KR20190047945A - 공작기계의 원점 설정 방법 및 시스템 - Google Patents

공작기계의 원점 설정 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 공작기계의 원점이 자동으로 설정되어 작업 편의성이 향상되고, 공작기계의 원점 설정시 오류가 최소화됨에 따라 작업 효율이 향상되는 공작기계의 원점 설정 방법 및 시스템이 소개된다.

Description

공작기계의 원점 설정 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR SETTING ORIGIN POINT OF MACHINE TOOL}
본 발명은 공작기계의 원점을 자동으로 설정하는 공작기계의 원점 설정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
공작기계는 가공물의 가공을 수행할 수 있도록 X, Y, Z 방향으로 이동되는 이송수단이 구비된다. 이러한 이송수단은 좌표 설정에 따라 동작되며, 좌표 설정방법으로 작업자가 직접 계측용 공구를 이용하여 측정하는 방법과, 프루브 센서를 이용하여 측정하는 방법 등이 있다. 이러한 공작기계의 좌표는 가공물의 중심, 구멍의 중심, 전체 형태에 따라 설정되는 것으로 다양한 경우의 수가 존재하고, 측정된 좌표를 직접 입력하는 절차가 필요하다. 이에 따라, 공작기계의 좌표 설정시, 그 과정이 복잡하고, 많은 시간을 필요로 함에 따라 작업 효율이 저하되는 문제가 있다.
그에 따라, 최근에는 좌표계 원점을 생성하는 프로그램이 제시되고 있는데, 좌표게 설정 프로그램은 작업자가 원하는 좌표계 형태를 선택하고 이를 계산하기 위한 측정 순서를 작업자에게 알려주며 작업자는 그 순서에 따라 측정을 수행하여 좌표계 원점을 도출한다.
그러나 종래의 좌표계 설정 프로그램은 작업자가 직접 좌표계 원점을 수동으로 입력해야하는 번거로움이 있고, 입력과정에서 오류가 발생되는 문제가 있다. 또한, NC 프로그램 변경시 공작물 좌표계를 변경하지 않아 공구 간의 충돌 위험도 존재한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2013-0098738 A (2013.09.05)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 공작기계의 원점이 자동으로 설정되고, 원점 설정시 오류가 최소화되는 공작기계의 원점 설정 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공작기계의 원점 설정 방법은 가공소재에 따른 NC 데이터를 토대로 가공요소를 추출하는 추출단계; NC 데이터에 따른 가공요소를 이용하여 가공소재의 가공시 수행되는 가공공정을 분석하는 분석단계; 분석된 가공공정에 해당되는 가공소재의 형태를 판별하는 판별단계; 및 기저장된 최종 가공품에 대한 데이터를 토대로 판별된 가공소재 형태와 매칭되는 최종 가공품을 도출하고, 도출된 최종 가공품의 원점을 가공소재의 원점으로 설정하는 설정단계;를 포함한다.
추출단계 이전에, 가공소재를 촬영하여 이미지 데이터를 추출하는 촬영단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
촬영단계는 촬영된 가공소재의 형상, 크기, 위치를 도출하는 것을 특징으로 한다.
판별단계는 촬영단계를 통해 추출된 이미지 데이터와 분석단계를 통해 분석된 가공공정을 이용하여 가공소재의 형태를 판별하는 것을 특징으로 한다.
분석단계에서 가공요소는 공작기계의 X,Y,Z좌표값, 회전축 위치, G코드, M코드, Feed, Dwell, RPM 인 것을 특징으로 한다.
분석단계에서 가공공정은 공작기계의 황삭, 중삭, 정삭, 면삭, 잔삭 공정인 것을 특징으로 한다.
설정단계에서 최종 가공품의 원점은 하나 이상이고, 최종 가공품의 하나 이상의 원점과 일치되는 가공소재의 하나 이상의 원점으로 공작기계를 이동시키는 동작단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 공작기계의 원점 설정 시스템은 가공소재에 따른 NC 데이터를 토대로 가공요소를 추출하는 추출모듈; NC 데이터에 따른 가공요소를 이용하여 가공소재의 가공시 수행되는 가공공정을 분석하는 분석모듈; 분석된 가공공정에 해당되는 가공소재의 형태를 판별하는 판별모듈; 및 기저장된 최종 가공품에 대한 데이터를 토대로 판별된 가공소재 형태와 매칭되는 최종 가공품을 도출하고, 도출된 최종 가공품의 원점을 가공소재의 원점으로 설정하는 설정모듈;을 포함한다.
가공소재를 촬영하여 이미지 데이터를 추출하는 촬영모듈;을 더 포함하고, 판별모듈은 촬영모듈을 통해 추출된 이미지 데이터와 분석모듈을 통해 분석된 가공공정을 이용하여 가공소재의 형태를 판별하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 공작기계의 원점 설정 방법 및 시스템은 공작기계의 원점이 자동으로 설정되어 작업 편의성이 향상되고, 공작기계의 원점 설정시 오류가 최소화됨에 따라 작업 효율이 향상된다.
