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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