KR101448478B1 - System for deburring robot having a function of auto tool change - Google Patents

System for deburring robot having a function of auto tool change Download PDF

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Abstract

Disclosed is a deburring robot system having an automatic tool change function which can automatically perform a tool change into an optimal tool by robot control. According to the present invention, a deburring robot system includes a deburring robot carrying out deburring and tool-changing by having driving spindles, which are integrated structures of motors and spindles and mounted on a tool flange of a robot to perform an automatic tool change function; a tool box in which various types of tools, each having a tool holder mounted, are stored in storage holes, respectively, in accordance to the preset position and direction to be mounted to or demounted from the driving spindles, and which is fixed and installed in the operation range of the deburring robot; and a robot controller commanding the deburring robot to carry out machine processing for deburring, and communicating with the driving spindles to command a tool change required for the machine processing. Therefore, the present invention automatically perform a tool change into an optimal tool by the robot control, thereby not requiring a separate tool change interworking with a robot, and thus improving performance of the system and reducing manufacturing costs.

Description

자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템{SYSTEM FOR DEBURRING ROBOT HAVING A FUNCTION OF AUTO TOOL CHANGE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a deburring robot system having an automatic tool change function,

본 발명은 디버링 로봇 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로봇의 핸드에 절삭 스핀들을 장착함으로써, 하나의 스핀들을 이용하여 최적의 공구를 자동 툴 체인지할 수 있는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a deburring robot system, and more particularly, to a deburring robot system having an automatic tool changing function capable of automatic tool change of an optimum tool by using a single spindle by mounting a cutting spindle on a robot hand .

일반적으로 정밀의 가공을 요하는 실린더 헤드와 같은 가공물은 초기 주조법 등에 의해 가공된 이후, 디버링 공정을 거치게 되는데, 이러한 디버링(Deburring)은 금형으로 부터 취출, GF런너 컷, 디게이트 공정 후 남게 되는 스크랩, 칩, 분진 등을 마무리 제거 및 2차적인 마무리 가공을 말한다.In general, a work such as a cylinder head requiring precision machining is subjected to a deburring process after being processed by an initial casting method or the like. Such a deburring is performed by removing a scrap from a mold, a GF runner cut, , Chips, dust, etc., and the secondary finishing process.

종래의 디버링 작업은 작업물 파지용 로봇을 통해 로봇이 작업물을 파지한 채 정위치에 고정된 디버링용 장치에 작업물의 위치를 바꾸어 가며 디버링을 수행하는 형태를 취하고 있다. 이와 같은 디버링 로봇은 금형 가공 후의 연마 등과 같이 회전공구를 이용하는 사상 작업들이고, 장시간이 소모되며 단순 지루하고 작업 환경이 열악하여 작업자가 꺼리는 작업이다. 그러므로 자동화가 절실하나 대부분의 경우 다품종 소량생산으로서 자동화시 정위치에 고정된 디버링 장치가 중복 설치되어 설치 면적을 크게 차지하여 현실적으로 자동화의 장애 요소로 작용하고 있다.Conventionally, the deburring operation is performed in such a manner that the robot performs the deburring by changing the position of the workpiece on the deburring device fixed to the fixed position while holding the workpiece through the robot for gripping the workpiece. Such a debasing robot is a math operation using a rotary tool such as polishing after a mold machining, a long time is consumed, a simple bored work environment is poor, and a worker is reluctant to work. Therefore, in most cases, it is necessary to automate the automation. However, in most cases, it is a small quantity production of many kinds of products.

회전 공구에 의한 다품종 소량 생산 작업의 자동화에서는 장시간의 작업 도중 회전 공구 비트의 마모와 사양의 변경 등으로 인하여 주기적으로 비트를 교체하여야 한다. 비트 교체 작업은 무인 자동화에 큰 걸림돌이 된다. 현재 로봇 자동화에서 공구를 교체하는데 사용되고 있는 자동 공구 교환 방법은 로봇 아암의 끝에 자동 교환 장치를 장착하여 스핀들과 그 끝의 비트를 전부 교체하는 방법이다.In the automation of small quantity production of multiple items by rotating tools, it is necessary to replace the bits periodically due to abrasion of rotary tool bits and specification changes during long working hours. Bit replacement work becomes a big obstacle to unmanned automation. The automatic tool changing method which is currently used to replace the tool in robot automation is to replace the spindle and the bit at the end of the spindle by installing an automatic exchange device at the end of the robot arm.

이러한 시스템은 아크 용접, 스폿 용접을 포함하여 대부분의 회전 공구를 장착한 시스템에 적용되고 있다. 그러나 대개의 경우 스핀들은 고가로서, 공구를 교체하기 위하여 스핀들까지 교환한다면 필요 이상의 예산이 소요되는 불합리성이 있다.These systems have been applied to systems with most rotating tools, including arc welding and spot welding. However, in most cases, the spindle is expensive, and there is an irrationality in that it takes more than necessary budget to replace the spindle to replace the tool.

이에 따라 금형의 연마 작업과 같이 장시간이 소요되는 기피 작업의 무인자동화를 가능하게 하고 작업 품질을 향상시키기 위하여는 기존의 공구 전체를 교환하는 시스템은 불합리하며 공구와 공구 홀더만을 교환할 수 있는 전혀 새로운 개념의 시스템 개발이 필요하다.Accordingly, in order to automate the unattended operation of the avoidance work requiring a long time such as the polishing of the mold, and to improve the work quality, a system for replacing the entire existing tool is unreasonable and a completely new System development of the concept is necessary.

전술된 디버링 로봇의 예로서 첨부된 특허문헌 1에 따른 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.An example of the above-described deburring robot will be described with reference to Fig. 1 according to the attached patent document 1 as follows.

먼저, 종래의 디버링 로봇에 따르면 키레스(Keyless) 비트에 회전 및 전후진 운동을 전달하는 자동비트교환기(20)가 상기 로봇(10)의 아암 상에서 비트를 장탈착 가능하게 수용한다. 연마에 사용되어 지는 로봇(10)은 지속적인 반력과 분진, 손목 부위의 내구성 등을 고려하여 ABB사의 IRB-2000 6축 수직 다관절 로봇을 사용한다.First, according to a conventional deburring robot, an automatic bit-changer 20 that transmits rotation and forward and backward motion to a keyless bit receives a bit on the arm of the robot 10 in a removable manner. The robot 10 to be used for polishing uses ABB's IRB-2000 6-axis vertical articulated robot in consideration of continuous reaction force, dust, and durability of the wrist region.

로봇(10)의 가반 중량은 10㎏이고, 구동부·제어기·제어 소프트웨어 등의 정규화된 규격을 갖는다. 여기서, ADLP-10(ABB Data Link Protocol)은 로봇과의 통신 방법이고, ARAP(ABB Robot Application Protocol)는 로봇과의 데이터 전송 방법을 말한다.The robot 10 has a payload of 10 kg and has a normalized standard such as a driver, a controller, and control software. Here, ADLP-10 (ABB Data Link Protocol) is a communication method with a robot, and ARAP (ABB Robot Application Protocol) is a data transmission method with a robot.

제어기(50)는 바이폴라 구동 전용칩인 L297과 L298을 사용하고 최소 구동신호는 HSO.0과 HSO.1의 두 신호선을 사용한다. 다이오드를 사용하여 스위칭 소자 보호회로 기능과 구동력 향상을 도모하고, 전용칩을 사용하여 12V 0.8A정도의 스텝모터를 구동한다. 이에 따라 5/2 way 솔레노이드 밸브인 유로전환밸브(44)에 전기적인 신호(DC 24V)를 주어 공압을 흐름을 제어한다.The controller 50 uses L297 and L298, which are dedicated bipolar driving chips, and uses the two signal lines HSO.0 and HSO.1 as the minimum driving signals. By using a diode, switching device protection circuit function and driving force are improved, and a step motor of about 12V 0.8A is driven by a dedicated chip. Accordingly, an electrical signal (DC 24V) is applied to the flow path switching valve 44, which is a 5/2 way solenoid valve, to control the flow of air pressure.