도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 원점 설정 방법의 순서도.
도 3은 도 1에 도시된 공작기계의 원점 설정 시스템의 구성도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공작기계의 원점 설정 방법 및 시스템에 대하여 살펴본다.
본 발명은 공작기계의 원점을 자동으로 설정하기 위한 것으로서, 공작기계를 이동시키는 이송수단, 이송수단에 의해 공작기계가 이동하는 과정에서 위치를 측정하는 위치검출수단, 공작물의 위치를 감지하는 공작물감지수단의 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하였으며, 공작기계의 원점을 설정하는 특징에 대해서 서술한다.
본 발명에 따른 공작기계의 원점 설정 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 가공소재에 따른 NC 데이터를 토대로 가공요소를 추출하는 추출단계(S20); NC 데이터에 따른 가공요소를 이용하여 가공소재의 가공시 수행되는 가공공정을 분석하는 분석단계(S30); 분석된 가공공정에 해당되는 가공소재의 형태를 판별하는 판별단계(S40); 및 기저장된 최종 가공품에 대한 데이터를 토대로 판별된 가공소재 형태와 매칭되는 최종 가공품을 도출하고, 도출된 최종 가공품의 원점을 가공소재의 원점으로 설정하는 설정단계(S50);를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 추출단계(S20), 분석단계(S30), 판별단계(S40), 설정단계(S50)를 통해 공작기계의 원점을 파악하여 자동 설정한다.
즉, 추출단계(S20)를 통해 가공소재에 따른 NC 데이터를 토대로 가공요소를 추출한다. 여기서, NC 데이터는 공작기계의 동작을 제어하기 위한 것으로, 소재 형상 및 최종 가공형상 정보, 공구 및 절삭조건에 따른 가공요소가 설정된다. 이러한 가공요소는 공작기계의 X,Y,Z좌표값, 회전축 위치, G코드, M코드, Feed, Dwell, RPM 등이 될 수 있으며, 공작기계의 사양 및 가공소재에 따라 가공요소가 설정될 수 있다.
이렇게, 추출단계(S20)를 통해 소재 형상 및 가공형상에 따른 가공요소가 추출되면, 가공요소를 이용하여 가공소재의 가공시 수행되는 가공공정을 분석하는 분석단계(S30)를 수행한다.
여기서, 가공공정은 공작기계의 황삭, 중삭, 정삭, 면삭, 잔삭, 포켓, 홀 공정일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 가공소재에 따라 가공요소가 부가될 수 있다. 즉, 분석단계(S30)는 추출단계(S20)를 통해 X,Y,Z좌표값, 회전축 위치, G코드, M코드, Feed, Dwell, RPM 등에 따른 가공요소가 결정되면, 기저장된 가공요소에 따른 가공공정에 대한 데이터베이스를 토대로 가공요소에 해당하는 가공공정을 판별하는 것이다. 이러한 추출단계(S20)와 분석단계(S30)에서 가공요소를 이용하여 가공공정을 분석하고, 분석된 가공공정에 해당되는 가공소재의 형태를 판별하는 것은 신경망 알고리즘에 따른 것으로서, 가공요소에 따른 다양한 인자는 신경망 알고리즘의 입력값이 되고, 가공공정에 따른 다양한 인자는 가중치가 되며, 가공공정을 통해 결정된 최종 가공품은 출력값이 될 수 있다.
이와 더불어, 추출단계(S20) 이전에, 가공소재를 촬영하여 이미지 데이터를 추출하는 촬영단계(S10);를 더 포함할 수 있다. 이러한 촬영단계(S10)는 촬영된 가공소재의 형상, 크기, 위치를 도출할 수 있다. 이렇게, 촬영단계(S10)를 수행하여, 가공소재를 촬영함에 따라 이미지 데이터에 따라서도 좌표를 파악할 수 있다. 즉, 이미지 데이터를 분석하여 가공소재가 존재하는 좌표를 파악할 수 있고, 촬영된 가공소재의 크기 및 형상에 따라 현재 가공소재에 따른 가공소재 데이터값을 도출할 수 있다. 이로 인해, 판별단계(S40)는 추출단계(S20)를 통해 추출된 가공요소와 함께 촬영단계(S10)를 통해 도출된 이미지 데이터를 기저장된 데이터베이스를 토대로 가공요소 및 이미지 데이터를 만족하는 가공공정을 더욱 정확히 판별할 수 있다.
이러한 분석단계(S30) 이후 판별단계(S40)를 수행하여 분석된 가공공정에 해당되는 가공소재의 형태를 판별하도록 한다. 즉, 다양한 가공소재에 따라 해당되는 가공공정이 기저장되는데, 판별단계(S40)에서는 분석단계(S30)에서 결정된 가공공정에 해당하는 가공소재 데이터를 추출하는 것이다. 판별단계(S40)에서 가공소재 데이터는 실제 가공되어야 하는 가공소재의 형상을 분석하기 위한 데이터값으로서, 실제 가공되어야 하는 가공소재의 원점을 찾기 위한 것이다.
상술한 판별단계(S40)가 수행됨에 따라 가공소재 데이터값에 따른 가공소재의 형태가 판별되고, 이후 설정단계(S50)를 수행하여 기저장된 최종 가공품에 대한 데이터를 토대로 판별된 가공소재의 형태와 매칭되는 최종 가공품을 찾도록 한다. 여기서, 최종 가공품에 대한 데이터는 가공소재의 가공 완료된 물품의 데이터로서, 각 가공소재에 따라 최종 가공품에 대한 데이터가 기저장된다. 이를 통해, 설정단계(S50)는 가공하고자 하는 가공소재와 매칭되는 최종 가공품을 선정할 수 있고, 최종 가공품의 원점으로 공작기계의 원점을 설정함으로써 가공소재에 따른 공작기계의 원점을 자동으로 정확히 설정할 수 있다.
