KR20030015303A

KR20030015303A - 공구 위치 결정 시스템

Info

Publication number: KR20030015303A
Application number: KR1020027018052A
Authority: KR
Inventors: 베그스케빈윌리엄; 야비스폴에드워드; 더글라스앤써니제임스; 애벗칼존
Original assignee: 배 시스템즈 피엘시
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-02-20
Also published as: GB0017684D0; JP2004504164A; CA2415248C; NO20030290D0; JP3764419B2; BR0112627A; CA2415248A1; AU2001270761B2; NO330161B1; ES2302505T3; US7387475B2; EP1301310A1; DE60133741D1; DE60133741T2; ATE392987T1; US20030108395A1; AU7076101A; WO2002006003A1; ZA200300407B; NO20030290L

Abstract

공작물(35)에 대한 공구(3)의 위치를 정하고 유지하기 위한 장치는 공작물(35)의 표면 위로 공구를 이송시키기 위한 이송대(1) 및 이 이송대(1)를 공작물(35)의 표면 위에 유지시키기 위한 수단(7, 9, 11, 13)을 포함한다. 유지 수단은 이송대(1)가 공작물의 표면에 대하여 이동 가능한 상태로 유지되는 로우 그립(low grip) 상태와, 공구(3)의 가공 동작을 위하여 이송대(1)가 공작물의 표면에 실질적으로 고정되는 하이 그립(high grip) 상태 사이로 선택적으로 전환 가능하다. 이러한 장치는 공작물(35) 위를 "기어다니면서(crawling)" 정밀한 가공 동작을 수행할 수 있는 로봇을 제공한다.

Description

공구 위치 결정 시스템{TOOL POSITIONING SYSTEM}

제조업 분야에서는 일반적으로 측정, 드릴링, 밀링, 커팅, 카운터싱킹 및 검사 등과 같은 공작물에 대한 가공을 실시하고 있다. 이러한 가공에 이용되는 공구들은 이미 당업계에서 잘 알려져 있으며 그 자체가 본 발명을 이루는 것은 아니다. 다음에서 사용하는 "공구" 또는 "공구들"이라는 용어는 어떠한 가공을 수행할 수 있는 기구 모두를 지칭하는 것으로 이해해야 한다.

공구 위치 결정의 정밀도는 최종 제품에서 요구되는 정밀도의 등급에 따라 달라진다. 항공 산업과 같이 고도의 정밀도가 요구되는 산업 분야에서는, 수많은 제조 가공이 공작물의 정의된 위치상에서 정확하고 정밀하게 수행될 수 있도록 공작물에 대한 공구의 정확한 위치 결정을 보장하는 데 상당한 제조 시간과 비용을 들이고 있다. 종래의 가공에서는, 비싸고 복잡한 지그나 설비를 이용하여 직접 손으로 공구를 위치시키고 있다. 또는 로봇 암으로 공구를 위치시킬 수도 있지만 이러한 방법도 비용이 많이 들고 부정확하다. 특히 공작물이 크고 넓은 영역에 걸쳐있고 이에 대한 연속적인 공구 가공이 필요할 때 더욱 그러하다.

본 발명은 공작물에 대하여 한 가지 이상의 가공을 수행하는 공구의 공작물에 대한 위치를 정하고 유지하기 위한 것으로서, 비단 제조업에만 한정되는 것은 아니다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 장치의 실시예의 전면과 측면의 부분 단면도를 개략적으로 도시한 도면이고,

도 2는 도 1a 및 도 1b의 장치의 사용 상태의 개략도이다.

본 발명에 따른 공작물에 대한 공구의 위치를 정하고 유지하기 위한 장치는 공작물의 표면 위로 공구를 이송시키기 위한 이송대 및 이 이송대를 공작물의 표면 위에 유지시키기 위한 수단을 포함한다. 유지 수단은 이송대가 공작물의 표면에 대하여 이동 가능한 상태로 유지되는 로우 그립(low grip) 상태와, 공구의 가공 동작을 위하여 이송대가 공작물의 표면에 실질적으로 고정되는 하이 그립(high grip) 상태 사이로 선택적으로 전환 가능하다.

