KR101094260B1 - 마킹 장치 및 마킹 방법 - Google Patents

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Abstract

대상물에 문자, 기호, 무늬 등을 새기는 마킹 장치와 마킹 방법이 개시된다. 개시된 마킹 장치는, 대상물이 고정되는 지그(jig); 상기 지그에 고정된 대상물에 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 마킹 유닛(marking unit); 상기 대상물에 새겨진 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치를 파악하는 위치 인식 유닛; 및, 상기 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치와 기준 각인 위치 사이의 각인 오차가 허용 오차를 넘으면, 상기 각인 오차가 감소되도록 상기 마킹 유닛이 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 각인 위치를 변경하는 콘트롤러;를 구비한다.

Description

마킹 장치 및 마킹 방법{Marking apparatus and marking method}
본 발명은 대상물에 문자, 기호, 무늬 등을 새기는 마킹 장치와 마킹 방법에 관한 것이다.
대상물의 표면에 문자, 기호, 무늬 등을 새기는 장치를 마킹 장치라 한다. 근래에 레이저(laser)를 대상물에 조사하여 빠르고 정밀하게 문자, 기호, 무늬 등을 새길 수 있는 레이저 마킹 장치가 사용되고 있다. 마킹할 대상물의 형태가 변경되는 경우 마킹 장치는 변경된 대상물에 대응되는 변경된 지그(jig)를 필요로 하며, 기존의 지그를 교체하여 새로운 지그가 마킹 장치에 고정 부착된다. 그런데, 새로운 지그를 마킹 장치에 고정 부착하는 과정에서 지그의 탑재 오차(mounting error)가 허용 오차를 벗어날 수 있다. 이 경우에 대상물의 원하는 위치와 다른 위치에 문자, 기호, 무늬 등이 새겨지는 마킹 오차가 확대될 수 있다.
본 발명은 지그를 마킹 장치에 부착하는 과정에서 발생되는 탑재 오차에 불구하고 대상물의 마킹 오차는 억제되는 마킹 장치 및 마킹 방법을 제공한다.
본 발명은, 대상물이 고정되는 지그(jig); 상기 지그에 고정된 대상물에 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 마킹 유닛(marking unit); 상기 대상물에 새겨진 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치를 파악하는 위치 인식 유닛; 및, 상기 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치와 기준 각인 위치 사이의 각인 오차가 허용 오차를 넘으면, 상기 각인 오차가 감소되도록 상기 마킹 유닛이 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 각인 위치를 변경하는 콘트롤러;를 구비한 마킹 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 마킹 장치는, 상기 지그가 분리 가능하게 고정되는 것으로, 상기 대상물을 상기 마킹 유닛에 의해 문자, 기호, 또는 무늬가 각인되는 제1 위치, 및 상기 위치 인식 유닛에 의해 상기 대상물의 각인 위치가 파악되는 제2 위치로 선택적으로 이동시키는 테이블(table)을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 위치 인식 유닛은 이미지를 촬상하는 카메라를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 카메라는 포터블 카메라(portable camera)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 마킹 유닛은 레이저(laser)를 발광하는 레 이저 광원과, 상기 레이저의 조준점을 이동시키는 조준점 이동 수단을 구비할 수 있다.
