KR102358954B1 - 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로드셀의 압력정보를 활용하여 인공지능 알고리즘 기반으로 인발기의 영점을 자동 제어하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 금형홀더 및 상기 금형홀더에 장착되어 관형의 인발재가 통과하는 금형홀더공이 형성된 인발금형을 포함하는 인발기의 영점을 자동 제어하기 위하여 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템에 있어서, 상기 금형홀더에 관통결합된 복수의 조절볼트의 조임정도에 따라 상기 인발금형의 영점을 조절하는 영점조정부; 상기 금형홀더공을 기준으로 원형 배열되어 상기 금형홀더에 설치되되, 상기 영점조정부와 소정의 간격을 두고 교차 배치되어 상기 인발금형에 가해지는 인발하중을 측정하는 복수의 로드셀; 상기 로드셀과 연결되어 상기 로드셀로부터 측정된 상기 인발하중을 포함하는 측정데이터를 실시간으로 수집하며, 수집된 상기 인발하중을 기초로 하여 인공지능 알고리즘 기반으로 상기 인발기를 통해 생산되는 가공품의 진직도를 예측하고, 예측된 상기 가공품의 진직도와 기저장된 진직도 공차 설정값을 비교하여 산출된 제어값을 기반으로 구동부의 작동을 제어하는 제어부; 및 상기 인발기 일측에 설치되어 상기 영점조정부와 결속되며, 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 영점조정부를 구동시키는 구동부;를 포함하는 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템을 제공할 수 있다.

Description

로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템{Automatic Control System for Drawing Machine Using Load Cell}

본 발명은 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로드셀의 압력정보를 활용하여 인공지능 알고리즘 기반으로 인발기의 영점을 자동 제어하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 봉재(Bar), 선재(Wire), 관재(Tube) 등은 압출가공에 의하여 양산되고 있으나, 압출가공은 열간가공으로, 치수정밀도나 형상정밀도가 떨어져 정밀가공용 소재로는 적합하지 않으며, 이를 해결하기 위하여 압출된 소재를 인발하여 치수정밀도와 형상정밀도가 높은 소재로 재가공한다.

주지된 바와 같이, 인발가공은 소재에 강한 외부 힘을 가할 때 발생하는 소성변형을 이용하여 원하는 형태로 가공하거나 그 성질을 개선하는 성형법으로, 인발기(Drawing Machine)를 이용하여 소재에 길이방향의 인장력을 가하며 인발금형의 금형홀더공을 통과시켜 뽑아냄으로써 압축에 의한 소성변형으로 소재를 원하는 형태로 가공할 수 있다.

그러나, 인발가공시 소재와 인발금형간의 편차가 발생할 경우, 인발금형의 금형홀더공의 중심축선과 소재가 당기는 방향이 정확하게 일직선을 유지하게 하는 것이 실질적으로 불가능하며, 그로 인해 인발금형의 영점이 흐트러져 인발되는 가공품이 활모양으로 뒤틀리는 등의 변형이 발생하게 되어 진직도(Straightness)가 저하된다.

종래에는 인발가공시 가공품의 뒤틀림 변형이 발생할 경우, 작업자의 직감에 의존하여 인발금형의 영점을 보정하였으므로 해당공정에 많은 시간이 소요되며, 영점을 미세하게 조절하기 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 인발금형의 영점 조정은 작업자의 의한 숙련도에 따라 그 정확성이 좌우되지만, 숙련된 노동자의 고령화와 젊은 연령층의 현장작업 기피 등으로 현장에서는 갈수록 고숙련 작업자 확보가 어려워지고 있는 실정이다.

