KR101704006B1 - 모드버스 표준 프로토콜을 이용한 공작기계 인터페이스 장치 - Google Patents

모드버스 표준 프로토콜을 이용한 공작기계 인터페이스 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모드버스 표준 프로토콜을 이용한 공작기계 인터페이스 장치에 관한 것으로, 특히 공작기계 통신방식을 개선하여 사용자는 새로 만들어진 모드버스 맵을 통한 표준화된 모드버스 프로토콜을 이용하여 통신하며, 공작기계 컨트롤러의 데이터들은 모드버스맵의 주소와 연결되어 있어 사용자는 공작기계 컨트롤러의 모드버 맵을 통하여 데이터의 종류와 데이터의 위치를 사전에 알 수 있도록하고, 모드버스 맵을 통한 모드버스 프로토콜 통신은 메이커가 다른 공작기계 또는 메이커가 자체적으로 만든 프로그램을 이용하지 않고도 공작기계와 통신할 수 있도록 하여, 공작기계의 스핀들속도, 스핀들정지 및 기동, 부하, 이송속도등의 제어, NC프로그램 순번등 다양한 동작을 감시 및 제어 할 수 있고, 또한 공작기계 동작과 제거에 시간차를 두지 않아 실시간으로 동작하도록 하는 것을 특징으로 하는 모드버스 표준 프로토콜을 이용한 공작기계 인터페이스 장치에 관한 것이다.

Description

모드버스 표준 프로토콜을 이용한 공작기계 인터페이스 장치{A Machine Tool Interface Unit Using MODBUS Protocol}
본 발명은 모드버스 표준 프로토콜을 이용한 공작기계 인터페이스 장치에 관한 것으로, 특히 공작기계 통신방식을 개선하여 사용자는 새로 만들어진 모드버스 맵을 통한 표준화된 모드버스 프로토콜을 이용하여 통신하며, 공작기계 컨트롤러의 데이터들은 모드버스맵의 주소와 연결되어 있어 사용자는 공작기계 컨트롤러의 모드버 맵을 통하여 데이터의 종류와 데이터의 위치를 사전에 알 수 있도록하고, 모드버스 맵을 통한 모드버스 프로토콜 통신은 메이커가 다른 공작기계 또는 메이커가 자체적으로 만든 프로그램을 이용하지 않고도 공작기계와 통신할 수 있도록 하여, 공작기계의 스핀들속도, 스핀들정지 및 기동, 부하, 이송속도등의 제어, NC프로그램 순번등 다양한 동작을 감시 및 제어 할 수 있고, 또한 공작기계 동작과 제거에 시간차를 두지 않아 실시간으로 동작하도록 하는 것을 특징으로 하는 모드버스 표준 프로토콜을 이용한 공작기계 인터페이스 장치에 관한 것이다.
MODBUS는 MODICON 사에서 분산 네트워크의 처리를 위하여 개발된 프로토롤로서, Distributed Network Protocol이라 할 수 있으며, 원격지의 단말장치와 제어, 계측 정보들을 처리하기 위하여 설계된 표준 통신 규격으로 RTU(remote terminal unit), IED(Intelligent Electronic Device) 등과 같은 원격 단말 장치들과 서버(마스터 스테이션) 사이의 상호 운영성을 확립하기 위하여 개발된 개방형 프로토콜이다. MODBUS는 산업용 자동화 시스템에서 널리 사용되고 있으며, 공장의 자동화 공정이나 생산시스템에 적용되고 있다.
MODBUS 프로토콜 통신방식에 따라 MODBUS/RTU, MODUBUS/TCP, MODBUS/PLUS 등이 있으며 최근에 WIFI등 무선통신의 발전과 신뢰성의 확보로 다양한 유 무선 통신을 기반으로 MODBUS PROTOCOL이 활용되고 있다. Modbus /TCP가 개발되기 이전에는 상위의　System 간의 통신을　Modbus Plus 를 사용하였으나 Modbus/TCP　개발된 이후에는 통신속도와 System의 응용성에서 우위를 점하고 있는 Modbus /TCP가 System간에 주로 사용되는 통신 방법이 되었다. 그리고 기존부터 사용해온 Modbus Plus 와 Modbus232/485는　Gateway를 사용하여 Modbus/TCP로 변환하여 상위의 System과 연결하는 방법이 보편적으로 사용되어 지고 있다.
