KR102069718B1 - 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PCB 기판을 절단하기 위해 구동되는 이송부의 일측에 절삭부가 구비되고 절삭부가 PCB 기판을 절단하는 경우 발생되는 절삭토크신호를 측정하는 절삭토크 측정부를 구비하여 절삭토크신호에 포함된 주파수정보에 따라 절삭부의 정상구동 여부를 판단하는 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템에 관한 것이다.
상기 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템은, 복수 개의 단위 기판으로 구성된 PCB 기판; 상기 PCB 기판을 절단하기 위해 구동되는 이송부; 상기 이송부 일측에 구비되며 상기 PCB 기판을 절삭하는 절삭부; 상기 PCB 기판의 하단에 배치되어 상기 절삭부의 구동에 따라 생성되는 절삭토크신호를 측정하는 토크신호 측정부; 하이패스필터를 포함하고 상기 절삭토크신호에 포함된 주파수정보를 추출하는 주파수 추출부; 상기 주파수정보에 따라 상기 절삭부의 정상구동 여부를 판단하는 이상감지신호를 생성하는 이상감지부; 및 상기 이상감지신호에 따라 상기 절삭부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템{Spindle Monitoring System Using High Pass Filter}

본 발명은 PCB 기판을 절단하기 위해 구동되는 이송부의 일측에 절삭부가 구비되고 절삭부가 PCB 기판을 절단하는 경우 발생되는 절삭토크신호를 측정하는 절삭토크 측정부를 구비하여 절삭토크신호에 포함된 주파수정보에 따라 절삭부의 정상구동 여부를 판단하는 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전자회로를 구성하기 위한 기판은 인쇄회로기판이라고 불리는 PCB(Print Circuit Board)가 주로 사용되고 있으며, PCB는 생산성을 위해 복수개의 단위 기판이 복수 개의 행과 열로 배열된 하나의 패널 안에 각종 전자부품을 실장하기 위한 배선을 형성한 후 절단하여 복수 개의 단위 기판을 하나씩 분리하게 된다. 이와 같은 분리 작업은 스핀들 시스템을 이용하여 수행되어 왔다.

이러한 스핀들은 늘 파손의 위험을 갖고 있기에 적절한 감시 신호와 신뢰성 있는 진단 알고리즘이 필요하다. 현재 PCB 기판의 가공과정을 감시하기 위해서는 절삭력, 모터 전류, 회전수 등 다양한 센싱정보가 복합적으로 필요하므로 다양한 센서가 구비되어야 한다.

한국 공개특허 제10-2007-0097189(2007년10월04일)

따라서 다양한 센서를 구비하지 않고도 PCB 기판의 가공과정의 오류를 검출할 수 있는 스핀들 감시 시스템 필요하다.

본 발명은 상술한 필요성에 따라 본 발명은 PCB 기판을 절단하기 위해 구동되는 이송부의 일측에 절삭부가 구비되고 절삭부가 PCB 기판을 절단하는 경우 발생되는 절삭토크신호를 측정하는 절삭토크 측정부를 구비하여 절삭토크신호에 포함된 주파수정보에 따라 절삭부의 정상구동 여부를 판단하는 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템은,

복수 개의 단위 기판으로 구성된 PCB 기판;

상기 PCB 기판을 절단하기 위해 구동되는 이송부;

기 이송부 일측에 구비되며 상기 PCB 기판을 절삭하는 절삭부;

상기 PCB 기판의 하단에 배치되어 상기 절삭부의 구동에 따라 생성되는 절삭토크신호를 측정하는 토크신호 측정부;

하이패스필터를 포함하고 상기 절삭토크신호에 포함된 주파수정보를 추출하는 주파수 추출부;

상기 주파수정보에 따라 상기 절삭부의 정상구동 여부를 판단하는 이상감지신호를 생성하는 이상감지부; 및

상기 이상감지신호에 따라 상기 절삭부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭부는,

상기 PCB 기판을 절삭하기 위한 절삭부재와 스핀들을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 토크신호 측정부는,

토크센서를 구비하여 상기 절삭토크신호를 측정하도록 구성될 수 있다.

상기 토크신호 측정부는,

상기 절삭부가 상기 PCB 기판을 절단하는 경우 발생되는 상기 절삭토크신호를 측정하도록 구성될 수 있다.

상기 주파수 추출부는,

상기 절삭토크신호에 포함된 상기 주파수정보를 추출하는 주파수 추출모듈; 및

상기 주파수정보 중 기 설정된 임계값 이상의 고주파수 정보를 판단하는 주파수 판단모듈;

를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 기 설정된 임계값은,

상기 스핀들 회전 주파수의 3배 값인 것을 특징으로 구성될 수 있다.

