KR20170140261A - 표면 처리를 위한 장치 - Google Patents

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로날드 나드러
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페로보틱스 컴플라이언트 로봇 테크놀로지 게엠베하
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Abstract

본 발명은 작업편의 표면(200a)을 가공하기 위한 장치(100)에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면, 이 장치(100)는 프레임(160) 및 롤러 캐리어(401)를 포함하는데, 롤러 캐리어(401) 상에서 제1롤러(101)가 회전가능하게 지지되며, 롤러 캐리어(401)가 제1방향(x)을 따라 움직일 수 있는 방식으로 상기 프레임(160) 상에 지지된다. 이 장치(100)는 상기 프레임(160) 상에 지지되는 적어도 하나의 제2롤러(103), 및 상기 적어도 두 개의 롤러들(101, 103) 주위를 따라 안내되고, 및 그 장력으로 인해 최종 벨트 힘(102)이 상기 롤러 캐리어(401)에 작용하는 벨트(102)를 포함한다. 이 장치(100)는 또한 상기 제1방향(x)으로 상기 프레임(160)과 상기 제1롤러(101) 사이에 조정 가능한 액츄에이터 힘(FA)이 작용하는 방식으로 상기 프레임(160) 및 상기 롤러 캐리어(401)와 기계적으로 결합하는 액츄에이터(302)를 포함한다. 이 벨트(102)는 상기 액츄에이터(302)의 목표 편향의 경우에 있어서 상기 롤러 캐리어(401)에 작용하는 최종 벨트 힘(FB, FB')이 대략 상기 제1방향(x)에 직각인 제2방향(y)으로 작용하는 방식으로, 제2 롤러(103)를 이용해 또는 상기 제2롤러(103)와 추가 롤러들(101a, 101b, 121a, 121b, 105)을 이용해, 안내된다.

Description

표면 처리를 위한 장치{DEVICE FOR MACHINING SURFACES}
본 발명은 작업편들의 표면들의 자동화된 연마 가공 또는 평활화를 위한, 예를 들어 작업편 표면들을 갈기 위한 장치에 관한 것이다.
소규모 생산에 있어서 표면들의 마감은 대부분의 경우들에 있어서 여전히 수작업으로 수행된다. 이는 많은 시간이 걸리고 능숙한 작업자에 의해 수행되어야만 한다. 마감된 표면에 대해 높은 품질이 요구될수록, 이러한 처리 단계는 더욱 복잡해진다. 차량 본넷의 표면이 이러한 예인데, 이러한 표면에 대해 요구되는 품질은 상대적으로 높다. (핸드) 연마기를 이용한 수동 작업이 아니고서는 작은 규모로 이와 같은 표면 품질을 생성하기 위한 적당한 해결책이 없다. 알려진 자동 그라인더들의 연마 결과들은 종종 적합하지 않고, 그 조정에 많은 시간을 할애해야 하며, 또한 최종 마감 표면이 고르지 못하게 되는 것을 막으려면 런-인(run-in) 및 런-아웃(run-out) 영역들을 보통 길게 해야 한다. 이러한 고르지 못함은 연마 벨트의 진동 또는 접촉력의 통제의 지연 때문에 생긴다. 접촉력은 연마 벨트가 작업편 표면 상에 작용하는 힘이다. 일본 공개 특허 JP S63-089263은 적절한 베어링을 이용하여 접촉력을 제어하는 장치를 기술하고 있다. 그러나, 연마기의 높은 관성 질량 때문에, - 관성으로 인해 불가피하게 상기에서 설명된 현상으로 이어지게 된다.
이에, 본 발명의 기본적인 목적은 개선된 품질을 가지고, 정교한 연마 또는 연마 작업들이 부분적으로 혹은 완전히 자동화되어 수행되는 것을 가능하게 해주는 장치를 제공하는 데 있다.
상기 언급한 목적은, 예를 들어 청구항 제1항에 따른 장치를 통해, 또는 청구항 제9항에 따른 방법을 통해, 그리고 청구항 제12항에 따른 시스템을 통해 달성될 수 있다. 다양한 실시예들 및 추가적인 개선들은 종속항들의 주제이다.
이하, 작업편의 표면을 처리하기 위한 장치가 기술되어 있다. 일 실시예에 따르면, 이 장치는 프레임, 및 제1롤러를 회전가능하게 지지하며 그 자체는 제1방향(x)을 따라 미끄러질 수 있게 프레임 상에 지지되는 롤러 캐리어를 포함한다. 이 장치는 프레임 상에 지지되는 적어도 하나의 제2롤러, 및 두 개의 롤러들 주위로 안내되며 그 장력은 롤러 캐리어 상에 작용하는 벨트 힘으로 귀결되는 벨트를 포함한다. 이 장치는 조정가능한 액츄에이터 힘이 제1방향을 따라 프레임과 제1롤러 사이에 인가되는 방식으로 프레임과 롤러 캐리어에 기계적으로 결합되는 액츄에이터를 더 포함한다. 롤러 캐리어에 작용하는 최종 벨트 힘이 대략 제1방향에 직각인 제2방향으로, 액츄에이터의 원하는 편향에서 작용하도록, 벨트는 제2롤러의 도움으로 - 또는 제2롤러 및 추가의 롤러들의 도움으로- 안내된다.
나아가, 작업편을 표면 가공하기 위한 방법이 기술되어 있다. 이 방법의 일 실시예에 따르면, 프레임, 제1롤러를 회전 가능하게 지지하고 그 자체는 제1방향을 따라 미끄러질 수 있게 프레임 상에 지지되는 롤러 캐리어, 프레임과 롤러 캐리어와 기계적으로 결합되는 액츄에이터, 및 적어도 제1롤러 주위로 안내되며 최종 벨트 힘을 롤러 캐리어에 가하는 벨트를 포함하는 장치가 이용된다. 이로써, 이 방법은 제1롤러에 작업편을 위치시키고, 제1롤러와 작업편 사이의 접촉력을 측정하고, 프레임과 제1롤러 사이에 작용하는 힘을 조정함으로써 제1롤러와 작업편 사이의 접촉력을 조정하는 것을 포함한다. 작업편을 위치시키는 동안, 액츄에이터의 편향이 그 원하는 편향에 대응되도록 장치에 대해 작업편을 위치시킨다. 원하는 편향에서, 롤러 캐리어에 작용하는 최종 벨트 힘은 대략 제1방향에 직각인 제2방향으로 작용한다. 이로써 액츄에이터 상의 벨트 힘의 반동 효과는 이론상 제로로 줄일 수 있다.
