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OPC 기반의 지능형 정밀 서보제어 분말성형 프레스 시스템의 설계 및 구현
Design and Implementation of OPC-Based Intelligent Precision Servo Control Power Forming Press System 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.13 no.6, 2018년, pp.1243 - 1248  

유남현 (경남대학교컴퓨터공학과)

초록
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금속분말 야금은 금속이나 금속산화물의 분말을 금형에 넣어 프레스로 압축 성형한 후에 고온으로 가열 소결하면 굳어지는 현상을 이용하여 독특한 모형의 부품이나 일정한 형태의 제품을 만드는 제조 기술이다. 분말 야금 프레스 장비는 자동차, 전자 부품 등의 핵심 정밀 부품을 만드는데 사용되기 때문에 이를 위하여 정밀한 서보 모터를 사용하여 제작되는 경우가 대부분이다. 본 논문에서 설계 및 구현한 지능형 정밀 서보제어 분말 성형 프레스 시스템은 상부 램 부분은 기계식 캠축을 사용하고 하부 램 부분은 고정밀 서보 시스템을 활용하여 정밀하게 제어함으로써 가격대를 낮추면서도 정밀도를 유지할 수 있는 장점을 가진다. 또한 OPC 기반의 모니터링 및 공정 데이터 수집 시스템을 설계 및 구현함으로써 향후 빅 데이터를 활용한 스마트 제조 관리 시스템에 적용될 수 있는 확장성을 제공한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Metal Powder Metallurgy is a manufacturing technology that makes unique model parts or a certain type of product by using a hardening phenomenon when a powder of metal or metal oxide is put it into a mold and compression-molded by a press and then heated and sintered at a high temperature. Powder me...

주제어

#금속 분말 야금   #서보 프레스 시스템   #정밀 제어  

표/그림 (6)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 일반적인 서보 프레스 시스템은 PLC 기반으로 개발하기 때문에 생산 데이터나 공정 데이터가 별도로 저장되지 않고 생산된 수량이나 불량률만 기록이 되며 나머지 데이터들은 대부분 버려진다. 본 논문의 지능형 정밀 서보제어 분말 성형 프레스 시스템은 생산 데이터 및 공정 데이터를 실시간으로 저장하고 향후 빅 데이터 기반의 분석 시스템에 사용하기 위하여 OPC를 활용하여 생산, 공정 및 환경 데이터를 수집 하고 저장하도록 하였다. 물론, PLC 제어 시스템과 TCP/IP로 연결하여 제어 판넬 이외에도 사용자의 PC 나 스마트 디바이스를 통하여 제어 및 모니터링 할 수 있도록 하였다.
  • 중소기업의 부품 산업 경쟁력을 키우기 위해서는 결국 부품을 생산하기 위한 생산기계의 경쟁력 강화가 필수 요소이다. 이에 본 논문에서는 자동차, 조선해양 및 전자 부품을 생산할 수 있는 지능형 정밀 서보제어 분말 성형 프레스 시스템을 설계 및 구현하였다. 이 시스템은 상부는 기존의 기계식 방식을 그대로 사용하고 하부는 정밀 서보 모터를 사용하는 하이브리드 방식을 적용하였다.

