KR102340728B1

KR102340728B1 - 리테이닝 장치, 가공 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102340728B1
Application number: KR1020177016080A
Authority: KR
Inventors: 페어-올라프 브록호프; 크리스티안 골드슈타인; 베언드 리흐터
Original assignee: 쿠카 인두스트리즈 게엠베하
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2021-12-20
Also published as: EP3218149A1; US20170326678A1; US10537962B2; WO2016075222A1; JP6676648B2; PL3218149T3; DE202014105464U1; CN107107279B; JP2017536245A; CN107107279A; ES2911724T3; KR20170084233A; EP3218149B1

Abstract

본 발명은 가공 공구(4)를 포함하는 산업 로봇(2)에 의하여 가공 경로(16)를 따라 가공되는 가공물(7)의 리테이닝 장치(3)에 관한 것이다. 상기 리테이닝 장치(3)는 가공물 부품들(13, 14)을 가공 경로(16) 상에 클램핑하기 위한 클램핑 공구(5), 및 가공 공정 중 가공물(7)에 대한 상기 클램핑 공구(5)의 독립적인 운동을 위한 다축 가이드 장치(6)를 포함한다.

Description

리테이닝 장치, 가공 장치 및 방법{RETAINING DEVICE, MACHINING DEVICE AND METHOD}

본 발명은 방법에 대한 독립 청구항과 장치에 관한 독립 청구항의 전제부에 기재된 리테이닝 장치 및 방법에 관한 것이다.

다중 부품 가공물을 클램핑 공구에 의하여 가공 경로에 리테이닝하고 및 폐쇄 방식으로 클램핑하며, 이어서 다중 부품 가공물을 가공 경로를 따라 산업 로봇 및 가공 공구에 의하여 가공하는 것이 당해 기술분야에 알려져 있다.

본 발명의 목적은 다중 부품 가공물에 대한 개선된 리테이닝 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기한 목적은 방법에 대한 독립 청구항 및 장치에 대한 독립 청구항의 특징들에 의해 달성된다.

청구된 리테이닝 기술, 즉 리테이닝 장치 및 리테이닝 방법은 가공될 가공물이 가공 지점에서 국부적으로 클램핑되고, 클램핑 포인트가 가공 이송과 동시에 이동하는 이점을 가진다. 그에 따라, 이러한 리테이닝 기술은 최소화, 단순화 및 비용을 절감할 수 있다. 또한, 평행한 길이방향 에지에서 맞대어 연결되고 클램핑되어 가공되는 길쭉한 가공물 부품에 대하여 특별한 이점이 얻어진다. 가공물 부품의 접촉 및 클램핑 영역은 가공 경로를 형성하거나 정의할 수 있다.

이러한 리테이닝 기술은, 가공물이 철도차량 제조, 조선 또는 차량 제작에 사용되는 경우, 포지티브-로킹 연결 영역, 예를 들어 압출된 프로파일 섹션을 갖는 가공물에 대해 또한 사용될 수 있다.

청구된 리테이닝 기술은 다른 가공 공정에도 적합할 수 있다. 연결 공정, 특히 용접 공정에 특별한 이점을 가진다. 청구된 리테이닝 기술은 특히 가공물 부품들이 접촉 및 클램핑 영역에서 또한 용접되는 마찰 교반 용접에 성공적으로 사용될 수 있다.

리테이닝 장치는 클램핑 공구 및 클램핑 공구를 위한 다축 가이드 장치를 포함할 수 있다. 그에 따라 클램핑 공구는 가공물 부품의 가공 경로를 따라 독립적으로 이동될 수 있다. 이는 자체의 드라이브를 통해 시행될 수 있다. 가공물의 어떠한 결함, 특히 외형 결함, 위치 결함 등도 가공 경로를 따른 클램핑 공구의 이송 동안 보상될 수 있다.

한편, 가공 공구, 특히 공구 가이드 산업 로봇은 검출 기술을 통해 클램핑 공구에 의하여 트래킹될 수 있다. 가공물 부품의 위치 및 그에 따른 가공 경로의 위치가 클램핑 공구의 이송중에 변경되면, 가공 공구는 자동적으로 트래킹될 수 있다. 가공 경로를 찾기 위한 가공 공구의 별도의 센서 메커니즘 또는 다른 기술은 생략될 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 실시 형태들은 종속항에 제시되어있다.

이하에서는 본 발명을 첨부된 도면을 참조한 실시예를 통하여 더 상세하게 설명한다.

