KR20190114629A

KR20190114629A - 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법 및 이를 이용하는 진동 저감 가공 장치

Info

Publication number: KR20190114629A
Application number: KR1020180037623A
Authority: KR
Inventors: 김태곤; 김효영; 이석우
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2019-10-10
Also published as: KR102112994B1

Abstract

본 발명은 부품의 수직 가공방법 및 가공장치에 있어 두 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치 및 이를 이용한 진동 저감 가공 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 가공물의 가공면을 가공하는 가공 로봇 및 상기 가공로봇의 반대면에 위치하여 상기 가공물에 발생하는 진동을 인식하고 저감시키도록 제어하는 진동저감 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치 및 이를 이용한 진동 저감 가공 방법에 관한 것이다.

Description

로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법 및 이를 이용하는 진동 저감 가공 장치 {VIBRATION REDUCTION PROCESSING METHOD AND DEVICE USING SYNCHRONOUS CONTROL OF ROBOT}

본 발명은 부품의 가공과정에서 발생하는 진동을 저감하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품을 수직으로 세워서 가공하는 방법에 있어 두 개의 로봇의 동기제어를 이용하여 부품의 가공과정에서 발생하는 진동을 저감하는 장치 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.

항공기, 조선, 에너지 등의 판재 부품은 대형의 곡면형상을 이루고 있다. 따라서 이러한 대형 곡면 형상의 판재 부품을 보다 정밀하게 가공하기 위해선 복잡하고 대형의 지그 구조물이 필요하다. 이 때문에 보다 정밀한 가공을 위해 판재 부품을 수평으로 하여 가공하는 방식이 일반적이다.

다만, 판재 부품을 수평으로 하여 가공할 경우 대형 부품의 가공 정밀도 측면에서 유리할 수 있으나, 그 외 리벳팅, 디버링, 공정의 자동화, 이송, 검사 등 공정의 효율성 측면에 있어 불리한 점이 있다. 이와 달리 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하는 경우 수평으로 가공하는 방법과 비교할 때 위 공정의 효율성 측면에서 유리하여 상대적으로 생산 효율성이 크게 증대될 수 있다.

이러한 생산 효율의 증대를 위해 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하기 위한 기술이 제시되어 오고 있다. 다만, 판재 부품을 수직으로 세워서 절삭 가공하는 경우에는 수평으로 가공하는 경우와 비교하여 복잡한 지그 구조물이 필요하며, 가공 과정에서의 드릴 공정 등으로 인해 부품의 변형의 우려가 있고 진동이 많이 발생하여 가공의 정밀도 확보에 문제가 있다. 따라서 대형 판재를 수직으로 세워서 가공함으로써 생산의 효율성을 확보하면서도 가공의 정밀도 향상을 위해 부품의 진동과 변형을 저감시킬 수 있는 기술이 필요하다.

대한민국 등록특허번호 제10-2015-01172725호는 주변 진동으로 인한 다관절 로봇의 감속기 고장을 방지할 수 있는 진동 저감장치에 관한 기술을 제시한다. 상기 기술에 의할 경우 주변 진동의 영향을 감소시키어 다관절 로봇의 감속기에 부하와 진동을 저감시킴에 따라 다관절 로봇의 내구성 향상과 설비관리 유지비용의 절감 효과를 기대할 수 있다.

다만, 상기 특허 기술인 진동 저감장치에 의하더라도 대형 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하는 방법에 적용함에는 한계가 있다. 따라서 대형 판재 부품을 수직으로 세워 가공함에 있어 가공 진동을 저감함으로써 가공의 생산성 증대와 함께 정밀도를 동시에 향상시킬 수 있는 방법에 대한 새로운 기술의 제시가 요구되는 실정이다.