이를 해결하기 위하여, 한국등록특허 제10-0906470호는 인발기용 자동 다이 홀더에 관한 기술을 공지한 바 있으며, 한국등록특허 제10-1168497호는 인발기 인발금형의 각도조절장치에 관한 기술을 공지한 바 있으나, 상기한 종래기술은 가공품의 뒤틀림 발생여부 인지 및 가공품의 진직도에 대한 예측, 분석이 불가능하므로 실시간으로 대응하여 인발기의 영점을 자동 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0906470호(2009.06.30.) 대한민국 등록특허공보 제10-1168497호(2012.07.18.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인발기에 장착된 로드셀의 압력정보를 활용하여 인공지능 알고리즘 기반으로 인발기의 영점을 자동 보정함으로써 인발 시 발생하는 뒤틀림을 실시간 제어하여 가공품의 진직도 개선할 수 있는 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 금형홀더 및 상기 금형홀더에 장착되어 관형의 인발재가 통과하는 금형홀더공이 형성된 인발금형을 포함하는 인발기의 영점을 자동 제어하기 위하여 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템에 있어서, 상기 금형홀더에 관통결합된 복수의 조절볼트의 조임정도에 따라 상기 인발금형의 영점을 조절하는 영점조정부; 상기 금형홀더공을 기준으로 원형 배열되어 상기 금형홀더에 설치되되, 상기 영점조정부와 소정의 간격을 두고 교차 배치되어 상기 인발금형에 가해지는 인발하중을 측정하는 복수의 로드셀; 상기 로드셀과 연결되어 상기 로드셀로부터 측정된 상기 인발하중을 포함하는 측정데이터를 실시간으로 수집하며, 수집된 상기 인발하중을 기초로 하여 인공지능 알고리즘 기반으로 상기 인발기를 통해 생산되는 가공품의 진직도를 예측하고, 예측된 상기 가공품의 진직도와 기저장된 진직도 공차 설정값을 비교하여 산출된 제어값을 기반으로 구동부의 작동을 제어하는 제어부; 및 상기 인발기 일측에 설치되어 상기 영점조정부와 결속되며, 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 영점조정부를 구동시키는 구동부;를 포함하는 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 로드셀과 연결되어 상기 로드셀로부터 측정된 상기 인발하중을 포함하는 측정데이터를 실시간으로 수집하는 수집모듈과, 머신러닝 알고리즘을 적용하여 생성된 예측모델을 이용하여 상기 수집모듈로부터 수집된 상기 측정데이터를 기초로 상기 인발금형의 영점 위치를 추정하고, 상기 인발기를 통해 생산되는 가공품의 진직도를 예측하는 예측모듈과, 상기 예측모듈에 의해 예측된 상기 가공품의 진직도와 설정값저장모듈에 기저장된 상기 진직도 공차 설정값을 비교하여 제어값을 산출하는 산출모듈과, 상기 산출모듈에 의해 산출된 상기 제어값을 기초로 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 구동부로 전송하는 제어모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 예측모듈은, 상기 수집모듈을 통해 수집된 상기 측정데이터와 상기 예측모듈에 의해 예측된 상기 인발금형의 영점 위치 추정데이터 및 상기 가공품의 진직도 예측데이터를 기반으로 상기 예측모델을 학습시키는 학습모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 더불어, 상기 제어부는, 사용자로부터 상기 진직도 공차 설정값을 입력받는 입력모듈과, 상기 입력모듈로부터 입력된 상기 진직도 공차 설정값을 저장하는 설정값저장모듈과, 상기 측정데이터와 상기 예측데이터를 화면상에 표시하는 출력모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 상기 제어부는, 상기 수집모듈로부터 상기 측정데이터를 전달받아 측정이력DB에 저장하며, 상기 예측모듈에 의해 예측된 상기 가공품의 진직도를 포함하는 예측데이터를 예측이력DB에 저장하는 저장모듈과, 상기 저장모듈에 저장된 상기 인발하중의 측정데이터와 상기 예측데이터를 유무선통신을 이용하여 접속이 가능한 서버부로 전송하는 통신모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 구동부는, 상기 제어부에 의해 작동이 제어되며, 상기 영점조정부를 구동시키기 위하여 구동력을 제공하는 서보모터와, 일측은 상기 조절볼트의 머리부와 결속되며, 타측은 상기 서보모터에 체결되어 상기 서버모터에 의해 회전하며, 상기 조절볼트를 축방향으로 이동시키는 결속부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부는, 상기 제어부에 의해 작동이 제어되며, 상기 영점조정부를 구동시키기 위하여 구동력을 제공하는 서보모터와, 상기 서보모터의 작동에 의해 회전하며, 상기 조절볼트를 축방향으로 이동시키는 기어부재와, 일측은 상기 조절볼트의 머리부와 결속되며, 외주면에 톱니모양의 기어 이가 형성되어 상기 기어부재와 치합되는 결속부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 인발기에 장착된 로드셀의 압력정보를 활용하여 인공지능 알고리즘 기반으로 인발기의 영점을 자동 보정함으로써 인발 시 발생하는 뒤틀림을 실시간 제어하여 가공품의 진직도 개선할 수 있으며, 인발 공정의 생력화(省力化)를 도모할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 인발기에 설치된 복수의 로드셀을 구체적으로 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템의 블록도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템의 블록도.
도 5는 도 1에 도시된 구동부의 일실시예를 나타낸 사시도.
도 6은 도 1에 도시된 구동부의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템은 금형홀더(110) 및 상기 금형홀더(110)에 장착되어 관형의 인발재가 통과하는 금형홀더공이 형성된 인발금형(120)을 포함하는 인발기의 영점을 자동 제어하기 위한 것으로, 크게 영점조정부(10), 로드셀(20), 제어부(30) 및 구동부(40)을 포함한다.

