KR102534207B1 - Cnc 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치 및 그 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법은 에지 디바이스에 의해 CNC 공작기계에 대한 가공부하 데이터를 검출하는 단계, 에지 디바이스에서 검출된 가공부하 데이터 중에서 양질의 가공을 수행했던 데이터를 기반으로 공구 수명을 고려하여 기계학습에 의해 기준 데이터를 산출하는 단계, 및 적응제어 기반의 가공진행중 검출된 가공부하 데이터와 기준 데이터를 비교하고 기준 데이터를 초과하거나 기준 데이터에 미달인 시간이 지속되면 공구마모나 공구파손을 검출하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 양질 가공시 가공부하 데이터를 기계학습에 의해 기준 데이터를 산출하여 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어 중에도 공구파손과 공구마모를 실시간으로 검출할 수 있는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 밀링과 선삭 등과 같은 CNC(Computer Numerical Controller) 가공에서 스핀들모터는 절삭공구가 원소재를 제거하는 회전력(토크)을 공급하고, 이에 대한 반작용으로 절삭공구의 절삭에 대한 원소재의 저항으로 가공부하가 발생한다. 이때, 가공부하의 크기는 스핀들모터에 유입되는 전류량으로 측정할 수 있고, 전류량은 가공부하의 크기에 비례적 상관관계를 갖는다.
가공부하의 크기가 큰 경우는 절삭에 대한 원소재의 저항이 증가하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 그 원인은 절삭공구의 인선이 마모되거나 원소재의 물리적 특성이 강해진 상황 등이라고 할 수 있다. 반대로, 가공부하의 크기가 작은 경우는 절삭에 대한 원소재의 저항이 감소한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 그 원인은 절삭공구의 인선이 날카롭거나 원소재의 물리적 특성이 약해진 상황 등으로 판단할 수 있다.
이종복합소재로 제조되는 부품, 단조와 주물 등 정밀도가 낮은 성형공정에 의한 1차소재를 후가공하는 부품 등에서는 이와 같은 상황이 빈번하게 발생하고 있다. 따라서 이송속도 적응제어를 적용하여 CNC 가공에서 생산성과 가공품질을 수행하는 해결책이 등장하고 있다.
그러나 이송속도 적응제어를 수행하는 경우, 이송속도가 실시간으로 변하기 때문에 이송속도 적응제어 중에는 공구파손과 공구마모를 검출하지 못하는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 양질 가공시 가공부하 데이터를 기계학습에 의해 기준 데이터를 산출하여 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어 중에도 공구파손과 공구마모를 실시간으로 검출할 수 있는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, CNC 공작기계에 대한 가공부하 데이터를 검출하는 에지 디바이스; 상기 에지 디바이스에서 검출된 가공부하 데이터 중에서 양질의 가공을 수행했던 데이터를 기반으로 공구 수명을 고려하여 기계학습(Machine learning)에 의해 기준 데이터를 산출하는 학습부; 및 적응제어 기반의 가공진행중 검출된 가공부하 데이터와 기준 데이터를 비교하여 상기 기준 데이터를 초과하거나 상기 기준 데이터에 미달인 시간이 지속되면 공구마모나 공구파손을 검출하는 검출부;를 포함하는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 검출부는, 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 상한 기준을 초과하여 상한기준 시간을 경과하면, 공구마모를 검출하고, 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 하한 기준에 미달하여 하한기준 시간을 경과하면, 공구파손을 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치는 상기 학습부에서 산출된 상한 기준, 상한기준 시간, 하한 기준 및 하한기준 시간이 저장되는 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 에지 디바이스에 의해 CNC 공작기계에 대한 가공부하 데이터를 검출하는 단계; 상기 에지 디바이스에서 검출된 가공부하 데이터 중에서 양질의 가공을 수행했던 데이터를 기반으로 공구 수명을 고려하여 기계학습에 의해 기준 데이터를 산출하는 단계; 및 적응제어 기반의 가공진행중 검출된 가공부하 데이터와 상기 기준 데이터를 비교하고 상기 기준 데이터를 초과하거나 상기 기준 데이터에 미달인 시간이 지속되면 공구마모나 공구파손을 검출하는 단계;를 포함하는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 검출하는 단계는, 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 상한 기준을 초과하여 상한기준 시간을 경과하면, 공구마모를 검출하는 단계; 및 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 하한 기준에 미달하여 하한기준 시간을 경과하면, 공구파손을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치 및 그 방법은 기준 데이터 기반 기계학습에 의해 상한 기준, 하한 기준 및 기준시간을 산출하고 이들과 가공부하를 비교함으로써, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어 중에도 공구파손과 공구마모를 실시간으로 검출할 수 있으므로 이종복합소재 등의 다양한 형태와 재질의 가공물에 대하여 가공품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치의 블록도이다.
