KR101716815B1 - 다관절 열처리로봇을 이용한 금형의 경도측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터응용설계(CAD)테이터로 부터 추출되는 NC데이터에 의해 작동하는 다관절 열처리로봇의 선단암에 경도측정장치를 부가하여 금형의 경도를 측정 할 수 있도록 한 다관절 열처리로봇을 이용한 금형의 경도측정장치에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 고정판(1)의 상면에 에어실린더(2)를 장치하며 에어실린더(2)의 상면에서 작동구(3)가 에어실린더(2)의 상면에 형성된 가이드(22)와 결합하고 실린더로드(22)는 작동구(3)와 결합되는 장치판(5)과 결합하며 장치판의 전면 내측에 장치홈(41)을 가지며 장치홈(41)의 일측에 절개홈(42)을 형성하고 외주둘레에 다수의 나사공(43)을 형성하여 고정볼트(44)를 결합되는 외향돌출하는 홀더(4)를 형성하여 경도측정기(6)를 결합한 구성으로 되어 레이져 및 고주파를 이용하여 금형의 열처리시의 다관절 열처리로봇암의 이동경로와 동일한 경로로 이동하며 경도측정기(6)의 압구가 금형의 경도측정부를 가압하여 경도값을 측정하게 할 수 있으며 특히 에어실린더를 이용하여 다관절 열처리로봇의 선단암으로 부터 경도측정장치가 출몰 할수 있도록함과 동시에 경도측정기를 탈부착구성하여 레이져 및 고주파열처리시에 간섭을 배제하고 에어실린더의 공기압을 조정하여 경도측정기가 가압범위를 넘으면 에어실린더가 초과 되는 가압력을 흡수 하여 상쇄하므로서 정확한 측정을 함과 동시에 금형 및 경도기와 다관절 열처리로봇의 과부하를 방지하여 손상을 예방 할 수 있는 이점이 있고 특히 금형의 열처리 및 경도측정공정을 자동화하여 제조공정의 단절없이 연속하여 실시할 수 있는 이점이 있다.

Description

다관절 열처리로봇을 이용한 금형의 경도측정장치{Hardness of the metal mold device with a multi-joint robot heat treatment}

본 발명은 다관절 열처리로봇을 이용한 금형의 경도측정장치에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 NC데이터에 의해 작동하는 다관절 열처리로봇의 선단암에 경도측정장치를 부가하여 금형의 경도를 측정 할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 프레스금형은 절단하는 블랭킹(BLANKING), 가압 성형하는 드로우(DRAW), 불필요한 부분을 절단하거나 홀 등을 가공하는 트림(TRIM) 또는 피어싱(PIECING) 등 금속의 코일소재를 가공하여 대량생산에 에 적합한 제품의 제조방법의 하나로서 상기와 같은 금형은 금속재의 판넬을 성형 및 절단하게 되므로서 금형의 절단부 및 형상성형부에는 많은 부하와 피로가 누적되므로 금형을 높은 강도 및 내마모성을 갖도록 열처리를 하게 된다.

상기와 같은 금형의 열처리 방법으로서 소형 및 분리가 가능한 금형부품은 분리하여 진공열처리로와 같은 열처리 장치를 이용하여 열처리하는 것이 일반적이고 분리가 어려운 대형의 금형 및 주강금형등과 같이 성형부의 형상이 완료된 금형의 열처리는 주로 숙련된 작업자에 의한 화염열처리를 실시하게 되며 근래에는 레이져 및 고주파 출력장치를 다관절 로봇의 선단암에 장치하여 다관절 열처리로봇을 작동하여 금형을 열처리 하는 것이 제안되어 사용되고 있다

그 일 예로 특허등록 제1126911호(반도체 레이저를 이용한 프레스용 대형주물금형의 국부 열처리장치 및 그 열처리방법)에서와 같이 6축 로봇에 반도체 레이져 발생기와 연결되는 레이져 열처리헤드를 장치하여 프레스용 대형주물금형의 표면을 이동하면서 프레스용 대형주물금형의 국부표면을 가열하는 열처리 하는 것이 제안되어 사용되고 있으며 본 출원인 또한 상기 레이져를 이용하여 금형의 금형을 열처리 장치에 있어서 다관절 열처리로봇에 장착한 다관절의 로봇의 아암 선단에 장치되어 레이져빔을 방출하는 광학렌즈로부터 금형의 열처리부와의 거리를 쉽게 측정하고 그 거리를 유지할 수 있도록 하며 조사되는 레이저빔의 조사각도를 조절하여 균일한 온도로 가열하여 열처리 할 수 있도록 하는 레이저를 이용한 금형 열처리장치의 레이저빔 조사거리측정방법 및 장치(특허출원 제10-2015-0045605호)와 다관절 열처리로봇에 고주파발생장치를 부가하여 금형을 열처리하는 장치의 고주파발생코일과 금형과의 간격을 측정할 수 있도록 하는 고정밀금형 형상표면의 고주파열처리장치용 티칭지그(특허출원 제10-2015-0092056호)를 제안한 바 있다.

