JP2021534992A

JP2021534992A - 工作物を機械加工する装置

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Publication number: JP2021534992A
Application number: JP2021511615A
Authority: JP
Inventors: コッツアーマルクス; フェーダーマルクス
Original assignee: ザウターファインメカニックゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2021-12-16
Also published as: US20210260709A1; DE102018006928A1; CN112638581A; KR20210047310A; TW202026090A; WO2020043680A3; EP3843938A2; CN112638581B; WO2020043680A2

Abstract

本発明は、好ましくは操作システム内で使用するために設けられた、工作物を機械加工するための装置に関するものであり、この装置は、装置ハウジング２内で長手方向に移動可能に案内される、切削工具１００を回転駆動する、少なくとも１つの回転駆動ユニット２６からなり、かつ送りユニット３２、６０を有し、その送りユニットが回転駆動ユニット２６を後方の非加工位置から前方の加工位置へ移動させ、回転駆動ユニット２６を前方の加工位置から後方の非加工位置へ移動させる。【選択図】図２

Description

本発明は、好ましくは操作システムにおいて使用するために設けられた、工作物を機械加工する装置に関するものである。より具体的に、本発明は工業ロボットの形式の操作システムにおいて使用するために設けられた、加工装置に向けられたものであって、その工業ロボットはロボットアームのブームにプログラム制御される作業ユニットを有している。

工業ロボットのロボットアームにおいて作業ユニットを使用することは、工業的製造においては従来技術であって、種々の作業ユニットによって種々の加工課題及び操作課題のために使用される。たとえば特許文献１（独国特許出願公開第１０２０１３２０６７９１号明細書）は、工業ロボットのロボットアームのアームブームにおける、いわゆるロボットハンドの形式の作業ユニットを示している。

独国特許出願公開第１０２０１３２０６７９１号明細書

この従来技術に基づいて、本発明の課題は、より単純かつコンパクトな構造において、工業ロボットのような操作システムと組み合わせて、回転する工具による機械加工のために特に好ましく使用することができる、冒頭で挙げた種類の装置を提供することである。

本発明によれば、この課題は、その全体において特許請求項１の特徴を有する装置によって解決される。

それによれば、本発明において、装置ハウジング内で長手方向に移動可能に案内される、切削工具を回転駆動する少なくとも１つの回転駆動ユニットと、送り駆動ユニットが設けられており、その送り駆動ユニットが回転駆動ユニットを後方の非加工位置から前方の加工位置へ、そしてその逆に、移動させる。１つの装置ハウジング内に、ドリルのような、回転工具用の回転駆動装置も、送り駆動用の駆動装置もまとめられており、装置ハウジングが同時に回転駆動ユニットの長手ガイドを形成していることによって、１つの組立てユニット内で孔あけプロセスのような加工のために必要なすべての機能ユニットが提供される。したがって本発明に係る装置は、２つの駆動ユニットと送りガイドに関して自立的に作動する駆動ユニットとして、工業ロボットのロボットアームのような操作システムにおいて、特に効果的に使用される。

好ましい実施例において、回転駆動ユニットがモータハウジングを有しており、そのモータハウジングがガイド装置を介して装置ハウジング内で長手方向に移動可能に案内されて、その送りユニットへ向いた側において送りユニットと結合されており、かつ少なくとも他の、逆となる側において駆動軸によって貫通されており、その駆動軸に加工工具を固定することができる。

好ましくは送り駆動ユニットは、制御チャンバを有しており、その中で制御ピストンが蓄勢器の力に抗して非加工位置から空気圧によって加工位置へ移動可能に案内され、かつ送りユニットの制御ロッドに固定されており、その制御ロッドの自由端部が回転駆動ユニットのモータハウジングに作用する。

回転駆動ユニットは空圧モータを有することができ、その空圧モータは制御ロッドを介してその駆動媒体である空気を供給されている。２つの駆動装置を空圧駆動装置として設計することによって、装置のエネルギ供給全体を、圧縮空気源のような、唯一の供給ユニットによって行う、好ましい可能性が拓かれる。

