2015학년도

기계설계프로젝트 최종 보고서

과제명 : 툴 프리세터

(2014년 9월 1일 ∼ 2015년 6월 18일)

팀명: ToolBar

기계공학 설계프로젝트 최종보고서를

붙임과 같이 제출합니다.

2015. 05. 26

대구대학교 기계자동차공학부(기계공학전공)

제 출 문

대구대학교 기계자동차공학부 학부장 귀하

본 보고서를 대구대학교 기계자동차공학부 설계프로젝트 과제 “툴 프리세터”의 결과보고서로 제출합니다. (과제기간 : 14. 09. 01 ~ 15. 06. 18)

2015. 05. 26

담당교수 :  이 동 활   (인)

지도교수 :  윤 재 웅   (인)

대표학생 :  여 태 경   (인)

참여학생 :  이    훈   (인)

정 윤 섭   (인)

보고서 작성 윤리 서약서

대구대학교 기계자동차공학부 학부장 귀하

본인은 보고서를 작성함에 있어 다음과 같이 연구 윤리 및 보고서 작성 윤리를 준수하였음을 서약합니다.

1. 본인은 다른 학생의 보고서를 복사(copy)하지 않았습니다.

2. 본인은 다른 사람의 보고서 내용 중 전부 또는 일부를 무단으로 도용하거나 인터넷에서 내려받기(download)하여 대체하지 않았습니다.

3. 본인은 보고서에 참고자료를 인용할 경우 원본의 출처를 반드시 표시하였습니다.

2015. 5. 26

담당교수 :  이 동 활   (인)

지도교수 :  윤 재 웅   (인)

대표학생 :  여 태 경   (인)

참여학생 :  이    훈   (인)

정 윤 섭   (인)

최종보고 요약문 제1장 서론 제1절 과제의 목적 제2절 과제의 목표 제3절 기대효과 및 필요성 제2장 과제도출 과정 제1절 후보과제 제2절 선정기준 제3장 연구내용 제1절 이론연구 제2절 특허 및 시장조사 제3절 가능성 실험 제4장 사양설계 제1절 기본설계 제2절 사양서 제3절 시스템 구성도 제4절 도면 제5장 성능평가 제1절 정량적 목표 제2절 평가 결과 및 분석 결론 제6장 결론 제1절 설계 문제점 및 분석보고 제2절 결론 및 향후 계획 참고문헌	1 3 3 3 3 4 4 8 10 10 11 14 16 16 22 24 25 45 45 45 48 49 50 51

과제명	툴 프리세터
팀명	ToolBar
팀원	여태경, 이 훈, 정윤섭
과제기간	2014 년 9 월 1 일 ~ 2015년 6 월 18 일
1. 과제명 “툴 프리세터” NC공작 기계용 공구의 테이퍼부를 기준으로 하여 날끝 치수를 사전에 셋(set)하기 위한 장치로써 가공준비 작업 시간을 단축 시키고 측정의 정밀도를 높여 가공의 불량을 줄인다. 2. 정량적 개발목표 - 정밀도 : 5/1000 - 계측범위(전장) : 0~200mm - 측정 시간 : 최대 1분 - 제품크기 : 595x395x1440 mm - 총 중량 : 110kg - 측정가능 공구 : 드릴, 엔드밀 3. 개발 내용 및 범위 -기구부 : 베이스 - 툴을 거치 하였을 때 오차율을 줄이기 위하여 IN HOLDER와 척의 상대가공을 하여 오차율을 줄이고 마스터와 HOLDER를 제작하여 측정 균일화와 다음 측정할 툴을 거치 할 수 있도록 설계 브라켓 – 모터에서 발생하는 동력을 전달하여 계측부를 움직이는 볼 스크류와 LM가이드를 부착가능 하도록 설계 - 제어부 : 터치스크린 - PLC의 입/출력 카드 기능을 수행하고 인디게이터의 측정값을 표시 사용 프로그램 (EASYBUILDER 8000, GX-WORKS2) PLC - 터치스크린으로 인디게이터의 측정값을 입력하고 GX-WORKS2 프로그램으로 서보모터를 기동하는 작업 사용 프로그램 (GX-WORKS2, MR-CONFIGURATOR2,EASYBUILDER 8000)

4. 제작 결과

목표 : 터치스크린으로 명령을 주면 모터가 정회전-> 툴 접촉-> 인디게이터 측정값 출력 -> 역회전-> 원점 복귀

결과 :

기구부의 진척은 커플링을 제외한 모든 설계 완료

제어부는 현재 EASYBUILDER8000으로 터치스크린 작화완료 MR-CONFIGURATOR2로 서보앰프설정 완료 GX-WORKS2로 서보앰프 식별 실패 원인분석 및 해결방안 모색 필요

