KR20020043417A

KR20020043417A - Automatic Panel Cutting Machine

Info

Publication number: KR20020043417A
Application number: KR1020000073134A
Authority: KR
Inventors: 이용일; 이준희
Original assignee: 이용일; (주)해라시스템
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-06-10

Abstract

PURPOSE: An apparatus for cutting automatically a board of an arbitrary shape is provided to automatize a cutting process for the board by using CAD(Computer-Aided Design) data. CONSTITUTION: A computer(30) extracts coordinates from CAD data, performs an aligning process in a cutting order, a shaft of a cutting head portion(70), and calibrate an offset of a cutter. An image sense portion(50) detects a shape of a processing object(10), processes image information by an image processing portion(60), outputs the processes image information to a monitor(90). A rotary table(20) is used for loading the processing object(10) having an align mark(100). A table drive portion(40) is used for moving the rotary table(20) to an X-axis or a Y-axis according to a programmed control signal. The cutter is adhered to a cutting head portion(70). A cutting head drive portion(80) is used for moving the cutter.

Description

Arbitrary Shape Sheet Cutting Machine {Automatic Panel Cutting Machine}

본 발명은 절단장치에 관한 것으로서, 특히 판재절단시 CAD 데이터를 이용한 자동화와 임의 형상 절단이 가능한 임의형상 판재 자동절단장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cutting device, and more particularly, to an automatic cutting device of arbitrary shape plate that can be automated and arbitrary shape cutting using CAD data when cutting the plate.

일반적으로 판재절단에는 가공비, 고 경도의 소재특성 등으로 인하여 휠(Wheel) 형상의 커터를 사용하여 판재 표면에 스크라이브(Scribe)를 낸 후 절단하는 방식을 사용하고 있다. 이때 커터의 인부는 다른 일반 절삭 공구와는 달리 절단 방향으로 선 접촉을 한다. 곡선 절단의 경우 절단이 진행됨에 따라 절단방향이 연속적으로 변하게 되는데, 이는 커터의 인부를 절단 방향과 일치시키기 위해 커터를 알맞은 각도로 회전시켜야 함을 의미한다.In general, the cutting of the plate is a method of cutting after scribe (Scribe) on the surface of the plate using a wheel-shaped cutter due to the processing cost, high hardness material characteristics. At this time, the cutting edge of the cutter, unlike other general cutting tools, makes a line contact in the cutting direction. In the case of curve cutting, the cutting direction is continuously changed as the cutting proceeds, which means that the cutter should be rotated at an appropriate angle to match the cutting edge of the cutter.

그러나, 커터의 회전을 제어하는데 문제점이 많아 직선 절단만 가능한 상태이다. 또한 직선 절단에서는 시작위치와 끝 위치만 알면 되므로 CAD 데이터를 이용한 자동화가 적용되지 못하고 있다.However, there are many problems in controlling the rotation of the cutter, and only a straight cut is possible. In addition, in the straight cutting, only the start position and the end position need to be known, so that automation using CAD data is not applied.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 커터의 회전을 제어해 임의 형상을 절단할 수 있게 하고 나아가 CAD 데이터를 이용한 자동화를 구현함과 동시에 고배율의 CCD 현미경을 사용하여 고정밀 판재절단을 구현하는데 있다.The object of the present invention devised to solve the above problems is to control the rotation of the cutter to cut any shape, and furthermore, to realize the automation using the CAD data and at the same time high precision plate cutting using a CCD microscope of high magnification To implement

도 1은 본 발명에 따른 임의형상 판재 자동절단장치를 개략적으로 나타낸 블록도1 is a block diagram schematically showing an arbitrary shape sheet automatic cutting device according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 임의형상 판재 자동절단장치를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도Figure 2 is a flow chart showing a method for controlling the arbitrary cutting plate automatic cutting device according to the present invention