도 1은 리테이닝 장치 및 산업 로봇을 포함하는 길쭉한 다중 부품 가공물을 위한 가공 장치의 사시도,
도 2는 도 1에서의 리테이닝 장치 및 산업 로봇의 확대 사시도,
도 3 및 도 4는 도 2의 배열의 측면도 및 평면도,
도 5는 리테이닝 장치 및 가공 공구의 클램핑 공구의 확대 측면도,
도 6은 도 5에서 화살표 Ⅵ에 따른 클램핑 공구 및 가공 공구의 후방 평면도를 도시한다.

본 발명은 다중 부품 가공물(7)에 대한 리테이닝 장치(3) 및 리테이닝 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 리테이닝 장치(3) 및 리테이닝 방법을 포함하는 가공 장치(1) 및 가공 방법에 관한 것이다.

도 1은 다중 부품 가공물(7)을 위한 가공 장치(1)의 사시도를 도시한다. 다중 부품 가공물(7)은 x축 방향으로 길쭉한 형태로, 예를 들어 판 형상을 가질 수 있다. 가공물(7)은 예를 들어 철도 차량과 같은 운송수단의 평평하거나 아치형 지붕으로 구성된다.

상기 가공물(7)은 예를 들어 가늘고 좁은 프로파일 섹션으로 구성된 복수의 가공물 부품(13, 14)으로 이루어진다. 상기 프로파일 섹션은 하나의 내부 패널 표면에 배치되고 그 표면으로부터 비스듬하게 돌출된 길이방향 웹을 갖는 긴 지붕 패널로 구성된다. 프로파일 섹션은 바람직하게는 직사각형 패널 또는 판 형상을 가진다.

상기 가공물 부품(13, 14)은 가공 장치(1)에서 가공된다. 임의의 원하는 가공 공정이 선택될 수 있다. 상기 공정은 바람직하게는 연결 공정, 특히 용접 공정이다. 도시된 실시예에서, 가공물 부품(13, 14)은 서로 마주보는 길이방향 에지에서 마찰 교반 용접에 의하여 연결된다. 복수의 평행한 가공물 부품(13, 14) 또는 패널은 서로 교대로 연결되어 함께 가공물(7) 또는 지붕을 형성한다.

다중 부품 가공물(7)은 가공 경로(16)를 따라 가공 공구(4)를 구비한 산업 로봇(2)에 의하여 가공된다. 상기 가공 경로(16)는 바람직하게는 가늘고 길게 뻗은 형태를 가지고, x축을 따라 연장된다. 대안적으로 경로는 곡선 경로를 가질 수도 있다. 경로는 인접한 가공물 부품의 예를 들어 연결 포인트, 특히 길이방향 에지에서 형성된다. 가공물 부품들(13, 14)은 가공 경로(16)에서 리테이닝 장치(3)에 의하여 맞대기 이음(butt joint)되고 함께 클램핑된다. 클램핑은 가공 경로(16)에 비스듬하게 이루어질 수 있다.

상기 리테이닝 장치(3)는 가공물 부품들(13, 14)을 가공 경로(16)에 함께 클램핑하는 클램핑 공구(5)를 구비한다. 또한, 리테이닝 장치(3)는 클램핑 공구(5)에 대한 다축 가이드 장치(6)를 포함한다. 상기 클램핑 공구(5)는 가이드 장치(6)에 의하여 가공 공정 중 가공물(7)에 대하여 독립적으로 이동 가능하다. 이 경우에, 클램핑 공구(5)는 맞대기 이음으로 가공물 부품들(13, 14)을 함께 클램핑한다.

함께 클램핑하는 것은 현재의 가공 포인트(8), 특히 용접 포인트 영역에서 국부적으로 제한되어 수행된다. 국부적 클램핑 및 가공 포인트(8)는 가공 경로(16) 또는 x축을 따라서 클램핑 공구(5)의 이송과 함께 동시에 이동한다.

또한, 리테이닝 장치(3)는 바람직하게는 고정된 가공물 장착부(9)를 가질 수 있다. 이 가공물 장착부(9)는 가공물 부품(13, 14) 또는 가공물(7)을 위한 장착 구역(33)을 가진 장착 프레임(32)을 구비하고, 이 장착 구역(33)은 바람직하게는 수직이고 x축을 따라 연장된다. 장착 구역(33)은 가공물의 기하학적 구조에 따라 조정될 수 있다. 도시된 실시예에서, 장착 구역(33)은 평평한 구조를 가지나, 대안적으로 예를 들어 아치형 지붕에 대해 단일 또는 다중 축 아치형일 수 있다.

가공물 부품(13, 14)은 클램핑 공구(5)의 클램핑 방향으로 장착 구역(33)에 고정적으로 또는 이동 가능하게 지지될 수 있다. 대안적으로, 클램핑 공구(5)는 클램핑 또는 가공 경로(16)에 따른 이송 중에 가공물 부품들(13, 14)을 서로에 대해 위치시키고 함께 클램핑할 수 있다.

