KR20210062440A - Manufacturing apparatus of machine tool using digital twin and the method thereof - Google Patents

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KR20210062440A
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Abstract

An object of the present invention is to provide a machine tool manufacturing device and manufacturing method using a digital twin, capable of verifying in advance a risk that may occur in a manufactured machine tool by operating the machine tool in a virtual space before actually manufacturing the machine tool using a digital twin. The machine tool manufacturing device using a digital twin of the present invention comprises: a design data storage unit for storing design data of a machine tool, which is a digital twin designed in three dimensions using a design program; a reference value storage unit for storing a reference value for operating the designed machine tool; a control unit for operating the machine tool implemented in a virtual space according to the machine tool design data stored in the design data storage unit according to the reference value stored in the reference value storage unit; and a dynamic verification unit for acquiring processing state data by the designed machine tool during operation by the control unit and determining whether the operation is performed according to the reference value.

Description

디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치 및 제조방법{MANUFACTURING APPARATUS OF MACHINE TOOL USING DIGITAL TWIN AND THE METHOD THEREOF}Machine tool manufacturing device and manufacturing method using digital twin {MANUFACTURING APPARATUS OF MACHINE TOOL USING DIGITAL TWIN AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 트윈 기반의 시뮬레이션을 통해 가상의 공간에서 공작기계를 미리 운전함으로써 공작기계의 제작시 발생하는 문제점을 사전에 검증할 수 있는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a machine tool manufacturing apparatus and a manufacturing method using a digital twin, and more particularly, by operating a machine tool in a virtual space through a digital twin-based simulation in advance, It relates to a machine tool manufacturing apparatus and manufacturing method using a verifiable digital twin.

공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 모재)를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하거나 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다. A machine tool refers to a machine used for the purpose of processing metal or non-metallic material (hereinafter referred to as the base material) into shapes and dimensions using a suitable tool by various cutting or non-cutting processing methods, or adding more precise processing.

이러한 공작기계는 생산성의 향상, 다양한 가공품의 생산을 위해 산업 전반에 걸쳐 자동화 및 수치제어화(Numerical Control)가 급속히 진전되고 있으며, 이에 더해 컴퓨터 수치제어(Computerized Numerical Control)화가 적용되어 산업현장에서는 폭 넓은 수요가 이루어지고 있다.In order to improve productivity and produce various processed products, automation and numerical control are rapidly advancing throughout the industry. In addition, computerized numerical control is applied to the industrial field. There is a wide demand.

일반적으로 공작기계는 공작기계 장비를 제작한 후 컨트롤러를 통해 싸이클 및 동작(Kinematic) 테스트를 진행하게 된다.In general, machine tools perform cycle and kinematic tests through a controller after manufacturing machine tool equipment.

예를 들면, 도 1을 참조하면, 종래의 공작기계 제작 과정은, 공작기계/생산라인을 설계(S1), 공작기계/생산라인의 기구부 제작(S2), 공작기계/생산라인의 제어부 제작(S3), 공작기계/생산라인의 동적 검증 과정(S4)을 순차 거친다. 그 후 공작기계/생산라인을 사용하여 제품을 생산하는 과정에서 문제가 발생하게 되면 그에 대한 서비스(S5)를 제공하는 단계로 이루어진다.For example, referring to FIG. 1, in the conventional machine tool manufacturing process, a machine tool/production line is designed (S1), a machine tool/production line is manufactured (S2), and a machine tool/production line is manufactured ( S3), the machine tool/production line dynamic verification process (S4) is sequentially performed. After that, when a problem occurs in the process of producing a product using a machine tool/production line, it consists of providing a service (S5) for that.

이 경우 공작기계/생산라인의 동적 검증 과정(S4)은 실제 제작된 공작기계/생산라인의 기구부를 이용하여 동적 검증을 하게 되므로, 가공 대상물의 가공량이 설계값에 부합하도록 가공되지 않거나, 장치 간에 충돌이 발생할 위험성이 존재하는 등 여러가지 위험요소가 발생할 수 있다.In this case, the dynamic verification process (S4) of the machine tool/production line performs dynamic verification using the mechanical part of the actually manufactured machine tool/production line. Several risk factors can occur, such as the risk of collision.

또한, 실제 제작된 공작기계/생산라인의 기구부를 이용하여 동적 검증을 하여 문제가 발생할 경우 이를 수정하기가 어려운 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that it is difficult to correct a problem when a problem occurs by performing dynamic verification using the mechanical part of the actually manufactured machine tool/production line.

공작기계에 대한 종래기술로서 대한민국 등록특허 제10-2001308호에는 "공작기계 실시간 피드 제어 시스템 및 그 방법"이 공개되어 있다.As a prior art for machine tools, Korean Patent No. 10-2001308 discloses "a machine tool real-time feed control system and its method".

