KR101906285B1 - 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치 - Google Patents

다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치는, PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력된 아날로그 신호를 인가받아 센서 및 아날로그 밸브(300)로 전송하여 공작기계(400)를 아날로그 신호로 제어할 수 있도록 하는 아날로그 입출력 인터페이스 장치(200)를 갖추어 구성된 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치에 있어서, 상기 아날로그 입출력 인터페이스 장치(200)가, 상기 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력된 아날로그 신호를 입력받는 통신 입출력부(210)와, 상기 통신 입출력부(210)를 매개로 상기 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력되는 아날로그 신호를 인가받아 아날로그 입출력 변환기(230)를 위한 데이터를 생성하는 통신 게이트웨이(220)와, 상기 통신 게이트웨이(220)에서 생성된 데이터를 입력받아 상기 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력된 아날로그 신호와 동일한 아날로그 신호로 변환시킨 다음 상기 변환된 아날로그 신호를 상기 센서 및 아날로그 밸브(300)로 전송해서 공작기계(400)에 전달될 수 있도록 하는 아날로그 입출력 변환기(230)와, 상기 통신 게이트웨이(220) 및 상기 아날로그 입출력 변환기(230)와 연동하여 일정 시간마다 인터페이스 장치를 체크해서 현재 데이터 및 통신의 상태를 검출하기 위한 상태 진단기(240) 및, 상기 상태 진단기(240)의 체크 결과를 토대로 사용자가 쉽게 인터페이스 장치의 현재 데이터 및 통신 상태를 인지할 수 있도록 표시하는 상태 표시기(250)를 구비하여 구성되고; 상기 공작기계 일단에 설치되어 먼지를 측정하고, 기준이상이면 경보신호를 출력하는 먼지 측정부와; 상기 먼지 측정부에 전기적으로 연결되며 먼지 측정부의 제어신호에 따라 외부로 경보신호를 출력하는 경보신호 출력부로 구성되는 것이 특징이다.

Description

다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치{Apparatus for interfacing of network based machine tool in multiplex industry}
본 발명은 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치에 관한 것으로, 특히 산업용에서 사용하는 여러 네트워크를 범용으로 이용해서 아날로그 신호를 먼 거리에 떨어진 공작기계의 아날로그 센서 및 밸브에 신호 감쇠 없이 전달하고, 사용자 진단 기능을 통해 공작기계의 동작에 있어서 고효율을 실현할 수 있도록 된 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치에 관한 것이다.
공작기계는 특성상 메인 제어기에서 상당히 먼 거리에 위치하고 있기 때문에, 아날로그 제어를 하고자 하는 경우 아날로그 신호를 단순히 전기선을 통해 전송하면 아날로그 신호를 전송받는 말단부에서는 신호 감쇠 특성이 나타나게 된다.
종래의 네트워크를 이용한 공작기계 운용에 관한 기술에서는 다중 산업용 네트워크 채널을 이용하는 기술은 찾아 볼 수가 없고, 단지 PC의 RS-232 신호 및 프린터 포트를 이용하여 네트워크를 통한 신호 전달 장치에 관한 기술이 주류를 이루고 있다.
