KR20210112494A - 포그 컴퓨팅을 이용한 atc 탑재형 브로칭 머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 관한 것으로, 보다 구체적으로 자동공구교환장치(ATC)가 상하좌우 이동을 하여 공구 테이블에 있는 다종의 브로치공구 중 하나를 파지하도록 구비된 ATC 탑재형 브로칭 머신, 상기 ATC 탑재형 브로칭 머신에 부착되어 가공상태 데이터를 생성하는 센서부, PLC 기반으로 장비상태 데이터를 생성하고 상기 ATC 탑재형 브로칭 머신을 제어하는 제어부, 포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 ATC 탑재형 브로칭 머신의 이상여부를 판단하는 Edge 디바이스, 및 클라우드 서버와 연결되어 관리자가 원격에서 모니터링할 수 있도록 하는 Edge 컴퓨터 모듈을 포함하여, 다품종 부품생산이 가능하도록 한 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 관한 것이다.

Description

포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신 {ATC Mounted Broaching Machine using Fog Computing}

본 발명은 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 관한 것으로, 보다 구체적으로 자동공구교환장치(Automatic Tool Changer, ATC)가 탑재된 브로칭 머신을 포그 컴퓨팅 기술로 제어하여 다품종 부품생산이 가능하도록 한 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 관한 것이다.

일반적으로 브로칭 머신은 가공물의 내면 또는 표면을 절삭 가공하는 장치로서, 유압 실린더의 1회 이송행정으로 만들고자 하는 부품의 형상과 가공면의 정밀도를 얻을 수 있는 정밀 가공기계이다.

종래 브로칭 머신은 하나의 부품을 대량생산하기에는 적합하지만, 다양한 형태의 부품을 생산하기 위해서는 툴(Tool)을 교환해야하고, 상기 툴(Tool)을 교환하는데 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

또한, 최근 사물인터넷(IoT) 기술은 제조업에 적극적으로 적용되어, 제조과정에서 발생하는 모든 정보를 디지털화하고 네트워크로 연결하여 원격으로 제어할 수 있도록 하는 스마트 팩토리가 구현되고 있다.

즉, 제조분야에 적용된 사물인터넷(IoT)은 제조과정에서 발생하는 모든 정보를 실시간으로 확보할 수 있도록 하고, 빅데이터, 인공지능, 로봇 기술과 접목되어 기존 가공장비의 지능화가 가능하도록 하고 있다. 예컨대 상기 제조과정에서 발생하는 모든 정보는 빅데이터 분석을 통해 제품설계 개선 및 가공장비의 제어에 활용되어 기존 가공장비의 생산역량을 획기적으로 향상시키고 있다.

관련문헌 1은 환봉 말단부 단면가공용 브로칭 머신에 관한 것으로 다수개의 환봉을 적재하여 일정 시간간격을 두고 하니씩 개별투입하는 환봉투입장치를 포함하는 브로칭 머신에 관한 것이다. 상기 관련문헌 1은 환봉이라는 가공물을 자동적으로 투입 및 이송시켜주는 장치가 포함되어 있어 공정시간을 단축하고 대량생산을 유도할 수 있으나, 일정함 부품형태를 구현할 뿐 다양한 부품형태에 대응하지 못하는 단점이 있다.

또한, 관련문헌 2는 다공정 복합가공장치에 관한 것으로 회전툴에 의한 회전절삭공정과 브로치와 같은 직선툴에 의한 직선절삭공정을 하나의 장비에서 수행할 수 있도록 하는 다공정 복합가공장치에 관한 것이다. 상기 관련문헌 2는 하나의 장비에 회전툴과 직선툴을 구비하여 다공정 처리가 가능하여 공정시간을 단축할 수 있으나, 다양한 부품형태에 신속하게 대응하지 못하고 회전툴과 직선툴의 동작을 모니터링하거나 제어할 수 있는 구성이 구비되어 있지 않는 단점이 있다.

따라서 기존 브로칭 머신의 생산역량을 향상시키고 제조공장의 스마트 팩토리화에 기여하기 위해서, 자동적으로 다품종 부품생산이 가능한 브로칭 머신과 다품종 부품생산과정에서 발생하는 모든 정보를 디지털화하고 네트워크로 연결하여 상기 브로칭 머신을 원격으로 제어할 수 있는 기술이 개발이 필요한 실정이다.

