KR100200208B1 - Backlash modification method of machine - Google Patents
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Abstract
개시된 공작기계의 백래쉬 보정방법은 공구 또는 공작물이 설치되어 있는 테이블의 이송 종류에 따라 상이하게 나타나는 백래쉬를 모두 보정하는 것이다.The disclosed backlash correction method of the machine tool corrects all backlashes that appear differently depending on the type of the table on which the tool or the workpiece is mounted.
피드포워드 값에 따라 공구 또는 공작물이 설치되어 있는 테이블의 현재 진행방향을 인지하는 현재 테이블 진행방향 인지단계; 상기 현재 테이블 진행방향 인지단계에서 인지된 테이블의 현재 진행방향 및 원점 복귀방향을 비교하고 비교 결과에 따라공작기계의 백래쉬 보정방향 및 백래쉬 보정량을 결정하는 백래쉬 보정방향/보정량 결정단계; 상기 백래쉬 보정방향/보정량 결정단계에서 결정된 백래쉬 보정량에 따라 백래쉬의 증분 값을 결정하는 백래쉬 증분 값 결정단계; 및 상기 백래쉬 증분 값 결정단계에서 결정된 백래쉬 증분 값에 따라 실제 백래쉬 보정량을 산출하는 실제 백래쉬 보정량 산출단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Determining whether a current table advance direction recognizes a current progress direction of a table in which a tool or a workpiece is installed according to a feed forward value; A backlash correction direction / correction amount determining step of comparing the current traveling direction of the table recognized in the current table traveling direction recognition step and the origin return direction and determining a backlash compensation direction and a backlash compensation amount of the machine tool according to the comparison result; A backlash incremental value determination step of determining an incremental value of a backlash in accordance with the backlash correction amount determined in the backlash correction direction / correction amount determination step; And an actual backlash correction amount calculating step of calculating an actual backlash correction amount in accordance with the backlash increment value determined in the backlash incremental value determination step.
Description
본 발명은 공작기계에서 공구 또는 공작물이 설치되어 있는 테이블을 급속 이송시키면서 펀칭 및 보링(boring) 등의 작업을 하거나, 테이블을 느린 속도로 이송시키면서 원호 가공 및 직선 가공 등의 작업을 할 경우에 발생되는 백래쉬(backlash)를 모두 보정할 수 있는 공작기계의 백래쉬 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a machine tool that performs a work such as punching and boring while rapidly transferring a table on which a tool or a workpiece is installed, or when a work such as arc processing or straight processing is performed while a table is transferred at a slow speed And a backlash correction method for correcting backlash in a machine tool.
일반적으로 공작기계에서 공작물의 가공 정도 및 정밀도를 좌우하는 요인 중에 백래쉬가 있다. 상기 백래쉬의 양은 볼 스크류의 조립상태와, 공구 또는 공작물이 설치되어 있는 테이블 자체의 마찰력과, 동력을 발생하는 서보 모터의 힘 등에 의해서 다르게 나타나는 것으로 통상적으로 새로 조립이 끝난 공작기계에서는 약 3~4㎛정도의 백래쉬가 발생된다.BACKGROUND ART [0002] In general, backlash is one of the factors that determine the machining accuracy and precision of a workpiece in a machine tool. The amount of the backlash differs depending on the assembled state of the ball screw, the frictional force of the table or the table on which the tool or the workpiece is installed, and the force of the servo motor generating the power. Generally, in the newly assembled machine tool, Backlash of about 탆 is generated.
상기 백래쉬의 양은 공작기계에 따라 항상 일정한 것이 아니고, 테이블의 이송속도에 따라 상이하게 나타난다.The amount of the backlash is not always constant depending on the machine tool but varies depending on the feeding speed of the table.
즉, 테이블을 급속 이송시키면서 펀칭 및 보링(boring) 등의 작업을 할 경우에 발생되는 백래쉬의 양과, 테이블을 느린 속도로 절삭 이송시키면서 원호 가공 및 직선 가공 등의 작업을 할 경우에 발생되는 백래쉬의 양은 서로 상이하게 나타난다.That is, the amount of backlash generated when punching and boring operations are carried out while rapidly moving the table, and the amount of backlash generated when the table is moved at a slow speed while performing arc processing or straight processing. The quantities appear to be different from each other.