MODBUS 프로토콜 기반 통신시스템의 가장 대표적인 예가 SCADA/DAQ 시스템으로 SCADA/DAQ 시스템이란 자동화 공정이 물리적으로 떨어진 거리를 두고 이루어질 때, 이를 관리하기 위한 원방계측 및 감시제어시스템을 지칭하는 용어이다. 이 경우 물리적 거리를 통신 네트워크로 연결하면서 필연적으로 정보 보호 문제가 발생한다. 하지만, 초기 SCADA/DAQ 시스템은 폐쇄망으로 이러한 보안적 측면이 고려되지 않았으나, 점차 네트워크 간 통합추세가 가속화되면서 점차 이슈가 되고 있다.
제어 시스템의 SCADA/DAQ 시스템은 높은 수준의 가용성(낮은 고장 빈도와 신속한 복구)이 요구되며, 매우 높은 수준의 계측 정확성이 요구된다. 따라서, 이를 위해 수신 데이터의 검증이 필요하고 부적절하거나 부정확한 제어동작의 방지가 필요하다. 예를 들어, 전력시스템의 안정적인 운영을 위해서는 일차적으로 SCADA/DAQ 시스템 내에서 RTU/Host 간 정확한 통신이 전제되어야 한다.
계측오류, 통신오류, 이외에도 외부 해킹에 의한 인위적인 정보 왜곡 가능성이 존재하고, 산업 및 국가 기반시설에 대한 해킹이나 테러 행위들의 위협성이 증가되고 있다. SCADA 장치들은 대부분 내장형 제어기(controller)를 가지고 있고 이로 인해 제한된 제어기능을 가질 수 밖에 없고, 프로토콜의 경우에도 초기에 상대적으로 저속의 직렬통신을 기반으로 구성됨에 따라서, 위장하기(spoofing), 회신공격(reply attack), 서비스거부(denial of service) 공격 등 다양한 방식의 공격에 취약한 특성을 갖는다.
미국 PNNL의 Jeff Dagle은 모 학회에서 전력 테스트 계통을 만들고 차단기를 트립(trip)시켜 보는 예에 대한 논문을 제시하였으나, 여기서 차단기는 SCADA/DAQ 소프트웨어에 차단기가 개방되었다는 신호를 전달하여도, SCADA/DAQ 제어기는 그러한 신호를 보낸 적이 없기 때문에 무시(MODBUS 프로토콜 polling 방식의 허점 공격)하고 응답하지 않으며, 이는 고전적인 해킹 방법인 서비스거부(denial-of-service) 방식을 적용한 것으로 프로토콜 레벨에서의 취약성을 보인 사례에 해당한다.
SCADA/DAQ 기기들은 종종 중앙제어시스템으로부터 제어를 받게 되는데, 이러한 중앙제어시스템들이 과거에는 UNIX기반이었으나 최근에는 윈도우 기반으로 옮겨가고 있고, 이로 인한 보안상의 취약성 발생 가능을 갖는다. RTU나 PLC(Power Line Communication)들은 ROM 상에 입력되어 있는 OS에 의해 작동하고 있기 때문에 재설치가 불가능하고 이로 인해 ROM을 교체하지 않는 한 소프트웨어 차원의 업그레이드는 불가능할 뿐 아니라, 설사 ROM 교체가 가능하다 하더라도 보통 기기에 밀봉된 형태로 되어 있기 때문에 기기 교체를 하여야 하나 긴 수명 주기로 인해 기기 벤더가 존재하지 않는 경우가 많다.
