KR20190021510A

KR20190021510A - 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법

Info

Publication number: KR20190021510A
Application number: KR1020170105937A
Authority: KR
Inventors: 김경환; 김동환; 안정석
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2019-03-06

Abstract

본 발명은 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법에 관한 것이다. 이는, HMI를 통해, 머시닝센터의 작업 테이블에 위치한 고정부의 높이 값을 입력하여, 고정부를 포함하는 충돌방지영역을 설정하는 Z값입력단계와; 머시닝센터에 귀속되어 사용될 동작부의 작동영역을 설정하는 데이터가공단계와; 가상머신을 통해, 상기 고정부 영역과 동작부 작동영역이 충돌하는지 여부를 파악하는 충돌여부 판단단계와; 상기 충돌여부 판단단계를 통해 충돌이 발생하는 것으로 판단될 때, 제어부에 신호를 전달하여 제어부로 하여금 제어동작을 수행하게 하는 신호전달단계를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법은, 가상머신을 활용하여 +Z값 입력만으로 동작부의 이송에 대한 충돌방지 기능을 실현할 수 있으므로, 세팅 절차가 간편하며 머시닝센터의 효율적인 관리를 가능케 한다.

Description

가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법{Method for setting anti-collision zone of machining center during operation of based by virtual machine}

본 발명은 머시닝센터의 설정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 머시닝센터의 작동 중 고정부와 동작부의 충돌을 방지하기 위한 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법에 관한 것이다.

공업 분야에서 중요하게 사용되는 머시닝센터는, 한 번의 세팅으로 다축 및 다공정 가공을 수행할 수 있는 자동화 장비로서, 보링머신과 밀링머신과 드릴링머신을 통합 구성한 것이다. 이러한 머시닝센터는 자동으로 공구를 교체할 수 있는 자동공구교환장치와 수치제어부를 가지며 수직형 수평형 수직수평형으로 구분된다.

한편, 상기 머시닝센터를 사용함에 있어서, 가공대상물이나 이를 고정하는 홀더 또는 지그 등(이하, 고정부)과, 장비에 귀속된 회전체나 축(이하, 동작부)의 충돌이 발생할 수 있으므로, 머시닝센터의 사용 전, 이러한 충돌의 발생을 방지하기 위한 세팅 작업을 미리 진행하여야 한다.

그런데, 상기한 세팅 작업은, 상기 고정부의 형상을 정의해야 하는 과정으로서, 절차가 복잡하고 입력해야할 데이터가 매우 많아 번거로우며 지루한 작업이어서, 가령, 시간에 쫓기는 경우 제대로 수행되지 않는다.

도 1은 종래 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 설정 방식을 설명하기 위한 블록도이다.

고정부에 대한 동작부의 충돌을 방지하기 위하여 형상정의 시작단계(11)가 시작되면, 고정부의 모양을 규정한 3D모델 존재 여부를 파악한다. 상기 3D모델은 고정부의 모양을 컴퓨터를 통해 모니터에 띄울 수 있는 상태로서, 이를 통해 고정부의 칫수나 모양 정보를 얻을 수 있다.

여하튼 상기 3D모델이 존재한다면, 3D파일경로 입력단계(13)를 통해 컴퓨터에 3D파일의 경로를 입력한다. 이 때 컴퓨터는 머시닝센터와 별개의 컴퓨터 일 수도 있고, 머시닝센터 자체의 컴퓨터 일 수도 있다.

상기 3D모델이 없다면, 형상종류 선택단계(15)와 형상치수 입력단계(17)를 수행한다. 상기 형상종류 선택단계(15) 및 형상치수 입력단계(17)는, 고정부 각각의 형상을 정의하고 또한 각 고정부의 칫수를 구체적으로 입력하는 과정이다. 이러한 과정은, 대상이 간단한 형상을 갖는다 하더라도 입력해야할 데이터의 양이 많고 절차가 복잡한 경우가 대부분이다.

이어서, 형상옵셋 입력단계(19)를 통해 컴퓨터에, 고정부의 형상 옵셋 정보를 입력한 후, 추가할 형상이 존재하는지 여부를 체크한다. 추가할 형상이라 함은 상기 고정부와 관련된 형상이나 칫수를 의미한다.

추가할 형상이 있을 경우 상기 형상정의 시작단계(11)로 돌아가 상기 과정을 반복하고, 없을 경우에는 형상정의 종료단계(21)를 통해 과정을 마친다.

상기한 바와 같이, 고정부에 대한 동작부의 충돌을 방지하기 위한 종래의 방식은, 고정부의 형상과 치수에 기반 하는 것인 이상, 고정부의 칫수를 빠짐없이 입력해야 한다는 번거로움이 있었다. 위에 언급한 바와 같이, 상기 과정은, 입력 데이터의 양이 많고 수학적인 지식이 필요하며 복잡하기 때문에 작업자가 제대로 수행하기가 곤란할 경우가 많다.

