KR20070005541A

KR20070005541A - 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치 및 이를 적용한자동 리벳 머신

Info

Publication number: KR20070005541A
Application number: KR1020060132992A
Authority: KR
Inventors: 김희원; 강민석
Original assignee: 주식회사 아스트
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2007-01-10

Abstract

본 발명은 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치 및 이를 적용한 자동 리벳 머신에 관한 것으로, 이를 대략 설명하면, 저면에는 좌·우 방향으로 움직이도록 하는 직선 이동 수단(11)을 구성하고, 상면에는 전·후 방향으로 움직이도록 하는 직선 이동 수단(13)이 구성된 판형의 플레이트 프레임(10); 일정 높이로 구성되어 일측면에 상·하로 수직 이동하는 수직 이동 수단(21)이 구성된 포스트 프레임(20), 스킨이 고정되는 사각 테두리 형상으로 형성되어, 그 측면에 연결된 감속기(40)에 의해 회전하는 워크 프레임(30)이 구성되어, 플레이트 프레임(10)을 두고, 이를 중심으로 양쪽으로 각 수직 이동 수단(21)이 마주보도록 포스트 프레임(20)을 설치되어, 수직 이동 수단(21) 사이에 워크 프레임(30)이 설치된 위치 제어 장치를 구성하며, 상기 플레이트 프레임(10)에 리벳을 실시하는 리벳터(60)를 설치하고, 상기 워크 프레임(30)에 스킨이 설치되어, 상기 스킨의 형상 데이터와 상기 위치 제어 장치의 기구학적 정보를 입력받아 리벳팅을 실시하는 제어부로 이루어지는 리벳 머신이 구성되어, 상기 제어부에 의한 제어와 직선 이동 수단(11)(13) 및 수직 이동 수단(21)을 따라 리벳터(60)와 워크 프레임(30)이 움직여 스킨면에 수직한 방향으로 자동으로 리벳팅을 실시할 수 있는 것이다.

항공기, 스킨, 리벳, 리벳터, 레일, 수직, 자동, 하모닉 드라이브, 다축 제어

Description

항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치 및 이를 적용한 자동 리벳 머신 { the position control apparatus for skin of airplane and the auto rivet machine therewith }

도 1은 본 발명에 따른 자동 리벳 머신의 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 자동 리벳 머신의 측면도.

도 3은 본 발명에 따른 리벳 머신의 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 포스트 프레임 워크 프레임의 연결 부분에 대한 한 쪽을 확대한 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 포스트 프레임 워크 프레임의 연결 부분에 대한 다른 쪽을 확대한 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 플레이트 프레임의 직선 이동 수단 부분을 확대한 측면도.

도 7은 본 발명에 따른 플레이트 프레임의 직선 이동 수단 부분을 확대한 정면도.

도 8은 본 발명에 따른 포스트 프레임의 수진 이동 수단 부분을 확대한 측면도.

도 9는 본 발명의 리벳 머신에 적용된 리벳터를 보여주는 정면도.

도 10은 본 발명의 작동 과정을 보여주는 순서도.

[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]

10 : 플레이트 프레임 20 : 포스트 프레임

30 : 워크 프레임 40 : 감속기

60 : 리벳터

본 발명은 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치 및 이를 적용한 자동 리벳 머신에 관한 것으로, 리벳터가 고정된 플레이트 프레임을 전·후 방향, 또는 좌·우 방향으로 직선 이동하고, 스킨이 고정된 워크 프레임이 상·하 이동, 또는 좌·우 기울기를 형성하면서 회전되도록 구성한 위치 제어 장치를 구성하며, 제어부에 의해 상기 위치 제어 장치를 제어하는 리벳 머신을 구성하여, 스킨면에 리벳터의 툴이 수직 방향이 되도록 위치하여, 리벳팅하는 과정으로 자동화 비율을 높이고, 불량률을 낮출 수 있는 것이다.

일반적인 항공기를 이루는 부재에 작용하는 하중으로는 인장력, 압축력, 전 단력, 휨모멘트, 비틀림 등이며, 이러한 하중을 견디기 위해서, 항공기는 내부에 보강하는 구조(트러스, 리브 등)를 가지면서 외부에는 금속판이 부작되어 통상 외피(스킨)의 구조를 이루고 있다.