로봇 컨트롤러(12)에 내장된 출력단자는 총 16개로 하며, 이중 8개를 제어기(50)와 연결하여 사용한다. 하나의 출력단자에서 1, 0의 두 개의 신호를 내보내기 때문에 총 8개를 조합하여 사용하면 모두 {2}^{8}=256개의 경우의 수를 내보낼 수 있다.A total of 16 output terminals are built in the robot controller 12, and eight of them are connected to the controller 50 for use. Since two signals of 1 and 0 are outputted from one output terminal, the total number of {2} ^ {8} = 256 cases can be outputted by using a total of 8 pieces.

메인 PC(14)에는 금형을 연마하기 위한 데이터 외에 자동비트교환기(20)가 콜렛 척(28)을 핸들링하는 경로의 프로그램을 로딩한다. 이에 따라 로봇(10)이 연마 작업을 수행하던 중 메인 PC(14)에서 비트의 교체를 명령하면 로봇 컨트롤러(12)의 출력단자에서 신호를 제어기(50)로 전송하게 된다. 이때 제어기(50)는 각각의 경우의 수에 대응하는 명령어를 수행하여 자동비트교환기(20)와 비트 회전기(30)를 제어하게 된다.In addition to the data for polishing the mold, the main PC 14 loads the program of the path for handling the collet chuck 28, in the automatic bit changer 20. Accordingly, when the robot 10 instructs the main PC 14 to replace the bit while performing the polishing operation, the signal is transmitted to the controller 50 from the output terminal of the robot controller 12. At this time, the controller 50 controls the automatic bit shifter 20 and the bit rotator 30 by executing a command corresponding to the number of each case.

비트가 결합되어 있는 콜렛 척(28)을 고정시키고 제어 신호에 따라 비트 회전기(30)의 스텝모터에 출력하여 회전판을 회전시켜 원하는 비트를 교체 위치에 정렬시키면, 로봇(10)의 자동비트교환기(20)가 해당 위치로 이동한다. 제어기(50)의 신호에 의하여 비트 회전기(30)가 원하는 비트를 교체 위치에 놓으면 다음과 같은 경로로 자동비트교환기(20)가 핸들링을 한다.The collet chuck 28 to which the bit is coupled is fixed and output to the step motor of the bit rotator 30 according to the control signal to rotate the rotating plate so that the desired bit is aligned at the replacement position. 20) moves to the corresponding position. When the bit rotator 30 places the desired bit at the replacement position by the signal of the controller 50, the automatic bit shifter 20 handles the bit by the following route.

즉, 비트 회전기(30)에 신호를 보내 원하는 비트를 교체 위치에 정렬시키며, 로봇(10)은 연마작업을 일시 중지하고, 자동비트교환기(20)를 교체 위치로 이동시킨다. 다음으로 제어기(50)가 자동비트교환기(20)의 에어 실린더(22)를 작동시켜 비트를 교환하고 일시 정지되었던 연마 작업을 계속 수행하게 된다.That is, a signal is sent to the bit rotator 30 to align the desired bit to the replacement position, and the robot 10 pauses the polishing operation and moves the automatic bit changer 20 to the replacement position. Next, the controller 50 activates the air cylinder 22 of the automatic bit changer 20 to exchange bits and continue the abrading operation which has been suspended.

그러나, 전술된 바와 같이 종래 디버링 로봇은 비트 즉, Keyless 공구를 교환함에 있어 비트 회전기에 의존하기 때문에 비트 회전기의 동작 제어를 위한 시스템 구축이 필연적일 수밖에 없다. 이는 비트 회전기 또한 로봇 시스템의 일환으로 구현하여야 함에 따라 시스템 단가가 급격히 상승하는 문제가 있다.
However, as described above, since the conventional deburring robot relies on the bit rotator in exchanging the bit, that is, the keyless tool, it is inevitable to construct a system for controlling the operation of the bit rotator. This is because the bit rotator is also required to be implemented as a part of the robot system, which causes a problem that the system unit price sharply increases.

1. 대한민국 등록특허 10-0406291, 등록일자 2003년 11월 06일, 발명의 명칭 '회전공구 로봇 자동화 시스템의 자동비트 교환 기구'1. Korean Patent Registration No. 10-0406291, filed on November 6, 2003, entitled " Automatic Bit Swapping Mechanism of Rotary Tool Robot Automation System & 2. 대한민국 등록특허 10-0854916, 등록일자 2008년 08월 21일, 발명의 명칭 '로봇 시스템 장치'2. Korean Registered Patent No. 10-0854916, filed on August 21, 2008, entitled " Robotic System Device &

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 로봇의 핸드에 하나의 절삭 스핀들을 장착하고, 로봇 제어를 통해 최적의 키가 있는 (Key Type) 공구를 자동으로 체인지할 수 있도록 함으로써, 로봇과 연동하는 별도의 툴 체인지를 구비하지 않아 시스템의 성능향상 및 제조 단가를 격감시킬 수 있는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a cutting tool which is equipped with a cutting spindle on a robot hand and automatically changes a key type tool The present invention provides a deburring robot system having an automatic tool changing function that does not have a separate tool change interlocking with a robot, thereby improving the performance of the system and reducing the manufacturing cost.

본 발명의 다른 목적은, 하나의 스핀들에 하나의 공구가 장착된 기존 방식을 탈피하여, 하나의 스핀들을 이용하여 다수 종류의 공구를 장착할 수 있음에 따라, 시스템의 완성도를 높이고 제품의 올인원 기계 가공으로 하나의 공정에서 가공 완성도를 향상시킬 수 있는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a spindle machine capable of mounting a plurality of types of tools using a single spindle by removing a conventional method in which one tool is mounted on one spindle, And to provide a deburring robot system having an automatic tool changing function capable of improving machining completeness in one process by machining.

본 발명의 또 다른 목적은, 자동 툴 체인지(ATC)를 위한 스핀들을 구현함에 있어 모터의 회전자(Rotor) 내부에 스핀들을 구성하고, 고정자(Stator)를 스핀들의 프레임으로 형성함으로써, 모터와 스핀들의 일체화 구조를 제공하여 스핀들 제어의 효율성과 자동 툴 체인지의 정확성을 높일 수 있는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템을 제공함에 있다.
It is still another object of the present invention to provide a spindle for an automatic tool change (ATC) in which a spindle is formed inside a rotor of a motor and a stator is formed as a frame of a spindle, The present invention provides a deburring robot system having an automatic tool changing function that can improve the efficiency of spindle control and the accuracy of automatic tool change.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템은, 자동공구 교환 기능을 수행하는 디버링 로봇 시스템에 있어서, 모터와 스핀들이 일체화된 구조로서 자동 툴 체인지(Auto Tool Change) 기능을 수행하는 구동 스핀들이 로봇의 툴 플랜지에 장착되어 디버링과 더불어 툴 체인지를 수행하는 디버링 로봇; 각각의 공구홀더가 장착된 다수 종류의 툴이 상기 구동 스핀들로부터 장착 또는 탈착되도록 기 설정된 위치 및 방향에 따라 각각의 수납홀에 수납되고, 상기 디버링 로봇의 동작 범위에 고정 설치되는 공구함; 및 상기 디버링 로봇으로 디버링을 위한 기계 가공을 지시하고, 상기 구동 스핀들과의 통신을 수행하여 기계 가공에 필요한 툴 체인지를 지시하는 로봇 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a deburring robot system having an automatic tool change function, the debuggering robot system performing an automatic tool change function, the system including an integrated motor and a spindle, Change function is mounted on a tool flange of a robot to perform a tool change in addition to deburring; A tool box accommodated in each of the receiving holes according to a predetermined position and direction so that a plurality of types of tools equipped with respective tool holders are mounted or detached from the drive spindle and fixedly installed in an operating range of the deburring robot; And a robot controller for instructing machining for deburring with the deburring robot and communicating with the drive spindle to instruct a tool change necessary for machining.