리테이닝 장치(3)는 또한 가공 경로(16)에서 가공 공구(4)를 트래킹하기 위한 제어 장치를 가질 수 있다. 가공 공구(4)는 또한 정밀 가공 방식으로 가공 경로(16)에 배치되고, 가공 경로(16)에 대한 클램핑 공구(5)의 가이드 및 위치설정으로 인하여 클램핑 공구(5)의 이송과 동시에 이동된다.

리테이닝 장치(3)에 더하여, 가공 장치(1)는 산업 로봇(2) 및 그에 의해 가이드되는 가공 공구(4)를 포함할 수 있다. 산업 로봇(2)은 가공물 장착부(9)를 따라 x축 방향으로 이동될 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명될 것이다.

상기 클램핑 공구(5)는, 부품이 서로 평행하게 배치되는 포지티브-로킹 방식으로 가공물 부품들(13, 14)을 파지하고, 이들의 인접한 에지에서, 특히 길이방향 에지에서 맞대기 이음(butt joint)으로 함께 클램핑하도록 형성된다. 두 가공물 부품(13, 14)은 바람직하게는 클램핑 공구(5)에 의하여 항상 파지되고 클램핑된다. 대안적으로서, 둘 이상의 가공물 부품들(13, 14)이 또한 파지되고 클램핑될 수 있다.

클램핑 공구(5)는 가공 경로(16)를 따라서 이송되는 동안 가공물(7)에서 가이드된다. 도시된 실시예에서, 클램핑 공구(5)는 바람직하게는 가공물 부품들(13, 14)을 따라 길고 나란하게 배열된 가공 경로(16)를 따라서 가이드된다. 가공 경로(16)는 바람직하게는 가공물(7) 또는 가공물 부품(13, 14)에서 연결 솔기(joint seam), 특히 용접 솔기(weld seam)로서 형성된다. 도시된 실시예에서, 가공물 부품들(13, 14)은 맞대기 이음된 길이방향 에지 및 가공 경로(16)에서 마찰 교반 용접에 의하여 서로 연결된다. 다른 용접 방법, 예를 들어 레이저 용접, 아크 용접 등이 대안적으로서 가능하다.

이송 중에, 클램핑 공구(5)는 평행하게 정렬된 가공 경로(16)를 따라 가공물(7)의 쓰러스트 베어링(15)에서 가이드된다. 도시된 실시예에서, 쓰러스트 베어링(15)은 패널 벽으로부터 비스듬히 돌출된 가공물 부품(13, 14)의 길이방향 웹에 의하여 형성된다. 대안적으로서, 쓰러스트 베어링(15)은 또한 길이방향 가공물 에지에 의해 형성될 수 있다.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 클램핑 공구(5)는 복수의 클램핑 요소(22, 23)를 가진 프레임(21)을 구비한다. 클램핑 요소(22, 23)는 쓰러스트 베어링(15)과 포지티브-로킹 방식으로 맞물리고, 여기서는 슬라이딩 가능한 또는 회전가능한 형태를 가진다. 도시된 실시예에서, 클램핑 요소(22, 23)는 외부의 웹(15)에 작용하는 회전 가능한 가압 롤러로서 형성된다. 클램핑 요소(22, 23)는 프로파일 형상을 가진 가공물 부품(13, 14)으로 슬라이딩할 수 있으며, 전방 축방향 이송의 경우에는 그 웹으로 슬라이딩할 수 있다.

복수의 클램핑 요소들(22, 23)이 가공 경로(16)에 비스듬하게 서로 이격되어 프레임에 나란히 배치되어 있다. 클램핑 요소(22, 23)는 쓰러스트 베어링(15) 뒤쪽에서 가공물 부품(13, 14)을 파지하고 함께 가압한다. 이들의 배열 및 거리는 맞추어 조정된다. 도시된 실시예에서는, 네 개의 클램핑 요소(22, 23)가 두 쌍으로 배열된다. 상부 클램핑 요소(22) 쌍은 상부 가공물 부품(13)에 작용하고, 하부 클램핑 요소(23) 쌍은 하부 가공물 부품(14)에 작용한다.