대한민국 공개번호 10-2015-0112725 호

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 대형 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하는 방법에 있어 가공의 정밀도를 확보하기 위해 두 개의 로봇의 동기제어를 이용하여 가공 과정에서 발생할 수 있는 부품의 진동을 저감하고 부품의 변형을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 부품의 수직 가공에서 이용되는 진동 저감 가공 장치에 있어서, 가공물의 가공면을 가공하는 가공 로봇 및 상기 가공로봇의 반대면에 위치하여 상기 가공물에 발생하는 진동을 인식하고 저감시키도록 제어하는 진동저감 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가공 로봇은 상기 가공물의 가공면에 위치하며, 상기 가공물을 가공하는 가공 스핀들부와 상기 가공 스핀들부를 지지하는 가공 본체부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 진동저감 로봇은 상기 가공물을 고정하는 지그부, 상기 가공물에 발생하는 진동 및 부하를 인식하고 측정하여 진동을 저감시키도록 제어하는 진동저감 모듈부 및 상기 지그부와 상기 진동저감 모듈부를 지지하는 진동저감 본체부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 진동저감 모듈부는 상기 가공물과 맞닿는 부분으로 상기 가공물의 부하와 진동을 받아들이는 접촉부, 상기 접촉부와 연결되어 상기 가공물의 진동을 완충 및 상쇄시키는 역할을 하는 댐퍼부, 전달된 상기 가공물의 진동과 부하를 인식하고 측정하는 센서부 및 상기 센서부에서 인식한 데이터를 바탕으로 상기 가공 로봇과 상기 진동저감 로봇을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 댐퍼부는 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 관통하는 경우 상기 가공 스핀들부가 통과할 수 있도록, 상기 가공 스핀들부의 형상에 상응하여 중앙 공간을 빈 공간으로 형성하는 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 접촉부는 고분자 탄성중합체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 센서부는 상기 가공물에 대한 상기 가공 스핀들에 의한 드릴 가공 시 가해지는 토크를 측정하여 힘과 진동을 인식하는 역각센서로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 가공로봇이 가공물의 가공면을 가공하는 단계, 상기 가공로봇의 가공으로 인해 상기 가공물에 부하와 진동이 발생하는 단계, 상기 가공물의 부하와 진동이 진동저감 로봇에 전달되는 단계, 상기 진동저감 로봇이 상기 가공물에 전해지는 힘의 크기, 방향, 진동 등을 측정하고 인식하는 단계 및 측정된 데이터를 기반으로 상기 진동저감 로봇이 상기 가공물의 진동을 저감시키도록 상쇄시키는 힘을 상기 가공물에 전달하도록 제어하는 단계를 포함하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가공로봇이 가공면을 가공하는 단계는 상기 가공로봇이 상기 가공물에 절삭 가공을 시작하는 가공 초기단계, 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 뚫고 들어가기 시작하는 굴진 단계 및 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 관통하는 관통 단계로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서부를 통해 인식한 상기 가공하는 단계의 힘과 토크를 바탕으로 상기 가공하는 단계의 각 단계에 상응하여 이를 상쇄시킬 수 있는 힘과 토크를 상기 댐퍼부를 통해서 상기 가공물에게 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는 대형 판재 부품을 수평으로 가공하는 방법과 비교하여 수직으로 세워서 가공함으로써 리벳팅, 디버링, 검사, 자동화 이동 등의 측면에서 효율성 있는 공정이 가능하다. 따라서 상대적으로 생산의 효율이 우수하다는 장점이 있다.

상기와 같은 구성에 다른 본 발명의 효과는 대형 판재 부품을 수직으로 세워서 발생할 수 있는 부품의 변형과 진동의 발생에 대하여 가공로봇과 진동저감 로봇의 동기제어를 이용하여 상기 부품의 변형 및 진동의 발생을 저감함으로써 부품 가공의 정밀성이 향상되는 효과가 있다.

상기와 같은 구성에 다른 본 발명의 효과는 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 기존의 부품을 수평으로 하여 가공하여 진동을 저감하는 장치에 관한 모식도이다.
도2는 본 발명에 따른 가공로봇과 진동저감 로봇의 동기제어를 이용하여 부품의 가공과정에서 발생하는 진동을 저감하는 방법의 흐름도이다.
도3은 가공로봇과 진동저감 로봇의 동기제어를 이용하여 부품의 가공과정에서 발생하는 진동을 저감하는 장치의 사용 상태도이다.
도4는 진동저감 로봇의 진동저감 모듈부의 확대도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도1은 기존의 주변 진동으로 인한 다관절 로봇의 감속기 고장을 방지할 수 있는 진동 저감 장치에 관한 모식도이다. 상기 기술에 의할 경우 주변진동의 영향을 감소시키어 다관절 로봇의 내구성 향상과 설비관리 유지비용의 절감을 통한 생산 효율의 증대를 가져오는 효과가 있다.

