KR101507683B1 - Smart numerical control system and Method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수치제어 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 소재를 자동으로 가공하거나 또는 수동으로 공구와 홀더를 조작할 때, 공구와 홀더, 소재 및 NC 머신 간의 충돌을 방지하여 안정성 및 가공 제품의 품질을 높이도록 하는 스마트 수치제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a numerical control system, and more particularly, to a numerical control system that prevents collision between a tool and a holder, a workpiece, and an NC machine when the workpiece is automatically machined, or when a tool and a holder are manually operated, And to a smart numerical control system for enhancing the quality.
수치제어(NC:Numerical Control) 시스템은 수치제어(NC) 머신을 이용하여 피가공물인 소재를 가공하는 수단으로서, 입력되는 NC 데이터에 따라 가공 프로그램이 작동하여 NC 머신의 공구와 홀더를 이동시켜 소재를 원하는 형상으로 가공하게 된다. 이러한 수치제어 시스템에서는 고속, 고정밀 가공에 대한 요구 뿐만 아니라 공구 및 홀더, 소재, 그리고 NC 머신 간의 충돌 방지가 중요한 관심사가 되고 있다. A numerical control (NC) system is a means for machining a workpiece using a numerical control (NC) machine. The machining program is operated in accordance with the input NC data to move the tool and holder of the NC machine, To a desired shape. In such a numerical control system, not only the demands for high-speed, high-precision machining but also the prevention of collision between tools, holders, materials, and NC machines are of great interest.
공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간의 충돌 방지를 위해 종래에는 가공 작업 전에 모의 가공(시뮬레이션)을 수행하여 충돌하는지 여부를 미리 검사하였다. NC 머신의 형상은 모델링 데이터를 작성하고, 작성된 모델링 데이터를 사용한다. 그런데, 사전 시뮬레이션의 경우 소재와 공구 및 홀더를 작업자가 수작업으로 측정하고 이러한 측정 데이터를 별도의 컴퓨터에 입력하여 이를 통해 시뮬레이션 작업을 수행하여 충돌을 검증하고, 가공이 가능하다고 판단되는 경우 NC 머신에 데이터를 전송하여 소재를 가공하도록 한다. 그런데, 작업자가 소재나 공구 등을 잘못 측정하는 경우, 작업자가 소재나 공구 등을 잘못 세팅하는 경우 등의 이유로 측정 오차가 발생되어, 시뮬레이션 환경과 실제 가공 환경은 차이가 발생하게 되어 충돌 방지에는 한계가 있는 문제점이 발생하게 된다. 또한 NC 머신의 작동제어에 있어 입력된 NC 데이터를 이용하여 자동가공을 할 때, NC 데이터가 장비의 특성을 고려하지 못하여 작성 되거나, 잘못 작성된 경우 NC 머신과 공구의 충돌이나, 이동축과 회전축의 충돌이 발생하는 문제점이 생기게 된다.In order to prevent the collision between the tool and the holder and the material and the NC machine, in the past, a simulation (simulation) was performed before the machining operation to check whether or not the tool collided. The shape of the NC machine creates modeling data and uses the created modeling data. However, in the case of pre-simulation, the worker manually measures the material, the tool and the holder, inputs the measurement data to a separate computer, performs a simulation operation to verify the collision, and if the machining is possible, Transfer the data to process the material. However, when a worker erroneously measures a workpiece or a tool, a measurement error is generated because the worker erroneously sets a work or a tool, etc., and a difference arises between the simulation environment and the actual machining environment, There is a problem that there is a problem. In addition, when automatic machining is performed using the NC data input for NC machine operation control, if the NC data is written without considering the characteristics of the machine, or if it is erroneously written, the NC machine may collide with the tool, There arises a problem that collision occurs.
이러한 문제점을 해결하기 위해 소재 가공 작업을 진행하면서 실시간으로 시뮬레이션을 하여 충돌을 예측하는 기술이 소개되고 있는데, 예를 들어 대한민국 공개특허공보 제2011-0114147호(2011.10.19. 공개)에는 이송계 및 공구의 이동을 제어하는 서보기구로부터 전송된 피드백 자료를 분석하여 이송계 및 공구와 소재(피삭제체) 간의 충돌을 예측하는 기술이 개시되는데, 구체적으로 작업하고 있는 이송계의 이송속도 및 공구의 회전속도를 고려하여 과도한 절삭조건이 있거나, 실시간 모니터링을 통해 가공조건을 벗어났을 경우 충돌 검출 신호를 발생하여 사용자에게 표시하도록 한다. In order to solve such a problem, a technique of predicting a collision by performing a simulation in real time while processing a material is being introduced. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0114147 (published on October 19, 2011) A technique for predicting a collision between a transfer system and a tool and a workpiece (workpiece) by analyzing feedback data transmitted from a servo mechanism for controlling the movement of the tool is disclosed. When there is excessive cutting condition considering the rotation speed or when the machining condition is exceeded through real-time monitoring, a collision detection signal is generated and displayed to the user.
그러나, 이러한 실시간 시뮬레이션의 경우 공구 위치의 판단과, 공구와 소재 및 NC 머신 간의 충돌 여부의 판단 또는 예측에 걸리는 시간이, 실재 공구의 이동시간보다 오래 걸리게 되는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 충돌 전에 미리 충돌을 예측 또는 판단하는 것이 아니라, 실재 충돌이 일어난 후 충돌을 예측 또는 판단하게 되는 문제점이 발생할 수 있게 된다.However, in such a real-time simulation, there arises a problem that the time required for judging the tool position and for judging or predicting whether there is a collision between the tool and the workpiece and the NC machine takes longer than the moving time of the actual tool. Therefore, it is possible not to predict or determine the collision before the collision but to predict or determine the collision after the actual collision.
한편, NC 머신은 항상 NC 데이터에 의한 가공 프로그램에 따라 동작되는 것은 아니고, 소재를 가공하기 전에 소재나 공구 등의 위치를 세팅하는 경우, 공구 등을 원점으로 이동시키는 경우, 실재 가공 전 테스트 가공의 경우 등 수동으로 동작될 수 있는데, 이러한 수동 운전의 경우 조작부의 조작 등에 의해 공구 등이 이동하게 된다. 그런데, 공구 등 이송계의 동작을 제어하는 컴퓨터는 현재 작업자가 조작부의 조작을 언제까지 또한 어디까지 진행을 할 것인지 예측할 수 없기 때문에 충돌을 미리 검출할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.On the other hand, an NC machine is not always operated according to a machining program based on NC data. Instead, when setting the position of a workpiece or a tool before machining the workpiece, moving the tool or the like to the origin, In the case of such a manual operation, the tool or the like is moved by the operation of the operation unit or the like. However, since a computer for controlling the operation of a tool or the like transporting system can not predict at what time and place the operation of the operation unit is currently operated by the operator, there arises a problem that the collision can not be detected in advance.
이러한 문제점을 해결하기 위해 일본공개특허 2007-249671호(2007.09.27. 공개)에는 공구 등의 현재 위치를 읽고 이동 축에 대해 공구 등의 이동예정 궤적을 연산하여, 공구 등과 소재의 충돌위치를 검출하고 그 충돌위치까지 공구 등이 이동하지 못하도록 하는 기술이 개시된다. In order to solve such a problem, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-249671 (published on September 28, 2007), a current position of a tool or the like is read and a planned locus of movement of a tool or the like is calculated with respect to a movement axis, And the tool or the like is prevented from moving to the collision position.
