KR20190072942A - 벤딩시작점 결정 알고리즘을 가지는 스마트 벤딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스마트 벤딩장치(1000)의 제어부(200)는 벤딩을 행하는 모터의 출력을 감지하는 모터출력감지부(18)(30)가 설정된 벤딩시작값 이상의 값을 연속하여 설정된 숫자만큼 감지하면 그때부터 상기 벤딩부(50)의 선회부재(58)를 설정된 시간만큼 정지하고, 이렇게 설정된 시간이 지나면 그때부터 상기 선회각도감지부(60)가 감지한 값에 따른 선회각도를 상기 벤딩부(50)가 벤딩한 각도로 인식하여 상기 벤딩부(50)가 파이프를 휘도록 제어하도록 한다.

Description

벤딩시작점 결정 알고리즘을 가지는 스마트 벤딩장치{Smart bending apparatus having algorithm for determining bending-start point}

본 발명은 스마트 벤딩장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 파이프를 휘는 벤딩장치에 관한 것으로서, 실제 벤딩이 시작되는 순간을 결정하여 그때부터 파이프를 휘는 벤딩각도를 측정하는 벤딩시작점 결정 알고리즘이 탑재된 스마트 벤딩장치에 관한 것이다.

벤딩기는 파이프를 특정각도로 휘는 장치로서, 파이프를 지지하는 지지부와 상기 지지부에 놓인 파이프에 힘을 가하면서 선회하는 선회부재가 제공되어 상기 선회부재가 선회를 하면서 상기 지지부에 놓인 파이프에 힘을 가하여 그 선회각도에 따라 벤딩(bending)을 이루는 기구를 말한다.

통상은 모터부의 구동으로 상기 선회부재가 선회를 하면서 상기 지지부에 놓인 파이프를 휘게 되는데, 이러한 경우 모터부의 기어의 유격이나 벤딩을 이루는 기구의 탄성적 비틀림 등 기구의 고유적 영향으로 입력된 벤딩 각도만큼 휨(벤딩)이 발생하지 않고 오차가 발생하게 되어 이러한 오차를 보상할 필요가 있다.

또한 모터의 특성에 따라 추가적인 오차가 발생하는데, 예를 들어, 서버 모터(server motor) 등을 사용하는 경우 파이프에 힘을 가하는 선회부재가 휨을 마치고 제거되었을 때, 파이프가 탄성적으로 되돌아가는 현상인 스프링 백(spring back)으로 인한 오차가 발생하며, DC 모터를 사용하는 경우 모터부의 관성에 의한 추가적인 회전 등으로 인한 오차가 발생하게 된다.

본 출원인은 이들 경우의 오차를 보상하여 벤딩을 이루는 스마트 벤딩시스템, 스마트 벤딩기 또는 스마트 벤딩기의 내구성 실험장치 등을 출원하였는데, 이들은 내용적으로 벤딩기, 벤딩기의 내구성실험장치, 벤딩특성실험장치 등을 포함하며, 아래 리스트는 관련 출원들을 보인다.

(1) 대한민국 특허출원 제10-2016-0144522호의 "스마트 밴딩 시스템",

(2) 대한민국 특허출원 제10-2016-0179326호의 "포터블 스마트 밴딩 시스템",

(3) 대한민국 특허출원 제10-2017-0036929호의 "벤딩기의 내구성 실험장치 및 그 방법",

(4) 대한민국 특허출원 제10-2017-0147283호의 "현장적합성을 가지는 필드핏 스마트 벤딩기와 그 내구성실험장치"

이들 출원들에 따를 경우, 벤딩을 제어하는 제어부가 제공되는데 이 제어부는 모터의 전류를 감지하는 모터전류감지부가 감지한 모터의 전류가 설정된 벤딩시작전류에 도달한 경우 이때부터를 벤딩의 시작(즉 파이프의 선회각도=0)으로 인식하여 벤딩을 행하게 된다.

상기 벤딩시작전류는 실험을 통하여 구한 실제 벤딩이 시작되는 모터 전류값을 의미한다.

즉 모터부의 기어의 유격이나 벤딩부의 탄성적 뒤틀림 등으로 인하여 모터부의 구동으로 파이프를 휘는 선회부재의 선회에도 불구하고 벤딩이 지연되는데, 이렇게 벤딩이 지연되고 실제로 벤딩이 시작되는 전류값을 실측을 통하여 구하고 이를 상기 제어부에 설정하고, 이 전류 값에 도달하였을 때부터 벤딩이 시작되는 것으로 제어부는 인식을 하는 것이다.

