KR102161934B1 - 금형자동사상장치 및 이를 이용한 금형자동사상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형자동사상장치 및 금형자동사상장치를 이용한 금형자동사상방법에 관한 것으로, 금형자동사상장치는, 내부에 공간이 마련되는 본체부와, 상기 본체부 내부에 마련되어 상면에 금형을 고정시키는 지그부와, 상기 금형의 표면을 연마하는 연마툴부와, 상기 금형의 3D도면데이터를 저장하는 서버부와, 상기 연말툴부가 상기 금형의 소정의 위치에서 소정의 두께를 연마하도록 하는 제어부와, 상기 금형의 외부 형상을 스캐닝하여 스캔데이터를 저장하는 3D스캐너부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 3D스캐너부의 상기 금형의 스캔데이터와 상기 서버부의 상기 금형의 3D도면데이터를 비교하여 차이나는 부분만큼 상기 연마툴부가 동작하여 연마하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

금형자동사상장치 및 이를 이용한 금형자동사상방법{A Automatical Mold Lapping Processing Apparatus and A Mold Lapping Processing Method Using That}

본 발명은 금형자동사상장치에 관한 것으로, 더욱 상세하네는 금형을 가공 후 사상처리할 때, 이를 간단하게 자동으로 사상하여 사상공수를 줄일 수 있는 금형자동사상장치 및 이를 이용한 금형자동사상방법에 관한 것이다.

금형이란 플라스틱이나 금속 등의 재료에 원하는 모양 또는 형상을 주기 위해 사용하는 장치를 말한다.

일반적으로 금형 제작 시 마무리 공정으로서 금형의 표면을 연마하여 스크래치 등을 제거하는 사상 공정이 수행된다. 이러한 금형 사상 공정은 표면을 거울처럼 연마한다는 의미로 경면 사상이라고도 불리며, 영어로는 랩핑(lapping)이라고 호칭된다. 이는 금형에 의한 성형작업의 효율 및 성형 제품의 품질을 높이기 위함이다.

이러한 금형 사상 공정에 사용되는 사상장치는 통상 좌우 왕복 사상기 또는 핑거샌더라고 불리우는 공구로서 주로 에어에 의해 회전되는 로터에 편심 회전되는 칼러(collar)가 결합되고, 편심 칼러에 연마석이 장착되어 전후 및 좌우 방향으로 이동하면서 연마를 수행한다.

그러나, 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

금형을 가공 후 공정인 사상공정을 진행하면서, 작업자가 직접 연마장치를 이용하여 필요한 부분만큼 수작업으로 진행하여 전체적으로 공정이 번거롭고 작업자에게 상당하게 부담이 되는 문제점이 있었다.

특허 제 10-1149586호

상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 자동으로 금형의 사상공정의 대부분이 완료되는 금형자동사상장치 및 이를 이용한 금형자동사상방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명인 금형자동사상장치는, 내부에 공간이 마련되는 본체부와, 상기 본체부 내부에 마련되어 상면에 금형을 고정시키는 지그부와, 상기 금형의 표면을 연마하는 연마툴부와, 상기 금형의 3D도면데이터를 저장하는 서버부와, 상기 연마툴부가 상기 금형의 소정의 위치에서 소정의 두께를 연마하도록 하는 제어부와, 상기 금형의 외부 형상을 스캐닝하여 스캔데이터를 저장하는 3D스캐너부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 3D스캐너부의 상기 금형의 스캔데이터와 상기 서버부의 상기 금형의 3D도면데이터를 비교하여 차이나는 부분만큼 상기 연마툴부가 동작하여 연마하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 거리측정센서가 더 마련되며, 상기 제어부는 상기 거리측정센서의 거리측정값이 상기 스캔데이터와 3D도면데이터의 차이의 수직거리와 비교하여 차이나는 값의 95%만큼 상기 연마툴부가 상기 금형을 연마하도록 하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 흡입부가 더 마련되고, 상기 흡입부는 상기 금형의 표면의 이물질을 흡입하여 제거하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예인 금형자동사상장치를 이용한 금형자동사상방법은, 금형의 3D도면데이터를 서버부에 저장하는 제 1단계와, 금형을 지그부에 고정시키는 제 2단계와, 3D스캐너부를 이용하여 상기 금형의 형상을 측정하여 스캔데이터를 저장하느 제 3단계와, 제어부는 상기 금형의 3D도면데이터와 스캔데이터를 비교하여 차이값을 저장하는 제 4단계와, 거리측정센서가 상기 금형의 표면에 대한 수직거리를 측정하여 거리값과 같은 지점에서의 상기 제 4단계의 차이값을 비교하여 연마툴부를 동작시켜 동작시키는 제 5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 5단계에서, 상기 금형의 표면의 범위를 지정하여 입력하면, 그 지정된 범위에 상기 연마툴부가 위치되어 동작하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 금형자동사상장치 및 이를 이용한 금형자동사상방법는 다음과 같은 효과가 있다.

