KR101843860B1 - 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비 및 이를 이용한 동시 검사 방법 - Google Patents

공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비 및 이를 이용한 동시 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비 및 이를 이용한 동시 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 검사부를 이용하여 실시간으로 절삭유닛의 마모량 및 가공위치의 결함 발생을 동시에 검사할 수 있는 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비 및 이를 이용한 동시 검사 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예는 상면에 피가공재가 안착되는 베이스부; 작업위치를 향해 상기 베이스부의 길이방향으로 이동되는 갠트리부; 상기 갠트리부의 하부에 마련되며, 상기 베이스부의 길이 방향으로 연장된 가이드부; 작업위치를 향해 상기 갠트리부의 길이 방향으로 이동 가능하도록 마련되는 가공부; 및 상기 가공부의 측면에 결합되며, 상기 가공부에 마련된 절삭유닛의 측면 및 상기 피가공재의 가공위치에 대한 영상정보를 동시에 획득하는 카메라유닛을 갖는 검사부를 포함하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 제공한다.

Description

공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비 및 이를 이용한 동시 검사 방법{MACHINING EQUIPMENT AND METHOD FOR INSPECTION OF TOOL WEAR AND DEFECTS}
본 발명은 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비 및 이를 이용한 동시 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 검사부를 이용하여 실시간으로 절삭유닛의 마모량 및 가공 결함 발생을 동시에 검사할 수 있는 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비 및 이를 이용한 동시 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 피가공재를 가공 및 검사하는 생산장비에는 피가공재가 안착되는 스테이지와 피가공재를 가공 및 검사하기 위한 헤드 및 헤드를 작업위치로 이동시키는 갠트리가 마련된다. 이러한, 생산장비는 피가공재를 가공한 이후에 헤드의 가공장비를 검사장비로 교체하여 피가공재에 결함이 발생하였는지 검사를 수행한다. 즉, 종래의 생산장비는 피가공재에 대한 가공을 수행한 이후에 가공장비를 검사장비로 교체하여 가공 중 피가공재에 결함이 발생하였는지 검사를 수행하고, 다시, 검사장비를 가공장비로 교체하여 결함에 대한 후가공을 실시해야 했다. 따라서, 종래의 생산장비는 피가공재를 가공시 발생한 결함에 대해 실시간으로 파악하기 어려워 공정이 장기화되고, 헤드에 가공장비와 검사장비를 교체하는데 소요되는 시간이 필요하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 피가공재에 발생하는 결함은 절삭공구의 승강속도 및 회전속도와 관련이 있다. 일 예로, 피가공재가 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)와 같이 고강도의 소재인 경우, 피가공재에 대해 홀 가공을 수행할 때, 절삭공구의 승강속도 및 회전속도에 따라 홀의 입구측에 파이버(fiber) 결함이 발생할 가능성이 매우 높다. 그러나, 종래에는 실시간으로 피가공재에 대한 결함을 파악하는 것이 불가능 했기 때문에 가공이 완료된 이후에 절삭공구의 승강속도 및 회전속도를 조절해야만 했다. 따라서, 종래에는 절삭공구의 승강속도 및 회전속도를 실시간으로 조절하지 못함으로 인해, 피가공재에 대한 결함이 증가하고, 후가공 공정 시간도 증가하여 생산성이 저하되는 문제점이 발생했다.
