KR20210047310A - 작업편을 가공하기 위한 장치 - Google Patents

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KR20210047310A
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KR1020217006824A
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마르쿠스 코트주르
마르쿠스 페데어
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사우터 파인미케닉 게엠베하
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Abstract

본 발명은 바람직하게는 핸들링 시스템과 함께 사용하기 위해 제공된 작업편을 가공하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 가공 장치는 길이방향으로 이동 가능한 방식으로 장치 하우징(2)에서 안내되고 절단 공구(100)를 회전 가능하게 구동하는 적어도 하나의 회전 구동 유닛(26) 및, 상기 회전 구동 유닛(26)을 후방 비작업 위치에서 전방 작업 위치로 또는 그 반대로 이동시키는 공급 구동 유닛(32, 60)을 포함한다.

Description

작업편을 가공하기 위한 장치
본 발명은 바람직하게는 핸들링 시스템과 함께 사용하도록 의도된 작업편을 가공하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 로봇 암의 캔틸레버에 프로그램 제어 작업 유닛을 갖는 산업용 로봇 형태의 핸들링 시스템과 함께 사용하기 위한 가공 장치에 관한 것이다.
산업용 로봇의 로봇 암에 툴링을 사용하는 것은 산업 제조 분야에서 최신 기술이며 다양한 가공 및 취급 작업을 위해 다양한 종류의 툴링과 함께 사용된다. 예컨대, DE 10 2013 206 791 A1은 산업용 로봇의 로봇 암의 암 캔틸레버에 있는 소위 로봇 핸드 형태의 작업 유닛을 제시한다.
이러한 최신 기술에 기초하여, 본 발명은 간단하고 컴팩트한 구조이지만 회전 공구를 사용한 가공을 위해 산업용 로봇과 같은 핸들링 시스템과 함께 특히 유리하게 사용될 수 있는 처음에 언급된 유형의 장치를 제공하여 문제를 해결한다.
본 발명에 따르면, 이 문제는 청구항 1의 특징을 전체적으로 갖는 장치에 의해 해결된다.
따라서, 본 발명은 길이방향으로 이동 가능한 방식으로 장치 하우징에서 안내되고 절단 공구를 회전 가능하게 구동하는 적어도 하나의 회전 구동 유닛 및, 상기 회전 구동 유닛을 후방 비작업 위치에서 전방 작업 위치로 또는 그 반대로 이동시키는 공급 구동 유닛을 제공한다. 드릴과 같은 회전 공구를 위한 회전 구동부와 공급 동작을 위한 구동부가 모두 하나의 장치 하우징에 결합되어 있으므로, 장치 하우징은 동시에 회전 구동 유닛을 위한 길이방향 안내를 형성하므로 드릴링 작업과 같은 가공 동작에 필요한 모든 기능 유닛이 하나의 유닛에서 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 산업용 로봇의 로봇 암과 같은 핸들링 시스템에서 구동 유닛 및 공급 안내와 관련하여 자율적으로 작동하는 작업 유닛으로서 특히 유리하게 사용될 수 있다.
유리한 예시적인 실시예에서, 상기 회전 구동 유닛은 안내 장치에 의해 장치 하우징에서 길이방향으로 이동 가능한 방식으로 안내된 모터 하우징을 구비하며, 상기 모터 하우징은 상기 공급 구동 유닛을 향한 단부에서 상기 공급 구동 유닛에 결합되고, 적어도 모터 하우징의 다른 반대편 단부에서 상기 가공 공구가 고정될 수 있는 구동 샤프트에 의해 통과된다.
유리하게는, 상기 공급 구동 유닛은 제어 챔버를 가지며, 상기 제어 챔버에서 제어 피스톤이 에너지 어큐뮬레이터의 힘에 대항하여 상기 비작업 위치에서 상기 작업 위치로 이동 가능한 방식으로 공압식으로 안내되고 상기 공급 유닛의 제어 로드에 부착되며, 상기 제어 로드의 자유 단부는 상기 회전 구동 유닛의 모터 하우징과 결합한다.