이러한 장치는 가공 공구가 공작물의 표면 위로 이동하여 미리 정한 정확한 위치에 이를 수 있도록 함으로써, 필요한 정도의 정밀도를 유지하면서 원하는 가공이 이루어지게 할 수 있다. 이송대는 공구를 다음번 가공이 필요한 위치에 단순히 위치시키기만 하고, 유지 수단이 하이 그립 상태로 전환되어 공구가 공작물 표면에 대하여 고정된 공간 위치에 유지될 수 있도록 함으로써, 원하는 가공이 정밀하게 수행될 수 있도록 한다. 이러한 장치의 장점은 기존의 지그에 의한 공구 위치 결정 방식에 비하여 저 비용으로 컴팩트하게 설계 가능하다는 것이다. 게다가, 이러한 장치를 하나 이상 사용하여 종래 기술에서는 통상적으로 가능하지 못하였던 공작물에 대한 가공을 한 번에 할 수 있으므로 제조 시간을 줄일 수 있다.

로우 그립 상태에서의 유지 수단의 기능은, 공구가 가공 동작을 하지 않고 이송대가 이동할 때, 공작물에 대하여 이송대를 유지시킴으로써, 본 발명의 장치가 공작물의 표면이 가파르거나 뒤집혀 있더라도 표면으로부터 이탈하지 않고 공작물의 전체 표면을 "돌아다닐(roam)" 수 있게 한다. 로우 그립 상태하에서 이송대를 유지시키기 위하여 유지 수단이 공작물의 표면에 대하여 가하는 흡입력은 본 발명에 따른 장치의 전체 하중과 대략 동일해야만 한다.

유지 수단이 하이 그립 상태에 있을 때, 공구는 공작물에 대하여 실질적으로 고정된 공간 위치에 유지되나, 공구의 적어도 일부(예를 들면 공구가 드릴인 경우 드릴 비트)는 공작물에 대한 소정 기능을 수행하기 위해서는 움직일 수 있어야 한다. 하이 그립 상태하에서 유지 수단이 가하는 흡입력은 로우 그립 상태하에서의 흡입력에 비하여 공작물을 가공하고 있는 공구로 인한 어떠한 힘(이 힘은 공작물 표면으로부터 이송대가 떨어지게 작용한다)도 초과할 수 있을 만큼 커야만 한다.

이송대는 공구를 공작물에 대하여 이동시키기 위하여 유지 수단에 의해 공작물 표면에 마찰 접촉한 상태로 유지되는 하나 이상의 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 유지 수단이 로우 그립 상태에 있을 때, 이 부재는 공작물 표면 위로 이송대를 이동시킬 수 있다.

이 부재는 종래의 구동 및 조향 기구와 연결되어 있는 하나 이상의 휠 또는 이와 대체 가능한 장치, 예를 들면 무한 궤도식 트랙과 같이 공작물 표면과 결합하여 이동 가능한 장치를 포함할 수 있다. 이 부재 사이의 마찰 장치는 공작물의 표면에 손상을 입히지 않으면서 이송대를 최적 구동하게 할 수 있도록 기존의 방법으로 조절 가능하다. 이 부재와 공작물 표면 사이의 마찰 계수는 예를 들면 휠/트랙에 트레드 패턴을 새기거나 흡입 컵(suction cup)을 만들어 둠으로써 조절 가능하다.

유지 수단은 공작물의 성격에 따라서 진공 시스템(적절하게는 공작물 표면을 기밀하기 위하여 플레넘 쳄버를 진공화하는 고유량 저압력 진공 펌프) 또는 자기/전자기 시스템을 포함할 수 있다. 대부분의 항공 산업 분야에서는 공작물이 통상 강자성체가 아니므로 진공 시스템이 가장 적당하다. 하지만 선박 제조 분야에서와 같이 강자성체(대부분은 철강)의 공작물에 대하여 서로 다른 위치에서 수많은 반복 가공(예를 들면 드릴 가공)이 필요한 분야에서는 자기 시스템이 적절할 수 있다.