好ましくは配置は、制御チャンバ内にバッファ装置が設けられており、そのバッファ装置が制御ロッドの終端位置におけるストッパとして用いられるように、行うことができる。それによって、該当する孔あけ工具の孔あけ深さの制限のような、工具送りの終端ストッパも実現可能である。

好ましい実施例において、制御ロッドの他方の自由端部が装置ハウジングから張り出すように案内されて、緩衝装置に取り付けられており、その緩衝装置が好ましくは２つの互いに逆となる移動方向において制御ロッドに作用する。

送り運動を加工課題に適合させて制御するために、装置ハウジングから張り出して案内されている、制御ロッドの他方の自由端部の位置は、センサ装置を用いて監視することができる。好ましくは、１つ又は複数の近接スイッチによる誘導センサ装置を設けることができる。

これに関して配置は、好ましくは、制御ロッドの導出された他方の自由端部が制御プレートと結合されており、その制御プレートに緩衝装置が作用するように、行うことができ、制御プレートの終端位置の少なくとも１つが、センサ装置によって監視される。

特に好ましい実施例において、制御ロッドは空圧モータの空圧媒体を案内するために中空に形成されており、かつ横孔を介して装置ハウジング内の環状チャンバに恒久的に接続されており、その環状チャンバが装置ハウジング内の圧縮空気供給導管に接続されており、環状チャンバの組立て長さが制御ロッドの各移動位置において少なくとも部分的に横接続との重なりを許す。このようにして制御ロッドが送り機能とガイド機能に加えて空圧モータの圧力供給も引き受けることによって、装置ハウジングは特にコンパクトな構造で形成可能である。

駆動軸の自由端部に、切削工具としてのドリルを収容するために用いられる、ドリルブッシュを配置することができる。

ドリルは、その自由端部においてガイド装置を貫通することができ、そのガイド装置は、ドリルブッシュの外周を通過するように案内されて、その自由端部にセンタリング補助を有し、そのセンタリング補助が、好ましくはメタルシート又はその他のシート裁断片の形式の、工作物上に装置を取り付けるために用いられる。ガイド装置は、ある種のドリルスリーブとして形成することができ、それが前方の出口端部に円錐形状の先細りを有し、その先細りによって、装置が該当するシート部分に圧接力によって取り付けられる場合に、軽微な圧入が形成され、その圧入が工作物にドリルセンターを固定することを支援する。しかし必要な場合には、センタリングを設ける必要はなく、ガイド装置は孔あけすべき工作物に対して距離を保ち、かつ孔あけする際に工作物を案内するためだけに用いられる。

以下、図面に示す実施例を用いて、本発明の詳細を説明する。

図１は、本発明に係る装置の実施例を示す斜視図である。図２は、本発明に係る装置の実施例を示す縦断面図である。図３は、実施例の、送り駆動装置を有するハウジングセクションを、破断し、かつ中央の垂直平面で切り開いて示す斜視図である。図４は、実施例の機能を簡単に示す略図である。

図１からもっともはっきりとわかるように、図面に示す本発明に係る装置の実施例は、全体を符号２で示す装置ハウジングを有しており、その装置ハウジングが矩形の横断面を有するハウジングメイン部分４を備え、そのメイン部分にハウジング延長部６が連続し、そのハウジング延長部が段部８において、減少された輪郭を有する方形の横断面を備えたハウジング突出部１０へ移行している。ハウジング突出部１０にハウジング前部分１２が取り付けられており、そのハウジング前部分は方形のハウジング突出部１０と等しい輪郭を有しているが、突出部１０へ向いた外壁領域に壁凹部１４を有し、その凹部が固定ねじ１６のための自由空間を形成し、その固定ねじによってハウジング前部分１２がハウジング突出部１０にフランジ止めされている。ハウジング前部分１２の前側の自由端部には、ガイド装置１８が連続しており、そのガイド装置が固定ねじ２０によってハウジング前部分１２にフランジ止めされている。

