KR20210060709A

KR20210060709A - 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법 및 이를 적용한 홀 가공 장치

Info

Publication number: KR20210060709A
Application number: KR1020190147645A
Authority: KR
Inventors: 김태곤; 김효영; 이석우
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-05-27
Also published as: KR102281544B1

Abstract

본 발명은 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법 및 이를 적용한 홀 가공 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설계된 도면과 실제 부품의 외곽 형상에 차이가 있을 때에도 정밀하게 가공홀을 형성하기 위한 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법 및 이를 적용한 홀 가공 장치에 관한 것이다. 본 발명은 a) 가공 대상물의 외형 및 상기 가공 대상물에 대한 가공홀의 제1 중심 위치를 설계한 제1 도면을 도출하는 단계; b) 도출된 상기 제1 도면에 따라, 상기 가공 대상물이 상기 외형을 갖도록 상기 가공 대상물을 1차 가공하는 단계; c) 1차 가공된 상기 가공 대상물의 외형을 실측하여 제2 도면을 생성하는 단계; d) 상기 제1 도면과 상기 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계; 및 e) 도출된 상기 가공홀의 제2 중심 위치에 대해 2차 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법을 제공한다.

Description

부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법 및 이를 적용한 홀 가공 장치{HOLE PROCESSING METHOD CONSIDERING MACHINING ERROR OF PARTS AND HOLE PROCESSING DEVICE}

본 발명은 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법 및 이를 적용한 홀 가공 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설계된 도면과 실제 부품의 외곽 형상에 차이가 있을 때에도 정밀하게 가공홀을 형성하기 위한 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법 및 이를 적용한 홀 가공 장치에 관한 것이다.

로봇을 이용한 유연가공시스템은 뛰어난 유연성으로 인해 자동차 및 항공분야에 적용하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

그러나, 로봇팔(robot arm)은 유연성이 높은 장점이 있는 반면에, 정밀도가 낮아, 정밀한 가공에는 적용이 불가능한 문제가 있었다.

이를 위해, 종래에는 레이저를 이용하여 로봇의 오차를 보상하는 기술을 사용하기도 하였으나, 이처럼 레이저를 이용해 로봇의 오차를 보상하는 기술은 로봇의 낮은 반응성에 따른 속도 저하로 실시간 제어가 어려운 문제가 있었다.

보다 구체적으로, 로봇팔은 유연한 구동을 위해 여러 개의 관절로 이루어져 있다. 따라서, 로봇팔을 이용하여 정밀하게 가공 위치를 설정하고자 할 경우, 레이저를 이용하여 오차를 측정한 다음, 로봇팔을 구성하는 복수의 관절을 대부분 움직여서 미세 조절을 수행해야만 했다. 그렇기 때문에, 종래의 로봇팔을 이용하여 미세 조절을 수행해야 할 경우, 작업이 복잡하고, 많은 시간이 소요되어 실시간 제어가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 가공 대상물을 가공할 때, 하나의 원점만을 갖고 가공 대상물에 대한 가공 위치의 위치를 도출하고 이를 가공함에 따라 가공 오차가 발생하는 문제가 있었다.

구체적으로, 대형의 가공 대상물을 가공할 경우, 항상 가공 대상물이 정확하게 동일한 외형을 갖지 않으며 가공 대상물마다 미세한 차이가 있다. 일 예로, 동일한 가공 대상물이더라도 폭, 길이, 높이 등에 있어서 미세한 차이가 있다.

이처럼, 대형 가공 대상물의 외형이 기존 설계와 차이가 있으면, 가공홀이 정확하게 가공되지 못하는 문제가 발생한다.

따라서, 유연한 로봇팔을 사용하면서도, 신속하고 정밀하게 가공을 수행할 수 있으며, 대형 가공 대상물에 대해서도 정밀하게 가공홀을 형성할 수 있는 기술이 필요하다.