또한, PC의 TCP-IP 및 RS232 신호를 이용하여 네트워크로 공작기계를 원격 운전하는 기술이 알려져 있을 뿐이다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 산업용 제어기의 성능 개선에 따라 산업용 제어기가 고속 산업용 네트워크를 충분히 처리할 수 있게 됨에 수반하여, 공작기계와 가까운 곳에 아날로그 인터페이스 장치를 부착하고 산업용 제어기와는 통신선을 통해 아날로그 신호를 전송함으로써, 기존의 저속 네트워크에서 벗어나 고성능 제어효과 및 아날로그의 신호감쇠 특성을 방지할 수 있고, 더욱이 사용자 진단기능을 통해 사용자가 손쉽게 에러를 감지할 수 있도록 된 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력된 아날로그 신호를 인가받아 센서 및 아날로그 밸브(300)로 전송하여 공작기계(400)를 아날로그 신호로 제어할 수 있도록 하는 아날로그 입출력 인터페이스 장치(200)를 갖추어 구성된 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치에 있어서, 상기 아날로그 입출력 인터페이스 장치(200)가, 상기 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력된 아날로그 신호를 입력받는 통신 입출력부(210)와, 상기 통신 입출력부(210)를 매개로 상기 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력되는 아날로그 신호를 인가받아 아날로그 입출력 변환기(230)를 위한 데이터를 생성하는 통신 게이트웨이(220)와, 상기 통신 게이트웨이(220)에서 생성된 데이터를 입력받아 상기 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력된 아날로그 신호와 동일한 아날로그 신호로 변환시킨 다음 상기 변환된 아날로그 신호를 상기 센서 및 아날로그 밸브(300)로 전송해서 공작기계(400)에 전달될 수 있도록 하는 아날로그 입출력 변환기(230)와, 상기 통신 게이트웨이(220) 및 상기 아날로그 입출력 변환기(230)와 연동하여 일정 시간마다 인터페이스 장치를 체크해서 현재 데이터 및 통신의 상태를 검출하기 위한 상태 진단기(240) 및, 상기 상태 진단기(240)의 체크 결과를 토대로 사용자가 쉽게 인터페이스 장치의 현재 데이터 및 통신 상태를 인지할 수 있도록 표시하는 상태 표시기(250)를 구비하여 구성되고; 상기 공작기계 일단에 설치되어 먼지를 측정하고, 기준이상이면 경보신호를 출력하는 먼지 측정부와; 상기 먼지 측정부에 전기적으로 연결되며 먼지 측정부의 제어신호에 따라 외부로 경보신호를 출력하는 경보신호 출력부로 구성되는 것이 특징이다.
또한, 상기 먼지 측정수단은, 적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하는 구성하고; 상기 적외선 송신수단(A)은, 다수개의 오목렌즈가 탑재되어 적외선의 출력을 제한시키는 오목렌즈군과; 상기 오목렌즈군에 근접되어 적외선을 출력시키는 적외선 송신소자와; 상기 오목렌즈군의 일측에 설치되어 오목렌즈군을 유동시켜 적외선 출력이 조절되도록하되 온도의 변화량에 따라서 주변 온도가 높으면 오목렌즈군을 좌측으로 유동시켜 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 높아지도록 제어하고, 주변 온도가 낮으면 오목렌즈군을 우측으로 유동시켜 함몰각도가 높은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 낮아지도록 제어하는 형상기억 스프링과; 상기 형상기억 스프링의 우측 끝단에 위치하여 형상기억 스프링의 움직임을 지지하는 고정부를 포함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 적외선 송신수단(A)은, 상기 형상기억 스프링과 고정부를 수납하는 하우징과; 상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 일측에 설치되어 발열을 통해 형상기억 스프링을 강제로 팽창시켜 오목렌즈군을 좌측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 높아지도록 유도하는 발열수단과; 상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 타측에 설치되어 냉각열을 전달하여 형상기억 스프링을 강제로 수축시켜 오목렌즈군을 우측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 높은 렌즈와 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 낮아지도록 유도하는 열전소자와; 상기 열발생수단과 열전소자에 전기적으로 연결되며, 먼지가 많을 경우 열발생수단을 동작시켜 적외선 출력을 높이도록 제어하고, 먼지가 적을 경우 열전소자를 동작시켜 적외선 출력을 낮추도록 제어하는 송신제어부를 포함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 고정부가 위치하는 하우징의 테두리에는 다수개의 홀을 형성하고, 상기 홀에는 고정부의 위치를 세팅하기 위한 자석을 삽입 결합하여 이루어지는 것이 특징이다.