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디지털 트윈을 이용하여 공작기계를 실제 제작하기 전에 가상의 공간에서 운전을 함으로써 제조된 공작기계에서 발생할 위험성을 미리 검증할 수 있는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치 및 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention was conceived to solve the above-described problems, and a digital twin capable of pre-verifying the risk of a machine tool manufactured by operating in a virtual space before actually manufacturing a machine tool using a digital twin. Its purpose is to provide a machine tool manufacturing apparatus and manufacturing method used.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치는, 설계 프로그램을 이용하여 3차원으로 설계된 디지털 트윈인 공작기계의 설계 데이터가 저장된 설계 데이터 저장부; 상기 설계된 공작기계를 운전하기 위한 기준값을 저장하는 기준값 저장부; 상기 설계 데이터 저장부에 저장된 공작기계 설계 데이터에 따라 가상의 공간에서 구현된 공작기계를 상기 기준값 저장부에 저장된 기준값에 따라 운전하기 위한 제어부; 상기 제어부에 의한 운전시 상기 설계된 공작기계에 의한 가공 상태 데이터를 취득하여, 상기 기준값에 따라 운전이 이루어지는지 여부를 판단하기 위한 동적 검증부를 포함한다.A machine tool manufacturing apparatus using a digital twin of the present invention for achieving the above object comprises: a design data storage unit storing design data of a machine tool, which is a digital twin designed in three dimensions using a design program; A reference value storage unit for storing a reference value for operating the designed machine tool; A control unit for operating a machine tool implemented in a virtual space according to a reference value stored in the reference value storage unit according to the machine tool design data stored in the design data storage unit; And a dynamic verification unit for acquiring processing state data by the designed machine tool during operation by the control unit and determining whether the operation is performed according to the reference value.

상기 설계 데이터 저장부에는 가공대상물을 가공하기 위한 적어도 2개의 가공장치에 대한 설계 데이터가 저장되어 있고; 상기 기준값 저장부에는 상기 적어도 2개의 가공장치의 운전을 위한 기준값이 각각 저장되어 있고; 상기 제어부는 상기 적어도 2개의 가공장치를 각각 운전하기 위한 제어신호를 상기 가공장치에 대응하는 적어도 2개의 채널을 통해 각각 송출하고; 상기 동적 검증부는, 상기 적어도 2개의 가공장치 각각에 의해 정상적으로 가공이 이루어지는지 여부를 판단할 수 있다.The design data storage unit stores design data for at least two processing devices for processing an object to be processed; Each of the reference values for operation of the at least two processing devices is stored in the reference value storage unit; The control unit transmits control signals for operating the at least two processing apparatuses respectively through at least two channels corresponding to the processing apparatuses; The dynamic verification unit may determine whether or not processing is normally performed by each of the at least two processing devices.

본 발명의 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조방법은, a) 공작기계 설계를 위한 설계 프로그램을 이용하여 공작기계를 3차원으로 설계하고 그 설계 데이터가 설계 데이터 저장부에 저장되는 단계; b) 상기 설계된 공작기계를 운전하기 위한 기준값을 기준값 저장부에 저장하는 단계; c) 상기 설계 데이터 저장부에 저장된 공작기계 설계 데이터에 따라 가상의 공간에서 구현된 공작기계를 상기 기준값 저장부에 저장된 기준값에 따라 제어부에 의해 운전이 이루어지는 단계; d) 상기 제어부에 의한 운전시 설계된 공작기계에 의해 정상적으로 가공이 이루어지는지 여부를 동적 검증부에서 판단하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing a machine tool using a digital twin of the present invention comprises the steps of: a) designing a machine tool in three dimensions using a design program for machine tool design and storing the design data in a design data storage unit; b) storing a reference value for operating the designed machine tool in a reference value storage unit; c) operating a machine tool implemented in a virtual space according to the machine tool design data stored in the design data storage unit, by a control unit according to the reference value stored in the reference value storage unit; d) determining, at the dynamic verification unit, whether or not machining is normally performed by the machine tool designed during operation by the control unit.

상기 설계 데이터 저장부에는 가공대상물을 가공하기 위한 적어도 2개의 가공장치에 대한 설계 데이터가 저장되어 있고; 상기 기준값 저장부에는 상기 적어도 2개의 가공장치의 운전을 위한 기준값이 각각 저장되어 있고; 상기 제어부는 상기 적어도 2개의 가공장치를 각각 운전하기 위한 제어신호를 상기 가공장치에 대응하는 적어도 2개의 채널을 통해 각각 송출하고; 상기 동적 검증부는, 상기 적어도 2개의 가공장치 각각에 의해 정상적으로 가공이 이루어지는지 여부를 판단할 수 있다.The design data storage unit stores design data for at least two processing devices for processing an object to be processed; Each of the reference values for operation of the at least two processing devices is stored in the reference value storage unit; The control unit transmits control signals for operating the at least two processing apparatuses respectively through at least two channels corresponding to the processing apparatuses; The dynamic verification unit may determine whether or not processing is normally performed by each of the at least two processing devices.