그러나, 상기 기술의 경우 현재 위치를 검출하기 위해서는 결국 작업자로부터 공구 등의 형상이나 크기, 공구의 위치, 소재의 형상이나 크기 등을 측정하고 이를 컴퓨터에 입력해야 하는데, 전술한 바와 같이 측정 오차 등이 발생될 수 있어 충돌 예측의 정밀도가 떨어질 수 있게 된다. However, in the case of the above-described technique, in order to detect the current position, the shape and size of the tool, the position of the tool, the shape and the size of the workpiece must be measured and input to the computer. So that the accuracy of the collision prediction can be reduced.
한편, 기존의 수동 작업이나 자동 작업 등에서 공구의 형상이나 크기 등의 정보 만을 입력할 뿐, 공구를 고정하고 있는 홀더의 형상이나 크기 등의 정보는 작업자가 작업시간의 지연, 측정의 어려움 등으로 인해 측정하지 않게 되는데, 공구와 같이 이동하는 홀더 역시 소재와 충돌할 수 있는 경우가 발생할 수 있게 된다. On the other hand, only information such as the shape and size of the tool is input in the conventional manual work or automatic work, and the information such as the shape and size of the holder fixing the tool is changed due to the delay of the working time, The holder which moves together with the tool may also be able to collide with the workpiece.
이와 같이 종래 기술의 경우 작업자가 수작업으로 공구와 소재의 형상과 크기 및 위치의 측정, 공구와 소재의 세팅 시 발생할 수 있는 오차로 인해 자동 작업과 수동 작업에서 발생할 수 있는 충돌을 정밀하게 방지 또는 예측할 수 없는 문제점이 생기게 된다.In this way, in the case of the conventional art, it is possible to precisely prevent or predict the collision that may occur in the automatic operation and the manual operation due to the manual operation of measuring the shape, size and position of the tool and the material, The problem can not be solved.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로써, 자동으로 공구와 홀더 및 소재의 형상과 크기 측정, 공구와 홀더 및 소재의 세팅을 함으로써, 작업자가 수작업으로 공구와 소재의 형상과 크기 및 위치의 측정, 공구와 소재의 세팅 시 발생할 수 있는 오차를 줄이도록 함으로써, 자동 운전과 수동 운전 작업 중 발생할 수 있는 충돌을 정밀하게 예측할 수 있도록 하는 스마트 수치제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for automatically setting the shape and size of a tool and a holder and a work, The object of the present invention is to provide a smart numerical control system and method capable of precisely predicting a collision that may occur during automatic operation and manual operation by reducing the errors that may occur in measurement of position and setting of tools and materials .
또한 본 발명은 시스템 내에 시뮬레이터를 설치하고, 자동으로 측정된 공구와 홀더 및 소재의 형상과 크기 정보를 시뮬레이터와 연동하도록 함으로써, 소재를 보다 정밀하게 가공하고 또한 충돌방지를 보다 정확하게 방지 또는 예측할 수 있는 스마트 수치제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a simulator in the system, and the shape and size information of the automatically measured tools, holders and workpieces can be interlocked with the simulator, thereby making it possible to more precisely process the workpiece and prevent or predict collision more accurately A smart numerical control system and method are provided.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 수치제어 시스템은, 공구와 홀더의 형상을 측정하는 공구 및 홀더 측정부(110); 소재의 형상을 측정하는 소재 측정부(120); 소재의 절삭 가공을 수행하며, 상기 공구와 홀더 및 이를 이송시키는 이송계및 서보모터를 포함하는 절삭 가공부(140); 상기 절삭 가공부(140)의 동작을 제어하는 가공 제어부(150); 상기 공구 및 홀더 측정부(110)와 소재 측정부(120)로부터 측정된 공구와 홀더 및 소재의 형상 정보를 수신하고, 수신된 공구와 홀더 소재의 형상 정보와 입력된 NC 머신 형상 정보 및 NC 데이터를 이용하여 모의 가공을 수행하는 시뮬레이터(210); 사용자로부터 조그 입력 시, 입력된 조그의 각 축에 따라 상기 측정된 공구와 홀더 및 소재의 형상 정보를 이용하여, 상기 공구 및 홀더와 소재 간의 충돌 가능위치를 연산하는 충돌 영역 감지부(220); 및, 상기 측정된 공구와 홀더 및 소재의 형상 정보와 NC 데이터를 상기 시뮬레이터(210) 및 가공 제어부(150)에 전송하여 동작을 수행하도록 하고, 조그 입력 시 상기 충돌 영역 감지부(220)의 충돌 가능위치 연산 결과를 상기 가공 제어부(150)에 전송하는 중앙 제어부(240)를 포함하며, 상기 가공 제어부(150)는 조그 입력에 의해 상기 충돌 영역 감지부(220)의 충돌 가능위치 연산 결과를 수신하는 경우 상기 절삭 가공부(140)가 충돌 가능위치까지 이동하지 못하도록 제어하게 된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a smart numerical control system comprising: a tool and a holder measurement unit for measuring a shape of a tool and a holder; A
상기 공구 및 홀더 측정부(110)는 공구와 홀더가 이송계에 세팅된 상태에서 측정하며, 상기 공구 및 홀더 측정부(110)는 공구의 위치, 길이(L)와 직경(D) 및 코너 라운딩(R)을 포함하는 형상 정보를 측정하고, 홀더의 위치, 길이(L1~L4)와 직경(d1~d4)을 포함하는 형상 정보를 측정하는 프로브(probe)가 적용된다.The tool and
상기 소재 측정부(120)는 소재가 베드에 올려져 있는 상태에서 측정하며, 상기 소재 측정부(120)는 위치와 크기를 포함하는 형상 정보를 측정하는 3차원 스캐너(scanner)가 적용된다.The
상기 시뮬레이터(210)는 수신된 상기 공구 및 홀더의 형상 정보와 입력된 상기 NC 데이터를 비교하여, 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 지를 확인하며, 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 경우 시뮬레이션을 수행하고, 그렇지 않은 경우 상기 중앙 제어부(240)에 신호를 송신하여 사용자에게 알람 표시를 하여 공구를 재설정하게 된다.The
상기 절삭 가공부(140)는 5축 이동이 가능하고, 상기 조그는 5축 입력이 가능하게 된다.The
상기 충돌 영역 감지부(220)는, 상기 조그로부터 5축 중 어느 한 축의 입력이 있는 경우, 상기 공구와 홀더의 형상 정보를 이용하여 공구 및 홀더의 현재위치로부터 이동하려는 축 방향의 예상이동궤적을 연산하는 축방향 예상이동궤적 연산부(222), 상기 축방향 예상이동 연산부(222)에 의해 연산된 예상이동궤적 중에서, 상기 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌하는 교점들 중 현재위치로부터 가장 가까운 교점을 연산하여 이를 충돌 가능위치로 파악하는 충돌 가능위치 연산부(224), 및 상기 공구 및 홀더가 상기 충돌가능 위치까지 이동하지 않도록 상기 절삭 가공부(140)의 이동 한계범위를 연산하는 이동 한계범위 연산부(226)를 포함한다.When there is an input of any one of the five axes from the jog, the collision
상기 가공 제어부(150)는, 상기 이동 한계범위 연산부(226)에 의한 이동 한계범위 정보를 수신하는 경우 이를 절삭 가공부(140)에 설정하는 이동 한계범위 설정부(152), 및 상기 절삭 가공부(140)가 이동 한계범위를 벗어나 이동하는 경우 절삭 가공부(140)의 동작을 정지시키도록 하는 동작 정지부(154)를 포함한다. 또한 상기 가공 제어부(150)는, 상기 절삭 가공부(140)가 이동 한계범위를 벗어나 이동하는 경우 충돌신호를 중앙 제어부(240)에 전송하는 충돌신호 발생부(156)를 더 포함하며, 상기 중앙 제어부(240)는 상기 충돌신호 발생부(156)로부터 충돌신호를 수신하는 경우 사용자가 알 수 있도록 알람신호를 발생시키게 된다.The
