KR20150072896A - Cnc 머신을 포함한 it 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부품 산업의 생산성 향상을 위하여 소재 이송, 자동 loading 및 unloading, 가공 및 검사 등의 제조 공정을 인력 투입을 최소화하여 신속하게 진행할 수 있어 인건비를 낮출 수 있고, 자동가공에 따라 불량제품의 분석, 수율 개선 및 생산성을 향상할 수 있는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템에 관한 것으로, 그 구성은 제어장치, 자동공급장치, 자동검사장치, 절삭/가공장치, 셔틀유닛 및 경보장치가 통신망을 통해 모니터링 단말과 연동하여 CNC 머신의 구동에 따른 자동화 라인을 모니터링할 수 있도록 구성된 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템에 있어서, 제 1 CNC 머신 및 제 2 CNC 머신이 Gantray 타입으로 연결되어 절삭 및 가공을 위한 물품의 공급, 이동, 가공된 물품의 검사와 자동화 라인 모니터링 시스템의 이상 발생시 경보를 구동하거나, 시스템의 상태정보, 절삭 및 가공에 따른 상태정보, 검사의 진행정보 및 장애 발생에 따른 상태정보를 통신망을 통해 모니터링 단말 또는 사용자단말로 전송하기 위한 제반적인 자동화 라인 모니터일 시스템의 세부적인 동작을 제어하는 제어장치; 상기 제어장치의 제어신호에 따라 절삭 및 가공을 위해 물품을 공급하는 것으로, 두 개의 CNC 머신 가공기를 Gantry Loader 타입으로 연결하여 loading, unloading 및 chucking이 가능하도록 자동화 공정이 가능하여 공정 시간 단축을 위해 제 1 CNC 머신, 제 2 CNC 머신이 각각 두 개의 갠트리(Gantry)로 구성되어 제 1 CNC 머신의 갠트리(Gantry) 1에서 제 2 CNC 머신의 갠트리(Gantry) 2로 물품을 load 하는 자동공급장치; 상기 제어장치(10)의 제어신호에 반응하여 상기 자동공급장치에서 공급되는 물품에 대해 절삭, 홀가공, CNC 밀링 가공의 물품의 가공절차를 진행하는 절삭/가공장치, 상기 제어장치의 제어신호에 따라 상기 자동공급장치에서 공급된 물품이 CNC 머신을 통해 chucking 공정, 칩제거 등의 가공절차가 이루어지면 갠트리(Gantry) 1에서 갠트리(Gantry) 2로 가공품을 전달하는 셔틀유닛, 상기 제어장치(10)의 제어신호에 따라 상기 셔틀유닛을 통해 이송된 가공품의 절삭 및 가공 유무를 내부 알고리즘으로 구성된 절차에 따라 그 이상유무, 적합/부적합에 따른 손실 유무를 검사하는 자동검사장치, 및 상기 제어장치의 제어신호에 반응하여 자동화 시스템의 장애발생시 경광 및 알람 등을 통해 경보신호를 송출하는 것으로 무선모듈을 내장하여 상기 통신망을 통해 사용자단말로 해당 상태 정보 및 경보정보를 송출하는 경보장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은 부품 산업의 생산성 향상을 위하여 소재 이송, 자동 loading 및 unloading, 가공 및 검사 등의 제조 공정을 인력 투입을 최소화하여 신속하게 진행할 수 있어 인건비를 낮출 수 있고, 자동가공에 따라 불량제품의 분석, 수율 개선 및 생산성을 향상할 수 있어 대내외 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
이에 따라 본 발명은 부품 산업의 생산성 향상을 위하여 소재 이송, 자동 loading 및 unloading, 가공 및 검사 등의 제조 공정을 인력 투입을 최소화하여 신속하게 진행할 수 있어 인건비를 낮출 수 있고, 자동가공에 따라 불량제품의 분석, 수율 개선 및 생산성을 향상할 수 있어 대내외 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 부품 산업의 생산성 향상을 위하여 소재 이송, 자동 loading 및 unloading, 가공 및 검사 등의 제조 공정을 인력 투입을 최소화하여 신속하게 진행할 수 있어 인건비를 낮출 수 있고, 자동가공에 따라 불량제품의 분석, 수율 개선 및 생산성을 향상할 수 있어 대내외 경쟁력을 확보할 수 있는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 가공 공정의 녹색화와 안전을 위해 CNC 공작기계에 vacuum system을 도입하여 가공시 발생하는 칩과 절삭유를 suction/분리하여 공장 환경오염을 방지할 수 있는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템에 관한 것이다.
자동차 산업 등 주력 산업분야에서는 제품의 정밀도 및 신뢰성 뿐만 아니라 제조 현장의 친환경화(Sustainability), 안전(Saftey), 지능화(Intelligent)를 위한 공장자동화가 요구되고 있다.