먼저, 상기 영점조정부(10)는 상기 금형홀더(110)에 설치되어 상기 인발금형(120)의 영점을 조절하는 것이다.

구체적으로는, 상기 금형홀더(110)에 관통결합된 복수의 조절볼트(12)를 구비하여 상기 조절볼트(12)의 조임정도에 따라 상기 금형홀더(110)와 상기 인발금형(120) 사이의 간극을 조정함으로써 상기 인발금형(120)의 영점을 조정한다.

이때, 상기 조절볼트(12)는 통상의 볼트형상을 가진 것으로(도 5 및 도 6 참조), 바람직하게는 상기 금형홀더공을 기준으로 원형 배열되어 상기 금형홀더(110)에 관통되며, 바람직하게는 상기 금형홀더공을 기준으로 원형 배열되되, 상기 금형홀더(110)의 각 모서리에 인접한 위치하여 상기 금형홀더(110)에 관통결합된다.

다음으로, 상기 로드셀(20)은 상기 금형홀더(110) 일측에 설치되어 상기 인발금형(120)에 가해지는 압력 즉, 인발하중을 측정하는 것이다.

구체적으로는, 복수의 상기 로드셀(20)이 상기 금형홀더공을 기준으로 원형 배열되어 상기 금형홀더(110)에 설치되어 인발시에 상기 인발금형(120)에 가해지는 인발하중을 측정한다.

이때, 복수의 상기 로드셀(20)이 상기 금형홀더공을 기준으로 원형 배열되되, 상기 영점조정부(10)의 상기 조절볼트(12)들과 소정의 간격을 두고 교차 배치되는 것이 바람직하며, 이를 통해 상기 영점조정부(10)의 동작에 따라 변화하는 상기 인발하중을 정밀하게 측정할 수 있다.

예를 들어, 정방향 단면의 형상이 사각형인 상기 금형홀더(110)에 있어서, 상기 조절볼트(12)는 상기 금형홀더공을 기준으로 엑스(X)자 형태로 각 모서리에 배치되며, 상기 로드셀(20)은 상기 금형홀더공을 기준으로 열 십(十)자 형태로 상기 조절볼트(12)들 사이에 배치되어 상기 조절볼트(12)의 조임정도 즉, 상기 조절볼트(12)의 축방향 이동량에 따라 변화하는 상기 인발하중을 정밀하게 측정할 수 있는 것이다.

다음으로, 상기 제어부(30)는 상기 로드셀(20)에 의해 측정된 상기 인발하중을 기초로 상기 영점조정부(10)의 구동시키는 상기 구동부(40)을 동작을 제어하는 것이다.

구체적으로는, 상기 제어부(30)가 상기 로드셀(20)과 연결되어 상기 로드셀(20)로부터 측정된 상기 인발하중을 포함하는 측정데이터를 실시간으로 수집하며, 수집된 상기 인발하중을 기초로 하여 인공지능 알고리즘 기반으로 상기 인발기(100)를 통해 생산되는 가공품의 진직도를 예측하고, 예측된 상기 가공품의 진직도와 사용자로부터 사전에 입력받은 진직도 공차 설정값을 비교하여 산출된 제어값을 기반으로 구동부의 작동을 제어할 수 있다.

