KR20160030441A - 작업물의 제한된 영역을 처리하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

작업물의 제한된 영역을 처리하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 하나의 예는 드릴링 축을 따라 작업물을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 단부 작동장치를 포함한다. 단부 작동장치는 압력 풋, 드릴링 축을 따라 압력 풋에 대해 선형적으로 이동 가능한 클램프, 및 드릴링 축을 따라 압력 풋에 대해 선형적으로 이동 가능한 편평한 앵글 드릴을 포함한다.

Description

작업물의 제한된 영역을 처리하기 위한 장치 및 방법{APPARATUSES AND METHODS FOR processing a confined area of a workpiece}
작업물의 제한된 영역을 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
단부 작동장치는 환경 및/또는 작업물과 상호작용하도록 설계된 로봇 아암의 단부에서 장치이다. 단부 작동장치의 정확한 구성은 작업물에 수행되어지는 로봇의 특별한 적용 및 특별한 공정에 종속한다. 일반적으로, 단부 작동장치는 처리되어지는 작업물 및/또는 표면에 대해 하나 이상의 기계가공 공구를 위치시키고 및/또는 작업물을 조정한다.
그러나 작업물을 조작 및/또는 처리하기 위하여 사용된 단부 작동장치의 구성은 처리 장소, 특히 제한된 영역 또는 장애물 가까이 위치한 한 곳에 접근하는 어렵게 하거나 또는 혹은 불가능하게 한다. 따라서 어떤 작업들이 예를 들어, 수공구를 사용하여 수작업 처리를 요구한다. 작업물의 수작업 처리는 작업물의 비용 및 처리 사이클 시간을 증가시킨다.
따라서 상기에 언급된 관심들을 다루기 위하여 의도된 장치 및 방법들은 유용성을 찾게 될 것이다.
다음은 청구되거나 또는 청구되지 않은 본 발명에 따른 주제의 비-배타적 예들의 목록이다.
본 발명의 하나의 예는 드릴링 축을 따라 작업물을 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 장치는 단부 작동장치를 포함한다. 단부 작동장치는 압력 풋(a pressure foot), 드릴링 축을 따라 압력 풋에 대해 선형적으로 이동할 수 있는 클램프, 그리고 드릴링 축을 따라 압력 풋에 대해 선형적으로 이동할 수 있는 평평한 앵글 드릴(a flat angle drill)을 포함한다.
본 발명의 또 다른 예는 단부 작동장치의 스핀들에 평평한 앵글 드릴을 결합하기 위한 드릴 브래킷(a drill bracket)에 관한 것이다. 평평한 앵글 드릴은 하우징, 하우징에 연결된 육각형 축받이 통(a hexagonal retainer), 그리고 하우징을 통과하는 드릴링 축을 포함한다. 드릴 브래킷은 드릴링 작업 동안에 드릴링 축을 따라 평평한 앵글 드릴에 전달 가능한 작용력(F1)과 같고, 그리고 대향하는 반작용력(F2)을 발생시킬 수 있는 드릴 브레이스(a drill brace), 및 드릴 브레이스에 대해 평평한 앵글 드릴의 하우징의 회전을 방지할 수 있는 분할 클램프(a split clamp)를 포함한다.
본 발명의 이제 또 다른 예는 단부 작동장치를 사용하여 드릴링 축을 따라 작업물의 제한된 영역에서 드릴링 위치(a drilling location)를 처리(processing)하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은, 단부 작동장치의 클램프와 단부 작동장치의 압력 풋 사이에 작업물을 클램핑하는, 작업의 드릴링 위치에 대한 단부 작동장치를 위치시키는 것을 포함하고, 압력 풋은 압력 풋에 대해 이동 가능한 클램프를 지지하고, 그리고 단부 작동장치의 평평한 앵글 드릴로 작업물을 드릴링한다.
일반적 용어로 본 발명의 예에 기술되어 왔고, 지금 첨부된 도면을 참조하여 만들어지고, 축적으로 그려질 필요는 없고, 그리고 같은 참조 번호가 여러 도면을 통하여 같거나 또는 유사한 부분들은 표시한다.
도 1(도 1a 및 1b)은 작업물의 제한된 영역을 처리하기 위한 장치의 블록선도이다.
도 2는 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 작업물 및 장치의 개략적 배경도이다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 장치의 단부 작동장치의 개략적 측면도이다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 3의 단부 작동장치의 개략적 확대 측면도이다.
도 5는 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 장치의 단부 작동장치의 개략적 예시도이다.
도 6은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 장치의 드릴 브래킷의 개략적 사시도이다.
도 7은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 6의 드릴 브래킷의 개략적 확대된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 압력 풋의 개략적 확대된 사시도이다.
도 9는 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 작업물의 제한된 영역을 처리하기 위한 방법의 블록선도이다.
도 10은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 장치의 스핀들, 드릴 브래킷, 및 평평한 앵글 드릴의 개략적 사시도이다.
도 11은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 10의 장치의 스핀들, 드릴 브래킷, 및 평평한 앵글 드릴의 개략적 확대된 측면도이다.
도 12는 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 장치의 이행(移行) 플랫폼(a translation platform) 및 스핀들 구동 기구(a spindle drive mechanism)의 개략적 사시도이다.
도 13은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 12의 이행 플랫폼 및 스핀들 구동 기구의 개략적 확대된 사시도이다.
도 14는 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 장치의 베이스 및 평형추(a counterbalance)의 개략적 사시도이다.
도 15는 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 14의 베이스 및 평형추의 개략적 확대된 사시도이다.
도 16은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 장치의 클램프(a clamp)의 개략적 사시도이다.
도 17은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 16의 클램프의 개략적 확대된 사시도이다.
도 18은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 장치의 압력 풋, 이미지 센서(an imaging sensor), 및 진공-윤활유 부착장치(a vacuum-lubricant attachment)의 개략적 사시도이다.
도 19는 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 18의 압력 풋, 이미지 센서(an imaging sensor), 및 진공-윤활유 부착장치의 개략적 확대된 사시도이다.
도 20은 본 발명의 하나 이상의 예들에 따라, 도 1의 장치의 평평한 앵글 드릴의 클럭방향(a clocked orientation)의 계략적 예시도이다.
도 21은 항공기의 생산 및 서비스 방법론의 블록선도이다.
도 22는 항공기의 개략적 예시도이다.
위에서 언급된 도 1에서, 필요하면 다양한 요소 및/또는 구성요소들을 연결하는 실선들은 기계적, 전기적, 유체, 광학적, 전자기적 및 다른 커플링(couplings) 및/또는 그것의 조합을 나타낸다. 여기에 사용된 것처럼, "연결된(coupled)"은 직접적으로는 물론 간접적으로 관련된 것을 의미한다. 예를 들어, 부재(a member)(A)는 부재(B)와 직접적으로 관련되어 있거나, 또는 예를 들어 다른 부재(C)를 통하여 그것과 함께 간접적으로 관련되어질 수 있다. 다양한 개시된 요소들 사이에 모든 관계들이 반드시 나타나게 되는 것은 아니라는 것이 이해되어질 것이다. 따라서 블록선도에 기재된 것들 외에 커플링들이 또한 존재한다. 필요하면 다양한 요소 및/구성요소들을 연결하는 파선은 실선에 의해 나타난 것들에 대해 기능 및 목적에 유사한 커플링을 나타내고; 그러나 파선에 의해 나타난 커플링들은 선택적으로 제공되거나 또는 본 발명의 대안적 또는 선택적 예들과 관련하는 어느 하나이다. 마찬가지로, 필요하면 파선으로 나타난 요소 및/구성요소들은 본 발명의 대안적 또는 선택적 예들을 나타낸다. 필요하면 환경적 요소가 점선으로 나타난다. 가상의 상상적 요소(virtual imaginary elements)들이 또한 명확성을 위해 도시되어진다. 도 1에 예시된 일부 특징들은 도1에 기재된 다른 특징, 다른 도면, 및/또는 첨부된 설명들을 포함하도록 하는 요구 없이 다양한 방법으로 결합되어지고, 그럼에도 불구하고 그러한 결합 또는 결합들이 여기에 명백하게는 예시되어 있지는 않다. 유사하게, 나타난 예들로 제한되지 않는 추가 특징들이 여기에 도시되고 기재된 일부 또는 모든 특징들과 결합되어질 수 있다.
위에서 언급된 도 9에서, 블록들은 그것의 공정 및/또는 부분들을 나타내고, 그리고 다양한 블록을 연결하는 선들은 어떤 특별한 순서 또는 그것의 공정 또는 부분들의 종속성을 암시하는 것은 아니다. 여기에 제시된 방법의 공정들을 기재하는 도 9 및 첨부된 설명은 공정들이 수행되어지는 순서를 반드시 결정하는 것으로 이해되어져서는 안 된다. 오히려, 하나의 예시적 순서가 나타나고 있을지라도, 공정들의 순서는 적절할 때 수정되어지는 것으로 이해되어진다. 따라서 어떤 공정들은 다른 순서 또는 동시에 수행되어진다. 또한, 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가잔 자들은 기재된 모든 공정들 모두 수행되어질 필요가 없다는 것을 인정할 것이다.
아래의 설명에서, 많은 구체적 세부 사항들이 개시된 개념들의 철저한 이해를 제공하도록 제시되어지고, 이들 특징들의 일부 또는 모두가 없이 실행되어진다. 다른 예들에서, 공지된 장치 및/공정들의 세부 사항들이 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것으로 회피하도록 제외되어졌다. 일부 개념들이 특정 예들과 연결되어 기재되어지게 되는 동안에 이들 예들이 제한하는 것으로 의도되어 있지 않다는 것이 이해되어질 것이다.
여기에 "하나의 예(one example)"로 언급한 것은 예와 관련하여 기재된 하나 이상의 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 구현에 포함되어 있다는 것을 의미한다. 명세서의 다양한 곳에서 "하나의 예(one example)"라는 구는 같은 예를 언급하거나 도는 언급하지 않을 수 있다.
청구되거나 또는 청구되지 않은 본 발명에 따른 주제의 예시적, 비전면적 예들이 아래에 제공된다.
예를 들어 도 1 내지 8을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예 1관 관련되어 있다. 예 1은 드릴링 축(A)을 따라 작업물(102)을 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 장치(100)는 단부 작동장치(104)를 포함한다. 단부 작동장치(104)는 압력 풋(106), 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 선형적으로 이동할 수 있는 클램프(108), 및 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 선형적으로 이동할 수 있는 평평한 앵글 드릴(110)을 포함한다.