5. 결 론

처음 제품을 만들 때에 목표는 터치스크린으로 명령을 주면 PLC에서 서보앰프와 인디게이터를 제어하여 인디게이터 측정값을 터치스크린에 출력하는 것이 목표였지만 현재 진척은 터치스크린의 작화와 PLC의 파라메타 작업은 가능하지만 GX-WORKS2 프로그램에서 서보앰프를

식별하지 못하는 에러 사항이라 차후 매뉴얼 숙지 및 예제 연습으로 원하는 작업을 수행 하도록 프로그램 제작

앞으로 PLC제어 GX-WORKS2를 이용하여 모터와 인디게이터를 제어할 것

제 1장 서론

제1절 과제의 목적

툴 프리세터는 CNC 및  MCT 가공에 사용될 툴의 직경과 전장 그리고 팁, 드릴의 마모도를 측정하는 가공 준비 작업에 사용되는 것으로써, 직접 MCT에 장착하여 하나하나 고정된 상태에서 보정 값을 넣어야하는 작업을 덜어주기 위한 장치이다.

ToolBar의 목표는 측정할 툴의 전장을 모터와 볼 스크류를 이용하여 자동으로 계측하고, 모터의 엔코더와 인디케이터의 센싱 기능을 PLC를 통한 제어로 정밀성을 향상시키면서 실제 작업현장에서의 작업효율을 높이는 것이다

제2절 과제의 정량적 목표

목표 정밀도 : 50 μm

계측범위(전장) : 0~200mm

측정 시간 : 최대 1분

기구 높이 : 1500mm(작업자의 키를 고려)

제3절 배경 및 필요성

다품종 소량생산 및 특수형상제품의 양산화로 가는 현대 가공방식에 발맞춰 각광받고 있는 MCT가공에 쓰이며 실현 가능성이 충분하고 실제 사용할 수 있는 제품개발 및 상용제품 개량을 목표로 설계한 툴 프리세터는 주로 원통형 또는 구형으로 가공한 제품의 진원도나 드릴, 엔드밀 또는 태핑나사의 복원작업을 위한 마모도와 직경과 전장을 계측하는 장비이다.

특정 가공에 필요한 모든 툴을 장착과 탈착을 번갈아가며 일일이 고정된 가공모재 표면에 직접 가져다 대어 측정하는 것이 일반적이고 이를 반복할 경우 가공준비시간이 길어지므로 작업시간이 길어지므로 작업의 효율성이 떨어진다.

툴 프리세터를 개발함으로써 측정 시간의 단축과 정밀도를 향상시켜 가공 준비작업 효율성을 높일 수 있다.

제2장 과제도출과정

제1절 후보과제

1. 이론적 배경

아이디어 명	자이로스코프 사다리
그림
기존제품의 특징 및 문제점	사다리를 이용한 작업은 작업자가 작업도중 중심을 잃거나 뒤로 넘어가는 위험이 발생하기 때문에 다른 작업자가 밑에서 사다리를 잡아주어야 하는 번거로움이 생기고 작업의 효율성이 떨어진다.
아이디어 도출
	사다리에 자이로스코프를 설치하여 사다리가 일정 각도이상으로 움직일 경우 자이로스코프 센서가 움직임을 감지하여 안전한 각도로 이동하여 사다리가 넘어지는 것을 방지한다.

아이디어 명	5축 바이스
그림
기존제품의 특징 및 문제점	가공기에서 소재를 고정하는 바이스에 소재가 고정된 후 소재의 이동이 어렵기 때문에 다른 면을 가공하기 힘들다.
아이디어 도출
	소재를 고정한 후 5면 가공이 가능하도록 하는 회전 기능 무게중심 유지 가능(모재 자세 변환시) 고정된 후 회전하여도 소재가 움직이는 것을 방지하는 고정기능

아이디어 명	툴 프리세터
그림
기존제품의 특징 및 문제점	가공전 툴의 마모도를 측정하는 툴 프리세터로 가공전 툴의 전장을 측정하는데 쓰인다. 수동 툴 프리세터의 경우 사람의 손을 거쳐 작업을 수행하다보니 오차의 가능성이 크고 작업시간이 느리다는 단점이 있다.
아이디어 도출
	일반적으로 가공시 사용되는 툴의 공구정보를 측정하여 CNC에 입력시키는 것은 시간이 많이 소요되고, 정확도 또한 크게 떨어진다. 따라서 본 제품은 길이, 직경을 정확하고 빠르게 측정하여 측정된 보정값을 CNC에 입력시켜 가공품의 정밀도와 작업의 능률을 향상시키는 것을 목표로함.