상기 이상감지부는,

제1 고주파수 범위에 상기 고주파수 정보가 포함되는 경우, 상기 이상감지신호 중 경고알림정보를 생성하는 경고알림 생성모듈; 및

제2 고주파수 범위에 상기 고주파수 정보가 포함되는 경우, 상기 이상감지신호 중 작동중지 알림정보를 생성하는 작동중지알림 생성모듈;

을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제어부는,

상기 경고알림정보를 수신하는 경우, 상기 절삭부의 속도 값을 기 설정된 속도 값 이하로 조절하고,

상기 작동중지 알림정보를 수신하는 경우, 상기 절삭부가 정지되도록 제어하도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 방법은,

이송부가 복수 개의 단위 기판으로 구성된 PCB 기판을 절단하기 위해 구동되는 이송부 구동단계;

절삭부가 상기 이송부 일측에 구비되며 상기 PCB 기판을 절삭하기 위해 동작되는 절삭부 동작단계;

토크신호 측정부가 상기 PCB 기판의 하단에 배치되어 상기 절삭부의 구동에 따라 절삭토크신호를 측정하는 토크신호 측정단계;

하이패스필터를 포함하는 주파수 측정부가 상기 절삭토크신호에 포함된 주파수정보를 추출하는 주파수 추출단계;

이상감지부가 상기 주파수정보에 따라 상기 절삭부의 정상구동 여부를 판단하여 이상감지신호를 생성하는 이상감지단계; 및

제어부가 상기 이상감지신호에 따라 상기 절삭부의 구동을 제어하는 제어단계;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 주파수 추출단계는,

주파수 추출모듈이 상기 절삭토크신호에 포함된 상기 주파수정보를 추출하는 주파수정보 추출단계; 및

주파수 판단모듈이 상기 주파수정보 중 기 설정된 임계값 이상의 고주파수 정보를 판단하는 주파수 판단단계;

를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 기 설정된 임계값은,

상기 스핀들 회전 주파수의 3배 값인 것을 특징으로 구성될 수 있다.

상기 이상감지단계는,

경고알림 생성모듈이 제1 고주파수 범위에 상기 고주파수 정보가 포함되는 경우, 상기 이상감지신호 중 경고알림정보를 생성하는 경고알림 생성단계; 및

작동중지알림 생성모듈이 제2 고주파수 범위에 상기 고주파수 정보가 포함되는 경우, 상기 이상감지신호 중 작동중지 알림정보를 생성하는 작동중지알림 생성단계;

를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제어단계는,

상기 제어부가 상기 경고알림정보를 수신하는 경우, 상기 절삭부의 속도 값을 기 설정된 속도 값 이하로 조절하고,

상기 작동중지 알림정보를 수신하는 경우, 상기 절삭부가 정지되도록 제어하도록 구성될 수 있다.

상술한 구성을 가지는 본 발명은 복수개의 센서가 필요한 종래기술과 달리 토크신호 측정부 하나를 부착하여 스핀들 동작의 이상을 감지할 수 있으므로 비용 절감의 효과가 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 하이패스필터를 구비한 스핀들 감시 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 주파수 추출부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 이상감지부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따는 하이패스필터를 구비한 스핀들 감시 시스템의 동작을 나타낸 순서도이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 단어 "예시적인" 은 "예로서, 일례로서, 또는 예증으로서 역할을 한다."라는 것을 의미하기 위해 이용된다. "예시적"으로서 본 명세서에서 설명된 임의의 양태들은 다른 양태들에 비해 반드시 선호되거나 또는 유리하다는 것으로서 해석되어야 하는 것만은 아니다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 하이패스필터를 구비한 스핀들 감시 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 실시예에 따른 주파수 추출부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 실시예에 따른 이상감지부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 보면, 하이패스필터를 구비한 스핀들 감시 시스템(1)은 PCB 기판(2), PCB 기판(2)을 절단하기 위해 구동되는 이송부(10), PCB 기판(2)을 절삭하는 절삭부(20), 절삭토크신호를 측정하는 토크신호 측정부(30), 절삭토크신호에 포함된 주파수정보를 추출하는 주파수 추출부(40), 절삭부(20)의 정상구동 여부를 판단하는 이상감지부(50) 및 절삭부(20)의 구동을 제어하는 제어부(60)를 포함한다.

PCB 기판(2)은 복수 개의 단위 기판(200)으로 구성된다.

이송부(10)는 PCB 기판을 절단하도록 구성된다. 이송부(10)는 예컨대, X-Y 스테이지로 구비될 수 있다.

절삭부(20)는 이송부(10) 일측에 구비되며 PCB 기판(2)을 절삭하도록 구성된다. 절삭부(20)는 PCB 기판(2)을 절삭하기 위한 스핀들(22)과 절삭부재(24)를 포함한다. 여기서, 절삭부재(24)는 스핀들(22) 일측에 결합하며 고속회전하여 PCB 기판(2)을 절단할 수 있다.

