KR20220057127A - 힘 제어 기반 모서리 가공장치 및 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피가공물의 모서리를 라운드 가공하는 가공장치 및 가공방법에 관한 것으로서, 특히 가공RC(Rounding Cutting)툴을 3축 이동함과 동시에 피가공물에 가하는 힘을 제어하여 피가공물의 모서리를 따라 이동하며 정밀 가공이 가능하도록 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치는 피가공물의 모서리를 따라 이동하며 모서리를 가공하는 가공툴과, 가공툴이 모서리를 따라 이동하도록 구동하는 구동부와, 가공툴이 피가공물의 모서리를 설정된 힘으로 가압하도록 가공툴에 가해지는 힘을 제어하는 힘 제어 모듈을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

힘 제어 기반 모서리 가공장치 및 가공방법{Force Control Based Edge Processing Unit and Processing Method}

본 발명은 피가공물의 모서리를 라운드 가공하는 가공장치 및 가공방법에 관한 것으로서, 특히 가공툴을 3축 이동함과 동시에 피가공물에 가하는 힘을 제어하여 피가공물의 모서리를 따라 이동하며 정밀 가공이 가능하게 구성한 것이다.

조선 산업에서 널리 쓰이는 후판 판재는 방청 도장의 내구성을 위해 모서리 부분을 둥글게 가공한다. 국제해사기구 (IMO) 보호 코팅 성능인증시험 (PSPC)에서는 방청 도장을 입히는 강재의 모서리부는 최소 2mm 반경으로 가공되어야 한다고 규정하고 있다. 이하 해당 가공법을 모서리부 RC(Rounding Cutting)가공으로 칭한다.

모서리 가공 규정을 만족하기 위해, 종래에는 수동 그라인더 혹은 반원형 절단 단면을 가지는 수동 밀링 커터로 작업자가 모서리를 가공하는 방법이 널리 쓰였다.

통상적으로 선박을 건조하기 위한 후판 절단은 플라즈마 또는 산소 절단기를 이용하여 주로 절단한다. 이와 같이 플라즈마 및 산소 절단기를 이용하여 절단된 후판의 모서리부는 그 절단 오차가 크기 때문에, CNC 등의 자동 가공 장치로 후판의 모서리부를 가공하기에 어려움이 있다.

CNC등의 자동 가공 장치를 이용하여 모서리부를 가공하기 위해서는 가공된 부재 모서리부의 형상과 위치를 정확하게 센싱할 수 있어야 하는데, 레이저 센서를 이용한 센싱은 센싱 속도가 느려 경제성이 부족하며, 카메라를 이용한 센싱은 정확도가 부족하다.

한편, 종래에는 종횡비가 큰 직선 막대형상의 부재의 모서리부를 가공하고자 할 경우, 부재의 양쪽 모서리부를 고압으로 눌러 모서리부의 형상을 원형으로 변형시키는 압착 롤러 방식과, 공압으로 수동형 RC 커터와 유사한 형상의 RC 커터를 누른 상태에서 부재를 이송하여 모서리를 가공하는 자동 RC 가공 방식이 사용되었다.

이러한 압착 롤러 방식 및 자동 RC 가공 방식은 부재의 형상에 약간의 변화나 오차가 있더라도 직선 막대형인 경우 대응이 가능하다는 장점이 있다. 자동 RC 가공 방식은 막대형이 아니더라도 단면이 직선인 부재에 사용이 가능하다.

하지만, 부재의 형상이 막대 형상이 아닌 일반적인 부재의 경우, 압착 롤러 방식은 부재의 고정에 매우 큰 힘이 들기 때문에 사용이 불가능하며, 자동 RC 가공 방식은 한 면을 가공한 이후 부재를 재배열하여 다른 면을 가공기 쪽으로 배치하여야 하기 때문에 전체 작업 시간이 오래 걸려 경제성이 부족하다.

