KR20090026256A - 부품 가공 장치, 특히 차량 본체의 부품 가공 장치 - Google Patents

부품 가공 장치, 특히 차량 본체의 부품 가공 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 부품 특히 차량 본체의 부품을 가공하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 부품용 운반 및 위치 설정 유닛(1)과 상기 유닛(1) 주위에 배치된 다수의 가공 스테이션(2, 3, 4, 5)을 구비하며, 운반 및 위치 설정 유닛(1)의 부품 홀더(14)에 의해 유지된 부품은 가공을 위해 준비된 위치에 공급될 수 있다. 가급적 최소 면적을 차지하면서 하나의 가공 스테이션(2)으로부터 다른 가공 스테이션(3, 4, 5)으로의 부품을 운반하기 위하여, 운반 및 위치 설정 유닛은 회전자(21)와 상기 회전자(21) 상에 편심되게 장착된 선회 암(23)으로 이루어지고, 선회 암은 회전 암과 반대 방향으로 구동되고 부품 홀더(14)를 지지한다. 회전자(21)와 선회 암(23)의 구동은 부품 홀더(14)가 폐쇄 곡선 경로(15)를 따르도록 동기화되고, 폐쇄 곡선 경로는 상기 곡선(15)의 이웃하는 정점(16, 17, 18, 19)들 사이에 공간(6, 7, 8, 9)을 포함한다.

Description

부품 가공 장치, 특히 차량 본체의 부품 가공 장치{DEVICE FOR MACHINING COMPONENTS, IN PARTICULAR OF A VEHICLE BODY}
본 발명은, 부품용 운반 및 위치 설정 유닛(transport and positioning unit)과, 운반 및 위치 설정 유닛의 주위에 배치된 다수의 가공 스테이션(machining station)을 구비하는 부품 가공 장치, 특히 차량 본체의 부품 가공 장치로서, 부품은 운반 및 위치 설정 유닛의 홀더에 의해 유지되어 가공 위치로 이송될 수 있는 부품 가공 장치에 관한 것이다.
복잡한 부품의 가공, 특히 차량 본체의 부품 또는 차량 본체 전체의 가공은, 이송 라인의 다수의 가공 스테이션을 통해 적절한 운반 수단에 의해 피가공 부품이 운반되고 측면에 고정된 가공 로봇에 의해 가공이 실시되는 공지의 제조 설비 내에서 실시된다(독일 공개특허공보 제DE 197 13 860 A1호). 가공 스테이션에서, 부품은 고정 부품 홀더 상에 가공 위치에 유지된다. 그러한 제조 설비는 상당한 크기의 공간을 차지한다.
부품 가공을 위한 또 다른 공지의 장치(독일 공개특허공보 제DE 101 53 807 A1)에서, 적어도 하나의 부품 홀더는 회전 지지체 상에 반경 방향으로 이동 가능하게 배치된다. 연삭, 천공, 밀링 및 회전 공구와 같은 여러 가공 스테이션은 지지체 의 회전 축선을 중심으로 지지체의 하방에 배치된다. 회전 가능하게 구동되는 지지체와 지지체 상에서 반경 방향으로 이동 가능하게 장착된 부품 홀더에 의해, 유지된 부품은 각 가공 스테이션으로 이송될 수 있다. 가공 스테이션에서 부품 가공이 가능하도록, 부품은 그 후에 부품 홀더에 의해 지지체 하방에 배치된 각 공구로 하강하여야 한다. 이러한 유형의 장치는, 부품 지지를 위한 회전 구동 지지체와 그 아래에 배치된 공구 때문에, 비교적 소형의 부품의 가공만을 위하여 배치된다. 공구와 지지체는 하나가 다른 하나의 상방에 배치된 구조이므로, 전술한 장치는 차량 본체의 부품과 같은 대형 부품에는 적당하지 않다.
부품 특히 웨이퍼를 보관 위치에서 가공 위치로 운반하고 다시 초기 보관 위치로 운반하거나 다른 보관 위치로 운반하기 위하여, 2개의 암을 구비한 회전자(rotor)와, 회전자 상에 편심되게 장착되고 회전자 축선과 평행한 축선을 중심으로 회전하도록 장착되는 선회 암(pivoting arm)과, 회전자 축선과 평행한 축선을 중심으로 선회 암의 자유 단부 상에서 선회 가능한 파기지 암(gripper arm)으로 이루어진 운반 유닛이 공지되어 있다(미국 특허공보 제US 6 366 830 B2호). 선회 가능하게 장착되어 구동되는 파지기는 이 파지기 암에 배치된다. 회전자, 선회 암 및 파지기의 회전/선회는, 파지기가 여러 위치에 도달, 특히 웨이퍼의 보관 위치와 가공 위치에 도달할 수 있도록 제어 유닛에 의해 조정된다. 이 선행 기술에는, 웨이퍼가 따르는 경로가 공간을 절약하도록 형성되는지에 대해서는 언급되어 있지 않다.