본 발명에 따르면, 공작기계가 설치되는 환경의 특성상 PC나 산업용 제어기로부터 상당히 먼 거리에 위치함으로써, 아날로그로 제어하는 신호의 경우 거리에 따라 상당한 신호 감쇠의 단점을 갖게 되는데, 본 발명은 통신을 이용하여 신호를 전송하고 공작기계의 근처에서 아날로그 신호를 이용함으로써 이러한 신호감쇠에 따른 문제점을 해결할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 입출력 인터페이스 장치(200)를 포함한 공작기계의 아날로그 신호 제어 시스템의 전체 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 통신 입출력부(210)의 구성을 상세히 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 통신 게이트웨이(220)의 구성을 상세히 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 먼지측정수단 및 경보신호 출력부 구성 블록도.
도 5는 본 발명의 먼지 측정수단을 구성하는 적외선 송신수단과 적외선 수신수단 개념도.
도 6은 본 발명의 적외선 송신수단과 적외선 수신수단을 이용하여 먼지를 측정하는 개념도.
도 7은 본 발명에 있어서 형상기억 스프링을 갖는 먼지측정수단 제 1 실시예도.
도 8은 본 발명에 있어서 발열수단과 열전소자 및 형상기억 스프링을 갖는 제 2 실시예도.
도 9는 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 우측으로 1칸 이동하여 광량을 높인 상태로 광을 출력시키는 제 1 동작도.
도 10은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 좌측으로 1칸 이동하여 광량을 낮춘 상태로 광을 출력시키는 제 2 동작도.
도 11은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 우측으로 2칸 이동하여 광량을 더 높인 상태로 광을 출력시키는 제 3 동작도.
도 12는 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 좌측으로 2칸 이동하여 광량을 더 낮춘 상태로 광을 출력시키는 제 4 동작도.
도 13은 본 발명에 있어서 자석의 위치를 바꾼 제 5 동작도.
도 14는 본 발명의 오목렌즈 각도 측정 개념도.
도 15는 본 발명에 적용되는 제 1 오목렌즈 구성도.
도 16은 본 발명에 적용되는 제 2 오목렌즈 구성도.
도 17은 본 발명에 적용되는 제 3 오목렌즈 구성도.
도 18은 본 발명에 적용되는 제 4 오목렌즈 구성도.
도 19는 본 발명에 적용되는 제 5 오목렌즈 구성도.
도 20은 본 발명의 오목렌즈 중심부 함몰각에 따른 광세기 그래프 구성도.
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 발명에 따른 입출력 인터페이스 장치(200)를 포함한 공작기계의 아날로그 신호 제어 시스템의 전체 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 통신 입출력부(210)의 구성을 상세히 나타낸 도면,
도 3은 도 1에 도시된 통신 게이트웨이(220)의 구성을 상세히 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 먼지측정수단 및 경보신호 출력부 구성 블록도.
도 5는 본 발명의 먼지 측정수단을 구성하는 적외선 송신수단과 적외선 수신수단 개념도.
도 6은 본 발명의 적외선 송신수단과 적외선 수신수단을 이용하여 먼지를 측정하는 개념도.
도 7은 본 발명에 있어서 형상기억 스프링을 갖는 먼지측정수단 제 1 실시예도.
도 8은 본 발명에 있어서 발열수단과 열전소자 및 형상기억 스프링을 갖는 제 2 실시예도.
도 9는 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 우측으로 1칸 이동하여 광량을 높인 상태로 광을 출력시키는 제 1 동작도.
도 10은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 좌측으로 1칸 이동하여 광량을 낮춘 상태로 광을 출력시키는 제 2 동작도.
도 11은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 우측으로 2칸 이동하여 광량을 더 높인 상태로 광을 출력시키는 제 3 동작도.
도 12는 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 좌측으로 2칸 이동하여 광량을 더 낮춘 상태로 광을 출력시키는 제 4 동작도.
도 13은 본 발명에 있어서 자석의 위치를 바꾼 제 5 동작도.
도 14는 본 발명의 오목렌즈 각도 측정 개념도.
도 15는 본 발명에 적용되는 제 1 오목렌즈 구성도.
도 16은 본 발명에 적용되는 제 2 오목렌즈 구성도.
도 17은 본 발명에 적용되는 제 3 오목렌즈 구성도.
도 18은 본 발명에 적용되는 제 4 오목렌즈 구성도.
