KR20160117617A - 가공 동안 단일-스테이션 공작 기계를 로딩 및 언로딩 하기 위한 로봇 셀 - Google Patents

가공 동안 단일-스테이션 공작 기계를 로딩 및 언로딩 하기 위한 로봇 셀 Download PDF

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스테판 안드레아스 크루크
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에스케이 테크놀로지스 유쥐
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Abstract

단일-스테이션 공작 기계(2)를 로딩 및 언로딩 하기 위한 로봇 셀 챔버(15) 및 가공 챔버(14)를 구비한 로봇 셀(1)로서, 하나 이상의 로봇 셀(1)은 로봇 셀 챔버(15) 내에 배열되고, 단일-스테이션 공작 기계(2)의 두 개 이상의 클램핑 지점들(5,6) 및 하나 이상의 가공 스핀들(13)은 가공 챔버(14) 내에 배열되어, 가공 챔버(14) 내에 작업편들을 수용하기 위한 클램핑 지점들(5,6)은 로봇(7)에 의해 도달될 수 있고, 로봇 셀 챔버(15)가 가공 챔버(14)에 연결가능하여 로봇 셀 챔버(15)와 가공 챔버(14)가 연결된 상태에서 가공 챔버가 형성되고, 가공 장치는 제1항 내지 20항 중 어느 한 항에 의한 로봇 셀(1) 및 단일-스테이션 공작 기계(2)를 구비한다.

Description

가공 동안 단일-스테이션 공작 기계를 로딩 및 언로딩 하기 위한 로봇 셀{ROBOT CELL FOR THE LOADING AND UNLOADING OF SINGLE-STATION MACHINE TOOLS DURING MACHINING}
본 발명은 청구항 1항의 전제부에 의한 단일-스테이션 가공 유닛을 로딩 및 언로딩 하기 위한 로봇 셀 및 청구항 21항에 의한 가공을 위한 장치에 관련된다.
이러한 유형의 시스템들은 원칙적으로 다양한 형태들로 알려져 있고, 주로 CNC-제어된 기계들과 함께 사용된다.
지금 및 후술하는 논의에서, 용어 "로봇 셀" 은 분리된 전용 유닛(dedicated unit)를 칭한다. 반대로, 고정된 시스템에서, 단일 로봇은 공작 기계에 견고하게 결합되거나 플로어(floor)에 고정된다. 이러한 고정 시스템들은 보통 신축성이 없는 것으로 밝혀졌고, 추가의 안전 도구들을 필요로 한다.
지금 및 후술하는 논의에서, "작동 시간"은 작업편들에 대한 가공 시간을 칭한다. 동시 작동 시간(또한 "작동 시간-중립(operation time-neutral)")으로 칭해짐)에서 로딩 및 언로딩 동안, 이러한 로딩 및 언로딩 작동들은 작업편들에 대한 가공 시간에 영향을 주지 않는다.
지금 및 후술하는 논의에서, 용어 "로딩 및 언로딩 챔버"는 클램핑(clamping) 지점 안으로/밖으로 작업편들을 로딩 및 언로딩 하기 위한 분리된, 격리된 공간을 칭한다.
지금 및 후술하는 논의에서, 용어 "단일-스테이션 기계(single-station machine)"는 공작 기계를 칭하는데, 가공 스핀들들이 작업편을 유지하는 홀더(holder)(예를 들어, 가공 테이블)와 고정되게 연결된다. 따라서, 작업편을 유지하는 홀더(예를 들어, 가공 테이블 또는 추가 축)는 하나의 가공 지점으로부터 다음으로, 또는 가공 지점으로부터 로딩 및 언로딩 챔버로 이송되지 않는다.
가공 스핀들은 바람직하게 가공에 사용된다. 밀링(milling), 드릴링(drilling), 쓰레드 커팅(thread cutting), 그라인딩(grinding), 폴리싱(polishing), 래핑(lapping) 및 호닝(honing)이 통상의 가공 방법에서 주요한 응용들로 언급된다.
동시 작동 시간에서 가공 유닛을 로딩 및 언로딩 하기 위한 종래의 두 가지 서로 다른 개념들이 알려져 있다. 제1 개념은 교환 스테이션 유닛에서의 가공으로, 가공 챔버는 벽(wall)에 의해 로딩 및 언로딩 챔버(또한 배치 챔버(placement chamber)로 칭해짐)로부터 분리된다. 제2 개념은 이송 기계로, 다중 가공 스테이션들이 예를 들어, 회전 이송 원리를 따라 배열된다. 여기에서도, 로딩 및 언로딩 챔버들은 상호 분리된다.