특히, 친환경화와 안전은 공장자동화의 미래를 위한 핵심 키워드로 관련 선두 기업들은 에너지, 인간, 친환경, 안전 등의 관점에서 자동화시스템 라인업을 구축하고 있고 이는 장비, 부가장치 등 HW뿐만 아니라 제조공정의 친환경화도 포함하고 있으며 CNC, 제어기, 센서, 유압모터 등 자동화 관련 제품 기술의 급격한 향상으로 제조현장은 무인 자동화라는 패러다임으로 급속히 변화하고 있다.
첨단 산업인 자동차, 반도체 등의 제조 양산라인은 자원(인력, 에너지, 비용 등)을 줄이기 위해 자동화 라인으로 교체하고 있고, IT기반의 솔루션 업체를 중심으로 제품의 품질관리 및 생산성 관리를 위한 제조 공정 실시간 모니터링 및 공정 운용 솔루션의 도입이 확대되고 있다.
하지만 가공라인 자동화 시스템과 공정관리 시스템은 주로 대기업 또는 중견기업 위주로 구축되고 있으며 영세한 중소기업이 도입하기에는 높은 설비 투자비와 오랜 시간 투자가 요구되므로 도입이 어려움이 있다.
따라서 영세한 중소기업의 현장 녹색화, 안전 및 생산성 향상을 위해 꼭 필요한 기능만 탑재한 라이트 버전의 공정 모니터링 및 자동화 시스템이 필요하며, 자동차 부품 산업의 생산성 향상을 위하여 소재 이송, 자동 loading/unloading, 가공 및 검사 등의 제조 공정을 인력의 투입 없이 신속하게 진행할 수 있는 자동화 장치 개발이 요구되고 있으며, 불량제품의 분석, 수율 개선 및 생산성 향상을 위하여 자동화 장치와 연동된 IT 기반의 모니터링 시스템 구축이 필요하고, 결과적으로 대내외 경쟁력을 확보하기 위해서, 자동가공에 의한 생산성을 높이고, 자동연속 가공 및 자동검사 공정의 적용으로 불량률과 인건비를 대폭으로 낮출 수 있는 장치 및 시스템 기술개발이 대두되고 있는 것이 현실이다.
첨부된 도 1은 종래의 밀링 공정을 통한 연료필터의 가공 절차를 도시한 것으로서, 육안을 통한 연료필터의 소재에 대해 수입 검사를 진행하고 수작업으로 밀링 가공기로 이동하게 된다. 이후, 소재를 수작업으로 지그(jig)에 적재하여 밀링 홀 가공절차를 진행하고 수작업으로 세척조에서 세척 후, 선반가공기(#1)로 이동하여 단면 정삭 가공하고 선반가공기(#2) 이동한다.
이후, 육각부 가공을 진행하는데, 면취가공기로 이동하여 디버링 절차를 통해 면취가공절차를 진행하고 Leak tester기로 이동하여 Leak test하고 검사 파트로 이동하게 된다.
상기 절차에 따른 가공절차는 파렛트 소재 입고 후 선삭 설비까지 Box 재포장 후 라인으로 투입해야 하기 때문에 일일 1hr 설비 비가동 시간이 발생하여 비효율적이며, 현장내 파렛트에 소재를 투입해야하기 때문에 공간 활용도가 낮아지고 작업장의 정리가 어렵워 안전사고의 위험이 발생할 수 있고, 작업자가 직접 Loading, Unloading 방식의 수작업으로 설비당 인원 투입이 필요하여 인한 부가적인 인건비가 발생하고, 작업자가 직접 설비 속에서 제품 클램프하는 방식으로 가공 완료품의 절삭유제 분진이 호흡기 흡입으로 인한 산업재해의 발생이 대두되며, 설비 속에서 가공 완료품의 절삭 칩이 발생하여 작업자가 처리시 빈번한 안전사고 발생할 수 있으며, 과도한 검사항목으로 인하여 측정시간 발생과 초보자의 측정오차로 인한 대량의 불량의 위험성이 발생할 수 있고, 작업 형태가 단순반복작업으로 세분화되고 경영합리화 등을 통한 작업강도가 강화됨은 물론 공구 사용이 증가하고, 반복작업과 불편하고 부자연스러운 작업자세, 많은 노동강도, 작업시 요구되는 과도한 힘, 불충분한 휴식, 추운 작업환경, 손과 팔 부위에 작용하는 과도한 진동 등이 원인으로 직업병인 누적외상성질환(Cumulative Trauma Disorders : CTDs )의 발생 가능성이 높다. 또한, 과다한 수작업으로 인해 인력, 위험요인 및 비용 증가, CNC선반 수작업 제품 공급으로 품질 불안정 및 숙련도에 따라 생산성 변동 발생하고, 수작업으로 널링 전조가공 시 손말림 안전사고가 발생하고, 측정오차 및 작업자 부주의에 따른 대량불량 발생과 작업자에 의한 품질산포 수시 발생 공구 교체(수작업) 주기 실수로 인한 품질저하 및 생산성 감소, 과다 공정으로 인한 사이클 타입 증가 (공정단축 요인) 수기 작업일지 작성을 통한 실적 수집으로 생산현황의 체계적인 관리가 되지 않는 문제점이 있다.
