KR102523198B1 - processing system and method for cutter damage sensing and change time using external device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자체 CNC 적용 공작기계 장치가 아닌 타사 CNC 장치를 이용한 공작기계를 사용함에 있어 가장 중요한 공구인 툴 장치의 에러 발생을 감지하는 방법을 학습을 통해 새로운 기준을 정의하여 공구 수명을 예측하는 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 기존의 툴 감지 방식 대신에 간단히 모듈 또는 인터페이스 방식으로 간단하게 툴의 수명 예측과 툴의 이상 상태를 감지하는 시스템을 동시에 제공함으로써 저비용으로 기능을 체크할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a system and method for detecting damage to a cutting tool using an external device and processing a replacement time, and more particularly, to a tool, which is the most important tool in using a machine tool using a CNC device of another company rather than a machine tool device applying its own CNC device. A system and method for detecting a cutting tool breakage and processing a replacement time using an external device that predicts tool life by defining a new standard through learning how to detect an error occurrence of the device. According to the present invention, it is possible to check functions at low cost by simultaneously providing a system for predicting the life of a tool and detecting an abnormal state of a tool in a simple module or interface manner instead of the existing tool detection method.
Description
본 발명은 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자체 CNC 적용 공작기계 장치가 아닌 타사 CNC 장치를 이용한 공작기계를 사용함에 있어 가장 중요한 공구인 툴 장치의 에러 발생을 감지하는 방법을 학습을 통해 새로운 기준을 정의하여 공구 수명을 예측하는 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for detecting damage to a cutting tool using an external device and processing a replacement time, and more particularly, to a tool, which is the most important tool in using a machine tool using a CNC device of another company rather than a machine tool device applying its own CNC device. A system and method for detecting a cutting tool breakage and processing a replacement time using an external device that predicts tool life by defining a new standard through learning how to detect an error occurrence of the device.
일반적으로 밀링, 선삭, 드릴링, 보링 등 절삭가공은 전용 공작기계에서 수행되거나 다양한 절삭가공이 가능한 하나의 통합장비인 머시닝 센터에서 수행하고 있다. 특히 최근에는 다품종 소량 부품의 가공에 유리한 머시닝 센터의 활용도가 높아지고 있으며 또한 머시닝 센터 중 CNC 공작 기계는 CNC(Computer Numerical Controller)의 가공제어에 의해서 치수정밀도가 미크론 미터 및 서브미크론 미터 수준으로 정밀한 절삭가공이 가능하다.In general, cutting processes such as milling, turning, drilling, and boring are performed on a dedicated machine tool or a machining center, which is an integrated equipment capable of various cutting processes. In particular, recently, the utilization of machining centers, which are advantageous for machining small-volume parts of various kinds, is increasing, and among machining centers, CNC machine tools perform precise cutting with micron-meter and sub-micron-meter dimensional accuracy by machining control of CNC (Computer Numerical Controller). this is possible
이러한 CNC 공작 기계는 고성능 연산장치를 내장한 NC(Numerical Control)공작기계로서, 가공형상, 가공조건, 가공동작 등의 데이터를 컴퓨터에 의해 자동 프로그래밍을 하여 NC 데이터로 변환시키고, 변환된 NC 데이터는 펄스 신호화된 상태로 공작기계를 구동한다.These CNC machine tools are NC (Numerical Control) machine tools with a built-in high-performance arithmetic unit. Data such as processing shape, processing conditions, and processing operations are automatically programmed by a computer and converted into NC data, and the converted NC data is It drives the machine tool in the pulse signaled state.
상술한 바와 같이 CNC 공작 기계는 가공 정밀도가 높고 다양한 형태의 절삭 가공이 가능한 장점이 있으나, 반대로 가공 중에 발생하는 공구 마모에 의한 과부하 및 이로 인한 예기치 못한 공구파손의 문제점이 있었다.As described above, the CNC machine tool has an advantage in that it has high machining precision and can perform various types of cutting, but on the contrary, there is a problem of overload due to tool wear occurring during machining and unexpected tool damage due to this.
특히, 현재 국내외 스마트팩토리 분야에서 다양한 고장 진단과 수명예측 프로그래밍을 다양한 센서를 사용하여 진단을 하고 있으나 타사 CNC 장치를 이용하여 외부에서 정확히 공구 수명 정확도 예측 측면에서는 아직까지도 많은 한계를 가지고 있다.In particular, various failure diagnosis and life prediction programming are currently being diagnosed using various sensors in the field of smart factories at home and abroad, but there are still many limitations in terms of accurately predicting tool life accuracy from the outside using third-party CNC devices.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전술한 종래기술의 단점을 개선하고 정확도를 높이기 위한 방법론 제시와 정확한 공구 툴의 수명 예측을 하기 위해 가공프로그래밍을 블록단위로 동기화 작업을 통한 분석 데이터를 기준으로 하여 기준 부하 파형을 생성하여 공구의 파손 및 문제점을 사전에 발견함으로써 가공물의 에러를 검출할 수 있도록 한 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리시스템 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve this problem, and analysis through synchronization work of processing programming in block units to provide a methodology for improving the above-mentioned disadvantages of the prior art and increasing accuracy, and accurately predicting tool life. To provide a cutting tool breakage detection and replacement timing processing system and method using an external device that can detect tool damage and problems in advance by generating a reference load waveform based on data to detect workpiece errors do.
또한, 본 발명은 이런 방식을 통해 기존의 방식들은 가공물이 바뀌면 재설정함에 많은 시간이 필요하지만 본 발명에서는 가공물이 변경이 되더라도 가공프로그래밍에 대한 분석으로 하여 파형이 즉시 형성됨으로써 하나하나에 대한 재설정 시간을 단축할 수 있도록 한 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리시스템 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.In addition, in the present invention, even if the workpiece is changed, in the present invention, even if the workpiece is changed, the waveform is immediately formed by analyzing the workpiece programming, thereby reducing the resetting time for each one. An object of the present invention is to provide a system and method for detecting cutting tool breakage and processing replacement time using an external device capable of shortening the time.
