하고, 각종 수치 제어 프로그램이 내장되어 있다. 이러한 수치제어부(20)는 HMI부(10), PLC(30), 및 제어부(40)와 소정의 프로토콜에 의해 통신을 수행한다.After the machining program input step S1, the
파라메터 입력 및 가공경로 생성 단계(S2) 이후에, 제어부(40)의 표준 패턴 동작 프로그램 저장부(41)에 표준 패턴 동작 프로그램을 저장한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 표준 패턴 동작 프로그램 저장부(41)에 저장되는 표준 패턴 동작 프로그램은 N자형 또는 S자형 패턴을 형성하는 패턴 동작 프로그램이 저장될 수 있다. N자형 패턴 동작 프로그램의 경우 가속도 변화가 많은 형상에 적합하고, S자형 패턴 동작 프로그램의 경우 연속된 가감속이 많은 형상에 적합하다. N자형 패턴 동작 프로그램이나 S자형 패턴 동작 프로그램의 경우 가속도나 연속된 가감속이 많은 형상을 확인하기 위한 기본 패턴 동작으로 일반적인 공작기계에 프로그램을 추가하는 것이 용이하여 작업자의 편의를 도모하고, 호환성이 증가되어 제품확장이 용이하고, 프로그램 추가에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있다.After the parameter input and the machining path generation step S2, the standard pattern operation
표준 패턴 동작 프로그램 저장 단계(S3) 이후에, 기본 데이터 저장부(42)에 파라메터(P)들에 대한 종류 및 각 파라메터들의 감소량(B)과 증가량(A)을 저장한다. 입력되는 파라메터(P)들과 감소량(B) 및 증가량(A)은 상술한 바와 동일하고 이하 생략한다.After the standard pattern operation program storage step S3, the type of the parameters P and the amount of decrease B and the amount A of the parameters P are stored in the
기본 데이터 저장 단계(S4) 이후에, 기준값 저장부(43)에 기준값(C)과 최소값(D)을 저장한다. 상술한 바와 같이 기준값(C)과 최소값(D)은 사용자가 장비의 상태 등에 따라 임의로 설정할 수 있고, 해당 장비의 반복 측정을 통해 자동으로 최적의 기준값(C)과 최소값(D)이 설정되어 가공 정밀도를 극대화할 수 있다.After the basic data storage step S4, the reference
기준값/최소값 저장 단계(S5) 이후에, 검출부(44)에서 표준 패턴 동작 프로그램의 구동시에 패턴의 각 굴곡부(R)에서 구동부(31)의 현재 지령좌표데이터(Xn)와 위치좌표데이터(Yn)를 검출한다. 검출 방법은 상술한 방법과 동일하여 이하 생략한다.After the reference value / minimum value storing step S5, the current command coordinate data Xn and the position coordinate data Yn of the
검출 단계(S6) 이후에, 검출된 지령좌표데이터(Xn)와 위치좌표데이터(Yn)에 의해 오차범위를 계산부(45)에서 계산한다. 계산 단계(S7)에서 계산방법과 계산식은 상술한 바와 동일하여 이하 생략한다.After the detection step S6, an error range is calculated by the
계산 단계(S7) 이후에, 판단부(46)에서 계산값(K)이 기준값(C)과 최소값(D)의 범위 내인지 여부를 판단한다.After the calculation step S7, the
판단 단계(S8) 이후에, 파라메터(P)들의 가감량을 보정한다.After the determination step S8, the acceleration / decrease amount of the parameters P is corrected.