유지 수단이 로우 그립 상태에 있을 때, 유지 수단 및/또는 이송대는 공작물의 표면에 밀착해서 따라갈 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 장치처럼, 공작물 위로 이동할 때 그 인접면을 따라갈 수 있는 장치는 공작물의 표면이 곡선이든가 복잡한 구조로 이루어져 있을 때 필요하다. 또한 본 발명의 장치가 공작물의 표면 위로 지나갈 때 공작물로부터 장치가 분리되거나 이탈되지 않고 계속해서 접촉을 유지할 수 있도록 유지 수단이 이를 유지하는 데에도 도움이 된다. 유지 수단이 진공의 원리를 이용하는 것은 진공실의 외주 둘레로 공작물 표면과 접촉하고 있는 브러쉬 형태의 씰에 의하여 기밀을 제공함으로써 가능하다. 종래의 현가 장치도 이송대가 공작물 표면 구조를 따라서 이동하는 데 이용된다.

유지 수단이 하이 그립 상태에 있을 때, 유지 수단 및/또는 이송대는 추가적으로 또는 선택적으로 공작물의 표면에 밀착할 수 있다.

유지 수단이 하이 그립 상태로 전환되었을 때, 본 발명에 따른 장치가 공작물 표면에 견고히 고정되기 위해서는 유지 수단 또는 이송대에 공구 동작의 정밀도에 영향을 미칠 수 있는 어떠한 움직임도 없어야 하는 것이 중요하다. 진공 시스템의 경우, 브러쉬 형태의 씰보다는 가요성 고무 씰 등을 구비함으로써 하이 그립 상태에서 장치의 고정을 더욱 강화할 수 있다. 브러쉬 형태의 씰은 로우 그립 상태에서의 고정에 더욱 적합하다.

본 발명에 따른 장치는 공작물에 대한 이송대 및/또는 공구의 위치를 감지하는 수단 및 공작물의 표면 위에서 이송대가 미리 정해진 위치 사이로 이동하도록 이송대를 제어하는 제어 수단을 포함한다.

이러한 위치 결정 장치는 공구의 정확한 위치 결정에 유용하며, 시스템이 조작자의 최소한의 수동 조작만으로 동작될 수 있으므로 반복된 공구 동작에 요구되는 시간을 줄일 수 있다. 이 위치 결정 장치는 공작물, 표면에 영상을 조사하기 위한 방사원, 조사된 영상을 검출하기 위한 방사 검출기, 이 방사 검출기가 검출한 영상의 공구에 대한 적어도 2차원 좌표를 연산하기 위한 처리 수단, 그리고 처리 수단으로부터의 신호에 응답하여 조사된 영상에 대한 미리 정한 공간 위치 내에 공구가 위치하도록 이송대의 이동을 제어하는 제어 수단을 포함하는 것이 바람직하다.

방사원은 레이저일 수 있다. 방사원은 조작자가 영상을 볼 수 있도록 인간의 눈으로 볼 수 있는 방사선을 방사하는 것이 바람직하다. 예를 들면 방사원은 비르텍 레이저에지 3D 레이저 조사 시스템(Virtek Laseredge 3D laser projection system)을 들 수 있다.

방사원은 타원 형상으로 영상을 조사할 수 있다. 방사원은 이와 선택적으로십자 형상 또는 원 형상으로 영상을 조사할 수도 있다. 영상은 크기가 0.5 내지 3.0㎝ 인 것이 바람직하다.

영상은 제조 가공이 수행되어야 할 위치의 표면에 조사된다. 몇가지 영상을 동시에 조사할 수도 있는데, 그 예로는 항공기 패널과 같은 표면에 드릴 형판을 들 수 있다.