이에 따라, 소재의 공급, 가공, 이송 및 검사 등의 공정라인의 자동화 및 자동화 라인의 실시간 모니터링으로 생산 현황과 품질 관리가 가능한 운용시스템의 필요성이 요구된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부품 산업의 생산성 향상을 위하여 소재 이송, 자동 loading 및 unloading, 가공 및 검사 등의 제조 공정을 인력 투입을 최소화하여 신속하게 진행할 수 있어 인건비를 낮출 수 있고, 자동가공에 따라 불량제품의 분석, 수율 개선 및 생산성을 향상할 수 있는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 가공 공정의 녹색화와 안전을 위해 CNC 공작기계에 vacuum system을 도입하여 가공시 발생하는 칩과 절삭유를 suction/분리하여 공장 환경오염을 방지할 수 있는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은, 제어장치, 자동공급장치, 자동검사장치, 절삭/가공장치, 셔틀유닛 및 경보장치가 통신망을 통해 모니터링 단말과 연동하여 CNC 머신의 구동에 따른 자동화 라인을 모니터링할 수 있도록 구성된 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템에 있어서, 제 1 CNC 머신 및 제 2 CNC 머신이 Gantray 타입으로 연결되어 절삭 및 가공을 위한 물품의 공급, 이동, 가공된 물품의 검사와 자동화 라인 모니터링 시스템의 이상 발생시 경보를 구동하거나, 시스템의 상태정보, 절삭 및 가공에 따른 상태정보, 검사의 진행정보 및 장애 발생에 따른 상태정보를 통신망을 통해 모니터링 단말 또는 사용자 단말로 전송하기 위한 제반적인 자동화 라인 모니터일 시스템의 세부적인 동작을 제어하는 제어장치; 상기 제어장치의 제어신호에 따라 절삭 및 가공을 위해 물품을 공급하는 것으로, 두 개의 CNC 머신 가공기를 Gantry Loader 타입으로 연결하여 loading, unloading 및 chucking이 가능하도록 자동화 공정이 가능하여 공정 시간 단축을 위해 제 1 CNC 머신, 제 2 CNC 머신이 각각 두 개의 갠트리(Gantry)로 구성되어 제 1 CNC 머신의 갠트리(Gantry) 1에서 제 2 CNC 머신의 갠트리(Gantry) 2로 물품을 load 하는 자동공급장치; 상기 제어장치(10)의 제어신호에 반응하여 상기 자동공급장치에서 공급되는 물품에 대해 절삭, 홀가공, CNC 밀링 가공의 물품의 가공절차를 진행하는 절삭/가공장치, 상기 제어장치의 제어신호에 따라 상기 자동공급장치에서 공급된 물품이 CNC 머신을 통해 chucking 공정, 칩제거 등의 가공절차가 이루어지면 갠트리(Gantry) 1에서 갠트리(Gantry) 2로 가공품을 전달하는 셔틀유닛, 상기 제어장치(10)의 제어신호에 따라 상기 셔틀유닛을 통해 이송된 가공품의 절삭 및 가공 유무를 내부 알고리즘으로 구성된 절차에 따라 그 이상유무, 적합/부적합에 따른 손실 유무를 검사하는 자동검사장치, 및 상기 제어장치의 제어신호에 반응하여 자동화 시스템의 장애발생시 경광 및 알람 등을 통해 경보신호를 송출하는 것으로 무선모듈을 내장하여 상기 통신망을 통해 사용자 단말로 해당 상태 정보 및 경보정보를 송출하는 경보장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 모니터링 단말 및 상기 통신망과 연동되어 상기 모니터링 단말의 생산관리, 품질관리, 설비가동관리의 리소스의 기준정보를 기초로 데이터 요소 분석 및 요소 간의 모델링 통한 Entity - Relationship의 기반으로 구성되어 데이터 분석을 통해 19개의 엔티티와 엔티티 간 상속 관계 및 연관 관계 도출하고, Entity - Relationship 다이어그램을 통해 엔티티 및 속성 별 데이터 테이블이 설정되고, 19개 엔티티에 대한 속성과 각 속성에 대한 데이터 타입, 초기값, 인덱스가 정의되도록 구성된 데이터베이스(DB)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 자동공급장치는 그리퍼 1은 홀 테스트 및 갠트리 1에서 2로 위치시킬때의 셔틀유닛, 완성된 가공품을 컨베이어에 배출할 때의 그리퍼 형상으로 구성되고, 그리퍼 2는 선삭 공정에 가공품을 로딩, 언로딩할 수 있도록 구성되어 소재의 자동 공급 및 적재에 적용 및 Guide 조절방식에 의한 다양한 소재의 적용이 가능하고, 모듈화로 구현되어 간편한 조작성 및 안정성을 제공하고, 20개의 피치에 최대 140개의 원소재를 운반할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 절삭/가공장치는 물품의 가공 조건에 따라 그리퍼의 동작에 의해 가공품의 위치 및 자세의 변경에 따라 그리퍼의 관절이 회전할 수 있도록 구성되어 그리퍼 1은 홀 테스트 및 갠트리 1에서 2로 위치시킬 때의 셔틀 유닛, 완성된 가공품을 