KR100462819B1 - 작업기계유닛의 캐리어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작, 증착, 변환, 검사 등의 작업을 수행하는 작업기계유닛의 캐리어 장치에 관한 것으로서 특히, 작업물보다 작은 캐리어 장치로서, 작업물의 표면상으로 이동하며 공작, 증착, 및 변환 작업을 수행하도록 하기 위한 것으로서, 네 귀퉁이에 모터(120)가 설치되는 캐리어 본체(110)와, 상기 모터(120)의 축에 설치되는 휠 기어(130)와, 상기 휠 기어(130)에 결합되는 휠베이스(140)와, 상기 휠베이스(140)에 결합되는 타이어(150)로 이루어지는 캐리어 유닛(100)과; 지지부(210)와, 상기 지지부(210)의 하측에 설치되는 액츄에이터(220)와, 상기 액츄에이터(220)의 하측에 설치되며, 그 하부에 설치되는 공작, 증착, 변환, 및 검사 등의 작업을 수행하기 위한 작업유닛(500)이 작업물에 가하는 힘을 모니터하기 위한 로드 셀 또는 압전 동력계로 이루어지는 힘 센서(230)로 이루어지는 결합유닛(200)과; 상기 캐리어 본체(110)에 설치되는 리모트콘트롤유닛(300)과; 상기 결합유닛(200)의 지지부(210)와 상기 캐리어 본체(110)를 연결하는 인터페이스바(400)로 구성되어, 작업물보다 작은 본 발명의 캐리어 장치가 작업물의 표면 위에서 이동하며 작업물의 원하는 부분을 정밀하게 가공 가능하도록 하고, 특히 연마 및 연삭 가공의 경우에는 작업물로부터 미끄러지지 않고 원하는 곳을 작업할 수 있도록 하며, 공작, 증착, 변환, 검사 등의 작업을 위하여 작업물보다 매우 큰 거대한 기계 장치물 및 공구 이송장치가 필요 없는 것이다.

Description

작업기계유닛의 캐리어 장치 {Apparatus for carrying removal/deposition /transformation/measurement tool units}

본 발명은 작업기계유닛의 캐리어 장치에 관한 것으로서 특히, 작업물보다 작은 캐리어 장치로서, 즉, 미니어쳐(miniature) 캐리어 장치로서, 작업물의 표면상으로 이동하며 공작, 증착, 변환, 및 검사 작업을 수행하도록 함으로써, 작업물의 원하는 부분을 정밀하게 가공 가능하도록 하고, 특히 연마 및 연삭 가공의 경우에는 작업물로부터 미끄러지지 않고 원하는 곳을 작업할 수 있도록 하며, 공작, 증착, 변환, 및 검사 작업을 위하여 작업물보다 매우 큰 거대한 장치물이 필요 없는 작업기계유닛의 캐리어 장치에 관한 것이다.

일반적인 공작기계는 절삭깊이에 따라 움직이는 공구 이송축을 회전축으로 하여, 이 축을 중심으로 회전하는 회전 공구를 갖는다. 상기 회전 공구는 그 회전축과 그로부터의 반경에 따라서 다른 속도를 갖는 일종의 벡터장(vector field)을 만드는데, 이를 회전 속도장(velocity field)라고 한다.

대부분의 경우, 표면을 공작하기 위해서는 상기와 같은 회전 공구를 이용하는 것으로도 충분하나, 연마(polishing)나 연삭(grinding)과 같은 작업에 있어서, 매끄럽고 윤이 나는 정밀한 표면을 얻기 위해서는 상기 속도장을 랜덤화(randomization) 하는 것이 보다 효율적이다.

즉, 공구의 이송축과, 회전축을 독립적으로 제어함으로써, 작업 시간에 대하여 랜덤하게 작업 영역을 조절할 수 있도록 하는 것이다.

따라서, 다른 이송 공구를 포함하지 않는 일반적인 연마 기계는, 상기 속도장이 작동시간동안에 축적되어 랜덤화 될 수 있도록 고안된다.