실용적인 면에서 공지되어 있고 서두에 언급되어 있는 유형의 장치의 경우 에, 운반 및 위치 설정 유닛은 적어도 하나의 부품 지지체를 구비하는 회전 테이블로서 형성되며, 부품 지지체는 회전 테이블 상에 그 가장자리에 고정식으로 배치된다. 회전 테이블이 회전하면, 부품 홀더는 원 운동을 하면서 이 원의 외측에 배치된 가공 스테이션으로 이동한다. 이러한 유형의 장치는 상당히 큰 공간을 필요로 하고 기존의 공간에는 거의 적용될 수 없다.
본 발명의 목적은, 부품 가공 특히 차량 본체의 부품 가공을 위한 서두에 언급된 유형의 장치에 있어서, 하나의 가공 스테이션으로부터 다음 가공 스테이션으로 부품을 운반하기 위한 운반 및 위치 설정 유닛이 가급적 작은 공간을 필요로 하는 장치를 창안하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 서두에 언급된 유형의 장치 내에서, 운반 및 위치 설정 유닛은 회전자와 회전자에 편심되게 장착된 선회 암으로 이루어지고, 선회 암은 회전자 축선과 평행한 축선을 중심으로 회전자와 반대 방향으로 회전하고 부품 홀더를 지지하고, 회전자와 선회 암의 회전 운동은 부품 홀더가 다수의 정점(apex)을 구비하는 폐쇄 곡선 경로를 따르도록 서로 조정되고, 이웃하는 정점들 사이에 부품 홀더가 지나가지 않는 공간이 잔존하도록 구성된다.
본 발명에 의하여, 부품과 더불어 부품 홀더는 원 운동을 하지 않고 정점을 가진 특정 곡선 경로 상에서 순환하므로, 표면적에 대한 요건이 최소로 제한된다. 부품 홀더는 정점에 존재하는 가공 스테이션 내에서 최대 반경 위치에 도달하고, 정점들 사이에 존재하는 영역에서는, 가공 로봇, 공구 보관부 및 기타 장치의 배치를 위해 활용될 수 있는 공간이 생성되도록 부품 홀더는 반경 방향 내측으로 이동한다. 또한, 운반 및 위치 설정 유닛의 가능한 최적 배치는 포크리프트 트럭과 같은 가동성 운반 유닛을 위한 충분한 자유 표면과 주행 표면(travel surface)을 생성하고, 이에 따라 운반 및 위치 설정 유닛들 사이에 배치된 가공 로봇 또는 다른 장치는 접근될 수 있고 운반될 수 있다. 잔존 공간이 의미하는 바에 의하면, 운반 및 위치 설정 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 제조 설비가 설치 장소에서의 국지적 조건에 최적으로 부합될 수 있다. 따라서, 운반 및 위치 설정 유닛은, 건물 예를 들면 공장 건물의 기둥들 사이에 배치될 수 있고, 따라서 기둥은 공간에 위치한다. 정점을 가진 특정 곡선 경로, 예를 들면 사이클로이드 또는 타원의 장점에 의하면, 부품 홀더는 정점들 사이의 경로 영역에서 비교적 빠른 경로 속도로 이동하고 정점의 영역에서 최저 경로 속도로 이동함으로써, 이 경우에 부품은 가공에 필요한 정지(standstill) 상태가 될 수 있고 가공 후에 다시 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
선회 암은, 부품 홀더를 구비하는 암의 반대쪽의 지지 암 상에 예를 들면 선단 손질 공구(tip dresser)와 같은 공구를 지지하기 위하여, 이중 암 장치(double armed device)로 형성될 수 있으며, 부품이 용접되도록 가공 로봇의 용접 공구의 전극이 선단 손질 공구에 의하여 가공될 수 있다.
가공 스테이션에서 부품을 가공하기 위해서, 부품 홀더는 가공 위치에서 가급적 정밀하게 부품을 유지하는 것이 중요한데, 그 이유는, 그렇지 않은 경우에, 가공 로봇의 공구가 피가공 지점에 정밀하게 도달할 수 없기 때문이다.
