KR101049071B1 - 천공 장치 - Google Patents

Abstract

고속, 고정밀의 화상 처리 및 천공 가공으로 생산성의 대폭적인 향상을 도모한 고성능의 천공 장치를 제공함을 목적으로 한다. 카메라 본체를 중심으로 하여, 경량의 광학계 안내수단(c2)을 카메라 본체를 중심으로 하여 스윙시켜, 고속이동시켜 촬상하여 그 화상에 진동에 의한 떨림이나 기울어짐을 발생시키지 않고 화상 처리 및 천공 가공을 최단시간에 정밀하게 행하여, 정밀도가 높고 신속한 천공 가공을 실행한다.

천공가공, 화상처리, 스윙, 촬상장치, 센터링, 광학계, 안내수단

Description

천공 장치{PUNCHING DEVICE}

도 1은 제1실시예의 사용 상태를 도시한 사시도;

도 2는 주요부의 부분 확대 단면도;

도 3은 센터링(centering)하여 천공 가공하는 설명도로서, (a)는 어느 마크(1번째의 촬상부분)를 센터링하고 있는 상태를 나타내는 횡단면도, (b)는 그 정면도로서 일부 절취하여 나타내는 도면, (c)는 그 마크(1번째의 촬상부분) 천공 가공 전에 제어된 스윙량만큼 광학계 안내수단을 스윙시켜 대기시키는 동시에, 마크(1번째의 촬상부분) 천공 가공하고 있는 상태를 나타내는 도면, (d)는 그 정면도로서 일부 절취하여 나타내는 도면, (e)는 마크(2번째의 촬상부분) 천공 가공 전에 제어된 스윙량만큼 광학계 안내수단을 스윙시켜 대기시킨 상태를 나타내는 도면, 그리고 (f)는 그 정면도로서 일부 절취하여 나타내는 도면; 및

도 4는 제1실시예의 사용 상태를 나타내는 사시도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

c1：카메라 본체 c2：광학계 안내수단

W：공작물 1：기체(機體)

9a, 9b：반사부 2：천공 수단

M, M1, M2, M3：마크(촬상부분)

본 발명은 프린트 기판, 얇은 기판, 세라믹스 그린시트(ceramics green sheet) 등 각종 공작물을 천공(穿孔) 가공하는 천공 장치에 관한 것이다.

이런 종류의 천공 장치는 마크 등의 촬상부분을 촬상하는 카메라 수단을 구비하고 있다.

이 천공 장치의 구체적인 예로서는, 촬상부분을 다이(die)와 그 다이에 대향하여 설치한 카메라 수단과, 다이, 카메라 수단의 렌즈의 사이에서 다이와 그 렌즈와 동축(同軸)에 가까워지도록　스윙이 가능하게 형성된 펀치 기구를 구비한 구성(예를 들면, 특허문헌　1(일본특허 제2561059호 공보(제1페이지, 도 1))참조), 펀칭 유닛의 펀치와 다이와, 그 펀치와 다이와 동축에 위치하도록 카메라 수단이 수평 방향으로 스윙하는 구성(예를 들면, 특허문헌 2(일본특허 제2851001호 공보(제1페이지, 도 2)참조) 등이 존재하고 있다.

또한, 카메라 수단을 펀칭 유닛에 설치하고, 카메라 축에 대하여 펀치 축을 오프셋한 구성도 존재한다(예를 들면, 특허문헌 3(일본 특허공고 평7－47279호 공보(제2페이지, 도 1)참조).

상기 특허문헌 3은　카메라 수단의 카메라 축과 펀칭 유닛의 펀치 축이 오프셋되어 있으므로, 촬상부분을 센터링하여 천공 가공할 때에, 센터링으로부터 천공 가공까지의 펀치 유닛의 이동 거리가 길고 택트(tact) 시간이 걸려 천공 가공을 효율적으로 행할 수 없고, 또한 그 펀치 유닛의 이동량도 많아, 이동시에 발생하는 진동이 고정밀의 천공 가공을 적합하지 않게 한다.

이 점에서 상기 특허문헌 1, 2는, 펀치 기구나 카메라 수단이 동축 상에 스윙하는 방식이므로, 촬상부분의 센터링으로부터 천공 가공까지의 택트 시간이 걸리지 않아, 효율적인 천공 가공을 가능하게 한다.

그러나, 특허문헌1의 스윙 펀치 방식의 천공 장치에 있어서는, 무거운 펀치 기구를 스윙시키므로, 특허문헌3 만큼은 아니지만 다이와의 동축으로의 이동시에 진동이 발생하고, 보다 고정밀도가 요구되는 천공 가공으로서는 개선의 여지가 있다.

