KR20140126461A - 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템 - Google Patents

유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트폰이나 메인서버 등을 이용하여 전화망, 무선랜, 인터넷 등과 같은 네트워크망을 통해 CNC 공작기계 등의 산업용 장비를 원거리에서 원격으로 진단 및 고장을 파악하고 제어함으로써 시간과 장소에 제약을 받지 않음은 물론 신속하고 정확하게 산업용 장비(예를 들어, CNC 공작기계 등)를 수리, 제어 및 감시할 수 있도록 하는 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템을 제시한다.

Description

유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템{REMOTE MAINTENANCE AND MENDING SYSTEM}
본 발명은 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CNC 공작기계의 운용 중 발생할 수 있는 각종 고장에 대하여 인터넷과 같은 네트워크망을 통하여 시간과 장소에 제약을 받지 않고 실시간으로 원격 진단 및 고장을 파악하여 가장 신속하고 정확한 제어를 수행할 수 있도록 함은 물론 공작기계의 작업중단에 따른 손실을 최소화할 수 있는 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 전기ㆍ전자ㆍ통신 및 소프트웨어 산업의 급속한 발전에 따라 각 기계 기구의 제어 방법에도 급속한 성장을 이루고 있다. 이와 같은 기술의 발전에 따라 최근에는 유비쿼터스(ubiquitous)라는 통신방식이 대두되고 있다. 이러한 통신 방식은 언제 어디서나, 사용자가 하고자 하는 목적을 신속하고 정확하게 이룰 수 있는 산업ㆍ생활 환경을 만들고자 하는 욕구를 충족시키기 위한 것으로서, 산업계에서 가장 많이 사용되고 있는 기계분야에서도 그 욕구가 강하게 일고 있다.
이러한 일 예로써, 원격 검침 및 제어 등의 많은 연구를 통하여 이루어지고 있으며, 이러한 원격 제어 및 검침 등, 무선화가 가속되면서 기계장치의 제어에 무선 환경 하에서의 원격 제어 및 감시의 필요가 요구되고 있다.
한편, 씨엔씨(Computer Numerical Control: 이하 "CNC"라 함) 공작기계는 지령된 파트 프로그램, 즉 엔시코드를 입력받아 서보모터를 구동시킴으로써 원하는 형상을 소재에 자동으로 가공하는 제어장치를 말하는 것이다. 이러한 CNC 공작기계는 가공물의 도면이 주어지면 이 도면으로부터 치수라든가 가공조건을 해석하여 CNC 공작기계가 이해하는 명령어로 파트 프로그램을 작성하고, 이 파트 프로그램을 입력하면 수치제어장치가 내부해석을 통해 NC 서보 축의 이송을 위한 위치 및 속도제어 지령을 만들고, 이 지령에 따라 서보모터가 회전되어 소재를 가공하게 되는 것이다. 그리고, CNC 공작기계를 프로그래밍하기 위해서는 캐드/캠 어플리케이션을 사용하여 가공물에 대한 기하학적 구조를 특정하는 캐드/캠 파일을 먼저 작성하고, 이 캐드/캠 파일로부터 공구에 대한 공구에 대한 위치데이터를 연산하기 위해 T씨엘(Cutter location: 이하 "CL"이라 함) 파일을 작성하며, 이 CL 파일을 번역하여 엔시코드를 생성한 후에 CNC 공작기계의 수치제어장치 및 피엘씨(Programmable Logic Control: 이하 "PLC"라 함)에 입력하게 되는 것이다.
그런데, 위와 같이 구성된 CNC 공작기계는 기계와 전자, 그리고 하드웨어(hardware) 기술과 소프트웨어(software) 기술이 조합된 복잡하고 정밀한 기계이기 때문에 고장이 발생하게 되면 전문인력이 고장 장비(즉, CNC 공작기계)에 직접 가야만 진단이 가능하므로 최소한 기술자가 도착하기 전까지 장비가동이 중단되어야만 하는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 전문인력이 도착하여 CNC 공작기계를 진단하여 각 파트(예를 들어, 기계, 전기, 전자, 유ㆍ공압, 소프트웨어)별 고장을 확인한 후, 수리 방법과 일정을 정한 다음 이 일정에 의해 기술자가 다시 방문하여 수리를 해야만 하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 CNC 공작기계 등과 같은 산업용 장비에서도 원격 제어를 통해 이를 감시하고 고장원인을 파악하려는 시도가 있었는데, 이러한 시도는 기계 자체 및 기계와 주변기기와의 통신 등에 한정되고 원격제어가 제대로 이루어지지 않아 산업현장에서 제대로 실시되지 않고 있는 실정이다.