또한 곡선형 모서리의 경우 모서리의 접선 방향에 따라 압착 롤러나 RC 커터를 밀어주는 힘의 방향을 변경해주어야 하기 때문에, 종래의 장비와 기술로는 자동 모서리 가공이 어렵다는 문제점이 있다.

대한민국 특허등록번호 제10-1360899호(공고일 2014년02월11일) 대한민국 특허등록번호 제10-0609478호(공고일 2006년08월08일) 일본 특허등록공보 제5481919호(발행일 2014년04월23일)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 선박을 건조하기 위해 절단된 대형 후판의 모서리를 가동하기 위해 X, Y, Z축으로 RC툴이 신속 이동 가능하여 RC툴이 후판 모서리를 따라 신속 이동 가능하며, RC툴에 가해지는 힘을 제어하여 RC툴이 모서리를 따라 이동하며 라운드 가공이 가능하도록 구성한 힘 제어 기반 모서리 가공장치 및 가공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치는 피가공물의 모서리를 따라 이동하며 모서리를 가공하는 가공툴과, 가공툴이 모서리를 따라 이동하도록 구동하는 구동부와, 가공툴이 피가공물의 모서리를 설정된 힘으로 가압하도록 가공툴에 가해지는 힘을 제어하는 힘 제어 모듈을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 힘 제어 모듈은, 가공툴이 모서리에 접하는 접선에 대해 수직방향으로 모서리의 접선에 수직 방향으로 설정된 접촉력(Fn)을 가하고, 가공을 진행하는 방향으로 설정된 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 가한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 힘 제어 기반 모서리 가공장치는, 피가공물이 놓이는 테이블과, 가공툴이 장착된 힘 제어 모듈을 3축 방향으로 이동할 수 있게 구동하는 구동부와, 구동부의 말단에 장착되어 가공툴에 가해지는 2축 방향의 힘을 제거하는 힘 제어 모듈을 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 구동부는 X축 구동부, Y축 구동부, Z축 구동부을 포함하며, X축 구동부, Y축 구동부, Z축 구동부는 상호 결합되어 구동부의 끝단에 장착된 가공툴이 테이블의 상면에서 3차원 이동 가능하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 힘 제어 모듈은, 구동부의 말단에 장착되어 평면에 대한 Y축 방향으로 신축 가능한 제1공압시스템과, 제1공압시스템의 말단에 장착되어 평면에 대한 X축 방향으로 신축 가능한 제2공압시스템을 포함하며, 제2공압시스템의 말단에 가공툴이 회전 가능하게 장착된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 힘 제어 모듈에는 가공툴의 X축과 Y축의 위치를 감지하기 위한 스케일이 장착되며, 스케일에서 발생한 신호를 피드백하여 제1공압시스템의 스트로크와 제2공압시스템의 스트로크가 신축하여 가공툴에 가해지는 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 제어한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1공압시스템과 제2공압시스템 각각에는 비례제어밸브가 장착되어 피드백되는 신호에 따라 스트로크의 신축이 비례제어된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 힘 제어 모듈은, 구동부의 말단에 장착되어 평면에 대한 Y축 방향으로 신축 가능한 제1신축 구동부재와, 제1신축 구동부재의 말단에 장착되어 평면에 대한 X축 방향으로 신축 가능한 제2신축 구동부재를 포함하며, 제2신축 구동부재의 말단에 가공툴이 회전 가능하게 장착되며, 제1신축 구동부재와 제2신축 구동부재는 전류 제어를 통해 축 방향의 힘을 제어하는 모터이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피가공물의 모서리를 따라 이동하는 가공툴에 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 제어하며 모서리를 가공하는 힘 제어 기반 모서리 가공방법에 있어서, 3축 구동부에 의해 가공툴을 모서리 가공 시작점으로 이동하는 단계와, 힘 제어 모듈을 통해 가공툴이 모서리에 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 가하는 단계와, 피가공물의 형상과 위치 데이터를 근거로 가공툴이 모서리를 따라 이동하며 가공하는 단계와, 가공툴의 위치를 피드백하는 단계와, 피드백된 신호를 근거로 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 가하도록 힘을 제어하는 단계를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치 및 가공방법은 RC툴을 3축 구동부에 의해 테이블 상부에서 3차원으로 이동 가능함에 따라 입력된 피가공물의 형상 및 위치 데이터에 따라 피가공물의 모서리를 따라 이동 가능하다. 