図２と３が示すように、ハウジング前部分１２及び連続するハウジング突出部１０の、装置の長手軸線２２に対して同心の真円筒状の内部空間が、空圧モータのモータハウジング２６用の長手ガイド２４を形成する。ハウジング前部分１２の端部において、モータハウジング２６から出ているその駆動軸２８（図２を参照）は、ドリルブッシュ３０と結合されており、その中に、通常のように、ドリル１００のような回転工具が締付け固定可能である。長手ガイド２４の内部でハウジング突出部１０の領域内まで延びる、モータハウジング２６の他方の端部は、制御ロッド３２と堅固に結合されており、その制御ロッドは軸２２に対して同軸にハウジング延長部６とハウジングメイン部分４を通り抜けて延びて、図２と３の右側に位置するハウジング端部３４を越えて外側へ張り出している。制御ロッド３２は、ハウジングメイン部分４の内部に位置する空気式の送り駆動ユニットの構成要素であって、同時に、モータハウジング２６内にある空圧モータの圧縮空気供給のための導管セクションを形成している。

この目的のために制御ロッド３２は、軸２２に対して同軸の内側の供給通路３６を有しており、その供給通路の、図２と３において左側の端部が、モータハウジング２６の圧縮空気入口３８と接続されている。制御ロッド３２の通路３６へ圧縮空気を供給するために、ハウジングメイン部分４内にハウジング上側へ向かって延びる供給導管４０が形成されており、その供給導管にハウジング上側にある圧縮空気接続端４２を介して供給が行われる。供給導管４０の内側の端部は、環状チャンバ４４内へ連通しており、その環状チャンバは、図３が示すように、シール部材４６と４８の間に位置する領域内で制御ロッド３２を包囲している。通路３６は、その内側の端部において横孔５０を介して環状チャンバ４４と接続されている。環状チャンバ４４の軸方向の長さは、図に示される非加工位置においても、前へ送られた加工位置においても、横孔５０が環状チャンバ４４と重なり合い、それによってこれらの位置においても空圧モータには供給導管４０から通路３６を介して圧縮空気が供給可能であるように、選択されている。図３がもっともはっきりと示すように、制御ロッド３２はモータハウジング２６との接続領域内に、ベル形状の拡幅部を有しており、その拡幅部は空圧モータから還流する空気流のために流出チャンバ５２を形成し、その流出チャンバから還流する空気が流出通路（そのうち１つだけが、図３において見られる）を介して消音器５８へ達し、その消音器がハウジング上側において空気出口を形成している。

同様に圧縮空気で操作され、かつその送り力が制御ロッド３２を介してモータハウジング２６へ伝達される、送り駆動ユニットは、制御チャンバ６０を有しており、その制御チャンバ内で制御ピストン６２が案内されている。制御チャンバ６０は、ハウジングメイン部分４内に、軸２２に対して同軸の、ハウジングメイン部分４内にある円筒によって形成されており、その円筒の、ハウジング突出部６へ向いた開放した端部がハウジング突出部６によって閉鎖されており、そのハウジング突出部は張り出したカラー６４によって円筒の内部へ延びており、シール６６が密閉を形成する。他のシール７０と７２が、制御ロッド３２とハウジング突出部６の間、もしくは制御ロッド３２とモータハウジング２６における圧縮空気入口３８との間の密閉を形成する；図３を参照。制御ピストン６２は、送り力を制御ロッド３２へ伝達するために、制御ロッド３２の外周に設けられた段部７４に添接し、制御ロッド３２の外ねじ上にあるナット７６がピストン６２を段部７２に添接させて保持する（図３）。