토크신호 측정부(30)는 PCB 기판(2)의 하단에 배치되어 절삭부(20)의 구동에 따라 생성되는 절삭토크신호를 측정하도록 구성된다. 토크신호 측정부(30)는 절삭부(20)가 PCB 기판(2)을 절단하는 경우 발생되는 절삭토크신호를 측정한다. 여기서, 토크신호 측정부(30)는 토크센서를 구비하여 절삭토크신호를 측정할 수 있다.

주파수 추출부(40)는 하이패스필터를 포함하고 절삭토크신호에 포함된 주파수정보를 추출하도록 구성된다. 주파수 추출부(40)는 주파수 추출모듈(42)과 주파수 판단모듈(44)을 포함한다.

주파수 추출모듈(42)은 절삭토크신호에 포함된 주파수정보를 추출하도록 구성되며, 하이패스필터로 구성될 수 있다.

주파수 판단모듈(44)은 주파수정보 중 기 설정된 임계값 이상의 고주파수 정보를 판단하도록 구성된다. 여기서, 기 설정된 임계값은 스핀들 회전 주파수의 3배 값이다. 스핀들 회전 주파수는 절삭부(20)에 부하가 걸리지 않은 경우, 발생하는 주파수를 의미한다.

이상감지부(50)는 주파수정보에 따라 절삭부(20)의 정상구동 여부를 판단하는 이상감지신호를 생성하도록 구성된다. 이상감지부(50)는 경고알림 생성모듈(52)과 작동중지알림 생성모듈(54)로 구성된다.

경고알림 생성모듈(52)은 제1 고주파수 범위에 고주파수 정보가 포함되는 경우, 이상감지신호 중 경고알림정보를 생성하도록 구성된다.

작동중지알림 생성모듈(54)은 제2 고주파수 범위에 고주파수 정보가 포함되는 경우, 이상감지신호 중 작동중지 알림정보를 생성하도록 구성된다.

제어부(60)는 이상감지신호에 따라 절삭부(20)의 구동을 제어하도록 구성된다. 제어부(60)는 경고알림 생성모듈(52)로부터 경고알림정보를 수신하는 경우, 절삭부(20)의 속도 값을 기 설정된 속도 값 이하로 조절한다. 제어부(60)는 작동중지알림 생성모듈(54)로부터 작동중지 알림정보를 수신하는 경우, 절삭부(20)가 정지되도록 제어한다.

도 4는 본 실시예에 따는 하이패스필터를 구비한 스핀들 감시 시스템의 동작을 나타낸 순서도이다.

이송부(10)가 PCB 기판(2)을 절단하기 위해 구동된다(S401). 여기서, 이송부(10)는 예컨대, X-Y 스테이지로 구성될 수 있으며, 복수 개의 단위 기판으로 구성된 PCB 기판(2)을 절단하기 위해 구동된다.

절삭부(20)가 PCB 기판(2)을 절삭하기 위해 동작된다(S402). 여기서, 절삭부(20)는 이송부(10) 일측에 구비되며 PCB 기판(2)을 절삭하기 위해 동작된다.

토크신호 측정부(30)가 PCB 기판(2)의 하단에 배치되어 절삭부(20)의 구동에 따라 절삭토크신호를 측정한다(S403). 여기서, 토크신호 측정부(30)는 토크센서를 구비하여 절삭부(20)가 PCB 기판(2)을 절단하는 경우 발생되는 절삭토크신호를 측정한다.

하이패스필터를 포함하는 주파수 측정부(40)가 절삭토크신호에 포함된 주파수정보를 추출한 뒤 주파수정보 중 기 설정된 임계값 이상의 고주파수 정보를 판단한다(S404, S405).

이상감지부(50)는 제1 고주파수 범위에 고주파수 정보가 포함되는지 여부를 판단한다(S406).

이상감지부(50)는 제1 고주파수 범위에 고주파수 정보가 포함되는 경우, 경고알림정보를 생성한다(S407).

제어부(60)는 이상감지부(50)로부터 경고알림정보를 수신하는 경우, 절삭부(10)의 속도 값을 기 설정된 속도 값 이하로 조절한다(S408).

이상감지부(50)는 제1 고주파수 범위에 고주파수 정보가 포함되지 않은 경우, 제2 고주파수 범위에 고주파수 정보가 포함되는지 여부를 판단한다(S409).

이상감지부(50)는 제2 고주파수 범위에 고주파수 정보가 포함되는 경우, 작동중지 알림정보를 생성한다(S410).

제어부(60)는 이상감지부(50)로부터 작동중지 알림정보를 수신하는 경우, 절삭부(20)가 정지되도록 제어한다(S411).