이에 따라, 백래시(back lash) 등 모터부의 기어의 유격이나 벤딩부의 탄성적 뒤틀림 등으로 인한 벤딩각도의 오차를 보상하고 있다.

그런데 설정된 벤딩시작전류 이상의 값이 여러 번 반복되고 설정된 벤딩시작전류가 처음 발생하였을 때가 실제로 벤딩이 시작되는 때가 아닐 수 있다.

이에 따라, 본 발명자는 더욱 신뢰성 있게 벤딩이 시작되는 순간을 결정하고 이로부터 벤딩각도를 측정하여 정밀하게 원하는 벤딩각도로 벤딩을 행할 수 있는 스마트 벤딩장치를 연구하여 본 발명에 이르게 되었다.

본 발명의 목적은 벤딩시작값으로 설정되는 특정값이 여러 번에 걸쳐 반복적으로 발생하는 것에 대하여, 실제로 벤딩이 시작되는 순간을 더욱 신뢰성 있게 결정하여 정밀하게 원하는 벤딩각도로 벤딩을 행할 수 있는 스마트벤딩장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 모터부와; 파이프를 지지하는 지지부와, 상기 모터부의 동력을 받아 선회를 하여 상기 지지부에 놓인 파이프에 힘을 가하여 상기 파이프를 휘는 선회부재를 가지는 벤딩부와; 상기 모터부의 출력을 감지하는 모터출력감지부와; 상기 벤딩부의 선회부재의 선회각도를 감지하는 선회각도감지부와; 상기 벤딩기가 상기 파이프를 휘는 벤딩각도를 입력받는 입력부와; 상기 입력부로 입력된 값과 상기 모터출력감지부가 감지한 값과 상기 선회각도감지부가 감지한 값을 받아 상기 모터부를 제어하여 상기 입력부로 입력된 벤딩각도에 따라 상기 벤딩부가 상기 파이프를 휘도록 제어하는 것으로서, 상기 모터출력감지부가 설정된 벤딩시작값 이상의 값을 연속하여 설정된 숫자만큼 감지하면 그때부터 상기 벤딩부의 선회부재를 설정된 시간만큼 정지하고, 이렇게 설정된 시간이 지나면 그때부터 상기 선회각도감지부가 감지한 값에 따른 선회각도를 상기 벤딩부가 벤딩한 각도로 인식하여 상기 벤딩부가 상기 파이프를 휘도록 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 하는 벤딩시작점 결정 알고리즘을 가지는 스마트 벤딩장치를 제공한다.

본 발명에 따를 경우, 상기 모터출력감지부는 상기 모터부의 토크를 감지하는 토크감지부이고 상기 설정된 벤딩시작값은 설정된 토크값이거나, 또는, 상기 모터출력감지부는 상기 모터부의 전류를 감지하는 모터전류감지부이고 상기 설정된 벤딩시작값은 설정된 모터의 전류값일 수 있다.

본 발명은 실제로 벤딩이 시작되는 순간을 신뢰성 있게 결정하여 정밀하게 원하는 벤딩각도로 벤딩을 행할 수 있는 스마트벤딩장치를 제공한다.

도 1에서 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 벤딩장치의 구성을 보이는 도면;
도 4는 본 발명에 따라 제어부가 벤딩부를 제어하는 과정을 보이는 순서도;
도 5는 본 발명의 제어부가 토크감지부와 모터전류감지부와 선회각도감지부로부터 각각 값을 받아 산출하여 출력한 모터의 토크, 모터의 전류 및 파이프를 휘는 벤딩각도를 보이는 도면;
도 6은 본 발명의 변형예에 따른 스마트 벤딩장치의 구성을 보이는 도면.

이제 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 1에서 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 벤딩장치(1000)의 구성을 보이는 도면이다.

도시된 바와 같이 상기 스마트 벤딩장치(1000)는 모터부(10)와 상기 모터부(10)의 모터의 출력토크를 감지하는 토크감지부(30)와 파이프를 휘는 벤딩부(50)를 가진다.

상기 벤딩부(50)는 모터부(10)의 모터의 동력을 받아 파이프를 휘는 것으인데, 도 2를 참고로, 파이프(8)를 지지하는 지지부(54)와 상기 모터부(10)의 동력을 받아 선회를 하여 상기 지지부(54)에 놓인 파이프(8)에 힘을 가하여 상기 파이프(8)를 휘는 선회부재(58)를 가진다.

또한 상기 모터부(10)의 모터작동 전류를 감지하는 모터전류감지부(18)가 제공되는데, 본 실시예에서 상기 모터전류감지부(18)는 상기 모터부(10)와 일체로 설치되고 있다.