도 1은 종래의 연마장치의 일례를 나타내는 사시도로서, 국제특허(PCT) 국제공개번호 WO 00/32353(2000. 6. 8)의 연마장치를 도시하고 있다.

상기 연마장치는 도시하는 바와 같이, 속도장을 랜덤화 하기 위하여, 작업공구의 방향을 h 방향으로 회전시킬 뿐 아니라, 그 축 자체를 a 방향 및 b 방향으로 회전시키며, 이에 부가하여 작업물(work piece)을 c 방향으로 회전시킨다. 또한, 작업물을 x, y, 및 z 방향으로 이송시키면서 작업을 하게 된다. 즉, 연마작업을 행하기 위하여 총 7개의 방향으로 이송 또는 회전을 시켜주어야 한다.

따라서, 상기와 같이 작업물 및 작업공구를 이송 및 회전시키기 위해서는, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 작업물 및 작업공구보다 매우 큰 이송 및 회전 장치가 필요하다.

즉, 상기와 같은 운동요소는 상기 작업공구의 회전축이 회전할 수 있는 공간 이상의 공간과, 상기 회전축을 회전시키는 거대한 기계장치들을 필요로 하고, 작업물을 공간의 세 축에 대하여 회전시켜야 하므로 연마공구의 베이스의 크기를 크게 증가시키며, 그 제어 시스템을 복잡하게 하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 작업물의 원하는 부분을 정밀하게 가공 가능하도록 하고, 특히 연마 및 연삭 가공의 경우에는 작업물로부터 미끄러지지 않고 원하는 곳을 작업할 수 있도록 하며, 공작, 증착, 변환, 및 검사 작업 등을 위하여 작업물보다 매우 큰 거대한 장치물이 필요 없는 작업기계유닛의 캐리어 장치를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은, 네 귀퉁이에 모터가 설치되는 캐리어 본체와, 상기 모터의 축에 설치되는 휠 기어와, 상기 휠 기어에 결합되는 휠베이스와, 상기 휠베이스에 결합되는 타이어로 이루어지는 캐리어 유닛과; 지지부와, 상기 지지부의 하측에 설치되는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 하측에 설치되며, 그 하부에 설치되는 공작, 증착, 변환, 및 검사 작업 등을 수행하기 위한 작업유닛이 작업물에 가하는 힘을 모니터하기 위한 로드 셀 또는 압전 동력계로 이루어지는 힘 센서로 이루어지는 결합유닛과; 상기 캐리어 본체에 설치되는 리모트콘트롤유닛과; 상기 결합유닛의 지지부와 상기 캐리어 본체를 연결하는 인터페이스바로 구성함으로써 달성된다.

도 1은 종래의 연마장치의 일례를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명의 작업기계유닛의 캐리어 장치를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명의 작업기계유닛의 캐리어 장치의 타이어를 일실시예를