더불어 공압실린더를 통해 RC툴이 모서리 접선의 수직방향으로 그리고 진행방향으로 일정한 힘이 가해지도록 제어함에 따라 자동 RC 가공 적용이 힘들었던 다양한 부재의 자동 RC가공이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 대형 후판을 가공함에 있어 3축 구동은 모터에 의해 신축 이동이 가능하며, 모서리 접선의 수직방향으로 그리고 진행방향으로 일정하게 가해지는 힘은 공압실린더에 의해 제어됨에 따라 크기가 큰 후판이더라도 신속 정밀한 가공이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치를 나타낸 개념도이고,
도 2는 도 1에 도시된 제1축 구동부를 나타낸 개념도이며,
도 3은 도 1에 도시된 제2축 구동부를 나타낸 개념도이고,
도 4는 도 1에 도시된 제3축 구동부를 나타낸 개념도이고,
도 5는 도 1에 도시된 힘 제어 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 6는 RC툴이 피가공물의 경사면을 따라 이동하며 가공하는 관계를 설명하는 개념도이고,
도 7은 도 6에 도시된 경사면을 제1실린더 및 제2실린더를 통해 가압하는 힘의 관계를 설명하는 개념도이다.
도 8은 부정확한 피가공물의 경사면 모서리를 따라 이동하는 RC툴의 궤적을 나타낸 개념도이고,
도 9는 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치의 제어시스템 구성도이며,
도 10은 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공방법을 설명하는 블록도이다.
도 11은 RC툴을 이용하여 피가공물의 모서리를 가공하는 예를 나타낸 개념도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치 및 가공방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 1은 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1축 구동부를 나타낸 개념도이며, 도 3은 도 1에 도시된 제2축 구동부를 나타낸 개념도이고, 도 4는 도 1에 도시된 제3축 구동부를 나타낸 개념도이고, 도 5는 도 1에 도시된 힘 제어 모듈을 나타낸 개념도이다. 그리고 도 6는 RC툴이 피가공물의 경사면을 따라 이동하며 가공하는 관계를 설명하는 개념도이고, 도 7은 도 6에 도시된 경사면을 제1실린더 및 제2실린더를 통해 가압하는 힘의 관계를 설명하는 개념도이다. 또한 도 8은 부정확한 피가공물의 경사면 모서리를 따라 이동하는 RC툴의 궤적을 나타낸 개념도이고, 도 9는 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치의 제어시스템 구성도이며, 도 10은 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공방법을 설명하는 블록도이다. 도 11은 RC툴을 이용하여 피가공물의 모서리를 가공하는 예를 나타낸 개념도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 힘 제어 기반 모서리 가공장치(100)는 하부에 장착된 유압시스템(111)에 의해 상하방향으로 이동 가능하며 상면에 피가공물(1)을 위치하는 테이블(110)과, 테이블(110)에 놓인 피가공물(1)의 모서리를 따라 이동하며 라운드 가공하는 RC툴(170)이 장착되며 RC툴(170)을 가압하여 정밀 가공이 가능하도록 힘을 제어하는 힘 제어 모듈(150)과, 힘 제어 모듈(150)이 테이블(110)의 상면에서 3축 이동 가능하도록 힘 제어 모듈(150)을 지지하는 각 축별 구동부(120, 130, 140) 및, 힘 제어 모듈(150)과 구동부(120, 130, 140)들을 제어하는 제어부(190)를 포함한다.