이때, 상기 제어값은 상기 인발금형(120)의 영점 조정에 요구되는 상기 조절볼트(12)의 조임정도 즉, 상기 조절볼트(12)의 축방향 변위량에 대응하는 구동부의 제어값이다.

다음으로, 상기 구동부(40)는 상기 인발기(100) 일측에 설치되어 상기 영점조정부(10)와 결속되며, 상기 제어부(40)에 의해 제어되어 상기 영점조정부(10)를 구동시키는 것으로, 구체적인 설명은 후술하도록 한다.

도 2는 도 1에 도시된 인발기에 설치된 복수의 로드셀을 구체적으로 나타낸 정면도이다.

우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 인발기(100)는 상기 금형홀더(110) 전측에 상기 조절볼트(12)를 매개로 금형거치부(112)가 결합 설치된다.

여기서, 상기 금형거치부(112)는 상기 인발금형(120)을 고정하는 역할을 하는 것으로, 바람직하게는 상기 인발금형(120)이 상기 금형거치부(112)의 중앙부에 위치되어 고정된다.

또한, 상기 금형홀더(110) 및 상기 금형거치부(112)에는 복수의 상기 조절볼트(12)가 각각 통과하여 체결가능하도록 복수의 볼트체결공(112)이 관통 형성되며, 이때, 상기 볼트체결공(112)들은 상기 금형홀더공(130)을 기준으로 원형으로 배열된다.

바람직하게는, 상기 볼트체결공(112)들이 상기 금형홀더공(130)을 기준으로 원형으로 배열되되, 상기 금형거치부(112)의 4개의 모서리와 인접한 부분에 각각 형성되어 상기 금형홀더공(130)을 기준으로 엑스(X)자 형태를 이루도록 형성되며, 이는 상기 볼트체결공(112)에 삽입 결합된 상기 조절볼트(12)들의 조임정도를 조절함으로써 상기 금형홀더(110)과 상기 금형거치부(112) 사이의 이격된 거리를 상기 금형거치부(112)의 대각선방향으로 각각 미세하게 조절하여 상기 인발금형(120) 중앙부에 관통 형성된 상기 금형홀더공(130)의 영점을 상하좌우방향으로 미세하게 조절하기 위함이다.

이와 함께, 상기 금형홀더(110)의 일면에는 복수의 상기 로드셀(20)이 상기 금형홀더공(130)을 기준으로 원형 배열되되, 상기 조절볼트(12)들과 서로 교번하여 설치되도록 서로 이웃하는 상기 볼트체결공(114) 사이에 소정의 깊이로 함입된 로드셀설치부(116)이 형성된다.

다시 말해, 상기 로드셀설치부(116)은 상기 로드셀(20)이 부착 설치되도록 마련된 공간으로, 바람직하게는, 상기 로드셀설치부(116)가 상기 인발금형(120)의 후면과 대향하는 위치에 형성되며, 상기 금형홀더공(130)을 기준으로 원형 배열되되, 서로 이웃하는 상기 볼트체결공(112) 사이에 상기 금형홀더공을 기준으로 열 십(十)자 형태로 배치될 수 있다.

따라서, 상기 로드셀설치부(116)에 각각 부착 설치된 상기 로드셀(20)이 상기 금형홀더(110)과 상기 인발금형(120) 사이에 위치하며, 인발시 상기 인발금형(120)에 가해지는 인발하중을 상기 인발금형(120)의 상하좌우방향에서 정밀 측정할 수 있다.

한편, 상기 인발기에는 상기 로드셀(20)과 연결된 데이터케이블(미도시)이 상기 제어부(30)와 연결될 수 있도록 마련된 출력단자부(101)가 형성되며, 상기 출력단자부(101)에는 상기 데이터케이블의 단부에 형성된 출력단자(미도시)가 고정되는 복수의 단자고정홀(102)이 형성된다.

