KR102443242B1 - 소재의 면적에 따라 톱의 구동 속도를 조절하는 절삭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 소재의 면적에 따라 톱의 구동 속도를 조절하는 절삭 장치는, 소재를 절삭하는 톱을 구동하는 헤드와, 상기 소재를 기준으로 헤드를 상하 이동시키는 헤드 구동부를 포함한 본체; 상기 소재의 높이별 절단 면적을 포함한 소재 정보를 저장한 소재 데이터베이스와, 상기 소재의 높이 및 상기 높이별 절단 면적에 따라 상기 톱의 구동 속도를 차등 조절하는 구동 속도 조절 모듈을 포함한 컨트롤러;를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 소재의 면적에 따라 톱의 구동 속도를 조절하는 절삭 장치에 따르면, 절단 면적이 클 때는 속도를 상대적으로 증가시키고, 절단 면적이 작을 때는 속도를 상대적으로 감소시킬 수 있도록 하여 톱 및 절삭 장치에 가해지는 부하를 최소화하며 절삭 효율을 극대화한 효과가 있다.

Description

소재의 면적에 따라 톱의 구동 속도를 조절하는 절삭 장치{A cutting device adjusting the driving speed of the saw according to the area of the material}

본 발명은 소재의 면적에 따라 톱의 구동 속도를 조절하는 절삭 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 톱이 장착된 본체를 절삭 대상인 소재에 하강시켜 절삭하는 절삭 장치에 있어서 소재의 높이에 따른 절단 단면적에 따라 톱의 구동 속도를 정밀 제어하는 절삭 장치에 관한 것이다.

톱날을 구비한 절삭 장치는 원통형, 막대형과 같은 다양한 형상을 가진 금속재 등의 소재, 즉 절삭 대상을 절삭하는 장치를 의미한다. 이러한 절삭 장치는 톱날의 종류는 물론 절삭 시 절삭 대상을 가압하는 톱날 구동부 등에 따라 실로 다양한 구조와 기능을 가진 상태로 출시되고 있다.

이러한 특히 금속재와 같은 강도가 강한 재질로 이루어진 절삭 대상을 절삭하고자 할 때에는 톱의 강도가 높은 것은 물론이고 톱에 무리가 가지 않을 수 있는 효율적인 톱 구동 매커니즘이 요구된다.

이와 같은 절삭 장치에 있어 통상적으로 널리 활용되는 승강 구동 매커니즘으로서 유압 실린더를 적용한 구조가 존재한다.

즉, 톱 구동부의 일 측에 유압 실린더를 장착하여 절삭 시 유압 실린더가 구동하면서 톱 구동부를 절삭 대상 측으로 점진적으로 이동시키는 구조로 이루어진다. 이때, 톱 구동부에 작용되는 반발력을 적절하게 관리하는 것은 물론 절삭 대상이 세밀하게 절삭되기 위해서는 유압 실린더를 보다 미세하게 조절시킬 수 있는 수단을 제공하는 것이 무엇보다 중요하다.

유압 실린더를 적용한 절삭 장치로서 국내 특허 제 1415513호(회전체 내 절삭툴의 움직임을 자유롭게 제어할 수 있는 오비탈식 파이프 절삭장치)는 본체의 어느 일측에 결합되어 회전되면서 관재가 관통되는 회전체와, 본체의 앞뒤 양쪽 또는 어느 한쪽에 설치되어 관재를 고정하는 척과, 회전체의 뒤쪽면상에 로드가 본체측으로 돌출되도록 장착되는 적어도 하나 이상의 복동형 연동실린더와, 회전체측으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 푸셔를 갖도록 본체쪽에 설치되는 푸시부와, 푸셔와 로드의 사이에 축회전 작용과 축방향 양쪽으로 하중이 전달되는 작용을 하도록 결합되는 베어링과, 연동실린더와 유압폐쇄회로로 연결되도록 회전체의 전방에 설치되는 복동형 유압실린더와, 유압실린더의 로드에 결합되어 회전체의 중심부를 향해 왕복운동(Y축)하는 절삭툴을 포함하여 절삭툴을 외력으로 정밀하게 제어되는 잇점이 있다고 게시되어 있다.

상기 기술은 푸셔라는 별도의 기계적 수단을 통해 절삭툴을 정밀 제어하는 것을 기본으로 하나, 이때 절삭툴의 제어에 있어 절삭 대상, 즉 소재의 성질이나 소재와 톱의 접촉 면적, 즉 높이별 단면적에 따른 톱의 구동 속도 조절에 있어서는 별도의 구성이 있지 아니하다는 한계성이 존재한다.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 절삭 대상인 소재의 높이별 절단 면적에 따라 톱의 구동 속도를 정밀 조절할 수 있도록 하여 톱 및 절삭 장치에 가해지는 부하를 최소화하며 절삭 효율을 극대화한 절삭 장치를 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

국내 등록 특허 제 10-1415513호

본 발명은 톱 및 절삭 장치에 가해지는 부하를 최소화하도록 톱의 구동 속도를 정밀 조절한 절삭 장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 절삭 장치의 과거 구동 데이터를 기반으로 부하에 의한 구동 속도 저하 구간을 산출하고 그를 기반으로 설정 하강 속도의 보정을 가능케 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 속도 저하 구간 발생 시 절삭 장치의 효율적인 쿨다운 처리 및 부스팅 처리를 가능케 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 소재의 면적에 따라 톱의 구동 속도를 조절하는 절삭 장치는, 소재를 절삭하는 톱을 구동하는 헤드와, 상기 소재를 기준으로 헤드를 상하 이동시키는 헤드 구동부를 포함한 본체; 상기 소재의 높이별 절단 면적을 포함한 소재 정보를 저장한 소재 데이터베이스와, 상기 소재의 높이 및 상기 높이별 절단 면적에 따라 상기 톱의 구동 속도를 차등 조절하는 구동 속도 조절 모듈을 포함한 컨트롤러;를 포함한 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 컨트롤러는, 상기 구동 속도 조절 모듈을 통해 조절된 상기 헤드의 하강 속도인 설정 하강 속도를 입력받는 설정 하강 속도 입력부 및, 과거에 구동된 상기 절삭 장치의 절삭 시간 대비 상기 설정 하강 속도와 실제 하강 속도의 변화를 그래프로 도시한 학습 데이터를 생성하여 학습 데이터베이스로 저장한 데이터 생성부와, 상기 그래프에서 상기 설정 하강 속도보다 낮은 상기 실제 하강 속도를 가진 복수 개의 속도 저하 구간을 파악하는 속도 저하 구간 파악부를 포함하는 학습 모듈과, 현재 절삭 중인 소재의 소재 정보와 동일한 소재 정보를 지닌 학습 데이터를 추출하는 학습 데이터 추출부 및, 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 속도 저하 구간의 발생이 예측됨에 따라 현재 시점의 상기 설정 하강 속도를 상승 조절하는 재조절부를 포함하는 하강 속도 재조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 하강 속도 재조절 모듈은, 상기 속도 저하 구간의 시간을 상기 절삭 장치를 쿨다운 처리하는 쿨다운 타임 및, 상기 절삭 장치를 부스팅 처리하는 부스팅 타임으로 구분하는 시간 구분부를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 속도 저하 구간 발생이 예측된 절삭 시간에 있어, 상기 쿨다운 타임 동안 상기 절삭 장치를 상승 이동시키는 쿨다운 모듈;을 포함하며, 상기 재조절부는, 상기 속도 저하 구간 발생 시 상기 부스팅 타임 동안 상기 설정 하강 속도를 상승 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 소재의 면적에 따라 톱의 구동 속도를 조절하는 절삭 장치에 따르면,