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 수치제어 방법은, a) 소재의 형상을 측정하고 NC 머신의 형상 정보를 입력받는 단계; b) 사용자로부터 가공 명령이 있는 경우, NC 데이터를 입력받고 세팅하는 단계; c) 공구 및 홀더의 형상을 측정하는 단계; d) 상기 공구 및 홀더의 형상 정보와 상기 NC 데이터를 비교하여, 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 지를 확인하는 단계; e) 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 경우 시뮬레이션을 수행하고, 그렇지 않은 경우 사용자에게 알람 표시를 하여 공구를 재설정하도록 하는 단계; f) 시뮬레이션 진행 중 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌이 일어나는 경우, 알람 표시를 하여 사용자가 조치를 취하도록 하는 단계; g) 시뮬레이션 진행 중 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌이 일어나지 않는 경우, 소재를 가공하도록 하는 단계; 및, h) 사용자로부터 조그 입력 시, 입력된 조그의 각 축에 따라 측정된 공구와 홀더, 소재 및 NC 머신의 형상 정보를 이용하여, 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간의 충돌 가능위치를 연산하고, 조그 이동시 공구 및 홀더가 충돌 가능위치까지 이동하지 못하도록 설정하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a smart numerical control method comprising the steps of: a) measuring shape of a workpiece and receiving shape information of an NC machine; b) receiving and setting NC data when there is a machining instruction from the user; c) measuring the shape of the tool and the holder; d) comparing the shape information of the tool and the holder with the NC data to confirm whether the tool mounted on the holder corresponds to a tool set in accordance with the machining order; e) performing a simulation when the tool mounted on the holder corresponds to a tool set in accordance with the machining sequence, and if not, displaying an alarm to the user to reset the tool; f) in the event of a collision between the tool and the holder and the workpiece and the NC machine during the simulation, an alarm indication is issued and the user takes action; g) machining the material in the event that collision between the tool and the holder and the workpiece and the NC machine does not occur during the simulation; And h) calculating a possible collision position between the tool, the holder and the workpiece, and the NC machine using the tool, holder, workpiece, and shape information of the NC machine measured along each axis of the jog input from the user, And setting the tool and the holder not to move to the collision possible position when the jog movement is performed.
한편 상기 h) 단계는, h1) 조그 입력 신호가 있는 경우, 공구 및 홀더의 형상을 측정하는 단계; h2) 상기 공구 및 홀더의 형상 정보를 이용하여, 입력된 조그의 축방향으로 공구 및 홀더의 예상이동궤적을 연산하는 단계; h3) 상기 예상이동궤적 중 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌하는 교점들 중 공구 및 홀더의 현재위치로부터 가장 가까운 교점을 연산하여 이를 충돌 가능위치로 파악하는 단계; h4) 공구 및 홀더가 상기 충돌 가능위치까지 이동하지 않도록 이동 한계범위를 연산하고 이를 설정하는 단계; h5) 조그 이동에 따라 공구 및 홀더가 상기 이동 한계범위를 벗어나 이동하는 경우, 해당 축방향으로 더 이상 이동을 하지 못하도록 공구 및 홀더의 동작을 멈추도록 하는 단계; 및, h6) 조그 이동에 따라 공구 및 홀더가 상기 이동 한계범위를 벗어나 이동하는 경우, 사용자에게 알람 표시를 하는 단계를 포함한다.The step h) includes: h1) measuring the shape of the tool and the holder when the jog input signal is present; h2) calculating an expected movement locus of the tool and the holder in the axial direction of the input jog using the shape information of the tool and the holder; h3) calculating an intersection closest to the current position of the tool and the holder among the intersections between the tool, the holder, the workpiece, and the NC machine among the anticipated movement trajectories and grasping it as a collision possible position; h4) calculating a movement limit range and setting it so that the tool and the holder do not move to the collision possible position; h5) stopping the operation of the tool and the holder to prevent further movement in the axial direction when the tool and the holder move out of the movement limit range according to the jog movement; And h6) when the tool and the holder move out of the movement limit range in accordance with the jog movement, displaying an alarm to the user.
본 발명에 의하면, 자동으로 공구와 홀더 및 소재의 형상을 측정하고, 공구와 홀더가 제대로 장착되었는지 여부를 확인할 수 있으며, 또한 자동으로 측정된 공구와 홀더 및 소재의 형상 정보를 시뮬레이터와 연동하도록 할 수 있다. 이에 의해, 공구와 홀더 및 소재의 크기 및 위치의 측정, 공구와 소재의 세팅 시 발생할 수 있는 오차를 줄이도록 함으로써, 자동 운전과 수동 운전 작업 중 발생할 수 있는 충돌을 미리 정밀하게 예측할 수 있는 효과가 있다. 또한, 기존에 작업자가 일일이 형상 측정 및 데이터를 입력해야 하는 번거로움을 해소할 수 있게 된다. According to the present invention, it is possible to automatically measure the shape of a tool, a holder and a workpiece, to confirm whether or not the tool and the holder are properly mounted, and to automatically link the shape information of the tool and the holder and the workpiece . Thus, by measuring the size and position of the tool and the holder and the workpiece, and by reducing the errors that may occur when setting the tool and the workpiece, it is possible to precisely predict the collision that may occur during the automatic operation and the manual operation have. In addition, it is possible to eliminate the inconvenience that the operator has to input the shape measurement and data in the conventional manner.
