KR20210003162A - 회전 대칭 공작물 가공시 공구를 모니터링하는 장치 - Google Patents

회전 대칭 공작물 가공시 공구를 모니터링하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전 대칭인 공작물을 가공할 때 공구(3)를 모니터링하는 다중 루프 안테나(1)와 RFID 시스템의 용도에 관한 것으로, 다중 루프 안테나(1)가 공구 운반대(2) 상에서 회전 대칭 공구(3) 근처에서 회전 대칭 공구(3)를 둘러싸도록 배치되며, 회전 대칭 공구(3)는 RFID 응답기(4)를 구비하고, RFID 응답기(4)의 위치는 다중 루프 안테나(1)의 전자기 링 필드 안에 배치되도록 회전 대칭 공구(3) 상에 배치되며, 다중 루프 안테나(1)는 움직이는 중에 그리고 정지 중에 어느 위치에서든 회전 대칭 공구(3) 상에 RFID 응답기(4)에 질의할 수 있도록 공구 운반대(2) 상에 배치된다.

Description

회전 대칭 공작물 가공시 공구를 모니터링하는 장치
본 발명은 금속 가공, 특히 회전 대칭인 공작물의 기계 가공에 고정물인 다중-루프 안테나를 사용하는 것에 관한 것이다.
이러한 금속 가공 고정물은 특히 저항 용접 기술에서 전극 캡의 재가공을 위해 사용되지만, 이러한 적용에 한정되지는 않는다. 다음의 설명은 주로 이 적용 분야에 중점을 둔다.
저항 용접 기술을 위한 전극들은 로봇 또는 손 집게에 사용되는 것으로서 용접의 강도 및 재현성을 보장하기 위해 캡의 마모에 따라서 재가공되어야 한다. 자동화 프로세스로 통합한 덕분에, 이 가공 프로세스를 수행하는데 필요한 시간은 짧게 유지되어야 한다. 이것은 대부분에서 캡의 원형을 재현해야 하고 또한 재료 제거를 최소화해서 캡의 긴 수명을 보장해야 한다. 이를 위하여, 구동 밀링 커터 홀더에 커팅 인서트를 포함한 장치를 사용하는 것이 알려져 있다(DE 201 00 102 U1).
이러한 장치의 한 가지 영향은 매 가공 단계마다 재료가 제거되어, 캡의 부피를 줄이고 그의 수명을 제한한다는 것이다. 게다가, 생산한 칩은 안정적으로 외부로 배출되어야 하므로, 밀링 커터의 특수한 구조적 디자인과 칩을 꺼내기 위한 추가 장치가 필요하다.
DE 199 30 485 C1은 용접 전극 캡들의 쌍들이 마주보는 작업 표면들을 사용해서 용접 건으로 모양을 갖추도록 기계 가공되는, 용접 전극 캡을 재성형하는 장치를 기술한다. 이 경우에, 모양을 생성하는 표면은 공구 축을 중심으로 배치된 여러 개의 표면 세그먼트들로 이루어진다.
장치는 회전면을 갖는, 바람직하게는 공압식 또는 전기식 구동하는 밀링 커터 홀더를 포함하는, 밀링 공작물로서, 해제할 수 있게 상호 연결된 상부 및 하부 부분을 포함하고 그의 밀링 커터 홀더 안에 두 개의 인서트(3, 4)가 장착되어 있고, 이중 하나는 플랭크 커터(4)로 디자인되고, 다른 하나는 정면 커터(3)로 디자인되고, 이 사이에는 칩을 제거하도록 배치된 컷아웃(5)이 있는 것으로 알려져 있다.
또한, 알려진 해결책은 그에 따르면 회전 대칭인 금속성 공작물을 가공하는 장치, 특히 전극 캡의 재작업을 위한 장치로서, 공압식 또는 전기적으로 구동하는 가공 헤드를 갖고 가공 헤드의 리세스 안에 장착된 커팅 다이를 갖고, 다른 실시 예에선 추가적으로 가동 헤드에 통합된 적어도 하나의 포밍 롤러를 갖추고, 여기서 커팅 다이의 윤곽, 및 다른 실시 예에선 포밍 롤러의 작업 영역도, 희망하는 공작물 기하 구조에 대응하는 것이다.
밀링 공구의 부정확한 선택은 상술한 그러한 전극 캡 밀링 커터의 사용에 문제가 될 수 있다.
전극 캡의 최종 모양은 궁극적으로 정의된 윤곽을 갖는 커팅 다이를 갖는 밀링 공구의 선택에 의해 결정된다.
용접 로봇과 자동화 캡 커터도 사용하는 경우를 상정해 볼 수 있는, 고도의 자동화된 프로세스에서 사용될 때, 밀링 공구의 부정확한 선택은 방지되어야만 한다.
단점은, 밀링 공구를 수동으로 선택했음에도 부정확한 선택으로 이어질 수 있고, 그래서 높은 후속 비용을 가져올 수 있다.
다중-루프 안테나로 불리는, 둥근 안테나 또는 다층 안테나를, 회전 대칭인 금속 공작물을 모니터링하는 전자 방법에 사용하는 것은 알려져 있다.
예를 들어, US 2009/0295659 A1은 RFID 안테나 장치, 자기장 생성 장치, 및 자기장 집속 장치를 청구한다.
이 경우에, RFID 안테나 장치는 캐리어 신호로 여기되는 구성으로 청구되고, 여기서 RFID 안테나 장치는 루프 안테나 장치를 갖는 유도성 컴포넌트를 포함하고, 루프 안테나 장치의 원주는 캐리어 신호의 파장의 25%를 넘지 않고 적어도 하나의 용량성 컴포넌트가 유도성 컴포넌트와 결합된다.
청구항 2에 따르면, 이 장치는 제1 슬롯 장치에 인접한 제2 슬롯 장치를 갖는다.
더욱이, 이것은 특수하게 구비된 RFID 안테나 장치를 청구하고, 이것은 다중-세그먼트 루프 안테나 장치를 포함하고, 여기서 다중-세그먼트 루프 안테나 장치는 다음을 포함한다: 적어도 하나의 제1 안테나 세그먼트로서 적어도 하나의 제1 안테나 세그먼트 안에 캐리어 신호의 위상 천이를 줄이도록 구성된 적어도 하나의 제1 위상 천이 요소를 갖고 여기서 적어도 하나의 제2 안테나 세그먼트는 적어도 하나의 제2 안테나 세그먼트 안에 캐리어 신호의 위상 천이를 줄이도록 구성된 적어도 하나의 제2 위상 천이 요소를 포함하고; 적어도 하나의 원거리 장 안테나 어레이, 여기서 각 안테나 세그먼트의 길이는 캐리어 신호의 파장의 25%를 넘지 아니하고, 적어도 하나의 정합 컴포넌트가 다중-세그먼트 루프 안테나 장치의 임피던스를 조정하도록 구성된다.