다만 상기 기술은 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하는 방법에 있어 진동을 저감하는 방법에는 적용하기에 적합하지 않다. 특히 항공기, 조선 등 대형의 곡면형상을 갖는 판재 부품을 수직으로 세워서 가공 시에는 상대적으로 훨씬 복잡한 지그 구조물이 필요하며 진동의 규모가 크기 때문에 상기 기술로는 원하는 수준의 진동저감 효과를 기대하기 어렵다.

도2는 부품의 가공 과정에서 발생한 진동과 가공부하를 인식함으로써 두 개의 로봇, 가공로봇(100)과 진동저감 로봇(200)의 동기제어를 통해 부품에 발생할 수 있는 진동을 저감하는 방법의 흐름도이다.

동기제어는 특정한 사건의 발생에 보조를 맞추어서 어느 시간 간격 내에 둘 이상의 프로세스가 진행하고 있는 경우 이들 프로세스 상호 간에 있어서 제어의 흐름을 정확하게 제어하기 위해 둔 기구와 방식을 의미한다. 본 발명은 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)이 마치 하나의 로봇과 같이 프로세스 상호 간 제어의 흐름을 제어하여 판재 부품의 가공 시에 발생하는 진동을 저감하는 가공 장치 및 이를 이용한 진동을 저감하는 가공방법에 관한 것이다.

도2에 도시된 것과 같이 본 발명은 가공물(300)이 수직으로 세워진 상태에서 가공로봇(100)이 가공면을 가공하는 단계, 상기 가공로봇(100)의 드릴링 등으로 인한 가공으로 인해 상기 가공물(300)에 가공 부하가 전달되고 진동이 발생하는 단계, 상기 가공물(300)에 발생한 가공 부하와 진동이 상기 진동저감 로봇(200)에 전달되는 단계, 상기 진동저감 로봇(200)에게 전달된 가공부하와 진동을 인식하는 단계 및 인식된 데이터를 바탕으로 상기 가공물(300)의 진동 발생을 저감할 수 있도록 상기 가공로봇(100)과 이에 상응하여 상기 진동 저감로봇(100)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도3에 도시된 것과 같이 본 발명은 가공 스핀들부(110)을 구비한 상기 가공로봇(100)과 진동 저감 모듈을 구비한 상기 진동저감 로봇(200)으로 구성된다. 수직으로 세워진 상기 가공물(300)을 기준으로 가공면에 해당하는 쪽에는 상기 가공로봇(100)이 위치하여 절삭 가공 공정을 하는 역할을 하며, 상기 가공면의 반대쪽 면에는 상기 진동저감 로봇(200)이 위치하여 상기 가공물(300)에 가해지는 가공부하와 이에 따라 발생한 진동을 하고 제어하는 역할을 한다.

부품을 수직으로 세워서 가공할 경우 수평으로 부품을 가공하는 방법과 비교하여 기계화된 로봇 장비의 리벳팅, 디버링, 검사 및 자동화 이송 등에 매우 유리하여 효율적인 공정을 도모할 수 있다. 즉, 상대적으로 우수한 생산 효율을 갖는다.

상기 가공로봇(100)은 상기 가공 스핀들부(110)과 상기 가공 스핀들부(110)를 지지하는 가공로봇 본체부(120)로 구성된다. 상기 가공로봇(100)은 상기 가공 스핀들부(110)을 통하여 상기 가공물(300)을 절삭 가공 작업을 한다. 절삭 가공은 절삭공구로 재료를 깎아 가공하는 방법으로 상기 가공 스핀들부(110)은 선반, 드릴링 머신, 밀링 머신, 세이빙 머신 등 공작기계 중 어느 하나에 해당한다.

상기 가공로봇(100)이 상기 가공물(300)을 가공하는 단계는 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)에 절삭 가공을 시작하는 가공 초기단계, 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)을 뚫고 들어가기 시작하는 굴진단계 및 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)을 관통하는 관통단계로 구성된다.

다만 상기 가공 스핀들부(110)가 절삭 공정을 통해 상기 가공물(300)을 가공하게 되면, 상기 수직으로 세워진 가공물(300)에는 필연적으로 수평으로 가공하는 방법과 비교하여 많은 진동이 발생하게 된다.

