KR20120027533A - 커팅 플로터 - Google Patents

Abstract

캐리지를 이동 가능하게 지지하는 가이드 레일 등에 휘어짐이 발생하여도, 그 휘어짐에 의한 절삭가공의 품질열화를 방지할 수 있는 커팅 플로터를 제공한다. 시트 형상의 피가공 매체를 지지하는 가공 테이블과, 가공 테이블에 지지된 피가공 매체의 위쪽에 설치되어 피가공 매체를 절삭가공하는 엔드밀과, 가공 테이블의 위쪽에 설치되고, 엔드밀을 전후, 좌우 또는 상하로 이동 가능하게 지지하는 가이드 레일(31), Y바(32) 및 절삭구동기구와, 엔드밀을 전후, 좌우 또는 상하로 이동시켜서 피가공 매체를 절삭가공하도록 제어하는 컨트롤 유닛(50)을 구비한 커팅 플로터에 있어서, 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐을 검출하는 캐리지 형상 측정기구(100)를 구비하고, 검출된 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐에 근거하여 가공구의 이동방향을 보정하는 제어가 이루어진다.

Description

커팅 플로터{Cutting Plotter}

본 발명은 시트 형상의 피가공 매체를 지지하는 지지면을 가지는 가공 테이블과, 가공 테이블 위에 설치된 제 1 가이드 레일, 제 1 가이드 레일을 따라서 이동 가능하게 지지된 제 2 가이드 레일, 및 제 2 가이드 레일을 따라서 이동 가능하게 지지된 캐리지에 의해 구성되는 가공구 지지수단과, 상기 캐리지에 설치되어 피가공 매체를 원하는 형상으로 절삭가공하는 엔드밀 등의 가공구를 구비한 커팅 플로터에 관한 것이다.

시트 형상의 피가공 매체에 원하는 가공을 실시하는 매체가공장치로서 프린터 장치나 커팅 플로터 등이 있다. 이들 매체가공장치는, 평판 형상의 가공 테이블 위에 피가공 매체를 올려놓고, 이 가공 테이블 위쪽에 직선 형상으로 연장되도록 설치되는 제 1 가이드 레일과, 제 1 가이드 레일이 연장되는 방향과 교차하는 방향으로 연장되도록 설치되어 제 1 가이드 레일을 따라서 이동 가능하게 지지된 제 2 가이드 레일(Y바 라고도 함)과, 제 2 가이드 레일을 따라서 이동 가능하게 지지된 캐리지 등에 의해 구성되는 가공구 지지수단과, 가공구 지지수단에 설치되어 피가공 매체에 가공을 실시하는 가공구와, 가공구 지지수단 및 가공구의 이동을 제어함으로써 상기 가공을 제어하는 제어기구를 구비한 것이 주지되어 있다(예를 들어, 일본공개특허공보 2004-148745호를 참조).

상기와 같은 매체가공장치의 일종이며, 피가공 매체를 원하는 형상으로 절삭가공하는 기기로서 커팅 플로터가 있다. 커팅 플로터에 있어서도, 상술한 바와 같은 구성은 주지되어 있다. 이러한 커팅 플로터에서는, 커터날 또는 엔드밀 등이 가공구로서 사용되며, 가공구가 제어기구의 제어에 의해 상기 캐리지에 대하여 상하방향으로 이동되어 피가공 매체를 누르거나 이격되는 동시에, 캐리지의 제 2 가이드 레일 위에서의 이동제어 및 제 2 가이드 레일의 제 1 가이드 레일 위에서의 이동제어를 함으로써, 가공구를 피가공 매체에 대하여 상하 또는 전후 좌우로 이동시킬 수 있게 되어, 피가공 매체를 원하는 형상으로 절삭가공할 수 있게 되어 있다.