아이디어 명	도서 정리 카트
그림
기존제품의 특징 및 문제점	실제 도서관에서 도서를 정리하기 위해 사서들이 손수레에 책을 싣고 서가까지 가서 일일이 도서의 본래 자리에 정리해야하는데 많은 도서를 구비한 도서관을 책들의 정확한 위치를 찾기까지 시간이 많이 걸리고 도서의 수에 따라 업무시간이 많이 쓰인다.
아이디어 도출	카트에 바코드 리더기를 설치하여 책을 카트에 놓으면 카트가 바코드를 읽어 책들의 원래자리를 파악하여 가까운 책장 순으로 책을 기억한다. 책의 위치를 파악한 후 저장된 맵에 따라 지정된 가장 가까운 책장으로 이동한다. 카트 이동시 사람들과 부딪침을 방지하기 위해 카트 앞에 초음파 센서를 장착하여 카트의 움직임을 제어한다. 배열 된 책들을 원래자리에 맞게 로봇 팔을 이용하여 정리한다. 모든 작업을 반복해 수행하고 원래의 자리로 돌아와 다음 업무를 대기한다.

제2절 선정기준

-아이디어 평가

후보과제 선정기준	자이로스코프 사다리	5축 바이스	툴 프리세터	도서 정리 카트
경제성	5	3	7	6
실용성	3	4	8	4
기술성	4	4	7	5
독창성	6	6	7	3
합계	18	17	29	18

-평가 결과

아이디어	회의결과
자이로스코프 사다리	자이로스코프의 제어방법이 멈춰있는 물체에 적용되어 원하는 기능을 할 수 있는지가 의문이었고 사다리의 길이가 길면 길수록 제어에 필요한 힘이 많이 필요로 하다고 생각되었다. 조건을 조정하여 짧은 사다리의 넘어짐 방지를 설계하려하였지만 실용성이 떨어져 채택되지 못하였다
5축 바이스	기존의 가공은 소재를 베이스에 고정하면 회전 및 이동이 쉽지 않아 그 불편함을 해결 하는 아이디어라고 생각하였지만 가공에 사용되는 소재가 움직이는 순간 그 가공축이 변형 되므로 가공에 문제점이 생기는 것을 확인할 수 있었다.
도서 정리 카트	카트와 로못 팔을 결합시켜 업그레이드 된 기능을 하는 제품을 목표로 아이디어가 나왔지만 예상제품이 시중에 많이 개발되고 시중 제품과 유사성이 많아 독창성이 떨어진다. 또한, 하고자 하는 여러 가지 기능을 모두 실현하기가 짧은 시간동안 구현하기가 어렵다고 판단되었다.

- 선정 아이디어

선정된 아이디어		툴 프리세터
선정이유	독창성	수동식 툴 프리세터는 작업자가 직접 측정하는 방식으로 반복 측정시 오차가 크고 측정시간도 오래 걸리지만 툴 프리세터는 기계식 측정으로 오차를 줄이고 작업 준비시간을 단축시킨다. 마스터를 제작하여 측정정밀도를 체크한다.
	경제성	기존의 수동 툴 프리세터 보다 작업시간이 단축되어 실제 작업의 효율성이 증가되고 측정 정밀도의 향상으로 불량품 발생을 줄인다.
	기술성	1)작업자의 편의를 위한 기구부 설계 2)기존의 수동식 툴 프리세터의 단점을 보완하기 위해 터치스크린,PLC을 이용한 기구 제어
	실용성	수동으로 직접 측정할 때 보다 시간과 노동력이 절감되고 쉽게 측정할 수 있다. 캐스터바퀴를 장착하여 평행도를 맞출 수 있고 이동이 간편하다

제3장 연구내용

제1절 이론연구

- 기존의 툴 프리세터와 차이점

작업자가 직접 툴의 길이를 측정하는 방법의 수동식 툴 프리세터와는 다르게 PLC 제어를 통한 모터제어로 빠른 시간 안에 정확한 측정값을 측정하는 방법을 구상하였다.

- 터치스크린을 이용한 작동

터치스크린을 이용하여 측정의 작업의 작동과 측정값을 나타내는 용도로 사용하여 작업의 편의성을 높이고 측정값을 보기 쉽게 정렬 할 수 있게 설계하였다.

- 정밀도 체크를 위한 마스터제작

반복측정으로 인한 설정의 오류와 정밀도의 체크를 수시로 확인하기 위해 마스터를 제작하여 측정값을 체크하여 측정의 정밀도를 높이는 방식을 적용하였다.

- 기구 평행을 맞추기 위한 캐스터 바퀴 장착

측정기 특성상 정밀도가 중요하기 때문에 기구부에 캐스터 바퀴를 장착하여 기구의 평행도를 맞추기 위해 높이조절이 가능한 캐스터바퀴를 장착하여 측정의 정밀도를 높일 수 있게 설계하였다.