대한민국 공개특허 제10-2006-0021275호

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 설계된 도면과 실제 부품의 외곽 형상에 차이가 있을 때에도 정밀하게 가공홀을 형성하기 위한 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법 및 이를 적용한 홀 가공 장치를 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 본 발명의 구성은 a) 가공 대상물의 외형 및 상기 가공 대상물에 대한 가공홀의 제1 중심 위치를 설계한 제1 도면을 도출하는 단계; b) 도출된 상기 제1 도면에 따라, 상기 가공 대상물이 상기 외형을 갖도록 상기 가공 대상물을 1차 가공하는 단계; c) 1차 가공된 상기 가공 대상물의 외형을 실측하여 제2 도면을 생성하는 단계; d) 상기 제1 도면과 상기 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계; 및 e) 도출된 상기 가공홀의 제2 중심 위치에 대해 2차 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계는, d1) 상기 제1 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수와 상기 제2 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수의 차이를 도출하는 단계; d2) 상기 외곽 치수의 차이에 따른 상기 가공홀의 제1 중심 위치의 오차를 도출하는 단계; d3) 상기 오차가 기설정된 허용 편차 이내를 갖도록 하는 보정값을 도출하는 단계; 및 d4) 도출된 상기 보정값을 상기 가공홀의 제1 중심 위치에 적용한 상기 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계 이후에는, 가공부의 끝단의 위치를 검출하는 단계; 및 검출된 상기 가공부의 끝단의 위치가 상기 가공홀의 제2 중심 위치 상에 보다 정밀하게 위치하도록 상기 가공부의 위치를 미세 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 검출된 상기 가공부의 끝단의 위치가 상기 가공홀의 제2 중심 위치 상에 보다 정밀하게 위치하도록 상기 가공부의 위치를 미세 조절하는 단계에서, 상기 가공부의 끝단의 위치는, 상기 가공부의 끝단의 위치 및 상기 제2 중심위치의 변위를 비교하여, 상기 제2 중심 위치에 보다 정밀하게 위치하도록 미세 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법이 적용된 홀 가공 장치에 있어서, 가공 대상물에 대한 가공을 수행하는 가공부; 상기 가공부를 가공 위치로 이송하는 로봇팔부; 상기 가공부 및 상기 로봇팔부의 위치를 제어하는 제어부; 및 상기 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하도록 마련된 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 가공 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판별부는, 상기 가공 대상물의 외형 및 가공 대상물에 대한 제1 중심 위치가 설계된 제1 도면이 저장된 저장모듈; 상기 제1 도면에 따라 1차 가공된 상기 가공 대상물의 외형을 실측하여 제2 도면을 생성하는 생성모듈; 및 상기 제1 도면과 상기 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 상기 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하도록 마련된 보정모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 제1 도면에 따라 상기 가공 대상물의 외형을 형성하고, 상기 제2 도면에 따라 상기 가공 대상물의 가공홀을 형성하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가공부는 상기 로봇팔부의 단부에 결합되되, x축, y축 z축 이동 및 회전이 가능하도록 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 로봇팔부는, 일방향 및 타방향으로 회전 가능하도록 마련되는 회전유닛; 상기 회전유닛에 일단부가 결합되며, 상기 회전유닛을 회동축으로 하여 전방 또는 후방으로 회동되는 제1 암유닛; 제1 암유닛의 타단부에 일단부가 결합되며, 상기 제1 암유닛을 회동축으로 하여 전방 또는 후방으로 회동되는 제2암유닛; 및 상기 제2 암유닛의 타단부에 일단부가 결합되며, 일방향 또는 타방향으로 회전 가능하도록 마련되는 제3 암유닛을 포함하며, 상기 제3 암유닛에는 상기 가공부가 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가공부는, 상기 로봇팔부에 결합되며, x축, y축 z축 이동 및 회전이 가능하도록 마련된 가공부몸체; 및 상기 가공부몸체에 결합되어 상기 가공 대상물에 대한 가공을 수행하도록 공구가 부착된 가공체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇팔부의 움직임을 제어하도록 마련되며, 상기 가공부를 가공 위치로 이송하도록 제어하는 로봇제어유닛; 및 상기 가공부의 움직임을 제어하도록 마련되며, 상기 가공부에 마련된 가공체의 끝단이 가공 위치에 위치하도록 제어하는 가공제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가공체의 끝단의 위치 및 가공 위치의 변위를 검출하도록 마련된 검출부를 더 포함하며, 상기 검출부는 상기 로봇제어유닛에 의해 상기 로봇팔부가 움직인 후에, 상기 가공체의 끝단의 위치를 검출하여 상기 가공제어유닛에 제공하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 대형 가공물의 실제 외형을 측정하여 이에 따른 실제 가공홀의 형성 위치를 도출하기 때문에 보다 정밀한 가공을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 유연한 로봇팔을 이용하여 신속하고 정밀하게 가공을 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 끝단에 가공부가 부착된 로봇팔부가 가공부를 대략적인 가공 위치로 이동시키면, 가공부는 로봇팔부와 별도로 움직여서 가공 위치와 대응되는 위치로 정밀하게 이동하여 위치될 수 있다. 이때, 가공부는 로봇팔부와 별도로 제어되어 움직이고 소형이기 때문에 미세조절을 수행하기가 로봇팔부보다 단순하고 신속하게 이루어질 수 있다.