이러한 개념들에서, 기계 설계에 따라, 배치 스테이션에서 가공 스테이션으로 작업편을 변경시키는 것은 수 초의 시간이 소요되는데, 이는 동시 작동 시간에서 경과되지 않고, 즉, 비-생산 시간으로서, 전체 시간을 연장시키고 궁극적으로 작업편을 더 비싸게 만든다.
작업편들의 클램핑이 배치 챔버에서 일어나고, 가공은 가공 챔버에서 수행되기 때문에, 두 개념들은 작업편들의 실제 클램핑 시간이 실제 작동 시간에 더해질 필요가 없다는 공통 특징을 공유한다. 따라서, 작업편들의 클램핑은 동시 작동 시간에서 발생하고, 클램핑 시간은 가공 시간보다 더 짧다. 단지 배치 챔버로부터 가공 챔버로 클램핑 지점을 변경시키는 것은 동시 작동 시간 내에 일어나지 않는다.
이러한 두 개의 가공 개념들의 단점은 매우 높은 가공 자본 비용을 필요로 하는 것, 가공 기간 동안 배치 스테이션으로부터 가공 스테이션으로 변경하는 추가 시간, 및 클램핑 지점에서 유압 클램핑에 대한 오일과 같은 클램핑 수단의 매체에 대한 적절한 회전식 통로들(rotary passages)이 필요하다는 것이다. 특히, 교환 스테이션 기계들은 회전식 테이블을 구비하는데, 이는 가공 복잡성에 관한 결점이다. 또한, 교환 스테이션 기계들은 회전식 테이블로 인하여 공간 문제들을 야기하는 아주 큰 공간들을 필요로한다. 또한, 이러한 유형의 기계들은 발생하는 회전 이동들로 인하여, 상대적으로 많은 양의 에너지를 필요로 한다.
본 발명은 가공 시간 동안 로봇이 가공 공간 내로 도달할 수 없는 기계들과 같은 방식으로 로봇 셀들이 설계된다는 문제에 기초한다. 이 경우에, 이러한 부가적인 클램핑 지점들의 로딩 및 언로딩은 작동 시간과 동시에 발생하지 않고 꽤 오래 지속되기 때문에 보통 다중 클램핑 지점들은 매우 중요하지 않다. 가공 공간은 대개 완전히 폐쇄되어 가공 챔버로부터 로봇 셀 챔버를 분리한다. 로봇 셀 챔버와 가공 챔버 사이로의 접근은 가공의 마지막 이후까지 개방되지 않는다. 단지 클램핑 지점들의 로딩 및 언로딩만 발생할 뿐이다.
따라서, 본 발명의 목적은 동시 발생 작동 시간에서 단일-스테이션 가공 유닛을 로딩 및 언로딩하기 위한 로봇 셀을 제공하고, 각각의 가공 주기 동안 하나의 클램핑 지점으로부터 다음 클램핑 지점으로의 가공 테이블의 상대적으로 매우 짧은 이동 시간뿐 아니라, 각각의 경우에 배치 스테이션으로부터 가공 스테이션으로 작업편들을 변경시키는 시간에 대한 추가 시간이 없는, 교환 스테이션 작동 및 이송 작동들 없이, 가공하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1항의 특징들을 구비한, 동시 발생 작동 시간에서 단일-스테이션 가공 유닛을 로딩 및 언로딩하기 위한 로봇 셀 및 청구항 21항의 특징들을 구비한 가공을 위한 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 유리한 구현예들 및 개선들은 하위 청구항들에서 설명된다.
본 발명에 의한 로봇 셀은 단일-스테이션 가공 유닛을 로딩하고 언로딩하기 위한 로봇 셀 챔버를 구비하고, 가공 공간을 구비하고, 하나 이상의 로봇은 로봇 셀 챔버 내에 위치하고(situated), 단일-스테이션 가공 유닛의 두 개 이상의 클램핑 지점들 및 하나 이상의 가공 스핀들은 가공 공간 내에 위치하여, 가공 공간 내에 작업편들을 수용하기 위한 클램핑 지점들은 로봇에 의해 도달될 수 있고, 로봇 셀 챔버가 가공 공간에 연결가능하여 로봇 셀 챔버와 가공 공간이 연결된 상태(coupled state)에서 가공 챔버가 형성되는 것을 특징으로 한다. 다중 클램핑 지점들을 이용하는 것에 의해, 서로 다른 작업편 클램핑 수단들을 사용하여 다양한 클램핑 지점들을 설치함(equipping)으로써 다양한 작업편들을 동시에, 간단하게 가공하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 하나의 완전한 가공 패스 동안 다수의 서로 다른 작업편들이 가공되는 것이 가능하다. 연결가능성(coupleability)의 목적으로, 단일-스테이션 가공 유닛은 수동으로 로딩될 수 있다. 로봇 셀 챔버가 분리되면, 가공 공간과 작업편들을 설정하는 것이 상대적으로 용이하다. "수동 작동"은 사람이 개입하는 것에 의한 작동을 의미한다. 로봇 셀을 결합하는 것으로 인하여, 단일-스테이션 가공 유닛은 소위, 자동 작동으로 자동으로 공급될 수 있다. 연속적으로 자동 작동되는 로봇 셀은 수리 또는 유지 작동들이 가공 영역에서 수행되어야 할 때 이로운 것으로 증명되었는데, 이 경우에 로봇 셀은 쉽게 분리된다. 이러한 경우에, 보통 "고정된 시스템"은 거의 또는 전혀 접근가능하지 않다. 로봇 셀은 위험한 진입 또는 접근에 대하여 보호를 제공한다.
