KR100454717B1 - 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시엔시 공작기계의 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자가 3차원 가상화면을 통해 시엔시 공작기계를 실시간으로 직접 제어하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템에 관한 것이다.

그 구성은 개인용 컴퓨터와 인터페이스부에 의해 연결되고, 수치제어장치와 피엘시를 갖는 시엔시 공작기계의 제어시스템에 있어서; 상기 컴퓨터는, 그 모니터 상으로 상기 시엔시 공작기계에 마련된 공구와 작업대 및 가공할 소재의 실제 크기를 비율에 맞추어 3차원으로 디스플레이되도록 하는 3차원표시 모듈과, 상기 모니터 상에 표시된 가상의 소재에 사용자 입력장치를 사용하여 가공될 형상을 직접 작도를 하도록 구성되는 직접작도 모듈과, 상기한 가상의 소재에 작도된 형상과 디스플레이된 가상의 소재 및 공구에 맞추어 엔시코드를 생성하는 엔시코드생성 모듈과, 생성된 엔시코드를 상기 수치제어장치와 피엘시에 전송하여 실기간 가공되도록 하는 코드전송 모듈을 포함하여 구성되는 것이다.

상기와 같은 제어시스템을 제공함으로써, 공작기계의 조작 및 엔시코드 프로그래밍에 대한 비숙련자가 공작기계를 용이하게 조작할 수 있고 가공할 소재의 디자인된 형상과 실제 가공된 형상에 차이가 발생되지 않으며 고가의 캐드/캠 어플리케이션의 설치가 불필요하고 저렴한 설비로 소재의 가공작업이 보다 원활해지며 실시간으로 오류 수정이 가능해지고 정밀한 가공이 이루어지는 효과를 갖는다.

Description

시엔시 공작기계의 직접 제어시스템{System for direct controling CNC machine}

본 발명은 시엔시 공작기계의 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자가 3차원 가상화면을 통해 시엔시 공작기계를 실시간으로 직접 제어하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 시엔시(CNC : Computer Numerical Control) 공작기계는 지령된 파트 프로그램 즉 엔시코드를 입력받아 서보모터를 구동시킴으로써 원하는 형상을 소재에 자동으로 가공하는 제어장치를 말하는 것이다.

즉, 가공물의 도면이 주어지면 이 도면으로부터 치수라든가 가공조건을 해석하여 시엔시 공작기계가 이해하는 명령어로 파트 프로그램을 작성하고, 이 파트 프로그램을 입력하면 수치제어장치가 내부해석을 통해 엔시 서보 축의 이송을 위한 위치 및 속도제어 지령을 만들고, 이 지령에 따라 서보모터가 회전되어 소재를 가공하게 되는 것이다.

그리고, 시엔시 공작기계를 프로그래밍하기 위해서는 캐드/캠 어플리케이션을 사용하여 가공물에 대한 기하학적 구조를 특정하는 캐드/캠 파일을 먼저 작성하고, 이 캐드/캠 파일로부터 공구에 대한 공구에 대한 위치데이터를 연산하기 위해 시엘(CL : Cutter location) 파일을 작성하며, 이 시엘 파일을 번역하여 엔시코드를 생성한 후에 시엔시 공자기계의 수치제어장치 및 피엘시(PLC : Programmable Logic Control)에 입력하게 되는 것이다.

그런데, 사용자가 시엔시 공작기계를 조작하려면 여러 가지의 프로그래밍 기술을 숙지해야 함으로, 그 조작이 용이하지 못한 문제점이 있다.

또한, 시엔시 공작기계의 적절한 가동을 위해서는 고가의 캐드/캠 어플리케이션을 구비해야 하며, 이 캐드/캠 장비 또한 숙련된 전문가를 요하게 되는 문제점이 있다.

또한, 캐드/캠 어플리케이션으로 작성된 캐드/캠 파일은 시엘 파일에서 다시 엔시코드로 번역되는 등 여러 과정을 거친 후에 시엔시 공작기계로 입력됨으로써, 최초에 사용자가 의도하여 디자인한 형상과 실제 가공된 가공물의 형상에 차이가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 캐드/캠 어플리케이션에서 시엔시 공작기계까지 소재를 가공하는 과정이 직렬적인 데이터의 흐름으로 이루어짐으로써, 프로그램 및 코드의 오류를 발견하기가 곤란하면 발견하더라도 수정하기가 매우 까다로운 문제점이 있다.