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 본 발명의 일실시예에 따른 홀 가공 장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법의 공정예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 도면과 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 도면과 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계의 중심 위치 오차를 나타낸 그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 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 실시예를 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 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홀 가공 장치의 예시도이다.

도 1에 도시된 것처럼, 로봇팔을 이용한 정밀 가공장치(100)는 로봇팔부(110), 가공부(120), 제어부(130), 검출부(140) 및 판별부(150)를 포함한다.

상기 로봇팔부(110)는 상기 가공부(120)를 가공 위치로 이송하도록 마련되며, 회전유닛(111), 제1 암유닛(112), 제2 암유닛(113) 및 제3 암유닛(114)를 포함한다.

상기 회전유닛(111)은 로봇팔부(110)의 최하단에 위치하며, 하부에 가공 대상물의 길이 방향으로 연장 형성된 가이드부(미도시)가 마련될 수 있다. 그리고, 상기 회전유닛(111)은 상기 가이드부에 안착 및 결합되어 상기 가이드부를 따라 슬라이딩되도록 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 회전유닛(111)은 상기 로봇팔부(110)가 기설정된 가공 위치로 이동하도록 할 수 있다.

또한, 상기 회전유닛(111)은 중심을 기준으로 일방향 또는 타방향으로 회전 가능하도록 마련될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 회전유닛(111)은 기설정된 가공 위치로 슬라이딩하여 이동된 후에, 상기 가공부(120)가 가공 대상물을 향하도록 회전될 수 있다. 특히, 상기 회전유닛(111)은 상기 가공부(120)가 기설정된 가공 위치의 상측에 위치하도록 회전될 수 있다.

그리고, 상기 가공 대상물은 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)일 수 있으나, 상기 가공 대상물의 종류를 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 제1 암유닛(112)은 소정의 길이를 갖는 바 형태로 마련될 수 있으며, 일단부가 상기 회전유닛(111)에 결합되되, 상기 회전유닛(111)을 회동축으로 하여 전방 또는 후방으로 회동되도록 마련될 수 있다.

상기 제2 암유닛(113)은 소정의 길이를 갖고, 상기 제1 암유닛(112)의 타단부에 일단부가 결합되며, 상기 제1 암유닛(112)의 타단부를 회동축으로 하여 전방 또는 후방으로 회동되도록 마련될 수 있다.

상기 제3 암유닛(114)은 상기 제2 암유닛(113)의 타단부에 일단부가 결합되며, 일방향 또는 타방향으로 회전 가능하도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 제3 암유닛(114)의 타단부는 상기 제3 암유닛(114)의 일단부와 수직한 방향을 향하도록 절곡되어 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제3 암유닛(114)의 타단부에는 상기 가공부(120)가 결합되도록 마련될 수 있다.

상기와 같이 마련된 제1 암유닛(112) 내지 제3 암유닛(114)은 상기 가공부(120)가 기설정된 가공위치로 이동하여 가공 대상물에 대한 가공을 수행하도록 개별적으로 회동 또는 회전 가능하게 마련될 수 있다.

상기 가공부(120)는 가공 대상물에 대한 가공을 수행하도록 마련되며, 상기 로봇팔부(110)의 끝단부에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 가공부(120)는 가공부몸체(121) 및 가공체(122)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 가공부몸체(121)는 상기 로봇팔부(110)에 결합된 상태에서, x축, y축 z축 이동 및 회전이 가능하도록 마련될 수 있다.

구체적으로, 상기 가공부몸체(121)는 상기 로봇팔부(110)에 결합된 상태에서, x축 방향인 일측 및 타측으로 이동되거나, y축 방향인 전방 및 후방으로 이동 가능하게 마련될 수 있다. 그리고, 상기 가공부몸체(121)는 z축 방향인 높이가 제어될 수 있으며, 일방향 및 타방향으로 회전 가능하게 마련될 수 있다.

