KR20000024604A

KR20000024604A - 수치제어 젯드축의 영점 및 가공원점의 비접촉 자동설정

Info

Publication number: KR20000024604A
Application number: KR1020000008755A
Authority: KR
Inventors: 최용택
Original assignee: 최용택
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2000-05-06

Abstract

본 발명은 수치로 제어되는 Z축이 있는 가공기에서 Z축에 부착된 공구의 기계영점 설정과 Z축의 가공원점(또는 기준점) 설정을 비접촉 자동으로 수행하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 수치로 제어되는 Z축에 부착된 공구 유닛트에 일정한 방향에서 감지거리에 들어온 물체의 유무를 판단할 수 있는 광 혹은 근접센서를 부착하고 가공테이블의 특정 영역에 설치된 Z축의 영점 설정부위에 공구의 끝을 인식할 수 있는 비접촉식 센서를 설치하여 Z축의 기계영점 설정시 Z축을 테이블로 하강시키면서 펄스를 카운터하여 양센서에 감지되는 시점에서 값을 기억하므로서 Z축의 기계적인 영점(기계영점)을 설정하고, 또 임의의 가공물을 테이블에 고정시켰을 때, 가공물의 Z축가공기준점(원점)을 잡는 좌표위치에서 비접촉으로 그 원점을 설정할 수 있는 방법으로서, Z축의 가공기준점이 필요한 어떠한 경우에도 Z축의 수치제어를 활용하여 가공원점을 설정할 수 있다.

Description

수치제어 젯드축의 영점 및 가공원점의 비접촉 자동설정 {Automatic setting of a machine and work origin point of numerically controlled Z axis in proximity way}

간이형 CNC공작기, 직교좌표 로보트 혹은 컴퓨터제어 조각기등에서, 수치제어 Z축을 구비한 경우에 공구를 새롭게 교체하거나 또는 작업을 하기위하여 전원을 켜게되면, 최초의 작업을 시작하기전 반드시 X,Y, Z각축에 대한 영점을 설정하여야 한다. 즉 기계적인 원점의 위치와 제어기(콘트롤러)내의 좌표계산 기준점을 일치시키는 것이다. 이때, X,Y 축의 한쪽 끝에는 리미트 스윗치를 설치하고 축의 다른 한쪽에는 접촉식 혹은 비 접촉식 센서 또는 스윗치를 설치하여 이 점을 기준점으로 영점을 설정하는데, X,Y는 축의 길이가 항상 일정하므로 영점설정의 수행과정이 자동으로 이루어 지는것이 일반적이고 보편화되어 있다. 이에 비하여 Z축에는 길이가 일정하지 않은 공구가 부착되므로, Z축의 총길이는 공구에 따라 일정하지 않다. 따라서 Z축의 영점을 설정하는데에는 육안으로 공구끝을 보면서 수동조작으로 공구의 끝이 하강하여 가공테이블등에 접촉되는 시점에서 Z축의 영점을 설정하거나, 혹은 접촉식 센서로 인식하게 하여 설정하게 되며, Z축의 가공원점은 가공물의 높이를 제어기에 수동으로 입력시키거나 또는 육안으로 공구의 하강을 확인하며 가공물에 근접시키면서 설정하게 되는 것이 일반적이다.

그런데 이러한 방법은 다음과 같은 문제점을 안고 있다.

첫째, 육안의 확인에 의한 수동조작과 접촉식은 Z축의 하강조작을 하면서 공구의 끝이 작업테이블의 상면에 접촉하는 순간을 포착하여 조작을 정지하고 그 점에서 영점을 설정하여야 하기 때문에 그 자체가 힘들고 생산성이 떨어진다.

둘째, 상기의 방법은 접촉시점의 포착에 대한 오차등으로 정확도가 떨어진다.

셋째, 가공물을 테이블에 고정시키고, 가공물의 상면에 공구의 끝이 접촉될 때까지 Z축을 육안으로 보면서 하강시키고 그 접촉을 육안판별하여야 하기 때문에조작이 번거롭고 생산성이 많이 떨어진다.

넷째, 가공물의 가공원점 설정을 위하여 가공물의 높이를 제어기에 입력시키는 경우, 가공물의 고정작업 완료후 추가로 가공물의 높이를 매번 제어기에 입력하여야 하는 번거로움이 있고 가공물의 고정과정에서 가공물의 밑면에 고정을 위한 부착물이 들어가면 가공물의 높이를 다시 측정하여야 하는 별도의 작업이 필요하다.