또한, 상기 금형홀더(110)에는 소정의 깊이로 함입된 케이블포설부(117)가 추가로 형성되며, 상기 케이블포설부(117)는 상기 데이터케이블이 인발기 상에 설치되되, 금형홀더공정의 영향을 미치지 않는 위치에 포설될 수 있도록 공간을 제공한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템의 블록도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템의 블록도이다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(30)는 상기 로드셀(20)에 의해 측정된 상기 인발하중을 기반으로 상기 구동부(40)을 제어하기 위하여 크게 수집모듈(31), 예측모듈(36), 산출모듈(37) 및 제어모듈(38)을 구비한다.

구체적으로 살펴보면, 상기 수집모듈(31)은 상기 로드셀(20)과 전기적으로 연결되어 상기 로드셀(20)에 의해 측정된 상기 인발하중을 포함하는 측정데이터를 실시간으로 수집한다.

이후, 상기 예측모듈(36)에 의해 인공지능 알고리즘을 적용하여 생성된 예측모델을 이용하여 상기 수집모듈(31)로부터 수집된 상기 측정데이터를 기초로 상기 인발금형(120)의 영점 위치를 추정하며, 상기 인발기(100)를 통해 생산되는 가공품의 진직도를 예측한 후, 상기 산출모듈(37)이 상기 예측모듈(36)에 의해 예측된 상기 가공품의 진직도와 기저장된 상기 진직도 공차 설정값을 비교하여 상기 영점조정부(10)의 제어값을 산출한다.

이때, 상기 예측모듈(36)은 인공지능 알고리즘을 적용하여 상기 수집모듈(31)을 통해 수집된 상기 측정데이터와 상기 예측모듈(36)에 의해 예측된 상기 인발금형(120)의 영점 위치 추정데이터 및 상기 가공품의 진직도 예측데이터를 기반으로 상기 예측모델을 학습시키는 학습모듈(35)을 더 구비한다.

주지된 바와 같이, 머신러닝은 인공지능의 하위개념으로, 패턴인식과 컴퓨터 학습 이론의 연구로부터 진화한 분야이며, 경험적 데이터를 기반으로 학습을 하고 예측을 수행하고 스스로의 성능을 향상시키는 시스템과 이를 위한 알고리즘을 연구하고 구축하는 기술이라 할 수 있다.

따라서, 상기 예측모듈(36)은 엄격하게 정해진 정적인 프로그램 명령들을 수행하는 것이 아닌 입력 데이터를 기반으로 예측이나 결정을 이끌어내기 위해 특정한 모델을 구축하는 방식을 취하는 머신러닝의 알고리즘을 기반으로 상기 예측모델을 학습시키는 것이 바람직하다.

즉, 상기 학습모듈(35)은 머신러닝 알고리즘을 적용하여 상기 수집모듈(31)을 통해 수집된 상기 측정데이터와 상기 예측모듈(36)에 의해 예측된 상기 인발금형(120)의 영점 위치 추정데이터 및 상기 가공품의 진직도 예측데이터를 기반으로 상기 예측모델을 학습시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 진직도 공차 설정값은 상기 입력모듈(32)을 통해 사용자로부터 입력받은 변수이며, 상기 입력모듈(32)로부터 입력된 상기 진직도 공차 설정값은 상기 설정값저장모듈(미도시)에 저장된다.

이후, 상기 제어모듈(38)은 상기 산출모듈(37)에 의해 산출된 상기 제어값을 기초로 상기 구동부(40)의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 구동부(40)로 전송하며, 상기 구동부(40)는 상기 제어부(30)로부터 전송된 상기 제어신호를 수신하여 이에 대응하는 동작을 수행한다.

한편, 상기 제어부(30)는 상기 제어부(30)를 통해 획득 가능한 데이터들의 이력을 체계적으로 관리하며, 이를 사용자가 실시간으로 모니터링할 수 있도록 저장모듈(34)와 출력모듈(33)을 더 구비할 수 있다.