그리고 항공기는 공기의 힘(항력)을 최대한 이용하는 구조를 가지고 있으므로 그 표면 구조가 상당히 복잡하고, 또한 이러한 표면은 다수개의 외피(스킨)를 접합한 구조를 이루게 되는데, 이러한 금속판을 접합하는 방법에는 리벳팅, 용접, 브레이징, 납땜 등의 여러 가지 방법이 있으나, 특히 항공기에 있어서는, 비행시 발생하는 열이나 진동에 의해 용접 부위의 변형이 일어날 가능성이 크므로 리벳팅이 그 주요 방법을 이루고 있다.

통상 리벳팅의 과정을 보면 리벳팅을 할 곳에 미리 구멍을 뚫고(드릴링), 이에 리벳을 박아 두 부재 또는 그 이상이 결합(접합)되도록 하게 되는데, 이때 리벳은 부재 면의 수직방향으로 고정이 되어야 최대한의 효과를 볼 수 있다.

그러나 상기 언급한바 대로 항공 표면은 자유 곡선의 형태가 있으므로 리벳팅 작업을 하면서 표면에 대한 수직 작업이 어려운 문제가 있어, 대부분 숙련가에 의한 수작업이 대부분이어서 임금, 작업 시간 등의 증가의 문제점이 있었고, 스킨에 대한 위치 제어는 어느 정도로 가능하더라도 리벳이 수직으로 들어가기 위한 드릴링과 리벳팅은 숙련자에 의해 작업해야 하므로 완전한 자동화가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치 및 이를 적용한 자동 리벳 머신에 관한 것으로, 리벳터가 고정되는 플레이트 프레임을 전·후, 좌·우 방향으로 움직이도록 구성하고, 스킨이 고정되는 워크 프레임이 회전하면서 좌·우 방향으로 기울기를 형성하도록 구성한 위치 제어 장치를 구성하여, 상기 플레이트 프레임 상부에 리벳팅을 하는 리벳터를 고정하고, 상기 워크 프레임에 스킨을 고정하며, 상기 고정된 스킨 형상 데이터와 상기 위치 제어 장치의 기구하적 정보를 입력받아 스킨면에 수직한 위치로 리벳팅을 실시하는 자동 리벳 머신을 구성하여, 자동으로 리벳을 실시하여, 수직으로 리벳이 이루어지고, 리벳의 자동화와 리벳 위치의 정확도를 높이는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 워크 프레임의 회전은, 하모닉 드라이브를 가지는 정밀 감속기를 사용함으로써, 정확도를 높이도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치 및 이를 적용한 자동 리벳 머신에 관한 것으로, 이를 대략 설명하면, 저면에는 좌·우 방향으로 움직이도록 하는 직선 이동 수단(11)를 구성하고, 상면에는 전·후 방향으로 움직이도록 하는 직선 이동 수단(13)이 구성된 판형의 플레이트 프레임(10); 일정 높이로 구성되어 일측면에 상·하로 수직 이동하는 수직 이동 수단(21)이 구성된 포스트 프레임(20), 스킨이 고정되는 사각 테두리 형상으로 형성되어, 그 측면에 연결된 감속 기(40)에 의해 회전하는 워크 프레임(30)이 구성되어, 플레이트 프레임(10)을 두고, 이를 중심으로 양쪽으로 각 수직 이동 수단(21)이 마주보도록 포스트 프레임(20)을 설치되어, 수직 이동 수단(21) 사이에 워크 프레임(30)이 설치된 위치 제어 장치를 구성하며, 상기 플레이트 프레임(10)에 리벳을 실시하는 리벳터(60)를 설치하고, 상기 워크 프레임(30)에 스킨이 설치되어, 상기 스킨의 형상 데이터와 상기 위치 제어 장치의 기구학적 정보를 입력받아 리벳팅을 실시하는 제어부로 이루어지는 리벳 머신이 구성되어, 상기 제어부에 의한 제어와 직선 이동 수단(11)(13) 및 수직 이동 수단(21)을 따라 리벳터(60)와 워크 프레임(30)이 움직여 스킨면에 수직한 방향으로 자동으로 리벳팅을 실시할 수 있는 것이다.