기구 형상	마스터제작
터치스크린 작화	캐스터 바퀴 장착

제2절 특허 및 시장조사

제품명	기본적인 접촉식 수동 툴 프리세터
품종	TB-2D-N-Anglais	출시국	독일
생산자	MAHON&FILS SA	출시년도	미상
사진 및 요약	좌측 하이트 게이지와 우측의 다이얼게이지가 있는 버니어 캘리퍼스의 조합형태의 기본적인 형태의 툴 프리세터이다 정밀도 : 0.05mm 반복정밀도 : ±0.01mm 무게 : 48kg 크기 : 690 x 500 x 160 mm 계측직경: 250 / 370 mm 계측전장: 350 mm
키워드	툴 프리세터, TOOL PRESETTERS
유사점	기구의 쓰임새가 설계하려는 툴 프리세터와 동일하고 전장뿐만 아니라 공구의 직경까지 측정할 수 있다.
차별점	작업자가 직접 측정하는 수동식 툴 프리세터이며 작업환경에 따라 측정값의 오차가 커진다.
출처	MAHON&FILS SA [http://www.tool-block.com/]

특허명	공작기계용 공구의 측정장치
출원번호	2020030017959 (2003.06.09)	등록일자	2003.09.02
출원자	박일동	등록상태	소멸
도면 및 요약	본 고안은 컴퓨터 수치제어 등의 공작기계 장비의 고정밀, 고능률 및 자동화를 실현하기 위하여 공작기계의 스핀들에 장착되는 공구의 길이와 직경 등의 제원을 정확하게 계측하여 공구 교환 시간(ATCT)을 단축시킬 수 있는 공작기계용 공구의 측정 장치에 관한 것
키워드	tool presetter
유사점	툴을 측정하는 방식으로서 디지털 계측판을 이용한 제어
차별점	디지털 센서, 게이트 이용한 측정법을 사용하며 2개의 축 홀더를 만들어 하우징을 승강 및 좌우 이동시키면서 직경이 상이한 2종의 공구를 계측할 수 있는 측정 장치를 개발하였다.
출처	KIPRIS 특허정보검색서비스 (http://www.kipris.or.kr)

특허명	하이트 게이지의 수평 이동장치
출원번호	실1996-049267	등록일자	1996년12월14일
출원자	현대자동차주식회사	등록상태	거절
도면 및 요약	본 고안은 하이트 게이지(height gauge)의 수평 이동장치에 관한 것으로, 안내 레일(11)이 길이 방향으로 형성된 레일 베이스(10)와, 하면에 상기 안내 레일(11)에 삽입되는 수개의 안내홈(21)이 길이 방향으로 형성되고 상면에 하이트 게이지 몸체(20)가 일체로 고정된 슬라이더(22)로 구성하여, 하이트 게이지 몸체(20)의 수평 이동을 가능하도록 함으로써 석고 기준면(9)을 보다 정확하게 세팅함과 아울러 정반(6)의 기름칠 작업시 안전 사고를 방지하고, 작업장을 청결하게 유지하도록 한 것이다.
키워드	수평 이동장치, 가이드 레일, 하이트 게이지
유사점	수평 이동 방식이 가이드를 이용한 이동 방식이라, 유사하다.
차별점	눈으로 직접 확인해야 하는 방식이라 미세한 수치는 확인 하기 힘들다. 기름칠 작업이 필요하여, 수시로 더러운 부분은 청소를 해주어야 한다. 본 특허는 인력으로 작동 하는 방식이고, 과제에서는 모터로 작동 하는 방식이다. 특허에서는 진행방향이 Y축 이지만, 과제에서는 X축 으로 이동 한다.
출처	KIPRIS 특허정보검색서비스 (http://www.kipris.or.kr)

제3절 가능성 실험

배선	PLC, 터치스크린 , 모터 등 제어 기기들을 연결하여 알맞은 전원을 부여한다.
		매뉴얼을 참조, 장치에 맞는 케이블을 이용하여 장치를 연결하였고 모터드라이브와 PLC는 AC220V, 터치스크린과 인디게이터는 SMPS를 이용하여 DC24V를 부여하였다. 모든 배선이 끝나고 장치실행 결과 이상이 없음을 확인하였다.
터치스크린 작화	전체적인 기구 작동을 제어하는 터치스크린을 작화하여 원하는 기능을 수행하도록 알맞은 오브젝트(램프, 스위치 및 수치)를 배치한다,
		터치스크린(MT6070ip)를 작화 하기 위해 Easyview 사이트의 동영상강의를 학습하여 간단한 오브젝트 작화를 연습 하였고 실제 PLC에 연결하여 작동여부를 확인 하였다. 연결 후 정상적으로 연동이 되는 것을 확인 하였지만 모터제어에 실패하여 차후 모터 제어에 성공한 후 측정에 필요한 작동을 하는 램프, 스위치, 수치 오브젝트를 배열하여 터치스크린을 통한 제어를 수행할 예정이다.
스위치+PLC	모터제어 전 PLC가 정상적으로 작동하는지 확인하기 위해 스위치를 장착하여 작동 여부를 확인한다.
		On/Off 스위치를 PLC에 연결하여 신호가 입출력 되는지 터치스크린을 통하여 확인하였다. 타이머 및 카운터 작동을 수행하였고 정상적으로 작업이 작동하는 것을 확인하였다.
모터 제어	GX-work2 프로그램을 사용하여 모터의 회전방향 및 속도를 제어한다.
PLC와 모터드라이브를 제어하는 프로그램을 이용하여 모터 제어 연습을 수행하였지만 성공하지 못하였다. TEST모드를 통하여 모터를 원하는 속도와 방향을 수행하도록 작동하는 프로그램을 제작하여 작업을 수행하였지만 매뉴얼 숙지 미숙으로 구동에 필요한 환경을 정상적으로 구성하지 못하여 모터는 작동하였지만 원하는 기능을 수행하지 못하였다.