상기 동적 검증부는 상기 적어도 2개의 가공장치 사이에 충돌이 발생하는지 여부 또는 가공 대상물에 대한 상기 디지털 트윈인 공작기계의 이동량이 부족하거나 과한지 여부를 판단하여 그 결과를 저장하고, 상기 저장된 결과에 따라 상기 설계 데이터 저장부의 설계 데이터를 수정하는 것일 수 있다.The dynamic verification unit determines whether a collision occurs between the at least two processing devices or whether the amount of movement of the digital twin machine tool with respect to the object to be processed is insufficient or excessive, and stores the result, and stores the result according to the stored result. It may be to modify design data of the design data storage unit.

상기 동적 검증부는 가공 대상물에 대한 상기 디지털 트윈인 공작기계의 이동량이 부족하거나 과한지 판단하여 그 결과를 저장하고, 상기 저장된 결과에 따라 상기 설계 데이터 저장부의 설계 데이터를 수정하는 것일 수 있다.The dynamic verification unit may determine whether the amount of movement of the machine tool, which is the digital twin with respect to the object to be processed, is insufficient or excessive, stores the result, and modifies the design data of the design data storage unit according to the stored result.

본 발명에 의하면, 디지털 트윈을 이용하여 공작기계를 실제 제작하기 전에 가상의 공간에서 운전을 함으로써 제조된 공작기계에서 발생할 위험성을 미리 검증할 수 있어 제조비용을 절감할 수 있고, 작업자도 안전한 가상의 환경에서 검증할 수 있어 작업자의 안전성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by operating in a virtual space before actually manufacturing a machine tool using a digital twin, it is possible to verify in advance the risk that occurs in the manufactured machine tool, thereby reducing manufacturing cost, and the operator As it can be verified in the environment, the safety of workers can be improved.

도 1은 종래의 공작기계 제조 과정을 나타낸 흐름도
도 2는 본 발명에 의한 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치의 구성을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 의한 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조 과정을 나타낸 흐름도
도 4는 본 발명에 의한 디지털 트윈을 이용한 공작기계에서 가공 대상물을 가공하는 상태를 보여주는 도면
도 5는 본 발명에 의한 디지털 트윈을 이용한 공작기계에서 가공 대상물을 가공한 결과 과절삭이 이루어진 상태를 보여주는 도면
도 6은 본 발명에 의한 디지털 트윈을 이용한 공작기계에 다중 채널로 모델링된 상태를 보여주는 도면1 is a flow chart showing a conventional machine tool manufacturing process
2 is a view showing the configuration of a machine tool manufacturing apparatus using a digital twin according to the present invention
3 is a flow chart showing a machine tool manufacturing process using a digital twin according to the present invention
4 is a view showing a state of processing an object to be processed in a machine tool using a digital twin according to the present invention
5 is a view showing a state in which overcutting is performed as a result of processing an object to be processed in a machine tool using a digital twin according to the present invention
6 is a view showing a state modeled with multiple channels in a machine tool using a digital twin according to the present invention

이하 본 발명에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하여 본 발명에 의한 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치의 구성에 대해 설명한다.A configuration of a machine tool manufacturing apparatus using a digital twin according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

본 발명의 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치는, 설계 프로그램을 이용하여 3차원으로 설계된 디지털 트윈인 공작기계의 설계 데이터가 저장된 설계 데이터 저장부(200), 상기 설계된 공작기계를 운전하기 위한 기준값을 저장하는 기준값 저장부(300), 상기 설계 데이터 저장부(200)에 저장된 공작기계 설계 데이터에 따라 가상의 공간에서 구현된 공작기계를 상기 기준값 저장부(300)에 저장된 기준값에 따라 운전하기 위한 제어부(400), 상기 제어부(400)에 의한 운전시 상기 설계된 공작기계에 의한 가공 상태 데이터를 취득하여 상기 기준값에 따라 운전이 이루어지는지 여부를 판단하기 위한 동적 검증부(500)를 포함한다.The machine tool manufacturing apparatus using a digital twin of the present invention includes a design data storage unit 200 in which design data of a machine tool, which is a digital twin designed in three dimensions using a design program, is stored, and a reference value for operating the designed machine tool. A reference value storage unit 300 to store, a control unit for operating a machine tool implemented in a virtual space according to the reference value stored in the reference value storage unit 300 according to the machine tool design data stored in the design data storage unit 200 (400), and a dynamic verification unit 500 for determining whether the operation is performed according to the reference value by acquiring processing state data by the designed machine tool during operation by the control unit 400.

상기 설계 프로그램이 저장되는 설계 프로그램 저장부(100)가 더 구비될 수 있다.A design program storage unit 100 in which the design program is stored may be further provided.

상기 공작기계는 주로 금속을 가공하는 기계장치로서, 선반, 밀링머신, 드릴링 머신, 보링 머신 등 다양한 종류를 포함한다. The machine tool is a machine device that mainly processes metal, and includes various types such as lathes, milling machines, drilling machines, and boring machines.