KR 10-0391852 KR 10-2006-0118672

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 다품종 부품생산이 용이하도록 하기 위해서 본체부, 제 1레일부, 제 2레일부, 고정부, 자동공구교환장치를 구비하는 ATC 탑재형 브로칭 머신을 포함하고, 상기 자동공구교환장치를 상하좌우 이동하여 공구 테이블에 구비된 다양한 절삭공구를 자동으로 교환하고 절삭 가공할 수 있도록 하는 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신을 얻는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 다품종 부품생산과정에서 발생하는 모든 정보를 디지털화하고 네트워크로 연결하여 상기 ATC 탑재형 브로칭 머신을 원격으로 제어하기 위해서 상기 ATC 탑재형 브로칭 머신에 Edge 디바이스를 설치하고 상기 Edge 디바이스는 Edge 컴퓨팅 모듈과 연결하여 양방향 통신하는 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신은 유압장치, 절삭유공급장치와 연결되고, 가공물을 고정하는 본체부; 상기 본체부의 길이방향과 수직으로 설치되는 제 1레일부; 상기 본체부 길이방향으로 설치되는 제 2레일부; 상기 제 1레일부에서 움직일 수 있도록 설치되고, 상기 제 2레일부가 상기 본체부의 길이방향으로 이동하지 않도록 파지하는 고정부; 상기 제 2레일부 일측에 연결되고 브로치공구를 파지하는 자동공구교환장치(ATC); 상기 유압장치 내 유압탱크의 유압, 상기 유압장치 내 유압모터의 전류, 상기 절삭유공급장치 내 절삭유의 온도, 상기 본체부의 진동을 측정하여 가공상태 데이터를 생성하는 센서부; PLC 기반으로 상기 브로치공구의 이송속도를 포함하는 장비상태 데이터를 생성하고, 상기 유압장치, 상기 절삭유공급장치, 상기 브로치공구, 상기 고정부, 상기 자동공구교환장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어부; 포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 가공상태 데이터를 실시간으로 모니터링하고 레퍼런스 데이터를 기준으로 이상여부를 판단하는 Edge 디바이스; 및 포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 장비상태 데이터, 상기 가공상태 데이터를 저장 및 분석하고 상기 레퍼런스 데이터를 생성하는 Edge 컴퓨터 모듈;을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 있어서, 상기 센서부는 상기 제어부로 상기 가공상태 데이터를 전송하고, 상기 제어부는 상기 장비상태 데이터와 상기 센서부로부터 전송받은 가공상태 데이터를 상기 Edge 디바이스에 전송하고, 상기 Edge 디바이스는 상기 제어부로부터 전송받은 상기 장비상태 데이터와 상기 가공상태 데이터를 상기 Edge 컴퓨팅 모듈에 전송하고, 상기 Edge 컴퓨팅 모듈로부터 상기 레퍼런스 데이터를 전송받아, 상기 가공상태 데이터가 이상상태로 판단되는 경우에 상기 제어부로 이상상태 알림을 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신은 상기 브로치공구를 교환하는 주축으로부터 이격된 거리에 위치하는 공구 테이블;을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 있어서 상기 공구 테이블은, 다수 개의 포트를 구비하여 상기 포트의 개수만큼 브로치공구를 보관할 수 있고, 실린더와 연결된 교환 암을 구비하여 상기 포트에 보관된 다수 개의 브로치공구 중에서 하나를 파지하고 상기 교환 축까지 이동시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신은 상기 제어부와 연결된 알림부;를 더 제공하고, 상기 제어부가 상기 Edge 디바이스로부터 상기 알림을 전송받으면 상기 알림부가 청각적, 시각적인 방법 중에서 적어도 하나의 방법으로 알림을 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 있어서, 상기 센서부는 유압센서, 온도센서, 전류센서, 진동센서 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 있어서, 상기 Edge 디바이스는 상기 가공상태 데이터가 상기 레퍼런스 데이터를 기준으로 오차범위 이내에 있다면 정상상태라고 판단하고, 상기 레퍼런스 데이터를 기준으로 오차범위를 초과한다면 이상상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신은 상기 Edge 컴퓨팅 모듈과 연결되어 관리자의 원격모니터링이 가능하도록 하고, 제어 데이터가 생성되는 클라우드 서버;를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 있어서, 상기 클라우드 서버는 상기 Edge 컴퓨팅 모듈로부터 상기 레퍼런스 데이터와 상기 장비상태 데이터를 전송받아 관리자가 인지할 수 있도록 출력하고, 관리자에 의하여 입력된 상기 제어 데이터를 상기 Edge 컴퓨팅 모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신에 있어서, 상기 제어 데이터는 상기 Edge 컴퓨팅 모듈로부터 상기 Edge 디바이스로 전송되고, 상기 Edge 디바이스로부터 상기 제어부로 전송되고, 상기 제어부는 상기 전송된 제어 데이터에 기초하여 상기 유압장치, 상기 절삭유공급장치, 상기 브로치공구, 상기 고정부, 상기 자동공구교환장치 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 본 발명은 본체부, 제 1레일부, 제 2레일부, 고정부, 자동공구교환장치를 구비하는 ATC 탑재형 브로칭 머신을 포함하고, 상기 자동공구교환장치를 상하좌우 이동하여 공구 테이블에 구비된 다양한 절삭공구를 자동으로 교환하고 절삭 가공할 수 있도록 구성함으로써, 다품종 부품생산이 용이하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 ATC 탑재형 브로칭 머신에 Edge 디바이스를 설치하고 상기 Edge 디바이스는 Edge 컴퓨팅 모듈과 연결하여 양방향 통신이 가능하도록 구성함으로써, 상기 다품종 부품생산과정에서 발생하는 모든 정보를 디지털화하고 네트워크로 연결하여 상기 ATC 탑재형 브로칭 머신을 원격으로 제어할 수 있고, 제조공장의 스마트 팩토리화에 기여하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신 구성도이다.
도 2는 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신 정면도이다.
도 3은 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신 평면도이다.
도 4는 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신 측면도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신 구성도이다. 도 2는 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신 정면도이다. 도 3은 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신 평면도이다. 도 4는 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신 측면도이다.

