KR20130100403A - 이형 연마 시 기구 오차 보정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

이형 연마 중에 기구적 오차를 보정하는 방법 및 장치가 개시된다. 패널 연마 장치의 기구적 오차에 상응하여 하나 이상의 변곡점 노드를 포함하는 이형 연마 부분의 시작점과 종료점에서의 연마휠의 보정위치를 설정하는 보정위치 설정부 및 설정된 보정위치에 따라 변곡점 노드에서의 연마휠의 위치를 보간하여 가공 프로그램 중 이형 연마 부분에서의 명령어를 수정하는 프로그램 수정부를 포함하는 기구 오차 보정 장치에 의하면, 그루브 홈을 가지는 연마휠을 이용한 이형 연마 시에 연마 장치 내 부품들의 기구적 오차를 보정하는 효과가 있다.

Description

이형 연마 시 기구 오차 보정 방법 및 장치{Method and device for compensating geometrical error during irregular shape grinding}

본 발명은 이형 연마 중에 기구적 오차를 보정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 전자제품에 터치에 의한 기능 수행 방법이 보급화됨에 따라 액정 디스플레이 패널이 터치 패널로서 기능하고 있으며, 이로 인해 종래 표시창으로 사용하였던 저렴하고 제작이 간편한 아크릴 등의 합성수지 재질은 스크래치 문제, 열에 대한 취약성, 낮은 투과율, 휘도 유지를 위한 배터리 소모 문제 등으로 인해 사용이 어려워졌다.

이에 따라 강화 유리가 커버 글래스(cover glass)로서 액정 디스플레이 패널 등과 같은 터치 패널에 사용되고 있어, 액정 디스플레이 패널뿐만 아니라 강화 유리와 같은 커버 글래스 역시 코너 부분(이웃하는 에지가 만나는 부분)에 대해서도 종전의 모따기(코너컷) 대신에 제품의 형상에 맞는 곡선 가공 등을 통해 이형(異形) 연마를 필요로 하고 있다.

도 1은 일반적인 패널 연마 장치의 개략적인 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 지지테이블 평탄도 오차에 따른 패널 연마 편차의 예시도이며, 도 3은 스핀들 혹은 연마휠의 직각도 오차에 따른 패널 연마 편차의 예시도이다.

도 1을 참조하면, 패널 연마 장치(10)는 로딩부(13)에서 로딩되어 적재된 패널(1)을 지지하고 언로딩부(14)에서 언로딩되도록 제1 주행축(15)을 따라 왕복 이동이 가능한 지지테이블(11)과, 지지테이블(11)이 이동하거나 정지한 동안에 회전축을 중심으로 회전하면서 제2 주행축(16)을 따라 이동하면서 패널(1)의 에지 및 코너(서로 이웃하는 에지가 만나는 부분)에 대하여 표면에 형성되어 있는 그루브 홈(21, 22)을 이용하여 연마를 수행하는 연마휠(12)을 포함한다. 지지테이블(11)은 로딩된 패널(1)을 소정 각도만큼 회전시킬 수도 있다. 그리고 연마휠(12)은 예를 들어 스핀들 모터와 같은 구동모터(미도시)에 의해 회전축(스핀들 축)을 중심으로 소정의 RPM으로 고속 회전하여 연마를 수행한다.

이러한 패널 연마 장치(10)에서 지지테이블(11)의 평탄도 오차가 발생하는 경우가 도 2에 예시되어 있다. 패널(1)의 장변(A면, C면)에서는 상면이 일 대각선 방향으로 사선 연마가 이루어지고 하면은 상면과 반대 방향으로 사선 연마가 이루어지게 되며, 단변(B면, D면)에서는 상면이 미연마(혹은 과연마)되고 하면이 과연마(혹은 미연마)되어, 제품에 요구되는 연마 스펙을 만족시키지 못하게 될 수 있다. 연마 스펙을 만족시키기 위해서 요구되는 지지테이블(11)의 평탄도 오차는 통상적으로 수~수백 um 단위로 매우 미세한 값이다.

또한, 도 1에서는 연마휠이 하나인 경우가 예시되어 있으나, 필요에 따라 복수의 연마휠이 구비되어 있을 수 있다. 이 때 한 쌍의 장변 혹은 한 쌍의 단변을 동시에 연마하게 되는 경우에는 하나의 지지테이블(11)에 대하여 복수의 연마 위치가 존재하게 되고, 이들 연마 위치에 대하여 모두 제품에 요구되는 연마 스펙을 만족시키기 위해 수~수백 um 단위의 평탄도 오차만을 가지도록 조립한다는 것은 매우 어려우며, 파트 가공 시 정밀 가공을 해야 하기 때문에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 패널 연마 장치(10)의 연마휠(12a, 12b, 통칭하여 12라 함) 혹은 연마휠(12)을 회전시키기 위한 구동모터(23a, 23b)의 직각도가 360도 방향 중에서 어느 하나의 부분에서라도 직각이 되지 않는다면(도 3 참조), 패널의 각 면(A, B, C, D면)과 연마휠(12)의 그루브 홈(21, 22)의 높이 차이로 인해 상면과 하면의 연마폭에 있어 차이가 발생하게 된다. 예를 들어, 패널의 단변 중 하나(B면)에서는 상면 미연마, 하면 과연마가 발생하고, 단변 중 다른 하나(D면)에서는 상면 과연마, 하면 미연마가 발생하게 되며, 장변에서는 연마량의 편차가 발생할 수 있다.

