KR100216102B1 - 입체 부품 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

최소 물질 낭비로 입체 부분을 커팅 또는 밀링하기 위한 장치 및 방법으로서, 상기 장치는 5개 또는 6개의 축선 머신을 구비하며 그 축선 머신은 초음파 커팅 장치 또는 루팅 유닛을 갖추며, 소프트웨어 시스템에 의해 자동 발생된 부분 프로그램에 의해 작동되며 그 시스템은 제조될 입체부분에 대해 공구 통로를 발생하며 물질 낭비를 최소화한다.

Description

입체부품 제조방법 및 장치
본 발명은 물질 낭비가 최소화되고 부분 프로그램이 자동 발생되는다양한 물질의 입체(3D) 구성요소(예물들어 벌집)의 제조둘 위한시스템, 방법 및 장치에 관한 것이다.
입체 구성요소물 발생하는데 5 개의 축선 머신이 사용되며, 단일 부분을위한 부뷴 프로그램이 CAD/NC 시스템의 도움으로 발생된다. 상기 5개의 축선 머신은 밀링 기슬을 사용하여 부분 표면을 가공한다. 헤드크기 및 공구 크기에 따라서 한번에 하나의 단일 부분이 마무리될때까지 물질 낭비가 커진다.
2 차원(2D) 부분이 마무리되어야만 한다면 커터(레이저, 워터젯, 기계적나이프, 초음파 커팅) 또는 펀치 기계의 사용은 부분 프르그램의 자동발생을 위한 네스팅(nesting) 시스템(물질 사용을 최대화하도록 모든부분의 최적 위치 및 회전을 계산하는데 사용되는 소프트웨어)과 함께 공지되었다.
최소 물질량 2 차원 부분의 소장수를 발생하는데 기슬적 및 경제적 문제가 일치될지라도 자동 방식에 있어서 최적 물질 사용으로 다수 입체 부분의 제작 문제는 아직 해결되지 않고 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 자동방식으로 물질 낭비들 최소화하면서 벌집같이 물질의 형태가 어떻든 간에 규칙 또는 불규칙 형상으로 입체 블록으로부터 CAD 시스템에 규정된 입체부분을 처리하기 위한 장치 및 소프트웨어 공구를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1관저에 따라서, 장치는 (a) 다른 헝상의 나이프(원형물 나이프, 삼각형 블레이드를 구비하나 이에 한정되지 않음)와 밀링초음파 공구를 장착할 수 있는 초음파 커터 (b) 밀링 공구를 위한 고속 스핀들로 설치된 5개 또는 6개의 축선 머신이 제공된다.
이 절단 기술은 특히 초음파 커팅에 대해 공구 직경이 거의 0이며 그 형상이 함께 밀접 배치하기 때문에 물질이 절약된다.
본 발명의 제2관점에 따라서, 부분 프로그램의 자동 발생을 위한 방법이 제공되어 물질 낭비를 최소화하고 상기 단락에서 언급한 장치를 구동하낟. 상기 방법은 (a) 하나의 단일 입체부분을 마무리하는데 필요한 공구 통로 정보를 구비하는 데이타 파일(통상 APT 또는 CLDATA 파일)을 발생하도록 하는 표준 CAD/NC 시스텝의 취급 단계와 (b) 이차원 외형(contour) X/Y 평면상의 입체 부분의 투영 외각(a hull of the projection) 및 커팅 및 루팅(routing)의 과정시에(구형상 나이프의 사용과 함께 입체 초음파 절단 기술의 가능성으로 인해 이미 물질이 절약됨) 제거된 주위 물질의 추가적 량을 발생하도록 하는 소프트웨어 모듈(이하 이차원 맵핑이라 한)을 취급하는 단계와 (c) 최적으로 이차원 맵핑에 의해 얻어진 이차원 형상을 배분하도록 하는 표준 이차원 네스팅 시스템의 취급 단계를 포함한다.
상술한 본 발명이 평면에서 부분을 최적으로 네스트하기 위해 X/Y 평면상의 투영을 맵핑함으로서 현존 처리 방법에 대한 개선을 제공할지라도, 본 발명은 또한 X/Z 및 Y/Z 평면에서 추가적인 회전 및 맵핑에 의해 훨씬 더 많은 제로를 절약할 수 있다. 다른 두 수직 평면에서 그와같은 추가적인 맵핑을 사용함으로서 입체 부분은 물질내에 최적으로 위치 결정될 수 있으며 그 물질은 커팅 장치에 의해 제거될 수 있다.
네스팅 시스템의 결과, 부분이 공구 정보를 함유하는 CAD/NC 파일과 함께 마무리될 X, Y 및 Z 위치 및 회전각은 부분 프로그램을 자동 발생하는 사용되며 상기 프로그램은 최적 방식으르 가능한 다른 부분의 일정수의 발생을 허용한다.
제1도는 본 발명의 원리를 구체호하하는 절단기의 사시도.
제2도는 제1도의 절단기에 사용된 초음파 커터의 상세도.
제3도는 제1도의 절단기에 사용된 밀링 커터의 상세도.
제4도는 본 발명의 원리에 따른 주위 물질로부터 제거되는 일부의 사시도.
제5도는 X/Y 평면상에 제4도의 일부분의 2차원 맵핑의 개략 평면도.
