KR100833102B1

KR100833102B1 - 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템

Info

Publication number: KR100833102B1
Application number: KR1020070037322A
Authority: KR
Inventors: 윤태열; 박병권; 하종웅
Original assignee: 윤태열; 박병권; 하종웅
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2008-05-29

Abstract

본 발명은 카티아 데이터로부터 제품 형상 정보를 입력받아 복수의 고정장치 모듈을 상기 제품 형상에 대응하는 각각의 위치로 이동시켜 제품을 안착 및 체결하는 위치 고정 시스템에 관한 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 제품에 대한 3차원 형상 데이터를 생성하는 형상데이터입력부; 진공흡인력을 이용하여, 상기 제품의 각 부위의 위치를 고정하는 고정장치부; 및 유선 또는 무선으로 상기 형상데이터입력부 및 고정장치부와 연결되고, 상기 3차원 형상 데이터를 참조하여 상기 고정장치부의 지지위치를 결정하며, 상기 결정된 지지위치에 대한 동작 실행 정보를 상기 고정장치부에 전송하는 제어장치부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템을 제공한다.

본 발명에 의할 경우, 가공물의 재질(금속, 비금속 등)에 관계없이 그 가공물을 견고하게 안착, 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 형상의 곡면 가공물을 용이하게 고정, 유지할 수 있으므로, 작업의 효율성 및 생산성, 경제성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

카티아(CATIA), 위치 고정 시스템, 서보 모터, 진공패드, 인장와이어

Description

3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템{Positioning and Holding System for Contoured Parts}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템을 간략하게 나타낸 블럭도.

도 2는 본 발명의 시스템에 적용되는 고정장치부의 평면도.

도 3a 및 3b는 각각 도 2의 A-A'선 및 B-B'선에 따른 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진공고정모듈의 사시도.

도 5는 도 4의 진공고정모듈의 측면도.

도 6은 도 4의 진공고정모듈의 평면도.

도 7은 도 6의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 측 단면도.

도 8은 도 4의 진공고정모듈의 최대 회전 각도를 설명하기 위한 단면도.

도 9a 내지 9d는 도 4의 진공고정모듈을 이용하여 제품을 안착 및 체결하는 과정을 설명하기 위한 동작 상태도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 형상데이터입력부 200: 고정장치부

210: 케리지 테이블 211: 고정플레임

211a,b: 가이드레일 212: 이동플레임

212a: 가이드레일 220: 진공클램프장치

221: 진공고정모듈 222: 지지모듈

223: 볼스크류 224: 제1플레이트

225: 제2플레이트 230: X축 서보모터

240: Y축 서보모터 250: Z축 서보모터

251: 타이밍벨트 252: 풀리

300: 제어장치부

본 발명은 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카티아 데이터로부터 제품 형상 정보를 입력받아 복수의 고정장치 모듈을 상기 제품 형상에 대응하는 각각의 위치로 이동시켜 제품을 안착 및 체결하는 위치 고정 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 고정장치라 함은, 제품(공작물)의 변형을 방지하거나 형상을 바르게 유지하기 위해, 그 제품을 고정할 때 사용하는 기계장치이다.

종래의 고정장치의 경우, 3차원 곡면형상 제품을 고정하기 위해서는 제품의 형상과 동일한 하판 및 상판을 제작하여 공작물을 고정하여야 하나, 이를 제작하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있고, 작업자에 의한 경험으로 장착함으로써, 작업을 진행함에 효율성이 저하되는 단점이 있다.

또한, 대형 공작물의 제품인 경우에는 가공변형 및 보관에 따른 별도의 보관 장소가 필요하다는 등의 많은 생산 상의 문제점을 내포하고 있다.