최근 컴퓨터와 네트워크가 발전함에 따라 공작기계 분야에서도 원격지 제어, 감시에 관한 연구가 진행되고 있으나, 공작기계 및 생산시스템 분야에서는 IT 기술의 접목이 어려운 현장 환경 등의 문제에 의해 대부분의 경우가 유선 랜 환경에서의 고정적인 클라이언트(Client)/서버(Server) 방식의 로컬 도메인(Local Domain)이 주를 이루며, 아주 최근에 와서야 일부에서 인터넷을 이용한 웹기반 제어ㆍ감시가 가능하게 되었다.
또한, 종래의 이러한 원격 제어 및 감시는 유선상에서만 이루어지고 있고, 현재 이슈가 되고 있는 유비쿼터스 환경에서의 무선 또는 모바일 환경에서는 잘 이루어지지 않고 있다.
한편, 산업현장에서는 모니터링 시스템(Monitoring system)을 채택하여 생산관리를 목적으로 사용하고 있으며, 이 또한 활용도가 미미한 실정이다. 특히, 상기 모니터링 시스템은 PC-NC 타입의 장비가 자체 제공하는 기능을 사용하고, 같은 종류의 NC가 아니면 통합 모니터링이 어려운 문제점이 있었다. 또한, 이 기능을 사용하기 위해서는 옵션(option) 추가에 따른 고가의 비용을 지급해야만 할 뿐만 아니라 CNC 공작기계 자체 시스템 에러(error)가 발생하면 CNC 공작기계와 함께 이 기능도 불능 상태가 되는 단점이 있었다.
[문헌 1] 공개특허공보 공개번호 제10-2005-0006112호(발명의 명칭: 머시닝 센터의 원거리 모니터링장치 및 모니터링방법, 공개일자: 2005년 01월 15일) [문헌 2] 공개특허공보 공개번호 제10-2001-0066641호(발명의 명칭: RS232C 인터페이스를 이용한 공작기계 모니터링방법, 공개일자: 2001년 07월 11일) [문헌 3] 공개특허공보 공개번호 제10-1996-0038649호(발명의 명칭: 생산관리현황 모니터링방법 및 그 장치, 공개일자: 1996년 11월 21일) [문헌 4] 실용신안공보 공고번호 제20-1994-0000037호(고안의 명칭: 산업기계의 종합관리 제어가 가능한 원거리 종합 제어 콘트롤러, 공고일자: 1994년 01월 05일)
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, CNC 공작기계의 운용 중에 발생할 수 있는 각종 고장에 대하여 인터넷 등과 같은 네트워크망을 통하여 원거리에서 원격으로 자동 진단하고 고장을 파악함으로써 신속하고 정확한 처치를 할 수 있도록 하여 CNC 공작기계의 작업 중단에 따른 손실을 최소화할 수 있도록 하는 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 통상의 CNC 공작기계의 운용 중 발생하는 각종 고장을 원격으로 진단하고 제어를 위한 클라이언트 컨텐츠 모듈을 구비한 무선단말기 및 메인서버와, 상기 스마트폰 또는 메인서버로부터 전송된 제어신호를 CNC 공작기계로 전송하고 상기 CNC 공작기계로부터 전송되는 신호를 병렬로 입력받아서 스마트폰 또는 메인서버로 전송하는 인터페이스 보드로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 인터넷 등과 같은 네트워크망을 통하여 원거리에서 실시간으로 CNC 공작기계를 제어할 수 있기 때문에 즉시 고장진단에 착수할 수 있고, 고정유형을 신속하게 확인할 수 있을 뿐만 아니라 필요한 부품을 준비하여 관련 기술자가 한번만 방문하여 수리하거나 여러 가지 상황이 여의치 못하면 부품을 우편 송달하여 고정처리를 할 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 본 발명의 시스템으로 신속한 고장수리가 이루어지면 고객업체는 가동중단에 따른 손실을 최소화할 수 있고, 수리비용이 적게 되는 이점이 있다. 또한 서비스업체 또한 한정된 인원으로 이동시간 및 비용을 최소화함에 따른 효율적인 서비스를 제공할 수 있으며, 각종 CNC 공작기계의 네트워크화에 따른 장비 이력 관리와 다양하고 희귀한 스페어(spare) 부품의 공유가 이루어져 고장수리가 한결 빨라질뿐만 아니라 모호한 수리비용의 체계화를 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템의 구성을 보여주고 있는 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 인터페이스 보드(Interface Board) 구성 및 CNC 공작기계와 연결상태를 보여주고 있는 도면.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 스마트폰이나 메인서버 등을 이용하여 전화망, 무선랜, 인터넷 등과 같은 네트워크망을 통해 CNC 공작기계 등의 산업용 장비를 원거리에서 원격으로 진단 및 고장을 파악하고 제어함으로써 시간과 장소에 제약을 받지 않음은 물론 신속하고 정확하게 산업용 장비(예를 들어, CNC 공작기계 등)를 수리, 제어 및 감시할 수 있도록 하는 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템을 구현하고자 한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템의 구성을 보여주고 있는 도면이다. 본 발명에 따른 유비쿼터스-유지보수 관리시스템은 CNC 공작기계(CNC MACHINE)의 운용 중 발생하는 각종 고장을 원격으로 진단하고 제어를 위한 클라이언트 컨텐츠 모듈을 구비한 무선단말기(바람직하게는, 스마트폰)와, 상기 스마트폰 또는 하기에서 설명할 메인서버로부터 전송된 제어신호를 CNC 공작기계로 전송하고 상기 CNC 공작기계로부터 전송되는 신호를 병렬로 입력받아서 스마트폰 또는 메인서버로 전송하는 인터페이스 보드(INTERFACE BOARD)와, 상기 CNC 공작기계의 운용 중 발생하는 각종 고장을 원격으로 진단으로 제어를 위한 메인서버(MAINSERVER)로 구성된다.