또한 본 발명은, 지그(jig)에 테스트용 대상물을 고정하는 단계; 마킹 유닛(marking unit)을 이용하여 상기 지그에 고정된 테스트용 대상물에 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 단계; 상기 테스트용 대상물에 새겨진 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치를 파악하는 단계; 상기 테스트용 대상물의 각인 위치와 기준 각인 위치 사이의 각인 오차가 허용 오차를 넘으면, 상기 각인 오차가 감소되도록 상기 마킹 유닛이 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 각인 위치를 변경하는 단계; 상기 테스트용 대상물을 상기 지그에서 분리하고, 양산(量産)용 대상물을 상기 지그에 고정하는 단계; 및, 상기 마킹 유닛을 이용하여 상기 양산용 대상물에 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 단계;를 구비한 마킹 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 각인 위치를 파악하는 단계는 문자, 기호, 또는 무늬가 새겨진 테스트용 대상물을 촬상하는 단계를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 테스트용 대상물에 각인하는 단계는 레이저를 상기 테스트용 대상물에 조사(照射)하여 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 단계를 구비하고, 상기 양산(量産)용 대상물에 각인하는 단계는 레이저를 상기 양산용 대상물에 조사하여 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 단계를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지그를 마킹 장치에 부착하는 과정에서 허용 오 차를 넘는 탑재 오차가 발생된다 하더라도 대상물에 새겨지는 문자, 기호, 무늬 등의 위치 오차는 억제될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마킹 장치 및 마킹 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마킹 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마킹 장치(10)는 회전 중심(C)을 기준으로 회전 가능한 테이블(11)과, 상기 테이블(11)에 대해 분리 가능하게 고정되는 지그(20)와, 상기 지그(20)에 고정되는 대상물(5, 6)에 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 마킹 유닛(marking unit)(30)과, 상기 대상물(5, 6)에 새겨진 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치를 파악하는 위치 인식 유닛(25)을 구비한다.
구체적으로, 상기 지그(20)는 테이블(11) 위에 고정되고 백라이트 유닛(back light unit)(16)을 구비한 베이스(13)에 분리 가능하게 고정된다. 도 1에 명확하게 도시되진 않았으나, 상기 베이스(13)와 지그(20)는 예컨대, 볼트(bolt)와 너트(nut)를 포함하는 결합 수단에 의해 결합될 수 있다.
상기 지그(20)는 예컨대, 아크릴과 같은 투명한 수지(resin)를 몰딩(molding) 가공하여 형성될 수 있다. 상기 지그(20)의 상측면에는 특정한 문자, 기호, 또는 문자가 각인될 대상물(5, 6)이 탑재되는 복수 개의 탑재 그루브(22)가 형성되어 있다. 상기 지그(20)는 대상물(5, 6)에 대응되게 준비될 수 있다. 즉, 대상물(5, 6)의 종류가 변경되면 그에 대응되는 지그(20)가 상기 테이블(11)에 고정 된다. 상기 대상물(5, 6)은 개방된 지그(20)의 상측면을 통하여 상기 탑재 그루브(22)에 용이하게 탑재될 수 있고, 상기 탑재 그루브(22)에서 용이하게 분리될 수 있다.
도시된 실시예에서 상기 마킹 유닛(30)은 레이저(laser)(L)를 대상물(5, 6)의 표면에 조사하여 특정 문자, 기호, 또는 무늬를 각인시킬 수 있다. 도 1에 명확히 도시되지는 않았으나, 상기 마킹 유닛(30)은 레이저(laser)를 발광하는 레이저 광원을 구비할 수 있다. 또한, 상기 레이저 광원에서 출사된 레이저의 진행 방향을 변경하거나 광 세기를 변경하기 위한 광학계를 구비할 수 있다. 또한 도 1에 명확히 도시되진 않았으나 상기 마킹 유닛(30)은 대상물(5, 6)의 표면에 입사되는 레이저(L)의 조준점을 X방향 또는 Y 방향으로 이동시키기 위한 조준점 이동 수단을 더 구비할 수 있다. 한편, 본 발명의 마킹 장치는 도 1에 도시된 마킹 유닛(30) 대신에 대상물(5, 6)의 표면에 기계 가공을 수행하여 특정 문자, 기호, 또는 무늬를 각인시킬 수 있는 마킹 유닛을 구비할 수도 있다.
상기 위치 인식 유닛(25)은 이미지를 촬상하는 카메라를 구비하며, 바람직하게는 상기 카메라는 포터블 카메라(portable camera)(26)일 수 있다. 각종 측정 장치에 일반적으로 사용되는 산업용 카메라는 정밀 측정에 적합하도록 특화된 장점은 있으나 인물이나 풍경을 촬상하는데 사용되는 포터블 카메라에 비해 가격이 매우 비싸다. 상기 위치 인식 유닛(25)은 특정 문자, 기호, 또는 무늬가 각인된 대상물을 촬상하는 비교적 단순한 기능만을 수행하면 충분하기 때문에 상대적으로 저렴한 포터블 카메라(26)를 구비할 수 있다.