도 1과 도 2를 보면, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신은 가공물을 고정하는 본체부(1), 상기 본체부(1)의 길이방향과 수직으로 설치되는 제 1레일부(2), 상기 본체부(1) 길이방향으로 설치되는 제 2레일부(3), 상기 제 1레일부(2)에서 움직일 수 있도록 설치되고, 상기 제 2레일부(3)가 상기 본체부(1)의 길이방향으로 이동하지 않도록 파지하는 고정부(4), 상기 제 2레일부(3) 일측에 연결되고 브로치공구를 파지하는 자동공구교환장치(ATC)(5), 가공상태 데이터를 생성하는 센서부(6), PLC 기반으로 제어하는 제어부(7), 포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 가공상태 데이터를 모니터링하고 레퍼런스 데이터를 기준으로 이상여부를 판단하는 Edge 디바이스(8) 및 포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 장비상태 데이터, 상기 가공상태 데이터를 저장 및 분석하여 레퍼런스 데이터를 생성하는 Edge 컴퓨터 모듈(9)을 포함한다.

보다 상세히 설명해보면, 상기 본체부(1)는 유압장치, 절삭유공급장치와 연결되고, 가공물을 고정한다.

브로칭 머신의 종류에는 수직형과 수평형이 있는데, 가장 바람직하게는 절삭력이 우수하고 설치공간을 작게 차지하는 수직형 브로칭 머신을 기준으로 한다.

또한, 상기 본체부(1)는 상기 유압장치가 연결되는데, 상기 유압장치 내에는 상기 본체부(1)를 동작시키는 작동유, 유압탱크, 유압모터, 유압펌프, 유압밸브가 포함되어 있다. 작동유는 유압탱크에 보관되어 있고, 상기 유압밸브는 작동유의 유량을 제어하여 유체의 이송속도를 조절할 수 있다. 그리고 상기 유압펌프는 유압모터에 의해 구동되고 유압을 생성한다.

또한, 상기 본체부(1)는 상기 절삭유공급장치와 연결되는데, 노즐을 통해서 절삭유가 분사된다. 절삭유는 절삭 가공 시에 발생하는 고열을 냉각하여 브로치공구의 강도를 유지시켜 공구수명의 연장과 가공 정밀도를 유지하는데 영향을 준다.

또한, 상기 본체부(1)는 상기 가공물의 크기에 따라 상기 가공물을 고정하여 절삭가공 시 움직임을 최소화한다. 상기 가공물은 절삭 가공되기 전 상태를 일컫는다.

다음으로, 상기 제 1레일부(2)는 상기 본체부(1)의 길이방향과 수직으로 설치된다. 즉, 상기 제 1레일부(2)는 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)가 상기 본체부(1)를 기준으로 일정거리를 좌우로 움직일 수 있도록 상기 본체부(1)의 길이방향과 수직으로 설치되는 것이다.

이때, 도 1과 같이 상기 제 1레일부(2)의 일측만이 상기 본체부(1)와 인접하게 설치되는데, 이는 상기 제 1레일부(2)의 타측 아래에 공구 테이블(10)을 구비할 수 있는 공간을 마련하기 위함이다.