로봇 셀의 연결 사이트는 유리하게 가공 유닛 상에서 로봇 셀 챔버와 단일-스테이션 가공 공간 사이에 연결 사이트 밀봉(coupling site seal)을 구비한다. 연결 사이트 밀봉은 기계에 대한 로봇 셀의 결합을 형성한다. 따라서, 가공 공간은 로봇 셀 챔버와 조합된다. 교환 스테이션 기계들 또는 이송 기계들에 대한 경우에 분리된 로딩 및 언로딩 챔버는 없고, 대신 단지 로딩 및 언로딩 위치들만 있다. 지금의 및 후술하는 논의들에서, 로딩 및 언로딩 지점은 챔버와 독립적으로 로딩 및 언로딩 지점을 의미하는 것으로 이해된다. 기계에 대한 연결 사이트가 연결 사이트 밀봉으로 설계되면, 유리하게도 가공 보조 물질들, 다른 매체 및 절단 칩들(cutting chips)의 누출을 피할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 단일-스테이션 가공 유닛은 동시 작동 시간에서, 바람직하게 자동화 방식으로 로봇에 의해 로딩가능하고 언로딩가능하다. 작동이 동시 작동 시간에서 수행되면, 작업편들은 공작 기계에서 가공될 수 있고, 새로운 작업편들이 동시에 공급된다. 공급은 직접 이뤄지거나 작업편 캐리어들에 의해 이뤄질 수 있다.
본 발명의 하나의 개선에서, 가공 스핀들이 작동하지 않고/않거나 작동할 때, 로봇 셀은 가공 공간에 작업편을 수용하기 위한 클램핑 지점들이 로봇에 의해 도달할 수 있도록 적절하게 설계된다. 가공 스핀들의 운행에 대하여, 적절한 스테이션 변경을 위하여 교환 스테이션 기계들을 필요로 하는, 스핀들 중단은 생략된다.
본 발명의 다른 구현예에서, 로봇 셀은 조절 수단들(control means)을 구비한다. 조절 수단들을 통해, 클램핑 지점들이 제어될 수 있고, 로봇 셀에 의해 공급된 작업편들의 클램핑은 트리거(triggered)될 수 있다. 따라서, 자동 작동 동안, 클램핑 지점들은 연속적 주기로 자동으로 클램핑된다.
조절 수단들은 바람직하게 클램핑 지점들이 독립적으로 제어가능한 방식으로 적절하게 설계된다. 이 구현예들의 이점은 하나의 클램핑 지점에서 가공이 수행되는 동안, 로딩 및 언로딩이 다른 클램핑 지점에서 수행될 수 있다는 것이다.
유리하게 클램핑 지점 차폐(clamping point shield)가 가공 챔버 내에 위치되고, 클램핑 지점 차폐는 로봇 또는 가공 스핀들의 가공 테이블에 고정적으로 장착된다. 가공 테이블에 결합되고 가공 스핀들을 추적할 수 있는 배열 또한 클램핑 지점 차폐로 제공될 수 있다. 클램핑 지점 차폐는 보조 가공 물질들(오일 또는 에멀젼과 같은 매체) 및 절단 칩들로부터의 보호를 제공한다. 또한, 클램핑 지점 차폐로 인하여 지점을 덜 세정할 수 있다. 유리하게 노즐과 같은 플러슁 요소들(flushing elements)이 클램핑 지점 차폐에 위치된다. 이러한 플러슁 요소들은 정제 에멀젼 또는 공기압(blown air)과 같은 매체를 사용하여, 로딩되고 언로?壅풔? 클램핑 지점들을 세정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 개선에서, 로봇은 가공 테이블에 위치되거나 여기에 직접 또는 간접적으로 결합된다. 지금 및 후술하는 논의에서, 용어 "간접적(indirectly)"은 로봇이 중간 요소를 통해 가공 테이블에 결합되는(connected) 것을 의미한다; 상응하여, 용어 "직접적(directly)"은 로봇이 가공 테이블에 직접, 즉, 중간 요소 없이, 결합되는 것을 의미한다. 따라서, 로봇 홀더의 이동은 가공 테이블의 이동과 동일하다. 따라서, 예를 들어, 클램핑 지점들을 로딩하고 언로딩하기 위하여 로봇의 축들이 이의 로봇 홀더에 대하여 이동할 수 있기 때문에, 전체 로봇이 아닌, 로봇 홀더의 이동만이 가공 테이블의 이동과 동일하다.