이러한 요건은, 본 발명의 한 실시 형태에서, 가공 스테이션 내에 부품 홀더용 중심 정렬 유닛(centring unit)이 제공된다는 점에 의해, 비교적 간단한 수단에 의해 달성될 수 있다. 이러한 중심 정렬 유닛은 부품 홀더를 수직 방향 및 측방향으로 지지함으로써 정확한 위치에 배치하도록 형성된다.
본 발명에 따른 장치에 의해 다른 부품을 가공하기 위하여, 부품 홀더는 교체될 수 있다. 그와 같이 부품 홀더를 교체하기 위하여, 본 발명의 장치는, 부품 홀더의 순환 경로 상의 할당된 위치 특히 정점에서, 운반 및 위치 설정 유닛 상방에 여러 유형의 부품 홀더를 준비하여 유지하는 보관부(store)를 구비하며, 적어도 하나의 교체 장치에 의하여, 선회 암에 의해 지지된 부품 홀더는 보관부에 의해 이송된 부품 홀더와 교체될 수 있다. 교체 장치는 적절한 파지기를 구비한 가공 로봇 또는 보관부의 특별한 승강 유닛(lifting unit)일 수 있다. 본 발명의 공간 절약적인 실시 형태의 모든 경우에, 부품 홀더는 신속하게 교체될 수 있다.
회전자와 선회 암의 서로 조정된 회전 운동은 여러 수단에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 회전자와 선회 암은 각각 회전 구동기(rotary drive)를 구비할 수 있다. 그러나, 공동 구동기가 제공되는 것이 바람직하다. 회전자와 선회 암이 휠 기어(wheel gear)에 의한 동력 전달 기술(transmission technology)에 의해 서로 연결되면 특히 바람직하다. 휠들은 톱니, 마찰 또는 벨트에 의해 서로 연결될 수 있다. 따라서 휠 기어는, 회전자의 고정 기부(stationary base) 상에 비회전 방식으로 유지된 톱니형 크라운(toothed crown)과, 톱니형 크라운과 맞물리고 회전자 상에 회전 가능하게 장착된 중간 휠과, 중간 휠과 맞물리는 선회 암의 구동 휠로 이루어질 수 있다. 원하는 곡선 경로는, 이러한 톱니형 휠의 전달 비(톱니의 수의 비)와 회전자와 선회 암의 회전 축선의 축 거리 및 선회 암의 지레 암(lever arm)의 길이에 의해 결정될 수 있다.
운반 및 위치 설정 유닛으로의 동력 및 제어 명령의 공급은, 운반 및 위치 설정 유닛의 상방으로부터, 선회 암의 회전 축선에 배치된 회전 분배기(rotary distributor)를 통해 실시되는 것이 바람직하다. 동력 및 제어 명령을 위한 공급 라인을 위하여, 커넥팅 로드 방식의 회전 분배기를 통하여, 회전자의 축선에 중앙에 배치된 공급원(source)에 라인 트리(line tree)가 연결될 수 있다.
또한, 레이저를 이용한 가공이 실시될 경우에, 장치에는 방사선 방호(radiation protection) 수단이 설치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 이러한 방사선 방호 수단은 가공 스테이션에 잠금 문(lock gate)을 갖춘 캐비닛 내에 운반 및 위치 설정 유닛을 수용함으로써 생성될 수 있다. 부품 지지체는 차폐된 가공 로봇을 위하여 개방되는 잠금 문에 대하여 반경 방향으로 상당한 정도로 전진하여 부품을 수용하고 가공할 뿐이므로, 이러한 유형의 캐비닛은 공간을 거의 차지하지 않으며, 부품은 정점들 사이에서 공간 절약적인 곡선 영역 상의 잠금 문들 사이에서 운반된다.