이러한 진동의 발생을 저감시키기 위하여 상기 진동저감 로봇(200)은 상기 가공면의 반대편에 위치한다. 상기 진동저감 로봇(200)은 상기 가공물(300)이 고정될 수 있도록 하는 지그 구조물로 구성된 지그부(210)와 상기 가공로봇(100)의 공정에 의해 상기 가공물에 가해지는 가공부하와 발생진동을 측정하여 인식하고 이를 통해 진동을 저감시킬 수 있도록 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)을 제어하는 진동저감 모듈부(220)를 포함한다.

지그는 부품을 가공할 때 사용되는 일종의 보조기구로서 일반적으로 양산품의 제작, 호환성을 갖는 부품의 제작 시 사용되며 부품을 정확하게 설치하여 고정하고 칼날 또는 공구를 강제적으로 안내하게 하는 설치구의 일종이다. 상기 지그부(210)는 상기 진동저감 모듈부(220)가 없다면 수직으로 세워진 대형의 부품인 상기 가공물(300)의 진동 발생을 억제하기 위해선 복잡한 지그 구조물을 갖출 것을 요한다.

도4에서는 상기 진동저장 모듈부(220)가 보다 구체적으로 도시되어 있다. 상기 진동저감 모듈부(220)는 상기 가공물(300)과 맞닿는 부분인 접촉부(221), 상기 접촉부(221)와 연결되어 상기 가공물(300)의 진동 및 부하를 완충하고 상쇄하는 역할을 하는 댐퍼부(222), 상기 가공물(300)의 진동 및 가동 부하를 인식하는 센서부(223) 및 도시되어 있지 않으나 상기 센서부(223)를 통해 인식한 데이터를 바탕으로 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)을 동기제어 하는 제어부(224)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따라 상기 접촉부(221)는 일실 상온에서 고무 탄성을 나타내는 고분자 탄성복합체로 구성되는 것을 특징으로 한다. 탄성복합체는 외력에 의하여 가역적으로 대변형을 신속하게 할 수 있으며 상기 가공물(300)의 강한 가공부하에 의해 형상이 변형되더라도 탄성으로 인해 본 형상으로의 회복이 가능하다.

따라서 상기 접촉부(221)는 탄성복합체로 구성될 경우 대형 부품인 상기 가공물(300)의 큰 부하와 진동을 수용하여, 이를 상기 댐퍼부(222) 및 상기 센서부(223)가 인식할 수 있도록 전달하기에 적합하다. 다만 상기 접촉부(221)의 재료를 고분자 탄성복합체로 한정하는 것은 아니며 상기 접촉부(221)는 적합한 다른 모든 재료로 구성될 수 있다.

상기 접촉부(221)에 의해 전달된 상기 가공물(300)의 진동과 가공부하는 상기 댐퍼부(222)를 통해 상기 센서부(223)에 전달된다. 상기 댐퍼부는 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)을 관통하는 경우 상기 가공 스핀들부(110)가 통과할 수 있도록, 상기 가공 스핀들부(110)의 형상에 상응하여 중앙 공간을 빈 공간으로 형성할 수 있다.

상기 센서부(223)는 상기 가공물(300)의 진동과 가공부하를 측정하여 인식하고 상기 센서부(223)이 인식한 데이터를 기반으로 상기 제어부(224)에서 상기 진동저감 로봇(200)과 상기 가공로봇(100)을 상호 제어한다. 특히 상기 댐퍼부(222)는 상기 가공물(300)의 진동 에너지를 흡수하는 완충기로서 역할을 함과 동시에 상기 제어부(224)의 제어를 받아 상기 가공물의 진동을 상쇄시키는 힘을 전달하는 역할을 한다.

상기 댐퍼부(222)는 진동 댐퍼로 구성될 수 있다. 진동 댐퍼는 풀리 댐퍼 또는 댐퍼 풀리로 알려져 있으며 크랭크 축의 비틀림 진동을 감쇠하고 제어하는 역할을 한다. 진동 댐퍼는 댐핑 역할을 하는 매개체에 따라 고무 댐퍼와 비스코스 댐퍼가 있다.