본 발명은 크게 위치 제어 장치와 리벳터(60)로 이루어지는 자동 리벳 머신을 구성하되, 이를 첨부된 도면을 참고하여 위치 제어 장치를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 위치 제어 장치는 플레이트 프레임(10), 포스트 프레임(20), 워크 프레임(30) 및 제어부로 구성되며, 이들 구조를 대략 설명하면, 플레이트 프레임(10) 양쪽으로 포스트 프레임(20)을 구성하고, 각 포스트 프레임(20)이 워크 프레임(30)을 지지하는 구조로 이루어진다.

우선, 플레이트 프레임(10)(plate frame)은, 판 형상으로 이루어지는 구조로, 그 저면과 그 상면에는 각각 직선으로 이동케 할 수 있는 직선 이동 수단(11)(13)이 구성되는바, 상기 직선 이동 수단(11)(13)을 설명하면, 상기 플레이트 프레임(10)의 저면과 상면에 각각, 레일(11a)(13a)(rail)이 각각 일정 길이로 구성되는데, 저면의 레일(11a)은 좌·우 방향으로 움직이도록 구성하고, 상부에 고정되는 레일(13a)은 전·후 방향으로 움직이도록 구성하는데, 상기 레일(11a)(13a)은 균형을 위해 적어도 두 개 이상으로 구성되며, 상기 각 레일(11a)(13a)은 기차 레일이나, 전철 레일과 같이 한 쌍이 맞물리는 구조로 이루어진다.

따라서, 맞물리는 구조로 이루어져 한 세트로 이루어지는 레일(11a)(13a)의 조립 구조를 살펴보면, 플레이트 프레임(10)의 저면에 구성하는 레일(11a)은, 바닥 또는 베이스(12)(base, 바닥 위에 구성되는 정밀도가 판) 상면과 플레이트 프레임(10)저면으로 각각 고정되도록 하고, 플레이트 프레임(10)의 상면에 구성하는 레일(13a)은, 플레이트 프레임(10) 상면과, 리벳터(60)를 지지하고 있는 지지판(14)의 저면에 고정하도록 하여, 상기 저면의 레일(11a)을 따라 플레이트 프레임(10)은 좌·우 방향으로 움직이고, 상면의 레일(13a)에 의해 지지판(14)이 전·후 방향으로 움직일 수 있도록 구성한다.

그리고 상기 플레이트 프레임(10) 양쪽으로 구성되는 포스트 프레임(20)(post frame)은 일정 높이를 가지도록 프레임을 구성한 것으로, 그 일측면에는 수직으로 이동케 할 수 있는 수직 이동 수단(21)이 구성되는바, 이 수직 이동 수단(21)은, 포스트 프레임(20) 일측면에 상·하 방향으로 레일(21a)(rail)을 구성하되, 상기 레일(21a)은 균형을 위해 적어도 두 개 이상으로 구성되며, 상기 각 레일(21a)은 기차 레일이나, 전철 레일과 같이 한 쌍이 맞물리는 구조로 이루어 진다.

그래서, 포스트 프레임(20)의 레일(21a)은 상기 맞물리는 구조로, 그 조립 구조를 살펴보면, 이는 각각 포스트 프레임(20)과 블록(22)에 고정되어, 상기 블록(22)이 포스트 프레임(20)에 대해 상·하 이동, 즉 수직 이동이 가능하도록 구성한다.

이어 상기 포스트 프레임(20)에 구성되는 밸런스 장치를 설명하면, 이는 상기 포스트 프레임(20) 상부에는 롤러(22)를 다수개 구성하고, 이 롤러(22)에 와이어(23)(금속로프와 같이 내구성과 강도가 좋은 줄이 바람직하다)를 둘러 그 일단이 상기 수직 이동 수단(21) 쪽으로 향해서, 그 끝단을 블록(22)에 고정하고, 그 타단은 이 블록(22)의 반대 방향으로 향해서 그 끝단이 웨이트(24)(weight, 쇳덩어리, 콘크리트 덩어리 등으로 구성한다)를 달아 고정한 밸런스 장치를 구성한다.