본 발명은 이러한 종래 고정장치의 구조적인 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 카티아 데이터로부터 제품 형상 정보를 입력받아, 가공 공작물의 형상이나 크기에 따른 고정 장치 접촉부위의 위치 및 각도를 임의로 조절할 수 있고, 진공흡착력을 이용하여 공작물을 용이하게 안착 및 체결할 수 있는 위치 고정 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

제품에 대한 3차원 형상 데이터를 생성하는 형상데이터입력부;

진공흡인력을 이용하여, 상기 제품의 각 부위의 위치를 고정하는 고정장치부; 및

유선 또는 무선으로 상기 형상데이터입력부 및 고정장치부와 연결되고, 상기 3차원 형상 데이터를 참조하여 상기 고정장치부의 지지위치를 결정하며, 상기 결정된 지지위치에 대한 동작 실행 정보를 상기 고정장치부에 전송하는 제어장치부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템을 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 상기 고정장치부는,

본체인 케리지 테이블과 상기 케리지 테이블에 설치되는 진공클램프장치와 상기 진공클램프장치를 X축, Y축, Z축 방향으로 각각 이동시키는 복수의 서보 모터를 포함하여 구성되고, 상기 진공클램프장치는 상기 제품의 각 부위에 흡착되는 진공고정모듈과, 볼스크류와, 상기 볼스크류의 구동 동작에 따라 상기 진공고정모듈을 상하 이동시키는 지지모듈로 구성한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 상기 진공고정모듈은,

진공 흡착 구조물로 형성되는 상부와, 반구 형상의 구조물인 하부로 이루어지고, 피 파지품의 곡면 형상에 따라 중심축이 전후, 좌우 이동하면서 흡착 동작을 수행하는 진공흡착부;

상기 진공흡착부의 상기 반구 형상의 구조물과 대응되는 곡률의 오목 용기 형상으로 형성되어 상기 진공흡착부를 상부면에 안착시키고, 굴림 운동을 수행하는 회전블록부;

상기 회전블록부의 하면과 대응되는 형상의 오목홈을 상면에 형성하고 상기 회전블록부가 상기 오목홈의 면을 따라 굴림 운동을 하도록 지지하는 지지부; 및

상기 진공흡착부, 상기 회전블록부 및 상기 지지부를 고정하여, 각 구조물들에 대한 이탈방지 기능 및 체결 기능을 수행하는 인장장치부;를 포함하여 구성한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 상기 제어장치부는,

제품에 대한 3차원 형상 데이터로부터 NC코드를 추출하는 제1동작;

상기 NC코드에 따라 복수의 진공클램프 장치의 좌표값을 연산하는 제2동작;

상기 연산된 좌표값에 대응하는 X,Y축 방향 위치로 상기 복수의 진공클램프 장치가 각각 위치하도록 복수의 X축,Y축 서보 모터를 각각 구동시키는 제3동작; 및

상기 연산된 좌표값에 대응하는 Z축 방향 위치로 상기 복수의 진공클램프장치가 각각 위치하도록 복수의 Z축 서보 모터를 각각 구동시키는 제4동작;

을 포함하는 동작으로 상기 고정장치부를 제어한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 상기 제품에 대한 3차원 형상 데이터는 카티아 프로그램으로 설계된 데이터인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템을 간략하게 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 시스템에 적용되는 고정장치부의 평면도이며, 도 3a 및 3b는 각각 도 2의 A-A'선 및 B-B'선에 따른 단면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템은 형상데이터입력부(100), 고정장치부(200), 및 제어장치부(300)를 포함한다.

형상데이터입력부(100)는 제품의 형상에 따라 미리 작성된 3차원 형상 데이터를 유선 또는 무선으로 연결된 제어장치부(300)에 전송한다.

바람직한 실시예에 따라, 상기 형상데이터입력부(100)는 제품에 대한 형상 데이터를 저장 또는 입력할 수 있는 단말기로 구성할 수 있다. 또한, 상기 3차원 형상 데이터는 제품에 대한 3차원 형상이 카티아(CATIA) 프로그램으로 설계된 데이터로 구성할 수 있다.

고정장치부(200)는 유선 또는 무선으로 제어장치부(300)와 데이터 교환이 가능한 구조로 연결되어 있으며, 상기 제어장치부(300)로부터 전송되는 동작 실행 명령에 따라, 복수의 진공클램프장치(220)가 제품의 형상에 대응하는 위치에 각각 고정되도록 복수의 X축, Y축 서보 모터(230,240)를 구동시킨다.