도 3은 본 발명에 따른 임의형상 판재 자동절단장치의 절단헤드부의 축을 절단할 곡선에 따라 이송하였을 때의 커터의 궤적을 나타낸 시뮬레이션 화면Figure 3 is a simulation screen showing the trajectory of the cutter when the axis of the cutting head portion of the arbitrary shape sheet automatic cutting device according to the present invention is transferred according to the curve to cut

도 4는 본 발명에 따른 임의형상 판재 자동절단장치의 절단헤드부의 축과 커터의 유격을 보정한 후 커터의 궤적을 나타낸 시뮬레이션 화면Figure 4 is a simulation screen showing the trajectory of the cutter after correcting the clearance of the cutter and the shaft of the cutting head portion of the automatic cutting device of arbitrary shape according to the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 가공물 20 : 회전테이블10: workpiece 20: rotating table

30 : 컴퓨터 40 : 테이블 구동부30: computer 40: table drive unit

50 : 영상 감지부 60 : 영상 처리부50: image detection unit 60: image processing unit

70 : 절단 헤드부 80 : 절단헤드 구동부70: cutting head portion 80: cutting head drive portion

90 : 모니터 100 : 정렬 마크(Align Mark)90: monitor 100: alignment mark

110 : 절단할 곡선 120 : 절단 헤드부의 커터 축110: curve to be cut 120: cutter axis of the cutting head

130 : 절단 헤드부의 커터130: cutter for the cutting head

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 임의 형상 판재의 자동 절단장치는 판재을 절단하는 절단헤드부, 절단헤드를 이송하는 절단헤드 구동부, 가공물을 탑재하는 회전테이블, 회전테이블을 프로그램된 제어신호에 따라 소정위치로 이동시키는 테이블 구동부, 테이블에 탑재된 가공물의 위치, 정렬 정보를 측정하는 영상 감지부, 영상감지부로부터 전달받은 영상정보를 처리하는 영상처리부, 영상처리부의 신호와 CAD 데이터를 받아 절단에 맞게 좌표들을 추출, 정렬, 보정하고 시뮬레이션하여 절단 후 결과를 미리 예측하게 하는 컴퓨터, 및 컴퓨터에서 출력되는 신호를 외부로 표시하는 모니터를 구비하는 것을 특징으로 한다.Automatic cutting device of any shape plate of the present invention for achieving the above object is a cutting head portion for cutting the plate, a cutting head drive for transferring the cutting head, a rotary table mounting the workpiece, the rotary table to the programmed control signal A table driving unit for moving to a predetermined position, an image sensing unit for measuring the position of a workpiece mounted on the table, alignment information, an image processing unit for processing image information received from the image sensing unit, and cutting and receiving signals and CAD data from the image processing unit And a computer for extracting, aligning, correcting, and simulating coordinates to predict the result after cutting in advance, and a monitor for externally displaying the signal output from the computer.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 임의형상 판재 자동절단장치를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing an automatic cutting device of any shape plate according to the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 컴퓨터(30)는 CAD 데이터에서 실제로 축이 이동할 좌표들을 추출하고 절단 순서에 따라 정렬하며, 절단헤드부(70)의 축과 약 0∼1m 이내에 있는 커터의 유격(Offset)을 보정(Calibration)한 후 시뮬레이션을 통해 일련의 과정이 올바르게 진행되었는지 확인한다.As shown in Fig. 1, the computer 30 of the present invention extracts coordinates in which the axes actually move in the CAD data and aligns them according to the cutting sequence, and the cutter of the cutter within about 0 to 1 m with the axis of the cutting head portion 70. After calibrating the offset, the simulation confirms that the sequence has gone through correctly.

