최근 금형이 보다 복잡화되고 절삭가공이 곤란한 부분이 증가해, 방전가공기의 필요성이 재인식되고 있다. 가공을 할 때에는 지식뿐만 아니라 오랜 경험에 의한 노하우 축적도 필요하고, 작업자의 수준에 따라 가공 결과에 차이가 생기는 경우도 있어 그들을 어시스트하는 기능이 요구되고 있다. 한편으로는 IoT를 활용해 작업 효율이나 기계의 가동률을 높이는 대응에도 주목이 모아지고 있다.

이 글에서는 ‘누구라도 간단히 실수 없이’ 재현성 높은 가공을 할 수 있는 것을 컨셉으로, 유저 인터페이스와 퍼스널컴퓨터나 스마트폰으로 방전가공기의 상태를 모니터링할 수 있는 IoT 관련 소프트웨어 기능을 소개한다.

헤매지 않고 가공 프로그램 작성

가공 프로그램을 작성할 때에는 형조·와이어 방전가공기 모두 가공 조건을 각각의 기계 타입마다 결정할 필요가 있다. 가공 조건을 결정하는 조작에서 지금까지는 방전 면적(판두께), 워크 재질, 전극 재질, 가공 방법, 표면 조도를 가공 조건 일람표에서 판단해 선택하고 있었기 때문에 최적의 가공 조건이 정확하게 선택되고 있는지 알기 어려웠다.

이 문제를 해결하기 위해 제어장치 Hyper-i의 ‘프로젝트’ 화면(그림 1)에서 가공 조건을 결정하는 조작으로, 선택하는 내용을 비주얼화하고 지식이나 경험이 적은 작업자라도 헤매지 않고 정확한 가공 조건을 선택할 수 있게 되어 간단히 가공 프로그램을 작성할 수 있게 됐다.

▲ 그림 1. ‘프로젝트’ 화면

그 한 예로서 형조 방전가공기에서는 리브, 게이트, 언더컷, IC 몰드 패키지, 커넥터 등의 전극 형상이 그림으로서 준비되어 있다. 전극 형상을 선택하면, 필요한 데이터 항목만 표시되기 때문에 헤매지 않고 조작할 수 있다. 또한 정도나 속도가 중요시되는데, 화면에서 우선도를 간단히 변경할 수도 있다. 또한 프로그램을 작성할 때, 과거의 프로그램을 유용해서 가공 위치나 가공 깊이만을 변경하는 케이스도 많다. 그래서 한번 작성한 프로그램을 템플레이트(모형 프로그램)으로 등록할 수 있게 했다. 템플레이트는 최대 10종류까지 등록할 수 있다.

와이어 방전가공기에서도 기본적인 가공 정보인 워크 재질, 판두께, 상하 헤드와 워크의 위치 관계를 그림으로부터 선택함으로써 다양한 가공 조건 중에서 후보가 되는 선택지를 자동적으로 좁힐 수 있다. 좁혀진 가공 조건에는 각각의 평균 가공 속도·최량 표면 조도의 데이터나 가공 조건의 특징을 나타내는 코멘트가 표시되어 있으며, 가공의 내용마다 속도와 면조도를 비교해 최적의 조건을 선택할 수 있다. 이 외에도 가공 조건표와 같은 일람이 있어 숙련자라도 신속하게 목적하는 조건을 찾아낼 수 있다.

가공의 개선도 서포트

가공한 후 더욱 정도를 개선하고 싶거나, 혹은 가공 시간을 단축하고 싶은 경우에는 가공 조건 요소의 변경이 필요한데, 어느 정도의 경험이 없으면 대응이 어렵다. 이것을 개선하기 위해 가공 조건 요소의 변경을 서포트하는 기능으로서 ‘E 테크 닥터’(그림 2)를 개발했다. 개선을 위한 대처 방법이 순서대로 제시되므로 작업자는 내용에 따라 조작하는 것만으로 의도한 가공 결과를 얻을 수 있다. 이하에 형조·와이어 방전가공기 각각의 구체 예를 나타냈다.

▲ 그림 2. ‘E 테크 닥터’의 화면

형조 방전가공기에서는 가공 전과 가공 중에 개선을 할 수 있다. 가공 전에는 시간을 단축하기 위한 설정 방법이, 가공 중에는 불안정한 가공을 해소하기 위한 점프 설정의 조정 방법이 나타난다.

와이어 방전가공기에서는 가공 결과로부터 대화식으로 코너 정도, 진직성, 표면 조도 등의 항목이 나타난다. 위저드 형식으로 현재의 상황(코너가 오버컷 기미/잔삭 기미/가운데가 패인 형상/가운데가 두꺼운 형상 등)을 선택, 개선하고 싶은 수준을 선정하면 원래의 가공 조건을 자동적으로 조정한 것이 표시된다. 조정한 가공 조건은 보존해 둘 수 있고, 재이용할 수 있다.

조작을 철저하게 서포트

정도가 좋은 가공을 위해서는 정확한 조정이나 기계의 메인티넌스가 중요해진다. 최근에는 기계를 해외의 공장에 납입하는 경우도 많기 때문에 동영상에 의한 ‘EDM 어시스트 비디오 기능’(그림 3)을 준비했다. EDM 어시스트 비디오 기능은 특히 실수하기 쉬운 조작 방법을 비주얼로 학습하기 위한 것이다. 각국의 오퍼레이터는 동영상으로 조작 내용을 쉽게 이해할 수 있기 때문에 습득이 빠르고, 설치 다음날부터 기계를 가동시킬 수 있다.