본 발명에 따른 장치는 다수의 운반 및 위치 설정 유닛, 특히 다수의 유사한 운반 및 위치 설정 유닛의 조합에 특히 적합하며, 여기서 "유사"라 함은 반드시 동일한 곡선 경로를 의미하는 것이 아니라 정점을 갖춘 폐쇄 곡선 경로를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 점에서 본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 하나의 운반 및 위치 설정 유닛 이외에, 추가로 적어도 하나의 유사한 운반 및 위치 설정 장치가 제공되고, 하나의 운반 및 위치 설정 유닛의 부품 홀더에 의해 유지된 부품은 다른 운반 및 위치 설정 유닛의 가공 스테이션에 적어도 근접한 가공 위치로 이송될 수 있다. 이러한 실시 형태와 최소 공간을 사용함으로써, 하나 또는 다수의 가공 로봇에 의하여 동일 가공 스테이션에서 또는 그 근방에서 여러 가공 작업을 동시에 실시할 수 있거나 연속적으로 실시할 수 있다. 제1 가공 스테이션에서의 가공 위치에서 하나의 운반 및 위치 설정 유닛에 의해 부품이 유지되는 동안에, 다른 가공 스테이션에서의 가공 위치에서 다른 운반 및 위치 설정 유닛이 또 다른 부품을 유지하며, 따라서 충돌(collision)이 발생하지 않는다. 그 후 제1 부품이 제1 가공 스테이션으로부터 분리되면, 다른 부품이 다른 가공 스테이션으로부터 제1 가공 스테이션으로 이동할 수 있다. 또한 제1 가공 스테이션은 공급된 부품에 연속적으로 또는 동시에 가공 작업을 수행하는 2개의 가공 로봇에 의해 접근될 수 있다. 이와 같이, 작은 공간과 짧은 작업 시간만을 필요로 하면서, 여러 가공 위치에서 동시에 가공 작업이 수행될 수 있고 동일 가공 스테이션에서 차례로 또는 동시에 가공 작업이 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 운반 및 위치 설정 유닛은 여러 곡선 경로에 대해 배치될 수 있으므로, 곡선 경로가 다른 위치 설정 유닛들과 이들 사이에 배치된 가공 및/또는 운반 로봇은 조합되어 공간 절약적인 제조 설비를 형성할 수 있다. 경우에 따라서는, 그러한 제조 설비를 종래의 부품 홀더-지지 회전 테이블에 보완 및/또는 조합하는 것이 유용할 수도 있다.
도 1은 운반 및 위치 설정 유닛과 다수의 가공 스테이션을 구비한 부품 가공 장치 및 가공 로봇을 위한 다수의 공간을 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에 따른 장치의 운반 및 위치 설정 유닛의 측면도.
도 3a 내지 도 3c는, 4개의 정점을 가진 사이클로이드 곡선 경로의 경우에, 제1 가공 스테이션으로부터 이에 대해 90˚만큼 편차가 있는 제2 가공 스테이션으로의 위치 재설정의 여러 단계에서 도 1에 따른 운반 및 위치 설정 유닛을 나타내는 도면.
도 4a 내지 도 4c는, 3개의 정점을 가진 사이클로이드 곡선 경로의 경우에, 제1 가공 스테이션으로부터 이에 대해 120˚만큼 편차가 있는 제2 가공 스테이션으로의 위치 재설정의 여러 단계에서 도 1에 따른 운반 및 위치 설정 유닛을 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5c는, 2개의 정점을 가진 타원형 곡선 경로의 경우에, 제1 가공 스테이션으로부터 이에 대해 180˚만큼 편차가 있는 제2 가공 스테이션으로의 위치 재설정의 여러 단계에서 도 1에 따른 운반 및 위치 설정 유닛을 나타내는 도면.
도 6은 도 1에 따른 다수의 운반 및 위치 설정 유닛들과 이들 사이에 배치된 가공 및/또는 운반 로봇을 구비하는 제조 설비의 평면도.
도 7은 이웃하는 가공 스테이션에서의 부품의 가공 및 운반을 나타내는 도면.
이하에서 예시적 실시 형태를 개략적으로 나타내는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 따르면, 부품 특히 차량 본체의 부품을 가공하기 위한 장치는 운반 및 위치 설정 유닛(1)을 포함하며, 운반 및 위치 설정 유닛(1)은 그 주위에 배치된 다수의 가공 스테이션(2, 3, 4, 5)을 구비한다. 가공 스테이션(2, 3, 4, 5)들 사이에는, 다른 목적, 특히 가공 로봇의 배치, 공구 보관 등의 목적으로 사용되는 공간(6, 7, 8, 9)이 존재한다. 장치는 공장 건물의 지주(supporting column)가 공간(6, 7, 8, 9)에 위치하도록 배치될 수도 있다. 따라서, 국지 조건에 대한 최적의 적응성이 달성된다. 도 1에 예시된 실시 형태에서, 공간(6, 7)은 개략적으로 단지 박스로 도시된 가공 로봇(10, 11, 12, 13)의 배치를 위하여 사용된다.