본 발명은 위에 언급한 여러문제를 해결하면서, 공구의 교환 또는 전원을 넣은 후 최초의 작업을 시작하기전 작업자의 별도 개입없이도 용이하게 자동으로 Z축의 영점설정을 할 수 있게하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 가공물을 작업테이블에 고정시킨후 일일이 작업자가 Z축의 가공원점을 잡기 위한 번거로운 조작없이 자동설정되므로 그 많큼 작업자의 생산성을 높이고 수작업으로 설정하는데서 발생할 수 있는 오차를 제거할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존하는 수치제어 스프트웨어를 간단히 활용하고 두개의 센서만 부착하므로서 최소의 비용으로 비접촉 자동설정을 이룩하는 것으로 기존하는 가공기에도 부착이 용이하다.

도1은 본 발명에 따라 자동설정장치를 구성하는 센서들과 신호연결선 및 제어장치

도2는 본 발명을 구성하는 두가지 센서의 위치를 나타내는 도면

도3은 가공테이블에 가공물을 고정시켰을 때, 가공물의 가공상면을 센서가 감지하는 것을 나타내는 도면

도4는 영점설정을 위한 수행도

도5는 가공원점의 설정을 위한 수행도

본 발명은 수치제어 Z축의 가공기에서 Z축의 기계적인 영점 및 가공원점을 비접촉으로 자동설정하는데, 먼저 도2에서 가공테이블(도2-4) 윗면에 Z축의 영점설정을 위하여 특정의 위치에 공구의 끝을 감지하는 광센서 혹은 비접촉 근접센서등(센서2A, 도2-2)을 부착하거나, 또는 Z축을 지지하는 기둥(도2-5)에 가공테이블을 면하는 쪽으로 가공테이블에서 부터 일정한 높이에 Z축의 공구끝을 감지할 수 있는 광센서 혹은 비접촉 근접센서(센서2B,도2-3)를 부착시킨다. Z축에는 공구와 함께 특정의 방향과 거리의 범위에 물체가 존재하면 이를 감지할 수 있는 광센서 혹은 근접센서(센서1,도2-1)를 부착한다. 그리고 양센서의 신호를 Z축의 제어기(콘트롤러: 도1-1)에 연결하는 신호선(도1-6)으로 구성시켜 제어기(콘트롤러)의 제어소프트웨어로서, 특수한 장치없이도 Z축의 영점을 자동으로 설정할 수 있는 특징이 있다.

본 발명에 의한 Z축의 기계적인 영점 및 가공원점의 설정수행과정은 다음과 같다. 설명의 편의성을 위하여 가공테이블에 부착된 센서2A(도2-2)의 경우를 예로 삼는다. 그러나 기둥에 있는 센서2B(도2-5)의 경우도 동일한 논리로 적용된다.

먼저 영점수행 과정이 시작되면, X,Y의 영점설정이 자동으로 수행된다. 그리고 설정된 X,Y,축의 영점을 기준으로 하여 Z축이 영점설정을 수행할 수 있는 좌표로 Z축을 이송 시킨다. 그런후 도4-3에서의 수행과정과 같이 Z축에 부착된 센서1 (도1-7)에 가공테이블이 감지되었는지를 제어소프트웨어가 확인하여 감지되고 있다면(도4-3), Z축의 하강펄스 값을 정확히 카운트할 수 없으므로, 도1-1의 제어기(콘트롤러)의 제어 소프트웨어는 펄스를 드라이브(도1-2)로 보내어 모타(도1-3)를 구동시키고, Z축에 부착된 가공기(스핀들모터등, 도1-4)를 가공테이블이 감지되지 않는 선까지 상승시킨다. 그리고 나서 하강펄스 카운트를 "0"으로 설정한 다음, Z축을 같은 방법으로 하강시킨다(도4-4). 센서1(도1-7)의 감지거리가 공구(도1-9)의 길이와 센서(도1-8)의 높이보다 충분히 길어서 센서1(도1-7)에 가공테이블의 상면이 항상 먼저 감지된다. 따라서 센서1(도1-7)에 감지신호가 오면, 이때부터 제어기(도1-1)는 Z축을 하강시키는 펄스를 카운터하여 기억하면서 Z축을 계속하강시킨다. 센서2A(도1-8)에 공구(도1-9)의 끝이 감지되면, Z축은 즉시 하강을 멈추고 지금까지의 하강펄스의 값을 거리로 환산하고 이를 저장하여 둔다(도4-8). 이 거리는 센서1(도1-7)에 가공테이블(도1-5)이 감지되는 시점에서 공구끝과 센서2A(도1-8)와의 간격거리가 된다. 제어소프트웨어에는 미리 입력되어진 센서2A(도1-8)의 높이가 저장되어 존재하므로 Z축의 기계적인 영점은 이 입력되어진 값을 오프셋시켜서 영점을 설정하게 된다(도4-10). 또한 센서1(도1-7)이 가공테이블(도1-5)을 감지하는 시점에서 공구끝(도1-9)과 가공테이블의 윗면 사이의 거리(도4-8)도 산출된다. 이 거리는 제어소프트웨어가 저장하고 있어면서 차후 가공물의 가공원점을 자동으로 설정하는데 사용한다.