또한, 프로그램 및 코드의 오류에 대한 발견과 수정이 어려움에 따라 공작기계의 제어 및 작업상의 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로,

그 목적은 사용자가 3차원 가상화면을 통해 시엔시 공작기계를 실시간으로직접 제어하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 사용자가 실제 가공중에 공구의 이동을 3차원 가상화면을 통해 손쉽게 인지할 수 있도록 하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 사용자가 실제 가공되는 소재의 가공모습을 3차원 가상화면을 통해 손쉽게 인지할 수 있도록 하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 공구의 이동모습이 컴퓨터의 모니터 상에 적절히 시뮬레이션되도록 하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 소재의 가공모습이 컴퓨터의 모니터 상에 적절히 시뮬레이션되도록 하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 개인용 컴퓨터와 인터페이스부에 의해 연결되고, 수치제어장치와 피엘시를 갖는 시엔시 공작기계의 제어시스템에 있어서; 상기 컴퓨터는, 그 모니터 상으로 상기 시엔시 공작기계에 마련된 공구와 작업대 및 가공할 소재의 실제 크기를 비율에 맞추어 3차원으로 디스플레이되도록 하는 3차원표시 모듈과, 상기 모니터 상에 표시된 가상의 소재에 사용자 입력장치를 사용하여 가공될 형상을 직접 작도를 하도록 구성되는 직접작도 모듈과, 상기한 가상의 소재에 작도된 형상과 디스플레이된 가상의 소재 및 공구에 맞추어 엔시코드를 생성하는 엔시코드생성 모듈과, 생성된 엔시코드를 상기 수치제어장치와 피엘시에 전송하여 실기간 가공되도록 하는 코드전송 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 인터페이스부를 통해 상기 공구의 실제 이동경로를 입력받아 상기 모니터 상에 설정된 가상의 공구가 이동되도록 디스플레이하는 공구이동표시 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 공구이동표시 모듈에 의해 상기 모니터 상에 설정된 가상의 소재의 상면으로 가상의 공구의 진행 궤적을 상기 가상의 소재에서 삭제하여 가공모습을 상기 모니터 상에 디스플레이되도록 하는 소재가공표시 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징을 하는 것이다.

또한, 상기 엔시코드생성 모듈에 의해 생성된 엔시코드를 상기 시엔시 공작기계로 전송되는 것을 차단하고 이 엔시코드에 맞추어 상기 모니터 상에 가상으로 설정된 공구를 이동하여 시뮬레이션되도록 하는 공구이동시뮬레이션 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 공구이동시뮬레이션 모듈에 의해 가상으로 이동되는 공구의 궤적을 따라 상기 모니터 상에 가상으로 설정된 소재의 상면을 삭제하여 상기 가상의 소재가 가공되는 것이 시뮬레이션되도록 하는 소재가공시뮬레이션 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제어시스템의 구성을 보인 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 다른 실시예의 구성을 보인 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 요부 구성을 보인 블록도,

도 4는 본 발명에 따라 공구를 설정하는 상태를 모니터에 출력한 사진,

도 5는 본 발명에 따라 공구와 작업대 및 소재가 비율에 맞추어 설정된 상태를 모니터에 출력한 사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 컴퓨터

11 : 3차원표시 모듈 12 : 직접작도 모듈

13 : 엔시코드생성 모듈 14 : 코드전송 모듈

15 : 공구이동표시 모듈 16 : 소재가공표시 모듈

17 : 공구이동시뮬레이션 모듈 18 : 소재가공시뮬레이션 모듈

10a : 모니터 10b : 사용자 입력장치

20 : 인터페이스부

30 : 시엔시 공작기계

31 : 수치제어장치 32 : 피엘시 33 : 서보구동부

34 : 공구 35 : 감지부

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 제어시스템의 구성을 보인 블록도로서, 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 제어시스템은 시엔시 공작기계(30)와 인터페이스부(20)에 의해 직렬로 연결되는 개인용 컴퓨터(10)가 구비되고, 상기 컴퓨터(10)에 마우스와 키보드 등의 사용자 입력장치(10b)와 씨알티 또는 액정화면으로 구성되는 모니터(10a)가 연결되어 구성되는 것이다.

