KR20190102371A - 가공물의 두께 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가공물의 두께 보정 방법은 (a) 가공 베드의 기준면으로부터 가공물의 두께를 이론 값으로 설정하는 단계, (b) 가공 베드의 기준면에 대한 기준 값을 측정하는 단계, (c) 가공물의 두께 값을 측정하는 단계, (d) (b)의 기준 값과 (c)의 두께 값의 차이 값을 실제 값으로 설정하는 단계 및 (e) (a)의 이론 값과 (d)의 실제 값의 차이 값을 비교 값으로 산출하고 비교 값에 기초하여 가공물에 대한 두께 가공 값을 보정하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 기존 수동으로 이루어지던 가공물의 두께 측정 작업을 자동화 하여 수동 작업 중의 오류를 방지할 수 있으므로, 가공 과정 중의 작업 소요 시간의 절감과 함께 작업자의 피로도를 저감시킬 수 있다.

Description

가공물의 두께 보정 방법{METHOD FOR COMPENSATING THICKNESS OF PROCESSING MATERIAL}

본 발명은 가공물의 두께 보정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공 장비에 의해 가공물의 가공할 때 임의지점에 미리 가공된 지점의 두께를 측정하고 가공물의 두께를 자동 보정하는 알고리즘을 적용하여 실제 본 가공시 가공물의 두께를 보정하는 가공물의 두께 보정 방법에 관한 것이다.

공작기계, 예를 들어 밀링 머신, 선반, CNC(computer numerical control) 등은 가공물을 설계 기준에 따라 가공하는 가공 장비이다. 이러한 가공 장비는 자동차 산업 분야, 항공기 산업 분야, 기계 산업 분야 등 다양한 산업 분야에서 가공물을 공정 처리하기 위해 사용된다.

여기서, 가공물을 가공하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 가공 베드 상에 가공물을 안착시킨다. 둘째, 가공 장비를 이용하여 가공물을 가공한다. 셋째, 가공 베드와 가공물의 두께를 측정한다. 넷째, 측정된 측정 값에 따라 가공 장비의 가공 값을 조정한다.

한편, 상기 '셋째'에 기재된 바와 같이 가공물의 가공 과정 중에는 설계 기준과 실제 가공된 가공물의 부합하는 지 작업자가 게이지 등과 같은 계측기를 이용하여 측정 한 후, 작업자는 오차 값 발생 시 오차 값을 기록 및 가공 장비에 입력하는 대응을 해야 한다.

그런데, 종래의 가공 과정 시 작업자의 수작업으로 두께 값을 측정 후 기록 및 보정하는 방법은 작업자에게 피로감과 함께 작업 소요 시간이 증가하는 문제점을 초래한다. 특히, 항공기 산업 분야에서의 날개와 같은 가공물 공정 시에는 일정 영역마다 가공물의 두께 값이 차이가 나기 때문에 보다 많은 측정과 함께 오차에 대한 보정이 필요한 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0264247호; 공작기계의 열변형오차 측정 및 보정시스템

본 발명의 목적은 가공물의 가공 중에 임의 지점에 가공된 부분의 실제 두께 값과 이론적인 두께 값의 오차 값을 자동으로 보정하여 실제 본 가공시 정밀하게 가공물의 두께를 보정 할 수 있는 가공물의 두께 보정 방법에 관한 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 (a) 가공 베드의 기준면으로부터 가공물의 두께를 이론 값으로 설정하는 단계와, (b) 상기 가공 베드의 기준면에 대한 기준 값을 측정하는 단계와, (c) 상기 가공물의 두께 값을 측정하는 단계와, (d) 상기 (b)의 상기 기준 값과 상기 (c)의 상기 두께 값의 차이 값을 실제 값으로 설정하는 단계와, (e) 상기 (a)의 상기 이론 값과 상기 (d)의 상기 실제 값의 차이 값을 비교 값으로 산출하고 상기 비교 값에 기초하여 상기 가공물에 대한 두께 가공 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 가공물의 두께 보정 방법에 의해 이루어진다.

여기서, 상기 이론 값과 상기 실제 값은 가공 장비에 의해 상기 가공물을 가공할 때를 기준으로 설정 및 측정될 수 있다.

상기 가공물의 두께 보정 방법은 (f) 상기 (e) 단계에서 산출된 상기 비교 값을 연속적으로 저장하는 단계를 더 포함 할 수 있다.

또한, 상기 가공물의 두께 보정 방법은 (g) 상기 (f) 단계에서 저장된 상기 비교 값과 기설정된 임계 값을 상호 비교하는 단계를 더 포함 할 수 있다.

더불어, 상기 가공물의 두께 보정 방법은 (h) 상기 (g) 단계에서 상기 임계 값이 상기 비교 값 이상인 것으로 판단될 때, 알람 신호를 발생하는 단계를 더 포함 할 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 가공물의 두께 측정 방법의 효과는 다음과 같다.