図２と４でしか見られないが、制御ピストン６２を圧縮空気操作するために、ハウジングメイン部分４内に延びる供給通路７８が形成されており、その供給通路は、ハウジング上側に位置する他の圧縮空気接続端８０から供給可能であって、それによって圧縮空気が圧力室８２へ供給され、その圧力室は制御チャンバ６０に連続する内径の小さい円筒によって形成されている。制御ピストン６２の、圧力室８２とは逆のピストン側に圧縮ばね８４が支持されており、その圧縮ばねの他方の端部は、制御チャンバ６０の閉鎖部を形成するハウジング延長部６に添接している。送り駆動ユニットは、制御チャンバ６０内に配置されたバッファ装置によって補完されており、制御ピストン６２がその作業移動の終端位置においてそのバッファ装置に当接する。バッファ装置は、それぞれリングボディによって形成されており、そのリングボディがそれぞれ制御チャンバ６０の端部の１つに添接する。制御ピストン６２の、圧力室８２とは逆に位置するピストン側で、内部に圧縮ばね８４を有する制御チャンバ６０を通気するために、絞り逆止め弁８８が設けられており、その絞り逆止め弁が通気通路９１（図４）を介して制御チャンバ６０の、圧力室８２とは逆向きの部分と接続されている。

ハウジングメイン部分４の端部３４から導出された、制御ロッド３２の端部は、制御プレート９０と結合されており、その制御プレートは制御ロッド３６の軸方向位置を監視するためのセンサ装置の一部である。センサ装置は、少なくとも１つの近接スイッチ９２を有しており、その近接スイッチがハウジング端部３４から定められた間隔でホルダ９４に固定されている。これに関して図２と３は、１つの近接スイッチ９２の配置のみを示しており、図４には２つの近接スイッチ９２の配置が示されている。プラグコネクタ９５を介して、それぞれの近接スイッチ９２が装置の制御エレクトロニクスと接続されている。制御プレート９０は、それぞれの近接スイッチ９２とは逆の側において制御ロッド３２から張り出すプレート部分によって、少なくとも１つの衝撃ダンパー９６のためのホルダも形成し、その衝撃ダンパーはそのピストンロッド９８によってハウジングメイン部分４に添接し、かつ制御ロッドにおいて２つの移動方向に緩衝するように作用する。２つの衝撃ダンパーを設ける可能性も存在し、それらは引き出す時と引き込む時に緩衝するように作用する。

図面に示す実施例は、ドリルヘッド３０内に挟持されたドリル１００の形式の工具用に設計されている。孔あけプロセスを実施する場合に、ガイド装置１８がドリルスリーブ１０２の形式のセンタリング補助を有しており、それがガイド装置１８の２つの保持ブラケット１０４によって、長手軸線２２に対して同軸に、ドリルブッシュ３０の前に距離をおいて保持されている。保持ブラケット１０４は、互いに対して逆向きでドリルブッシュ３０から距離を置いてスリーブ１０２へ向かって前方へ案内されている。スリーブ１０２は、自由端部において終端円錐１０６によって先細りになっている。孔あけプロセスを実施するために、装置は該当する操作システムによって、メタルシートのような、孔あけすべき工作物へ、あらかじめ定めることのできる間隔をもって案内される。

接続端４２を介して圧縮空気を供給することによって空圧モータが作動された場合に、ドリル１００の送りは制御ピストン６２における圧力室８２の圧縮空気供給によって行われ、送り運動はセンサ装置による監視を受けながら行われる。制御ピストン６２が移動する場合に、制御ピストン６２は圧縮ばね８４の復帰力に抗して移動し、この制御ピストンは制御ロッド３６の段部６４に添接することによって、その制御ロッドを連動させ、かつ長手ガイド２４内でドリルブッシュ３０と共にモータハウジング２６の送り運動を行わせる。制御チャンバ６０の、圧縮ばね８４を有する空間は、絞り逆止め弁８８を介して通気されている。孔あけプロセスが実施されて、接続端４２と８０を介しての圧力供給が終了した後に、空圧モータが停止した場合に、圧縮ばね８４がもはや圧力供給されない制御ピストン６２を復帰させるので、ドリルヘッド３０とモータハウジング２６は制御ロッド３２によって再び送り方向とは逆に引き戻される。しかしまた、制御ピストン６２のばねで付勢される復帰の他に、付加的又は代替的に、圧縮空気の圧縮力によって復帰を実施する可能性も存在する。絞り逆止め弁８８を介して制御チャンバ６０の圧縮ばねを有する空間の絞られた通気が行われる。空圧モータが作動されて、圧縮空気が流出通路５６を介して流出する場合に、消音器５８が孔あけプロセスの駆動騒音を減少させる。