컨베이어에 배출할 때의 그리퍼 형상을 가변적으로 동작되도록 구성하고, 그리퍼 2는 선삭 공정에 가공품을 로딩, 언로딩할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 모니터링 단말은 생산관리, 품질관리, 설비가동관리로 구성되어 핵심 리소스의 기준정보관리와 현장에서 작업자와의 인터페이스를 위한 생산현장 운영 기능을 포함하고, 생산계획을 등록하고 생산현황을 모니터링하여 목표 대비 실적을 관리하고 보고할 수 있도록 생산관리적인 구성이 설정되고, 자동화 라인 내의 검사 장비를 통해 검출된 불량을 설비별, 품목별로 관리하고 단기, 장기 시간대 별로 불량 추이를 분석할 수 있는 품질관리의 구성이 설정되고, 각 설비별로 설비 상태를 모니터링하여 가동과 비가동 시간을 관리하여 설비별 가동률을 분석하고 비가동 원인을 관리 및 지원할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 절삭/가공장치간 이송은 로봇 암의 센서와 서보모터의 동작에 의해 Loading / Unloading을 공압 및 서보제어 방식으로 제어하도록 구성되며, 로봇 암의 센서는 근접센서 방식으로 검출코일에서 발생하는 고주파 자계 내에 검출물체가 접근하며 전자유도 현상에 의해 근접 물체 표면에 유도전류가 흘러 검출 물체내에 에너지 손실이 발생하게 되어 유도전류에 의해 에너지 손실이 발생하게 되면 검출 코일에서 발생하는 발진 진폭이 감쇠 또는 정지하게 되는데 이 진폭의 변화량을 이용하여 검출물체의 유,무를 판별하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은, 부품 산업의 생산성 향상을 위하여 소재 이송, 자동 loading 및 unloading, 가공 및 검사 등의 제조 공정을 인력 투입을 최소화하여 신속하게 진행할 수 있어 인건비를 낮출 수 있고, 자동가공에 따라 불량제품의 분석, 수율 개선 및 생산성을 향상할 수 있어 대내외 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은, 가공 공정의 녹색화와 안전을 위해 CNC 공작기계에 vacuum system을 도입하여 가공시 발생하는 칩과 절삭유를 suction/분리하여 공장 환경오염을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은, 가공 공정 라인에서 가공품의 공급 및 배출 그리고 절삭 가공시의 칩 제거 공정을 자동화하는 기술로 기존의 수작업으로 인한 작업자의 안전 문제 및 수동 공급 시 발생하는 품질 문제를 개선할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은, 검사공정 자동화를 통해 공정상에서 품질문제 발생시 즉시 불량 검출이 가능한 Full Proof의 전수 자동측정을 통해 불량에 대한 검출 공정을 개선할 수 있어 가격과 품질 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은, 자동화 라인의 실시간 모니터링을 통해 현장장비를 실시간으로 제조 현장 데이터를 분석하고 분석된 결과를 가시화하여 생산현황, 품질 관리가 가능한 운용시스템을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은, 부품 하나하나의 신뢰성 확보를 위하여 실시간 품질관리 및 자동화 검사시스템을 도입하여 자동가공 및 검사자동화를 통하여 경쟁력 강화와 유사 ITEM으로의 기술 접목 및 확산을 도모할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래 밀링공정을 통한 연료필터의 가공 절차를 도시한 절차도
도 2는 본 발명에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 구성도
도 3은 도 2에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 세부 구성을 도시한 블록도
도 4는 도 3에 따른 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 구동 절차를 도시한 세부 도식도
도 2는 본 발명에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 구성도
도 3은 도 2에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 세부 구성을 도시한 블록도
도 4는 도 3에 따른 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 구동 절차를 도시한 세부 도식도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 구성도이고, 도 2 을 참조하면, IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은 제 1 CNC 머신, 제 2 CNC 머신, 자동공급장치, 절삭/가공장치, 모니터링 단말로 구성된다.