또한, 피가공재가 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)같이 고강도의 소재인 경우, 일반적인 금속재료보다 가공장비에 플랭크마모(flank wear)가 심하게 발생한다. 그리고, 이러한 플랭크마모는 주로 가공장비의 플랭크면(flank face)에서 발생하기 때문에 플랭크마모량을 검사하기 위해서는 종래에는 가공이 완료된 이후에 별도로 가공장비의 플랭크면에서 발생한 플랭크마모량을 검사했다. 그러나, 가공작업이 이루어지는 중에 절삭공구에 플랭크마모가 심하게 발생할 경우, 피가공재에 대한 가공이 적절하게 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 피가공재에 대한 가공이 적절하게 이루어지지 않아 불량률이 증가할 수 있고, 피가공재에 가공 결함이 증가하여 후가공이 필요한 부분이 많아짐으로 인해 공정이 지연될 수도 있다. 종래의 생산장비에는 헤드에 장착된 가공장비가 마모되는 것에 대해 실시간으로 검사하는 기술이 없었기 때문에, 완제품의 불량률이 높아지고 후가공을 수행할 때, 가공시 발생한 결함을 제거하기 위한 작업량이 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 검사부를 이용하여 실시간으로 절삭유닛의 마모량과 가공 결함 발생을 동시에 검사할 수 있는 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비 및 이를 이용한 동시 검사 방법이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 검사부를 이용하여 실시간으로 절삭유닛의 마모량과 가공 결함 발생을 동시에 검사할 수 있는 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비 및 이를 이용한 동시 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 상면에 피가공재가 안착되는 베이스부; 작업위치를 향해 상기 베이스부의 길이방향으로 이동되는 갠트리부; 상기 갠트리부의 하부에 마련되며, 상기 베이스부의 길이 방향으로 연장된 가이드부; 작업위치를 향해 상기 갠트리부의 길이 방향으로 이동 가능하도록 마련되는 가공부; 및 상기 가공부의 측면에 결합되며, 상기 가공부에 마련된 절삭유닛의 측면 및 상기 피가공재의 가공위치에 대한 영상정보를 동시에 획득하는 카메라유닛을 갖는 검사부를 포함하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 피가공재는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 검사부는 상기 카메라유닛이 획득한 상기 영상정보를 통해 상기 절삭유닛의 바깥측면마모(outer corner wear)량 및 상기 가공위치에서 발생한 결함을 동시에 검사하는 분석유닛을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 검사부는 상기 분석유닛에 의해 상기 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과한 것으로 판단될 경우, 상기 절삭유닛을 교체하도록 사용자에게 알리는 알람유닛을 더 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분석유닛은 상기 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하지 않고, 상기 가공위치에 결함이 발생할 경우, 상기 절삭유닛의 회전속도 또는 승강속도 중 어느 하나 이상을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 마모 한계는 상기 피가공재에 대한 불량 가공이 발생하지 않도록 상기 절삭유닛에 허용되는 최대의 플랭크마모량이 발생했을 때의 바깥측면마모량인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분석유닛은 상기 가공위치에 결함이 발생한 경우, 상기 가공부가 상기 결함을 제거하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 이용한 동시 검사 방법으로, a) 상기 가공부가 상기 피가공재를 가공하는 단계; b) 상기 검사부가 상기 가공부에 마련된 절삭유닛의 측면 및 상기 피가공재의 가공위치에 대한 영상정보를 획득하는 단계; 및 c) 상기 영상정보를 통해 상기 절삭유닛의 바깥측면마모량 및 상기 가공위치에서 발생한 결함을 동시에 검사하는 단계를 포함하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 이용한 동시 검사 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계 이후에, d) 상기 절삭유닛의 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과한 경우, 상기 절삭유닛을 교체하고, 상기 결함을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계 이후에, e) 상기 절삭유닛의 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하지 않고, 상기 가공위치에 결함이 발생한 경우, 상기 결함을 제거하고, 상기 절삭유닛의 회전속도 및 승강속도 중 어느 하나 이상을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 마모 한계는 상기 피가공재에 대한 불량 가공이 발생하지 않도록 상기 절삭유닛에 허용되는 최대의 플랭크마모량이 발생했을 때의 바깥측면마모량인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 피가공재인 탄소섬유강화플라스틱에 발생하는 결함을 실시간으로 검사하여 신속하게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 절삭유닛의 플랭크마모량을 바깥측면마모량을 검사하여 예측하고 실시간으로 절삭유닛의 바깥측면마모량이 마모 한계를 초과할 경우, 절삭유닛을 교체하도록 할 수 있다. 따라서, 절삭유닛에 플랭크마모가 과다하게 발생한 상태에서 피가공재를 가공하여 피가공재에 결함이 발생하는 것을 방지하고, 후가공 시 필요한 시간을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 피가공재에 결함의 발생여부 및 절삭유닛의 마모량에 따라 절삭유닛의 회전속도 및 승강속도를 즉시 조절하는 것이 가능하기 때문에 후가공에 소요되는 시간이 절감되고 생산성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비의 사시도이다.
도 2 는 도 1의 A 영역을 확대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 이용한 동시 검사 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비의 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비의 사시도이고, 도 2 는 도 1의 A영역을 확대한 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비(100)는 베이스부(110), 갠트리부(120), 가이드부(130), 가공부(140) 및 검사부(150)를 포함한다.