따라서 제어부(190)에 입력된 피가공물(1)의 기본적인 형상 및 위치 데이터를 근거로 하여 각 축별 구동부(120, 130, 140)를 작동시켜 RC툴(170)을 가공 시작점에 위치시키고, 힘 제어 모듈(150)을 제어하여 RC툴(170)이 피가공물(1)의 모서리를 가압하며 회전하도록 한다. 그리고 피가공물(1)의 형상 데이터를 근거로 각 축별 구동부(120, 130, 140)를 작동시켜 모서리를 따라 RC툴(170)이 이동하도록 제어하며 모서리의 세부적인 형상에 따른 RC툴(170)에 인가되는 힘을 힘 제어 모듈(150)에 의해 제어함으로써, RC툴(170)이 피가공물(1)의 모서리를 따라 이동하며 정밀 가공이 가능하게 구성하고 있다.

아래에서는 이와 같이 구성된 힘 제어 기반 모서리 가공장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 힘 제어 기반 모서리 가공장치(100)의 테이블(110)에는 피가공물(1)이 놓이며, 테이블(110)의 상부에서 3축 이동 가능한 RC툴(170)이 테이블(110)에 놓인 피가공물(1)의 모서리를 라운드 가공한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 테이블(110)의 양측에는 Y축 구동부(120)가 각각 장착된다. Y축 구동부(120)는 테이블(110)의 종방향(Y축 방향)으로 회전 가능하게 장착된 볼스크루(121)와, 볼스크루(121)를 회전시키는 모터(122)와, 볼스크루(121)에 장착되어 볼스크루(121)의 회전에 따라 볼스크루(121)의 길이방향인 Y축으로 이동 가능한 볼너트(123)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, X축 구동부(130)는 테이블(110)의 양측에 위치한 Y축 구동부(120)의 볼너트(123)에 양단이 장착되어 테이블(110)의 횡방향(X축 방향)으로 위치하는 가로대(135)와, 가로대(135)의 내부에 위치한 볼스크루(131)와, 볼스크루(131)를 회전시키는 모터(132)와, 볼스크루(131)에 장착되어 볼스크루(131)의 회전에 따라 볼스크루(131)의 길이방향인 X축으로 이동 가능한 볼너트(133)를 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, Z축 구동부(140)는 X축 구동부(130)의 볼너트(133)에 장착되어 테이블(110)의 수직방향(Z축 방향)으로 위치하는 세로대(145)와, 세로대(145)에 Z축 방향으로 회전 가능하게 장착된 볼스크루(141)와, 볼스크루(141)를 회전시키는 모터(142)와, 볼스크루(141)에 장착되어 볼스크루(141)의 회전에 따라 볼스크루(141)의 길이방향인 Z축으로 이동 가능한 볼너트(143)를 포함한다.

한편, Z축 구동부(140)의 볼너트(143)에는 힘 제어 모듈(150)이 장착된다.

따라서 힘 제어 모듈(150)은 X축 구동부(130), Y축 구동부(120), Z축 구동부(140)의 작동에 의해 테이블(110) 상부에서 3차원 이동이 가능하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 힘 제어 모듈(150)을 Z축 구동부(140)의 볼너트(143)에 장착된 제1프레임(151)과, 제1프레임(151)에 장착되며 Y축 방향으로 스트로크가 신축 가능한 제1공압시스템(161)과, 제1공압시스템(161)의 끝단에 고정된 제2프레임(152)과, 제2프레임(152)에 장착되며 X축 방향으로 스트로크가 신축 가능한 제2공압시스템(162)과, 제2공압시스템(162)의 끝단에 고정된 제3프레임(153)과, 제3프레임(153)에 하향으로 회전 가능하게 장착된 RC툴(170)과, 제3프레임(153)에 장착되어 RC툴(170)을 회전시키는 모터(171)를 포함한다.

전술한 바와 같이, 힘 제어 모듈(150)은 X축 구동부(130), Y축 구동부(120), Z축 구동부(140)의 작동에 의해 테이블(110) 상부에서 3차원 이동 가능한 상태에서, RC툴(170)은 X축 구동부(130)와 Y축 구동부(120)의 작동에 따른 RC툴(170) 이동과 더불어 제1공압시스템(161)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하고 또한 제2공압시스템(162)에 의해 X축 방향으로 이동 가능하다.