또한, 본 발명은 공작기계 장치 CNC 장비를 연결 사용하여 가공프로그래밍과 부하 상태를 얻고 이를 이용한 기준 파형 만들기와 이를 통한 지속적인 학습을 통해 공구 수명, 파손 상태 등을 감지하여 공구 툴 수명의 최적의 상태를 찾아내어 사용자에게 정보를 알려주거나 장비를 정지하는 시스템 구성을 만들 수 있으며, 상대적으로 저렴하고 일반인의 접근이 용이한 방식으로 공구수명 예측 및 파손을 감지할 수 있도록 한 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리시스템 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.In addition, the present invention connects and uses the machine tool device CNC equipment to obtain processing programming and load status, create a reference waveform using this, and detect tool life and damage status through continuous learning through this to optimize the tool tool life. It is possible to create a system configuration that detects and informs users of information or stops equipment, and cutting tool breakage detection using an external device that can predict tool life and detect breakage in a relatively inexpensive and accessible way to the general public. And to provide a replacement timing processing system and method.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리시스템의 일측면에 따르면, CNC 데이터를 생성하는 CNC 장비; 상기 CNC 데이터로부터 생성된 파형과 가공프로그래밍을 블록 단위로 분할하여 나누어서 매칭한 다음 기준 파형 프로파일을 생성하는 퍼스널 컴퓨터; 및 상기 퍼스널 컴퓨터에서 생성된 기준 파형 프로파일을 저장하고 상기 CNC 장비에서 동일 가공품 가공시 입력되는 파형을 상기 기준 파형 프로파일과 비교하여 부하의 상태에 따라 툴의 마모 및 파손 상태를 체크하고 툴의 사용 시간과 사용 횟수에 기초하여 툴의 수명을 예측하는 싱글 보드 컴퓨터를 포함할 수 있다.According to one aspect of the cutting tool damage detection and replacement timing processing system using an external device according to the present invention for achieving the above object, CNC equipment for generating CNC data; a personal computer that divides and matches the waveform and processing programming generated from the CNC data into blocks and then generates a reference waveform profile; And storing the reference waveform profile generated by the personal computer and comparing the input waveform with the reference waveform profile when processing the same workpiece in the CNC equipment to check the wear and tear condition of the tool according to the load condition and use time of the tool and a single board computer that predicts the life of the tool based on number of times of use.
또한, 상기 싱글 보드 컴퓨터는 상기 CNC 장비로부터 스핀들 피드 정보, 지령 값, 스핀들 부하 데이터를 포함하는 CNC 데이터를 받아 부하 상태 그래프를 생성하거나 상기 퍼스널 컴퓨터로 CNC 데이터를 전송하여 생성된 기준 파형 프로파일을 저장하고 상기 기준 파형 프로파일과 부하 상태 그래프에 기초하여 실제로 가공이 된 절삭 기준으로 블록 단위로 나누어 그래픽을 매칭하고 최대값을 확인한 후 가공프로그래밍명과 툴 번호를 포함하는 CNC 데이터와 같이 데이터 테이블을 생성하여 저장 관리하고, 상기 기준 파형 프로파일에 기초하여 새롭게 입력되는 부하의 값이 상이하거나 기준값 이상 또는 이하가 될 경우 상기 CNC 장비로 긴급 정지 신호를 출력하거나 이상 상태 알람 메시지를 전달할 수 있다.In addition, the single board computer receives CNC data including spindle feed information, command value, and spindle load data from the CNC equipment to generate a load state graph or transmits CNC data to the personal computer to store a generated reference waveform profile. Based on the reference waveform profile and the load state graph, the cutting standards that have actually been machined are divided into blocks to match the graphics, and after checking the maximum value, a data table is created and saved such as CNC data including the machining programming name and tool number. management, and when the value of the newly input load is different or greater than or less than the reference value based on the reference waveform profile, an emergency stop signal may be output to the CNC equipment or an abnormal state alarm message may be transmitted.
또한, 상기 싱글 보드 컴퓨터는 상기 CNC 장비에서 카운터 선정시 카운터 정보와 가공시간 타임 정보를 누적하여 공구 수명도출 알고리즘을 통해 공구 수명 교체 시기를 결정하거나 상기 CNC 장비에서 가공시간 타임 선정시 가공시간 타임 정보와 카운터 정보를 누적하여 공구 수명도출 알고리즘을 통해 공구 수명 교체 시기를 결정할 수 있다.In addition, the single board computer accumulates counter information and machining time information when selecting a counter in the CNC equipment to determine tool life replacement timing through a tool life derivation algorithm, or processing time information when selecting a machining time in the CNC equipment. By accumulating and counter information, the tool life replacement timing can be determined through the tool life derivation algorithm.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리방법의 일측면에 따르면, CNC 장비가 CNC 데이터를 생성하는 단계; 퍼스널 컴퓨터가 상기 CNC 데이터로부터 생성된 파형과 가공프로그래밍을 블록 단위로 분할하여 나누어서 매칭한 다음 기준 파형 프로파일을 생성하는 단계; 및 싱글 보드 컴퓨터가 상기 퍼스널 컴퓨터에서 생성된 기준 파형 프로파일을 저장하고 상기 CNC 장비에서 동일 가공품 가공시 입력되는 파형을 상기 기준 파형 프로파일과 비교하여 부하의 상태에 따라 툴의 마모 및 파손 상태를 체크하고 툴의 사용 시간과 사용 횟수에 기초하여 툴의 수명을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, according to one aspect of the cutting tool damage detection and replacement time processing method using an external device according to the present invention for achieving the above object, the step of CNC equipment generating CNC data; dividing, by a personal computer, the waveform generated from the CNC data and processing programming into blocks, matching them, and then generating a reference waveform profile; And the single board computer stores the reference waveform profile generated by the personal computer and compares the input waveform with the reference waveform profile when processing the same workpiece in the CNC equipment to check the wear and tear of the tool according to the load condition It may include estimating the life of the tool based on the time and number of uses of the tool.
또한, 상기 부하의 상태에 따라 툴의 마모 및 파손 상태를 체크하고 툴의 사용 시간과 사용 횟수에 기초하여 툴의 수명을 예측하는 단계에서, 상기 싱글 보드 컴퓨터가 상기 CNC 장비로부터 스핀들 피드 정보, 지령 값, 스핀들 부하 데이터를 포함하는 CNC 데이터를 받아 부하 상태 그래프를 생성하거나 상기 퍼스널 컴퓨터로 CNC 데이터를 전송하여 생성된 기준 파형 프로파일을 저장하는 단계; 상기 싱글 보드 컴퓨터가 상기 기준 파형 프로파일과 부하 상태 그래프에 기초하여 실제로 가공이 된 절삭 기준으로 블록 단위로 나누어 그래픽을 매칭하고 최대값을 확인한 후 가공프로그래밍명과 툴 번호를 포함하는 CNC 데이터와 같이 데이터 테이블을 생성하여 저장 관리하는 단계; 및 상기 싱글 보드 컴퓨터가 상기 기준 파형 프로파일에 기초하여 새롭게 입력되는 부하의 값이 상이하거나 기준값 이상 또는 이하가 될 경우 상기 CNC 장비로 긴급 정지 신호를 출력하거나 이상 상태 알람 메시지를 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, in the step of checking the wear and tear of the tool according to the state of the load and predicting the life of the tool based on the use time and number of use of the tool, the single board computer receives spindle feed information and commands from the CNC equipment receiving CNC data including value and spindle load data to generate a load state graph or transmitting CNC data to the personal computer and storing the created reference waveform profile; Based on the reference waveform profile and the load state graph, the single board computer divides the actual machined cutting standards into blocks, matches the graphic, checks the maximum value, and then checks the maximum value. Generating and storing and managing; and outputting an emergency stop signal or transmitting an abnormal state alarm message to the CNC equipment when the value of the newly input load is different or is greater than or less than the reference value based on the reference waveform profile. can do.