또한, 상기 공작기계는 2 이상의 장치가 구비된 것일 수 있다. 일례로, 공작기계에는 밀링머신과 선반이 구비될 수 있다. 이 경우 제어부(400)에서 밀링머신과 선반에 각각 제어신호를 송출하기 위해 2개의 채널이 구비될 수 있다.In addition, the machine tool may be provided with two or more devices. For example, a machine tool may be equipped with a milling machine and a lathe. In this case, two channels may be provided for the control unit 400 to transmit control signals to the milling machine and the lathe, respectively.

또한, 상기 공작기계는 생산라인이 포함된 것으로 구성할 수도 있다. 즉, 복수의 가공장치가 구비되고, 이러한 복수의 가공장치를 이용하여 일련의 연속된 공정으로 가공하는 생산라인의 의미로 구성할 수 있다.In addition, the machine tool may be configured to include a production line. That is, a plurality of processing devices may be provided, and may be configured in the sense of a production line that processes in a series of continuous processes using such a plurality of processing devices.

디지털 트윈은 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술로서, 다양한 물리적 시스템의 구조, 맥락, 작동을 나타내는 데이터와 정보의 조합으로, 과거와 현재의 운용 상태를 이해하고 미래를 예측할 수 있는 인터페이스라고 할 수 있다. Digital twin is a technology that creates twins of objects in reality on a computer and predicts the results in advance by simulating situations that may occur in reality with a computer.It is a combination of data and information representing the structure, context, and operation of various physical systems. It can be said to be an interface that can understand the past and present operating conditions and predict the future.

본 발명의 경우 공작기계를 컴퓨터에서 가상으로 구현하고 이렇게 가상으로 구현된 공작기계를 실제 동작시와 동일한 조건으로 동작시켜봄으로써 실제 공작기계를 제작할 경우 발생할 수 있는 위험성 등을 미리 예측할 수 있다.In the case of the present invention, by implementing a machine tool virtually on a computer and operating the virtually implemented machine tool under the same conditions as in the actual operation, it is possible to predict in advance the risk that may occur when the actual machine tool is manufactured.

상기 설계 프로그램 저장부(100)에는 설계자가 공작기계를 3차원으로 설계하기 위해 사용하는 설계 프로그램이 저장되어 있다. 상기 설계 프로그램은 상용화된 프로그램인 캐드(CAD) 시스템일 수 있으며, 3차원 모델링이 가능한 다양한 종류의 프로그램일 수 있다.The design program storage unit 100 stores a design program that a designer uses to design a machine tool in three dimensions. The design program may be a commercially available CAD system, and may be various types of programs capable of 3D modeling.

상기 설계 데이터 저장부(200)에는 상기 설계 프로그램을 이용하여 3차원으로 설계된 디지털 트윈인 공작기계의 설계 데이터가 저장된다. 만약 상기 설계된 공작기계에 밀링머신과 선반이 모두 구비된 경우, 상기 설계 데이터 저장부에는 가공대상물을 가공하기 위한 2개의 가공장치인 밀링머신과 선반에 대한 설계 데이터가 모두 저장되어 있다.The design data storage unit 200 stores design data of a machine tool, which is a digital twin designed in three dimensions using the design program. If the designed machine tool is equipped with both a milling machine and a lathe, the design data storage unit stores design data for both a milling machine and a lathe, which are two processing devices for processing an object to be processed.

상기 기준값 저장부(300)에는 상기 3차원으로 설계된 공작기계를 가상의 공간에서 운전하기 위한 기준값이 저장된다. 예를 들어, 가공공구의 이송속도, 스핀들(spindle)의 회전속도, 냉각수 공급량 등 운전조건에 대한 다양한 기준값이 설정되어 기준값 저장부(300)에 저장될 수 있다. 이 경우 운전조건은 사용자에 의해 다양하게 설정될 수 있고, 가공장치의 종류에 따라 운전조건이 상이하게 설정될 수도 있다. 또한, 상기 설계된 공작기계에 밀링머신과 선반 등과 같이 적어도 2개의 가공장치가 모두 구비된 경우, 상기 기준값 저장부에는 상기 적어도 2개의 가공장치의 운전을 위한 기준값이 각각 저장될 수 있다.The reference value storage unit 300 stores a reference value for operating the machine tool designed in three dimensions in a virtual space. For example, various reference values for operating conditions, such as a feed speed of a processing tool, a rotation speed of a spindle, and an amount of coolant supply, may be set and stored in the reference value storage unit 300. In this case, the operating conditions may be variously set by the user, and the operating conditions may be set differently depending on the type of processing device. In addition, when the designed machine tool includes at least two processing devices such as a milling machine and a lathe, the reference value storage unit may store reference values for operating the at least two processing devices, respectively.