도 2는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 작동 방식을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치의 공구마모 검출을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치의 공구파손 검출을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법의 공구마모 검출 과정의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법의 공구파손 검출 과정의 순서도이다.
도 2는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 작동 방식을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치의 공구마모 검출을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치의 공구파손 검출을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법의 공구마모 검출 과정의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법의 공구파손 검출 과정의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 에지 디바이스(110), 학습부(120), 검출부(130) 및 저장부(140)를 포함할 수 있다.
CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 CNC 공작기계(10)의 CNC 가공에서 공구의 이송속도 적응제어를 수행하는 중에 공구파손 및 공구마모를 실시간 검출하기 위한 것으로, CNC 공작기계(10)에 연결되어 이종복합소재에 대한 CNC 가공에서 이송속도 적응제어시 적용될 수 있다. 여기서, CNC 공작기계(10)는 CNC 밀링, CNC 선반, 머시닝 센터 등을 포함할 수 있다.
도 2는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 작동 방식을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, CNC 공작기계(10)는 현재의 가공부하가 가공부하 상한 기준을 초과할 경우(A구간)에는 가공부하를 감소시키도록 적응제어가 수행될 수 있다. 따라서 CNC 공작기계(10)에 대한 적응제어의 이송속도는 감소할 수 있다.
또한, CNC 공작기계(10)는 현재의 가공부하가 가공부하 하한 기준에 미달인 경우(B구간)에는 가공부하를 증가시키도록 적응제어가 수행될 수 있다. 따라서 CNC 공작기계(10)에 대한 이송속도 적응제어의 이송속도는 증가할 수 있다.
이와 같이, CNC 공작기계(10)에 대한 이송속도 적응제어시에는 현재의 가공부하에 따라 이송속도가 달라지기 때문에 이에 대응하는 가공 길이도 변화한다. 따라서 단순한 시계열에 따르는 가공부하 데이터 간의 상한 또는 하한과의 단순 비교에 의해 공구마모나 공구파손을 검출할 수 없다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 CNC 공작기계(10)의 공구에 작용하는 공구의 가공부하 데이터, 예를 들면 CNC 공작기계의 스핀들모터의 전류량 데이터를 활용하여 기준 데이터(Reference data)를 생성하고, 기준 데이터와 현재 가공 중인 가공부하 데이터(비교 데이터)와 비교함으로써 공구파손과 공구마모를 검출할 수 있다. 이때 기준 데이터와 비교 데이터를 시계열 도메인에서 가공 길이 도메인으로 변환하여 가공부하 데이터 비교에서 상응도(corresponding grade)을 높인다. 또한, 기준 데이터는 공구파손과 공구마모를 진단하기 위한 상한 기준, 상한기준 시간, 하한 기준 및 하한기준 시간을 포함할 수 있다.
에지 디바이스(110)는 CNC 공작기계(10)에 대한 가공부하 데이터를 검출할 수 있다. 일례로, 에지 디바이스(110)는 CNC 공작기계(10)의 해당 공구를 구동하기 위한 스핀들모터의 전류량 또는 진동량을 검출할 수 있다. 이때, 에지 디바이스(110)는 전류 센서 및 가속도 센서를 포함할 수 있다.
학습부(120)는 에지 디바이스(110)에서 검출된 가공부하 데이터를 기반으로 한 기계학습에 의해 기준 데이터를 산출할 수 있다. 이때, 학습부(120)는 양질의 가공을 수행했던 가공부하 데이터를 기반으로 공구 수명을 고려하여 기준 데이터를 산출할 수 있다. 아울러, 학습부(120)는 CNC 공작기계(10)의 각 공구별로 기준 데이터를 산출할 수 있다.