▲ 그림 3. 동영상에 의한 ‘EDM 어시스트 비디오 기능’

형조 방전가공기에서는 계측의 프로세스를 동영상으로 볼 수 있다. 어느 항목에 값을 넣으면 좋을지, 어떠한 움직임을 하는지를 이것을 보는 것만으로 알 수 있고, 세팅 작업의 흐름을 이해할 수 있다.

와이어 방전가공기에서는 소모품의 교환, 정기적인 기계의 청소 방법을 동영상으로 볼 수 있다. 이것에 의해 정확한 기계 메인티넌스를 할 수 있고, 기계의 정도를 유지할 수 있다.

떨어진 장소에서 기계의 상태를 확인

장기간의 가공을 하고 있는 경우나 여러 대의 기계를 조작하고 있는 경우, 가공의 진척 상황이나 알람이 울리지 않았나를 확인하기 위해 몇 번이나 기계 앞으로 이동하는 것은 매우 번거롭다. 이 문제를 해결하기 위해 네트워크 접속한 퍼스널컴퓨터 등에서 원격으로 형조·와이어 방전가공기의 화면을 표시·조작하기 위한 기능 ‘HyperConnect’(그림 4)를 개발했다. 이 기능은 조작 화면의 이미지를 리얼타임으로 표시할 수 있고, 오퍼레이터는 기계로부터 떨어진 장소에 있어도 퍼스널컴퓨터로 가공의 진척 상황을 확인 혹은 조작하는 것이 가능하다. 또한 기계에서 퍼스널컴퓨터로 액세스도 가능하기 때문에 퍼스널컴퓨터 상의 도면이나 작업지시서를 기계 상의 화면에서 참조할 수 있다.

▲ 그림 4. 기계의 원격 조작을 할 수 있는 ‘HyperConnect’

기계의 원격 조작은 편리한 반면, 원격 조작이기 때문에 리스크를 생각할 수 있다. HyperConnect는 기상과 퍼스널컴퓨터의 조작이 동시에 이루어진 경우라도 안전하게 기계를 조작할 수 있는 설계로 되어 있다.

그 한 예로서 조작 모드 선택을 들 수 있다. 퍼스널컴퓨터 상에 리얼타임으로 NC 화면의 표시가 가능한 한편, 퍼스널컴퓨터의 조작은 화면 표시만으로 제한되어 기상 조작에 영향을 미치지 않는다. 또한 실제로 NC 화면 조작이 가능한 모드는 프로그램 편집이나 화면 전환 등의 원격 조작이 가능한데, 기상 조작은 불가능하다. 더구나 퍼스널컴퓨터로부터 원격 조작할 때에는 안전에 충분히 배려해, NC 기능의 온·오프, 기계의 기동·정지나 좌표계 설정의 변경 등은 할 수 없다.

네트워크에 접속하는 것은 바이러스 감염의 리스크를 동반하는데, 동사 제어장치에는 표준으로 바이러스 대책 소프트웨어가 준비되어 있으며, 감염을 미연에 방지할 수 있다. 네트워크만이 아니라 USB 메모리의 바이러스 감염에도 대응하고 있기 때문에 안전하게 외부와 데이터 입출력이 가능하다.

방전가공은 가공 시간이 긴 경우가 많고, 가공이 종료하기까지의 사이에 다른 작업을 하는 경우가 많다. 가공이 종료한 후나 알람 등에 의해 가공 도중에 기계가 정지했을 때, 통지를 받을 수 있으면 효율적으로 기계를 가동시킬 수 있다.

E 메일 통지 기능(그림 5)은 네트워크에 접속한 스마트폰이나 퍼스널컴퓨터에 대해, 기계의 정보 등을 메일로 통지하는 기능이다. 가공 종료 후나 알람의 발생 후 즉시 지정한 메일 주소로 메일을 송신할 수 있다. 메일 주소는 최대 10건 등록할 수 있다.

▲ 그림 5. E 메일 통지 기능

기계의 가동 상황을 시각화

공장에 여러 대의 기계가 설치되어 있는 경우, 기계의 가동 상황을 확인할 수 있으면, 효율적으로 기계를 운용할 수 있다. 이들 데이터는 네트워크로 접속한 퍼스널컴퓨터 등의 외부장치에 CSV 형식으로 출력할 수 있고, 필요에 따라 퍼스널컴퓨터의 시판 소프트웨어 상에서 그래프화하는 것도 가능하다(그림 6). 또한 정보 관리 소프트웨어 ‘MPmax’를 이용하면, 방전가공기에 한정하지 않고 머시닝센터도 포함한 동사 기계의 가동 상황을 그래프화된 화면으로 확인할 수 있다. 

▲ 그림 6. 기계의 가동 상황을 시각화

이외에도 기상의 화상 측정에도 대응하고 있다. 가공기 상에 장착한 워크를 떼어내지 않고, 기상에서 가공 정도를 측정하고 싶다는 유저가 많다. 이에 기계에 장착한 카메라를 사용해 가공 형상을 도면 데이터와 대조하는 기능을 준비하고 있다.

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이 글에서는 누구라도 간단히 사용할 수 있는 유저 인터페이스와 효율화를 위한 IoT 관련 소프트웨어 기능을 소개했다. 앞으로 예측되는 인력 부족 문제의 해소라는 관점에서 누구라도 조작할 수 있는 기계나 IoT 관련 기능을 사용한 기계의 효율화는 보다 중요해질 것으로 생각한다. 앞으로도 고객의 요구에 대응하는 기술 개발, 제공을 계속해 업계 발전에 공헌해 갈 것이다.

스기야마 코스케 (杉山 ?祐), 키무라 타다시 (木村 正)   牧野후라이스제작소

본 기사는 일본 일간공업신문사가 발행하는 『형기술』지와의 저작권 협정에 의거하여 제공받은 자료입니다.