클램핑 요소(22, 23)는 프레임(21)에 견고하게 배치될 수 있다. 대안적으로, 클램핑 공구(5)의 조정 및 가공물 조정을 위하여 조절 장치(25)가 존재할 수 있다. 이 경우에, 예를 들어 클램핑 요소(22, 23)의 위치 및 상대 위치는 수동, 원격 제어, 또는 자동으로 및 조절 장치(25)의 적절한 드라이브에 의하여 조정될 수 있다. 이러한 조정은, 예를 들어 편심 베어링 또는 다른 방법을 통하여 가능하다. 가압 롤러(22, 23)는 자유 회전 롤러로 구성될 수 있다. 대안적으로, 이들은 드라이브에 연결되어 회전 구동할 수 있다. 이 경우에, 클램핑 공구(5)의 이송은 가압 롤러(22, 23)의 드라이브 이동에 의해 이루어질 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 클램핑 공구(5)의 프레임(21)은 판 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 프레임 형상 또는 다른 구성도 가능하다. 상기 프레임(21)은 가공 공정 동안에 가공물(7) 또는 가공물 부품(13, 14)과 산업 로봇(2) 또는 가공 공구(4) 사이에 배치된다. 이 경우에, 프레임(21)은 가공 공구(4)를 위한 통로(24)를 구비한다. 이 통로는, 예를 들어 프레임(21)의 원형 오목부 및 통로 개구로 구성될 수 있다.

상기 기재된 가공 기술 및 리테이닝 기술에서, 가공 공구(4)는 클램핑 공구(5)에 의하여, 특히 x축 및 y축 방향으로 트래킹될 수 있다. 이를 위하여, 검출 장치(26)가 제공되고 바람직하게는 클램핑 공구(5)와 연결된다. 검출 장치(26)는 클램핑 공구(5)와 가공 공구(4)의 서로의 상대적 위치를 검출한다. 이를 위하여, 검출 장치(26)는 바람직하게는 비접촉 방식으로, 대안적으로는 접촉 방식으로 작동하는 측정 장치로서 구성된다. 상기 장치(26)는, 예를 들어 복수의 거리-측정 센서를 가질 수 있다. 이들은 광학, 유도 또는 용량성 거리 센서 또는 접촉 센서일 수 있다.

검출 장치는 신호 기술을 위하여 예를 들어 무선 방식 또는 케이블에 의해 도 2 및 도 4에 도시된 제어 장치(38)에 연결된다. 제어 장치(38)는 차례로 산업 로봇(2)의 로봇 제어부에 연결될 수 있다. 로봇 제어부는 검출 장치(26)의 신호를 분석하고 산업 로봇(2)을 제어하여, 가공 공구(4)를 항상 클램핑 공구(5)에 대해 동일한 소정의 상대 위치에 지지한다. 클램핑 공구의 이송에 대응하여, 가공 공구(4)는 또한 가공 경로(16)를 따라 산업 로봇(2)에 의해 트래킹된다. 클램핑 공구(5)는 가공 경로에 비스듬하게 움직일 수 있다.

검출 장치(26)는 바람직하게는 통로(24) 영역 및 프레임(21)에 배치된다. 검출 장치(26)는 클램핑 공구(5)의 이송중에 함께 이동한다. 대안적으로, 검출 장치(26)는 다른 지점, 예를 들어 가공 공구(4)에 배치될 수 있다. 대안적으로, 검출 장치(26)는 가공물 장착부(9)에서 함께 이동하는 고정식 또는 독립 측정 시스템으로 구성될 수도 있다.

도시된 실시예에서, 클램핑 공구는 가이드 장치(6)의 가공물 캐리어(28)에 고정된다. 가이드 장치(6)는 가공물 장착부(9)에 지지된다. 가공물 캐리어(28) 및 클램핑 공구(5)는 가이드 장치(6)를 통하여 가공물 부품(13, 14)과 가공 경로(16)를 따라 비스듬하게 이동 및 안내될 수 있다.

가이드 장치(6)는 임의의 필요한, 또는 적절한 구조를 가질 수 있다. 도시된 실시예에서, 가이드 장치(6)는 가압 가이드(27), 예를 들어 캐리지 가이드로 구성된다. 여기서 가공물 캐리어(28)는 캐리지로 구성될 수 있다. 가압 가이드 또는 캐리지 가이드(27)는 수직 가이드 트랙(29)과 수평 가이드 트랙(30)을 구비할 수 있다. 가이드 트랙(29, 30)은 서로 직각으로 배치된다. 복수의 가이드 트랙이 존재할 수 있다. 수평 가이드 트랙(30)은 가공 경로(16) 및 가공물 부품(13, 14)의 주축 또는 길이방향 축을 따라 나란히 배치된다.

도시된 실시예에서, 가이드 장치(6)는 자체 피드 드라이브(31)를 구비한다. 피드 드라이브(feed drive)는, 예를 들어 수직 및 수평 가이드 트랙(29, 30)의 연결 지점에 배치된다. 도시된 실시예에서, 상부 및 하부 수평 가이드 트랙(30)에 각각 캐리지가 연결되고, 캐리지는 차례로 수직 가이드 트랙(29)에 연결된다. 피드 드라이브(31)는 이러한 캐리지의 하나 또는 양쪽 모두에 연결될 수 있다.

