초록 ▼

공작기계의 핵심 전장품 국산화를 위하여 CNC 상위 제어기와 서보 드라이브 그리고 스핀들 드라이브를 개방형 네트워크 기반으로 개발. 2단계에서는 상위제어기, 서보/스핀들 드라이브 성능의 고도화, 사용자 편의성 향상 방향으로 개발함

· CNC 상위 제어기 실시간 제어 알고리즘에 대한 우선권 설정 및 코드 최적화를 통한 제어주기 편차 개선, 제어주기 1ms에 대하여 최대 편차: 0.048ms로 10%이내 달성
· 서보 드라이브의 전류 제어 응답성 1.8kHz 달성, 속도 정밀도 ±0.01% (±0.3rpm @ 3000

공작기계의 핵심 전장품 국산화를 위하여 CNC 상위 제어기와 서보 드라이브 그리고 스핀들 드라이브를 개방형 네트워크 기반으로 개발. 2단계에서는 상위제어기, 서보/스핀들 드라이브 성능의 고도화, 사용자 편의성 향상 방향으로 개발함

· CNC 상위 제어기 실시간 제어 알고리즘에 대한 우선권 설정 및 코드 최적화를 통한 제어주기 편차 개선, 제어주기 1ms에 대하여 최대 편차: 0.048ms로 10%이내 달성
· 서보 드라이브의 전류 제어 응답성 1.8kHz 달성, 속도 정밀도 ±0.01% (±0.3rpm @ 3000rpm) 이내 달성
· 30,000rpm 속도 대비 과도상태 응답 변화 ±0.113%, 정상상태 응답 변화 ±0.04% 달성
· auto tuning 알고리즘을 개발하여 상용 모터 상수 대비 평균 93.7% 모터 파라미터 추정 정확도를 달성하였고 이를 이용하여 모터 제어 이득을 자동 설정하는 알고리즘 개발함
· 개발된 CNC, 서보/스핀들 드라이브를 상용 공작기계를 개조하여 공작기계 시스템을 구축하였고 가공 품질이 Fanuc 대비 동일함을 실증함

(출처 : 초록 3p)

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 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 6
• C O N T E N T S ... 7
• 목차 ... 8
• 그림목차 ... 9
• 표목차 ... 17
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 18
• 1 절 연구개발의 목적 ... 18
• 2 절 연구개발의 필요성 ... 18
• 3 절 개발범위 ... 19
• 제 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 ... 32
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 49
• 1 절 CNC상위제어기CNC상위제어기 ... 49
• 2 절 서보 드라이브 개발 ... 75
• 3 절 오토 튜닝 기능 개발 ... 92
• 4 절 스핀들 모터 속도 제어와 센서리스 제어 ... 144
• 5 절 개방형 네트워크 ... 167
• 6 절 진동저감 제어기 파라미터 추정 ... 183
• 7 절 서보드라이브 계측/진단 소프트웨어 ... 188
• 8 절 서보 드라이브 EMI/EMC 대책 ... 204
• 9 절 공작물 이송 로봇 시스템 개발 ... 217
• 10 절 시스템 통합 및 성능 평가 ... 225
• 11 절 로봇 응용 ... 232
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 238
• 1 절 기술적 성과 ... 238
• 2 절 사회·경제적 성과 ... 247
• 3 절 국가발전의 기여도 ... 247
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 248
• 1 절 추가연구의 필요성 ... 248
• 2 절 타연구에의 응용 ... 248
• 3 절 기업화 추진방안 ... 248
• 제 6 장 참고문헌 ... 249
• 끝페이지 ... 250