이러한 패널 연마 장치에서 연마휠 혹은 스핀들을 조립할 때 직각을 정확히 맞추는 것은 불가능하며, 이를 보완하기 위한 추가 설계가 필요하게 되며, 정밀 가공을 수행해야 하기 때문에 역시 많은 비용이 발생하는 문제점이 있다.

공개특허 10-2003-0076790호(엘지필립스 엘시디)에는 연마장비에 내재된 카메라를 통해 단위 액정 패널의 연마면에 대한 연마화상을 추출하고 이를 기준화상과 비교하여 오차값만큼 단위 액정 패널을 재연마할 수 있도록 제어하는 기술이 개시되어 있으나, 1차 연마를 수행한 후 화상 비교를 통해 오차값만큼 2차 연마를 다시 수행하여 보정을 하기 때문에 연마 시간이 길어지고 2번의 연마로 인해 작업 효율성이 낮아지는 문제점이 있다.

공개특허 10-2003-0076790호

본 발명은, 그루브 홈을 가지는 연마휠을 이용한 이형 연마 시에 연마 장치 내 부품들의 기구적 오차를 보정하기 위한 이형 연마 시 기구 오차 보정 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 액정 디스플레이 패널 자체 혹은 패널 제작에 이용되는 커버 글래스 혹은 강화 유리의 이형 연마 시에 워크 테이블의 평탄도 오차와 스핀들 혹은 연마휠의 직각도 오차로 인해 발생하는 사선 연마나 상, 하면 연마폭 차이를 보정할 수 있는 이형 연마 시 기구 오차 보정 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 패널 연마 장치에 패널의 이형 연마에 관한 가공 프로그램의 전송이 가능한 기구 오차 보정 장치로서, 패널 연마 장치의 기구적 오차에 상응하여 하나 이상의 변곡점 노드를 포함하는 이형 연마 부분의 시작점과 종료점에서의 연마휠의 보정위치를 설정하는 보정위치 설정부 및 설정된 보정위치에 따라 변곡점 노드에서의 연마휠의 위치를 보간하여 가공 프로그램 중 이형 연마 부분에서의 명령어를 수정하는 프로그램 수정부를 포함하는 기구 오차 보정 장치가 제공된다.

이형 연마 부분에서의 명령어는 변곡점 노드마다 생성될 수 있다. 이형 연마 부분에서의 명령어는, 임의의 변곡점 노드에서 다음 변곡점 노드로의 헬리컬 보간 동작을 나타내는 워드와, 원호 종점의 X 좌표 및 Y 좌표와, 원호 반경을 나타내는 워드들의 조합으로 이루어진 기본 지령과, 헬리컬 보간 동작 중에 연마휠의 z축 높이를 나타내는 추가 지령을 포함할 수 있다. 추가 지령은 헬리컬 보간 동작 중에 연마수 공급 노즐의 위치를 나타내는 워드를 더 포함할 수 있다.

패널 연마 장치의 기구적 오차는 지지테이블의 평탄도 오차, 연마휠의 직각도 오차, 구동모터의 직각도 오차 중 적어도 하나일 수 있다.

패널 연마 장치에 의해 연마된 패널의 실제 연마량을 측정하고 목표 연마량과의 오차를 연마량 오차로 계산하는 연마량 오차 측정부를 더 포함하되, 기구적 오차는 연마량 오차에 상응하는 값일 수 있다.

또는 패널 연마 장치에 포함된 지지테이블, 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 기구적 오차를 측정하는 기구 오차 측정부 및 기구적 오차를 연마량 오차로 변환하는 연마량 오차 측정부를 더 포함할 수 있다. 기구 오차 측정부는 지지테이블, 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 표면에 장착된 하나 이상의 수준기 내의 기포의 위치를 촬영하고 이미지 분석을 통해 기울기를 산출하거나 지지테이블, 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 조립 상태를 촬영하고 이미지 분석을 통해 정위치와 비교하여 기울기를 산출하여 기구적 오차를 측정할 수 있다.

이형 연마 부분의 시작점 및 종료점에서의 연마휠의 보정위치는 사용자 입력부를 통해 입력받은 위치 보정값에 상응할 수 있다. 보정위치는 위치 보정값에 대하여 공구 길이 보정이 반영되어 이형 연마 과정 중에 연마휠의 실제 z축 높이를 나타내는 것일 수 있다.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 패널 연마 장치에 패널의 이형 연마에 관한 가공 프로그램의 전송이 가능한 기구 오차 보정 장치에서의 기구 오차 보정 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.

일 실시예에 따른 기구 오차 보정 방법은, 패널 연마 장치의 기구적 오차에 상응하여 하나 이상의 변곡점 노드를 포함하는 이형 연마 부분의 시작점과 종료점에서의 연마휠의 보정위치를 설정하는 단계 및 설정된 보정위치에 따라 변곡점 노드에서의 연마휠의 위치를 보간하여 가공 프로그램 중 이형 연마 부분에서의 명령어를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.

패널 연마 장치에 의해 연마된 패널의 실제 연마량을 측정하고 목표 연마량과의 오차를 연마량 오차로 계산하는 단계가 선행되되, 기구적 오차는 연마량 오차에 상응하는 값일 수 있다.