상기 제어부(400)는 가상으로 구현된 공작기계의 각 구성부품을 설정된 운전조건으로 제어하기 위한 것으로서, 상기 설계 데이터 저장부(200)에 저장된 공작기계 설계 데이터에 따라 가상의 공간에서 구현된 공작기계를 상기 기준값 저장부(300)에 저장된 다양한 운전조건의 기준값에 따라 운전하기 위한 과정을 제어한다. The control unit 400 is for controlling each component of a virtually implemented machine tool under a set operating condition, and the machine tool implemented in a virtual space according to the machine tool design data stored in the design data storage unit 200 A process for driving is controlled according to reference values of various driving conditions stored in the reference value storage unit 300.

또한, 본 발명의 공작기계가 적어도 2개의 가공장치를 구비한 경우 상기 적어도 2개의 가공장치에 각각 운전을 위한 제어신호를 상기 제어부(400)에서 송출하기 위해 상기 가공장치에 대응하는 개수의 복수의 채널을 구비할 수 있다.In addition, when the machine tool of the present invention is provided with at least two processing devices, a plurality of the number of processing devices corresponding to the processing device in order to transmit control signals for operation from the control unit 400 to the at least two processing devices, respectively. Channels may be provided.

상기 동적 검증부(500)는 상기 제어부(400)에 의한 운전시 상기 설계된 공작기계에 의한 가공 상태 데이터를 취득하여 상기 기준값에 따라 운전이 이루어지는지 여부를 판단하기 위한 것이다. 상기 가공 상태 데이터는 가공공구의 이동량, 가공 대상물의 이동량, 가공이 이루어진 범위 등에 대한 가공상태를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. The dynamic verification unit 500 is for determining whether the operation is performed according to the reference value by acquiring processing state data by the designed machine tool during operation by the control unit 400. The processing state data may include data indicating a processing state of a movement amount of a processing tool, a movement amount of an object to be processed, a range in which processing has been performed, and the like.

또한, 본 발명의 공작기계가 적어도 2개의 가공장치를 구비한 경우 상기 동적 검증부(500)는 상기 적어도 2개의 가공장치 각각에 의해 정상적으로 가공이 이루어지는지 여부를 판단할 수 있다.In addition, when the machine tool of the present invention includes at least two processing devices, the dynamic verification unit 500 may determine whether or not processing is normally performed by each of the at least two processing devices.

상기 설계 프로그램 저장부(100), 설계 데이터 저장부(200), 기준값 저장부(300), 제어부(400), 동적 검증부(500)는 하나의 컴퓨터에 구비될 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 하나 이상이 구비되어 이들이 네트워크로 연결되는 것으로 구성될 수도 있다.The design program storage unit 100, the design data storage unit 200, the reference value storage unit 300, the control unit 400, and the dynamic verification unit 500 may be provided in one computer, or one in a plurality of computers. The above may be provided so that they may be configured to be connected to a network.

도 3을 참조하여 본 발명의 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치를 이용한 제조방법에 대해 설명한다.A manufacturing method using a machine tool manufacturing apparatus using a digital twin of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

단계 S10은 공작기계/생산라인을 설계하는 단계이다. 이 단계는 설계자가 3차원으로 설계 프로그램을 이용하여 공작기계/생산라인을 설계하여 3차원 모델링을 생성하는 단계이다.Step S10 is a step of designing a machine tool/production line. This step is a step in which a designer designs a machine tool/production line using a design program in 3D and creates a 3D modeling.

단계 S20은 공작기계/생산라인 제어부를 제작하는 단계이다. 이 단계는 공작기계/생산라인의 각 구성부품을 가상의 공간에서 설정된 운전 조건으로 제어하기 위한 제어신호를 송출하기 위한 제어구성을 제작하는 단계이다. 이와 같이 제어구성이 구비되면, 후술하는 동적 검증 단계에서 기준값 저장부(300)에 저장된 기준값에 따라 운전을 하게 된다.Step S20 is a step of manufacturing a machine tool/production line control unit. This step is a step of producing a control configuration for transmitting a control signal for controlling each component of the machine tool/production line under the set operating conditions in a virtual space. When the control configuration is provided in this way, the operation is performed according to the reference value stored in the reference value storage unit 300 in the dynamic verification step to be described later.

만약 공작기계가 적어도 2개의 가공장치를 구비한 경우 상기 적어도 2개의 가공장치에 각각 운전을 위한 제어신호를 송출하기 위해 상기 가공장치에 대응하는 복수의 채널을 구성하는 단계가 포함될 수 있다. If the machine tool has at least two processing devices, the step of configuring a plurality of channels corresponding to the processing devices to transmit control signals for operation to the at least two processing devices may be included.

