개념 한 쪽
CNC 공작기계의 제어 방식은 중앙집중형 네트워크 구성, 서보 시스템의 피드백 구조, 그리고 펄스-이송 단위 같은 기본 용어로 정리된다. DNC는 여러 NC/CNC 기계를 중앙 컴퓨터가 연결·관리하는 시스템을 의미하고, 서보 계통은 검출기 설치 위치에 따라 개방·반개방·폐쇄회로로 구분되며, BLU는 펄스 1개당 이동하는 최소 거리를 나타낸다.
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출제기준 단원 「제어 방식」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 검출기 위치로 서보 회로 판정 | 1 | 검출기 설치 위치로 개방·반개방·폐쇄회로를 가려냄 |
| 수동 핸들 대응 부품 구별 | 1 | 수동 핸들 기능이 CNC의 어느 부분인지 판별함 |
| 축별 펄스 속도 계산 | 1 | BLU와 전체 이동시간으로 축 모터의 펄스 속도 계산 |
DNC(분산형 또는 직접 수치 제어)는 중앙의 컴퓨터가 여러 대의 NC 또는 CNC 공작기계에 프로그램을 전송하고 동시에 제어하는 시스템을 말한다. 핵심은 '중앙 컴퓨터 → 다수 기계'의 구조와 프로그램 전송 및 모니터링 기능이며, CIM·FMS 같은 다른 약어와 혼동하지 않아야 한다. 문제에서는 '여러 대의 기계를 한 대의 컴퓨터가 제어'하는 키워드를 보고 DNC를 선택한다.
서보 구동 방식은 검출기 위치에 따라 분류한다. 개방회로는 피드백이 없고, 반개방회로는 모터 축에 검출기를 설치해 모터 회전만 확인하는 방식이다. 폐쇄회로는 기계의 최종 출력부(예: 테이블)에 검출기를 직접 설치하여 실제 위치를 피드백하므로 모터 오차나 기구적 백래시까지 보정할 수 있어 정밀도가 가장 높다. 검출기가 최종 출력단에 있으면 '폐쇄'로 기억한다.
NC 시스템의 구성에서는 하드웨어와 소프트웨어를 구분한다. CLU(제어루프 장치), MCU(기계 제어 장치), DPU(데이터 처리 장치) 등은 하드웨어에 해당하며, 파트 프로그램 같은 것은 소프트웨어에 해당한다. 제어 루프 문제에서는 '모터 구동 및 피드백 관련 장치'를 제어 루프 구성으로 본다.
BLU(Basic Length Unit)는 전기적 신호 1펄스가 발생할 때 테이블이나 공구가 움직이는 최소 이송 단위를 의미한다. BLU 값은 기계 분해능을 결정하는 중요한 수치이므로 펄스-거리 변환 문제에서 BLU를 사용하여 펄스 수와 펄스 속도를 계산한다. 펄스 속도 계산 시 각 축의 펄스 수는 해당 축의 이동 거리만 고려하고, 시간은 전체 이동 거리와 주어진 속도에서 구한 이동 시간으로 산출한다.
예제 1 — x축 펄스 속도 계산(자료 id 329850 재현): 현재 위치 (0,0)에서 목표 (40,30) mm까지 이송, 속도 10 mm/s, BLU = 0.001 mm일 때 x축 펄스 속도를 구한다. x축 이동량은 40 mm이므로 필요한 펄스 수는 40 / 0.001 = 40,000개다. 전체 이동 거리는 √(40²+30²) = 50 mm이므로 이동 시간은 50 / 10 = 5초다. 따라서 x축 펄스 속도는 40,000 / 5 = 8,000 펄스/s가 된다.
예제 2 — 축별 1초당 펄스 수 계산(자료 id 333023 요약): 출발 좌표가 (1,2)이고 도착 좌표가 (4,6)일 때 공구를 10 mm/s로 이송, BLU = 0.001 mm일 때 1초당 축별 펄스 수를 구한다. 전체 이동 거리(유클리드)는 √(3²+4²) = 5 mm이므로 이동 시간은 5 / 10 = 0.5초다. 1초 동안의 이동 거리는 속도(10 mm/s) 기준으로 10 mm이며, 이를 각 축 성분으로 분해하면 X축 6 mm, Y축 8 mm가 된다. 이를 BLU로 나누면 X축 6 / 0.001 = 6000 펄스, Y축 8 / 0.001 = 8000 펄스가 되어 1초당 각각 6000, 8000 펄스가 필요하다.
기계의 테이블에 직접 검출기를 설치, 위치를 검출하여 피드백 시키는 서보가구 방식은?
정답 ① · 문항은 기계 테이블에 검출기를 직접 설치하여 위치를 피드백하는 방식이 어떤 서보구조인지 묻고 있다. 최종 출력부(테이블)에 위치 센서를 두고 실제 위치를 직접 피드백하면 제어 루프가 최종 출력에서 닫히므로 폐쇄회로 방식에 해당한다.
기계 테이블에 직접 검출기를 설치해 최종 위치를 피드백하는 방식은 폐쇄회로 방식이다.
범용 공작기계에서 사람이 손으로 핸들을 돌리는 기능은 CNC 공작기계에서는 어느 부분에 해당하는가?
정답 ④ · 문제는 범용 기계의 수동 핸들 기능에 해당하는 CNC 구성 요소를 묻고 있다. 범용 기계에서 사람이 손으로 돌리는 운동을 CNC에서는 서보 모터와 이를 전달하는 기계적 구동부가 대신 수행하는데, 이러한 구동부를 통칭해 서보기구라고 한다.
CNC에서 수동 핸들 조작은 서보 모터가 회전력을 전달하는 기계적 구동부인 서보기구에 해당한다.
현재 공구 위치 (0 , 0)에서 다음 위치 (40 ,30) mm 까지 공구를 10mm/s 의 속도로 이송하기 위해 x 축 모터에 보내야 할 펄스의 속도는? (단 BLU = 0.001 mm 이다)
정답 ④ · 거리당 필요한 펄스 수는 이동 거리를 BLU로 나누어 구합니다. 이동 거리는 (40, 30)이므로, 피타고라스의 정리에 의해 √(40²+30²) = 50mm가 됩니다.
x축 이동 거리를 BLU로 나눈 펄스 수를 이동 시간으로 나누어 x축 모터 펄스 속도를 구한다.
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