금형의 가공 후 사상처리 공정 중 작업량이 많은 대부분의 1차 사상공정을 금형의 3D 도면데이터를 기준으로 현재 금형의 스캔데이터를 비교하여 차이나는 부분을 연마하는 방식으로 금형의 사상처리공하여 작업이 단순해지는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 금형자동사상장치의 구성을 보인 블럭도.
도 2는 본 발명에 의한 금형자동사상장치의 동작을 보인 순서도.
도 3은 도 2의 순서도의 마지막 공정을 구체화하여 설명한 순서도.

이하, 본 발명에 의한 금형자동사상장치 및 이를 이용한 금형자동사상방법의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 금형자동사상장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 공간이 마련되는 본체부(10)와, 상기 본체부(10) 내부에 마련되어 상면에 금형(P)을 고정시키는 지그부(20)와, 상기 금형(P)의 표면을 연마하는 연마툴부(30)와, 상기 금형(P)의 3D도면데이터를 저장하는 서버부(40)와, 상기 연마툴부(30)가 상기 금형(P)의 소정의 위치에서 소정의 두께만큼을 연마하도록 하는 제어부(50)와, 상기 금형(P)의 외부 형상을 스캐닝하여 스캔데이터를 저장하는 3D스캐너부(80)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 본 발명에 의한 금형자동사상장치에는 본체부(10)가 마련된다. 상기 본체부(10)는 본 발명인 금형자동사상장치의 몸체를 구성하는 것으로, 아래에서 설명될 각종 장치가 설치되고, 사상을 위한 금형(P)이 적재되어 가공되는 공간이 내부에 마련된다.

그리고, 상기 본체부(10) 내부에는 지그부(20)가 마련된다. 상기 지그부(20)의 상면에는 금형(P)을 고정시켜 상기 금형(P)을 가공시 안전하게 지지되도록 한다.

그리고, 상기 본체부(10)에는 연마툴부(30)가 마련된다. 상기 연마툴부(30)는 상기 본체부(10) 내부의 금형(P)의 표면을 사상가공 중 연마공정과 래핑(lapping)가공하는 역할을 한다.

상기 연마툴부(30)는 금형(P)의 사상가공을 위하여 다양하게 구성될 수 있으며, 예를 들면 회전하는 헤드와 상기 헤드의 선단에 연마를 위한 툴이 장착되도록 할 수 있다. 상기 연마툴부는 연마공정을 위한 툴과 래핑공정을 위한 툴로 구분하여 구성할 수도 있다.

그리고, 본 발명인 금형자동사상장치에는 서버부(40)가 마련된다. 상기 서버부(40)는 상기 금형(P)의 최종 형상의 3D 도면데이터를 저장하는 역할을 한다.

그리고, 본 발명인 금형자동사상장치에는 스캐너부(80)가 마련된다. 상기 스캐너부(80)는 상기 지그부에 안착되는 금형의 외형을 스캔하여 3D스캔데이터를 저장하는 역할을 한다.

그리고, 본 발명인 금형자동사상장치에는 제어부(50)가 마련된다. 상기 제어부(50)는 상기 금형(P)의 3D 도면데이터와 상기 스캐너부(80)의 3D스캔데이터를 서로 비교하여 상기 금형(P)의 최종형상에 대한 3D도면데이터에 대하여 3D스캔데이터를 비교하여 그 차이나는 부분만큼 상기 연마툴부(30)가 상기 금형(P)의 표면을 연마하여 사상가공하도록 한다.