여기서, 기계학습에 활용되는 가공부하 데이터는 해당 가공부하에 의해 수행된 가공 결과가 우수한 것으로 판단된 경우의 데이터를 의미한다. 즉, 이전의 CNC 공작기계(10)의 적응제어 결과에 따라 발생하는 가공부하 데이터 중에서 양질의 가공 결과를 갖는 가공부하 데이터를 적용한다.
또한, 공구 수명은 이전의 CNC 공작기계(10)의 가공에 의해 해당 공구의 사용 횟수를 나타낸다. 일례로, 공구 수명은 해당 공구에 대한 툴 카운트(tool count)로 고려될 수 있다. 여기서, 툴 카운트는 해당 공구에 의해 가공된 횟수를 의미하다.
이때, 학습부(120)는 기준 데이터로서 상한 기준, 상한기준 시간, 하한 기준 및 하한기준 시간을 산출할 수 있다. 일례로, 학습부(120)는 공구 수명 내의 가공부하 데이터들을 평균하거나 기계학습에 따른 데이터 마이닝에 의한 회귀식에 따라 상한 기준 및 하한 기준을 산출할 수 있다.
여기서, 적응제어시에는 단위 시간에 대한 가공 길이가 변화하기 때문에 기준 데이터와 공작물의 가공과정에서 검출된 가공부하 데이터를 시간에 대하여 비교할 수 없다. 따라서 기준 데이터는 가공 길이에 따라 산출할 수 있다. 즉, 기준 데이터와 공작물의 가공과정에서 검출된 가공부하 데이터의 비교시 가공 길이를 기준으로 비교할 수 있다. 결론적으로 학습부(120)는 상한 기준 및 하한 기준을 가공 길이에 대하여 산출할 수 있다.
이때, 상한 기준과 가공부하 데이터의 비교에 있어서, 중요한 사항은 상한 대비 초과한 양과 연속적으로 초과하는 시간 길이이다. 즉, 적응제어시에는 이송속도가 계속 변할 수 있기 때문에, 상한 기준을 초과하면서 이러한 상태가 연속적으로 유지되는 경우에만 공구마모를 보증할 수 있다.
이와 유사하게, 하한 기준과 가공부하 데이터의 비교에 있어서, 중요한 사항은 하한 대비 미달 양과 연속적으로 미달하는 시간 길이이다. 즉, 적응제어시에는 이송속도가 계속 변할 수 있기 때문에, 하한 기준에 미달하면서 이러한 상태가 연속적으로 유지되는 경우에만 공구파손을 보증할 수 있다.
따라서 학습부(120)는 상한 기준을 연속적으로 초과하는 시간 길이와 하한 기준에 연속적으로 미달하는 시간 길이로서 상한기준 시간과 하한기준 시간을 산출할 수 있다.
검출부(130)는 CNC 공작기계(10)의 적응제어 기반의 가공진행 중에 검출된 가공부하 데이터와 기준 데이터를 비교하고 기준 데이터를 초과하거나 기준 데이터에 미달인 시간이 지속되면 공구마모나 공구파손을 검출할 수 있다. 이때, 검출부(130)는 적응제어 기반의 가공진행 중에 검출된 가공부하 데이터와 기준 데이터의 비교시 가공 길이에 따라 비교할 수 있다.
보다 구체적으로, 검출부(130)는 CNC 공작기계(10)가 적응제어 기반으로 가공물을 가공하는 과정에서 에지 디바이스(110)를 통하여 검출된 가공부하 데이터를 저장부(140)에 저장된 기준 데이터와 실시간으로 비교하여 기준 데이터의 초과 여부에 따라 공구마모를 검출할 수 있다. 즉, 검출부(130)는 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 상한 기준을 초과하면 공구마모를 검출할 수 있다.
그러나 상술한 바와 같이, 가공부하 데이터와 상한 기준과의 비교만으로는 공구마모 검출을 보장할 수 없다. 따라서 검출부(130)는 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 상한 기준을 초과하여 연속적으로 상한기준 시간만큼 유지하면 공구마모를 검출할 수 있다. 즉, 검출부(130)는 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 상한 기준을 초과하여 상한 기준시간을 경과하면 공구마모를 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치의 공구마모 검출을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 검출부(130)는 가공부하가 상한 기준을 일시적으로 초과하더라도, 상한기준 시간 이상으로 상한 기준을 초과하지 않는 경우에는(C구간) 공구마모가 아닌 것으로 판단할 수 있다. 즉, 검출부(130)는 가공부하가 상한 기준을 초과하지만 상한기준 시간 이상을 유지하지 않는 경우, 공구마모로 검출하지 않는다.