나아가, 작업편을 로봇-지원 표면 가공하기 위한 시스템이 기술되어 있다. 일 실시예에 따르면, 이 시스템은 가공 장치, 및 가공 장치에 대해 작업편을 위치시키기 위한 조종기를 포함한다. 이는 프레임, 및 제1롤러를 회전 가능하게 지지하고 제1방향을 따라 프레임 상에 미끄러질 수 있게 지지되는 롤러 캐리어를 포함한다. 이 가공 장치는 프레임 상에 지지되는 적어도 하나의 제2롤러, 및 적어도 두 개의 롤러들 주위로 안내되며 그 자체의 장력으로 인해 최종 벨트 힘을 롤러 캐리어에 작용하는 벨트를 포함한다. 가공 장치는 조정가능한 액츄에이터 힘이 제1방향을 따라 프레임과 제1롤러 사이에 작용하도록 프레임과 롤러 캐리어에 기계적으로 결합되는 액츄에이터를 더 포함한다. 액츄에이터의 원하는 편향에서, 롤러 캐리어에 작용하는 최종 벨트 힘이 대략 제1방향에 직각인 제2방향으로 작용하도록, 벨트는 제2롤러의 도움으로 -또는 제2롤러 및 추가의 롤러들의 도움으로- 안내된다.
본 발명은 도면들에 도시된 예들을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 도면들은 반드시 일정한 비율은 아니며, 본 발명은 도시된 측면들에 한정되지 아니한다. 대신 본 발명의 바탕이 되는 원리들을 묘사하는 데 주안점을 두었다.
도 1은 조종기의 도움으로 작업편과 연마 벨트 사이의 접촉력이 생성되는, 벨트 연마 장치를 나타낸다.
도 2는 벨트 연마 장치의 제1롤러의 탄성 베어링을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트 연마 장치를 나타낸다.
도 3은 제1롤러가 롤러 세트로 보강된, 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트 연마 장치를 나타낸다.
도 4는 작동점 안(도 4a 및 도 4c) 및 작동점 밖(도 4b)의 롤러들에 작용하는 힘들을 더 잘 보여주기 위한 도 3에 따른 장치의 상세도를 나타낸다.
도 5는 연마 벨트의 최종 장력과 작업편과 연마 장치 사이의 접촉력이 대략 서로 직각인 다른 실시예를 나타낸다.
도 6a는 롤러들에 작용하는 힘들을 더 잘 보여주기 위해 도 5에 따른 장치의 상세도들 나타내며 도 6b는 도 6a에 대한 다른 대안을 나타낸다.
도 7은 도 3의 예에 대한 다른 대안으로서 다른 실시예를 나타낸다.
도 8은 작업편이 아닌 연마 장치가 조종기에 의해 안내되는 변형을 나타낸다.
도 9는 벨트 힘들과 액츄에이터 힘을 분리하기 위한 다른 예를 나타낸다.
도 10은 도시된 실시예들에 따른 장치에서 접촉력의 제어에 관한 블록도를 나타낸다.
도면들에서, 유사한 참조부호들은 각각 동일한 또는 유사한 의미를 갖는 동일한 또는 유사한 구성요소들을 지시한다.
여기서 기술되는 본 발명의 예들은 벨트 연마 장치(100)와 관련하여 기술될 것이다. 본 발명의 다른 응용들, 예를 들어, 표면 코팅 또는 표면 광택을 위한 응용들 또한 가능하다.
기술적이고 광학적으로 높은 품질의 표면들의 마감은 생산에 있어 매우 높은 정도의 정밀도를 요한다. 처리 기간 동안 작업편 표면(200a)의 상태가 변한다는 사실에 의해, 요구되는 정밀도를 고수하는 것은 더더욱 어렵다. 따라서, 표면들의 마감은, 특히 소규모인 경우, 많은 분야들에서 대부분 수작업으로 이루어진다. 도 1에는 알려진 연마 장치(100)의 일 예가 도시되어 있다. 연마 장치(100)는 고정되어 있고, 적어도 두 개의 롤러들(101, 103) 위에서 안내 되는 회전 연마 벨트(102)를 가진다. 본 예에서, 벨트는 시계 방향으로 회전한다고 가정한다. 연마 벨트(102)는 장력 요소(105, 장력 롤러)에 의해 팽팽해지는데, 이것은 선형으로 이동가능한 적절한 베어링(130, 예를 들어 미끄럼 베어링)에 의해 지지된다. 이러한 구성요소들(롤러들(101 및 103), 장력 요소(105))은 하나 또는 그 이상의 캐리어들(401, 402, 403) 에 의해 프레임(160, 머신 베드 또는 하우징부)과 연결된다.
가공을 위하여, 작업편(200)의 가공될 표면(200a)은 연마 벨트(102)가 움직이는 동안 제1롤러(101)의 영역에서 연마 벨트(102)에 대하여 압박된다. 필요한 접촉력(FK, 연마력)은, 예를 들어 수동으로 또는 작업편을 잡고 있는 조종기(150)의 도움으로 조정될 수 있다. 조종기(150)는, 예를 들어, (6의 자유도를 가지는) 표준 산업 로봇일 수 있다. 그러나, 이와 달리, 다른 수동 또는 기계식 작동 클램핑 및 / 또는 프레싱 장치들이 조종기로서 사용될 수 있다. 접촉력(FK)으로 인하여, 작업 표면(200a)과 연마 벨트(102) 사이에 마찰이 발생하여 재료를 마모시키게 된다. 처리 결과에 영향을 주는 주요 인자들은 이하에서 접촉 압력으로 지칭되는, 표면적(즉, 연마 벨트(102)와 작업편의 표면(200a)이 닿는 접촉 표면 면적) 당 접촉력(FK), 및 연마 벨트(102)의 회전 속력을 포함한다. 작업편과 연마 벨트(102) 사이의 접촉 표면 면적이 연마 작업 동안에 보통 크게 변하지 않기 때문에, 접촉 압력과 접촉력(FK)은 사실상 비례한다. 모서리들 및 가장자리 영역에서, 접촉력(즉, 원하는 값)은 더 작아진 접촉 표면으로 인하여 줄어들 수 있다.
