KR101809530B1

KR101809530B1 - 마킹용 정밀 위치 제어장치

Info

Publication number: KR101809530B1
Application number: KR1020160027208A
Authority: KR
Inventors: 이영길; 장호섭; 이광신; 문찬식; 이명렬
Original assignee: 무진기공주식회사
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2017-12-15
Also published as: KR20170104302A

Abstract

본 발명은 마킹용 정밀 위치 제어장치에 관한 것으로, 이를 위해 베이스에 고정된 승강수단에 의해 승강되는 승강판;과, 수평유지수단을 매개로 상기 승강판의 상부면에 이격되게 결합되는 수평조절판;과, 상기 수평조절판의 상부면에 고정되는 이송수단;과, 상기 이송수단에 결합되는 테이블;과, 상기 테이블의 상부면에 고정되어 피대상물에 마킹하는 마킹부;와, 상기 테이블의 상부면에 고정되어 피대상물과 거리를 조절하는 거리센서; 및 상기 마킹부의 위치 정합을 위해 상기 승강수단과, 수평유지수단과, 이송수단을 제어하는 마이컴;을 포함하여 이루어지되, 상기 마이컴은 피대상물의 마킹 부위 영상을 획득하는 영상획득부를 통해 각 부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

마킹용 정밀 위치 제어장치{PRECISEIY POSITION CONTROLLING APPARATUS FOR LASER MARKING}

본 발명은 레이저로 피대상물의 표면에 식별정보를 마킹하여 각 부품 소재별 데이터를 조회함으로써 생산이력을 관리할 수 있도록 한 마킹용 정밀 위치 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피대상물와 마킹부의 거리를 자동으로 조절하여 빠른 시간에 마킹부의 위치를 세팅할 수 있는 것은 물론, 제품 공정라인에 설치된 각 공정스테이지에 손쉽게 설치할 수 있도록 결합수단을 구비한 마킹용 정밀 위치 제어장치에 관한 것이다.

레이저 마킹은 필요한 정보들을 마킹하는 것이 일반적이며, 피대상물에 바코드, 문자, 그림, QR코드 등 필요한 식별정보를 마킹을 한다.

즉, 가공 후 소재에 레이저 마킹장치로 정보를 담은 2차원 QR(BAR)코드를 마킹한 후, 각 부품 소재에 대한 정보 요청시 가공 완료된 소재에 마킹된 2차원 QR(BAR)코드를 리더하여 LMS(Learning Management Solution)를 통해 각 소재별 데이터를 조회함으로써 생산이력을 관리 할 수 있게 되는 것이다

최근에는 하나의 생산라인에 소량으로 다품종의 부품 소재를 생산하는 방식이었다.

이러한 각 부품 소재는 공정의 작업 및 크기가 제각각 이어서, 생산이력을 마킹하는 마킹장치를 세팅하고 관리하여야 함으로 생산 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

종래기술로 "레이저 마킹 컨트롤러 및 이를 이용하는 레이저 마킹시스템"(대한민국 등록특허 제10-0817822호)가 있다.

이러한 종래의 기술은 다수의 마킹기를 효율적으로 제어하기 위한 기술로, 단일의 마킹장치를 각기 다른 크기의 피대상물에 대한 위치제어를 위한 기술이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-0817822호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 피대상물와 마킹부의 거리를 자동으로 조절하여 빠른 시간에 마킹부의 위치를 세팅할 수 있도록 한 마킹용 정밀 위치 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 2목적은, 피대상물의 크기 변화에 따라 자동으로 마킹부를 거리를 조절할 수 있어 다품종의 부품 소재를 생산하는 라인에 적합한 마킹용 정밀 위치 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 3목적은, 공정 라인에 설치된 각 공정스테이지에 손쉽게 설치할 수 있도록 결합수단을 구비한 마킹용 정밀 위치 제어장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 제 1발명은, 마킹용 정밀 위치 제어장치에 관한 것으로, 이를 위해 베이스에 고정된 승강수단에 의해 승강되는 승강판;과, 수평유지수단을 매개로 상기 승강판의 상부면에 이격되게 결합되는 수평조절판;과, 상기 수평조절판의 상부면에 고정되는 이송수단;과, 상기 이송수단에 결합되는 테이블;과, 상기 테이블의 상부면에 고정되어 피대상물에 마킹하는 마킹부;와, 상기 테이블의 상부면에 고정되어 피대상물과 거리를 조절하는 거리센서; 및 상기 마킹부의 위치 정합을 위해 상기 승강수단과, 수평유지수단과, 이송수단을 제어하는 마이컴;을 포함하여 이루어지되, 상기 마이컴은 피대상물의 마킹 부위 영상을 획득하는 영상획득부를 통해 각 부를 제어하고, 상기 베이스에는 제품 공정라인에 설치된 각 공정스테이지에 손쉽게 설치할 수 있도록 결합수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

