초록 ▼

공작기계의 핵심 전장품 국산화를 위하여 CNC 상위 제어기와 서보 드라이브 그리고 스핀들 드라이브를 개방형 네트워크 기반으로 개발

· CNC 상위 제어기를 개발하여 개방형 통신을 통해 서보/스핀들 드라이브를 64축까지 제어
· 서보 드라이브를 개발하여 제어 주기 1kHz에서, 위치 정밀도 5㎛를 달성하고, 서보용 네트워크 표준 인터페이스를 적용하였다. 또한 개방형 절대값 엔코더용 시리얼 통신 보드를 개발
· 스핀들 속도 제어를 0.1% 정밀도로 17,000 rpm까지 달성하였고, 3% 속도 정밀도의 Senso

공작기계의 핵심 전장품 국산화를 위하여 CNC 상위 제어기와 서보 드라이브 그리고 스핀들 드라이브를 개방형 네트워크 기반으로 개발

· CNC 상위 제어기를 개발하여 개방형 통신을 통해 서보/스핀들 드라이브를 64축까지 제어
· 서보 드라이브를 개발하여 제어 주기 1kHz에서, 위치 정밀도 5㎛를 달성하고, 서보용 네트워크 표준 인터페이스를 적용하였다. 또한 개방형 절대값 엔코더용 시리얼 통신 보드를 개발
· 스핀들 속도 제어를 0.1% 정밀도로 17,000 rpm까지 달성하였고, 3% 속도 정밀도의 Sensorless 벡터제어 알고리즘과 모터 파라미터 Offline, Online 추정 기능을 개발
· 개방형 통신 네트워크를 통해 100㎲의 통신주기로 CNC 상위 제어기, 서보/스핀들 드라이브를 연결하였으며, Distributed-clock을 기반으로 고속 동기화를 실현하였고, 표준 적합성을 검증
· 개발된 CNC, 서보/스핀들 드라이브를 가공기에 장착하여 공작기계 시스템을 구축하였고, CNC 프로그램에 따라 가공 모션을 수행하는 로봇 가공기를 개발

개발된 공작기계 시스템의 성능 시험 결과 상용품과 동등 수준의 가공품질 확보

(출처 : 보고서 초록)

Abstract ▼

Machine tool technology is a key factor that determines the competitiveness of a national machinery industry. The core technologies of machine tools should be researched domestically in Korea to strengthen the competitiveness of the national machinery industry, because Korean companies that develop

Machine tool technology is a key factor that determines the competitiveness of a national machinery industry. The core technologies of machine tools should be researched domestically in Korea to strengthen the competitiveness of the national machinery industry, because Korean companies that develop machine tools are extremely reliant on advanced overseas technologies.

This research has been focused on the development of a computer numerical controller (CNC), an AC servo/spindle drive, and an open network communication platform, which are the core technologies for machine tools in precision machining.

Many valuable research results have been obtained through experiments. The developed Linux-based CNC software can simultaneously control 64 AC servo motors. The AC servo drive achieved a positioning accuracy of 5 μm at 1kHz control cycle. The spindle motor drive reaches its maximum speed of 17,000 rpm with 0.1 % accuracy. A sensorless vector control algorithm with 3 % speed accuracy and an algorithm to estimate the motor parameters are also established for the spindle motor drive. The developed CNC controller, AC servo drive, and spindle drive were operated with a communication period of 100 μs via the EtherCAT network, whose high-speed synchronization had been realized based on the distributed clock. The developed network platform was verified to satisfy the industry standard through the EtherCAT standard test tool.

An evaluation of this self-developed integrated machine tool system confirmed that it guaranteed an equivalent level of manufacturing quality to that of commercial products. A mobile manufacturing robot called Hexapod was also developed by manufacturing its mechanical parts with the integrated machine tool system.

The developed CNC, AC servo/spindle drive, and open network platform are expected to increase the competitiveness of domestic companies developing machine tools, and these components can apply to other research fields, such as smart factories, robots, 3D printers, etc.

(출처 : SUMMARY)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 초록 ... 3SUMMARY ... 6CONTENTS ... 7목차 ... 8그림목차 ... 9표목차 ... 17제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 18 1 절 연구개발의 목적 ... 18 2 절 연구개발의 필요성 ... 18 3 절 개발범위 ... 19제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 22 1 절 국내 기술의 수준 및 시장 동향 ... 22 2 절 국외 기술의 수준 및 시장 동향 ... 27 3 절 관련 지식재산권과 표준화 현황 ... 32제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 49 1 절 CNC상위제어기 ... 49 2 절 서보드라이브 개발 ... 96 3 절 스핀들 드라이브 ... 137 4 절 개방형 네트워크 ... 173 5 절 시스템 통합 및 로봇 응용 ... 185 6 절 개방형 엔코더 ... 215제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 228 1 절 기술적 성과 ... 228 2 절 사회·경제적 성과 ... 234 3 절 국가발전의 기여도 ... 234제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 236 1 절 추가연구의 필요성 ... 236 2 절 타연구에의 응용 ... 236 3 절 기업화 추진방안 ... 236제 6 장 참고문헌 ... 237끝페이지 ... 238