균일한 연마 결과를 위하여, 가공 프로세스 전체를 통하여 접촉력(FK)의 적절한 조정(즉, 제어)이 바람직하다. 알려진 자동화된 연마 장치들에서 일반적으로 "경직된(rigid)" 조종기에 의한 힘 제어는, 특히 연마 벨트 위에 작업편(200)을 두는 경우, 어려운 것으로 증명되었다. 일반적으로, 접촉력(FK)에서 일시적인 외란들(즉, 힘의 피크들)은 종래의 제어 수단으로 보상하기가 매우 어렵다. 이는 보통 조종기(150)의 움직이는 부품들의 관성 및 액츄에이터들의 한계들(최소 데드 타임, 최대 힘 또는 토크, 등)에 따른 결과이다. 불충분한 힘 제어는 채터 마크들(chatter marks)을 가지는 불균일한 연마 패턴들로 귀결된다. 채터 마크들은 접촉력(FK)의 불충분한 제어에 기인한 표면의 고르지 못함이다. (일시적으로) 더 높은 접촉력(FK)이 작용하는 영역들에, 더욱 큰 재료 마모에 의해 작업편 표면(200a)에 공동들(cavities)이 생긴다. 일시적으로 더 낮은 접촉력(FK)이 퍼져 있는 지점들에, 재료가 더 적게 제거되어 높은 곳이 남는다. 능숙한 작업자는 수작업으로 연마를 할 때 이러한 부정확함들을 보상할 수 있다. 특히, 조종기(150)의 도움으로, 작업편 표면(200a)이 연마 벨트(102)에 자동으로 놓일 때, 이러한 부정확함들은 보상되기가 쉽지 않다. 조종기(150)의 높은 관성 때문에, 지배적인 연마 상황에 대한 조정은 많은 시간 지연을 수반한다. 덧붙여, 조종기(150)는 사전에 정의된 원하는 위치 주변에서 가변적으로 진동하고, 이는 고르지 못한 연마 패턴을 가져올 수 있다.
조종기를 이용하여 작업편(200)을 움직이는 대신, 작업편(200)을 고정시키고 연마기를 움직이게 하는 것 또한 가능하다. 이러한 경우에 있어서, 연마력이 제어되는 액츄에이터는 연마기에 결합되어, 연마기가 (고정된) 작업편에 대하여 압박하게 된다. 이러한 경우에 있어서도, 연마기의 질량과 그에 따른 관성이, 상대적으로 크다는 문제가 있고, 이로써 상기에서 서술한 변형들에서도 동일한 문제가 존재한다.
도 2에 도시된 예에서, 작업편(200)이 조종기(150)에 고정되어 위치된다. 하지만, 조종기(150)는 오직 단순한 위치 제어만을 필요로 하고, 접촉력 제어는 - 이하에서 서술될 바와 같이 - 연마기(100)에 구현된다. 따라서, 상대적으로 저렴한 조종기들(예를 들어, 산업 로봇들)이 이용될 수 있고, 이는 작업편을 원하는 위치에서 잡아 원하는 궤적을 따라 이동시킬 수 있다. 특히, 조종기의 관절들에 비싼 힘 또는 토크 센서들이 필요하지 않다. 힘 제어에 이용되는 액츄에이터(302)는 낮은 마찰 및 수동적 컴플라이언스(passive compliance)를 가지는 액츄에이터와 같이, 본 실시예에서의 단순한 선형 액츄에이터일 수 있다. 예를 들어, 전기식의 직접 구동(기어들 없이)뿐만 아니라, 공기압 실린더들, 공기압 근육들, 공기 풀무들 또한 가능하다. 본 예에서는, 공기압 실린더가 액츄에이터(302)로서 이용된다.
액츄에이터(302)는 연마기(100) 전체에 작용하는 것이 아니라, 작동 중에 작업편에 대하여 압박하는 연마기(100)의 롤러들(즉, 롤러(101))에만 작용한다. 롤러(101)는 프레임(160, 선형 가이드(140)) 상에 (롤러 캐리어(401)를 통해) 선형으로 미끄러질 수 있도록 지지된다. 액츄에이터(302)는 롤러 캐리어(401)와 프레임(160) 사이에서 작동한다. 본 예에서, 액츄에이터는 롤러 캐리어(401) 및 프레임(160)에 견고하게 연결된 추가의 캐리어(404) 상에 지지된다. 액츄에이터(302)의 제어에 따라, 액츄에이터 힘(FA)은 선형 가이드(140)의 이동 방향(x-방향)을 따라 작동하는 롤러(101)에 가해진다. 제1롤러(101)(및 롤러 캐리어(401))의 비교적 작은 질량 때문에, 액츄에이터(302) 상에 낮은 관성력만 발생한다.
이 외에도, 도 2에 도시된 연마 장치는 도 1의 이전 예에 따른 연마 장치와 동일한 구조를 가진다. 제2롤러(103)는 (롤러) 캐리어(403)를 통해 프레임(160)에 미끄러지지 않도록 장착된다. 이러한 맥락에서, 미끄러지지 않는다는 것은 예를 들어, 연마 벨트에 적절한 장력을 설정하기 위하여, 롤러(103)의 위치를 변경할 수 없다는 것을 의미하는 것은 아니다. 하지만, 장치의 작동 중(예를 들어, 연마 프로세스 중)에는, 롤러(103)의 위치가 변경되지 않는다. 롤러(103)는 구동되는(모터(104)) 반면, 롤러(101)는 오직 편향 롤러로서의 역할만 한다. 연마 벨트(102)는 롤러들(101 및 103) 모두의 주위로 안내된다. 도 1의 예에서와 같이, 연마 벨트의 바이어스 장력을 조정하기 위한 장력 장치가 마련될 수 있다. 예를 들어, 장력 장치는 벨트(102) 상에 위치하여 연마 벨트(102)가 팽팽해지도록 연마 벨트(102)에 대략 직각으로 움직일 수 있는 하나 또는 그 이상의 인장 롤러들(105)을 포함할 수 있다. 본 예에서, 인장 롤러들(105)은 프레임(160)에 결국 견고하게 연결되는 롤러 캐리어(402) 상에 선형 가이드(130)에 의해 장착된다. 초기 장력은 예를 들어 롤러 캐리어(402)와 인장 롤러(또는 인장 롤러들, 105) 사이에 작용하는 스프링에 의해 생성될 수 있다.