상기 가공체(122)는 상기 가공부몸체(121)에 결합되어 상기 가공 대상물에 대한 가공을 수행하도록 공구가 부착된 상태로 마련될 수 있다.

상기 가공부몸체(121)는 상기 가공체(122)의 끝단이 상기 가공 위치에 위치하도록 제어될 수 있다.

상기 제어부(130)는 상기 가공부(120) 및 상기 로봇팔부(110)의 위치를 제어하도록 마련될 수 있으며, 로봇제어유닛(131) 및 가공제어유닛(132)을 포함한다.

상기 로봇제어유닛(131)은 상기 로봇팔부(110)의 움직임을 제어하도록 마련되며, 상기 가공부(120)를 가공 위치로 이송하도록 제어할 수 있다. 즉, 상기 로봇제어유닛(131)은 상기 회전유닛(111), 상기 제1 암유닛(112), 상기 제2 암유닛(113) 및 상기 제3 암유닛(114)을 제어하여 상기 가공체(122)의 끝단을 가공 위치 상에 위치되도록 제어할 수 있다.

상기 가공제어유닛(132)은 상기 가공부(120)의 움직임을 제어하도록 마련되며, 상기 가공부(120)에 마련된 가공체(122)의 끝단이 가공 위치에 위치하도록 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 가공제어유닛(132)은 상기 가공 위치 상에 위치한 상기 가공체(122)의 끝단이 보다 정밀하게 가공 위치에 위치될 수 있도록 상기 가공부몸체(121)를 제어하도록 마련될 수 있다.

상기 검출부(140)는 상기 가공체(122)의 끝단의 위치를 검출하도록 마련될 수 있다.

상기 검출부(140)는 레이저 기구를 이용한 검출장치 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 검출부(140)는 상기 로봇제어유닛(131)에 의해 상기 로봇팔부(110)가 움직인 후에, 상기 가공체(122)의 끝단의 위치를 검출하여 상기 가공제어유닛(132)에 제공하도록 마련될 수 있다.

상기 판별부(150)는 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하도록 마련될 수 있으며, 저장모듈(151), 생성모듈(152) 및 보정모듈(153)을 포함한다.

상기 저장모듈(151)은 가공 대상물의 외형 및 가공 대상물에 대한 제1 중심 위치(11)가 설계된 제1 도면(10)이 저장될 수 있다.

상기 생성모듈(152)은 상기 제1 도면(10)에 따라 1차 가공된 상기 가공 대상물(20)의 외형을 실측하여 제2 도면(30)을 생성하도록 마련될 수 있다.

상기 보정모듈(153)은 상기 제1 도면(10)과 상기 제2 도면(30)의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 상기 가공홀의 제2 중심 위치(31)를 도출하도록 마련될 수 있다.

상기 가공제어유닛(132)은 제공받은 상기 가공체(122)의 끝단의 위치 및 가공 위치의 변위를 검출하고 이들 변위의 오차를 연산하여 상기 가공부몸체(121)를 이동시킴으로써, 상기 가공체(122)의 끝단이 기설정된 상기 제2 중심 위치(31)에 위치하도록 정밀하게 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어부는, 상기 제1 도면(10)에 따라 상기 가공 대상물의 외형을 형성하고, 상기 제2 도면(30)에 따라 1차 가공된 상기 가공 대상물(20)에 가공홀(21)을 형성하도록 마련될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 홀 가공 장치(100)의 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법의 공정예시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법은, 먼저, 가공 대상물의 외형 및 가공 대상물에 대한 가공홀의 제1 중심 위치를 설계한 제1 도면을 도출하는 단계(S10)를 수행할 수 있다.

가공 대상물의 외형 및 가공 대상물에 대한 가공홀의 제1 중심 위치를 설계한 제1 도면을 도출하는 단계(S10)에서, 상기 제1 도면(10)은 미리 설계된 도면으로서, 최적의 가공 대상물의 외형과 가공홀의 제1 중심 위치(11)가 설계된 도면을 지칭할 수 있다.

가공 대상물의 외형 및 가공 대상물에 대한 가공홀의 제1 중심 위치를 설계한 제1 도면을 도출하는 단계(S10) 이후에는, 도출된 제1 도면에 따라, 가공 대상물이 외형을 갖도록 가공 대상물을 1차 가공하는 단계(S20)가 수행될 수 있다.