상기 회전 구동 유닛은 작동 매체 및 공기가 상기 제어 로드를 통해 공급되는 공압 모터를 구비할 수 있다. 두 구동부를 공압 구동부로 설계하면, 압축 공기 소스와 같은 단일 공급 유닛을 통해 장치에 전체 에너지를 공급할 수 있는 유리한 기회를 제공한다.
유리하게는, 버퍼 장치가 제어 챔버에 제공되도록 배열될 수 있고, 상기 버퍼 장치들은 제어 피스톤의 단부 위치에서 정지부로서 사용된다. 이러한 방식으로 관련 드릴링 공구의 드릴링 깊이를 제한하는 것과 같은 공구 공급에 대한 단부 정지부를 구현할 수 있다.
유리한 예시적인 실시예에서, 제어 로드의 다른 자유 단부는 장치 하우징 외부로 연장되고 바람직하게는 양자의 반대 이동 방향들로 제어 로드에 작용하는 댐퍼 장치와 접촉한다.
가공 작업에 적합한 공급 동작을 제어하기 위해, 센서 장치는 장치 하우징 밖으로 연장되는 제어 로드의 다른 자유 단부 위치를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 유리하게는, 하나 이상의 근위 스위치에 기초한 유도성 센서 장치가 제공될 수 있다.
이와 관련하여, 연장되는 제어 로드의 다른 자유 단부가 제어 플레이트에 연결되어 댐퍼 장치가 맞물리는 방식으로 배열이 유리하게 이루어질 수 있으며, 여기서 제어 플레이트의 단부 위치 중 적어도 하나는 센서 장치를 통해 모니터링된다.
특히 유리한 예시적인 실시예에서, 공압 모터의 공압 매체를 안내하기 위한 제어 로드는 중공이고 장치 하우징에서 환형 챔버에 대한 가로방향 연결부를 통해 영구적으로 연결되며, 환형 챔버는 장치 하우징에서 압축 공기 공급 라인에 차례로 연결되고, 환형 챔버의 전체 길이는 제어 로드의 임의의 이동 위치에서 가로방향 연결부와 적어도 부분적으로 중첩되는 것을 허용한다. 제어 로드는 공급 기능과 안내 기능을 수행할 뿐만 아니라 공압 모터에 압력을 공급하기 때문에, 특히 컴팩트한 형태로 장치 하우징을 형성할 수 있다.
드릴 척이 구동 샤프트의 자유 단부에 배치될 수 있으며, 여기서 드릴 척은 드릴을 절단 공구로 유지하는 데 사용된다.
자유 단부에서, 드릴은 드릴 척의 외주를 지나 안내되는 안내 장치를 통과할 수 있으며, 자유 단부에는 장치를 작업편에 배치하기 위한 센터링 보조부가 있으며, 바람직하게는 시트 금속 플레이트 또는 다른 시트 금속 블랭크의 형태를 가진다. 안내 장치는 전방 출구 단부에 원추형 테이퍼를 갖는 일종의 드릴 슬리브로서 형성될 수 있으며, 여기서 상기 원추형 테이퍼는 장치가 가압력으로 관련 시트 금속 부분에 대해 가압될 때 약간의 만입부를 형성하며, 여기서 상기 만입부는 드릴 센터를 작업편에 부착하는 데 도움이 된다. 그러나 요구사항에 따라 센터링은 필수가 아니다. 그런 다음 안내 장치는 드릴링할 작업편에서 일정 거리를 유지하고 드릴링 중에 드릴링 공구를 안내하는 데만 사용된다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 예시적인 실시예의 비스듬한 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 예시적인 실시예의 길이방향 단면을 도시한다.
도 3은 예시적인 실시예의 공급 구동 유닛을 포함하는 하우징 섹션의 중심 수직 평면에서 절단되고 단면화된 비스듬한 사시도를 도시한다.
