KR102165422B1 - 공작 기계 자동화 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작 기계 자동화 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 공작 기계 자동화 시스템은 공작물을 가공하며 가동 영역과 대기 영역을 갖는 복수의 공작 기계와, 공작물이 적재된 복수의 팔레트와, 상기 복수의 팔레트를 보관하는 팔레트 보관부와, 상기 팔레트 보관부에 보관된 상기 복수의 팔레트를 상기 복수의 공작 기계의 대기 영역으로 공급하거나 회수하는 무인 자동 차량(Auto Guided Vehicle, AGV), 그리고 상기 무인 자동 차량의 동작을 제어하고 상기 복수의 공작 기계에 공급된 상기 팔레트에 적재된 공작물의 작업 좌표(Work-Offset)를 상기 공작 기계에 전달하는 제어 장치를 포함한다.

Description

공작 기계 자동화 시스템{AUTOMATION SYSTEM OF MACHINE TOOL}
본 발명은 공작 기계 자동화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 공작 기계를 사용하여 복수의 팔레트에 적재된 공작물을 각각 가공하는 공작 기계 자동화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공작 기계는 여러 절삭 가공 방법 또는 비절삭 가공 방법으로 금속 또는 비금속의 공작물을 각종 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.
공작 기계는 가공 방법에 따라 크게 터닝 센터(turning center)와 머시닝 센터(machining center)로 분류된다. 여기서, 터닝 센터는 가공물을 회전시켜 가공하며, 머시닝 센터는 공구를 회전시켜 가공한다.
이러한 공작 기계는 복수개가 시스템화되어 사용될 수 있는데, 크게 두가지 시스템으로 사용될 수 있다.
이중 하나의 시스템은 하나의 공작 기계가 하나의 공정의 가공을 담당하고 있으며, 각 공작 기계에서 가공이 종료된 공작물은 하류측에 인접하여 배치되는 공작 기계로 순차적으로 보내진다.
또한, 다른 하나의 시스템은 하나의 공정의 가공마다 복수 대의 공작 기계로 이루어진 유닛을 구비한다. 이 경우, 하나의 유닛에서 가공이 종료된 공작물은 해당 유닛의 하류측에 배치되는 유닛으로 순차적으로 보내진다.
이와 같이, 복수의 공작 기계를 사용하여 공작물을 가공하는 시스템에서는 공작물을 반송하는 반송 장치의 반송 경로와 평행으로 복수 대의 공작 기계가 인접하여 배치된다.
또한, 각각 공작물을 적재한 복수의 팔레트가 버퍼 스테이션(Buffer Station)에 보관되어 대기하게 된다.
그런데, 복수의 팔레트와 복수의 공작 기계가 서로 조합되어 공작물을 가공하므로, 각 조합마다 공작물의 가공을 위한 작업 좌표가 상이해지므로, 이러한 작업 좌표를 수동으로 일일이 기입하고, 또한 팔레트가 교체되면 작업 좌표를 새로 기입해줘야 하는 번거로움이 있었다.
그리고 작업 좌표를 공작 기계의 수치 제어 프로그램(NC-Program) 내에서 명령어를 이용하여 교체하게 되면, 이송 명령과 동시에 수치 제어 프로그램(NC-Program)을 교체 해야하는 위험성과 수치 제어 프로그램(NC-Program)을 수정하기 위해 상당한 시간이 요구된다. 또한, 가공할 공작 기계가 변경되면 수치 제어 프로그램(NC-Program)을 항상 수정해 주어야 하기 때문에, 수치 제어 프로그램(NC-Program)의 관리에 어려움이 있었다.
본 발명의 실시예는 복수의 공작 기계를 사용하여 복수의 팔레트에 적재된 공작물을 각각 가공하면서도 각각의 팔레트와 공작 기계의 조합에 대한 작업 좌표를 효과적으로 측정하고 관리 및 적용할 수 있는 공작 기계 자동화 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계 자동화 시스템은 공작물을 가공하며 가동 영역과 대기 영역을 갖는 복수의 공작 기계와, 공작물이 적재된 복수의 팔레트와, 상기 복수의 팔레트를 보관하는 팔레트 보관부와, 상기 팔레트 보관부에 보관된 상기 복수의 팔레트를 상기 복수의 공작 기계의 대기 영역으로 공급하거나 회수하는 무인 자동 차량(Auto Guided Vehicle, AGV), 그리고 상기 무인 자동 차량의 동작을 제어하고 상기 복수의 공작 기계에 공급된 상기 팔레트에 적재된 공작물의 작업 좌표(Work-Offset)를 상기 공작 기계에 전달하는 제어 장치를 포함한다.
