KR20210063361A - 물체를 취급하기 위한 시스템 - Google Patents

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KR20210063361A
KR20210063361A KR1020217010954A KR20217010954A KR20210063361A KR 20210063361 A KR20210063361 A KR 20210063361A KR 1020217010954 A KR1020217010954 A KR 1020217010954A KR 20217010954 A KR20217010954 A KR 20217010954A KR 20210063361 A KR20210063361 A KR 20210063361A
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vacuum holding
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볼프람 투르나우스
도미니크 엘러
브라이언-성수 김
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페스토 에스이 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 물체를 취급하기 위한 시스템(100)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 물체를 취급하기 위한 시스템(100)을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다. 시스템(100)은 도구(210), 특히 밀링 도구를 통해 공작물을 가공하고, 작업 스핀들(230)을 갖는 도구 인터페이스(220)를 구비하는 공작 기계(200)를 포함한다. 또한, 도구 인터페이스(220)는 도구 인터페이스(220)에 배열된 도구(210)에 압축 공기를 공급하기 위한 공급 장치를 갖는다. 도구 인터페이스(220)에는 압축 공기로 작동될 수 있는 진공 유지 장치(250)가 배열되고, 압축 공기는 압축 공기의 공급 장치를 통해 진공 유지 장치(250)로 공급될 수 있다.

Description

물체를 취급하기 위한 시스템
본 발명은 공작물을 도구, 특히 밀링 도구로 가공하고, 작업 스핀들을 포함하는 도구 인터페이스를 갖는 공작 기계를 포함하며, 상기 도구 인터페이스는 도구 인터페이스에 배열된 도구에 압축 공기를 공급하기 위한 공급 장치를 포함하는, 본원의 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 물체를 취급하기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 물체를 취급하기 위한 시스템을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.
예를 들어 금속을 가공하기 위한 밀링 머신과 같은, 공작물을 가공하기 위한 공작 기계는 종래 기술에서 알려져 있다. 이러한 유형의 공작 기계는 일반적으로 가공될 공작물을 공작 기계 내로 도입하거나 또는 가공 후 공작 기계로부터 제거하는 추가 취급 장치를 포함한다.
예를 들어, 유리 판유리를 가공하는 방법이 공보 DE 2015 207 933 A1에 알려져 있다.
또한, 공작물을 가공하기 위한 공작 기계 및 방법이 공보 DE 10 2010 002 019 A1에 알려져 있다.
종래 기술의 단점은, 공작물의 자동화 가공을 위한 공지된 공작 기계가 공작물을 이동시키는데 필요한 추가 취급 장치를 포함한다는 점이다. 이러한 취급 장치는 공작 기계와 독립적인 드라이브를 포함하고, 따라서 비용이 많이 든다. 또한, 공작 기계를 계획하고 설계할 때 고려되어야 하는 추가 공간 용량이 필요하다.
종래 기술의 단점을 극복하기 위해, 취급 장치의 작업을 가능한 한 효율적으로 처리할 수 있는 공작 기계 기반 취급 장치가 제안된다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 물체를 취급하기 위한 시스템과 관련하여 본원의 청구항 제 1 항의 주제에 의해, 물체를 취급하기 위한 시스템을 작동하기 위한 방법과 관련하여 청구항 제 10 항의 주제에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 시스템의 유리하고 바람직한 구성은 종속항에 명시되어 있다.
본 발명은 압축 공기로 작동될 수 있는 진공 유지 장치가 도구 인터페이스에 배열되고, 압축 공기가 압축 공기용 공급 장치를 통해 진공 유지 장치에 공급될 수 있다는 사상에 기초한다.
본 발명에 따른 시스템의 장점은, 공작 기계가 작동 중일 때 도구를 결합하는데 사용되는 도구 인터페이스가 진공 유지 장치를 결합하는데 사용된다는 것이다. 여기서 압축 공기용 공급 장치는 진공 유지 장치에 직접 연결되어, 이를 작동하기 위해 작동 매체로 사용된다.
공작 기계라 함은 종래 기술에서는 도구에 의해 공작물을 제조하는 기계로 이해되어야 하고, 여기서 기계는 공작물과 도구 사이의 상대 이동을 지정하거나 또는 제어한다. 이러한 공작 기계의 예로는 밀링 머신 또는 선반이 있다.