전술한 모터의 출력토크를 감지하는 토크감지부(30)와 모터부(10)의 모터작동 전류를 감지하는 모터전류감지부(18)는 모두 모터부(10)의 출력을 감지하는 것으로서 본 발명에 따른 모터출력감지부가 되는 것인데, 이들은 모두 제공될 수도 있고 이중 어느 하나만 제공될 수도 있다.

또한, 상기 벤딩부(50)의 선회부재(58)의 선회각도를 감지하는 선회각도감지부(60)가 제공된다. 본 실시예에서는 엔코더(encoder)가 설치되어 상기 선회부재(58)의 선회각도를 감지할 수 있다.

본 발명에 따를 경우, 입력부가 제공되어 사용자는 입력인터페이스를 통하여 상기 벤딩부(50)가 상기 파이프(8)를 휘는 벤딩각도를 입력하고, 또한, 필요한 보정값 등을 입력할 수 있게 된다.

보정값은 예를 들어 모터부의 모터가 서버모터인 경우 스프링백에 대한 보정값이나 또는 모터부의 모터가 DC모터인 경우 관성에 의한 추가회전을 보정하기 위한 값이 될 수 있다.

이들 보정값은 사용자가 파이프의 재질 및 직경 등에 따라 개별적으로 입력할 수도 있으며, 다른 경우, 파이프의 재질 및 직경 그리고 휘는 각도 등에 따라 실험적으로 구한 값을 제어부에 설정하여 제어부가 설정된 보정값에 따라 상기 선회부재의 선회각도를 보정할 수 있다.

본 실시예에서, 제어용 컴퓨터(40)를 제공하여 이것으로 입력부의 기능을 하게하고 있다. 즉 제어용 컴퓨터(40)의 모니터에 표시되는 입력인터페이스를 통하여 파이프의 벤딩각도, 보정값 등을 입력하게 된다.

본 발명에 따를 경우, 상기 입력부에 입력된 값과 상기 토크감지부(30) 또는 모터전류감지부(18)가 감지한 값과 그리고 선회각도감지부(60)가 감지한 값을 받아 상기 모터부(10)를 제어하여 상기 입력부로 입력된 벤딩각도에 따라 상기 벤딩부(50)가 파이프를 휘도록 제어하는 제어부(200)가 제공된다.

도 4는 본 발명에 따라 상기 제어부(200)가 상기 벤딩부(50)를 제어하는 과정을 보이는 순서도이다.

우선, 파이프를 휘고 싶은 각도인 벤딩각도(bending angle)가 제어용 컴퓨터(40)를 통하여 입력되는데, 이외 보정값 등이 제어용 컴퓨터(40)를 통하여 입력될 수 있다. (단계 S401)

보정값은, 모터부(10)의 모터가 서버 보터인 경우, 선회부재(58)의 선회에 의하여 파이프(8)에 대한 벤딩이 끝난 후 선회부재(58)가 역으로 회전되어 제거되었을 때 상기 파이프(58)가 탄성적으로 후퇴하여 벤딩각도의 오차가 생긴 것에 대하여 이를 보정하기 위하여 실험적으로 구한 값이 될 수 있다. 즉 스프링 백(spring back)에 의한 오차를 보정하는 값이 보정값의 일예가 된다.

다른 경우, 모터부(10)의 모터가 DC 모터인 경우 모터의 회전관성에 따른 선회부재의 추가선회가 문제될 수 있으며, 이러한 추가회전을 보정하기 위한 값이 보정값이 될 수 있다.

상기 벤딩각도 등이 입력되면 제어부(200)는 모터부(10)를 구동하고 이에 따라 벤딩부(50)의 선회부재(58)가 선회를 시작하게 된다. (단계 S402)

이와 같이 모터부(10)가 구동되면, 상기 토크감지부(30)와 모터전류감지부(18)와 선회각도감지부(60)는 각각 모터의 토크, 모터의 전류 및 선회부재(58)의 선회각도를 감지하고 제어부(200)는 이들 값을 측정하게 된다. (단계 S403)

본 발명에 따른 모터출력감지부로서 상기 토크감지부(30) 또는 모터전류감지부(18) 중 어느 하나만 제공되는 경우, 상기 제어부(200)는 제공된 것으로부터 감지된 값을 측정하게 된다.

예를 들어, 모터전류감지부(18)만이 제공되는 경우, 모터의 작동전류를 측정하게 된다.