본 발명의 하나의 개선은 로봇을 크래들 판(cradle plate) 또는 크래들 판에 대한 위치에 고정된 기계 요소들에 장착되도록 제공된다. 로봇은 크래들 판에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 따라서, 로봇 홀더의 이동은 크래들 판의 이동과 동일하다. 따라서, 예를 들어, 클램핑 지점들을 로딩하고 언로딩하기 위하여 로봇의 축들이 그것의 로봇 홀더에 대하여 이동할 수 있기 때문에, 전체 로봇이 아닌, 로봇 홀더의 이동만이 크래들 판의 이동과 동일하다.
본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 의하면, 로봇은 멀티-암(multi-arm) 설계를 구비한다. 멀티-암 로봇에서, 각각의 암은 다른 암과 독립적인 업무를 수행할 수 있고, 따라서, 유리하게 짧은 가공 시간의 결과를 가져온다. 클램핑 지점 차폐가 차폐 위치에서 하나 이상의 로봇 암에 의해 거치가능(holdable)하고, 클램핑 지점의 로딩 및 언로딩이 하나 이상의 다른 로봇 암에 의해 수행되는 것은 유리하다.
본 발명의 하나의 개선에서, 로봇 차폐는 가공 챔버 내에 위치된다. 로봇 차폐는 보조 가공 물질들, 절단 칩들 및 다른 오염들로부터 로봇을 보호한다.
본 발명의 유리한 일 구현예에 의하면, 가공 테이블은 적어도 제1 방향 및 제2 방향을 따라 이동가능하고, 제1 방향 및 제2 방향은 바람직하게 실질적으로 서로 수직하다. 이러한 방식으로 이동가능한 가공 테이블은 가공 테이블이 또한 Z축 둘레로 움직이는 기계들과 비교하여, 단일-스테이션 가공 유닛의 로딩 및 언로딩을 가능하게 한다. 가공 스핀들(XY 평면)에 수직인 평면에서 테이블 이동에 대하여, 예를 들어, 이 경우 단지 Z 축 둘레 움직임만 실행되기 때문에, 제어(control)는 드릴 주기(drilling cycles) 동안, 조정(intervention)을 허용한다. 가공 로딩 및 언로딩이 이 프로그램 분할(program segment)보다 더 오랜 시간 동안 지속되면, 가공은 일시적으로 멈춘다.
본 발명의 하나의 개선에서, 단일-스테이션 가공 유닛은 추가 축을 구비한다. 추가 축들은 가공 테이블 또는 가공 프레임에 체결될(fastened) 수 있다. 가공 설계가 제한되면, 가공 테이블 또한 생략되고, 추가 축은 가공 테이블의 기능을 사용할 수 있다. 다음, 추가 축들은 보통 가공 프레임 상에 직접 장착된다. 추가 축들은 가공 스핀들과 설계되지 않고 클램핑 축과 설계되는 추가 가공 축이 된다.
클램핑 지점들이 바람직하게 장착되어 이들은 추가 축 둘레로 회전가능하다. 이러한 추가 축들은 다중 측면(sides)으로부터의 작업편들의 가공을 허용하도록 사용된다. 회전가능하게 장착된 클램핑 지점들은 중력에 의해 절단 칩들이 하강하는 것을 허용하는데, 로딩되고 언로딩되는 클램핑 지점들을 오염으로부터 보호하는 것을 더 용이하게 한다.