또한, 상기 부하의 상태에 따라 툴의 마모 및 파손 상태를 체크하고 툴의 사용 시간과 사용 횟수에 기초하여 툴의 수명을 예측하는 단계에서, 상기 싱글 보드 컴퓨터가 상기 CNC 장비에서 카운터 선정시 카운터 정보와 가공시간 타임 정보를 누적하여 공구 수명도출 알고리즘을 통해 공구 수명 교체 시기를 결정하거나 상기 CNC 장비에서 가공시간 타임 선정시 가공시간 타임 정보와 카운터 정보를 누적하여 공구 수명도출 알고리즘을 통해 공구 수명 교체 시기를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, in the step of checking the wear and tear of the tool according to the state of the load and predicting the life of the tool based on the time and number of times of use of the tool, the single board computer provides counter information when selecting a counter in the CNC equipment The tool life replacement time is determined through the tool life derivation algorithm by accumulating the tool life time information and the tool life replacement time through the tool life derivation algorithm by accumulating the machining time information and counter information when the machining time is selected in the CNC equipment It may further include the step of determining.
본 발명에 의하면, 기존의 툴 감지 방식 대신에 간단히 모듈 또는 인터페이스 방식으로 간단하게 툴의 수명 예측과 툴의 이상 상태를 감지하는 시스템을 동시에 제공함으로써 저비용으로 기능을 체크할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to check functions at low cost by simultaneously providing a system for predicting the life of a tool and detecting an abnormal state of a tool in a simple module or interface manner instead of the existing tool detection method.
또한, 기존에는 CNC가 툴의 카운터 또는 툴의 사용 시간 중에 하나를 선택 사용하여 감지하나 본 발명에서는 CNC 장치가 하나를 선택하면, 나머지는 이본 장치에서 선택하여 2개를 가지고 동시에 수명을 1차로 예측할 수 있으며, 또한 프로그래밍과 부하 스핀들 상태를 블록단위의 동기화 작업을 통해 툴의 이상 상태를 진단하는 방법을 처리할 수 있는 효과가 있다.In addition, conventionally, the CNC selects and uses one of the counter of the tool or the usage time of the tool, but in the present invention, if the CNC device selects one, the other is selected by the present device and predicts the lifespan of the two at the same time. Also, there is an effect of processing the method of diagnosing the abnormal state of the tool through programming and synchronizing the load spindle state in block units.
또한, 기존의 센서 부착 방식보다는 비용 및 정확도에서 동등이상의 부하측정을 할 수 있고 소재의 재질 또는 가공 자체가 변경이 되더라도 새롭게 측정 관리할 필요가 없는 장점이 있다.In addition, there is an advantage in that it is possible to measure a load equal to or better than the conventional sensor attachment method in terms of cost and accuracy, and there is no need for new measurement management even if the material or processing itself is changed.
도 1은 일반적인 공작기계 절삭 공구 파손 감지 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계 절삭 공구 파손 감지 기능 분석 처리 시스템 장치와 교체시기 및 그 방법 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공구 수명 체크 구성도 및 그 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 툴 파손 감지 또는 예측 출력 신호 연결도의 일예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭가공과 파형 매칭 및 그래프 생성 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공구 툴의 정상과 비정상인 경우의 파형 처리를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실제 여러 기계가 있을 경우 데이터 처리 구성도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계 절삭공구 파손 감지 기능 분석처리 시스템 장치 및 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a diagram showing a method for detecting a general machine tool cutting tool breakage.
Figure 2 is a view showing the overall configuration of the machine tool cutting tool breakage detection function analysis processing system device and replacement time and method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a tool life check structure and method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an example of a tool breakage detection or prediction output signal connection diagram according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating processes of cutting, waveform matching, and graph generation according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating waveform processing when a tool tool is normal and abnormal according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a data processing configuration when there are actually several machines according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a machine tool cutting tool breakage detection function analysis processing system device and method according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so various alternatives can be made at the time of this application. It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 일반적인 공작기계 절삭 공구 파손 감지 방법을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계 절삭 공구 파손 감지 기능 분석 처리 시스템 장치와 교체시기 및 그 방법 전체 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a general machine tool cutting tool breakage detection method, and FIG. 2 is a diagram showing a machine tool cutting tool breakage detection function analysis processing system apparatus and replacement time and overall configuration of the method according to an embodiment of the present invention. .