즉, 보정 단계(S9)는 상술한 바와 같이 계산값(K)이 기준값(C)보다 크거나 같은 경우(K≥C)에는 파라메터(P)들을 기본 데이터 저장부(42)에 저장된 감소량(B)으로 감소시키고, 계산값(K)이 기준값(C) 보다 작고 최소값(D)보다 큰 경우(D<K<C)에는 파라메터(P)들을 기본 데이터 저장부(42)에 저장된 증가량(A)으로 증가시키며, 계산값(K)이 최소값(D) 보다 작거나 같은 경우(K≤D)에는 이전 상태를 유지하도록 보정을 수행한다.That is, in the correction step S9, when the calculated value K is greater than or equal to the reference value C as described above (K≥C), the reduction amount B stored in the
도 7에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계 및 공작기계의 제어방법에 의한 보정이 적용되기 전에는 X축, Y축, Z축, A축, C축의 오차량이 커서 가공 정밀도가 감소하고, 불량품 발생률이 증가하여 자원낭비가 발생하게 된다. 그러나, 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계 및 공작기계의 제어방법에 의한 보정이 적용되기 전에는 X축, Y축, Z축, A축, C축의 오차량 현저히 감소하여 가공 정밀도가 증가하고 신뢰도가 증가할 수 있다.As shown in Figure 7, before the correction by the machine tool and the control method of the machine tool according to the present invention, the error amount of the X-axis, Y-axis, Z-axis, A-axis, C-axis is large, the machining precision is reduced, The incidence of rejects increases, resulting in waste of resources. However, as shown in FIG. 8, before the correction by the machine tool and the control method of the machine tool according to the present invention is applied, the error amount of the X axis, the Y axis, the Z axis, the A axis, and the C axis is significantly reduced, thereby reducing the machining accuracy. Increase and reliability may increase.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계는 가공 파라메터의 가감량을 실시간 및 자동으로 보정함에 따라 공작기계의 종류, 사용환경이나 마모 정도 등에 구애받지 않고 최적의 가공정밀도를 유지하여 불량품 발생을 감소하고, 자원낭비를 예방하며, 가공 파라메터의 가감량을 실시간 및 자동으로 보정함에 따라 이의 보정에 필요한 시간과 비용을 최소화하여 사용자의 편의를 도모하고, 비가공시간 감소에 의해 공작기계의 생산성을 증대시킬 수 있다.Therefore, the machine tool according to the present invention reduces the occurrence of defective products by maintaining the optimum processing accuracy regardless of the type of the machine tool, the use environment or the degree of wear, etc. according to the real-time and automatic correction of the amount of machining parameters It prevents waste and improves the productivity of machine tools by minimizing the time and cost required for the correction by real-time and automatic correction of processing parameters. .
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the art. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
1 : 공작기계, 10 : HMI부
20 : 수치제어부, 30 : PLC,
40 : 제어부,
41 : 표준 패턴 동작 프로그램 저장부,
42 : 기본 데이터 저장부, 43 : 기준값 저장부,
44 : 검출부, 45 : 계산부,
46 : 판단부, 47 : 보정부.1: machine tool, 10: HMI
20: numerical control unit, 30: PLC,
40: control unit,
41: standard pattern operation program storage unit,
42: basic data storage unit, 43: reference value storage unit,
44: detector, 45: calculator,
46: determination unit, 47: correction unit.
Claims (5)
상기 HMI부에 입력된 가공프로그램을 전송받아 공작물을 가공하기 위한 파라메터들을 입력하고 가공 경로를 생성하는 수치제어부;
상기 HMI부 및 상기 수치제어부와의 통신을 통해 상기 가공 경로에 따라 구동부를 구동하는 PLC; 및
표준 패턴 동작 프로그램의 구동시에 패턴의 각 굴곡부에서 발생하는 오차값에 따라 상기 수치제어부에 입력되는 상기 파라메터들의 가감량을 보정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
An HMI unit for inputting a machining program for machining the workpiece;
A numerical control unit which receives the machining program input to the HMI unit, inputs parameters for machining the workpiece, and generates a machining path;
A PLC for driving a drive unit along the processing path through communication with the HMI unit and the numerical control unit; And
And a controller which corrects the amount of the parameter inputted to the numerical controller according to an error value generated at each bent portion of the pattern when the standard pattern operation program is driven.