그 점에서 특허문헌2의 스윙 카메라 방식의 천공 장치는 카메라 수단이 소형 경량이므로, 정밀도가 요구되는 천공 가공에 적합하다고 할 수 있지만, 정밀 기기인 카메라 수단을 스윙시키므로, 카메라 수단의 내구성에 문제를 야기하고, 진동으로 초점 거리에 흔들림이 생기거나, 상(像)이 기울어지기 때문에 센터링 시의 화상 처리를 고정밀도로 행할 수 없어, 고정밀도가 요구되는 천공 가공에는 적합하지 않다.

또한, 특허문헌 1∼3 모두　천공 가공 부분 센터링용의 촬상부분이 복수 부분이 존재하는 경우, 그 복수 부분의 각각을 카메라 수단 바로 아래까지 이동시켜야 하므로, 센터링 택트 시간이 걸리는 문제도 있었다.

본 발명은 상기 종래 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 고속, 고정밀도의 화상 처리 및 천공 가공에서 생산성의 대폭적인 향상을 도모하는 고성능의 천공 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 카메라와 하나 또는 복수의 천공 수단을 구비한 기체를 이동시켜서 상기 카메라에 의해 촬상되는 공작물 상의 촬상부분에 대하여 상기 천공 수단의 센터링을 행하는 천공 장치로서, 상기 카메라는, 카메라 본체와 그 카메라 본체를 중심으로 스윙량 제어가능하게 설치된 광학계 안내수단을 구비하고, 상기 광학계 안내수단은 상기 촬상부분의 상을 반사하여 상기 카메라 본체로 안내하는 제1 반사부를 구비하며, 상기 카메라는, 하나의 상기 천공 수단의 센터링 후에 상기 광학계 안내수단의 대기위치에서, 그 대기위치 가까이에 있는 상기 촬상부분에 대해서, 다음의 센터링을 위한 촬상을 행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 카메라와 복수의 천공 수단을 구비한 기체를 이동시켜서 상기 카메라에 의해 촬상되는 공작물 상의 촬상부분에 대하여 상기 천공 수단의 센터링을 행하는 천공 장치로서, 상기 카메라는, 카메라 본체와 그 카메라 본체를 중심으로 스윙량 제어가능하게 설치된 광학계 안내수단을 구비하고, 상기 광학계 안내수단은 상기 촬상부분의 상을 반사하여 상기 카메라 본체로 안내하는 제1 반사부를 구비하며, 하나의 상기 천공 수단의 센터링 후에 상기 광학계 안내수단의 대기위치에서, 그 대기위치 가까이에 있는 상기 촬상부분에 대해서, 다른 상기 천공 수단의 센터링을 행하도록, 상기 광학계 안내수단의 스윙량 제어를 행하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상술한 특징에 부가하여, 상기 광학계 안내수단의 스윙량 제어에 의해서, 상기 제1 반사부로부터 상기 촬상부분을 향하는 광축과 상기 천공 수단의 각 축이 동축(同軸)으로 되도록, 상기 제1 반사부의 회전 궤적 상으로 상기 복수의 천공 수단이 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 수단에 있어서는, 경량의 광학계 안내수단을 스윙량 제어하여 초점 거리를 변화시키지 않고 또 스윙 정지시 마다 촬상부분의 상을 경사시키는 일 없이 카메라 수단에 출사(出射) 가능하게 한다.

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그리고, 천공 수단이 단축(單軸)에 있어서는 좌우의 스윙량을 제어하여 천공 가공 부분 특정용의 복수의 촬상부분오로 상기 제1 반사부를 접근시켜, 그 촬상부분을 센터링할 때의 공작물 또는 기체의 이동량을 억제하여 센터링 택트 시간을 단축시킨다.

다축(多軸)의 천공 수단에 대해서, 천공 가공시에, 천공 수단과의 간섭을 회피하기 위해 스윙시킨 광학계 안내수단을, 근접설치된 촬상부분에 접근시켜, 그 촬상부분을 센터링할 때의 공작물 또는 기체의 이동량을 억제하여 센터링 택트 시간을 단축시킨다.

그리고, 광학계 안내수단의 스윙제어량을 천공 수단의 축과 동축으로 하면, 센터링 후의 천공 가공 택트 시간을 공작물이나 기체의 이동시간을 포함하지 않는 천공 시간으로 단축시킨다.

또한, 광학계 안내수단이 천공 후의 구멍을 검사하기 위한 구멍과 천공 수단과 동축으로 스윙하는 경우에도, 경량이므로 광학계 안내수단의 복귀도 빠르고 신속하다.