결국, 본 발명에 의하면 충돌방지를 더욱 정밀하게 예측할 수 있어 품질의 신뢰성을 높이고, 또한 사용자의 수작업에 따른 번거로움을 생략할 수 있어 작업의 생산성이 높아지는 효과가 있다. As a result, according to the present invention, it is possible to predict collision more precisely, thereby enhancing the reliability of the quality, and eliminating the need for manual labor by the user, thereby increasing the productivity of the work.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 수치제어 시스템의 블록 구성도,
도 2는 공구의 형상을 측정하기 위한 개념 설명도,
도 3은 홀더의 형상을 측정하기 위한 개념 설명도,
도 4는 및 도 5는 충돌 가능위치 및 이동 한계범위를 연산하기 위한 개념 설명도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 수치제어 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a smart numerical control system according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a conceptual explanatory diagram for measuring the shape of a tool,
3 is a conceptual explanatory diagram for measuring the shape of the holder,
Fig. 4 and Fig. 5 are conceptual explanatory diagrams for calculating the collision-enabled position and the movement limit range,
6 is a flowchart of a smart numerical control method according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 수치제어 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.These and other objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a smart numerical control system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 스마트 수치제어 시스템(10)은 NC 머신(100)과, NC 컴퓨터(200)를 포함한다. NC 컴퓨터(200)에는 NC 데이터가 미리 저장되거나 입력될 수 있는데 NC 컴퓨터(200)는 이러한 NC 데이터에 의해 NC 머신(100)의 동작을 제어하도록 하여, NC 머신(100)이 피가공물인 소재를 원하는 형상과 모양으로 가공하도록 한다. 여기서 본 명세서에서 사용되는 '자동운전'은 NC 데이터에 의해 NC 머신(100)이 설정된 동작 순서대로 동작하는 것을 의미한다. 한편, NC 머신(100)이 항상 자동운전에 의해 동작하는 것은 아닌데, 본 명세서에서 사용되는 '수동운전'은 소재를 가공하기 전에 소재나 공구 등의 위치를 세팅하는 경우, 공구 등을 원점으로 이동시키는 경우, 테스트 가공의 경우 등 수동으로 조작하여 동작하는 것을 의미한다. Referring to FIG. 1, a smart
NC 머신(100)은 구체적으로 공구 및 홀더 측정부(110), 소재 측정부(120), 절삭 가공부(140) 및 가공 제어부(150)를 포함한다. 도시되지 않았으나, NC 머신(100)에는 소재가 올려지는 베드가 구비된다. 한편, NC 머신(100)의 형상 정보는 입력부(250)를 통해 입력된다. The NC
공구 및 홀더 측정부(110)는 공구와 홀더의 형상을 측정하게 되는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 공구 및 홀더 측정부(110)는 3차원 형상을 측정하는 프로브(probe)가 적용된다. 여기서 형상이라 함은 공구와 홀더의 현재위치 및 3차원 크기 정보를 포함하게 된다. 공구 및 홀더 측정부(110)는 후술할 NC 컴퓨터(200)의 중앙 제어부(240)의 제어 명령에 의해 공구와 홀더가 이송계에 세팅된 상태에서 측정하게 된다. 이렇게 공구 및 홀더 측정부(110)가 3차원 형상을 측정할 수 있는 프로브가 적용됨으로써 도 2에 도시된 바와 같이 공구(142)의 길이(L)와 직경(D) 뿐만 아니라 코너 라운딩(R)을 정밀하게 측정할 수 있고, 또한 도 3에 도시된 바와 같이 홀더(144)의 길이(L1~L4) 및 직경(d1~d4)을 정밀하게 측정할 수 있게 된다. 도 3을 참조하면 홀더는 끼워지는 공구(142)의 크기나 형상에 따라 복수 개의 다양한 홀더(144a~144d)가 적용될 수 있는데, 본 발명에 의하면 이러한 다양한 크기 및 형상을 갖는 홀더를 정밀하게 측정할 수 있게 된다. 측정된 정보는 가공 제어부(150)를 통해 중앙 제어부(240)로 전송된다. The tool and
종래에는 공구와 홀더가 이송계에 세팅된 상태에서 공구의 길이와 직경을 작업자가 수동으로 측정한 후 이를 NC 컴퓨터(200)의 입력부(250)를 통해 입력하면 이를 시뮬레이션에 반영하여 시뮬레이션을 수행하게 된다. 여기서 기존에는 설정한 T번호에 맞는 공구를 사용하였는지 수동으로 확인해야 하는 불편함이 있었다. 또한 기존에는 공구의 길이와 직경만 확인할 수 있을 뿐, 본 발명에서와 같이 공구의 코너 라운딩(R)을 측정할 수 없게 된다. Conventionally, when the operator manually measures the length and diameter of the tool while the tool and the holder are set on the transfer system, the operator manually inputs the length and diameter of the tool through the
소재 측정부(120)는 중앙 제어부(240)의 제어 명령에 의해 소재의 형상 및 크기를 측정하게 되는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 소재 측정부(120)는 3차원 형상을 측정하는 스캐너(scanner)가 적용된다. 소재 측정부(120)는 중앙 제어부(240)의 제어 명령에 의해 소재가 베드에 올려진 상태에서 측정하게 된다. 이렇게 베드에 오려진 상태에서 소재의 형상을 측정하게 되므로, 소재의 정확한 현재위치 및 3차원 크기를 측정하게 될 수 있다. 측정된 정보는 가공 제어부(150)를 통해 중앙 제어부(240)로 전송된다. According to a preferred embodiment of the present invention, the
종래에는 외부에서 소재의 형상 및 크기를 측정한 후 NC 머신(100)의 베드에 올려 세팅하게 되는데, 이 경우 수동으로 위치 좌표를 계산하여 입력하게 되므로 실제 베드에 올려진 상태에서의 소재의 정확한 위치 및 각도 인식에 어려움이 발생하는 문제점이 있게 된다. Conventionally, the shape and size of the material are measured from the outside and then set on the bed of the
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 공구 및 홀더 측정부(110), 소재 측정부(120)에 의해 공구와 홀더 및 소재가 자동으로 측정되고 또한 정확한 위치와 크기 등의 형상 정보를 측정할 수 있어, 작업자의 수동 측정 등으로 인해 발생할 수 있는 오차를 줄일 수 있고 또한 작업자가 일일이 측정하는 등의 번거로움을 줄일 수 있으므로, 결국 생산성이 향상되는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 의하면 이러한 측정된 형상 정보는 NC 컴퓨터(200)의 중앙 제어부(240) 및 시뮬레이터(210)로 자동으로 전송되므로, 종래와 같이 작업자가 매번 입력부를 통해 수동으로 입력해야 하는 번거로움을 해소할 수 있는 이점이 있다. As described above, the tool and
절삭 가공부(140)는 상기 소재의 절삭 가공을 수행하게 된다. 구체적으로 절삭 가공부(140)는 전술한 공구 및 홀더, 공구 및 홀더를 이송시키는 이송계, 이송계를 구동시키기 위한 서보모터나 스핀들모터 등을 구비하는 서보기구를 포함한다. 이러한 절삭 가공부(140)의 구체적 구성 및 기능은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 널리 알려진 사항에 해당하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. And the cutting
한편, 본 발명의 실시예에 따른 절삭 가공부(140)는 5축 이동이 가능하게 된다. 즉, 기본적으로 X축, Y축, Z축 방향의 직선 이동(3축 이동) 이외에, X-Z축, Y-X축 방향의 회전 이동(2축 이동)을 하게 된다. 따라서 절삭 가공부(140)를 수동으로 조작하기 위한 조그 입력부(254) 역시 5축 입력(이동)이 가능하다. 이렇게 본 발명에 의하면 5축 입력 및 제어가 가능하므로, 소재를 보다 정밀하게 가공할 수 있는 이점이 있다. Meanwhile, the cutting