그리고, 상기 컴퓨터(10)는 내부적으로 가상의 공구와 소재가 디스플레이되는 3차원표시 모듈(11)과, 상기 3차원표시 모듈(11)에 의해 모니터(10a)의 화면상으로 디스플레이된 가상의 소재에 작도를 하는 직접작도 모듈(12)과, 상기 3차원표시 모듈(11)과 직접작도 모듈(12)에 의해 구현된 가상의 공구 및 소재 그리고 작도된 형상으로부터 엔시코드를 생성하는 엔시코드생성 모듈(13)과, 상기 엔시코드생성 모듈(13)에 의해 생성된 엔시코드를 시엔시 공작기계(30)로 전송하는 코드전송 모듈(14)로 구성되는 것이다.

여기서, 상기 3차원표시 모듈(11)은 시엔시 공작기계(30)에 설치된 공구(34)와 작업대 및 이 작업대의 상면에 재치되는 소재의 실제 크기를 비율에 맞추어 모니터(10a)의 화면에 3차원으로 디스플레이되도록 하는 것으로, 상기 시엔시 공작기계(30)에 대한 공구(34) 및 작업대의 데이터에서 사용자가 선택하고 가공될 소재는 실제 크기에 맞추어 사용자가 사용자 입력장치(10b)를 사용하여 지정함으로써 이루어지게 되는 것이다.

그리고, 상기 직접작도 모듈(12)은 사용자가 3차원표시 모듈(11)에 의해 모니터(10a)의 화면상에 표시된 가상의 소재에 사용자 입력장치(10b)를 사용하여 직접 작도를 함으로써, 가공될 형상이 직접 디자인되도록 하는 것이다.

아울러, 상기 엔시코드생성 모듈(13)은 3차원표시 모듈(11)과 직접작도 모듈(12)에 의해 실제크기와 비율에 맞추어 가상으로 디스플레이된 공구 및 소재 그리고 작도한 형상으로부터 적절한 엔시코드를 추출하여 생성되도록 하는 것이다.

상기 엔시코드생성 모듈(13)에 의해 생성되는 엔시코드는 실제크기와 비율에 맞추어 모니터(10a)의 화면에 디스플레이된 가상의 공구 및 소재와 디자인된 형상으로부터 추출됨으로써, 보다 합리적이고 정확한 엔시코드를 생성하게 되는 것이다.

또한, 상기 코드전송 모듈(14)은 엔시코드생성 모듈(13)에 의해 생성된 엔시코드를 인터페이스부(20)를 통해 시엔시 공작기계(30)의 수치제어장치(31)와 피엘시(32)로 전송하는 역할을 하는 것이다.

상기와 같이 전송된 엔시코드는 수치제어장치(31)와 피엘시(32)에서 가공데이터로 번역된 후에 저장되지 않고 곧바로 서보구동부(33)에 지령을 전달하거나 공구(34)에 직접 지령을 전달하여 소재가 실시간으로 가공되도록 하는 것이다.

따라서, 본 제어시스템은 컴퓨터(10)를 통해 사용자가 시엔시 공작기계(30)를 구동되도록 실시간에 직접 제어를 하면서 동시에 실제 크기의 공구(34)와 소재 및 가공될 형상을 비율에 맞추어 가상으로 디스플레이하여 보다 정확한 엔시코드의 생성이 이루어지도록 구성되는 것이다.

그리고, 본 제어시스템은 가공할 형상을 디자인하면서 동시에 실시간으로 가공함으로써, 디자인된 형상과 실제로 가공된 형상의 차이가 발생하지 않게 되는 것이다.

아울러, 본 제어시스템은 실시간 직접 가공으로 인해 반복적인 가공이 가능함으로, 가공할 형상이 복잡하더라도 다수 번의 반복 가공으로 보다 정밀하게 소재를 가공할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 다른 실시예의 구성을 보인 블록도로, 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 제어시스템은 컴퓨터(10)에 가상의 공구와 소재가 디스플레이되는 3차원표시 모듈(11)과, 상기 3차원표시 모듈(11)에 의해 모니터(10a)의 화면상으로 디스플레이된 가상의 소재에 작도를 하는 직접작도 모듈(12)과,

상기 3차원표시 모듈(11)과 직접작도 모듈(12)에 의해 구현된 가상의 공구 및 소재 그리고 작도된 형상으로부터 엔시코드를 생성하는 엔시코드생성 모듈(13)과, 상기 엔시코드생성 모듈(13)에 의해 생성된 엔시코드를 시엔시 공작기계(30)로 전송하는 코드전송 모듈(14)과, 공구(34)의 실제 이동경로를 상기 모니터(10a)의 화면에 디스플레이하는 공구이동 표시모듈과, 상기 공구이동 표시모듈에 의해 디스플레이되는 가상의 공구의 진행 궤적으로부터 소재의 실제 가공되는 모습을 상기 모니터(10a)의 화면에 디스플레이 하는 소재가공표시 모듈(16)로 구성되는 것이다.