MODBUS 기반 산업용 SCADA/DAQ 시스템에 대한 고의적 정보 조작이 발생하게 되면 시스템의 붕괴를 유발할 수도 있으며, 네트워크 간 통합 추세에 있는 오늘날에 있어서는 더 큰 피해로 확산될 수 있다. 따라서 고의적 정보 조작을 방지할 수 있는 MODBUS 기반 SCADA/DAQ 시스템 운영의 안전성 향상을 위한 보안 시스템 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로,
현재까지 각 메이커들은 이 프로토콜을 개방하지 않거나 각각의 서로 다른 방식의 통신 방법을 제공하여 소수의 정보를 갖고 있는 자들만 독점하여 이 기능을 활용 및 판매하여 왔으나, 본 발명에서는 이를 표준화된 모드버스 포로토콜로 변환하고 모드버스를 통해 손쉽게 공작기계 데이터에 접근할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
공작기계 인터페이스 장치에 있어서, 공작기계와 공작기계 서버 사이에 구비되어, 모드버스 맵을 통한 표준화된 모드버스 프로토콜을 이용하여 통신하고, 공작기계 컨트롤러의 데이터들은 모드버스맵의 주소와 연결하여 사용자가 공작기계 컨트롤러의 모드버스 맵을 통하여 데이터의 종류와 데이터의 위치를 사전에 알 수 있도록 통신하는 프로그램 코드를 갖고; 상기 공작기계의 스핀들속도, 스핀들정지 및 기동, 부하, 이송속도등의 제어, NC프로그램 순번을 감시하고 제어가 가능토록 공작기계 서버로 송수신하는 프로그램 코드를 갖는 것이 특징이다.
또한, 상기 공작기계(20)는, 상기 가공 스핀들이 회전시에 공작기계의 가공 데이터를 공작기계 서버로 자동으로 출력토록 설계하고, 이때 가공 스핀들의 마모상태와 가공툴의 파손을 감지하여 가공 스핀들이 파손시에 자동으로 가공 스핀들의 작동을 정지시키는 자동제어 회로부(100)를 더 포함하여 구성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 자동제어 회로부(100)는, 공작기계를 작동시키면 전원 제어부에 의해서 전원신호가 인가되는 전원부(101)와; 상기 공작기계의 스핀들이 파손되는 것이 감지되면 전원 회로를 스위칭시키는 스핀들 파손 감지용 센서(102)와; 상기 전원 스위치가 온 되면 전기가 공급되어 승압된 교류 전류를 출력하는 발진 트랜스(103)와; 상기 발진 트랜스의 출력단에 연결되어 전기적 공급에 의해서 온 되는 릴레이 작동용 스위칭부(108)와; 상기 릴레이 작동용 스위칭부(108)의 출력단에 설치되며 자기력을 발생시키는 릴레이 스위치(107)와; 상기 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행하는 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와; 상기 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 에러신호 출력 제어부에 전원이 공급되어 에러신호가 디스플레이 되도록 유도하는 역할을 하는 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)와; 상기 제 1 회로 연결 스위치에 접점되어 스핀들 감지 제어부의 전원 유지용 스위치부를 온 시키는 회로 작동용 철편(131)과; 상기 회로 작동용 철편에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편이 온 되면 에러신호 출력을 위한 전원 스위치를 온 시켜 에러 신호가 디스플레이되도록 유도하는 에러신호 출력용 철편(132)과; 상기 제 1 회로 연결 스위치와 베이스단이 연결되고 에미터단 및 콜렉터단이 발진 트랜스 및 릴레이 작동용 스위칭부에 연결되며, 릴레이 스위치의 작동으로 철편이 당겨지면서 폐회로를 형성하면서 스위칭되어 이후 릴레이 스위치가 작동한 것을 중단시키고, 이때 수동 조작 스위치를 조작하면 제 1 회로 연결 스위치가 연동되어 오프되고, 이에 따라 폐회로가 깨지면서 스위칭이 오프되고 아울러 릴레이 작동용 스위칭부가 온 되어 릴레이 스위치가 온 됨으로서 제 1 회로 연결 스위치 및 에러신호 출력부가 온 되는 전원 유지용 스위칭부(118)를 포함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편 사이에 설치되어 미작동시 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편이 항상 오프상태를 유지하도록 유도하는 탄발 스프링(133)과; 상기 제 1 회로 연결 스위치의 일단에 설치되며 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편이 끌어당겨져 제 1 회로 연결 스위치가 스위칭되면 회로 작동용 철편을 부착시켜 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 전원 유지용 스위칭부의 온 상태를 지속시키는 영구자석(134)과; 상기 공작기계의 스핀들이 정상이면 전원을 차단하여 에러신호가 더이상 출력되지 않토록 하는 역할을 하는 수동 작동 스위치(135)를 포함하여 구성함이 특징이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 표준화된 모드버스 포로토콜로 변환하고 모드버스를 통해 손쉽게 공작기계 데이터에 접근하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전체 개념도.