베이스부(110)는 상면에 피가공재(W)가 안착될 수 있도록 평판 형태로 마련될 수 있다. 다만, 베이스부(110)의 형태는 일실시예에 한정되지 않으며, 피가공재(W)가 상면에 안착되어 고정되도록 할 수 있는 구조라면 모두 일실시예에 포함된다. 그리고, 도시하지는 않았으나, 베이스부(110)에는 피가공재(W)를 고정할 수 있는 복수의 지그(미도시)가 마련될 수 있다. 여기서, 피가공재(W)는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)과 같은 탄소섬유복합재일 수 있다.
가이드부(120)는 베이스부(110)의 상면에 마련되고, 베이스부(110)의 길이 방향으로 연장되도록 마련된 가이드레일(121)을 포함한다. 이때, 가이드레일(121)은 베이스부(110)의 양측에 한 쌍으로 마련될 수 있으며, 특히, 후술할 갠트리부(130)의 하면과 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 그리고, 가이드레일(121)은 갠트리부(130)와 결합되되, 베이스부(110)의 길이 방향으로 갠트리부(130)가 슬라이딩되어 이동할 수 있도록 마련된다.
또한, 가이드레일(121)의 양단부에는 스토퍼(122)가 더 마련될 수 있다. 스토퍼(122)는 가이드레일(121)로부터 갠트리부(130)가 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 상측으로 돌출되어 마련될 수 있다. 단, 스토퍼(122)의 형상은 도시된 형상으로 한정되지 않으며, 갠트리부(130)가 가이드레일(121)로부터 이탈하지 않도록 방지할 수 있다면 모두 일실시에에 포함된다.
갠트리부(130)는 작업위치를 향해 베이스부(110)의 길이 방향으로 이동 가능하도록 가이드부(120)에 결합되어 마련될 수 있다. 구체적으로, 갠트리부(130)는 가이드레일(121)에 결합되되, 베이스부(110)의 길이 방향으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 마련되며, 갠트리본체(131) 및 리니어가이드(132)를 포함한다.
갠트리본체(131)는 내측이 중공된 사각 프레임에서 하면이 개방된 형태로 마련될 수 있으며, 갠트리본체(131)의 하부는 가이드레일(121)을 따라 슬라이딩될 수 있도록 한 쌍의 가이드레일(121)에 안착 및 결합될 수 있다. 단 갠트리본체(131)의 형상이 도시된 형상으로 한정되는 것은 아니다.
리니어가이드(132)는 갠트리본체(131)에 마련되며, 갠트리본체(131)의 전면에 길이 방향으로 연장 형성될 수 있으며, 후술할 가공부(140)가 결합 가능하도록 마련될 수 있다. 그리고, 리니어가이드(132)는 가공부(140)가 갠트리본체(131)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되며 작업위치로 이동할 수 있도록 마련될 수 있다.
가공부(140)는 본 발명의 공구로서, 작업위치를 향해 갠트리부(130)의 길이 방향으로 이동 가능하도록 마련되며, 가공부본체(141) 및 절삭유닛(142) 및 승강체(143)를 포함한다.
가공부본체(141)는 가공부(140)의 몸체로서, 가공부(140)의 외형을 형성할 수 있다. 가공부본체(141)의 형상은 도시된 직사각기둥 형상으로 한정되지 않으며, 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 그리고, 가공부본체(141)는 상승 또는 하강이 가능하도록 마련될 수 있다.
절삭유닛(142)은 가공부본체(141)의 내부에 탑재되며, 하측으로 연장되어 마련될 수 있다. 절삭유닛(142)은 바이트(bite)나 팁(tip)을 포함하는 절삭공구일 수 있으며, CRD(cutting routing drilling)장비일 수도 있다. 즉, 절삭유닛(142)은 피가공재(W)에 대한 홀 가공 등을 수행할 수 있는 장비를 모두 포함할 수 있다.
승강체(143)는 전면에 가공부본체(141)가 결합되고, 후면에 리니어가이드(132)가 결합되며, 가공부본체(141)가 상측 또는 하측으로 슬라이딩되며 상승 또는 하강할 수 있도록 마련될 수 있다.
검사부(150)는 가공부(140)의 측면에 결합되며, 검사부본체(151), 카메라유닛(152), 분석유닛(153) 및 알람유닛(154)을 포함한다.