제1도는 통상적인 원호 가공의 진원도 특정결과를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining the roundness specific result of a conventional arc machining.
이에 도시한 바와 같이 백래쉬나 마찰력이 큰 공작기계에서는 동력을 발생하는 서보 모터가 반전할 경우에는 큰 지연요소가 발생하게 된다.As shown in the figure, in a machine tool having a large backlash or frictional force, a large delay element is generated when the servomotor that generates power is inverted.
그러므로 원호 가공 등을 할 경우에 상기 발생하는 큰 지연요소에 의하여 서보 모터의 방향이 바뀌는 네부분(상한)에서 가공오차(상한돌기)가 크게 발생하게 되고, 이러한 백래쉬니 마찰력에 의한 가공오차(상한돌기)를 감소시키기 위해서 백래쉬 보정을 수행하게 된다.Therefore, in the case of circular arc machining or the like, a machining error (upper limit projection) is largely generated in four portions (upper limit) where the direction of the servo motor is changed due to the large delay element generated, and the machining error Backlash compensation is performed in order to reduce the projection.
서보 모터의 이송 방향이 바뀌는 부분에서 미리 측정된 백래쉬 양을 보정하여 서보 모터의 이송량을 생성함으로써 향상된 원호 가공 정도를 얻을 수 있는 것으로 종래의 백래쉬 보정은 원호 가공 등에서 나타나는 백래쉬의 양을 측정하여 보정하고 있다.The amount of backlash measured in advance at the portion where the servo motor is to be changed is corrected to generate the amount of feed of the servomotor, thereby achieving an improved degree of arc machining. In the conventional backlash correction, the amount of backlash, have.
그러나 실제 공작기계에서 나타나는 백래쉬의 양은 테이블의 이송 속도가 빠른 경우와, 테이블의 이송 속도가 느린 경우에 따라 서로 차이가 있으므로 종래와 같이 원호 가공할 경우에 나타나는 백래쉬만을 보정해서는 높은 가공정도를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.However, since the amount of backlash in the actual machine tool differs depending on the case where the table is conveyed at a high speed and the table is conveyed at a low speed, it is possible to obtain a high degree of processing by correcting only the backlash, There was no problem.
따라서 본 발명의 목적은 공작기계에서 테이블의 이송 속도가 빠른 경우와, 테이블의 이송 속도가 느린 경우에 따라 발생되는 백래쉬를 모두 보정하여 높은 가공 정도를 얻을 수 있도록 하는 공작기계의 백래쉬 보정방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a backlash compensation method for a machine tool capable of correcting both backlashes generated when a table is conveyed at a high speed in a machine tool and when a table is conveyed at a low speed, .
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공작기계의 백래쉬 보정방법에 따르면, 피드포워드 값에 따라 공구 또는 공작물이 설치되어 있는 테이블의 현재 진행 방향을 인지하는 현재 테이블 진행방향 인지단계; 상기 현재 테이블 진행방향 인지 단계에서 인지된 테이블의 현재 진행방향 및 원점 복귀방향을 비교하고 비교 결과에 따라 공작기계의 백래쉬 보정방향 및 백래수 보정량을 결정하는 백래쉬 보정방향/보정량 결정단계; 상기 백래쉬 보정방향/보정량 결정단계에서 결정된 백래쉬 보정량에 따라 백래쉬의 증분 값을 결정하는 백래쉬 증분 값 결정단계; 및 상기 백래쉬 증분 값 결정단계에서 결정된 백래쉬 증분 값에 따라 실제 백래쉬 보정량을 산출하는 실제 백래쉬 보정량 산출단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of correcting a backlash of a machine tool, the method comprising: recognizing a current table travel direction of a table on which a tool or a workpiece is installed according to a feed forward value; A backlash correction direction / correction amount determining step of comparing the current traveling direction and the returning direction of the table recognized in the current table traveling direction recognition step and determining the backlash compensation direction and backlash compensation amount of the machine tool according to the comparison result; A backlash incremental value determination step of determining an incremental value of a backlash in accordance with the backlash correction amount determined in the backlash correction direction / correction amount determination step; And an actual backlash correction amount calculating step of calculating an actual backlash correction amount in accordance with the backlash increment value determined in the backlash incremental value determination step.