본 발명의 일실시예에 따라 상기 센서부(223)는 상기 가공 스핀들부(110)에 의한 드릴 등의 절삭 가공 시에 상기 가공물(300)에 가해지는 힘과 토크를 측정하여 진동을 인식하고 측정하는 역각센서(f/t센서)로 구성될 수 있다. 역각센서(f/t센서)는 촉각 센서의 하나로서 로봇에 가해지는 힘과 토크를 검출하는 장치이다. 힘과 토크를 가해서 하는 조정 작업 등 정밀한 조립이나 검사용 로봇에 유용한 역할을 하여 외부의 힘과 토크를 알고 적절하게 로봇을 제어할 수 있다.

다만 상기 센서부(223)의 센서 종류를 역각센서(f/t센서)로 한정하는 것은 아니며, 상기 센서부(223)은 상기 가공물(300)에 주어진 힘과 토크를 인식하여 측정하기에 적합한 다른 모든 센서를 사용할 수 있다.

다음으로 상기 센서부(223)에 의해 측정된 진동과 가공부하를 전달받은 상기 제어부(224)는 상기 가공 스핀들부(110)과 상기 제어부의 진동저감 액츄에이터를 제어한다. 상기 가공 스핀들부(110)에 의한 드릴링, 라우팅, 밀링 등 판재의 절삭 가공 공정에 상응하여 상기 접촉부(221)와 상기 댐퍼부(222)를 상호 제어한다.

특히 상기 제어부(224)는 상기 가공 로봇(100)이 상기 가공물(300)을 가공하는 단계에 맞추어, 각 단게별로 상기 가공 과정에서의 상기 가공 스핀들부(110)에 의해 상기 가공물(300)에 가해진 힘과 토크를 상기 댐퍼부(222)를 통해 상쇄할 수 있도록 힘과 토크를 제공한다.

보다 상세하게는 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)에게 주는 힘과 진동은 상기 가공 초기단계에서 최대치를 이룬다. 상기 굴진단계에서는 상대적으로 약한 힘과 진동이 주어지고, 상기 굴착단계에서는 상기 가공물(300)에 전해지는 힘과 진동은 최소치를 이룬다. 상기 제어부(224)는 상기 센서부를 통해 인신한 각 단계에 주어지는 상기 가공물(300)에 주어진 힘과 진동을 상쇄할 수 있도록 역방향의 힘과 진동을 상기 댐퍼부(220)를 이용하여 상기 가공물(300)에게 제공한다.

즉, 상기 제어부(224) 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)이 하나의 로봇처럼 완전히 동기되어서 움직이도록 하여 상기 가공물(300)을 수직으로 세워서 가공함으로써 발생하는 진동을 상당부분 저감시키도록 제어한다. 이로 인해 상기 지그부(210)가 비교적 복잡하지 않은 지그 구조물을 가지더라도 부품의 가공에 있어 가공 정밀도를 증대시킬 수 있다.

정리하면 항공, 조선 등 대형의 곡면 형상을 갖는 판재 부품을 가공하는 방법에 있어, 수직으로 세워서 판재 부품을 가공하는 경우 수평으로 판재 부품을 가공하는 방법에 비해 생산효율이 우수하나 판재 부품의 진동으로 인해 가공의 정밀도에 문제가 발생한다.

본 발명은 상기 가공물(300)을 수직으로 세워 가공함으로써 생산의 효율을 도모함과 동시에 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)의 동기제어를 통하여 상기 가공물(300)에 발생하는 진동을 저감시킴으로써 특별히 복잡한 지그 구조물을 요하지 않고도 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 가공 로봇
120: 가공 스핀들부
120: 가공 본체부
200: 진동저감 로봇
210: 지그부
220: 진동저감 모듈부
221: 접촉부
222: 댐퍼부
223: 센서부
224: 제어부
230: 진동저감 본체부
300: 가공물