검사부본체(151)는 검사부(150)의 외형을 형성하며, 가공부본체(141)의 측면에 결합될 수 있다. 특히, 검사부본체(151)는 가공부본체(141)에 결합되되, 후술할 카메라유닛(152)이 절삭유닛(142)의 측면 및 피가공재(W)의 가공위치에 대한 영상 정보를 동시에 획득할 수 있도록 외형이 형성될 수 있다. 일 예로, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 검사부본체(151)는 가공부본체(141)의 측면 하측에 마련되되, 하측으로 돌출되고 소정의 각도를 갖는 빗면을 가질 수 있다. 이때, 빗면은 절삭유닛(142)의 측면 및 피가공재(W)의 가공위치에 대한 영상 정보를 동시에 획득할 수 있도록 형성될 수 있다. 단, 검사부본체(151)의 형상은 도시된 일실시예에 한정되지 않으며, 검사부본체(151)의 내재되는 카메라유닛(152)이 절삭유닛(142)의 측면 및 피가공재(W)의 가공위치에 대한 영상 정보를 동시에 획득할 수 있도록 형성 및 배치될 수 있다. 그리고, 검사부본체(151)에는 카메라유닛(152) 외에도 분석유닛(153) 및 알람유닛(154)이 더 마련될 수 있다.
카메라유닛(152)은 가공부(140)에 마련된 절삭유닛(142)의 측면 및 피가공재(W)의 가공위치에 대한 영상정보를 동시에 획득하도록 검사부본체(151)에 마련된다. 더욱 구체적으로, 카메라유닛(152)은 실시간으로 가공부(140)에 마련된 절삭유닛(142)의 측면에 형성되는 마모면과 가공위치에 발생한 결함(D)을 동시에 촬영하도록 마련될 수 있다. 여기서, 절삭유닛(142)의 측면에 형성되는 마모는 바깥측면마모(outer corner wear)를 지칭할 수 있으며, 가공위치에서 발생하는 결함(D)은 파이버(fiber), 버(burr) 등의 결함(D)일 수 있다. 단, 결함(D)의 종류는 일실시예에 한정되지 않는다.
분석유닛(153)은 카메라유닛(152)이 획득한 영상정보를 통해 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량 및 가공위치에서 발생한 결함(D)을 동시에 검사할 수 있다. 구체적으로, 분석유닛(153)은 영상정보를 통해 획득한 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량을 검사하고, 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하는지 비교 분석할 수 있다. 특히, 피가공재(W)가 탄소섬유강화플라스틱인 경우, 일반적인 금속재료를 가공할 때보다 절삭유닛(142)에 플랭크마모가 심하게 발생한다. 그리고, 이처럼 절삭유닛(142)에 플랭크마모가 심하게 발생할 경우, 피가공재(W)에 대한 가공이 적절하게 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 피가공재(W)에 대한 가공이 적절하게 이루어지지 않아 불량률이 증가할 수 있고, 피가공재(W)에 가공 결함이 증가하여 후가공이 필요한 부분이 많아짐으로 인해 전체 공정이 지연될 수도 있다. 그리고, 플랭크마모는 절삭유닛(142)의 플랭크면에서 발생하기 때문에 카메라유닛(152)이 피가공재(W)에 발생한 결함(D)과 동시에 영상정보를 얻는 것이 불가능하다. 따라서, 본 발명은 카메라유닛(152)이 결함(D)과 절삭유닛(142)의 측면에 발생한 바깥측면마모에 대한 영상정보를 획득하도록 마련된다. 그리고, 분석유닛(153)은 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량을 실시간으로 검사하고, 바깥측면마모량과 기설정된 마모 한계를 비교 분석하도록 마련될 수 있다. 여기서, 마모 한계는 피가공재(W)에 대한 불량 가공이 발생하지 않도록 절삭유닛(142)에 허용되는 최대의 플랭크마모량이 발생했을 때의 바깥측면마모량을 지칭할 수 있다. 즉, 분석유닛(153)은 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량이 마모 한계를 초과한 경우, 절삭유닛(142)이 피가공재(W)에 대한 가공을 수행하기 부적합할 정도로 플랭크마모가 발생한 것으로 분석하고, 절삭유닛(142)을 교체해야 하는 상황으로 판단할 수 있다.