연마 벨트(102)에 작용하는 힘들은 도 2와 같이 벨트 힘(FB1, 벨트(102)의 상부(102a)에서의 힘), 및 벨트 힘(FB2, 벨트(102)의 하부(102b)에서의 힘)으로 지시되며, 두 힘들(FB1 및 FB2) 각각은 x-방향의 힘 성분들(FB1,x 및 FB2,x) 및 y-방향의 힘 성분들(FB1,y 및 FB2,y)을 포함한다. y 방향으로 롤러(101)에 작용하는 최종 벨트 힘(FB,y)(즉, FB,y = FB1,y + FB2,y)은 선형 가이드(140) 및 장력 장치에 의해 흡수된다. 그러나, x 방향으로 롤러(101)에 작용하는 최종 벨트 힘(FB,x)(즉, FB,x = FB1,x + FB2,x)은 액츄에이터(302)에 작용하고 이로써 액츄에이터 힘(FA)에 대하여 거스른다. 접촉력(FK)에 대해, 정지된 경우,
FK = FA + FB,x (1)
이 작용한다. 이는 접촉력(FK)을 제어할 때 최종 벨트 힘(FB,x)이 반드시 고려되어야 함을 의미한다. 이를 위하여, 벨트 힘(FB,x)을 알아야 한다. 이는 측정되거나(예를 들어, 장력 장치 내의 힘 센서(force sensor) 및 모터의 구동 토크를 이용), 또는 수학적 모델의 도움으로 추정될 수 있다. 그런데, 연마 벨트를 올바르게 편향시킴으로써, 접촉력(FK)에 대한 벨트 힘들(FB1, FB2)의 영향은 줄어들 수 있다(이상적인 경우, 제거됨). 다시 말해서, 액츄에이터 힘(FA), 및 액츄에이터(302)의 작동 방향(x-방향)으로의 최종 벨트 힘(FB,X)은 분리된다. 연마 벨트(102)의 적절한 편향의 예가 도 3에 도시되어 있다.
도 3에 도시된 예는 도 2의 이전의 예에 근본적으로 대응하는데, 편향 롤러(101)에 더하여, 두 개의 다른 편향 롤러들(101a 및 101b)은 롤러 캐리어(401) 상에 배치된다. 나아가, 프레임(160) 상에 미끄러지지 못하게 장착되는 두 개의 추가 편향 롤러들(121a, 121b)이 마련된다. 롤러들(101, 101a 및 101b)을 가지는 롤러 캐리어(401)는 이전 예에서와 같이 선형 가이드(140)에 의해 프레임(160)에 지지되는데, 이때 선형 가이드는 수평 방향(x 방향)으로 롤러 캐리어(401)의 이동을 허용하고 그 밖의 자유도는 차단한다. 편향 롤러들(101a 및 101b)과 편향 롤러들(121a 및 121b)은 -액츄에이터(302)의 명목상 편향 x0(목표 변위)에서- 롤러 캐리어(401) 상에 작용하는 최종 벨트 힘(FB')이 액츄에이터 힘(FA)에 (적어도 대략) 직각을 이룰 수 있도록 배치된다. 다시 말하면, 최종 벨트 힘(FB')의 x-성분들(FB,x')은 대략 제로이며, 선형 가이드(140)는 액츄에이터(302)로부터 롤러 캐리어(401)로 x-방향으로의 힘의 전달만을 허용한다. 이전 예에서와 같이, 최종 벨트 힘(FB')은 벨트(102)의 상부(102a) 벨트 힘(FB1')과 벨트(102)의 하부(102b) 벨트 힘(FB2')의 합과 같다(FB'= FB1'+ FB2'). 액츄에이터(302)의 편향 x가 명목상의 편향 x0에 대응할 때, 이는 작동점 x = x0라고 지칭된다.
도 4는 (예를 들어, 도 3으로부터) 롤러 캐리어(401)에 작용하는 힘들을 구체적으로 나타낸다. 도 4a는 작동점에서 액츄에이터의 변위 x = x0를 나타낸다. 도 4c는 작동점에서 모든 힘들이 무효화되고 롤러 캐리어(401)에 어떠한 토크도 작용하지 않도록 액츄에이터 힘(FA)가 정확히 롤러 캐리어(401)의 중심에 작용하는, 도 4a의 변형을 나타낸다. 액츄에이터의 변위가 x ≠ x0일 때, 벨트 힘(FB')의 x-성분(FB,x')은 더 이상 제로가 아니지만, 대신 FB,x'= ｜FB'｜sin(φ)이고, 여기서 φ는 y-방향에 대한 힘 벡터(FB')의 각도 편향이다. 이는 3도의 각도 편향에서, 대략 5%의 최종 벨트 힘(FB')이 x-방향으로 액츄에이터(302)에 대해 방해력(disturbing force)으로서 반응할 것임을 의미한다. 연마기를 설계할 때, 작동 중 각도 편향(φ)이 작아서 이러한 방해력을 무시할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 맥락에서, 액츄에이터(302)에 의해 가해진 힘(FA)(및 그에 따른 접촉력(FK))(만) 조정됨에 주의해야 한다. 연마 작동 중 액츄에이터(302)의 실제 편향(x)은 작업편(200)의 위치에 좌우되고, 이것은 결국 조종기(150)에 의해 설정된다. 그러나, 조종기는 위치 제어되어, 액츄에이터 편향(x)을 편향 각(φ)이 제로가 되는, 원하는 작동점(x0)에 대응하도록 위치시킬 수 있다.
도 4a 및 도 4b에는, 롤러 캐리어(401) 상에 지지된 롤러들(101, 101a, 101b)에 작용하는 관련된 힘들이 한 번 더 상세하게 도시되어 있다. 명확하게 하기 위해, 연마 벨트(102) 및 작업편(200) 뿐만 아니라, x 방향으로 미끄러질 수 있게 지지된 롤러들(101, 101a 및 101b)만 도시되어 있다. 서로에 대한 롤러들(101, 101a 및 101b)의 회전축들의 위치는 고정되어 작업 중에 변하지 않는다. 액츄에이터 힘(FA) 및 접촉력(FK)은 롤러들 상에 x-방향으로 작용한다 (다른 방향들의 액츄에이터 힘 및 접촉력들은 선형 가이드(140)에 의해 흡수된다). 도 4a에서, 액츄에이터 편향(x)은 작동점(x0)에 대응하고, 그 결과 롤러들(101a 및 101b)에 작용하는 벨트 힘들(FB1'및 FB2')은 수직 방향으로 향하여 수평 방향(x-방향)으로의 성분은 없다. 따라서, 액츄에이터 힘(FA) 및 최종 벨트 힘(FB0'= FB1'+ FB2')은 분리된다. 이는 벨트 힘들(FB1'및 FB2')이 액츄에이터(302) 상에 작용하지 않음을 의미한다. 도 4b에는, 작업편이 작동점을 벗어나 이동하는, 즉, 액츄에이터 편향이 x0와 같지 않아서 결국 롤러들(101a 및 101b)에 작용하는 벨트 힘들(FB1'및 FB2')이 더 이상 수직방향으로 (배타적으로) 향하지 않고 대신 y-방향에 대해 각도(φ)만큼 기울어지는 상황이 도시되어 있다. 이는 -이미 언급한 바와 같이- 최종 벨트 힘(FB')이 x-방향 성분을 가지는, 즉, FB,x'= | FB'| sin(φ)의 결과를 가진다. 이러한 힘 성분(FB,x')은 액츄에이터에 반응하여 힘 제어에 의해 보상되거나 또는 벨트 힘 성분(FB,x')의 양에 제어 오차가 발생한다. 작업편이 조종기(150)에 의해 안내되고 위치되는 한, 작업편은 항상 작동점에 위치할 것이고 이에 따라 액츄에이터 힘(FA) 및 롤러(101)에 작용하는 벨트 힘들(FB1', FB2')이 분리될 것임이 보장될 수 있다. 여기서, 액츄에이터(302)는 연마 장치 전체가 아닌, 편향 롤러들(101, 101a, 101b)을 수용하는 롤러 캐리어(401)에만 작용하는 것임을 다시 한번 언급한다. 도 4c의 변형으로, 액츄에이터 힘은 장력들(FB1', FB2') 및 마찰력(FR)이 서로 상쇄되도록 정확히 중심(C)에서 만난다. 유사하게, 접촉력(FK) 및 액츄에이터 힘(FA)은 서로 상쇄된다. 사실, 각각의 힘들(FB1', FB2', 및 FR)이 만나는 지점과 중심(C) 사이의 "레버"는 항상 같고, 작용되는 토크가 없다 (즉, 모든 토크의 합이 제로이다). 따라서, 엑츄에이터 상에 작용하는- 잠재적으로 방해하는- 토크 부하는 없다.