가공 제어부(150)는 중앙 제어부(240)의 가공 명령에 따라 절삭 가공부(140)의 동작을 제어하게 된다. 구체적으로 가공 제어부(150)는 모터축 제어부(151)을 구비하여 자동운전시 가공 제어부(150)로부터 전송되는 NC 데이터에 따라 소재를 원하는 형상으로 가공하도록 절삭 가공부(140)의 서보기구의 동작을 제어하도록 한다. The
한편, 가공 제어부(150)는 수동 운전시 충돌 영역 감지부(220)의 충돌 가능위치 연산 결과를 수신하는 경우, 절삭 가공부(140)가 충돌 가능위치까지 이동하지 못하도록 제어하게 된다. 이에 대한 구체적인 동작에 대해서는 후술하기로 한다.On the other hand, when the
NC 컴퓨터(200)는 입력부(250), 시뮬레이터(210), 충돌 영역 감지부(220) 및 중앙 제어부(240)를 포함한다.The
입력부(250)는 NC 데이터와 NC 형상 정보를 입력하기 위한 데이터 입력부(252)와, 조그(jog) 작동을 위한 조그 입력부(254)를 포함하며, 도시하지 않았으나 이외에도 각종 사용자로부터 동작 명령 입력을 위한 각종 입력 버튼들을 구비하게 된다. 한편, 상기 조그 입력부(254)는 절삭 가공부(140)를 수동으로 작동시키기 위한 입력 수단을 포괄적으로 의미하며, 일반적인 푸시 또는 터치 버튼이나, 조그 버튼을 포함하게 된다. 따라서 작업자는 조그 입력부(254)를 이용하여 공구 및 홀더를 수동으로 이동시킬 수 있게 된다. The
시뮬레이터(210)는 상기 공구 및 홀더 측정부(110)와 소재 측정부(120)로부터 측정된 공구와 홀더 및 소재의 형상 정보와, 입력된 NC 형상 정보 및 NC 데이터를 이용하여 모의 가공을 수행하게 된다. 즉 공구 및 홀더 측정부(11), 소재 측정부(120)로부터 수신된 공구와 홀더의 현재위치, 크기 등의 정보와 입력된 NC 머신의 형상정보 및 NC 데이터를 이용하여 미리 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌여부를 파악하게 된다. 이러한 시뮬레이션에 대한 동작은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자에게 널리 알려진 사항에 해당하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.The
또한 시뮬레이터(210)는 상기 수신된 상기 공구 및 홀더의 형상 정보와 NC 데이터를 비교하여, 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 지를 확인하게 된다. 시뮬레이터(210)는 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 경우 시뮬레이션을 수행하고, 그렇지 않은 경우 중앙 제어부(240)에 신호를 송신하여 사용자에게 알람 표시를 하여 공구를 재설정하도록 하게 한다. Also, the
기존에는 작업자가 홀더에 장착된 공구가 설정된 공구에 해당하는지 여부를 일일이 육안 또는 측정으로 확인하게 되는데, 이로 인해 측정이 부정확한 문제가 있고 또한 하나의 가공 작업에 소요되는 홀더 및 공구의 개수가 많게 되어 이를 매번 확인해야 하는 번거로움이 발생하게 된다. 그러나, 본 발명에 의하면 전술한 바와 같이 시뮬레이터(210)가 공구 및 홀더의 형상 정보를 자동으로 수신하고, 이러한 수신된 정보를 바탕으로 자동으로 공구 및 홀더가 제대로 장착되었는지 여부를 확인하게 되므로, 작업 시간이 줄어들고 작업 품질이 좋아지게 되므로 결국 생산성이 향상되는 이점이 있다.Conventionally, the operator confirms visually whether the tool mounted on the holder corresponds to the set tool. In this case, the measurement is inaccurate and the number of holders and tools required for one machining operation is large So that it becomes troublesome to check each time. However, according to the present invention, as described above, the
충돌 영역 감지부(220)는 수동운전시 즉, 조그 입력부(254)로부터 입력 신호를 수신하는 경우, 조그의 입력된 각 축에 따라 상기 측정된 공구 및 홀더, 소재, NC 머신의 형상 정보를 이용하여, 절삭 가공부(140)와 소재의 충돌 가능위치를 연산하게 된다. The collision
구체적으로 충돌 영역 감지부(220)는 축방향 예상이동궤적 연산부(222)와, 충돌 가능위치 연산부(224) 및 이동 한계범위 연산부(226)를 포함한다.Specifically, the collision
축방향 예상이동궤적 연산부(222)는 조그 입력부(254)로부터 5축 중 어느 한 축 방향으로의 입력이 있는 경우, 공구와 홀더의 형상 정보를 이용하여 공구 및 홀더의 현재위치로부터 이동하려는 조그의 축 방향의 예상이동궤적을 연산하게 된다. The axial predicted movement locus
도 4 및 도 5를 참조하면, 충돌 가능위치 연산부(224)는 축방향 예상이동궤적 연산부(222)에 의해 예상된 예상이동궤적 중에서, 상기 공구(142) 및 홀더(144)와 소재(50) 그리고 NC 머신 간 충돌하는 교점들 중 현재위치로부터 가장 가까운 교점을 연산하여 이를 충돌 가능위치로 파악하게 된다. 소재(50) 및 NC 머신과 충돌하는 것은 공구(142)가 대부분일 수 있으나 홀더(142)가 충돌할 수도 있다. 따라서 예상이동궤적 중에서 공구(142) 및 홀더(144)가 소재(50)와 NC 머신과 충돌하는 교점은 복수 개일 수 있는데, 이러한 복수의 교점들 중 현재위치로부터 가장 가까운 교점을 찾아서 이를 충돌 가능위치로 파악하게 된다.4 and 5, the collision possible
이동 한계범위 연산부(226)는 공구(142) 및 홀더(144)가 상기 충돌가능 위치까지 이동하지 않도록 절삭 가공부(140)의 이동 한계범위를 연산하게 된다. 즉, 공구(142) 및 홀더(144)가 충돌가능 위치까지 가는 경우 소재(50) 또는 NC 머신과 충돌하게 되는 것이므로 그 전까지만 이동하도록 설정해야 하는데, 상기 이동 한계범위는 이동예상궤적 중 충돌 가능위치의 일정거리 바로 전까지만 이동하는 범위를 의미하게 된다. The movement limit
전술한 바와 같이 가공 제어부(150)는 조그 입력에 의한 수동 운전시 절삭 가공부(140)가 충돌 가능위치까지 이동하지 못하도록 즉, 이동 한계범위까지만 이동하도록 제어하는데, 다시 도 1을 참조하면 구체적으로 가공 제어부(150)는 이동 한계범위 설정부(152)와, 동작 정지부(154) 및 충돌신호 발생부(156)를 포함한다.As described above, the
이동 한계범위 설정부(152)는 이동 한계범위 연산부(226)에 의한 이동 한계범위 정보를 수신하는 경우 이를 모터축 제어부(151)에 설정하도록 하여 절삭 가공부(140)가 이동 한계범위까지만 이동하도록 설정한다. When the movement limit range information is received by the movement limit
동작 정지부(154)는 절삭 가공부(140)가 이동 한계범위를 벗어나 이동하는 경우 절삭 가공부(140)의 동작을 정지시키게 된다. 즉, 사용자로부터 조그 입력이 있게 되는 경우 절삭 가공부(140)의 홀더 및 공구는 해당 축방향으로 이동하게 되는데, 사용자로부터 해당 축으로 조그 입력이 계속 있고 이동 한계범위를 벗어나는 경우, 동작 정지부(154)는 설정된 이동 한계범위에서 자동적으로 서모 모터의 감속 처리를 하도록 하여 공구 및 홀더를 이송시키는 이송계의 이동을 정지시키도록 한다. The
충돌신호 발생부(156)는 절삭 가공부(140)가 이동 한계범위 설정부(152)의 범위를 벗어나 이동하는 경우 충돌검출 신호를 중앙 제어부(240)에 전송하게 된다. The collision
중앙 제어부(240)는 본 시스템의 동작을 전반적으로 제어하게 된다. 즉, 측정된 공구와 홀더 및 소재의 형상 정보와 NC 머신 형상 정보 및 NC 데이터를 수신하고 이를 시뮬레이터(210) 및 가공 제어부(150)에 전송하여 동작을 수행하도록 한다. 또한, 조그 입력부(254)로부터 입력 신호가 있는 경우 충돌 영역 감지부(220)의 충돌 가능위치 연산 결과를 가공 제어부(150)에 전송하게 된다. 그리고, 충돌신호 발생부(156)로부터 충돌신호를 수신하는 경우 사용자가 알 수 있도록 디스플레이부(260) 또는 스피커(미도시) 등을 통해 알람신호(디스플레이부에 표시, 빛 또는 소리)를 발생시키도록 한다.The
이하 도 1 내지 도 6을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 수치제어 시스템의 동작 및 스마트 수치제어 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the smart numerical control system and the smart numerical control method according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 to FIG.