도시된 바와 같이, 기존의 툴 공구 파손 감지 또는 인식을 위해서는 ①번 경로를 통한 ⑥번의 빅데이터를 처리하였으나, 본 발명에서는 ②번(내장형 PC-CNC인 경우) 또는 ⑤번(embedded CNC인 경우) 방식으로 구분하여 처리할 수 있다. 이 방식에 가공 절삭 프로그래밍을 분할 방식으로 나누어서 파형과 매칭하여 기준 파형을 만들고 이를 프로파일 만들어 새로 가공되는 가공 상태를 비교하여 신속하게 판별하여 공구의 상태를 빠르게 판단할 수 있다. 이러한 판단에 의해, 직접 이송 축 오버 트러블 리밋(over trouble limit)처럼 이송축 이송에 바로 제한을 가함으로써 불량을 사전에 제한할 수 있으며, 가공 툴의 교체 시기도 카운터와 시간을 결합하여 판단함으로써 정확도를 높일 수 있다.As shown in the figure, in order to detect or recognize the existing tool tool breakage, the big data of No. ⑥ was processed through the
기존에는 장치에 센서를 설치하여 A/D 보드를 거처 데이터를 검출하여 판단하는 방식이거나 PLC를 통한 I/O 처리 방식을 주로 사용하였으나, 본 발명은 CNC 장비(100)에서 발생하여 가지고 있는 데이터를 가지고 파형을 만들어낸 것과 가공 프로그래밍을 블록 단위로 분할하여 나누어서 매칭한 다음 기본 파형을 퍼스널 컴퓨터(300)에서 만들어 냄으로써 보다 더 정확한 기준의 가공 프로파일을 만든 다음 이 파형 또는 데이터를 싱글 보드 컴퓨터(200)에 저장한 후 향후 동일품을 가공하는 경우 기준점이 되어서 부하의 상태를 파악하여 툴의 마모 및 파손 상태를 체크하게 되고 이를 통한 가공품의 불량까지 검출이 가능하도록 할 수 있다.In the past, a method of detecting and judging data through an A/D board by installing a sensor in a device or using an I/O processing method through a PLC was mainly used, but the present invention uses the data generated by the
그 외 본 발명은 TC 인 모델인 경우와 MC인 모델인 경우를 구분 선택하면서 CNC에서 툴의 사용 시간 또는 툴의 사용 횟수 중 둘 중에 하나만을 선택해서 사용하였으나, 둘 다 사용을 함으로서 보다 더 정확한 공구 수명 예측을 할 수 있다.In addition, the present invention selects and uses only one of the use time of the tool or the number of use of the tool in the CNC while separately selecting the case of the TC model and the case of the MC model, but by using both, a more accurate tool Life expectancy can be predicted.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공구 수명 체크 구성도 및 그 방법을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing a tool life check structure and method according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 기존의 툴 알람 처리 방식은 카운터 또는 툴 사용 시간 둘 중에 하나의 방법으로만 처리하게 되어 있다. 따라서 본 발명에서는 툴 사용 시간과 카운터 횟수 등을 모두 사용하여 처리하는 방식을 적용하여 툴의 교체 주기를 효율화 할 수 있으며, 다음과 같이 처리하여 두가지 모두 처리할 수 있도록 하였다.As shown, in the existing tool alarm processing method, only one method of a counter or a tool use time is used. Therefore, in the present invention, the tool replacement cycle can be efficiently applied by applying a method of processing using both the tool use time and the number of counters, and both can be processed by processing as follows.
먼저, M1에서 CNC 장치에서 카운터를 설정을 하면 싱글 보드 컴퓨터(B)에서는 도 2에서의 을 통해 받은 타임을 계산하여 M1에서 받은 카운터와 싱글 보드 컴퓨터(B)에서 계산한 가공시간 타임을 누적 계산을 하여 합쳐서 최적의 알고리즘을 통해 공구(툴) 수명 교체시기를 결정하여 알려주도록 한다. 그리고 퍼스널 컴퓨터(C)를 통한 학습 알고리즘 등을 통해 최적의 데이터를 얻도록 할 수 있다.First, if the counter is set in the CNC device in M1, the single board computer (B) in FIG. By calculating the time received through the accumulated calculation of the counter received from M1 and the machining time calculated from the single board computer (B), the tool (tool) life replacement time is determined and notified through the optimal algorithm. In addition, it is possible to obtain optimal data through a learning algorithm or the like through a personal computer (C).
그리고, 반대인 경우는 M1에서 타임을 선정한 경우는 싱글 보드 컴퓨터(B)에서는 카운터를 선정해서 두개의 정보를 누적하여 최적의 알고리즘을 통해 공구(툴) 수명 교체시기를 결정하여 알려줄 수 있도록 할 수도 있다.And, in the opposite case, if the time is selected in M1, the single board computer (B) selects a counter and accumulates the two information to determine and notify the tool (tool) life replacement period through an optimal algorithm. there is.
또한, 상기 공구 수명이 다 되었거나 파손이 되었을 때는 도 2에 나타난 바와 같이 싱글 보드 컴퓨터(B)의 I/O 접점을 통해 ③E-STOP 기능을 동작 시키던지 또는 알람 메시지를 출력하여 M1의 CNC 및 사용자가 인식을 할 수 있도록 할 수 있다.In addition, when the life of the tool is over or it is damaged, as shown in FIG. 2, the ③ E-STOP function is operated through the I/O contact of the single board computer (B) or an alarm message is output so that the CNC and user of M1 can make it possible to recognize.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 툴 파손 감지 또는 예측 출력 신호 연결도의 일예를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing an example of a tool breakage detection or prediction output signal connection diagram according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 실제적으로 장비 연결 도면은 기존 각 축 리미트 스위치와 동등하게 Tool 감지(T+ 또는 T-)를 연결하여 연결도면 ③번과 같이 구성하여 E-STOP과 연결이 되도록 할 수 있다, ③번은 공구 툴의 파손 감지 후 CNC 장치의 이송 축 제한을 하고자 할 경우의 E-STOP 과의 연결도 예를 나타낸다.As shown, in reality, the equipment connection diagram can be connected to E-STOP by connecting the tool detection (T+ or T-) equivalently to the existing limit switch for each axis and configuring it as shown in the connection diagram ③, ③
또한, 본 발명의 H/W 시스템 모듈에 탑재하는 시스템으로 I/O 접점을 내장하는 것과 싱글 보드 컴퓨터(B) 모듈과 핸드폰 등 외부 기기 장치와 앱이나 어플리케이션 형태로도 구성이 가능하여 데이터를 입력할 수 있다.In addition, as a system mounted on the H/W system module of the present invention, it is possible to embed an I/O contact and configure it in the form of an app or application with an external device such as a single board computer (B) module and a mobile phone to input data. can do.
또한, 도 2에서 M1 장치의 CNC로부터 를 통해 CNC DATA인 스핀들 피드 정보(***%), 지령 값(S***), 스핀들 부하 데이터를 전달받아 싱글 보드 컴퓨터(B) 모듈에서 부하 상태 그래프를 만들거나 또는 데이터를 퍼스널 컴퓨터(C) 모듈에 전송하여 만들 수 있다. 퍼스널 컴퓨터(C) 모듈에서 만든 프로 파일은 다시 싱글 보드 컴퓨터(B) 모듈에 저장하여 기준 파형으로 활용할 수 있다.Also, from the CNC of the M1 device in FIG. Sends spindle feed information (***%), command value (S***), and spindle load data, which are CNC data, through C) It can be created by sending it to the module. The profile created in the personal computer (C) module can be stored in the single board computer (B) module again and used as a reference waveform.