도 5는 액츄에이터 힘(FA) 및 벨트 힘들(FB1, FB2)을 분리하기에 적절한, 연마 장치(100)의 다른 실시예를 나타낸다. 본질적으로, 연마 장치(100)는 도 4에 도시된 이전 예와 같은 방식으로 구성된다. 그러나, 롤러 캐리어(401)의 선형 가이드(140) 및 액츄에이터(302)는 도 4의 예와 비교하여 90도 만큼 회전되어 있다. 이를 위하여, 프레임(160)은 롤러 캐리어(401)가 (선형 가이드(140)에 의해) 회전가능하게 지지되는 아암(arm, 402)을 포함한다. 액츄에이터(302)는 프레임(160)의 아암(402)과 롤러 캐리어(401) 사이에서 수직 방향(x-방향)으로 작동한다. 또한, 좌표계도 이전의 예를 기준으로 90도 만큼 회전됨으로써, 이전의 예와 같이, 액츄에이터(302)의 작동 방향은 x-방향이다. 본 실시예에 있어서, 추가의 편향 롤러들은 반드시 필요하지는 않다. 연마 벨트(102)는 편향 롤러(101) 및 (모터(104)에 의해 구동되는) 롤러(103) 주위로만 안내된다. 이전의 예들과 같이, 인장 롤러(105)를 가지는 장력 장치는 연마 벨트(102)에 필요한 장력을 제공한다.
미끄러질 수 있게 지지된 편향 롤러에 작용하는 벨트 힘들은 FB1(상부 벨트에서의 힘) 및 FB2(하부 벨트에서의 힘)으로 지정된다. x-방향으로의 힘 성분들(FB1,x 및 FB2,x)은 적어도 부분적으로 서로 보상되어 (FB1,x > 0 및 FB2,x <0), x-방향으로의 최종 힘 성분(FB1,x + FB2,x)은 무시할 수 있을 정도로 작다. 연마 장치의 적절한 설계로, 최종 힘(FB1,x + FB2,x)은 제로가 되어, 액츄에이터(302)에 작용하는 벨트 힘들(FB1 및 FB2)의 반동 효과는 없다. 도 6a는 도 5의 상황에 대응하는데, 이때 연마 벨트는 (y-축을 기준으로) 편향 롤러(101)를 향해 각도(φ2)로 및 각도(φ1)로 멀리 진행한다(시계 방향 회전). 상부 벨트 힘의 x-방향 힘 성분(FB1)은 |FB1 |·sin(φ1)이고, 하부 벨트 힘의 x-방향 힘 성분(FB2)은 -| FB2 |·sin(φ2)와 같다. 연마 장치의 적절한 설계로, 최종 벨트 힘은 x-방향으로 사라지고 (| FB1 |·sin(φ1) -| FB2 |·sin(φ2)), 액츄에이터(302)에 반동하는 효과는 없다 (예를 들어, φ1 = φ2이고, | FB1 | = | FB2 |이기 때문에). 도 6b의 변형된 예에서, 프레임(160)에 고정적으로 장착된, 두 개의 편향 롤러들(121a 및 121b)은 각도들(φ1 및 φ2)이 제로와 같고 이로써 벨트가 롤러(101)에 대해 수평으로 진행하는 것을 보장한다. 따라서, 이러한 경우에 있어서 작업편 및 이에 따라 액츄에이터(302)가 작동점(x = x0)에 있다면, x 방향의 최종 벨트 힘들은 제로이다. 하지만, 이전의 예(도 3)를 참조하여 설명한 바와 같이, 이는 조종기(150)를 이용하여 설정된다.
도 7a 및 7b는 도 3의 예와 유사하게 구성되는 또 다른 실시예들을 나타낸다. 도 7a의 예에서, 두 개의 롤러들(101a 및 101b)은 액츄에이터(302)가 작용하는 롤러 캐리어(401) 상에 마련된다. 벨트(102)는 액츄에이터(302)의 작동 방향에 실질적으로 수직하는 두 개의 롤러들(101a, 101b) 상으로 지나간다. 작업편(200)은 롤러들(101a, 101b) 사이에서 가공(예를 들어, 연마 또는 광택)되며; 벨트는 작업편(200)의 윤곽에 맞게 조정될 수 있다. 이 외에는, 도 7a의 예는 도 3의 실시예와 동일하게 구성된다. 반복을 피하기 위하여, 도 3과 관련된 설명들을 참조한다. 도 7b에 도시된 대안은 앞선 도 7a의 예에 실질적으로 대응하고, 유일한 차이라면 캐리어(401')에 롤러들이 배치되지 않는다는 것이다. 대신, 캐리어(401')(미끄러지는 운반 캐리지)는 벨트가 액츄에이터(302)의 유효한 방향에 실질적인 직각으로 미끄러지는 미끄럼 표면(101c)을 가진다. 두 가지 예들에서, 벨트(102)는 액츄에이터(302)의 작동 방향에 실질적으로 수직하게, 작동점에서 진행한다. 벨트 힘들(FB1', FB2')은 액츄에이터(302)에 반동 효과를 가지지 않는다는 의미에서, 액츄에이터 힘(FA) 및 접촉력(반동력, FK(FK = -FA))은 이에 벨트 힘들(FB1', FB2')로부터 분리된다.