다음, 상기 제어부(200)는 설정된 벤딩시작값 이상의 값이 연속하여 설정된 숫자만큼 도달하였는지를 판단한다. (단계 S404)

본 실시예와 같이 모터출력감지부로서 전술한 토크감지부(30)와 모터전류감지부(18)가 모두 제공되는 경우 이들이 감지하는 값 중 어느 하나에 대하여 특정값을 벤딩시작값으로 설정하고 이 값 이상의 값이 연속적으로 설정된 숫자만큼 감지되었는지를 판단한다.

본 실시예의 경우, 벤딩시작값으로 모터의 전류에 대하여 특정값을 설정하고, 이 값 이상의 값이 설정된 숫자만큼 연속적으로 도달하였는지를 판단한다.

예를 들어, 벤딩시작값으로 모터의 전류를 2A로 설정하고 연속적으로 도달하는 숫자로 100을 설정하여, 설정된 2A 이상의 모터전류값이 연속하여 100회를 도달하였는지를 판단한다. (본 명세서에서 특정값 이상이라고 할 경우, 그 값과 그 값보다 더 큰 경우를 포섭하는 것이다.)

만일, 모터출력감지부로서 토크감지부(30)만 제공되는 경우, 모터의 출력토크에 대하여 특정값을 벤딩시작값으로 설정하고 이 값 이상의 값이 연속적으로 설정된 숫자만큼 도달하였는지를 판단한다. 예를 들어, 3Kg-m의 토크를 벤딩시작값으로 하여 설정된 숫자를 100으로 한 경우, 설정된 3Kg-m 이상의 토크가 연속하여 100회를 도달하였는지를 판단한다.

제어부(200)에 설정되는 벤딩시작값과 그 값이 연속하여 도달하는 숫자는 실험을 통하여 구해지게 된다. 즉 파이프의 재질과 직경, 휘는 각도 등에 따라 실측을 통하여 가장 적절한 값을 결정하여 제어부(200)에 설정하게 되는 것이다.

본 발명자의 실험결과, 상기 벤딩시작값 이상의 값이 연속적으로 도달하는 설정된 숫자는 전술한 바와 같이 100이 바람직하다.

상기 제어부(200)는 상기 모터출력감지부가 설정된 벤딩시작값 이상의 값을 연속하여 설정된 숫자만큼 감지한 것으로 판단되면, 상기 제어부(200)는 그때부터 설정된 시간만큼 상기 벤딩부(50)의 선회부재(58)를 정지시킨다. (단계 S405)

즉 제어부(200)는 단계 S404의 설정된 벤딩시작값 이상의 값이 설정된 숫자만큼 연속하여 도달하면, 설정된 시간만큼 상기 벤딩부(50)의 선회부재(58)를 정지시킨다.

이것은 실질적으로는 선회부재(58)가 파이프(8)와 접촉하여 힘을 가하면서 움직이지 않도록 하는 것이다.

상기 모터부(10)의 모터가 서버 모터인 경우 위치제어를 통하여 선회부재(58)를 정지시킬 수 있으며, 상기 모터가 DC 모터인 경우 모터전류를 끊어 선회부재를 정지시킬 수 있다.

이러한 설정시간은 1초, 2초 또는 1초에서 2초사이가 적당하다.

다음, 이와 같이 설정된 시간이 경과하면 제어부(200)는 그때부터 상기 선회각도감지부(60)가 감지한 값을 상기 벤딩부(50)가 벤딩한 각도로 인식하여 상기 벤딩부(50)가 파이프(8)를 휘도록 제어한다.

예를 들어, 상기 제어부(200)는 모터의 전류가 설정된 2A 이상의 값을 연속하여 100회 도달하면 설정된 시간인 1.2초만큼 선회부재(58)를 정지시키고, 설정된 시간인 1.2초가 경과하였을 때의 벤딩각도를 0으로 인식하여 이후 선회되는 각도를 파이프가 휘는 벤딩각도로 인식하여 측정하게 되는 것이다. (단계 S406)

이후 제어부(200)는 파이프(8)를 휘도록 모터의 출력토크를 증가시키고, 측정되는 벤딩각도가 입력된 벤딩각도에 도달하고 더불어 보정값에 따른 보정값에 도달하면 (단계 S407), 상기 제어부(200)는 상기 모터부(10)의 구동을 종료하고 벤딩은 종료된다. (단계 S408)

전술한 바와 같이 상기 보정값은 미리 제어부(200)에 설정되어 별도의 입력없이 그 보정값만큼 보정을 행하도록 할 수 있을 것이다.