제4장 상세 설계

제1절 기본설계

제품명 :　‘툴 프리세터’로, 주목적은 가공에 사용되는 툴의 길이를 측정하여 작업의 효율성을 높이는 것이다.

목표 : 실제 CNC관련 툴(드릴&엔드밀&페이스커터)의 전장을 측정하여 사용 할 수 있도록 제어를 위한 PLC 측정을 위한 인디케이터, 기구부 이송을 위한 모터& 볼스크류를 사용하여 제작을 통한 설계프로젝트 진행 및 학습

요구기능 : 터치스크린과 PLC를 이용하여 전체적인 작동을 제어.

캐스터 바퀴를 장착하여 기구의 평행도와 이동의 편의성을 부여

1차 설계

- 툴을 장착하는 베이스를 기준으로 기구부를 베이스, 계측부로 나눈다.

하이트 게이지의 형태를 가진 계측부와 연결되는 모터, 볼스크류, 가이드를 이용하여
수평 및 수직 이동시키는 시스템을 고안함

베이스 끝에 모터를 장착, 계측부를 이동시켜 직경을 측정하고, 계측부 위에 모터를 장착하여
감지부가 전장을 측경 하도록 한다.

- ‘ㅗ’ 형태의 감지부에 전류를 흘려 스토퍼에 고정된  툴의 끝이 감지부에 접촉하는 순간
폐회로가 형성되고, 그 순간의 엔코더 값을 읽고 브레이크를  이용해 모터에 흐르는 전류를
차단시켜 측정하는 방식 고안

정량적 목표

1) 드릴·엔드밀, 페이스커터 직경을 최대 150[eqn: phi][반지름 75[eqn: phi]] 까지 계측할 수 있다.

2) 드릴·엔드밀, 페이스커터 전장을 최대 200mm 까지 계측할 수 있다.

3) 정밀도 0.001 [오차범위 0.001mm이내]를 달성한다,

4) 계측에 걸리는 총 시간이 60초 이내를 달성한다.

2차 설계

변경항목	변경 전	변경 후	이유
측정방식	전압측정	접촉식	전압측정의 한계 (처리시간, 안전성)
측정종류	전장, 직경	전장	실무에 사용되는 툴은 전장의 마모도만을 필요
형태	고정식	이동식	제품의 무게가 무겁고 사용자의 편의를 위하여 수납공간 및 터치스크린을 배치하기 위하여

- 변경 사항

1차 설계 목표를 바탕으로 프로젝트를 진행 하였지만 진행 도중 여러 가지 사항들을 고려하여 최종적으로 기구의 형태를 정하였다.

전장과 직경을 측정하는 1차 모델링과 달리 실무에서 사용되는 툴이 전장의 마모도만 필요로 한다는 것을 파악하여 전장만 측정하는 형태로 바꾸었고

측정방식 또한 전압접촉으로 측정하는 방식은 전류가 통하는 금속제품으로 이루어진 기구부이기 때문에 안정성을 고려하여 접촉 방식으로 바꾸었다.

또한 기구부의 무게가 많이 나가기 때문에 작업이 이루어지는 가공기로 이동이 가능하도록 프레임을 제작해 기구부를 프레임에 고정시켜 이동이 가능 하도록 하고 작업자의 키에 맞게 높이가 설정돼 작업의 편의성을 높여준다.