이렇게 구성한 플레이트 프레임(10) 및 포스트 프레임(20)의 구조를 살펴보면, 이는 상기 플레이트 프레임(10)을 중앙에 두고, 그 양쪽에 포스트 프레임(20)이 적정 거리를 유지하면서 각 블록(22)이 서로 마주보도록 구성되어(각 수직 이동 수단이 마주 보도록 구성한다), 각 블록(22) 사이에는 워크 프레임(30)이 고정되는데, 그 구조를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 워크 프레임(30)은 사각 테두리 형상으로 구성한 프레임으로, 그 내측을 따라 ‘L’ 단면을 가지는 고정판(31)이 고정되어, 상기 고정판(31)으로 스킨을 고정한다.

또한, 워크 프레임(30)은 감속기(40)에 의해 회전하도록 구성하되, 상기 워 크 프레임(30)의 양측면에는 축(32)(32′)을 일체되게 형성하며, 일측의 축(32)에는 베어링(41)(리이너 부싱이 바람직함)을 고정하고, 이 베어링(41)은 하우징(42)이 감싸듯 고정되며, 상기 하우징(42)과, 상기 포스트 프레임(20)의 블록(22)과 핀(50)으로 연결되되, 이 핀(50)이 전·후방향으로 끼움되어, 상기 포스트 프레임(20)이 핀(50) 방향에 대해서 좌·우 방향으로 꺾임이 가능하도록 구성한다.

또한, 상기 워크 프레임(30)의 타측에 형성된 축(32′)은 감속기(40)와 연결되되, 이는 그 축(32′)에 마주하는 블록(22) 및 포스트 프레임(20)에 감속기(40)를 설치하고, 이 감속기(40)의 축과 이에 마주하는 축(32′)을 베어링(41′)으로 연결하여, 연결된 부분이 하우징(42′)으로 감싸도록 구성하며, 상기 하우징(42′)과, 상기 포스트프레임(20)의 블록(22)과 핀(50)으로 연결되되, 이 핀(50)의 방향이 전·후방향으로 끼움된다.

다시 말하면, 워크 프레임(30)의 양단에는 각각 축(32)(32′)이 형성되고, 각 축(32)(32′)에 베어링(41)(41′)이 조립되며, 각 베어링(41)(41′)을 감싸는 하우징(42)(42′)이 조립되어, 각 하우징(42)(42′)과, 이에 대응하는 각 포스트 프레임(30)의 블록(22)과 핀(50)으로 연결되되, 그 중 한 축(32)(32′)은 감속기(40)가 연결되는 구조이다.

따라서, 상기 포스트 프레임(20)이 이 핀(50) 방향에 대해서 좌·우 방향으로 꺾임이 가능하도록 구성하여, 상기 워크 프레임(30)이 감속기(40) 및 베어링(41)(41′)에 의해 회전하면서, 상기 양측의 수직 이동 수단(21), 즉 레일(21a)을 따라 상·하로 움직이되, 상기 양쪽 높이가 다르도록 움직일 때는 양 쪽의 핀(50) 연결에 의해 좌·우 방향으로 기울임을 형성할 수 있도록 구성한다.

한편, 상기 각 직선 이동 수단(11)(13) 및 수직 이동 수단(21)에 의해서, 플레이트 프레임(10)의 전·후 방향과 좌·우 방향, 워크 프레임(30)의 양쪽 상·하 방향으로는 모두 레일(11a)(13a)(21a)을 따라 움직이게 되는데, 이러한 움직임을 설명하면, 이는 각 레일(11a)(13a)(21a) 방향과 일치하도록 스크루(11b)(13b)(21b)를 설치하되, 이 스크루(11b)(13b)(21b)는, 일반적인 나사산을 가진 볼트, 볼스크루나 티엠(TM) 나사 등으로 구성하고, 그 스크루(11b)(13b)(21b) 양단은 서포트(support)로 지지하여 고정하며, 상기 스크루(11b)(13b)(21b)로는 그 종류에 대응하는 너트(11c)(13c)(21c)가 끼움되되, 상기 너트(11c)(13c)(21c)과 브라켓(11d)(13d)(21d)이 고정되어, 이 브라켓(11d)(13d)(21d)은 움직이게 되는 부분, 즉, 플레이트 프레임(10), 또는 블록(22)에 고정되어 상기 스크루(11b)(13b)(21b)의 일단이 각 모터(11e)(13e)(21e)의 일단과 연결되어 회전하면서, 각 너트(11c)(13c)(21c) 및 이를 고정한 브라켓(11d)(13d)(21d)이 움직여 상기 부분을 움직일 수 있도록 구성한다.