아울러, 검출부(130)는 가공부하가 상한 기준을 초과하여 상한기준 시간 이상이 경과되는 경우(D구간)에만 공구마모를 검출할 수 있다.
검출부(130)는 CNC 공작기계(10)가 적응제어 기반으로 가공물을 가공하는 과정에서 에지 디바이스(110)를 통하여 검출된 가공부하 데이터를 저장부(140)에 저장된 기준 데이터와 실시간으로 비교함으로써 기준 데이터에 미달 여부에 따라 공구파손을 검출할 수 있다. 즉, 검출부(130)는 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 하한 기준에 미달하면 공구마모를 검출할 수 있다.
그러나 상술한 바와 같이, 가공부하 데이터와 하한 기준과의 비교만으로는 공구파손 검출을 보장할 수 없다. 따라서 검출부(130)는 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 하한 기준에 미달하여 연속적으로 하한기준 시간만큼 유지하면 공구파손을 검출할 수 있다. 즉, 검출부(130)는 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 하한 기준을 초과하여 하한 기준시간을 경과하면 공구파손을 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치의 공구파손 검출을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 검출부(130)는 가공부하가 하한 기준을 초과하여 하한기준 시간 이상이 경과되는 경우에만 공구마모를 검출할 수 있다.
아울러, 도 3과 유사하게, 검출부(130)는 가공부하가 하한 기준에 일시적으로 미달하더라도, 하한기준 시간 이상으로 하한 기준에 미달하지 않는 경우에는 공구마모가 아닌 것으로 판단할 수 있다. 즉, 검출부(130)는 가공부하가 하한 기준에 미달하지만 하한기준 시간 이상을 유지하지 않는 경우, 공구파손으로 검출하지 않는다.
이러한 학습부(120) 및 검출부(130)는 별도의 마이크로프로세서에 구비될 수 있다. 다른 예로서, 학습부(120) 및 검출부(130)는 CNC 공작기계(10)에 구비된 컨트롤러에 내장될 수 있다. 이 경우, 학습부(120) 및 검출부(130)는 가공부하 데이터를 기계학습하기 위해 또는 가공부하 데이터와 기준 데이터의 비교에 따른 공구마모나 공구파손을 검출하기 위해 설치된(setup 또는 install) 소프트웨어 프로그램에 의해 구동될 수 있다.
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 CNC 공작기계(10)의 이송속도 적응제어 중에도 공구파손과 공구마모를 실시간으로 검출할 수 있으므로 이종복합소재 등의 다양한 형태와 재질의 가공물에 대하여 가공품질을 향상시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 저장부(140)는 학습부(120)에서 산출된 정보를 저장할 수 있다. 즉, 저장부(140)는 상한 기준, 상한기준 시간, 하한 기준 및 하한기준 시간이 저장될 수 있다. 이러한 저장부(140)는 학습부(120) 및 검출부(130)와 구비되는 메모리일 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법의 순서도이다.
CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법(200)은 가공부하 데이터를 검출하는 단계(S210), 기계학습에 의해 기준 데이터를 산출하는 단계(S220) 및 기준 데이터에 따라 공구마모 및 공구파손을 검출하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 에지 디바이스(110)에 의해 CNC 공작기계(10)에 대한 가공부하 데이터를 검출한다(단계 S210). 이때, 에지 디바이스(110)는 CNC 공작기계(10)의 해당 공구를 구동하기 위한 스핀들모터의 전류량 또는 진동량을 검출할 수 있다.
다음으로, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 에지 디바이스(110)에서 검출된 가공부하 데이터를 기반으로 기계학습에 의해 기준 데이터를 산출한다(단계 S220). 이때, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 양질의 가공을 수행했던 가공부하 데이터를 기반으로 공구 수명을 고려하여 기준 데이터를 산출할 수 있다. 아울러, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 CNC 공작기계(10)의 각 공구별로 기준 데이터를 산출할 수 있다.