도 19는 본 발명에 적용되는 제 5 오목렌즈 구성도.
도 20은 본 발명의 오목렌즈 중심부 함몰각에 따른 광세기 그래프 구성도로서,
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 입출력 인터페이스 장치(200)를 포함한 공작기계의 아날로그 신호 제어 시스템의 전체구성도이다.
도 1에 있어서, PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 아날로그 신호가 출력되면, 이 아날로그 신호는 아날로그 입출력 인터페이스 장치(200) 내의 통신 입출력부(210)를 거쳐 통신 게이트웨이(220)에서 아날로그 입출력 변환기(230)를 위한 데이터를 생성한다. 즉, 상기 통신 게이트웨이(220)에서 생성된 데이터는 아날로그 입출력 변환기(230)로 전송되고, 상기 아날로그 입출력 변환기(230)에서는 입력받은 데이터를 아날로그 신호로 변환시킨다.
이와 같이 상기 아날로그 입출력 변환기(230)에서 변환된 아날로그 신호는 센서 및 아날로그 밸브(300)로 전송되어 공작기계(400)에 전달된다.
또한, 현재 데이터 및 통신의 상태를 검출하기 위해 상태 진단기(240)가 일정 시간마다 장치를 체크해서, 사용자가 쉽게 장치의 현재 데이터 및 통신 상태를 인지할 수 있도록 상태 표시기(250)에 표시한다.
즉, 상기 상태 진단기(240)는 상기 통신 게이트웨이(220) 및 상기 아날로그 입출력 변환기(230)와 연동하여 일정 시간마다 인터페이스 장치를 체크해서 현재 데이터 및 통신의 상태를 검출한다. 또한, 상기 상태 표시기(250)는 상기 상태 진단기(240)의 체크 결과를 토대로 사용자가 쉽게 인터페이스 장치의 현재 데이터 및 통신상태를 인지할 수 있도록 표시한다.
도 2는 도 1에 도시된 통신 입출력부(210)의 구성을 상세히 나타낸 도면으로, 특히 통신 입출력부(210)에서 송수신하게 되는 산업용 네트워크의 흐름을 나타낸 것이다.
즉, PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력되는 아날로그 신호는 산업용 고속 네트워크인 EtherCAT(211)와, Profibus(212), RS-485(213) 및, CAN(214)을 통해 통신 게이트 웨이(220)로 전달되어 상호 통신하게 된다.
도 3은 도 1에 도시된 통신 게이트웨이(220)의 구성을 상세히 나타낸 도면으로, 특히 통신 게이트웨이(220)에서의 아날로그 신호의 입출력 동작의 순서가 각 구성요소에 의해 이루어지는 과정을 나타낸 것이다.
먼저, 입력동작에 대해 설명하면, 신호 입력부(221)가 통신 입출력부(210)로부터 아날로그 신호를 입력받아 이 아날로그 신호를 CRC 체크부(222)로 전송하면, CRC 체크부(222)는 입력받은 아날로그 신호의 CRC(cyclic redundancy check)를 체크한다. 그리고, CRC 체크부(222)의 CRC 체크가 완료된 아날로그 신호에 대해, 프로토콜 변환부(223)는 아날로그 신호를 아날로그 입출력 변환기(230)에서 사용가능한 데이터 값으로 변환시키고, 이어 데이터 전송부(224)에서는 이 변환된 데이터 값을 아날로그 입출력 변환기(230)로 전송한다.
다음에, 출력동작에 대해 설명하면, 데이터 입력부(225)는 아날로그 입출력 변환기(230)로부터 데이터 값을 입력받아 이 데이터 값을 통신용 코드 변환부(226)로 전송하면, 통신용 코드 변환부(226)는 입력받은 데이터 값을 아날로그 신호인 통신 송신용 코드로 변환시킨다. 이어, CRC 코드 생성부(227)에서는 CRC 코드를 생성하고, 신호 출력부(228)는 생성된 CRC 코드를 토대로 아날로그 신호를 통신 입출력부(210)로 출력한다.