국내 공개특허공보 제10-2004-0100445호 (머시닝 센터의 회전 헤드의 충돌 방지장치)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 머시닝 센터에 대한 충돌방지 영역 설정을 위한 사용자 입력 최소화를 통한 편의성 향상이 가능한 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법은, HMI를 통해, 머시닝센터의 작업 테이블에 위치한 고정부의 높이 값을 입력하여, 고정부를 포함하는 충돌방지영역을 설정하는 Z값입력단계와; 머시닝센터에 귀속되어 사용될 동작부의 작동영역을 설정하는 데이터가공단계와; 가상머신을 통해, 상기 고정부 영역과 동작부 작동영역이 충돌하는지 여부를 파악하는 충돌여부 판단단계와; 상기 충돌여부 판단단계를 통해 충돌이 발생하는 것으로 판단될 때, 제어부에 신호를 전달하여 제어부로 하여금 제어동작을 수행하게 하는 신호전달단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신호전달단계에 이어지는 과정으로서, 상기 HMI를 통해 Z값을 재입력하라는 명령을 출력하는 수정메시지출력단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 신호전달단계에 이어지는 과정으로서, 상기 HMI에 입력되어 있는 데이터를 리셋하는 리셋단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수정메시지출력단계와 리셋단계는 제어부에 의해 선택적으로 구현되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 충돌방지 영역은; 테이블의 넓이와, 고정부 상단의 높이 이상의 고도를 갖는 영역인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법은, 가상머신을 활용하여 +Z값 입력만으로 동작부의 이송에 대한 충돌방지 기능을 실현할 수 있으므로, 세팅 절차가 간편하며 머시닝센터의 효율적인 관리를 가능케 한다.

도 1은 종래 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 방식을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법의 컨셉을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정을 위한 구조를 나타내 보인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법을 도시한 블록도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

기본적으로, 후술할 본 실시예에 따른 충돌방지영역 설정방법은, 충돌방지 영역을 설정하기 위하여, 고정부의 형상 특성을 입력하는 것이 아닌, 고정부가 차지하는 기하학적 영역을 입력하는 특징을 갖는다. 이러한 방법은 단지 하나의 입력값만 입력하더라도 충돌방지영역을 정의할 수 있게 함으로써 그만큼 장비의 세팅을 신속 정확하게 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법의 컨셉을 설명하기 위한 도면이다.

가령, 도 2a에 도시한 바와 같이, 머시닝 센터의 테이블(31)에 고정부(33)가 배치되어 있는 경우, 종래에는, 충돌방지영역을 설정하기 위하여, 상기 고정부(33)을 구성하는 지그(33a)와 가공대상물(33b)의 개별적 형상 특성을 입력하여야 하였다.

이를테면, 각 지그(33a)의 형상 타입, 원점좌표, 형상 칫수, 위치 등을 일일이 입력하는 것이다. 가령, 각 지그(33a)가 테이블(31)의 기준점으로부터 얼마의 간격으로 이격되어 있는지, 가로 세로 높이의 사이즈는 얼마인지 등을 하나 하나 빠짐없이 입력하여야 하였다.

이러한 과정은 가공대상물(33b)에서도 마찬가지이다. 특히 가공대상물(33b)은 그 모양이 다양하고 복잡한 경우가 많으므로 상기한 과정은 더욱 번거로우며 많은 입력 시간을 요구한다.

본 실시예에 따른 충돌방지영역 설정방법은, 상기한 복잡한 과정을 생략하여, 상기 테이블(31)의 상면에 대한 높이 Z값만 입력하는 것이다. 상기 Z값은 상기 고정부(33)의 높이와 같은 또는 1cm 정도 큰 물리값이다. 상기 테이블(31)의 넓이와 높이 Z로 구획되는 3차원 공간은, 상기 고정부(33)를 그 내부에 수용할 수 있는 용적의 공간으로서, 그 자체가 충돌방지영역이다. 상기 Z값이 고정부(33)이 높이값을 대신하는 것이다.

이와 같이 본 실시예에 따른 충돌방지영역 설정방법은, 충돌대상, 즉, 고정부(33)의 세세한 사이즈와 위치를 일일이 입력하는 것이 아니라, 테이블(31)상에서의 Z값만 입력하는 것이므로 그만큼 간편하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정을 위한 장치 구성을 나타내 보인 블록도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법을 도시한 블록도이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 충돌방지 영역 설정방법은, Z값입력단계(70), 충돌방지영역 데이터가공단계(72), 충돌여부 판단단계(74), 신호전달단계(76), 수정메시지 출력단계(78), 리셋단계(80)를 포함한다.

먼저, 상기 Z값입력단계(70)는, HMI입력부(50)를 통해, 머시닝센터의 작업 테이블(31)에 위치한 고정부(33)의 높이 값을 입력하여, 충돌방지영역(35)을 설정하는 과정이다. 상기 HMI입력부(50)는 머시닝센터 자체에 위치한 일반적인 HMI이다.

상기 HMI를 통해 입력된 입력값 즉, Z값은 컴퓨터에 저장되고, 컴퓨터는 머시닝센터 테이블의 상면으로부터 높이 Z만큼의 공간을 충돌방지영역(35)으로 기억한다.