즉, 두 개의 CNC 머신 가공기를 Gantry Loader 타입으로 연결하여 loading, unloading 및 chucking이 가능하도록 자동화 공정이 가능하여 공정 시간 단축을 위해 제 1 CNC 머신, 제 2 CNC 머신이 각각 두 개의 갠트리(Gantry)로 구성되고, 자동공급장치가 갠트리 1에서 갠트리 2로 가공품을 전달할 셔틀 유닛, 갠트리 2 가공품을 배출 컨베이어로 나눌 수 있고, 갠트리 2는 가공품의 자동 검사 장치를 포함하도록 구성된다.
이때, 갠트리 1과 2의 이송속도는 2.4m/s이며, 최대 스트로크는 8,800mm, 4,800mm로 동작되도록 구성되어 있다.
도 3은 도 2에 따른 자동화 라인 모니터링 시스템의 세부 구성을 도시한 블록도로서, 도 2 내지 도 3을 참조하면, IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은 제어장치(10), 자동공급장치(20), 자동검사장치(30), 절삭/가공장치(40), 셔틀유닛(50), 경보장치(60), 통신망(70), 모니터링 단말(80), 데이터베이스(DB) 및 사용자 단말(100)을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따라 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 구성 및 동작을 상세한 설명을 기술한다.
상기 제어장치(10)는 제 1 CNC 머신 및 제 2 CNC 머신이 Gantray 타입으로 연결되어 절삭 및 가공을 위한 물품의 공급, 이동, 가공된 물품의 검사와 자동화 라인 모니터링 시스템의 이상 발생시 경보를 구동하거나, 시스템의 상태정보, 절삭 및 가공에 따른 상태정보, 검사의 진행정보 및 장애 발생에 따른 상태정보를 통신망(70)을 통해 모니터링 단말(80) 또는 사용자단말(100)로 전송하기 위한 제반적인 자동화 라인 모니터일 시스템의 세부적인 동작을 제어한다.
상기 자동공급장치(20)는 상기 제어장치(10)의 제어신호에 따라 절삭 및 가공을 위해 물품을 공급하는 것으로, 제 1 CNC 머신의 갠트리(Gantry) 1에서 제 2 CNC 머신의 갠트리(Gantry) 2로 물품을 load 하고, 상기 절삭/가공장치(40)는 상기 제어장치(10)의 제어신호에 반응하여 상기 자동공급장치(20)에서 공급되는 물품에 대해 절삭, 홀가공, CNC 밀링 가공 등 물품의 가공절차를 진행하게 된다.
또한, 상기 셔틀유닛(50)은 상기 제어장치(10)의 제어신호에 따라 상기 자동공급장치(20)에서 공급된 물품이 CNC 머신을 통해 chucking 공정, 칩제거 등의 가공절차가 이루어지면 갠트리(Gantry) 1에서 갠트리(Gantry) 2로 가공품을 전달하도록 구성된다.
상기 자동검사장치(30)는 상기 제어장치(10)의 제어신호에 따라 상기 셔틀유닛(50)을 통해 이송된 가공품의 절삭 및 가공 유무를 내부 알고리즘으로 구성된 절차에 따라 그 이상유무, 적합/부적합에 따른 손실 유무를 검사하고, 상기 경보장치(60)는 상기 제어장치(10)의 제어신호에 반응하여 자동화 시스템의 장애발생시 경광 및 알람 등을 통해 경보신호를 송출하는 것으로서, 경보장치(60)는 무선모듈을 내장하여 상기 통신망(70)을 통해 사용자단말(100)로 해당 상태 및 경보정보를 송출하도록 구성된다.
상기 통신망(70)은 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 통신망(70)이 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 통신망(70)은 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 통신망(70)은 상기 제어장치(10)와 유선 또는 무선으로 연동되어 자동공급장치(20)의 물품공급여부, 절삭/가공장치(40)의 물품의 절삭 및 가공여부, 자동검사장치(30)의 물품의 검사유무를 수신하여 연동된 모니터링단말(80) 또는 사용자단말(100) 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
상기 모니터링 단말(80)은 상기 통신망(70)을 통해 전송된 자동공급장치(20), 자동검사장치(30), 절삭/가공장치(40), 셔틀유닛(50) 및 경보장치(60)의 상태정보를 모니터링한다.