제1도는 통상적인 원호 가공의 진원도 측정결과를 설명하기 위한 도면.FIG. 1 is a diagram for explaining roundness measurement results of a typical circular arc machining. FIG.
제2도는 본 발명의 공작기계의 백래쉬 보정방법을 보인 신호 흐름도.FIG. 2 is a signal flow diagram showing a backlash correction method of the machine tool of the present invention. FIG.
제3도는 본 발명의 공작기계의 백래쉬 보정방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining a backlash correction method of the machine tool of the present invention. FIG.
이하, 첨부된 도 2 및 도 3의 도면을 참조하여 본 발명의 공작기계의 백래쉬 보정방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, the backlash correction method of the machine tool of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIG. 2 and FIG.
제2도는 본 발명의 공작기계의 백래쉬 보정방법을 보인 신호 흐름도이다.FIG. 2 is a signal flow chart showing the backlash correction method of the machine tool of the present invention.
이에 도시된 바와 같이 본 발명의 공작기계의 백래쉬 보정방법은, 피드포워드 값에 따라 공구 또는 공작물이 설치되어 있는 테이블의 현재 진행방향을 인지하는 현재 테이블 진행방향 인지단계(S10)와, 상기 현재 테이블 진행방향 인지단계(S10)에서 인지된 테이블의 현재 진행방향 및 원점 복귀방향을 비교하고 비교 결과에 따라 공작기계의 백래쉬 보정방향 및 백래쉬 보정량을 결정하는 백래쉬 보정방향/보정량 결정단계(S20)와, 상기 백래쉬 보정방향/보정량 결정단계(S20)에서 결정된 백래쉬 보정량에 따라 백래쉬의 증분 값을 결정하는 백래쉬 증분 값 결정단계(S30)와, 상기 백래쉬 증분 값 결정단계(S30)에서 결정된 백래쉬 증분 값에 따라 실제 백래쉬 보정량을 산출하는 실제 백래쉬 보정량 산출단계(S40)로 이루어진다.As shown in the figure, the backlash correction method of the machine tool of the present invention includes a step S10 of recognizing the current traveling direction of a table on which a tool or a workpiece is installed according to a feed forward value, A backlash correction direction / correction amount determination step (S20) of comparing the current traveling direction of the table recognized in the traveling direction recognition step (S10) and the origin return direction and determining a backlash correction direction and a backlash correction amount of the machine tool according to the comparison result; A backlash incremental value determination step (S30) of determining an incremental value of a backlash in accordance with the backlash correction amount determined in the backlash correction direction / correction amount determination step (S20), and a backlash incremental value determination step (S30) based on the backlash incremental value determined in the backlash incremental value determination step And an actual backlash correction amount calculating step (S40) for calculating an actual backlash correction amount.
상기 현재 테이블 진행방향 인지단계(S10)는, 피드포워드 값을 체크하는 제 11 단계(S11)와, 상기 제 1 단계(S11)의 판단결과 피드포워드 값이 플러스 값일 경우에 현재 테이블 진행방향이 역방향(-)임을 인지하느느 제 12 단계와, 상기 제 11단계의 판단결과 피드포워드 값이 마이너스 값일 경우에 현재 테이블 진행방향이 정방향(+)임을 인지하는 제 13 단계(S13)로 이루어진다.The step of determining whether the current table travel direction is S11 includes the following steps of: checking a feedforward value; S11; determining whether the current table travel direction is a reverse direction when the feed forward value is a positive value as a result of the first step S11; (Step S13) of recognizing that the current table travel direction is positive (+) when the feed forward value is a minus value as a result of the determination of step 11).