또한, 도 2에서 M1 장치의 CNC로부터 를 통해 CNC DATA인 프로그래밍명, 툴 번호 등을 체크하여 확인할 수 있다. 상기 싱글 보드 컴퓨터(B) 모듈에 전송된 가공 프로파일과 생성된 부하 상태 그래프를 가지고 실제로 가공이 된 절삭 기준으로 블록 단위로 나누어 그래픽을 매칭하고 최대값을 확인한 후 데이터와 같이 데이터 테이블을 만들어 저장 관리할 수 있다.Also, from the CNC of the M1 device in FIG. You can check and confirm the programming name, tool number, etc., which are CNC data, through . With the processing profile transmitted to the single board computer (B) module and the generated load state graph, the cutting standard that has actually been processed is divided into blocks, the graphics are matched, the maximum value is checked, and a data table is created and stored as data. can do.
또한, 저장된 데이터는 각 가공 프로그래밍번호와 매칭하여 관리할 수 있고, 반복되는 파형은 지속적으로 퍼스널 컴퓨터(C) 모듈에서 관리하고 갱신할 수 있으며 수정 변경 적용시는 다시 싱글 보드 컴퓨터(B) 모듈에 갱신하도록 할 수 있다.In addition, stored data can be managed by matching with each processing programming number, and repeated waveforms can be continuously managed and updated in the personal computer (C) module, and when modifications and changes are applied, they are returned to the single board computer (B) module. can be updated.
또한, 싱글 보드 컴퓨터(B) 모듈에서 저장된 기준 파형 또는 기준 값을 가지고 새롭게 입력되는 부하의 값이 상이하거나, 기준 값 이상 또는 이하가 될 경우는 알람을 발생시켜서 전술한 바와 같이 등 다양한 에러 메시지를 전달할 수 있다.In addition, when the value of the load newly input with the reference waveform or reference value stored in the single board computer (B) module is different or is greater than or less than the reference value, an alarm is generated, as described above. Various error messages can be delivered.
또한, 그 외 진동, 전류, 에너지 등의 센서 데이터도 추가하여 A/D 컨버트를 통해 입력된 진동 데이터와 가공프로그래밍을 가지고 블록 단위로 분할 매칭하여 가공의 상태를 프로파일 화하여 만들어진 스핀들 부하그래프 비교처럼 절삭가공의 상태를 블록 가공 프로그래밍과 비교 판단 확인함으로써 가공 툴의 상태를 판단 결정할 수 있다. 절삭가공과 파형 매칭 및 그래프 생성 과정은 도 5에 예시된 바와 같다.In addition, by adding sensor data such as vibration, current, energy, etc., the vibration data input through A/D conversion and processing programming are divided and matched in block units to profile the processing state, and compare the spindle load graph. The state of the cutting tool can be judged and determined by comparing and checking the state of the cutting process with the block machining programming. The cutting process, waveform matching, and graph generation process are as illustrated in FIG. 5 .
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭가공과 파형 매칭 및 그래프 생성 과정을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating processes of cutting, waveform matching, and graph generation according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, GCODE 1 부터 GCODE n 까지의 GCODE 별 절삭가공에 대한 파형이 나타나고, 이에 대한 블록단위 동기화 작업진동 파형 1, 동기화 진동 파형 2 및 블록단위 동기화 진동파형 3의 순으로 파형이 나타낼 수 있다. 블록단위 동기화를 위한 파형 추출과 절삭가공 프로그래밍과 블록 동기화의 매칭을 통한 일치작업을 수행할 수 있다.As shown, the waveforms for cutting by GCODE from
즉, 도 5에 예시된 바와 같이 블럭 단위로 파형을 구분하여 구분된 블럭 단위의 파형에다가 절삭가공 코드를 부여해서 GCODE 1 부터 GCODE n 까지 n개의 코드까지 만들어서 비교를 계속 할 수 있다. 여기서, 파형을 블록 단위로 구분한다는 것은 CNC 장비에서 절삭가공 작업이 진행되어 절삭가공 파형이 연속적으로 입력되는 경우 절삭가공 구간이 있고 비절삭가공 구간이 존재할 수 있다. 또한, 절삭가공도 t1 가공, t2가공, t3 가공이 있을 수 있으며, 툴이 다 번호를 가지고 있기 때문에 가공 툴 번호와 이에 대응하는 절삭가공 코드을 블록 단위로 매칭을 시킬 수 있다. 즉, 절삭가공 코드를 블록 단위로 매칭을 시켜서 n번까지 가공프로그램에 매칭을 시켜놓을 수 있다.That is, as illustrated in FIG. 5, the waveforms are divided in blocks, and cutting codes are added to the divided waveforms in blocks to make up to n codes from
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공구 툴의 정상과 비정상인 경우의 파형 처리를 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating waveform processing when a tool tool is normal and abnormal according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 정상적인 경우 파형 추출(Clustering based P normal detection)과 비정상인 경우 파형 추출을 보여주고 있다. 정상적인 경우 파형 추출에서는 밀링 작업시 발생되는 진동 신호를 센서를 통해 감지할 수 있으며 감지된 신호에 따라 파형이 추출되는 정상적인 경우를 나타내고 있다. 한편, 비정상적인 경우 파형 추출에서는 밀링 작업시 발생되는 진동 신호가 센서를 통해 감지되지 않아 파형이 추출되지 않는 비정상적인 경우를 나타내고 있다. 즉, 절삭가공 작업을 위한 CNC 장비의 가공 툴이 정상적인 경우에는 계속 파형이 나오므로 그 중에서 하나를 선택할 수 있으며 기준 파형과 입력되는 파형을 비교할 수 있다. 그러나, 비정상인 경우에는 예시된 바와 같이 파형이 나타나지 않을 수 있다.As shown, waveform extraction in the case of normal (clustering based P normal detection) and waveform extraction in the case of abnormality are shown. In the case of normal waveform extraction, the vibration signal generated during the milling operation can be detected through the sensor, and the waveform is extracted according to the detected signal. Meanwhile, the waveform extraction in the abnormal case represents an abnormal case in which the waveform is not extracted because the vibration signal generated during the milling operation is not detected through the sensor. That is, if the machining tool of the CNC equipment for the cutting operation is normal, the waveform continues to appear, so one can be selected and the reference waveform and the input waveform can be compared. However, in the case of abnormality, the waveform may not appear as illustrated.