이와 같은 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치의 구조적 특징에 있어서, 제어부(190)에 입력된 피가공물(1)의 형상 및 위치 데이터를 근거로 하여 힘 제어 모듈(150)은 X축 구동부(130), Y축 구동부(120), Z축 구동부(140)에 의해 테이블(110) 상부에서 피가공물(1)의 모서리를 따라 3차원 이동한다.

그리고 제1공압시스템(161)와 제2공압시스템(162)의 스트로크 신축에 의해 설정된 힘으로 RC툴(170)이 피가공물(1)의 모서리를 설정된 힘과 방향으로 가압하며 회전함으로써, 모서리를 라운드 가공하게 된다.

제1공압시스템(161)의 스트로크 신축방향은 Y축 방향이고, 제2공압시스템(162)의 스트로크 신축방향은 X축 방향이다.

피가공물(1)을 테이블(110)에 놓이면, 피가공물(1)의 모서리는 XY축의 2차원 평면 상에 위치한다. 후판인 피가공물(1)의 Z축 방향의 변형 및 처짐은 Z축 구동부(140)의 작동 또는 테이블(110)을 상하방향으로 이동시키는 것으로 보상하며, 힘 제어 모듈(150)에 의한 모서리 가공은 X축과 Y축으로 모서리를 따라 위치 제어하며 가공한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, RC툴(170)과 피가공물(1) 모서리의 접촉을 유지하기 위해서, 힘 제어 모듈(150)의 제1공압시스템(161)와 제2공압시스템(162)가 작동하며, RC툴(170)이 모서리의 접선에 수직 방향으로 설정된 접촉력(Fn)을 가하고, 가공을 진행하는 방향(모서리의 접선 방향)으로는 설정된 속도로 RC툴(170)을 이송시켜 정밀 가공이 이루어지도록 속도 제어를 위한 힘(Ft)을 가한다.

접촉력(Fn)을 설정된 힘(c)으로 설정할 경우, 속도 제어를 위한 힘(Ft)는 아래의 수학식1에 의해 계산된다.

한편, 이와 같이 계산된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위한 힘(Ft)이 발생할 수 있도록 아래의 수학식2를 통해 X축 방향으로의 힘(Fx)의 제어를 제2공압시스템(162)의 스트로크 신축으로 수행하고, Y축 방향으로의 힘(Fy)의 제어를 제1공압시스템(161)의 스트로크 신축으로 수행한다.

이와 같이 피가공물의 모서리를 따라 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위한 힘(Ft)을 RC툴(170)에 가하도록 제1공압시스템(161)에 의해 힘(Fy)을 가하고 제2공압시스템(162)에 의해 힘(Fx)을 가하여 모서리를 가공하는 중에, 도 8에 도시된 바와 같이 모서리의 일부에 오목한 홈이 형성된 경우 RC툴(170)은 홈을 따라 이동하며 모서리를 가공한다.

이때, RC툴(170)이 홈을 따라 이동하면서도 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위한 힘(Ft)을 유지할 수 있도록 제1공압시스템(161)과 제2공압시스템(162)은 비례제어(Proportional-Integral-Differential; PID)가 이루어진다.

이를 위해 힘 제어 기반 모서리 가공장치(100)의 제어시스템은 도 9에 도시된 바와 같이 구성된다.

제1공압시스템(161)과 제2공압시스템(162)에는 각 실린더별로 스트로크의 신장과 수축을 제어하는 비례제어밸브(164a, 164b, 164c, 164d)가 장착되며, RC툴(170)의 위치 변화를 피드백 신호로 입력하기 위한 Y축 리니어 스케일(167Y)과 X축 리니어 스케일(167X)이 힘 제어 모듈(150)에 장착된다.