도 6을 참조하면, 사용자는 소재를 NC 머신(100)의 베드에 올려놓고 입력부(250)의 시작 버튼을 누르게 되면, 중앙 제어부(240)는 NC 머신(100)을 포함한 시스템을 초기하게 된다(S301). 그리고, NC 머신(100)의 모델링 파일을 입력받게 되어, NC 머신의 형상 정보를 인식하게 된다(S302) 6, when the user places the work material on the bed of the
그 후 소재 측정부(120)인 스캐너는 중앙 제어부(240)의 명령에 의해 소재의 형상을 측정하게 되고, 이 측정 정보는 가공 제어부(150) 및 중앙 제어부(240)를 통해 시뮬레이터(210)로 전송된다(S30S).Thereafter, the scanner, which is the
사용자로부터 자동 가공의 입력 신호가 있고(S304), 데이터 입력부(252)를 통해 NC 데이터가 입력되면(S310), 중앙 제어부(240)는 가공 프로그램의 구동 준비를 하는 등 NC 데이터를 세팅하게 된다(S320).When the NC data is inputted through the data input unit 252 (S310), the
그 후, 가공 제어부(150)의 제어 명령에 의해 공구 및 홀더 측정부(110)인 프로브는 공구 및 홀더의 형상을 측정하고, 이 측정 정보 역시 가공 제어부(150) 및 중앙 제어부(240)를 통해 시뮬레이터(210)로 전송된다(S330). Thereafter, the probe, which is the tool and
시뮬레이터(210)는 공구 및 홀더의 형상 정보를 수신하고 또한 NC 머신 형상 정보 및 NC 데이터를 수신하므로 이들을 비교하여, 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는지 여부를 확인하게 된다(S340).The
홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 경우 시뮬레이터(210)는 시뮬레이션을 진행하고(S360), 그렇지 않은 경우 중앙 제어부(240)에 신호를 송출하여 사용자에게 알람 표시를 하여 공구를 재설정 하도록 한다(S350).If the tool mounted on the holder corresponds to the tool set in accordance with the machining order, the
시뮬레이션 진행 중 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌이 일어나는 경우(S370), 시뮬레이터(210)는 충돌신호를 중앙 제어부(240)에 전송하고 중앙 제어부(240)는 디스플레이부(260)에 알람 표시를 하여 사용자가 조치를 취하도록 한다(S380). 충돌이 일어나지 않는 경우, 중앙 제어부(240)는 가공 제어부(150)에 가공 명령 신호를 보내고, 가공 제어부(150)는 절삭 가공부(140)의 동작을 제어하여 소재를 가공하도록 한다(S390).The
한편, 수동 가공에 의한 경우 즉, 조그 입력부(254)로부터 입력 신호가 생기는 경우(S401), 가공 제어부(150)의 제어 명령에 의해 공구 및 홀더 측정부(110)인 프로브는 공구 및 홀더의 형상을 측정하는데(S402), 이 측정 정보 역시 가공 제어부(150) 및 중앙 제어부(240)를 통해 시뮬레이터(210)로 전송되고, 이는 다시 충돌 영역 감지부(210)로 전송된다. On the other hand, in the case of manual processing, that is, when an input signal is generated from the jog input unit 254 (S401), the probe as the tool and
충돌 영역 감지부(220)의 축방향 예상이동궤적 연산부(222)는 입력된 조그 축방향으로 공구 및 홀더의 예상이동궤적을 연산하고(S410), 충돌가능위치 연산부(224)는 이 예상이동궤적 중 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌하는 교점들 중 공구 및 홀더의 현재위치로부터 가장 가까운 교점을 연산하여 이를 충돌 가능위치로 파악하게 된다(S420). 이동 한계범위 연산부(226)는 공구 및 홀더가 충돌 가능위치까지 이동하지 않도록 절삭 가공부(140)의 이동 한계범위를 연산하고, 이 연산 결과는 가공 제어부(150)로 보내어져 이동 한계범위 설정부(152)는 절삭 가공부(140)의 이동 한계범위를 설정하게 된다(S430).The predicted movement
사용자에 의한 조그 조작에 의해 절삭 가공부(140)는 이동하게 되는데(S440), 조그 의 계속적인 이동 조작에 따라 절삭 가공부(140)가 설정된 이동 한계범위를 넘어서는 경우(S450), 동작 정지부(154)는 절삭 가공부(140)가 해당 축방향으로 더 이상 이동을 하지 못하도록 절삭 가공부(140)의 동작을 멈추도록 하고(S460), 충돌신호 발생부(156)는 중앙 제어부(240)에 충돌검출 신호를 보내 중앙 제어부(240)가 디스플레이부(260) 등을 통해 알람 신호를 발생하도록 한다(S470). 일정 시간이 지나면 알람 신호를 해제하고(S480), 조그의 다른 축방향으로의 이동이 있는지 여부를 감지하게 된다.When the cutting
한편, 절삭 가공부(140)가 이동 한계범위 내에서 이동하고 더 이상의 해당 축으로의 이동이 없는 경우(즉 조그의 이동 조작이 더 이상 없는 경우) 이송 완료된 것으로 판단하여 절차를 종료하고, 다른 축방향으로의 조그 이동 조작이 있는 경우 다시 S402 단계를 반복하도록 한다. On the other hand, when the cutting
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 자동으로 공구와 홀더 및 소재의 형상을 측정하고, 공구와 홀더가 제대로 장착되었는지 여부를 확인할 수 있으며, 또한 자동으로 측정된 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신의 형상 정보를 시뮬레이터와 연동하도록 할 수 있다. 이에 의해, 공구와 홀더 및 소재의 크기 및 위치의 측정, 공구와 소재의 세팅 시 발생할 수 있는 오차를 줄이도록 함으로써, 자동 운전과 수동 운전 작업 중 발생할 수 있는 충돌을 미리 정밀하게 예측할 수 있는 이점이 있다. 또한, 기존에 작업자가 일일이 형상 측정 및 데이터를 입력해야 하는 번거로움을 해소할 수 있게 된다. 결국, 본 발명에 의하면 자동 및 수동 작업에서 충돌방지를 더욱 정밀하게 예측할 수 있어 품질의 신뢰성을 높이고, 또한 사용자의 수작업에 따른 번거로움을 생략할 수 있어 작업의 생산성이 높아지는 이점이 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to automatically measure the shape of a tool, a holder and a workpiece, to confirm whether or not the tool and the holder are properly mounted, and also to automatically measure the tool and the holder, The shape information can be linked with the simulator. Thus, by measuring the size and position of the tool, the holder and the workpiece, and by reducing errors that may occur when setting the tool and the workpiece, it is possible to precisely predict the collision that may occur during the automatic operation and the manual operation have. In addition, it is possible to eliminate the inconvenience that the operator has to input the shape measurement and data in the conventional manner. As a result, according to the present invention, it is possible to predict collision more precisely in automatic and manual operations, thereby enhancing the reliability of the quality and eliminating the troublesome operation by the user's manual operation, thereby increasing the productivity of the work.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the appended claims. And equivalents should also be considered to be within the scope of the present invention.
