KR-20260060632-A - System for driving machine tools

Abstract

본 발명은 공작기계 구동 시스템에 관한 것으로, 특히 제품의 3차원 설계정보를 획득하고 빅데이터 및 인공지능에 기반하여 제품을 생산하기 위한 가공정보를 생성한 후, 최적의 가공 경로를 포함한 구동 제어 정보를 생성하여 무선으로 공작기계에 전송함으로써, 정확하고 신속한 가공을 통해 제품을 생산할 수 있고 다품종 생산을 가능하게 하며, 결과적으로 공작기계를 통한 제품 생산을 위한 시간, 노력 및 비용을 최소화할 수 있도록 하는 공작기계 구동 시스템에 관한 것이다. 본 발명인 공작기계 구동 시스템을 이루는 구성수단은, 공작기계 구동 시스템에 있어서, 제품의 3차원 설계정보를 획득하고 제품을 생산하기 위한 가공정보를 생성한 후, 구동 제어 정보를 생성하여 공작기계에 전송하는 구동서버 및 상기 구동서버와 무선 통신망을 통해 연결되고, 상기 구동서버로부터 전송받은 구동 제어 정보에 따라 가공을 수행하여 제품을 생산하는 공작기계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Inventors

• 김주영

Assignees

• (주)비트원

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241025

Claims (4)

1. 공작기계 구동 시스템에 있어서, 제품의 3차원 설계정보를 획득하고 제품을 생산하기 위한 가공정보를 생성한 후, 구동 제어 정보를 생성하여 공작기계에 전송하는 구동서버; 상기 구동서버와 무선 통신망을 통해 연결되고, 상기 구동서버로부터 전송받은 구동 제어 정보에 따라 가공을 수행하여 제품을 생산하는 공작기계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공작기계 구동 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 구동서버는, 3차원 스캔을 기반으로 하여 생산할 제품에 대한 3차원 설계정보를 획득하는 설계정보 획득 모듈, 상기 생산할 제품에 대한 3차원 설계정보와 사용자에 의해 제공되는 생산할 제품의 기본 정보에 기반하여 사전에 구축된 가공정보 추출 빅데이터를 통해 가공 원료 정보 및 가공 툴 정보를 포함하는 가공정보를 생성하는 가공정보 생성 모듈, 상기 가공정보와 상기 3차원 설계정보에 기반하여 생성된 가공 코드를 상기 공작기계에 무선 전송하는 구동 제어 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계 구동 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 가공정보와 상기 3차원 설계정보에 기반하여 생성된 가공 코드를 이용하여 다양한 가공 경로를 통해 가공하는 시뮬레이션을 통해 최적의 가공 경로를 선정하는 시뮬레이션 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계 구동 시스템.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 공작기계에 대한 감시/구동 데이터들을 획득하기 위한 복수의 센서들을 더 포함하고, 상기 감시/구동 데이터들을 전송받아 상기 공작기계에 관한 다양한 구동변수와 감시변수를 종합적으로 분석하여 결함 발생 원인을 추적할 수 있도록 하고, 다양한 진단 모델을 이용하여 조기에 결함 발생을 감지할 수 있도록 하는 모니터링 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계 구동 시스템.