제6도는 W/Y 평면상에 제4도의 일부분의 2차원 맵핑의 개략도.
제7도는 본 발명에 따른 부분 제거 방법의 단계를 나타내는 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
14 : 초음파 커터 16 : 밀링 커터
18 : 수치제어머신 22 : 베드
표준 CAD/NC 소프트웨어 모듈은 제7도의 단계(10)에서 작업물의 입체 형상을 규정하는데 사용된다. 이러한 규정은 물질에 대한 부분의 소정 방위 즉 섬유 방향 같은 정보를 구비한다. 모듈의 NC 부분은 다른 형상(디스크 나이프, 삼각형 볼레이드 등 및 밀링공구(16)(제3도)등의 초음파 나이프(14), 그러나 이에 한정되지 않으며, 단부 밀링 커터 또는 구형 커터 같은 모든 이용 가능한 공구를 고려하여 단계(12)(절단위치)에서 공구 통로의 규정을 허용한다. 그 절차의 결과는 분리 파일(통상 APT 또는 CLDATA 파일)에서 모든 단일 부분을 위해 저장된다.
초음파 커터(14) 또는 밀링 커터(16)는 X 축선, Y 축선 및 Z 축선을 따라서 머신의 베드(22)상에 지지된 물질(20)에 대해 커팅 장차의 이동을 구비하여 그 이동이 발생하는 적어도 3개의 이동 축선, 적합하게는 5개 또는 6개의 축선을 가지는 초음파 커팅 머신(18)(제1도)에 사용될 수 있는 공구이다. 다른 축선은 물질(20)로부터 각이진 부분의 절단을 허용하도록 제공된다. 단계 12 에서 공구 통로를 규정한 후 다음 절차는 단계(30)(제7도)에서 발생하는 2차원 맵핑이다. 이차원 맵핑은 입체 형상 정보를 취하며 각기둥(prism) 또는 원통형 물질의 기부가 그 부분을 마무리하는데 필요한 크기가 최소화하도록 규정된 이차원 형상을 발생한다. 그 고형의 물질 외측은 필요치 않으며 부분 공정동안에 손상되지 않는다. 이차원 향상은 머신 베드(22) 같은 X/Y 평면 또는 지지 평면상의 입체부분의 투영을 구비한다. 그 형상은 복잡한 표면을 발생하기 위한 부분 공정 동안에 추가적인 물질이 제거되는 위치에서 크게 될 것이다. 이차원 맵핑은 기준점(X/Y 평면의 기준에 관하여 머신 이동의 개시 위치)의 트랙을 유지하여야 한다. 단계(30)의 2차원 맴핑 공정의 결과는 네스팅 시스템(DXF, IGES 파일)에 의해 표면이 어떻게 처리되든지 간에 형상 파일에 저장된다.
예를들어 제4도는 작은 직사각형 상부면(42)과 경사평면측벽(46)으로 큰 직사각형 하부면(44)을 가지는 입체부분(40)을 나타낸다. 제5도는 X/Y 평면상의 상기 부분의 이차원 맵핑을 나타낸다. 외부 형상(48)은 절삭 작업으로 인한 소모량을 최소화하기 위해 하부 표면(44) 보다 다소 큰 크기이다. 상기 배치에 있어서, 규칙적인 직사각형 블록은 먼저 부분(40)의 보다 큰 X 및 Y 치수에 상응하는 보다 큰 X 및 Y 를 가지는 물질로부터 절단된다.
단계 60에 있어서(제7도)네스팅 최적화가 수행되어 물질(20)에서의 제품 형상 배치로 인한 물질의 사용을 최적화하고 어떤 낭비 물질을 최소화 한다.
단계 62는 최적 절차가 제공되어 훨씬 더 많은 물질 절약이 얻어진다.
또다른 단계에 있어서 각 부분을 위한 이차원 외각(hull) 또는 형상은 남아 있는 두 수직 평면 즉 X/Z 및 Y/Z 평면을 위해 발생된다. 상기 정보는 단계 60에서 사용되어 보다 많은 물질 절약을 성취하기 위해 제품의 입체 형상을 이용하도록 네스팅이 모든 3개의 평면에서 발생하는 것을 허용한다.
예를들어 제6도는 낭비 물질을 더욱 최소화하도록 보조 기울기면을 사용하도록 대안적인 형상이 X 측 주위에 180°도 회전되는 제4도의 부분(40)의 최적화된 맵핑을 나타낸다. 물론 상기 배치는 물질과 그 부분의 회전 또는 역전을 허용하지만 이러한 정보는 단계 10에서 준비된 바와같은 입체부분의 최초 규정에 국한된 정보의 부분이다.
단계 60으로부터 부분의 네스팅 최적화 배치 및 단계 12로부터 공구 통로 정보의 결과는 단계 66에서 결합되어 입체부분 프로그램을 발생하며 입체 프로그램은 부분 제거를 위해 수치 제어 머신(18) 위에 로딩된다. 이 프로그램은 커팅 정보뿐만 아니라 공구 선택 정보를 구비한다. 그 결과는 머신(18)이 작동될 때 요구된 모든 부분이 처리되고 다른 부분을 위해 사용될 물질을 손상하지 않고 물질(단계 68)로부터 제거되어 전체 물질 사용이 최적화된다.
상술한 바로부터 명백한 바와같이, 본 발명은 상술한 것과 달리 다양한 변경 및 개조로 구체화될 수 있다. 본 발명의 범주내에서 그 해당되는 그와같은 변경을 구체화할 수 있다.