도 2는 본 발명의 자동제어 회로부 구성도.
도 3은 본 발명의 요부 확대도.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.
만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 전체 개념도.
도 2는 본 발명의 전원 복귀부 구성도.
도 3은 본 발명의 요부 확대도로서,
본 발명의 인터페이스 시스템은 크게 공작기계(10)와, 공작기계서버(20)와, 인터페이장치(30)로 이루어진다.
상기 공작기계(10)는 기계공작의 기초가 되는 절삭, 연삭 등과 같이 절삭 칩(chip)을 내면서 금속 등의 재료를 가공하여 필요한 모양을 만들어 내는 기계를 말하는 것으로, 피가공물을 소정의 모양으로 깎아내기 위하여 바이트, 드릴빗, 밀링커터와 같은 커터를 사용하여, 피가공물 또는 커터를 회전시키거나 왕복운동시켜 강제적으로 절삭가공한다.
상기 공작기계서버(20)는 공작기계와 통신하고 공작기계 내부의 데이터에 접근하여 감시와 제어를 한다. 공작기계의 스핀들속도, 스핀들정지 및 기동, 부하, 이송속도등의 제어, NC프로그램 순번과 같은 다양한 동작을 감시 및 제어한다.
상기 인터페이스 장치(30)는, MODBUS 기반의 공작기계 네트워크의 전용망으로 연결된 시스템과 공작기계 서버가 원방 계측이나 감시, 제어 등을 위하여 통신할 때, 공작기계와 공작기계 서버 사이에 구비되어 모드버스 맵을 통한 표준화된 모드버스 프로토콜을 이용하여 통신하고, 공작기계 컨트롤러의 데이터들은 모드버스맵의 주소와 연결되어 있어 사용자는 공작기계 컨트롤러의 모드버스 맵을 통하여 데이터의 종류와 데이터의 위치를 사전에 알 수 있도록 구성하였다.
그리고, 상기 공작기계는 인터페이스 장치를 통해 공작기계의 가공 데이터를 자동으로 출력토록 설계하고, 이때 공작기계의 가공 툴의 마모상태와 가공툴의 파손을 감지하여 자동으로 해당 데이터를 출력하되, 공작기계 스핀들의 작동을 정지 시키는 제어방식을 가능하도록 하는 자동제어 회로부(100)를 포함하여 이루어진다.
특히, 본 발명은 공작기계의 내부 컨트롤러 데이터를 손쉽게 접근하여 공유할 수 있도록 하는 기술인바, 현재까지 각 메이커들은 이 프로토콜을 개방하지 않거나 각각의 서로 다른 방식의 통신 방법을 제공하여 소수의 정보를 갖고 있는 자들만 독점하여 이 기능을 활용 및 판매하여 왔으나, 본 발명에서는 이를 표준화된 모드버스 포로토콜로 변환하고 모드버스를 통해 손쉽게 공작기계 데이터에 접근할 수 있도록 하였다.
즉, 기존의 공작기계 통신방식은 업체고유의 프로토콜이나 프로그램을 사용하여야만 가능하고, 공작기계 메이커가 이 프로토콜을 개방하지 않으면 공작기계와 통신할 수 없었다.
그러나, 본 발명의 인터페이스 장치는 공작기계 통신방식을 개선하여 사용자는 표준화된 모드버스 프로토콜을 사용하고 새로 만들어진 모드버스 맵을 이용하여 공작기계 데이터 주소를 사용하여 통신토록 유도하며, 메이커가 다른 공작기계 또는 메이커가 자체적으로 만든 프로그램을 이용하지 않고도 공작기계와 통신할 수 있다.
이때, 본 발명의 공작기계는 스핀들이 파손되면 이를 감지하여 공작기계의 작동을 중단시키도록하며, 이때 작업자가 스핀들의 파손을 인지하지 못하고 공작기계를 다시 임의로 작동시키려할 때에는 공작기계의 동작을 자동으로 차단토록 장치를 설계하였다.
즉, 공작기계의 스핀들이 회전시에 공작기계의 가공 데이터를 자동으로 출력토록 설계하고, 이때 스핀들이 망실되면 센서로 이를 감지하여 공작기계의 작동을 중단시키도록 하는바, 이때 작업자가 스핀들의 망실을 인지하지 못하여 공작기계 전원스위치를 조작하면 곧바로 곧바로 스위치를 차단하여 스핀들이 망실된 상태에서 공작기계가 움직이는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 하였다.