이와 같이, 기존의 툴 감지 방식 대신에 간단히 모듈 또는 인터페이스 방식으로 간단하게 툴의 수명 예측과 툴의 이상 상태를 감지하는 시스템을 동시에 제공함으로써 저비용으로 기능을 체크하는 장점이 있다. 또한, 기존에는 CNC가 툴의 카운터 또는 툴의 사용 시간 중에 하나를 선택 사용하여 감지하나 본 발명에서는 CNC 장치가 하나를 선택하면 나머지는 이본 장치에서 선택하여 2개를 가지고 동시에 수명을 1차로 예측을 할 수가 있으며, 또한 프로그래밍과 부하 스핀들 상태를 블록단위의 동기화 작업을 통해 툴의 이상 상태를 진단하는 방법을 처리할 수 있다. 따라서 기존의 센서 부착 방식보다는 비용 및 정확도에서 동등 이상의 부하측정을 할 수 있고 소재의 재질 또는 가공 자체가 변경이 되더라도 새롭게 측정 관리할 필요가 없는 장점이 있다.In this way, there is an advantage of checking functions at low cost by simultaneously providing a system for predicting the life of a tool and detecting an abnormal state of a tool in a simple module or interface manner instead of the conventional tool detection method. In addition, conventionally, the CNC selects and uses one of the counter of the tool or the usage time of the tool, but in the present invention, if the CNC device selects one, the other is selected by this device and predicts the life first with two at the same time. It can also handle the method of diagnosing the abnormal state of the tool through programming and synchronizing the state of the load spindle in units of blocks. Therefore, it is possible to measure the load equivalent or better in cost and accuracy than the existing sensor attachment method, and there is an advantage that there is no need for new measurement management even if the material or processing itself is changed.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실제 여러 기계가 있을 경우 데이터 처리 구성도를 나타내는 도면이다.7 is a diagram showing a data processing configuration when there are actually several machines according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 기계장치 A, 기계장치 B, 기계장치 C 등 여러 기계장치가 있는 경우 Customized Model A-Type에서는 Customized Model A'-Type을 통해서 각 장비별 모니터링 데이터와 각종 센서 정보 데이터를 취합한 후 실가공데이터 및 시뮬레이터 데이터를 입력받는 기계 학습(Machines Learning)을 통해서 Customized Model A'-Type 모델을 반복해서 계속적으로 업데이트할 수 있다. 여기서, 블록단위의 동기화 작업을 통한 데이터 분석을 할 수 있으며, 각각의 장비마다 파형을 생성할 수 있으며 생성한 파형을 이용하여 비교할 수 있다.As shown, if there are several mechanical devices such as mechanical device A, mechanical device B, and mechanical device C, in Customized Model A-Type, monitoring data for each device and various sensor information data are collected through Customized Model A'-Type Afterwards, the Customized Model A'-Type model can be repeatedly and continuously updated through machine learning that receives actual processing data and simulator data. Here, data analysis can be performed through synchronization work in block units, waveforms can be generated for each equipment, and comparison can be made using the generated waveforms.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계 절삭공구 파손 감지 기능 분석처리 시스템 장치 및 방법을 나타내는 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a machine tool cutting tool breakage detection function analysis processing system device and method according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, CNC 장비와 통신이 시작되어 CNC 장비로부터 CNC 데이터를 수신할 수 있다. CNC 데이터에는 툴 사용횟수 카운트 값이나 툴 사용 시간 값, 프로그램명, 툴 번호, F값, S값, 스핀들(spindle) 부하값, 실행 프로그래밍 정보 등이 포함될 수 있다. 이때, 외부 기기에서 키 값을 입력할 수도 있다. 즉, 작업자가 자신의 경험에 의해 이 툴은 10번 사용하면 불량이 난다고 인자하고 있는 경우에는 기계 학습이 되기 전이라도 작업자가 임의로 자료를 입력할 수 있다. CNC 장비로부터 CNC 데이터가 전달되면 스핀들 부하데이터로부터 파형을 생성할 수 있다. 예를 들어, a가공프로그램에 a파형을 생성할 수 있다. 본 발명에서는 CNC 장비가 가지고 있는 F값, S값, 스핀들 부하값 등 부하의 상태에 기초한 파형을 생성하여 부하의 변동치를 계속 측정할 수 있으며 여기에 가공프로그램을 활용할 수 있다. 또한, CNC 장비의 진동센서 데이터가 싱글 보드 컴퓨터(B) 모듈을 거치지 않고 퍼스널 컴퓨터(C) 모듈로 입력될 수 있으며, 이때 CNC 장비의 진동센서 데이터 파형은 인위적으로 값을 변경하지 않는 한 동일하게 입력될 수 있다.As shown, communication with the CNC equipment may be initiated and CNC data may be received from the CNC equipment. The CNC data may include a tool use count value, tool use time value, program name, tool number, F value, S value, spindle load value, execution programming information, and the like. At this time, a key value may be input from an external device. In other words, if the operator claims that this tool will be defective after using it 10 times based on her own experience, the operator can arbitrarily input data even before machine learning. When CNC data is transmitted from the CNC equipment, a waveform can be created from the spindle load data. For example, a waveform can be created in a machining program. In the present invention, by generating a waveform based on the state of the load, such as the F value, S value, and spindle load value of the CNC equipment, the change value of the load can be continuously measured, and a machining program can be used here. In addition, the vibration sensor data of the CNC equipment can be input to the personal computer (C) module without passing through the single board computer (B) module, and at this time, the vibration sensor data waveform of the CNC equipment is the same unless the value is artificially changed. can be entered.
이어서, 툴 사용횟수 카운트 값과 툴 사용 시간 값을 취합하여 툴 교체 비교를 할 수 있다. 즉, 도 2에서와 같이 싱글 보드 컴퓨터(B) 모듈에서 퍼스널 컴퓨터(C) 모듈로 데이터를 보내면 퍼스널 컴퓨터(C) 모듈에서 프로파일을 생성하여 가공 프로그램과 매칭을 시켜서 프로파일만 싱글 보드 컴퓨터(B) 모듈에 저장할 수 있다. 그 이후 입력되는 2번째 3번째 데이터를 순차적으로 비교해서 제한값(limit)을 넘어섰는지 아닌지를 체크할 수 있다.Subsequently, a tool replacement comparison may be performed by collecting a tool usage count value and a tool usage time value. That is, as shown in FIG. 2, when data is sent from the single board computer (B) module to the personal computer (C) module, the personal computer (C) module creates a profile and matches it with the processing program, so that only the profile is used by the single board computer (B) can be stored in a module. After that, it is possible to check whether the second and third input data are sequentially compared to exceed the limit.