다음으로, 상기 제 2레일부(3)는 상기 본체부(1) 길이방향으로 설치된다. 즉, 상기 제 2레일부(3)는 상기 자공공구교환장치(ATC)가 상기 본체부(1)를 기준으로 일정거리를 상하로 움직일 수 있도록 상기 본체부(1)의 길이방향으로 설치되는 것이다.

이때, 상기 제 2레일부(3)가 상기 제 1레일부(2)의 일측 말단에 위치하고, 상기 가공물의 고정위치와 일직선이 되는 축을 가공 축이라고 할 수 있다. 그리고 상기 제 2레일부(3)가 상기 제 1레일부(2)의 타측 말단에 위치하고, 상기 공구 테이블(10)의 교환 위치와 일직선이 되는 축을 교환 축이라고 할 수 있다.

다음으로, 상기 고정부(4)는 상기 제 1레일부(2)에서 움직일 수 있도록 설치되고, 상기 제 2레일부(3)가 상기 본체부(1)의 길이방향으로 이동하지 않도록 파지한다.

도 4를 보면, 상기 제 1레일부(2), 상기 제 2레일부(3), 고정부(4)가 연결되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도 4를 보면, 상기 고정부(4)는 상기 제 1레일부(2)에 고정될 수 있도록 설치되나, 상기 제 1레일부(2)를 따라 움직일 수 있도록 롤러 형태로 구성될 수 있다.

그리고 상기 제 2레일부(3)는 상기 고정부(4)를 통과하는 형태로 구성되나, 말단 일측에는 스토퍼를 구비하고, 말단 타측에는 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)가 연결되어 있어 상기 제 2레일부(3)가 상기 고정부(4)로부터 완전히 통과되지 않도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 고정부(4)는 상기 제 2레일부(3)가 상하로 움직일 수 있도록 구비되고, 상기 제 2레일부(3)가 원하는 위치에 고정되도록 상기 제 2레일부(3)를 파지할 수 있다.

다음으로, 도 2를 보면 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)는 상기 제 2레일부(3) 일측에 연결되고 브로치공구를 파지한다.

즉, 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)는 상기 제 2레일부(3) 일측에 연결되어 있으므로, 상기 제 2레일부(3)가 하강/상승하면 상기 제 2레일부(3)와 연결된 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)도 함께 하강/상승한다.

또한, 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)는 상기 교환 축에서 상기 공구 테이블(10) 내 보관된 다수 개의 브로치공구 중 어느 하나를 파지한다.

한편, 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)는 상기 공구 테이블(10) 내 보관된 다수 개의 브로치공구의 일측과 체결되는 체결부를 더 포함할 수 있다. 상기 체결부는 상기 브로치공구의 일측을 걸거나 회전시켜 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)에 단단히 고정되도록 하여, 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)가 상기 브로치공구를 파지했을 때 흔들리거나 각도가 틀어지는 것을 방지하기 위한 것이다.

한편, 상기 본체부(1)는 상기 가공물의 고정위치로 옮겨주는 컨베이어, 상기 가공물의 가공이 완료되면 저장하는 적재부를 더 포함할 수 있다.

다음으로, 도 1을 보면 상기 센서부(6)는 상기 유압장치 내 유압탱크의 유압, 상기 유압장치 내 유압모터의 전류, 상기 절삭유공급장치 내 절삭유의 온도, 상기 본체부(1)의 진동을 측정하여 가공상태 데이터를 생성한다.

또한, 상기 센서부(6)는 유압센서, 온도센서, 전류센서, 진동센서 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로 설명해보면, 상기 유압장치 내 유압탱크 주변에 상기 유압센서가 부착될 수 있고, 상기 유압센서는 상기 유압탱크에서 유압밸브를 지나 유압펌프로 흐르는 유체의 압력을 감지할 수 있다. 상기 유압센서는 유압의 크기에 따라 펄스신호를 달리하여 데이터를 생성할 수 있는 것이다.

또한, 상기 유압장치 내 유압모터 주변에 상기 전류센서가 부착될 수 있고, 상기 전류센서는 상기 유압모터에 입력되는 전류량을 감지할 수 있다. 그리고 상기 전류센서는 상기 유압모터에 입력되는 전류량에 따라 펄스신호를 달리하여 데이터를 생성할 수 있는 것이다.

또한, 상기 절삭유 공급장치 내 절삭유 노즐에 최대한 근접하게 상기 온도센서가 부착될 수 있고, 상기 온도센서는 상기 절삭유 노즐로부터 분사되는 절삭유의 온도를 감지하여 데이터를 생성할 수 있는 것이다.