나타내는 사시도,

도 4는 본 발명의 작업기계유닛의 캐리어 장치의 타이어를 제2실시예를

나타내는 사시도,

도 5는 본 발명의 작업기계유닛의 캐리어 장치의 타이어를 제3실시예를

나타내는 사시도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 캐리어 유닛 110 : 본체

120 : 모터 130 : 휠 기어

140 : 휠베이스 150 : 타이어

200 : 결합유닛 210 : 지지부

220 : 액츄에이터 230 : 힘 센서

300 : 리모트콘트롤유닛 400 : 인터페이스바

500 : 작업유닛

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 작업기계유닛의 캐리어 장치를 나타내는 사시도로서, 본 발명은 작업물보다 작으며 접촉식으로 상기 작업물의 표면을 이동하거나, 또는 비접촉식으로 작업물의 표면과 미세한 틈을 가지고 이동하여, 작업물 표면 위를 움직이면서 작업물을 공작, 증착, 변형, 및 검사하는 작업유닛(500)을 이송하는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 네 귀퉁이에 모터(120)가 설치되는 캐리어 본체(110)와, 상기 모터(120)의 축에 설치되는 휠 기어(130)와, 상기 휠 기어(130)에 결합되는 휠베이스(140)와, 상기 휠베이스(140)에 결합되는 타이어(150)로 이루어지는 캐리어 유닛(100)과; 지지부(210)와, 상기 지지부(210)의 하측에 설치되는 액츄에이터(220)와, 상기 액츄에이터(220)의 하측에 설치되며, 그 하부에 설치되는 공작, 증착, 변환, 및 검사 작업 등을 수행하기 위한 작업유닛(500)이 작업물에 가하는 힘을 모니터하기 위한 로드 셀 또는 압전 동력계로 이루어지는 힘 센서(230)로 이루어지는 결합유닛(200)과; 상기 캐리어 본체(110)에 설치되는 리모트콘트롤유닛(300)과; 상기 결합유닛(200)의 지지부(210)와 상기 캐리어 본체(110)를 연결하는 인터페이스바(400)로 구성되는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.

상기 모터(120)는 독립적으로 제어 가능하도록 함으로써, 별도의 조향장치가 없이도 본 발명의 캐리어 장치를 원하는 방향으로 이송할 수 있도록 한다.

특히, 상기 결합유닛(200)에 연마장치가 연결되어 작업할 경우에는, 일반적으로 작업물의 표면에 물이나 연마제 등을 도포하며 작업을 하기 때문에 그 표면이 미끄럽게 된다. 따라서, 상기 타이어(150)에는 도 3 내지 도 5에서 도시하는 바와같이, 적어도 한 열 이상의 연질의 흡착컵(151)을 상기 타이어(150)를 따라 형성함으로써, 본 발명의 캐리어 장치가 작업물의 표면에서 미끄러지지 않고 작업이 가능하도록 한다.

상기 흡착컵(151)은 도 3에서와 같이, 타이어(150)를 따라 일렬로 형성할 수도 있으나, 도 4 및 도 5에서 도시하는 바와 같이, 두 열로 하여 서로 동일 간격 또는 간격이 차이가 있도록 형성할 수도 있고, 그 외에 다양한 배열로 형성할 수도 있다.

한편, 상기 휠베이스(140)는, 자성물질로 형성하여, 철판이나, 철판 위에 위치한 작업물 위에서 자력에 의하여 부착되어 이동하면서 작업할 수 있도록 할 수도 있다. 상기 자성물질은 영구자석이든 전자석이든 관계없다.

이하, 상기 도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 캐리어 장치는 작업자의 원격 조정에 의하여, 대상 작업물의 표면을 이동하면서 해당 부분을 연마 및 연삭 작업하도록 하는 것을 특징으로 하며, 상기 공작, 증착, 변환, 및 검사 등의 작업을 수행하기 위한 작업유닛(500)으로서는 상기한 예 이외에도, 절삭 기계 등의 다양한 공작기계를 장착하여 사용하는 것이 가능하고, 물질을 표면에 증착시키는 증착기계를 이용하여 원하는 부분에 물질을 증착시키는 것도 가능하다.

또한, 열이나 플라즈마를 발생시키는 장치를 장착하면 해당 부분의 물리적화학적 성질을 변화시키는 변환 작업도 가능한 것이다.

광학 현미경, CCD 카메라 검사, 혹은 정밀 표면측정센서 등을 이용하여 해당 작업물의 표면의 상태를 물리적으로 측정할 수 있도록 하는 것이 가능하며, 용접 헤드, 절단기구 헤드, 또는 도장 헤드 등의 다양한 기능을 수행하는 헤드를 작업유닛(500)으로 장착함으로써, 해당 부분을 자유롭게 용접하거나, 절단, 도장하는 것이 가능한 것이다.

도 2에서는 본 발명의 캐리어 장치에 작업유닛(500)으로서, 본 출원인에 의한 출원으로서, 두 직교 속도장을 이용한 시엔시 공작기계 헤드 인터페이스를 장착한 상태를 나타내고 있다.

