[논문]멀티 툴 조각기 및 기계 제어 소프트웨어 개발

김응곤

doi:10.13067/jkiecs.2019.14.4.755

[국내논문] 멀티 툴 조각기 및 기계 제어 소프트웨어 개발
Development of a Multi-tool Carving Machine and a Machine Control Software 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.14 no.4, 2019년, pp.755 - 760

초록
AI-Helper

본 논문은 기존 열선조각기, 열선 커팅기, 스핀들을 통합한 멀티 툴 조각기 개발을 통해 복잡한 구조의 형상도 손쉽고 빠르게 제작할 수 있도록 하였다. 또한 G-Code가 단일 툴에만 적용되는 문제점을 해결하고 기존 3D 모델링 툴로써 관리할 수 없는 기계의 세부 동작들을 제어할 수 있도록 소프트웨어를 개발하였다.

In this paper, we developed the multi-tool carving machine which integrates the existing hot-wire carving machine, hot-wire cutting machine and spindle so that the shape of complex structure can be produced easily and quickly. We have also developed software that solves the problem that G-Code applies only to a single tool, and controls the details of the machine's operations that can not be managed with existing 3D modeling tools.

Keyword

표/그림 (9)

그림 그림 1. 다축 프레임 모형 Fig. 1 Multi-axis frame model
그림 그림 2. 툴 결합법 Fig. 2 Way to combine tools
그림 그림 3. 열선 조각 장치 개념도 Fig. 3 Concept of the hot-wire craving tool
그림 그림 4. 열선 조각 장치 응용도 Fig. 4 Application of the hot-wire craving tool
그림 그림 5. 툴 자동교환 헤드의 모형도 Fig. 5 Model of automatic tool exchange head
표 표 1. 프로그램 개발 도구 및 운영 환경 Table 1. Program development tools and operating environment
그림 그림 6. 소프트웨어 인터페이스 Fig. 6 Software interface
그림 그림 7. 프로그램 구조도 Fig. 7 Program structure chart
그림 그림 8. 주요 함수 알고리즘 Fig. 8 Main function algorithm

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 멀티 툴 조각기와 통합 제어 소프트웨어를 개발하였다.
본 조각 장치는 열선에 의해 덩어리를 떠내는 방식으로 스핀들 방식과 열선 커팅기 방식의 단점을 보완하는 것이 핵심 아이디어다. 열선에 의해 덩어리를 떠내기 때문에 먼지와 소음이 없으며, 가공 시간을 단축할 수 있다.
열선장치의 열로 스티로폼을 녹이는 과정에서 유해가스가 발생하여 환경오염 및 작업자의 건강에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 유해가스 저감 장치를 통해 유해가스를 외부로 빼내는 장치를 만들어 문제를 해결하고자 하였다. 열선 조각장치 위에 탈부착이 가능하고, 주름관을 사용하여 길이조정이 가능하다.

제안 방법

다축 조각기는 X, Y, Z축의 움직임을 기본으로 하고, A, B의 회전축으로 구성하여 4면의 입체가공이 가능하도록 구성된다. C축의 회전축은 열선장치와 스핀들장치가 연결되어 자동으로 툴을 바꾸어 조각이 가능하도록 개발했다.
회전 장치는 스핀들과 열선 조각 툴을 연동하여 360° 회전할 수 있도록 했다.
가공 시 효율적인 가공 방법을 선택할 수 있도록 툴 자동교환 헤드를 개발했다. 필요에 따라 열선 조각 장치와 스핀들을 교환하여 작업의 효율성을 높일 수 있다.

이론/모형

저장 기능은 SaveFileDialog 함수를 이용하여 구현하였다. 기본적으로는 제어 코드에 해당하는 확장자로서 파일을 저장한다.
파일 입력을 읽어오는 기능은 OpenFileDialog 함수를 이용하여 구현하였다. 사용자가 파일을 찾을 때 윈도우에서 제공하는 기본 기능으로 별개의 창을 띄워 사용자가 원하는 파일을 선택하는 방식이다.

성능/효과

개발된 멀티 툴 조각기는 기존 제품의 열선조각, 열선 커팅, 스핀들 방식의 기능을 한 제품에서 모두 사용할 수 있게 개발하여 복잡한 구조의 형상도 손쉽고 빠르게 제작할 수 있다. 기존의 조각기는 각 방식마다 소음과 오랜 제작 시간 등의 문제점이 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	다축 조각기은 무엇으로 구성되는가?	다축 조각기는 X, Y, Z축의 움직임을 기본으로 하고, A, B의 회전축으로 구성하여 4면의 입체가공이 가능하도록 구성된다. C축의 회전축은 열선장치와 스핀들장치가 연결되어 자동으로 툴을 바꾸어 조각이 가능하도록 개발했다.
	열선 커터기 방식의 문제점은 무엇인가?	열선 커터기 방식은 열선을 이용해 재료를 자르는 방식이다. 시간이 빠르고 먼지가 없다는 장점은 있으나 직선으로밖에 움직이지 못하기 때문에 세부묘사가 거의 불가하여 작업 후 별도 공정이 요구된다. 또한 가공 과정 중에 유해가스도 발생한다.
	조형물의 역할은 무엇인가?	조형물은 미술의 한 분야로서 단순히 건축물의 미관을 장식해 주는 역할 뿐만 아니라, 도시 환경과의 친밀감과 상징적인 장소로서의 지표적 기능을 지니고 있다. 주변 환경 또는 자연을 미술작품과 동일시하는 새로운 분위기 속에서 조형물이 건축물에 결합되어 건축의 조형미까지도 극대화시키는 새로운 이미지의 도시경관을 만들어 내고 있다. 또한 광고와 홍보매체가 다양하게 발전하면서 남보다 좀 더 독특하고 특별한 광고수단의 필요성이 증대되어 왔다[2-4].

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