드릴링 축(A)은 드릴 공정이 작업물(102) 을 따라 수행되어지는 축이다. 하나의 일반적, 비-제한 예로서, 드릴링 축(A)은 평평한 앵글 드릴(110)(예를 들어, 평평한 앵글 드릴(110)의 드릴 비트(196)) 및 작업물(102)(예를 들어, 작업물(102)의 표면)을 통과하여 지나가 축으로 정의되어진다. 하나의 특정, 비-제한 예로서, 드릴링 축(A)은 평평한 앵글 드릴(110)의 드릴 비트(196)의 중앙 및 작업물(102)의 표면(198)에 수직으로 통과하여 지나가는 축으로 정의되어진다.
여기에 사용된, "드릴 공정(drilling operation)"은 고체 재료에서 원형 단면의 홀(a hole of circular cross section)을 형성(예를 들어, 절단 및/또는 확대)하도록 드릴 비트(196)를 사용하는 어떤 기계가공 또는 절단 처리를 의미한다. 하나의 예로서, 드릴 공정은 표면(198) 또는 작업물(102)을 통과하거나 또는 표면(198) 또는 작업물(102)에 체결구멍(a fastening aperture)(예를 들어, 홀) 을 형성하는 것을 포함한다.
관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 드릴링 축(A)과 다른 하나 이상의 다른 축을 따라 장치(100)가 작업물(102)을 또한 처리하는 것을 인식할 것이다. 하나의 예로서, 장치(100)는 밀링 공정이 수행되어지는 축, 예를 들어, 드릴링 축(A)에 실질적으로 수직으로 있는 축, 을 따라 작업물(102)을 처리한다.
여기에 사용된 것처럼, "드릴링 축(A)을 따라(along drilling axis A)"는 드릴링 축(A)에 평행하거나 또는 일치하는 방향에서 이동을 의미한다. 하나의 예로서, 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 선형적으로 이동할 수 있는 클램프(108)는 클램프(108)가 드릴링 축(A)에 평행한 방향(또는 대향하는 방향)에서 압력 풋(106)에 대해 선형적으로 이동할 수 있는 것을 의미한다. 하나의 예로서, 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 선형적으로 이동할 수 있는 평평한 앵글 드릴(110) 은 평평한 앵글 드릴(110)이 드릴링 축(A)에 평행한 방향으로 압력 풋(106)에 대해 선형적으로 이동할 수 있는 것을 의미한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 2를 참조하면, 작업물(102)은 장치(100)에 의해 처리되고 있는 어떤 대상물 또는 물품을 포함한다. 하나의 예로서, 작업물(102)은 운송수단(예를 들어, 항공기)과 같은 가공되지 않거나 또는 부분적으로 처리된 구성요소 또는 부분 제조 물품을 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 2 및 5를 참조하면, 작업물(102)은 장치(100)에 의해 처리되고 있는 하나 이상의 표면(198)들을 포함한다. 표면(198)은 드릴링 위치(drilling location)(148)를 포함한다. 드릴링 위치(148)는 표면(198) 및 드릴 비트(196)(예를 들어, 표면(198) 에 형성되어지는 홀의 위치) 사이의 접촉점을 포함한다. 드릴링 위치(148)는 작업물(102)의 제한된 영역(154)에 위치되어 있다. 제한된 영역(154)은 표면(198) 및 하나 이상의 장애물(150)에 의해 정의되어진다. 장애물(150)은 드릴링 위치(148)에 근접한(예를 들어, 에서 또는 가까이) 작업물의 다른 표면, 모양, 및/또는 구조를 포함한다. 하나의 예로서, 장애물(150)은 드릴링 위치(148)에 근접한 표면(198)으로부터 (수직으로) 연장하거나 또는 드릴링 위치(148)로 향하여 연장하는 플랜지를 포함한다. 하나의 예로서, 장애물(150)은 드릴링 위치(148)로부터 이격되어 떨어져 위에, 아래, 또는 옆에 위치된 작업물(102)의 또 다른 표면을 포함한다. 하나의 예로서, 장애물(150)은 드릴링 위치(148)에 대향하는(드릴링 위치(148)가 위치되는 표면(198)에 대향하는) 작업물(102)의 표면 (200)에 위치된 표면텍스츄어(surface textures)(예를 들어, 강화 리브(reinforcing ribs))를 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 2 및 5를 참조하면, 단부 작동장치(end effector)(104)는 드릴 공정 전에 압력 풋(106) 및 클램프(108) 사이에 작업물(102)을 위치시키도록 구성되어 있다. 단부 작동장치(102)는 예를 들어, 클램핑 공정 동안에 장애물(150)을 피하여, 압력 풋(106) 및 클램프(108) 사이에 작업물(102)을 클램프하도록 구성되어 있다. 단부 작동장치(104)는 작업물(102)(예를 들어, 작업물(102)의 표면(198))에 드릴 공정을 수행하기 위해 드릴링 위치(148)(예를 들어, 평평한 앵글 드릴(110)의 드릴링 축(A)을 드릴링 위치(148)와 일치시키는 것에 의해)에 대해 위치되어질 때 장애물(150)을 피하도록 구성되어 있다.
여기에 사용된 "클램핑 공정(clamping operation)"은 작업물(102)에 대해 클램핑 힘(a clamping force)(예를 들어, 예 하중 힘(a preload force))을 적용하는 것을 의미한다. 하나의 예로서, 그리고 도 5에 가장 잘 예시된 것처럼, 클램핑 공정은 클램프(108)로 작업물(102)의 표면(200)과 접촉시키고, 그리고 클램프(108)에 의해 작업물(102)에 작용력(action force)(F3)을 적용(예를 들어, 가하는(exerting))하는 것을 포함하고, 그리고 압력 풋(106)으로 작업물(102)의 표면(198)과 접촉시키고, 그리고 압력 풋(106)에 의해 작업물(102)에 반작용력(F4)을 적용(예를 들어, 가하는(exerting))하는 것을 포함한다. 반작용력(F4)은 작용력(F3)과 크기가 같고 반대방향으로 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3 내지 7 및 11을 참조하면, 평평한 앵글 드릴 (110)은, 드릴링 위치(148)에 대하여, 단부 작동장치(104)에 의해 위치될 때 제한된 영역(154) 내에 드릴링 위치(148)를 접근할 수 있다. 평평한 앵글 드릴(110)은 또한 "포크??(porkchop)"으로 알려져 있다. 하나의 예의 구성에서, 평평한 앵글 드릴 (110)은 하우징(126), 육각형 축받이 통(a hexagonal retainer)(126), 드라이브 생크(drive shank)(206), 및 드릴 비트 수용부(drill bit receiver)(212)를 포함한다. 하우징(126)은 드라이브 생크(206)의 회전운동을 드릴 비트 수용부(212)의 회전운동, 그리고 드릴 비트(196)의 회전으로 병진시킬 수 있는 내부 전동장치(internal transmission)(도시되지 않음)를 포함한다. 하우징(126)은 드라이브 생크(206)로부터 벗어나 드릴 비트 수용부(212)와 간격을 둔다(예를 들어, 드릴 비트(198))는 드라이브 생크(206) 및 스핀들(118)에 대해 오프셋 되어 있다). 육각형 축받이 통(146)은 하우징(126)에 견고하게 연결되어 있다. 드라이브 생크(206)는 하우징(126)에 작동 가능하게 연결되어 있다(예를 들어, 내부 전동장치). 드라이브 생크(206)는 육각형 축받이 통(146)을 통하여 연장되어 육각형 축받이 통(146)에 대해(예를 들어, 내에) 자유롭게 회전 가능하게 있다. 드릴 비트 수용부(212)는 하우징(126)에 작동 가능하게 연결되어(예를 들어, 내부 전동장치) 드릴 비트(196)를 수용할 수 있고, 그리고 하우징(126)에 드릴 비트(196)를 고정한다. 하나의 예로서, 드릴 비트(198)는 드릴 비트 수용부(212)에 나사 끼움 되게 연결되어진다. 예를 들어, 드릴 비트 수용부(212)는 내부 나사부(internal threading)를 포함하고, 드릴 비트(196)는 외부 나사부(external threading)를 포함한다. 드릴 비트(196)와 드릴 비트 수용부(212)의 나사부는 드릴 공정(예를 들어, 왼쪽 나사부) 동안에 드릴 비트(196)의 회전의 방향에 대향한다. 하나의 특정, 비-제한 예와 같이, 평평한 앵클 드릴(110)은 네바다 89706, 카슨시티, 코네스토가 드라이브 2254의 지피 에어 툴(Jiffy Air Tool, 2254 Conestoga Drive, Carson City, Nevada 89706)로부터 상업적으로 이용할 수 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4, 6, 및 7을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예2와 관련되어 있다. 예1의 주제를 포함하는 예2에서, 단부 작동장치(104)는 베이스(bas)(116), 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 선형적으로 이동 가능한 스핀들(spindle)(118), 및 스핀들(118)에 대하여 고정된 드릴 브래킷(drill bracket)(120)을 포함하고, 드릴 브래킷(120)에 대해 클럭방향(a clocked orientation)으로 평평한 앵글 드릴(110)을 유지하고 드릴링 축(A)을 따라 평평한 앵글 드릴(110)을 지지하도록 구성되어 있다. 평평한 앵글 드릴(110)은 스핀들(118)에 작동 가능하게 연결되어지도록 구성되어 있다.
여기에 사용된 것처럼, "클럭방향(clocked orientation)"은 스핀들(118) 및 드릴 브래킷(120)에 대해 평평한 앵글 드릴(110)의 회전 위치(예를 들어, 각 위치)를 의미한다. 하나의 예로서, 스핀들(118)은 회전 축(R)(도 4, 11, 및 20)을 포함한다. 평평한 앵글 드릴(110)의 클럭방향은 스핀들(118) 및/또는 드릴 브래킷(120)에 대해 회전 축(R) 주위에 평평한 앵글 드릴(110)의 회전 위치(예를 들어, 각 위치)이다. 하나의 예로서, 그리고 도 20에 가장 잘 예시된 것처럼, 클럭방향은 회전 축 (R)의 고정 위치(예를 들어, 평평한 앵글 드릴(110)의 드릴 생크(206), 드릴 브래킷(120) 및 스핀들(118)을 통과하여 지나가는)에 대해 드릴링 축(A)의 회전 위치(예를 들어, 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징 및 드릴 비트(126)를 통과하여 지나가는)에 의해 정의되어진다. 도 20에 예시되 예에서, 드릴링 축(A)은 회전 축(R)에 대해 영도(zero degree)의 회전 위치를 갖는다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4, 5, 및 11을 참조하면, 하나의 에 구성에서, 스핀들(118)은 모터(208)(예를 들어, 모터 하우징) 및 모터(208)에 작동 가능하게 연결된 구동 축(drive shaft)(210)을 포함한다. 모터(208)는 드릴 공정 적합한 구동 축(210)의 회전 속도를 제공할 수 있는 어떤 전기 모터를 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4, 5, 6, 7 및 11을 참조하면, 평평한 앵글 드릴(110)의 드라이브 생크(210)는 스핀들(118)의 구동 축(210)에 작동 가능하게 연결되어 있다. 하나의 예 구성에서, 구동 축(210)은 스핀들(118)(예를 들어, 구동 축(210)에 드라이브 생크(206)를 유지 및 고정하는)에 부착할 수 있는 드라이브 생크 클램프(a drive shank clamp)(214)를 포함한다. 하나의 예로서, 그리고 도 11에 예시된 것처럼, 드라이브 생크 클램프(214)는 구동 축(210)에 드라이브 생크(206)를 고정하기 위하여 드라이브 생크(206) 주위에 칼라(a collar)를 형성할 수 있는 콜릿 및 콜릿 너트(a collet and a collet nut)를 포함한다. 하나의 예로서, 드라이브 생크 클램프(214)는 구동 축(210)에 드라이브 생크(206)를 고정하기 위하여 척(a chuck)을 포함한다.