본 발명의 하나의 개선에서, 클램핑 지점들은 크래들 판에 위치된다. 하나 이상의 측면으로부터, 더 유리하게 두 개 이상의 측면으로부터 클램핑 지점과 크래들 판을 피팅(fitting)하는 것에 의해, 가공 스핀들에 대향하는 측면 상에, 또는 스핀들에 대하여 임의의 다른 적절한 각에서 로딩 및 언로딩이 발생하는 것이 가능하다. 이는 크래들 판 및 중력에 의한 절단 칩들의 하강으로 인하여 클램핑 지점을 차폐하는 결과를 가져오는데, 로딩되고 언로딩되는 클램핑 지점들을 오염으로부터 보호하는 것을 더 용이하게 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 가공 테이블의 및/또는 추가 축들의 로봇의 이동은 적어도 부분적으로 동기화가능(synchronizable)하고, 특히 서로에 대하여 동기화되어 이동가능하다. 따라서, 본 발명은 또한 가공 테이블이 정지하지 않을 때, 즉, 가공 축들이 가공 테이블과 함께 이동될 때(가공 테이블과 단일- 또는 다중 축 가공) 사용된다. 따라서, 동시 작동 시간에서 클램핑 지점들을 로딩하고 언로딩하는 것이 보장되어, 가공 컨트롤러는 대응하는 축 이동을 로봇으로 전달하여, 로봇 이동이 뒤따른다. 따라서, 로봇과 가공 테이블 사이에 상대적 움직임이 없다.
본 발명의 다른 구현예에서, 로봇 셀은 로봇을 제어하기 위한 통신 수단들(communication means)을 구비하는데, 로봇은 클램핑 지점들의 제어 기능으로서 통신 수단들을 통하여 제어가능하고/제어가능하거나 클램핑 지점들은 로봇의 제어 기능으로서 통신 수단들을 통하여 제어가능하다. 통신 수단들은 클램핑 지점들과 로봇 사이에 축 이동들을 이송한다.
유리하게 로봇의 이동은 가공 테이블 및/또는 추가 축의 이동으로 추적될 수 있다. 이런식으로, 로봇은 비정적인(nonstationary) 가공 테이블 및/또는 추가 축에 대하여도 클램핑 지점들을 로딩하고 언로딩할 수 있다.
본 발명에 의한 장치는 본 발명에 의한 로봇 셀, 단일-스테이션 가공 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는데, 로봇 셀 및 단일-스테이션 가공 유닛은 바람직하게 통합 설계(integral design) 된다.
장치는 바람직하게 저장 유닛을 구비한다. 로봇 셀 챔버는 공급 시스템들(feed systems), 컨베이어 벨트, 카트리지 시스템(cartridge systems) 및 팔레트 시스템(pallet systems)과 같은 알려진 방법들을 통하여 프리로딩(preloading)된다. 이러한 프리로딩은 저장 유닛의 저장 위치들을 통하여 일어난다. 이후에 가공이 완결되고, 이러한 완결된 가공부품들은 또한 저장 위치들에서 저장된다.
본 발명은 이하 도시되는 도면에 대한 부호에 의해 보다 상세하게 설명된다:
도 1은 일 구현예의 단일-스테이션 가공 유닛에 연결된 일 구현예의 로봇 셀의 측면도를 도시한다,
도 2는 도 1에 의한 로봇 셀의 평면도를 도시한다,
도 3은 일 구현예의 추가 축 및 일 구현예의 평면 가공 스핀들을 구비한
도 1에 의한 로봇 셀의 사시도를 도시한다,
도 4는 로봇 셀 및 단일-스테이션 가공 유닛을 구비한 일 구현예의 배열의 측면도를 도시한다,
도 5는 도 4에 의한 배열의 평면도이다,
도 6은 일 구현예의 로봇 및 일 구현예의 가공 테이블의 통합 설계를 갖는 배열의 사시도로서, 로봇은 가공 테이블 상에 위치되거나 이에 연결된다,
도 7은 도 6에 의한 로봇과 도 3에 의한 추가 축의 통합 설계를 갖는 배열의 사시도로서, 로봇은 추가 축 상에 위치되거나 이에 연결된다, 및
도 8은 로봇 상에 일 구현예의 클램핑 지점 차폐를 구비한 배열의 사시도를 도시한다.
도 1은 일 구현예의 단일-스테이션 가공 유닛(2)과 로봇 셀(1)의 측면도를 도시한다.
로봇 셀(1)은 로봇(7)이 위치된 로봇 셀 챔버(15)를 구비한다. 로봇(7)은 적절한 유압(hydraulic) 또는 공기압(pneumatic) 구동 요소들에 의해 작동되어, 전자적인 문제들을 방지할 수 있다. 로봇(7)은 로봇 차폐(4)를 구비한다. 로봇 차폐는 주조 로봇들(foundry robots)로 사용되는 것과 같이, 덮개 필름으로 설계될 수 있다.