운반 및 위치 설정 유닛(1)은, 도시되지 않은 피가공 부품용의 교체식 부품 홀더(14), 예를 들면 공지의 고정 프레임(clamping frame)을 구비한다. 이 부품 홀더(14)는, 운반 및 위치 설정 유닛(1)에 의하여, 정점(16, 17, 18, 19)을 가진 사이클로이드 곡선 경로(cycloid curved path)(15) 상에서 가공 스테이션(2, 3, 4, 5)으로 이동한다. 정점(16, 17, 18, 19)에서, 부품 홀더(14) 및 그에 고정된 부품은 근방의 적어도 하나의 가공 로봇(10, 11, 12, 13)에 의한 가공에 적합한 위치에 유지된다. 부품 홀더(14)가 도 1에 예시된 위치에 있으면, 가공 로봇(10)과 더불어 가공 로봇(13)은 부품에 가공을 실시할 수 있다. 특별한 곡선 경로(15)는, 운반 및 위치 설정 유닛(1)과 가공 로봇(10, 11, 12, 13)을 구비한 장치가 상당히 소형이고 따라서 최소한의 면적 영역을 차지한다는 선행 조건을 부여한다.
운반 및 위치 설정 유닛을 위한 특정 구조 또는 전동 장치 기구(gear mechanism)를 구비한 본 발명의 예시적 실시 형태의 경우에, 도 1 또는 도 3a 내지 도 3c에 따라 도시된 4개의 정점(16, 17, 18, 19)을 가진 사이클로이드 곡선 경로(15)뿐만 아니라, 도 4a 내지 도 4c에 따라 정점의 수가 다른 사이클로이드 곡선 경로 또는 도 5a 내지 도 5d에 따른 타원형 곡선 경로가 생성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 고정 기부(stationary base)(20) 상의 운반 및 위치 설정 유닛(1)은, 상세히 도시되지는 않은 회전 구동기(rotary drive)를 갖춘 회전자(rotor)(21)를 구비한다. 회전자(21)에는 회전자 축선(22)에 대해 편심 위치에, 선회 암(23)이 회전자 축선(22)과 평행한 축선(24)을 중심으로 회전할 수 있도록 장착된다. 선회 암(23)은, 회전자(21)와 선회 암(23)이 반대 방향으로 회전하도록, 휠 기어(wheel gear)에 의해 회전자(21)에 연결되어 구동된다. 이와 같이, 예를 들면 기부(20) 상에는, 외측으로 톱니가 형성된 크라운(crown)이 비회전 방식으로 유지되고, 회전자(21)에 의해 지지된 중간 톱니바퀴와 맞물린다. 중간 톱니바퀴는 회전자(21)의 자유 단부에 회전 가능하게 장착된 구동 톱니바퀴와 맞물리고, 선회 암(23)의 구동 샤프트에 비회전 방식으로 연결된다. 여러 톱니바퀴의 톱니 수의 비 및 회전자(21)와 선회 암(23)의 유효 지레 암 길이(effective lever arm length)는 원하는 여러 경로 곡선이 생성될 수 있도록 하며, 도 3a 내지 도 5d는 3종류의 경로 곡선의 특징적인 예를 나타낸다.
선회 암(23)은, 자유 단부에서 교체 가능한 방식으로, 부품 홀더(14) 특히 고정 프레임을 지지하고, 피가공 부품은 부품 홀더에 의해 정확하게 미리 설정된 가공 위치에 유지될 수 있다. 이 위치에서 위치 설정을 지지하기 위하여, 가공 스테이션(2, 3, 4, 5)에 제공될 수 있는 각 중심 정렬 유닛(2a, 3a, 4a, 5a)은, 선회 암(23) 또는 부품 홀더(14) 상의 수직 장착형 지지 휠(2a*)과 고정 연결 링크 안내부(2a**, 3a**, 4a**, 5a**)로 이루어지고, 부품 홀더(14)의 실질적인 반경 반향으로의 이동 중에 지지 휠(2a*)은 고정 연결 링크 안내부 내로 진입한다.
선회 암(23)에는, 동력과 제어 명령을 공급하기 위한 회전 분배기(26)가 회전 축선(24)에 배치되고, 예를 들면 공장 천장의 고정 연결 지점에 연결된다.
공장 천장에는, 여러 유형의 다수의 부품 홀더(31, 32, 33)를 위한 승강 유닛(35, 36, 37)을 갖춘 별 형상 특히 X자 형상의 보관부(30)가 배치되는데, 보관부(30)는 부품 홀더(14)가 가공 스테이션(2, 3, 4, 5)에서 관련 승강 유닛(35, 36 37)에 의한 교체에 적합한 위치로 이송될 수 있도록 유지된다. 이러한 구성이 의미하는 바에 의하면, 더 이상 필요하지 않은 부품 홀더는 우선 비어 있는 승강 유닛으로 전달되고, 보관부(30)와 운반 및 위치 설정 유닛의 상대 회전 후에, 새로운 부품 홀더가 보관부로부터 운반 및 위치 설정 유닛으로 전달된다. 교체 그 자체는 운반 및 위치 설정 유닛에 의해 실시되고, 운반 및 위치 설정 유닛과 가공 로봇에 의해 실시될 수도 있다.