또한, 워크 프레임(30)의 회전은 감속기(40)에 의해 이루어지되, 이는 그 양단에 돌출한 축(32)(32′) 및 그 축(32)(32′)에 결합한 베어링(41)(41′)으로 더욱 유연하게 회전할 수 있는데, 스킨의 리벳팅 위치는 정밀하게 제어되도록 하는바, 상기 감속기(40)는 보통보다 더 정밀한 것이 요구되는데, 일반적인 감속기(40)는 감속기(40)에 사용되는 기어의 백래쉬에 의해 정밀도가 떨어지게 되는데, 이를 극복하기 위해서, 상기 감속기(40)는 내접식 기어가 적용된 하모닉 드 라이브가 적용된 정밀 감속기를 이용하여, 회전 정밀도가 1arcmin (1arcmin = 1/60 degree) 이하를 가지도록 하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 각 플레이트 프레임(10), 워크 프레임(30)의 직선 움직임과 워크 프레임(30)의 회전에 따른 각도 변화는, 모터나 감속기(40)의 회전수의 센싱, 또는 거리 센싱 등을 통해 움직인 거리와 회전이 검출되어 제어부에 의해 그 움직임이 디스플레이 되도록 구성한다.

이렇게 구성한, 플레이트 프레임(10), 포스트 프레임(20), 워크 프레임(30)의 구조를 설명하면, 이는 상기 플레이트 프레임(10)을 두고, 이를 중심으로 양쪽으로 포스트 프레임(20)을 설치하되, 각 수직 이동 수단(21)이 마주보면서 설치되어, 그 수직 이동 수단(21) 사이에 워크 프레임(30)이 설치되고, 이는 제어부에 의해 제어되면서 위치 제어 장치를 구성하는데, 상기 위치 제어 장치의 움직임, 이 움직임을 제어하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 위치 제어 장치의 움직임을 살펴보면, 이는 각 위치하는 각각의 직선 이동 수단(11)(13)에 또는 수직 이동 수단(21) 대응하는 각각의 모터(11e)(13e)(21e)를 가지게 됨에 따라, 상기 플레이트 프레임(10)이 저면의 직선 이동 수단(11)에 의해 플레이트 프레임(10)이 좌·우 방향으로 움직이면서, 그 플레이트 프레임(10)의 상면의 직선 이동 수단(13)에 의해 지지판(14)이 전·후 방향으로 움직이게 되며, 이에 대해, 상기 좌·우의 포스트 프레임(20)에 구성된 수 직 이동 수단(21)에 의해 워크 프레임(30)이 상·하 방향으로 움직이되, 좌·우 높낮이를 달리하여 좌·우 방향으로 기울기를 가질 수 있도록 구성하며, 이에 상기 감속기(40)에 의해 워크 프레임(30)이 회전할 수 있어, 워크 프레임(30)이 회전하여, 전·후 방향으로 기울기를 가질 수 있도록 구성한다.

또한, 상기 각 움직임에 따라 5축에 해당하는 움직임이 발생하며, 이 움직임을 각각 설명하면, 우선, 상기 플레이트 프레임(10)의 좌·우 방향, 전·후 방향이 각각 X축, Y축을 가지고, 이 X축, Y축을 가지는 평면에 수직하는 방향, 즉, 포스트 프레임(20)의 레일에 의한 워크 프레임(30)의 상·하 방향, 한쪽의 상·하 방향, 그리고 다른 쪽의 상·하 방향은 Z1축 및 Z2축을 가지게 되며, 이에 상기 감속기(40)에 의한 워크 프레임(30)의 회전 방향이 A축을 가지게 되어, 상기 X축, Y축, Z1축 및 Z2축, A축에 따른 5축을 통해 정확한 위치를 찾을 수 있도록 구성하고 있으며, 이러한 5축을 제어하기 위한 제어부는 다음과 같다.