그리고, 상기 연마툴부(30)의 일측에는 거리측정센서(60)가 마련된다. 상기 거리측정센서(60)는 상기 금형(P)의 표면에서 상기 연마툴부(30)에 의하여 연마되는 금형(P)의 두께를 측정하기 위한 것으로, 상기 제어부(50)에서 3D도면데이터와 3D스캔데이터의 차이만큼을 연마하기 위함이다.

상기 거리측정센서(60)는 다양한센서가 적용될 수 있으며, 예를 들면 LVDT(Lnear Variable Differential Transfomer)센서를 이용할 수 있다. 상기 거리측정센서(60)를 통하여 금형(P) 표면의 연마된 두께에 대한 정보를 상기 제어부(50)에 전송하여 연마의 계속여부를 판단하게 된다.

상기 거리측정센서(60)의 일측에는 조도센서(62)가 더 마련될 수 있다. 상기 조도센서(62)는 상기 금형의 표면의 조도를 측정하여 조도에 대한 정보를 상기 제어부로 전송하여 연마의 계속여부를 판단하게 된다.

그리고, 상기 연마툴부(30)의 일측에는 흡입부(70)가 마련된다. 상기 흡입부(70)는 상기 금형(P)에서 연마되어 발생되는 이물질을 흡입하여 제거하는 역할을 한다.

이하, 본 발명에 의한 금형자동사상장치를 이용한 금형자동사상방법에 대해 설명한다.

먼저, 금형(P)을 가공하여 제작될 최종 형상의 3D 도면데이터를 서버부(40)에 저장한다. 상기 서버부(40)에 저장된 3D 도면데이터로 가공될 금형(P)을 본체부(10) 내의 지그부(20)에 고정한다.

스캐너부(80)를 이용하여 상기 금형(P)의 현재 형상을 측정한다. 상기 금형(P)의 형상에 대한 3D스캔데이터를 저장하고, 상기 서버부(40)에 전송한다.

제어부(50)는 상기 서버부(40)의 금형(P)에 대한 3D도면데이터와 3D스캔데이터를 비교하여 차이값을 저장한다.

그리고, 제어부(50)는 상기 연마툴부(30)가 동작하여 상기 3D스캔데이터와 상기 3D도면데이터의 차이값만큼 표면을 연마하도록 한다.

이때, 흡입부(70)는 상기 금형(P)에서 발생되는 이물질을 제거하여 상기 연마툴부(30)와 상기 거리측정센서(60)의 동작이 원활하게 이루어지도록 한다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(50)는 상기 거리측정센서(60) 측정결과의 거리센서측정값이 상기 금형(P)의 3D도면데이터와 3D스캔데이터의 차이값의 95% 미만으로 연마되었을 때 상기 연마툴부(30)의 동작이 정지되도록 하여 가공을 종료한다. 이는 사상가공 후 래핑 사상가공을 위해 연마되는 금형(P)의 표면두께를 고려하기 위함이다.

또한, 상기 금형의 표면 중 제품성형을 위한 표면에는 조도센서(62)가 동작하여 조도에 관한 정보를 제어부(50)에 전송한다. 상기 제어부(50)는 상기 조도센서(62)가 상기 금형의 표면 중 성형을 위한 표면 즉 일정한 부분만 동작하도록 지정할 수 있다.

상기 제어부(50)는 상기 조도센서(62)의 조도센서측정값이 사용자가 지정한 일정한 기준값이 되었을 때, 상기 연마툴부(30)의 동작이 정지되도록 하여 가공을 종료한다.

그리고, 제어부(50)를 통하여 상기 3D 도면데이터 상에서 금형(P)의 가공범위를 지정하여 상기 금형(P)에서 그 지정된 범위만 상기 연마툴부(30)에 의하여 사상가공되도록 할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 금형(P)을 가공하여 제작될 최종 형상의 3D 도면데이터를 서버부(40)에 저장한다. 상기 서버부(40)에 저장된 3D 도면데이터로 가공될 금형(P)을 본체부(10) 내의 지그부(20)에 고정한다.