또는 패널 연마 장치에 포함된 지지테이블, 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 기구적 오차를 측정하는 단계 및 기구적 오차를 연마량 오차로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.

기구적 오차를 측정하는 단계는, 지지테이블, 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 표면에 장착된 하나 이상의 수준기 내의 기포의 위치를 촬영하고 이미지 분석을 통해 기울기를 산출하거나 지지테이블, 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 조립 상태를 촬영하고 이미지 분석을 통해 정위치와 비교하여 기울기를 산출하여 기구적 오차를 측정할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그루브 홈을 가지는 연마휠을 이용한 이형 연마 시에 연마 장치 내 부품들의 기구적 오차를 보정하는 효과가 있다. 예를 들어, 액정 디스플레이 패널 자체 혹은 패널 제작에 이용되는 커버 글래스 혹은 강화 유리의 이형 연마 시에 워크 테이블의 평탄도 오차와 스핀들 혹은 연마휠의 직각도 오차로 인해 발생하는 사선 연마나 상, 하면 연마폭 차이를 보정할 수 있다.

또한, 이형 연마 시에 헬리컬 보간을 이용하여 연마휠의 상, 하축 높이를 제어함으로써 기구적 오차를 실시간으로 보정하며, 캠 툴(CAM tool)의 커스터마이징과 공구길이 보정 기능을 함께 활용하여 일반 사용자도 Z축 보정량만을 설정하면 자동적으로 자유 곡선(spline)과 같은 이형 연마가 가능하도록 하여 프로그램 용이성과 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 패널 연마 장치의 개략적인 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 지지테이블 평탄도 오차에 따른 패널 연마 편차의 예시도,
도 3은 스핀들 혹은 연마휠의 직각도 오차에 따른 패널 연마 편차의 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 연마 장치의 기구적 오차를 보정하기 위한 기구 오차 보정 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 5는 이형 연마 보간 명령어의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 오차 보정 방법의 순서도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이형 연마를 필요로 하는 패널 및 수정된 가공 프로그램의 명령어 일부분,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 편의성이 향상된 기구 오차 보정 방법을 설명하기 위한 사용자 화면,
도 9는 공구 길이 보정 기능을 미사용한 가공 프로그램과 공구 길이 보정 기능을 사용한 가공 프로그램을 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 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 출원에서, "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.

또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에서 "패널"은 프레임 기능을 겸비하고 있는 액정 디스플레이(LCD) 패널 혹은 이러한 액정 디스플레이 패널의 커버 글래스(강화 유리) 등과 같이, 제품 규격에 따라 일정 크기로 절단되어 있으며, 절단된 에지 및 이에 이웃하는 에지가 만나는 코너 부분에 대하여 모따기(코너컷) 대신에 요구되는 제품 형상에 맞는 자유곡선 가공 등을 포함하는 이형 연마가 수행되어야 하는 평판형의 판재를 의미하는 용어로서 사용한다.

또한, "패널 연마 장치"는 도 1에 도시된 것과 같이 표면에 그루브 홈이 형성되어 있고 스핀들에 의해 소정의 RPM으로 회전함으로써 연마를 수행하는 하나 이상의 연마휠이 구비되어 있어, 패널의 각 에지 및 서로 이웃하는 에지가 만나는 코너 부분에 대한 이형 연마가 가능한 연마 장치를 의미하는 용어로서 사용한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 연마 장치의 기구적 오차를 보정하기 위한 기구 오차 보정 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 5는 이형 연마 보간 명령어의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 기구 오차 보정 장치는 연마 가공 중에 패널 연마 장치의 연마휠의 위치, 특히 연마휠의 z축(상하축) 높이의 변경이 가능한 가공 프로그램이 설치된 컴퓨팅 장치로서, 패널 연마 장치의 지지테이블, 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 기구적 오차에 상응하여 연마휠의 위치를 실시간으로 변경함으로써 기구적 오차로 인해 발생하는 연마량 오차를 보정하여 원하는 스펙의 이형 연마가 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

기구 오차 보정 장치는 패널 연마 장치에 연결되어 있으며, 통신 케이블 등을 통해 직접 연결되거나 무선 통신망 등을 통해 네트워크 연결되어 있어 패널 연마 장치로의 가공 프로그램의 전송이 가능하다.

도 4를 참조하면, 기구 오차 보정 장치(100)는 보정위치 설정부(130) 및 프로그램 수정부(140)를 포함한다. 실시예에 따라 연마량 오차 측정부(120)가 더 포함될 수 있다.

연마량 오차 측정부(120)는 패널 연마 장치에 의해 연마된 패널의 실제 연마량을 측정하고 목표 연마량과의 오차를 연마량 오차로 계산한다. 패널의 실제 연마량은 예를 들어 이미지 촬상부 및 이미지 분석부를 이용하여 연마가 수행된 패널의 에지 및 코너를 촬영한 이미지를 소정의 이미지 해석 기법(예를 들어, 에지 검출(edge detection) 등)을 통해 분석함으로써 산출될 수 있다.

여기서, 연마량 오차 계산을 위한 패널은 기구 오차 보정을 위한 시험용 패널로서, 실제 연마가 수행될 패널과 동일한 규격을 가지면서도 연마된 부분의 식별이 용이하도록 하는 표면 색상을 가지거나 표면과 내부 재질이 서로 다른 색상을 가질 수 있을 것이다.