또한, 가공물을 고정하는 상기 본체부(1)에는 진동센서를 부착될 수 있고, 상기 진동센서는 상기 가공물의 절삭 가공 시 발생하는 진동을 감지하여 데이터를 생성할 수 있는 것이다. 그리고 상기 진동센서는 상기 본체부(1)가 진동되는 정도에 따라 펄스신호를 달리하여 데이터를 생성할 수 있는 것이다.

다시 말하면, 상기 가공상태 데이터는 상기 브로치공구에 의해서 상기 가공물이 가공되는 상태에서 상기 센서부(6)가 생성할 수 있는 모든 데이터를 의미한다. 그리고 상기 가공상태 데이터는 상기 모든 데이터에서 실시간 상태를 분석할 수 있는 유의미한 데이터만을 일컫는다.

즉, 상기 가공상태 데이터는 모든 데이터에서 실시간 가공 상태를 분석할 수 있는 유의미한 유압 데이터, 전류 데이터, 온도 데이터, 진동 데이터가 포함될 수 있다.

또한, 상기 센서부(6)는 상기 제어부(7)로 상기 가공상태 데이터를 전송한다.

다음으로, 도 1을 보면, 상기 제어부(7)는 PLC 기반으로 상기 브로치공구의 이송속도를 포함하는 장비상태 데이터를 생성하고, 상기 유압장치, 상기 절삭유공급장치, 상기 브로치공구, 상기 고정부(4), 상기 자동공구교환장치(ATC)(5) 중 적어도 하나를 제어한다.

상기 장비상태 데이터는 PLC 기반으로 생성된 데이터로 상기 브로치공구의 이송속도가 포함된다. 또한, 상기 장비상태 데이터는 작동유 유량도 포함될 수 있다. 상기 브로치공구의 이송속도는 분당 이송거리(mm)로 표현될 수 있다. 상기 브로치공구의 이송속도는 상기 제어부(7)가 유압밸브를 이용하여 작동유의 유량을 제어함으로써 조절가능하다.

또한, 상기 제어부(7)는 상기 Edge 디바이스(8)와 양방향 통신한다. 상기 제어부(7)는 상기 장비상태 데이터와 상기 센서부(6)로부터 전송받은 상기 가공상태 데이터를 상기 Edge 디바이스(8)에 전송하고, 상기 Edge 디바이스(8)로부터 이상상태 판단 시 이상상태 알림을 전송받는다.

또한, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신은 상기 제어부(7)와 연결된 알림부(20)를 더 포함한다.

앞서 언급한 것과 같이 상기 제어부(7)가 상기 Edge 디바이스(8)로부터 상기 이상상태 알림을 전송받으면 상기 알림부(20)는 청각적, 시각적인 방법 중에서 적어도 하나의 방법으로 알림을 출력할 수 있다. 예컨대, 이상상태 알림음일 수 있고, 빨간색 LED등을 점등할 수도 있다. 그리고 상기 알림부(20)는 알림을 출력함으로써, 공장 내 관리자가 이상상태를 인지하고 사후처리를 할 수 있도록 하기 위함이다.

다음으로, 도 1을 보면, 상기 Edge 디바이스(8)는 포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 가공상태 데이터를 모니터링하고 레퍼런스 데이터를 기준으로 이상여부를 판단한다.

상기 Edge 디바이스(8)는 포그 컴퓨팅 기술기반으로 동작하는데, 여기서 포그 컴퓨팅 기술이란 종래의 트래픽이 과다 발생하고, 신호가 지연되는 단점이 있었던 클라우드 컴퓨팅 기술의 대안으로서, IoT 기반의 디바이스와 근접해서 데이터를 실시간으로 처리하고, 주요 데이터만을 클라우드 또는 서버로 전송하는 기술이다.

즉, 상기 Edge 디바이스(8)는 상기 제어부(7)와 근접하게 설치되어 양방향 통신하고, 주요 데이터만을 상기 Edge 컴퓨터 모듈(9)로 전송하는 것이다. 상기 제어부(7)는 상기 본체부(1) 내부 또는 외부에 설치될 수 있으므로, 상기 Edge 디바이스(8) 역시 상기 본체부(1) 내부 또는 외부에 설치될 수 있다.

또한, 상기 Edge 디바이스(8)는 상기 Edge 컴퓨터 모듈(9)과 양방향 통신할 수 있다. 즉, 상기 Edge 디바이스(8)는 상기 제어부(7)로부터 전송받은 상기 장비상태 데이터와 상기 가공상태 데이터를 상기 Edge 컴퓨팅 모듈(9)에 전송한다. 그리고 상기 Edge 디바이스(8)는 상기 Edge 컴퓨팅 모듈(9)로부터 상기 레퍼런스 데이터를 전송받아 상기 가공상태 데이터가 이상상태로 판단되는 경우에 상기 제어부(7)로 이상상태 알림을 전송한다.