방사 검출기는 카메라와 영상 처리 시스템을 포함하는 것이 바람직하다. 카메라는 일 배열의 고체 촬상 장치(CCD)를 포함할 수 있다. 여기서의 배열은 일렬로 또는 사각 형태로 할 수 있다. CCD는 자신에게 이르는 빛의 양에 비례하는 전하를 생성하며, 일 배열을 이루는 고체 촬상 장치로부터의 전하들은 영상 처리 시스템에 의하여 영상으로 복원된다.

영상 처리 시스템은 영상을 디지털화하기 위한 프레임 그래버(frame grabber)와 영상을 처리하기 위한 컴퓨터를 포함하는 것이 바람직하다. 이 컴퓨터는 영상을 처리하여 예를 들면 세기가 동일한 영역이나 세기가 다른 영역을 식별한다. 이에 따라 영상 처리기(image processor)가 방사원이 조사한 영상, 예를 들면 십자 형상을 식별하고 영상의 중심 위치를 구할 수 있다.

본 발명의 장치는 공작물 표면에 대한 공구의 위치를 감지하는 수단 및 공구의 적어도 일부를 이송대에 대하여 적어도 두 개의 수직축을 따라 이동시키는 수단

을 포함할 수 있다. 이에 따라 공구의 공작물에 대한 위치를 매우 정확하게 결정할 수 있다. 이 축은 공작물의 인접 표면, 특히 공구 가공이 수행될 공작물 표면 부분과 동일 평면상의 X축과 Y축일 수 있다. 이동 수단은 전자 서보 모터로 구동되는 이동 가능한 스테이지를 포함할 수 있다. 위치 피드백을 제공하는 데 이용되는 광학 인코더를 구비한 이동 제어 시스템이 전자 서보 모터를 제어하는 데 사용될 수 있다. 또한 이동 수단은 공구 또는 그 일부를 Z축을 따라서 이동시킬 수 있다.

공구의 위치를 공작물에 대하여 정확하기 위치시키는 것 이외에도 공구가 공작물 표면에 대하여 정확한 각도로 향할 수 있도록 보증하는 것(예를 들면, 드릴 보어가 곡면에 대하여 수직하도록 하는 것)도 일반적으로 필요하다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 공작물 표면에 대한 공구의 적어도 일부의 각 방위(angular orientation)를 감지하는 수단 및 이 각 방위를 조정하기 위하여 공구의 적어도 일부를 적어도 하나의 축을 중심으로 회전시키는 수단을 포함할 수 있다. 이상적으로는, 본 발명에 따른 장치는 공구(보다 일반적으로는 공구 비트)의 공작물 표면에 대한 각도를 측정하고, 공구가 공작물 표면에 대하여 원하는 각 방위를 갖도록 하는데 (공작물 표면과 평면상의) X축 및 Y축으로의 얼마만한 이동이 필요한 것인가를 결정하고, 공구를 롤링 및/또는 피칭 회전시켜서 원하는 방위가 되도록 한다(많은 경우 공구 비트를 공작물의 표면에 수직하게 하는 것이다).

제어 수단은 이동 수단 및 회전 수단에 의한 이동 및 회전을 각각 제어하여 공구가 공작물의 표면에 대하여 미리 정한 위치 및/또는 방위에 이르도록 한 후 공구를 구동하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 장치는 제어 수단을 제어하고 위치 수단을 로우 및 하이 그립 상태 사이로 전환시키는 프로그램 가능한 제어기를 포함하는 것이 바람직하다.이 프로그램 가능한 제어기는 이송대를 자동으로 이송시켜서 공구가 공작물 표면에 대하여 미리 정한 위치 및 방위에 놓이게 한 후 공구를 구동하여 하나 이상의 미리 정한 공구 가공을 공작물에 수행하도록 한다. 이 제어기는 공작물에 대한 미리 정한 공구 가공을 서로 다른 순서로 자동으로 수행할 수 있거나 서로 다른 다양한 공작물에 대한 미리 정한 공구 가공을 서로 다른 순서로 자동으로 수행할 수 있도록 프로그램되어 있다.