그런데, 상술한 바와 같은 커팅 플로터에서는, 제 1 가이드 레일 또는 제 2 가이드 레일에 공차 등에 의한 미세한 휘어짐이 존재하는 경우가 있다. 예를 들어, 제 2 가이드 레일에서는 길이가 1m 정도의 것에서 0.9㎜ 정도의 휘어짐이 발생하는 것도 있다. 이러한 휘어짐을 가지는 제 1 또는 제 2 가이드 레일을 사용하여 절삭가공을 하면, 가이드 레일을 따라서 캐리지를 똑바로 이동시킬 수 없음은 물론, 원하는 형상으로 피가공 매체를 절삭가공할 수 없게 되는 문제가 발생하여, 피가공 매체의 절삭가공의 품질이 열화되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 캐리지를 이동 가능하게 지지하는 가이드 레일 등에 휘어짐이 발생하여도, 그 휘어짐에 따른 절삭가공의 품질열화를 방지할 수 있는 커팅 플로터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 커팅 플로터는, 시트 형상의 피가공 매체를 지지하는 지지면을 가지는 매체지지수단(예를 들어, 실시형태에서의 가공 테이블(20))과, 매체지지수단에 지지면에 대하여 평행한 제 1 방향으로 연장되어 설치된 제 1 가이드 레일(예를 들어, 실시형태에서의 가이드 레일(31))과, 제 1 가이드 레일을 따라서 제 1 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 지지면에 대해서 평행하며 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 연장되어 설치된 제 2 가이드 레일(예를 들어, 실시형태에서의 Y바(32))과, 제 2 가이드 레일을 따라서 제 2 방향으로 이동 가능하게 설치된 캐리지(예를 들어, 실시형태에서의 슬라이더(41))와, 캐리지에 지지면에 대하여 수직인 제 3 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 피가공 매체의 절삭가공을 하는 가공구(예를 들어, 실시형태에서의 엔드밀(43))와, 제 2 가이드 레일을 제 1 가이드 레일을 따라서 제 1 방향으로 이동시키는 제어와, 캐리지를 제 2 가이드 레일을 따라서 제 2 방향으로 이동시키는 제어와, 가공구를 캐리지에 대하여 제 3 방향으로 이동시키는 제어를 하며, 가공구에 의해 피가공 매체를 절삭가공시키는 가공제어수단(예를 들어, 실시형태에서의 컨트롤 유닛(50))을 구비한 커팅 플로터에 있어서, 캐리지를 제 2 가이드 레일을 따라서 제 2 방향으로 이동시켰을 때의 제 2 가이드 레일에 대한 캐리지의 이동경로가 원하는 이동경로에 대해서 제 2 방향과 직교하는 방향으로 벗어나는 정도를 나타내는 제 2 가이드 레일 이탈량을 측정하는 제 2 방향 이탈 검출수단(예를 들어, 실시형태에서의 변위 센서(101), X방향 지그(103))을 구비하고, 가공제어수단은, 제 2 가이드 레일 위에서의 캐리지의 이동 제어에 있어서 제 2 가이드 레일 이탈량을 보정하도록 제 1 가이드 레일 위에서의 제 2 가이드 레일의 이동제어를 더하여 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 커팅 플로터에 있어서, 제 2 가이드 레일을 제 1 가이드 레일을 따라서 제 1 방향으로 이동시킬 때의 제 1 가이드 레일에 대한 제 2 가이드 레일의 이동경로가 원하는 이동경로에 대해서 제 1 방향과 직교하는 방향으로 벗어나는 정도를 나타내는 제 1 가이드 레일 이탈량을 측정하는 제 1 방향 이탈 검출수단(예를 들어, 실시형태에서의 변위 센서(101), Y방향 지그(104))을 구비하고, 가공제어수단은, 제 1 가이드 레일 위에서의 제 2 가이드 레일의 이동제어에 있어서 제 1 가이드 레일 이탈량을 보정하도록 제 2 가이드 레일 위에서의 캐리지의 이동제어를 더하여 제어하는 것이 바람직하다.

그리고, 제 1 및 제 2 가이드 레일은 직선 위로 연장되어 설치되고, 제 1 방향 이탈 검출수단은 제 1 가이드 레일의 휘어짐을 측정하며, 제 2 방향 이탈 검출수단은, 제 2 가이드 레일의 휘어짐을 측정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 커팅 플로터에 있어서는, 캐리지를 제 2 가이드 레일을 따라서 이동시킬 때의 이동경로로부터 원하는 이동경로에 대한 제 2 방향과 직교하는 방향의 이탈을 검출하는 제 2 방향 이탈 검출수단이 설치되고, 그러한 이탈을 보정하도록 제 2 가이드 레일을 제 1 가이드 레일에 대하여 제 1 방향으로 이동시키는 제어를 더욱 행한다. 이에 의해, 캐리지를 지지하는 제 2 가이드 레일의 휘어짐을 절삭가공 전에 측정하고, 그 측정결과에 근거하여 제 2 가이드 레일의 제 1 가이드 레일에 대한 상기 제 1 방향으로의 이동을 제어하여, 가공구의 피가공 매체에 대한 이동을 보정할 수 있게 되므로, 캐리지를 지지하는 제 2 가이드 레일에 휘어짐 등이 존재하는 경우에도 그 휘어짐에 의한 절삭가공의 품질열화를 방지할 수 있다.