가공물의 정렬과 원점을 측정하는 영상감지부(50)는 1∼10000배의 고배율 CCD 카메라가 부착되어 가공물(10)의 형상을 감지하여 영상처리부(60)를 통해 영상정보를 처리하여 모니터(90)로 출력한다. 정렬 마크(Align Mark)(100)가 있는 가공물(10)을 탑재한 회전테이블(20)은 마이크로 미터를 부착하여 회전을 제어하므로 정밀한 정렬을 가능하게 한다.The image sensing unit 50 measuring the alignment and the origin of the workpiece is attached to a high magnification CCD camera of 1 to 10000 times to detect the shape of the workpiece 10 and process the image information through the image processor 60 to monitor 90 ) The rotary table 20 equipped with the workpiece 10 having the alignment mark 100 attaches a micrometer to control the rotation, thereby enabling precise alignment.

테이블구동부(40)는 이송장치를 통해 가공물을 탑재한 회전테이블(20)을 프로그램된 제어신호에 따라 X축, Y축으로 정확히 이동시킨다. 전후 좌우 상하 및 회전운동이 가능한 이송장치를 프로그램으로 제어하여 커터를 테이블에 대하여 상대운동시키는 기능을 지닌 절단헤드 구동부(80)에 의해 절단헤드부(70)에 부착된 커터는 가공물(10)인 아크릴, 스티로폼 등의 폴리머 판재와 종이, 나무 등의 나무판재와 유리, 석영기판 등의 비정질 판재를 절단하게 된다. 여기서, 커터는 휠(Wheel)모양의 초경합금 커터, 다이아몬드 커터, 열선 커터, 초음파 커터, 레이저 커터 등을 사용하고, 이송장치는 공기 실린더(Air Cylinder), 회전 모터(Rotation Motor), 선형 모터(Linear Motor), 솔레노이드(Solenoid) 등의 구동기를 통해 구동된다.The table driving unit 40 accurately moves the rotary table 20 mounted with the workpiece through the transfer device in the X and Y axes according to a programmed control signal. The cutter attached to the cutting head unit 70 by the cutting head drive unit 80 having a function of controlling the feeder capable of moving forward, backward, left, right, up, down and up and down and rotating by a program relative to the table is a workpiece 10. Polymer boards such as acrylic and styrofoam, wood boards such as paper and wood, and amorphous boards such as glass and quartz boards are cut. Here, the cutter uses a wheel-shaped cemented carbide cutter, a diamond cutter, a hot wire cutter, an ultrasonic cutter, a laser cutter, etc., and the conveying apparatus is an air cylinder, a rotation motor, or a linear motor. It is driven by a driver such as a motor or a solenoid.

도 2는 본 발명에 따른 임의형상 판재 자동절단장치의 절단방법을 나타낸 흐름도이다.Figure 2 is a flow chart showing a cutting method of the arbitrary shape plate cutting machine automatic cutting according to the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이, 먼저 컴퓨터(30)가 CAD 데이터를 불러들여(S10) 가공에 필요한 좌표 값들을 추출한다(S20). 다시 컴퓨터(30)는 추출된 좌표들을 절단 순서에 맞게 정렬하고(S30), 절단헤드부(70)의 축과 커터의 유격을 보정한다(S40). 이렇게 변환된 좌표 값들이 옳은가 확인하기 위해 컴퓨터(30)는 시뮬레이션(S50)을 하여 모니터(90)로 나타내고 작업자는 이렇게 구한 좌표들에 의한 시뮬레이션 결과가 옳은지 확인한다(S60).As shown in FIG. 2, the computer 30 first loads CAD data (S10) and extracts coordinate values necessary for processing (S20). The computer 30 again arranges the extracted coordinates according to the cutting order (S30), and corrects the clearance between the axis of the cutting head unit 70 and the cutter (S40). In order to confirm whether the converted coordinate values are correct, the computer 30 performs a simulation (S50) to the monitor 90 and the operator checks whether the simulation result by the obtained coordinates is correct (S60).