제 2발명은, 제 1발명에서, 상기 승강수단은 상기 승강판의 저면에 결합되는 브라켓과, 상기 브라켓과 스크류 결합되고 상기 베이스에 베어링 결합되는 스크류축과, 상기 스크류축의 하부에 결합되는 종동기어와, 상기 종동기어와 맞물리는 구동기어와, 상기 구동기어를 회전시키는 서보모터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

제 3발명은, 제 1발명에서, 상기 승강판은 기울여짐 없이 승강될 수 있도록 저면 외각 4개소에 가이드봉이 하향 결합되고, 상기 베이스에는 상기 가이드봉을 가이드하는 4개의 가이드관을 갖는 것을 특징으로 한다.

제 4발명은, 제 1발명에서, 상기 수평유지수단은 승강판의 상부면 외각 4개소에 결합되는 실린더와, 상기 각 실린더의 로드와 수평조절판을 연결시키는 볼소켓조인트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

제 5발명은, 제 4발명에서, 상기 수평조절판에는 자이로센서가 더 결합되는 것을 특징으로 한다.

제 6발명은, 제 1발명에서, 상기 이송수단은 X축 방향으로 결합되어 서보모터에 의해 회전하는 X축 볼스크류와, 상기 X축 볼스크류에 결합되어 X축 이동하는 Y축 LM가이드와, 상기 Y축 LM가이드에 길이방향으로 결합되어 서보모터의 의해 회전하는 Y축 볼스크류와, 상기 Y축 볼스크류에 스크류결합되어 Y축 LM가이드를 따라 Y축 이동하는 LM블럭으로 구성되되, 상기 LM블럭은 테이블과 결합되는 것을 특징으로 한다.

제 7발명은, 제 6발명에서, 상기 이송수단은 X축 볼스크류와 나란히 설치되어 Y축 LM가이드와 슬라이딩 결합되는 X축 가이드봉을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

제 8발명은, 제 1발명에서, 상기 결합수단은 상기 베이스에 저면 4개소에 고정된 마그네틱베이스로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 마킹용 정밀 위치 제어장치에 따르면 피대상물의 크기 변화에 따라 마킹부와의 거리를 자동으로 조절할 수 있어 가공 부품의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 다품종의 부품 소재를 생산하는 라인에 설치시 별도의 위치 셋팅이 필요치 않기 때문에 시설비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 마그네틱베이스로 또한 유사시 공정스테이지의 금속벽면에 장소에 구애받지 않고 어느 곳이나 손쉽게 자력으로 마킹용 정밀 위치 제어장치를 고정시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마킹용 정밀 위치 제어장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 마킹용 정밀 위치 제어장치의 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 마킹용 정밀 위치 제어장치의 단면도,
도 4는 도 3에서 승강부의 작동을 도시한 작동도,
도 5는 도 3에서 수평유지수단의 작동을 도시한 작동도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "결합된다", "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속되거나 또는 직접 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 결합되거나 또는 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 마킹용 정밀 위치 제어장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 마킹용 정밀 위치 제어장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 마킹용 정밀 위치 제어장치의 블럭도이고, 도 3은 본 발명에 따른 마킹용 정밀 위치 제어장치의 단면도이고, 도 4는 도 3에서 승강부의 작동을 도시한 작동도이며, 도 5는 도 3에서 수평유지수단의 작동을 도시한 작동도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 피대상물와 마킹부의 거리를 자동으로 조절하여 빠른 시간에 마킹부의 위치를 세팅할 수 있도록 한 마킹용 정밀 위치 제어장치에 관한 것이다.