또한, 본 발명은 공작기계의 몸체 일단에 먼지 측정수단(1000)을 설치하여 상기 먼지 측정수단을 통해 먼지를 파악하고, 기준 이상의 먼지가 검출되면 아날로그 입출력 인터페이스 장치(200)를 통해 PC 또는 산업용 제어기(100)로 전달되고, 산업용 제어기는 통신신호 자동 출력부(2000)를 통해 경보음을 출력하여 출력하여 관리자로 하여금 공작기계 주변에 기준이상의 먼지가 발생하였음을 알리고 청소를 유도한다.
즉, 공작기계 주변에 기준이상의 먼지가 쌓이게 되면 작업자의 건강을 해칠뿐만 아니라 장비의 오염으로 인하여 수명이 단축될 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 공작기계 주변의 먼지를 측정하여 기준이상이면 경보음을 출력하여 청소를 유도함으로서 작업자를 보호하고 동시에 공작기계의 수명을 연장시키도록 한다.
본 발명의 먼지 측정수단(1000)은 적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 적외선 송신수단(A)은 먼지 측정 제어부(C)로부터 적외선 송신 제어신호를 인가받아 적외선 송신량을 결정하여 변화된 적외선 송신량을 출력한다.
즉, 적외선 수신수단(B)의 결과값을 먼지 측정 제어부(C)에 전송하면, 먼지 측정 제어부(C)는 적외선 수신수단(B)의 데이터를 근거로 먼지 발생량을 예측하고, 먼지 발생량에 따라서 적외선 송신수단(A)에 제어신호를 출력하여 적외선 송신량을 조절하여 출력토록 유도하는 것이다.
즉, 먼지 측정 제어부에서 적외선 수신수단에서 출력되는 광량 데이터를 읽고, 이를 근거로 적외선 발광수단의 광량을 자동 제어하여 감도조절이 자동적으로 일정하게 유지되도록 하여 먼지로 인한 오염 상황에서도 먼지 검출을 최적의 감도상태로 유지하여 측정할 수 있도록 한 것이다.
다시말해서, 먼지 측정 제어부(C)는 적외선 수신수단(B)의 수신 광량이 미약하면 오염 정도가 높은 것으로 판단하여 보다 정밀한 먼지 측정을 위해서 적외선 송신수단(A)의 광량을 높이도록 제어신호를 출력하며, 적외선 수신수단(C)의 수신 광량이 너무 세면 오염이 없는 상태이나 정밀한 측정이 어려워지므로 적외선 송신수단(A)의 광량을 낮추도록 제어신호를 출력하는 것이다. 즉, 적외선 송신 광량을 적절한 상태로 유지할 필요가 있다. 그래야만 적외선 수신수단을 통해 측정되는 적외선량이 정확해져서 먼지 발생량을 보다 정밀하게 예측할 수 있다. 따라서, 본 발명의 먼지 측정 제어부에 의해서 측정되는 먼지량 데이터는 신뢰도가 높은 먼지 측정 결과를 출력할 수 있게 된다.
본 발명은 다수개의 오목렌즈가 탑재되어 적외선의 출력을 제한시키는 오목렌즈군(1)과;
상기 오목렌즈군에 근접되어 적외선을 출력시키는 적외선 송신소자(2)와;
상기 오목렌즈군의 일측에 설치되어 오목렌즈군을 유동시켜 적외선 출력이 조절되도록하되 온도의 변화량에 따라서 주변 온도가 높으면 오목렌즈군을 좌측으로 유동시켜 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 높아지도록 제어하고, 주변 온도가 낮으면 오목렌즈군을 우측으로 유동시켜 함몰각도가 높은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 낮아지도록 제어하는 형상기억 스프링(3)과;
상기 형상기억 스프링의 우측 끝단에 위치하여 형상기억 스프링의 움직임을 지지하는 고정부(4)를 포함하여 구성한다.