이를 위해, 본 발명의 고정장치부(200)는 본체인 케리지 테이블(210)과 상기 케리지 테이블에 설치되는 진공클램프장치(220)와 상기 진공클램프장치를 X방향, Y방향, Z방향으로 각각 이동시키는 복수의 서보 모터(230,240,250)를 포함하여 구성된다.

또한, 진공클램프장치(220)는 진공흡인력을 이용하여, 파지될 제품의 각 부위의 위치를 고정하는 진공고정모듈(221)과, 볼스크류(223)와, 상기 볼스크류의 구동 동작에 따라 상기 진공고정모듈을 상하 이동 시키는 지지모듈(222)로 구성된다.

케리지 테이블(210)은 사각틀 형태의 고정플레임(211)과 상기 고정플레임의 상하 측면의 상부에 설치된 가이드레일(211a,211b)을 따라 X축 방향으로 이동가능한 구조로 설치된 복수의 이동플레임(212)으로 구성된다.

또한, 이동플레임(212)에는 하나 이상의 진공클램프장치(220)가 Y축 방향으로 이동가능한 구조로 설치된다. 즉, 진공클램프장치(220)는 이동플레임(212)의 상부에 설치된 가이드레일(212a)을 따라 Y축 방향으로 이동한다.

X축 서보 모터(230)는 이동플레임(212)의 일측 끝단에 설치되어 이동플레 임(212)이 X축 방향으로 진행되도록 하는 구동력을 제공한다.

Y축 서보 모터(240)는 진공클램프장치(220)가 고정된 제1플레이트(224)의 일측 상부에 설치되어 제1플레이트(224)가 Y축 방향으로 진행되도록 하는 구동력을 제공한다.

X축, Y축 서보 모터(230,240)는 랙 앤 피니언(RACK & PINION)으로 구동되어 제어장치부(300)가 지시한 위치로 진공클램프장치(220)를 위치시킨다.

또한, Z축 서보 모터(250)는 제1플레이트의 하면에서, 가이드레일(212a)을 사이에 두고 제1플레이트(224)로부터 연장된 구조물과 결합하는 제2플레이트(225)의 하면에서, 상기 제2플레이트의 연장된 구조물에 고정 설치된다.

Z축 서보 모터(250)는 볼스크류(223) 및 상기 볼스크류와 결합된 지지모듈(222)이 Z축 방향으로 진행되도록 하는 구동력을 제공한다. 즉, 본 발명의 진공클램프장치(220)는, Z축 서보 모터(250)의 구동에 따라 타이밍벨트(251)로 연결된 풀리(252)를 회전동작시키고, 볼스크류(223)는 상기 풀리(252)로부터 전달되는 회전운동을 직선운동으로 변환하여 지지모듈(222)을 상하 이동시키며, 이러한 연속된 동작에 의해 진공고정모듈(221)의 상하 위치가 조정된다.

제어장치부(300)는 유선 또는 무선으로 상기 형상데이터입력부(100) 및 고정장치부(200)와 연결되어 있고, 형상데이터입력부(100)로부터 입력되는 3차원 형상 데이터를 참조하여 고정장치부(200)의 각 진공클램프장치(220)의 X,Y,Z방향 지지위치를 결정하며, 상기 결정된 지지위치에 대한 동작 실행 정보를 상기 고정장치부(200)의 각 X, Y, Z축 서보 모터(230,240,250) 및 진공클램프장치(220)에 전송하 는 동작을 수행한다.

이하, 형상데이터입력부(100)로부터 전송되는 3차원 형상 데이터가 카티아 프로그램으로 설계된 데이터(이하, 카티아 데이터로 칭함)인 것으로 가정하여 제어장치부의 동작을 설명하도록 한다. 다만, 본 발명에 적용되는 3차원 형상 데이터가 반드시 카티아 데이터로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 제어장치부(300)는, 형상데이터입력부(100)로부터 전송된, 제품에 대한 3차원 형상을 저장한 카티아 데이터로부터 NC코드를 추출하는 제1동작; 상기 NC코드에 따른 복수의 진공클램프장치(220)의 X,Y,Z축 좌표값을 연산하는 제2동작; 연산된 X,Y축 좌표값으로 상기 복수의 진공클램프장치(220)가 각각 위치하도록 복수의 X축,Y축 서보 모터(230,240)를 각각 구동시키는 제3동작; 및 연산된 Z축 좌표값으로 상기 복수의 진공클램프장치(220)가 각각 위치하도록 복수의 Z축 서보 모터(250)를 각각 구동시키는 제4동작;을 포함하는 동작으로 고정장치부(200)를 제어한다.