또는 연마량 오차 측정부(120)는 패널 연마 장치에 포함된 구성요소의 기구적 오차로부터 연마량 오차를 추정할 수도 있다. 구성요소의 종류에 따라 미리 결정된 소정의 수학식 혹은 가상 시뮬레이션 등을 통해 기구적 오차로부터 목표 연마량과의 차이를 나타내는 연마량 오차를 계산할 수 있다.

이를 위해 연마량 오차 측정부(120)는 기구 오차 측정부(110)를 포함할 수 있다.

기구 오차 측정부(110)는 기구 오차 보정 장치(100)에 직접적 혹은 간접적으로 연결되거나 기구 오차 보정 장치(100)가 장착된 패널 연마 장치에 포함된 구성요소의 기구적 오차를 측정한다. 기구적 오차의 측정 대상이 되는 패널 연마 장치의 구성요소로는 지지테이블, 연마휠, 구동모터 등이 포함되며, 기구 오차 측정부(110)에서 측정하는 기구적 오차는 지지테이블의 평탄도 오차, 연마휠의 직각도 오차, 구동모터의 직각도 오차 중 적어도 하나일 수 있다.

지지테이블의 평탄도 오차는 기본적으로 수평을 유지해야 하는 지지테이블의 특성 상 지지테이블의 상면이 수평면(본 명세서에서는 xy 평면)에 대하여 기울어진 정도를 의미하며, 기울어진 각도, 기울어진 방향 등의 평탄도 오차 정보를 포함할 수 있다.

연마휠 혹은 구동모터의 직각도 오차는 기본적으로 회전축이 수평면에 대하여 직각을 유지하도록 조립되어야 하는 연마휠 및 구동모터의 특성 상 연마휠 혹은 구동모터의 회전축이 수평면에 대하여 직각으로 놓여진 경우와 비교할 때 기울어진 정도를 의미하며, 기울어진 각도, 기울어진 방향 등의 직각도 오차 정보를 포함할 수 있다.

지지테이블의 측면 혹은 상면, 연마휠 혹은 구동모터의 케이스 표면 등에 수준기(水準器)와 같이 기울기를 측정하는 장치를 장착하고, 그 기울기를 확인함으로써 수준기가 장착된 구성요소의 기구적 오차를 측정할 수 있다. 예를 들어 수준기는 수평으로 놓았을 때 유리관 내에 기포의 위치를 영점으로 하는 눈금이 새겨져 있어 그 기포의 위치를 확인함으로써 기울기 측정이 가능하다.

기울어진 방향까지 측정하고자 하는 경우 일 평면 상에서 2개의 수준기를 서로 수직하게 장착함으로써 각 방향으로의 기울기를 별도로 측정하고, 이를 조합하여 해당 평면이 전체적으로 기울어진 각도, 기울어진 방향을 계산할 수 있다.

또는 이미지 촬상부 및 이미지 분석부를 통해 지지테이블, 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 구성요소를 촬영한 이미지를 소정의 이미지 해석 기법(예를 들어, 에지 검출 등)으로 분석함으로써 기울어진 각도, 기울어진 방향 등을 계산할 수도 있다. 예를 들어, 에지 검출을 통해 이미지 내에서 각 구성요소를 식별해내고, 해당 구성요소의 위치, 각도 등이 목표로 하는 정위치와 벗어나는 정도를 계산하여 기구적 오차를 산출할 수 있다.

또는 이미지 촬상부 및 이미지 분석부를 통해 전술한 수준기를 촬영하고 수준기 내의 기포의 위치를 소정의 이미지 해석 기법을 통해 분석함으로써 해당 수준기가 장착된 구성요소의 기울어진 정도(각도, 방향 등)를 산출할 수도 있을 것이다.

보정위치 설정부(130)는 연마량 오차에 상응하여 연마휠의 보정위치를 설정한다. 연마휠의 보정위치는 연마휠의 z축 높이로서, 수평면(xy 평면)에 대한 수직방향으로의 이동된 위치이다. 예를 들어, 보정위치 설정부(130)는 이형 연마가 수행되는 에지 혹은 코너에서 이형 연마가 시작되는 시작점과 이형 연마가 종료되는 종료점에서의 연마휠의 z축 높이를 보정위치로 설정할 수 있다.

프로그램 수정부(140)는 보정위치 설정부(130)에서 설정된 보정위치에 따라 가공 프로그램 중 패널의 연마 가공 중에 연마휠의 z축 높이가 변경되는 부분, 즉 이형 연마 부분에서의 명령어를 수정한다. 그리고 이형 연마 부분에서의 명령어가 수정된 가공 프로그램을 패널 연마 장치로 전송하여 해당 가공 프로그램에 따른 패널의 이형 연마가 원활히 이루어지도록 한다.

가공 프로그램은 기구 오차 보정 장치(100)에 미리 저장되어 있는 CNC(Computerized Numerical Control)용 프로그램으로서, 패널 연마 장치의 각 구성요소는 컴퓨터 프로그래밍된 가공 프로그램에 따라 그 동작이 수치 제어되어 패널 연마가 이루어지게 된다.