또한 본 발명에 따른 로봇 컨트롤러는, 상기 구동 스핀들과의 통신을 기반으로 툴 체인지를 위한 상기 모터의 위치제어, 모터 내부의 온도센서를 기반으로 한 강제냉각 제어, 상기 공구홀더와의 체결을 위한 공압제어, 상기 공구홀더로 체결되는 공구의 쿨런트(Coolant)를 위한 윤활 공급 제어를 수행하는 스핀들 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the robot controller according to the present invention may further include a controller for controlling the position of the motor for tool change based on communication with the drive spindle, forced cooling control based on a temperature sensor inside the motor, And a spindle driver for performing control of lubrication for a coolant of a tool fastened to the tool holder.

또한 본 발명에 따른 쿨런트(Coolant)를 위한 윤활 공급 제어는, 기계 가공 시 공구로 부착되는 칩을 강제 배출하기 위한 인선 윤활을 수행하거나, 오일 미스트(Oil Mist)를 강력 분사하기 위한 횡 절삭날 윤활 기능으로, 최소량윤활가공기술(MQL:Minimun Quantity Lubrication)에 기반하여 제어하는 것을 특징으로 한다.The lubrication supply control for the coolant according to the present invention may be performed by performing a lubrication lubrication for forcibly discharging a chip attached by a tool during machining, The lubrication function is characterized by control based on a minimum quantity lubrication (MQL) technique.

또한 본 발명에 따른 구동 스핀들은, 하우징 내부에 설치되며, 기계 가공을 위해 툴의 회전력을 발생시키는 구동부; 상기 하우징의 전단부에 위치한 척킹으로 유입된 상기 툴과 결합하여 상기 구동부의 회전력을 상기 툴로 전달하는 그립퍼; 상기 구동부의 샤프트에 근접 설치되어 구동부의 회전 속도 측정 및 정위치 검출을 위한 스피드 센서; 상기 샤프트의 후방에서 상기 툴의 장착 여부를 판단하는 툴 센서; 상기 구동부의 후방에 위치하며 상기 공구홀더의 전단으로 오일 미스트(Oil Mist)를 공급하는 쿨런트(Coolant) 공급관로; 및 상기 쿨런트 공급관로와 근접한 위치에서 상기 툴을 체결하기 위해 상기 척킹으로 공기압을 공급하는 에어공급 관로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a drive spindle including: a driving unit installed inside a housing and generating a rotational force of a tool for machining; A gripper coupled to the tool introduced into the chucking located at the front end of the housing to transmit the rotational force of the driving unit to the tool; A speed sensor provided close to the shaft of the driving unit for measuring the rotational speed of the driving unit and for detecting the correct position; A tool sensor for determining whether the tool is mounted on the rear side of the shaft; A coolant supply pipe located behind the drive unit and supplying an oil mist to a front end of the tool holder; And an air supply line for supplying air pressure to the tool by the chucking for tightening the tool at a position close to the coolant supply line.

본 발명에 따른 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템은, 로봇의 핸드에 하나의 절삭 스핀들을 장착하고, 로봇 제어를 통해 제품 기계 가공에 필요한 최적의 공구를 자동으로 체인지할 수 있도록 함으로써, 로봇과 연동하는 별도의 툴 체인지를 구비하지 않아 시스템의 성능향상 및 제조 단가를 격감시킬 수 있는 효과를 갖는다. 또한 본 발명에서는 자동 툴 체인지(ATC)를 위한 스핀들을 구현함에 있어 모터의 회전자(Rotor) 내부에 스핀들을 구성하고, 고정자(Stator)를 스핀들의 프레임으로 형성함으로써, 모터와 스핀들의 일체화 구조를 제공하여 스핀들 제어의 효율성과 자동 툴 체인지의 정확성을 높일 수 있는 효과가 있다.
A deburring robot system having an automatic tool changing function according to the present invention is characterized in that a cutting spindle is mounted on a hand of a robot and an optimal tool necessary for machine machining is automatically changed through robot control, It is possible to improve the performance of the system and reduce the manufacturing cost by not having a separate tool change interlocking. In the present invention, the spindle for the automatic tool change (ATC) is implemented by forming a spindle inside a rotor of a motor and forming a stator as a frame of a spindle, thereby realizing an integrated structure of a motor and a spindle And the efficiency of the spindle control and the accuracy of the automatic tool change can be improved.

도 1은 종래 회전공구 로봇 자동화 시스템으로써 로봇의 자동비트 교환 기구를 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동공구 교환기능을 갖는 디버링 로봇 시스템을 설명하는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동공구 교환기능을 갖는 디버링 로봇 시스템의 작업 반경을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a, 4b는 본 발명에 따른 구동 스핀들을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 쿨런트 기능을 설명하기 위한 도면이다.1 is a system block diagram for explaining an automatic bit exchange mechanism of a robot as a conventional rotary tool robot automation system.
2 is a block diagram illustrating a deburring robot system having an automatic tool change function according to the present invention.
3 is a view for explaining a working radius of a deburring robot system having an automatic tool changing function according to the present invention.
4A and 4B are cross-sectional views illustrating a driving spindle according to the present invention.
5 is a view for explaining a coolant function according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에서 제시하는 디버링 로봇 시스템은 하나의 스핀들을 가지고 다수 종류의 공구 즉, 툴을 교체할 수 있는 로봇 시스템으로써 자동 툴 체인지(Auto Tool Change) 장치를 제시한다. 이를 위해 상기 디버링 로봇 시스템의 툴 플랜지(암 종단)에 설치되는 스핀들은 모터와 스핀들이 일체화된 구조를 갖도록, 모터의 회전자(Rotor) 내부에 스핀들을 구성하고, 고정자(Stator)를 스핀들의 프레임으로 형성한다.First, the deburring robot system proposed in the present invention proposes an automatic tool change device as a robot system capable of replacing a plurality of types of tools with one spindle. To this end, a spindle mounted on a tool flange (female end) of the deburring robot system has a structure in which a motor and a spindle are integrated, a spindle is formed inside a rotor of the motor, and a stator is mounted on a frame .

또한, 상기 스핀들은 정확한 위치에서 공구를 착탈하도록 피드백 센서가 장착되고 실시간 회전 수 모니터링 및 정위치 제어가 이루어진다. 이는 상기 스핀들을 운용 제어하기 위한 스핀들 드라이버와 연동하고, 스핀들 드라이버는 로봇 컨트롤러의 지시를 받음으로써, 디버링 가공에 필요한 공구를 정확한 위치에서 자동 선택하도록 제어하는 것이다.In addition, the spindle is equipped with a feedback sensor to detach the tool at the correct position, and real-time rotational speed monitoring and correct position control are performed. The spindle driver interlocks with a spindle driver for controlling the operation of the spindle, and the spindle driver receives an instruction from the robot controller to automatically control a tool required for deburring at an accurate position.