또한, CNC 장비에서는 툴 사용 시간을 측정하거나 툴 사용횟수 카운터를 할 수 있다. 본 발명에서는 툴 사용 시간과 툴 사용횟수 카운터를 모두 믹싱할 수 있다. 즉, 어느 시점에 공구 불량이 난 경우 시간을 누적해서 프로파일이랑 비교하면 어느 순간에 카운터가 이 이상 넘어서면 안되는 시간이 학습을 통해서 설정될 수 있다.In addition, in CNC equipment, tool use time can be measured or the number of tool use counters can be performed. In the present invention, both the tool usage time and the tool usage count counter can be mixed. That is, if a tool failure occurs at a certain point in time, when the time is accumulated and compared with the profile, the time at which the counter should not exceed this point can be set through learning.
또한, 툴 사용횟수만을 카운터하는 경우에는 작업자의 스킬에 따라 그 값이 일정하지 일정하지 않을 수 있으나 툴 사용 시간까지 믹싱하는 경우에는 확률이 높아질 수 있으며 프로파일까지 적용하는 경우에는 학습을 통해서 100%에 근접한 정확도를 확보할 수 있다. 즉, 카운터 횟수가 불량이 발생한 어느 시점이 체크되면 체크된 카운터와 시간을 기억하고 있다가 나중에 그 카운터 감지시 비슷한 횟수가 감지되었을 때 그 시간값도 어느 범위안에 들어간다면 불량 가능성이 높은 것으로 판단할 수 있다.In addition, in the case of counting only the number of times of tool use, the value may not be constant depending on the skill of the operator, but if the tool use time is mixed, the probability may increase. close accuracy can be achieved. That is, if the counter count is checked at a certain point in time when a defect occurs, the checked counter and time are stored, and later when a similar number is detected when the counter is detected, if the time value is also within a certain range, it can be determined that the defect is highly likely. can
이어서, 가공 절삭 프로그래밍 블록 데이터 비교를 할 수 있다. 이때, 센서 데이터 정보 파형에 기초하여 가공 절삭 프로그래밍 블록 데이터 비교를 할 수 있다.Then, machine cut programming block data comparison can be made. At this time, machining and cutting programming block data can be compared based on the sensor data information waveform.
이어서, 프로파일 그래프 및 데이터 비교를 할 수 있,으며 프로파일 및 데이터 축적을 할 수 있다. 이때, 프로파일 및 데이터 축적 단계에서 업데이트가 필요한 경우에는 툴 사용횟수 카운트 값과 툴 사용 시간 값을 취합하여 툴 교체 비교를 하는 단계를 수행할 수 있다.Then, profile graphs and data comparisons can be performed, and profiles and data accumulation can be performed. In this case, when an update is required in the profile and data accumulation step, a step of comparing tool replacement by collecting a tool usage count value and a tool usage time value may be performed.
이어서, 축적된 프로파일 및 데이터에 기초하여 툴의 교체 주기를 결정할 수 있다. 이때, 교체 주기 미결정시에는 툴 사용횟수 카운트 값과 툴 사용 시간 값을 취합하여 툴 교체 비교를 하는 단계를 수행할 수 있다.Then, based on the accumulated profile and data, a tool replacement cycle can be determined. At this time, when the replacement period is undetermined, a step of comparing the tool replacement by collecting the tool use count value and the tool use time value may be performed.
이어서, 툴의 교체 주기가 결정되면 알람 레벨 결정을 할 수 있다. 이때, 알람 레벨 결정은 도 4에서와 같이 장비를 긴급 정지시키기 위한 긴급 정지(E-STOP) 신호 출력에 의해 긴급 정지(E-STOP) 스위치가 바로 끊어져 떨어지는 오프 상태로 전환되어 이송 축 정지에 의해 장비가 긴급 정지될 수 있다. 또한, 장비의 오동작이 있을 수 있으므로 오동작에 대비해서 축 이송은 하되 알람 메시지만 발생시킬 수도 있다. 즉, CNC 장비의 이상 상태로 인하여 알람이 발생되면 절삭가공의 실행을 중지시키기 위해 장비를 바로 정지시키거나 이송 축은 정지시키지 않은 상태에서 알람 메시지만 발생시킬 수 있다.Subsequently, when the tool replacement cycle is determined, an alarm level may be determined. At this time, the alarm level is determined by the emergency stop (E-STOP) signal output for emergency stop of the equipment as shown in FIG. Equipment may be stopped in an emergency. In addition, since there may be a malfunction of the equipment, it is possible to generate only an alarm message while moving the axis in preparation for malfunction. That is, when an alarm is generated due to an abnormal state of the CNC equipment, the equipment may be immediately stopped to stop cutting or only an alarm message may be generated without stopping the feed axis.
이와 같이 본 발명을 통해 저비용으로 가공 툴의 수명을 예측하는데 효율을 높일 수 있는 방법과, 기존의 측정 방법에 새로운 가공 블록 단위 절삭 동기화를 통해 가공물이 바뀌어도 쉽게 툴 관리가 가능하도록 함으로써 이를 통해 툴의 예측 정도를 높일 수 있다.In this way, the present invention provides a method for increasing efficiency in predicting the life of a machining tool at a low cost, and a method for easily managing a tool even when a workpiece is changed through a new machining block unit cutting synchronization in addition to the existing measurement method, thereby enabling tool management through this. prediction accuracy can be improved.
또한, 본 발명에서는 공구수명 예측관련 카운터와 시간의 방식을 동시에 모두 사용하여 최적의 교환 상태를 예측하는 방식과 그 구성 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method for predicting an optimal exchange state using both a counter and a time method related to tool life prediction at the same time and a configuration system thereof.
또한, 본 발명에서는 CNC의 부하 정보 및 스핀들 지령속도, 배율% 등과 가공프로그래밍을 블록단위로 동기화하는 작업에서 만든 그래프를 프로파일 화하여 싱글 보드 컴퓨터(B)에 저장한 후 비교 검색을 통한 공구 이상 상태 감지를 즉시 할 수 있는 시스템 및 진단 방법을 제공할 수 있다.In addition, in the present invention, the graph created in the task of synchronizing the machining programming with the CNC load information, spindle command speed, magnification %, etc. in block units is profiled, stored in the single board computer (B), and then tool abnormal state through comparative search. A system and diagnostic method capable of immediate detection can be provided.