1) 절단 면적이 클 때는 속도를 상대적으로 증가시키고, 절단 면적이 작을 때는 속도를 상대적으로 감소시킬 수 있도록 하여 톱 및 절삭 장치에 가해지는 부하를 최소화하며 절삭 효율을 극대화하고,

2) 학습 데이터를 기반으로 현재 시점에서의 속도 저하 구간 발생을 예측하고, 해당 속도 저하 구간과 대응되는 절삭 시간 동안의 설정 하강 속도를 상승 조절토록 하여 현재 구동 중인 절삭 장치에 있어 속도 저하 구간의 발생을 파악한 후 하강 속도를 높이는 것이 아닌, 예측 기반의 사전 조절을 가능케 하여 절삭 효율을 보다 높일 수 있도록 하며,

3) 절삭 장치에 과하게 가해질 수 있는 부하에 대한 쿨다운 기능을 제공하고 절삭 부산물을 제거할 수 있는 중간 시간을 제공함과 동시에 부스팅 타임을 통한 부스트 처리를 통하여 절삭 효율을 극대화할 수 있도록 한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 절삭 장치를 나타낸 사진.
도 2는 본 발명의 절삭 장치의 또 다른 사진.
도 3은 컨트롤러의 예시를 나타낸 개념도
도 4는 본 발명의 컨트롤러의 전체 구성을 도시한 블록도.
도 5는 높이별 절단 면적의 예시를 나타낸 개념도.
도 6은 절단 시간 증가에 따른 하강 속도 변화를 나타낸 그래프.
도 7은 속도 저하 구간에서의 설정 하강 속도 상승 구성을 나타낸 그래프.
도 8은 속도 저하 구간의 구분 예시를 나타낸 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 절삭 장치를 나타낸 사진이며, 도 2는 본 발명의 절삭 장치의 또 다른 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 절삭 장치는 톱(12)을 구비하여 절삭 대상인 소재를 절삭하되 톱(12)이 장착된 헤드(11)를 헤드 구동부(13)의 구동으로 상하 방향으로 승강 운동시켜 소재로 근접 및 이격시키는 구조를 가진 것을 기본으로 한다. 이러한 구조는 다양한 세부 구성으로 이루어질 수 있으나, 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 구조를 구비한 절삭 장치의 기본 실시예를 예시적으로 설명하도록 한다.

구체적으로 본 발명의 절삭 장치는 헤드(11)와, 헤드 구동부(13)를 포함하여 구성될 수 있다.

헤드(11)는 톱(12)이 장착되어 후술할 헤드 구동부(13)에 의해 지지된 것으로서, 헤드 구동부(13)의 작동에 의해 승강되는 기능을 제공한다. 이때 톱(12)은 띠톱이나 원형 톱 등 다양한 톱이 적용될 수 있다.

헤드 구동부(13)는 헤드(11)를 지탱하는 지지대와 같은 구조체과 함께 헤드(11)를 상하 이동시킬 수 있는 모터 또는 유압 실린더를 포함한다. 이때 모터, 유압 실린더 외에도 헤드(11)의 상하 이동 방법에 대해서는 별도의 제한을 두지 않는다. 그러나 기본적으로는 헤드 구동부(13)가 유압 실린더인 것을 기초로 하여 설명을 수행하도록 한다. 따라서 이러한 헤드 구동부(13)의 작동으로 헤드(11)를 상승시키거나 하강시킬 수 있다.

여기서 헤드 구동부(13)가 유압 실린더인 것을 가정하고 설명하면, 주지의 사실과 같이, 유압이란 유압 실린더 내부의 유체에 가해지는 압력을 의미하며, 유압 실린더는 유체를 통해 실린더를 신축 구동시키는 역할을 수행하는 것이라 할 수 있다. 이러한 본 발명의 유압 실린더 기반의 헤드 구동부(13)는 잘 알려진 주지관용기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.

즉, 별도로 구비될 수 있는 이송부를 통해 이송되어 절삭 위치에 놓여진 절삭 대상, 즉 소재를 헤드 구동부(13)의 작동에 의해 헤드(11)를 하강시킨다. 따라서 헤드(11)에 구비된 톱(12)을 소재에 점진적으로 근접시킨 다음, 톱(12)이 소재에 접촉되는 경우 톱(12)이 회전되도록 이동함과 동시에 헤드(11)를 지속적으로 하강시켜 톱(12)의 회전력과 하강력에 의해 절삭 대상을 절삭할 수 있는 기반을 제공하는 것이다.

나아가 여기서 헤드 구동부(13)에 대해 보다 상세히 설명하면, 유압 실린더 기반의 헤드 구동부(13)는 상술한 유압 실린더 이외에도 유량 조절 밸브와 스테핑 모터를 포함하여 구성될 수 있다.

유량 조절 밸브는 상술한 유압 실린더의 작동을 위한 유체의 유량을 조절하는 것으로서, 다시 말해 유압 실린더와 연결되어 유압 실린더에 유입 내지 토출되는 유체의 유량을 조절하도록 개폐될 수 있는 구조를 가진다. 이러한 유량 조절 밸브의 개폐 구조는 공지의 다양한 기계적 구조로 이루어질 수 있는데, 이 개폐 구조는 스테핑 모터와 연결되어 자동 개폐되는 것이 가능하다.