이러한 장치는 처리 과정을 실질적으로 자동화함으로써 공구 가공 동안의 사람의 개입 필요성을 줄일 수 있으며, 공작물에 대하여 복수의 공구 결정 장치를 한 번에 사용할 수 있도록 함으로써 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

다음에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1a와 도 1b는 공구(3)(도면에 도시된 것은 비트(5)를 갖는 드릴임)를 탑재한 이송대(1)를 나타낸다. 이송대(1)는 실질적으로 진공 컵(7)으로 덮여 둘러싸여 있다. 진공 컵의 적어도 일부(9)는 투명한 데 그 이유에 대해서는 다음에 설명한다. 진공 컵(7)의 주변 모서리 둘레로는 브러쉬 스커트(brush skirt) 형태의씰(seal)(11)과 러버 스커트(rubber skirt) 형태의 씰(13)이 장착되어 있다. 브러쉬 스커트 형태의 씰(11)이 러버 스커트 형태의 씰(13)보다 더 길며, 이에 따라 진공 컵(7)으로부터 보다 멀리 뻗어 있다. 브러쉬 스커트 씰(11) 및 러버 스커트 씰(13)은 몇년 전 포뮬러 원 자동차 경주에 사용되었던 탄소 섬유인 "그라운드 이펙트 스커트(ground effect skirts)"에서와 동일한 방식으로 이송대의 표면 구조를 따라서 장착되는 것이 바람직하다. 이에 대해서는 다음에 자세히 설명한다.

두 쌍의 휠(15)이 진공 컵(7)내에 실질적으로 둘러싸여 있다. 이 휠 중 적어도 한 쌍은 구동 및/또는 조향 가능하다(도 1b에 도시된 예에서는 오른쪽의 휠 쌍이 구동 장치(17)에 의해 구동 및 조향 가능하다). 휠(15)은 이송대의 구름 면과의 양호한 마찰 결합을 통해 손실을 방지하는 탄성 복합재로 이루어진 회전 면을 가지고 있다. 또한 휠(15)은 각 휠이 도면의 수직 방향으로 서로 독립적으로 승강할 수 있도록 하는 통상의 현가 장치(19)를 구비하고 있다.

드릴(3)의 둘레로는 회전하는 진공 씰(21)이 기밀 가능하게 진공 컵(7)에 가요성 다이어프램(23)을 통하여 연결되어, 진공 컵(7)이 실질적으로 끊어짐 없이 그 전체 표면 영역에 걸쳐 뻗어 있을 수 있도록 한다. 이에 따라 드릴(3)은 진공 컵(7)에 대하여 3개의 수직 축 방향으로 움직일 수 있다(또한 드릴 비트(5)도 3개의 축 중 하나의 축 둘레로 회전할 수 있다). 이송대(1)에 견고하게 장착되어 있는 이동 수단(25)은 드릴(3)이 3개의 축을 따라 이동할 수 있도록 한다. 도면에서 드릴(3)은 왼쪽과 오른쪽, 위와 아래, 도면 속쪽과 바깥쪽으로 이동한다.