단계 S30은 공작기계/생산라인의 동적 검증이 이루어지는 단계이다. 이 단계는 가상의 공간에서 구현된 공작기계/생산라인을 상기 기준값 저장부(300)에 저장된 기준값에 따라 제어부(400)에 의해 운전이 이루어지고, 상기 운전시 설계된 공작기계/생산라인에 의해 정상적으로 가공이 이루어지는지 여부를 동적 검증부(500)에서 판단하는 단계이다. 이 단계에서 공작기계/생산라인에서 발생할 위험성을 미리 검증할 수 있고, 만약 위험성이 확인된 경우 이를 수정한 후 다음 단계를 진행할 수 있다. 상기 동적 검증은 가상의 공간에서 이루어지게 되므로, 작업자의 안전을 확보한 상태에서 검증이 이루어지게 된다.Step S30 is a step in which dynamic verification of the machine tool/production line is performed. In this step, the machine tool/production line implemented in a virtual space is operated by the control unit 400 according to the reference value stored in the reference value storage unit 300, and is normally operated by the machine tool/production line designed during the operation. In this step, the dynamic verification unit 500 determines whether processing is performed. At this stage, it is possible to pre-verify the risk that may occur in the machine tool/production line, and if the risk is identified, correct it and proceed to the next step. Since the dynamic verification is performed in a virtual space, the verification is performed while ensuring the safety of the operator.

만약 공작기계가 적어도 2개의 가공장치를 구비한 경우, 제어부(400)는 적어도 2개의 가공장치를 각각 제어하기 위한 제어신호를 상기 복수의 채널을 통해 각각 송출하게 된다. 이 경우 상기 동적 검증부(500)는 상기 적어도 2개의 가공장치 각각에 의해 정상적으로 가공이 이루어지는지 여부를 각각 판단할 수 있다. 이 경우 동적 검증부(500)는 기준값이 올바른지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 상기 동적 검증부(500)는 상기 적어도 2개의 가공장치 사이의 충돌 위험성이 있는지 여부를 검증할 수 있다.If the machine tool has at least two processing devices, the control unit 400 transmits control signals for controlling the at least two processing devices, respectively, through the plurality of channels. In this case, the dynamic verification unit 500 may each determine whether or not processing is normally performed by each of the at least two processing devices. In this case, the dynamic verification unit 500 may determine whether the reference value is correct. In addition, the dynamic verification unit 500 may verify whether there is a risk of collision between the at least two processing devices.

단계 S40은 실제 공작기계/생산라인의 기구부를 제작하는 단계이다. 이 단계는 단계 S30에서 위험성 검증이 완료된 경우 실제로 기구부를 제작하게 된다. 상기에서 위험성 검증이 이미 이루어졌으므로, 실제 기구부를 제작한 후 동적 검증을 하는 경우에 비하여 위험도를 현저하게 낮출 수 있고, 그에 따른 비용을 절감할 수 있다.Step S40 is a step of manufacturing a mechanical part of an actual machine tool/production line. In this step, when the risk verification is completed in step S30, the mechanical part is actually manufactured. Since the risk verification has already been performed above, the risk can be significantly lowered compared to the case of performing dynamic verification after the actual mechanical part is manufactured, and the cost can be reduced accordingly.

단계 S50은 제작된 공작기계/생산라인을 이용하여 제품을 생산/가공하는 과정에서 문제가 발생하게 되면 그에 대한 서비스를 제공하는 단계이다. In step S50, if a problem occurs in the process of producing/processing a product using the manufactured machine tool/production line, a service is provided.

도 4는 본 발명에 의한 디지털 트윈을 이용한 공작기계에서 가공 대상물을 가공하는 상태를 보여주는 도면이다. 4 is a view showing a state of processing an object to be processed in a machine tool using a digital twin according to the present invention.

도면부호 21은 가공공구이고, 도면부호 22는 가공 대상물이며, 도면부호 23은 가공 대상물이 설치되는 주축이다. 상기 가공 대상물(22)은 주축(23) 상에서 복수의 축에 대해 경사진 상태로 설치되어 있다. Reference numeral 21 denotes a processing tool, reference numeral 22 denotes an object to be processed, and reference numeral 23 denotes a main shaft on which the object to be processed is installed. The object to be processed 22 is installed on the main shaft 23 in an inclined state with respect to a plurality of shafts.

이 경우 기준값 저장부(300)에는 상기 가공공구(21)의 회전속도, 상기 주축(23)의 이동방향, 이동량 등에 대한 기준값이 설정될 수 있고, 제어부(400)는 상기 기준값에 따라 가공이 이루어지도록 제어를 하게 되고, 상기 제어 결과 Y축 방향으로의 이동량이 부족하게 된 경우 동적 검증부(500)에서는 상기 이동량의 부족에 따른 가공 범위가 축소될 것으로 판단할 수 있고, 그 결과를 저장하게 된다.In this case, the reference value storage unit 300 may set reference values for the rotational speed of the processing tool 21, the movement direction of the main shaft 23, and the amount of movement, and the control unit 400 performs processing according to the reference value. When the amount of movement in the Y-axis direction becomes insufficient as a result of the control, the dynamic verification unit 500 may determine that the processing range will be reduced due to the insufficient amount of movement, and the result is stored. .