스테핑 모터(stepping motor)는 유량 조절 밸브의 개폐 구조와 연결되어 유량 조절 밸브를 자동으로 개폐하는 기능을 수행하는 것으로서, 이러한 스테핑 모터의 회전수를 조절하는 방식으로 유량 조절 밸브의 개폐를 조절하여 유압 실린더의 유체에 대한 유량까지 조절하면서 결과적으로 헤드(11)의 승강 운동을 조절할 수 있다.

더불어 이러한 유압 실린더의 경우 헤드(11)의 승강 운동 조절 뿐 아니라 톱(12)의 수평 방향 이동 속도, 즉 구동 속도를 조절하는 것도 가능한데, 이때 톱(12)의 경우 수평 방향으로 왕복 이동하면서 소재에 대한 절삭을 수행할 수도 있으며, 종래의 회전식 띠톱과 같이 회전 운동을 수행하는 것일 수도 있다. 즉 톱(12)의 구동 속도라 함은 톱(12)의 회전 속도 또는 수평 방향 이동 속도일 수 있다.

도 3은 컨트롤러의 예시를 나타낸 개념도이다.

도 3을 참조하여 설명하면 절삭 장치의 일 측에는 컨트롤러(20)가 구비될 수 있는데, 이러한 컨트롤러(20)는 도면의 예시와 같이 디스플레이를 구비한 것일 수도 있으며 혹은 단순한 버튼이나 레버 등을 구비한 것일 수도 있다.

이러한 컨트롤러(20)는 기본적으로 헤드(11)의 하강 속도, 나아가 톱(12)의 구동 속도를 제어하는 역할을 수행하는 것이며, 여기서 컨트롤러(20)는 본체(10)와 일체형으로 구비되거나 혹은 본체(10)의 일 측에 별도로 구비될 수도 있음은 물론이다.

이러한 컨트롤러(20)는 중앙처리장치(CPU) 및 메모리와 하드디스크와 같은 저장수단을 구비한 하드웨어 기반에서 중앙처리장치에서 수행될 수 있는 프로그램, 즉 소프트웨어가 설치되어 이 소프트웨어를 실행할 수 있는데 이러한 소프트웨어에 대한 일련의 구체적 구성을 '모듈' 및 '부', '파트' 등의 구성단위로써 후술할 예정이다.

이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스' 또는 ‘파트’등의 구성은 컨트롤러(20)의 저장수단에 설치 및 저장된 상태에서 CPU 및 메모리를 매개로 실행되는 소프트웨어 또는 FPGA 내지 ASIC과 같은 하드웨어의 일 구성을 의미한다.

이때, '모듈' 또는 '부', '인터페이스'라는 구성은 하드웨어에 한정되는 의미는 아니고, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

일 예로서 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.

이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는'모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.

더불어, 컨트롤러(20)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다.

도 4는 본 발명의 컨트롤러의 전체 구성을 도시한 블록도이며, 도 5는 높이별 절단 면적의 예시를 나타낸 개념도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 컨트롤러(20)는 절삭 장치의 일 측에 장착된 것으로서 상하 이동되는 헤드(11)에 구비된 톱(12)의 구동 속도를 조절하는 기능을 수행하는 것으로서, 기본적으로 소재 데이터베이스(100) 및 구동 속도 조절 모듈(200)을 포함하여 구성될 수 있다.

소재 데이터베이스(100)는 절삭 대상인 소재의 높이별 절단 면적을 포함한 소재 정보를 저장한 것으로서, 여기서 높이별 절단 면적은 도 5의 예시를 보면 확인할 수 있다.

이러한 높이별 절단 면적은 소재의 종단면에 따라 달라질 수 있으며, 따라서 소재의 형상에 따라서 높이별 절단 면적이 달라질 수 있다. 즉 도면에서 나타난 바와 같이 원형의 종단면을 가진 소재의 경우 절삭 시작 시점부터 절삭 종료 시점까지 높이별 절단 면적이 점차 증가하다가 감소하는 경향을 보이고, 직사각형이나 정사각형의 종단면을 가진 소재의 경우 절삭 시작 시점부터 절삭 종료 시점까지 높이별 절단 면적이 모두 동일하다.

즉 높이별 절단 면적이라 함은 절삭 시작 시점부터 절삭 종료 시점까지 헤드(11)가 하강되는 높이에 따라 절단되어야 하는 소재의 면적을 의미하는 것이며, 이때 면적이라고 도시하였으나 절단되는 면적은 점이나 선과 같이 매우 적은 면적으로 나타나는 것일 수도 있다. 도면에서 나타난 높이별 절단 면적의 예시는 가장 대표적인 소재라 할 수 있는 파이프를 예시로 하여 설명하였다.

여기서 높이라 함은 절삭 시작 시점, 따라서 최초로 톱(12)이 소재에 접촉된 시점의 높이를 0으로 하며 소재의 절삭이 완료된 시점의 높이가 해당 소재의 높이 최대값이 되는 것으로서, 바람직하게는 절단 방향으로 잰 해당 소재의 실제 높이의 값이 소재의 절삭이 완료된 시점의 높이가 된다. 즉 절삭 시작 시점은 0, 그리고 절삭 완료 시점은 해당 소재의 실제 높이와 대응된다. 즉 짧게 말해 소재의 높이라 함은 소재의 절단 시작 시점으로부터의 높이를 말한다.

따라서 소재 데이터베이스(100)는 본 발명의 절삭 장치에 의해 절삭되는 소재의 폭이나 종단면, 절삭 면의 길이, 나아가 높이별 절단 면적을 포함하는 소재 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 것이며, 각각의 소재 별로 소재 정보는 별도로 저장된다. 나아가 소재 정보는 해당 소재의 강도, 경도, 거칠기, 탄성계수, 절단 강도 등의 정보를 더 포함할 수 있음은 물론이다.

구동 속도 조절 모듈(200)은 소재의 높이별 절단 면적, 그리고 해당 소재가 절단되고 있는 현재 높이(소재의 절단 시작 시점으로부터의 높이)에 따라 톱(12)의 구동 속도를 차등 조절하는 기능을 수행한다.

이는 도 5에서 나타난 바와 같이 절단 시작 시점의 높이는 0cm, 절단 종료 시점의 높이는 해당 소재의 높이인 20cm라 가정했을 때, 높이의 증가에 따라(절삭이 진행됨에 따라) 소재의 높이별 절단 면적이 다를 수 있으므로 높이별 절단 면적에 따라 구동 속도를 차등 조절하는 것이다.