영상감지부(50)는 가공물 표면에 있는 정렬 마크(100)를 영상처리부(60)를 통해 모니터(90)로 출력한다. 작업자는 이를 보고 회전테이블(20)을 적당한 각으로 회전시켜 정렬을 하고 테이블 구동부를 통해 가공물(10)의 원점을 조정한다(S70).테이블 구동부(40)는 회전테이블(20)을 절단 시작 위치로 이송한다(S80). 절단헤드구동부(80)는 절단헤드(70)를 절단위치로 이동시키고 테이블 구동부(40)가 컴퓨터(30)에서 보내는 신호에 따라 가공물이 탑재된 회전테이블(20)을 이송시키며 가공물(10)을 절단한다(S90). 절단이 끝나면 작업자가 절단 결과를 확인한다(S100).The image sensing unit 50 outputs the alignment mark 100 on the surface of the workpiece to the monitor 90 through the image processing unit 60. The operator sees this and rotates the rotary table 20 at an appropriate angle to align it, and adjusts the origin of the workpiece 10 through the table driving unit (S70). The table driving unit 40 cuts the rotary table 20 at a starting position. Transfer to (S80). The cutting head driving unit 80 moves the cutting head 70 to the cutting position, transfers the workpiece 10 to the rotary table 20 on which the workpiece is mounted in accordance with a signal transmitted from the computer 30 by the table driving unit 40. Cut (S90). After cutting, the operator checks the cutting result (S100).

도 3은 본 발명에 따른 임의형상 판재 자동절단장치에서 절단헤드부의 축과 커터의 유격을 보정하지 않은 후 그 궤적을 나타낸 시뮬레이션 화면이다.3 is a simulation screen showing the trajectory after correcting the play between the shaft of the cutting head and the cutter in the arbitrary shape automatic cutting device according to the present invention.

도 3에 나타낸 바와 같이, 절단헤드부의 축(120)과 커터(130)의 유격으로 절단할 곡선(110)과 실제 절단되는 곡선(커터의 궤적)(130)이 일치되지 않음을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, it can be seen that the curve 110 to be cut by the clearance between the shaft 120 of the cutting head portion and the cutter 130 does not coincide with the curve (the trace of the cutter) 130 that is actually cut.

도 4는 본 발명에 따른 임의형상 판재 자동절단장치에서 절단헤드부의 축과 커터의 유격을 보정한 후 그 궤적을 나타낸 시뮬레이션 화면이다.4 is a simulation screen showing the trajectory after correcting the clearance between the cutting head and the shaft of the cutting head in the automatic cutting device of any shape according to the present invention.

도 4에 나타낸 바와 같이, 절단헤드부를 축(120)과 커터(130)의 유격만큼 이동시켜 절단할 곡선(110)과 실제 절단되는 곡선(커터의 궤적)(130)을 일치 시켰다. 곡선을 절단하기 위해서는 커터의 인부를 곡선의 접선과 일치 시켜야한다. 그러기 위해서는 커터를 적당한 각도로 회전시켜야 하는데 본 발명에서는, 축을 중심으로 커터가 자유롭게 회전할 수 있게 유격을 주면 축의 이동에 따라 커터 인부가 축의 진행 방향과 자연스럽게 일치되는 원리를 이용하였다. 하지만, 이 유격으로 인하여 도 3에서 보듯이 커터의 궤적이 절단하려는 곡선과 불일치되는 문제점이 발생한다. 이 문제점을 도 2의 흐름도 중 보정 단계를 통해 도 4와 같이 커터의 궤적을 절단하려는 곡선과 일치 시켰다.As shown in FIG. 4, the cutting head portion was moved by the clearance between the shaft 120 and the cutter 130 to match the curve 110 to be cut with the curve (the trace of the cutter) 130. To cut a curve, the edge of the cutter must match the tangent of the curve. To this end, the cutter should be rotated at an appropriate angle. In the present invention, when the cutter is freely rotated about the axis, the cutter edge is naturally matched with the moving direction of the axis according to the movement of the axis. However, this play causes a problem that the trajectory of the cutter is inconsistent with the curve to be cut as shown in FIG. 3. This problem is matched with a curve to cut the trajectory of the cutter as shown in FIG.