요컨대, 상기 저장모듈(34)은 상기 수집모듈(31)로부터 수집된 상기 측정데이터를 전달받아 날짜별, 시간별 및 진직도 공차 설정값별로 데이터베이스화하여 측정이력DB에 저장하며, 상기 예측모듈(36)에 의해 예측된 상기 가공품의 진직도를 포함하는 상기 예측데이터를 날짜별, 시간별 및 인장하중을 비롯한 측정데이터별로 데이터베이스화하여 예측이력DB에 저장함으로써 상기 제어부(30)를 통해 획득가능한 데이터들의 이력을 체계적으로 관리할 수 있으며, 상기 측정이력DB 및 상기 예측이력DB에 각각 저장된 상기 측정데이터와 상기 예측데이터는 상기 학습모듈(35)에서 상기 예측모델을 학습시키는 위한 학습데이터로 활용될 수 있다.

상기 출력모듈(33)은 상기 측정데이터와 상기 예측데이터를 숫자, 텍스트 혹은 그래프 등의 다양한 형태로 화면상에 표시함으로써 사용자가 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한다.

이와 더불어, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(30)는 상기 저장모듈(34)에 저장된 상기 측정데이터와 상기 예측데이터를 유무선통신을 이용하여 접속이 가능한 서버(50)로 전송하는 통신모듈(39)을 더 구비할 수 있다.

여기서, 서버(50)란 사용자가 컴퓨터, 태블릿PC, 스마트폰 등과 같은 단말기(60)를 통해 접속하여 상기 측정데이터와 상기 예측데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있는 서버 컴퓨터를 의미하며, 용량이 작거나 이용자 수가 적은 경우, 하나의 서버에 다수의 프로그램이 운영될 수 있고, 더욱이, 용량이 매우 큰 경우, 서버의 기능에 따라 하나의 시스템 운영이 가능하도록 하나 이상의 서버가 존재할 수도 있다.

한편, 상기 제어부(30)는 상기 조절볼트(12)의 조임정도를 측정하기 위해 상기 조절볼트(12)의 축방향 변위량을 계측하는 변위센서(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 상기 변위센서에 의해 계측된 상기 조절볼트(12)의 축방향 변위량은 상기 예측모델을 학습시 학습데이터로 활용할 수 있다.

또한, 상기 제어부(30)는 상기 금형홀더(110) 및 상기 인발금형(120)의 온도를 계측할 수 있는 온도센서(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 상기 온도센서에 의해 계측된 상기 금형홀더(110) 및 상기 인발금형(120)의 온도데이터를 통해 상기 예측모델을 학습시 학습데이터로 활용할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 구동부의 일실시예를 나타낸 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구동부(40)는 상기 영점조정부(10)를 구동시키기 위하여 서보모터(42)와 결속부재(44)를 구비할 수 있다.

상기 서보모터(42)는 상기 제어부(30)에 의해 작동이 제어되며, 상기 영점조정부(10)를 구동시키기 위하여 구동력을 제공하는 것으로, 보다 상세하게는 상기 서보모터(42)는 정역(正逆) 회전이 가능한 모터로서, 모터드라이버(미도시)와 연결되며, 상기 모터드라이버는 상기 모듈(38)에서 출력되는 제어신호에 응하여 상기 서보모터(42)를 구동시킨다.

한편, 상기 서보모터(42)의 회전축(43)에는 상기 결속부재(44)가 결합되며, 상기 결속부재(44)는 상기 회전축(43)과 함께 상기 서보모터(42)로부터 제공되는 구동력을 상기 영점조정부(10)로 전달하는 역할을 한다.

보다 상세하게는, 상기 결속부재(44)가 원통의 형상을 가지되, 일측에는 상기 조절볼트(12)에 대응하는 형상으로 관통된 결속홀(45)이 형성되어 상기 조절볼트(12)의 머리부와 결속되며, 타측에는 상기 회전축(43)이 관통결합되어 상기 서보모터(42)에 체결된다.

이때, 상기 결속부재(44) 타측에는 상기 회전축(43)이 관통하여 축결합 가능하도록 중공(미도시)이 형성되며, 상기 회전축(43)과 상기 결속부재(44) 사이에는 키(미도시)가 삽입고정되어 상기 회전축(43)의 회전시 상기 결속부재(44)가 분리되지 않도록 한다.