보다 상세한 설명으로, 상기 공구이동표시 모듈(15)은 엔시코드의 전송으로 시엔시 공작기계(30)의 수치제어장치(31) 및 피엘시(32)와 서보구동부(33)에 의해 공구(34)가 이동하여 가공하는 중에 상기 공구(34)의 이동경로를 감지부(35)가 감지하고 이 감지된 이동경로에 대한 데이터를 인터페이스부(20)를 통해 입력받아 3차원표시 모듈(11)에 의해 모니터(10a)의 화면상에 디스플레이된 가상의 공구를 실제 이동경로와 동일한 비율로 이동시켜 사용자가 실제 공구의 이동모습을 가상으로 볼 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 소재가공표시 모듈(16)은 공구이동표시 모듈(15)에 의해 모니터(10a)의 화면에 디스플레이되는 가상의 공구의 진행 궤적을 상기 모니터(10a) 상에 가상으로 디스플레이된 소재에서 삭제하여 소재의 가공되는 모습이 3차원으로 디스플레이되도록 하는 것이다.

따라서, 본 제어시스템은 디자인된 형상이 실시간 가공되면서 실제 공구(34)의 이동경로에 대한 데이터를 입력받아 모니터(10a) 상에 상기 공구(34)의 이동모습과 소재의 가공모습이 디스플레이되도록 함으로써, 상기 공구(34)의 오작동 및 소재의 미가공 부위가 적절히 판별되는 것이다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 요부 구성을 보인 블록도로, 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 제어시스템은 컴퓨터(10)의 내부적으로 3차원표시 모듈(11)과 직접작도 모듈(12)에 의해 모니터(10a) 상에 3차원으로 디스플레이된 가상의 공구와 소재 및 가공할 형상으로부터 엔시코드생성 모듈(13)에 의해 생성된 엔시코드를 코드전송 모듈(14)로 전송하기 전에 이 엔시코드를 바탕으로 공구이동상태를 시뮬레이션하는 공구이동시뮬레이션 모듈(17)이 구비되고, 상기 공구이동시뮬레이션 모듈(17)에 의해 가상으로 이동되는 공구의 진행 궤적으로 소재의 가공상태를 시뮬레이션하는 소재가공시뮬레이션 모듈(18)이 구비되어 구성되는 것이다.

보다 상세한 설명으로, 상기 공구이동시뮬레이션 모듈(17)은 엔시코드생성 모듈(13)에 의해 생성된 엔시코드를 시엔시 공작기계에 전송하기 전에 이 엔시코드를 바탕으로 모니터(10a) 상에 설정된 가상의 공구가 이동되어 3차원으로 시뮬레이션되도록 하는 것이다.

또한, 상기 소재가공시뮬레이션 모듈(18)은 공구이동시뮬레이션 모듈(17)에 의해 엔시코드를 바탕으로 모니터(10a)의 화면상에 이동되는 가상의 공구의 진행궤적을 상기 모니터(10a) 상에 디스플레이된 가상의 소재에서 삭제하여 소재가 가상으로 가공되는 모습이 3차원으로 시뮬레이션되도록 하는 것이다.

따라서, 본 제어시스템은 소재를 실시간 가공하지 전에 공구의 이동경로와 소재의 가공상태를 적절히 시뮬레이션할 수 있도록 함으로써, 엔시코드의 프로그램상의 오류에 대한 판별이 보다 용이하게 이루어지는 것이다.

도 4는 본 발명에 따라 공구를 설정하는 상태를 모니터에 출력한 사진이고, 도 5는 본 발명에 따라 공구와 작업대 및 소재가 비율에 맞추어 설정된 상태를 모니터에 출력한 사진이다.