WO 2009/049191 A2 (PCT/US2008/079555)는 패치 안테나 및 상기 패치 안테나를 제조하는 방법을 청구한다.
이 패치 안테나는 복수의 방사기 층(10)을 갖고, 여기서 각 방사기 층은: 제1 평면 유전 기판(14); 유전 지지재의 제1 면 상에 방사 요소(12); 방사 요소의 원주를 둘러싸고 연속하는 내부 원주 측벽(18) 및 연속하는 외부 원주 측벽(20)을 형성하는 유전 지지재(14)에 리세스(16); 내부 원주 측벽(18) 및 외부 원주 측벽(20) 사이에 위치하는 여러 개의 스트립(28)로서, 복수의 스트립(28)은 내부 기판부(24)를 유전 지지재(14)의 외부 기판부(26)에 물리적으로 고정된 관계로 고정시키는 기능을 하고; 내부 원주 측벽(18) 및/또는 외부 원주 측벽(20) 상에 배치된 전도성 코팅; 및 제3 면 및 반대편에 제4 면을 갖는 제2 시트형 유전 지지재(36)로서, 제2 유전 지지재(36)는 제3 면 상에 위치한 마이크로스트립 피드 전도체(32)를 포함하고; 및 제4 면 상에 배치된 접지 평면(38)로서, 접지 평면(38)은 방사기 요소(12) 및 마이크로스트립 피드 전도체(32) 사이에 구멍(40)을 갖는 구성을 포함한다.
CN 203883119는 고립 링을 갖는 다층 마이크로스트립 안테나를 청구하고, 기초 판(4) 및 기초 판(4) 상에 배치된 마이크로 스트립 안테나의 복수의 층들을 포함하고, 여기서 각각의 마이크로스트립 안테나는 방사 순으로 배치되고, 냉각기 하에서 냉매를 공급하는 동축 피드를 구비한 유전 지지재를 포함하고 동축 피드 구멍은 기초 판(4)을 통과해 유전 지지재를 통과해 가고, 인접한 각각의 두 층상 마이크로스트립 안테나의 하단 층에 마이크로스트립 안테나의 유전 층상에 배치된 특징을 갖는다. 상부 마이크로스트립 안테나의 동축 피드 전도체에 의해 형성된 피드 표면은 금속화 관통 구멍 상에 분포된다.
추가적인 실시 예에서, 이 해결책은, 첫 청구항에 기술된 두 층상 마이크로스트립 안테나로부터 일탈한 것으로서, 다층 마이크로스트립 안테나의 다층 구조를 청구한다.
그러므로 본 발명의 목적은 밀링 공구의 선택의 전자 제어를 실현할 수 있는 해결책을 제안하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은, 이하 다중 루프 안테나로 칭하는, 다층 루프 안테나의 사용을 통해 달성되고, 다중 루프 안테나는 절연 층에 의해 분리된, 적어도 두 개의 전기 전도성 층을 포함한다.
또한, 사용되는 안테나는 안테나 구조의 위와 아래에, 그리고 잠재적인 접촉 표면들 상에 하나 이상의 절연층을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 해결책은 전자 캡 밀링 기계와 도 1의 예시에 기초하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 금속가공을 하는, 특히 일 예로서 전극 캡 밀링 기계를 사용해, 회전 대칭인 금속 공작물을 가공하는 장치에 본 발명에 따른 다중 루프 안테나(1)의 장치를 도시한다.
다중 루프 안테나(1)는, 본 예시에선 전극 캡 밀링 공구인, 회전 대칭 공구(3)에 가깝게 공구 운반대(2) 상에 배치되어 다중 루프 안테나(1)가 회전 대칭 공구(3)를 에워싼다.
이 경우에 다중 루프 안테나(1)는 안테나 연결부(5)를 통해서 프로세스 모니터링 및 제어 기술과 연결된다.
RFID 응답기(4)는 회전 대칭 공구(3)에 장착된다.
RFID는 송신기-수신기 시스템을 위한 기술을 일컫는 것으로서, 전파를 이용해 물체와 생물의 자동적이고 무접촉식 인증과 위치 측정을 위해 사용된다.
RFID 시스템은 물체나 생물 위에 또는 안에 위치되고 식별 코드를 담고 있는 응답기, 및 이 식별 코드를 읽는 리더를 포함한다.
RFID 응답기(4)의 위치는 회전 대칭 공구(3) 상에 배치되어서 다중 루프 안테나(1)의 전자기 링 필드 안에 위치되게 한다.
다중 루프 안테나(1)는 공구 운반대(2) 상에 배치되어서, 움직이는 중에, 그리고 정지 중에, 어느 위치에서든 회전 대칭 컴포넌트 상의 RFID 응답기(4)에 질의할 수 있게 한다.
회전 대칭 공구(3)를 모니터링하기 위해서, 이 다중 루프 안테나(1)로 RFID 응답기(4)에 쓰고 이로부터 읽는 것이 가능하다.
이것은 회전 대칭 공구(3)의 존재를 검출하는 것뿐만 아니라, 회전 대칭 공구(3)의 RFID 응답기(4) 상에 특정 정보를 읽고 쓰는 것도 가능해서, 이를 모니터링 할 수 있게 해준다.
특히, 이것은 프로세스를 모니터링하는 목적을 위해 가능하고, 가령 공구 종류, 공구의 시리얼 번호, 작동 시간, 정지 시간과 같은 정보를 읽어낼 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 이전에 사용된 공구의 공구 종류, 이전에 사용된 공구의 시리얼 번호, 이전에 사용된 공구의 작업 시간, 및 이전에 사용된 공구의 정지 시간을 읽는데 장점이 있다.
모니터링되고 검색되는 이 정보를 통해 현재의 공구를 직접 프로세스 모니터링하고 제어할 수 있을 뿐만 아니라 프로세스 모니터링으로 프로세스 관련 데이터와 정보의 통계적 기록과 평가를 하는데 장점이 있는 데이터가 가능하다.