여기서, NC코드는 카티아 데이터에 포함된 제품의 수치 제어 정보를 의미하는 것으로서, 본원의 제어장치부(300)는 상기 제1 내지 제4동작에 의해 제품의 형상 데이터에 관한 NC코드를 추출하고(제1동작), 상기 NC코드에 따라 각 진공클램프 장치(220)의 좌표값을 연산하며(제2동작), 상기 연산된 좌표값에 대응하는 위치로 각 진공클램프장치(220)의 진공고정모듈(221)이 위치하도록 복수의 X,Y,Z축 서보 모터(230,240,250)를 구동시키는 동작(제3,4동작)으로 파지될 제품의 각 파트를 견고히 고정시키는 동작을 제어한다.

바람직한 실시예에 따라, 본 발명의 제어장치부(300)는 상기 제1 내지 제4동작을 수행하는 프로그램이 저장된 PLC(Programmable Logic Controller) 장치로 구성할 수 있다.

도 4 내지 도 7은 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공고정모듈(221)의 사시도, 측면도, 평면도 및 Ⅳ-Ⅳ선의 측단면도이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명인 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템에 적용되는 진공고정모듈(221)은 크게 제품 곡면 형상에 맞춰 이동되는 진공흡착부(10)와, 진공흡착부(10)의 하측에 위치하여 굴림 운동을 하는 회전블록부(20)와, 회전블록부(20)를 지지하여 미끄럼 운동을 주는 지지부(30)와, 상기 각 구성들(10,20,30)이 상호 밀착되도록 하는 체결력을 부여하는 인장 장치부(40)로 구성할 수 있다.

진공 흡착부(10)는 그 상부(10A)가 진공 흡착 구조물로 형성되고, 그 하부(10B)가 반구 형상의 구조물로 형성된다. 보다 상세하게는, 진공 흡착부(10)의 상부(10A)는 반구 형상인 하부(10B)의 내부 공간을 밀폐하는 커버(11)와 커버의 상측부에 고정되어 파지될 제품의 부위를 흡착하는 진공패드(12)로 구성된 진공 흡착 구조물을 형성한다. 또한, 상기 커버(11)는 그 중앙 부위에 인장와이어(46)를 고정하는 센터블록(13)을 형성하고, 센터블록의 외 주변에는 외부 기체를 흡입하는 동시에 이물질의 유입을 차단하는 필터(14)를 형성한다.

바람직하게는, 필터(14)는 센터블록(13)의 구조에 대응되는 형상으로 그 외 주변에 배치한다. 즉, 센터블록(13)의 구조가 원형 또는 사각형상의 구조인 경우에 는 필터(14)의 구조 또한 원형 또는 사각형의 구조로 센터블록(13)의 외 주변을 따라 형성하도록 한다. 본 발명인 진공고정모듈(221)은, 그 일실시예로서 도 6에 도시한 바와 같이 센터블록(13) 및 필터(14)를 원형 구조로 형성하였다.

또한, 진공흡착부(10)는 그 접촉면인 회전블록부(20)의 상면 위에서 자유롭게 회동가능한 구조로 안착된다.

즉, 진공흡착부(10)는 파지될 제품의 곡면 형상에 따라 중심축(A)이 전후, 좌우 이동하면서 피 파지품에 대한 흡착 동작을 수행한다.

바람직하게는, 진공흡착부(10)는 외주면의 일측부에 걸림턱(15)을 형성하고, 중심축(A)이 특정 각도 이상 벗어나는 때에는 상기 걸림턱(15)이 회전블록부(20)의 상측 테두리에 걸쳐지도록 함으로써, 상기 중심축(A)이 제한된 각도 범위 내에서만 전후, 좌우 이동하도록 제어한다.