그리고, 상기 스프링과 고정부를 수납하는 하우징(5)과;
상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 일측에 설치되어 발열을 통해 형상기억 스프링을 강제로 팽창시켜 오목렌즈군을 좌측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 높아지도록 유도하는 발열수단(6)과;
상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링(3)의 타측에 설치되어 냉각열을 전달하여 형상기억 스프링(3)을 강제로 수축시켜 오목렌즈군을 우측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 높은 렌즈와 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 낮아지도록 유도하는 열전소자(7)와;
상기 발열수단과 열전소자에 전기적으로 연결되며, 먼지가 많을 경우 발열수단을 동작시켜 적외선 출력을 높이도록 제어하고, 먼지가 적을 경우 열전소자를 동작시켜 적외선 출력을 낮추도록 제어하는 송신제어부(8)를 포함하여 구성한다.
그리고, 상기 고정부(4)가 위치하는 하우징의 테두리에는 다수개의 홀(5a, 5b 5c)을 형성하고, 상기 홀에는 고정부(4)의 위치를 세팅하기 위한 자석(9)을 삽입 결합하여 이루어진다.
즉, 고정부(4)는 금속으로 구성하며, 자석(9)을 홀에 삽입하여 고정부를 임시 고정시킨다. 이에 따라 기온이 낮은 지역은 자석을 중앙홀(5b) 또는 왼쪽홀(5a)에 위치시켜 세팅하고, 기온이 높은 지역은 자석(9)을 중앙홀(5b) 또는 오른쪽(5c)에 위치시켜 세팅한다.
그러면 최초 송신소자(2) 위치가 오목렌즈군(1)의 중앙에 위치되고, 이후 온도변화에 따라서 적절히 팽창과 수축을 하여 먼지의 농도를 정확하게 판별할 수 있도록 한다.
본 발명은 온도의 변화에 따라서 송신소자(2)의 출력이 자동으로 조절되도록 구성하였는바, 형상기억 스프링(3)이 기본 온도로 세팅되어 있으며, 이후 온도가 올라가면 형상기억 스프링이 늘어나면서 송신소자의 광을 줄여서 출력시키고, 온도가 내려가면 형상기억 스프링(3)이 줄어들면서 송신소자(2)의 광을 낮추어서 출력시킨다.
즉, 먼지는 기체속에 분포되기 때문에 온도가 올라가면 움직임이 활발해져서 송신소자(2)의 출력을 낮추었을때 보다 더 정밀한 먼지 농도를 채크할 수 있으며, 온도가 낮아지면 움직임이 둔해지기 때문에 송신소자(2)의 출력을 높였을때 보다 더 정밀한 먼지 농도를 체크할 수 있다.
이에 따라 본 발명은 온도변화를 반영하여 오목렌즈군(1)을 유동시켜 먼지 농도를 보다 더 정확하게 파악할 수 있도록 한 것이다.
실제로의 동작을 살펴보면 먼저 기본적으로 오목렌즈군(1)의 가장 중심에 설치되는 제 3 오목렌즈(1c)를 통해 송신소자의 빛이 출력된다.
그리고, 주변 온도가 올라가면 형상기억 스프링이 팽창되면서 제 3 오목렌즈(1c)의 오른쪽에 위치하며 동시에 함몰각도가 제 3 오목렌즈(1c)보다 낮은 제 2 오목렌즈(1b)가 송신소자의 위치에 오게 되며, 이에 따라 송신소자(2)의 광 출력을 낮추어서 출력하게 된다. 그리고, 주변 온도가 내려가면 형상기억 스프링(3)이 수축되면서 제 3 오목렌즈(1c)의 왼쪽에 위치하며 동시에 함몰각도가 제 3 오목렌즈(1c)보다 높은 제 4 오목렌즈(1d)가 송신소자(2)의 위치에 오게 되며, 이에 따라 송신소자(2)의 광 출력을 높여서 출력하게 된다.
상기와 같이 본 발명은 주변 온도에 반응하여 형상기억 스프링(3)이 자동으로 팽창과 수축을 함으로서 먼지의 움직임에 따른 광량 변화를 촉진하여 보다 더 정밀한 먼지 농도를 파악할 수 있고, 보다 더 정확한 경보출력이 이루어진다.