상기 백래쉬 보정방향/보정량 결정단계(S20)는, 테이블의 현재 진행방향과 원점 복귀방향이 다른지를 체크하는 제 21 단계(S21)와, 상기 제 21 단계(S21)에서 테이블의 현재 진행방향과 원점 복귀방향이 다를 경우에 백래쉬의 보정방향을 정방향(+)으로 설정하는 제 22 단계(S22)와, 상기 제 21 단계(S21)의 판단결과 테이블의 현재 진행방향과 원점 복귀방향이 같을 경우에 백래쉬의 보정방향을 역방향(-)으로 설정하는 제 23 단계(S23)와, 상기 제 22 단계(S22) 및 제 23 단계(S23)에서 설정된 백래쉬의 보정방향이 단위 백래쉬 보정량을 승산하여 현재 백래쉬 보정량을 결정하는 제 24 단계(S24)로 이루어진다.The backlash compensation direction / correction amount determination step S20 includes a twenty-first step S21 of checking whether the current traveling direction of the table is different from the returning direction of the origin, A twenty-second step (S22) of setting a correcting direction of backlash to a positive direction when the return direction is different, and a twenty-second step (S22) of setting a backlash correction direction to a positive direction when the return direction is different, And the correction direction of the backlash set in the twenty-second step S22 and the twenty-third step S23 is multiplied by the unit backlash compensation amount to set the current backlash compensation amount as the backlash compensation amount (Step S24).
상기 백래쉬 증분 값 결정단계(S30)는, 상기 백래쉬 보정방향/보정량 결정단계(S20)에서 결정된 백래쉬 보정량의 크기를 체크하는 제 31 단계(S31)와, 상기 제 31 단계(S31)의 판단결과 현재 백래쉬 보정량이 '0'보다 클 경우에 현재 백래쉬 보정량에서 기계의 백래쉬 보정량을 감산하여 백래쉬의 증분 값을 결정하는 제 32 단계(S32)로 이루어진다.The backlash incremental value determination step S30 includes a 31st step S31 of checking the size of the backlash correction amount determined in the backlash correction direction / correction amount determination step S20, And a thirty-second step (S32) of determining an increment of the backlash by subtracting the backlash correction amount of the machine from the current backlash correction amount when the backlash correction amount is larger than "0".
상기 실제 백래쉬 보정량 산출단계(S40)는, 상기 백래쉬 증분 값이 '0'이상인지를 체크하는 제 41 단계(S41)와, 상기 제 41 단계(S41)의 판단결과 백래쉬 증분 값이 '0' 이상일 경우에 상기 백래쉬 증분 값과 단위 백래쉬 보정량을 승산하는 제 42 단계(S42)와, 상기 제 42 단계(S42)에서 승산된 값이 '0' 이상인지를 체크하는 제 43 단계(S43)와, 상기 제 43 단계(S43)의 상기 승산된 값이 '0' 이하일 경우에 승산된 값을 '0'으로 인지하는 제 44 단계(S44)와, 상기 제 43 단계(S43)에서 상기 승산된 값이 '0' 이상이거나 상기 제 44 단계(S44)에서 승산된 값을 '0'으로 인지하였을 경우에 공작기계의 백래쉬 양에 승산된 값을 가산하여 실제의 백래쉬 보정량을 산출하는 제 45 단계(S로 이루어진다.The actual backlash correction amount calculation step S40 may include a step S41 of checking whether the backlash increment value is greater than or equal to 0 and a backlash increment value greater than or equal to 0 as a result of the determination in the forty- A step (S42) of multiplying the backlash increment value by the unit backlash compensation amount, and a step (S43) of checking whether the value multiplied by the step (S42) is equal to or larger than "0" A step S44 of recognizing the multiplied value as '0' when the multiplied value of the step S43 is equal to or less than '0', and a step S44 of recognizing the multiplied value as '0' (Step S) of calculating an actual backlash correction amount by adding the value multiplied to the backlash amount of the machine tool in the case where the value obtained by multiplying by 0 in the step S44 or the value multiplied by the step S44 is '0' .
상기와 같이 이루어진 본 발명의 공작기계의 백래쉬 보정방법은 기본적으로 백래쉬의 양만큼 서보 모터의 위치를 조정함으로써 백래쉬를 보정하는 것이다.The above-described backlash correction method of the present invention basically corrects the backlash by adjusting the position of the servo motor by the amount of backlash.