드릴 브래킷(120)은 드릴 브래킷(120)에 대해 클럭방향에서 평평한 앵글 드릴(110)을 유지하고 드릴 브래킷(120)에 대해 평평한 앵글 드릴(110)(예를 들어, 하우징(126))의 회전을 방지하도록 육각형 축받이 통(146)과 결합한다. 드릴 브래킷(120)은 드릴 공정 동안에 평평한 앵글 드릴(110)에 적용된 어떤 토크에 대해 반작용하도록 하우징(126)과 또한 결합한다. 하나의 예로서, 그리고 도 5에 가장 잘 예시된 것처럼. 드릴 브래킷(120)은 드릴 공정 동안에 드릴링 축(A)을 따라 평평한 앵글 드릴(110)(예를 들어, 하우징(126))에 전동된 작용력(F1)(예를 들어, 토크)과 같고 반대인 반작용력(F2)을 생성한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4, 5 및 8을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예3과 관련하고 있다. 예2의 주제를 포함하는 예3에서, 단부 작동장치(104)는 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 선형적으로 이동 가능한 이행(移行) 플랫폼(translation platform)(182)을 더 포함한다. 스핀들(118)은 드릴링 축(A)을 따라 이행 플랫폼(182)에 대해 선형적으로 이동 가능하다. 압력 풋(106) 은 이행 플랫폼(182)에 대해 고정되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4 및 12-15를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 이행 플랫폼(182)은 베이스(116)에 작동 가능하게 연결되어 있다. 하나의 예로서, 이행 플랫폼(182)은 이행 플랫폼(182)이 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대하여 선형적으로 이동 가능하도록 베이스(116)에 이동 가능하게 연결되어 있다. 하나의 예로서, 이행 플랫폼(182)은 레일(246)(도 12 및 13)을 포함한다. 레일(246)은 베이스(116)(예를 들어, 베이스에 연결된)의 레일 및 캐리지 브래킷(carriage bracket)(248)에 연결되어 있다. 레일 및 캐리지 브래킷(248)(도 15)은 베이스(116)에 대해 단지 드릴링 축(A)을 따라 이행 플랫폼(182)의 선형 운동을 제한하고, 이행 플랫폼(182)(예를 들어, 레일(246))을 지지할 수 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 스핀들(118)은 이행 플랫폼(182)에 작동 가능하게 연결되어 있다. 하나의 예로서, 스핀들(118)은 스핀들(118)이 드릴링 축(A)을 따라 이행 플랫폼(182)에 대해 선형적으로 이동 가능하게 있도록 이행 플랫폼(182)에 이동 가능하게 연결되어 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 드릴 브래킷(120)은 스핀들(118)에 고정되어 연결되어 있다. 하나의 예로서, 드릴 브래킷(120)은 스핀들(118)에 대해 고정된 위치에서 스핀들(118)에 연결되어 지지되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 압력 풋(106)은 이행 플랫폼(182))에 고정되어 연결되어 있다. 하나의 예로서, 압력 풋(106)은 이행 플랫폼(182)에 대해 고정된 위치에서 이행 플랫폼(182)에 연결되어 지지되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 클램프(108)는 압력 풋(106)에 작동 가능하게 연결되어 있다. 하나의 예로서, 클램프(108)는 클램프(108)가 압력 풋(106)에 대해 선형적으로 이동 가능하게 있도록 압력 풋(106)에 이동 가능하게 연결되어 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4 및 6을 참조하면, 하나의 예 구성에서, 평평한 앵글 드릴(110)은 드릴 브래킷(120)에 고정되어 연결되어 스핀들(118)에 작동 가능하게 연결되어 있다. 하나의 예로서, 평평한 앵글 드릴(110)은 스핀들(118) 및 드릴 브래킷(120)에 대하여 고정된 위치에서 스핀들(118)에 작동 가능하게 연결되어 스핀들(118)에 의해 지지되어진다. 평평한 앵글 드릴(110)은 드릴 브래킷(120)에 대해 클럭방향에서 드릴 브래킷(120)에 또한 연결되어 유지되고 있다.
그래서 베이스(116)에 대해 이행 플랫폼(182)의 선형 이동은 드릴링 축(A)을 따라 스핀들(118), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)를 선형적으로 이동하여 위치시킨다. 이행 플랫폼(118)에 대한 스핀들(118)의 선형 이동은 드릴링 축(A)을 따라 스핀들(118), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110)을 이동하여 위치시킨다. 압력 풋(106)에 대한 클램프(108)의 선형 이동은 드릴링 축(A)을 따라 클램프(108)를 이동하여 위치시킨다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4, 5를 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예4와 관련하여 있다. 예3의 주제를 포함하는 예4에서, 단부 작동장치(104)는 드릴링 축(A)을 따라 이행 플랫폼(182)에 대해 스핀들(118)을 선형적으로 이동시키도록 스핀들 구동 기구(spindle drive mechanism)(124), 그리고 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 클램프(108)를 선형적으로 이동시키도록 클램프 구동 기구(clamp drive mechanism)(184)를 더 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4 및 10-13을 참조하면, 스핀들 구동 기구(124)는 어떤 선형 구동 기구 또는 드릴링 축(A)을 따라 이행 플랫폼(182)에 대해 스핀들을 선형적으로 이동할 수 있거나 또는 스핀들(118)에 적합한 선형 작동장치(222)를 포함한다. 하나의 일반적, 비-제한 예로서, 스핀들 구동 기구(124)(예를 들어, 선형 작동장치(222))는 볼-스크류 드라이브(a ball-screw drive)(222)를 포함한다. 하나의 특정, 비-제한 예로서, 스핀들 구동 기구(124)는 볼-스크류 서보 드라이브 선형 작동장치(a ball-screw servo drive linear actuator)를 포함한다. 다른 타입의 선형 작동장치가 또한 제한 없이 고려되어진다. 스핀들 구동 기구(124)는 드릴링 축(A)을 따라 이행 플랫폼(182)에 대해 스핀들(118)의 선형 위치를 모니터링 할 수 있는 센서(220)(도 13)를 포함한다.
하나의 예 구성에서, 그리고 도 12 및 13에 가장 잘 도시된 것처럼, 스핀들 구동 기구(124)는 이행 플랫폼(182)에 고정되어 연결되어 스핀들(118)에 작동 가능하게 연결되어진다. 하나의 예로서, 스핀들 구동 기구(124)는 부착되어지거나 또는 그렇지 않으면 예를 들어 체결요소 또는 하드웨어를 통하여 이행 플랫폼(182)의 레일(246)에 기계적으로 연결되어 스핀들(118)에 작동 가능하게 연결되어진다. 하나의 예 구성에서, 스핀들(118)은 스핀들 장착 플레이트(spindle mounting plate)(254)를 포함한다(도 10 및 11). 스핀들 구동 기구(124)는 스핀들 구동 기구 장착 플레이트(spindle drive mechanism mounting plate)(256)를 포함한다(도 12 및 13). 스핀들 장착 플레이트(254)는 스핀들 장착 플레이트(268)에 고정되어 연결되어진다. 하나의 예로서, 스핀들 장착 플레이트(254)는 수 돌출부(a male projection)(예를 들어, 사개 돌출부(a dovetail projection)를 가지고 있다. 스핀들 구동 기구 장착 플레이트(256)는 스핀들 장착 플레이트(254)의 수 돌출부를 미끄러지게 수용할 수 있는 대응하는 수 오목부 또는 채널(예를 들어, 사개 오목부(a dovetail recess)를 포함한다. 한번 연결되어 위치되면, 스핀들 장착 플레이트(254) 및 스핀들 구동 기구 장착 플레이트(256)는 스핀들 구동 기구(124)에 대해 스핀들(118)을 고정하도록 함께 체결되어진다. 스핀들 구동 기구 장착 플레이트(256)는 선형 작동장치(222)가 이행 플랫폼(182)에 대해 드릴링 축(A)을 따라 스핀들 구동 기구 장착 플레이트(256)를 이동하도록 선형 작동장치(222)에 연결되어진다. 스핀들 구동 기구 장착 플레이트(256)의 드릴링 축(A)을 따라 선형 이동이 드릴링 축(A)을 따라 스핀들 장착 플레이트(254)의 선형 이동으로 전달되어지고, 그리고 그래서 이행 플랫폼(예를 들어, 레일(246))에 대해 스핀들(118)로 전달되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4, 16 및 17을 참조하면, 클램프 구동 기구(184)는 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 클램프(108)를 선형적으로 이동할 수 있거나 또는 클램프(108)에 적합한 어떤 선형 구동 기구 또는 선형 작동장치(224)를 포함한다. 클램핑 구동 기구(184)는 클램프(108)의 프레임(122)이 장애물(150)을 피하는 것(예를 들어, 치우는 것(clear))을 허용하기에 적합한 이동 거리를 포함한다. 하나의 일반적, 비-제한 예로서, 클램프 구동 기구(184)(예를 들어, 선형 작동장치(224))는 하나 이상의 공압 작동장치(예를 들어, 실린더)를 포함한다. 도 3, 4, 16 및 17에 예시된 예의 구성에서, 클램프 구동 기구(184)는 4개 공압 작동장치를 포함한다. 하나의 특정, 비-제한 예로서, 클램프 구동 기구(184)는 일리노이 60484, 유니버시티 파크, 거버너스 하이웨이, 25150 에스. 빔바 메뉴팩츄어링(Bimba Manufacturing, 25150 S. Governors Hwy, University Park, Illinois 60484)로부터 상업적으로 이용할 수 있는 것들과 같이 다수의 3-위치 공압 작동장치를 포함한다. 3-위치 공압 작동장치는 그런 공압 작동장치가 개방 위치와 폐쇄 위치 및 두 개의 피스톤(예를 들어, 하나의 피스톤 대신에)에 부가되는 중앙 위치를 포함한다. 그래서 3-위치 공압 작동장치는 최대(예를 들어, 충분한(full)) 연장 및 중간 정지 지점을 포함한다. 클램프 구동 기구(184)는 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 클램프(108)(예를 들어, 프레임(122))의 선형 위치를 모니터링 할 수 있는 하나 이상의 센서(234)(도 17)를 포함한다. 하나의 특정, 비-제한 예와 같이, 센서(234)는 자기 리드 스위치 센서(magnetic reed switch sensors)를 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3, 4, 16-19를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 프레임(122)은 클램프 구동 기구(184)에 연결되어진다. 하나의 예로서, 클램프(108)는 선형 작동장치(224)에 프레임(122)을 연결하도록 작동장치 장착 브래킷(226)을 포함한다. 하나의 예 구성에서, 클램프(108)는 압력 풋(106)에 연결되는 것을 포함한다, 하나의 예로서, 클램프(108)는 클램프 장착 브래킷(232)을 포함한다. 클램프 구동 기구(184)(예를 들어, 선형 작동장치(224))는 클램프 장착 브래킷(232)에 연결되어진다. 클램프 장착 브래킷(232)은 도 19에 가장 잘 예시된 것처럼, 압력 풋(106)에 연결되어 있다. 