다시 말하면, 상기 Edge 디바이스(8)는 상기 가공상태 데이터가 상기 레퍼런스 데이터를 기준으로 오차범위 이내에 있다면 정상상태라고 판단하고, 상기 레퍼런스 데이터를 기준으로 오차범위를 초과한다면 이상상태로 판단하는 것이다. 이상상태로 판단할 시 상기 제어부(7)에 이상상태 알림을 전송할 수 있다.

예컨대, 상기 Edge 디바이스(8)는 상기 가공상태 데이터에 포함되는 진동 데이터를 모니터링하여 상기 가공물의 가공상태가 불량인지 양질인지 파악할 수 있다. 즉, 상기 Edge 디바이스(8)는 진동 데이터의 실효치(RMS)를 도출하여 진동크기를 모니터링하고, 상기 진동 데이터에 대한 레퍼런스 데이터를 기준으로 진동크기의 급격한 증가 또는 감소 시 이상상태라고 판단할 수 있다. 그리고 상기 Edge 디바이스(8)는 상기 제어부(7)에 ‘가공물 가공상태 불량’이라는 이상상태 알림을 전송할 수 있다.

다음으로, 도 1을 보면, 상기 Edge 컴퓨터 모듈(9)은 포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 장비상태 데이터, 상기 가공상태 데이터를 저장 및 분석하여 레퍼런스 데이터를 생성한다.

우선, 상기 Edge 컴퓨터 모듈(9)은 포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 장비상태 데이터, 상기 가공상태 데이터를 저장한다. 그리고 상기 Edge 컴퓨터 모듈(9)은 일정기간 취합된 상기 장비상태 데이터와 상기 가공상태 데이터를 각각 수학적으로 분석하여 브로치공구 및 브로칭 머신의 관리에 기준이 되는 상기 레퍼런스 데이터를 생성하는 것이다.

즉, 상기 레퍼런스 데이터는 상기 Edge 디바이스(8)에 전송되어 정상상태인지 이상상태인지를 판단하는 기준으로 사용될 수 있고, 관리자가 상기 Edge 컴퓨터 모듈(9)에 접근하여 브로치공구 및 브로칭 머신을 관리하는 기준으로 사용될 수 있는 것이다.

예컨대, 상기 레퍼런스 데이터는 구간별로 생성될 수 있고, 절삭저항구간, 주가상승구간, 복귀대기구간, 공구복귀구간으로 나뉘어 레퍼런스 데이터가 생성될 수 있다.

상기 절삭저항구간은 공구와 가공물 사이의 절삭 저항에 따라 유압의 변화가 발생하는 것이 특징이다. 상기 주가상승구간은 종형 가공에서 볼 수 있으며 절삭은 진행되고 있으나 절삭저항이 작아 유압이 다소 떨어진 것이 특징이다. 상기 복귀대기시간은 가공물의 가공이 완료된 후 대기하여 유압이 매우 떨어진 것이 특징이다. 상기 공구복귀구간은 장비를 원상태로 복귀하여 유압이 급격히 증가하는 것이 특징이다.

즉, 상기 4가지 구간별로 유압에 대한 레퍼런스 데이터가 생성될 수 있는 것이다. 상기 유압에 대한 레퍼런스 데이터를 이용하여 상기 Edge 디바이스(8)는 상기 가공상태 데이터 중 유압 데이터가 각 구간에서 이상상태인지 아닌지 판단할 수 있다.

또한, 상기 Edge 컴퓨터 모듈(9)은 브로치공구 및 브로칭 머신이 가공 시 완성물이 정상상태인지, 불량물-정상소재인지, 불량물-불량소재인지, 무부하상태인지 조건별 레퍼런스 데이터를 생성할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신은 상기 Edge 컴퓨팅 모듈(9)과 연결되어 관리자의 원격모니터링이 가능하도록 하고, 제어 데이터가 생성되는 클라우드 서버(30)를 더 포함한다.

상기 클라우드 서버(30)는 상기 Edge 컴퓨팅 모듈(9)로부터 상기 레퍼런스 데이터와 상기 장비상태 데이터를 전송받아 관리자가 인지할 수 있도록 출력하고, 관리자에 의하여 입력된 상기 제어 데이터를 상기 Edge 컴퓨팅 모듈(9)로 전송한다.