작업 스핀들은 도구 인터페이스의 중요한 핵심 요소를 설명한다. 여기에는, 발생하는 반경 방향 힘으로 인해 가능한 한 적게 구부러질 수 있을 만큼 충분히 강성이어야 하는 샤프트가 포함된다. 일반적으로 강성은 샤프트의 직경, 재료 및 길이에 따라 달라진다. 직경이 클수록 질량 관성 모멘트가 높아져서, 가속에 필요한 에너지 소비가 증가한다. 샤프트의 동적 거동은 매우 중요하다. 또한, 드라이브 및 베어링을 갖는 회전 샤프트는 임계 회전 속도에 도달하면 불안정해질 수 있는 진동 시스템을 나타낸다. 작동 중에 발생하는 온도는 일반적으로 냉각제 또는 냉각 윤활제에 의해 감소되는데, 냉각제 또는 냉각 윤활제가 샤프트의 회전 피드스루 또는 축 방향 보어를 통해 도구까지 통과됨으로써 감소된다. 도구 자체는 여기서 마찬가지로 냉각제가 빠져 나가 도구 및 공작물을 냉각시킬 수 있는 작은 보어를 포함한다. 또한, 예를 들어 칩, 냉각제 또는 윤활제 잔류물을 제거하기 위해서는 압축 공기를 도입해야 한다. 진공 유지 장치를 작동하기 위한 압축 공기의 공급은 여기서 별도의 라인, 샤프트의 기존의 보어 또는 회전 피드스루를 통해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알려진 중공 생크 테이퍼(HSK) 또는 캡토 홀더(Capto-Halter)가 도구 인터페이스에 척킹(chucked)될 수 있다. 이러한 홀더는, 작업 스핀들 자체뿐만 아니라, 압축 공기 또는 냉각 윤활제를 위한 회전 피드스루도 포함하며, 이는 압축 공기를 진공 유지 장치에 공급하여 이를 작동시키는데 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 진공 유지 장치는 물체를 유지하기 위해 베르누이 원리에 따라 작용하는 유지력을 생성하도록 설계된다. 특히 냉각제 잔류물 및 칩 형성을 특징으로 하는 공작 기계의 특정 작업 환경으로 인해, 벤투리 노즐 및 흡입 장치는 모든 잔류물을 흡입하기 때문에 문제가 되지 않는다. 또한, 폐쇄된 표면만이 파지되거나 또는 유지될 수 있다는 단점이 있다. 베르누이 그리퍼라고도 하는 베르누이 원리에 따라 작동하는 진공 유지 장치는, 과압으로 작동되기 때문에, 공작 기계의 지정된 작업 환경에 특히 적합하다. 과압은 또한 냉각제 또는 윤활제 잔류물 및 칩을 날려버리는데 사용될 수도 있다. 베르누이 그리퍼는 도구 인터페이스에 배열된다. 이를 통해, 스핀들은 더 이상 회전될 수 없지만, 도구 인터페이스는 작업 공간에서 이동될 수 있다. 여기서 공작물은 원하는 대로 픽업되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 공작물은 클램핑 장치, 컨베이어 벨트 또는 배출 위치에 배치될 수 있다.
다공성 또는 불규칙한 표면을 갖는 물체도 유지하기 위해, 진공 고정 장치는 베르누이 원리에 따라 물체를 유지하기 위해 적어도 2 개의 평행하게 배열된 유지 헤드를 포함한다. 여기서 또한 물체 자체를 변형시키지 않고 물체를 유지할 수 있다는 장점이 달성된다.
추가의 바람직한 실시예에 따르면, 진공 유지 장치는 유지될 물체에 반대 방향으로 향하는 탄성적으로 설계된 접촉 층을 포함한다. 이를 통해, 예를 들어, 유지될 물체의 불규칙한 표면이 더 잘 보상될 수 있고 이에 따라 유지력이 더 확실하게 형성될 수 있다는 장점이 달성된다. 예를 들어, 접촉 층은 가역적으로 탄성적으로 형성된다. 이는 예를 들어 발포성 물질과 같은 재료로 달성될 수 있다.
물체의 접착력을 향상시키기 위해, 접촉 층은 미끄럼 방지 플라스틱 재료로 형성된다. 예를 들어, 고무와 같은 표면에 의해 물체의 미끄러짐이 더 어려워지기 때문에, 고무와 같은 재료가 적합하다.
특히 바람직한 실시예에 따르면, 진공 유지 장치의 평행하게 배열된 유지 헤드는 각각 압축 공기를 공급하기 위한 인터페이스를 포함한다. 이를 통해, 예를 들어 2 개의 유지 헤드의 흡입력이 서로 분리되어 제어될 수 있다는 장점이 달성된다. 이는 예를 들어 픽업 및 배치가 정밀하게 제어될 수 있다는 점에서 물체의 취급을 용이하게 할 수 있다.
