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KR102328225B1 - Manufacturing apparatus of machine tool using digital twin and the method thereof - Google Patents

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KR102328225B1
KR102328225B1 KR1020190150662A KR20190150662A KR102328225B1 KR 102328225 B1 KR102328225 B1 KR 102328225B1 KR 1020190150662 A KR1020190150662 A KR 1020190150662A KR 20190150662 A KR20190150662 A KR 20190150662A KR 102328225 B1 KR102328225 B1 KR 102328225B1
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Abstract

본 발명은 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. 이를 구현하기 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.An object of the present invention is to provide a machine tool manufacturing apparatus and manufacturing method using a digital twin that can verify in advance the risk that may occur in a manufactured machine tool by operating it in a virtual space before actually manufacturing a machine tool using a digital twin. There is a purpose. A machine tool manufacturing apparatus using a digital twin of the present invention for implementing this, includes a design data storage unit in which design data of a machine tool that is a digital twin designed in three dimensions using a design program is stored; 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 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 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 apparatus and manufacturing method using digital twin

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 the machine tool in a virtual space in advance through a digital twin-based simulation, problems occurring during the manufacturing of the machine tool can be solved 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 a metal or non-metal material (hereinafter referred to as a base material) into shape and size using an appropriate tool by various cutting processing methods or non-cutting processing methods, or for 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.For these machine tools, automation and numerical control are rapidly progressing throughout the industry to improve productivity and produce various processed products. 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 , the conventional machine tool manufacturing process includes designing a machine tool/production line (S1), manufacturing a mechanical part of a machine tool/production line (S2), and manufacturing a control unit of a machine tool/production line ( S3), the machine tool/production line dynamic verification process (S4) is sequentially performed. After that, if a problem occurs in the process of producing a product using a machine tool/production line, a step of providing a service (S5) for it is performed.

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. A number of risk factors may occur, such as the presence of a 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 Registration No. 10-2001308 discloses "a machine tool real-time feed control system and 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 has been devised to solve the above-mentioned problems, and it is a digital twin that can verify in advance the risk of a manufactured machine tool by operating it in a virtual space before actually manufacturing the machine tool using the digital twin. An object of the present invention is to provide a machine tool manufacturing apparatus and manufacturing method using the same.

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 includes: a design data storage unit in which design data of a machine tool that is a digital twin designed in three dimensions using a design program is stored; 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 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 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 the object; Reference values for the operation of the at least two processing devices are stored in the reference value storage unit, respectively; The control unit transmits, respectively, a control signal for operating the at least two processing devices through at least two channels corresponding to the processing devices; The dynamic verification unit may determine whether 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 for 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 the control unit according to the reference value stored in the reference value storage unit; d) determining in the dynamic verification unit whether processing is normally performed by the designed machine tool 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 the object; Reference values for the operation of the at least two processing devices are stored in the reference value storage unit, respectively; The control unit transmits a control signal for operating each of the at least two processing apparatuses, respectively, through at least two channels corresponding to the processing apparatuses; The dynamic verification unit may determine whether 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 processing object is insufficient or excessive, stores the result, and stores the result according to the stored result It may be to correct the 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 digital twin machine tool with respect to the object to be processed is insufficient or excessive, store the result, and correct 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 the machine tool in a virtual space before actually manufacturing the machine tool using the digital twin, it is possible to verify in advance the risks that occur in the manufactured machine tool, so that the manufacturing cost can be reduced, and the operator is also safe It can be verified in the environment, which can improve the safety of workers.

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 도면
1 is a flowchart 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 flowchart showing a process of manufacturing a machine tool 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 made 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.The 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 the digital twin of the present invention includes a design data storage unit 200 storing design data of a machine tool that is a digital twin designed in three dimensions using a design program, and a reference value for operating the designed machine tool. A control unit for operating a machine tool implemented in a virtual space according to the reference value storage unit 300 to store, the machine tool design data stored in the design data storage unit 200 according to the reference value stored in the reference value storage unit 300 . (400), includes a dynamic verification unit 500 for determining whether the operation is made according to the reference value by acquiring the 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, the machine tool may be provided with a milling machine and a lathe. In this case, two channels may be provided in order 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, it can be configured in the meaning of a production line in which a plurality of processing devices are provided, and processing is performed in a series of continuous processes using the 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 things in the real world on a computer and predicts results 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 operational status 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, it is possible to predict in advance the risks that may occur in the case of manufacturing an actual machine tool by implementing the machine tool virtual in a computer and operating the machine tool implemented in this way under the same conditions as in actual operation.

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 used by a designer to design a machine tool in three dimensions. The design program may be a CAD system, which is a commercialized program, 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 that is a digital twin designed in three dimensions using the design program. If both the milling machine and the lathe are provided in the designed machine tool, the design data storage unit stores all design data for the milling machine and the lathe, which are two machining devices for processing the 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 three-dimensionally designed machine tool in a virtual space. For example, various reference values for operating conditions such as a feed speed of a machining tool, a rotation speed of a spindle, and a cooling water supply amount 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 apparatus. In addition, when at least two processing devices such as a milling machine and a lathe are provided in the designed machine tool, reference values for operation of the at least two processing devices may be stored in the reference value storage unit, 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 the virtual machine tool under the set operating conditions, and the machine tool implemented in a virtual space according to the machine tool design data stored in the design data storage unit 200 . controls a process for driving according to reference values of various operating 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, the control signal for each operation to the at least two processing devices is transmitted from the control unit 400 to a plurality of a plurality of processing devices corresponding to the number of processing devices. A channel 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 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 the processing state with respect to the movement amount of the processing tool, the movement amount of the object to be processed, the range in which processing is 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 is provided with at least two processing devices, the dynamic verification unit 500 may determine whether 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 are connected to a network.