상기 제어 데이터는 상기 Edge 컴퓨팅 모듈(9)로부터 상기 Edge 디바이스(8)로 전송되고, 상기 Edge 디바이스(8)로부터 상기 제어부(7)로 전송된다.

그리고 상기 제어부(7)는 상기 전송된 제어 데이터에 기초하여 PLC 기반으로 상기 유압장치, 상기 절삭유공급장치, 상기 브로치공구, 상기 고정부(4), 상기 자동공구교환장치(ATC)(5) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

또한, 상기 Edge 디바이스(8)로부터 상기 제어 데이터를 전송받은 상기 제어부(7)는 PLC 기반으로 상기 본체부(1)의 전원 등 본체부(1)와 연결되어 있는 다양한 장치들의 동작을 제어할 수 있다.

다음으로 다시 도 2를 보면, 본 발명의 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신은 상기 브로치공구를 교환하는 교환 축으로부터 이격된 거리에 위치하는 공구 테이블(10)을 더 포함한다.

또한, 상기 공구 테이블(10)은 다수 개의 포트를 구비하여 상기 포트의 개수만큼 브로치공구를 보관할 수 있다. 그리고 실린더와 연결된 교환 암을 구비하여 상기 포트에 보관된 다수 개의 브로치공구 중에서 하나를 파지하고 상기 교환 축까지 이동시킬 수 있다.

보다 구체적으로 설명해보면, 상기 교환 축은 상기 고정부(4), 상기 제 2레일부(3)와 함께 움직일 수 있는 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)가 상기 제 1레일부(2)를 움직여서 상기 공구 테이블(10)에 보관된 다수 개의 브로치공구 중에서 하나와 상기 브로치공구를 교환할 수 있는 축이다.

다시 말하면, 상기 교환 축은 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)와 상기 교환 암에 의해서 파지되어 이동된 브로치공구가 일직선이 되는 축이다.

즉, 상기 공구 테이블(10)은 상기 교환 암이 상기 브로치공구를 교환 축까지 도달할 수 있는 거리만큼 상기 본체부(1)로부터 이격되어 위치하는 것이다.

가장 바람직하게, 상기 공구 테이블(10)은 매거진 타입이다. 일반적으로 매거진 타입은 장치 내 공구의 수납 및 저장 공간이 구비되는 것을 의미한다.

즉, 상기 공구 테이블(10)은 다수 개의 포트를 구비하여 상기 포트의 개수만큼 브로치공구를 보관할 수 있다. 도 3을 보면 본 실시예에서는 6개의 포트가 구비되어 6개의 브로치공구를 보관할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 필요시 포트의 개수가 가감되어 브로치공구를 보관할 수 있는 공간의 개수를 조절할 수 있다.

또한, 상기 공구 테이블(10)은 실린더와 연결된 교환 암을 구비할 수 있다. 그리고 상기 교환 암은 상기 실린더로부터 얻은 압력으로 포트에 보관된 다수 개의 브로치공구 중에서 하나를 파지할 수 있다. 그리고 상기 교환 암은 파지된 브로치공구를 상기 교환 축까지 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 교환 암은 상하방향 또는 좌우방향으로 분리하여 움직일 수도 있고, 상하좌우방향으로 동시에 부드럽게 움직일 수도 있다.

앞서 언급한 내용을 바탕으로 상기 공구 테이블(10)과 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)에 의해서 자동으로 공구가 교환되는 것을 설명해보면, 우선 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)가 교환 축으로 이동한다. 그러면 상기 공구 테이블(10)의 상기 교환 암이 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)가 기 파지한 상기 브로치공구를 파지하고 비워져 있는 포트로 이동시켜 보관할 수 있다.

그리고 상기 공구 테이블(10)의 상기 교환 암은 상기 다수 개의 포트에 보관되어 있는 다수 개의 브로치공구 중에서 필요한 브로치 공구를 파지하고 교환 축까지 이동시킨다. 그러면 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)는 상기 교환 암에 의해서 이동된 브로치 공구를 파지한다.