드릴(3)에는 카메라(27)가 장착되어 이와 함께 이동한다. 이 카메라는 드릴비트(5) 끝의 영상을 포착한다. 이송대(1)에는 표준화 센서(29)(normalisation sensor)(도 1b에는 한 개만 도시되어 있음)가 장착되어 있다. 이 표준화 센서(29)는 이송대(1)가 기대고 있는 드릴 가공 표면(도면에서는 명확성을 위해 도시하지 않았음)에 대한 이송대(1), 특히 드릴 비트(5)의 각 방위를 감지하도록 되어 있다. 이송대(1)에는 이송대가 기대고 있는 표면과 실질적으로 동일 평면상의 2개의 수직 축 둘레로 드릴(3)을 회전시키는 회전 수단(31)이 장착되어 있다. 이 회전 수단(31)은 드릴 비트(5)가 자신이 드릴 가공하고자 하는 표면에 확실하게 수직하도록 하며, 위 표면에 수직인 각도 이외의 다른 어떤 각도로도 움직일 수 있게 한다. 제어 유닛(33)는 마이크로프로세서 유닛과 복합 전력원(combined power source)을 포함하며, 드릴(3)의 가공 동작, 구동 장치(17), 이동 수단(25) 그리고 회전 수단(33)에 전력을 제공하고 이를 제어한다. 이에 대해서는 다음에 상세히 설명한다.

사용시, 이송대(1)는 조작자의 최소한의 개입만으로 공작물(도시하지 않음)의 표면 위로 이동하며, 정밀 제조 가공을 수행할 수 있도록 공구(3)를 정확한 위치 및 방위로 이동시킨다. 이송대(1)를 공작물의 표면 위로 이동시키고 공작물로부터 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 진공 컵(7)의 내부는 적어도 부분적으로 비워져서 진공실을 형성하여, 주변의 공기 압력에 의해 이송대가 공작물에 대하여 위치를 유지할 수 있도록 한다. 브러쉬 스커트 씰(11)은 진공 컵(7)과 공작물 사이를 기밀하는 역할을 하며 공작물의 표면 구조를 따라서 장착될 수 있도록 충분한 가요성을 갖고 있다. 그럼에도 불구하고, 브러쉬 스커트 씰(11)은 불완전한 씰을이루는 복수의 강모(剛毛)로 이루어져 있기 때문에 주변 공기가 씰 내로 침투할 수 있어 - 제어 가능한 방법으로 - 이송대(1)를 표면에 고정하는 힘은 휠이 이송대로부터 이동하는 것을 막을 수 있을 만큼 크지 못하다. 브러쉬 스커트 씰(11) 및 진공 컵(7) 내를 저압으로 설계하여 이송대가 이동할 필요가 있을 때, 이송대(1)를 공작물에 고정시키는 순 힘(net force)이 이송대의 하중보다 크지 않게 하는 것이 이상적이다. 이송대(1)가 대략적으로 정확한 위치로 이동하면 진공 컵(7) 내의 진공도를 증가시켜서 브러쉬 스커트 씰(11) 및 현가 장치(19)를 압착하고 러버 스커트 씰(13)이 공작물의 표면에 접촉하도록 한다. 러버 스커트 씰(13)은 브러쉬 스커트 씰(11)과 동일한 식으로 공작물의 표면 구조를 따라서 장착될 수 있도록 가요성을 가지고 있다. 그러나 러버 스커트 씰(13)은 실질적으로 공기가 투과할 수 없어 진공 컵(7)과 공작물 표면 사이의 기밀을 완벽하게 할 수 있다. 그 결과, 이송대(1)는 공작물에 매우 견고히 고정된다. 이송대가 자체 하중에 더해서 공구(3)의 미세한 위치 결정, 특히 드릴 가공 시의 공구의 동작으로 인한 외력에 의하여 움직이지 않도록 진공 컵(7) 내의 저압을 조절할 수 있다.

이송대(1)가 공작물에 고정되었을 때, 공구(3) 및 드릴 비트(5)는 이동 수단(25) 및 회전 수단(31)에 의하여 정확하게 위치 및 방위가 결정된다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 다음에서 설명한다. 도 2는 항공기 부품(35)의 표면 위의 대략적인 드릴 가공 위치에 위치한 이송대(1)를 도시하고 있다. 여기서 이송대(1)는 항공기 부품(35)에 견고하게 고정되기 직전에 있다.