취급의 제어를 더욱 향상시키기 위해, 시스템은 진공 유지 장치를 제어하기 위한 압축 공기 밸브를 더 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 3/2-웨이 밸브를 사용하여 시스템을 제어할 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 시스템은 도구 매거진을 포함하고, 상기 진공 유지 장치는 도구 매거진에 배열될 수 있다. 이를 통해, 진공 유지 장치를 도구 매거진에 일반 도구와 같이 배열하는 것이 가능하다. 예를 들어 공작물이 공작 기계에서 밀링 도구를 사용하여 가공된 경우, 공작 기계는 그 후 도구 인터페이스에서 밀링 도구를 독립적으로 제거할 수 있다. 그런 다음, 진공 유지 장치는 도구 매거진에서 취출되어 도구 인터페이스에 배열될 수 있다. 따라서, 공작 기계는 취급 장치가 되고, 압축 공기를 사용하여 공작물을 청소하고 운반할 수 있다. 별도의 취급 장치가 더 이상 필요하지 않다. 프로세스를 완전히 자동화하기 위해, 시스템은 도구 교환 장치를 포함한다.
물체를 취급하기 위한 시스템을 작동하기 위한 방법과 관련하여, 상기 목적은 본원의 청구항 제 10 항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 이러한 방법은 이전 실시예 중 하나에 따른 시스템을 포함한다. 또한, 본 방법은 작업 스핀들을 포함하는 도구 인터페이스를 갖는 공작 기계를 제공하는 단계, 압축 공기로 작동될 수 있는 진공 유지 장치를 도구 인터페이스에 배열하는 단계, 및 공급 장치를 통해 압축 공기를 공급함으로써 진공 유지 장치를 작동시키는 단계를 포함한다. 이를 통해, 본 발명에 따른 시스템과 관련하여 이미 설명된 것과 유사한 장점이 발생한다.
특히 바람직한 실시예에 따르면, 압축 공기로 작동될 수 있는 진공 유지 장치를 배열하는 단계 전에, 공작 기계는 공급 장치를 통한 압축 공기에 의해 불순물 및 칩이 청소된다.
예를 들어, 진공 유지 장치는 압축 공기 밸브, 특히 3/2-웨이 밸브를 통해 제어된다.
공작물의 가공을 최적화하기 위해, 도구 인터페이스의 작업 스핀들은 작업 공간에서 공작물을 픽업하고 배치하기 위해 이동된다. 공작물이 공작 기계에서 밀링 도구를 사용하여 가공된 경우, 공작 기계는 그 후 도구 교환 장치를 통해 밀링 도구를 도구 인터페이스로부터 제거하고 도구 매거진에 배열할 수 있다. 그런 다음, 공작 기계는 도구 매거진으로부터 진공 유지 장치를 취출하여 이를 도구 인터페이스에 배열한다. 따라서, 공작 기계는 취급 장치가 되고, 필요한 경우 공작물을 압축 공기를 사용하여 청소한 다음 운반할 수 있다. 공작물은 필요에 따라 픽업되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 공작물은 클램핑 장치, 컨베이어 벨트 또는 배출 위치에 배치될 수 있다. 공작 기계가 진공 유지 장치와 함께 전체 프로세스를 독립적으로 수행할 수 있으므로, 별도의 취급 장치가 더 이상 필요하지 않다.
본 발명의 예시적인 실시예가 도면에 도시되고 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 종래 기술의 공작 기계의 개략도를 도시한다.
도 2는 진공 유지 장치를 갖는 공작 기계의 개략도를 도시한다.
도 3은 진공 유지 장치의 사시도를 도시한다.
도 4는 진공 유지 장치의 추가 사시도를 도시한다.
도 1은 종래 기술의 공작 기계(200)의 개략도를 도시한다. 공작 기계(200)는 도구(210)와 함께 도구 인터페이스(220)가 위치되는 잠금 가능한 작업 공간(202)을 포함한다. 도구(210)는 작업 스핀들(230) 내로 척킹되고, 작업 공간(202)에서 원하는 대로 이동될 수 있다.