또한, 분석유닛(153)은 카메라유닛(152)이 획득한 영상정보를 분석하여 가공위치에 결함(D)이 발생한 것으로 판단될 경우, 가공부(150)가 결함(D)을 제거하도록 할 수 있다. 그리고, 분석유닛(153)은 절삭유닛(142)의 회전속도 또는 승강속도 중 어느 하나 이상을 조절할 수 있다. 일 예로, 절삭유닛(142)이 피가공재(W)에 홀(H)을 가공할 경우, 절삭유닛(142)의 회전속도 승강속도에 따라 홀(H)의 내측이나 입구측에 결함(D)이 발생할 수 있다. 따라서, 분석유닛(153)은 홀(H)에 결함이 발생한 경우, 절삭유닛(142)의 회전속도 또는 승강속도 중 어느하나 이상을 적절히 조절하도록 제어 명령을 내릴 수 있다.
알람유닛(154)은 분석유닛(153)에 의해 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과한 것으로 판단될 경우, 절삭유닛(142)을 교체하도록 사용자에게 알릴 수 있다. 알람유닛(154)이 사용자에게 절삭유닛(142)의 교체 시기를 알릴 때에 사용하는 방법은 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 소리를 이용할 수도 있고, 빛을 이용하거나, 모니터에 나타낼 수도 있다. 즉, 본 발명에서는 알람유닛(154)이 사용자에게 절삭유닛(142)의 교체 시기를 알리는 방법에 대해 구체적으로 한정 하지 않는다.
이처럼 마련된 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비(100)는 전술한 효과 외에도, 가공부(140)에 하나의 검사부(150)만을 결합하여 절삭유닛(142)의 교체 시기 및 피가공재(W)의 가공 결함을 검사할 수 있기 때문에 가공부(140) 및 검사부(150)가 이동할 때, 발생하는 진동을 저감할 수도 있다. 즉, 가공부(140)에 절삭유닛(142) 및 피가공재(W)를 검사할 수 있는 각각의 검사부(150)를 결합할 필요가 없기 때문에, 실시간 검사를 실시하면서도 갠트리부(130)의 길이 방향을 따라 이동하는 가공부(140) 및 검사부(150)의 무게를 줄일 수 있어 관성력이 저하되고, 관성력에 따른 진동도 저감할 수 있다.
이하, 하기 도면을 더 참조하여 본 발명의 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비(100)를 이용한 동시 검사 방법을 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 이용한 동시 검사 방법의 순서도이다.
도 3을 더 참조하면, 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비(100)를 이용한 동시 검사 방법은 우선, 가공부(140)가 피가공재(W)를 가공하는 단계(S210)를 실시할 수 있다. S210 단계에서 가공부(140)는 피가공재(W)에 대한 가공을 실시할 수 있다. 이하, 일실시예에서는 피가공재(W)에 홀(H) 가공을 실시하는 것을 중심으로 설명하도록 한다.
S210 단계 이후에는 검사부(150)가 가공부(140)에 마련된 절삭유닛(142)의 측면 및 피가공재(W)의 가공위치에 대한 영상정보를 획득하는 단계(S220)를 실시할 수 있다. 구체적으로, 검사부(150)는 가공부(140)의 측면에 결합되되, 카메라유닛(152)이 절삭유닛(142)의 측면과 피가공재(W)의 가공위치에 대한 영상정보를 동시에 획득할 수 있도록 마련된다. 따라서, 카메라유닛(152)은 피가공재(W)에 의해 마모가 발생하는 절삭유닛(142)의 바깥측면과 피가공재(W)의 가공위치의 영상정보를 획득할 수 있다.
S220 단계 이후에는 영상정보를 통해 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량 및 가공위치에서 발생한 결함을 동시에 검사하는 단계(S230)를 실시할 수 있다. 구체적으로, S230 단계에서, 분석유닛(153)은 카메라유닛(152)으로부터 얻은 영상정보를 통해 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하였는지를 비교 분석할 수 있다. 이때, 분석유닛(142)은 마모가 발생하지 않은 절삭유닛에 대한 참고 이미지와 영상정보를 통해 획득한 절삭유닛(142)의 이미지를 비교하여 절삭유닛(142)의 바깥측면마모가 어느정도 발생하였는지를 알아낼 수 있다. 단, 분석유닛(142)이 절삭유닛(142)에 발생한 바깥측면마모를 측정하는 방법은 일실시예에 한정되는 것은 아니다.