한편, 상기 모니터링 단말(80)은 생산관리, 품질관리, 설비가동관리를 포함하여 세부적으로 구성되어 핵심 리소스의 기준정보관리와 현장에서 작업자와의 인터페이스를 위한 생산현장 운영 기능을 포함하고, 생산계획을 등록하고 생산현황을 모니터링하여 목표 대비 실적을 관리하고 보고할 수 있도록 생산관리적인 구성이 설정되고, 자동화 라인 내의 검사 장비를 통해 검출된 불량을 설비별, 품목별로 관리하고 단기, 장기 시간대 별로 불량 추이를 분석할 수 있는 품질관리의 구성이 설정되고, 각 설비별로 설비 상태를 모니터링하여 가동과 비가동 시간을 관리하여 설비별 가동률을 분석하고 비가동 원인을 관리 및 지원할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 데이터베이스(DB)는 상기 모니터링단말(80) 및 상기 통신망(70)과 연동되어 상기 모니터링 단말(80)의 생산관리, 품질관리, 설비가동관리의 리소스의 기준정보를 기초로 데이터 요소 분석 및 요소 간의 모델링 통한 Entity - Relationship의 기반으로 구성된다.
즉, 상기 데이터베이스(DB)는 데이터 분석을 통해 19개의 엔티티와 엔티티 간 상속 관계 및 연관 관계 도출하고, E-R 다이어그램을 통해 엔티티 및 속성 별 데이터 테이블이 설정되고, 19개 엔티티에 대한 속성과 각 속성에 대한 데이터 타입, 초기 값, 인덱스을 상세화하게 정의되도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 데이터베이스(DB)의 구성에 따라 설계 자료, 사용자 및 향후 필요에 따라 추가 개발자간 의사소통 도구로 활용할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 DB라 함은, 각각의 데이터베이스에 대응되는 정보를 저장하는 소프트웨어 및 하드웨어의 기능적 구조적 결합을 의미할 수 있다. DB는 적어도 하나의 테이블로 구현될 수도 있으며, 데이터베이스에 저장된 정보를 검색, 저장, 및 관리하기 위한 별도의 DBMS(Database Management System)을 더 포함할 수도 있다. 또한, 링크드 리스트(linked-list), 트리(Tree), 관계형 데이터베이스의 형태 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 데이터베이스에 대응되는 정보를 저장할 수 있는 모든 데이터 저장매체 및 데이터 구조를 포함한다.
상기 사용자 단말(100)은 휴대가 가능한 모바일 단말이 포함된 것으로서, 본 발명에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 제반적인 상태 정보를 상기 통신망(70)을 통해 원격에서 실시간으로 확인할 수 있으며, 상기 경보장치(60)의 경보신호에 따라 실시간으로 상태에 따른 문제점을 해결할 수 있다.
한편, 보다 세부적으로 본 발명의 상기 자동공급장치(20)의 구성을 살펴보면, 그리퍼 1은 홀 테스트 및 갠트리 1에서 2로 위치시킬때의 셔틀유닛(50), 완성된 가공품을 컨베이어에 배출할 때의 그리퍼 형상으로 구성되고, 그리퍼 2는 선삭 공정에 가공품을 로딩, 언로딩할 수 있도록 구성된다.
즉, 체인피치포켓 타입으로 컨베이어를 이용하여 원소재에 대한 자동 공급이 가능하도록 구성되는데, 이는 소재의 자동 공급 및 적재에 적용 및 Guide 조절방식에 의한 다양한 소재의 적용이 가능하고, 모듈화로 구현되어 간편한 조작성 및 안정성을 제공하고, 20개의 피치에 최대 140개의 원소재를 운반할 수 있도록 구성되어 컨베이어의 이동속도는 각 피치당 6~7초이고, 그 내부 모터는 출력축 회전수 N(rpm)에 따라 감속비를 결정하고 전달함수를 통해 토크를 산출한 후 모터의 용량을 결정하도록 구성되어 있다.
한편, 상기 절삭/가공장치(40)는 가공 중에는 가공 조건에 따라 그리퍼의 동작에 의해 가공품의 위치 및 자세의 변경에 따라 그리퍼의 관절이 회전할 수 있도록 구성되어 그리퍼 1은 홀 테스트 및 갠트리 1에서 2로 위치시킬 때의 셔틀 유닛, 완성된 가공품을 컨베이어에 배출할 때의 그리퍼 형상을 가변적으로 동작되도록 구성하고, 그리퍼 2는 선삭 공정에 가공품을 로딩, 언로딩할 수 있도록 구성된다.
본 발명에 따른 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템은 가공라인 공정은 관련 부품 공정을 위해 두 개의 CNC 선반 가공기를 Gantry타입으로 연결하여 loading, unloading 및 chucking이 가능하도록 자동화 공정으로 구성되고, 자동화 장치 측면에서는 로딩, 언로딩 ->가공 ->측정 -> 선별 가능한 인라인 자동화 시스템으로 구성된다. 따라서, 실시간 공정 모니터링 및 생산 관리 모듈의 자동화 장치가 통합되어 구성되어 있다.