보다 상세하게는, 상기 중공(미도시) 내주면에는 제1 키홈(미도시)이 형성되고, 상기 회전축(43) 외주면 일측에는 제2 키홈(미도시)이 형성되며, 상기 키의 일측이 상기 제1 키홈에 삽입되며, 상기 키홈의 타측이 상기 제2 키홈에 삽입되어 상기 회전축(43)과 상기 결속부재(44)를 체결함으로써 상기 회전축(43)의 회전시 상기 결속부재(44)가 분리되지 않도록 하는 것이다.

다시 정리하면, 상기 회전축(43)에 결합된 상기 결속부재(44)는 상기 서버모터(42)에 의해 정역회전함으로써, 상기 금형홀더(110)에 관통결합된 상기 조절볼트(12)를 축방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 조절볼트(12)의 축방향 변위량에 따라 상기 조절볼트(12)의 조임정도가 조절되어 상기 인발금형의 영점을 조정할 수 있는 것이다.

도 6은 도 1에 도시된 구동부의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.

상기 구동부(40)은 다른 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 서보모터(42), 기어부재(46) 및 결속부재(48)를 구비할 수 있다.

상기 서보모터(42)는 앞서 언급한 바와 같이, 상기 제어부(30)에 의해 작동이 제어되며, 상기 영점조정부(10)를 구동시키기 위하여 구동력을 제공하는 것으로, 보다 상세하게는 상기 서보모터(42)는 정역(正逆) 회전이 가능한 모터로서, 모터드라이버(미도시)와 연결되며, 상기 모터드라이버는 상기 모듈(38)에서 출력되는 제어신호에 응하여 상기 서보모터(42)를 구동시킨다.

한편, 상기 서보모터(42)의 회전축(43)에는 외주면에 복수의 기어 이(46-1)가 형성된 상기 기어부재(46)가 축결합되어 상기 회전축(43)과 함께 회전하며 상기 서보모터(42)로부터 제공되는 구동력을 상기 결속부재(48)에 전달하는 역할을 한다.

이때, 상기 기어부재(46)에는 상기 회전축(43)과 축결합이 가능하도록 중공(47)이 형성되며, 상기 회전축(43)과 상기 기어부재(46) 사이에는 키(미도시)가 삽입고정되어 상기 회전축(43)의 회전시 상기 기어부재(46)가 분리되지 않도록 한다.

보다 상세하게는, 상기 중공(47) 내주면에는 제1 키홈(미도시)이 형성되고, 상기 회전축(43) 외주면 일측에는 제2 키홈(미도시)이 형성되며, 상기 키의 일측이 상기 제1 키홈에 삽입되며, 상기 키홈의 타측이 상기 제2 키홈에 삽입되어 상기 회전축(43)과 상기 기어부재(46)를 체결함으로써 상기 회전축(43)의 회전시 상기 기어부재(46)가 분리되지 않도록 하는 것이다.

한편, 상기 결속부재(48)는 외주면에 톱니모양의 기어 이(48-1)이 형성된 원통의 형상을 가지며, 일측에는 상기 조절볼트(12)에 대응하는 형상으로 관통된 결속홀(49)이 형성되어 상기 조절볼트(12)의 머리부와 결속되고, 상기 기어 이(48-1)가 상기 기어부재(46)의 기어 이(46-1)와 치합된다.

따라서, 상기 회전축(43)에 결합된 상기 기어부재(46)와 상기 결속부재(48)가 상호 치합되어 상기 서버모터(42)에 의해 정역회전함으로써 상기 금형홀더(110)에 관통결합된 상기 조절볼트(12)를 축방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 조절볼트(12)의 축방향 변위량에 따라 상기 조절볼트(12)의 조임정도가 조절되어 상기 인발금형의 영점을 조정할 수 있는 것이다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

10 : 영점조정부
12 : 조절볼트
20 : 로드셀
30 : 제어부
31 : 수집모듈 32 : 입력모듈
33 : 출력모듈 34 : 저장모듈
35 : 학습모듈 36 : 예측모듈
37 : 산출모듈 38 : 제어모듈
39 : 통신모듈
40 : 구동부
42 : 서보모터 44 : 결속부재
46 : 기어부재 48 : 결속부재
50 : 서버
60 : 단말기
100 : 인발기
110 : 금형홀더 120 : 인발금형
130 : 인발홀더공