하나의 예 구성에서, 클램프(108)는 압력 풋(106)에 대해 단지 드릴링 축(A)을 따라 클램프(108)의 선형 이동을 제한하고 클램프(108)를 지지할 수 있는 레일 및 캐리지 브래킷(228)을 포함한다. 하나의 예로서, 프레임(122)은 레일 및 캐리지 브래킷(228)에 연결되어지고, 그리고 레일 및 캐리지 브래킷(228)은 클램프 구동 기구(184)(예를 들어, 선형 작동장치(224))에 의해 드릴링 축(A)을 따라 이동될 때 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 프레임(122)의 선형 이동을 지지하도록 클램프 장착 플레이트(232)(예를 들어, 압력 풋(106)에) 연결되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3-5를 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예5에 관련되어 있다. 예3-4의 어떤 주제를 포함하는 예5에서, 단부 작동장치(104)는 드릴링 축(A)을 따라 힘(F5)으로 압력 풋(105)을 편향시킬 수 있는 평형추(counterbalance)(176)를 더 포함한다. 힘(F5)은 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게의 합에 대응하는 중력에 방향적으로 반대로 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3-5, 14 및 15를 참조하면, 하나의 예에서, 평형추(176)는 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 이행 플랫폼(182) (예를 들어, 그리고 또한 스핀들(118), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108) 의 선형 이동을 제공 및/또는 제어하도록 베이스(116)에 이행 플랫폼(182)을 작동 가능하게 연결한다. 평형추(176)는 클램핑 공정이 수행되어질 때 까지 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 선형 위치를 유지하도록 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)에 가해지는 중력에 대해 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)를 편향시킨다. 하나의 일반적, 비-제한 예로서, 평형추(176)는 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)에 힘(F5)(예를 들어, 편향 또는 스프링 힘(a biasing or spring force))을 가할 수 있는 하나 이상의 공압 실린더(250)(도 15)를 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3-5, 및 12-14를 참조하면, 하나의 에 구성에서, 평형추(176)는 베이스(116)와 이행 플랫폼(182) 사이에서 상호 연결되어 있다. 하나의 예로서, 공압 실린더(250)는 베이스(116)의 베이스 프레임(base frame)(252)에 고정되어 연결되고, 그리고 이행 플랫폼(182)의 레일(246)에 작동 가능하게 연결되어 있다.
작업물(108)을 처리하기 위한 위치 공정의 하나의 예 구현으로서, 클램프(108)는 드릴링 축(A)(예를 들어, 클램프(108)를 개방하기 위하여)을 따라 압력 풋(106)(예를 들어, 압력 풋(106)에 대하여)으로부터 벗어나 선형적으로 이동되어진다. 예를 들어, 프레임(122)은 클램프(108)를 개방하기 위하여 클램프 구동 기구(184)에 의해 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)(예를 들어, 압력 풋(106)에 대해)으로부터 벗어나 선형적으로 이동되어진다. 클램프(108)(예를 들어, 프레임(122))는 작업물(102)이 예를 들어, 클램핑 공정을 위한 준비로서 클램프(108)와 압력 풋(106) 사이에 위치되어지도록 압력 풋(106)으로부터 충분한 거리가 이동되어진다. 단부 작동장치(104)는 작업물(예를 들어, 작업물(102)에 인접하여)에 대해 위치되어진다. 예를 들어, 작업물(102)은 압력 풋(106)과 클램프(108) 사이에 위치되어지고, 그리고 평평한 앵글 드릴(110)(예를 들어, 드릴 비트(198))의 드릴링 축(A)은 드릴링 위치(148)와 일치되어진다.
클램핑 공정의 하나의 예 구현에서, 클램프(108)는 드릴링 축(A)(예들 들어, 클램프(108)를 폐쇄시키기 위하여) 압력 풋(106)(예를 들어, 압력 풋(106)에 대해) 및 작업물(102)로 향하여 선형적으로 이동되어진다. 예를 들어, 프레임(122)은 죠오(jaw)(166)에 의해 클램프(108)를 폐쇄하고 표면(202)과 접촉하도록 클램프 구동 기구(184)에 의해 드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106) 및 작업물(102)로 향하여 선형적으로 이동되어진다. 클램프(108)가 작업물(102)과 접촉할 때, 클램프(108)는 압력 풋(106)에 의해 작업물(102)과 접촉하도록 작업물(102)로 향하여 단부 작동장치(104)를 끌어낸다. 예를 들어, 프레임(122)의 죠오(166)가 작업물(102)의 표면(202)과 접촉할 때, 클램프 구동 기구(184)는 압력 풋(106)을 작업물(102)의 표면(198)과 접촉하도록 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 압력 풋(106), 스핀들(118), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 이행 플랫폼(182)을 선형적으로 이동시키기 위하여 압력 풋(1067) 에 작동한다. 로봇 제어 알고리즘은 평형추(176)에 의해 가해진 힘(F5)을 제어하고, 그리고 단부 작동장치(예를 들어, 압력 풋(106), 스핀들(118), 드릴 브래킷(102), 평평한 앵글 드릴(110), 및 이행 플랫폼(182))가 클램프(108)에 의해 작업물(102)에 가해진 힘(F6)(예를 들어, 작업물(102)로 향하여 압력 풋(106), 스핀들(118), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 이행 플랫폼(182)을 끌어내도록 압력 풋(106)에 클램프 구동 기구(184)에 의해 가해진 힘)에 대응하여 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 제어된 방법으로 선형적으로 이동하는 것을 보장하도록 중력 승수(a gravity multiplier)(예들 들어, 중력 벡터(a gravitational force vector))를 모니터하기 위하여 사용되어진다. 그래서 클램핑 공정은 클램프(108) 또는 압력 풋(106)으로 작업물(102)을 손상시키는 것(예를 들어 변형 또는 측정(deforming or gauging)하는 것)없이 클램프(108)와 압력 풋(106) 사이의 작업물(102)에 적절한 클램핑 힘을 가한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 3-5를 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예6과 관련되어 있다. 예5의 주제를 포함하는 예6에서, 단부 작동장치(104)는 힘(F6)으로 작업물(102)로 향하여 클램프(108)를 편향시킬 수 있다. 힘(F6)은 힘(F5)의 크기(M5)및 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무개 합에 대응하는 중력의 크기(Mg)사이의 절대값보다 더 큰 크기(M6)를 가지고 있다.
하나의 예로서, 힘(F6)은 클램프 구동 기구(184)에 의해 생성되어진다. 여기서 위에 기재된 바와 같이, 클램프 구동 기구(184)는 클램핑 공정 동안에 작업물(102)로 향하여 다부 작동장치(예를 들어, 압력 풋(106), 스핀들(118), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 이행 플랫폼(182))를 끌어내도록 작업물에 힘(F6)을 가한다.
작업물(102) 처리의 하나의 예 구현에서, 힘(F6)은 힘(F5)으로부터 대향하는 방향으로 향하게 된다. 예를 들어, 단부 작동장치(104)가 오른쪽 위쪽 방향(a right-side up orientation)으로 있을 때, 힘 (F5)은 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력에 대향하여 작업물(102)로부터 벗어나게 향하여 있다. 힘(F6)은 작업물(102)로 향하는 방향으로 있고, 작업물(102)로 향하는 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 및 평평한 앵글 드릴(110)을 끌어내도록 힘(F5)로부터 대향하는 방향에 있다.
여기에 사용된, "오른쪽 위쪽 방향(right-side up orientation)"은 도 2 및 3에 가장 잘 예시된 것처럼, 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 및 평평한 앵글 드릴(110)이 클램프(108) 위에 수직으로 위치되어 있는 단부 작동장치(104)의 방향을 의미한다.
작업물(102) 처리의 하나의 예 구현에서, 힘(F6)은 힘(F5)처럼 같은 방향으로 향하여 있다. 예를 들어, 단부 작동장치(104)가 뒤집혀진 방향(an upside down orientation)에 있을 때, 힘(F5)은 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110) 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력에 대향하여 작업물(102)로 향하여 있다. 힘(F6)은 작업물(102)로 향하여 있고, 그리고 작업물(102)로 향하여 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 및 평평한 앵글 드릴(110)을 끌어내도록 힘(F5)과 같은 방향으로 향하여 있다.
여기에 사용된, "뒤집혀진 방향(upside down orientation)"은 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 및 평평한 앵글 드릴(110)이 클램프(108) 아래에 수직으로 위치되어 있는 단부 작동장치(104)의 방향을 의미한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도5를 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예7과 관련되어 있다. 예6의 주제를 포함하는 예7에서, 크기(M5)는 크기(Mg)보다 더 크다.
예를 들어, 힘(F5)의 크기(M5)는 단부 작동장치(104)가 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)가 작업물(102)에서 벗어나게 적절하게 편향시키고, 그리고 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 선형 위치에 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)를 유지하도록 하기 위하여 오른쪽 위쪽 방향에 있을 때 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력의 크기(Mg)보다 더 크다. 힘(F6)의 크기(M6)는 클램핑 공정 동안에 작업물(102)로 향하여 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 및 평평한 앵글 드릴(110)능 끌어내기 위하여 힘(F5)의 크기(M5)를 극복하기에 충분하다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도5를 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예8과 관련되어 있다. 예6의 주제를 포함하는 예8에서, 크기(M5)는 크기(Mg)보다 더 작다.