이형 연마 부분에서의 명령어는 기본적으로 수치 제어 가공에서 이용되는 헬리컬 보간 지령을 기본 지령으로 하며, 이형 연마 시 연마휠의 z축 높이 변경을 추가 지령으로 한다. 연마수를 공급하는 노즐의 직선 방향 이동량이 추가 지령으로 더 부가될 수도 있다.

도 5를 참조하면, 이형 연마 부분에서의 명령어가 예시되어 있다.

이형 연마 명령어(200)는 기본 지령(210)과 추가 지령(220)을 포함하며, 추가 지령(220)은 연마휠 높이 변경에 관한 제1 추가 지령(220a)과 연마수 공급 노즐의 위치 변경에 관한 제2 추가 지령(220b)을 포함한다. 각 지령은 어드레스(address)와 데이터(data)로 구분되는 하나 이상의 워드(word)로 구성된다.

기본 지령(210)의 경우, G03, X100, Y100, R10이라는 4개의 워드로 구성되어 있으며, 4개의 워드는 각각 G, X, Y, R이라는 어드레스와, 03, 100, 100, 10이라는 데이터로 구분된다.

G03은 헬리컬 보간(원호 보간) 동작을 나타내는 워드로서, 특정 방향(예를 들면, 시계 방향 혹은 반시계 방향)으로의 동작을 나타낸다. 그리고 헬리컬 보간 수행 시 X는 원호 종점의 X 좌표, Y는 원호 종점의 Y 좌표, R은 원호 반경을 나타낸다. X, Y, R 데이터가 변경되는 경우 원호의 특성이 변화하게 되며, 곡선의 특성이 변화하는 변곡점이 나타나게 된다.

추가 지령(220)의 경우, 제1 워드(220a)인 Z10은 임의의 변곡점 노드에서 다음 변곡점 노드까지의 헬리컬 보간 중에 연마휠의 z축 높이가 10 단위길이(여기서는, mm)임을 나타내며, 제2 워드(220b)인 A10.5는 연마수 공급 노즐의 위치가 ABC 좌표계에서 A 좌표임을 나타낸다. 이러한 추가 지령(220)을 통해 이형 연마 과정에서 헬리컬 보간 중에 직선 2축의 동시 보간이 가능하게 된다.

이형 연마에 이용되는 좌표계는 예를 들어 기계 메이커에서 정한 기계 상의 기준이 되는 점을 기계 원점으로 하는 기계 좌표계, 작업자가 가공할 패널을 기준으로 설정한 점을 공작물 원점 혹은 프로그램 원점으로 하는 공작물 좌표계 혹은 프로그램 좌표계, 프로그램 좌표계를 기준으로 프로그램 안에서 새롭게 만든 좌표계인 로컬 좌표계 중 하나일 수 있으며, X, Y, A, Z는 상기 좌표계의 원점을 중심으로 하는 좌표를 나타낸다.

이형 연마의 특성 상 헬리컬 보간 지령에 의해 수평면(xy 평면) 상에서는 다양한 원호 보간이 이루어지게 되며, 수직 방향으로는 이형 연마가 시작되는 시작점에서의 연마휠 높이 및 이형 연마가 종료되는 종료점에서의 연마휠 높이를 이용하여 이형 연마 부분에 속하는 각 변곡점 노드(node)에서의 연마휠 높이를 선형 보간을 통해 계산한다. 예를 들어, 이형 연마의 시작점 높이가 10mm, 종료점 높이가 10.058mm, 변곡점 노드의 수가 6개인 경우, 연마휠 높이는 선형 보간에 의해 순차적인 노드마다 11.6um(=(10.058-10)/(6-1)mm)씩 그 높이가 높아지게 될 것이다.

여기서는, 변곡점 노드 간의 거리가 동일한 경우를 가정하였지만, 실시예에 따라 변곡점 노드 간의 거리를 반영하여 선형 보간을 수행할 수도 있다.

이하에서는 전술한 기구 오차 보정 장치에서의 기구 오차 보정 방법에 대하여 관련 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 오차 보정 방법의 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이형 연마를 필요로 하는 패널 및 수정된 가공 프로그램의 명령어 일부분이다.

이하에서 설명되는 각각의 단계는 기구 오차 보정 장치(100)의 각 내부 구성요소에 의해 수행될 수 있다.

우선 단계 S320에서 연마량 오차 측정부(120)는 패널 연마 장치의 연마량 오차를 측정한다.

일 예에서 연마량 오차는 시험용 패널의 실제 연마량을 측정하고, 목표 연마량과의 비교를 통해 계산될 수 있다. 실제 연마량과 목표 연마량 사이의 차이를 패널 연마 장치의 기구적 오차에 의해 발생하는 연마량 오차로 볼 수 있다. 실제 연마량의 측정은 연마 부분에 대하여 촬영된 이미지의 분석을 통해 이루어질 수 있으며, 정확성을 높이기 위해 시험용 패널은 특정 표면 색상을 가지거나 그 표면과 내부 재질이 서로 다른 색상을 가질 수 있을 것이다.

다른 예에서 연마량 오차는 패널 연마 장치에 대하여 측정된 기구적 오차로부터 추정될 수 있다. 이를 위해 패널 연마 장치의 기구적 오차를 측정하는 단계(S310)가 선행할 수 있다. 기구적 오차는 기구 오차 측정부(110)에 의해 측정될 수 있으며, 지지테이블의 평탄도 오차, 연마휠의 직각도 오차, 구동모터의 직각도 오차 중 적어도 하나일 수 있다.