Claims (7)

1. 금형홀더 및 상기 금형홀더에 장착되어 관형의 인발재가 통과하는 금형홀더공이 형성된 인발금형을 포함하는 인발기의 영점을 자동 제어하기 위하여 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템에 있어서,
   상기 금형홀더에 관통결합된 복수의 조절볼트의 조임정도에 따라 상기 인발금형의 영점을 조절하는 영점조정부;
   상기 금형홀더공을 기준으로 원형 배열되어 상기 금형홀더에 설치되되, 상기 영점조정부와 소정의 간격을 두고 교차 배치되어 상기 인발금형에 가해지는 인발하중을 측정하는 복수의 로드셀;
   상기 로드셀과 연결되어 상기 로드셀로부터 측정된 상기 인발하중을 포함하는 측정데이터를 실시간으로 수집하며, 수집된 상기 인발하중을 기초로 하여 인공지능 알고리즘 기반으로 상기 인발기를 통해 생산되는 가공품의 진직도를 예측하고, 예측된 상기 가공품의 진직도와 기저장된 진직도 공차 설정값을 비교하여 산출된 제어값을 기반으로 구동부의 작동을 제어하는 제어부; 및
   상기 인발기 일측에 설치되어 상기 영점조정부와 결속되며, 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 영점조정부를 구동시키는 구동부;를 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 로드셀과 연결되어 상기 로드셀로부터 측정된 상기 인발하중을 포함하는 측정데이터를 실시간으로 수집하는 수집모듈과,
   머신러닝 알고리즘을 적용하여 생성된 예측모델을 이용하여 상기 수집모듈로부터 수집된 상기 측정데이터를 기초로 상기 인발금형의 영점 위치를 추정하고, 상기 인발기를 통해 생산되는 가공품의 진직도를 예측하는 예측모듈과,
   상기 수집모듈로부터 상기 측정데이터를 전달받아 측정이력DB에 저장하며, 상기 예측모듈에 의해 예측된 상기 가공품의 진직도를 포함하는 예측데이터를 예측이력DB에 저장하는 저장모듈과,
   사용자로부터 상기 진직도 공차 설정값을 입력받는 입력모듈과, 상기 입력모듈로부터 입력된 진직도 공차 설정값을 저장하는 설정값저장모듈과,
   상기 예측모듈에 의해 예측된 상기 가공품의 진직도와 상기 설정값저장모듈에 기저장된 상기 진직도 공차 설정값을 비교하여 제어값을 산출하는 산출모듈과,
   상기 산출모듈에 의해 산출된 상기 제어값을 기초로 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 구동부로 전송하는 제어모듈을 구비하고,
   상기 구동부는, 상기 제어부에 의해 작동이 제어되며, 상기 영점조정부를 구동시키기 위하여 구동력을 제공하는 서보모터와, 일측은 상기 조절볼트의 머리부와 결속되며, 타측은 상기 서보모터에 체결되어 상기 서보모터에 의해 회전하며, 상기 조절볼트를 축방향으로 이동시키는 결속부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 예측모듈은,
   상기 수집모듈을 통해 수집된 상기 측정데이터와 상기 예측모듈에 의해 예측된 상기 인발금형의 영점 위치 추정데이터 및 상기 가공품의 진직도 예측데이터를 기반으로 상기 예측모델을 학습시키는 학습모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 측정데이터와 상기 예측데이터를 화면상에 표시하는 출력모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 측정데이터와 상기 예측데이터를 유무선통신을 이용하여 접속이 가능한 서버부로 전송하는 통신모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는,
   상기 제어부에 의해 작동이 제어되며, 상기 영점조정부를 구동시키기 위하여 구동력을 제공하는 서보모터와,
   상기 서보모터의 작동에 의해 회전하며, 상기 조절볼트를 축방향으로 이동시키는 기어부재와,
   일측은 상기 조절볼트의 머리부와 결속되며, 외주면에 톱니모양의 기어 이가 형성되어 상기 기어부재와 치합되는 결속부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 로드셀을 활용한 인발기 자동 제어 시스템.

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