대안적으로, 피드 드라이브(31)는 클램핑 공구(5)와 연결될 수 있으며, 예를 들어 전술한 방식으로 하나 이상의 가압 롤러(22, 23)와 연결된다. 대안적으로, 가이드 장치 또는 클램핑 공구(5)는 산업 로봇(2)에 후행 연결될 수 있다. 이러한 후행 연결은 로봇 자체의 피드 드라이브(31)를 대체할 수 있다. 산업 로봇(2)은 이에 따라 길이방향 축 또는 가공 경로(16)를 따라서 가이드 장치(6) 또는 클램핑 공구(5)의 이송을 야기한다.

다양한 실시예에서, 가공물 캐리어(28)는 수직 트랙(29)에 이동 가능하게 지지된다. 이 경우, 가공물 캐리어(28)는 자체 중량에 대한 보상으로 유동적 또는 선택적으로 수직 트랙(29)에 지지될 수 있다. 캐리지 위치는 가공 경로(16)를 따라 이송하는 동안, 특히 가공물 부품들(13, 14)이 장착 구역(33)에 견고하고 영구적으로 지지될 때, 가공될, 바람직하게는 연결될 가공물 부품(13, 14)의 각 배열 및 위치의 함수로서 변경될 수 있다. 가공물 부품(13, 14)이 비스듬한 위치, 예를 들어 수평 가이드 트랙(30) 반대편 위치를 가질 때, 가공물 캐리어(28)는 이송 중 수직 트랙(29)에서 그 위치가 상응하게 변한다. 따라서, 가공물 부품(13, 14)은 장착 구역(33)에서 높은 절대 위치 정확도를 가질 필요가 없다. 가공물 부품(13, 14)이 클램핑을 위하여 서로에 대해 적합한 방식으로 배치되는 것으로 충분하다.

대안적으로, 가공물 캐리어(28)는 수직 트랙(29)을 따라 주행하는 운동을 위한 드라이브를 구비할 수 있다. 이 드라이브는 가공될, 특히 연결될 가공물 부품(13, 14)에서 가공물 캐리어(28)를 대응하는 검출 장치 및 클램핑 공구(5)와 함께 연결되도록 위치시키기 위하여 제어 가능하다.

드라이브 갖거나 갖지 않는 다른 변형예에서, 가공물 캐리어(28)의 캐리지 위치는, 가능한 가공물 부품(13, 14)의 부정확한 위치가 정확해지도록 이송 운동의 경우에 수직 트랙(29)에 고정될 수 있다. 이를 위하여, 가공물 부품(13, 14)은 클램핑 공구(5)에 의하여 주 평면을 따라 이동될 수 있다. 가공물 부품들(13, 14)은 이를 위하여 클램핑 공구(5)의 클램핑 방향으로 장착 구역(33)에 이동 가능하게 지지될 수 있다.

가공물 장착부(9)의 장착 구역(33)은 바람직하게는 수직으로 배열된다. 이는 y축에 따라 수직 및 미세하게 기울어진 배열을 가질 수 있다. 수직의 장착 구역(33)은 로봇 운동학 및 대면적 가공물(7) 또는 복수의 평행한 가공물 부품들(13, 14)의 도달 가능성을 위해 바람직하다.

가공물 장착부(9)은 장착 구역(33)에서 가공물(7)을 위한 고정 장치(34) 및 지지 장치(35)를 구비한다. 가공물(7) 또는 그 가공물 부품(13, 14)의 주 평면은 장착 구역(33)에 평행하게 배치된다. 고정 장치(34)는 가공물(7) 또는 가공물 부품(13, 14)을 영구적으로 고정할 수 있다. 대안적으로, 고정 장치(34)는, 특히 장착 구역(33)의 주 평면에서 제한된 가공물 운동을 가능하게 할 수 있다. 이는 클램핑 공구(5)에 의하여 가공물 부품(13, 14)의 상기한 이동을 가능하게 한다. 지지 장치(35)는 장착 구역(33)의 주 평면에 비스듬한 방향으로 가공물(7) 또는 그 가공물 부품(13, 14)을 지지한다.

도시된 실시예에서, 고정 장치는, 예를 들어 석션 유닛으로 구성되는 복수의 바람직하게 제어 가능한 고정 요소(36)를 구비한다. 대안적으로, 고정 요소(36)는 예를 들어 전자석, 정전기 리테이너 등과 같이 다른 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어 z축에 정렬된 고정 요소(36)는 가공물(7) 또는 가공물 부품(13, 14)의 후면에 작용하고, 가공물 구조에 대응하여 배치된다. 고정 요소(36)는, 예를 들어 서로 거리를 두고 차례로 또는 띠 형태로 배치되고, 바람직하게는 균일한 격자무늬로 장착 구역(33)에 분포된다. 고정 장치(34)는 또한 고정 요소(36)를 위한, 예를 들어 제어 가능한 석션 또는 진공 장치와 같은 구동 장치를 구비한다.