상기 제어 장치는 상기 무인 자동 차량이 상기 팔레트를 상기 공작 기계로 운반할 때 상기 팔레트에 적재된 공작물에 대한 작업 좌표를 데이터 통신을 통해 상기 공작 기계에 전달할 수 있다. 그리고 상기 공작 기계는 상기 무인 자동 차량으로부터 상기 팔레트를 공급받으면 상기 제어 장치로부터 전달받은 작업 좌표에 따라 가공을 시작할 수 있다.
상기 복수의 팔레트 중 하나는 기준이 되는 마스터 팔레트가 되고, 상기 복수의 공작 기계 중 하나는 기준이 되는 마스터 공작 기계가 될 수 있다.
상기 제어 장치는 상기 마스터 팔레트를 사용하여 상기 복수의 공작 기계 간의 오차를 측정하고 상기 마스터 공작 기계를 사용하여 상기 복수의 팔레트 간의 오차를 측정하여 상기 복수의 팔레트와 상기 복수의 공작 기계 간의 각각에 대한 작업 좌표를 산출한 후 이를 저장할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계 자동화 시스템은 복수의 공작 기계를 사용하여 복수의 팔레트에 적재된 공작물을 각각 가공하면서도 각각의 팔레트와 공작 기계의 조합에 대한 작업 좌표를 효과적으로 측정하고 관리 및 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계 자동화 시스템의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 공작 기계 자동화 시스템에서 작업 좌표를 측정하는 방법을 도시한 개념도들이다.
도 4는 도 1의 공작 기계 자동화 시스템의 동작 순서를 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계 자동화 시스템(101)을 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계 자동화 시스템(101)은 복수의 공작 기계(200), 복수의 팔레트(300), 팔레트 보관부(500), 무인 자동 차량(Auto Guided Vehicle, AGV)(600), 및 제어 장치(700)를 포함한다.
복수의 공작 기계(200)는 각각 공작물을 적재한 복수의 팔레트(300)를 전달받아 공작물에 대한 가공을 수행한다. 이때, 공작 기계(200)는 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 종류가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 복수의 공작 기계(200) 중 하나의 공작 기계(201)가 하나의 공정의 가공을 담당하고, 해당 공작 기계(201)에서 가공이 종료된 공작물은 다른 공작 기계(202, 203)로 이동하여 다른 공정의 가공이 이루어질 수 있다.
또한, 하나의 공정마다 복수 대의 공작 기계(201, 202, 203)가 공작물을 가공할 수도 있다.
또한, 복수의 공작 기계(200)는 각각 대기 영역(250)과 가공 영역(210)을 포함한다. 그리고 복수의 공작 기계(200)는 각각 NC 제어부(270)를 포함한다.
NC 제어부(270)는 측정부, 제어부, 데이터 저장부 등을 포함할 수 있으며, 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 종류가 사용될 수 있다.
공작 기계(200)는 공작물을 적재한 팔레트(300)를 대기 영역(250)에서 전달받아 팔레트(300)에 적재된 공작물을 가공 영역(210)으로 이동시킨 후 가공한다. 그리고 공작 기계(200)는 공작물의 가공이 완료되면 공작물을 다시 대기 영역(250)으로 이동시킨다.
팔레트 보관부(500)는 복수의 팔레트(300)를 보관한다. 이때, 팔레트 보관부(500)는 복수의 공작 기계(200)가 공작물에 대한 가공을 수행할 때 일시적으로 복수의 팔레트(300)를 보관할 수 있다. 즉, 팔레트 보관부(500)는 일례로 버퍼 스테이션(Buffer Station)일 수 있다.
무인 자동 차량(Auto Guided Vehicle, AGV)(600)은 팔레트 보관부(500)에 보관된 복수의 팔레트(300)를 복수의 공작 기계(200)의 대기 영역(250)으로 공급하거나 회수한다.
무인 자동 차량(600)은 후술할 제어 장치(700)의 제어에 따라 일정한 이동 경로(660)를 따라 이동한다. 이때, 무인 자동 차량(600)의 이동 경로(660)와 평행으로 복수의 공작 기계(200)가 배치된다. 또한, 팔레트 보관부(500)도 무인 자동 차량(600)의 이동 경로(660)와 인접하게 배치된다.