이전의 실시예들과는 달리, 도 8에 따른 실시예에서는 , 조종기(150)에 의해 안내되는 것은 작업편이 아니라 연마기이다. 이로써 프레임(160)(참고로, 예를 들어도 도 3)은 조종기(150)의 일부이거나 및/또는 그것에 (도구 중심점(Tool Center Point, TCP)에 단단히 부착된다. 작업편(200)은 단단한 바닥(미도시)에 배치될 수 있다. 도 3의 예와 유사하게, 두 개의 추가 편향 롤러들(101a 및 101b)은 편향 롤러(101) 옆의 롤러 캐리어(401)에 배치된다. 나아가, 두 개의 추가 편향 롤러들(105 및 103)이 마련되어 롤러 캐리어들(402 및 403)에 의해 조종기(150)(프레임(160)) 상에 지지된다. 도 3의 예에서와 같이, 롤러(103)는 모터(104)에 의해 구동될 수 있다. 또한, 모터(104)(명확히 도시하지는 않음)는 캐리어(402) 상에 장착될 수도 있다. 롤러 캐리어(402) 상의 롤러(105)는 인장 롤러로서 설계될 수 있다. 또는, 벨트(102)를 팽팽하게 하기 위한 인장부는 모터에 통합될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 롤러(105)는 단순한 편향 롤러일 수 있다.
도 3의 예와 유사하게, 롤러들(101, 101a 및 101b)을 가지고 있는 롤러 캐리어(401)는 조종기 상에 미끄러질 수 있게 지지되고, 이로써 다른 자유도를 차단하면서 x-방향으로 롤러 캐리어(401)를 이동시킬 수 있게 된다. 캐리어(404) 또한 조종기(150) 상에 지지된다. 액츄에이터(302)는 캐리어(404) 상에 배치되어 롤러 캐리어(401)에 작용한다. 이전의 예들과 달리, 도 8에는 연마 벨트가 사용되지 않고 단순 벨트가 사용된다. 도구의 역할을 하는, 연마 휠(101')(또는 다른 회전 도구)이 전방 롤러(101)에 연결된다. 이전의 예에서와 같이, 액츄에이터의 작동점에서 (액츄에이터 편향 x = x0) 벨트는 액츄에이터의 작동 방향과 실질적으로 수직하게 진행함으로써, 벨트 힘들(FB1', FB2')은 액츄에이터 힘으로부터 분리되어 액츄에이터(302)에 가해지는 벨트 힘들(FB1', FB2')의 반동력은 없다.
도 9는 두 개의 롤러들(101, 101a)이 신장된 롤러 캐리어(401)의 마주보는 끝단들에 배치되는 다른 예를 보여준다. 롤러 캐리어는 프레임(160) 상에 미끄러질 수 있게 배치된다(도 3 참조, 도 9에는 미도시). 두 개의 추가 롤러들(103 및 105)은 또한 프레임(캐리어들 403 및 402) 상에 지지되고, 여기서 롤러(105)는 모터(도 3 참조, 도 9에는 미도시)에 의해 구동될 수 있고 다른 롤러(103)는 순환 벨트(102)를 팽팽하게 만드는 인장부(tensioning unit)의 일부일 수 있다. 또는, 인장부는 또한 구동(롤러(103))에 통합될 수 있다. 미끄러질 수 있는 롤러 캐리어(401)(미끄럼 운반 캐리지)는 롤러들(103 및 105) 사이에 배치되고; 롤러들(101, 103, 101a, 105) 주위를 진행하는 벨트는, 단면도에 있어서, 대략 볼록한 사변형의 형태를 이룬다. 도면에 기초하면, 롤러 캐리어(401) 상에 작용하는 벨트 힘들은 액츄에이터(302)의 작동 방향으로 서로 상쇄되고, 롤러 캐리어(401) 상에 작용하는 액츄에이터(302)에 어떠한 반동 효과도 주지 않는다는 것이 명백하다. 액츄에이터는 힘(FA)으로 롤러 캐리어(401)를 압박하고, 이로써 작업편 상에 롤러(101)를 가압한다. 접촉력(FK, 반동력)은 액츄에이터 힘(FA, FK = -FA)에 대응한다.
도 9에 따르면, 작업편은 조종기(150)에 의해 안내되어 위치됨으로써, 액츄에이터(302)의 편향(x)이 정의된 작동점(x0)에 놓이게 된다. 액츄에이터(302)는 순수하게 힘-조절되도록 동작하고; 그 위치는 (위치 제어) 조종기(150)에 의해 결정된다. (예를 들어, 작업편의 형태와 위치적 오차로 인한 또는 조종기(150)의 제한된 위치 정밀도로 인한) 작동점으로부터의 작은 편향들은 벨트 힘들 및 장치의 기하학적 형태에 있어서 중요한 변화를 가져오지는 않으므로, 연마력은 힘이 조절된 액츄에이터(302)에 의해 항상 설정 가능할 수 있다.
도 10은 작업편(200)과 편향 롤러(101) 상의 연마 벨트(102) 사이에서 접촉력(FK)를 제어하기 위한 제어 회로의 일 예를 나타낸다. 액츄에이터 힘(FA) 및 액츄에이터의 작동 방향(x-방향)으로의 최종 벨트 힘(FB,x) 사이의 완전한 분리로, 액츄에이터 힘(FA)과 접촉력(FK)은 그 크기가 같고, 반대로 향하는, 즉, -FK = FA이다. 최종 벨트 힘의 일부(FB)는 액츄에이터(302)에 거꾸로 작용하고, 접촉력의 크기는 액츄에이터 힘(FA)과 액츄에이터의 작동 방향으로의 최종 벨트 힘(FB,X)의 합, 즉 -FK = FA + FB,x이 될 것이다.