도구(210)는 작업 공간(202) 내부에 배열된 공작물(260)을 생성하거나 또는 가공한다. 완전히 가공된 공작물(260)은 그 후 작업 공간(202)으로부터 다시 제거되어야 한다. 이것은 수동으로 또는 취급 장치(도시되지 않음)를 통해 수행된다. 예를 들어 비용 집약적인 공작 기계에서, 가공된 공작물을 제거하기 위해 예를 들어 로봇 및 컨베이어 벨트도 또한 사용된다. 로봇 및 컨베이어 벨트 모두 일반적으로 많은 공간을 차지하므로, 이는 추가 비용을 발생시킨다.
작업 스핀들(230)은 도구 인터페이스(220)의 중요한 요소를 설명한다. 공작 기계(200)의 작동 동안, 고온이 발생하며, 이러한 고온은 일반적으로 냉각제 또는 냉각 윤활제에 의해 감소되는데, 냉각제 또는 냉각 윤활제가 작업 스핀들(230)의 축 방향 보어 또는 회전 피드스루를 통해 도구(210)로 통과됨으로써 감소된다. 도구(210) 자체는 예를 들어 냉각제가 빠져 나가서 이를 통해 도구(210) 및 공작물(260)을 냉각시킬 수 있는 작은 보어(도시되지 않음)를 포함한다. 또한, 예를 들어 칩, 냉각제 또는 윤활제 잔류물을 제거하기 위해서는 압축 공기를 도입해야 한다.
도 2는 진공 유지 장치(250)를 갖는 공작 기계(200)의 개략도를 도시한다. 진공 유지 장치(250)를 작동시키기 위해, 압축 공기는 작업 스핀들(230)에서 액체를 냉각하기 위해 제공된 보어를 통해 또는 냉각을 위해 사용되는 회전 피드스루를 통해 진공 유지 장치(250)에 인가된다. 여기서 냉각제 잔류물은 먼저 공급 장치로부터 날려져야 한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 압축 공기는 별도의 라인을 통해 진공 유지 장치(250)로 공급될 수 있다. 여기서 냉각제 잔류물이 날아가지 않을 수 있다.
예를 들어, 도구 교환 장치(도시되지 않음)가 작업 공간(202)에 위치될 수 있다. 도구 교환 장치는 도구 인터페이스(220)로부터 도구(210)를 제거하고 이를 다른 도구(210)로 교체하기 위해 제공된다. 이 경우, 예를 들어, 도구 매거진이 작업 공간(202)에 위치되며, 이는 복수의 도구를 수용하고 분배하기에 적합하다. 진공 유지 장치(250)는 도구 매거진에 일반 도구와 같이 배열될 수 있으며, 따라서 도구 교환 장치에 의해 도구 인터페이스(220)에 척킹된다. 따라서, 공작 기계(200)는 취급 장치(100)가 되고, 필요하다면 압축 공기에 의해 공작물(260)을 청소한 다음 이것을 운반할 수 있다. 공작물(260)은 원하는 대로 픽업되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 공작물(260)은 클램핑 장치, 컨베이어 벨트 또는 배출 위치에 배치될 수 있다.
도 3은 진공 유지 장치(250)의 사시도를 도시한다. 진공 유지 장치(250)는 물체를 유지하기 위한 베르누이 원리에 따라 작용하는 유지력을 생성한다(베르누이 그리퍼). 베르누이 그리퍼는 과압으로 작동하므로, 이에 따라 그리핑 기능 외에도, 냉각제 또는 윤활제 잔류물 및 칩을 날려버리는데 사용될 수도 있다. 진공 유지 장치(250)는 평행하게 배열된 2 개의 유지 헤드(252)를 가지며, 이에 의해 다공성 또는 불규칙한 표면을 갖는 물체도 또한 유지될 수 있다. 2 개의 평행한 유지 헤드(252)를 통해, 유지 시에 2 개의 이격된 힘이 발생하고, 이는 물체가 변형 없이 들어 올려지고 운반될 수 있게 한다.
진공 유지 장치(250)의 각각의 평행하게 배열된 유지 헤드(252)는 압축 공기를 공급하기 위한 자체 인터페이스(256)를 갖는다. 이것은 2 개의 유지 헤드(252)의 흡입력이 서로 분리되어 제어될 수 있게 한다. 이는, 예를 들어 픽업 및 배치가 유지 헤드(252)의 상이한 유지력에 의해 정밀하게 제어될 수 있는 것에 의해, 물체의 취급을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 진공 유지 장치(250)는 진공 유지 장치(250)를 제어하기 위한 압축 공기 밸브, 예를 들어 3/2-웨이 밸브를 포함할 수 있다.