Claims (22)

  1. 일부의 물질로부터 최소 낭비로 다수의 입체 부품을 형성하는 장치에 있어서, 각 부품을 위해 입체 형상을 규정하는 수단과, 상기 물질을 절삭하며 미리 정한 절단폭을 가지는 하나 이상의 공구와, 상기 물질의 평면상에 이차원 외형으로서 각 형상을 맵핑하며 상기 외형에 절단폭을 구비하는 수단과, 입체 형상내에 국한되지 않은 물질을 최소화하고 상기 물질내에 최적 방식으로 이차원 외형을 배치하도록 맵핑된 외형을 네스팅하기 위한 수단과, 상기 입체 부품을 성취하도록 맵핑 및 네스팅을 위한 상기 수단에 의해 결정된 외형을 따라서 상기 물질을 절삭하기 위해 상기 공구를 작동하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 공구는 다수의 공구를 가지며, 각공구는 미리정한 절삭폭을 가지며 다수 공구로부터 소정의 공구를 자동 선택하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공구는 나이프와 밀링 공구를 갖춘 적어도 하나의 초음파 커터를 구비하는것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 소정 공구를 선택하기 위한 수단은 자동 공구 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 규정 수단은 컴퓨터 조력 설계 소프트웨어를 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 맵핑 수단은 맵핑 소프트웨어를 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공구 작동 수단은 3개의 축선 머신을 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 공구 작동 수단은 5개의 축선 머신을 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 공구 작동 수단은 6 개의 축선 머신을 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 맵핑 수단은 이차원 외형으로서 상기 물질의 다수 수직 평면상에 각 형상을 맵핑하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 맵핑 수단은 이차원 외형으로서 상기 물질의 3개의 수직 평면상에 각 형상을 맵핑하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 입체 부품을 형성하는 장치.
  12. 일부의 물질로부터 최소 낭비로 다수 입체 부품을 미리정한 절삭폭을 가지는 절삭 공구로 절삭하는 방법에 있어서, 각 부분을 위해 입체 형상을 규정하는 단계와, 상기 물질의 평면상에 2차원 외형으로서 그 외형에 절삭폭을 구비하각 형상을 맵핑하는 단계와, 입체 형상내에 국한되지 않은 물질을 최소화하고 상기 물질내에 최적 방식으로 이차원 외형을 배치하도록 맵핑된 외형을 네스팅하는 단계와, 상기 입체 부품을 성취하도록 상기 맵핑 및 네스팅 단계시에 결정된 외형을 따라서 상기 물질을 절삭하기 위해 상기 공구를 작동하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절단하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 공구 작동 단계는 다수 공구로부터 소정의 공구를 자동 선택하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 선택 단계는 나이프와 밀링 공구를 갖춘 적어도 하나의 초음파 커터를 선택하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 소정 공구를 선택하는 단계는 자동 공구 변환기를 사용하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 규정 단계는 컴퓨터 조력 설계 소프트웨어를 사용하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 맵핑 단계는 맵핑 소프트웨어를 사용하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 공구 작동 단계는 3개의 축선 머신을 사용하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 공구 작동 단계는 5개의 축선 머신을 사용하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 공구 작동 단계는 6개의 축선 머신을 사용하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
  21. 제12항에 있어서, 상기 맵핑 단계는 이차원 외형으로서 상기 물질의 다수 수직 평면상에 각 형상을 맵핑하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
  22. 제12항에 있어서, 상기 맵핑 단계는 이차원 외형으로서 상기 물질의 3개의 수직 평면상에 각 형상을 맵핑하는 것을 특징으로 하는 다수 입체 부품을 절삭하는 방법.
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