도 5는 본 발명에 의한 디지털 트윈을 이용한 공작기계에서 가공 대상물을 가공한 결과 과절삭이 이루어진 상태를 보여주는 도면이다.5 is a view showing a state in which overcutting is performed as a result of processing an object to be processed in a machine tool using a digital twin according to the present invention.

도면부호 31은 가공공구이고, 도면부호 32는 가공 대상물이고, 도면부호 33은 가공공구가 가공 대상물의 가공 범위를 벗어나 가공이 이루어지는 영역을 나타내고 있다. 상기 기준값 저장부(300)에 저장된 기준값에 따라 제어부(400)가 가상의 공간에서 가공을 하게 되는데, 도 5에서와 같이 과절삭이 이루어져 비정상적인 가공이 이루어질 수 있다. 이 경우 동적 검증부(500)에서는 과절삭이 이루어진 상황을 판단하고, 그 결과를 저장하게 된다.Reference numeral 31 denotes a machining tool, 32 denotes an object to be processed, and reference numeral 33 denotes a region in which the machining tool is outside the processing range of the object to be processed. According to the reference value stored in the reference value storage unit 300, the control unit 400 performs processing in a virtual space. As shown in FIG. 5, an abnormal processing may be performed by overcutting. In this case, the dynamic verification unit 500 determines a situation in which overcutting has been performed and stores the result.

도 6은 본 발명에 의한 디지털 트윈을 이용한 공작기계에 다중 채널로 모델링된 상태를 보여주는 도면6 is a view showing a state modeled with multiple channels in a machine tool using a digital twin according to the present invention

도면부호 41과 42는 2개의 가공장치를 나타내고, 도면부호 43과 44는 2개의 가공장치에 의해 각각 가공이 이루어지는 가공 대상물을 나타낸다.Reference numerals 41 and 42 denote two processing apparatuses, and reference numerals 43 and 44 denote processing objects to be processed by the two processing apparatuses, respectively.

상기 가공장치는 일례로, 선반, 밀링머신, 드릴링 머신, 보링 머신 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 제어부(400)는 2개의 채널을 통해 상기 가공장치에 각각 제어신호를 송출하고, 상기 2개의 가공장치 사이에 충돌이 발생하는지 여부를 동적 검증부(500)에서 판단할 수 있다.The processing device may be formed of any one of, for example, a lathe, a milling machine, a drilling machine, and a boring machine. The control unit 400 may transmit a control signal to the processing apparatus through two channels, and determine whether a collision occurs between the two processing apparatuses in the dynamic verification unit 500.

상기와 같이 동적 검증부(500)가 충돌 여부, 가공 적정성, 기준값이 올바른지 여부 등의 위험성을 판단하고, 그 결과를 저장하게 되는데, 상기 저장된 결과에 따라 상기 설계 데이터 저장부(200)의 설계 데이터를 수정할 수 있다. 또는, 상기 저장된 결과에 따라 운전조건의 변경이 필요하다고 판단되면, 기준값 저장부(300)에 저장된 기준값을 수정하여 운전조건의 변경으로 상기 위험성을 제거하는 것으로 구성할 수도 있다.As described above, the dynamic verification unit 500 determines the risk of collision, processing adequacy, and whether the reference value is correct, and stores the result. The design data of the design data storage unit 200 according to the stored result Can be modified. Alternatively, if it is determined that a change in the driving condition is necessary according to the stored result, the risk may be removed by modifying the reference value stored in the reference value storage unit 300 to change the driving condition.

전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.As described above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. It is possible to do so, and this also belongs to the present invention.

21 : 가공공구 22 : 가공 대상물
23 : 주축 41,42 : 가공장치
43,44 : 가공 대상물 100 : 설계 프로그램 저장부
200 : 설계 데이터 저장부 300 : 기준값 저장부
400 : 제어부 500 : 동적 검증부21: machining tool 22: object to be processed
23: main shaft 41,42: processing equipment
43,44: object to be processed 100: design program storage unit
200: design data storage unit 300: reference value storage unit
400: control unit 500: dynamic verification unit

Claims (6)