스캐너부(80)를 이용하여 상기 금형(P)의 현재 형상을 측정한다. 상기 금형(P)의 형상에 대한 3D스캔데이터를 저장하고, 상기 서버부(40)에 전송한다.

제어부(50)는 상기 서버부(40)의 금형(P)에 대한 3D도면데이터와 3D스캔데이터를 비교하여 차이값을 저장한다.

사용자는 제어부(50)에 상기 금형(P)에서 사상작업이 필요한 범위를 금형의 도면데이터에서 지정한다. 제어부(50)는 지정된 도면데이터의 영역에서 상기 연마툴부(30)가 동작하여 상기 3D스캔데이터와 상기 3D도면데이터의 차이값만큼 표면을 연마하도록 한다.

이때, 흡입부(70)는 상기 금형(P)에서 발생되는 이물질을 제거하여 상기 연마툴부(30)와 상기 거리측정센서(60)의 동작이 원활하게 이루어지도록 한다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(50)는 상기 거리측정센서(60) 측정결과의 거리센서측정값이 상기 금형(P)의 3D도면데이터와 3D스캔데이터의 차이값의 95% 미만으로 연마되었을 때 상기 연마툴부(30)의 동작이 정지되도록 하여 가공을 종료한다. 이는 사상가공 후 래핑 사상가공을 위해 연마되는 금형(P)의 표면두께를 고려하기 위함이다.

또한, 상기 금형의 표면 중 성형을 위한 표면에는 조도센서(62)가 동작하여 조도에 관한 정보를 제어부(50)에 전송한다. 상기 제어부(50)는 상기 조도센서(62)가 상기 금형의 표면 중 성형을 위한 표면 즉 일정한 부분만 동작하도록 지정할 수 있다.

상기 제어부(50)는 상기 조도센서(62)의 조도센서측정값이 사용자가 지정한 일정한 기준값이 되었을 때, 상기 연마툴부(30)의 동작이 정지되도록 하여 가공을 종료한다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 본체부 20: 지그부
30: 연마툴부 40: 서버부
50: 제어부 60: 거리측정센서
70: 흡입부 80: 스캐너부
P: 금형

Claims (5)

1. 내부에 공간이 마련되는 본체부;
   상기 본체부 내부에 마련되어 상면에 금형을 고정시키는 지그부;
   상기 금형의 표면을 연마하는 연마툴부;
   상기 금형의 3D도면데이터를 저장하는 서버부;
   상기 연마툴부가 상기 금형의 소정의 위치에서 소정의 두께를 연마하도록 하는 제어부;
   상기 금형의 외부 형상을 스캐닝하여 스캔데이터를 저장하는 3D스캐너부;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 3D스캐너부의 상기 금형의 스캔데이터와 상기 서버부의 상기 금형의 3D도면데이터를 비교하여 차이나는 부분만큼 상기 연마툴부가 동작하여 연마하도록 제어하고,
   거리측정센서가 더 마련되며,
   상기 제어부는 상기 거리측정센서의 거리측정값이 상기 스캔데이터와 3D도면데이터의 차이와 비교하여 차이나는 값의 95%만큼 상기 연마툴부가 상기 금형을 연마하도록 하며,
   흡입부가 더 마련되고,
   상기 흡입부는 상기 금형의 표면의 이물질을 흡입하여 제거하는 것을 특징으로 하는 금형자동사상장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항의 금형자동사상장치를 이용하여,
   금형의 3D도면데이터를 서버부에 저장하는 제 1단계;
   금형을 지그부에 고정시키는 제 2단계;
   3D스캐너부를 이용하여 상기 금형의 형상을 측정하여 스캔데이터를 저장하는 제 3단계;
   제어부는 상기 금형의 3D도면데이터와 스캔데이터를 비교하여 차이값을 저장하는 제 4단계; 및
   상기 제어부는 거리측정센서가 상기 금형의 표면에 대한 거리를 측정하여 거리값과 같은 지점에서의 상기 제 4단계의 차이값을 비교하여 연마툴부를 동작시켜 연마하는 제 5단계;를 포함하여 구성되는 금형자동사상장치를 이용한 금형자동사상방법.
   
   
   
5. 삭제

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