지지 장치(35)는 가공물(7) 또는 가공물 부품(13, 14)을 위한 지지 베이스(37)를 구비한다. 지지 베이스(37)는 x축을 따라 연장되는, 예를 들어 지지 스트립으로 구성된다. 이는 가공 경로(16)의 영역에 놓여있고, z축 방향으로 가공 공구(4)의 가압력에 대항하여 연결될 가공물 부품(13, 14)의 에지를 뒤로부터 지지한다.

산업 로봇(2)은 다축 및 다중 링크 구성을 가지고, 임의의 바람직한 수의 회전 및/또는 직선 운동의 로봇 축을 가진다. 도시된 실시예에서, 이는 관절형 암 로봇 또는 굽힘 암 로봇으로 구성된다. 이는, 이동 가능하고 바람직하게는 회전하는 출력 요소(11)를 가진 예를 들어 베이스, 로커, 연장 암 및 다축 로봇 손으로 구성된 네 개의 로봇 링크(10)를 가진다. 이러한 로봇 링크(10)들은 관절 방식으로 서로 연결된다. 가공 공구(4)는 출력 요소(11)에 영구적으로 또는 분리 가능하게 배열된다. 이 경우, 자동 변환 커플링이 필요시 상호 연결될 수 있다.

산업 로봇(2)은 가공물 장착부(9)를 따라 x축 방향으로 이동하기 위한 보조 축(12)을 구비한다. 이는 예를 들어 선형 주행 축일 수 있고, 베이스를 구비한 산업 로봇(2)은 주행 축(12)의 캐리지에 배열된다. 대안적으로, 보조 축(12)은 로커 암 구조 또는 다른 방식으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 보조 축(12)이 존재할 수 있다. 도시된 실시예에서, 산업 로봇(2)은 6개의 회전 로봇 축 및 하나 이상의 보조 축(12)을 구비한다.

도시된 실시예에서, 가공 공구(4)는 연결 공구, 특히 마찰 교반 용접 공구로서 구성된다. 가공 공구(4)는 출력 요소(11) 또는 선택적으로 상호 연결된 자동 변환 커플링을 위한 로봇 연결부(18)를 가진 본체(17)를 구비한다. 작동 재료가 변환 커플링 또는 다른 방식으로, 예를 들어 외부 라인 이송을 통하여 가공 공구(4)에 공급될 수 있다.

가공 공구(4)는 예를 들어 연결 요소, 특히 마찰 교반 용접 핀으로 구성되는 가공 요소(20)를 구비한다. 가공 공구(4)는 또한 공정 운동, 특히 가공 요소(20)의 회전 운동을 위한 드라이브(19)를 구비한다. 상기 드라이브(19)는 선택적으로 다중 부품 구조를 가질 수 있고, 또한 가공 요소(20)의 이송을 보장할 수 있다.

마찰 교반 용접의 경우에, 마찰 교반 용접 핀(20)이 가공 경로에서 가공물 부품(13, 14)의 인접한 길이방향 에지 사이에 삽입되고, 길이방향 축을 따라 회전되며, 인접한 가공물 영역이 발생된 마찰열에 의하여 가소화(plasticization)된다. 가공 요소(20) 또는 마찰 교반 용접 핀은 산업 로봇(2)에 의하여 가공 경로(16)을 따라 이동되고, 마찰 전면부는 이송과 함께 이동하고, 가소화된 가공물 영역은 마찰 교반 용접 핀(20) 뒤의 운동 방향으로 서로 다시 연결되고 용접된다. 마찰 교반 용접 핀(20)은 z축 방향 또는 가공물 표면에 수직인 방향으로 가압력을 가진 가공 공구(4)에 의하여 가공물 부품(13, 14)에 대해 가압될 수 있다.

도시된 실시예의 다른 변형예들도 가능하다. 특히, 다양한 실시예의 특징들이 필요에 따라 서로 결합되고 선택적으로는 또한 대체될 수 있다.

대안적으로, 상기 장착 구역(33)은 대체로 수평 방향 구성요소를 가진 수평 위치를 가질 수 있다. 이를 위하여 다수의 직선 축 및 선택적으로 포털(portal) 구조를 가진 산업 로봇(2)이 적합하다.