도 4는 예시적인 실시예의 단순화된 기능 스케치를 도시한다.
도 1에서 가장 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 장치의 도면에 도시된 예시적인 실시예는 전체적으로 참조 번호 2로 표시된 장치 하우징을 가지며, 상기 장치 하우징은 하우징 부착부(6)에 의해 인접한 직사각형 단면을 갖는 주요 하우징 부분(4)을 가지며, 단차부(8)에서 감소된 윤곽 및 정사각형 단면을 갖는 하우징 연장부(10)로 병합된다. 하우징 연장부(10)에는 정사각형 하우징 연장부(10)와 동일한 윤곽을 갖지만 연장부(10)를 향하는 외벽 영역에 벽 리세스(14)를 갖는 전방 하우징 부분(12)이 부착되며, 여기서 상기 벽 리세스(14)는 전방 하우징 부분(12)을 하우징 연장부(10)에 플랜지하는 데 사용되는 고정 볼트(16)에 대한 자유 공간을 형성한다. 전방 하우징 부분(12)의 전방 자유 단부에는 고정 볼트(20)에 의해 전방 하우징 부분(12)에 플랜지되는 안내 장치(18)가 차례로 인접하다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전방 하우징 부분(12)의, 장치의 길이방향 축(22)에 동심인 원형 원통형 내부 및 인접한 하우징 연장부(10)는 공압 모터의 모터 하우징(26)을 위한 길이방향 안내부(24)를 형성한다. 도 2를 참조하면, 전방 하우징 부분(12)의 단부에서 모터 하우징(26)으로부터 빠져 나가는 그것의 구동 샤프트(28)는 드릴(100)과 같은 회전 공구를 클램핑하기 위해 통상적인 방식으로 사용될 수 있는 드릴 척(30)에 연결된다. 길이방향 안내부(24) 내부에서 하우징 연장부(10)의 영역으로 연장되는 모터 하우징(26)의 다른 단부는 제어 로드(32)에 견고하게 연결되고, 상기 제어 로드는 축(22)과 동축으로 하우징 부착부(6)와 주요 하우징 부분(4)을 통해 연장되고 도 2와 도 3의 우측에 위치한 하우징 단부(34)를 넘어 바깥쪽으로 돌출한다. 제어 로드(32)는 주요 하우징 부분(4) 내부에 위치하는 공압 공급 구동 유닛의 일부이고, 또한 모터 하우징(26)에 위치한 공압 모터의 압축 공기 공급을 위한 라인 섹션을 형성한다.
이를 위해, 제어 로드(32)는 축(22)과 동축인 내부 공급 채널(36)을 가지며, 여기서 상기 내부 공급 채널(36)의 좌측 단부(도 2 및 도 3에서)는 모터 하우징(26)의 압축 공기 입구(38)에 연결된다. 주요 하우징 섹션(4)에는 제어 로드(32)의 채널(36)에 압축 공기를 공급하기 위한 공급 라인(40)이 형성되며, 여기서 상기 공급 라인(40)은 하우징 상단에 위치된 압축 공기 포트(42)를 통해 공급된다. 공급 라인(40)의 내부 단부는 도 3에 도시된 바와 같이 밀봉 요소(46 및 48) 사이에 위치한 영역에서 제어 로드(32)를 둘러싸는 환형 챔버(44)로 개방된다. 채널(36)의 내부 단부에서, 채널은 가로방향 홀(50)을 통해서 환형 챔버(44)에 연결된다. 환형 챔버(44)의 축방향 길이는 도면에 도시된 비작업 위치 및 전방으로 밀린 작업 위치 모두에서, 가로방향 보어(50)가 환형 챔버와 중첩되도록 선택되고, 결과적으로 이러한 위치에서도 공압 모터는 채널(36)을 통해 공급 라인(40)으로부터 압축 공기를 공급받을 수 있다. 도 3에서 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 제어 로드(32)는 모터 하우징(26)에 연결되는 영역에서 종형의 연장부를 가지며, 상기 종형 연장부는 공압 모터로부터 복귀하는 공기 흐름을 위한 유출 챔버(52)를 형성하고, 상기 유출 챔버(52)로부터 복귀 공기는 유출 덕트들(이 중 하나만 도 3에 도시됨)을 통해서 하우징의 상단에 공기 출구를 형성하는 소음기(58)로 통과한다.