100. NC 머신 110. 공구 및 홀더 측정부
120. 소재 측정부 140. 절삭 가공부
142. 공구 144. 홀더
150. 가공 제어부 151. 모터축 제어부
152. 이동 한계범위 설정부 154. 동작 정지부
156. 충돌신호 발생부 200. NC 컴퓨터
210. 시뮬레이터 220. 충돌 영역 감지부
222. 축방향 예상이동궤적 연산부 224. 충돌가능위치 연산부
226. 이동 한계범위 연산부 250. 입력부
252. 데이터 입력부 254. 조그 입력부100.
120.
142.
150.
152. Movement limit
156.
210.
222. Estimated movement trajectory calculation unit for an
226. Moving Limit
252.
Claims (10)
소재의 형상을 측정하는 소재 측정부(120);
소재의 절삭 가공을 수행하며, 상기 공구와 홀더 및 이를 이송시키는 이송계및 서보모터를 포함하는 절삭 가공부(140);
상기 절삭 가공부(140)의 동작을 제어하는 가공 제어부(150);
상기 공구 및 홀더 측정부(110)와 소재 측정부(120)로부터 측정된 공구와 홀더 및 소재의 형상 정보를 수신하고, 수신된 공구와 홀더 소재의 형상 정보와 입력된 NC 머신의 형상 정보 및 NC 데이터를 이용하여 모의 가공을 수행하는 시뮬레이터(210);
사용자로부터 조그 입력 시, 입력된 조그의 각 축에 따라 상기 측정된 공구와 홀더, 소재 및 NC 머신의 형상 정보를 이용하여, 상기 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간의 충돌 가능위치를 연산하는 충돌 영역 감지부(220); 및,
상기 측정된 공구와 홀더 및 소재의 형상 정보와 NC 머신 형상 정보 및 NC 데이터를 상기 시뮬레이터(210) 및 가공 제어부(150)에 전송하여 동작을 수행하도록 하고, 조그 입력 시 상기 충돌 영역 감지부(220)의 충돌 가능위치 연산 결과를 상기 가공 제어부(150)에 전송하는 중앙 제어부(240);를 포함하며,
상기 가공 제어부(150)는 조그 입력에 의해 상기 충돌 영역 감지부(220)의 충돌 가능위치 연산 결과를 수신하는 경우, 상기 절삭 가공부(140)가 충돌 가능위치까지 이동하지 못하도록 제어하고,
상기 충돌 영역 감지부(220)는,
상기 조그로부터 어느 한 축의 입력이 있는 경우, 상기 공구와 홀더의 형상 정보를 이용하여 공구 및 홀더의 현재위치로부터 이동하려는 축 방향의 예상이동궤적을 연산하는 축방향 예상이동궤적 연산부(222); 상기 축방향 예상이동궤적 연산부(222)에 의해 연상된 예상이동궤적 중에서, 상기 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌하는 교점들 중 현재위치로부터 가장 가까운 교점을 연산하여 이를 충돌 가능위치로 파악하는 충돌 가능위치 연산부(224); 및, 상기 공구 및 홀더가 상기 충돌가능 위치까지 이동하지 않도록 상기 절삭 가공부(140)의 이동 한계범위를 연산하는 이동 한계범위 연산부(226);를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 수치제어 시스템.
A tool and holder measuring unit 110 for measuring the shape of the tool and the holder;
A material measurement unit 120 for measuring the shape of the material;
A cutting processing unit 140 for performing a cutting process of the material and including the tool and holder, a transfer system for transferring the tool and the holder, and a servo motor;
A processing control unit 150 for controlling the operation of the cutting processing unit 140;
The shape information of the tool and the holder and the shape information of the workpiece measured from the tool and holder measuring unit 110 and the workpiece measuring unit 120, A simulator 210 for performing simulation using data;
A collision area for computing a collision possible position between the tool and the holder, the work, and the NC machine, using the measured tool, holder, work, and shape information of the NC machine in accordance with each axis of the jog input from the user, A sensing unit 220; And
The shape information of the tool, the holder, and the workpiece, the NC machine shape information, and the NC data to the simulator 210 and the machining control unit 150 to perform an operation. When the jog input is performed, And a central control unit (240) for transmitting a collision possible position calculation result of the collision possible position to the machining control unit (150)
The machining control unit 150 controls the cutting processing unit 140 to move to the collision possible position when receiving the collision possible position calculation result of the collision area sensing unit 220 by jog input,
The collision area sensing unit 220,
An axially anticipated movement locus arithmetic part (222) for calculating an anticipated movement locus in an axial direction to be moved from a current position of the tool and the holder using the shape information of the tool and the holder when there is an input from one of the jaws; Among the anticipated movement trajectories reminded by the axially anticipated movement locus calculator 222, an intersection point closest to the current position among the collision points between the tool and the holder, the workpiece, and the NC machine is computed and is recognized as the collisionposable position A collision possible position calculation unit 224; And a movement limit range computing unit (226) for computing a movement limit range of the cutting processing unit (140) so that the tool and the holder do not move to the collision possible position.
상기 공구 및 홀더 측정부(110)는 공구와 홀더가 이송계에 세팅된 상태에서 측정하며,
상기 공구 및 홀더 측정부(110)는 공구의 위치, 길이(L)와 직경(D) 및 코너 라운딩(R)을 포함하는 형상 정보를 측정하고, 홀더의 위치, 길이(L1~L4)와 직경(d1~d4)을 포함하는 형상 정보를 측정하는 프로브(probe)인 것을 특징으로 하는 스마트 수치제어 시스템.