S230 단계 이후에는 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과한 경우, 절삭유닛(142)을 교체하고, 결함을 제거하는 단계(S240)를 더 실시할 수 있다. 구체적으로, 분석유닛(153)이 S230 단계에서 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과한 것으로 판단할 경우, 알람유닛(154)에 해당 정보를 전달할 수 있다. 그리고, 알람유닛(154)은 사용자에게 절삭유닛(142)을 교체하도록 알리면, 사용자는 마모 한계를 초과한 절삭유닛(142)을 새로운 절삭유닛 또는 디버링 공구로 교체하여 결함(D)을 제거할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 절삭유닛(142)이 마모 한계를 초과한 상태에서 피가공재(W)에 대한 가공을 수행하여 가공면에 결함(D)이 제거되지 않거나 새로운 결함(D)이 더 발생하는 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다.
상술한S240 단계는 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하지 않을 경우, 생략될 수 있다.
S240 단계 이후에는 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하지 않고, 가공위치에 결함이 발생한 경우, 절삭유닛(142)의 회전속도 및 승강속도 중 어느 하나 이상을 조절하는 단계(S260)를 더 실시할 수 있다. 구체적으로, 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하지 않은 경우에 홀(H) 등의 가공위치에 결함이 발생할 수 있다. 이 경우에 발생하는 결함(D)은 홀(H) 등을 가공하기 위한 절삭유닛(142)의 회전속도 및 승강속도와 관련이 있다. 따라서, 가공위치에 결함(D)이 발생하였을 때, 절삭유닛(142)의 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하지 않은 경우, 절삭유닛(142)의 회전속도 및 승강속도 중 어느 하나 이상을 조절할 수 있다. 즉, 절삭유닛(142)의 회전속도 및 승강속도는 가공시 결함(D)이 발생하지 않도록 실시간으로 조절될 수 있다. 종래에는 가공이 완료된 후에 검사를 실시하였기 때문에 가공 중간에 회전속도 및 승강속도의 설정이 잘못됨으로 인해서 발생하는 결함이 연속적으로 발생할 가능성이 높았다. 그러나, 본 발명은 피가공재(W)에 결함(D)의 발생여부 및 절삭유닛(142)의 마모정도에 따라 절삭유닛(142)의 회전속도 및 승강속도를 즉시 조절하는 것이 가능하기 때문에 후가공에 소요되는 시간이 절감되고 생산성이 향상되는 효과가 있다. 그리고, 절삭유닛(142)의 회전속도 및 승강속도 중 어느 하나 이상을 조절하기 전 또는 이후에는 결함(D)을 제거하도록 할 수 있다. 즉, 결함(D)이 별도의 검사 및 후가공 공정을 거칠 필요가 없이 즉시 제거됨으로 신속한 작업이 가능하다.
상술한S250 단계는 피가공재(W)에 결함이 발생하지 않은 경우, 생략될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비의 사시도이다.
도 4에 도시된 것처럼, 다른 실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비(200)는 베이스부(210), 갠트리부(220), 가이드부(230), 가공부(240) 및 검사부(250)를 포함한다.
다른 실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비(200)는 일실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비(100)와 베이스부(210), 갠트리부(220) 및 가이드부(230)의 구성 및 설명이 동일하다는 점에서 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
다른 실시예에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비(200)의 가공부(240)는 가공부본체(241)와 절삭유닛(242)을 포함한다. 구체적으로, 가공부본체(241)는 갠트리부(230)에 마련된 리니어가이드(232)에 결합되며, 매니퓰레이터로 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 매니퓰레이터는 산업에서 통상적으로 사용되는 것을 적용할 수 있으며, 구체적인 구성은 이미 다수의 선행문헌들에 의해 공지된 기술이기 때문에, 통상의 기술자가 구현하는데 무리가 없다는 점에서 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 그리고, 가공부본체(241)는 리니어가이드(232)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 되며 작업 위치로 이동될 수 있다.
절삭유닛(242)은 매니퓰레이터(241)의 말단부에 탑재되며, 하측으로 연장되어 마련될 수 있다. 절삭유닛(242)은 바이트나 팁을 포함하는 절삭공구일 수 있으며, CRD장비일 수도 있다. 즉, 절삭유닛(142)은 피가공재(W)에 대한 홀 가공 등을 수행할 수 있는 장비를 모두 포함할 수 있다. 이 외의 절삭유닛(242)에 대한 구체적인 설명은 일실시예에 따른 절삭유닛(142)과 동일하다.