이어지는 충돌방지영역 데이터가공단계(72)는, 머시닝센터에 귀속되어 사용될 동작부의 작동영역을 설정하는 과정이다. 이를테면 머시닝센터에 귀속되어 있는 축의 스트로크나 회전체(이하, 동작파트)의 회전경로 또는 테이블의 형상 데이터를 반영시키는 것이다.

머시닝센터에 귀속되어 있는 각 동작파트의 고유한 크기나 움직임 경로 등은 이미 컴퓨터의 데이터가공모듈(52)에 저장되어 있으므로, 사용자는 이를테면 어떤 축이 사용될지 또한 어떤 공구가 어느 경로를 통과할지 등의 데이터 정보만 입력하는 것이다. 이와 같이 입력된 데이터 정보는 데이터가공모듈(52)에서 가공된 후, 상기 Z값과 같은 파일 형식으로 저장된다.

이어서, 상기 컴퓨터에 저장되어 있는 Z값정보와 데이터가공단계를 통해 저장된 데이터정보를 가상머신(54)의 모니터에 띄운 상태로 충돌여부판단단계(74)를 수행한다.

상기 충돌여부 판단단계(74)는, 시뮬레이션 프로그램을 실행하여 상기 귀속파트의 움직임 경로가 상기 충돌방지영역(35)을 침범하는지 시각적으로 확인하는 과정이다. 귀속파트의 경로가 충돌방지영역(35)을 침범한다면, 실제 머시닝센터의 작동시 충돌이 발생할 것이다.

하지만, 시뮬레이션 결과, 귀속파트의 이동경로가 충돌방지영역(35)과 이격되어 있다면 충돌은 없는 것이므로, 머시닝센터를 가동시켜도 무방하다.

상기 충돌이 발생한다고 판단된 경우에는, 신호전달단계(76)를 통해 제어부(56)로 신호를 전달하여 제어부(56)로 하여금 수정메시지 출력단계(78) 또는 리셋단계(80)를 진행하게 한다. 상기 제어부(56)은 머시닝센터 자체의 컴퓨터이다.

상기 수정메시지 출력단계(78)는, 상기 HMI를 통해 Z값을 재입력하라는 명령을 출력하는 과정이다. 작업자는 이러한 메시지를 HMI를 통해 확인 후, 보다 큰 Z값을 입력한다. 이와 같이 Z값이 다시 입력되면 상기 과정이 반복된다.

또한 리셋단계(80)는, 상기 HMI에 입력되어 있는 데이터를 리셋하는 과정이다. 이를테면 입력되었던 Z값은 물론 상기 동작파트 관련 정보도 초기화 하는 과정이다. 리셋단계(80)를 마쳤다면 상기 과정을 처음부터 새로이 진행해야 한다.

상기 수정메시지 출력단계(78)와 리셋단계(80)는 선택적으로 수행되는 것으로서, 어떤 단계를 진행할지는 제어부(56)에 의해 결정된다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:형상정의 시작단계 13:3D파일 경로입력단계
15:형상종류 선택단계 17:형상치수 입력단계
19:형상옵셋 입력단계 21:형상정의 종료단계
31:테이블 33:고정부
33a:지그 33b:가공대상물
35:충돌방지영역 50:MHI입력부
52:데이터가공모듈 54:가상머신
56:제어부 70:Z값입력단계
72:충돌방지영역 데이터가공단계 74:충돌여부 판단단계
76:신호전달단계 78:수정메시지 출력단계
80:리셋단계

Claims

HMI를 통해, 머시닝센터의 작업 테이블에 위치한 고정부의 높이 값을 입력하여, 고정부를 포함하는 충돌방지영역을 설정하는 Z값입력단계와;
머시닝센터에 귀속되어 사용될 동작부의 작동영역을 설정하는 데이터가공단계와;
가상머신을 통해, 상기 고정부 영역과 동작부 작동영역이 충돌하는지 여부를 파악하는 충돌여부 판단단계와;
상기 충돌여부 판단단계를 통해 충돌이 발생하는 것으로 판단될 때, 제어부에 신호를 전달하여 제어부로 하여금 제어동작을 수행하게 하는 신호전달단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법.
제1항에 있어서,
상기 신호전달단계에 이어지는 과정으로서,
상기 HMI를 통해 Z값을 재입력하라는 명령을 출력하는 수정메시지출력단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법.
제1항에 있어서,
상기 신호전달단계에 이어지는 과정으로서,
상기 HMI에 입력되어 있는 데이터를 리셋하는 리셋단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 수정메시지출력단계와 리셋단계는 제어부에 의해 선택적으로 구현되는 것을 특징으로 하는 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법.
제1항에 있어서,
상기 충돌방지 영역은;
테이블의 넓이와, 고정부 상단의 높이 이상의 고도를 갖는 영역인 것을 특징으로 하는 가상머신 기반 머시닝센터의 작동 중 충돌 방지 영역 설정방법.