예시적으로, 도 3a 내지 도 3c, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5d는, 동력 전달 기술(transmission technology)의 관점에서 달리 배치되어 있는 운반 및 위치 설정 유닛에 대한 여러 특징의 곡선 경로를 나타내며, 운반 및 위치 설정 유닛의 부품 홀더는 곡선 경로 상에서 하나의 가공 스테이션으로부터 다음 가공 스테이션으로 이동한다. 모든 경우에, "각도의 합 - 타이밍 각도(timing angle) = 회전자의 고유 회전 각도(intrinsic rotary angle)"라는 관계식이 적용되며, 여기서 각도의 합은 360˚이고, 이웃하는 가공 스테이션들 사이의 각도의 타이밍 각도는 이웃하는 가공 스테이션들 사이의 부품 홀더의 고유 회전 각도이고, 회전자의 고유 회전 각도는 이웃하는 가공 스테이션들 사이의 회전자의 각도이다.
본 발명에 따른 유형과 동일 및/또는 상이한 운반 및 위치 설정 유닛을 갖춘 부품 가공 장치는 서로 조합될 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들면 회전 테이블과 같은 공지 유형의 장치와 조합될 수도 있고, 장치들 사이에 배치된 가공 및/또는 운반 로봇과 조합되어 도 6에 도시된 바와 같은 공간 절약형 제조 설비를 형성할 수도 있다. 이와 같은 제조 설비는 유사하거나 다른 제조 설비와 조합되어 대규모의 설비를 형성할 수 있다.
도 6에 도시된 제조 설비에서, 4개의 운반 및 위치 설정 유닛(T1, T2, T3, T4)이 그리드(grid) 형태로 배치되어 있다. 운반 및 위치 설정 유닛(T1)의 주위에는 4개의 가공 스테이션(B1, B2, B3, B4)이 배치되어 있다. 이에 상응하는 방식으로, 운반 및 위치 설정 유닛(T2)의 주위에는 4개의 가공 스테이션(C1, C2, C3, C4)이 배치되고, 제1 운반 및 위치 설정 유닛(T1)의 가공 스테이션(B3)은 제2 운반 및 위치 설 정 유닛(T2)의 가공 스테이션(C1)과 동일 영역을 차지하도록 배치되거나 근접하도록 배치되며, 이러한 구성은 도면에 개략적으로 공동 프레임으로 도시되어 있다. 이에 상응하는 방식으로, 다른 운반 및 위치 설정 유닛(T3, T4)에는 가공 스테이션(D1, D2, D3, D4)과 가공 스테이션(E1, E2, E3, E4)이 할당되고, 한편으로는 가공 스테이션(C4, D2)과 다른 한편으로는 가공 스테이션(D1, E3)과 또 다른 한편으로는 가공 스테이션(B4, E2)은 동일 영역을 차지하거나 서로 근접하게 배치된다. 운반 및 위치 설정 유닛(T1, T2, T3, T4) 각각의 부품 홀더(H1, H2, H3, H4)는 각 구동에 의해 음영 영역을 지나간다. 부품 홀더(H1, H2, H3, H4)가 지나가지 않은 공간에는, 가공 및/또는 운반 로봇(R1, R2, R3, R4, R5)이 배치된다. 예시된 실시 형태에서 운반 및 가공 로봇(R1)에 대한 경우와 같이, 가공 및/또는 운반 로봇이 운반 및 위치 설정 유닛(T1, T2, T3, T4) 사이의 중앙에 배치되면, 이 로봇은 여러 운반 및 위치 설정 유닛(T1, T2, T3, T4)에 할당된 8개의 가공 스테이션(B3, C1, C4, D2, D1, E3, E2, B4)에서 가공을 실시할 수 있고, 직접 인접하여 있는 각 가공 스테이션(B3, C1; C4, D2; D1, E3; E2, B4)은 동일한 영역을 차지할 수 있으나 다른 운반 및 위치 설정 유닛(T1, T2, T3, T4)에 의해 작동될 수 있다. 반면에, 외측의 운반 및 가공 로봇(R2, R3, R4, R5)은 로봇과 대향하는 4개의 가공 스테이션에서만 가공을 실시할 수 있는 데, 예를 들어 도 6에 도시되지 않은 유사한 제조 설비가, 도시된 제조 설비에 인접하여 있지 않다면, 로봇(R3)은 가공 스테이션(B2, B3, C1, C2)에서만 가공을 실시할 수 있다.