도출된 제1 도면에 따라, 가공 대상물이 외형을 갖도록 가공 대상물을 1차 가공하는 단계(S20)에서는 상기 가공부(120)가 상기 제1 도면에 설계된 가공 대상물의 외형에 따라 상기 가공 대상물의 외형을 형성하는 1차 가공을 수행하도록 마련될 수 있다.

도출된 제1 도면에 따라, 가공 대상물이 외형을 갖도록 가공 대상물을 1차 가공하는 단계(S20) 이후에는, 1차 가공된 가공 대상물의 외형을 실측하여 제2 도면을 생성하는 단계(S30)가 수행될 수 있다.

1차 가공된 가공 대상물의 외형을 실측하여 제2 도면을 생성하는 단계(S30)에서는 1차 가공된 가공 대상물(20)의 외형을 실측하여 상기 1차 가공 대상물의 외형에 대한 제2 도면(30)을 생성하도록 마련될 수 있다.

구체적으로, 가공부(120)를 이용하여 정밀하게 가공 대상물의 외형을 가공 형성하여도 길이, 폭, 높이 등에 있어서 일부 오차가 발생하게 된다. 따라서, 실제 가공 형성된 상기 가공 대상물(20)은 최적의 형태로 설계된 제1 도면(10)의 가공 대상물의 외형과는 일부 차이가 발생하게 된다.

따라서, 1차 가공된 가공 대상물의 외형을 실측하여 제2 도면을 생성하는 단계(S30)에서는 실제 1차 가공된 가공 대상물(20)의 외형을 실측하여 도면으로 생성하도록 마련될 수 있다.

1차 가공된 가공 대상물의 외형을 실측하여 제2 도면을 생성하는 단계(S30) 이후에는, 제1 도면과 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계(S40)가 수행될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 도면과 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계의 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 도면과 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계의 중심 위치 오차를 나타낸 그래프이다.

도 4 및 도 5를 더 참조하면, 제1 도면과 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계(S40)는 먼저, 제1 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수와 제2 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수의 차이를 도출하는 단계(S41)가 수행될 수 있다.

제1 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수와 제2 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수의 차이를 도출하는 단계(S41)에서는 상기 제1 도면에 따른 가공 대상물의 외형에 대한 외곽 치수와 1차 가공되어 형성된 가공 대상물(20)을 실측하여 도면화를 한 제2 도면(20)에 개시된 외곽 치수의 차이를 도출하도록 마련될 수 있다.

제1 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수와 제2 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수의 차이를 도출하는 단계(S41) 이후에는, 외곽 치수의 차이에 따른 가공홀의 제1 중심 위치의 오차를 도출하는 단계(S42)가 수행될 수 있다.

외곽 치수의 차이에 따른 가공홀의 제1 중심 위치의 오차를 도출하는 단계(S42)에서는, 상기 외곽 치수의 차이에 따른 가공홀의 제1 중심 위치(11)의 오차를 도출하도록 마련될 수 있다.

일 예로, 외곽 치수의 차이에 따른 가공홀의 제1 중심 위치의 오차를 도출하는 단계(S42)에서는, 상기 외곽 치수의 차이에 비례하여 상기 제1 중심 위치(11)의 오차를 도출하도록 마련될 수 있다.

외곽 치수의 차이에 따른 가공홀의 제1 중심 위치의 오차를 도출하는 단계(S42) 이후에는, 오차가 기설정된 허용 편차 이내를 갖도록 하는 보정값을 도출하는 단계(S43)가 수행될 수 있다.

오차가 기설정된 허용 편차 이내를 갖도록 하는 보정값을 도출하는 단계(S43)는, 도 5에 도시된 것처럼, 가공홀의 제1 중심 위치의 오차가 기설정된 허용 편차 이내에 위치할 수 있도록 보정값을 도출하도록 마련될 수 있다.

오차가 기설정된 허용 편차 이내를 갖도록 하는 보정값을 도출하는 단계(S43) 이후에는, 도출된 보정값을 가공홀의 제1 중심 위치에 적용한 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계(S44)를 수행할 수 있다.