첨부된 도 4는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템의 구동 절차를 도시한 세부 도식도로서, 그 동작을 살펴보면, 생산라인에는 가공장비와 검사장비를 Gantry 타입의 자동화 시스템으로 연계하여 RS-232C 통신을 통해 설비와 연결하고 데이터 수집 장치를 무선랜 기반의 네트워크 환경에 접속할 수 있도록 구성하여 현장정보를 실시간으로 수집할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 실시간으로 수집된 데이터는 상기 통신망(70)을 통해 상기 데이터베이스(DB)(90)에 저장되어 관리되고, 저장된 데이터는 분석과정을 거쳐 설비 가동률, 생산량, 불량률 등을 모니터링하도록 제공되고 관리 및 보고자료로 활용된다.
또한, 모니터링 정보는 생산라인에서 생산 현황판으로도 가시화되고 상기 통신망(70)을 통해 외부 사용자가 조회가 가능하거나, 상기 사용자단말(100)의 접속신호에 따라 해당 모니터링 정보를 조회가 가능하다.
부가적으로 현장에 LED 기반 광통신 모듈과 연계하여 설비의 이상신호가 감지되면 상기 경보장치(60)의 구동에 따른 정보를 접수하여 사용자단말(100) 또는 현장 관리자와 생산라인의 작업자에게 위험상황 공지하여 장애에 따른 문제점을 실시간으로 확인 및 조치할 수 있다.
한편, 상기 절삭/가공장치(40)간 이송은 로봇 암의 센서와 서보모터의 동작에 의해 Loading / Unloading을 공압 및 서보제어 방식으로 제어하도록 구성되며, 로봇 암의 센서는 근접센서 방식으로 검출코일에서 발생하는 고주파 자계 내에 검출물체가 접근하며 전자유도 현상에 의해 근접 물체 표면에 유도전류가 흘러 검출 물체내에 에너지 손실이 발생하게 되며 이 유도전류에 의해 에너지 손실이 발생하게 되면 검출 코일에서 발생하는 발진 진폭이 감쇠 또는 정지하게 되는데 이 진폭의 변화량을 이용하여 검출물체의 유,무를 판별하도록 구성된다.
또한, 가공품의 자동 측정 및 검사를 진행하는 상기 자동검사장치(30)는 포토센서를 사용하는데, 즉, 투과형 포토센서를 사용하여 투광기와 수광기를 동일 광축선상에 서로 마주보게 설치하고 그 사이를 통과하는 검출물체에 의해 광량의 변화가 발생하는 것을 검출하도록 구성되어 0~10 m의 검출 거리를 가지며 응답시간은 1m/s로 빠른 응답속도를 보이며 또한 각 동작에 따른 표시등이 표시되고, 사용 광원은 660nm의 적색 LED를 사용하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 제어장치
20 : 자동공급장치
30 : 자동검사장치 40 : 절삭/가공장치
50 : 셔틀유닛 60 : 경보장치
70 : 통신망 80 : 모니터링단말
90 : 데이터베이스 100 : 사용자단말
30 : 자동검사장치 40 : 절삭/가공장치
50 : 셔틀유닛 60 : 경보장치
70 : 통신망 80 : 모니터링단말
90 : 데이터베이스 100 : 사용자단말
Claims (6)
- 제어장치(10), 자동공급장치(20), 자동검사장치(30), 절삭/가공장치(40), 셔틀유닛(50) 및 경보장치(60)가 통신망(70)을 통해 모니터링 단말(80)과 연동하여 CNC 머신의 구동에 따른 자동화 라인을 모니터링할 수 있도록 구성된 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템에 있어서,
제 1 CNC 머신 및 제 2 CNC 머신이 Gantray 타입으로 연결되어 절삭 및 가공을 위한 물품의 공급, 이동, 가공된 물품의 검사와 자동화 라인 모니터링 시스템의 이상 발생시 경보를 구동하거나, 시스템의 상태정보, 절삭 및 가공에 따른 상태정보, 검사의 진행정보 및 장애 발생에 따른 상태정보를 통신망(70)을 통해 모니터링 단말(80) 또는 사용자 단말(100)로 전송하기 위한 제반적인 자동화 라인 모니터일 시스템의 세부적인 동작을 제어하는 제어장치(10),
상기 제어장치(10)의 제어신호에 따라 절삭 및 가공을 위해 물품을 공급하는 것으로, 두 개의 CNC 머신 가공기를 Gantry Loader 타입으로 연결하여 loading, unloading 및 chucking이 가능하도록 자동화 공정이 가능하여 공정 시간 단축을 위해 제 1 CNC 머신, 제 2 CNC 머신이 각각 두 개의 갠트리(Gantry)로 구성되어 제 1 CNC 머신의 갠트리(Gantry) 1에서 제 2 CNC 머신의 갠트리(Gantry) 2로 물품을 load 하는 자동공급장치(20),
상기 제어장치(10)의 제어신호에 반응하여 상기 자동공급장치(20)에서 공급되는 물품에 대해 절삭, 홀가공, CNC 밀링 가공의 물품의 가공절차를 진행하는 절삭/가공장치(40),
상기 제어장치(10)의 제어신호에 따라 상기 자동공급장치(20)에서 공급된 물품이 CNC 머신을 통해 chucking 공정, 칩제거 등의 가공절차가 이루어지면 갠트리(Gantry) 1에서 갠트리(Gantry) 2로 가공품을 전달하는 셔틀유닛(50),