또한, 제 2 가이드 레일을 제 1 가이드 레일을 따라서 이동시킬 때의 이동경로로부터 원하는 이동경로에 대한 제 1 방향과 직교하는 방향의 이탈을 검출하는 이탈 검출수단이 설치되고, 그 제 1 방향과 직교하는 방향의 이탈을 보정하도록 캐리지를 제 2 가이드 레일을 따라서 제 2 방향으로 이동시키는 제어를 더욱 행한다. 이에 의해, 제 2 가이드 레일을 지지하는 제 1 가이드 레일에 휘어짐 등이 존재하는 경우에도 휘어짐에 의한 절삭가공의 품질열화를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 커팅 플로터를 나타내는 사시도이다.
도 2는 상기 커팅 플로터에 설치된 엔드밀의 길이방향으로 연장되는 방향으로 절단했을 때의 부분단면도이며, 엔드밀에 의해 피가공 매체를 절삭하고 있는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3 은 상기 커팅 플로터에 의한 절삭가공 제어구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 상기 커팅 플로터에 X 및 Y방향 지그와 변위 센서를 부착한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5의 (a)는 변위 센서를 나타내는 사시도이다. 도 5의 (b)는 센서 지지부재에 변위 센서가 설치되고, 센서 지지부재가 슬라이더 위에 설치되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 상기 커팅 플로터에 있어서 X방향 지그를 이용하여 Y바의 X축 방향의 휘어짐을 측정하는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7의 (a)는 X축 방향으로 휘어져 있는 Y바의 휘어짐을 변위 센서를 이용하여 측정하는 모습을 나타낸 상면도이다. 도 7의 (b)는 상기 변위 센서에 의해 측정된 Y바의 휘어짐의 측정결과와 그 측정결과를 근거로 작성된 커팅 데이터를 나타내는 도면이다. 도 7의 (c)는 원하는 가공영역과 그 가공영역의 형상으로 절삭가공하기 위한 커팅 데이터를 나타내는 도면이다.
도 8은 상기 커팅 플로터에 X 및 Y방향 지그와 변위 센서를 부착하는 모습을 나타내는 상면도이다.
도 9의 (a)는 Y축 방향으로 휘어져 있는 가이드 레일의 휘어짐을 변위 센서를 이용하여 측정하는 모습을 나타낸 상면도이다. 도 9의 (b)는 상기 변위 센서에 의해 측정된 가이드 레일의 휘어짐의 측정결과와 그 측정결과를 근거로 하여 작성된 커팅 데이터를 나타내는 도면이다. 도 9의 (c)는 원하는 가공영역과 그 가공영역의 형상으로 절삭가공하기 위한 커팅 데이터를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다. 본 발명을 적용한 커팅 플로터(커팅 장치)의 일례로서, 아크릴판이나 알루미늄 복합판 등의 소재로 형성된 시트 형상의 피가공 매체를 가공 테이블에 고정 유지시키고, 이러한 피가공 매체에 대해서 엔드밀을 맞닿게 하여 상하방향으로 승강, 및 수평면 내의 직교 이축방향으로 이동시켜서 피가공 매체를 원하는 형상으로 절삭가공하는 X-Y 플로터 타입의 커팅 플로터(1)의 개략적인 구성을 도 1에 나타낸다. 이하의 설명에서는, 도 1의 지면에서의 윗 방향을 Z축 방향, 또한 도 1의 지면에 있어서 오른쪽 아랫 방향(후술하는 Y바(32)에 평행한 방향)을 Y축 방향, 도 1의 지면에서의 왼쪽 아랫 방향(후술하는 가이드 레일(31)에 평행한 방향)을 X축 방향으로 한다.

커팅 플로터(1)는, 피가공 매체(2)를 고정 유지하는 가공 테이블(20)과, 가공 테이블(20)을 수평으로 유지하는 동시에 각 기구의 설치 베이스가 되는 본체 프레임(10)과, 가공 테이블(20)의 위쪽에 X축 방향(전후 방향)으로 이동 가능하게 지지되어, 후술하는 X축 구동기구(35)에 의해 X축 방향으로 이동 가능한 X축 캐리지(30)와, 후술하는 Y바(32)를 따라서 Y축 방향(좌우 방향)으로 이동 가능하게 지지되어, 후술하는 Y축 구동기구(45)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능한 절삭 유닛(40)과, X축 캐리지(30)의 수평이동 및 후술하는 엔드밀(43)의 상하이동을 제어하고, 그 제어에 의해 가공 테이블(20)에 고정 유지된 피가공 매체(2)의 절삭가공을 제어하는 컨트롤 유닛(50) 등에 의해 구성된다.

가공 테이블(20)은, 평탄면을 가지는 지지판(21)과, 지지판(21)의 아랫면측에 설치된 감압실(22)과, 감압실(22)의 공기를 배기하여 감압실(22)을 부압(負壓)으로 설정할 수 있는 진공 블로어(23)와, 가공 테이블(20) 위쪽에서 봤을 때의 중앙 부분에 설치되어 그 윗면에 시트 형상의 피가공 매체(2)를 올려놓고 고정 유지할 수 있는 직사각형의 진공 테이블(24)과, 진공 테이블(24)의 윗면을 덮도록 놓여서 피가공 매체(2)를 지지하는 두께가 3㎜ 정도인 2장의 펠트(25) 등에 의해 구성되어 있다(도 1 및 도 2를 참조).

지지판(21)의 윗면에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 후술하는 X방향 지그(103) 및 Y방향 지그(104)의 다리부를 올려놓기 위한 재치부(21a, 21b)가 설치되어 있다. 또한, 진공 테이블(24)에는, 상하로 관통하는 미세한 공기구멍(미도시)이 다수개 형성되고, 그 공기구멍과 감압실(22)은 진공 테이블(24)의 아랫면측에 설치되며, 진공 테이블(24)의 윗면이 2장의 시트 형상의 펠트(25)로 덮인 구성으로 함으로써, 공기구멍 및 펠트(25)를 통해서 상하 방향으로 공기를 통과시킬 수 있게 되어 있다. 따라서, 진공 블로어(23)에 의해 감압실(22)을 부압으로 설정함으로써, 피가공 매체(2)를 진공 테이블(24)에 진공 흡착시켜 고정 유지할 수 있게 되어 있다.