예를 들어, 힘(F5)의 크기(M5)는 단부 작동장치(104)가 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 작업물(102)로 향하여 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)를 끌어내기 위하여 클램프(108)에 도움을 주도록 뒤집혀진 방향에 있을 때 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력의 크기(Mg)보다 더 작다. 힘(F6)의 크기(M6)및 힘(F5)의 크기(M5)의 조합은 클램핑 공정 동안에 작업물(102)로 향하여 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)를 끌어내기 위하여 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력의 크기(Mg)를 극복하기에 충분하다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3 및 5-7을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예9와 관련되어 있다. 예2-8의 어떤 주제를 포함하는 예9에서, 평평한 앵글 드릴(110)은 하우징(126)을 포함한다. 드릴링 축(A)은 하우징(126)을 통과한다. 드릴 브래킷(120)은 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126)과 접촉하는 드릴 브레이스(drill brace)(128)를 포함한다. 드릴 브레이스(128)는 드릴 공정 동안에 드릴링 축(A)을 따라 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징에 전달된 작용력(F1)과 같고 반대인 반작용력(F2)을 생성한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도5-7 및 11을 참조하면, 하나의 예 구성에서, 하우징(126)은 하우징 표면(258)을 포함하고, 드릴 브레이스(128)는 드릴 브레이스 표면(260)을 포함한다. 평평한 앵글 드릴(110)이, 예를 들어, 드릴 브래킷(120)에 의해 클럭방향에서, 스핀들(118)에 연결되어 유지되어질 때, 드릴 브레이스 표면(260)은 하우징 표면(258)과 접촉하여 결합한다. 드릴 브레이스 표면(260)은 하우징 표면(258)과 접촉을 통하여 반작용력(F2)을 생성한다. 반작용력(F2)은 드릴 공정 동안에 드릴링 축(A)을 따라 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126)에 전달된 작용력(F1)과 같고 반대 방향이다. 드릴 브레이스 표면(260)은 하우징 표면(260)에 상보적이다. 하나의 예로서, 하우징 표면(258)과 드릴 브레이스 표면(260) 양쪽은 평평하다. 하나의 예로서, 하우징 표면(258)은 바깥 돌출부(an outward projection) 또는 바깥으로 굽어지고(예를 들어, 볼록한(convex), 그리고 드릴 브레이스(260)는 상보적 안쪽 오목부 또는 안쪽으로 굽어져(예를 들어, 오목한(concave)) 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 6, 및 7을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예10과 관련되어 있다. 예9의 주제를 포함하는 예10에서, 드릴 브래킷(120)은 드릴 브레이스(128)에 대해 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126)의 회전을 방지할 수 있는 분할 클램프(130)를 더 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 6 및 7을 참조하면, 하나의 예 구성에서, 분할 클램프(130)는 드릴 브래킷(120)에 대해 클럭방향에서 평평한 앵글 드릴(110)을 유지하고, 그리고 드릴 브래킷(120)에 대해 평평한 앵글 드릴(110)(예를 들어, 하우징(126))의 회전을 방지하기 위하여 육각형 축받이 통(146)과 결합한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3-5, 7 및 8을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예11과 관련되어 있다. 예1-8의 어떤 주제를 포함하는 예11에서, 평평한 앵글 드릴(110)은 하우징(126)을 포함한다. 압력 풋(106)은 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126)을 적어도 부분적으로 수용할 수 있는 오목부(152)를 포함한다. 드릴링 축(A)은 하우징(126) 및 오목부(152)를 통과한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3-5, 7 및 8을 참조하면, 하나의 예 구성에서, 오목부(152)는 하우징(126)의 주변 가장자리 형상(a perimeter edge shape)과 실질적으로 어울리는 주변 형상(a peripheral shape)을 포함한다. 오목부(152)는 하우징(126)의 두께와 실질적으로 같은 깊이를 포함한다. 오목부(152)는 하우징(126)이 오목부(152) 내에 수용되어질 때 평평한 앵글 드릴(110)을 중심에 두고 및/또는 안정화 한다. 드릴 공정 동안에, 하우징(126)은 스핀들(118) 과 같이 오목부(152) 내에 수용되어지고, 평평한 앵글 드릴(110)은 드릴링 축(A)을 따라 작업물(102)로 향하여 선형적으로 이동한다. 압력 풋(106)은 하우징이 오목부(152) 내에 수용되어질 때 드릴 비트(196)가 드릴 비트 구멍(272)을 통하여 연장하도록 오목부(162) 내에서 일치된 드릴 비트 구멍(272)을 포함한다.
하나의 예 구성에서, 압력 풋(106)은 제1 풋 부재(262)(first foot member) 및 제2 풋 부재(second foot member)(264)를 포함한다. 제1 풋 부재(262)는 평평한 앵글 드릴(110)과 마주하는 압력 풋(106)의 부분을 정의한다. 제2 풋 부재(264)는 작업물(102)의 처리(예를 들아, 클램핑 공정 동안에) 동안에 작업물(102)과 접촉하여 마주하는 압력 풋(106)의 부분을 정의한다.
하나의 예 구성에서, 제1 풋 부재(262)는 압력 풋 장착 프레임(pressure foot mounting frame)(266) 및 평평한 앵글 드릴 수용 부재(flat angle drill receiving member)(268)를 포함한다. 압력 풋 장착 프레임(266)은 이행 어셈블리(translation assembly)(182)(예를 들어, 레일(246))에 고정되어 연결되어 있다. 평평한 앵글 드릴 수용 부재(268)는 압력 풋 장착 프레임(266)으로부터 실질적으로 수직으로 연장한다. 평평한 앵글 드릴 수용 부재(268)는 평평한 앵글 드릴(110)(예를 들어, 하우징(126))을 수용하기에 적합한 크기로 된 평평한 앵글 드릴 수용 구멍(270)(예를 들어, 관통 구멍)을 포함한다. 제2 풋 부재(264)는 제1 풋 부재(262), 예를 들어, 평평한 앵글 드릴 수용 부재(268)에 연결되어진다. 제2 풋 부재(264)는 오목부(152)를 정의하도록 제1 풋 부재(262)에 연결될 때 평평한 앵글 드릴 구멍(270)을 부분적으로 둘러싼다. 제2 풋 부재(264)는 드릴 비트 구멍(272)(예를 들어, 관통 구멍)을 포함한다. 드릴 비트 구멍(272)은 하우징(126)이 오목부(152) 내에 수용되어질 때 드릴 비트(196)가 드릴 비트 구멍(272)을 통하여 연장하도록 제2 풋 부재(264) 및 제1 풋 부재(262)가 연결되어질 때 예를 들어, 평평한 앵글 드릴 구멍(270)의 단부와 일치되어 정렬된다.
하나의 예 구성에서, 제2 풋 부재(264)는 단부 부재(end member)(276) 및 캡 부재(cap member)(278)를 포함한다. 캡 부재(276)는 단부 부재(276)에 연결되어진다. 드릴 비트 구멍(272)은 캡 부재(276)를 통하여 배치되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 8, 14, 15, 18 및 19를 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예12와 관련되어 있다. 예1-11의 어떤 주제를 포함하는 예12에서, 장치(100)는 윤활유 원(lubricant source)(186) 및 진공 원(vacuum source)(188)을 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 8, 14, 15, 18 및 19를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 진공 원(188)은 압력 풋(106)에, 예를 들어 드릴 비트 구멍(272)에, 진공 공기유동(a vacuum airflow)을 발생시킬 수 있는 어떤 적절한 기구 또는 장치를 포함한다. 진공 공기유동은 드릴 공정 동안에 생성된 어떤 폐기물을 진공 청소하여 제거한다. 하나의 예로서, 진공 원(188)은 진공 펌프를 포함한다. 진공 원(188)은 예를 들어 로봇(112) 또는 베이스(116)에 위치되어지거나 또는 연결되어진다. 진공 원(188)은 진공 튜브(274)를 통하여 압력 풋(106)에 고정되어 연결되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 8, 14, 15, 18 및 19를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 윤활유 원(186)은 압력 풋(106)에, 예를 들어, 드릴 비트 구멍(272)에, 윤활유(예를 들어, 절삭 윤활유(cutting lubricant))를 배송할 수 있는 어떤 적절한 기구 또는 장치이다. 윤활유는 드릴 비트(196) 및 드릴링 위치(drilling location )(128)에 윤활유를 바른다. 하나의 예로서, 윤활유 원(186)은 윤활유 펌프를 포함한다. 윤활유 원(186)은 베이스(116)에 연결되어 있다. 윤활유 원(186)은 윤활유 튜브(280)(도19)를 통하여 압력 풋(106)에 고정되어 연결되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 8, 14, 15, 18 및 19를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 진공 튜브(274) 및 윤활유 튜브(280)는 진공-윤활유 부착장치(vacuum-lubricant attachment)(282)에 연결되어진다. 진공-윤활유 부착장치(282)는 압력 풋(106)에 윤활유 원(186) 및 진공 원(188)을 고정하여 상호 연결하도록 압력 풋(106)에 연결되어진다. 진공-윤활유 부착장치(282)는 양쪽이 윤활유의 흐름을 제어할 수 있는 윤활유 회로 및 진공 공기유동을 제어할 수 있는 진공 회로를 반영하는 것을 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 및 8을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예13과 관련되어 있다. 예12의 주제를 포함하는 예13에서, 압력 풋(106)은 진공 원(188)과 유체 연통하는 진공 포트(190) 및 윤활유 원(186)과 유체 연통하는 윤활유 포트(192)를 더 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 8, 14, 15, 18 및 19를 참조하면, 하나의 예 구성에서, 진공 포트(190) 및 윤활유 포트(192)는 드릴 공정 동안에 드릴 비트 구멍(272) 내에 위치된 드릴 비트(196)에 진공 공기유동 및/또는 윤활유를 적용하기 위하여 드릴 비트 구멍(272)과 유체 연통되어 있다. 하나의 예 구성에서, 압력 풋(106)은 진공 원(188)과 진공 포트(190) 사이에서 유동하게 상호 연결된 적어도 하나의 진공 채널(282)을 포함한다. 압력 풋은 윤활유 원(186)과 윤활유 포트(192) 사이에서 유동하게 상호 연결된 적어도 하나의 윤활유 채널(284)을 포함한다. 