또한 공압으로 작동되고 제어 로드(32)를 통해 모터 하우징(26)에 공급력을 전달하는 공급 구동 유닛은 제어 피스톤(62)이 안내되는 제어 챔버(60)를 갖는다. 주요 하우징 부분(4)의 제어 챔버(60)는 축(22)과 동축인 원형 실린더에 의해 형성되고 주요 하우징 부분(4)에 위치하며, 여기서 상기 원형 실린더의 하우징 부착부(6)를 향하는 개방 단부는 상기 하우징 부착부(6)에 의해 폐쇄되고, 상기 하우징 부착부의 돌출 칼라(64)가 실린더의 내부로 연장되고, 가스켓(66)이 밀봉을 형성한다. 추가 밀봉 링(70 및 72)은 제어 로드(32)와 하우징 부착부(6) 사이 및 제어 로드(32)와 모터 하우징(26)의 압축 공기 입구(38) 사이에 각각 밀봉을 형성한다(도 3 참조). 제어 피스톤(62)은 제어 로드(32)의 외주에 위치한 단차부(74)와 접하여 제어 로드(32)에 공급력을 전달하고, 제어 로드(32)의 수나사에 위치한 너트(76)는 피스톤(62)을 단차부(74)와 접촉하여 유지한다(도 3).
도 2 및 도 4에서만 볼 수 있는 바와 같이, 제어 피스톤(62)의 공압 작동을 위해 주요 하우징 부분(4)에서 이어지는 공급 채널(78)이 형성되고, 여기서 상기 공급 채널은 압축 공기를 제어 챔버(60)에 인접한 감소된 내경의 실린더에 의해 형성된 압력 챔버(82)로 유도하기 위해 하우징의 상단에 위치한 추가 압축 공기 포트(80)로부터 공급될 수 있다. 압축 스프링(84)은 제어 피스톤(62)의 압력 챔버(82)를 향하여 피스톤 측부에서 지지되고, 여기서 상기 압축 스프링(84)의 다른 단부는 제어 챔버(60)의 폐쇄를 형성하는 하우징 부착부(6)에 대해 안착된다. 공급 구동 유닛은 제어 챔버(60)에 배열된 버퍼 장치에 의해 완성되며, 제어 피스톤(62)은 작동 운동의 단부 위치에서 상기 버퍼 장치에 대해 접한다. 버퍼 장치는 각각 제어 챔버(60)의 단부들 중 하나에 각각 접하는 환형 몸체(86)에 의해 형성된다. 제어 피스톤(62)의 피스톤 단부에서 제어 챔버(60)를 배기하기 위해 스로틀 체크 밸브(88)가 제공되고, 상기 제어 챔버(60)는 압력 챔버(82)의 반대편에 있고 압축 스프링(84)이 위치하며, 상기 스로틀 체크 밸브(88)는 배기 채널(91)을 통해 제어 챔버(60)의 압력 챔버(82)로부터 멀어지는 부분에 연결된다(도 4).