여기서 백래쉬의 양에 두 가지가 있다는 것을 고려해야 한다.It should be noted here that there are two kinds of backlash.
즉, 공작기계가 구멍 가공 및 펀칭 등의 위치 결정모드로 테이블을 빠른 이송 속도로 움직일 경우의 백래쉬 양과, 원호 가공 및 직선 가공 등의 절삭 이송모드로 테이블을 느린 이송 속도로 움직일 경우에 나타나는 백래쉬의 양이 서로 상이하며, 이 상이한 두 가지의 백래쉬를 모두 보정할 수 있어야 한다.That is, the amount of backlash when the machine tool moves the table at a high feed rate in a positioning mode such as hole machining and punching, and the amount of backlash that occurs when the table is moved at a slow feed rate in a cutting feed mode such as arcuate machining or straight machining The amounts are different from each other, and it is necessary to be able to correct both of these different backlashes.
백래쉬를 보정하기 위한 파라메터는 두 가지가 있는 것으로 공작기계의 백래쉬 양과, 백래쉬를 보정할 경우에 1ms마다 보정하는 단위 백래쉬 보정량이다.There are two parameters for correcting the backlash, that is, the backlash amount of the machine tool and the unit backlash correction amount that is corrected every 1 ms when the backlash is corrected.
공작기계의 백래쉬를 보정하는 방법은 제3도에서 도시된 바와 같이 서보 모터의 목표위치 증분 값이 플러스에서 마이너스 또는 마이너스에서 플러스로 반전되는 순간이 서보 모터의 방향이 바뀌는 순간이다.As shown in FIG. 3, the method of correcting the backlash of the machine tool is the moment when the target position increment value of the servo motor is inverted from plus to minus or from minus to plus to change the direction of the servo motor.
상기 서보 모터의 방향이 바뀌는 순간을 판별하는 방법은 상기 현재 테이블 진행방향 인지단계(S10)에서 피드포워드 값에 의해 판별한다.The method of determining the moment when the direction of the servomotor changes is determined by the feed forward value in step S10, which is the current table travel direction.
즉, 제2도에서 도시된 바와 같이 현재 테이블 진행방향 인지단계(S10)의 제11단계(S11)에서 피드포워드 값을 체크하여, 피드포워드 값이 플러스 값일 경우에 제12단계(S12)에서 테이블의 현재 진행방향이 역방향임을 인지하고, 피드포워드 값이 마이너스일 경우에 제13단계(S13)에서 테이블의 현재 진행방향이 정방향임을 인지한다.That is, as shown in FIG. 2, if the feed forward value is a positive value in the eleventh step S11 of step S10, whether the current table feed direction is positive or not, then in step S12, And if the feed forward value is negative, it is recognized that the current traveling direction of the table in the thirteenth step S13 is the forward direction.
여기서, 피드포워드 값을 공작기계를 구동하는 서보 모터의 위치 지령 값의 증분 값이다.Here, the feed forward value is an increment of the position command value of the servo motor that drives the machine tool.
이와 같이 하여 테이블의 진행방향이 인지되면, 백래쉬 보정방향/보정량 결정단계(S20)의 제21단계(S21)에서 테이블의 진행방향과 원점 복귀방향이 서로 다른지를 체크한다. 체크 결과 테이블의 진행방향과 원점 복귀방향이 서로 다를 경우에 제22단계(S22)에서 백래쉬의 보정방향을 정방향으로 설정하고, 테이블의 진행방향과 원점 복귀방향이 같을 경우에 제23단계(S23)에서 백래쉬의 보정방향을 역방향으로 설정한다. 상기 제22단계(S22) 및 제23단계(S23)에서 백래쉬의 보정방향이 설정되면, 다음의 제24단계(S24)에서 단위 백래쉬의 보정량에 보정방향을 승산하여 현재 백래쉬 보정량을 결정한다.When the progress direction of the table is recognized in this way, it is checked whether the proceeding direction of the table and the returning direction of the home are different in the twenty-first step S21 of the backlash correction direction / correction amount determination step S20. If it is determined in step S22 that the forward direction of the table is different from the origin return direction, the correction direction of the backlash is set in the forward direction in step S22. If the forward direction of the table and the return direction of the origin are the same, The backlash correction direction is set in the reverse direction. If the correction direction of the backlash is set in the 22nd step (S22) and the 23rd step (S23), the current backlash compensation amount is determined by multiplying the correction amount of the unit backlash by the correction direction in the next 24th step (S24).