한편, 본 발명은 먼지 농도에 따라 송신 제어부(8)가 강제로 오목렌즈군(1)을 움직여서 가장 정확한 먼지 농도를 파악할 수 있도록 구성하는바, 온도 변화가 없더라도 먼지의 농도에 따라 송신소자의 광량을 조절하여 정확한 먼지의 농도를 파악할 수 있도록 하였다.
즉, 본 발명은 적외선 송신수단의 광량 변화를 용이하게 하기 위해서 먼지 측정 제어부(C)가 제어신호를 출력하면 송신 제어부(8)에서 이를 인지하여 발열수단(6) 및 열전소자(7)를 구동하여 가장 적절한 적외선 송신이 이루어지도록 하였다.
먼저, 기본적으로 오목렌즈군(1)의 가장 중심에 설치되는 제 3 오목렌즈(1c)를 통해 적외선 광을 출력토록하며, 적외선 광을 조금 줄여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 발열수단(6)을 가동시켜 열을 발생시켜 형상기억 스프링이 팽창되도록하고 이에 따라 송신소자(2)가 고정되어 있으므로 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 3 오목렌즈(1c)의 오른쪽에 설치되는 제 2 오목렌즈(1b)가 송신소자(2) 위치로 움직이면서 송신소자의 출력광이 제 2 오목렌즈를 통해 출력된다.
그리고, 적외선 광을 더 많이 줄여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 발열수단(6)을 가동시켜 열을 더 많이 발생시켜 형상기억 스프링(3)이 더 많이 팽창되도록하고 이에 따라 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 1 오목렌즈(1a)가 송신소자(2)의 위치로 이동되도록 가열하며, 이에 따라 송신소자(2)의 광이 제 1 오목렌즈(1a)를 통해 출력한다.
그리고, 적외선 광을 높여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 열전소자(7)를 구동하여 냉각열을 발생시켜 형상기억 스프링(3)이 수축되도록하고 이에 따라 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 3 오목렌즈(1c)의 왼쪽이 설치되는 제 4 오목렌즈(1d)가 송신소자에 위치하며, 이에 따라 송신소자(2)의 광이 제 4 오목렌즈(1d)를 통해 출력된다.
그리고, 적외선 광을 더 높여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 열전소자(7)를 구동하여 냉각열을 더 많이 발생시켜 형상기억 스프링(3)이 더 많이 수축되도록하고 이에 따라 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 5 오목렌즈(1e)가 송신소자(2) 위치로 이동되며, 이에 따라 송신소자(2)의 광이 제 5 오목렌즈(1e)를 통해 광을 출력한다.
그리고, 상기 오목렌즈군은 중심부의 함몰 각도에 따라서 적외선 광의 출력 정도를 달리하도록 설계되며, 제 3 오목렌즈(1c)는 기본적으로 작동봉의 가장 중심에 설치되며 함몰각도를 25도로 형성시킨다.
그리고, 제 2 오목렌즈(1b)는 적외선 광을 조금 줄여서 출력해야할 경우에 사용되고, 제 3 오목렌즈(1c)의 오른쪽에 설치되며 함몰각도를 15도로 형성시킨다.
그리고, 제 1 오목렌즈(1a)는 적외선 광을 더 많이 줄여서 출력해야할 경우에 사용되며 제 2 오목렌즈(1b)의 오른쪽에 설치되며 함몰각도를 5도로 형성시킨다.
그리고, 제 4 오목렌즈(1d)는 적외선 광을 더 높여서 출력해야할 경우에 사용되고, 제 3 오목렌즈(1c)의 왼쪽에 설치되며 함몰각도를 35도로 형성시킨다.
그리고, 제 5 오목렌즈(5e)는 적외선 광을 더 많이 높여서 출력해야할 경우에 사용되고, 제 4 오목렌즈(1d)의 왼쪽에 설치되며 함몰각도를 45도로 형성시킨다.