이러한 마킹용 정밀 위치 제어장치는 피대상물와 마킹부의 거리를 자동으로 조절하기 위한 것으로, 승강판(30)과, 수평조절판(50)과, 이송수단(60)과, 테이블(70)과, 마킹부(80)와, 거리센서(S) 및 마이컴(C)으로 구성된다.

상기 승강판(30)은 지면에 밀착되어 지지되는 베이스(10)에 고정된 승강수단(20)에 의해 승강되는 구성이다.

여기서 승강수단(20)은 마킹부(80)의 높낮이를 조절할 수 있도록 승강판(30)의 승강시키는 기능을 한다.

이러한 상기 승강수단(20)은 상기 승강판(30)의 저면에 결합되는 브라켓(21)과, 상기 브라켓(21)과 스크류 결합되고 상기 베이스(10)에 베어링(B) 결합되는 스크류축(22)과, 상기 스크류축(22)의 하부에 결합되는 종동기어(23)와, 상기 종동기어(23)와 맞물리는 구동기어(24)와, 상기 구동기어(24)를 회전시키는 서보모터(M)로 구성된다.

이 때 상기 승강판(30)은 기울여짐 없이 승강될 수 있도록 저면 외각 4개소에 가이드봉(31)이 하향 결합되고, 상기 베이스(10)에는 상기 가이드봉(31)을 가이드하는 4개의 가이드관(11)을 갖는 구성이다.

여기서 상기 승강수단(20)은 도 4와 같이, 서보모터(M)의 회전방향에 따라 브라켓(21)이 스크류축(22)을 따라 승강 되도록 하고, 상기 브라켓(21)의 상부가 승강판(30)의 저면과 일체로 결합되어 있어 브라켓(21)이 승강되면 승강판(30) 역시 승강될 수 있도록 구성된다.

아울러 상기 수평조절판(50)은 상기 승강판(30)의 상부면에 이격되게 결합되는 구성으로, 수평유지수단(40)을 매개로 승강판(30)과 결합되는 구성이다.

여기서 상기 수평유지수단(40)은 도 5와 같이, 수평조절판(50)이 베이스(10)의 기울기와 관계없이 피대상물의 기울기에 맞게 수평을 유지할 수 있어 결국, 피대상물의 기울기에 맞게 마킹의 위치를 조절할 수 있도록 기능한다.

이러한 상기 수평유지수단(40)은 승강판(30)의 상부면 외각 4개소에 결합되는 실린더(41)와, 상기 각 실린더(41)의 로드(42)와 수평조절판(50)을 연결시키는 볼소켓조인트(43)로 구성된다.

이 때 상기 수평조절판(50)에는 자이로센서(51)가 결합되어 장치의 초기 셋팅 시에는 자이로센서(51)의 감지값을 통해 마이컴(C)이 수평유지수단(40)의 각 실린더로드(42)를 개별적으로 인출입시켜 수평조절판(50)의 기울기를 조절함으로써, 결국 마킹부(80)가 고정된 테이블(70)의 경사각도를 자동으로 조절할 수 있는 구성이다.

그리고 상기 이송수단(60)은 수평조절판(50)의 상부면에 결합되어 테이블(70)의 위치를 조절할 수 있도록 한 구성이다.

이러한 이송수단(60)은 테이블(70)의 위치를 수평조절판(50)의 상부면에서 X축과 Y축으로 가변시킬 수 있도록 기능한다.

상기 이송수단(60)은 X축 볼스크류(61)와, Y축 LM가이드(62)와, Y축 볼스크류(63) 및 LM블럭(64)으로 구성된다.

여기서 상기 X축 볼스크류(61)는 수평조절판(50)의 상부면에 X축 방향으로 결합되어 서보모터(M)에 의해 회전한다.

그리고 상기 Y축 LM가이드(62)는 X축 볼스크류(61)에 스크류 결합되어 X축 이송될 수 있도록 구성된다.

이 때 상기 수평조절판(50)의 상부면에는 X축 가이드봉(61a)이 X축 볼스크류(61)와 병렬로 나란히 설치되는데, 이러한 X축 가이드봉(61a)은 Y축 LM가이드(62)와 슬라이딩 결합되어 Y축 LM가이드(62)의 X축 이송 신뢰성을 향상시킨다.