각 운반 및 위치 설정 유닛은, 피가공물이 운반 및/또는 가공 로봇의 공구에 의해 가공되도록, 피가공물을 수용하고 가공 위치에 유지하는 역할만을 하지만, 운반 및/또는 가공 로봇은 용어 자체가 의미하는 바와 같이 부품에 가공 작업을 실시하고 제조 설비 내에서 부품을 운반하는 역할을 할 뿐만 아니라 운반 또는 가공만을 실시할 수도 있다. 따라서, 각 운반 및 위치 설정 유닛에는, 교체 가능하고 피가공 부품에 부합되는 부품 홀더가 장착되지만, 가공 및/또는 운반 로봇에는 부품용 공구 및/또는 홀더/파지기(gripper)가 장착될 수 있다.
도 7은 가공될 부품(W1)이 운반 및 위치 설정 유닛(T1)에 의하여 다음의 운반 및 위치 설정 유닛(T2)으로 운반되고 각 가공 스테이션에서 가공되는 방법을 나타낸다. 단계 I에서, 제1 운반 및 위치 설정 유닛(T1)의 홀더(H1)에 의해 제1 가공 스테이션(B4)에서의 가공 위치에 유지된 부품(W1)은 예를 들어 용접 텅(welding tongue)과 같은 공구(Z1)가 장착된 가공 로봇(R1)에 의해 가공된다. 이러한 가공 작업 후에, 단계 II에서, 가공 로봇(R1)의 공구(Z1)가 교체된다. 공구(Z1)는 보관 위치(L1)에 놓이고 보관 위치(L2)에 배치된 파지기(G1)로 교체된다. 단계 III에서, 가 공 로봇(R1)은 부품(W1)을 제2 운반 및 위치 설정 유닛(T2)으로 전달한다. 단계 IV에서, 추가 가공의 실시를 위하여, 부품 홀더(H2)는 다른 가공 스테이션(C4)에서 가공 위치에 부품(W1)을 유지한다. 단계 V에서, 추가로 공구 교체가 실시되며, 특히 파지기(G1)로부터 공구(Z1)로의 교체가 일어난다. 단계 VI에서, 가공 로봇(R1)에 의해 부품(W1)에 예를 들어 용접과 같은 추가 가공이 실시된다. 설명된 가공 작업과 운반의 순차적 단계에서는, 가공 스테이션(B4, C4)만이 사용된다. 운반 및 위치 설정 유닛(T1, T2) 사이에 인접하게 배치된 가공 스테이션(B3, C1)도 가공 및 운반 로봇(R1)에 의해 작업될 수 있다는 점을 이해할 수 있다. 이러한 구성이 의미하는 바에 의하면, 각 가공 및 운반 로봇(R1)은 작업 영역 내에 존재하는 각 운반 및 위치 설정 유닛(T1, T2)의 2개의 가공 스테이션(B1, B3; 또는 B2, B4)에 작용할 수 있는데, 다시 말하자면, 로봇은 중앙에 배치되면 8개의 가공 스테이션에 작용할 수 있고, 설비의 가장자리에 배치되면 4개의 가공 스테이션에 작용할 수 있다.
전술한 제조 설비 내에서의 부품의 이동은 변경될 수 있다. 이는 부품과 가공 작업에 따라 달라진다. 도 6은 다른 유형의 부품을 갖춘 보관부(A, B, C)를 나타낸다. 첫 번째 경우로, 가공 및 운반 로봇(R5)은 적절한 파지기(G5)에 의해 보관부(A)로부터 하나의 부품을, 그리고 보관부(B)로부터 또 다른 부품을 수용하고, 이 부품들을 운반 및 위치 설정 유닛(T4)의 부품 홀더(H4)에 전달하며, 부품 홀더는 가공을 위하여 부품을 확고히 고정하고 하나 또는 다수의 할당된 가공 스테이션으로 운반하고 가공 스테이션에서 가공 위치에 고정한다. 가공이 완료되면, 부품은 가공 및 운반 로봇(R1, R2) 중 하나로부터 다음의 운반 및 위치 설정 유닛(T1)으로 전달되고, 여기에서 부품은 할당된 가공 스테이션에서 추가로 가공된다. 최종적으로, 부품은 가공 및 운반 로봇(R3)에 의해 인출되어 제조 설비 외측으로 이송되거나 다른 운반 및 위치 설정 유닛으로 이송된다.