레이저 투사기(37)가 방사선(39)을 항공기 부품(35) 위에 투사하여 드릴 가공이 필요한 위치를 특정하는 십자 형상을 항공기 부품(35) 위에 만든다. 진공 컵(7)의 적어도 전면(9)이 투명하기 때문에 십자 형상은 이를 투과하여 항공기 부품(35)이 표면에 이를 수 있다. 카메라(27)는 촬영 영역 내에 나타난 십자 형상을 촬영하여 제어기(41)로 신호를 송신하고 이송대(1)가 대략적인 위치에 와 있다는 것을 표시한다.

제어기(41)는 이 신호를 수신하면 구동 수단(17)과 고유량 저압력 진공 펌프(43)의 작동을 정지하는 신호를 송신하여 이송대(1)의 이동을 정지시키고 진공 컵(7)내의 진공도를 증가시켜서 (앞서 설명한 것처럼) 이송대(1)가 항공기 부품(35)에 견고하게 고정되도록 한다.

그런 다음, 제어기(41)는 카메라(27)로부터의 신호를 분석해서 항공기 부품 상의 레이저 십자 형상에 대한 드릴 비트의 정확한 위치를 평가한 후, 제어 유닛(33)로 신호를 송신하여 이동 수단(25)을 구동하며, 이동 수단(25)은 드릴 가공이 요구되는 점과 정확하게 맞는 위치에 드릴 비트(5)의 가공 끝단을, 투사된 십자 형상에 대하여 정확하게 위치시킨다.

그런 다음, 제어기(41)는 표준화 센서(29)(명확성을 위해, 제어기(41)와 표준화 센서(29) 사이의 기능적 연결에 대한 설명은 생략함)에 문의하여 항공기 부품 표면에 대한 드릴 비트(5)의 각 방위를 확인한다. 여기서 측정된 방위를 제어기(41)에 미리 프로그램된 방위 데이터와 비교한다. 제어기에 프로그램된 방위 데이터는 원하는 드릴 가공의 정확한 각 방위에 대하여 정의하고 있다. 제어기(41)는 제어 유닛(33)에 신호를 보내어 회전 수단(31)을 구동하도록 한다.이 회전 수단은 드릴 가공이 필요한 표면에 대하여 드릴 비트(5)를 정확한 각도로 향하게 한다.

일단 드릴 비트가 정확한 위치 및 방위에 있게 되면, 제어기(44)는 제어 유닛(33)으로 신호를 보내어 드릴(3)을 기동하여 드릴 가공을 초기화한 후, 공구 비트(5)의 축을 따라서 공구(3)를 이동시켜 필요한 드릴 깊이만큼 드릴 가공한다.

언제라도, 동작 인터페이스(45)를 통하여 제어기(41)로 데이터가 입력될 수 있다.

앞서 설명한 본 발명에 따른 실시예에 대한 다른 변형 또는 변화는 본 발명의 기술분야의 당업자라면 얼마든지 가능하다. 예를 들면, 보다 컴팩트하게 만들기 위하여 제어기(41)와 펌프(43)를 이송대(1)로부터 떨어뜨려 놓든가 이에 부착하는 식으로 할 수도 있다(제어기(41)와 제어 유닛(33)이 하나의 집적 마이크로프로세서 유닛을 포함하도록 할 수도 있다). 인터페이스(45)는 키보드를 포함하며 이송대(1) 상에 위치할 수도 있고, 또는 원격 적외선 또는 마이크로파 연계 장치 등을 포함할 수도 있다.

앞서 설명된 진공 컵(7)은 사각 박스 형태로 되어 있다. 하지만 공작물의 표면을 따를 수 있도록 느슨한 구조의 외주 모서리를 갖는 어떠한 형상이라도 무관하다. 예를 들면, 그 중앙 개구부를 통해서 가공을 할 수 있는 고리 형상도 가능하다. 또는 아무런 형상으로 이루어진 복수의 소형 진공 컵을 포함할 수도 있다. 앞서 설명한 진공 시스템은 전자기 장치와 같은 다양한 흡입력을 제공할 수 있는 수단 또는 릴리즈 가능한 접착 장치를 구비한 시스템을 추가로 가지거나 또는 이와대체될 수도 있다.