이때 바람직하게는 높이별 절단 면적이 증가할수록 톱(12)의 구동 속도 역시 증가하도록 설정되며, 바람직하게는 높이별 절단 면적이 감소할수록 톱(12)의 구동 속도 역시 감소되도록 설정되어 톱(12) 및 절삭 장치에 무리가 가는 것을 방지하면서 절단 효율을 최대한 높일 수 있도록 한다.

이때 바람직하게는 톱(12)의 구동 속도의 초기값은 0으로 설정되는 것이 아니라, 초기값의 경우 시스템 관리자에 의해 설정된 값 혹은 컨트롤러(20)를 통해 기본적으로 설정된 값으로 톱(12)의 구동 속도의 초기값이 설정되며, 그러므로 해당 초기값 대비로 톱(12)의 구동속도가 증가하거나 감소하도록 구동 속도가 조절될 수 있도록 하는 것이다.

이러한 본 발명의 절삭 장치의 경우 소재 데이터베이스(100)에 저장된 소재 정보, 즉 해당 소재의 절삭 시작 시점부터 절삭 완료 시점까지의 높이별 절단 면적에 따라서 절삭 장치에 구비된 톱(12)의 구동 속도를 차등 제어할 수 있도록 함으로써 절단 면적이 클 때는 속도를 상대적으로 증가시키고, 절단 면적이 작을 때는 속도를 상대적으로 감소시킬 수 있도록 하여 톱(12) 및 절삭 장치에 가해지는 부하를 최소화하며 절삭 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

나아가 구동 속도 조절 모듈(200)은 상술한 소재의 높이 그리고 높이별 절단 면적에 따라 톱(12)의 구동 속도 뿐 아니라 헤드(11)의 하강 속도 역시 차등 조절할 수 있다.

즉 높이별 절단 면적이 증가하면 톱(12)의 구동 속도를 높임과 동시에 헤드(11)의 하강 속도 역시 높여 절삭에 완료되는 시간을 보다 단축시킬 수 있고, 높이별 절단 면적이 감소하면 톱(12)의 구동 속도를 낮춤과 동시에 헤드(11)의 하강 속도 역시 낮추는 방식으로 효율적 조절이 가능하다.

혹은 높이별 절단 면적 증가 시 톱(12)의 구동 속도를 높임과 동시에 헤드(11)의 하강 속도를 낮추도록 하고, 높이별 절단 면적이 감소하면 톱(12)의 구동 속도를 낮추고 헤드(11)의 하강 속도를 높이는 방식으로 일정한 시간 안에 절삭이 이루어지도록 절삭 밸런스를 맞추고 톱(12)에 가해지는 부하를 최소화하는 방식으로 조절을 수행하는 것 역시 가능하다.

따라서 이와 같이 구동 속도 조절 모듈(200)을 통해 톱(12)의 구동 속도 및 헤드(11)의 하강 속도를 함께 조절할 수 있도록 함으로써, 절삭 장치의 운용 효율을 높일 수 있을 뿐 아니라 톱(12)에 가해지는 부하나 하중을 효율적으로 관리하도록 하여 톱(12)의 수명을 향상시키는데 도움이 될 수 있다.

더불어 상술한 바와 같이 소재 정보는 소재의 강도 및 거칠기를 포함할 수 있다고 하였는데, 따라서 소재의 강도 및 거칠기를 반영하여 톱(12)의 구동 속도를 조절하는 것도 가능함은 물론이다. 여기서 거칠기라 함은 표면 거칠기를 의미한다.

다시 말해 구동 속도 조절 모듈(200)은 소재의 높이(소재의 절단 시작 시점으로부터의 높이) 및 높이별 절단 면적에 소재의 강도 및 거칠기를 더 반영하여 톱(12)의 구동 속도를 차등 조절할 수 있다.

다시 말해 소재의 높이, 나아가 높이별 절단 면적을 통해 반영되는 소재의 형상이나 종단면의 면적만으로 톱(12)의 구동 속도를 제어하는 것이 아니라 해당 소재의 강도 및 표면 거칠기에 따라 톱(12)의 구동 속도를 더 조절하는 것인데, 이는 해당 소재의 강도가 높은 경우 톱(12)의 구동 속도를 보다 높이도록 하고, 나아가 표면 거칠기가 원하는 수준보다 높은 경우 톱(12)의 구동 속도를 낮추는 방식으로 톱(12)의 구동 속도를 차등 조절할 수 있다.

이는 상술한 헤드(11)의 하강 속도 조절과 연계되어 이루어질 수 있음은 물론인데, 상술한 바와 같이 즉 높이별 절단 면적이 증가하면 톱(12)의 구동 속도를 높임과 동시에 헤드(11)의 하강 속도 역시 높여 절삭에 완료되는 시간을 보다 단축시킬 수 있고, 높이별 절단 면적이 감소하면 톱(12)의 구동 속도를 낮춤과 동시에 헤드(11)의 하강 속도 역시 낮추는 방식으로 조절함에 있어 소재의 강도가 높은 경우 톱(12)의 구동 속도와 헤드(11)의 하강 속도를 기준보다 높이고, 소재의 강도가 낮은 경우 톱(12)의 구동 속도와 헤드(11)의 하강 속도를 기준보다 낮추며, 표면 거칠기가 원하는 수준보다 높은 경우 톱(12)의 구동 속도는 낮추면서 헤드(11)의 하강 속도는 높이는 방식으로 조절하는 것도 가능하다.

즉 소재의 높이와 강도, 거칠기 및 높이별 절단 면적을 모두 반영하여 톱(12)의 구동 속도, 나아가 헤드(11)의 하강 속도를 조절할 수 있도록 함으로써 소재의 단면적 뿐 아니라 소재의 특성, 나아가 원하는 표면 특성에 따라 절삭 장치의 구동을 세부적으로 제어할 수 있게 된다.

도 6은 절단 시간 증가에 따른 하강 속도 변화를 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 컨트롤러(20)는 소재의 높이 및 높이별 절단 면적에 따라 헤드(11)의 설정 하강 속도를 산출하도록 할 수 있으며, 나아가 과거에 설정된 설정 하강 속도와 실제 하강 속도를 비교 처리한 학습 데이터를 생성하여, 해당 학습 데이터를 기반으로 현재 시점의 설정 하강 속도를 재조절하는 기능을 더 포함할 수 있다. 이를 위해 컨트롤러(20)는 학습 모듈(300) 및 하강 속도 재조절 모듈(400)을 더 포함할 수 있다.