상기 제어장치(10)의 제어신호에 따라 상기 셔틀유닛(50)을 통해 이송된 가공품의 절삭 및 가공 유무를 내부 알고리즘으로 구성된 절차에 따라 그 이상유무, 적합/부적합에 따른 손실 유무를 검사하는 자동검사장치(30), 및
상기 제어장치(10)의 제어신호에 반응하여 자동화 시스템의 장애발생시 경광 및 알람 등을 통해 경보신호를 송출하는 것으로 무선모듈을 내장하여 상기 통신망(70)을 통해 사용자단말(100)로 해당 상태 정보 및 경보정보를 송출하는 경보장치(60)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 모니터링 단말(80) 및 상기 통신망(70)과 연동되어 상기 모니터링 단말(80)의 생산관리, 품질관리, 설비가동관리의 리소스의 기준정보를 기초로 데이터 요소 분석 및 요소 간의 모델링 통한 Entity - Relationship의 기반으로 구성되어 데이터 분석을 통해 19개의 엔티티와 엔티티 간 상속 관계 및 연관 관계 도출하고, Entity - Relationship 다이어그램을 통해 엔티티 및 속성별 데이터 테이블이 설정되고, 19개 엔티티에 대한 속성과 각 속성에 대한 데이터 타입, 초기값, 인덱스가 정의되도록 구성된 데이터베이스(DB)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 자동공급장치(20)는
그리퍼 1은 홀 테스트 및 갠트리 1에서 2로 위치시킬때의 셔틀유닛(50), 완성된 가공품을 컨베이어에 배출할 때의 그리퍼 형상으로 구성되고, 그리퍼 2는 선삭 공정에 가공품을 로딩, 언로딩할 수 있도록 구성되어 소재의 자동 공급 및 적재에 적용 및 Guide 조절방식에 의한 다양한 소재의 적용이 가능하고, 모듈화로 구현되어 간편한 조작성 및 안정성을 제공하고, 20개의 피치에 최대 140개의 원소재를 운반할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절삭/가공장치(40)는
물품의 가공 조건에 따라 그리퍼의 동작에 의해 가공품의 위치 및 자세의 변경에 따라 그리퍼의 관절이 회전할 수 있도록 구성되어 그리퍼 1은 홀 테스트 및 갠트리 1에서 2로 위치시킬 때의 셔틀 유닛, 완성된 가공품을 컨베이어에 배출할 때의 그리퍼 형상을 가변적으로 동작되도록 구성하고, 그리퍼 2는 선삭 공정에 가공품을 로딩, 언로딩할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 모니터링 단말(80)은
생산관리, 품질관리, 설비가동관리로 구성되어 핵심 리소스의 기준정보관리와 현장에서 작업자와의 인터페이스를 위한 생산현장 운영 기능을 포함하고, 생산계획을 등록하고 생산현황을 모니터링하여 목표 대비 실적을 관리하고 보고할 수 있도록 생산관리적인 구성이 설정되고, 자동화 라인 내의 검사 장비를 통해 검출된 불량을 설비별, 품목별로 관리하고 단기, 장기 시간대 별로 불량 추이를 분석할 수 있는 품질관리의 구성이 설정되고, 각 설비별로 설비 상태를 모니터링하여 가동과 비가동 시간을 관리하여 설비별 가동률을 분석하고 비가동 원인을 관리 및 지원할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절삭/가공장치(40)간 이송은 로봇 암의 센서와 서보모터의 동작에 의해 Loading / Unloading을 공압 및 서보제어 방식으로 제어하도록 구성되며, 로봇 암의 센서는 근접센서 방식으로 검출코일에서 발생하는 고주파 자계 내에 검출물체가 접근하며 전자유도 현상에 의해 근접 물체 표면에 유도전류가 흘러 검출 물체내에 에너지 손실이 발생하게 되어 유도전류에 의해 에너지 손실이 발생하게 되면 검출 코일에서 발생하는 발진 진폭이 감쇠 또는 정지하게 되는데 이 진폭의 변화량을 이용하여 검출물체의 유,무를 판별하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 CNC 머신을 포함한 IT 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템.
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| KR1020130160560A KR20150072896A (ko) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Cnc 머신을 포함한 it 융합형 자동화 라인 모니터링 시스템 |
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| KR20180137707A (ko) | 2017-06-19 | 2018-12-28 | 주식회사 키미이에스 | 지능형 cnc 공작기계 오류 제어 장치 및 방법 |
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2013
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