따라서 RC툴(170)의 위치 변화에 따라 X축 리니어 스케일(167X)과 Y축 리니어 스케일(167Y)에서 발생한 신호는 제어부(190)에 입력되고, 제어부(190)에서는 입력된 피드백 신호에 따라 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위한 힘(Ft)을 유지할 수 있도록 제1공압시스템(161)과 제2공압시스템(162)의 스트로크를 각각의 비례제어밸브(164a, 164b, 164c, 164d)를 통해 제어한다.

한편, 도 9에 도시된 서비스유닛은 공압시스템(161, 162)에 유입 유출되는 에어라인에 설치되는 기기 등을 나타낸다.

이와 같이 RC툴(170)의 위치 변화에 따른 신호가 입력된 후 제1공압시스템(161) 및 제2공압시스템(162)에 의해 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위한 힘(Ft)을 유지하게 됨에 따라 도 10에 도시된 바와 같이 모서리와 동일한 RC툴(170) 궤적을 형성하며 모서리를 따라 이동하며 라운드 가공이 가능하다.

아래에서는 이와 같이 구성된 힘 제어 기반 모서리 가공방법에 대해 설명한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제어부(190)에 입력된 피가공물(1)의 형상 및 위치 데이터를 근거로 하여 X축 구동부(130), Y축 구동부(120), Z축 구동부(140)를 구동시켜 RC툴(170)을 가공시작점 근처에 이동시킨다.

그리고 제1공압시스템(161)과 제2공압시스템(162)을 신축시켜 RC툴(170)이 모서리의 접선에 수직 방향으로 설정된 접촉력(Fn)으로 접하게 한 후, 가공을 진행하는 방향(모서리의 접선 방향)으로 속도 제어를 위한 힘(Ft)을 RC툴(170)에 가면서 RC툴(170)을 회전시켜 모서리를 따라 라운드 가공한다.

그리고 X축 구동부(130), Y축 구동부(120), Z축 구동부(140)를 구동시켜 RC툴(170)이 입력된 피가공물(1)의 형상을 따라 이동시킨다.

이때 X축 리니어 스케일(167X)과 Y축 리니어 스케일(167Y)에서 발생한 신호를 피드백하여 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위한 힘(Ft)을 유지할 수 있도록 제1공압시스템(161)과 제2공압시스템(162)의 스트로크를 각각의 비례제어밸브(164a, 164b, 164c, 164d)를 통해 제어한다.

이와 같은 방식으로 피가공물(1)의 모서리를 라운드 가공한 후에 입력된 피가공물(1)의 형상에서 가공 종료점에 RC툴(170)이 도달하면 가공을 종료한다.

한편, 도 1에 부여된 도면부호 180은 비전시스템으로서, 테이블에 놓인 피대상물의 위치, RC툴의 위치 등을 확인할 수 있도록 카메라가 구비된 구성이다.

앞서 설명한 본 발명에 따른 힘 제어 기반 모서리 가공장치(100)의 힘 제어 모듈(150)에서는 힘을 제어하기 위해 신축 가능한 공압시스템(161, 162)이 사용되는 것으로 실시예를 설명하고 있으나, 공압시스템(161, 162)과 같이 역구동성(Back-drivability)을 갖는 신축 구동부재를 대신할 수 있다. 공압시스템(161, 162)을 대신하는 신축 구동부재의 예로서는 서보모터, DC모터와 낮은 감속비를 가진 볼스크류를 조합한 구성으로 대신 가능하다. 이와 같이 모터로 대신할 경우에는 전류 제어를 통해 축 방향의 힘을 제어 가능하다.