Claims (4)

  1. RFID 시스템을 사용할 때 회전 대칭인 공작물을 가공하는 장치에 공구(3)를 모니터링하기 위한 다중 루프 안테나(1)의 용도.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다중 루프 안테나(1)는 전기 전도성 층들과 상기 전기 전도성 층들이 절연 층들에 의해 분리된 성층으로 형성되고, 상기 전기 전도성 층들은 연결 수단을 통해 연결되고, 상기 다중 루프 안테나(1)는 RFID 시스템을 구비하는, 다중 루프 안테나(1)의 용도.
  3. 회전 대칭인 공작물을 가공할 때 공구(3)를 모니터링하는 다중 루프 안테나(1)와 RFID 시스템의 용도로서,
    다중 루프 안테나(1)가 공구 운반대(2) 상에서 회전 대칭 공구(3) 근처에서 회전 대칭 공구(3)를 둘러싸도록 배치되며, 상기 회전 대칭 공구(3)는 RFID 응답기(4)를 구비하고, 상기 RFID 응답기(4)의 위치는 상기 다중 루프 안테나(1)의 전자기 링 필드 내에 배치되도록 상기 회전 대칭 공구(3) 상에 배치되며, 상기 다중 루프 안테나(1)는, 움직이는 중에 그리고 정지 중에 어느 위치에서든 상기 회전 대칭 공구(3) 상의 RFID 응답기(4)에 질의할 수 있도록 상기 공구 운반대(2) 상에 배치되는, 다중 루프 안테나(1)와 RFID 시스템의 용도.
  4. 회전 대칭인 공작물을 가공할 때 공구(3)를 모니터링하는 장치로서,
    다중 루프 안테나(1)가 공구 운반대(2) 상에서 회전 대칭 공구(3) 근처에서 회전 대칭 공구(3)를 둘러싸도록 배치되며, 상기 회전 대칭 공구(3)는 RFID 응답기(4)를 구비하고, 상기 RFID 응답기(4)의 위치는 상기 다중 루프 안테나(1)의 전자기 링 필드 내에 배치되도록 상기 회전 대칭 공구(3) 상에 배치되며, 상기 다중 루프 안테나(1)는, 움직이는 중에 그리고 정지 중에 어느 위치에서든 상기 회전 대칭 공구(3) 상의 RFID 응답기(4)에 질의할 수 있도록 상기 공구 운반대(2) 상에 배치되는, 공구(3)를 모니터링하는 장치.
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