본 발명의 자동 제어 회로부(100)의 구성을 상펴보면 다음과 같다.
회로 전원부(101)와, 스핀들 파손 감지용 센서(102)와, 발진 트랜스(103)와, 릴레이 작동용 스위칭부(108)와, 릴레이 스위치(107)와, 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와, 통신 단말기 전원 스위치(sw2)와, 전원 유지용 스위칭부(118)을 포함하여 이루어진다.
상기 전원부(101)는 공작기계를 작동시키면 전원 제어부에 의해서 전원신호가 인가된다.
상기 스핀들 파손 감지용 센서(102)는 공작기계의 스핀들이 파손되는 것이 감지되면 전원 회로를 스위칭시킨다.
상기 발진 트랜스(103)는 전원 스위치가 온 되면 전기가 공급되어 승압된 교류 전류를 출력한다.
상기 릴레이 작동용 스위칭부(108)는 발진 트랜스의 출력단에 연결되어 전기적 공급에 의해서 온 된다.
상기 릴레이 스위치(107)는 릴레이 작동용 스위칭부(108)의 출력단에 설치되며 자기력을 발생시킨다.
상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)는 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행한다.
상기 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)는 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 에러신호 출력 제어부에 전원이 공급되어 에러신호가 디스플레이 되도록 유도하는 역할을 한다.
상기 전원 유지용 스위칭부(118)는 제 1 회로 연결 스위치와 베이스단이 연결되고 에미터단 및 콜렉터단이 발진 트랜스 및 릴레이 작동용 스위칭부에 연결되며, 릴레이 스위치의 작동으로 철편이 당겨지면서 폐회로를 형성하면서 스위칭되어 이후 릴레이 스위치가 작동한 것을 중단시키고, 이때 수동 조작 스위치를 조작하면 제 1 회로 연결 스위치가 연동되어 오프되고, 이에 따라 폐회로가 깨지면서 스위칭이 오프되고 아울러 릴레이 작동용 스위칭부가 온 되어 릴레이 스위치가 온 됨으로서 제 1 회로 연결 스위치 및 에러신호 출력부가 온 된다.
아울러 본 발명은 에러신호 출력을 위한 철편이 작동되면 별도로 전원공급을 지속하지 않터라도 데이터 통신이 지속시키도록하며, 아울러 스핀들이 망실 상태에서 에러신호를 출력중임 불구하고 수동 스위치를 작동시켜 에러신호를 차단하려하면 릴레이 작동용 스위칭부에 자동으로 전원을 공급하여 철편을 복귀시켜 공작기계 스핀들 에러 신호가 계속 출력되도록하여 공작기계의 스핀들이 망가진 상태에서 작업자가 실수로 공작기계를 재가동시키는 것을 차단토록 한다.
즉, 본 발명은 회로 작동용 철편(131)과, 에러신호 출력 작동용 철편(132)과, 탄발 스프링(133)과, 영구자석(134)과, 수동 작동 스위치(135)를 더 포함형 구성한다.
상기 회로 작동용 철편(131)은 제 1 회로 연결 스위치에 접점되어 전원 유지용 스위치부를 온 시킨다.
상기 에러신호 출력 작동용 철편(132)은 상기 회로 작동용 철편에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편이 온 되면 에러신호 출력 스위치를 온 시켜 에러신호가 디스플레이되도록 유도한다.
상기 탄발 스프링(133)은 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편 사이에 설치되어 미작동시 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편이 항상 오프상태를 유지하도록 유도한다. 즉, 미작동시 에러신호는 출력되지 않는다.
상기 영구자석(134)은 제 1 회로 연결 스위치의 일단에 설치되며 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편이 끌어당겨져 제 1 회로 연결 스위치가 스위칭되면 회로 작동용 철편을 부착시켜 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 전원 유지용 스위칭부의 온 상태를 지속시킨다.
상기 수동 작동 스위치(135)는 공작기계의 스핀들이 정상이면 전원을 차단하여 에러신호가 더이상 출력되지 않토록 하는 역할을 한다.