물론, 공구함에 다수 종류의 공구(tool)가 탑재됨에 있어, 공구의 종류별로 기 설정된 위치에 정확하게 설치되며, 각 공구는 공구홀더와 결합되어 상기 스핀들과 체결 가능하도록 한다. 따라서, 로봇 암에 설치된 하나의 스핀들을 가지고 다수 종류의 공구를 선택하게 된다.Of course, when a tool box is loaded with a plurality of types of tools, it is precisely installed at predetermined positions according to the types of tools, and each tool is combined with the tool holder so as to be able to be coupled with the spindle. Therefore, a plurality of types of tools are selected with one spindle installed on the robot arm.

더욱이, 본 발명에 따른 스핀들은 쿨런트 홀을 구비하여 공구 선단과 공구 측면에서 오일 미스트를 강하게 분사토록 하는데, 이는 디버링 작업 중에 발생한 칩을 강제적으로 배출토록 한다.Further, the spindle according to the present invention is provided with a coolant hole to strongly spray the oil mist from the tool tip and the tool side, which forces the chip generated during the deburring operation to be discharged.

이와 같이 구성된 디버링 로봇 시스템을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에서 제시하는 디버링 로봇 시스템을 나타낸 구성도이다.The deburring robot system configured as above will be described in detail as follows. 2 is a block diagram showing a deburring robot system according to the present invention.

도시된 바와 같이, 모터와 스핀들이 일체화된 구조로서 자동 툴 체인지(Auto Tool Change) 기능을 수행하는 구동 스핀들(211)이 로봇의 툴 플랜지에 장착되어 디버링과 더불어 툴 체인지를 수행하는 디버링 로봇(210)과, 각각의 공구홀더(241)가 장착된 다수 종류의 툴이 상기 구동 스핀들(211)로부터 장착 또는 탈착되도록 기 설정된 위치 및 방향에 따라 각각의 수납홀(243)에 수납되고, 상기 디버링 로봇(210)의 동작 범위에 고정 설치되는 공구함(240)과, 상기 디버링 로봇(210)으로 디버링을 위한 기계 가공을 지시하고, 상기 구동 스핀들(211)과의 통신을 수행하여 기계 가공에 필요한 툴 체인지를 지시하는 로봇 컨트롤러(230)로 구성된다.As shown in FIG. 1, a driving spindle 211, which performs an automatic tool change function, is mounted on a tool flange of a robot and has a deburring function and a deburring robot 210 And a plurality of types of tools on which the respective tool holders 241 are mounted are accommodated in the respective receiving holes 243 in accordance with predetermined positions and directions so as to be mounted or dismounted from the drive spindles 211, A tool box 240 fixedly installed in an operating range of the driving spindle 210 and a deburring robot 210 for instructing machining for deburring and communicating with the driving spindle 211, And a robot controller 230 for instructing a change.

상기 로봇 컨트롤러(230)는 상기 구동 스핀들(211)과의 Device Net 통신을 기반으로 툴 체인지를 위한 상기 모터의 위치제어, 모터 내부의 온도센서를 기반으로 한 강제냉각 제어, 상기 공구홀더(241)와의 체결을 위한 공압제어, 상기 공구홀더(241)로 체결되는 공구의 쿨런트(Coolant)를 위한 윤활 공급 제어를 수행하며, 상기 디버링 로봇(210)의 원격 제어 및 모니터링을 위해 상위 제어기(235)와의 통신을 수행하는 디바이스 넷(233)을 구비한다. 따라서, 상기 스핀들 드라이버(231)는 상기 쿨런트 수행을 위한 윤활유 공급 관로가 구비되며, 상기 로봇 컨트롤러(230)의 지시하에 윤활 공급이 이루어진다.The robot controller 230 controls the position of the motor for tool change based on DeviceNet communication with the drive spindle 211, the forced cooling control based on the temperature sensor inside the motor, the tool holder 241, And a controller 235 for remote control and monitoring of the deburring robot 210. The control unit 235 controls the operation of the deburring robot 210 to control the lubrication of the tool 230, And a device net 233 for performing communication with the device. Accordingly, the spindle driver 231 is provided with a lubricant supply pipe for performing the coolant, and the lubricant is supplied under the instruction of the robot controller 230.

상기 쿨런트(Coolant)라 함은 기계 가공 시 공구로 부착되는 칩을 강제 배출하기 위한 인선 윤활을 수행하거나, 오일 미스트(Oil Mist)를 강력 분사하기 위한 횡 절삭날 윤활 기능으로, 최소량윤활가공기술(MQL:Minimun Quantity Lubrication)이 적용된다. 이는 상기 공구홀더(241)에 쿨런트 홀을 다수 개(예컨대 6개)를 구비하여 공구 측면에서 오일 미스트를 분사토록 하는 것이다.The coolant refers to a lateral cutting edge lubrication function for performing wire lubrication for forcibly discharging a chip attached by a tool during machining or for spraying a strong oil mist, (MQL: Minimun Quantity Lubrication) is applied. The tool holder 241 is provided with a plurality of coolant holes (for example, six) to spray the oil mist from the tool side.

따라서, 상기 공구홀더(241)와 체결되는 구동 스핀들(211)은 오일 미스트 공급을 수행하며, 상기 스핀들 드라이버(231)는 적절한 용량의 오일 미스트가 공급되도록 오일 공급 제어를 수행한다.Accordingly, the drive spindle 211 engaged with the tool holder 241 performs oil mist supply, and the spindle driver 231 performs oil supply control to supply an oil mist of a proper capacity.

이와 같이 구성된 디버링 로봇(210)은 지그에 의해 고정 설치된 피가공체의 디버링을 수행하는데, 상기 로봇 컨트롤러(230)는 상기 피가공체의 가공 위치 및 가공 방법에 대응하는 프로그램을 기반으로 상기 디버링 로봇(210)을 운용 제어한다.The deburring robot 210 configured as described above performs deburring of the workpiece fixed by the jig. The robot controller 230 controls the deburring robot 230 based on a program corresponding to the machining position and machining method of the workpiece, (210).

상기 스핀들 드라이버(231)는 디버링 가공과 더불어 구동 스핀들(211)의 모터 발열에 대한 강제냉각을 수행하는데, 이는 상기 모터의 권선 내부에 구비된 온도센서의 측정결과를 토대로 강제냉각 여부를 결정한다. 상기 강제냉각은 수냉 또는 공냉 방식이 적용될 수 있다. 또한, 상기 로봇 컨트롤러(230)의 스핀들 드라이버(231)는 구동 스핀들(211)의 실시간 회전 수를 모니터링함에 따라, 로봇 컨트롤러(230)는 구동 스핀들(211)의 동작 상태 감시와 더불어 정밀제어가 가능하게 된다.In addition to deburring, the spindle driver 231 performs forced cooling of the drive spindle 211 with respect to motor heat generation, which determines whether or not forced cooling is performed based on a measurement result of a temperature sensor provided inside a winding of the motor. The forced cooling may be water-cooled or air-cooled. The spindle driver 231 of the robot controller 230 monitors the real-time rotation speed of the drive spindle 211 so that the robot controller 230 can precisely control the operation of the drive spindle 211 .

또한, 상기 구동 스핀들(211)의 동작 상태감시는 로봇 컨트롤러(230)의 디바이스 넷(233)을 통해 외부 또는 상위 제어기(235)로 통지되어 원격 관리가 이루어질 수 있다.The monitoring of the operation state of the drive spindle 211 is notified to the external or host controller 235 through the device net 233 of the robot controller 230 so that remote management can be performed.