이러한 설정단계(S50)에서 최종 가공품의 원점은 하나 이상이 된다. 즉, 최종 가공품의 원점을 다수개 설정하고, 해당 원점을 실제 가공소재와 일치시킴으로써 가공소재의 원점을 보다 정확히 설정할 수 있다.
또한, 설정단계(S50) 이후 최종 가공품의 하나 이상의 원점과 일치되는 가공소재의 하나 이상의 원점으로 공작기계를 이동시키는 동작단계(S60);를 수행함으로써 가공소재의 원점을 작업자가 수동으로 직접 입력할 필요없이 자동적으로 수행되고, 장비운전의 표준화 및 자동화가 가능하며, 가공 에러를 최소화할 수 있다.
한편, 공작기계의 원점 설정 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 가공소재에 따른 NC 데이터를 토대로 가공요소를 추출하는 추출모듈(20); NC 데이터에 따른 가공요소를 이용하여 가공소재의 가공시 수행되는 가공공정을 분석하는 분석모듈(30); 분석된 가공공정에 해당되는 가공소재의 형태를 판별하는 판별모듈(40); 및 기저장된 최종 가공품에 대한 데이터를 토대로 판별된 가공소재 형태와 매칭되는 최종 가공품을 도출하고, 도출된 최종 가공품의 원점을 가공소재의 원점으로 설정하는 설정모듈(50);을 포함한다.
이렇게, 추출모듈(20)을 통해 소재 형상 및 가공형상에 따른 가공요소가 추출되면, 분석모듈(30)을 통해 가공요소를 이용하여 가공소재의 가공시 수행되는 가공공정을 분석한다. 여기서, 분석모듈(30)은 추출모듈(20)을 통해 X,Y,Z좌표값, 회전축 위치, G코드, M코드, Feed, Dwell, RPM 등에 따른 가공요소가 결정되면, 기저장된 가공요소에 따른 가공공정에 대한 데이터베이스를 토대로 가공요소에 해당하는 가공공정을 판별할 수 있다.
한편, 가공소재를 촬영하여 이미지 데이터를 추출하는 촬영모듈(10);을 더 포함하고, 판별모듈(40)은 촬영모듈(10)을 통해 추출된 이미지 데이터와 분석모듈(30)을 통해 분석된 가공공정을 이용하여 가공소재의 형태를 판별할 수 있다. 여기서, 촬영모듈(10)은 카메라 장치가 될 수 있으며, 가공소재를 촬영하여 가공소재의 형상, 크기, 위치를 도출할 수 있다.
이렇게, 촬영모듈(10)을 이용하여 가공소재를 촬영함에 따라 이미지 데이터에 따른 좌표를 파악할 수 있다. 즉, 이미지 데이터를 분석하여 가공소재가 존재하는 좌표를 파악할 수 있고, 촬영된 가공소재의 크기 및 형상에 따라 현재 가공소재에 따른 가공소재 데이터값을 도출할 수 있다. 이로 인해, 판별모듈(40)은 추출모듈(20)을 통해 추출된 가공요소와 함께 촬영모듈(10)을 통해 도출된 이미지 데이터를 기저장된 데이터베이스를 토대로 가공요소 및 이미지 데이터를 만족하는 가공공정을 더욱 정확히 판별할 수 있다.
상술한 판별모듈(40)을 통해 가공소재의 데이터값에 따른 가공소재의 형태가 판별되고, 이후 설정모듈(50)을 통해 기저장된 최종 가공품에 대한 데이터를 토대로 판별된 가공소재의 형태와 매칭되는 최종 가공품을 찾도록 한다. 여기서, 설정모듈(50)에 저장된 최종 가공품에 대한 데이터는 가공소재의 가공 완료된 물품의 데이터로서, 각 가공소재에 따라 최종 가공품에 대한 데이터가 기저장된다. 이를 통해, 설정모듈(50)은 가공하고자 하는 가공소재와 매칭되는 최종 가공품을 선정할 수 있고, 최종 가공품의 원점으로 설정함으로써 가공소재의 원점에 따른 공작기계의 원점을 자동으로 정확히 설정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 공작기계의 원점 설정은 도 2에 도시된 바와 같이, 촬영모듈(10)을 통해 가공소재를 촬영하여 이미지 데이터를 추출한다.(S11) 또한, 소재 형상 및 가공형상에 따른 가공요소를 추출한다.(S12) 이렇게, 이미지 데이터와 가공요소가 수집되면 가공요소 및 이미지 데이터를 만족하는 가공공정을 판별한다.(S13) 이렇게, 가공공정이 판별되면, 설정모듈(50)은 가공공정에 해당하는 가공소재 데이터를 추출한다.(S14) 이에 따라, 가공하고자 하는 가공소재와 매칭되는 최종 가공품을 선정할 수 있고, 최종 가공품의 원점으로 설정함으로써 가공소재의 원점에 따른 공작기계의 원점을 자동으로 정확히 설정할 수 있다.(S15)
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 공작기계의 원점 설정 방법 및 시스템은 공작기계의 원점이 자동으로 설정되어 작업 편의성이 향상되고, 공작기계의 원점 설정시 오류가 최소화됨에 따라 작업 효율이 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S10:촬영단계 S20:추출단계
S30:분석단계 S40:판별단계
S50:설정단계 S60:동작단계
10:촬영모듈 20:추출모듈
30:분석모듈 40:판별모듈
50:설정모듈