이하에서 자동 제어 회로부(100)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 공작기계의 스핀들 감지 센서(102)가 온 되면 직류 전원이 연결되어 발진 트랜스에 전원이 인가되고, 발진 트랜스의 2차측에 높은 전압이 인가된다.
2차측에 유기된 전원은 정류다이오드를 통해 반파의 직류 전원이 되고, 이 반파 직류전원은 콘덴서의 충방전 작용으로 인하여 보다 안정된 직류 전원이 된다.
이 직류 전원은 릴레이 스위치(107)의 코일을 거쳐 사이리스터의 애노드단에 인가되고, 한편 이 직류 전원은 저항을 통해 콘덴서에 충전작용을 하게 된다. 상승된 전압은 다이악을 통과하면서 릴레이 작동용 스위칭부(108)를 트리거하여 에노드단과 케소드단이 스위칭되어 릴레이 스위치의 동작이 이루어지도록하고, 이에 따라 릴레이 스위치(107)의 작동으로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)가 온 되면서 에러신호 출력 제어부(140)에 전원이 인가되어 에러신호가 디스플레이 된다.
상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)가 작동하면 전원 유지용 스위칭부(118)의 베이스단을 활성화시키면서 전원 유지용 스위칭부(118)의 에미터단 및 콜렉터단에 폐회로를 유도하여 트랜스로 향하는 전원을 오프시키게 된다.
즉, 저항(109)과 콘덴서(110) 사이의 전압이 다이오드(120)를 통해 전원 유지용 스위칭부(118)의 에미터 단자 및 콜렉터 단자 사이로 흘러 바이패스되며 이 바이패스에 의한 저항과 콘덴서 사이의 전압이 낮아지게 되고, 이렇게 저항과 콘덴서 사이의 전압이 낮아지게 되면 릴레이 작동용 스위칭부(108)로 향하는 트리거 신호를 멈추게 되어 에노드단과 케스단이 오프되면서 릴레이 스위치(107)에 전류가 흐르지 않아서 스위칭을 위해 계속 전원이 공급되는 것을 멈추게 된다.
물론, 이때, 영구자석(134)에 의해서 회로 작동용 철편(131)을 부착시켜서 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력 스위치(sw2)의 스위칭 작용을 유지시키기 때문에 통신 단말기 작동에 필요한 전원 공급을 계속 유지시켜 에러신호가 계속적으로 출력된다.
즉, 최초 에러 신호를 출력할 할 때에만 릴레이 스위치(107)의 작동이 필요로하며, 이후 에러신호 출력이 이루어지면 더이상 릴레이 스위치의 작동이 필요치 않게 되는 것이다.
한편, 만약 작업자가 에러신호가 출력되는 도중에 제 1 회로 연결 스위치 및 에러신호 출력용 전원 스위치를 수동 스위치(135)를 이용하여 오프시키게 되면 폐회로의 전류 흐름이 없게 되고 이에 따라 전원 유지용 스위칭부의 에미터단과 베이스단 사이에 흐르는 바이어스 전압이 사라져서 전원 유지용 스위칭부(118)가 오프된다.
상기 전원 유지용 스위칭부가 오프되면서 다이오드(120)를 통한 저항과 콘덴서 사이의 바이패스 전압이 없어지고 이 전압은 콘덴서(110)에 충전된다.
이 충전된 전압이 다이악(111)의 브레이크 오버 현상을 이르키게 되고 다이악에서 트리거 신호를 보조 스위치 작동용 스위칭부로 출력하여 철편을 이동시키면서 폐회로를 유지시키고 동시에 에러신호 제어부(140)로 출력되는 전원을 복귀시켜 계속적으로 통신 단말기 전원을 유지시켜 에러신호 디스플레이부(150)를 지속적을 작동시킬 수 있게 된다.
즉, 스핀들 파손 감지용 센서(102)에 의해서 공작기계의 에러신호가 계속적으로 출력되고 있는 상태에서는 사용자가 수동 스위치(135)를 작동시켜 에러신호의 출력을 차단하게 되더라도, 다시 전원을 복귀시켜 스핀들 에러신호의 출력을 계속 유지하게 된다.