The method according to claim 1,
The tool and holder measurement unit 110 measures the tool and the holder in a state where the tool and the holder are set on the transfer system,
The tool and holder measuring unit 110 measures the shape information including the tool position, the length L and the diameter D and the corner rounding R, and measures the position, length L1 to L4, is a probe for measuring shape information including d1 to d4.
상기 소재 측정부(120)는 소재가 베드에 올려져 있는 상태에서 측정하며,
상기 소재 측정부(120)는 위치와 크기를 포함하는 형상 정보를 측정하는 3차원 스캐너(scanner)인 것을 특징으로 하는 스마트 수치제어 시스템.
The method according to claim 1,
The material measuring unit 120 measures the material on a bed,
Wherein the material measurement unit (120) is a three-dimensional scanner for measuring shape information including a position and a size.
상기 시뮬레이터(210)는 수신된 상기 공구 및 홀더의 형상 정보와 상기 NC 데이터를 비교하여, 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 지를 확인하며, 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 경우 시뮬레이션을 수행하고, 그렇지 않은 경우 상기 중앙 제어부(240)에 신호를 송신하여 사용자에게 알람 표시를 하여 공구를 재설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 스마트 수치제어 시스템
The method according to claim 1,
The simulator 210 compares the received shape information of the tool and the holder with the NC data to confirm whether or not the tool mounted on the holder corresponds to the tool set in accordance with the machining order, And if not, sends a signal to the central control unit 240 to display an alarm to the user, thereby resetting the tool.
상기 절삭 가공부(140)는 5축 이동이 가능하고, 상기 조그는 5축 입력이 가능한 것을 특징으로 하는 스마트 수치제어 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the cutting processing unit (140) is movable in five axes, and the jog is capable of inputting five axes.
상기 이동 한계범위 연산부(226)에 의한 이동 한계범위 정보를 수신하는 경우 이를 절삭 가공부(140)에 설정하는 이동 한계범위 설정부(152), 및
상기 절삭 가공부(140)가 이동 한계범위를 벗어나 이동하는 경우 절삭 가공부(140)의 동작을 정지시키도록 하는 동작 정지부(154)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 수치제어 시스템.
The apparatus according to claim 1, wherein the machining control unit (150)
A movement limit range setting unit 152 for setting the movement limit range information by the movement limit range calculation unit 226 in the cutting processing unit 140,
And an operation stop unit (154) for stopping the operation of the cutting processing unit (140) when the cutting processing unit (140) moves out of the movement limit range.
상기 절삭 가공부(140)가 이동 한계범위를 벗어나 이동하는 경우 충돌신호를 중앙 제어부(240)에 전송하는 충돌신호 발생부(156)를 더 포함하며,
상기 중앙 제어부(240)는 상기 충돌신호 발생부(156)로부터 충돌신호를 수신하는 경우 사용자가 알 수 있도록 알람신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 스마트 수치제어 시스템.
8. The apparatus according to claim 7, wherein the machining control unit (150)
And a collision signal generator (156) for transmitting a collision signal to the central control unit (240) when the cutting processing unit (140) moves out of the movement limit range,
Wherein the central control unit (240) generates an alarm signal so that the user can know when the collision signal is received from the collision signal generation unit (156).
b) 사용자로부터 가공 명령이 있는 경우, NC 데이터를 입력받고 세팅하는 단계;
c) 공구 및 홀더의 형상을 측정하는 단계;
d) 상기 공구 및 홀더의 형상 정보와 상기 NC 데이터를 비교하여, 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 지를 확인하는 단계;
e) 홀더에 장착된 공구가 가공 순서에 맞게 설정된 공구에 해당하는 경우 시뮬레이션을 수행하고, 그렇지 않은 경우 사용자에게 알람 표시를 하여 공구를 재설정하도록 하는 단계;
f) 시뮬레이션 진행 중 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌이 일어나는 경우, 알람 표시를 하여 사용자가 조치를 취하도록 하는 단계;
g) 시뮬레이션 진행 중 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌이 일어나지 않는 경우, 소재를 가공하도록 하는 단계; 및,
h) 사용자로부터 조그 입력 시, 입력된 조그의 각 축에 따라 측정된 공구와 홀더, 소재 및 NC 머신의 형상 정보를 이용하여, 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간의 충돌 가능위치를 연산하고, 조그 이동시 공구 및 홀더가 충돌 가능위치까지 이동하지 못하도록 설정하는 단계;를 포함하며,
상기 h) 단계는,
h1) 조그 입력 신호가 있는 경우, 공구 및 홀더의 형상을 측정하는 단계; h2) 상기 공구 및 홀더의 형상 정보를 이용하여, 입력된 조그의 축방향으로 공구 및 홀더의 예상이동궤적을 연산하는 단계; h3) 상기 예상이동궤적 중 공구 및 홀더와 소재 그리고 NC 머신 간 충돌하는 교점들 중 공구 및 홀더의 현재위치로부터 가장 가까운 교점을 연산하여 이를 충돌 가능위치로 파악하는 단계; h4) 공구 및 홀더가 상기 충돌 가능위치까지 이동하지 않도록 이동 한계범위를 연산하고 이를 설정하는 단계; h5) 조그 이동에 따라 공구 및 홀더가 상기 이동 한계범위를 벗어나 이동하는 경우, 해당 축방향으로 더 이상 이동을 하지 못하도록 공구 및 홀더의 동작을 멈추도록 하는 단계; 및, h6) 조그 이동에 따라 공구 및 홀더가 상기 이동 한계범위를 벗어나 이동하는 경우, 사용자에게 알람 표시를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 수치제어 방법.
a) measuring the shape of the workpiece and receiving shape information of the NC machine;
b) receiving and setting NC data when there is a machining instruction from the user;
c) measuring the shape of the tool and the holder;
d) comparing the shape information of the tool and the holder with the NC data to confirm whether the tool mounted on the holder corresponds to a tool set in accordance with the machining order;
e) performing a simulation when the tool mounted on the holder corresponds to a tool set in accordance with the machining sequence, and if not, displaying an alarm to the user to reset the tool;
f) in the event of a collision between the tool and the holder and the workpiece and the NC machine during the simulation, an alarm indication is issued and the user takes action;
g) machining the material in the event that collision between the tool and the holder and the workpiece and the NC machine does not occur during the simulation; And
h) calculating possible collision positions between the tool and the holder and the workpiece and the NC machine using the tool, holder, workpiece and shape information of the NC machine measured along each axis of the jog input from the user in the jog input, And setting the tool and the holder not to move to the collision-capable position when the tool is moved,
The step h)
h1) measuring the shape of the tool and the holder when there is a jog input signal; h2) calculating an expected movement locus of the tool and the holder in the axial direction of the input jog using the shape information of the tool and the holder; h3) calculating an intersection closest to the current position of the tool and the holder among the intersections between the tool, the holder, the workpiece, and the NC machine among the anticipated movement trajectories and grasping it as a collision possible position; h4) calculating a movement limit range and setting it so that the tool and the holder do not move to the collision possible position; h5) stopping the operation of the tool and the holder to prevent further movement in the axial direction when the tool and the holder move out of the movement limit range according to the jog movement; And h6) displaying an alarm to the user when the tool and the holder move out of the movement limit range in accordance with the jog movement.
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2014
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