무인 자동 차량(600)은 이동 경로(660)를 따라 이동하기 위한 이동 수단과 팔레트(300)를 운반하기 위한 운반 수단을 가질 수 있으며, 그 밖에도 무인 자동 차량(600)은 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 구조와 기능을 가질 수 있다.
제어 장치(700)는 제어부(710)와, 데이터 저장부(750), 그리고 측정부(770)를 포함할 수 있다. 또한, 제어 장치(700)로 별도의 단말기를 사용하지 않고 퍼스털 컴퓨터(PC)를 사용할 수도 있다.
구체적으로, 제어 장치(700)의 제어부(710)는 무인 자동 차량(600)의 동작을 제어한다.
또한, 제어 장치(700)의 측정부(770)는 복수의 팔레트(300)와 복수의 공작 기계(200) 각각의 조합에 대한 작업 좌표(Work-Offset)를 측정한다. 그리고 측정된 작업 좌표는 제어 장치(700)의 데이터 저장부(750)에 저장된다.
제어 장치(700)의 데이터 저장부(750)에 저장된 작업 좌표는 무인 자동 차량(600)이 팔레트(300)를 해당 공작 기계(200)로 운반할 때 해당 팔레트(300)에 대한 작업 좌표를 데이터 통신을 통해 공작 기계(200)에 전달된다.
이에, 공작 기계(200)는 무인 자동 차량(600)으로부터 팔레트(300)를 공급받으면 제어 장치(700)로부터 전달받은 작업 좌표에 따라 가공을 시작할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 제어 장치(700)는 복수의 공작 기계(200)에 공급된 팔레트(300)에 적재된 공작물을 가공하기 위한 작업 좌표(Work-Offset)를 공작 기계에 전달한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 제어 장치(700)가 작업 좌표를 측정하는 방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 팔레트(300) 중 하나는 기준이 되는 마스터 팔레트(301)가 되고, 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 공작 기계(200) 중 하나는 기준이 되는 마스터 공작 기계(201)로 세팅한다. 여기서, 마스터 팔레트(301)와 마스터 공작 기계(201)는 기준값, 즉 사용자가 이미 알고 있는 절대값을 갖는다.
제어 장치(700)는 마스터 팔레트(301)를 사용하여 복수의 공작 기계(201, 202, 203, 204, 205) 간의 오차를 측정하고 마스터 공작 기계(201)를 사용하여 복수의 팔레트(301, 302, 303, 304, 305) 간의 오차를 측정하여 복수의 팔레트(300)와 복수의 공작 기계(200) 간의 각각에 대한 작업 좌표를 산출한다.
도 2 및 도 3에서 괄호 안의 숫자는 각 축에 대한 오차값을 나타낸다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계 자동화 시스템(101)은 복수의 공작 기계(200)를 사용하여 복수의 팔레트(300)에 적재된 공작물을 각각 가공하면서도 각각의 팔레트(300)와 공작 기계(200)의 조합에 대한 작업 좌표를 효과적으로 측정하고 관리 및 적용할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계 자동화 시스템(101)의 동작 순서를 구체적으로 설명한다.
먼저, 가공 공정을 수행하기 위한 작업 좌표가 전부 존재하는지 파악하고, 작업 좌표가 전부 존재 하지 않는다면 공작 기계(200)에 대한 작업 좌표가 전부 존재하는지 파악한다.
공작 기계(200)에 대한 작업 좌표가 전부 존재하지 않는다면, 무인 자동 차량(600)을 이용하여 마스터 팔레트(301)를 각각의 공작 기계(200)로 이송시켜가며 각각의 공작 기계(200)에 대한 작업 좌표를 측정한다.
이때, 공작 기계(200)에 대한 작업 좌표는 마스터 팔레트(301)와 마스터 공작 기계(201) 간의 작업 좌표를 기준으로, 마스터 팔레트(301)와 복수의 공작 기계(200) 각각에 대한 작업 좌표의 오차를 측정하여 복수의 공작 기계(200)에 대한 작업 좌표를 산출한다.
공작 기계(200)에 대한 작업 좌표가 존재하거나 공작 기계(200)에 대한 작업 좌표가 모두 산출되면, 무인 자동 차량(600)을 이용하여 복수의 팔레트(300)를 각각 마스터 공작 기계(201)로 이송시켜가며 각각의 팔레트(300)에 대한 작업 좌표를 측정한다.