도출된 보정값을 가공홀의 제1 중심 위치에 적용한 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계(S44)에서는, 도출된 보정값을 제1 중심 위치(11)에 적용하여 실제로 가공 대상물에 대한 가공이 이루어져야 할 가공홀(21)의 제2 중심 위치(31)를 도출할 수 있다.

제1 도면과 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계(S40) 이후에는, 가공부의 끝단의 위치를 검출하는 단계(S50)가 더 수행될 수 있다.

구체적으로, 상기 가공부의 끝단의 위치를 검출하는 단계(S50)에서는, 상기 검출부(140)에 의해 상기 가공부(120)의 끝단의 위치가 검출될 수 있다. 그리고 검출된 상기 가공부(120)의 끝단의 위치는 상기 로봇제어유닛(131)에 제공될 수 있다.

구체적으로, 상기 가공부의 끝단의 위치를 검출하는 단계(S50)에서, 상기 판별부(150)는 상기 제2 중심 위치(31)를 상기 로봇제어유닛(131)에 제공하도록 마련될 수 있다.

상기 가공부의 끝단의 위치를 검출하는 단계(S50) 이후에는, 검출된 상기 가공부의 끝단의 위치가 상기 가공홀의 제2 중심 위치 상에 보다 정밀하게 위치하도록 상기 가공부의 위치를 미세 조절하는 단계(S60)가 수행될 수 있다.

검출된 상기 가공부의 끝단의 위치가 상기 가공홀의 제2 중심 위치 상에 보다 정밀하게 위치하도록 상기 가공부의 위치를 미세 조절하는 단계(S60)에서, 상기 가공부(120)의 끝단의 위치는, 상기 검출부(140)에 의해 제공된 상기 가공부(120)의 끝단의 위치 및 상기 판별부(150)에 의해 제공된 상기 제2 중심 위치(31)의 변위를 비교하여, 상기 제2 중심 위치(31)에 보다 정밀하게 위치하도록 미세 조절될 수 있다.

검출된 상기 가공부의 끝단의 위치가 상기 가공홀의 제2 중심 위치 상에 보다 정밀하게 위치하도록 상기 가공부의 위치를 미세 조절하는 단계(S60) 이후에는, 도출된 가공홀의 제2 중심 위치에 대해 2차 가공하는 단계(S70)가 수행될 수 있다.

도출된 가공홀의 제2 중심 위치에 대해 2차 가공하는 단계(S70)에서는 상기 가공부(120)가 상기 가공 대상물의 상기 제2 중심 위치(31)에 대해 가공을 수행하여 가공홀(21)을 형성하도록 마련될 수 있다.

이처럼 마련된 본 발명은, 설계된 사이즈와 조금 다르게 대형의 가공 대상물의 외형이 형성되더라도 정밀하게 가공홀(21)을 형성하도록 할 수 있다.

또한, 상기 로봇팔부(110)를 이용하여 신속하게 상기 가공부(120)를 가공점으로 이송하고, 미세한 위치 오차는 상기 로봇팔부(110)가 고정된 상태에서 독립적으로 구동되는 상기 가공부(120)에 의해 조절됨으로써, 가공 대상물에 대한 신속하고 정밀한 가공이 이루어지도록 할 수 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 실시예들은 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.

10: 제1 도면
11: 제1 중심 위치
20: 가공 대상물
21: 가공홀
30: 제2 도면
31: 제2 중심 위치
100: 홀 가공 장치
110: 로봇팔부
111: 회전유닛
112: 제1 암유닛
113: 제2 암유닛
114: 제3 암유닛
120: 가공부
121: 가공부몸체
122: 가공체
130: 제어부
131: 로봇제어유닛
132: 가공제어유닛
140: 검출부
150: 판별부
151: 저장모듈
152: 생성모듈
153: 보정모듈