도 3을 참조하여 본 발명의 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치를 이용한 제조방법에 대해 설명한다.A manufacturing method using the machine tool manufacturing apparatus using the 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. In this step, the designer designs the machine tool/production line using the design program in 3D to generate 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 the 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 operating conditions set 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 is provided with at least two processing devices, the step of configuring a plurality of channels corresponding to the processing devices in order to respectively 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 the dynamic verification of the machine tool / production line is made. In this step, the machine tool/production line implemented in the 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. It is a step in which the dynamic verification unit 500 determines whether processing is performed. At this stage, the risk that may occur in the machine tool/production line can be verified in advance, and if the risk is identified, the next step can be performed after correcting it. Since the dynamic verification is performed in a virtual space, the verification is performed while securing 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 is provided with at least two processing devices, the control unit 400 transmits a control signal for controlling each of the at least two processing devices through the plurality of channels, respectively. In this case, the dynamic verification unit 500 may determine whether 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 the mechanical part of the 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 made in the above, it is possible to significantly lower the risk compared to the case where the dynamic verification is performed after the actual mechanical part is manufactured, and thus the cost can be reduced.

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

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 a processing object, and reference numeral 23 denotes a spindle on which the processing object is installed. The object 22 is installed on the main shaft 23 in an inclined state with respect to a plurality of axes.

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, reference values for the rotational speed of the machining tool 21 , the moving direction of the main shaft 23 , and the amount of movement may be set in the reference value storage unit 300 , and the control unit 400 performs processing according to the reference value. When the amount of movement in the Y-axis direction is insufficient as a result of the control, the dynamic verification unit 500 may determine that the processing range according to the lack of movement will be reduced, 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 made 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 processing tool, reference numeral 32 denotes an object to be processed, and reference numeral 33 denotes an area in which the processing 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 , overcutting may be performed and abnormal processing may be performed. In this case, the dynamic verification unit 500 determines a situation in which overcutting has been made, 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 devices, and reference numerals 43 and 44 denote objects to be processed by the two processing devices, 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 apparatus may be, for example, made of any one of a lathe, a milling machine, a drilling machine, and a boring machine. The control unit 400 may transmit a control signal to each of the processing apparatuses through two channels, and the dynamic verification unit 500 may determine whether a collision occurs between the two processing apparatuses.

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 results. According to the stored results, the design data of the design data storage unit 200 can be modified. Alternatively, if it is determined that a change in the operating condition is necessary according to the stored result, the reference value stored in the reference value storage unit 300 may be modified to remove the risk by changing the operating 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 are made within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. It is possible to carry out 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 검증부
21: processing tool 22: processing object
23: spindle 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 포함하고,
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 판단하고, 상기 적어도 2개의 가공장치 사이에 충돌이 발생하는지 여부를 판단하여 그 결과를 저장하고, 상기 저장된 결과에 따라 상기 설계 데이터 저장부의 설계 데이터를 수정하는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조장치
a design data storage unit in which design data of a machine tool, which is a digital twin designed in three dimensions using a design program, is stored;
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 the machine tool design data stored in the design data storage unit according to the reference value stored in the reference value 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 operation is performed according to the reference value;
including,
the design data storage unit stores design data for at least two processing devices for processing the object;
Reference values for the operation of the at least two processing devices are stored in the reference value storage unit, respectively;
The control unit transmits, respectively, a control signal for operating the at least two processing devices through at least two channels corresponding to the processing devices;
The dynamic verification unit determines whether processing is normally performed by each of the at least two processing devices, determines whether a collision occurs between the at least two processing devices, stores the results, and stores the results in the stored results A machine tool manufacturing apparatus using a digital twin that corrects the design data of the design data storage unit accordingly
삭제delete 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 포함하고,
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 판단하고,
상기 동적 검증부는 상기 적어도 2개의 가공장치 사이에 충돌이 발생하는지 여부를 판단하여 그 결과를 저장하고, 상기 저장된 결과에 따라 상기 설계 데이터 저장부의 설계 데이터를 수정하는 디지털 트윈을 이용한 공작기계 제조방법
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 the control unit according to the reference value stored in the reference value storage unit;
d) determining in the dynamic verification unit whether processing is normally performed by the designed machine tool during operation by the control unit;
including,
the design data storage unit stores design data for at least two processing devices for processing the object;
Reference values for the operation of the at least two processing devices are stored in the reference value storage unit, respectively;
The control unit transmits, respectively, a control signal for operating the at least two processing devices through at least two channels corresponding to the processing devices;
The dynamic verification unit determines whether processing is normally performed by each of the at least two processing devices,
The dynamic verification unit determines whether a collision occurs between the at least two processing devices, stores the result, and uses a digital twin to correct the design data of the design data storage unit according to the stored result.
삭제delete 제3항에 있어서,
상기 동적 검증부는 상기 가공대상물에 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 제조방법
4. The method of claim 3,
The dynamic verification unit determines 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 corrects the design data of the design data storage unit according to the stored result. Machine tool manufacturing method using digital twin
삭제delete
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