상기와 같이되는 레이저 및 고주파를 이용한 금형의 열처리 장치는 다관절 열처리로봇을 이용하여 열처리함으로서 금형의 전체 또는 필요부분에 쉽게 열처리 할 수 있으나 금형을 열처리하면 그 열처리부의 강도 및 내마모성, 내피로성등이 금형사용조건에 부합하는지를 판단하는 표면경도측정공정을 반드시 수행하여야 한다.

상기와 같이 금형의 열처리공정은 다관절 열처리로봇에 의해 자동화하지만 표면경도측정공정은 작업자의 수작업에 의해 금형의 열처리부를 측정하게 되므로서 금형의 제조공정에 있어서 자동화가 이루어 지지 못하게 되는 원인으로 작용하는 문제점이 있었다.

특허등록 제1126911호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출한 것으로서 특히 금형을 제조함에 있어서 금형열처리부의 경도측정을 자동화 할 수 있도록 하여 금형의 제조 및 납기와 제조원가를 절감할 수 있도록 하는 다관절 열처리로봇을 이용한 금형의 경도측정장치를 제안함에 본 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다관절 열처리로봇의 헤드선단에 장치되어 경도측정기를 고정하는 홀더(4) 및 홀더(4)를 전,후진 작동하여 경도측정기의 위치를 결정하는 실린더로 구성되며 컴퓨터응용설계(CAD)테이터로 부터 추출되는 가공데이터(CAM)인 NC데이터를 다관절 열처리로봇의 구동프로그램으로 함으로서 경도측정기가 금형의 경도를 측정할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같이되는 본 발명의 다관절 열처리로봇을 이용한 금형의 경도측정장치에 의하면 컴퓨터응용설계테이터로 부터 추출되는 NC데이터를 다관절 열처리로봇의 구동프로그램으로 함으로서 경도측정장치를 쉽고 정확한 위치로 이송하여 경도를 측정할 수 있으며 에어실린더를 이용하여 다관절 열처리로봇의 선단암으로 부터 경도측정장치가 출몰 할 수 있도록 함과 동시에 경도측정기를 탈,부착 구성하여 레이져 및 고주파열처리시에 간섭을 배제하고 에어실린더의 공기압을 조정하여 경도측정기가 가압범위를 넘으면 에어실린더가 초과 되는 가압력을 흡수하여 상쇄하므로서 정확한 측정을 함과 동시에 금형 및 경도기와 다관절 열처리로봇의 과부하를 방지하여 손상을 예방 할 수 있는 이점이 있으며 특히 금형의 열처리 및 경도측정공정을 자동화하여 제조공정의 단절없이 연속하여 실시할 수 있도록 하므로서 금형의 제조공정을 자동화하여 금형의 납기 및 제조원가를 절감 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 경도측정장치를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 경도측정장치홀더를 나타낸 사시도
도 3과 도 4는 본 발명의 경도측정장치의 작동실시예를 나타낸 단면예시도
도 5는 본 발명의 경도측정장치를 가진 다관절 열처리로봇 및 금형의 경도측정실시예를 나타낸 예시도이다.

본 발명은 NC데이터로 구동되는 다관절 열처리로봇(7)을 이용하여 금형을 경도를 측정할 수 있도록 한 것으로 이를 위하여 본 발명은 경도측정기(6)를 다관절 열처리로봇(7)의 선단암에 탈,부착하며 출몰식으로 구성하여 금형의 경도를 측정할 수 있게 한 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 이거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경도측정장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 경도측정기를 장치하는 홀더 및 경도측정기의 출몰구성을 나타낸 사시도이며 도 3과 도4에 경도측정기의 고정구성 및 출몰작동구성이 도시되어 있다.

먼저 도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 경도측정장치를 다관절 열처리로봇의 선단암에 결합하는 고정판(1)의 상면에 에어실린더(2)를 장치하며 에어실린더(2)의 상면에서 작동구(3)가 실에어실린더(2)의 상면에 형성된 가이드(22)와 결합되며 실린더로드(22)는 작동구(3)와 결합되는 장치판(5)과 결합한다.