하나의 예로서, 진공-윤활유 부착장치(282)는 진공 채널(284) 및 윤활유 채널(286) 양쪽에 고정되어 연결되어 있다. 진공 채널(284) 및 윤활유 채널(286)은 진공-윤활유 부착장치(282)의 부착 위치에서 진공 포트(190) 및 윤활유 포트(192)까지, 각각, 예를 들어, 드릴 비트 구멍(272) 내에, 압력 풋(106)을 통하여(예를 들어, 기계 가공되어) 연장한다. 하나의 예로서, 진공 채널(284) 및 윤활유 채널(286)은, 각각, 예들 들어, 드릴 비트 구멍(272) 내에서, 제1 풋 부재(262)의 압력 풋 장착 프레임(266)을 통하여 연장되고, 그리고 진공 포트(190) 및 윤활유 포트(192)로 제2 풋 부재(264)의 단부 부재(276) 및 캡 부재(278)를 통하여 연장한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3-5를 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예14와 관련되어 있다. 예1-13의 어떤 주제를 포함하는 예14에서, 클램프(108)는 G-형상으로 된 프레임(122)을 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도2-5를 참조하면, G-형상을 가진 프레임(122)은 장치(100)에 의해 처리되고 있는 작업물(102)에 (예를 들어, 개선된) 접근을 제공한다. 하나의 예로서, 프레임(122)의 G-형상의 위로 향한 부분은 장애물(150)을 피하여 클램프(108)가 작업물(102)(예를 들어, 표면(200))과 접촉할 수 있게 한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3-5를 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예15와 관련되어 있다. 예14의 주제를 포함하는 예15에서, 프레임(122)은 제1 단부(162) 및 제2 단부(164)를 포함하는 베이스 부재(168), 베이스 부재(168)의 제1 단부(162)로부터 실질적으로 수직으로 연장하는 제1 아암 부재(first arm member)(170), 베이스 부재(168)의 제2 단부(164)로부터 실질적으로 수직으로 연장하는 제2 아암 부재(second arm member)(172), 제2 아암 부재(172)로부터 실질적으로 수직이고 베이스 부재(168)에 실질적으로 평행하게 연장하는 연장부재(174), 및 연장부재(174)의 단부에서 죠오(166)를 포함한다. 죠오(166)는 압력 풋(106) 과 일치하여 정려되어 평평한 앵글 드릴(110)과 마주본다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도2-5를 참조하면, 하나의 예로서, 죠오(166)는 클램핑 공정 동안에 작업물(102)(예를 들어, 작업물(102)의 표면(200)과 접촉한다. 하나의 예 구현에서, 죠오(166)의 말단 단부(terminal end)(202)는 끝 부분(a tip)을 포함한다(예를 들어, 한 지점에서 종료한다). 장애물(150)(예를 들어, 근접한 드릴링 위치(proximate drilling location)(148)는 연장부재(174)에 의해 장애물(150) 및/또는 표면(200)으로부터 벗어나 이격되어 있는 프레임(122)의 제2 아암 부재(172)에 의해 클램핑 공정(예를 들어, 죠오(166)에 의해 표면(200)과 접촉한다) 동안에 회피되어진다. 하나의 예로서, 그리고 도 5에 가장 잘 예시된 것처럼, 장애물(150)은 표면(200)으로부터 연장하는 플랜지를 포함한다. 프레임(122)은 죠오(166)가 작업물(102)(예를 들어, 표면(200)) 과 접촉하도록 장애물(150)을 치운다. 하나의 예로서, 장애물(150)은 표면(200)에 배치된 다수의 이격된 보강 리브를 포함한다. 죠오(166)의 끝 부분(202)은 죠오(166)가 작업물(102)(예를 들어, 표면(200))과 접촉하도록 장애물(150)(예를 들어, 인접하는 보강 리브 사이에 적합하다)을 정리한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도2-4를 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예16과 관련되어 있다. 예1-15의 어떤 주제를 포함하는 예16에서, 장치(100)는 로봇(112) 및 로봇(112)에 연결된 공구 교환 장치(tool changer)(114)를 포함한다. 단부 작동장치(104)는 공구 교환 장치(114)에 연결되어 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도2를 참조하면, 로봇(112)은 드릴 공정 동안에 작업물(102)에 대해 단부 작동장치(104)를 위치시키기 위하여 3개 축 이상에서 프로그램 가능하고, 그리고 재프로그램 가능하게 제어되고 있는 단부 작동장치(104)의 어떤 다목적 조종 장치를 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도2-4를 참조하면, 공구 교환 장치(114)는 하나의 단부 작동장치에서 다른 단부 작동장치 또는 다른 주변 공구로 변경하고 로봇(112)에 단부 작동장치를 연결할 수 있는 어떤 적절한 로봇 공구 교환 장치를 포함한다. 하나의 예로서, 단부 작동장치(104)는 공구 교환 장치(114)에 기계적으로 연결되고, 공구 교환 장하다(114)에 전기적으로 연결되고, 공구 교환 장하다(114)에 유압적으로 연결되고, 공구 교환 장하다(114)에 공압적으로 연결되고 및/또는 진공으로 연결되어진다. 하나의 예 구성에서, 베이스(116)는 공구 교환 장하다(114)에 연결되어진다. 하나의 예로서, 그리고 도 4에 가장 잘 예시된 것처럼, 공구 교환 장하다(114)는 하나 이상의 이음장치(fittings)(예를 들어, 기계적, 전기적, 유압적, 공압적, 및/또는 진공 이음장치 및/또는 회로)를 포함하는 공구 교환 장하다 커플링(216)을 포함하고, 그리고 베이스(116)는 공구 교환 장하다(114)에 베이스(116)를 연결할 수 있는 하나 이상의 대응하는 이음장치를 포함하는 베이스 커플링(218)을 포함한다. 단부 작동장치(104)는 공구 교환 장하다(114)에 대해 회전 가능하게 이동할 수 있다. 하나의 예로서, 베이스(116)는 공구 교환 장하다(114)에 대해 다수의 회전 위치들에 회전 가능하게 연결되거나 또는 회전 가능하게 이동할 수 있다. 잠금장치(도시되지 않은), 예를 들어, 장부 맞춤 핀(a dowel pin)이 공구 교환 장하다(114)에 대해 요구된 회전 방향에서 단부 작동장치(104)(예를 들어, 베이스(116))를 유지하기 위하여 사용되어진다. 하나의 특정, 비-제한 예로서, 공구 교환 장하다(114)는 노스캐롤라이나 27539, 에이펙서, 굳월쓰 드라이브 1031의 ATI 인더스트리얼 오토메이션(ATI Industrial Automation, 1031 Goodworth Dr., Apex, North Carolina 27539)으로부터 상업적으로 이용할 수 있는 로봇 신속-교체 공구 교환 장하다 어셈블리를 포함한다.
예를 들어 도 1 및 3-7을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예17과 관련되어 있다. 예17은 단부 작동장치(104)의 스핀들(118)에 평평한 앵글 드릴(110)을 연결하기 위한 드릴 브래킷(120)에 관한 것이다. 평평한 앵글 드릴(110)은 하우징(126), 하우징(126)에 연결된 육각형 축받이 통(146), 및 하우징(126)을 통과하는 드릴링 축(A)을 포함한다. 드릴 브래킷(120)은 드릴 공정 동안에 드릴링 축(A)을 따라 평평한 앵글 드릴(110)에 전달할 수 있는 작용력(F1)과 같고 반대방향인 반작용력(F2)을 생성할 수 있는 드릴 브레이스(128), 그리고 드릴 브레이스(128)에 대해 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126)의 회전을 방지할 수 있는 분할 클램프(130)를 포함한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 6 및 7을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예18과 관련되어 있다. 예17의 주제를 포함하는 예18에서, 분할 클램프(130)는 제1 아치형 클램핑 표면(first arcuate clamping surface)(134)을 포함하는 제1 브래킷 부재(132), 제2 아치형 클램핑 표면(second arcuate clamping surface)(138)을 포함하는 제2 브래킷 부재(136), 및 평평한 앵글 드릴(130)의 하우징(126)에 연결된 육각형 축받이 통(146)을 수용할 수 있는 육각형 내부 표면(144) 및 실린더형 외부 표면(142)을 포함하는 부싱(bushing)(140)을 포함한다. 제1 브래킷 부재(132) 및 제2 브래킷 부재(136)는 제1 아치형 클램핑 표면(134) 및 제2 아치형 클램핑 표면(138) 사이에 부싱(140)의 실린더형 외부 표면(142)을 회전적으로 제한할 수 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 6, 7 및 20을 참조하면, 하나의 예 구성에서, 제1 브래킷 부재(132)는 환형 구멍(도면들에 보이지 않음)을 형성하기 위하여 제1 아치형 클램핑 표면(134) 및 제2 아치형 클램핑 표면(138) 을 일치시키도록 제2 브래킷 부재(136)에 연결되어진다. 부싱(140)은 육각형 축받이 통(146)을 수용하여 환형 구멍 내에서 위치되어진다(제1 아치형 클램핑 표면(134) 및 제2 아치형 클램핑 표면(138)에 대향된 내에서). 제1 브래킷 부재(132) 및 제2 브래킷 부재(136)는 클럭방향에서 제1 아치형 클램핑 표면(134) 및 제2 아치형 클램핑 표면(138) 사이에서 부싱(예를 들어, 실린더형 외부 표면(142))을 압축(예를 들어, 마찰을 유지)하도록 함께 팽팽하게 조여진다.
드릴 공정 동안에, 드릴링 축(A)은 드릴 비트(196)가 회전 축(A)에 대해 적절한 회전 위치에 위치되어 유지되어지도록 단부 작동장치(104)(예를 들어, 회전 축(A))에 대해 적절한(예를 들어, 공지되고 반복할 수 있는) 회전(예를 들어, 각) 위치(에를 들어, 클럭방향)에서 위치되어 유지되어지는 것이 요구되어진다. 그래서 평평한 앵글 드릴(110)은 드릴링 축(A)이 단부 작동장치(104)에 대해 적절한 위치에 있도록 드릴 브래킷(120) 및 스핀들(118)에 대해 특별한 회전 위치에 회전하여 위치되어(예를 들어, 클럭되어)는 것이 필요하다. 그러나 어떤 구성들(예를 들어, 상업적으로 이동 가능한 구성들)에서, 육각형 축받이 통(146)은 하우징(126)에 대해 다양한 일관성 없는 회전 방향들에서 하우징(126)에 고정되어진다(납땜되어진다). 하나의 예로서, 하우징(126)에 대한 육각형 축받이 통(146)의 회전 방향은 +/-6도 만큼 변한다. 부싱(140)에 하우징(126)의 연결(예를 들어, 부싱(140)의 육각형 내부 표면(144) 내에 하우징의 육각형 축받이 통(146)의 수용에 의해)은 적절한 회전 위치(예를 들어, 클럭방향)에서 분할 클램프(130)(예를 들어, 제1 아치형 클램핑 표면(134) 및 제2 아치형 클램핑 표면(138) 사이) 내에 부싱(140)을 유지하기 전에 드릴 브래킷(120) 및 스핀들(118)에 대해 평평한 앵글 드릴(110)(예를 들어, 하우징(126))의 무한 회전(예를 들어, 각) 위치 잡이 하는 것(예를 들어, 클럭하는(clocking))것을 허용한다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 6, 7, 10 및 11을 참조하면, 하나의 예 구성에서, 드릴 브래킷(120)은 스핀들(118)에 고정되어 연결되어진다. 그래서 드릴링 축(A)을 따라 이행 플랫폼(182)(예를 들어, 스핀들 구동 기구(124)를 통하여)에 대해 스핀들(118)의 선형 이동은 드릴링 축(A)을 따라 이행 플랫폼(182)에 대해 드릴 브래킷(120) 및 평평한 앵글 드릴(110)의 선형운동으로 바꾼다.