Description

공작기계 구동 시스템{System for driving machine tools} 본 발명은 공작기계 구동 시스템에 관한 것으로, 특히 제품의 3차원 설계정보를 획득하고 빅데이터 및 인공지능에 기반하여 제품을 생산하기 위한 가공정보를 생성한 후, 최적의 가공 경로를 포함한 구동 제어 정보를 생성하여 무선으로 공작기계에 전송함으로써, 정확하고 신속한 가공을 통해 제품을 생산할 수 있고 다품종 생산을 가능하게 하며, 결과적으로 공작기계를 통한 제품 생산을 위한 시간, 노력 및 비용을 최소화할 수 있도록 하는 공작기계 구동 시스템에 관한 것이다. 수치 제어기(CNC; Computer Numerical Control)를 통해 동작하는 공작 기계를 이용하여 정확히 원하는 형상을 가공하기 위해서는 가공 프로그램의 작성이 필수적이다. 이 가공 프로그램을 작성하기 위한 방법으로는 사용자의 수작업에 의한 수기 작성 방식과 대화형 프로그램, CAM(Computer Aided Manufacturing) 등의 가공 프로그램 생성 소프트웨어를 사용하는 방식 등이 있다. 사용자가 도면을 보고 공구의 이동 경로를 계산하여 수기로 가공 프로그램을 작성하는 경우, 보통 그 형상이 간단하거나, 혹은 형상의 일부만 간단하게 가공하고자 할 때 사용된다. 그리고 가공 프로그램 생성 소프트웨어를 사용할 수 있는 작업 환경이 되지 못하는 경우, 사용자가 가공 프로그램 생성 소프트웨어의 사용법을 잘 알지 못하는 경우에도 마찬가지이다. 대화형 프로그램 및 CAM 등과 같은 가공 프로그램 생성 소프트웨어의 경우, 가공 형상이 복잡하여 수치 제어기(CNC) 혹은 PC(Personal Computer)에 설치되어 있는 소프트웨어에 사용자가 가공 형상을 텍스트로 입력하거나 CAD(Computer Aided Design) 도면 파일, 3D 모델 파일과 같은 파일 형태의 데이터를 입력함으로써, 가공 프로그램 생성 소프트웨어를 통해 직접적으로 사용 가능한 가공 프로그램을 생성한다. 상술한 가공 프로그램을 작성하기 위한 방법들은 정확하지 않은 제품에 대한 설계정보를 제공할 수 있는 문제점을 발생할 수 있고, 허용 오차범위 내에 있는 정확한 제품에 대한 설계정보를 제공하더라도, 최적의 가공 원료 정보 및 가공 툴 정보 등 제공하지 못하기 때문에, 불필요한 가공 원료의 소모가 발생할 수 있고 신속성과 정확성이 담보되지 못하는 가공이 공정이 수행될 수 있는 문제점을 가지고 있다. 한편, 대한민국 등록특허 제10-1855679호(이하, "선행기술문헌"이라 함)는 온라인 네트워크를 통하여, 본사로부터 원거리에 위치한 자동공작기계의 공정별 생산관련 데이터 정보들을 본사의 메인서버에 DB 구축하고, 상기 DB로부터 쳬계적인 관리에 의하여 생산량 및 가동률을 분석하여. 향후의 개개의 공작기계별 진단 및 공작기계의 수명관리를 예측할 수 있도록 하는 원거리에 위치한 다수개의 자동 공작기계작동의 실시간 원격 모니터링 및 진단시스템을 개시하고 있다. 그러나, 상기 선행기술문헌은 향후의 개개의 공작기계별 진단 및 공작기계의 수명관리를 예측할 수 있도록 할 뿐, 실시간으로 결함 발생 원인을 신속, 정확, 용이하게 추적 및 진단하고 예지보전할 수 없고, 관리자가 직관적으로 결함 발생 원인 및 상황 파악을 할 수 있는 단점을 가지고 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 구동 시스템의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 구동 시스템을 구성하는 구동서버의 세부 구성도이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 공작기계 구동 시스템에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 동작 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 동작이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 구동 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 구동 시스템을 구성하는 구동서버의 세부 구성도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 구동 시스템(100)은 구동서버(10)를 통해 공작기계(30)를 구동하기 위한 공작기계 구동 시스템에 관한 것이고, 제품의 3차원 설계정보를 획득하고 제품을 생산하기 위한 가공정보를 생성한 후, 구동 제어 정보를 생성하여 공작기계(30)에 전송하는 구동서버(10) 및 상기 구동서버(10)와 무선 통신망을 통해 연결되고, 상기 구동서버(10)로부터 전송받은 구동 제어 정보에 따라 가공을 수행하여 제품을 생산하는 공작기계(30)를 포함하여 이루어진다. 