상기 Y축 볼스크류(63)는 상기 Y축 LM가이드(62)에 길이방향으로 결합되어 서보모터(M)에 의해 회전하는 구성이다.

그리고 상기 LM블럭(64)은 Y축 볼스크류(63)에 스크류 결합되어 Y축 LM가이드(62)를 따라 Y축 이송된다.

이 때 상기 LM블럭(64)은 테이블(70)과 결합되기 때문에, 상기 테이블(70)은 수평조절판(50)의 상부면에서 X,Y축으로 이송될 수 있는 구조가 마련된다.

상기 마킹부(80)는 레이저 마킹기로 구성된 것으로, 부품소재에 바코드, 문자, 그림, QR코드 등과 같은 식별코드를 마킹하는 기능을 한다.

이러한 상기 마킹부(80)는 상기 테이블(70)의 상부면에 고정되어 피대상물의 표면에 마킹을 하게 된다.

상기 거리센서(S)는 상기 테이블(70)의 상부면에 고정되어 마킹부와 피대상물과의 거리를 측정하는 것으로, 거리 측정값에 따라 Y축 볼스크류(63)를 회전시켜 테이블(70)을 이송시킴으로써, 피대상물에 대한 마킹부(80)의 거리를 조절할 수 있도록 한다.

상기 마이컴(C)은 마킹부(80)의 위치 정합을 위해 상기 승강수단(20)과, 수평유지수단(40)과, 이송수단(60)을 제어하는 기능을 한다.

이 때 마이컴(C)은 피대상물의 마킹 부위 영상을 획득하는 영상획득부(90)를 통해 각 부(20,40,60)를 제어한다.

한편, 상기 베이스(10)에는 제품 공정라인에 설치된 각 공정스테이지에 손쉽게 설치할 수 있도록 결합수단이 구비되는 구성이다.

이러한 상기 결합수단은 베이스의 저면 4개소에 결합되는 마그네틱베이스(12)로 구성될 수 있다.

여기서 각 마그네틱베이스(12)는 자력을 ON/OFF 시키는 레버(121)가 형성되어 유사시 선택된 공정스테이지의 금속벽면에 손쉽게 자력으로 고정시킬 수 있게 구성된다.

한편 상기 결합수단은 회전스크류에 의해 승강되는 가압바로 구성된 클램프(미도시)로 구성될 수 있음은 물론이다.

이하에서는 본 발명에 따른 마킹용 정밀 위치 제어장치의 작동에 관하여 간단히 설명하기로 한다.

먼저 자동화 시스템에 의해 피대상물이 제어장치의 위치에 정지되면, 영상획득부(90)는 피대상물의 영상을 획득한다.

상기 마이컴(C)은 획득된 영상을 분석하여 피대상물의 마킹 부위와 마킹부(80)간의 위치를 맞추기 위해 승강수단(20)과, 수평유지수단(40)과, 이송수단(60)을 제어한다.

여기서 피대상물이 마킹부(80) 보다 높을 경우, 마이컴(C)은 승강수단(20)을 가동시켜 승강판(30)을 상승시킴으로써 피대상물과 마킹부(80)의 높이를 맞출 수 있다.

이 후 획득된 영상 정보에 기초하여 피대상물과 마킹부의 경사 각도가 맞지 않을 경우, 마이컴(C)이 수평유지수단(40)의 각 실린더로드(42)를 개별적으로 인출입시켜 마킹부(80)가 고정된 테이블(70)의 경사각도와 피대상물의 경사각도가 갖도록 맞춘다.

그리고 상기 마이컴(C)은 획득한 영상정보를 기초하여 피대상물의 마킹 위치와 마킹부(80) 위치가 상호 간 수평 선상에 배치되도록 되도록 이송수단(60)을 제어한다.

마지막으로 거리센서(S)를 통해 마킹부(80)와 피대상물의 표면 거리를 측정한 후, 마킹부(80)와 피대상물의 최적 거리를 맞춘다.