제어 로드(32)의 주요 하우징 부분(4)의 단부(34)로부터 라우팅된 단부는 제어 로드(36)의 축 위치를 모니터링하기 위한 센서 장치의 일부인 제어 플레이트(90)에 연결된다. 센서 장치는 하우징 단부(34)로부터 한정된 거리에서 홀더(94)에 부착된 적어도 하나의 근위 스위치(92)를 갖는다. 이와 관련하여, 도 2 및 도 3은 단 하나의 근위 스위치(92)의 배열을 나타내는 반면, 도 4는 2개의 근위 스위치(92)의 배열을 나타낸다. 커넥터(95)는 각각의 근위 스위치(92)를 장치의 제어 전자 장치에 연결하는 데 사용된다. 각각의 근위 스위치(92)의 반대편 단부에 제어 로드(32)로부터 돌출되는 플레이트 부분을 갖는, 제어 플레이트(90)는 또한 적어도 하나의 충격 흡수기(96)를 위한 홀더를 형성하고, 충격 흡수기의 피스톤 로드(98)는 주요 하우징 부분(4)에 대해 안착되고 양방향 이동 방향에서 제어 로드(32)에 감쇠 효과를 갖는다. 하나는 확장 중이고 다른 하나는 수축 중인 두개의 충격 흡수기도 제공될 수 있다.
도면에 도시된 예시적인 실시예는 드릴 헤드(30)에 클램핑된 드릴 비트(100) 형태의 공구용으로 형성된다. 드릴링 작업을 수행할 때, 안내 장치(18)는 드릴 슬리브(102) 형태의 센터링 보조부를 가지며, 이는 드릴 척(30)의 전방에서 일정 거리에 있는 안내 장치(18)의 2개의 유지 브래킷(104)에 의해 길이방향 축(22)과 동축으로 유지된다. 유지 브래킷(104)은 서로에 대해 반대로 전방으로 연장되고 드릴 척(30)으로부터 슬리브(102)를 향하여 이격된다. 자유 단부에서, 슬리브(102)는 단부 콘(106)에 의해 테이퍼진다. 드릴링 작업을 수행하기 위해, 장치는 관련 핸들링 시스템에 의해 사전 결정된 거리에서 시트 금속 패널과 같은 드릴링될 작업편으로 이동된다.
포트(42)를 통한 압축 공기의 공급이 공압 모터를 움직이게 할 때, 드릴(100)은 제어 피스톤(62)에서 압력 챔버(82)의 압축 공기 공급으로 인해 전방으로 공급되며, 여기서 공급 움직임은 센서 장치에 의해 모니터링된다. 제어 로드(36)의 단차부(64)와의 접촉으로 인해 제어 피스톤(62)의 움직임 동안, 제어 로드(36)의 단차부(64)와의 접촉으로 인해 제어 로드를 동반하고 드릴 척(30)과 함께 길이방향 안내부(24)에서 모터 하우징(26)의 공급 움직임을 야기하며, 제어 피스톤(62)은 압축 스프링(84)의 복원력에 대항하여 이동한다. 그렇게 함으로써, 제어 챔버(60)의 압축 스프링(84)을 포함하는 공간은 스로틀 체크 밸브(88)를 통해 배기된다. 드릴링 공정이 완료되고 포트(42 및 80)를 통한 압력 공급이 종료된 후, 압축 스프링(84)은 더 이상 가압되지 않는 제어 피스톤(62)을 재설정하고, 이제 공압 모터는 정지 상태에 있게 되어 드릴 헤드(30)와 모터 하우징(26)이 제어 로드(32)와 함께 공급 방향에 반대로 된다. 추가적으로, 또는 대안적으로 제어 피스톤(62)의 스프링식 복귀에 대해, 공기압 압축력에 의해 복귀될 수도 있다. 거기에서, 스로틀 체크 밸브(88)는 압축 스프링(84)을 포함하는 제어 챔버(60)의 공간의 스로틀 배기를 제공한다. 공압 모터가 움직이고 압축 공기가 배출 덕트(56)를 통해 빠져 나갈 때, 소음기(58)는 드릴링 작업의 작동 소음을 감소시킨다.