만약에 스핀들 파손 감지용 센서부(102)에 의해서 스핀들의 정상 신호가 입력되면 이때에는 수동 스위치(135)를 사용자가 조작하여 에러신호를 해제하고 공작기계를 정상적으로 동작시킬 수 있게 된다.
10: 공작기계
20: 공작기계 서버
30: 인터페이스 장치

Claims (4)

  1. 공작기계 인터페이스 장치에 있어서,
    공작기계와 공작기계 서버 사이에 구비되어, 모드버스 맵을 통한 표준화된 모드버스 프로토콜을 이용하여 통신하고, 공작기계 컨트롤러의 데이터들은 모드버스맵의 주소와 연결하여 사용자가 공작기계 컨트롤러의 모드버스 맵을 통하여 데이터의 종류와 데이터의 위치를 사전에 알 수 있도록 통신하는 프로그램 코드를 갖고; 상기 공작기계의 스핀들속도, 스핀들정지 및 기동, 부하, 이송속도등의 제어, NC프로그램 순번을 감시하고 제어가 가능토록 공작기계 서버로 송수신하는 프로그램 코드를 갖으며;
    공작기계는, 스핀들이 회전시에 공작기계의 가공 데이터를 공작기계 서버로 자동으로 출력토록 설계하고, 스핀들의 마모상태와 가공툴의 파손을 감지하여 스핀들이 파손시에 자동으로 스핀들의 작동을 정지시키는 자동제어 회로부(100)를 더 포함하여 구성하고;
    상기 자동제어 회로부(100)는,
    공작기계를 작동시키면 전원 제어부에 의해서 전원신호가 인가되는 전원부(101)와;
    상기 공작기계의 스핀들이 파손되는 것이 감지되면 전원 회로를 스위칭시키는 스핀들 파손 감지용 센서(102)와;
    상기 전원부가 온 되면 전기가 공급되어 승압된 교류 전류를 출력하는 발진 트랜스(103)와;
    상기 발진 트랜스의 출력단에 연결되어 전기적 공급에 의해서 온 되는 릴레이 작동용 스위칭부(108)와;
    상기 릴레이 작동용 스위칭부(108)의 출력단에 설치되며 자기력을 발생시키는 릴레이 스위치(107)와;
    상기 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행하는 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와;
    상기 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 에러신호 출력 제어부에 전원이 공급되어 에러신호가 디스플레이 되도록 유도하는 역할을 하는 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)와;
    상기 제 1 회로 연결 스위치에 접점되어 스핀들 감지 제어부의 전원 유지용 스위치부를 온 시키는 회로 작동용 철편(131)과;
    상기 회로 작동용 철편에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편이 온 되면 에러신호 출력을 위한 전원 스위치를 온 시켜 에러 신호가 디스플레이되도록 유도하는 에러신호 출력용 철편(132)과;
    상기 제 1 회로 연결 스위치와 베이스단이 연결되고 에미터단 및 콜렉터단이 발진 트랜스 및 릴레이 작동용 스위칭부에 연결되며, 릴레이 스위치의 작동으로 철편이 당겨지면서 폐회로를 형성하면서 스위칭되어 이후 릴레이 스위치가 작동한 것을 중단시키고, 이때 수동 조작 스위치를 조작하면 제 1 회로 연결 스위치가 연동되어 오프되고, 이에 따라 폐회로가 깨지면서 스위칭이 오프되고 아울러 릴레이 작동용 스위칭부가 온 되어 릴레이 스위치가 온 됨으로서 제 1 회로 연결 스위치 및 에러신호 출력부가 온 되는 전원 유지용 스위칭부(118)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 모드버스 표준 프로토콜을 이용한 공작기계 인터페이스 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편 사이에 설치되어 미작동시 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편이 항상 오프상태를 유지하도록 유도하는 탄발 스프링(133)과;
    상기 제 1 회로 연결 스위치의 일단에 설치되며 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편이 끌어당겨져 제 1 회로 연결 스위치가 스위칭되면 회로 작동용 철편을 부착시켜 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 전원 유지용 스위칭부의 온 상태를 지속시키는 영구자석(134)과;
    상기 공작기계의 스핀들이 정상이면 전원을 차단하여 에러신호가 더이상 출력되지 않토록 하는 역할을 하는 수동 작동 스위치(135)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 모드버스 표준 프로토콜을 이용한 공작기계 인터페이스 장치.
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