도면3에서 가공물(도3-1)이 가공테이블(도3-2)에 고정되면, 제어소프트웨어는 Z축을 가공물의 가공원점을 잡기위한 좌표로 센서1(도3-3)이 감지할 수 있게 이곳으로 이동하여 위치시킨다(도5-2). 그런후 센서1(도3-3)에 가공물이 감지되면, Z축을 서서히 상승시킨다(도5-3). 센서1(도3-3)에 감지신호가 사라지면 다시 Z축을 서서히 하강시켜서(도5-5) 센서1(도3-3)에 감지되는 시점에서 정지한다. 그 시점의 Z축위치에서, 이미 저장된 값(도4-8)의 거리를 오프셋하면 가공물에 대한 Z축의 가공원점이 설정된다.

또한 가공물의 높이가 일정하지 않아 Z축이 각기 다른 좌표에서 Z축 가공원점을 설정하여야 하는 경우에도, 제어소프트웨어는 각기 다른 Z축의 좌표로 센서1(도3-3)의 초점을 이동시켜 그때마다 센서1(도3-3)에 가공물의 표면이 감지될 때까지 Z축을 하강시키고 센서1(도3-3)에 감지되는 순간의 시점에서 상기와 같은 방법으로 기억된 값으로 오프셋드하여 가공원점을 설정한다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 수치로 제어되는 Z축의 영점 설정과 가공물의 가공원점(기준점)을 설정하는데 있어서, 특성을 갖춘 센서 2개를 설치하고, 수치제어의 특성을 이용하여 간단히 Z축의 영점과 가공물의 높이 및 가공원점을 비접촉으로 설정할 수 있다.

이것은 매번 가공공구를 교환할 때마다 공구의 길이가 상이하여 Z축의 영점을 새로이 설정하는데 소요되는 시간과 노력을 절약할 수 있고, 높이가 다른 가공물을 가공테이블에 고정시켰을 때 매번 가공원점을 설정하기 위하여 행하는 수작업이나 혹은 가공물의 높이를 측정하여 입력하는 번거로움을 들 수 있다.

또한 자동설정을 구현하기 위하여 많은 비용을 들여서 그 장치를 장착하는 현재의 방식과 달리, 수치제어 소프트웨어의 간단한 변경과 두개의 센서를 설치하므로서 구현될 수 있기 때문에 용이하게 설치하면서도 자동설정의 편이성을 그대로 실현할 수 있다.

Claims

직교좌표 로보트, 간이형CNC 공작기, 컴퓨터제어 조각기등에 있어 수치로 제어되는 Z축에 대한 기계적인 영점을 자동으로 설정하고, 가공물에 대한 Z축의 가공원점을 자동으로 설정하는 장치에 있어서, 두개의 센서를 이용하여, 하나는 가공테이블의 특정영역 또는 Z축을 지지하는 기둥의 밑면에 설치하여, Z축에 부착된 공구의 끝을 비접촉으로 감지하도록 하고, 또 하나는 Z축에 부착된 가공기의 위치에 설치하여 가공테이블의 윗면을 일정한 거리에서 감지하도록 하여 양센서가 감지하는 구간 사이에 Z축을 이송시키는 하강펄스를 카운트하면서 Z축의 원점을 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 수치로 제어되는 Z축의 비접촉 자동 원점설정장치.
제1항에 있어서 Z축의 제어소프트웨어가 Z축의 기계적인 영점설정 수행과정에서, Z축에 부착된 센서로 부터 감지신호를 수신한 후, 가공테이블 특정영역 혹은 Z축을 지지하는 기둥의 밑면에 부착된 센서에서 공구의 끝이 감지된 신호를 수신할 때까지의 하강펄스 값과, 가공테이블 혹은 기둥에 부착된 센서의 높이만큼 값을 합하여 이를 오프셋트 값으로 하고, Z축에 부착된 센서에 가공물의 상면이 감지되면 즉시, 가공원점이 설정되는 것을 특징으로하는 수치제어용 Z축의 비접촉 가공원점 자동설정장치.