한편, 상기 로봇 컨트롤러(230)는 디버링 로봇(210)의 운용 제어와 더불어 자동 툴 체인지(ATC)를 실행하기 위해 구동 스핀들(211)을 제어하는데, 이는 상기 공구홀더(241)와 결합된 공구(툴)를 선택하여 구동 스핀들(211)에 체결하거나 구동 스핀들(211)에 체결된 공구를 정 위치에 안착시키기 위한 제어이다. 상기 공구는 상기 공구함(240)의 상단에 마련된 다수 개의 수납홀(243)에 구비되며, 다수 종류의 공구는 각각으로 공구홀더(241)와 체결된다.The robot controller 230 controls the drive spindle 211 to perform an automatic tool change (ATC) in addition to the operation control of the deburring robot 210, Is a control for selecting a tool to be fastened to the drive spindle 211 or placing the tool fastened to the drive spindle 211 in the correct position. The tool is provided in a plurality of receiving holes 243 provided at an upper end of the tool box 240, and a plurality of tools are fastened to the tool holder 241, respectively.

여기서, 상기 공구홀더(241)는 기 설정된 수납홀(243)의 위치에 안착 되고, 안착되는 방향 또한 고정되도록 한다. 이는 공구홀더(241)가 해당 수납홀(243)로 인입될 때 동일한 방향을 유지하도록 설치키(미도시함)를 형성하며, 해당 수납홀(243)에는 상기 설치키와 대응하는 설치홈(미도시함)을 마련함으로써 고정된 방향을 유지토록 하는 것이다. 이로 인해, 상기 구동 스핀들(211)은 공구홀더(241)와 체결함에 있어, 정확한 위치에서 공구홀더와 체결되고, 구동스핀들(211)의 회전토크를 손실 없이 공구까지 전달하게 되는 것이다.Here, the tool holder 241 is seated at a predetermined position of the storage hole 243, and the direction in which the tool holder 241 is seated is also fixed. (Not shown) so as to maintain the same direction when the tool holder 241 is drawn into the corresponding receiving hole 243, and the corresponding receiving hole 243 is provided with a mounting groove So as to maintain the fixed direction. Therefore, the driving spindle 211 is fastened to the tool holder at the correct position in tightening with the tool holder 241, and the rotational torque of the driving spindle 211 is transmitted to the tool without loss.

도 3은 본 발명에 따른 디버링 로봇 시스템의 작업 반경을 도시하고 있으며, 디버링 로봇(210)을 중심으로 공구함(240), 워크 테이블(303)이 위치하며, 피가공체를 설정 위치에서 고정하기 위한 지그(301)가 설치된다. 상기 작업 반경 외에는 상기 디버링 로봇(210)을 운용 제어하기 위한 로봇 컨트롤러(230)가 자리하고 있다.FIG. 3 shows the working radius of the deburring robot system according to the present invention. The tool box 240 and the work table 303 are located around the deburring robot 210, and the workpiece is fixed at a set position A jig 301 is provided. A robot controller 230 for controlling operation of the deburring robot 210 is located outside the working radius.

한편, 상기 수납홀(243)은 다수 개의 홀을 구비하며, 공구 및 공구홀더(241)가 결합된 툴(Tool)이 각 종류별로 각각 수납된다. 이러한 공구의 수납 상태는 상기 로봇 컨트롤러(230)에서 인지되고 있으며, 디버링 로봇(210)의 작업 순서에 대응하는 공구 사용에 따라 임의의 툴을 선택하도록 제어한다. 따라서, 상기 로봇 컨트롤러(230)는 수납홀(243)에 대한 각각의 고유코드, 좌표정보, 로봇의 모션 정보를 보유하며, 각 수납홀(243)에 수납되는 공구의 종류정보를 갖는다.Meanwhile, the accommodating hole 243 has a plurality of holes, and a tool having the tool and the tool holder 241 coupled thereto is accommodated for each type. The storage state of these tools is recognized by the robot controller 230 and controls to select an arbitrary tool according to the tool use corresponding to the work order of the deburring robot 210. [ Therefore, the robot controller 230 holds each unique code, coordinate information, and motion information of the robot with respect to the accommodation hole 243, and has the kind information of the tool stored in each of the accommodation holes 243.

상기 로봇의 모션 정보는 디버링 로봇(210)이 해당 위치로 이송하여 수납홀(243)에 안착된 툴을 권취 및 체결하기 위한 위치제어로서, 상기 로봇 컨트롤러(230)에서 제공되는 좌표정보를 기반으로 이루어진다. 또한, 이러한 좌표정보는 툴을 선택하기 위한 공구의 고유코드와 더불어 제공되며, 상기 고유코드는 기계 가공 시 사용되는 툴을 자동 선택하기 위한 정보이다.The motion information of the robot is positional control for moving the deburring robot 210 to the corresponding position and winding and fastening the tool placed in the receiving hole 243, and based on the coordinate information provided by the robot controller 230 . In addition, such coordinate information is provided along with a tool unique code for selecting a tool, which is information for automatically selecting a tool used in machining.

또한, 상기 디버링 로봇(210)이 임의의 툴과 체결되기 위해 상기 좌표정보를 기반으로 해당 위치로 이송된 후, 상기 로봇 컨트롤러(230)는 설정된 툴과 체결되기 위해 구동 스핀들(211)을 동작시킨다. 이는 스핀들 드라이버(231)를 통해 구동 스핀들(211)과의 통신을 수행한 후, 툴과 체결하기 위한 위치제어 즉, 구동 스핀들(211)의 샤프트 위치를 설정한다. 이는 상기 공구홀더(241)와의 체결이 정확한 위치에서 수행되도록 하는 것으로, 상기 공구홀더(241)와 구동 스핀들(211) 간에는 키 홈을 통해 정확한 위치에서의 결합이 이루어지도록 하는 것이다.In addition, the deburring robot 210 is transferred to a corresponding position based on the coordinate information to be engaged with an arbitrary tool, and then the robot controller 230 operates the drive spindle 211 to be engaged with a set tool . This communicates with the drive spindle 211 through the spindle driver 231 and then sets the position of the shaft of the drive spindle 211 for engagement with the tool. This allows the tool holder 241 and the drive spindle 211 to be coupled at a precise position through the key groove.

도 4a는 본 발명에 따른 구동 스핀들(211)을 설명하기 위한 단면도이며, 상기 공구홀더(241)와 공구가 결합된 툴이 체결된 상태를 도시하고 있다. 도 4b는 도 4a의 상측면을 나타낸 도면이다.4A is a cross-sectional view for explaining a drive spindle 211 according to the present invention, and shows a state where the tool holder 241 and a tool combined with a tool are engaged. Figure 4b is a top view of Figure 4a.