상기 마킹 유닛(30)은 상기 회전 중심(C)을 기준으로 상기 테이블(11)의 일 측 위쪽에 배치되고, 상기 위치 인식 유닛(25)은 상기 회전 중심(C)을 기준으로 상기 테이블(11)의 타 측 위쪽에 배치될 수 있다. 상기 테이블(11)은 회전 중심(C)을 기준으로 한 회전(화살표 D 참조)을 통하여 상기 지그(20)에 탑재되는 대상물(5, 6)을 상기 마킹 유닛(30)의 바로 아래 위치인 제1 위치, 및 상기 위치 인식 유닛(25)의 바로 아래 위치인 제2 위치로 선택적으로 이동시킨다. 상기 대상물(5, 6)이 제1 위치에 있을 때 상기 마킹 유닛(30)에 의해 상기 대상물(5, 6)의 표면에 특정 문자, 기호, 또는 무늬가 각인될 수 있고, 상기 대상물(5, 6)이 제2 위치에 있을 때 상기 위치 인식 유닛(25)에 의해 상기 대상물(5, 6)에 각인된 특정 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치가 파악될 수 있다.
한편, 상기 마킹 장치(10)는 테스트용 대상물(5)에 각인된 특정 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치와 기준 각인 위치 사이의 각인 오차가 허용 오차를 넘으면 상기 각인 오차가 감소되도록 상기 마킹 유닛(30)이 특정 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 각인 위치를 변경하는 콘트롤러(35)를 더 구비한다. 상기 테스트용 대상물(5)에 각인된 특정 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치는 테스트용 대상물(5)의 표면에 마킹 유닛(30)을 이용하여 특정 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하고 상기 위치 인식 유닛(25)을 이용하여 이를 촬상한 사진 데이터로부터 얻을 수 있으며, 상기 기준 각인 위치는 특정 문자, 기호, 또는 무늬가 표면에 오차 없이 각인된 대상물 샘플을 촬상한 사진 데이터로부터 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마킹 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 지 그(jig)의 탑재 오차를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 지그 탑재 오차로 인한 대상물의 마킹 오차(marking error)를 설명하기 위한 평면도이며, 도 5는 마킹 유닛의 설정 변경으로 인해 축소되는 마킹 오차(marking error)를 설명하기 위한 평면도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 5를 선택적으로 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마킹 방법을 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 다른 마킹 방법은 기준 각인 위치를 학습(teaching)하는 단계(S11)를 구비한다. 기준 각인 위치는 특정 문자, 기호, 또는 무늬가 표면에 오차 없이 각인된 대상물 샘플을 촬상한 사진 데이터로부터 얻을 수 있으며, 이 기준 각인 위치는 콘트롤러(35)에 저장될 수 있다. 다음으로 상기 마킹 방법은 테이블(11)에 대해 지그(20)를 고정하는 단계(S12)를 구비한다. 도 3을 참조하면, 지그(20)를 테이블(11)에 대해 고정할 때 올바른 위치(예컨대, Jo)에 고정하지 못하고 정렬이 어긋난 위치(예컨대, Je)에 고정될 수 있다. 이로 인해 대상물(5, 6)의 탑재 그루브(22)도 올바른 위치(예컨대, So)에 배열되지 못하고 정렬이 어긋난 위치(예컨대, Se)에 배열될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 마킹 방법은 지그(20)에 테스트용 대상물(5)을 고정하는 단계(S13)를 구비한다. 그리고, 상기 테스트용 대상물(5)이 제1 위치에 오도록 테이블(11)을 회전시키고 마킹 유닛(30)을 이용하여 상기 테스트용 대상물(5)에 특정 문자, 기호, 또는 무늬를 각인한다(S14). 다음으로, 상기 테스트용 대상물(5)이 제2 위치에 오도록 테이블(11)을 다시 회전시키고 위치 인식 유닛(25)을 이용하여 테스트용 대상물(5)의 각인 위치를 파악한다(S15). 상기 S15 단 계는 카메라(26)를 이용하여 상기 테스트용 대상물(5)을 촬상하는 단계를 구비한다.