상기 구동서버(10)는 정보처리 능력을 갖는 컴퓨터 시스템을 이용하여 구현되는데, 이는 통상의 개인용 데스크탑 컴퓨터를 비롯하여 노트북 컴퓨터, 서버용 컴퓨터 등을 사용하여 독립적인 시스템으로서 구현될 수 있다. 이 때, 상기 구동서버(10)는 상기 공작기계(30)와 데이터 통신이 가능하게 연결되어 있으며, 그 연결 방식으로는 5G, LTE, 와이파이 등 무선 통신망을 통해 다이렉트 또는 네트워크로 연결되는 등의 다양한 방식이 적용될 수 있다. 상기 구동서버(10)는 CAM(Computer Aided Manufacturing) 코드 등 제품의 3차원 설계정보에 기반한 가공 코드를 생성하여 상기 공작기계(30)에 전송할 뿐 아니라, 빅데이터 및 인공지능에 기반하여 제품을 생산하기 위한 가공정보를 생성하여 상기 공작기계(30)에 전송한다. 즉, 상기 구동서버(10)는 제품의 3차원 설계정보에 기반하여 생성된 가공 코드와, 빅데이터 및 인공지능에 기반하여 생성된 제품을 생산하기 위한 가공정보를 포함하는 구동 제어 정보를 생성하여 상기 공작기계(30)로 전송한다. 그러면, 상기 공작기계(30)는 상기 구동 제어 정보에 따라 가공을 수행하여 제품을 생산하는 동작을 수행한다. 상기 공작기계(30)는 상기 구동서버(10)와 무선 통신망을 통해 연결되고, 상기 구동서버(10)로부터 전송받은 구동 제어 정보에 따라 가공을 수행하여 제품을 생산하는 동작을 수행한다. 이를 위해, 상기 공작기계(30)는 일반적인 가공 설비뿐만 아니라, 상기 구동서버(10)와 무선 통신을 수행하기 위한 통신 모듈(미도시) 및 상기 구동 제어 정보를 실행하기 위한 구동 실행 모듈(미도시)을 더 포함하여 구성된다. 한편, 후술하겠지만, 상기 공작기계(30)는 상기 구동서버(10)에 구비되거나 또는 별도의 구성요소로서 구성되는 모니터링 모듈(19)에 의해 실시간 또는 주기적으로 모니터링된다. 이를 위하여, 상기 공작기계(30)는 복수의 센서를 구비하고, 상기 복수의 센서는 다양한 변수에 관련된 센싱 정보를 실시간 또는 주기적으로 상기 모니터링 모듈(19)로 전송한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공작기계 구동 시스템(100)을 구성하는 구동서버(10)에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 구동서버(10)는 3차원 스캔을 기반으로 하여 생산할 제품에 대한 3차원 설계정보를 획득하는 설계정보 획득 모듈(11), 상기 생산할 제품에 대한 3차원 설계정보와 사용자에 의해 제공되는 생산할 제품의 기본 정보에 기반하여 사전에 구축된 가공정보 추출 빅데이터를 통해 가공 원료 정보 및 가공 툴 정보를 포함하는 가공정보를 생성하는 가공정보 생성 모듈(13), 상기 가공정보와 상기 3차원 설계정보에 기반하여 생성된 가공 코드를 상기 공작기계에 무선 전송하는 구동 제어 모듈(15)을 포함하여 구성된다. 상기 설계정보 획득 모듈(11)은 상기 공작기계(30)의 동작에 따라 가공되어 생산될 제품에 대한 외형 정보, 즉 3차원 설계정보를 획득하되, 3차원 스캐닝을 통해 획득된다. 상기 설계정보 획득 모듈(11)은 생산할 제품의 전체 부위에 대해 기초적인 외형 정보를 전산화된 데이터로 얻어내는 역할을 하는 부분으로서, 생산할 제품에 대한 촬영을 통해 스캔화상을 획득하고, 이 획득된 스캔 화상을 자동 정합하여 3차원적인 그래픽 데이터로 모델링한다. 상기 설계정보 획득 모듈(11)은 3차원 입체 스캐너를 이용하여 입체 형상을 얻고자 하는 생산할 제품을 레이저 등을 사용해 여러 각도에서 3차원적으로 촬영(스캔)하고, 이 촬영된 복수개의 스캔 영상들을 컴퓨터 프로그램에 의한 처리를 통해 생산할 제품에 대한 디지털화된 3차원 입체 그래픽 데이터, 즉 3차원 설계정보 데이터를 획득한다. 상기 3차원 입체 스캐너는 현재 각종 산업용 디자인, 리버스 엔지니어링, 신속 시제품 제작을 위한 디자인 검수, 다이/몰드 등의 마스터 금형 검사, 문화재의 복원/복제 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 따라서, 상기 설계정보 획득 모듈(11)은 3차원 입체 스캐너에 의한 리버스 엔지니어링을 통해 3차원 설계정보를 획득할 수 있다. 상기 생산할 제품의 외형이 복잡하고 굴곡이 많은 경우, 상기 3차원 입체 스캐너에 의한 3차원 외형의 입체 정보, 즉 3차원 설계정보가 부정확한 부