또한 장치판(5)의 전면에는 경도측정기(6)를 결합하는 홀더(4)가 일체로 형성된다.

상기의 홀더(4)는 내측에 장치홈(41)을 가지며 장치홈(41)의 일측에 절개홈(42)을 형성하고 외주둘레에 다수의 나사공(43)을 형성하여 고정볼트(44)를 결합한 구성이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 경도측정기(6)를 장치홈(41)에 투입하고 고정볼트(44)를 조임하여 결합하며 경도측정기(6)와 홀더(4)를 견고하고 정밀하게 결합하기 위하여 장치홈(41)은 경도측정기(6)의 고정부를 투입시에 절개홈(42)이 소폭 확장되게 결합함이 바람직하다.

또한 상기의 절개홈(42)은 도면에는 미도시되었지만 경도측정기(6)의 캐이블을 홀더(4)의 외측으로 인출하여 경도측정값을 디스플레이하는 컴퓨터와 연결할 수 있도록 하며 경도측정기(6)의 탈,부착시에 케이블이 절개홈(42)의 내면을 따라 안내될 수 있도록 구성한 것이다.

상기와 같이되는 본 발명의 경도측정장치를 다관절 열처리로봇(7)의 선단암에 고정판(1)을 결합함으로서 NC제어 되는 다관절 열처리로봇(7)의 구동에 의해 경도측정장치는 그 위치가 이동된다.

즉 다관절 열처리로봇(7)은 NC데이터로 구동되므로서 금형의 각부분으로 이동조건이 포함되어 있으며 본 발명에서는 상기 NC데이터에 경도측정부분을 추가하여 줌으로서 경도측정이 가능하다.

이를다시 설명하면 다관절 열처리로봇(7)은 NC데이터에 의해 레이져 및 고주파를 이용하여 금형의 열처리시에 로봇암의 이동경로와 동일한 경로로 이동하므로 경도측정부분을 지정하여 가압되게 NC데이터를 보정하면 금형의 경도측정을 위한 NC데이터의 보정이 완료되는 것이다

상기와 같이되는 본 발명의 작용을 보면 먼저 홀더(4)의 장치홈(41) 내측으로 경도측정기(6)를 투입하여 고정볼트(44)를 조임하여 고정하고 다관절 열처리로봇(7)을 NC제어로 구동하여 다관절 열처리로봇(7)의 선단암이 금형과 일정간격을 유지하며 선행공정인 열처리 공정의 이동경로상으로 동일하게 이동하며 각각의 경도측정위치에서 경도측정기(6)의 압구가 금형의 경도측정부를 가압하여 경도값을 측정하게 된다.

상기에서 에어실린더(2)는 경도측정기(6)를 다관절 열처리로봇(7)의 선단암으로 돌출시킴과 동시에 공기압을 조정하므로서 에어실린더(2)의 가압력을 조절하여 경도측정에 필요한 압력이상의 가압력은 가압력의 반작용에 의해 에어실린더(2)가 흡수하여 완충할 수 있도록 구성한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

1 : 고정판 2: 에어실린더
21: 실린더로드 22 : 가이드
3 : 작동구 4 : 홀더
41 : 장치홈 42 : 절개홈
43 : 나사공 44 : 고정볼트
5 : 장치판 6 : 경도측정기
7 : 다관절 열처리로봇 71 : 열처리용 가열구

Claims (2)

1. NC데이터로 다관절 열처리로봇(7)을 구동하여 금형을 열처리하는 다관절 열처리로봇을 이용한 금형의 열처리장치에 있어서:
   다관절열처리로봇의 선단암에 결합되는 고정판(1)의 상면에 에어실린더(2)를 장치하며 에어실린더(2)의 상면에서 작동구(3)가 에어실린더(2)의 상면에 형성된 가이드(22)와 결합하고 실린더로드(21)는 작동구(3)와 결합되는 장치판(5)과 결합하며 장치판의 전면 내측에 장치홈(41)을 가지며 장치홈(41)의 일측에 절개홈(42)을 형성하고 외주둘레에 다수의 나사공(43)을 형성하여 고정볼트(44)가 결합되는 외향돌출하는 홀더(4)를 형성하여 경도측정기(6)를 결합하고 금형의 열처리 경로를 따라 금형의 경도를 측정하는 것을 특징으로 하는 다관절 열처리로봇을 이용한 금형의 경도측정장치.
   
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