1 가공 장치, 연결 장치
2 산업 로봇
3 리테이닝 장치
4 가공 공구, 연결 공구
5 클램핑 공구
6 가이드 장치
7 가공물
8 가공 포인트
9 가공물 장착부
10 로봇 링크
11 출력 요소
12 보조 축, 주행 축
13 가공물 부품
14 가공물 부품
15 쓰러스트 베어링, 가공물 에지, 웹
16 가공 경로, 용접 솔기
17 본체
18 로봇 연결부
19 드라이브
20 가공 요소, 연결 요소
21 프레임
22 클램핑 요소, 가압 롤러
23 클램핑 요소, 가압 롤러
24 통로
25 조절 장치
26 검출 장치, 측정 장치
27 가압 가이드, 캐리지 가이드
28 가공물 캐리어
29 수직 가이드 트랙
30 수평 가이드 트랙
31 이송 드라이브
32 장착 프레임
33 장착 구역
34 고정 장치
35 지지 장치
36 고정 요소, 석션 유닛
37 지지 베이스, 지지 스트립
38 제어 장치

Claims

가공 공구(4)를 포함하는 산업 로봇(2)에 의하여 가공 경로(16)를 따라 가공되고,
가공물 부품들(13, 14)을 가공 경로(16) 상에 함께 클램핑하기 위한 클램핑 공구(5), 및 가공 공정 중 가공물(7)에 대한 상기 클램핑 공구(5)의 독립적인 운동을 위한 다축 가이드 장치(6) 및 고정된 가공물 장착부(9)를 구비하고,
상기 클램핑 공구(5)는, 서로 평행하고 나란히 배치되는 가공물 부품들(13, 14)을 포지티브-로킹 방식으로 파지하고, 인접한 에지에서 맞대기 이음으로 가공물 부품들(13, 14)을 함께 클램핑하도록 구성되는, 길쭉한 다중 부품 가공물(7)의 리테이닝 장치(3)에 있어서,
상기 가이드 장치(6)는 가공물 장착부(9)에 지지되고 캐리지 가이드(27)로 구성되고, 상기 캐리지 가이드(27)는, 캐리지로 구성된 가공물 캐리어(28)와 수직 및 수평 가이드 트랙(29, 30)을 구비하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 리테이닝 장치(3)는 가공 경로(16) 상에서 가공 공구(4)를 조정하기 위한 제어 장치(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 가공물 부품들(13, 14)은 상기 클램핑 공구(5)의 클램핑 방향으로 가공물 장착부(9)에 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는 이송 중 가공물(7)에서 가이드되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는 가공물(7)에서 길게 연장된 가공 경로(16) 를 따라 가이드되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제5항에 있어서,
상기 가공 경로(16)는 연결 솔기(joint seam)인 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제5항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는 가공물(7)의 쓰러스트 베어링(15)에서 가이드되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제7항에 있어서,
상기 쓰러스트 베어링(15)은 가공물 에지 및/또는 웹인 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는 복수의 클램핑 요소(22, 23)를 구비한 프레임(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제9항에 있어서,
복수의 클램핑 요소(22, 23)가 가공 경로(16) 에 비스듬하게 서로 이격되어 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제9항에 있어서,
상기 클램핑 요소(22, 23)는 회전가능한 가압 롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는, 상기 클램핑 공구(5)의 조정 및 가공물의 조정을 위한 조절 장치(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제9항에 있어서,
상기 프레임(21)은 가공 공구(4)를 위한 통로(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는 가공 공구(4)를 위한 검출 장치(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제14항에 있어서,
검출 장치(26)가 상기 클램핑 공구(5) 및 가공 공구(4)의 서로에 대한 상대적 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제14항에 있어서,
검출 장치(26)는 비접촉 방식으로 작동하는 측정 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제14항에 있어서,
검출 장치(26)는 제어 장치(38)에 연결되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제13항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는 가공 공구(4)를 위한 검출 장치(26)를 포함하고,
상기 검출 장치(26)는 통로(24)의 영역에 배열되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는 상기 가이드 장치(6)의 가공물 캐리어(28)에 고정되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
가이드 트랙(29, 30)은 서로 직각으로 배열되고, 하나의 가이드 트랙(30)은 가공 경로(16)를 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드 장치(6) 또는 클램핑 공구(5)는 자체 피드 드라이브(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드 장치(6) 또는 클램핑 공구(5)는 산업 로봇(2)에 후행 연결되는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 가공물 장착부(9)는 가공물(7)을 위한 수직의 장착 구역(33)을 가진 장착 프레임(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제23항에 있어서,