기구적 오차의 측정은 예를 들어 수준기와 같은 기울기 측정 기구를 이용하여 각 구성요소의 기울기를 측정하거나 각 구성요소의 조립 상태에 대하여 촬영된 이미지의 분석을 통해 이루어질 수 있다.

단계 S330에서 보정위치 설정부(130)는 연마량 오차에 상응하여 연마휠의 보정위치를 설정한다. 연마휠의 보정위치는 이형 연마 시작점 및 종료점에서의 연마휠의 높이로서 설정될 수 있다.

단계 S340에서 프로그램 수정부(140)는 설정된 연마휠의 보정위치에 따라 미리 저장되어 있는 가공 프로그램 중 이형 연마 부분에서의 명령어를 수정하고, 업데이트된 가공 프로그램을 패널 연마 장치로 전송하여 패널의 원활한 이형 연마가 이루어지도록 한다. 명령어의 수정은 기존 명령어의 변경 혹은 삭제, 새로운 명령어의 추가 등을 포함한다.

이형 연마 부분은 가공을 원하는 곡선의 변곡점 개수에 상응하는 개수의 노드를 가지게 되며, 이형 연마의 시작점에서부터 종료점에 이르기까지 변곡점에 해당하는 각 노드에서마다 서로 다른 이형 연마 명령어를 가지게 된다.

각 변곡점 노드에서의 이형 연마 명령어는 기본 지령으로 헬리컬 보간 지령을 포함하고, 추가 지령으로 이형 연마 시 연마휠의 z축 높이 변경 지령을 포함한다. 필요에 따라 연마수 공급 노즐 위치 변경 지령이 추가 지령으로 더 포함될 수도 있다.

도 7에는 이형 연마를 필요로 하는 패널의 시험 연마 상태가 도시되어 있는 바, 이를 참조하여 전술한 기구 오차 보정 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 7의 (a)에서는 패널의 장변의 상 연마량이 50um, 하 연마량이 250um이고, 단변의 상 연마량이 150um, 하 연마량이 150um이며, z축 티칭 위치가 10mm이고, 연마휠의 각도가 60도인 경우가 도시되어 있다. 여기서, 이형 연마는 단변(B면)에서 장변(C면)으로 반시계 방향으로 이루어지며, 단변 연마 시 연마휠의 z축 높이를 z축 티칭 위치로 가정한다.

연마량 오차 계산 결과(단계 S320), 단변(B면)의 상 연마량 및 하 연마량은 150um로 정상이나 장변(C면)은 하 연마량이 상 연마량보다 200um 많으므로, 단변의 연마량은 변경시키지 않고 장변의 연마량만을 상면과 하면이 모두 150um가 되도록 만들어야 한다.

이 경우 장변의 연마량 오차는 상면을 기준으로 할 때 100um(=150um-50um)가 된다.

장변의 연마량 오차가 상면 기준으로 100um 였기 때문에, 장변을 연마하고자 하는 경우에 연마휠의 z축 이동량은 연마휠의 각도와 연마량 오차로 계산된 58um(=tan 30˚x100um)이 된다(단계 S330).

z축 티칭 위치, 즉 연마휠의 기본 설정 높이가 10mm 였는 바, 이형 연마가 완료된 이후 장변 연마 시 연마휠의 z축 높이는 10.058mm(=10mm+58um)이어야 한다.

따라서, 이형 연마 시작점(단변)에서의 z축 높이는 10mm, 이형 연마 종료점(장변)에서의 z축 높이는 10.058mm이고, 시작점에서 종료점까지의 변곡점 노드가 6개인 경우에 각 변곡점 노드 간의 z축 높이는 선형 보간에 의해 11.6um(=(10.058-10)mm/(6-1))씩 상향 조정될 필요가 있다.

이와 같은 보정위치 설정에 의해 이형 연마 부분에서의 명령어 세트(250)는 도 7의 (b)와 같이 생성되어, 가공 프로그램 내에 삽입될 수 있다(단계 S340). 여기서, 명령어 끝단에 위치한 추가지령의 10.0, 10.012, 10.024, 10.035, 10.046, 10.058은 각 변곡점 노드에서의 연마휠의 z축 높이를 나타내며, 소수점 4째자리에서 반올림된 값이다.

패널 연마 장치는 이형 연마 부분에서의 명령어 세트(250)가 수정된 가공 프로그램을 기구 오차 보정 장치(100)로부터 전송받고, 이를 실행시켜 단변(B면)에서 장변(C면)으로 이어지는 자유곡선 부분의 이형 연마를 원활히 수행할 수 있게 된다.

즉, 기구적 오차로 인해 패널의 각 에지에 생긴 연마량(예를 들어, 연마폭) 차이를 이형 연마 구간에서 헬리컬 보간 지령에 z축 높이 변경 지령을 부가하여 연마 중 실시간으로 보간 제어가 가능하도록 하여 기구적 오차 보정이 가능하게 한다.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 오차 보정 방법에 의할 경우, 연마 대상이 되는 패널이 변경되거나 패널 연마 장치의 모델이 변경되거나 기구적 오차가 발생할 때마다 가공 프로그램을 수정해야 할 필요가 있다. 이 경우 일반 사용자도 용이하게 기구 오차를 보정할 수 있는 방법에 대하여 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 편의성이 향상된 기구 오차 보정 방법을 설명하기 위한 사용자 화면이고, 도 9는 공구 길이 보정 기능을 미사용한 가공 프로그램과 공구 길이 보정 기능을 사용한 가공 프로그램을 나타낸 도면이다.