또한, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 기준 데이터로서 상한 기준, 상한기준 시간, 하한 기준 및 하한기준 시간을 산출할 수 있다. 일례로, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 공구 수명 내의 가공부하 데이터들을 평균하거나 기계학습에 따른 데이터 마이닝에 의한 회귀식에 따라 상한 기준 및 하한 기준을 산출할 수 있다. 이때, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 상한 기준 및 하한 기준을 가공 길이에 대하여 산출할 수 있다.
아울러, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 상한 기준을 연속적으로 초과하는 시간 길이와 하한 기준에 연속적으로 미달하는 시간 길이로서 상한기준 시간과 하한기준 시간을 산출할 수 있다.
다음으로, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 적응제어 기반의 가공진행중 검출된 가공부하 데이터와 기준 데이터를 비교하여 공구마모나 공구파손을 검출한다(단계 S230). 이때, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 검출된 가공부하 데이터가 기준 데이터를 초과하거나 기준 데이터에 미달인 시간이 지속되면 공구마모나 공구파손을 검출할 수 있다. 여기서, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 적응제어 기반의 가공진행 중에 검출된 가공부하 데이터와 기준 데이터의 비교시 가공 길이에 따라 비교할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법의 공구마모 검출 과정의 순서도이다.
공구마모 검출 과정(230)은 가공부하가 상한 기준의 초과 여부를 판단하는 단계(S231), 상한기준 시간 경과 여부를 판단하는 단계(S232) 및 공구마모를 검출하는 단계(S233)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 가공부하가 상한 기준을 초과하는지의 여부를 판단한다(단계 S231). 즉, CNC 공작기계(10)의 적응제어가 개시되면, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터와 기계학습에 의해 산출된 상한 기준을 비교할 수 있다.
단계 S231의 판단결과, 가공부하가 상한 기준을 초과하지 않는 경우, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 지속적으로 가공부하를 모니터링하여 상한 기준을 초과하는지의 여부를 판단한다.
단계 S231의 판단결과, 가공부하가 상한 기준을 초과하는 경우, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 상한기준 시간이 경과하는지의 여부를 판단한다(단계 S232). 즉, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 상한 기준을 초과하여 연속적으로 상한기준 시간만큼 유지하는지의 여부를 판단할 수 있다.
단계 S232의 판단결과, 상한기준 시간이 경과하지 않은 경우, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 단계 S231로 복귀하여 단계 S231 및 단계 S232와 같이 가공부하가 상한 기준을 초과하면서 상한기준 시간이 경과하는지의 여부를 지속적으로 판단한다.
단계 S232의 판단 결과, 상한기준 시간이 경과하면, 즉, 가공부하가 상한 기준을 초과한 상태로 상한기준 시간이 유지되면, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 공구마모를 검출한다(단계 S233).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법의 공구파손 검출 과정의 순서도이다.
공구파손 검출 과정(230')은 가공부하가 하한 기준의 미달 여부를 판단하는 단계(S236), 하한기준 시간 경과 여부를 판단하는 단계(S237) 및 공구파손을 검출하는 단계(S238)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 가공부하가 하한 기준에 미달하는지의 여부를 판단한다(단계 S236). 즉, CNC 공작기계(10)의 적응제어가 개시되면, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 적응제어 기반의 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터와 하한 기준을 비교할 수 있다.
단계 S236의 판단결과, 가공부하가 하한 기준에 미달하지 않는 경우, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 지속적으로 가공부하를 모니터링하여 하한 기준에 미달하는지의 여부를 판단한다.
단계 S236의 판단결과, 가공부하가 하한 기준에 미달하는 경우, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 하한기준 시간이 경과하는지의 여부를 판단한다(단계 S237). 즉, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 가공진행 중인 검출된 가공부하 데이터가 하한 기준에 미달하여 연속적으로 하한기준 시간만큼 유지하는지의 여부를 판단할 수 있다.
단계 S236의 판단결과, 하한기준 시간이 경과하지 않은 경우, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 단계 S236으로 복귀하여 단계 S236 및 단계 S237과 같이 가공부하가 하한 기준에 미달하면서 하한기준 시간이 경과하는지의 여부를 지속적으로 판단한다.