검사부(250)는 절삭유닛(242)의 측면 및 피가공재(W)의 가공위치에 대한 영상 정보를 동시에 획득할 수 있도록 매니퓰레이터(241)에 마련된다. 그리고, 검사부(250)는 가공부(240)의 측면에 결합되며, 검사부본체, 카메라유닛, 분석유닛 및 알람유닛을 포함한다. 검사부(250)는 상술한 위치적인 차이 외에는 일실시예에 따른 검사부(150)와 구성 및 이의 기능이 동일하다는 점에서 이하 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100,200: 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비
110,210: 베이스부 120,220: 가이드부
121221: 가이드레일 122,222: 스토퍼
130,230: 갠트리부 131,231: 갠트리본체
132,232: 리니어가이드 140,240: 가공부
141,241: 가공부본체 142,242: 절삭유닛
143: 승강체 150,250: 검사부
151: 검사부본체 152: 카메라유닛
153: 분석유닛 154: 알람유닛
D: 결함 H: 홀
W: 피가공재

Claims (11)

  1. 상면에 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)인 피가공재가 안착되는 베이스부;
    작업위치를 향해 상기 베이스부의 길이방향으로 이동되는 갠트리부;
    상기 갠트리부의 하부에 마련되며, 상기 베이스부의 길이 방향으로 연장된 가이드부;
    작업위치를 향해 상기 갠트리부의 길이 방향으로 이동 가능하도록 마련되는 가공부; 및
    상기 가공부에 마련된 절삭유닛의 측면 및 상기 피가공재의 가공위치에 대한 영상정보를 동시에 획득할 수 있도록 상기 가공부의 측면에 배치된 카메라유닛과, 상기 카메라유닛이 획득한 상기 영상정보를 통해 상기 절삭유닛의 바깥측면마모(outer corner wear)량 및 상기 가공위치에서 발생한 결함을 동시에 검사하는 분석유닛을 갖는 검사부를 포함하며,
    상기 분석유닛은, 상기 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과한 것으로 판단될 경우 상기 절삭유닛을 교체하고, 상기 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하지 않았음에도 불구하고, 상기 가공위치에 결함이 발생한 경우, 상기 절삭유닛의 회전속도 및 승강속도 중 어느 하나 이상을 조절하는 것을 특징으로 하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사부는 상기 분석유닛에 의해 상기 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과한 것으로 판단될 경우, 상기 절삭유닛을 교체하도록 사용자에게 알리는 알람유닛을 더 갖는 것을 특징으로 하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 마모 한계는 상기 피가공재에 대한 불량 가공이 발생하지 않도록 상기 절삭유닛에 허용되는 최대의 플랭크마모량이 발생했을 때의 바깥측면마모량인 것을 특징으로 하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석유닛은 상기 가공위치에 결함이 발생한 경우, 상기 가공부가 상기 결함을 제거하도록 하는 것을 특징으로 하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비.
  8. 제 1 항에 따른 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 이용한 동시 검사 방법으로,
    a) 상기 가공부가 상기 피가공재를 가공하는 단계;
    b) 상기 검사부가 상기 가공부에 마련된 절삭유닛의 측면 및 상기 피가공재의 가공위치에 대한 영상정보를 획득하는 단계; 및
    c) 상기 영상정보를 통해 상기 절삭유닛의 바깥측면마모량 및 상기 가공위치에서 발생한 결함을 동시에 검사하는 단계를 포함하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 이용한 동시 검사 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 c) 단계 이후에,
    d) 상기 절삭유닛의 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과한 경우, 상기 절삭유닛을 교체하고, 상기 결함을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 이용한 동시 검사 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    e) 상기 절삭유닛의 바깥측면마모량이 기설정된 마모 한계를 초과하지 않고, 상기 가공위치에 결함이 발생한 경우, 상기 결함을 제거하고, 상기 절삭유닛의 회전속도 및 승강속도 중 어느 하나 이상을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 이용한 동시 검사 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 마모 한계는 상기 피가공재에 대한 불량 가공이 발생하지 않도록 상기 절삭유닛에 허용되는 최대의 플랭크마모량이 발생했을 때의 바깥측면마모량인 것을 특징으로 하는 것인 공구 마모 및 가공 결함의 동시 검사가 용이한 가공 장비를 이용한 동시 검사 방법.
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