도시된 바와 같이, 상기 구동 스핀들(211)은 소정 형상의 하우징 내부에 설치되며, 기계 가공을 위해 툴(421)의 회전력을 발생시키는 구동부(480)와, 상기 하우징의 전단부에 위치한 척킹(441)으로 유입된 상기 툴(421)과 결합하여 상기 구동부(480)의 회전력을 상기 툴(421)로 전달하는 그립퍼(429)와, 상기 구동부(480)의 샤프트(403)에 근접 설치되어 구동부(480)의 회전 속도 측정 및 정위치 검출을 위한 스피드 센서(435)와, 상기 샤프트(403)의 후방에서 상기 툴(421)의 장착 여부를 판단하는 툴 센서(437)와, 상기 구동부(480)의 후방에 위치하며 상기 공구홀더(241)의 전단으로 오일 미스트(Oil Mist)를 공급하는 쿨런트(Coolant) 공급관로(481)와, 상기 쿨런트 공급관로(481)와 근접한 위치에서 상기 툴(421)을 체결하기 위해 상기 척킹(441)으로 공기압을 공급하는 에어공급 관로(483)를 포함한다.As shown in the figure, the driving spindle 211 is installed in a housing having a predetermined shape and includes a driving part 480 for generating a rotational force of the tool 421 for machining, a chucking part 441 disposed at the front end of the housing, A gripper 429 coupled to the tool 421 to transmit the rotational force of the driving unit 480 to the tool 421 and a driving unit 460 provided close to the shaft 403 of the driving unit 480, A tool sensor 437 for determining whether or not the tool 421 is mounted on the rear side of the shaft 403; A coolant supply line 481 for supplying an oil mist to the front end of the tool holder 241 at a position close to the coolant supply line 481, An air supply line 483 for supplying air pressure to the chucking unit 441 to fasten the chucking unit 421, It includes.

상기 공구홀더(241)와 공구 사이에는 쿨런트 홀을 도 5에서와 같이 형성되며, 상기 쿨런트 공급관로(481)를 통해 유입되는 오일 미스트는 쿨런트 홀로 배출되며, 공구 선단을 따라 인선 윤활을 유도하고, 공구 측면을 따라 횡 절삭날 윤활을 유도한다. 본 발명에서 제시하는 쿨런트 홀은 대략 6개를 형성하고 있으며, 상기 쿨런트 홀은 도 4a에서 도시한 공구홀더(241)의 내주 공간부를 따라 공급된다.A coolant hole is formed between the tool holder 241 and the tool as shown in FIG. 5, and the oil mist flowing through the coolant supply line 481 is discharged through a coolant hole. And induces transverse cutting edge lubrication along the tool side. The number of coolant holes proposed in the present invention is approximately 6, and the coolant holes are supplied along the inner peripheral space portion of the tool holder 241 shown in FIG. 4A.

한편, 상기 구동 스핀들(211)의 하우징 상단에는 상기 구동부(480)를 동작 제어하기 위한 파워 커넥터(485)와, 상기 스피드 센서(435) 및 툴 센서(437)의 신호 전송을 위한 센서 커넥터(487)가 마련된다.A power connector 485 for controlling the operation of the driving unit 480 and a sensor connector 487 for signal transmission of the speed sensor 435 and the tool sensor 437 are provided on the upper end of the housing of the driving spindle 211, ).

상기 구동부(480)는 상기 샤프트(403)의 외주면 상으로 로터(405)가 결합되고, 상기 로터(405)의 외주부에 근접하여 로터(405)를 회전시키기 위한 스테이터(407)가 형성된다. 그리고, 상기 하우징은 상기 척킹(441)과 구동부(480)를 수용하는 프론트 하우징(401)과, 상기 구동부(480)의 후방을 수용하는 리어 하우징(409)과, 상기 프론트 하우징(401)의 선단에 마련된 프론트 커버(423) 및 상기 리어 하우징(409)의 후방에 마련된 리어 커버(417)로 구성된다.The driving unit 480 has a rotor 405 coupled to the outer circumferential surface of the shaft 403 and a stator 407 for rotating the rotor 405 near the outer circumferential portion of the rotor 405. The housing includes a front housing 401 for housing the chucking unit 441 and a driving unit 480, a rear housing 409 for accommodating the rear portion of the driving unit 480, And a rear cover 417 provided at the rear of the rear housing 409. The front cover 423 is provided at a rear end of the rear housing 409,

또한, 상기 샤프트(403)의 전단 및 후단에 각각 결합하여 구동부(480)의 발열 상태를 냉각시키기 위한 전방 B/R 쿨러(427) 및 후방 B/R 쿨러(411)를 포함하고, 상기 샤프트(403)는 중공형 구조로서 샤프트(403)의 중앙으로 상기 그립퍼(429)를 동작시키기 위한 드롭바(433)가 내설된다.And a rear B / R cooler 421 and a rear B / R cooler 411, which are respectively coupled to the front and rear ends of the shaft 403 to cool the heating state of the driving unit 480, 403 have a hollow structure, and a drop bar 433 for operating the gripper 429 is installed at the center of the shaft 403. [

그리고, 상기 드롭바(433)의 후방에는 상기 에어 공급관로(483)에서 공급되는 공기압력에 의해 드롭바(433)를 시프트시키기 위한 에어 실린더(415)가 장착되고, 상기 드롭바(433)와 샤프트(403) 사이에 디스크 스프링(431)이 설치된다. 또한, 상기 척킹(441)은 샤프트(403)의 회전력에 대한 마찰력을 감소시키기 위한 베어링(425)이 설치된다.An air cylinder 415 for shifting the drop bar 433 by the air pressure supplied from the air supply line 483 is mounted to the rear of the drop bar 433, A disk spring 431 is provided between the shafts 403. Further, the chucking 441 is provided with a bearing 425 for reducing frictional force against the rotational force of the shaft 403.

이와 같이 구성된 구동 스핀들(211)은 디버링 로봇(210)의 툴 플랜지 즉, 핸드 종단에 설치되며 자동 툴 체인지(ATC) 기능을 수행한다. 이를 위해, 상기 구동 스핀들(211)의 파워 커넥터(485) 및 센서 커넥터(487)는 스핀들 드라이버(231)와 전기적 접속을 이루고, 상기 쿨런트 공급관로(481) 및 에어 공급관로(483)는 컴퓨레셔(미도시함)와 연결된 후 상기 스핀들 드라이버(231)로부터 제어된다.The drive spindle 211 thus constructed is installed at the tool flange of the deburring robot 210, that is, at the hand end, and performs an automatic tool change (ATC) function. The power connector 485 and the sensor connector 487 of the drive spindle 211 are electrically connected to the spindle driver 231. The coolant supply line 481 and the air supply line 483 are connected to the computer And is controlled by the spindle driver 231 after being connected to a lasher (not shown).

상기 구동 스핀들(211)이 디버링 로봇(210)의 툴 플랜지에 장착되면, 상기 파워 커넥터(485)를 통해 구동부(480)로 전원이 공급되며, 상기 센서 커넥터(487)를 통해 스피드 센서(435)가 동작 되어 구동부(480) 로터(405)의 회전 속도 및 회전 각도 즉, 위치검출이 이루어진다. 여기서 위치검출이라 함은 구동부(480)의 초기 위치를 검출하는 것으로, 상기 샤프트(403)가 기 설정된 위치에 고정되도록 하는 것이다.When the driving spindle 211 is mounted on the tool flange of the deburring robot 210, power is supplied to the driving unit 480 through the power connector 485, and the speed sensor 435 is driven via the sensor connector 487. [ The rotation speed and rotation angle of the rotor 405 of the driving unit 480, that is, the position detection is performed. Here, the position detection means to detect the initial position of the driving unit 480, so that the shaft 403 is fixed at a predetermined position.

이는 상기 구동 스핀들(211)의 툴 체인지 시, 상기 스핀들 드라이버(231)가 구동부(480)를 동작시키며, 상기 스피드 센서(435)에 의해 로터(405)와 연동하는 샤프트(403)의 위치를 검출함으로써 샤프트(403)가 설정된 위치에 셋팅되어 있는지를 판단하는 것이다.The spindle driver 231 operates the driving unit 480 and detects the position of the shaft 403 interlocked with the rotor 405 by the speed sensor 435 when the driving spindle 211 is tool- Thereby determining whether the shaft 403 is set at the set position.