X축 캐리지(30)는, 지지판(21)의 윗면에 X축 방향으로 평행하게 연장되어 설치되는 좌우 한쌍의 가이드 레일(31, 31)과, Y축 방향으로 연장되도록 설치되어 가이드 레일(31, 31)에 X축 방향으로 이동 가능하게 유지되어 있는 Y바(32)와, 가이드 레일(31, 31)에 각각 끼워 맞추어져 Y바(32)의 왼쪽 단부 및 오른쪽 단부를 고정시키기 위한 슬라이드 블록(33, 34)과, Y바(32)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동기구(35)에 의해 구성되어 있다. 가이드 레일(31)은, 직동(直動) 가이드 또는 리니어 가이드라고도 불리는 직동 축받침의 지지 레일이 이용되고 있다. Y바(32)는, 알루미늄재를 사용하여 막대 형상으로 연장되도록 형성되고, 지지판(21)의 위쪽에 걸쳐진 상태로 X축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 지지되어 있다. X축 구동기구(35)는 가공 테이블(20)의 아랫면측에 가이드 레일(31)과 평행하게 전후로 연장되어 배치된 볼나사(미도시)와, 볼나사를 회전 구동시키는 서보모터(미도시)와, 볼나사에 끼워 맞추어져 지지되어 X축 캐리지(30)에 고정된 볼너트에 의해 구성되어 있고, 서보모터를 회전 구동시킴으로써 Y바(32) 및 슬라이드 블록(33, 34)을 X축 방향으로 이동시킬 수 있게 되어 있다.

절삭 유닛(40)은 도 1, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, Y바(32)의 앞면에 Y축 방향으로 연장되도록 고정된 Y축 가이드 레일(32a)에 끼워 맞추어져 좌우로 슬라이드 이동 가능하게 지지된 슬라이더(41)와, 슬라이더(41)의 앞면측에 착탈 가능하게 지지되어 후술하는 엔드밀(43)을 그 길이방향으로 연장되는 축을 중심으로 해서 회전구동시키는 회전구동부(42)와, 회전구동부(42)의 하부에 착탈 가능하게 구성되어 피가공 매체(2)를 절삭할 수 있는 엔드밀(43)과, 슬라이더(41)를 Y축 방향으로 이동할 수 있는 Y축 구동기구(45)와, 회전구동부(42)에 의해 엔드밀(43)을 회전시키는 동시에, 엔드밀(43)을 회전구동부(42)에 대하여 상하방향으로 이동시킬 수 있는 절삭구동기구(46)를 구비하여 구성되어 있다. 슬라이더(41)는 그 윗면에 계합구멍(41a)을 가지고, 후술하는 센서 지지부재(102)의 돌기부를 계합구멍(41a)에 끼워 맞춤으로써 캐리지 형상 측정기구(100)(후에 상술함)를 슬라이더(41)에 설치할 수 있게 되어 있다. 또한, 엔드밀(43)은 회전구동부(42)에 대해서 상하 이동할 수 있게 되어 있고, 절삭구동기구(46)가 회전구동부(42)를 이용하여 엔드밀(43)을 회전시키고, 회전시킨 엔드밀(43)을 피가공 매체(2)에 눌러 이동시킴으로써 피가공 매체(2)의 절삭가공을 할 수 있게 되어 있다. 한편, 회전구동부(42)에는, 엔드밀(43)뿐만 아니라 커터날 등을 착탈하는 것도 가능하게 되어 있다.

Y축 구동기구(45)는, Y바(32)의 좌단측과 우단측에 각각 회전 가능하게 설치된 구동 풀리(미도시) 및 종동(從動) 풀리(미도시)와, 구동 풀리를 회전구동시키는 서보모터(미도시)와, 구동 풀리와 종동 풀리에 감겨진 단이 없는 벨트 형상의 구동벨트(미도시)에 의해 구성되고, 구동벨트의 중간부에 슬라이더(41)를 고정하도록 구성되어 있다. 한편, 구동벨트의 내주면에는 다수의 톱니가 형성된 타이밍 벨트, 구동 풀리 및 종동 풀리에는 타이밍 풀리가 사용되어 절삭 유닛(40)의 이동(이동방향, 이동속도, 좌우방향 위치 등)을 미세하게 제어할 수 있게 되어 있다.

컨트롤 유닛(50)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 절삭형상 데이터 판독부(52)와, 절삭형상 설정부(53)와, 구동제어부(54)와, 입력부(55)와, 표시부(56) 등에 의해 구성되어 있다. 절삭형상 데이터 판독부(52)는, 소정의 가공 프로그램 및 유저에 의해 입력된 원하는 가공형상(이하, 가공형상 데이터라고 함)을 판독하고, 가공형상 데이터를 절삭형상 설정부(53)에 송신하도록 구성된다. 절삭형상 설정부(53)는, 절삭형상 데이터 판독부(52)로부터 수신된 가공형상 데이터를 참조하여 피가공 매체(2)를 절삭가공할 때 사용되는 커팅 데이터(형상 데이터)를 작성하여, 작성된 커팅 데이터를 구동제어부(54)에 송신한다. 구동제어부(54)는 커팅 플로터(1)의 각 축 구동기구를 포함하는 장치 전체를 제어할 수 있어, 절삭형상 설정부(53)로부터 수신된 커팅 데이터에 근거하여 상술한 X축 구동기구(35), Y축 구동기구(45) 및 절삭 구동기구(46) 등의 작동을 제어함으로써, X축 캐리지(30) 및 절삭 유닛(40)의 수평이동과 엔드밀(43)의 상하이동을 제어하고, 이러한 제어에 의해 가공 테이블(20)에 고정 유지된 피가공 매체(2)를 절삭가공할 수 있게 되어 있다.