진공 유지 장치(250)는 탄성적으로 설계된 접촉 층(254)을 갖는다. 접촉 층(254)은 유지될 물체와 반대 방향으로 향하여, 불규칙한 표면의 유지를 향상시킨다. 탄성 접촉 층(254)에 의해 불규칙한 표면은 더 잘 보상될 수 있고, 이를 통해 유지력이 더 확실하게 형성된다. 예를 들어, 접촉 층(254)이 미끄럼 방지 플라스틱 재료로 추가로 형성됨으로써, 물체의 유지가 향상될 수 있다. 이를 통해, 접촉 층(254)에 대해 부착된 물체의 마찰이 증가하고, 미끄러짐이 더 어려워진다.
도 4는 진공 유지 장치(250)의 추가 사시도를 도시한다. 이전의 도면과 동일한 특징에 대한 반복적인 설명은 생략된다.
본 발명의 개별 실시예와 관련하여 설명되고 도시된 모든 특징은 이들의 유리한 효과를 동시에 구현하기 위해 본 발명에 따른 주제 안에서 상이한 조합으로 제공될 수 있다.
본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의해 주어지며, 상세한 설명에 설명되거나 또는 도면에 도시된 특징에 의해 제한되지 않는다.
100 물체를 취급하기 위한 시스템
200 공작 기계
202 작업 공간
210 도구
220 도구 인터페이스
230 작업 스핀들
250 진공 유지 장치
252 유지 헤드
254 접촉 층
256 압축 공기를 공급하기 위한 인터페이스
260 공작물

Claims (13)

  1. 물체를 취급하기 위한 시스템(100)으로서:
    공작물(260)을 도구(210), 특히 밀링 도구로 가공하고, 작업 스핀들(230)을 포함하는 도구 인터페이스(220)를 갖는 공작 기계(200)를 포함하고,
    상기 도구 인터페이스(220)는 상기 도구 인터페이스(220)에 배열된 도구(210)로 압축 공기를 공급하기 위한 공급 장치를 포함하는, 물체를 취급하기 위한 시스템(100)에 있어서,
    상기 도구 인터페이스(220)에는 압축 공기로 작동될 수 있는 진공 유지 장치(250)가 배열되고, 압축 공기가 상기 압축 공기용 공급 장치를 통해 상기 진공 유지 장치(250)로 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 물체를 취급하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 유지 장치(250)는 물체를 유지하기 위해 베르누이 원리에 따라 작용하는 유지력을 생성하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 물체를 취급하기 위한 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진공 유지 장치(250)는 상기 베르누이 원리에 따라 물체를 유지하기 위해 평행하게 배열된 적어도 2 개의 유지 헤드(252)를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체를 취급하기 위한 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 유지 장치(250)는 유지될 물체와 반대 방향으로 향하는 탄성적으로 설계된 접촉 층(254)을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체를 취급하기 위한 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 접촉 층(254)은 미끄럼 방지 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 물체를 취급하기 위한 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 유지 장치(250)의 상기 평행하게 배열된 유지 헤드(252)는 각각 압축 공기를 공급하기 위한 인터페이스(256)를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체를 취급하기 위한 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템(100)은 상기 진공 유지 장치(250)를 제어하기 위한 압축 공기 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체를 취급하기 위한 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템(100)은 도구 매거진을 포함하고, 상기 진공 유지 장치(250)는 상기 도구 매거진에 배열될 수 있는 것을 특징으로 하는 물체를 취급하기 위한 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 시스템(100)은 도구 교환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체를 취급하기 위한 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 물체를 취급하기 위한 시스템(100)을 작동하기 위한 방법으로서,
    - 작업 스핀들(230)을 포함하는 도구 인터페이스(220)를 갖는 공작 기계(200)를 제공하는 단계,
    - 압축 공기로 작동될 수 있는 진공 유지 장치(250)를 상기 도구 인터페이스에 배열하는 단계, 및
    - 상기 공급 장치(240)를 통해 압축 공기를 공급함으로써 상기 진공 유지 장치(250)를 작동시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    압축 공기로 작동될 수 있는 상기 진공 유지 장치(250)를 배열하는 단계 전에, 상기 공작 기계(200)는 상기 공급 장치(240)를 통한 압축 공기에 의해 불순물 및 칩이 청소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 진공 유지 장치(250)는 압축 공기 밸브, 특히 3/2-웨이 밸브에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도구 인터페이스(220)의 상기 작업 스핀들(230)은 작업 공간에서 공작물을 픽업하고 배치하기 위해 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020217010954A 2018-10-15 2019-09-05 물체를 취급하기 위한 시스템 KR20210063361A (ko)

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