100: PC 또는 산업용 제어기 200: 아날로그 입출력 인터페이스 장치
210: 통신 입출력부 220: 통신 게이트웨이
230: 아날로드 입출력 변환기 240: 진단기
250: 상태 표시기 300: 센서 및 아날로그 밸브
400: 공작기계

Claims (4)

  1. PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력된 아날로그 신호를 인가받아 센서 및 아날로그 밸브(300)로 전송하여 공작기계(400)를 아날로그 신호로 제어할 수 있도록 하는 아날로그 입출력 인터페이스 장치(200)를 갖추어 구성된 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치에 있어서,
    상기 아날로그 입출력 인터페이스 장치(200)가,
    상기 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력된 아날로그 신호를 입력받는 통신 입출력부(210)와,
    상기 통신 입출력부(210)를 매개로 상기 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력되는 아날로그 신호를 인가받아 아날로그 입출력 변환기(230)를 위한 데이터를 생성하는 통신 게이트웨이(220),
    상기 통신 게이트웨이(220)에서 생성된 데이터를 입력받아 상기 PC 또는 산업용 제어기(100)로부터 출력된 아날로그 신호와 동일한 아날로그 신호로 변환시킨 다음 상기 변환된 아날로그 신호를 상기 센서 및 아날로그 밸브(300)로 전송해서 공작기계(400)에 전달될 수 있도록 하는 아날로그 입출력 변환기(230),
    상기 통신 게이트웨이(220) 및 상기 아날로그 입출력 변환기(230)와 연동하여 일정 시간마다 인터페이스 장치를 체크해서 현재 데이터 및 통신의 상태를 검출하기 위한 상태 진단기(240) 및,
    상기 상태 진단기(240)의 체크 결과를 토대로 사용자가 쉽게 인터페이스 장치의 현재 데이터 및 통신 상태를 인지할 수 있도록 표시하는 상태 표시기(250)를 구비하여 구성되고;
    상기 공작기계 일단에 설치되어 먼지를 측정하고, 기준이상이면 경보신호를 출력하는 먼지 측정수단과;
    상기 먼지 측정수단에 전기적으로 연결되며 먼지 측정수단의 제어신호에 따라 외부로 경보신호를 출력하는 경보신호 출력부로 구성되고;

    상기 먼지 측정수단은,
    적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하는 구성하고;
    상기 적외선 송신수단(A)은,
    다수개의 오목렌즈가 탑재되어 적외선의 출력을 제한시키는 오목렌즈군과;
    상기 오목렌즈군에 근접되어 적외선을 출력시키는 적외선 송신소자와;
    상기 오목렌즈군의 일측에 설치되어 오목렌즈군을 유동시켜 적외선 출력이 조절되도록하되 온도의 변화량에 따라서 주변 온도가 높으면 오목렌즈군을 좌측으로 유동시켜 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 높아지도록 제어하고, 주변 온도가 낮으면 오목렌즈군을 우측으로 유동시켜 함몰각도가 높은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 낮아지도록 제어하는 형상기억 스프링과;
    상기 형상기억 스프링의 우측 끝단에 위치하여 형상기억 스프링의 움직임을 지지하는 고정부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 송신수단(A)은,
    상기 형상기억 스프링과 고정부를 수납하는 하우징과;
    상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 일측에 설치되어 발열을 통해 형상기억 스프링을 강제로 팽창시켜 오목렌즈군을 좌측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 높아지도록 유도하는 발열수단과;
    상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 타측에 설치되어 냉각열을 전달하여 형상기억 스프링을 강제로 수축시켜 오목렌즈군을 우측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 높은 렌즈와 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 낮아지도록 유도하는 열전소자와;
    상기 발열수단과 열전소자에 전기적으로 연결되며, 먼지가 많을 경우 발열수단을 동작시켜 적외선 출력을 높이도록 제어하고, 먼지가 적을 경우 열전소자를 동작시켜 적외선 출력을 낮추도록 제어하는 송신제어부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정부가 위치하는 하우징의 테두리에는 다수개의 홀을 형성하고, 상기 홀에는 고정부의 위치를 세팅하기 위한 자석을 삽입 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 산업용 네트워크 기반 공작기계 아날로그 입출력 인터페이스 장치.
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