이어서, 제어부의 제어 방법을 설명하면, 이는 먼저 상기 플레이트 프레임(10)과 포스트 프레임(20) 및 워크 프레임(30)의 구조 및 위치, 또한, 이들에 움직임에 대한 기구학적 정보, 즉 피벗 포인트(pivot point)를 받고, 스킨 형상 프로그램의 데이터, 예를 들어 스킨에 대한 형상이 카티아 프로그램으로 설계된 데이터를 입력받아, 상기 스킨 형상 데이터에 의해 리벳의 위치 좌표, 이에 대한 노말 벡터(normal vector)를 추출하며, 상기 위지 제어 장치에 대한 기구학적 정보와 함께 이를 분석하여, 상기 노말 벡터를 유지하는 좌표를 추출한 뒤, 이를 씨엔씨 코드(CNC code)로 변환하여, 상기 씨엔씨 코드에 의해 위치 제어 장치를 제어하여 리벳팅 위치로 이동할 수 있는 것이다.

또한, 상기 위치 제어 장치에서, 상기 플레이트 프레임(10) 상부로 리벳터(60)가 설치되어 자동 리벳 장치를 구성하게 되는데, 상기 리벳터(60)(riveter)의 툴(tool)로는 드릴링(drilling), 리벳 공급(rivet feeding), 리벳팅(riveting)이 기능을 가진 것으로, 통상 리벳터(60)가 적용될 수 있는데, 그 예로, 미국 젬코사(GEMCOR) 가 만든 씨 프레임(C-frame)이라는 리벳터(60)가 있으며, 상기 씨프레임의 경우, 상기 리벳팅한 자리를 실란트 등으로 실링(sealing, 밀봉 처리) 할 수 있는 패커와, 리벳팅한 자리를 관찰할 수 있는 카메라와, 스킨면의 평행 여부를 센싱하는 노멀러티 센서(nomality sensor) 등이 더 구비되어 있다.

이러한 리벳터(60)는 상기 지지판(14)에 고정되어 위치 제어 장치와 함께 자동 리벳 장치를 구성하게 되는데, 상기 위치 제어 장치에 포함된 제어부는 상기 리벳터(60)의 제어도 함께 이루어지는바, 이 제어부의 제어로 스킨의 포함된 정보 및 리벳팅할 위치를 추출 받아 위치 제어 장치 및 리벳터(60)를 이동시켜, 워크 프레임(30)에 고정된 스킨면에 대해 수직 방향으로 툴이 위치되어, 드릴링, 리벳팅이 순차적으로 이루어진다.

따라서, 본 발명의 사용 방법과 작동 과정에 따른 리벳팅 단계를 공정도를 참고하여 순서대로 설명하면 다음과 같다.

첫 번째, 스킨 장착 단계(S1)는, 상기 워크 프레임(30)에 리벳팅할 스킨을 장착하는 단계로, 스킨을 워크 프레임(30)의 고정판에 걸쳐서 볼트 너트로 고정하는 단계로, 정확한 위치와 방향을 맞추어 설치를 하도록 한다.

두 번째, 데이터 입력 단계(S2)는, 상기 스킨 형상 정보(리벳팅할 위치가 포함)에 대한 데이터와 상기 위치 제어 장치의 기구학적 정보를 제어부에 입력하는 단계로, 이때 스킨 형상 정보는 카티아 프로그램과 같은 형상 설계 프로그램으로 만들어진 파일(데이터)을 받게 되며, 상기 기구학적 정보는 피벗 포인트(pivot point), 즉, 회전의 원점을 입력하게 된다.

세 번째, 연산 단계(S3)는, 상기 입력된 데이터를 통해 각 리벳팅할 위치 좌표를 추출하고, 추출된 위치에 대한 노말 벡터, 즉, 수직한 방향 벡터를 추출하며, 상기 노말 벡터를 유지하기 위한 좌표를 분석하여, 이를 씨엔씨 코드(CNC Code)로 변환하는 연산 과정을 진행한다.

네 번째, 위치 제어 단계(S4)는, 상기 연산 과정을 통해 도출된 씨엔씨 코드로 위치 제어 장치의 5축의 방향으로 워크 프레임(30) 및 리벳터(60)의 위치를 제어하면서 스킨면에 리벳터(60)가 수직 방향으로 리벳팅 할 수 있도록 위치를 제어하는데, 이때는 씨엔씨 코드에 의해 각 모터 및 감속기(40)가 작동되어, 플레이트 프레임(10)과 워크 프레임(30)을 움직이도록 한다.