학습 모듈(300)은 입력된 설정 하강 속도를 기반으로 과거 시점의 설정 하강 속도와 실제 절삭 시 나타난 실제 하강 속도를 그래프로 도시하고, 해당 그래프 상에서 속도 저하 구간을 파악 및 추출하는 기능을 수행한다. 이를 위해 설정 하강 속도 입력부(310), 데이터 생성부(320), 속도 저하 구간 파악부(330)를 포함하여 구성된다.

설정 하강 속도 입력부(310)는 소재의 높이 및 높이별 절단 면적에 따라 헤드(11)의 설정 하강 속도를 입력받는 기능을 수행하는 것으로서, 이때 설정 하강 속도라 함은 시스템 관리자에 의해 입력된 헤드(11)의 하강 속도 값일 수도 있다. 즉 헤드(11)의 초기 하강 속도 설정 값 그 자체가 설정 하강 속도가 될 수도 있다.

혹은 해당 초기 하강 속도 설정값에 소재의 높이 및 높이별 절단 면적을 반영하여 구동 속도 조절 모듈(200)이 헤드(11)의 하강 속도를 조절할 수 있다 하였는데, 이를 통해 조절된 하강 속도의 설정값이 설정 하강 속도로서 입력되는 것도 가능하다.

즉 컨트롤러(20)에서 헤드(11)의 하강 속도를 조절한 값 그 자체를 설정 하강 속도로 자동 입력 처리할 수도 있고, 혹은 컨트롤러(20)를 통해 헤드(11)의 하강 속도를 조절하도록 하여 산출된 값을 기반으로 시스템 관리자가 설정 하강 속도를 추가 산출하여 입력 처리할 수 있다.

이때 보다 바람직하게는 구동 속도 조절 모듈(200)을 통해 헤드(11)의 하강 속도가 조절될 수 있다 하였으므로, 바람직하게는 설정 하강 속도 입력부(310)가 구동 속도 조절 모듈(200)을 통해 조절된 헤드(11)의 하강 속도, 즉 소재의 높이 및 높이별 절단 면적에 따라 변화하도록 조절된 헤드(11)의 하강 속도의 설정값을 설정 하강 속도로써 입력받게 된다.

따라서 가장 바람직하게는 절삭 시간의 증가에 따라 이러한 설정 하강 속도가 증가하거나 감소하는 양태를 나타내게 된다. 이는 소재의 높이 및 높이별 절단 면적에 따라 설정 하강 속도가 차등 조절되어 있으므로, 절삭 시간이 증가함에 따라 절삭되는 소재의 높이 및 높이 및 절단 면적이 변동되므로 그에 따라 설정 하강 속도 역시 절삭 시간에 연관되어 변동되는 값을 나타내는 것이다.

나아가 여기서 절삭 시간이라 함은 절삭 시작 시점부터의 시간을 의미하는 것이며, 절삭 시간이 0이라는 것은 절삭 시작 시점을 의미하며, 절삭 종료 시점까지 절삭 시간이 측정되는 것이다.

따라서 이러한 설정 하강 속도는 소재 정보, 즉 높이별 절단 면적에 따라 달라지는 값을 가지므로 소재의 종단면의 형상과 연관되는 것이라 할 수 있으며, 동일한 소재 정보를 갖는 경우 동일한 설정 하강 속도가 설정될 수 있다.

데이터 생성부(320)는 과거에 구동된 절삭 장치의 절삭 시간 대비 설정 하강 속도와 실제 하강 속도의 변화를 그래프로 도시한 학습 데이터를 생성하여 학습 데이터베이스로 저장하는 기능을 수행하는데, 이때 그래프 상에서는 절단 시간이 증가함에 따른 설정 하강 속도 및 실제 하강 속도의 변화가 하나의 그래프로 도시되어 있다.

이때 그래프의 예는 도 6을 참조하면 확인할 수 있는데, 설정 하강 속도와 실제 하강 속도가 도시된 그래프에서 설정 하강 속도와 실제 하강 속도는 이론적으로 일치해야 하나, 그렇지 않을 경우가 많다. 즉 실제 하강 속도가 설정 하강 속도를 웃돌거나, 설정 하강 속도에 못 미치는 경우가 발생할 수 있는 것이다. 일반적으로는 설정 하강 속도에 비해 실제 하강 속도가 낮은 경우가 더 많을 수 있다.

따라서 이와 같이 절삭 시간에 따른 설정 하강 속도와 실제 하강 속도를 비교 처리할 수 있도록 그래프로 도시한 학습 데이터를 생성하고 이를 학습 데이터베이스로 저장 처리하는데, 이를 위해서는 컨트롤러(20)에 별도로 구비된 메모리와 같은 저장장치와 연동되어 저장장치에 학습 데이터를 저장할 수 있다.

나아가 이와 같이 생성된 데이터는 시간별, 일별, 주별, 월별로 저장되거나 혹은 소재의 종류별로 분류되어 저장되는 것도 가능하며, 따라서 학습 데이터베이스로 저장되는 학습 데이터라 함은 과거의 절삭 시간 대비 하강 속도에 대한 복수의 데이터를 의미하며, 이러한 학습 데이터를 학습 데이터베이스에 저장하여 과거의 구동 상황에 대한 학습을 수행하는 것이라 할 수 있다.

이때 바람직하게는 상술한 설명에서와 같이 실제 하강 속도가 설정 하강 속도에 못 미치는 경우가 발생할 수 있는데, 학습 데이터에 포함된 그래프 상에서 이를 속도 저하 구간 파악부(330)를 매개로 파악하게 된다.

속도 저하 구간 파악부(330)는 그래프에서 설정 하강 속도보다 낮은 실제 하강 속도를 가진 복수 개의 속도 저하 구간을 파악하는 기능을 수행한다. 즉 실제 하강 속도가 설정 하강 속도보다 낮은 구간을 속도 저하 구간으로써 파악하는 것이다.

이러한 속도 저하 구간은 소재 내부에 발생할 수 있는 크랙이나 소재 절단면의 거칠기, 소재 절단 부산물로 의해 발생하는 저항 등에 의해 나타날 수 있는 것이며, 따라서 소재의 성질이나 소재의 절삭에 따른 부산물에 의해 나타날 수 있는 것이라 할 수 있다.

즉 속도 저하 구간은 실제 하강 속도가 설정 하강 속도 미만으로 떨어진 시점부터, 설정 하강 속도를 하회하던 실제 하강 속도가 설정 하강 속도와 동일한 값으로 회복된 시점까지의 구간을 의미한다. 이러한 속도 저하 구간은 일반적으로 다양한 이유에 의해 생성될 수 있는 만큼, 복수 개로 생성될 수 있다.

