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STEP-NC를 이용한 지능형 생산 시스템
2000. 1. 21
한국기계연구원 자동화연구부
선임연구원 김 선 호
Tel 042-868-7146, Fax 042-868-7150
email [email protected]
STEP-NC Seminar
생산 시스템의 변화
계층적
분산적, 유기적
STEP-NC Seminar
NC의 발전 과정
1990년대 말
Soft-NC
1990년대 초
좌) 프로펠러 블레이드 윤곽검사 게이지(1949)
우) 세계최초 NC 공작기계(1952)
CPU 64bit
OS : NT, RTOS
OAC
1970년대
CPU 32bit
Windows
CNC
John T. Parson
NC 탄생
CPU 8bit
- APT 등장
- LANC 등장
- 대화형 NC 프로그램 등장
- CUSTO MACRO 등장
- DNC 등장
(IBM 1965, Morins 1968)
- CAD/CAM 등장
STEP-NC Seminar
CNC의 구조 및 G 코드
G : Motion Control
F : Feed
S : Spindle speed
T : Tool
F,S,T,M
M : 보조코드
CNC
Main System
-입력부,기억부, 연산부
-순차제어부, 서보제어부
G
PLC
Sensor
Actuator
M
Motor
STEP-NC Seminar
NC 관련 국제표준(1)
- ISO/TR6132
Numerical control of machines -Operational command and data format
- ISO 3592
Numerical control of machines -NC processor output Logical structure(and major words)
First edition -1978-12-15
- ISO 4336
Numerical control of machines - Specification of interface signals between the numerical control unit and
the electrical equipment of an NC machine, First edition -1981-05-01
- ISO 6983/1
Numerical control of machines -Program format and definition of address words-Part 1 : Data format for
positioning, line motion and contouring control systems, First edition -1982-09-15
- ISO/IEC 9506-4
Industrial automation systems -Manufacturing Message Specification - Part 4: Companion standard for
numerical control, First edition 1992-12-15
- ISO 2972
Numerical control of machines -Symbols, Second edition -1979-08-16
- ISO/IEC 646
Information technology -ISO 7-bit coded character set for information interchange
Third edition 1991-12-15, Reference number ISO/IEC 646:1991(E)
STEP-NC Seminar
NC 관련 국제표준(2)
- ISO 841
Numerical control of machines - Axis and motion nomenclature
First edition -1974-07-01
- ISO 11161
Industrial automation systems -Safety of integrated manufacturing systems Basic requirements
First edition 1994-04-01
- ISO 4342
Numerical control of machines -NC processor input - Basic part program reference language
First edition - 1985-12-15
- ISO 2806
Industrial automation systems -Numerical control of machines - Vocabulary
Second edition 1994-07-15
- ISO 4343
Numerical control of machines -NC processor output- Minor elements of 2000-type records
(post-processor. commands), First edition 1978-04-01
STEP-NC Seminar
NC 관련 일본표준
- JIS B6310-1990 : 수치제어 공작기계-좌표축 및 운동의 기호
Numerically controlled machine tools-Coordinate axis and motion nomenclature
- JIS B0181-1986 : 수치제어 공작기계 용어
Vocabulary for Numerically Controlled Machine Tools
- JIS B6311-1973 : 수치제어 공작기계 용 부호
Code for Numerical Control of Machines
- JIS B6312-1976 : 수치제어 공작기계 천공 테이프용 가변 블록 포맷(위치결정 및 직선절삭 제어용)
Punched Tape Variable Block Format for Positioning and Straight-cut Numerically Controlled Machine Tools
- JIS B6313-1974 : 수치제어 공작기계 천공 테이프용 가변 블록 포맷(윤곽제어용 및 윤곽위치결정제어용)
Punched Tape Variable Block Format for Contouring and Contouring/Positioning Numerically Controlled
Machine Tools
- JIS B6314-1974 : 수치제어 공작기계의 준비기능(G기능) 및 보조기능(M기능)의 부호
Coding of Preparatory Functions Functions G and Miscellaneous M for Numerical Control of Machines
- JIS B6325-1980 : 수치제어 프로세서의 출력-CL DATA
Numerical Control Processor Output- CL DATA
- JIS B6326-1980 : 수치제어 프로세스 출력- 2000형 레코드 마이너 요소
Numerical Control Processor Output -Minor Elements of 2000 - Type Records
- JIS B6327-1985 : 수치제어 파트 프로그램용 언어
NC Processor Input-Basic Part Program Reference Language
STEP-NC Seminar
NC 관련 한국표준
- KS B0125-1986 : 수치제어 공작기계용어
Vocabulary for Numerically Controlled Machine Tools
- KS B0050-1977 : 수치제어 기계용 부호
Code for Numerical Control of Machines
- KS B4222-1987 : 수치제어 프로세서의 출력
Numerical Control Processor Output- CLDATA
- KS B4002-1989 : 수치제어 파트 프로그램용 언어
NC processor input-basic part program reference language
- KS B4407-1988 : 수치제어 프로세스 출력- 2000형 레코드 마이너 요소
Numerical Control Processor Output - Minor Elements of 2000 - Type Records
- KS B4206-1978 : 수치제어 공작기계의 준비기능(G기능) 및 보조기능(M기능)의 부호
Coding of Preparatory Functions G and Miscellaneous Function M for Numerical Control of Machines
- KS B4220-1987 : 수치제어 공작기계 천공 테이프용 가변 블록 포맷(위치결정 및 직선절삭 제어용)
Punched Tape Variable Block Format for Positioning and Straight-Cut Numerically Controlled of Machine Tools
- KS B4221-1987 : 수치제어 공작기계용 천공테이프 가변 블록 포맷(윤곽제어용 및 윤곽 위치결정용)
Punched Tape Variable Block Format for Positioning and Contouring/Positioning Numerically Controlled
of Machine Tools
STEP-NC Seminar
현재의 CNC 운용방법
CAD
ISO10303
AP213, AP224
축 정보만 가지고 수행함
CAM
CAE
ISO6983(1982)
-대화형 프로그램
-CUSTOM MACRO
CNC
DNC
STEP-NC Seminar
현재의 CNC 운용방법의 문제점
CAD, CAM, CNC 중 CNC의 수명이 가장 길며, 그것이
제조생산성의 저해 요인이 됨
CAD, CAM, CNC는 새 모델이 등장하더라도 인터페이스가
생산성과 제조품질 향상을 저해함
G 코드가 여전히 유효하게 사용됨
G 코드의 문제점 :
- 직선(G01), 원(G02,03) 운동 만 지원
고품위 가공이 어렵다.