한편, 이러한 과정에서는 상기 밸런스 장치에 의해 워크 프레임(30)의 움직임에도 밸런스를 잡아 줄 수 있도록 구성한다.

다섯 번째, 드릴링 및 리벳팅 단계(S5)는, 상기 위치된 스킨면에 리벳터(60) 를 제어하여 드릴링을 하여 구멍을 내고, 이어 공급된 리벳으로 상기 구멍의 위치에 리벳으로 리벳팅을 하며, 상기 위치 제어 단계(S4) 및 드릴링 및 리벳팅 단계(S5)를 반복하여 스킨에 필요한 리벳팅 작업을 수행하여 마무리한다.

이렇게 구성한 위치 제어 장치는, 그 플레이트 프레임(10)에, 드릴링(drilling), 카운터 싱킹(counter sinking), 리벳팅(riveting), 실링(sealing)을 하는 개별기계를 설치하여, 스킨면에 상기 작업을 자동으로 수행할 수 있으며, 또한, 상기 과정이 통합된 씨프레임과 같은 리벳터(60)를 설치한 자동 리벳 자동 장치를 구성 리벳팅에 따라 기존에 비해 작업 시간을 줄일 뿐만 아니라, 정확한 위치에 수직 방향으로 리벳팅함에 따라, 불량률을 최소화하는 특징이 있으며, 이 장치를 통해 스킨의 자동화를 구현할 수 있는 것이다.

또한, 상기 위치 제어 장치 내지 리벳 머신은, 밸런싱 장치가 구비되어 있어, 워크 프레임이 회전하거나 상·하로 이동시의 밸런스를 맞춰주는 특징이 있다.

이와 같이 본 발명은, 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치 및 이를 적용한 자동 리벳 머신에 관한 것으로, 리벳터가 고정되는 플레이트 프레임을 전·후, 좌·우 방향으로 움직이도록 구성하고, 스킨이 고정되는 워크 프레임이 회전하 면서 좌·우 방향으로 기울기를 형성하도록 구성한 위치 제어 장치를 구성하여, 상기 플레이트 프레임 상부에 리벳팅을 하는 리벳터를 고정하고, 상기 워크 프레임에 스킨을 고정하며, 상기 고정된 스킨 형상 데이터와 상기 위치 제어 장치의 기구하적 정보를 입력받아 스킨면에 수직한 위치로 리벳팅을 실시하는 자동 리벳 머신을 구성하여, 자동으로 리벳을 실시하여, 수직으로 리벳이 이루어지고, 리벳의 자동화와 리벳 위치의 정확도를 높일 수 있다.

또한, 상기 워크 프레임의 회전은, 하모닉 드라이브를 가지는 정밀 감속기를 사용함으로써, 정확도를 높이는 효과가 있다.

Claims

판형의 플레이트 프레임(10)이 구성되어, 그 저면에는 좌·우 방향으로 움직이도록 하는 직선 이동 수단(11)이 구비되고, 상기 플레이트 프레임(10) 저면에는 전·후 방향으로 움직이도록 하는 직선 이동 수단(13)을 구비하며,

일정 높이의 포스트 프레임(20)이 구성되어, 그 일측면에 상·하 방향으로 움직이도록 하는 수직 이동 수단(21)이 구비되어,

상기 플레이트 프레임(10) 양쪽으로 포스트 프레임(20)이 각 수직 이동 수단(21)이 마주 보도록 설치하고, 상기 마주하는 수직 이동 수단(21)으로 스킨이 고정되는 워크 프레임(30)이 고정되되, 상기 워크 프레임(30)이 회전하도록 고정하며,

상기 플레이트 프레임(10)의 직선 이동과 상기 포스트 프레임(20)의 수직 이동 및 회전을 제어하는 제어부로 이루어지는 위치 제어 장치를 구성하여,

상기 플레이트 프레임 상부로 리벳 작업을 위한 기기가 설치되고, 상기 워크 프레임에 스킨이 고정되어, 제어부의 위치 제어로 스킨면에 리벳 작업 툴이 수직 방향으로 위치되도록 함을 특징으로 하는 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치.
제 1항에 있어서,