Claims

好ましくは操作システムにおいて使用するために設けられた、工作物を機械加工する装置であって、前記装置は、装置ハウジング（２）内で長手方向に移動可能に案内される、切削工具（１００）を回転駆動する、少なくとも１つの回転駆動ユニット（２６）からなり、かつ送り駆動ユニット（３２、６０）を有し、前記送り駆動ユニットは、前記回転駆動ユニット（２６）を後方の非加工位置から前方の加工位置へ移動させ、前記前方の加工位置から前記前記後方の非加工位へ移動させる、装置。
前記回転駆動ユニットがモータハウジング（２６）を有し、前記モータハウジングがガイド装置（２４）を介して前記装置ハウジング（２）内で長手方向に移動可能に案内されており、かつ前記送り駆動ユニット（３２、６０）へ向いた側において前記送り駆動ユニットと結合されており、かつ少なくとも他の、逆となる側において駆動軸（２８）によって貫通されており、前記駆動軸に加工工具（１００）が固定可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記送り駆動ユニットが制御チャンバ（６０）を有しており、その中で制御ピストン（６２）が蓄勢器（８４）の力に抗して非加工位置から圧縮空気によって加工位置へ移動可能に案内され、かつ送りユニット（３２、６０）の制御ロッド（３２）に固定されており、前記制御ロッドの自由端部が前記回転駆動ユニットのモータハウジング（２６）に作用する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
前記回転駆動ユニット（２６）が空圧モータを有しており、前記空圧モータが制御ロッド（３２）を介してその駆動媒体である空気を供給されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
制御チャンバ（６０）内にバッファ装置（８６）が設けられており、前記バッファ装置が制御ピストン（６２）の終端位置におけるストッパに用いられる、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
制御ロッド（３２）が他方の自由端部において、前記装置ハウジング（２）から導出されて、緩衝装置（９６）に取り付けられており、前記緩衝装置が好ましくは２つの逆となる移動方向において制御ロッド（３２）に作用する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
制御ロッド（３２）の他方の自由端部の位置が、センサ装置（９０、９２）によって監視されている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
制御ロッド（３２）の他の自由端部が制御プレート（９０）と結合されており、前記制御プレートに緩衝装置（９６）が作用し、かつ
制御プレート（９０）の終端位置の少なくとも１つが、センサ装置（９２）によって監視されている、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
制御ロッド（３２）が、空圧モータの空気媒体を案内するために中空に形成されており、かつ横接続（５０）を介して前記装置ハウジング（２）内の環状チャンバ（４４）に恒久的に接続されており、前記環状チャンバが前記装置ハウジング（２）内の圧縮空気供給導管（４０）に接続されており、かつ
環状チャンバ（４４）の組立て長さが、制御ロッド（３２）の各移動位置において、少なくとも部分的に横接続（５０）との重なりを許す、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
駆動軸（２８）の自由端部にドリルブッシュ（３０）が配置されており、前記ドリルブッシュが切削工具としてのドリル（１００）を収容するために用いられる、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
ドリル（１００）の自由端部がガイド装置（１８）を貫通し、前記ガイド装置が、ドリルブッシュ（３０）の外周を通過するように案内されて、その自由端部にセンタリング補助（１０２、１０６）を有し、前記センタリング補助が加工する際にドリル（１００）を案内するために用いられる、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。