따라서 이러한 학습 모듈(300)은 과거 시점의 데이터(학습 데이터)를 학습 처리하는 것이라 할 수 있으며, 과거 데이터 학습을 통해 후술할 하강 속도 재조절 모듈(400)을 통한 설정 하강 속도 상승 조절이 이루어질 수 있다.

하강 속도 재조절 모듈(400)은 파악된 학습 데이터를 기반으로 속도 저하 구간 파악에 따라 설정 하강 속도를 상승 조절하는 기능을 수행하는 것으로, 이를 위해 학습 데이터 추출부(410) 및 재조절부(420)를 포함하여 구성된다.

학습 데이터 추출부(410)는, 현재 절삭 중인 소재의 소재 정보와 동일한 소재 정보를 지닌 과거의 학습 데이터를 추출하는 기능을 수행한다. 즉 현재 절삭 중인 소재의 소재 정보와 동일한 소재 정보에 대해 과거에 생성된 학습 데이터를 추출하는 기능을 수행한다.

이때 소재 정보에 따라서 절삭 시간에 따른 설정 하강 속도가 설정된다 하였으므로, 동일한 소재 정보를 갖는 경우 절삭 시간에 따른 설정 하강 속도 역시 동일해야 한다.

즉 절삭 시간에 따른 설정 하강 속도가 현재의 설정값과 같은 과거의 학습 데이터를 불러와, 후술할 재조절부(420)의 구성을 통해 과거의 학습 데이터를 매개로 하여 현재 시점의 설정 하강 속도를 상승 조절할 수 있도록 한다.

도 7은 속도 저하 구간에서의 설정 하강 속도 상승 구성을 나타낸 그래프이다.

도 7을 참조로 설명하면, 재조절부(420)는 학습 데이터를 기반으로 속도 저하 구간의 발생이 예측됨에 따라 현재 시점의 설정 하강 속도를 상승 조절하는 기능을 수행한다. 즉 학습 데이터를 기반으로 현재 작동 중인 절삭 장치에 있어 속도 저하 구간의 발생이 예측됨에 따라 현재 시점의 설정 하강 속도를 상승 조절하는 것이다.

이는 바람직하게 학습 데이터에서 속도 저하 구간이 나타난 절삭 시간의 범위를 파악하도록 하고, 그를 기반으로 현재 시점에 있어 해당 절삭 시간의 범위 동안 설정 하강 속도를 상승 조절하는 것이라 할 수 있다.

다시 말해 과거 데이터 상에서 절삭 시간 기준 1분 30초부터 1분 40초 까지의 10초 동안 속도 저하 구간이 나타나는 경우, 현재 시점에 있어 1분 30초 및 1분 40초 까지의 10초 동안 설정 하강 속도를 상승 조절하도록 하는 것이다.

이를 통해 과거의 학습 데이터를 기반으로 현재 시점에서의 속도 저하 구간 발생을 예측하고, 해당 속도 저하 구간과 대응되는 절삭 시간 동안의 설정 하강 속도를 상승 조절토록 하여 현재 구동 중인 절삭 장치에 있어 속도 저하 구간의 발생을 파악한 후 하강 속도를 높이는 것이 아닌, 예측 기반의 사전 조절을 가능케 하여 절삭 효율을 보다 높일 수 있도록 하는 것이다.

도 8은 속도 저하 구간의 구분 예시를 나타낸 그래프이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 먼저 하강 속도 재조절 모듈(400)은 시간 구분부(430)를 포함하여 속도 저하 구간의 시간을 쿨다운 타임(cool-down time) 및 부스팅 타임(boosting time)으로 구분하는 기능을 수행한다. 이때 쿨다운 타임은 절삭 장치를 쿨다운 처리하여 절삭 장치의 부하를 해소하고 휴지시키는 시간이며, 부스팅 타임은 절삭 장치를 강하게 가동하여 부스팅 처리하는 시간이라 할 수 있다.

즉 속도 저하 구간이 발생한 것은 해당 절삭 시간 동안 절삭되는 소재의 부분에 절삭 부산물이 쌓여있거나, 혹은 해당 소재의 높이에 크랙이나 이물질이 있어 저항이 강하거나, 기타 여러 가지 이유가 있을 수 있기 때문이다. 따라서 속도 저하 구간의 시간을 쿨다운 타임 및 부스팅 타임으로 나누어, 쿨다운 타임 동안 절삭 장치에 있어 휴지 시간을 갖도록 함과 동시에 소재에 생성된 절삭 부산물의 제거를 수행하도록 하고, 그 후 부스팅 타임 동안 설정 하강 속도를 높임으로써 절삭 효율을 높이도록 설정할 수 있다.

이때 쿨다운 타임 및 부스팅 타임을 나누는 방식에 있어서는 제한을 두지 않으므로, 속도 저하 구간만큼의 시간을 1/2로 나누어 앞 시간을 쿨다운 타임, 뒤 시간을 부스팅 타임으로 나누는 것도 가능하다. 나아가 보다 바람직한 쿨다운 타임 및 부스팅 타임의 구분 방식에 있어서는 후술하기로 한다.

나아가 컨트롤러(20)는 쿨다운 모듈(500)을 통해 속도 저하 구간 발생이 예측된 절삭 시간에 있어, 쿨다운 타임 동안 절삭 장치를 상승 이동시킨다. 즉 하강 방향과 반대로 절삭 장치를 이동시켜 쿨다운 타임 동안 절삭 장치를 휴지시키고 절삭 부산물을 제거하게 된다. 다시 말해 쿨다운 타임 동안은 도면에서 나타난 바와 같이 하강 속도가 음의 값을 나타내며, 절삭 장치는 소재의 절삭 방향과 반대 방향으로 이동 처리된다.

따라서 쿨다운 모듈(500)을 통한 절삭 장치 상승 이동 시 소재에 대한 절삭이 잠시 중단되는 것이며, 이때 상승 이동 속도는 절삭 장치 관리자에 의해 설정될 수 있는 값으로 별도의 제한을 두지 않는다.

나아가, 쿨다운 타임이 지나고 나면, 부스팅 타임 동안 재조절부(420)이 설정 하강 속도를 빠르게 상승 조절하게 되어, 쿨다운 처리되어 휴지를 가진 절삭 장치를 강하게 부스팅 처리하여 절삭 효율을 높일 수 있다. 다시 말해 상승 이동된 절삭 장치를 빠르게 하강 처리하여 절삭 효율을 극대화하는 것이라 할 수 있다.