상기 도 1을 참조하면, CNC 공작기계는 기업체에 여러 대 설치되거나 혹은 각 기업체에 개별적으로 설치된다. 상기 인터페이스 보드는 CNC 공작기계에 각각 개별적으로 설치되며, 상기 CNC 공작기계에서 전송된 신호를 병렬로 받아서 이를 메인서버 또는 스마트폰으로 전송한다. 이때 상기 인터페이스 보드와 메인서버 및 스마트폰 간의 통신은 통상의 기지국을 통하여 무선으로 이루어지는데, 예를 들어 무선랜망이나 cdma 통신망 등과 같은 네트워크망을 통해서 이루어진다.
상기 스마트폰과 메인서버는 인터페이스 보드로부터 전송된 신호를 확인하는데, 구체적으로는 CNC 공작기계의 상태를 실시간으로 직접 확인할 수 있을 뿐만 아니라 CNC 공작기계를 원거리에서 작동시킬 수 있다. 즉, 상기 메인서버 또는 스마트폰에서 데이터를 입력하게 되면, 상기 데이터에 해당하는 신호를 인터페이스 보드로 전송되고, 상기 인터페이스 보드와 연결된 CNC 공작기계를 작동시킬 수 있게 된다. 이와 같이 메인서버와 스마트폰은 CNC 공작기계의 이상 유무를 원거리에서 실시간으로 확인할 수 있다.
즉, "A" 업체에 설치된 CNC 공작기계에 이상이 발생했을 때, 작업자는 이를 메인서버 또는 스마트폰으로 알리게 되는데, 구체적으로는 상기 CNC 공작기계와 연결된 인터페이스 보드는 CNC 공작기계에서 전송되는 신호를 병렬로 받아서 메인서버 또는 스마트폰으로 전송하게 되며, 상기 메인서버 또는 스마트폰은 "A" 업체로부터 전송되는 신호를 받아서 상기 CNC 공작기계의 모니터를 실시간으로 확인하면서 제어하게 된다.
한편, 상기 인터페이스 보드는 CNC 공작기계와 연결되고 상기 CNC 공작기계로부터 전송되는 신호를 병렬로 받게 되는데, 이와 같은 동작은 도 2에서 구체적으로 제시하고 있다.
상기 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, CNC 공작기계의 CRT 모니터와 인터페이스 보드의 비디오 공유기와 연결되며, 상기 CNC 공작기계의 키보드와 인터페이스 보드는 병렬로 연결되고, 상기 인터페이스 보드는 메인서버와 무선으로 연결된다. 이와 같은 구성에 따라서, 각 업체에 설치된 CNC 공작기계에서 발생하는 고장 진단을 위하여 상기 CNC 공작기계의 모니터와 키보드 화면을 이용하여 CNC 공작기계의 모든 상태를 원격으로 엔지니어가 실시간으로 진단할 수 있게 됨으로써 현장에서 CNC 공작기계를 진단하고 수리하는 효과를 구현할 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템에 있어서,
    통상의 CNC 공작기계의 운용 중 발생하는 각종 고장을 원격으로 진단하고 제어를 위한 클라이언트 컨텐츠 모듈을 구비한 무선단말기 및 메인서버와;
    상기 스마트폰 또는 메인서버로부터 전송된 제어신호를 CNC 공작기계로 전송하고, 상기 CNC 공작기계로부터 전송되는 신호를 병렬로 입력받아서 스마트폰 또는 메인서버로 전송하는 인터페이스 보드를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반을 이용한 공작기계의 유지보수 관리시스템.
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