제어부

1차 설계

-AVR을 사용하여 모터를 제어하고 7세그먼트에 수치값을 표시

-툴에 흐르는 전류를 센싱부가 인지하면 AVR에서 모터 정지

2차 설계

PLC를 이용한 제어를 하기 위하여 GX-WORKS2, MR-CONFIGURATOR2, EASYBUILDER 8000 프로그램을 사용하여 PLC 제어

MR-CONFIGURATOR2 프로그램을 사용하여 서보앰프 서보 파라메타, 베이직 파라메타 설정

EASYBUILDER 8000 프로그램을 사용하여 PLC 입/출력 카드를 대신 하며 사용자 편의에 맞게 작화

GX-WORKS2 프로그램을 사용하여 위치결정카드로 서보모터의 정/역회전 측정 후 원점 복귀 파라메타를 설정

제어프로그램을 AVR에서 PLC로 바꾼 이유는 전팀장의 독단적인 진행으로

PLC제어를 선택하게 되었다.

제2절 사양서

제품크기	595x395x1440(mm)
총 중량	110kg
측정 오차 범위	50μm
제어방법	melsec GX developer
계측범위	종류	드릴, 엔드밀
	최대공구 전장	200mm
측정시간	로딩시간	5s
	전장측정	30s
	복귀시간	10s

부품제원

구분	제원
	전원 설비 용량 *1 [kVA] : 0.3 연속 특성 정격 출력 [W] : 50 정격 토크(주3) [N.m] : 0.16 최대 토크 [N.m] : 0.56 정격 회전속도 [r/min] : 3,000 최대 회전속도 [r/min] : 6,000 정격 전류 [A] : 0.9 최대 전류 [A] : 3.2
모터 [HG-KR-053]
	허용전압변동 삼상AC200~230V 의 경우: 삼상AC170~253V 단상AC200~230V 의 경우: 단상AC170~253V 허용 주파수변동 : ±5% 이내 전압.주파수 :단상AC200~230V/50, 60Hz 허용전압변동 : 단상AC170~253V 허용 주파수 변동 : ±5% 이내 입 력 (W) : 30
서보앰프 [MR-J4-10B]
	화면 크기 : 7" TFT 밝기 (cd/m2) : 350 명암비 : 500:1 색상 : 65536 해상도 : 800 x 480 백라이트 : LED 백라이트 수명 : 30,000 hr
터치스크린 [MT6070IP]

	종류 : 정밀 너트 종류 : 스탠다드 너트 너트 형상 : 싱글 플랜지 형상 : 각형 사용 조건 : 표준 리드(mm) : 2 나사 축 외경 (φ) : 12 정밀도 등급 : C3 비틀린 방향 : 오른쪽 축 방향 틈새 : 0(예압품)
볼 스크류 [BSX 1202 390]
	종류 :표준 세트품/단품 : 세트품 블록 : 표준 블록 재질 : 탄소강(SCM등 합금강) 레일 : 표준 레일 레일 폭 W1(mm) : 15 조립 시 높이 H(mm) :24 블록 수 : 1
리니어 가이드 [SVRD-MX24-340]
	입출력점수:1024점 입출력 디바이스점수:8192점 프로그램 용량:10K스텝 기본연산처리 속도 (LD 명령):80ns 프로그램 메모리 용량:40K바이트
PLC [Q00UCPU]

제3절 시스템 구성도

- 전체적인 구성을 위의 그림과 같다터치스크린은 DC24V를 필요로 하기 때문에 SMPS를 사용하여 전압을 변경하여 연결하였고 PLC와 모터드라이브는 AC220V를 연결하였다.

- PLC에서 입력카드와 위치결정카드를 제어하여 터치스크린에 통신하여 터치스크린에 출력 한다.

- 인디게이터는 모터의 엔코더와 연동하여 PLC로 측정값을 전송한 후 터치스크린으로 출력 한다.

- 각각의 부품은 매뉴얼에 맞는 광 케이블등 통신케이블을 이용하여 연결하였다.

- 모터드라이브는 모터구동에 필요한 전력을 부여하고 PLC의 제어 명령에 따라 모터를 제어한다.

- 터치스크린은 전체적인 기구제어를 조작하는 역할을 작동 및 측정값 확인을 수행한다.

작동 순서

제4절 도면

제5장 성능평가

제1절 정량적 목표

목표항목	목표값	평가방법 (측정방법)	평가환경 (시행횟수)	측정 시행횟수
측정정밀도 (전장,직경)	50 μm	마스터의 측정값 비교	200mm 마스터를 장착하여 반복 측정	5회
계측범위	전장 : 200 mm	시제품의 실제 측정	200mm 드릴	5회
작업자의 편의를 위한 기구부의 높이	150mm	평균 사용자의 키높이에 따라 설계	목표에 도달하였는지 확인
측정속도 (전장,직경)	60 Sec	스톱워치	10mm 드릴 장착	5회

제2절 평가결과 및 분석 결론

평가항목	점수 (5점)
측정의 정밀도가 50μm 이내에 도달하는가?	X
목표로 하고자 하는 계측범위 내에 도달하는가?	5
1분 이내에 측정완료가 가능한가?	X
다른 제품을 기준으로 하여 측정값이 일정한가?	X
개발 전 정량적 목표를 달성 하였는가?	X
※ 1점-전혀 아니다 2점–아니다 3점–보통이다 4점–대부분 그렇다 5점–매우 그렇다 ※

평가항목들은 목표를 생각하여 작성하였다. 목표로 하고자 했던 전장 측정 200mm를 목표로 기구 설계를 하여 전장 200mm까지 측정 가능하도록 설계

현재 PLC제어 쪽의 진척사항이 미흡하여 (GX-WORKS2로 서보모터 기동, 인디게이터 통신) 평가를 하지 못하였다.