바람직하게는, 걸림턱(15)은 진공흡착부(10)의 외주면 일측에 형성된 환형 돌출부일 수 있다.

바람직하게는, 진공고정모듈(221)의 내구력을 고려하여, 진공 흡착부(10)의 회전가능 각도는 Z축 기준으로 시계방향, 반시계방향으로 각각 50도(β)가 되도록 걸림턱(15)을 형성한다(도 8 참조).

또한, 진공흡착부(10)의 중앙 하면은 인장와이어(46)가 통과되는 소정 면적의 개구(開口)(16)를 형성한다.

바람직하게는, 개구(16)는 인장와이어(46)와 진공흡착부(10)간의 간섭을 방지하기 위하여, 진공흡착부(10)의 시계방향 최대 회전가능 각도에서 Z축과 진공흡 착부의 하부(10B) 저면이 만나는 점(P1)과 진공흡착부(10)의 반시계방향 최대 회전가능 각도에서 Z축과 진공흡착부의 하부 저면이 만나는 점(P2)을 양 끝점으로 하는 직경을 갖는 원형 관통구로 형성한다(도 8 참조).

회전블록부(20)는 진공흡착부(10)의 하부(10B)인 반구 형상의 구조물과 대응되는 곡률의 오목 용기 구조로 형성되어 진공흡착부(10)를 미끄럼 운동이 가능한 상태로 상면에 안착시킨다. 또한 회전블록부(20)의 상면 일측부에는 오링 삽입홈을 환형으로 형성하고 그 홈에 오링(O-Ring)(21)을 삽입한다. 이러한, 오링 삽입구조는 진공 상태에서의 진공흡착부(10)와 회전블록부(20)간의 긴밀성이 유지되도록 하는 기능을 수행한다.

또한, 회전블록부(20)의 중앙 하부는 진공흡착부(10)의 개구(16)와 연통되는 소정 면적의 개구(22)를 형성한다.

바람직하게는, 개구(22)는 인장와이어(46)와 회전블록부(20)간의 간섭을 방지하기 위하여 회전블록부(20)의 시계방향 최대 회전가능 각도에서 Z축과 회전블록부(20)의 저면이 만나는 점(P3)과 진공흡착부(20)의 반시계방향 최대 회전가능 각도에서 Z축과 회전블록부(20) 저면이 만나는 점(P4)을 양 끝점으로 하는 직경을 갖는 원형 관통구로 형성한다(도 8 참조).

또한, 회전블록부(20)는 상면에 접촉하는 진공흡착부(10) 및 하면에 접촉하는 지지부(30)와 결합되는 특정 체결 수단(인장와이어(46)를 제외)을 형성하지 않고, 단순히 지지부(30)의 상부에 안착된 구조로 형성되므로 외부의 물리적 힘에 의해 자유롭게 전후, 좌우로 굴림 운동한다.

바람직하게는, 회전블록부(20)는 중심축(B)의 경사각도가 특정 범위 이상 벗어나지 않도록 기능하는 걸림턱(23)을 외주면 일측에 형성할 수 있다.

바람직하게는, 걸림턱(23)은 회전블록부(20)의 외주면 일측에 형성된 환형 돌출부일 수 있다.

바람직하게는, 진공고정모듈(221)의 내구력을 고려하여, 회전블록부(20)의 회전가능각도는, Z축 기준으로 시계방향, 반시계방향으로 30도(α)가 되도록 걸림턱을 형성한다(도 8 참조).

지지부(30)는 지지모듈(222)의 상측 끝단에 형성된 튜브관(50)을 삽입하기 위한 도너츠 형태의 착설홈(32)을 그 하부에 형성하고, 몸체(31) 중앙에는 회전블록부(20)의 개구(22)와 연통되는 소정 면적의 관통구(33)를 형성한다.

또한, 지지부(30)의 상면 일측에는 오링 삽입홈을 환형으로 형성하고 그 홈에 진공상태에서의 긴밀성을 유지하기 위한 오링(O-Ring)(34)을 삽입한다.