도 4를 참조하면, S12 단계에서 지그(20, 도 3 참조)가 어긋난 위치에 고정되었기 때문에 탑재 그루브(22, 도 3 참조)에 탑재되는 테스트용 대상물(5)이 올바른 위치(예컨대, So)에 배열되지 못하고 정렬이 어긋난 위치(예컨대, Se)에 배열될 수 있다. S14 단계에서 마킹 유닛(30)은 테스트용 대상물(5)이 올바른 위치(예컨대, So)에 배열된 경우를 가정하여 각인 작업을 수행하도록 프로그래밍(programming)되어 있다. 따라서, 만약 상기 마킹 유닛(30)이 테스트용 대상물(5)의 정중앙에 예컨대, 삼각형 무늬(Mo)를 각인하도록 프로그래밍되어 있다면, 실제로는 테스트용 대상물(5)의 일측에 삼각형 무늬(Me)가 각인될 수 있다. S15 단계에서 상기 카메라(26)에 의해 촬상된 사진 데이터는 도 4의 실선으로 도시된 부분에 대응될 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 상기 마킹 방법은 다음으로, 상기 테스트용 대상물(5)의 각인 위치와 기준 각인 위치 사이에 각인 오차가 미리 설정된 허용 오차를 넘는지 파악하는 단계(S16)를 구비한다. 기준 각인 위치, 즉 올바른 각인 위치에 각인되는 삼각형 무늬(Mo)와 S14 단계를 통해 테스트용 대상물(5)에 실제 각인된 삼각형 무늬(Me) 사이의 각인 오차는 S12 단계에서 지그(20)의 올바른 위치(Jo, 도 3 참조)와 정렬이 어긋난 위치(Je, 도 3 참조) 사이의 간격 및 기울어진 각도에 대응된다. S16 단계는 콘트롤러(35)에 의해 수행될 수 있다. 콘트롤러(35)는 S14 단계를 통해 카메라(26)에 의해 촬영된 사진 데이터로부터 테스트용 대상 물(5)의 각인 위치를 얻고, 상기 테스트용 대상물(5)의 각인 위치와 이미 콘트롤러(35)에 저장된 기준 각인 위치의 차이로부터 각인 오차를 산출해낼 수 있으며, 이 각인 오차와 허용 오차를 비교하여 상기 각인 오차가 상기 허용 오차를 넘는지 파악할 수 있다.