상기 도 4에 제시된 것처럼, 시엔시 공작기계와 연결된 컴퓨터의 모니터에 실제 시엔시 공작기계에 구비된 공구를 미리 마련된 데이터로부터 화면에 설정하는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 도 5에 제시된 것처럼, 시엔시 공작기계의 공구 및 작업대 이 작업대에 재치된 소재의 실제 크기를 비율에 맞추어 설정한 후에 컴퓨터의 모니터 화면에 3차원으로 디스플레이되는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 사용자가 3차원 가상화면을 통해 시엔시 공작기계를 실시간으로 직접 제어함으로써, 공작기계의 조작 및 엔시코드 프로그래밍에 대한 비숙련자가 공작기계를 용이하게 조작할 수 있고 가공할 소재의 디자인된 형상과 실제 가공된 형상에 차이가 발생되지 않으며 고가의 캐드/캠 어플리케이션의 설치가 불필요하고 저렴한 설비로 소재의 가공작업이 보다 원활해지며 실시간으로 오류 수정이 가능해지고 정밀한 가공이 이루어지는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 사용자가 실제 가공중에 공구의 이동을 3차원 가상화면을 통해 손쉽게 인지할 수 있도록 함으로써, 공구의 오작동에 대한 판별이 보다 용이해지는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 사용자가 실제 가공되는 소재의 가공모습을 3차원 가상화면을 통해 손쉽게 인지할 수 있도록 함으로써, 미가공된 부위의 판별이 보다 용이해지는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 공구의 이동모습이 컴퓨터의 모니터 상에 적절히 시뮬레이션되도록 함으로써, 엔시코드의 오류를 손쉽게 판별할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 소재의 가공모습이 컴퓨터의 모니터 상에 적절히 시뮬레이션되도록 함으로써, 엔시코드의 오류를 손쉽게 판별할 수 있고 가공될 형상을 미리 육안으로 식별할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 3차원표시 모듈(11)을 갖는 개인용 컴퓨터(10)와 인터페이스부(20)에 의해 연결되고, 수치제어장치(31)와 피엘시(32)를 갖는 시엔시 공작기계(30)의 제어시스템에 있어서;

   상기 3차원표시 모듈(11)에 의해 상기 컴퓨터(10)의 모니터(10a) 상으로 상기 시엔시 공작기계(30)에 마련된 공구(34)와 작업대 및 가공할 소재의 실제 크기를 비율에 맞추어 3차원으로 디스플레이되도록 하고,

   상기 모니터(10a) 상에 표시된 가상의 소재에 사용자 입력장치(10b)를 사용하여 가공될 형상을 직접 작도를 하도록 구성되는 직접작도 모듈(12)과,

   상기한 가상의 소재에 작도된 형상과 디스플레이된 가상의 소재 및 공구에 맞추어 엔시코드를 생성하는 엔시코드생성 모듈(13)과,

   생성된 엔시코드를 상기 수치제어장치(31)와 피엘시(32)에 전송하여 실기간 가공되도록 하는 코드전송 모듈(14)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템.
2. 제1항에 있어서;

   상기 인터페이스부(20)를 통해 상기 공구(34)의 실제 이동경로를 입력받아 상기 모니터(10a) 상에 설정된 가상의 공구가 이동되도록 디스플레이하는 공구이동표시 모듈(15)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템.
3. 제2항에 있어서;

   상기 공구이동표시 모듈(15)에 의해 상기 모니터(10a) 상에 설정된 가상의 소재의 상면으로 이동되는 가상의 공구의 진행 궤적을 상기 가상의 소재에서 삭제하여 가공모습을 상기 모니터(10a) 상에 디스플레이되도록 하는 소재가공표시 모듈(16)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징을 하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템.
4. 제3항에 있어서;

   상기 엔시코드생성 모듈(13)에 의해 생성된 엔시코드를 상기 시엔시 공작기계(30)로 전송되는 것을 차단하고 이 엔시코드에 맞추어 상기 모니터(10a) 상에 가상으로 설정된 공구를 이동하여 시뮬레이션되도록 하는 공구이동시뮬레이션 모듈(17)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템.
5. 제4항에 있어서;

   상기 공구이동시뮬레이션 모듈(17)에 의해 가상으로 이동되는 공구의 궤적을 따라 상기 모니터(10a) 상에 가상으로 설정된 소재의 상면을 삭제하여 상기 가상의 소재가 가공되는 것이 시뮬레이션되도록 하는 소재가공시뮬레이션 모듈(18)을 더포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시엔시 공작기계의 직접 제어시스템.