첫째, 기존 수동으로 이루어지던 가공물의 두께 측정 및 보정 작업을 자동화 하여 수동 작업 중의 오류를 방지할 수 있으므로, 가공 과정 중의 작업 소요 시간의 절감과 함께 작업자의 피로도를 저감시킬 수 있다.

둘째, 이론 값과 실제 값의 차이에 의해 생성된 비교 값을 연속적으로 저장할 수 있으므로, 가공물 작업 중의 보정 값의 변화 추이를 분석 및 예측할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가공 장비의 제어 블록도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가공 장비의 개략 작동도,
도 3은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 가공물의 두께 보정에 대한 흐름도,
도 4는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 가공물의 두께 보정에 대한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 가공물의 두께 보정 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 가공물의 두께 보정 방법은 항공기 산업 분야, 자동차 산업 분야 등 가공물의 가공 시 가공물의 두께 측정이 필요한 다양한 산업 분야에서 널리 사용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가공 장비의 제어 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가공 장비의 개략 작동도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 가공 장비(10)는 가공부(100), 측정부(200), 산출부(300), 비교부(400), 메모리부(500), 알람부(600) 및 제어부(700)를 포함한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 가공 장비(10)는 후술할 이론 값, 가공 값 등을 입력할 수 있는 미도시된 입력부를 더 포함 할 수 있다.

가공부(100)는 가공물(M)을 가공하기 위해 사용된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 가공부(100)는 가공 베드(B)에 안착된 가공물(M)의 표면을 가공하는 툴(tool)로 구성된다.

측정부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 가공부(100)에 의해 가공물(M)을 가공할 때, 가공 베드(B)의 기준면에 대한 기준 값(Z1)과 가공된 가공물(M)의 두께 값(Z2)을 측정한다. 측정부(200)는 본 발명의 일 실시 예로서, 터치 프로브(touch probe)가 사용된다. 그러나, 측정부(200)는 본 발명의 일 실시 예와 달리 터치 프로브 이외에도 다양한 계측기가 사용될 수 있다.

산출부(300)는 실제 값(C)을 산출하기 위해 마련된다. 산출부(300)는 측정부(200)에서 첫 번째로 측정된 가공 베드(B)의 기준면에 대한 기준 값(Z1)과 두 번째로 측정된 가공물(M)의 두께 값(Z2)의 차이 값을 실제 값(C)으로 산출한다. 즉, 산출부(300)는 다음과 같은 <수학식>으로 실제 값을 산출한다.

<수학식> 실제 값(C) = 기준 값(Z1)-두께 값(Z2)

다음으로 비교부(400)는 설계 기준에 따라 미리 프로그래밍 된 이론 값과 실제 값(C)의 차이 값을 비교 값으로 산출한다. 비교부(400)에서 산출된 비교 값은 가공부(100)의 가공 값을 보정하기 위해서 사용된다. 즉, 비교부(400)에서 이론 값과 실제 값(C)의 차이 값이 오차 범위를 벗어나면 가공부(100)의 가공 값을 자동으로 보정한다.

메모리부(500)는 가공물(M)의 가공 중에 생성된 비교 값을 저장한다. 메모리부(500)는 연속적으로 또는 실시간으로 비교 값을 저장한다.

알람부(600)는 허용 범위 내의 임계 값과 비교 값의 비교에 기초하여 비교 값이 임계 값 이상일 때 알람 신호를 발생한다. 알람부(600)로부터 발생된 알람 신호는 작업자에게 전달되어 가공 장비(10)를 수동으로 정지시킬 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 알람부(600)는 가공물(M)의 가공 중에 미세 칩 등에 의해 측정부(200)가 오염될 수 있으므로, 비교 값과 임계 값을 상호 비교하여 알람 신호를 선택적으로 발생시킬 수 있다.

제어부(700)는 측정부(200)로부터 측정된 가공 베드(B)의 기준 값(Z1)과 가공물(M)의 두께 값(Z2)을 기초로 하여 산출부(300)에서 실제 값(C)이 생성될 수 있도록 제어 신호를 출력한다. 그리고, 제어부(700)는 미리 프로그래밍 된 이론 값과 실제 값(C)의 차이 값을 기초로 하여 비교부에서 비교 값이 생성될 수 있도록 제어 신호를 출력한다. 또한, 제어부(700)는 비교 값과 임계 값을 상호 비교한 비교 결과를 기초로 하여 알람부(600)가 선택적으로 작동되도록 제어 신호를 출력한다. 여기서, 제어부(700)는 비교 값이 임계 값 이상인 것으로 판단되면 알람부(600)가 알람 신호를 발생하도록 제어 신호를 출력한다.