입력부(55)는 유저가 커팅 플로터(1)를 작동시키기 위한 지시를 입력하기 위하여 설치된 터치 패널이며, 유저는 입력부(55)를 통하여 절삭 순서의 지시(예를 들어, 시계방향 또는 반시계 방향으로 절삭가공을 하게 하는 지시나, 절삭속도, 엔드밀의 피가공 매체에 대한 미는 힘 등의 절삭조건의 지시)를 하는 동시에, 슬라이더(41)를 Y축 방향으로, 그리고 Y바(32)를 X축 방향으로 왕복이동시켜서 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 형상 측정도 할 수 있게 되어 있다(후에 상술함). 또한, 표시부(59)는 상기 절삭조건이나 절삭형상, 커팅 플로터(1)의 작동결과를 표시하는 디스플레이로서 사용된다.

그런데, 상술한 가이드 레일(31) 및 Y바(32)는 똑바로 연장되는 막대 형상으로 형성되어 있지만, 그 제조단계에서 미세한 휘어짐(진직도 공차)이 발생하는 경우가 있다. 예를 들어, Y바(32)에서는 길이가 1m 정도의 것에서 0.9㎜ 정도의 휘어짐이 발생하는 것도 있다. 이러한 휘어짐을 가지는 가이드 레일(31), Y바(32)를 사용하여 절삭가공을 하면, 절삭 유닛(40)을 똑바로 X방향 및 Y방향으로 이동시킬 수가 없어, 가공형상 데이터의 형상으로 절삭가공을 할 수 없게 되는 등의 절삭가공의 품질이 열화되는 문제가 발생한다.

그래서, 본 실시형태에서의 커팅 플로터(1)에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 캐리지 형상 판독부(51) 및 캐리지 형상 측정기구(100)가 설치되고, 커팅 플로터(1)의 제조후 출하전에, 캐리지 형상 측정기구(100)에 의해 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐을 측정하고, 이러한 측정결과를 근거로 하여 가공형상 데이터를 보정함으로써, 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐이 실제 절삭가공에 영향을 미치지 않도록 할 수 있게 되어 있다. 다음에서 캐리지 형상 판독부(51) 및 캐리지 형상 측정기구(100)의 구성에 대하여 설명한다.

캐리지 형상 판독부(51)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 컨트롤 유닛(50)에 설치되고, 캐리지 형상 측정기구(100)에 의해 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐(이하, 캐리지 형상 데이터라고 함)을 판독하여, 판독한 캐리지 형상 데이터를 절삭형상 설정부(53)에 송신하도록 구성되어 있다. 절삭형상 설정부(53)는, 그 캐리지 형상 데이터를 이용하여 절삭형상 데이터 판독부(52)로부터 수신된 가공형상 데이터를 보정하여 커팅 데이터를 작성한다(후에 상술함).

캐리지 형상 측정기구(100)는, 도 4, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐을 측정하는 변위 센서(101)와, 변위 센서(101)에 설치된 볼록부(101a)와 끼워 맞추기 위한 끼워맞춤구멍(102a, 102b) 및 돌기부(미도시)를 가지는 센서 지지부재(102)와, Y축 방향으로 연장되도록 배치할 수 있게 구성되는 X방향 지그(103)와, X축 방향으로 연장되도록 배치할 수 있게 구성되는 Y방향 지그(104)에 의해 구성되어 있다. 센서 지지부재(102)의 끼워맞춤구멍(102a, 102b)에 변위 센서(101)의 볼록부(101a)를 끼워맞춤으로써 변위 센서(101)를 센서 지지부재(102)에 고정 지지시킬 수 있게 되어 있는 동시에, 센서 지지부재(102)의 돌기부(미도시)를 슬라이더(41)의 계합구멍(41a)에 계합시킴으로써 변위 센서(101) 및 센서 지지부재(102)를 슬라이더(41)에 고정 지지할 수 있게 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서의 변위 센서(101)는, 접촉식 변위 센서(101)이며, 대상물을 측정할 때에는 막대형상으로 연장되는 측정부(101b)의 선단을 대상물에 맞닿게 함으로써 변위를 측정할 수 있게 되어 있다. 한편, 여기에서 사용하는 변위 센서는 접촉식 변위 센서(101)로 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 다이얼 게이지식, 그리고 소용돌이 전류식, 광학식, 에어 센서 등 비접촉식의 변위 센서를 사용하여도 좋다.