단일-스테이션 가공 유닛(2)의 두 개 이상의 클램핑 지점들(5,6) 및 하나 이상의 가공 스핀들(13)이 가공 공간(14)에 위치된다. 단일-스테이션 가공 유닛(2)은 가공 스핀들(13) 및 예를 들어, 드릴인 공작 기계(12)를 구비한다. 클램핑 지점들(5,6)들은 가공 테이블(3) 상에 위치된다. 클램핑 지점들(5,6)은 로봇 암에 의해 도달될 수 있다. 작업편들(16,17)이 클램핑 지점들(5,6)에 클램핑되어 공작 기계(12)에 의해 가공될 수 있다(도 2를 보라). 가공이 클램핑 지점들의 하나(5)에서 수행되는 동안, 로딩 및 언로딩이 다른 클램핑 지점(6)에서 수행될 수 있다. 이러한 클램핑 지점들(5,6)은 다음의 로딩 및 언로딩 위치들이다. 도 2는 테이블 상에 고정적으로 설치된 클램핑 지점 차폐(9)를 도시한다.
도구 홀더가 가공 스핀들(13) 내로 삽입되는데, 가공 스핀들은 필요한 도구를 구동하거나 이를 토크 또는 다른 발생 힘들에 대하여 지지한다(도 3을 보라).
로봇 셀(1)의 이점은 연결하고 분리하는 능력이다. 로봇 셀들은 통상 닫힌 시스템으로 형성되는 방식으로 설계되는데, 공작 기계의 로딩 측면에 대면하는 개구를 갖고, 실제 셀로부터 가공 영역 내부까지 미치는 로봇의 작업 영역을 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 로봇 셀(1) 및 가공 공간(14)은 연결 사이트의 연결 사이트 밀봉(10)을 통해 공유 가공 챔버를 형성한다. 이러한 연결은 조합의 결과, 즉, 가공 공간(14)과 로봇 셀 챔버(15)가 분리되지 않는 결과를 가져온다.
로봇 셀들은 작업편들(16,17) 또는 작업편 캐리어들에 대한 공급 또는 저장 스테이션들을 포함할 수 있다. 도 2는 로봇(7)의 측면에 위치된 저장 위치들(11)을 도시한다. 저장 위치 차폐(8)는 유입 매체에 의한 오염으로부터 저장 위치들(11)을 보호한다.
단일-스테이션 가공 유닛(2)은 유닛이 정지 작업 테이블을 장착했을 때 바람직하게 사용된다. 다음, 가공 스핀들(13)이 다른 요소들과 함께 다양한 축들(X, Y, Z)에서 이동된다. 다중 축들에서 작업편의 가공 동안에도, 추가 클램핑 지점의 동시 로딩 또는 언로딩이 정지 테이블에 의해 보장될 수 있다.
로봇 셀(1)은 가공 테이블(3)이 정지하지 않았을 때, 즉, 가공 축들 X, Y 이 가공 테이블(3)과 함께 이동할 때(가공 테이블과 단일- 또는 다중- 축 가공) 또한 사용될 수 있다. 동시 작동 시간에서 클램핑 지점들(5,6)의 로딩 및 언로딩은 간섭 이동 없이, 가공 컨트롤러가 적절한 프로그램 세그먼트들에 대한 로딩 및 언로딩을 가능하게 하는 것을 보장한다.
도 3은 추가 축(18)을 나타낸다. 이 추가 축(18) 상에서, 작업편들(16,17)은 크래들 판(19) 위의 클램핑 지점들(5,6) 내에 클램핑된다. 아주 다수의 클램핑 지점들(5,6)이 추가 축들(18) 상에 설치될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 하나 이상의 측면, 보다 유리하게 두 개 이상의 측면에서 이러한 추가 축(18) 또는 크래들 판(19)과 클램핑 지점들(5,6)을 고정시키는 것에 의해, 가공 스핀들(13)에 대향하는 측면 상에 또는 스핀들에 대한 임의의 다른 적절한 각도로 로딩 및 언로딩하는 것이 가능하다. 이는 크래들 판(19)으로 인한 클램핑 지점 차폐 및 오염으로부터 클램핑 지점들(5,6)을 보호하기 쉽게 만드는, 중력에 의하여 절단 칩들이 하강하는 결과를 가져온다.
추가 축(18)에 의해, 로봇 셀(1)은 가공 테이블(3)이 정지하지 않았을 때, 즉, 가공 축들이 가공 테이블(3)과 함께 이동할 때(가공 테이블과 단일- 또는 다중- 축 가공) 또한 사용될 수 있다. 따라서, 동시 작동 시간에서 클램핑 지점들(5,6)의 로딩 및 언로딩이 보장되어, 가공 컨트롤러가 로봇(7)에 대한 가공 테이블(3) 및 추가 축(18)의 대응 축 이동을 전달하는데, 부분적으로 이동이 뒤따른다. 로봇 컨트롤러는 삽입 및 제거 지점들의 조정된 지점들만 사용하도록 하고, 이들을 향하여 이동한다.