다음으로, 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1∼도 3은 본 발명 천공 장치의 제1실시예를, 도 4는 제2실시예를 각각 나타내고 있다.

본 실시예에서는 다축의 천공 장치를 나타내고 있다.

도 1에 있어서, 부호 A는 천공 장치이다.

이 천공 장치(A)는 측면에서 봤을 때 ㄷ자 형상을 나타내는 기체(1)에 천공 수단(2)를 장비하고, 이 기체(1)를 지지 테이블(3)에 대하여 볼 나사, 가이드레일, 볼 나사의 회전 구동모터(서보 모터 등)등으로 이루어지는 주지(周知)의 이동 기구(4)로 X축선 방향으로 제어이동 가능하게 하고, 상기 지지 테이블(3)을 기대(基台)(도시하지 않음)에 대하여 동일한 볼 나사, 가이드레일, 볼 나사의 회전 구동모터(서보 모터 등)등으로 이루어지는 주지의 이동 기구(6)로 Y축선 방향으로 제어이동 가능하게 하여, 그 기체(1)의 반입(搬入) 공간(S)에 투입수단(a1)으로부터 권취(卷取)수단(a2)에 걸쳐 테이프형상의 공작물(W)의 중도부를 소정량씩 반입하도록 되어 있다.

또한, 상기 천공 장치(A)는 카메라(C)를 구비하고, 이 카메라(C)는 카메라 본체(c1)를 기체(1)의 상반부(11)에 구비하여, 그 카메라 본체(c1)로의 광학계 안내수단(c2)을 상기 카메라 본체(c1)를 중심으로 하여 공작물(W) 위쪽의 반입 공간(S) 부분으로 스윙이 가능하게, 상세하게는 스윙량을 제어 가능하게 설치하고 있다.

카메라 본체(c1)는 기체(1)의 상반부(11)에 관통형상으로 뚫린 구멍(21)에 렌즈 통(c1')을 삽입하여 세트되어 있다.

광학계 안내수단(c2)은 도 2에 도시한 바와 바와 같이, 상기 구멍(21)에 내부 공간을 연통시켜 기체 상반부(11)의 하단 부분에 회전이 가능하게 지지된 슬리브(8)에 스윙 암(18)을 수평상태로 연속 설치하고, 그 스윙 암(18)에 촬상부분의 상이 최초로 입사하는 제1 반사부(9a)와, 그 제1 반사부(9a)에서 반사된 상을 입사하여 카메라 본체(c1)로 방향을 변환하여 반사하는 제2 반사부(9b)를 배치하고, 상기 슬리브(8)에 동심(同芯)으로 설치한 풀리(pulley)(9)와, 상기 슬리브(8)의 뒤쪽에 장착된 전동 모터(예를 들면 서보 모터)(E)에 걸쳐 벨트(Ｖ)를 설치하여 구성되어 있다. 또한, 광학계 안내수단(c2)으로서, 반사부(9a, 9b) 대신에 프리즘을 사용할 수도 있다.

또한, 구동원으로서 상기 슬리브(8) 부분에 로드를 축장착하는 실린더일 수도 있다.

상기 스윙 암(18)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상하면을 개방한 긴 구멍 형상의 안내 공간(18a) 내의 전방(前方) 위치에 45°의 경사각으로 미러(제1 반사부)(9a)를 설치함과 아울러, 상기 렌즈 통(c1’)내의 렌즈 바로 아래 위치에 제1 반사부(9a)와 평행하게 미러(제2 반사부)(9b)를 배치하여, 촬상부분의 상을 제1 반사부(9a)와 제2 반사부(9b)를 통하여 카메라 본체(c1)에 출사하도록 되어 있다.

천공 수단(2)은 상기 제1 반사부(9a)의 회전 궤적 상에 소정 간격을 두고 다이(D)와 펀치(P)와의 복수쌍을 소정 간격을 두고 설치한 다축으로 되어 있으며, 그 펀치(P)는 기체(1)의 상반부(11)에, 또 다이(D)는 기체(1)의 하반부(21)에 각각 서로 대향하여 설치되어 있다. 또한, 각 천공 수단(2)은 드릴일 수도 있다.

상기 광학계 안내수단(c2)의 스윙량은 제1 반사부(9a)가 각 천공 수단(2)과 동축이 되도록 제어되고 있다.

다음으로, 도 3에 나타낸 천공 수단을 3축으로 하는 본 실시예의 천공 장치에 대하여 설명한다. 도 3의 (a), (c), (e)에 있어서, 천공 수단(2), 전동 모터(E), 및 기체(1)를 2점 쇄선으로 표시하고 있다.