도 8은 기구 오차 보정 장치에 장착된 사용자 화면(User Interface)으로서, 연마하고자 하는 패널의 기본 형상이 도시되며, 연마 중 연마휠의 z축 높이가 변경될 필요가 있는 부분, 즉 서로 이웃하는 에지가 만나는 코너(410a~410d)에는 각 코너의 시작점과 종료점 부분에 설정 입력창(420a~420h)이 마련되어 있다. 작업자는 예를 들어, 키보드, 키패드, 터치스크린 등과 같은 사용자 입력부를 통해 설정 입력창(420a~420h)에 임의의 코너에서의 z축 높이 변동량을 입력할 수 있을 것이다.

또한, 본 실시예에서는 캠 툴(CAM Tool) 및 공구 길이 보정 기능이 기본 설정되어 있어, 일반 사용자는 설정 입력창(420a~420h)에 연마휠의 실제 z축 높이를 입력할 필요가 없으며, 각 코너에서 z축 높이의 변동량만을 입력하면 충분하도록 설계되어 있어 프로그램이 용이하고 사용자 편의성이 향상된 장점이 있다. 공구 길이 보정은 하나의 프로그램 안에서 여러 개의 공구를 사용할 경우, 각 공구는 서로 다른 길이를 가지고 있어 각각의 공구 길이에 따른 공구 길이 보정 명령어만을 수정하면 실제 연마 시에 반영되도록 한다.

즉, 임의의 코너에 대하여 시작점과 종료점에 입력된 z축 높이 및 각 코너에서의 변곡점 노드 간의 거리를 자동 계산하고, 변곡점 노드 간의 거리에 따라 시작점과 종료점의 z축 높이를 반영하여 선형 보간한 각 변곡점 노드에서의 z축 높이를 자동 설정할 수 있게 된다.

이와 같이 설정된 z축 높이는 공구 길이 보정 명령어를 통해 설정한 값(즉, z축 티칭값)과 연산되어, 실제 연마 시에는 z축 티칭값과 각 변곡점 노드에서 설정된 z축 높이를 합산한 값으로 연마휠의 위치가 결정되어 연마가 수행될 수 있다.

도 9의 (a)를 참조하면, 공구 길이 보정 기능을 사용하지 않은 경우 이형 연마 부분에서의 명령어 세트가 예시되어 있다. 여기서, 이형 연마 부분에서의 명령어 세트(250)에 포함된 연마휠에 대한 추가지령들은 연마휠의 실제 z축 높이를 나타내게 된다. 따라서, 새롭게 변경된 모델에 대응하거나 기구적 오차의 변동이 있는 경우마다 새로운 추가지령으로 업데이트해야 하는 불편함이 있다.

도 9의 (b)를 참조하면, 공구 길이 보정 기능을 사용한 경우 공구 길이 설정 명령어(450) 및 이형 연마 부분에서의 명령어 세트(460)가 예시되어 있다.

공구 길이 설정 명령어(450)는, 공구 길이 보정을 의미하는 워드(G43), 공구 길이 보정값을 나타내는 워드(H01: 10mm를 z축 티칭 값으로 설정), 공구 길이 보정 후 이동할 z 좌표를 나타내는 워드(Z0.0)를 포함한다.

이형 연마 부분에서의 명령어 세트(460)는 시작점을 원점(0mm)인 것으로 가정하여 캠 툴에서 자동으로 종료점까지 변곡점 노드마다 생성된다. 명령어 세트(460)의 생성은 전술한 것과 동일한 과정을 거치게 된다.

이후 실제 연마 시에 연마휠의 z축 이동좌표는 공구 길이 보정(10mm)이 반영되어 도 9의 (a)에 예시된 명령어 세트(250)의 추가지령과 동일하게 되는 효과가 있다.

즉, 본 실시예에 따르면 이형 연마를 수행함에 있어서 기구적 오차를 보정하기 위해 복잡한 수치 제어 프로그래밍을 수행하는 대신에 z축 보정량만을 입력함으로써 간편하게 수치 제어가 가능하도록 한 장점이 있다.

상술한 기구 오차 보정 방법은 기구 오차 보정 장치에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 자명하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 패널
10: 패널 연마 장치
11: 지지테이블
12: 연마휠
21,22: 그루브홈
100: 기구 오차 보정 장치
110: 기구 오차 측정부
120: 연마량 오차 측정부
130: 보정위치 설정부
140: 프로그램 수정부

Claims (20)