인장장치부(40)는 고정 부시(41)와 가이드부시(43)와 셋스크류(Set-Screw)(44)로 구성된다.

고정 부시(41)는 지지부(30)의 몸체(31) 중앙에 형성된 관통구(33)에 결착하고 그 내부에는 하측 방향으로의 탄성력을 제공하는 탄성부재(42)를 내장한다.

또한, 고정 부시(41)는 외주면으로부터 내주면으로 관통되는 하나 이상의 미세통로(47)가 몸체에 형성된다. 따라서, 진공장치(도시 생략)의 구동에 의해 지지모듈(튜브관(50))의 내부의 기체가 진공장치 측으로 강제 흡입되는 때에는 미세통로(47), 관통구(33) 및 각 개구(22, 16)를 경유하여 고정 부시(41)와 지지부(30)와 회전블록부(20) 및 진공흡착부(10)의 내부 기체가 함께 진공장치 측으로 강제 흡입되므로, 진공흡착부(10) 및 회전블록부(20)의 내부 공간이 진공상태가 된다.

가이드부시(43)는 고정 부시(41)의 하단에 슬라이딩 피팅(sliding fitting) 형태로 장착되고, 그 내주면에는 내나사산을 형성한다.

셋스크류(44)는 가이드부시(43)의 내나사산과 결합하는 외나사산을 외주면에 형성하여 승강 동작을 수행한다. 또한, 셋스크류(44)의 손잡이측 내부에는 클램퍼(45)를 장착하여, 센터블록(13)으로부터 연장되는 인장와이어(46)의 끝단이 클램퍼(45)에 고정되도록 한다.

이하, 도 9a 내지 도 9d를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공고정모듈(221)을 이용하여 제품을 안착 및 체결하는 동작을 상세히 설명한다.

먼저, 본원의 제어장치부(300)는 형상데이터입력부(100)로부터 전송된, 제품에 대한 3차원 형상을 저장한 카티아 데이터로부터 NC코드를 추출하여, 복수의 진공고정모듈(220)의 X축, Y축, Z축 좌표값을 연산하고, 상기 연산된 좌표값으로 위치하도록 각각의 진공고정모듈(220)을 이동시킴으로써, 각 진공고정모듈(220)이 제품의 각 파트의 형상을 재현하도록 제어한다.

다음, 도 9a를 참조하면, 제품 파지를 위한 준비 동작으로서, 가이드부시(43)와 셋스크류(Set-Screw)(44)간의 거리를 조절함으로써 인장와이어(46)가 팽팽하게 되도록 한다.

인장 와이어(46)가 팽팽하게 된다는 것은 진공흡착부(10)와 회전블록부(20) 와 지지부(30)가 서로 밀착, 결합됨을 의미한다.

다음, 도 9b를 참조하면, 제품의 파지를 위한 위치 조정 동작으로서, 가이드부시(43)에 고정된 셋스크류(44)에 대해 상측 방향으로 일정한 힘(P)을 가하여, 탄성부재(탄성력)와 인장와이어(인장력) 사이의 힘의 균형이 깨지면서 가이드부시(43)가 상방 이동하도록 한다.

이에 따라, 도 9c에 도시한 바와 같이, 인장와이어(46)의 인장력에 의해 상호 밀착, 결합되어있던 진공흡착부(10), 회전블록부(20) 및 지지부(30)간의 결합력이 약해지고, 진공흡착부(10)는 자유롭게 회동 가능한 상태가 된다.

이 후에, 제품의 곡면 형상에 따라 진공흡착부(10)의 중심축(A)을 전후, 좌우로 적절하게 조정하여, 진공흡착부(10)의 진공패드(12)가 제품 면 중의 파지가 용이한 위치에 접촉되도록 한다. 마찬가지로, 회전블록부(20)의 중심축(B)을 전후, 좌우로 적절하게 조정함으로써, 제품의 파지 가능한 위치를 보다 정교하게 선택할 수 있다. 이후에, 셋스크류(44)에 대한 상측 방향으로의 힘(P)을 해제함으로써, 다시 탄성부재(탄성력)와 인장와이어(인장력) 사이의 힘이 균형을 이루면, 가이드부시(43)는 하방 이동하고, 진공흡착부(10)와 회전블록부(20)와 지지부(30)가 서로 밀착된다.