달리 조합된 부품들은, 부품에 다른 가공 작업 또는 추가 가공 작업의 실시를 위하여, 제조 설비 내에서 다른 경로를 따를 수 있다. 따라서, 가공을 위해 보관부(A, B, C)로부터 부품을 인출하기 위하여, 가공 및 운반 로봇(R5)이 적절한 파지기를 사용할 수 있다. 가공 및 운반 로봇(R5)은 우선 부품을 운반 및 위치 설정 유닛(T4)의 부품 홀더(H4)로 전달한다. 그 후 부품은 가공 및 운반 로봇(R1, R5) 중 하나에 의해 운반 및 위치 설정 유닛(T3)으로 전달된다. 그 후 물품은 운반 및 위치 설정 유닛(T2)을 거쳐 운반 및 위치 설정 유닛(T1)으로 이동하고, 다시 이동을 계속함에 있어서, 부품이 보관부(A, B)로부터 인출될 때와 동일한 방식으로 이동하게 된다. 따라서, 하나 또는 동일한 제조 설비를 사용하여 여러 가공 프로그램을 실시할 수 있다.

Claims (12)

  1. 부품(W1)을 가공하기 위한 장치로서, 부품(W1)용 운반 및 위치 설정 유닛(1, T1, T2, T3, T4)과, 운반 및 위치 설정 유닛(1, T1, T2, T3, T4)의 주위에 배치된 다수의 가공 스테이션(2, 3, 4, 5)을 구비하며, 부품(W1)은 운반 및 위치 설정 유닛(1)의 홀더(14)에 의해 유지되어 가공 위치로 이송될 수 있는 부품 가공 장치에 있어서,
    운반 및 위치 설정 유닛(1, T1, T2, T3, T4)은 회전자(21)와 회전자 상에 편심되게 장착된 선회 암(23)을 포함하고, 선회 암은 회전자 축선(22)과 평행한 축선(24)을 중심으로 회전자(21)와 반대 방향으로 구동되고 부품 홀더(14)를 지지하고, 회전자(21)와 선회 암(23)의 회전 운동은, 부품 홀더(14)가 정점(16, 17, 18, 19)을 포함하는 폐쇄 곡선 경로(15)를 따르도록 서로 조정되고, 이웃하는 정점(16, 17, 18, 19) 사이에는 부품 홀더(14)가 지나가지 않는 공간(6, 7, 8, 9)이 잔존하는 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    선회 암(23)은 이중 암 장치로 형성된 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    가공 스테이션(2, 3, 4, 5) 내에, 부품 홀더(14)를 위한 중심 정렬 유닛(2a*, 3a*, 4a*, 5a*)이 제공된 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    운반 및 위치 설정 유닛(1)의 상방에, 다른 유형의 부품 홀더를 준비하여 유지하는 보관부가 순환 경로 상의 할당된 위치에 존재하고,
    선회 암에 의해 지지된 부품 홀더는, 적어도 하나의 교체 장치에 의하여, 보관부에 유지된 다른 유형의 부품 홀더와 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전자(21)와 선회 암(23)은 휠 기어에 의한 동력 전달 기술에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    운반 및 위치 설정 유닛(1)으로의 동력 및 제어 명령의 공급은, 운반 및 위치 설정 유닛(1)의 상방으로부터, 선회 암(23) 상의 회전 축선(24)에 배치된 회전 분배기(26)를 통해 실시되는 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    운반 및 위치 설정 유닛(1)은 가공 스테이션(2, 3, 4, 5)에 잠금 문을 갖춘 방사선-방호 캐비닛 내에 수용된 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    운반 및 위치 설정 유닛(1, T1)과 함께, 적어도 하나의 유사한 운반 및 위치 설정 유닛(T2)이 추가로 제공되고,
    하나의 운반 및 위치 설정 유닛(T2)의 부품 홀더에 의해 유지된 부품은 다른 운반 및 위치 설정 유닛(T1)의 가공 스테이션(B3)에 적어도 인접한 위치로 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    곡선 경로 상에 동일 및/또는 상이한 개수의 정점을 가지는 다수의 운반 및 위치 설정 유닛(T1, T2, T3, T4)과, 이들 사이에 배치된 가공 및/또는 운반 로봇(R1, R2, R3, R4, R5)은, 제조 설비를 형성하는 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    부품 홀더의 폐쇄 곡선 경로는 타원형인 것을 특징으로 하는 부품 가공 장 치.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    폐쇄 곡선 경로는 3개의 정점을 가지는 내사이클로이드(hypocycloid)인 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    폐쇄 곡선 경로는 4개의 정점을 가지는 아스테로이드(astroid)인 것을 특징으로 하는 부품 가공 장치.
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