가공 프로그램으로 인하여 가공 테이블(3) 및 추가 축(18)이 실행되는(carry out), 가능한 복합 이동들이 뒤따르는 것을 방지하기 위하여, 로봇(7)의 하나 이상의 축들은 탄성 모드(elasticity mode)(또는 탄력 모드(resiliency mode))로 스위치(switched)될 수 있다. 이 모드는 하나 이상의 축들로 서스펜션 기능(suspension function)을 전달한다. 이 기능에 의해, 파지부(grasped part)와 로봇이 함께 당겨지거나 밀어져서 가공 테이블(3) 및 추가 축(18)의 이동이 뒤따른다. 프로그램 복합 이동의 필요가 없고, 가공 테이블(3)과 추가 축(18)의 이동에 의한 로봇 이동의 동기화 기능이 필요하지 않다.
도 4 및 5는 로봇 셀(1) 및 단일-스테이션 가공 유닛(2)의 통합 설계를 나타낸다. 이러한 배열에서, 로봇 셀(1) 및 단일-스테이션 가공 유닛(2)은 통합 설계를 갖는다.
도 6은 로봇(7)이 가공 테이블(3)에 결합된 로봇(7) 및 단일-스테이션 가공 유닛(2)의 설계를 도시한다. 따라서, 로봇(7) 또는 이의 베이스 홀더(base holder)와 클램핑 지점들 사이의 상대 이동은 제거된다. 로봇 스위칭의 동기화 또는 신축성(flexibility)이 생략되기 때문에, 이는 훨씬 더 간단한 프로그래밍 결과를 가져온다. 따라서, 로봇(7)이 이의 축들과 상대적으로 이동하는 것이 여전히 가능하기 때문에, 로봇 베이스 홀더는 언급되고, 제거된 상대 이동은 다양한 축에서 이동하는 정지 로봇(7) 또는 로봇(7)의 베이스 홀더에만 영향을 미친다.
도 6에 의한 설계에 의하면, 가공 테이블(3) 또는 가공 스핀들(13)에 연결된 로봇(7)이 도시된다. 따라서, 상술된 바와 같이, 클램핑 지점들(5,6)에 대하여 로봇 베이스 홀더가 이동하지 않는다. 로봇(7)이 가공을 위한 작업편들을 픽업하거나 가공이 완결된 이후 이들을 저장 위치(11)에 놓도록, 정지 테이블에 대한 특별한 측정들이 필요하지 않다. 이동 테이블에 대한 다양한 선택 사항들이 있다. 첫째, 예를 들어, 드릴링 움직임이 Z 방향으로 엄격하게 실행되고, X 및 Y 방향으로는 실행되지 않을 때, 로봇(11)(원문 그대로임;7)이 작업편들을 픽업하고 저장 위치(11)에 놓도록 짧은 가공 중단이 사용될 수 있다. 둘째, 로봇 이동은 로봇(7)과 저장 위치(11) 사이의 상대 이동과 동기화될 수 있다. 셋째, 로봇(7)은 저장 위치(11)의 이동을 추적할 수 있다.
도 7은 로봇(7)과 단일-스테이션 가공 유닛(2)의 통합 설계를 나타내며, 로봇(7)은 추가 축(18) 상에 위치되거나 이에 결합된다. 따라서, 로봇(7)은 가공 테이블(3)에 직접 결합되지 않고, 대신, 즉, 추가 요소를 통해 간접적으로 결합된다. 이는 조밀한(compact) 구조의 결과를 가져온다.
도 8은 로봇(7) 상에 위치된 클램핑 지점 차폐를 구비한 로봇(7) 및 가공 테이블(3)의 배열에 대한 사시도를 나타낸다. 이러한 클램핑 지점 차폐(9) 배열은 보조 가공 물질들(오일 또는 에멀젼과 같은 매체) 및 가공 공정으로부터의 절단 칩들로부터 로봇(7)의 개선된 보호를 위해 사용될 수 있다.