가설 설정

  • 이 중에서 기계(M)로부터 생성되는 데이터가 가장 기초 요소로써 모든 생산 과정에 사용되는 기계들은 RS-232C, PLC, 필드버스, 이더넷, TCP/IP 및 OPC 등을 통하여 실시간으로 연결되고 관련 데이터를 스마트 팩토리 생산자원 통합 관리 시스템으로 전송해야 한다[6]. 스마트 팩토리 통합 관리 시스템은 축적된 생산 자원의 데이터를 기반으로 효율적인 생산 및 공정 관리를 할 수 있기 때문이다. 본 논문에서 설계 및 구현한 지능형 정밀 서보제어 분말성형 프레스 시스템은 PLC를 기반으로 각종 기구부를 제어하기 때문에 OPC를 통하여 관련 데이터를 스마트 팩토리 통합 관리 시스템으로 전송한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
분말 야금 프레스 장비는 무엇을 만드는데 사용되는가? 금속분말 야금은 금속이나 금속산화물의 분말을 금형에 넣어 프레스로 압축 성형한 후에 고온으로 가열 소결하면 굳어지는 현상을 이용하여 독특한 모형의 부품이나 일정한 형태의 제품을 만드는 제조 기술이다. 분말 야금 프레스 장비는 자동차, 전자 부품 등의 핵심 정밀 부품을 만드는데 사용되기 때문에 이를 위하여 정밀한 서보 모터를 사용하여 제작되는 경우가 대부분이다. 본 논문에서 설계 및 구현한 지능형 정밀 서보제어 분말 성형 프레스 시스템은 상부 램 부분은 기계식 캠축을 사용하고 하부 램 부분은 고정밀 서보 시스템을 활용하여 정밀하게 제어함으로써 가격대를 낮추면서도 정밀도를 유지할 수 있는 장점을 가진다.
금속분말 야금이란? 금속분말 야금은 금속이나 금속산화물의 분말을 금형에 넣어 프레스로 압축 성형한 후에 고온으로 가열 소결하면 굳어지는 현상을 이용하여 독특한 모형의 부품이나 일정한 형태의 제품을 만드는 제조 기술이다. 분말 야금 프레스 장비는 자동차, 전자 부품 등의 핵심 정밀 부품을 만드는데 사용되기 때문에 이를 위하여 정밀한 서보 모터를 사용하여 제작되는 경우가 대부분이다.
스마트 팩토리를 구현하기 위한 전제 조건은 4M1E의 디지털화를 기반으로 한 공정 및 생산 데이터가 축적되어야 하는데 여기서 4M1E는 무엇인가? 스마트 팩토리를 구현하기 위한 전제 조건은 4M1E의 디지털화를 기반으로 한 공정 및 생산 데이터가 축적되어야 한다[5]. 4M은 작업자(Men), 기계(Machine), 재료(Material), 방법(Method) 등이며, 1E는 환경 (Environment) 및 에너지(Energy)를 의미한다. 이 중에서 기계(M)로부터 생성되는 데이터가 가장 기초 요소로써 모든 생산 과정에 사용되는 기계들은 RS-232C, PLC, 필드버스, 이더넷, TCP/IP 및 OPC 등을 통하여 실시간으로 연결되고 관련 데이터를 스마트 팩토리 생산자원 통합 관리 시스템으로 전송해야 한다[6].
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참고문헌 (10)

  1. J. Kim, K. Yoon, Y. Ko, G. Kim, and S. Lee, "Automobile parts press mold industry and technology trend," Trends in Metals & Materials Engineering, vol. 27, no. 2, Mar. 2014, pp. 36-37. 

  2. K. Osakada, K. Mori, T. Altan, and P. GrocheY, "Mechanical servo press technology for metal forming," J. of Manufacturing Technology, vol. 60, no. 2, 2011, pp. 651-672. 

  3. Y. Chai, "Development of heat system for productivity improvement of ball press pushing up equipment," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11, no. 11, 2016, pp. 1101-1106. 

  4. B. So and S. Shin, "The built of smart factory using sensors and virtual process design," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 6, 2017, pp. 1071-1080. 

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  6. J. Ko, "A study on dual system for fault tolerance of PLC," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 6, no. 3, 2011, pp. 397-404. 

  7. W. Mahnke, S. H. Leitner, Mapping of COM OPC to OPC UA. Heidelberg: Springer, 2009. 

  8. B. Genge, C. Siaterilis, I. N. Fovino, and M. Masera, "A cyber-physical experimentation environment for the security analysis of networked industrial control systems," J. of Computer & Electrical Engineering, vol. 38, no. 5, 2012, pp. 1146-1161. 

  9. R. HenBen and M. Schleipen, "Interoperability between OPC UA and AutomationML," In Proc. 8th Int. Conf. on Digital Enterprise Technology, Stuttgart, Germany, 2014, pp. 297-304. 

  10. M. Schleipen, "OPC UA supporting the automated engineering of production monitoring and control systems," In Proc. IEEE Intl. Conf. on Emerging Technologies and Factory Automation, Hamgurg, Germany, 2008, pp. 640-647. 

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