테이프 형상의 공작물(W)에는 소정 패턴으로 촬상부분(예를 들면 마크)(M)이 붙여져 있다.

그 공작물(W)이 소정량 투입될 때마다 X·Y축선 방향으로 이동 수단(4, 6)을 제어하여, 도 3의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 어느 마크(1번째의 촬상부분) (M, M1)를 제1 반사부(9a)의 바로 아래에 위치시켜 센터링한다. 그리고, 그 센터링용의 보정량만큼 상기 이동 수단(4, 6)을 제어이동시켜 천공 수단(2, 2a)으로 천공 가공할 때까지의 사이에, 도 3의 (c), (d)에 도시한 바와 같이, 제어된 스윙량만큼 광학계 안내수단(c2)을 스윙시켜 대기시킨다. 그리고, 공작물(W)에 있어서 마크(M, M1)에 대하여 천공 가공을 실시한다.

대기 중인 광학계 안내수단(c2)은 스스로 근접하는 어느 마크(2번째의 촬상부분)(M, M2)에 접근하므로, 상술한 마크(M, M1)에 대한 천공 가공이 이루어진 후,기체(1)를 X·Y축선 방향으로 미세이동시키는 것만으로 그 마크(2번째의 촬상부분)(M, M2)를 반사부(9a)의 바로 아래에 위치시킬 수 있다.

그 2번째의 마크(M, M2)를 센터링한 후, 마찬가지로 센터링용의 보정량만큼 상기 이동 수단(4, 6)을 제어이동시켜 천공 수단(2, 2b)으로 천공 가공할 때까지의 사이에, 도 3의 (e), (f)에 도시한 바와 같이, 제어된 스윙량으로 광학계 안내수단(c2)을 스윙시켜 대기시키고, 공작물(W)에 있어서의 마크(M, M2)에 대하여 천공 가공을 실시한다.
제어된 스위량으로 광학계 안내수단(c2)를 스윙시켜 대기시키면, 스스로 근접하는 어느 마크(3번째의 촬상부분)(M, M3)에 접근하므로, 마찬가지로 기체(1)를 미세이동시킴으로써 그 마크(3번째의 촬상부분)(M, M3)를 제1 반사부(9a)의 바로 아래에 위치시킬 수 있다.

그리고, 마크(3번째의 촬상부분)(M, M3)를 센터링하여 마찬가지로 센터링용의 보정량만큼 상기 이동 수단(4, 6)을 제어이동시켜 천공 수단(2, 2c)으로 천공 가공한다.

이 센터링으로부터 천공 가공에 이르는 일련의 작동은, 공작물(W)의 소정 범위마다 기체(1)를 소정 피치로 이동시킬 때마다 실시하여 공작물(W)의 투입영역 전체영역의 촬상부분 각각을 천공 가공한다.

즉, 천공 가공시에 펀치(P)와의 간섭을 피하도록 펀치(P) 바로 아래로부터 스윙시키는 그 광학계 안내수단(c2)의 이동을 근접하는 마크(촬상부분) (M, M1, M2, M3)용의 센터링 이동량의 일부로서 앞 공정에서 충당해 둠으로써 근접하는 그 마크(촬상부분)(M, M1, M2, M3)를 센터링할 때의 기체(1)의 이동량(L)을 작게 억제하여, 센터링 택트를 단축화하고 나아가서는 생산성을 향상시킨다.

공작물(W)에 실시되고 있는 마크(촬상부분)(M)의 패턴은 각각 다르므로, 그 패턴을 마스터(master)공작물이나 천공 가공 전의 버진 공작물로 미리 기억하여, 그 기억 데이터와 광학계 안내수단(c2)의 스윙량과의 상호 관계에서 연산된 상기 이동량(L)을 그 패턴마다 제어부에 기억시켜둠으로써 자동화시킨다.

본 실시예에 있어서는, 광학계 안내수단(c2)의 회전 구동원으로서 전동 모터(E)를 사용하고 있으므로, 스윙량으로서 1 회전중에 임의의 스윙 각도를 설정할 수 있다. 그러므로, 더욱 생산성 향상을 도모할 수 있다.

도 4는 상기 기체(1)를 고정하고, 대신에 공작물(W)의 파지 기구(10)를 X ·Y축선 방향으로 제어이동 가능하게 한 스윙 방식의 천공 장치를 도시하고 있으 며, 다른 구성은 상기 제1실시예와 동일하므로, 동일 부호를 붙여서 구체적인 설명은 생략한다.