X방향 지그(103)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, Y방향 지그(104)를 고정하기 위한 구멍부(103a)를 가지고, Y방향 지그(104)의 길이방향으로 연장되는 일단에 설치된 볼록부(미도시)를 구멍부(103a)에 끼워맞춤으로써, 도 4와 같이 Y방향 지그(104)를 X방향 지그(103)에 고정할 수 있게 되어 있다. 지그(103, 104)는 길이방향으로 연장되는 양단부에 다리부를 가지고, 지그(103, 104)의 길이방향으로 연장되는 막대형상 부분의 아랫면이 피가공 매체(2) 및 지지판(21) 등에 접촉하지 않게 되어 있다. 또한, 지그(103, 104)의 길이방향으로 연장되는 막대형상 부분의 XY평면과 직교하는 면(측면)에 변위 센서(101)의 측정부(101b)의 선단이 접촉하도록 되어 있다.

이상과 같이 구성되는 커팅 플로터(1) 및 캐리지 형상 측정기구(100)를 사용하여 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐을 측정하고, 그 측정결과를 실제 절삭가공에 반영시키는 방법에 대하여 다음에서 설명한다. 우선, Y축 방향으로 연장되어 설치되는 Y바(32)의 휘어짐을 측정하고, 그 측정결과를 반영시키는 방법을 설명한다. 사전준비로서, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 센서 지지부재(102)의 돌기부(미도시)를 슬라이더(41)의 계합구멍(41a), 변위 센서(101)의 볼록부(101a)를 센서 지지부재(102)의 끼워맞춤구멍(102a)에 끼워맞추고, 변위 센서(101)를 그 측정부(101b)의 선단이 X축 양의 방향을 향하도록 설치한다. 그리고, 도 6에 나타내는 바와 같이, X방향 지그(103)를 그 일단에 설치된 다리부가 재치부(21a)의 윗면에 놓이도록 배치하고, 변위 센서(101)의 측정부(101b)의 선단이 X방향 지그(103)의 측면에 맞닿도록 위치를 미세 조정한다.

다음에서 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, Y바(32)가, 그 왼쪽 단부가 길이(e1), 오른쪽 단부가 길이(e2)만큼 X축 음의 방향으로 휘어져 있는 경우에 대해서 설명한다. 우선, 상기와 같이 X방향 지그(103)를 배치한 상태에서 전원 스위치를 켠 후, 입력부(55)를 조작하여 슬라이더(41)를 Y축 방향으로 왕복이동시켜서 Y바(32)의 휘어짐을 측정한다. 슬라이더(41)를 Y축 방향으로 왕복이동시키면, 슬라이더(41)에 고정 지지된 변위 센서(101)도 Y축 방향으로 왕복이동하고, 변위 센서(101)는, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 왼쪽 단부가 길이(e1), 오른쪽 단부가 길이(e2)만큼 X축 음의 방향으로 휘어져 있는 형상의 Y바 형상 측정결과(121)를 캐리지 형상 데이터로서 출력한다. 캐리지 형상 판독부(51)는 그 캐리지 형상 데이터(Y바 형상 측정결과(121))를 판독하여, 절삭형상 설정부(53)에 송신한다.

여기에서, 예를 들어 가공형상 데이터(원하는 가공형상)가 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같은 Y축 방향에 평행한 직선(122)인 경우에는, 그대로 절삭가공하면 Y바(32)의 휘어짐의 영향을 받아서 Y바 형상 측정결과(121)와 같은 형상으로 절삭되어 버린다. 이러한 사태를 방지하기 위하여, 절삭형상 설정부(53)는 원하는 직선(122)에 대한 Y바 형상 측정결과(121)의 X축 방향의 휘어짐의 변위를 계산하고, 왼쪽 단부가 길이(e1), 오른쪽 단부가 길이(e2)만큼 X축 양의 방향으로 휘어져 있는 커팅 데이터(123)를 작성한다. 그리고, 구동제어부(54)의 제어에 의해 커팅 데이터(123)에 근거하여 피가공 매체(2)를 절삭가공하면, Y바(32)의 휘어짐이 커팅 데이터(123)에 의해 상쇄되어, 직선(122)과 같이 절삭가공할 수 있다. 이와 같이, 가공형상 데이터(원하는 가공형상)를 보정하여 커팅 데이터(123)를 작성함으로써, Y바(32)의 휘어짐의 영향을 받지 않고 절삭가공할 수 있게 되어, 예를 들어 원하는 가공영역이 영역(131)과 같은 직사각형인 경우에는, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같은 커팅 데이터(132)를 작성하여 절삭가공함으로써, 결과적으로 영역(131)과 같이 절삭가공할 수 있게 된다. 또한, 원하는 가공영역이 영역(161)과 같은 직각삼각형인 경우에는, 커팅 데이터(162)를 작성하여 절삭가공함으로써, 결과적으로 영역(161)과 같이 절삭가공할 수 있게 된다.