Claims

부품의 수직 가공에 이용되는 진동 저감 가공 장치에 있어서,
가공물의 가공면을 가공하는 가공 로봇; 및
상기 가공로봇의 반대면에 위치하여 상기 가공물에 발생하는 진동을 인식하고 저감시키도록 제어하는 진동저감 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 가공 로봇은 상기 가공물의 가공면에 위치하며, 상기 가공물을 가공하는 가공 스핀들부와 상기 가공 스핀들부를 지지하는 가공 본체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 진동저감 로봇은 상기 가공물을 고정하는 지그부, 상기 가공물에 발생하는 진동 및 부하를 인식하고 측정하여 진동을 저감시키도록 제어하는 진동저감 모듈부 및 상기 지그부와 상기 진동저감 모듈부를 지지하는 진동저감 본체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 진동저감 모듈부는 상기 가공물과 맞닿는 부분으로 상기 가공물의 부하와 진동을 받아들이는 접촉부, 상기 접촉부와 연결되어 상기 가공물의 진동을 완충 및 상쇄시키는 역할을 하는 댐퍼부, 전달된 상기 가공물의 진동과 부하를 인식하고 측정하는 센서부 및 상기 센서부에서 인식한 데이터를 바탕으로 상기 가공 로봇과 상기 진동저감 로봇을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치.
제4항에 있어서,
상기 댐퍼부는 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 관통하는 경우 상기 가공 스핀들부가 통과할 수 있도록, 상기 가공 스핀들부의 형상에 상응하여 중앙 공간을 빈 공간으로 형성하는 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치.
제4항에 있어서,
상기 접촉부는 고분자 탄성중합체로 형성된 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치.
제4항에 있어서,
상기 센서부는 상기 가공물에 대한 상기 가공 스핀들부에 의한 드릴 가공 시 가해지는 토크를 측정하여 힘과 진동을 인식하는 역각센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치.
부품의 수직 가공에 이용되는 진동 저감 방법에 있어서,
가공로봇이 가공물의 가공면을 가공하는 단계;
상기 가공로봇의 가공으로 인해 상기 가공물에 부하와 진동이 발생하는 단계;
상기 가공물의 부하와 진동이 진동저감 로봇에 전달되는 단계;
상기 진동저감 로봇이 상기 가공물에 전해지는 힘의 크기, 방향, 진동 등을 측정하고 인식하는 단계; 및
측정된 데이터를 기반으로 상기 진동저감 로봇이 상기 가공물의 진동을 저감시키도록 상쇄시키는 힘을 상기 가공물에 전달하도록 제어하는 단계를 포함하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법.
제8항에 있어서,
상기 가공 로봇은 상기 가공물의 가공면에 위치하며, 상기 가공물을 가공하는 가공 스핀들부와 상기 가공 스핀들부를 지지하는 가공 본체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법.
제8항에 있어서,
상기 가공로봇이 가공면을 가공하는 단계는 상기 가공로봇이 상기 가공물에 절삭 가공을 시작하는 가공 초기단계, 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 뚫고 들어가기 시작하는 굴진 단계 및 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 관통하는 관통 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법.
제8항에 있어서,
상기 진동저감 로봇은 상기 가공물을 고정하는 지그부, 상기 가공물에 발생하는 진동 및 부하를 인식하고 측정하여 진동을 저감시키도록 제어하는 진동저감 모듈부 및 상기 지그부와 상기 진동저감 모듈부를 지지하는 진동저감 본체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법.
제11항에 있어서,
상기 진동저감 모듈부는 상기 가공물과 맞닿는 부분으로 상기 가공물의 부하와 진동을 받아들이는 접촉부, 상기 접촉부와 연결되어 상기 가공물의 진동을 완충 및 상쇄시키는 역할을 하는 댐퍼부, 전달된 상기 가공물의 진동과 부하를 인식하고 측정하는 센서부 및 상기 센서부에서 인식한 데이터를 바탕으로 상기 가공 로봇과 상기 진동저감 로봇을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법.
상기 제12항에 있어서,
상기 제어부는 상기 센서부를 통해 인식한 상기 가공하는 단계의 힘과 토크를 바탕으로 상기 가공하는 단계의 각 단계에 상응하여 이를 상쇄시킬 수 있는 힘과 토크를 상기 댐퍼부를 통해서 상기 가공물에게 전달하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법.
제12항에 있어서,
상기 댐퍼부는 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 관통하는 경우 상기 가공 스핀들부가 통과할 수 있도록, 상기 가공 스핀들부의 형상에 상응하여 중앙 공간을 빈 공간으로 형성하는 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법.
제12항에 있어서,
상기 접촉부는 고분자 탄성중합체로 형성된 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법.
제12항에 있어서,
상기 센서부는 상기 가공물에 대한 상기 가공 스핀들부에 의한 드릴 가공 시 가해지는 토크를 측정하여 힘과 진동을 인식하는 역각센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법.