하나의 예로서, 드릴 브래킷(120)은 제3 브래킷 부재(288)를 포함한다. 제3 브래킷 부재(288)는 제1 브래킷 부재(132) 및 제2 브래킷 부재(136)에 연결되어진다. 제3 브래킷 부재(288)는 스핀들(118)에 연결되어진다. 하나의 예로서, 제3 브래킷 부재(288)는 스핀들 장착 플레이트(spindle mounting plate)(254)에 고정되어 연결되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도5-7을 참조하면, 이 단락은 본 발명의 예19와 관련되어 있다. 예17의 주제를 포함하는 예19에서, 드릴 브레이스(128)는 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126)과 접촉하고 있다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도3, 4, 6, 7, 10 및 11을 참조하면, 하나의 예 구성에서, 드릴 브레이스(128)는 제1 브래킷 부재(132) 및 제2 브래킷 부재(136)에 연결되어 있다. 하나의 예로서, 드릴 브레이스(128)는 드릴 공정 동안에 드릴링 축(A)을 따라 평평한 앵글 드릴(110)에 전달된 작용력(F1)과 같고 반대 방향인 반작용력(F2)을 생성하도록 하우징 표면(258)과 접촉하고 있는 드릴 브레이스 표면(26)을 가진 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126) 위에 직접적으로 위치되어진다.
일반적으로 도 1 및 구체적으로 예를 들어 도 4, 18 및 19를 참조하면, 이 단락은 예1-19의 어떤 주제를 포함하는 본 발명의 예와 관련되어 있다. 하나의 예 구성에서, 장치(100)는 이미지 센서(imaging sensor)(290)를 포함한다. 이미지 센서(290)는 압력 풋(106)에 고정되어 연결되어 드릴링 축(A)(예를 들어, 압력 풋(106)과 함께) 이행 플랫폼(182)에 대해 선형적으로 이동한다. 이미지 센서(290)는 작업물(102), 표면(198), 및/또는 드릴링 위치(148)를 모니터 및/또는 위치되어지기에 적합 어떤 이미지 시스템 또는 장치를 포함한다. 하나의 예로서, 이미지 센서(290)는 카메라(292) 및/또는 레이저 위치 잡이(예를 들어, 정렬) 센서(294)를 포함한다.
일반적으로 도 1-8 및 10-19를 참조하면, 단부 작동장치(104)는 다양한 연결 체결요소, 장착 브래킷, 및/또는 스핀들(118), 이행 풀랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 클램프(108), 베이스(116), 스핀들 드라이 기구(124), 및 클램프 구동 기구(184)를 서로 및/또는 함께 연결하기 위한 유사한 하드웨어를 포함한다. 그런 체결요소, 브래킷, 및/또는 하드웨어는 도면에 예시되어지고 본 발명에서 특별하게 확인되어 있지 않다. 그런 체결요소, 브래킷, 및/또는 하드웨어는 본 발명 및/또는 첨부된 도면에서 특별하게 확인되어 있지 않다.
관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 스핀들(118), 이행 풀랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 클램프(108), 베이스(116), 스핀들 구동 기구(124) 및 클램프 구동 기구(184)는 본 발명의 범위에 영향을 주는 것 없이 기재 및/또는 예시된 것들에 더 많은 구성요소, 더 작은 구성요소, 및/또는 다른 구성요소를 포함한다는 것을 인식할 것이다.
예를 들어 도 9를 참조하면, 이 단락은 이 단락은 본 발명의 예20과 관련되어 있다. 예20은 단부 작동장치(104)를 사용하여 드릴링 축(A)을 따라 작업물(102)의 제한된 영역(confined area)(154)에서 드릴링 위치(148)를 처리하기 위한 방법(500)에 관한 것이다. 방법(500)은 단부 작동장치(104)의 클램프(108)와 단부 작동장치(104)의 압력 풋(106)(블록(204)) 사이에서 작업물(102)의 드릴링 위치(148)(블록(202)) 및 작업물(102)을 클램핑하는 것에 대해 단부 작동장치(104) 위치 잡이를 포함한다. 압력 풋(106)은 압력 풋(106)에 대해 클램프(108)를 이동 가능하게 지지한다. 방법(500)은 단부 작동장치의 평평한 앵글 드릴(110)을 갖는 작업물(102)을 드릴링하는 것을 더 포함한다(블록(206)).
예를 들어 도 9를 참조하면, 이 단락은 이 단락은 본 발명의 예21과 관련되어 있다. 예20의 주제를 포함하는 예21에서, 클램프(108) 및 압력 풋(106) 사이에서 작업물(102)을 클램핑하는 것은 제1 방향에서 작업물(102)로 향하여 편향된 클램프(108)를 가지고 작업물(102)과 접촉시키는 것에 의해 작업물(102)에 작용력(F3)을 가하는 것 (블록(208)), 그리고 제1 방향에 대향하는 제2 방향에서 작업물(102)로 향하여 편향된 압력 풋(106)을 가지고 작업물(102)을 접촉시키는 것에 의해 작업물(102)에 작용력(F3)과 같고 방향이 반대인 반작용력(F4)을 가하는 것(블록(210))을 포함한다.
예를 들어 도 9를 참조하면, 이 단락은 이 단락은 본 발명의 예22와 관련되어 있다. 예21의 주제를 포함하는 예22에서, 방법(500)은 제1아암 부재(172)에 연결된 연장부재(174)를 사용하여 장애물(154)로부터 프레임(122)의 제2 아암 부재(172)를 이격시키는 것에 의해 작업물(102) 위에 작용력(F3)을 가할 때 클램프(108)의 프레임(122)을 가지고 드릴링 위치(148)에 근접한 장애물(150)을 피하는 것을 더 포함한다(블록(212)).
일반적으로 도 9를 참조하면, 이 단락은 이 단락은 본 발명의 예23과 관련되어 있다. 예21-22의 어떤 주제를 포함하는 예23에서, 클램프(108)와 압력 풋(106) 사이에서 작업물(102)을 클램핑하는 것은 드릴링 축(A)을 따라 힘(F5)을 가지고, 압력 풋(106)을 편향시키고, 클램프(108)를 지지하는 것을 더 포함한다(블록(214)). 힘(F5)은 단부 작동장치(104)의 스핀들(118), 단부 작동장치(104)의 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 단부 작동장치(104)의 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력에 직접적으로 반대 방향으로 있다. 클램프(108)와 압력 풋(106) 사이에서 작업물(102)을 클램핑하는 것은 힘(F6)을 가지고 작업물(102)로 향하여 클램프(108)를 편향시키는 것을 더 포함한다(블록(216)). 힘(F6)은 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력의 크기(Mg)및 힘(F5)의 크기(M5)사이의 차이의 절대값보다 더 큰 크기(M6)를 가지고 있다. 크기(M6)및 크기(M5)사이의 차이는 힘(F4)의 크기(M4)와 같다.
일반적으로 도 9를 참조하면, 이 단락은 이 단락은 본 발명의 예24와 관련되어 있다. 예23의 주제를 포함하는 예24에서, 크기(M5)는 크기(Mg)보다 더 크다.
일반적으로 도 9를 참조하면, 이 단락은 이 단락은 본 발명의 예25와 관련되어 있다. 예23의 주제를 포함하는 예25에서, 크기(M5)는 크기(Mg)보다 더 작다.
일반적으로 도 9를 참조하면, 이 단락은 이 단락은 본 발명의 예26과 관련되어 있다. 예20-25의 어떤 주제를 포함하는 예26에서, 방법(500)은 평평한 앵글 드릴(110)을 가지고 제한된 영역(154)에 접근시키고, 그리고 드릴링 위치(148)와 평평한 앵글 드릴(110)의 드릴링 축(A)을 일치시키는 것을 더 포함한다(블록(218)).
일반적으로 도 9를 참조하면, 이 단락은 이 단락은 본 발명의 예27과 관련되어 있다. 예20-26의 어떤 주제를 포함하는 예27에서, 방법(500)은 단부 작동장치(104)의 드릴 브레이스(128)에 의해 생성된 반작용력(F2)을 가지고, 드릴링 위치(148)의 처리 동안에 드릴링 축(A)을 따라 평평한 앵글 드릴(110)에 전달된 대향하는 작용력(F1)을 더 포함한다. 반작용력(F2)은 작용력(F1)에 대해 크기가 같고 방향이 반대이다(블록(222)).
본 발명의 예들은 도 21에 도시된 항공기 제조 및 서비스 방법(1100) 및 도 22에 도시된 항공기(1102)의 내용으로 기재되어진다. 예비 생산동안에, 예시적인 방법(1100)은 항공기(1102)의 사양 및 설계 블록(specification and design block)(1104) 및 자재조달 블록(material procurement block )(1106)을 포함한다. 생산 동안에, 항공기(1102)의 구성요소 및 하위 조립체 제조 블록(component and subassembly manufacturing block)(1108) 및 시스템 통합 블록(system integration block)(1110)이 생긴다. 그 후에, 항공기(1102)는 서비스 상태 블록(in service block)(1114)에 놓이게 인증 및 인도 블록(certification and delivery block)(1112)을 통과한다. 서비스 상태에 있는 동안에, 항공기(1102)는 일상적인 유지보수 및 점검 블록(routine maintenance and service block)(1116)이 계획되어 있다. 일상적 유지보수 및 점검은 항공기(1102)의 하나 이상의 시스템들의 수정(modification), 구조변경(reconfiguration), 개조(refurbishment) 등을 포함한다.
항공기의 제조 및 서비스 방법(1100)의 각 공정들은 시스템 통합자, 제3자, 및/또는 운용자, 예를 들어, 고객에 의해 실행되어진다. 이 설명의 목적을 위해, 시스템 통합자는 제한 없이 많은 항공기 제조업자 및 주요 시스템 하도급업자를 포함하고; 제3자는 제한 없이 많은 판매업자, 하도급업자, 그리고 공급자를 포함하고; 그리고 운용자는 항공회사, 리스회사, 군용업체, 서비스 기관 등을 포함한다.