상기 각 직선 이동 수단(11)(13)과 수직 이동 수단(21)은,

각 플레이트 프레임(10), 포스트 프레임(20)에 그 이동 방향으로 각각 레일(11a)(13a)(21a)이 설치되어, 모터(11e)(13e)(21e)의 작동으로 레일(11a)(13a)(21a)을 따라 이동하도록 구성하며,

상기 워크 프레임(30) 일단에 감속기(40)가 연결되어 워크 프레임(30)이 회전하도록 구성하여,

상기 각 모터(11e)(13e)(21e)와 감속기(40)가 제어부에 의해 제어되도록 구성하여,

제어부에 의한 제어로 위치를 제어하게 됨을 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치.
제 2항에 있어서,

상기 포스트 프레임(20)의 레일(21a)에는 블록(22)이 각각 결합되어, 블록(22)이 포스트 프레임(20)에 대해 상·하 이동을 하며,

상기 워크 프레임(30)의 양단에는 축(32)(32′)이 각각 형성되어, 각 축(32)(32′)에 베어링(41)(41′)을 조립하고, 각 베어링(41)(41′)을 감싸는 하우징(42)(42′)이 조립되어, 각 하우징(42)(42′)과, 이에 대응하는 각 포스트 프레임(20)의 블록(22)과 핀(50)으로 연결되되, 한 축(32′)에는 상기 감속기(40)가 연결하여,

상기 핀 연결과 하우징 내부의 연결 구조로 워크 프레임의 꺾임과 회전이 용이함을 특징으로 하는 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치.
제 2항에 있어서,

상기 워크 프레임(30)의 회전에 이용되는 감속기(40)는, 하모닉 드라이브가 적용된 정밀 감속기가 이용되어,

워크 프레임의 회전에 따른 정확도를 높임을 특징으로 하는 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 워크 프레임(30)에 설치되는 스킨의 형상 데이터와 상기 위치 제어 장치의 기구하적 정보를 입력받아, 스킨의 리벳팅할 위치와 그 위치의 노말 벡터를 순차로 추출하며, 상기 노말 벡터의 유지하는 좌표를 구해내어 씨엔씨 코드를 추출하여, 그 씨엔씨 코드에 의해 순차로 위치를 제어하도록 구성함을 특징으로 하는 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각 포스트 프레임(20) 상부에는 다수개의 롤러(22)를 각각 설치하고, 이 롤러(22)에 각각 와이어(23)를 걸쳐, 그 일단은 워크 프레임(30)의 양단에 각각 고정되고, 상기 와이어(23)의 타단에는 무게가 있는 웨이트(24)가 각각 고정되는 밸런싱 장치를 구성하여,

상기 밸런싱 장치에 의해 밸런스를 맞춰줌을 특징으로 하는 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각 포스트레일 상부에는 다수개의 롤러(22)를 각각 설치하고, 이 롤러(22)에 각각 와이어(23)를 걸쳐, 워크 프레임(30) 쪽으로 향하는 각각의 와이어(23) 끝단은 각각 포스프레임이 포스트 프레임(20)에 고정되는 끝단에 고정되고, 상기 와이어(23)의 타단에는 무게가 있는 웨이트(24)가 각각 고정되는 밸런싱 장치를 구성하여,

상기 밸런싱 장치에 의해 밸런스를 맞춰줌을 특징으로 하는 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치.
청구항 1 내지 청구항 7항 중 어느 하나에 해당하는 위치 제어 장치를 구비 하고,

드릴링을 통한 구멍을 내고, 상기 드릴링 자리에 카운터 싱킹을 하며, 리벳이 공급되어 상기 드릴링 자리에 리벳팅을 하며, 상기 리벳팅한 부분을 실링하는 순서를 순차적으로 실행하는 리벳터(60)가 구비되어,

상기 위치 제어 장치의 플레이트 프레임(10)의 상부로 리벳터(60)를 고정하고,

상기 제어부로 리벳터(60)의 기구하적 위치 정보와 그 리벳터(60)의 제어를 더 포함하는 자동 리벳 머신을 구성하여,

상기 제어부를 통한 위치 제어 장치와 리벳터를 제어하여 리벳을 자동으로 수행하게 됨을 특징으로 하는 항공 스킨의 리벳팅을 위한 위치 제어 장치를 적용한 자동 리벳 머신.