이 후 마킹부(80)를 통해 피대상물의 표면에 레이저 마킹한다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

10: 베이스 11: 가이드관 12: 마그네틱베이스
121: 회전레버
20: 승강수단 21: 브라켓 22: 스크류축
23: 종동기어 24: 구동기어
30: 승강판 31: 가이드봉
40: 수평유지수단 41: 실린더 42: 로드
43: 볼소켓조인트
50: 수평조절판 51: 자이로센서
60: 이송수단 61: X축 볼스크류 61a: X축 가이드봉
62: Y축 LM가이드 63: Y축 볼스크류
64: LM블럭
70: 테이블
80: 마킹부
90: 영상획득부
M: 서보모터 S: 거리센서 C: 마이컴
B: 베어링

Claims

베이스(10)에 고정된 승강수단(20)에 의해 승강되는 승강판(30)과, 수평유지수단(40)을 매개로 상기 승강판(30)의 상부면에 이격되게 결합되는 수평조절판(50)과, 상기 수평조절판(50)의 상부면에 고정되는 이송수단(60)과, 상기 이송수단(60)에 결합되는 테이블(70)과, 상기 테이블(70)의 상부면에 고정되어 피대상물에 마킹하는 마킹부(80)와, 상기 테이블(70)의 상부면에 고정되어 피대상물과의 거리를 조절하는 거리센서(S)와, 상기 마킹부(80)의 위치 정합을 위해 상기 승강수단(20)과 수평유지수단(40) 및 이송수단(60)을 제어하는 마이컴(C)을 포함하는 마킹용 정밀 위치 제어장치로서,
상기 마이컴(C)은 피대상물의 마킹 부위 영상을 획득하는 영상획득부(90)를 통해 상기 승강수단(20)과 수평유지수단(40) 및 이송수단(60)을 제어하고,
상기 베이스(10)에는 제품 공정라인에 설치된 각 공정스테이지에 손쉽게 설치할 수 있도록 결합수단이 구비되며,
상기 수평유지수단(40)은 승강판(30)의 상부면 외각 4개소에 결합되는 실린더(41)와, 상기 각 실린더(41)의 로드(42)와 수평조절판(50)을 연결시키는 볼소켓조인트(43)를 포함하되, 상기 수평조절판(50)에는 자이로센서(51)가 결합되어, 상기 자이로센서(51)의 감지값을 통해 마이컴(C)이 수평유지수단(40)의 각 실린더 로드(42)를 개별적으로 인출입시켜 수평조절판(50)의 기울기를 조절하는 것을 특징으로 하는 마킹용 정밀 위치 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 승강수단(20)은 상기 승강판(30)의 저면에 결합되는 브라켓(21)과, 상기 브라켓(21)과 스크류 결합되고 상기 베이스(10)에 베어링(B) 결합되는 스크류축(22)과, 상기 스크류축(22)의 하부에 결합되는 종동기어(23)와, 상기 종동기어(23)와 맞물리는 구동기어(24)와, 상기 구동기어(24)를 회전시키는 서보모터(M)로 구성되는 것을 특징으로 하는 마킹용 정밀 위치 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 승강판(30)은 기울여짐 없이 승강될 수 있도록 저면 외각 4개소에 가이드봉(31)이 하향 결합되고, 상기 베이스(10)에는 상기 가이드봉(31)을 가이드하는 4개의 가이드관(11)을 갖는 것을 특징으로 하는 마킹용 정밀 위치 제어장치.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 이송수단(60)은 X축 방향으로 결합되어 서보모터(M)에 의해 회전하는 X축 볼스크류(61)와, 상기 X축 볼스크류(61)에 결합되어 X축 이동하는 Y축 LM가이드(62)와, 상기 Y축 LM가이드(62)에 길이방향으로 결합되어 서보모터(M)의 의해 회전하는 Y축 볼스크류(63)와, 상기 Y축 볼스크류(63)에 스크류결합되어 Y축 LM가이드(62)를 따라 Y축 이동하는 LM블럭(64)으로 구성되되, 상기 LM블럭(64)은 테이블(70)과 결합되는 것을 특징으로 하는 마킹용 정밀 위치 제어장치.
제 6항에 있어서,
상기 이송수단(60)은 X축 볼스크류(61)와 나란히 설치되어 Y축 LM가이드(62)와 슬라이딩 결합되는 X축 가이드봉(61a)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹용 정밀 위치 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 결합수단은 상기 베이스(10)에 저면 4개소에 고정된 마그네틱베이스(12)로 구성되는 것을 특징으로 하는 마킹용 정밀 위치 제어장치.