1. 패널 연마 장치에 패널의 이형 연마에 관한 가공 프로그램의 전송이 가능한 기구 오차 보정 장치로서,
   상기 패널 연마 장치의 기구적 오차에 상응하여 하나 이상의 변곡점 노드를 포함하는 이형 연마 부분의 시작점과 종료점에서의 연마휠의 보정위치를 설정하는 보정위치 설정부; 및
   상기 설정된 보정위치에 따라 상기 변곡점 노드에서의 상기 연마휠의 위치를 보간하여 상기 가공 프로그램 중 상기 이형 연마 부분에서의 명령어를 수정하는 프로그램 수정부를 포함하는 기구 오차 보정 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이형 연마 부분에서의 명령어는 상기 변곡점 노드마다 생성되는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 이형 연마 부분에서의 명령어는, 임의의 변곡점 노드에서 다음 변곡점 노드로의 헬리컬 보간 동작을 나타내는 워드와, 원호 종점의 X 좌표 및 Y 좌표와, 원호 반경을 나타내는 워드들의 조합으로 이루어진 기본 지령과, 상기 헬리컬 보간 동작 중에 연마휠의 z축 높이를 나타내는 추가 지령을 포함하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 추가 지령은 상기 헬리컬 보간 동작 중에 연마수 공급 노즐의 위치를 나타내는 워드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 패널 연마 장치의 기구적 오차는 지지테이블의 평탄도 오차, 상기 연마휠의 직각도 오차, 구동모터의 직각도 오차 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 패널 연마 장치에 의해 연마된 패널의 실제 연마량을 측정하고 목표 연마량과의 오차를 연마량 오차로 계산하는 연마량 오차 측정부를 더 포함하되,
   상기 기구적 오차는 상기 연마량 오차에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 패널 연마 장치에 포함된 지지테이블, 상기 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 기구적 오차를 측정하는 기구 오차 측정부; 및
   상기 기구적 오차를 상기 연마량 오차로 변환하는 연마량 오차 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 기구 오차 측정부는 상기 지지테이블, 상기 연마휠, 상기 구동모터 중 적어도 하나의 표면에 장착된 하나 이상의 수준기 내의 기포의 위치를 촬영하고 이미지 분석을 통해 기울기를 산출하거나 상기 지지테이블, 상기 연마휠, 상기 구동모터 중 적어도 하나의 조립 상태를 촬영하고 이미지 분석을 통해 정위치와 비교하여 기울기를 산출하여 상기 기구적 오차를 측정하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 이형 연마 부분의 시작점 및 종료점에서의 연마휠의 보정위치는 사용자 입력부를 통해 입력받은 위치 보정값에 상응하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 보정위치는 상기 위치 보정값에 대하여 공구 길이 보정이 반영되어 상기 이형 연마 과정 중에 상기 연마휠의 실제 z축 높이를 나타내는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 장치.
    
11. 패널 연마 장치에 패널의 이형 연마에 관한 가공 프로그램의 전송이 가능한 기구 오차 보정 장치에서의 기구 오차 보정 방법으로서,
    상기 패널 연마 장치의 기구적 오차에 상응하여 하나 이상의 변곡점 노드를 포함하는 이형 연마 부분의 시작점과 종료점에서의 연마휠의 보정위치를 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 보정위치에 따라 상기 변곡점 노드에서의 상기 연마휠의 위치를 보간하여 상기 가공 프로그램 중 상기 이형 연마 부분에서의 명령어를 수정하는 단계를 포함하는 기구 오차 보정 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 이형 연마 부분에서의 명령어는 상기 변곡점 노드마다 생성되는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 이형 연마 부분에서의 명령어는, 임의의 변곡점 노드에서 다음 변곡점 노드로의 헬리컬 보간 동작을 나타내는 워드와, 원호 종점의 X 좌표 및 Y 좌표와, 원호 반경을 나타내는 워드들의 조합으로 이루어진 기본 지령과, 상기 헬리컬 보간 동작 중에 연마휠의 z축 높이를 나타내는 추가 지령을 포함하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 방법.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 추가 지령은 상기 헬리컬 보간 동작 중에 연마수 공급 노즐의 위치를 나타내는 워드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 방법.
    
15. 제11항에 있어서,
    상기 패널 연마 장치의 기구적 오차는 지지테이블의 평탄도 오차, 상기 연마휠의 직각도 오차, 구동모터의 직각도 오차 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 방법.
    
16. 제11항에 있어서,
    상기 패널 연마 장치에 의해 연마된 패널의 실제 연마량을 측정하고 목표 연마량과의 오차를 연마량 오차로 계산하는 단계가 선행되되,
    상기 기구적 오차는 상기 연마량 오차에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 방법.
    
17. 제11항에 있어서,
    상기 패널 연마 장치에 포함된 지지테이블, 상기 연마휠, 구동모터 중 적어도 하나의 기구적 오차를 측정하는 단계; 및
    상기 기구적 오차를 상기 연마량 오차로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 방법.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 기구적 오차를 측정하는 단계는,
    상기 지지테이블, 상기 연마휠, 상기 구동모터 중 적어도 하나의 표면에 장착된 하나 이상의 수준기 내의 기포의 위치를 촬영하고 이미지 분석을 통해 기울기를 산출하거나 상기 지지테이블, 상기 연마휠, 상기 구동모터 중 적어도 하나의 조립 상태를 촬영하고 이미지 분석을 통해 정위치와 비교하여 기울기를 산출하여 상기 기구적 오차를 측정하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 방법.
    
19. 제11항에 있어서,
    상기 이형 연마 부분의 시작점 및 종료점에서의 연마휠의 보정위치는 사용자 입력부를 통해 입력받은 위치 보정값에 상응하는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 방법.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 보정위치는 상기 위치 보정값에 대하여 공구 길이 보정이 반영되어 상기 이형 연마 과정 중에 상기 연마휠의 실제 z축 높이를 나타내는 것을 특징으로 하는 기구 오차 보정 방법.

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