또한, 본 발명에서는 싱글 보드 컴퓨터(B) 내에 I/O 접점, 통신 기능 등을 갖는 모듈로 통신을 통한 CNC 데이터를 입수하여 기존의 가공 카운터와 가공 시간을 비교하여 최적의 교체 주기를 판단하는 알고리즘과 생성된 프로파일을 기준으로 툴의 파손 상태를 감지하여 장비를 정지시키는 방법을 제공할 수 있다.In addition, in the present invention, an algorithm that obtains CNC data through communication with a module having I/O contacts and communication functions in a single board computer (B) and compares the existing machining counter and machining time to determine the optimal replacement cycle. And it is possible to provide a method of stopping the equipment by detecting the tool breakage based on the created profile.
또한, 일반 임베디드형 공작기계인 경우는 외부에 싱글 보드를 탑재하여 처리하는 방법과 PC형 구조의 경우는 내부에 앱으로 내장하여 시스템을 구성할 수 있다.In addition, in the case of a general embedded machine tool, a single board can be mounted and processed externally, and in the case of a PC-type structure, the system can be configured by embedding it as an app inside.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
100 : CNC 장비
200 : 싱글 보드 컴퓨터
300 : 퍼스털 컴퓨터100: CNC equipment
200: single board computer
300: personal computer
Claims (6)
상기 CNC 데이터로부터 생성된 파형과 가공프로그래밍을 블록 단위로 분할하여 나누어서 매칭한 다음 기준 파형 프로파일을 생성하는 퍼스널 컴퓨터; 및
상기 퍼스널 컴퓨터에서 생성된 기준 파형 프로파일을 저장하고 상기 CNC 장비에서 동일 가공품 가공시 입력되는 파형을 상기 기준 파형 프로파일과 비교하여 부하의 상태에 따라 툴의 마모 및 파손 상태를 체크하고 툴의 사용 시간과 사용 횟수에 기초하여 툴의 수명을 예측하는 싱글 보드 컴퓨터를 포함하고,
상기 싱글 보드 컴퓨터는,
상기 CNC 장비로부터 스핀들 피드 정보, 지령 값, 스핀들 부하 데이터를 포함하는 CNC 데이터를 받아 부하 상태 그래프를 생성하고,
상기 CNC 장비에 마련된 진동센서, 전류센서 및 에너지 센서로부터 AD컨버터를 거쳐 진동데이터, 전류데이터 및 에너지 데이터를 수신하여 가공 상태 그래프를 생성하며,
상기 퍼스널 컴퓨터로 CNC 데이터를 전송하여 생성된 상기 기준 파형 프로파일을 저장하고,
상기 기준 파형 프로파일, 상기 부하 상태 그래프 및 상기 가공 상태 그래프에 기초하여 실제로 가공이 된 절삭 기준으로 블록 단위로 나누어 그래픽을 매칭하고 최대값을 확인한 후 가공프로그래밍명과 툴 번호를 포함하는 CNC 데이터와 같이 데이터 테이블을 생성하여 저장 관리하며,
상기 기준 파형 프로파일 및 상기 부하 상태 그래프에 기초하여 새롭게 입력되는 부하의 값이 상이하거나 기준값 이상 또는 이하가 될 경우, 상기 가공 상태 그래프에 기초하여 새롭게 입력되는 진동데이터, 전류데이터 및 에너지 데이터가 기준범위를 벗어난 경우, 상기 CNC 장비로 긴급 정지(E-STOP) 신호를 출력하거나 이상 상태 알람 메시지를 전달하고,
상기 CNC 장비에서 툴 가공시간 정보와 툴 사용횟수 정보를 누적하여 공구 수명도출 알고리즘을 통해 공구 수명 교체 시기를 결정하며,
상기 퍼스널 컴퓨터는,
적어도 하나의 축 리미트 스위치와 직렬로 연결되는 툴 감지 스위치를 포함하고,
툴 파손이 감지된 경우, 상기 툴 감지 스위치에 의해 긴급 정지(E-STOP) 스위치가 단락되어 상기 CNC 장비의 이송 축의 움직임을 제한하며,
상기 퍼스널 컴퓨터는,
상기 CNC 장비가 적어도 둘 이상인 경우, 상기 CNC 장비의 모니터링 데이터 및 센서 정보 데이터를 취합하고 상기 CNC 장비의 실가공 데이터 및 시뮬레이터 데이터를 입력받는 기계 학습 알고리즘을 통해 도출된 데이터에 기초하여 계속적으로 업데이트되는 커스터마이즈드 프라임 모델; 및
상기 커스터마이즈드 프라임 모델로부터 모니터링 데이터를 수신하는 커스터마이즈드 모델;을 포함하는 것을 특징으로 하는 외부장치를 이용한 절삭 공구 파손 감지 및 교체시기 처리시스템.CNC equipment generating CNC data;
a personal computer that divides and matches the waveform and processing programming generated from the CNC data into blocks and then generates a reference waveform profile; and
Stores the reference waveform profile generated by the personal computer and compares the input waveform with the reference waveform profile when machining the same workpiece in the CNC equipment to check the wear and tear of the tool according to the load condition, a single board computer that predicts tool life based on the number of uses;
The single board computer,
Receiving CNC data including spindle feed information, command value, and spindle load data from the CNC equipment to generate a load state graph;
Receiving vibration data, current data, and energy data from the vibration sensor, current sensor, and energy sensor provided in the CNC equipment through the AD converter to generate a processing state graph,
storing the reference waveform profile generated by transmitting CNC data to the personal computer;
Based on the reference waveform profile, the load state graph, and the machining state graph, data such as CNC data including the machining programming name and tool number after dividing the block by block and matching the graphic and checking the maximum value are actually processed cutting standards. Create and store tables,
When the value of the load newly input based on the reference waveform profile and the load state graph is different or is greater than or less than the reference value, vibration data, current data, and energy data newly input based on the processing state graph are within the reference range , outputs an emergency stop (E-STOP) signal to the CNC equipment or delivers an abnormal state alarm message,
Accumulating tool processing time information and tool usage count information in the CNC equipment determines the tool life replacement time through a tool life derivation algorithm,
The personal computer,
a tool detection switch connected in series with at least one axis limit switch;
When tool breakage is detected, an emergency stop (E-STOP) switch is shorted by the tool detection switch to limit the movement of the feed axis of the CNC equipment,
The personal computer,
When the CNC equipment is at least two, continuously updated based on data derived through a machine learning algorithm that collects monitoring data and sensor information data of the CNC equipment and receives actual processing data and simulator data of the CNC equipment customized prime model; and
A cutting tool breakage detection and replacement timing processing system using an external device comprising a; customized model receiving monitoring data from the customized prime model.
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