도 4에서는 단계 S401 내지 단계 S411을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S401 내지 단계 S411 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 하이패스필터를 구비한 스핀들 감시 시스템
2: PCB 기판
20: 이송부
30: 절삭부
40: 주파수 추출부
42: 주파수 추출모듈
44: 주파수 판단모듈
50: 이상감지부
52: 경고알림 생성모듈
54: 작동중지알림 생성모듈
60: 제어부
200: 단위 기판

Claims (13)

1. 복수 개의 단위 기판으로 구성된 PCB 기판;
   상기 PCB 기판을 절단하기 위해 구동되는 이송부;
   상기 이송부 일측에 구비되며 상기 PCB 기판을 절삭하는 절삭부;
   상기 PCB 기판의 하단에 배치되어 상기 절삭부의 구동에 따라 생성되는 절삭토크신호를 측정하는 토크신호 측정부;
   하이패스필터를 포함하고 상기 절삭토크신호에 포함된 주파수정보를 추출하는 주파수 추출부;
   상기 주파수정보에 따라 상기 절삭부의 정상구동 여부를 판단하는 이상감지신호를 생성하는 이상감지부; 및
   상기 이상감지신호에 따라 상기 절삭부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 토크신호 측정부는,
   상기 절삭부가 상기 PCB 기판을 절단하는 경우 발생되는 상기 절삭토크신호를 측정하며,
   상기 주파수 추출부는,
   상기 절삭토크신호에 포함된 상기 주파수정보를 추출하는 주파수 추출모듈; 및
   상기 주파수정보 중 기 설정된 임계값 이상의 고주파수 정보를 판단하는 주파수 판단모듈;을 포함하고,
   상기 이상감지부는,
   제1 고주파수 범위에 상기 고주파수 정보가 포함되는 경우, 상기 이상감지신호 중 경고알림정보를 생성하는 경고알림 생성모듈; 및
   제2 고주파수 범위에 상기 고주파수 정보가 포함되는 경우, 상기 이상감지신호 중 작동중지 알림정보를 생성하는 작동중지알림 생성모듈;을 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 경고알림정보를 수신하는 경우, 상기 절삭부의 속도 값을 기 설정된 속도 값 이하로 조절하고,
   상기 작동중지 알림정보를 수신하는 경우, 상기 절삭부가 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 절삭부는,
   상기 PCB 기판을 절삭하기 위한 절삭부재와 스핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 토크신호 측정부는,
   토크센서를 구비하여 상기 절삭토크신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 기 설정된 임계값은,
   상기 스핀들 회전 주파수의 3배 값인 것을 특징으로 하는 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 시스템.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 이송부가 복수 개의 단위 기판으로 구성된 PCB 기판을 절단하기 위해 구동되는 이송부 구동단계;
   절삭부가 상기 이송부 일측에 구비되며 상기 PCB 기판을 절삭하기 위해 동작되는 절삭부 동작단계;
   토크신호 측정부가 상기 PCB 기판의 하단에 배치되어 상기 절삭부가 상기 PCB 기판을 절단하는 경우 발생되는 절삭토크신호를 측정하는 토크신호 측정단계;
   하이패스필터를 포함하는 주파수 측정부가 상기 절삭토크신호에 포함된 주파수정보를 추출하는 주파수 추출단계;
   이상감지부가 상기 주파수정보에 따라 상기 절삭부의 정상구동 여부를 판단하여 이상감지신호를 생성하는 이상감지단계; 및
   제어부가 상기 이상감지신호에 따라 상기 절삭부의 구동을 제어하는 제어단계;를 포함하고,
   상기 주파수 추출단계는,
   주파수 추출모듈이 상기 절삭토크신호에 포함된 상기 주파수정보를 추출하는 주파수정보 추출단계; 및
   주파수 판단모듈이 상기 주파수정보 중 기 설정된 임계값 이상의 고주파수 정보를 판단하는 주파수 판단단계;를 포함하며,
   상기 이상감지단계는,
   경고알림 생성모듈이 제1 고주파수 범위에 상기 고주파수 정보가 포함되는 경우, 상기 이상감지신호 중 경고알림정보를 생성하는 경고알림 생성단계; 및
   작동중지알림 생성모듈이 제2 고주파수 범위에 상기 고주파수 정보가 포함되는 경우, 상기 이상감지신호 중 작동중지 알림정보를 생성하는 작동중지알림 생성단계;를 포함하고,
   상기 제어단계는,
   상기 제어부가 상기 경고알림정보를 수신하는 경우, 상기 절삭부의 속도 값을 기 설정된 속도 값 이하로 조절하고,
   상기 작동중지 알림정보를 수신하는 경우, 상기 절삭부가 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 방법.
   
10. 삭제
11. 청구항 9에 있어서, 상기 기 설정된 임계값은,
    상기 스핀들 회전 주파수의 3배 값인 것을 특징으로 하는 하이패스필터를 이용한 스핀들 감시 방법.
12. 삭제
13. 삭제

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