- 제품에 대한 기하학적 정보를 가지지 못함
5축 가공이나 HSC에 부적합
- 공정계획 정보를 가지고 있지 못함
- 가공정보를 가지고 있지 못함
최적화된 가공조건이 CAD/CAM으로
피이드 백 되지 못함
- 자사 고유 코드를 가지는 경향
데이터 교환이 불가능
STEP-NC Seminar
가공 프로세스에서의 문제
이중작업에 의한 시간적, 경제적 손실 감소
STEP-based data model에 의해 동시성 공통정보체계 구축
설계자
CAD
CAD
Postprocessor
CAD/CAM
Department
Shop Floor
가공
정보
NC Program
CNC
작업자
가공조건수정
F, S, M
STEP-NC Seminar
검사 공정에서의 문제
CAD Model
CAM
Measurement
Reference Data
Machining
Plan
Measuring
Plan
NC
Program
Measuring
Program
CAD data를 직접 사용하므로서
데이터 손실방지
현재 시스템의 문제
-CAD 모델을 직접 가지고 오기에는
CNC에 많은 한계를 가짐
-측정 프로그램을 만들기 위해서는
NC 프로그램을 Decoupling 해야 함
이 경우, 공구의 Offset을 넣는 과정에서
에러가 포함 됨
STEP-NC Seminar
고속화, 정밀가공에서의 문제
곡선을 미소 직선화 하면 프로그램 사이즈가 급격히 커지고,
고속 전송 시스템을 필요로 하고,
보간 자국이 발생하고,
가공시간이 길어짐
미소근사직선
가공속도
Tolerance
코너에서 감속
NURBS 보간
가공속도
가공시간
대안 :
스플라인 커브와 같은 High level
geometric data 사용
예) NURBS
가공시간
STEP-NC Seminar
OSEC의 등장 및 특징(1)
CAD계
조작계
- Frame Work에 의한 개발과
기계의 표준 모델화
기계계
- 제어 S/W의 부품화와 I/F
표준화
OSEC API
Open Conroller
-형상정의에 대응한 가공법의
서술과 가공 노하우의 S/W
부품화
OSEL
- 개발기간을 단축하는 범용 OS 및
Utility의 이용
- 범용 PC 기술의 이용
생산 네트워트계
- 보수 / 서비스의 용이성
- World Wide한 공급 / 지원체계
- 제조라인의 기계 I/F의 표준화
OSEC Floor Management
Protocol
OSEC 아키텍쳐를 규정하는 4개의 관점(1995)
STEP-NC Seminar
OSEC의 등장 및 특징(2)
Man Machine Interface
A
Resource
Management
B
E
OSEL
E
G Code
Decoder
Machine Control
OSEC 시스템의 계층 구조
C
D
Device Driver
of Servo &
Spindle
Device Driver
of PLC
기능군간 인터페이스
STEP-NC Seminar
STEP-NC에 의해 그려지는 그림
CAD
ISO10303
CAM
CAE
- 제품에 대한 기하학적
정보
- 공정계획 정보
- 가공정보
-공정계획
-자동 공구경로 산출
-가공조건 산출
ISO14649
ISO14649
CNC
STEP-NC Seminar
STEP-NC에 의한 생산 시스템 변화
STEP-based data model
보수
STEP-based data model
설계
해석
STEP-based
data model 완제품
검사
가공
STEP-based data model
ISO10303
ISO14649
Life cycle of product
STEP-NC Seminar
미래형 개방 생산 시스템에의 기여
7 8
Cell
Controller
CAE
CAD
Network
1
2 3
CNC
CNC
6
4
PLC
5
Motor
1. STEP
2. STEP-NC
3. MMS
4. MMS
5. SERCOS
6. Field Bus
7. CORBA
8. DCOM
Sensor
STEP-NC Seminar