도시된 실시예는 드릴 가공을 위한 것이지만, 용접, 시험, 도장, 기타 현장 처리 등 기존의 다른 어떠한 가공에 사용되는 공구라도 무관하다.

레이저 투사기(37)도 이에 필적할만한 정밀 위치 결정 장치로 대체될 수 있으며, 본 발명에 따른 전체 시스템도 조작자의 개입을 최소화하기 위해 자동화될 수도 있다.

Claims

공작물의 표면 위로 공구를 이송시키기 위한 이송대 및

상기 이송대를 상기 공작물의 표면 위에 유지시키기 위한 수단

을 포함하고,

상기 유지 수단은 상기 이송대가 상기 공작물의 표면에 대하여 이동 가능한 상태로 유지되는 로우 그립(low grip) 상태와, 공구의 가공 동작을 위하여 상기 이송대가 공작물의 표면에 실질적으로 고정되는 하이 그립(high grip) 상태 사이로 선택적으로 전환 가능한

공작물에 대한 공구의 위치를 정하고 유지하기 위한 장치.
제1항에서,

상기 이송대는 상기 유지 수단에 의해 상기 공작물 표면에 마찰 접촉한 상태로 유지되는 하나 이상의 부재를 포함하고,

상기 유지 수단이 로우 그립 상태에 있을 때, 상기 부재는 공작물 표면 위로 상기 이송대를 이동시킬 수 있는 장치.
제1항 또는 제2항에서,

상기 유지 수단이 로우 그립 상태에 있을 때, 상기 유지 수단 및/또는 상기 이송대는 공작물의 표면에 밀착할 수 있는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

상기 유지 수단이 하이 그립 상태에 있을 때, 상기 유지 수단 및/또는 상기 이송대는 공작물의 표면에 밀착할 수 있는 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,

상기 공작물에 대한 상기 이송대 및/또는 공구의 위치를 감지하는 수단 및

상기 공작물의 표면 위에서 상기 이송대가 미리 정해진 위치 사이로 이동하도록 상기 이송대를 제어하는 제어 수단

을 더 포함하는 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,

상기 공작물에 대한 상기 공구의 위치를 감지하는 수단 및

상기 공구의 적어도 일부를 상기 이송대에 대하여 적어도 두 개의 수직축을 따라 이동시키는 수단

을 더 포함하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,

상기 공작물 표면에 대한 상기 공구의 적어도 일부의 각 방위(angular orientation)를 감지하는 수단 및

상기 각 방위를 조정하기 위하여 상기 공구의 적어도 일부를 적어도 하나의 축을 중심으로 회전시키는 수단

을 포함하는 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,

상기 제어 수단이 상기 이동 수단 및 회전 수단에 의한 이동 및 회전을 각각 제어하여 상기 공구가 상기 공작물의 표면에 대하여 미리 정한 위치 및/또는 방위에 이르도록 한 후 상기 공구를 구동하는 장치.
제8항에서,

상기 제어 수단을 제어하고 상기 위치 수단을 상기 로우 및 하이 그립 상태 사이로 전환시키는 프로그램 가능한 제어기를 더 포함하고,

상기 프로그램 가능한 제어기는 상기 이송대를 자동으로 이동시켜서 상기 공구가 상기 공작물 표면에 대하여 미리 정한 위치 및 방위에 놓이게 한 후 상기 공구를 구동하여 하나 이상의 미리 정한 공구 가공을 상기 공작물에 수행하는 장치.
제9항에서,

상기 제어기는 서로 다른 순서로 자동으로 수행할 수 있도록 프로그램되어 있는 장치.
앞서 설명한 사항 및 첨부된 도면에 따른 공작물에 대한 공구의 위치를 정하고 유지하기 위한 장치.