상기와 같은 본 발명은 별도의 부가 장비 없이 기존에 불가능했던 판재의 임의형상 절단을 가능하게 하여 저렴한 가격으로 판재의 곡선 절단을 실현하였다. 이러한 판재 중 하나인 유리의 경우, 곡선 절단은 자동차 거울의 절단, 미세 유리 기판의 절단, 디스플레이 판넬의 절단 등 산업전반에 걸쳐 그 적용분야가 폭 넓다. 또한 CAD 데이터를 통한 자동 절단을 가능하게 하여 수작업으로 좌표를 산출하고 입력했을 때 생겼던 인력과 시간의 낭비를 줄이고 작업자의 실수로 인한 오가공을 방지하며, 고정밀 절단가공이 가능한 효과가 있다.The present invention as described above enables the arbitrary shape cutting of the plate material previously impossible without additional additional equipment to realize the curved cutting of the plate at a low price. In the case of glass, which is one of these plates, curved cutting has a wide range of applications throughout the industry, such as cutting automotive mirrors, cutting fine glass substrates, and cutting display panels. In addition, it enables automatic cutting through CAD data, reducing the waste of manpower and time generated by calculating and inputting coordinates manually, preventing mis-processing due to operator error, and enabling high-precision cutting processing.

Claims

In the device for automatically cutting arbitrary shape plate material,

Cutting head portion for cutting the plate material,

A cutting head drive unit for feeding the cutting head;

A table driving unit for moving a rotating table on which a work piece is mounted to a predetermined position according to a programmed control signal;

Image sensing unit for measuring the alignment and the origin of the workpiece,

An image processing unit which processes the image information received from the image detecting unit;

A computer which receives data measured by the image processor and CAD data to determine a cutting method, and

Automatic cutting device of any shape, characterized in that configured as a monitor for displaying the signal output from the computer to the outside.

The method of claim 1

The cutting head portion

An arbitrary shape plate automatic cutting device, characterized in that the cutting of the cutter and the shaft to enable the cutting of the arbitrary shape plate.

The method of claim 2,

The cutter is

Arbitrary plate automatic cutting device, characterized in that any one of the wheel-shaped cemented carbide cutter, diamond cutter, hot wire cutter, ultrasonic cutter, laser cutter.

The method of claim 2,

The plate is

Arbitrary sheet automatic cutting device, characterized in that any one of a polymer plate, such as acrylic, styrofoam, wood, such as paper, wood, and amorphous plate, such as glass, quartz substrate

The method of claim 2,

The play is

Arbitrary sheet automatic cutting device, characterized in that 0 ~ 1m.

The method of claim 1,

The cutting head drive unit

Arbitrary plate automatic cutting device characterized in that it has the function to control the cutter relative to the table by controlling the transfer device capable of forward, backward, left, right, up and down and rotational movement.

The method of claim 6,

The transfer device

Automatic cutting device of any shape plate, characterized in that using any one of the air cylinder, rotary motor, linear motor, solenoid drive.

The method of claim 1,

The table driving unit

Automatic cutting device of arbitrary shape, characterized in that the rotary table is accurately transferred to the X-axis, Y-axis.

The method of claim 1,

The table driving unit

Automatic cutting device of any shape plate, characterized in that any one of the air cylinder, rotary motor, linear motor, solenoid drive.

The method of claim 1,

The image sensing unit

Automatic cutting device of arbitrary shape, characterized in that for attaching a CCD camera to send an enlarged image of the workpiece to the monitor.

The method of claim 10,

And said CCD camera has a magnification of 1 to 10,000 times.

The method of claim 1,

The computer is

Input CAD data and extract coordinates for machining

Sort the extracted data according to the machining direction,

Calibrate offset between cutter and shaft,

Automatic cutting device of arbitrary shape, characterized in that the machining results are simulated by the corrected coordinates.