단계 S236의 판단 결과, 하한기준 시간이 경과하면, 즉, 가공부하가 하한 기준에 미달한 상태로 하한기준 시간이 유지되면, CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)는 공구파손을 검출한다(단계 S237).
상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치
110 : 에지 디바이스 120 : 학습부
130 : 검출부 140 : 저장부
10 : CNC 공작기계
110 : 에지 디바이스 120 : 학습부
130 : 검출부 140 : 저장부
10 : CNC 공작기계
Claims (5)
- CNC 공작기계에 대한 가공부하 데이터를 검출하는 에지 디바이스;
상기 에지 디바이스에서 검출된 가공부하 데이터 중에서 양질의 가공을 수행했던 데이터를 기반으로 공구 수명을 고려하여 기계학습(Machine learning)에 의해 기준 데이터를 산출하는 학습부; 및
적응제어 기반의 가공진행중 검출된 가공부하 데이터와 기준 데이터를 비교하여 상기 기준 데이터를 초과하거나 상기 기준 데이터에 미달인 시간이 지속되면 공구마모나 공구파손을 검출하는 검출부;
를 포함하고,
상기 기준 데이터 및 상기 가공부하 데이터는 시계열 도메인에서 가공 길이 도메인으로 변환되고,
상기 공구 수명은 해당 공구에 의해 가공된 횟수이며,
상기 학습부는,
상기 공구 수명 내의 가공부하 데이터들을 기계학습에 따른 데이터 마이닝에 의한 회귀식에 따라 상한 기준 및 하한 기준을 산출하되, 가공 길이에 대하여 산출하며,
상기 상한 기준을 연속적으로 초과하는 시간 길이와 상기 하한 기준에 연속적으로 미달하는 시간 길이로서 상한기준 시간과 하한기준 시간을 산출하며,
상기 검출부는,
상기 기준 데이터와 상기 가공부하 데이터의 비교시 상기 가공 길이를 기준으로 비교하며,
상기 가공부하 데이터가 상기 상한 기준을 초과하여 상기 상한기준 시간을 경과하면, 공구마모를 검출하고,
상기 가공부하 데이터가 상기 하한 기준에 미달하여 상기 하한기준 시간을 경과하면, 공구파손을 검출하는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 학습부에서 산출된 상한 기준, 상한기준 시간, 하한 기준 및 하한기준 시간이 저장되는 저장부를 더 포함하는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 장치. - 에지 디바이스에 의해 CNC 공작기계에 대한 가공부하 데이터를 검출하는 단계;
상기 에지 디바이스에서 검출된 가공부하 데이터 중에서 양질의 가공을 수행했던 데이터를 기반으로 공구 수명을 고려하여 기계학습에 의해 기준 데이터를 산출하는 단계; 및
적응제어 기반의 가공진행중 검출된 가공부하 데이터와 상기 기준 데이터를 비교하고 상기 기준 데이터를 초과하거나 상기 기준 데이터에 미달인 시간이 지속되면 공구마모나 공구파손을 검출하는 단계;
를 포함하고,
상기 기준 데이터 및 상기 가공부하 데이터는 시계열 도메인에서 가공 길이 도메인으로 변환되고,
상기 공구 수명은 해당 공구에 의해 가공된 횟수이며,
상기 기준 데이터를 산출하는 단계는,
상기 공구 수명 내의 가공부하 데이터들을 기계학습에 따른 데이터 마이닝에 의한 회귀식에 따라 상한 기준 및 하한 기준을 산출하되, 가공 길이에 대하여 산출하며,
상기 상한 기준을 연속적으로 초과하는 시간 길이와 상기 하한 기준에 연속적으로 미달하는 시간 길이로서 상한기준 시간과 하한기준 시간을 산출하며,
상기 공구마모나 공구파손을 검출하는 단계는,
상기 기준 데이터와 상기 가공부하 데이터의 비교시 상기 가공 길이를 기준으로 비교하며,
상기 가공부하 데이터가 상기 상한 기준을 초과하여 상기 상한기준 시간을 경과하면, 공구마모를 검출하는 단계; 및
상기 가공부하 데이터가 상기 하한 기준에 미달하여 상기 하한기준 시간을 경과하면, 공구파손을 검출하는 단계를 포함하는 CNC 공작기계의 이송속도 적응제어시 공구파손 및 공구마모 검출 방법. - 삭제
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