상기 디버링 로봇(210)이 프로그램에 따라 어느 하나의 공구로 자동 툴 체인지(ATC) 하고자 할 경우, 해당 툴(421)이 척킹(441)으로 인입되도록 모션 제어를 수행한다. 상기 척킹(441)으로 툴(421)이 인입되면, 상기 툴 센서(437)은 툴(421)의 인입 상태를 상기 스핀들 드라이버(231)로 통지하며, 스핀들 드라이버(231)는 에어 공급관로(483)로 소정의 공기압이 공급되도록 제어한다.When the deburring robot 210 wishes to perform an automatic tool change (ATC) with one of the tools according to a program, the tool 421 performs motion control so as to be drawn into the chucking 441. The tool sensor 437 notifies the spindle driver 231 of the drawing state of the tool 421 and the spindle driver 231 is connected to the air supply pipe 483 So that predetermined air pressure is supplied.

상기 에어 공급관로(483)를 통해 유입되는 공기압은 상기 에어 실린더(415)로 제공되며, 에어 실린더(415)는 상기 드롭바(433)를 시프트시켜 상기 그립퍼(429)가 공구홀더(241)와 체결되도록 한다. 이때, 상기 공구홀더(241)는 키홈(443)을 구비함에 따라, 공구홀더(241)와 척킹(441) 간의 체결은 정확한 위치에서 이루어진다.The air cylinder 415 shifts the drop bar 433 so that the gripper 429 is moved to the tool holder 241 . At this time, since the tool holder 241 has the key groove 443, the fastening between the tool holder 241 and the chucking 441 is performed at an accurate position.

그리고, 상기 툴 센서(437)는 툴(421)과 척킹(441)이 체결되어 있음을 지속적으로 통지함으로써, 기계 가공 중 상기 툴(421)의 이탈 현상이나 자동 툴 체인지 과정에서 체결이 정상적으로 이루어지지 않을 경우 상기 스핀들 드리이버(231)는 시스템 에러를 통지한다.The tool sensor 437 continuously notifies the tool 421 and the chucking 441 that the tool 421 and the chucking tool 441 are fastened to each other. The spindle driver 231 notifies of a system error.

한편, 자동 툴 체인지(ATC)이 이루어진 후 상기 로봇 컨트롤러(230)는 기계 가공을 위해 설정된 위치로 디버링 로봇(210)의 모션을 지시하고, 기계 가공 시 상기 구동부(480)로 전원을 공급한다.Meanwhile, after the automatic tool change (ATC) is performed, the robot controller 230 instructs the motion of the deburring robot 210 to a position set for machining, and supplies power to the driving unit 480 during machining.

따라서, 상기 구동부(480)는 정격 전원 공급에 의해 동작되며, 상기 스피드 센서(435)는 구동부(480)의 회전속도를 인지하여 상기 로봇 컨트롤러(230)로 제공한다. 로봇 컨트롤러(230)는 구동부(480)의 회전속도가 기계가공에 적합한지를 판단한다. 또한, 상기 전방 B/R 쿨러(427) 및 후방 B/R 쿨러(411)는 구동부(480)의 동작과 더불어 회전함에 따라, 구동부(480)의 발열상태를 냉각하게 된다.The speed sensor 435 recognizes the rotation speed of the driving unit 480 and provides the rotation speed of the driving unit 480 to the robot controller 230. The robot controller 230 determines whether the rotational speed of the driving unit 480 is suitable for machining. As the front B / R cooler 427 and the rear B / R cooler 411 rotate together with the operation of the driving unit 480, the front B / R cooler 427 and the rear B / R cooler 411 cool the heating state of the driving unit 480.

본 발명에서 상기 구동부(480)의 권선 내부 근접하도록 온도센서를 장착할 수 있으며, 상기 로봇 컨트롤러(230)는 온도센서의 측정 결과를 기반으로 기계가공 시의 구동부(480)에 대한 과부하 상태를 사전에 방지할 수 있을 것이다.In the present invention, a temperature sensor can be mounted so as to be close to the inside of the winding of the driving unit 480, and the robot controller 230 can display the overload state of the driving unit 480 at the time of machining on the basis of the measurement result of the temperature sensor .

그리고 기계 가공이 수행될 때, 상기 스핀들 드라이버(231)는 쿨런트 공급관로(481)를 통해 오일 미스트가 공급되도록 제어한다. 상기 오일 미스트는 공구홀더(241)의 중앙으로 관통된 관로를 따라 공구홀더(241)의 전단에 마련된 쿨런트 홀로 제공되며, 상기 오일 미스트는 공구 선단과 공구 측면에서 분사된다.When machining is performed, the spindle driver 231 controls the oil mist to be supplied through the coolant supply line 481. The oil mist is provided in a coolant hole provided at the front end of the tool holder 241 along a pipe passing through the center of the tool holder 241, and the oil mist is injected from the tool tip and the tool side.

상기 오일 미스트가 공구 선단으로 공급되는 것은 인선 윤활 작용을 유도하는 것으로 칩을 강제 배출토록 하고, 상기 오일 미스트가 공구 측면에서 공급되는 것은 횡 절삭날을 윤활하여 기계가공의 효율성을 높이게 된다.The supply of the oil mist to the tip of the tool induces a pulling lubricating action to force the chip to be discharged, and the supply of the oil mist from the tool side lubricates the side cutting edge to enhance the machining efficiency.

한편, 본 발명에서 제시하는 기계가공은 드릴링, 밀링, 페이스 컷팅, 쏘잉, 그라인딩, 폴리싱, 탭핑 가공을 의미하며, 하나의 구동 스핀들을 이용함으로써 시스템 구현을 위한 설비가 간소화된다. 또한, 본 발명에서는 세미 드라이 방식으로 공구 수명을 연장하고, 실시간 절삭조건 모니터링으로 절삭조건 파악이 가능하게 된다.
On the other hand, the machining presented in the present invention means drilling, milling, face cutting, sawing, grinding, polishing, tapping, and the facility for system implementation is simplified by using one drive spindle. Further, according to the present invention, it is possible to extend the tool life by the semi-dry method and grasp the cutting condition by real-time cutting condition monitoring.

210 : 디버링 로봇 211 : 구동 스핀들
230 : 로봇 컨트롤러 231 : 스핀들 드라이버
233 : 디바이스 넷 235 : 상위 제어기
240 : 공구함 241 : 공구홀더
243 : 수납홀 301 : 지그
303 : 워크 테이블 401 : 프론트 하우징
403 : 샤프트 405 : 로터
407 : 스테이터 409 : 리어 하우징
411 : 후방 B/R 쿨러 413 : 리어 링
415 : 에어 실린더 417 : 리어 커버
421 : 툴 423 : 프론트 커버
425 : 베어링 427 : 전방 B/R 쿨러
429 : 그립퍼 431 : 디스크 스프링
433 : 드롭바 435 : 스피드 센서
437 : 툴센서 443 : 키홈
481 : 쿨런트 공급관로 483 : 에어 공급관로
485 : 파워 커넥터 487 : 센서 커넥터210: deburring robot 211: drive spindle
230: Robot controller 231: Spindle driver
233: Device net 235:
240: Tool box 241: Tool holder
243: storage hole 301: jig
303: Work table 401: Front housing
403: shaft 405: rotor
407: stator 409: rear housing
411: rear B / R cooler 413: rear ring
415: Air cylinder 417: Rear cover
421: Tool 423: Front cover
425: Bearing 427: Front B / R cooler
429: gripper 431: disk spring
433: Drop bar 435: Speed sensor
437: tool sensor 443: keyway
481: Coolant supply line 483: Air supply line
485: Power connector 487: Sensor connector