도면 부호 목록
1 로봇 셀
2 단일-스테이션 가공 유닛
3 가공 테이블
4 로봇 차폐
5 클램핑 지점
6 클램핑 지점
7 로봇
8 저장 위치 차폐
9 클램핑 지점 차폐
10 연결 사이트 밀봉
11 저장 위치
12 공작 기계
13 가공 스핀들
14 가공 공간
15 로봇 셀 챔버
16 작업편
17 작업편
18 추가 축
19 크래들 판

Claims (22)

  1. 단일-스테이션 가공 유닛(single-station machining units)(2)을 로딩 및 언로딩하기 위한 로봇 셀 챔버(robot cell chamber)(15)를 구비하고, 가공 공간(machine space)(14), 로봇 셀 챔버(15) 내에 위치된 하나 이상의 로봇(7), 가공 공간(14)에 위치된 단일-스테이션 가공 유닛(2)의 두 개 이상의 클램핑 지점들(5,6) 및 하나 이상의 가공 스핀들(13)을 구비하여, 가공 공간(14) 내에 작업편들을 수용하기 위한 클램핑 지점들(5,6)들이 로봇(7)에 의해 도달될 수 있는 로봇 셀(1)로서, 로봇 셀 챔버(15)가 가공 공간(14)에 연결가능하여 로봇 셀 챔버(15)와 가공 공간(14)이 연결된 상태(coupled state)에서 가공 챔버(machining chamber)가 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  2. 제1항에 있어서, 로봇 셀(1)은 단일-스테이션 가공 유닛(2)에 탈착가능하게 연결가능한 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 연결 사이트는 단일-스테이션 가공 유닛(2) 상에서 로봇 셀 챔버(15)와 가공 공간(14) 사이에 연결 사이트 밀봉(coupling site seal)(10)을 구비한 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  4. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 단일-스테이션 가공 유닛(2)은 동시발생 지점 시간(concurrent point time)에서, 바람직하게 자동식으로 로봇(7)에 의해 로딩가능하고 언로딩가능한 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  5. 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 가공 공간(14) 내에 작업편들을 수용하기 위한 클램핑 지점들(5,6)은 가공 스핀들(13)이 작동하지 않고/ 작동하지 않거나 작동할 때 로봇(7)에 의해 도달가능한 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  6. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 로봇 셀(1)은 클램핑 지점들(5,6) 을 제어하기 위한 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수단은 클램핑 지점들(5,6)이 독립적으로 제어가능한 방식으로 바람직하게 적절하게 설계되는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  8. 제1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 지점 차폐(9)가 가공 챔버 내에 위치되고, 클램핑 지점 차폐(9)는 가공 테이블(3) 위, 로봇(7) 위, 또는 가공 스핀들(13) 위에 고정되어 장착되는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  9. 제1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 로봇(7)은 가공 테이블에 직접 또는 간접적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  10. 제1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 로봇(7)은 크래들 판(cradle plate)(19)에 직접 또는 간접적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  11. 제1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 로봇(7)은 다중-암(multi-arm) 설계를 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  12. 제8항 또는 11항에 있어서, 클램핑 지점 차폐(9)는 하나 이상의 로봇 암에 의해 차폐 지점 내에 거치가능(holdable)하고, 클램핑 지점들(5,6)의 로딩 및 언로딩은 하나 이상의 추가 로봇 암에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  13. 제1항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 로봇 차폐(4)는 가공 챔버 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  14. 제1항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 가공 테이블(3)은 적어도 제1 방향 및 제2 방향을 따라 이동가능하고, 제1 방향 및 제2 방향은 바람직하게 실질적으로 서로에 대하여 수직인 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  15. 제1항 내지 14항 중 어느 한 항에 있어서, 단일-스테이션 가공 유닛(2)는 추가 축(18)을 구비한 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  16. 제15항에 있어서, 클램핑 지점들(5,6)이 장착되어 상기 추가 축(18) 둘레로 회전가능한 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  17. 제15항 및/또는 16항에 있어서, 클램핑 지점들(5,6)은 크래들 판(19) 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  18. 제1항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서, 로봇(7), 가공 테이블(3) 및/또는 추가 축(18)의 이동은 적어도 부분적으로 동기화가능(synchronizable)하고, 특히 서로에 대하여 동기화되어 이동가능한 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  19. 제1항 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서, 로봇 셀(1)은 로봇(7)을 제어하기 위한 통신 수단들을 구비하는데, 로봇(7)은 클램핑 지점들(5,6)의 제어 기능(function of the control)으로서 상기 통신 수단들을 통하여 제어가능하고/제어가능하거나 클램핑 지점들(5,6)은 로봇의 조절 기능으로서 상기 통신 수단들을 통하여 제어가능한 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  20. 18항에 있어서, 로봇(7)의 이동은 가공 테이블(3) 및/또는 추가 축(18)의 이동으로 추적되는 것을 특징으로 하는 로봇 셀.
  21. 제1항 내지 20항 중 어느 한 항에 의한 로봇 셀(1) 및 단일-스테이션 가공 유닛(2)을 구비한 가공 장치로서, 로봇 셀(1) 및 단일-스테이션 가공 유닛(2)은 바람직하게 통합 설계(integral design)를 갖는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  22. 제21항에 있어서, 가공 장치는 저장 유닛(storage unit)(11)을 구비한 것을 특징으로 하는 가공 장치.
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