또한, 상기 제1 반사부(9a)의 회전 궤적 부근에 소정 간격을 두고 천공 수단(2)을 다축에 설치한 천공 장치도 포함한 것이다. 이 다축 천공 장치에 있어서도, 천공 가공시에 펀치(P)와의 간섭을 피하도록 펀치(P) 바로 아래에서 스윙시키는 그 광학계 안내수단(c2)의 이동을 근접하는 마크(촬상부분)(M)용의 센터링 이동량의 일부로서 앞 공정에서 충당할 수 있으므로, 센터링 택트를 단축할 수 있다.

이 다축 천공 수단은 촬상부분의 상이 최초로 입사하는 반사부의 회전 궤적보다 약간 큰 직경 또는 작은 직경의 가상원(假想圓) 상에 소정 간격을 두고 배치하는 레이아웃을 그 일례로서 제안할 수 있다.

또한, 본 발명은 도시하지 않지만, 상기와 같이 천공 수단을 촬상부분의 상이 최초로 입사하는 반사부의 회전 궤적 부근 또는 회전 궤적 상에 설치하는 것이 아니고, 그 반사부의 회전 궤적과는 관계없이 천공 수단을 설치한 단축 또는 다축의 천공 장치를 포함하는 것이다.

또한, 천공시에 스윙이동하여 펀치나 드릴 등의 천공 공구와의 간섭을 방지하고 천공 후에 구멍의 검사를 행하기 위해, 구멍 상에 광학계 안내수단이 복동(復動)(스윙이동)하는 단축 천공 장치, 다축 천공 장치도 본 발명은 포함하는 것이다.

본 발명은 이상과 같이 구성하였기 때문에, 카메라 본체를 중심으로 하여 경량의 광학계 안내수단만을 스윙량 제어가능하게 해서, 진동이 억제되고, 일정한 초점 거리로써 촬상한 정도(精度)가 있는 상을 경사시키는 일 없이 카메라 본체로 출사하는 것이 가능한 고정도인 천공 가공을 행할 수 있고, 더우기 내구성이 우수한 스윙타입의 천공 장치를 제공할 수 있다.

그리고, 광학계 안내수단에 있어서 입사하는 촬상부분의 상을 반사하는 제1 반사부가, 그 촬상부분을 천공 가공할 때에, 근접하는 촬상부분에 접근상태로 이동대기하도록 스윙 제어되므로, 그 촬상부분(근접하는 촬상부분)을 센터링할 때에, 공작물 또는 기체의 이동량을 작게 억제하여 센터링 택트 시간을 단축시켜, 생산성을 향상시키는 다축 천공 장치를 제공할 수 있다.

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또한, 광학계 안내수단의 스윙제어량을 천공 수단의 축과 동축으로 제어하고 있으면, 센터링 위치로 천공 수단을 이동시킬 필요가 없어져서, 센터링에서 천공 가공까지의 일련의 택트를 대폭적으로 단축시켜, 보다 생산성이 높은 다축 천공 장치를 신규로 제공할 수 있다.

또, 다축이어도, 하나의 카메라 수단으로 센터링하기 때문에, 장치 자체가 대형화하는 것도 없다면, 단가적으로 비싸지 않아 저렴하게 제공할 수 있다.

또한, 스윙하는 부분이 경량인 광학계 안내수단 뿐이므로, 천공 후에 구멍의 검사를 행하는 경우에도 광학계 안내수단의 구멍, 천공 수단과 동축에의 복귀가 빠르고 신속하며, 천공 가공, 검사를 포함한 일련의 가공이 신속하여 천공 효율이 더욱 고효율이다.

Claims (5)

1. 카메라와 복수의 천공 수단을 구비한 기체를 이동시켜서 상기 카메라에 의해 촬상되는 공작물 상의 촬상부분에 대하여 상기 천공 수단의 센터링을 행하는 천공 장치로서,

   상기 카메라는, 카메라 본체와 그 카메라 본체를 중심으로 스윙량 제어가능하게 설치된 광학계 안내수단을 구비하고,

   상기 광학계 안내수단은 상기 촬상부분의 상을 반사하여 상기 카메라 본체로 안내하는 제1 반사부를 구비하며,

   하나의 상기 천공 수단의 센터링 후에 상기 광학계 안내수단의 대기위치에서, 그 대기위치 가까이에 있는 상기 촬상부분에 대해서, 다른 상기 천공 수단의 센터링을 행하도록, 상기 광학계 안내수단의 스윙량 제어를 행하고,

   상기 광학계 안내수단의 스윙량 제어에 의해서, 상기 제1 반사부로부터 상기 촬상부분을 향하는 광축과 상기 천공 수단의 각 축이 동축(同軸)으로 되도록, 상기 제1반사부의 회전 궤적 상으로 상기 복수의 천공 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
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