다음, 도 9d를 참조하면, 제품의 파지를 위한 고정 동작으로서, 상기 도 9b 및 9c의 동작에 의해 제품의 파지 위치를 조정한 상태에서, 진공펌프(도시 생략)를 구동시키면, 진공패드(12)와 제품의 면 사이 간격에 포함된 외부 기체가 필터(14)를 통해 진공고정모듈(221) 내부로 강제 흡입되므로 진공패드(12)의 내부공간이 진 공 상태로 형성되고, 따라서, 진공패드(12)를 제품의 표면에 견고하게 고정시킬 수 있게 된다.

또한, 진공펌프(도시 생략)를 구동시키면, 진공흡착부(10), 회전블록부(20) 및 지지부(30)의 내부 공간의 기체가 튜브관(50)측으로 강제 흡입되므로, 각 구조물 사이의 공간 역시 진공 상태가 되면서 각 구조물(10,20,30) 상호간은 견고하게 밀착 고정된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 고정장치는, 가공물의 재질(금속, 비금속 등)에 관계없이 가공물을 견고하게 안착, 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 형상의 곡면 가공물을 용이하게 고정, 유지할 수 있게 함으로써, 작업의 효율성 및 생산성, 경제성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

제품에 대한 3차원 형상 데이터를 생성하는 형상데이터입력부;

진공흡인력을 이용하여, 상기 제품의 각 부위의 위치를 고정하는 고정장치부; 및

유선 또는 무선으로 상기 형상데이터입력부 및 고정장치부와 연결되고, 상기 3차원 형상 데이터를 참조하여 상기 고정장치부의 지지위치를 결정하며, 상기 결정된 지지위치에 대한 동작 실행 정보를 상기 고정장치부에 전송하는 제어장치부;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 고정장치부는,

본체인 케리지 테이블과 상기 케리지 테이블에 설치되는 진공클램프장치와 상기 진공클램프장치를 X축, Y축, Z축 방향으로 각각 이동시키는 복수의 서보 모터를 포함하여 구성되고,

상기 진공클램프장치는 상기 제품의 각 부위에 흡착되는 진공고정모듈과, 볼스크류와, 상기 볼스크류의 구동 동작에 따라 상기 진공고정모듈을 상하 이동시키는 지지모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 진공고정모듈은,

진공 흡착 구조물로 형성되는 상부와, 반구 형상의 구조물인 하부로 이루어지고, 피 파지품의 곡면 형상에 따라 중심축이 전후, 좌우 이동하면서 흡착 동작을 수행하는 진공흡착부;

상기 진공흡착부의 상기 반구 형상의 구조물과 대응되는 곡률의 오목 용기 형상으로 형성되어 상기 진공흡착부를 상부면에 안착시키고, 굴림 운동을 수행하는 회전블록부;

상기 회전블록부의 하면과 대응되는 형상의 오목홈을 상면에 형성하고 상기 회전블록부가 상기 오목홈의 면을 따라 굴림 운동을 하도록 지지하는 지지부; 및

상기 진공흡착부, 상기 회전블록부 및 상기 지지부를 고정하여, 각 구조물들에 대한 이탈방지 기능 및 체결 기능을 수행하는 인장장치부;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 제어장치부는,

상기 제품에 대한 3차원 형상 데이터로부터 NC코드를 추출하는 제1동작;

상기 NC코드에 따라 복수의 진공클램프 장치의 좌표값을 연산하는 제2동작;

상기 연산된 좌표값에 대응하는 X,Y축 방향 위치로 상기 복수의 진공클램프장치가 각각 위치하도록 복수의 X축,Y축 서보 모터를 각각 구동시키는 제3동작; 및

상기 연산된 좌표값에 대응하는 Z축 방향 위치로 상기 복수의 진공클램프장치가 각각 위치하도록 복수의 Z축 서보 모터를 각각 구동시키는 제4동작;

을 포함하는 동작으로 상기 고정장치부를 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 곡면을 가진 제품의 위치 고정 시스템.