S16 단계에서 상기 각인 오차가 상기 허용 오차를 넘는다고 판단되면, 상기 각인 오차가 감소되도록 마킹 유닛(30)의 각인 위치를 변경한다(S20). 도 4의 예에서, 올바른 각인 위치에 각인되는 삼각형 무늬(Mo)와 테스트용 대상물(5)에 실제 각인된 삼각형 무늬(Me) 사이의 간격 및 기울어진 각도만큼 마킹 유닛(30)의 각인 위치를 변경시키면 각인 위치가 감소될 수 있다. 상기 각인 위치의 변경은 마킹 유닛(30)의 각인 프로그램을 변경함에 의해 수행되고, 상기 마킹 유닛(30)의 각인 프로그램 변경은 콘트롤러(35)에 의해 자동적으로 수행될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 마킹 방법은 다음으로, 지그(20)에서 테스트용 대상물(5)을 분리하는 단계(S17)와, 상기 지그(20)에 양산(量産)용 대상물(6)을 고정하는 단계(S18)를 구비한다. 다음으로, 상기 양산용 대상물(6)이 제1 위치로 오도록 테이블(11)을 회전시키고, 마킹 유닛(30)을 이용하여 양산용 대상물(6)에 특정 문자, 기호, 또는 무늬를 각인한다(S19). 도 5를 참조하면, 예컨대, 각인 위치가 변경되도록 다시 프로그램된 마킹 유닛(30)에 의해 양산용 대상물(6)에 각인된 삼각형 무늬(Mc)는 기준 각인 위치에 각인되는 삼각형 무늬(Mo, 도 4 참조)와 동일한 위치 또는, 적어도 허용 오차 이내의 위치에 형성된다. 한편, S16 단계에서 각인 오차가 허용 오차 이내인 것으로 판단되면, S20 단계를 경유하지 않고 S17 내지 S19 단계를 수행하여 양산용 대상물(6)에 특정 문자, 기호, 또는 무늬를 각인한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마킹 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마킹 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 지그(jig)의 탑재 오차를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 지그 탑재 오차로 인한 대상물의 마킹 오차(marking error)를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 마킹 유닛의 설정 변경으로 인해 축소되는 마킹 오차(marking error)를 설명하기 위한 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5 ...테스트용 대상물 6 ...양산용 대상물
10 ...마킹 장치 11 ...테이블
20 ...지그 22 ...탑재 그루브
25 ...위치 인식 유닛 26 ...카메라
30 ...마킹 유닛 35 ...콘트롤러

Claims (8)

  1. 대상물이 고정되는 지그(jig);
    상기 지그에 고정된 대상물에 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 마킹 유닛(marking unit);
    상기 대상물에 새겨진 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치를 파악하는 위치 인식 유닛;
    상기 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치와 기준 각인 위치 사이의 각인 오차가 허용 오차를 넘으면, 상기 각인 오차가 감소되도록 상기 마킹 유닛이 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 각인 위치를 변경하는 콘트롤러; 및
    상기 지그가 분리 가능하게 고정되는 것으로, 상기 대상물을 상기 마킹 유닛에 의해 문자, 기호, 또는 무늬가 각인되는 제1 위치, 및 상기 위치 인식 유닛에 의해 상기 대상물의 각인 위치가 파악되는 제2 위치로 선택적으로 이동시키는 테이블(table);을 구비한 마킹 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 위치 인식 유닛은 이미지를 촬상하는 카메라를 구비하는 마킹 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 카메라는 포터블 카메라(portable camera)인 것을 특징으로 하는 마킹 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 마킹 유닛은 레이저(laser)를 발광하는 레이저 광원과, 상기 레이저의 조준점을 이동시키는 조준점 이동 수단을 구비하는 마킹 장치.
  6. 지그(jig)에 테스트용 대상물을 고정하는 단계;
    마킹 유닛(marking unit)을 이용하여 상기 지그에 고정된 테스트용 대상물에 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 단계;
    상기 테스트용 대상물에 새겨진 문자, 기호, 또는 무늬의 각인 위치를 파악하는 단계;
    상기 테스트용 대상물의 각인 위치와 기준 각인 위치 사이의 각인 오차가 허용 오차를 넘으면, 상기 각인 오차가 감소되도록 상기 마킹 유닛이 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 각인 위치를 변경하는 단계;
    상기 테스트용 대상물을 상기 지그에서 분리하고, 양산(量産)용 대상물을 상기 지그에 고정하는 단계; 및,
    상기 마킹 유닛을 이용하여 상기 양산용 대상물에 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 단계;를 구비한 마킹 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 각인 위치를 파악하는 단계는 문자, 기호, 또는 무늬가 새겨진 테스트용 대상물을 촬상하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마킹 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 테스트용 대상물에 각인하는 단계는 레이저를 상기 테스트용 대상물에 조사(照射)하여 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 단계를 구비하고, 상기 양산(量産)용 대상물에 각인하는 단계는 레이저를 상기 양산용 대상물에 조사하여 문자, 기호, 또는 무늬를 각인하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마킹 방법.
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