다음으로, X축 방향으로 연장되어 설치되는 가이드 레일(31)의 휘어짐을 측정하고, 그 측정결과를 절삭가공에 반영시키는 방법을 설명한다. 우선, 도 5 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 변위 센서(101)의 볼록부(101a)를 센서 지지부재의 끼워맞춤구멍(102b)에 끼워맞춤으로써, 변위 센서(101)를 그 측정부(101b)의 선단이 Y축 양의 방향을 향하도록 부착한다. 그리고, Y방향 지그(104)를, 그 길이방향으로 연장되는 일단에 설치된 볼록부(미도시)를 X방향 지그(103)의 구멍부(103a)에 끼워맞추어 고정하는 동시에, 타단에 설치된 다리부가 재치부(21b)(도 1을 참조)에 놓이도록 배치하고, 변위 센서(101)의 측정부(101b)의 선단이 Y방향 지그(104)의 측면에 맞닿도록 위치를 미세조정한다.

다음에서, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가이드 레일(31)이, 그 상단부가 길이(e3)만큼 Y축 음의 방향으로, 하단부가 갈이(e4)만큼 Y축 양의 방향으로 휘어져 있는 경우에 대하여 설명한다. 우선, 상기와 같이 Y방향 지그(104)를 배치한 상태에서, 입력부(55)를 조작하여 슬라이더(41)를 X축 방향으로 왕복이동시켜서 가이드 레일(31)의 휘어짐을 측정한다. 슬라이더(41)를 X축 방향으로 왕복이동시키면, 슬라이더(41)에 고정 지지된 변위 센서(101)도 X축 방향으로 왕복이동하고, 변위 센서(101)는 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상단부가 길이(e3)만큼 Y축 음의 방향으로, 하단부가 길이(e4)만큼 Y축 양의 방향으로 휘어져 있는 형상의 가이드 레일 형상 측정결과(141)를 캐리지 형상 데이터로서 출력한다. 캐리지 형상 판독부(51)는, 그 캐리지 형상 데이터(가이드 레일 형상 측정결과(141))를 판독하여, 절삭형상 설정부(53)에 송신한다.

그리고, Y바(32)의 휘어짐을 측정한 경우와 마찬가지로, 절삭형상 설정부(53)는 직선(142)에 대한 가이드 레일 형상 측정결과(141)의 Y축 방향의 휘어짐의 변위를 계산하여, 상단부가 길이(e3)만큼 Y축 양의 방향으로, 하단부가 길이(e4)만큼 Y축 음의 방향으로 휘어져 있는 커팅 데이터(143)를 작성한다. 그리고, 구동제어부(54)의 제어에 의해 커팅 데이터(143)에 근거하여 피가공 매체(2)를 절삭가공하면, 가이드 레일(31)의 휘어짐이 커팅 데이터(143)에 의해 상쇄되어, 직선(142)과 같이 절삭가공할 수 있다. 이와 같이, 가공형상 데이터(원하는 가공형상)를 보정하여 커팅 데이터(143)를 작성함으로써 가이드 레일(31)의 휘어짐의 영향을 받지 않고 절삭가공할 수 있게 되어, 예를 들어 원하는 가공영역이 영역(151)과 같은 직사각형인 경우에는, 도 9의 (c)에 나타내는 바와 같은 커팅 데이터(152)를 작성하여 절삭가공함으로써, 결과적으로 영역(151)과 같이 절삭가공할 수 있게 된다. 또한, 원하는 가공영역이 영역(171)과 같은 직각삼각형인 경우에는, 커팅 데이터(172)를 작성하여 절삭가공함으로써, 결과적으로 영역(171)과 같이 절삭가공할 수 있게 된다.

이상과 같이, 슬라이더(41)에 변위 센서(101)를 부착하고, 지그(103, 104)를 이용하여 취득한 캐리지 형상 데이터는 캐리지 형상 판독부(51)에 저장되며, 캐리지 형상 데이터가 저장된 후에는, 항상 절삭형상 설정부(53)가 가공형상 데이터(원하는 가공형상)를 캐리지 형상 데이터에 의해 보정하여 절삭가공하도록 작동된다. 단, 캐리지 형상 데이터는, 상기와 같이 캐리지 형상 측정기구(100)를 이용함으로써, 수시로 갱신할 수 있게 되어 있다. 예를 들어, 오랜 기간 동안 커팅 플로터(1)를 계속해서 사용하여 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 형상이 변한 경우에는, 다시 캐리지 형상 측정기구(100)를 이용하여 캐리지 형상 판독부(51)의 캐리지 형상 데이터를 갱신함으로써, 가이드 레일(31) 또는 Y바(32)의 형상 변화에 의해 가공품질이 열화되는 문제를 완전히 없앨 수 있다.

이상, 본 실시형태에서의 커팅 플로터(1)에 있어서는, 캐리지 형상 측정기구(100)에 의해 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐을 측정하고, 이러한 측정결과를 이용하여 가공형상 데이터(원하는 가공형상)를 보정해서 작성한 커팅 데이터에 근거하여 절삭가공함으로써, 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐(진직도 공차)의 영향을 받아서 가공물의 품질이 열화되는 문제를 해소할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 커팅 플로터(1)의 제조후 출하전에, 캐리지 형상 측정기구(100)를 이용하여 캐리지 형상 판독부(51)의 캐리지 형상 데이터를 갱신하는 예에 대해서 나타내었지만, 캐리지 형상 데이터를 갱신하는 타이밍은 커팅 플로터(1)의 제조후 출하전으로 한정되지 않고, 예를 들어 전원 스위치를 켤 때마다 매회 실행하여도 좋고, 커팅 플로터(1)를 보수할 때에 실행하여도 좋다.