1 : 피가공물
100 : 힘 제어 기반 모서리 가공장치
110 : 테이블
120, 130, 140 : 구동부
121, 131, 141 : 볼스크루
122, 132, 142 : 모터
123, 133, 143 : 볼너트
135 : 가로대
145 : 세로대
150 : 힘 제어 모듈
151 : 제1프레임
152 : 제2프레임
153 : 제3프레임
161, 162 : 공압시스템
164a, 164b, 164c, 164d : 비례제어밸브
167X, 167Y : 리니어 스케일
170 : RC툴
171 : 모터
180 : 비전시스템
190 : 제어부

Claims (9)

1. 피가공물의 모서리를 따라 이동하며 모서리를 가공하는 가공툴과,
   가공툴이 모서리를 따라 이동하도록 구동하는 구동부와,
   가공툴이 피가공물의 모서리를 설정된 힘으로 가압하도록 가공툴에 가해지는 힘을 제어하는 힘 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 힘 제어 기반 모서리 가공장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   힘 제어 모듈은,
   가공툴이 모서리에 접하는 접선에 대해 수직방향으로 모서리의 접선에 수직 방향으로 설정된 접촉력(Fn)을 가하고, 가공을 진행하는 방향으로 설정된 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 가하는 것을 특징으로 하는 힘 제어 기반 모서리 가공장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   힘 제어 기반 모서리 가공장치는,
   피가공물이 놓이는 테이블과,
   가공툴이 장착된 힘 제어 모듈을 3축 방향으로 이동할 수 있게 구동하는 구동부와,
   구동부의 말단에 장착되어 가공툴에 가해지는 2축 방향의 힘을 제거하는 힘 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 힘 제어 기반 모서리 가공장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   구동부는 X축 구동부, Y축 구동부, Z축 구동부를 포함하며, X축 구동부, Y축 구동부, Z축 구동부는 상호 결합되어 구동부의 끝단에 장착된 가공툴이 테이블의 상면에서 3차원 이동 가능한 것을 특징으로 하는 힘 제어 기반 모서리 가공장치.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   힘 제어 모듈은,
   구동부의 말단에 장착되어 평면에 대한 Y축 방향으로 신축 가능한 제1공압시스템과, 제1공압시스템의 말단에 장착되어 평면에 대한 X축 방향으로 신축 가능한 제2공압시스템을 포함하며, 제2공압시스템의 말단에 가공툴이 회전 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 힘 제어 기반 모서리 가공장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   힘 제어 모듈에는 가공툴의 X축과 Y축의 위치를 감지하기 위한 스케일이 장착되며, 스케일에서 발생한 신호를 피드백하여 제1공압시스템의 스트로크와 제2공압시스템의 스트로크가 신축하여 가공툴에 가해지는 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 제어하는 것을 특징으로 하는 힘 제어 기반 모서리 가공장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   제1공압시스템과 제2공압시스템 각각에는 비례제어밸브가 장착되어 피드백되는 신호에 따라 스트로크의 신축이 비례제어되는 것을 특징으로 하는 힘 제어 기반 모서리 가공장치.
   
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   힘 제어 모듈은,
   구동부의 말단에 장착되어 평면에 대한 Y축 방향으로 신축 가능한 제1신축 구동부재와, 제1신축 구동부재의 말단에 장착되어 평면에 대한 X축 방향으로 신축 가능한 제2신축 구동부재를 포함하며, 제2신축 구동부재의 말단에 가공툴이 회전 가능하게 장착되며,
   제1신축 구동부재와 제2신축 구동부재는 전류 제어를 통해 축 방향의 힘을 제어하는 모터인 것을 특징으로 하는 힘 제어 기반 모서리 가공장치.
   
9. 피가공물의 모서리를 따라 이동하는 가공툴에 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 제어하며 모서리를 가공하는 힘 제어 기반 모서리 가공방법에 있어서,
   3축 구동부에 의해 가공툴을 모서리 가공 시작점으로 이동하는 단계와,
   힘 제어 모듈을 통해 가공툴이 모서리에 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 가하는 단계와,
   피가공물의 형상과 위치 데이터를 근거로 가공툴이 모서리를 따라 이동하며 가공하는 단계와,
   가공툴의 위치를 피드백하는 단계와,
   피드백된 신호를 근거로 설정된 접촉력(Fn)과 속도 제어를 위해 힘(Ft)을 가하도록 힘을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘 제어 기반 모서리 가공방법.
   

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