도 3은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 가공물의 두께 보정에 대한 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시 예에 따른 가공물의 두께 보정에 대한 흐름도는 다음과 같다.

우선, 가공 베드(B)의 기준면으로부터 가공물(M)의 두께를 이론 값으로 설정한다(S10). 상세하게 S10 단계는 설계 기준, 즉 가공물(M)의 가공 기준에 따라 이론 값을 설정한다. 가공 베드(B)의 기준 값(Z1)을 측정한다(S30). 가공물(M)의 가공 시 가공물(M)의 두께 값(Z2)을 측정한다(S50). S30 단계에서 측정된 가공 베드(B)의 기준 값(Z1)과 S50 단계에서 측정된 두께 값(Z2)의 차이 값을 실제 값(C)으로 산출한다(S70).

다음으로 S10 단계에서 설정된 이론 값과 S70 단계에서 산출된 실제 값(C)의 차이 값을 비교 값으로 산출한다(S90). S90 단계에서 산출된 비교 값에 기초하여 두께 가공 값을 보정한다(S110).

마지막으로 도 4는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 가공물의 두께 보정에 대한 흐름도이다.

우선, 가공 베드(B)의 기준면으로부터 가공물의 두께를 이론 값으로 설정한다(S310). 상세하게 S310 단계는 설계 기준, 즉 가공물(M)의 가공 기준에 따라 이론 값을 설정한다. 가공 베드(B)의 기준 값(Z1)을 측정한다(S330). 가공물(M)의 가공 시 가공물(M)의 두께 값(Z2)을 측정한다(S350). S330 단계에서 측정된 가공 베드(B)의 기준 값(Z1)과 S350 단계에서 측정된 두께 값(Z2)의 차이 값을 실제 값(C)으로 산출한다(S370).

다음으로 S310 단계에서 설정된 이론 값과 S370 단계에서 산출된 실제 값(C)의 차이 값을 비교 값으로 산출한다(S390). S390 단계에서 산출된 비교 값을 메모리부(500)에 저장한다(S410). 비교 값과 임계 값을 비교한다(S430). S430 단계에서 비교 값이 임계 값 이상인 것으로 판단되면 가공부(100)의 작동을 정지시키기 위해 알람을 발생한다(S450). S450 단계에서 알람의 발생으로 작업자는 비정상적인 과정을 재확인하여 2차 추가 불량을 방지할 수 있다. S430 단계에서 비교 값이 임계 값 미만인 것으로 판단되면 비교 값에 기초하여 두께 가공 값을 보정한다(S470). S470 단계에서 두께 가공 값이 보정된 후 실제 본 가공이 시작된다.

이에, 기존 수동으로 이루어지던 가공물의 두께 측정 및 보정 작업을 자동화 하여 수동 작업 중의 오류를 방지할 수 있으므로, 가공 과정 중의 작업 소요 시간의 절감과 함께 작업자의 피로도를 저감시킬 수 있다.

또한, 이론 값과 실제 값의 차이에 의해 생성된 비교 값을 연속적으로 저장할 수 있으므로, 가공물 작업 중의 보정 값의 변화 추이를 분석 및 예측할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

B: 가공 베드 M: 가공물
100: 가공부 200: 측정부
300: 산출부 400: 비교부
500: 메모리부 600: 알람부
700: 제어부

Claims (5)

1. (a) 가공 베드의 기준면으로부터 가공물의 두께를 이론 값으로 설정하는 단계와;
   (b) 상기 가공 베드의 기준면에 대한 기준 값을 측정하는 단계와;
   (c) 상기 가공물의 두께 값을 측정하는 단계와;
   (d) 상기 (b)의 상기 기준 값과 상기 (c)의 상기 두께 값의 차이 값을 실제 값으로 설정하는 단계와;
   (e) 상기 (a)의 상기 이론 값과 상기 (d)의 상기 실제 값의 차이 값을 비교 값으로 산출하고, 상기 비교 값에 기초하여 상기 가공물에 대한 두께 가공 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 가공물의 두께 보정 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 이론 값과 상기 실제 값은 가공 장비에 의해 상기 가공물을 가공할 때를 기준으로 설정 및 측정되는 것을 특징으로 하는 가공물의 두께 보정 방법.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 가공물의 두께 보정 방법은,
   (f) 상기 (e) 단계에서 산출된 상기 비교 값을 연속적으로 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공물의 두께 보정 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 가공물의 두께 보정 방법은,
   (g) 상기 (f) 단계에서 저장된 상기 비교 값과 기설정된 임계 값을 상호 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공물의 두께 보정 방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 가공물의 두께 보정 방법은,
   (h) 상기 (g) 단계에서 상기 임계 값이 상기 비교 값 이상인 것으로 판단될 때, 알람 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공물의 두께 보정 방법.

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