상기 제어부는,
표준 패턴 동작 프로그램을 저장하는 표준 패턴 동작 프로그램 저장부;
상기 파라메터들에 대한 종류 및 각 파라메터들의 감소량과 증가량을 저장하는 기본 데이터 저장부;
기준값과 최소값을 저장하는 기준값 저장부;
표준 패턴 동작 프로그램의 구동시에 각 굴곡부에서 상기 구동부의 현재 지령좌표데이터와 위치좌표데이터를 검출하는 검출부;
상기 검출부에서 검출된 상기 지령좌표데이터와 상기 위치좌표데이터에 의해 오차범위를 계산하는 계산부;
상기 계산부의 계산값이 상기 기준값 저장부에 저장된 상기 기준값과 상기 최소값의 범위 내인지 여부를 판단하는 판단부; 및
상기 판단부의 판단결과에 따라 상기 파라메터들의 가감량을 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
The method of claim 1,
The control unit,
A standard pattern operation program storage unit for storing a standard pattern operation program;
A basic data storage unit for storing the types of the parameters and the amount of reduction and increase of each parameter;
A reference value storage unit for storing a reference value and a minimum value;
A detection unit for detecting the current command coordinate data and the position coordinate data of the drive unit at each bent portion when the standard pattern operation program is driven;
A calculator configured to calculate an error range based on the command coordinate data and the position coordinate data detected by the detector;
A determination unit determining whether the calculated value of the calculation unit is within a range of the reference value and the minimum value stored in the reference value storage unit; And
And a correction unit for correcting the addition / decrease of the parameters according to the determination result of the determination unit.
상기 보정부는,
상기 계산값이 상기 기준값보다 크거나 같은 경우에는 상기 파라메터들을 상기 기본 데이터 저장부에 저장된 감소량으로 감소시키고, 상기 계산값이 상기 기준값 보다 작고 상기 최소값보다 큰 경우에는 상기 파라메터들을 상기 기본 데이터 저장부에 저장된 증가량으로 증가시키며, 상기 계산값이 상기 최소값 보다 작거나 같은 경우에는 이전 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
The method of claim 2,
The correction unit,
If the calculated value is greater than or equal to the reference value, the parameters are reduced to a reduction amount stored in the basic data storage. If the calculated value is less than the reference value and larger than the minimum value, the parameters are stored in the basic data storage. Increase by a stored increment and maintain a previous state if the calculated value is less than or equal to the minimum value.
상기 표준 패턴 동작 프로그램 저장부에 저장되는 상기 표준 패턴 동작 프로그램은 N자형 또는 S자형 패턴을 형성하는 패턴 동작 프로그램인 것을 특징으로 하는 공작기계.
The method of claim 2,
And the standard pattern operation program stored in the standard pattern operation program storage unit is a pattern operation program for forming an N-shaped or S-shaped pattern.
공작물의 가공하기 위한 파라메터들을 입력하고 가공 경로를 생성하는 단계;
표준 패턴 동작 프로그램을 저장하는 단계;
상기 파라메터들에 대한 종류 및 각 파라메터들의 감소량과 증가량을 저장하는 단계;
기준값과 최소값을 저장하는 단계;
상기 표준 패턴 동작 프로그램의 구동시에 패턴의 각 굴곡부에서 구동부의 현재 지령좌표데이터와 위치좌표데이터를 검출하는 단계;
검출된 상기 지령좌표데이터와 상기 위치좌표데이터에 의해 오차범위를 계산하는 단계;
계산값이 상기 기준값과 상기 최소값의 범위 내인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 파라메터들의 가감량을 보정하는 단계;를 포함하고,
상기 보정하는 단계는,
상기 계산값이 상기 기준값보다 크거나 같은 경우에는 상기 파라메터들을 상기 기본 데이터 저장부에 저장된 감소량으로 감소시키고, 상기 계산값이 상기 기준값 보다 작고 상기 최소값보다 큰 경우에는 상기 파라메터들을 상기 기본 데이터 저장부에 저장된 증가량으로 증가시키며, 상기 계산값이 상기 최소값 보다 작거나 같은 경우에는 이전 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어방법.
Inputting a machining program for machining the workpiece;
Inputting parameters for machining the workpiece and generating a machining path;
Storing a standard pattern operation program;
Storing a type of the parameters and a reduction amount and an increase amount of each parameter;
Storing a reference value and a minimum value;
Detecting current command coordinate data and position coordinate data of the drive unit at each bent portion of the pattern when the standard pattern operation program is driven;
Calculating an error range based on the detected command coordinate data and the position coordinate data;
Determining whether a calculated value is within a range of the reference value and the minimum value; And
Correcting the acceleration / decrease of the parameters;
The correcting step,
If the calculated value is greater than or equal to the reference value, the parameters are reduced to a reduction amount stored in the basic data storage. If the calculated value is less than the reference value and larger than the minimum value, the parameters are stored in the basic data storage. Increasing by a stored increment, and maintaining the previous state if the calculated value is less than or equal to the minimum value.
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