힘 측정(부하 유닛(303))은 액츄에이터(302)에 통합 또는 결합되는 힘 센서를 통해 직접 이루어질 수 있다. 그러나, 공기압 액츄에이터의 경우에 있어서, 액츄에이터(302)의 편향(x)을 고려하여, 공기압 액츄에이터에서의 압력(p)을 통해 간접적으로 측정될 수도 있다. 즉, 액츄에이터 힘(FA(p, x))은 액츄에이터(예를 들어, 공기압 피스톤)에서의 압력(p)과 액츄에이터의 편향(x)의 함수이다. 측정된 액츄에이터 힘(FA)으로부터 구해진, 접촉력에 대한 측정 값 (FK,m)이 결정될 수 있다. 최종 벨트 힘(FB)과 액츄에이터 힘(FA)을 분리함으로써, FK,m = -FA(p, x)이 적용된다. 액츄에이터 힘(FA)과 액츄에이터(320)의 작동 방향으로의 최종 벨트 힘(FB,x) 사이에 완전한 분리가 이루어지지 않으면, 접촉력을 측정할 때 최종 벨트 힘의 추정 또는 별도의 측정이 고려될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 측정된 값에 FK,m = -FA(p, x) -FB,x이 적용된다. 접촉력에 대한 측정 값(FK,m) 및 대응하는 기준 값(FK,s)으로부터, 제어 오류(FE)가 계산될 수 있고 (FE = FK,s -FK,m), 이는 입력 측의 제어부(301)에 제공된다. 제어부(301)는 예를 들어, P 컨트롤러, PI 컨트롤러 또는 PID 컨트롤러일 수 있다. 하지만, 다른 형태의 컨트롤러들 또한 이용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 작업편의 표면(200a)을 가공하기 위한 장치(100)에 있어서,
    프레임(160);
    제1롤러(101)를 회전가능하도록 지지하며, 제1방향(x)을 따라 미끄러질 수 있게 상기 프레임(160) 상에 지지되는 롤러 캐리어(401);
    상기 프레임(160) 상에 지지되는 제2롤러(103);
    상기 두 개의 롤러들(101, 103) 주위를 따라 안내되고, 및 그 장력으로 인해 최종 벨트 힘(FB, FB')이 상기 롤러 캐리어에 작용하는 벨트(102); 및
    상기 제1방향(x)을 따라 상기 프레임(160)과 상기 제1롤러(101) 사이에 조정 가능한 액츄에이터 힘(FA)이 작용하도록 상기 프레임(160) 및 상기 롤러 캐리어(401)와 기계적으로 결합하는 액츄에이터(302)를 포함하고,
    이때 상기 작동하는 액츄에이터(302)의 원하는 편향에서 상기 롤러 캐리어(401)에 작용하는 최종 벨트 힘(FB, FB')이 대략 상기 제1방향(x)에 수직하는 제2방향(y)이 되도록, 상기 벨트가 제2 롤러(103)의 도움으로 또는 상기 제2롤러(103)와 추가 롤러들의 도움으로 안내되는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1롤러(101)와 작업편(200) 사이의, 또는 상기 제1롤러(101)와 연결된 회전 도구(101')와 상기 작업편(200) 사이의 접촉력(FK)을 직접 또는 간접적으로 측정하기 위한 힘 측정 장치, 및
    상기 접촉력(FK)이 미리 결정될 수 있는 원하는 값(FK,S)에 대응하도록 상기 액츄에이터 힘(FA)을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액츄에이터(302)는 공기압 선형 액츄에이터이고, 상기 힘-측정 장치는 상기 공기압 선형 액츄에이터에서의 공기 압력(p)을 측정하기 위한 압력 센서를 포함하는 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1롤러(101)는 회전 축에 대해 회전 가능한 상기 롤러 캐리어(401) 상에 지지되고, 상기 롤러 캐리어(401)는 상기 프레임(160)에 대해 상기 제1 방향(x)을 따라 선형 가이드(140)에 의해 미끄러질 수 있는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 엑츄에이터(302)의 원하는 편향에서 - 상기 벨트(102)가 상기 제1 방향에 대략 직각으로 상기 롤러 지지대(401)를 향해 그리고 상기 롤러 지지대(401)로부터 작동하는 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1롤러(101)는 상기 롤러 캐리어(401)의 제1단에 장착되고, 추가의 롤러(101a)는 상기 롤러 캐리어(401)의 상기 제1단과 마주보는 제2단에 장착되며,
    상기 제1 방향으로의 상기 롤러 지지대(401)의 상기 최종 벨트 힘이 제로 또는 무시할 수 있게 작도록 상기 벨트(102)는, 상기 액츄에이터(302)의 명목상 편향(x0)에서, 상기 제1롤러(101)와 추가 롤러 주위에서 대칭적으로 안내되는 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 캐리어(401)는 상기 벨트(102)를 편향시키기 위한 편향 롤러들(101a, 101b)을 가지고,
    상기 액츄에이터(302)의 명목상 편향(x0)에서 상기 벨트가 상기 제1방향에 직각인 제2방향(y)으로 상기 롤러 캐리어(401)를 향해 그리고 상기 롤러 캐리어(401)로부터 작동하도록, 상기 편향 롤러들(101a, 101b)이 배치되는 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벨트(102)의 장력을 조절하기 위한 인장 롤러(105)를 더 포함하는 장치.
  9. 장치(100)를 이용해 작업편(200)을 표면 가공하기 위한 방법에 있어서,
    상기 장치(100)는
    프레임(160),
    제1롤러(101)를 회전가능하게 지지하며, 제1방향(x)을 따라 미끄러질 수 있게 상기 프레임(160) 상에 지지 되는 롤러 캐리어(401),
    상기 프레임(160) 및 상기 롤러 캐리어(401)와 기계적으로 연결되는 액츄에이터(302), 및
    적어도 상기 제1롤러(101) 주위에서 안내되고 또한 상기 롤러 캐리어(401) 상에 최종 벨트 힘(FB, FB')을 가하는 벨트(102)를 포함하고,
    상기 방법은:
    상기 제1롤러(101) 상에 상기 작업편(200)을 위치시키고;
    상기 제1롤러(191)와 상기 작업편(200) 사이에서 접촉력(FK)을 측정하고;
    상기 프레임(160)과 상기 액츄에이터(302) 사이에 작용하는 힘을 조절함으로써 상기 제1롤러(101)와 상기 작업편(200) 사이의 접촉력(FK)을 설정하는 것을 포함하고, 상기 작업편(200)을 위치시킬 때, 상기 롤러 캐리어(401)에 작용하는 상기 최종 벨트 힘(FB, FB')이 상기 제1방향(x)에 직각인 대략 제2 방향(y)으로 작용하게 되는 원하는 편향에 상기 액츄에이터(302)의 편향이 대응하도록 상기 장치(100)에 대하여 위치되는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액츄에이터에 작용하는 상기 최종 벨트 힘(FB, FB')의 반동 효과는 상기 원하는 편향에서 대략 제로인 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 공기압 선형 액츄에이터이고, 접촉력(FK)을 측정하는 것은 상기 공기압 선형 액츄에이터에서 상기 압력(p)를 측정하는 것을 포함하는 방법.