Claims

a) 가공 대상물의 외형 및 상기 가공 대상물에 대한 가공홀의 제1 중심 위치를 설계한 제1 도면을 도출하는 단계;
b) 도출된 상기 제1 도면에 따라, 상기 가공 대상물이 상기 외형을 갖도록 상기 가공 대상물을 1차 가공하는 단계;
c) 1차 가공된 상기 가공 대상물의 외형을 실측하여 제2 도면을 생성하는 단계;
d) 상기 제1 도면과 상기 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계; 및
e) 도출된 상기 가공홀의 제2 중심 위치에 대해 2차 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 d) 단계는,
d1) 상기 제1 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수와 상기 제2 도면에 따른 가공 대상물의 외곽 치수의 차이를 도출하는 단계;
d2) 상기 외곽 치수의 차이에 따른 상기 가공홀의 제1 중심 위치의 오차를 도출하는 단계;
d3) 상기 오차가 기설정된 허용 편차 이내를 갖도록 하는 보정값을 도출하는 단계; 및
d4) 도출된 상기 보정값을 상기 가공홀의 제1 중심 위치에 적용한 상기 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 d) 단계 이후에는,
가공부의 끝단의 위치를 검출하는 단계; 및
검출된 상기 가공부의 끝단의 위치가 상기 가공홀의 제2 중심 위치 상에 보다 정밀하게 위치하도록 상기 가공부의 위치를 미세 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법.
제 3 항에 있어서,
검출된 상기 가공부의 끝단의 위치가 상기 가공홀의 제2 중심 위치 상에 보다 정밀하게 위치하도록 상기 가공부의 위치를 미세 조절하는 단계에서,
상기 가공부의 끝단의 위치는, 상기 가공부의 끝단의 위치 및 상기 제2 중심위치의 변위를 비교하여, 상기 제2 중심 위치에 보다 정밀하게 위치하도록 미세 조절되는 것을 특징으로 하는 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법.
제 1 항에 따른 부품 외곽 가공 오차를 고려한 홀 가공 방법이 적용된 홀 가공 장치에 있어서,
가공 대상물에 대한 가공을 수행하는 가공부;
상기 가공부를 가공 위치로 이송하는 로봇팔부;
상기 가공부 및 상기 로봇팔부의 위치를 제어하는 제어부; 및
상기 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하도록 마련된 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 가공 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 판별부는,
상기 가공 대상물의 외형 및 가공 대상물에 대한 제1 중심 위치가 설계된 제1 도면이 저장된 저장모듈;
상기 제1 도면에 따라 1차 가공된 상기 가공 대상물의 외형을 실측하여 제2 도면을 생성하는 생성모듈; 및
상기 제1 도면과 상기 제2 도면의 가공 대상물에 대한 외형의 차이를 반영하여 상기 가공홀의 제2 중심 위치를 도출하도록 마련된 보정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 가공 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
제1 도면에 따라 상기 가공 대상물의 외형을 형성하고, 상기 제2 도면에 따라 상기 가공 대상물의 가공홀을 형성하도록 마련된 것을 특징으로 하는 홀 가공 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 가공부는 상기 로봇팔부의 단부에 결합되되, x축, y축 z축 이동 및 회전이 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 홀 가공 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 로봇팔부는,
일방향 및 타방향으로 회전 가능하도록 마련되는 회전유닛;
상기 회전유닛에 일단부가 결합되며, 상기 회전유닛을 회동축으로 하여 전방 또는 후방으로 회동되는 제1 암유닛;
제1 암유닛의 타단부에 일단부가 결합되며, 상기 제1 암유닛을 회동축으로 하여 전방 또는 후방으로 회동되는 제2암유닛; 및
상기 제2 암유닛의 타단부에 일단부가 결합되며, 일방향 또는 타방향으로 회전 가능하도록 마련되는 제3 암유닛을 포함하며,
상기 제3 암유닛에는 상기 가공부가 결합되는 것을 특징으로 하는 홀 가공 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 가공부는,
상기 로봇팔부에 결합되며, x축, y축 z축 이동 및 회전이 가능하도록 마련된 가공부몸체; 및
상기 가공부몸체에 결합되어 상기 가공 대상물에 대한 가공을 수행하도록 공구가 부착된 가공체를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 가공 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 로봇팔부의 움직임을 제어하도록 마련되며, 상기 가공부를 가공 위치로 이송하도록 제어하는 로봇제어유닛; 및
상기 가공부의 움직임을 제어하도록 마련되며, 상기 가공부에 마련된 가공체의 끝단이 가공 위치에 위치하도록 제어하는 가공제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 가공 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 가공체의 끝단의 위치 및 가공 위치의 변위를 검출하도록 마련된 검출부를 더 포함하며,
상기 검출부는 상기 로봇제어유닛에 의해 상기 로봇팔부가 움직인 후에, 상기 가공체의 끝단의 위치를 검출하여 상기 가공제어유닛에 제공하도록 마련된 것을 특징으로 하는 홀 가공 장치.