설계 프로그램을 이용하여 3차원으로 설계된 디지털 트윈인 공작기계의 설계 데이터가 저장된 설계 데이터 저장부;
상기 설계된 공작기계를 운전하기 위한 기준값을 저장하는 기준값 저장부;
상기 설계 데이터 저장부에 저장된 공작기계 설계 데이터에 따라 가상의 공간에서 구현된 공작기계를 상기 기준값 저장부에 저장된 기준값에 따라 운전하기 위한 제어부;
상기 제어부에 의한 운전시 상기 설계된 공작기계에 의한 가공 상태 데이터를 취득하여, 상기 기준값에 따라 운전이 이루어지는지 여부를 판단하기 위한 동적 검증부;
를 포함하는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치A design data storage unit storing design data of a machine tool, which is a digital twin designed in three dimensions using a design program;
A reference value storage unit for storing a reference value for operating the designed machine tool;
A control unit for operating a machine tool implemented in a virtual space according to a reference value stored in the reference value storage unit according to the machine tool design data stored in the design data storage unit;
A dynamic verification unit for acquiring processing state data by the designed machine tool during operation by the control unit and determining whether the operation is performed according to the reference value;
Machine tool manufacturing apparatus using a digital twin including 제1항에 있어서,
상기 설계 데이터 저장부에는 가공대상물을 가공하기 위한 적어도 2개의 가공장치에 대한 설계 데이터가 저장되어 있고;
상기 기준값 저장부에는 상기 적어도 2개의 가공장치의 운전을 위한 기준값이 각각 저장되어 있고;
상기 제어부는 상기 적어도 2개의 가공장치를 각각 운전하기 위한 제어신호를 상기 가공장치에 대응하는 적어도 2개의 채널을 통해 각각 송출하고;
상기 동적 검증부는, 상기 적어도 2개의 가공장치 각각에 의해 정상적으로 가공이 이루어지는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치The method of claim 1,
The design data storage unit stores design data for at least two processing devices for processing an object to be processed;
Each of the reference values for operation of the at least two processing devices is stored in the reference value storage unit;
The control unit transmits control signals for operating the at least two processing apparatuses respectively through at least two channels corresponding to the processing apparatuses;
The dynamic verification unit is a machine tool manufacturing apparatus using a digital twin, characterized in that it determines whether or not processing is normally performed by each of the at least two processing devices. a) 공작기계 설계를 위한 설계 프로그램을 이용하여 공작기계를 3차원으로 설계하고 그 설계 데이터가 설계 데이터 저장부에 저장되는 단계;
b) 상기 설계된 공작기계를 운전하기 위한 기준값을 기준값 저장부에 저장하는 단계;
c) 상기 설계 데이터 저장부에 저장된 공작기계 설계 데이터에 따라 가상의 공간에서 구현된 공작기계를 상기 기준값 저장부에 저장된 기준값에 따라 제어부에 의해 운전이 이루어지는 단계;
d) 상기 제어부에 의한 운전시 설계된 공작기계에 의해 정상적으로 가공이 이루어지는지 여부를 동적 검증부에서 판단하는 단계;
를 포함하는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조방법a) designing a machine tool in three dimensions using a design program for machine tool design, and storing the design data in a design data storage unit;
b) storing a reference value for operating the designed machine tool in a reference value storage unit;
c) operating a machine tool implemented in a virtual space according to the machine tool design data stored in the design data storage unit by a control unit according to a reference value stored in the reference value storage unit;
d) determining, at the dynamic verification unit, whether or not machining is normally performed by the machine tool designed during operation by the control unit;
Machine tool manufacturing method using a digital twin including 제3항에 있어서,
상기 설계 데이터 저장부에는 가공대상물을 가공하기 위한 적어도 2개의 가공장치에 대한 설계 데이터가 저장되어 있고;
상기 기준값 저장부에는 상기 적어도 2개의 가공장치의 운전을 위한 기준값이 각각 저장되어 있고;
상기 제어부는 상기 적어도 2개의 가공장치를 각각 운전하기 위한 제어신호를 상기 가공장치에 대응하는 적어도 2개의 채널을 통해 각각 송출하고;
상기 동적 검증부는, 상기 적어도 2개의 가공장치 각각에 의해 정상적으로 가공이 이루어지는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조방법The method of claim 3,
The design data storage unit stores design data for at least two processing devices for processing an object to be processed;
Each of the reference values for operation of the at least two processing devices is stored in the reference value storage unit;
The control unit transmits control signals for operating the at least two processing apparatuses respectively through at least two channels corresponding to the processing apparatuses;
The dynamic verification unit determines whether or not processing is normally performed by each of the at least two processing devices. 제4항에 있어서,
상기 동적 검증부는 상기 적어도 2개의 가공장치 사이에 충돌이 발생하는지 여부 또는 가공 대상물에 대한 상기 디지털 트윈인 공작기계의 이동량이 부족하거나 과한지 여부를 판단하여 그 결과를 저장하고, 상기 저장된 결과에 따라 상기 설계 데이터 저장부의 설계 데이터를 수정하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치The method of claim 4,
The dynamic verification unit determines whether a collision occurs between the at least two processing devices or whether the amount of movement of the digital twin machine tool with respect to the object to be processed is insufficient or excessive, and stores the result, and stores the result according to the stored result. Machine tool manufacturing apparatus using a digital twin, characterized in that modifying the design data of the design data storage unit 제3항에 있어서,
상기 동적 검증부는 가공 대상물에 대한 상기 디지털 트윈인 공작기계의 이동량이 부족하거나 과한지 판단하여 그 결과를 저장하고, 상기 저장된 결과에 따라 상기 설계 데이터 저장부의 설계 데이터를 수정하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치The method of claim 3,
The dynamic verification unit determines whether the amount of movement of the machine tool, which is the digital twin for the object to be processed, is insufficient or excessive, stores the result, and modifies the design data of the design data storage unit according to the stored result. Machine tool manufacturing device using
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