  12. 작업편을 로봇 표면 가공하기 위한 시스템에 있어서,
    가공 장치(100), 및
    상기 가공 장치(100)에 대해 상기 작업편을 위치시키기 위한 조종기(150)를 포함하고,
    상기 가공 장치(100)는
    프레임(160);
    제1롤러(101)를 회전가능하게 지지하며, 제1방향(x)을 따라 미끄러질 수 있게 상기 프레임(160) 상에 지지되는 롤러 캐리어(401);
    상기 프레임(160) 상에 지지되는 적어도 하나의 제2롤러(103);
    적어도 상기 두 개의 롤러들(101, 103) 주위에 안내되고, 및 그 장력으로 인해 최종 벨트 힘(FB, FB')이 상기 롤러 캐리어에 작용하는 벨트(102); 및
    상기 제1방향(x)을 따라 상기 프레임(160)과 상기 제1롤러(101) 사이에 조정 가능한 액츄에이터 힘(FA)이 작용하도록 상기 프레임(160) 및 상기 롤러 캐리어(401)와 기계적으로 연결되는 액츄에이터(302)를 포함하고;
    상기 액츄에이터(302)의 원하는 편향에서 상기 롤러 캐리어(401)에 작용하는 최종 벨트 힘(FB, FB')이 대략 상기 제1방향(x)에 직각인 제2방향(y)이 되도록, 상기 벨트가 제2롤러(103)의 도움으로 또는 상기 제2롤러(103)와 추가 롤러들의 도움으로 안내되는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 액츄에이터(302)의 편향이 그 원하는 편향에 대응하도록 상기 조종기(150)는 상기 가공 장치(100)에 대하여 상기 작업편을 위치시키는 시스템.
  14. 작업편의 표면(200a)을 가공하기 위한 장치(100)에 있어서,
    프레임(160);
    제1방향(x)을 따라 미끄러질 수 있게 상기 프레임(160) 상에 지지되는 제1롤러(101);
    상기 프레임(160)에 견고하게 장착되는 제2롤러(103);
    상기 두 개의 롤러들(101, 103) 주위에 안내되는 벨트(102);
    상기 제1방향(x)을 따라 상기 프레임(160)과 상기 제1롤러(101) 사이에 조정 가능한 액츄에이터 힘(FA)이 작용하도록 상기 프레임(160) 및 상기 제1롤러(101)와 기계적으로 연결되는 액츄에이터(302);
    상기 제1롤러(101)와 상기 작업편(200) 사이의, 또는 상기 제1롤러(101)와 연결되는 회전 도구(101')와 상기 작업편(200) 사이의, 접촉력(FK)을 직접 또는 간접적으로 측정하기 위한 힘 측정 장치; 및
    상기 접촉력(FK)이 미리 결정가능한 원하는 값(FK,S)에 대응하도록 상기 액츄에이터 힘(FA)을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1롤러(101)는 회전 축에 대하여 회전 가능하도록 롤러 캐리어(401) 상에 지지되고, 상기 프레임 지지부(401)는 상기 프레임(160)에 대해 상기 제1방향(x)을 따라 선형 가이드(140)에 의해 미끄러질 수 있는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    벨트 힘들(FB1, FB2, FB1', FB2')은 상기 롤러 캐리어(401)에 작용하고, 접촉력(FK)을 측정할 때 최종 벨트 힘(FB; FB')이 고려되는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 접촉력(FK)을 측정할 때 고려되는, 상기 최종 벨트 힘(FB; FB')은 모델의 도움으로 측정되거나 또는 계산되는 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    벨트 힘들(FB1, FB2, FB1', FB2')은 상기 롤러 캐리어(401)에 작용하고, 상기 액츄에이터(302)의 명목상 편향(x0)에서 최종 벨트 힘(FB; FB')은 제1방향(x)으로의 힘 성분이 없거나 또는 무시할 만큼 작은 장치.
  19. 제 15 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 제1롤러(101)는 상기 롤러 캐리어(401)의 제1단에 지지되고, 추가의 롤러(101a)는 상기 롤러 캐리어(401)의 제1단과 마주보는 제2단에 지지되며,
    상기 제1방향으로의 상기 롤러 캐리어(401) 상의 상기 최종 벨트 힘이 제로 또는 무시할 수 있게 작도록 상기 벨트(102)는, 상기 액츄에이터(302)의 명목상 편향(x0)에서, 상기 제1롤러(101) 및 추가 롤러 주위를 따라 대칭적으로 안내되는 장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 프레임 캐리어는 상기 벨트(102)를 편향시키기 위한 편향 롤러들(101a, 101b)을 포함하고,
    상기 액츄에이터(302)의 명목상 편향(x0)에서, 상기 벨트가 상기 제1 방향에 직각인 제2방향(y)으로 상기 롤러 캐리어(401)를 향해 그리고 상기 롤러 캐리어(401)로부터 작동하도록, 상기 편향 롤러들(101a, 101b)이 배치되는 장치.
  21. 제 14 항, 제 15 항, 및 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액츄에이터(302)의 명목상 편향 (x0)에서, 상기 벨트(102)는 상기 제1 방향에 직각인 제2방향(y)으로 상기 제1롤러(101)를 향해 그리고 이로부터 멀어지게 작동하는 장치.
  22. 제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벨트(102)의 장력을 조절하기 위한 인장 롤러(105)를 더 포함하는 장치.
  23. 제 14 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1롤러(101)에 대하여 상기 작업편을 위치시키기 위한 조종기(150)를 더 포함하는 장치.
  24. 장치(100)를 이용해 작업편(200)의 표면을 가공하기 위한 방법에 있어서,
    상기 장치(100)는
    프레임(160),
    제1방향(x)을 따라 미끄러질 수 있게 상기 프레임(160) 상에 지지되는 제1롤러(101),
    상기 프레임(160)에 견고하게 장착되는 제2롤러(103),
    상기 두 개의 롤러들(101, 103) 주위로 안내되는 벨트(102), 및
    상기 프레임(160) 및 상기 제1롤러(101)와 기계적으로 연결되는 액츄에이터(302)를 포함하고,
    상기 방법은:
    상기 제1롤러(101)와 상기 작업편(200) 사이의 접촉력(FK)을 측정하고,
    상기 제1방향(x)을 따라 상기 프레임(160)과 상기 제1롤러(101) 사이에 작용하는 액츄에이터 힘(FA)을 조정하는 것을 포함하고,
    상기 액츄에이터 힘(FA)은 상기 접촉력(FK)이 미리 결정가능한 원하는 값(FK,S)에 대응하도록 제어되는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 액츄에이터(302)에 작용하는 최종 벨트 힘(FB; FB')이 상기 액츄에이터(302)의 작동 방향 및 상기 액츄에이터(302)의 명목상 편향(x0)에서, 실질적으로 제로가 되도록 상기 벨트가 안내되는 방법.
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