CNC 기계 원점위치 설정 방법과 이해

CNC 기계 원점위치 설정 방법과 이해

CNC 기계에서 세심하게 조정해야 하는 부분이 원점위치 설정인데, 대부분 이 부분을 크게 중요치 않게 생각하는 분들이 많아
이번 포스팅을 하게 되었습니다. CNC 장비에서 원점복귀 방식은 SERVO MOTOR 타입에 따라 두 종류가 있습니다. 일반적으로 많이 사용하는 인크리멘탈(INCREMENTAL) 방식과, 앱솔루트(ABSOLUTE) 방식이 있습니다. 인크리멘탈 방식은 최초 1회 원점복귀 후 자동 운전이 가능하고, 앱솔루트 방식은 SERVO DRIVE에서 원점 위치를 기억하고 있기 때문에 원점복귀를 하지 않아도 자동 운전이 가능합니다. 또한 원점도그나 원점센서가 필요 없기 때문에 장비 제조원가를 절감할 수 있고, 유지 보수면에서 유리합니다. 원점복귀 시간이 오래 걸리는 대형 장비나, 구조적으로 원점도그나 원점센서를 장착할 수 없는 장비에 주로 앱솔루트 방식을 적용합니다. 예전에는 앱솔루트 방식을 컨트롤할 수 있는 상위 제어기(CNC)가 비교적 적었고, 가격도 비싼 편이었지만, 요즘은 제어할 수 있는 상위 제어기도 많고, 가격도 많이 저렴해져 소형 CNC 장비에서도 많이들 선호하는 편입니다. 앱솔루트 방식은 한번 원점위치를 설정하면, SERVO MOTOR 분해 및 고장 등의 이유가 아니면 원점위치가 틀어지는 경우가 없지만, 인크리멘탈 방식은 원점센서와 원점도그 등을 제대로 설정하지 않으면, 간헐적으로 원점위치가 틀어지는 경우가 발생합니다. 하드웨어 구성은 원점을 인식하는 근접센서 및 리미트 스위치, 기계부에 원점위치를 표시한 원점도그가 있고, 원점복귀 순서는 3단계로 이루어지는데 1단계 급속이송속도로 이송, 2단계 원점도그를 감지 후 1차 감속, 3단계 원점도그 감지 OFF 후 서보모터 C상(Z상) 으로 원점복귀가 완료됩니다. 문제는 1차 감속 후 원점도그를 벗어나면서 서보모터가 C상(Z상)을 검출할 때 거리를 정확하게 설정하지 않으면 원점위치가 간헐적으로 틀어지는 문제가 발생합니다. 서보모터는 한 바퀴 회전할 때마다 C상이 검출되는데 예를 들어 볼스크루가 10mm 경우 원점도그와 C상 간격을 볼스크루의 1/2 인 5mm 정도에 설정해야 가장 이상적입니다. 좀 더 빠른 원점복귀를 원할 경우 3~4mm 정도에 설정해도 됩니다. 7~9mm 에 설정하면 원점복귀 시간이 너무 오래 걸리고, 1~2mm 에 설정하면 원점도그와 간격이 가까워 원점을 제 위치에서 검출하지 못하는 경우가 발생하고, 원점복귀 속도 또한 장비 측에서는 항상 빠른 것을 요구하는데, 속도가 너무 빠르면 원점센서가 원점도그를 지나쳐 버리거나, C상을 제대로 검출하지 못하기 때문에 장비에 맞게 원점이송 속도를 설정해야 합니다. 설정 방법에 대해 자세히 알아보면, 먼저 원점복귀를 완료하고, PLC 화면에서 원점센서가 ON 될 때까지 축을 이송합니다. 원점센서가 ON 되는 시점이 바로 서보모터와 원점도그의 간격, 즉 C상(Z상) 거리입니다. 거리가 맞지 않을 경우 원점도그나, 원점센서 위치를 조정하면 됩니다. 머시닝센터나 조각기 등 일발적인 장비 경우 원점복귀 방향은 X, Y축은 '-' 방향 이고, Z축은 '+' 방향입니다. 원점센서는 가능하면 서보모터와 가까이 있는 것이 좋습니다. 왜냐하면 철이나 알루미늄 등 모든 물체는 온도에 따라 팽창 수축을 하게 되어있습니다. 서보모터와 원점부가 최대한 가까이 있어야 이 열팽창을 최소화 할 수 있고, ATC 나 위치결정을 해야 하는 중요 장치 등이 원점 방향, 즉 서보모터 가까이에 있는 이유입니다.