제6장 결 론

시제품의 설계 목표 달성 여부

과제	목표	진척사항	향후 계획
측정 정밀도	50μm	X	인디게이터와 연결하여 목표값을 목표로 연구 및 실행
측정 시간	20초	X	GX-WORKS2를 사용하여 PLC제어를 통한 모터 속도 제어
기구	완성	90%	커플링을 제작하여 모터와 볼스크류를 결합
제어	PLC제어 모터제어, 터치스크린 작화, 인디게이터 제어	50%	터치스크린 작화와 모터의 완벽제어

처음에 원하는 기능 구현을 위해 여러 가지 여러 가지 목표를 세우고 프로젝트를 진행하였다. 하지만 프로젝트를 진행하면서 기계공학적 기구와 제어에 관한 지식이 부족하여 원하는 목표를 달성하지 못하였다.

기구부에서는 사용자의 키를 고려하여 프레임을 제작하여 작업성을 높였고 작업의 편의성을 높이기 위해 이동 및 높이조절이 가능한 캐스터바퀴를 장착하였다.

베이스는 정밀가공하여 측정의 오차율을 줄였다.

향후 목표로 PLC메뉴얼 숙지 및 예제 연습을 통해 6월 중 모터제어와 인디게이터 연결을 통한 제어를 완벽하게 수행 할 수 있도록 할 것이다. (GX-WORKS2 프로그램으로 모터제어 PLC로 인디게이터 측정값을 받아 터치스크린에 표시할 수 있는 작업 수행)

제1절 설계 문제 점 및 종합 분석 보고

ToolBar 팀은 2015년 5월 25일 발표 이전까지 시제품 제작과 시운전 과정, 정량적 목표 달성치 확인, 최종 결론을 이끌어내지 못하였다. 하지만 최종결론까지 이끌어내지 못한 주된 원인들을 찾아내고 분석하는 과정을 통해, 완성단계에 다가가지 못한 현 상황에 대한 반성과 이일을 교훈삼아 후에 사회생활에서 2015년도의 설계 프로젝트를 통해 체험하였던 경험을 바탕삼아 성공할 수 있는 밑거름이 되고자 완성되지 않았지만 이번 설계프로젝트에 대해서 연구과정에 대한 고찰을 해보았다.

ToolBar 팀의 설계 프로젝트 연구과정 고찰

ToolBar 팀 업무 진행 방법

ToolBar 팀은 항상 모든 인원이 참여하여 각자 맡은 분야의 일을 풀어가기로 하였으나 총원 6명이 다 모이는 날이 손에 꼽을 정도로 각자 개인 적인 일을 하여 팀워크 적인 면에서 불화가 발생하여 프로젝트 진행에 많은 차질이 생겼고 현재 총 6명 중 3명만이 남아 프로젝트를 진행하게 되었다. 이 점이 가장 큰 문제라고 생각한다.

ToolBar 팀 팀원들의 불화 발생 과정

ToolBar 팀은 첫 번째로 의도치 않은 진행으로 인한 PLC체제와 모터& 기구부의 변화

팀원의 취업,  잠적  질병으로 인한 팀 이탈로 인하여 운영의 어려움 3명이서 프로젝트를 진행하기에는 너무도 방대한 양과 생소한 지식으로 겁을 먹고 나아가지 못함.

ToolBar 팀 설계 프로젝트 연구과정 고찰 종합적인 분석

ToolBar 팀이 설계프로젝트 실행 과정에서 악영향을 끼친 주된 요인 중 하나인 팀워크 부재를 주제로 고찰해 보았다. 몇몇의 사소한 판단이 시간이 지날수록 걷잡을 수 없이 상황이 악화되었다. 이번 설계 프로젝트를 통하여 프로젝트를 진행함에 있어 팀워크가 가장 중요하다는 것을 알게 되었다.