도 22에 도시된 것처럼, 예시적인 방법에 의해 생산된 항공기는 다수의 고-레벨 시스템(1120) 및 인테리어(interior)(1122)를 가진 기체(airframe)(1118)를 포함한다. 고-레벨 시스템(1120)은 하나 이상의 추진 시스템(propulsion system)(1124), 전기 시스템(electrical system)(1126), 유압 시스템(hydraulic system)(1128), 및 환경 시스템(environmental system)(1130)을 포함한다. 많은 다른 시스템이 포함되어질 수 있다. 항공우주산업의 예기 도시되어 있을지라도, 여기에 개시된 원리들은 자동차 산업과 같은 다른 산업분야에 적용되어진다. 따라서 항공기(1102)에 부가하여, 여기에 개시된 원리들은 다른 운송수단, 예를 들어, 육상 운송수단, 해상 운송수단, 우주선 등에 적용할 수 있다.
여기에 도시되거나 또는 기재된 장치 및 방법들은 하나 이상의 제조 및 서비스 방법(1110)의 단계 동안에 사용되어진다. 예를 들어, 구성요소 및 하위 조립체 어셈블리 제조(1100)에 대응하는 구성요소 또는 하위 조립체들은 항공기(1102)가 서비스 상태에 있는 동안에 생산된 구성요소 또는 하위 조립체들과 유사한 방법으로 조립되거나 또는 제조되어진다. 또한, 장치, 방법, 또는 그것의 조합의 하나 이상의 예들은 생산 단계(1108) 및 단계(11100) 동안에 사용되어지고, 실질적으로 항공기(1102)의 비용을 감소시키거나 또는 항공기(1102)의 어셈블리를 신속하게 한다. 유사하게, 장치 또는 방법의 실현, 또는 그것의 조합의 하나 이상의 예들은 항공기(1102)가 서비스 상태, 예를 들어, 유지보수 및 점검 단계 블록(1116)에 있는 동안에, 예를 들어, 제한 없이, 사용되어진다.
여기에 기재된 장치 및 방법들의 다른 예들은 다양한 구성요소, 특징, 및 기능성들을 포함한다. 여기에 기재된 장치 및 방법들의 다양한 예들은 어떤 조합으로 여기에 기재된 장치 및 방법들의 어떤 다른 예들의 어떤 구성요소, 특징, 및 기능성을 포함하고, 모든 그런 가능성들은 본 발명의 사상 및 법위에 있는 것으로 고려되어진다.
여기에 제시된 예들의 많은 수정들은 본 발명이 앞의 설명 및 관련 도면들에 나타난 가르침의 혜택을 가지는 것에 적용하는 것을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 생각나게 할 것이다.
따라서 본 발명은 나타난 특정 예들로 제한되는 것이 아니고, 그리고 수정 및 다른 예들이 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되어 있는 것으로 의도되어 있는 으로 이해되어진다. 또한, 앞의 설명 및 관련 도면들이 구성요소 및/또는 기능들의 어떤 예시적인 조합의 내용으로 본 발명의 예들을 기재하고 있을지라도, 구성요소 및/또는 기능들의 다른 조합들이 첨부된 청구항들의 범위로부터 이탈하는 것 없이 대안적인 구현들에 의해 제공된다는 것이 인정되어져야 한다.
100: 장치
102: 작업물
104: 단부 작동장치
106: 압력 풋
108: 클램프
110: 평평한 앵글 드릴
112: 로봇
114: 공구 교환 장치
116: 베이스
118: 스핀들
122: 프레임
126: 하우징
130: 분할 클램프
150: 장애물
154: 제한된 영역
182: 이행 플랫폼
196: 드릴 비트
198: 표면
A: 드릴링 축

Claims (15)

  1. 드릴링 축(A)을 따라 작업물(102)을 처리하기 위한 장치(100)에 있어서,
    상기 장치(100)는 단부 작동장치(104)를 포함하고,
    상기 단부 작동장치(104)는,
    압력 풋(106),
    드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 선형적으로 이동 가능한 클램프(108), 및
    드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 선형적으로 이동 가능한 평평한앵글 드릴(110)을 포함하는 장치(100).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단부 작동장치(104)는,
    베이스(116),
    드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 선형적으로 이동 가능한 스핀들(118), 및 스핀들(118)에 대해 고정되어 클럭방향에서 평평한 앵글 드릴(110)을 유지하고 드릴링 축(A)을 따라 평평한 앵글 드릴(110)을 받치도록 구성되어 있는 드릴 브래킷을 더 포함하고,
    평평한 앵글 드릴(110)은 스핀들(118)과 작동 가능하게 구성되어져 있는 장치(100).
  3. 제 2 항에 있어서,
    단부 작동장치(104)는 드릴링 축(A)을 따라 베이스(116)에 대해 선형적으로 이동 가능한 이행 플랫폼(182)을 더 포함하고, 스핀들(118)은 드릴링 축(A)을 따라 이행 풀랫폼(182)에 대해 선형적으로 이동 가능하고, 그리고 압력 풋(106)은 이행 플랫폼(182)에 대 고정되어 있는 장치(100).
  4. 제 3 항에 있어서,
    단부 작동장치(104)는 드릴링 축(A)을 따라 이행 플랫폼(182)에 대해 스핀들(118)을 선형적으로 이동시키는 스핀들 구동 기구(124), 및
    드릴링 축(A)을 따라 압력 풋(106)에 대해 클램프(108)를 선형적으로 이동시키는 클램프 구동 기구(184)를 더 포함하는 장치(100).
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    단부 작동장치(104)는 드릴링 축(A)을 따라 힘(F5)으로 압력 풋(106)을 편향시킬 수 있는 평형추(176)를 더 포함하고, 그리고 힘(F5)은 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력에 직접적으로 대향하고 있는 장치(100).
  6. 제 5 항에 있어서,
    단부 작동장치(104)는 힘(F6)으로 작업물(102)로 향하여 클램프(108)를 편향시킬 수 있고, 힘(F6)은 힘(F5)의 크기(M5)와 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력의 크기(Mg)사이의 차이의 절대값보다 더 큰 크기(M6)를 가지고 있는 장치(100).
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    평평한 앵글 드릴(110)은 하우징(126)을 포함하고,
    드릴링 축(A)은 하우징(126)을 통과하고,
    드릴 브래킷(120)은 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126)과 접촉하는 드릴 브레이스(128)를 포함하고, 그리고 드릴 브레이스(128)는 드릴링 공정 동안에 드릴링 축(A)을 따라 편평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126)으로 전달된 작용력(F1)과 같고 반대 반향인 반작용력(F2)을 생성하는 장치(100).
  8. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    드릴 브래킷(120)은 드릴 브레이스(128)에 대해 회전을 방지할 수 있는 분할 클램프(130)를 더 포함하는 장치(100).
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    평평한 앵글 드릴(110)은 하우징(126)을 포함하고,
    압력 풋(106)은 평평한 앵글 드릴(110)의 하우징(126)을 적어도 부분적으로 수용할 수 있는 오목부(152)를 포함하고, 그리고
    드릴링 축(A)은 하우징(126) 및 오목부(152)를 통과하는 장치(100).
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    클램프(108)는 G-형상인 프레임(122)을 포함하는 장치(100).
  11. 제 10 항에 있어서,
    프레임(122)은,
    제1 단부(162) 및 제2 단부(164)를 포함하는 베이스 부재(168),
    베이스 부재(168)의 제1 단부(162)로부터 실질적으로 수직으로 연장하는 제1 아암 부재(170),
    베이스 부재(168)의 제2 단부로부터 실질적으로 수직으로 연장하는 제2 아암 부재(172),
    제2 아암 부재(172)로부터 실질적으로 수직으로 연장하고 베이스 부재(168)에 실질적으로 평행한 연장부재(174), 및
    연장부재(174)의 단부에 죠오(166)를 포함하고,
    죠오(166)는 압력 풋(106)과 일치되어 평평한 앵글 드릴(110)과 대면하고 있는 장치(100).
  12. 단부 작동장치(104)를 사용하여 드릴링 축(A)을 따라 작업물(102)의 제한된 영역(154)에서 드릴링 위치(148)를 처리하기 위한 방법(500)에서,
    상기 방법(500)은,
    작업물(102)의 드릴링 위치(148)에 대해 단부 작동장치(104)를 위치시키고,
    압력 풋(106)이 압력 풋(106)에 대해 클램프(108)를 이동 가능하게 지지하고, 단부 작동장치(104)의 클램프(108)와 단부 작동장치(104)의 압력 풋(106) 사이에 작업물(102)을 클램핑하고, 및
    단부 작동장치(104)의 평평한 앵글 드릴(110)로 작업물(102)을 드릴링하는 것을 포함하는 방법(500).
  13. 제 12 항에 있어서,
    클램프(108)와 압력 풋(106) 사이에 작업물(102)을 클램핑하는 것은,
    제1 방향에서 작업물(102)로 향하여 편향된 클램프(108)로 작업물(102)을 접촉시키는 것에 의해 작업물(102)에 작용력(F3)을 가하는 것, 및
    제1 방향에 대향하는 제2 방향에서 작업물(102)로 향하여 편향된 압력 풋(106)으로 작업물(102)을 접촉시키는 것에 의해 작업물(102)에 작용력(F3)과 같고 반대 방형인 반작용력(F4)을 가하는 것을 포함하는 방법(500).
  14. 제 13 항에 있어서,
    제2 아암 부재(172)에 연결된 연장부재(174)를 사용하여 장애물(150)로부터 프레임(122)의 제2 아암 부재(172)를 이격시키는 것에 의해 작업물(102)에 작용력(F3)을 가할 때 클램프(108)의 프레임(122)으로 드릴링 위치(148)에 근접한 장애물(150)을 피하는 것을 더 포함하는 방법(500).
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    클램프(108)와 압력 풋(106) 사이에 작업물(102)을 클램핑하는 것은,
    힘(F5)은 단부 작동장치(104)의 스핀들(118), 단부 작동장치(104)의 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 단부 작동장치(104)의 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력에 직접적으로 대향하고 있고, 드릴링 축(A)을 따라 힘(F5)으로 클램프(108)를 지지하는 압력 풋(106)을 편향시키고, 및
    힘(F6)은 스핀들(118), 이행 플랫폼(182), 압력 풋(106), 드릴 브래킷(120), 평평한 앵글 드릴(110), 및 클램프(108)의 무게 합에 대응하는 중력의 크기(Mg)와 힘(F5)의 크기(M5)의 차이의 절대값보다 더 큰 크기(M6)를 가지고, 그리고 크기(M6)와 크기(M5)사이의 차이는 힘(F4)의 크기(M4)와 같고, 힘(F6)으로 작업물(102)로 향하여 클램프(108)를 편향시키는 것을 더 포함하고 있는 방법(500).















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