이때, 팔레트(300)에 대한 작업 좌표는 마스터 팔레트(301)와 마스터 공작 기계(201) 간의 작업 좌표를 기준으로, 마스터 공작 기계(201)와 복수의 팔레트(300) 각각에 대한 작업 좌표의 오차를 측정하여 복수의 팔레트(300)에 대한 작업 좌표를 산출한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 팔레트(300)와 복수의 공작 기계(200) 간에 작업 좌표를 상대적으로 간단하게 측정할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르지 않는다면, 팔레트(300)의 수와 공작 기계(200)의 수를 곱한 만큼 측정 작업을 반복해야 가능하다.
전술한 바와 같이, 작업 좌표가 모두 측정되면, 가공할 팔레트(300)가 존재하는지 파악한다.
가공할 팔레트(300)가 존재한다면, 해당 팔레트(300)에 적재된 공작물을 가공할 공작 기계(200)의 대기 영역(250)이 비어있는지 파악하고, 대기 영역(250)이 비어 있다면 제어 장치(700)는 해당 공작 기계(200)로 작업 좌표를 전송하고 동시에 무인 자동 차량(600)을 제어하여 팔레트 보관부(500)에 보관된 팔레트(300)를 해당 공작 기계(200)로 운반한다.
공작 기계(200)의 대기 영역(250)으로 운반된 공작물을 가공 영역(210)으로 이동하여 전송받은 작업 좌표에 따라 가공이 수행된다. 이후, 가공이 완료되면 대기 영역(250)에 있는 공작물과 다시 교체된다. 이때, 공작 기계(200)의 가공 영역(210)에서는 가공이 수행되고, 대기 영역(250)의 팔레트(300)는 팔레트 보관부(500)로 이동시키고 팔레트 보관부(500)에 보관된 다른 팔레트(300)를 공작 기계(200)의 대기 영역(250)으로 이동시키는 작업이 동시에 수행된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계 자동화 시스템(101)을 사용하면 복수의 공작 기계(200)를 사용하여 복수의 팔레트(300)에 적재된 공작물을 각각 가공하면서도 각각의 팔레트(300)와 공작 기계(200)의 조합에 대한 작업 좌표를 효과적으로 측정하고 관리 및 적용할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101: 공작 기계 자동화 시스템
200: 복수의 공작 기계 201: 마스터 공작 기계
210: 가공 영역 250: 대기 영역
270: NC 제어부
300: 복수의 팔레트 301: 마스터 팔레트
500: 팔레트 보관부 600: 무인 이동 차량
660: 이동 경로 700: 제어 장치
710: 제어부 750: 데이터 저장부
770: 측정부

Claims (3)

  1. 공작물을 가공하며 가공 영역과 대기 영역을 갖는 복수의 공작 기계;
    공작물이 적재된 복수의 팔레트;
    상기 복수의 팔레트를 보관하는 팔레트 보관부;
    상기 팔레트 보관부에 보관된 상기 복수의 팔레트를 상기 복수의 공작 기계의 대기 영역으로 공급하거나 회수하는 무인 자동 차량(Auto Guided Vehicle, AGV); 및
    상기 무인 자동 차량의 동작을 제어하고 상기 복수의 공작 기계에 공급된 상기 팔레트에 적재된 공작물의 작업 좌표(Work-Offset)를 상기 공작 기계에 전달하는 제어 장치
    를 포함하고,
    상기 복수의 팔레트 중 하나는 기준이 되는 마스터 팔레트가 되고, 상기 복수의 공작 기계 중 하나는 기준이 되는 마스터 공작 기계가 되며,
    상기 제어 장치는 상기 마스터 팔레트를 사용하여 상기 복수의 공작 기계 간의 오차를 측정하고 상기 마스터 공작 기계를 사용하여 상기 복수의 팔레트 간의 오차를 측정하여 상기 복수의 팔레트와 상기 복수의 공작 기계 간의 각각에 대한 작업 좌표를 산출한 후 이를 저장하는 것을 특징으로 하는 공작 기계 자동화 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 제어 장치는 상기 무인 자동 차량이 상기 팔레트를 상기 공작 기계로 운반할 때 상기 팔레트에 적재된 공작물에 대한 작업 좌표를 데이터 통신을 통해 상기 공작 기계에 전달하고,
    상기 공작 기계는 상기 무인 자동 차량으로부터 상기 팔레트를 공급받으면 상기 제어 장치로부터 전달받은 작업 좌표에 따라 가공을 시작하는 공작 기계 자동화 시스템.
  3. 삭제
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