즉, 하기에 예시하는 본 발명의 캐리어 장치에 부착되는 공작기계 헤드 인터페이스는, 상기 힘 센서(230) 및 액츄에이터(220)에 연결되며, 상기 액츄에이터(220)의 방향을 축으로 하여 공구를 회전시키는 방위각회전수단(510)과; 상기 방위각회전수단(510)에 연결되며, 상기 방위각회전수단(510)의 축에 직각인 회전축을 중심으로 공구를 회전시키는 라디얼회전수단(520)으로 구성되어, 임의의 주어진 순간에 원하는 형태의 속도장을 만들 수가 있는 것이다.

일반적으로 렌즈나 거울면 등을 연마 또는 연삭작업하는 경우에, 실제로 작업되는 두께는 매우 작기 때문에 작업물이 회전하지 않아도 되므로, 본 발명의 캐리어 장치를 이용하여 연마 및 연삭작업이 가능하다.

또한, 축대칭이 아닌 렌즈의 경우에는 더욱 효과적으로 본 발명의 캐리어 장치를 사용할 수가 있다.

한편, 렌즈나 거울과 같은 광학기기 뿐 아니라, 정밀기계 부품과 같은 정밀한 연마 및 연삭작업이 필요한 대상도 효율적으로 작업할 수 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 작업물보다 작은 본 발명의 캐리어 장치가 작업물의 표면을 따라 이동하며 작업물의 원하는 부분을 정밀하게 가공 가능하도록 하고, 특히 연마 및 연삭 가공의 경우에는 작업물로부터 미끄러지지 않고 원하는 곳을 작업할 수 있도록 하며, 공작, 증착, 및 변환 작업을 위하여 작업물보다 매우 큰 거대한 기계장치물이 필요 없는 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 독립적으로 제어 가능한 모터가 네 귀퉁이에 설치되는 캐리어 본체와, 상기 모터의 축에 설치되는 휠 기어와, 상기 휠 기어에 결합되는 휠베이스와, 상기 휠베이스에 결합되는 타이어로 이루어지는 캐리어 유닛과;

   지지부와, 상기 지지부의 하측에 설치되는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 하측에 설치되며, 그 하부에 설치되는 공작/증착/변환을 위한 유닛이 작업물에 가하는 힘을 모니터하기 위한 로드 셀 또는 압전 동력계로 이루어지는 힘 센서로 이루어지는 결합유닛과;

   상기 캐리어 본체에 설치되는 리모트콘트롤유닛과;

   상기 결합유닛의 지지부와 상기 캐리어 본체를 연결하는 인터페이스바로 구성되어,

   상기 결합유닛에 연마, 연삭 등의 작업을 하는 공작장치나, 물질을 증착하는 증착장치, 또는 물질의 성질의 변환을 위한 변환장치가 장착되어, 작업물의 표면 위를 움직이면서 해당 공정을 수행하도록 함을 특징으로 하는 작업기계유닛의 캐리어 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 타이어에는

   적어도 한 열 이상의 연질의 흡착컵이 상기 타이어를 따라 형성됨을 특징으로 하는 작업기계유닛의 캐리어 장치.
4. 삭제
5. 제 2항에 있어서, 상기 휠베이스는,

   자성물질로 형성되어,

   철판이나, 철판 위에 위치한 작업물 위에서 자력에 의하여 부착되어 이동하면서 작업할 수 있도록 함을 특징으로 하는 작업기계유닛 캐리어 장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 공작/증착/변환을 위한 유닛은,

   상기 힘 센서 및 액츄에이터에 연결되며, 상기 액츄에이터의 방향을 축으로 하여 공구를 회전시키는 방위각회전수단과;

   상기 방위각회전수단에 연결되며, 상기 방위각회전수단의 축에 직각인 회전축을 중심으로 공구를 회전시키는 라디얼회전수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 작업기계유닛의 캐리어 장치.