본 발명에서, 모터의 출력감지부가 감지한 값이 연속하여 설정된 벤딩시작값 이상의 값에 설정된 숫자만큼 도달하고 이후 모터부를 제어하여 선회부재를 설정된 시간만큼 정지시키고, 이후, 상기 설정된 시간경과 때의 벤딩각도를 0으로 하는 것은 실제로 벤딩이 시작되면 선회부재(58)가 파이프(8)를 밀면서 연속적으로 그 벤딩시작값 이상의 값이 유지될 것이고 이후 설정된 시간만큼 선회부재를 정지시켜, 적어도, 설정된 시간구간 안에서는 실제 벤딩이 이루어지는 것을 보장하기 위한 것이다.

도 5는 상기 제어부(200)가 상기 토크감지부(30)와 모터전류감지부(18)와 선회각도감지부(60)로부터 각각 값을 받아 산출하여 출력한 모터의 토크, 모터의 전류 및 선회부재의 선회에 따른 벤딩각도를 보인다.

도 5에서 선도 510은 시간에 따른 벤딩각도를 보이는 것이고, 선도 520은 시간에 따른 모터의 전류 그리고 토크를 보이는 것이다.

이를 보면 설정된 벤딩시작값 이상의 값이 100회 연속하여 발생하고 이후 실제로 벤딩이 시작되어 증가된 모터의 토크를 1.2초 동안 유지하고 있으며(이 시간동안 선회부재는 정지되어 있다), 이후 벤딩이 시작되는 것으로 연산하여 벤딩각도를 측정하는 것이 보인다.

도 6은 본 발명의 변형예를 보이는 것으로서 현장에 적합하게 휴대하고 다니면서 사용할 수 있는 필드핏(fieldfit) 스마트벤딩기(1000')를 보인다.

이 경우, 모터출력감지부로서 토크감지부(30)는 제공되지 않고, 모터전류감지부(18)만 제공되고, 제어부(200')의 제어프로그램은 외부의 컴퓨터로부터 로딩(loading)되어 설치된다.

따라서 도 3을 참고로 할 경우, 토크감지부(30)와 제어용컴퓨터(40)는 제공되지 않으며, 제어부는 제어프로그램이 외부의 컴퓨터로부터 로딩되어 설치된 것(200')이 제공된다. 이것을 도 7이 보인다.

이와 같이 본 발명은 실제로 벤딩이 시작되는 순간을 신뢰성 있게 결정하여 정밀하게 원하는 벤딩각도로 벤딩을 행할 수 있는 스마트벤딩장치를 제공한다.

1000: 스마트 벤딩장치
10: 모터부
18: 모터전류감지부
30: 토크감지부
50: 벤딩부
60: 선회각도감지부
40: 제어용 컴퓨터

Claims (2)

1. (a) 모터부와;
   (b) 파이프를 지지하는 지지부와, 상기 모터부의 동력을 받아 선회를 하여 상기 지지부에 놓인 파이프에 힘을 가하여 상기 파이프를 휘는 선회부재를 가지는 벤딩부와;
   (c) 상기 모터부의 출력을 감지하는 모터출력감지부와;
   (d) 상기 벤딩부의 선회부재의 선회각도를 감지하는 선회각도감지부와;
   (e) 상기 벤딩기가 상기 파이프를 휘는 벤딩각도를 입력받는 입력부와;
   (f) 상기 입력부로 입력된 값과 상기 모터출력감지부가 감지한 값과 상기 선회각도감지부가 감지한 값을 받아 상기 모터부를 제어하여 상기 입력부로 입력된 벤딩각도에 따라 상기 벤딩부가 상기 파이프를 휘도록 제어하는 것으로서, 상기 모터출력감지부가 설정된 벤딩시작값 이상의 값을 연속하여 설정된 숫자만큼 감지하면 그때부터 상기 벤딩부의 선회부재를 설정된 시간만큼 정지하고, 이렇게 설정된 시간이 지나면 그때부터 상기 선회각도감지부가 감지한 값에 따른 선회각도를 상기 벤딩부가 벤딩한 각도로 인식하여 상기 벤딩부가 상기 파이프를 휘도록 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 하는 벤딩시작점 결정 알고리즘을 가지는 스마트 벤딩장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모터출력감지부는 상기 모터부의 토크를 감지하는 토크감지부이고 상기 설정된 벤딩시작값은 설정된 토크값이거나, 또는, 상기 모터출력감지부는 상기 모터부의 전류를 감지하는 모터전류감지부이고 상기 설정된 벤딩시작값은 설정된 모터의 전류값인 것을 특징으로 하는 벤딩시작점 결정 알고리즘을 가지는 스마트 벤딩장치.

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