Claims (10)

모터와 스핀들이 일체화된 구조로서 자동 툴 체인지(Auto Tool Change) 기능을 수행하는 구동 스핀들이 로봇의 툴 플랜지에 장착되어 디버링과 더불어 툴 체인지를 수행하는 디버링 로봇, 각각의 공구홀더가 장착된 다수 종류의 툴이 상기 구동 스핀들로부터 장착 또는 탈착되도록 기 설정된 위치 및 방향에 따라 각각의 수납홀에 수납되고, 상기 디버링 로봇의 동작 범위에 고정 설치되는 공구함, 상기 디버링 로봇으로 디버링을 위한 기계 가공을 지시하고, 상기 구동 스핀들과의 통신을 수행하여 기계 가공에 필요한 툴 체인지를 지시하는 로봇 컨트롤러로 구성되는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템에 있어서,
상기 구동 스핀들은, 하우징 내부에 설치되며, 기계 가공을 위해 툴의 회전력을 발생시키는 구동부;
상기 하우징의 전단부에 위치한 척킹으로 유입된 상기 툴과 결합하여 상기 구동부의 회전력을 상기 툴로 전달하는 그립퍼;
상기 구동부의 샤프트에 근접 설치되어 구동부의 회전 속도 측정 및 정위치 검출을 위한 스피드 센서;
상기 샤프트의 후방에서 상기 툴의 장착 여부를 판단하는 툴 센서;
상기 구동부의 후방에 위치하며 상기 공구홀더의 전단으로 오일 미스트(Oil Mist)를 공급하는 쿨런트(Coolant) 공급관로; 및
상기 쿨런트 공급관로와 근접한 위치에서 상기 툴을 체결하기 위해 상기 척킹으로 공기압을 공급하는 에어공급 관로를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템.A deburring robot that mounts a driving spindle that performs an Auto Tool Change function on a tool flange of a robot to carry out a tool change with deburring, a plurality of types of tool holders mounted with respective tool holders A tool box housed in each of the storage holes according to a predetermined position and direction for mounting or dismounting the tool from the drive spindle and fixedly installed in an operating range of the deburring robot, And a robot controller for communicating with the drive spindle and indicating a tool change necessary for machining, the deburring robot system having an automatic tool change function,
The driving spindle includes a driving unit installed inside the housing and generating rotational force of the tool for machining;
A gripper coupled to the tool introduced into the chucking located at the front end of the housing to transmit the rotational force of the driving unit to the tool;
A speed sensor provided close to the shaft of the driving unit for measuring the rotational speed of the driving unit and for detecting the correct position;
A tool sensor for determining whether the tool is mounted on the rear side of the shaft;
A coolant supply pipe located behind the drive unit and supplying an oil mist to a front end of the tool holder; And
And an air supply line for supplying air pressure to the tool by the chucking to tighten the tool at a position close to the coolant supply line. 제 1 항에 있어서,
상기 로봇 컨트롤러는 상기 구동 스핀들과의 통신을 기반으로 툴 체인지를 위한 상기 모터의 위치제어, 모터 내부의 온도센서를 기반으로 한 강제냉각 제어, 상기 공구홀더와의 체결을 위한 공압제어, 상기 공구홀더로 체결되는 공구의 쿨런트(Coolant)를 위한 윤활 공급 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the robot controller is configured to control the position of the motor for tool change based on communication with the drive spindle, forced cooling control based on a temperature sensor inside the motor, pneumatic control for fastening with the tool holder, And a lubrication supply control for a coolant of a tool fastened to the main body is performed. 제 2 항에 있어서,
상기 디버링 로봇의 원격 제어 및 모니터링을 위해 상위 제어기와의 통신을 수행하는 디바이스 넷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템.3. The method of claim 2,
Further comprising a device net that communicates with the host controller for remote control and monitoring of the deburring robot. 제 2 항에 있어서,
상기 쿨런트(Coolant)를 위한 윤활 공급 제어는 기계 가공 시 공구로 부착되는 칩을 강제 배출하기 위한 인선 윤활을 수행하거나, 오일 미스트(Oil Mist)를 강력 분사하기 위한 횡 절삭날 윤활 기능으로, 최소량윤활가공기술(MQL:Minimun Quantity Lubrication)에 기반하여 제어하는 것을 특징으로 하는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템.3. The method of claim 2,
The lubrication supply control for the coolant is a lateral cutting edge lubrication function for performing lubrication lubrication for forcibly discharging a chip attached to a tool during machining or for spraying a strong oil mist, (MQL: Minimun Quantity Lubrication). The robot system according to claim 1, 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 공구홀더와 공구 사이에는 쿨런트 홀을 구비하며;
상기 쿨런트 공급관로를 통해 유입되는 오일 미스트는 상기 쿨런트 홀로 배출되어 상기 공구 선단을 따라 인선 윤활을 유도하고, 공구 측면을 따라 횡 절삭날 윤활을 유도하는 것을 특징으로 하는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템.The method according to claim 1,
A coolant hole is provided between the tool holder and the tool;
Wherein the oil mist flowing through the coolant supply pipe path is discharged to the coolant hole to induce the wire lubrication along the tool tip and induce the lateral cutting edge lubrication along the tool side surface. Deburring robot system. 제 1 항에 있어서,
상기 구동 스핀들의 하우징 상단에는 상기 구동부를 동작 제어하기 위한 파워 커넥터와, 상기 스피드 센서 및 툴 센서의 신호 전송을 위한 센서 커넥터가 마련되는 것을 특징으로 하는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템.The method according to claim 1,
A power connector for controlling the operation of the driving unit and a sensor connector for signal transmission of the speed sensor and the tool sensor are provided at the upper end of the housing of the driving spindle. 제 1 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 샤프트의 외주면 상으로 로터가 결합되고, 상기 로터의 외주부에 근접하여 로터를 회전시키기 위한 스테이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the drive unit comprises a rotor coupled to an outer circumferential surface of the shaft, and a stator for rotating the rotor close to the outer circumferential portion of the rotor. 제 8 항에 있어서,
상기 샤프트의 전단 및 후단에 각각 결합하여 구동부의 발열 상태를 냉각시키기 위한 전방 B/R 쿨러 및 후방 B/R 쿨러를 더 포함하고;
상기 샤프트는 중공형 구조로서 샤프트의 중앙으로 상기 그립퍼를 동작시키기 위한 드롭바가 내설되며, 상기 드롭바의 후방에는 상기 에어 공급관로에서 공급되는 공기압력에 의해 드롭바를 시프트시키기 위한 에어 실린더가 장착되는 것을 특징으로 하는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템.9. The method of claim 8,
Further comprising: a front B / R cooler and a rear B / R cooler for respectively coupling to the front and rear ends of the shaft to cool the heating state of the driving unit;
The shaft is a hollow structure having a drop bar for operating the gripper at the center of the shaft and an air cylinder for shifting the drop bar by the air pressure supplied from the air supply pipe is mounted at the rear of the drop bar Deburring robot system with automatic tool change function. 제 1 항에 있어서,
상기 구동부의 권선 내부 근접하도록 온도센서가 장착되며;
상기 로봇 컨트롤러는 상기 온도센서의 측정 결과를 기반으로 기계가공 시의 상기 구동부에 대한 과부하 상태를 방지하는 것을 특징으로 하는 자동공구 교환 기능을 갖는 디버링 로봇 시스템.


The method according to claim 1,
A temperature sensor is mounted so as to be close to the inside of the winding of the driving unit;
Wherein the robot controller prevents an overload state of the driving unit during machining based on a measurement result of the temperature sensor.


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