이때 설정 하강 속도를 상승 조절하는 범위에 있어서는 제한을 두지 않으므로, 쿨다운 처리된 절삭 장치의 설정 하강 속도를 5% 내지 10% 만큼 상승 처리하는 방식으로 설정 하강 속도의 상승 조절이 이루어질 수 있으며, 이러한 설정값 상승 범위는 절삭 장치 관리자에 따라 적절한 범위로 선택될 수 있다.

따라서 이와 같은 쿨다운 모듈(500) 및 재조절부(420)의 세부 구성에 따라, 절삭 장치에 과하게 가해질 수 있는 부하에 대한 쿨다운 기능을 제공하고 절삭 부산물을 제거할 수 있는 중간 시간을 제공함과 동시에 부스팅 타임을 통한 부스트 처리를 통하여 절삭 효율을 높일 수 있게 된다.

이때 바람직하게 시간 구분부(430)의 경우 쿨다운 타임 및 부스팅 타임의 시간 구분 방식에 대해 제한을 두지 않는다 하였는데, 가장 바람직하게는 다음의 수학식 1에 따라 쿨다운 타임의 길이를 조절할 수 있다.

수학식 1,

(여기서,

은 쿨다운 타임의 길이, S는 속도 저하 구간의 길이(초), t는 현재 가동 중인 절삭 장치의 가동 시간(초), t₀는 분석 기간 동안의 절삭 장치의 1회 가동 시간의 평균값, m은 현재 가동 중인 절삭 장치의 1회 가동을 통해 절삭한 소재의 개수, m₀는 절삭 장치의 1회 가동을 통해 평균적으로 절삭되는 소재의 개수)

이때 시간 구분부(430)는 하이퍼볼릭탄젠트 함수 상에서 절삭 장치의 가동 시간의 길이가 길어질수록 쿨다운 타임의 길이가 길어지도록 한다. 따라서 가동 시간이 길어질수록 절삭 장치에 부하가 강하게 가해질 수 있다는 점을 반영할 수 있도록 하였다.

나아가 이때 가동 시간은 현재 구동중인 절삭 장치의 가동 시간(t)을 분석 기간 동안의 절삭 장치의 1회 가동 시간의 평균값(t₀)로 나누어 현재 시점에서 절삭 장치를 평균 대비 얼마나 과도하게 사용하고 있는지를 산출하고, 그를 기반으로 절삭 장치에 대한 쿨다운 타임의 길이를 설정할 수 있도록 하였다. 이때 분석 기간의 설정 방식 및 길이에 있어서는 제한을 두지 않으므로 절삭 장치 관리자에 의해 분석 기간의 길이가 설정될 수 있다.

또한 가동 시간 대비 절삭한 소재의 개수가 적은 경우 부하가 상대적으로 적게 가해질 수 있다는 점을 감안하여 현재 가동 중인 절삭 장치의 1회 가동을 통해 절삭한 소재의 개수를 절삭 장치의 1회 가동을 통해 평균적으로 절삭되는 소재의 개수로 나누어 평균값 대비 얼마나 많은 소재를 절삭하고 있는지를 산출하여 이를 통해 비교를 수행할 수 있도록 하였다.

예를 들어, 현재 가동 중인 절삭 장치가 60초 동안 가동 중이고, 속도 저하 구간의 길이가 10초로 나타났으며, 현재 가동 중인 절삭 장치를 통해 3개의 소재를 절삭한 경우를 계산하도록 한다. 평균적으로 절삭 장치 1회 가동 시 소재 2개를 절삭하며, 평균적으로 절삭 장치는 1회 평균 50초 가동된다.

이때, 쿨다운 타임의 길이는,

초로 산출될 수 있다.

이때 하이퍼볼릭탄젠트 함수를 통해 현재 가동 중인 절삭 장치의 가동 시간 간의 평균값 대비 부하, 절삭 장치를 통해 절삭한 소재의 개수 비교 처리를 통해 절삭장치에 가해진 평균값 대비 부하를 계산함과 동시에 일반적으로 속도 저하 구간이 발생한다는 것은 절삭 장치를 통해 반복적인 절삭이 수행되고 있으며 부하가 강하게 가해진 상태이므로 가동 시간 및 소재의 개수가 평균 대비 높을 가능성이 많다. 따라서 산출된 하이퍼볼릭탄젠트 함수의 값에 반복적인 실험을 통해 구해진 가중치인 1/2를 곱한 값을 속도 저하 구간의 길이에 곱하여 쿨다운 타임이 차지하는 시간만을 구할 수 있도록 하는 것이다.

나아가 부스팅 타임이 차지하는 길이는 속도 저하 구간의 시간 길이에서 구해진 쿨다운 타임의 시간 길이를 빼어 구할 수 있으며, 상술한 예시에서는 속도 저하 구간의 길이가 10초, 쿨다운 타임의 시간 길이가 4.73초이므로 부스팅 타임의 시간 길이는 5.27초로 산출될 수 있다.

그러므로 하이퍼볼릭탄젠트 함수 값을 통해 비교 처리를 수행하도록 하되, 이에 적절한 보정치를 곱하도록 하여 쿨다운 타임과 부스팅 타임 사이의 밸런스를 맞출 수 있도록 한 것이며, 일반적으로 부하의 경우 선형으로 가중되는 형식이 아닌 급격한 부하 가중 이후 점차적으로 가중 양상이 줄어드는 것을 감안할 때, 선형 거동을 보이는 일반적인 1차 함수 대비 값이 빠르게 증가하였다가 점차 완화하여 특정한 값으로 수렴되는 (부하에 의한 가동 중단과 양상이 유사한) 하이퍼볼릭 탄젠트 함수를 적용하는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.

나아가 상술한 재조절부(420)는 속도 저하 구간 발생 시 부스팅 타임 동안 설정 하강 속도를 상승 조절한다 하였고, 이때 상승 조절되는 값은 절삭 장치 관리자에 의해 설정될 수 있다 하였다.

여기서, 상승 조절된 설정 하강 속도에 쿨다운 타임의 길이 고저를 반영하여 상승 조절된 설정 하강 속도에 대한 추가 보정을 수행할 수 있는데, 이때 바람직하게는 다음의 수학식 2를 통해 상승 조절된 설정 하강 속도를 추가 보정 처리할 수 있다.