이로써, 상기 자동공구교환장치(ATC)(5)가 파지한 상기 브로치공구는 상기 교환 암에 의해서 이동된 브로치공구로 자동적으로 교환될 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 본 발명은 종래 대량생산만이 가능했던 브로칭 머신을 다품종 부품생산이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 다품종 부품생산과정에서 발생하는 모든 정보를 디지털화하고 네트워크로 연결함으로써, 상기 본체부(1)에 연결된 장치들을 원격으로 제어할 수 있고 제조공장의 스마트 팩토리화에 기여하는 효과가 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

1.. 본체부
2.. 제 1레일부
3.. 제 2레일부
4.. 고정부
5.. 자동공구교환장치
6.. 센서부
7.. 제어부
8.. Edge 디바이스
9.. Edge 컴퓨팅 모듈
10.. 공구 테이블
20.. 알림부
30.. 클라우드 서버

Claims (7)

1. 유압장치, 절삭유공급장치와 연결되고, 가공물을 고정하는 본체부;
   상기 본체부의 길이방향과 수직으로 설치되는 제 1레일부;
   상기 본체부 길이방향으로 설치되는 제 2레일부;
   상기 제 1레일부에서 움직일 수 있도록 설치되고, 상기 제 2레일부가 상기 본체부의 길이방향으로 이동하지 않도록 파지하는 고정부;
   상기 제 2레일부 일측에 연결되고 브로치공구를 파지하는 자동공구교환장치(ATC);
   상기 유압장치 내 유압탱크의 유압, 상기 유압장치 내 유압모터의 전류, 상기 절삭유공급장치 내 절삭유의 온도, 상기 본체부의 진동을 측정하여 가공상태 데이터를 생성하는 센서부;
   PLC 기반으로 상기 브로치공구의 이송속도를 포함하는 장비상태 데이터를 생성하고, 상기 유압장치, 상기 절삭유공급장치, 상기 브로치공구, 상기 고정부, 상기 자동공구교환장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;
   포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 가공상태 데이터를 실시간으로 모니터링하고 레퍼런스 데이터를 기준으로 이상여부를 판단하는 Edge 디바이스; 및
   포그 컴퓨팅 기술기반으로 상기 장비상태 데이터, 상기 가공상태 데이터를 저장 및 분석하고 상기 레퍼런스 데이터를 생성하는 Edge 컴퓨터 모듈;을 포함하고,
   상기 센서부는, 상기 제어부로 상기 가공상태 데이터를 전송하고,
   상기 제어부는, 상기 장비상태 데이터와 상기 센서부로부터 전송받은 가공상태 데이터를 상기 Edge 디바이스에 전송하고,
   상기 Edge 디바이스는, 상기 제어부로부터 전송받은 상기 장비상태 데이터와 상기 가공상태 데이터를 상기 Edge 컴퓨팅 모듈에 전송하고, 상기 Edge 컴퓨팅 모듈로부터 상기 레퍼런스 데이터를 전송받아, 상기 가공상태 데이터가 이상상태로 판단되는 경우에 상기 제어부로 이상상태 알림을 전송하는 것을 특징으로 하는 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 브로치공구를 교환하는 교환 축으로부터 이격된 거리에 위치하는 공구 테이블;을 더 포함하고,
   상기 공구 테이블은,
   다수 개의 포트를 구비하여 상기 포트의 개수만큼 브로치공구를 보관할 수 있고, 실린더와 연결된 교환 암을 구비하여 상기 포트에 보관된 다수 개의 브로치공구 중에서 하나를 파지하고 상기 교환 축까지 이동시키는 것을 특징으로 하는 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부와 연결된 알림부;를 더 포함하고,
   상기 제어부가 상기 Edge 디바이스로부터 상기 알림을 전송받으면 상기 알림부가 청각적, 시각적인 방법 중에서 적어도 하나의 방법으로 알림을 출력하는 것을 특징으로 하는 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 센서부는,
   유압센서, 온도센서, 전류센서, 진동센서 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 Edge 디바이스는,
   상기 가공상태 데이터가 상기 레퍼런스 데이터를 기준으로 오차범위 이내에 있다면 정상상태라고 판단하고, 상기 레퍼런스 데이터를 기준으로 오차범위를 초과한다면 이상상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 Edge 컴퓨팅 모듈과 연결되어 관리자의 원격모니터링이 가능하도록 하고, 제어 데이터가 생성되는 클라우드 서버;를 더 포함하고,
   상기 클라우드 서버는, 상기 Edge 컴퓨팅 모듈로부터 상기 레퍼런스 데이터와 상기 장비상태 데이터를 전송받아 관리자가 인지할 수 있도록 출력하고, 관리자에 의하여 입력된 상기 제어 데이터를 상기 Edge 컴퓨팅 모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제어 데이터는, 상기 Edge 컴퓨팅 모듈로부터 상기 Edge 디바이스로 전송되고, 상기 Edge 디바이스로부터 상기 제어부로 전송되고,
   상기 제어부는 상기 전송된 제어 데이터에 기초하여 상기 유압장치, 상기 절삭유공급장치, 상기 브로치공구, 상기 고정부, 상기 자동공구교환장치 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 포그 컴퓨팅을 이용한 ATC 탑재형 브로칭 머신.

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