그리고, 본 실시형태에서의 캐리지 형상 측정기구(100)에서는, 변위 센서를 이용하여 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐을 측정하는 예에 대해서 나타내었지만, 휘어짐을 측정하는 기기로서 반드시 변위 센서를 이용해야만 하는 것은 아니며, 예를 들어 레이저 측장기, 진직도 측정기 등을 이용하여도 좋다.

더욱이, 캐리지 형상 측정기구(100) 및 캐리지 형상 판독부(51)를 이용하여서 가이드 레일(31) 및 Y바(32)의 휘어짐을 보정하여 절삭가공하는 것을 특징으로 하는 본 발명은, 상술한 실시형태뿐만 아니라, 예를 들어 피가공 매체 구동형 등의 다른 종류의 커팅 플로터 또는 프린터 장치에 적용시킬 수 있다.

예를 들어, 위쪽(Z축 양의 방향)으로부터 엔드밀(43)을 피가공 매체(2)에 눌러서 절삭가공하는 타입의 커팅 플로터(1)가 아니라, 피가공 매체(2)를 그 가공면이 가로방향(XY평면에 대하여 평행한 방향)을 향하도록 흡착 유지시키고, 가로방향으로부터 엔드밀(43)을 눌러서 절삭가공하는 타입의 커팅 플로터 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.

1: 커팅 플로터
2: 피가공 매체
20: 가공 테이블(매체지지수단)
31: 가이드 레일(제 1 가이드 레일)
32: Y바(제 2 가이드 레일)
41: 슬라이더(캐리지)
43: 엔드밀(가공구)
50: 컨트롤 유닛(가공제어수단)
101: 변위 센서(제 1 방향 이탈 검출수단, 제 2 방향 이탈 검출수단)
103: X방향 지그(제 2 방향 이탈 검출수단)
104: Y방향 지그(제 1 방향 이탈 검출수단)

Claims (3)

1. 시트 형상의 피가공 매체를 지지하는 지지면을 가지는 매체지지수단과,
   상기 매체지지수단에 상기 지지면에 대하여 평행한 제 1 방향으로 연장되어 설치된 제 1 가이드 레일과,
   상기 제 1 가이드 레일을 따라서 상기 제 1 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 지지면에 대하여 평행하며 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 연장되어 설치된 제 2 가이드 레일과,
   상기 제 2 가이드 레일을 따라서 상기 제 2 방향으로 이동 가능하게 설치된 캐리지와,
   상기 캐리지에 상기 지지면에 대하여 수직인 제 3 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 피가공 매체를 절삭가공하는 가공구와,
   상기 제 2 가이드 레일을 상기 제 1 가이드 레일을 따라서 상기 제 1 방향으로 이동시키는 제어와, 상기 캐리지를 상기 제 2 가이드 레일을 따라서 상기 제 2 방향으로 이동시키는 제어와, 상기 가공구를 상기 캐리지에 대하여 상기 제 3 방향으로 이동시키는 제어를 하고, 상기 가공구에 의해 상기 피가공 매체를 절삭가공시키는 가공제어수단을 구비한 커팅 플로터에 있어서,
   상기 캐리지를 상기 제 2 가이드 레일을 따라서 상기 제 2 방향으로 이동시켰을 때의 상기 제 2 가이드 레일에 대한 상기 캐리지의 이동경로가 원하는 이동경로에 대하여 상기 제 2 방향과 직교하는 방향으로 벗어나는 정도를 나타내는 제 2 가이드 레일 이탈량을 측정하는 제 2 방향 이탈 검출수단을 구비하고,
   상기 가공제어수단은, 상기 제 2 가이드 레일 위에서의 상기 캐리지의 이동제어에 있어서 상기 제 2 가이드 레일 이탈량을 보정하도록 상기 제 1 가이드 레일 위에서의 상기 제 2 가이드 레일의 이동제어를 더하여 제어하는 것을 특징으로 하는 커팅 플로터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 가이드 레일을 상기 제 1 가이드 레일을 따라서 상기 제 1 방향으로 이동시켰을 때의 상기 제 1 가이드 레일에 대한 상기 제 2 가이드 레일의 이동경로가 원하는 이동경로에 대하여 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 벗어나는 정도를 나타내는 제 1 가이드 레일 이탈량을 측정하는 제 1 방향 이탈 검출수단을 구비하고,
   상기 가공제어수단은, 상기 제 1 가이드 레일 위에서의 상기 제 2 가이드 레일의 이동제어에 있어서 상기 제 1 가이드 레일 이탈량을 보정하도록 상기 제 2 가이드 레일 위에서의 상기 캐리지의 이동제어를 더하여 제어하는 것을 특징으로 하는 커팅 플로터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 가이드 레일은 직선 위로 연장되어 설치되고,
   상기 제 1 방향 이탈 검출수단은 상기 제 1 가이드 레일의 휘어짐을 측정하며,
   상기 제 2 방향 이탈 검출수단은 상기 제 2 가이드 레일의 휘어짐을 측정하는 것을 특징으로 하는 커팅 플로터.

Images