Claims (11)

  1. 바람직하게는 핸들링 시스템과 함께 사용하기 위해 제공된 작업편을 가공하기 위한 장치로서,
    길이방향으로 이동 가능한 방식으로 장치 하우징(2)에서 안내되고 절단 공구(100)를 회전 가능하게 구동하는 적어도 하나의 회전 구동 유닛(26) 및,
    상기 회전 구동 유닛(26)을 후방 비작업 위치에서 전방 작업 위치로 또는 그 반대로 이동시키는 공급 구동 유닛(32, 60)을 갖는, 작업편을 가공하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 구동 유닛은 안내 장치(24)를 통해 상기 장치 하우징(2)에서 길이방향으로 이동 가능한 방식으로 안내된 모터 하우징(26)을 구비하며, 상기 모터 하우징은 상기 공급 구동 유닛(32, 60)을 향한 단부에서 상기 공급 구동 유닛(32, 60)에 결합되고, 적어도 상기 모터 하우징의 다른 반대편 단부에서 상기 가공 공구(100)가 고정될 수 있는 구동 샤프트(28)에 의해 통과되는 것을 특징으로 하는 작업편을 가공하기 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공급 구동 유닛은 제어 챔버(60)를 가지며, 상기 제어 챔버에서 제어 피스톤(62)이 에너지 저장부(84)의 힘에 대항하여 상기 비작업 위치에서 상기 작업 위치로 이동 가능한 방식으로 공압식으로 안내되고 상기 공급 유닛(32, 60)의 제어 로드(32)에 부착되며, 상기 제어 로드의 자유 단부는 상기 회전 구동 유닛의 모터 하우징(26)에 작용하는 것을 특징으로 하는 작업편을 가공하기 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 구동 유닛(26)은 작동 매체 및 공기가 상기 제어 로드(32)를 통해 공급되는 공압 모터를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    버퍼 장치들(86)이 상기 제어 챔버(60)에 제공되고, 상기 버퍼 장치들은 상기 제어 피스톤의 단부 위치들에서 상기 제어 피스톤(62)에 대한 정지부들로서 사용되는 것을 특징으로 하는 작업편을 가공하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 로드(32)의 다른 자유 단부는 상기 장치 하우징(2) 밖으로 연장되고 바람직하게는 상기 제어 로드(32)에서 양자의 반대 이동 방향들로 작용하는 댐퍼 장치(96)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 작업편을 가공하기 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 장치(90, 92)가 상기 제어 로드(32)의 다른 자유 단부의 위치를 모니터링하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 작업편을 가공하기 위한 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 로드(32)의 다른 자유 단부는 상기 댐퍼 장치(96)가 작용하는 제어 플레이트(90)에 연결되는 것과, 상기 제어 플레이트(90)의 단부 위치들 중 적어도 하나는 상기 센서 장치(92)에 의해 모니터링되는 것을 특징으로 하는 작업편을 가공하기 위한 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공압 모터의 공압 매체를 안내하기 위한 상기 제어 로드(32)는 중공이고 상기 장치 하우징(2)에서 가로방향 연결부(50)를 통해 환형 챔버(44)에 영구적으로 연결되고, 상기 환형 챔버(44)는 차례로 상기 장치 하우징(2)의 압축 공기 공급 라인(40)에 연결되는 것과, 상기 제어 로드(32)의 임의의 이동 위치에서 상기 환형 챔버(44)의 전체 길이는 상기 가로방향 연결부(50)와의 적어도 부분적인 중첩을 허용하는 것을 특징으로 하는 작업편을 가공하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    드릴 척(30)이 상기 구동 샤프트(28)의 자유 단부에 배열되고, 상기 드릴 척(30)은 절단 공구로서 드릴(100)을 붙잡는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 작업편을 가공하기 위한 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드릴(100)은 자유 단부에서 상기 드릴 척(30)의 외주를 지나 안내되는 안내 장치(18)를 통과하고, 상기 안내 장치는 가공 중에 상기 드릴(100)을 안내하는 데 사용되는 센터링 보조부(102, 106)를 자유 단부에서 갖는 것을 특징으로 하는 작업편을 가공하기 위한 장치.
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