이와 같이 하여 현재 백래쉬 보정량이 결정되면, 백래쉬 증분 값 결정단계(S30)의 제31단계(S31)에서 백래쉬 보정량을 체크하고, 체크 결과 백래쉬 보정량이 '0' 이하일 경우에 단계(S50)에서 백래쉬 보정량을 '0'으로 인지한다. 그리고 체크 결과 백래쉬 보정량이 '0' 이상일 경우에는 제32단계(S32)에서 현재 백래쉬 보정량에서 공작 기계의 전체 백래쉬 보정량을 감산하여 백래쉬의 증분 값을 결정한다.If the current backlash correction amount is determined in this way, the backlash correction amount is checked in the 31st step S31 of the backlash incremental value determination step S30, and when the backlash correction amount is equal to or smaller than 0, the backlash correction amount Is recognized as " 0 ". If the backlash correction amount is greater than or equal to '0' as a result of the check, the backlash correction amount is subtracted from the current backlash correction amount in step S32 to determine the increment of the backlash.
여기서, 공작 기계의 전체 백래쉬 보정량은 현재 테이블의 이송이 위치 결정의 이송 또는 절삭 이송에 따라 상이하다.Here, the entire backlash correction amount of the machine tool differs depending on the feed of the current table or the feed of the cutting.
이와 같이 하여 백래쉬의 증분 값이 결정되면, 실제 백래쉬 보정량 산출단계(S40)의 제41단계(S41)에서 백래쉬 증분 값이 '0' 이상인지를 체크한다. 체크 결과 백래쉬 증분 값이 '0' 이상일 경우에 제42단계(S42)에서 백래쉬 증분 값과 단위 백래쉬 보정량을 승산하고, 제43단계(S43)에서 그 승산한 값이 '0' 이상인지를 체크한다. 상기 제43단계(S43)에서 승산한 값이 '0'보다 작을 경우에 제44단계(S44)에서 공작기계의 승산 값을 '0'으로 인지하고, 승산 값이 '0' 이상일 경우에 제45단계(S45)에서 공작기계의 백래쉬 양에 승산 값을 가산하여 실제 백래쉬의 양을 산출한다.When the incremental value of the backlash is determined in this manner, it is checked in step 41 (S41) of the actual backlash correction amount calculation step S40 whether or not the backlash increment value is equal to or larger than "0". If the backlash increment value is greater than or equal to '0' as a result of the check, the backlash increment value and the unit backlash correction amount are multiplied in step S42 (S42), and it is checked whether the multiplied value is greater than or equal to 0 in step S43 . If the value multiplied by the step S43 is smaller than 0, the multiplication value of the machine tool is recognized as '0' in step S44, and if the multiplication value is equal to or larger than '0' In step S45, the amount of actual backlash is calculated by adding the multiplication value to the backlash amount of the machine tool.
이와 같이 산출한 백래쉬의 양은 공작기계에서 위치 결정의 이송 및 절삭 이송에 따라 발생되는 백래쉬로서 공작기계를 제어하는 제어부(도면에 도시되지 않았음)로 상기 산출한 백래쉬의 양을 입력하여 백래쉬를 보정한다.The amount of backlash calculated in this manner is a backlash generated in accordance with the feed of positioning and cutting feed in the machine tool, and the amount of the calculated backlash is input to a control unit (not shown in the figure) for controlling the machine tool to correct the backlash do.
이상에서와 같이 본 발명은 공작기계에서 위치 결정의이송 및 절삭 이송에 따라 발생되는 백래쉬의 양을 모두 검출하여 보정함으로써 공작기계의 정밀도를 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can improve the accuracy of the machine tool by detecting and correcting the amount of backlash generated in the machine tool in accordance with the positioning and cutting feed.
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Family Applications (1)
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1996
- 1996-10-02 KR KR1019960043760A patent/KR100200208B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR19980025585A (en) | 1998-07-15 |
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