Claims (9)

  1. 가공소재에 따른 NC 데이터를 토대로 가공요소를 추출하는 추출단계;
    NC 데이터에 따른 가공요소를 이용하여 가공소재의 가공시 수행되는 가공공정을 분석하는 분석단계;
    분석된 가공공정에 해당되는 가공소재의 형태를 판별하는 판별단계; 및
    기저장된 최종 가공품에 대한 데이터를 토대로 판별된 가공소재 형태와 매칭되는 최종 가공품을 도출하고, 도출된 최종 가공품의 원점을 가공소재의 원점으로 설정하는 설정단계;를 포함하는 공작기계의 원점 설정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    추출단계 이전에, 가공소재를 촬영하여 이미지 데이터를 추출하는 촬영단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 원점 설정 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    촬영단계는 촬영된 가공소재의 형상, 크기, 위치를 도출하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 원점 설정 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    판별단계는 촬영단계를 통해 추출된 이미지 데이터와 분석단계를 통해 분석된 가공공정을 이용하여 가공소재의 형태를 판별하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 원점 설정 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    분석단계에서 가공요소는 공작기계의 X,Y,Z좌표값, 회전축 위치, G코드, M코드, Feed, Dwell, RPM 인 것을 특징으로 하는 공작기계의 원점 설정 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    분석단계에서 가공공정은 공작기계의 황삭, 중삭, 정삭, 면삭, 잔삭 공정인 것을 특징으로 하는 공작기계의 원점 설정 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    설정단계에서 최종 가공품의 원점은 하나 이상이고,
    최종 가공품의 하나 이상의 원점과 일치되는 가공소재의 하나 이상의 원점으로 공작기계를 이동시키는 동작단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 원점 설정 방법.
  8. 가공소재에 따른 NC 데이터를 토대로 가공요소를 추출하는 추출모듈;
    NC 데이터에 따른 가공요소를 이용하여 가공소재의 가공시 수행되는 가공공정을 분석하는 분석모듈;
    분석된 가공공정에 해당되는 가공소재의 형태를 판별하는 판별모듈; 및
    기저장된 최종 가공품에 대한 데이터를 토대로 판별된 가공소재 형태와 매칭되는 최종 가공품을 도출하고, 도출된 최종 가공품의 원점을 가공소재의 원점으로 설정하는 설정모듈;을 포함하는 공작기계의 원점 설정 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    가공소재를 촬영하여 이미지 데이터를 추출하는 촬영모듈;을 더 포함하고,
    판별모듈은 촬영모듈을 통해 추출된 이미지 데이터와 분석모듈을 통해 분석된 가공공정을 이용하여 가공소재의 형태를 판별하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 원점 설정 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130098738A (ko) 2012-02-28 2013-09-05 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 공구 위치의 기준점 설정 방법

Patent Citations (1)

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