상기 가공물 장착부(9)는 장착 구역(33)에 대한 고정 장치(34) 및 가공물(7)을 위한 지지 장치(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제24항에 있어서,
상기 고정 장치(34)는 가공물(7)을 위한 복수의 고정 요소(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제25항에 있어서,
상기 고정 장치(34)는 상기 고정 요소(36)를 위한 석션 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
제24항에 있어서,
지지 장치(35)는, 가공 경로(16)의 영역에 배치되는, 가공물(7)을 위한 지지 베이스(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리테이닝 장치.
길쭉한 다중 부품 가공물(7)을 위한 가공 장치로서, 다축 산업 로봇(2)과, 상기 산업 로봇(2)에 의해 가이드되는 가공 공구(4)와, 상기 가공물(7)의 리테이닝 장치(3)를 포함하는 가공 장치(1)에 있어서, 상기 리테이닝 장치(3)는 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 리테이닝 장치(3)인 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제28항에 있어서,
상기 가공 장치(1)는 연결 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제29항에 있어서,
상기 가공 장치(1)는 마찰 교반 용접 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제28항에 있어서,
상기 가공 공구(4)는 연결 공구로 구성되는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제31항에 있어서,
상기 가공 공구(4)는 마찰 교반 용접 공구로 구성되는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제28항에 있어서,
상기 가공 공구(4)는 가공 경로(16)를 따라 클램핑 공구(5)의 이송과 동시에 이동하는 방식으로 배열될 수 있고, 상기 클램핑 공구(5)는 가공 경로(16)를 따라 이동가능한 각 가공 포인트(8)에서 가공물(7)에 클램핑 작용을 가하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제28항에 있어서,
상기 리테이닝 장치(3)는 가공 경로(16) 상에서 가공 공구(4)를 조정하기 위한 제어 장치(38)를 포함하며, 상기 산업 로봇(2)의 로봇 제어부에 제어 장치(38)가 연결되는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제28항에 있어서,
상기 산업 로봇(2)은 직선 및/또는 회전 운동의 로봇 축을 가진 복수의 로봇 링크(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제28항에 있어서,
상기 산업 로봇(2)은 보조 축(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제36항에 있어서,
상기 보조 축(12)은 선형 주행 축인 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제36항에 있어서,
상기 보조 축(12)은 가공물(7)의 장착 구역(33)을 따라 정렬되는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
가공 공구(4)를 포함하는 산업 로봇(2)에 의하여 가공 경로(16)를 따라 가공되고 리테이닝 장치(3)에 의해 고정된 가공물 장착부(9) 상에 지지되고,
평행하고 나란히 배치되는 가공물 부품들(13, 14)은 리테이닝 장치(3)의 클램핑 공구(5)에 의해 포지티브-로킹 방식으로 파지되고, 인접한 에지에서 가공 경로(16) 상에 맞대기 이음으로 함께 클램핑되고, 상기 클램핑 공구(5)는 가공 공정 중 다축 가이드 장치(6)에 의하여 가공물(7)에 대해 독립적으로 이동되는, 길쭉한 다중 부품 가공물(7)의 가공 방법에 있어서,
상기 가이드 장치(6)는 가공물 장착부(9)에 지지되고 캐리지 가이드(27)로 구성되고, 상기 캐리지 가이드(27)는, 캐리지로 구성된 가공물 캐리어(28)와 수직 및 수평 가이드 트랙(29, 30)을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제39항에 있어서,
가공될 가공물 부품들(13, 14)은 가공 포인트(8)에서 국부적으로 클램핑되고, 클램핑 포인트는 가공 경로(16)를 따라 가공 이송과 동시에 이동하며, 가공물 결함이 클램핑 공구(5)의 가공 이송 중에 보상되는 것을 특징으로 하는 방법.
제39항에 있어서,
가공물 가이드 산업 로봇은 검출 기술을 통해 클램핑 공구(5)에 의해 자동으로 트래킹되는 것을 특징으로 하는 방법.
제39항에 있어서,
평행한 길이방향 에지에서 상기 길쭉한 가공물 부품들(13, 14)은 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제42항에 있어서,
상기 가공물 부품들(13, 14)은 자신의 평행한 길이방향 에지에서 마찰 교반 용접되는 것을 특징으로 하는 방법.
제39항에 있어서,
상기 가공 공구(4)는 클램핑 공구(5)의 이송과 동시에 이동되어 가공 경로(16)에 나란히 배치되며, 상기 클램핑 공구(5)는 가공 경로(16)를 따라 이동가능한 각각의 가공 포인트(8)에서 가공물(7)에 클램핑 작용을 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
제39항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는 이송 중 가공물(7)의 쓰러스트 베어링(15)에서 가이드되는 것을 특징으로 하는 방법.
제45항에 있어서,
상기 클램핑 공구(5)는 이송 중 가공물 에지 및/또는 웹에서 가이드되는 것을 특징으로 하는 방법.