ToolBar 팀의“설계 과정”에서 드러난 문제와 대응방안 고찰

ToolBar 팀의 “PLC제어”

갑자기 바뀌게 된 PLC로 인하여 제어부의 해결방안을 지도해 줄 멘토를 잃음

하지만 팀 스스로 해결해 나가기 위해 교내에 있는 (주)팜스코를 찾아가 자문을 요청도 해보고 PLC서적과 매뉴얼을 가지고 GX-WORKS2, MR-CONFIGURATOR, EASYBUILDER 8000 프로그램을 직접 실행하여 실험을 하였지만 접해보지 못한 지식이라 많은 시행착오를 겪음 스스로 하려고 하다 보니 나아가지 못하고 머물게 된 점이 가장 큰 요인으로 판단한다.

ToolBar 팀의 시제품 설계와 문제점 발생 시 대응방안

“PLC”의 문제가 생기면 멘토를 정하고 찾아가 자문을 구하여야 하지만 스스로 해보자라는 생각으로 해결하려고 하다보니 배선작업부터 시작하여 프로그램 사용에 너무 오래시간을 들이고 만것이 가장 큰 문제점으로 보고있다.

제어의 문제점

“모터”를 기동하는데 필요한 “서보 파라메타”와 “베이직 파라메타” 설정을 처음에 생각을 못하였으나 매뉴얼과 PLC교재를 통하여 “MR-CONFIGURATOR2"를 통하여 설정을 완료 서보 앰프만으로는 "TEST MODE"에서 서보 모터의 기동이 확인되었다. 하지만 PLC로 서보 모터를 기동하려면 “GX-WORKS2"프로그램에서 ”로더 파라메타“를 설정하여 위치결정카드로 명령을 하는데 서보 앰프를 식별하지 못하는 상황에서 조력자를 찾을 생각을 안한 점이 가장 큰 문제라고 본다.

ToolBar 팀의 업체선정 과정과 이후 발생된 문제점 대응방안 고찰

ToolBar 팀의 업체선정 과정

PLC 전문업체이며 학교 내에 있는 (주)팜스코에서 PLC작업을 도와주며 프로젝트를 진행 하려고 하였지만 (주)팜스코의 잦은 출장으로 인하여 조력자의 상실

ToolBar 팀의 업체선정 이후 발생된 문제점에 대한 대응방안

이후 여러 가지 문제점이 발생하였지만 (주)팜스코만을 기대하며 매뉴얼과 교재만을 보고 다른 조력자를 찾으려고 하지 않은 것이 가장 큰 잘못이라고 판단.

ToolBar 팀 업체 선정에서 드러난 문제점 대응방안에 대한 종합적인 분석

제 1~2 화 까지는 업체선정 과정에서 제작 과정 까지 발생한 문제에 대해 상세히 나열하였다. 가장 큰 문제점은 (주)팜스코에서만 도움을 받으려고 하고 더 많은 업체를 찾아가 조력자를 얻으려고 하지않은 것이 이후에 발생하는 문제에 대해서 대비하지 못했으며 해결하지도 못하였기 때문에 현재와 같은 상황에 처해 있는 것이라 판단한다.

제2절 결론 및 향후 계획

결론

ToolBar 팀의 설계 프로젝트 과제의 가장 영향을 많이 끼친 항목은 팀워크 부재로 인한 문제 발생이라고 판단할 수 있다. 팀 프로젝트란 것은 알든 모르든 속한 팀이 운영되어 진행하는 것인데 6명 중 3명이 이탈하며 맡은 과제가 많아지며 늘어난 업무량에 있어서는 안되는 피해의식이 생기며 의욕을 상실하며 프로젝트에 적극성을 떨어진 것이 가장 큰 문제점으로 보고 있다.

비록 ToolBar 팀은 이런 문제를 해결하지 못하여 목표에 도달하지 못하고 헤매게 되었지만, 이와 같은 경험이 팀원들이나 ToolBar 팀을 지켜봐 온 사람들에게는 프로젝트의 진행도 중요하지만 팀워크의 중요함을 알려주고 싶다. 팀 프로젝트의 가장 중요한 항목은 적극성과 팀워크라고 판단한다.

향후계획

현재 최종 발표가 끝났으며, 건설 기계 사업단에서는 설계 프로젝트 예산 책정 기간이 끝난 상황이다. 그러나 이후 추가적인 진행지시(시제품 제작, 성능평가 등)가 있다면 우선 설계 프로젝트 과정 진행 중 결점에 가장 큰 원인이 되었던 팀원 간에 발생한 문제점을 해결하는 것을 최우선목표로 진행할 것이며, 설계부분에서 지적되었던 사항 또한 지금까지의 문제점 분석을 토대로 목표 달성에 집중하도록 하겠다.

[참고문헌]

주동인, 2014, 『MELSECQPLC 기초부터 서보까지』, 서울: D.B.INFO.

주동인, 2014, 『MELSECQPLC 통신부터 서보까지』, 서울: D.B.INFO.

터치스크린 작화 학습 http://www.easyview.kr/

MITUSBISHI MR-J4-B 서보앰프 기술 자료집

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