수학식 2,

(여기서, v’는 보정 처리된 설정 하강 속도, v는 상승 조절된 설정 하강 속도,

은 쿨다운 타임의 길이(초), S는 속도 저하 구간의 길이(초))

이때 만약 절삭 장치 관리자에 의해 상승 조절된 설정 하강 속도가 10cm/min이고, 쿨다운 타임의 길이가 4.73초이며, 속도 저하 구간의 길이가 10초인 경우,

따라서 보정 처리된 설정 하강 속도는 9.56cm/min으로 산출될 수 있다.

이때 바람직하게 하이퍼볼릭탄젠트 함수 상에서 분모의 경우 속도 저하 구간의 길이에서 쿨다운 타임의 길이를 뺀 것으로, 다시 말해 부스팅 타임의 길이가 될 수 있다. 따라서 설정 하강 속도를 부스팅 타임으로 나눈 값에 하이퍼볼릭탄젠트함수를 씌운 것이라 할 수 있다.

부스팅 타임의 길이가 길어질수록 부스팅 처리가 긴 시간 동안 이루어지는 것을 의미하므로 설정 하강 속도는 상대적으로 낮은 값을 나타내도 되나, 부스팅 타임의 길이가 짧을수록 빠른 시간 동안 강하게 부스팅 처리가 이루어져야 하므로 설정 하강 속도가 높은 값을 나타내어야 하는 점을 반영한 수학식이다.

따라서 절삭 장치 관리자에 의해 상승 조절된 설정 하강 속도, 즉 관리자에 의한 설정값을 맥시멈 값으로 둔 상태에서 부스팅 타임의 길이를 반영하여 설정 하강 속도를 보정 처리하는 것이라 할 수 있다.

이때 부스팅 타임의 길이를 반영하여 상승 조절된 설정 하강 속도를 세부 보정할 수 있도록 함으로써, 부스팅 타임의 길이에 따라 가해질 수 있는 절삭 장치에 가해질 수 있는 부하를 최소화할 수 있도록 한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 소재의 면적에 따라 톱의 구동 속도를 조절하는 절삭 장치의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

10 : 본체 11 : 헤드
12 : 톱 13 : 헤드 구동부
20 : 컨트롤러 100 : 소재 데이터베이스
200 : 구동 속도 조절 모듈 300 : 학습 모듈
310 : 설정 하강 속도 입력부 320 : 데이터 생성부
330 : 속도 저하 구간 파악부 400 : 하강 속도 재조절 모듈
410 : 학습 데이터 추출부 420 : 재조절부
430 : 시간 구분부 500 : 쿨다운 모듈

Claims (7)

1. 소재의 면적에 따라 톱의 구동 속도를 조절하는 절삭 장치로서,
   소재를 절삭하는 톱을 구동하는 헤드와, 상기 소재를 기준으로 헤드를 상하 이동시키는 헤드 구동부를 포함한 본체;
   상기 소재의 높이별 절단 면적을 포함한 소재 정보를 저장한 소재 데이터베이스와, 상기 소재의 높이 및 상기 높이별 절단 면적에 따라 상기 톱의 구동 속도 및 상기 헤드의 하강 속도를 차등 조절하는 구동 속도 조절 모듈을 포함한 컨트롤러;를 포함하되,
   상기 컨트롤러는,
   상기 구동 속도 조절 모듈을 통해 조절된 상기 헤드의 하강 속도인 설정 하강 속도를 입력받는 설정 하강 속도 입력부 및, 과거에 구동된 상기 절삭 장치의 절삭 시간 대비 상기 설정 하강 속도와 실제 하강 속도의 변화를 그래프로 도시한 학습 데이터를 생성하여 학습 데이터베이스로 저장한 데이터 생성부와, 상기 그래프에서 상기 설정 하강 속도보다 낮은 상기 실제 하강 속도를 가진 복수 개의 속도 저하 구간을 파악하는 속도 저하 구간 파악부를 포함하는 학습 모듈과,
   현재 절삭 중인 소재의 소재 정보와 동일한 소재 정보를 지닌 학습 데이터를 추출하는 학습 데이터 추출부 및, 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 속도 저하 구간의 발생이 예측됨에 따라 현재 시점의 상기 설정 하강 속도를 상승 조절하는 재조절부와, 상기 속도 저하 구간의 시간을 상기 절삭 장치를 쿨다운 처리하는 쿨다운 타임과 상기 절삭 장치를 부스팅 처리하는 부스팅 타임으로 구분하는 시간 구분부를 포함하는 하강 속도 재조절 모듈 및,
   상기 속도 저하 구간 발생이 예측된 절삭 시간에 있어, 상기 쿨다운 타임 동안 상기 절삭 장치를 상승 이동시키는 쿨다운 모듈을 포함하며,
   상기 재조절부는,
   상기 속도 저하 구간 발생 시 상기 부스팅 타임 동안 상기 설정 하강 속도를 상승 조절하는 것을 특징으로 하는, 절삭 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 소재 정보는,
   상기 소재의 강도 및 거칠기를 포함하며,
   상기 구동 속도 조절 모듈은,
   상기 소재의 높이와 강도, 거칠기 및 상기 높이별 절단 면적에 따라 상기 톱의 구동 속도를 차등 조절하는 것을 특징으로 하는, 절삭 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 시간 구분부는,
   다음의 수학식 1에 따라 상기 쿨다운 타임의 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는, 절삭 장치.
   수학식 1,

   

   
   (여기서,

   

   은 쿨다운 타임의 길이, S는 속도 저하 구간의 길이(초), t는 현재 가동 중인 절삭 장치의 가동 시간(초), t₀는 분석 기간 동안의 절삭 장치의 1회 가동 시간의 평균값, m은 현재 가동 중인 절삭 장치의 1회 가동을 통해 절삭한 소재의 개수, m₀는 절삭 장치의 1회 가동을 통해 평균적으로 절삭되는 소재의 개수)
4. 제 3항에 있어서,
   상기 재조절부는,
   산출된 쿨다운 타임의 길이의 고저에 따라 상승 조절된 상기 설정 하강 속도를 추가 보정 처리하되,
   다음의 수학식 2를 통해 상승 조절된 설정 하강 속도를 추가 보정 처리하는 것을 특징으로 하는, 절삭 장치.
   수학식 2,

   

   
   (여기서, v’는 보정 처리된 설정 하강 속도, v는 상승 조절된 설정 하강 속도,

   

   은 쿨다운 타임의 길이(초), S는 속도 저하 구간의 길이(초))
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