KR101977425B1

KR101977425B1 - 천공 장치 및 천공 방법

Info

Publication number: KR101977425B1
Application number: KR1020140061430A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 미야지마; 다카시 무라카미; 히데하루 다카하시; 다츠오 나카하타
Original assignee: 가부시키가이샤 수바루
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2019-05-10
Anticipated expiration: 2034-05-22
Also published as: KR20140139416A; JP5801346B2; EP2808110A1; EP2808110B1; US9669472B2; US20140348603A1; JP2014226765A

Abstract

본 발명은, 종래에 비하여 보다 확실하게 구멍부의 가공 정밀도의 저하를 억제하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 천공 장치(1)는, 중심축(Ax) 둘레로 회전 가능하며 중심축(Ax)을 따라서 진퇴 가능하게 구성된 드릴(12)과, 워크(W)를 드릴 전진 방향(Z+)으로 압박하는 압박 부재(13)를 구비하고, 압박 부재(13)에 의해 워크(W)를 압박한 상태로, 드릴(12)을 중심축(Ax) 둘레로 회전시키면서 전진시켜 워크(W)에 구멍부를 형성한다. 압박 부재(13)에 의한 워크(W)로의 압박력은, 미리 행해진 천공 시험에서 구한, 드릴(12)이 천공시에 워크(W)로부터 받는 가공 반력과, 드릴 전진 방향(Z+)으로의 워크(W)의 변형을 일으키는 그 압박력에 기초하여, 가공 반력에 의한 드릴(12)의 변위 및 워크(W)의 변형을 억제할 수 있는 정해진 압박력(P)으로 설정된다.

Description

천공 장치 및 천공 방법{DRILLING APPARATUS AND DRILLING METHOD}

본 발명은 천공 장치 및 천공 방법에 관한 것이다.

종래, 고속 회전시킨 천공 기구(드릴)에 의해 가공 대상물인 워크에 구멍부를 형성하는 천공 장치가 알려져 있다. 이러한 천공 장치를 이용한 천공 가공에서는, 장치의 유지 강성이 충분하지 않은 경우에, 천공시에 생기는 워크로부터의 가공 반력에 의해 이 장치가 약간 위치 어긋남을 일으켜, 구멍부의 가공 정밀도가 저하된다고 하는 문제가 있다. 특히, 복수의 아암이 연결된 다관절 로봇의 엔드 이펙터로서 이용되는 천공 장치에서는, 보다 가동부가 적은 일반적인 드릴 프레스 등에 탑재되는 것에 비해 이 장치의 유지 강성이 낮아, 이러한 가공 정밀도의 저하가 생기기 쉽다.

이 문제에 대해서는, 예컨대, 천공 장치의 유지 구조를 고강성화하거나, 가공 반력에 의한 드릴의 변위량을 검출하여 드릴의 이송량을 조정하는 제어를 가하는 등의 대책이 강구되고 있다. 그러나, 이러한 대책에서는, 천공 장치를 포함하는 가공 기계 전체의 대형화나 제어의 복잡화를 초래해 버리기 때문에, 보다 간편한 구성으로 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

그래서, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 천공 장치에서는, 워크의 천공 위치의 주위를 압박할 수 있는 압박체를 설치하고, 이 압박체로 워크를 압박하면서 드릴로 천공함으로써, 워크와 이 장치의 위치 어긋남을 억제하고 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-9228호 공보

그러나, 천공시에 단순히 워크를 압박하는 것만으로는, 과대한 압박력에 의한 워크의 변형을 초래할 수도 있어, 확실하게 가공 정밀도의 저하를 방지할 수는 없다. 특히, 세워져 있는 판형상의 워크에 가공하는 경우 등, 워크의 이면(드릴 진입측의 면과는 반대측의 면)이 지지되어 있지 않은 상태에서의 가공에서는, 드릴 진입측의 면으로부터의 압박에 의한 이면측으로의 워크의 변형이 생기기 쉽다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 종래에 비하여 보다 확실하게 구멍부의 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있는 천공 장치 및 천공 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은,

중심축 둘레로 회전 가능하며 상기 중심축을 따라서 진퇴 가능하게 구성된 천공 기구(드릴)와,

워크를 상기 천공 기구의 전진 방향으로 압박하는 압박 수단

을 포함하고, 상기 압박 수단에 의해 상기 워크를 압박한 상태로, 상기 천공 기구를 상기 중심축 둘레로 회전시키면서 전진시켜 상기 워크에 구멍부를 형성하는 천공 장치로서,

상기 압박 수단에 의한 상기 워크로의 압박력은, 미리 행해진 천공 시험에서 구한, 상기 천공 기구가 천공시에 상기 워크로부터 받는 가공 반력과, 상기 천공 기구의 전진 방향으로의 상기 워크의 변형을 일으키는 그 압박력에 기초하여, 상기 가공 반력에 의한 상기 천공 기구의 변위 및 상기 워크의 변형을 억제할 수 있는 정해진 압박력으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 천공 장치에 있어서,

상기 압박 수단에 의한 상기 워크로의 압박력을 검출하는 압박력 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 천공 장치에 있어서,

상기 압박 수단은, 이 압박 수단의 압박면보다 넓은 면적으로 상기 워크와 접촉하는 천공 지그를 통해 상기 워크를 압박하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 천공 장치에 있어서,

상기 천공 지그는, 상기 워크에 형성하는 구멍부를 위치 결정하기 위한 위치 결정 구멍을 가지며,

상기 압박 수단은, 상기 천공 기구의 상기 중심축과 직교하는 면 내에서의 이 천공 기구의 상대 위치가 고정되고, 상기 천공 지그의 상기 위치 결정 구멍과 감합 가능한 감합부를 가지며, 이 감합부를 상기 위치 결정 구멍에 감합시킨 상태로 상기 천공 지그를 압박하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1∼청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 천공 장치에 있어서,

이 천공 장치가 다관절 로봇의 선단에 탑재되는 엔드 이펙터인 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 발명은,

을 포함하는 천공 장치를 이용하며, 상기 압박 수단에 의해 상기 워크를 압박한 상태로, 상기 천공 기구를 상기 중심축 둘레로 회전시키면서 전진시켜 상기 워크에 구멍부를 형성하는 천공 방법으로서,

미리 행하는 천공 시험에서, 상기 천공 기구가 천공시에 상기 워크로부터 받는 가공 반력과, 상기 천공 기구의 전진 방향으로의 상기 워크의 변형을 일으키는 상기 압박 수단에 의한 압박력을 구하고,

구해진 가공 반력과 상기 워크의 변형을 일으키는 압박력에 기초하여, 상기 압박 수단에 의한 상기 워크로의 압박력을, 상기 가공 반력에 의한 상기 천공 기구의 변위 및 상기 워크의 변형을 억제할 수 있는 정해진 압박력으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 6에 기재된 천공 방법에 있어서,

상기 천공 장치로서, 상기 압박 수단에 의한 상기 워크로의 압박력을 검출하는 압박력 검출 수단을 포함하는 것을 이용하는 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 천공 방법에 있어서,

청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 8에 기재된 천공 방법에 있어서,

청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 6∼청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 천공 방법에 있어서,

상기 천공 장치가 다관절 로봇의 선단에 탑재되는 엔드 이펙터인 것을 특징으로 한다.

청구항 1, 청구항 6에 기재된 발명에 따르면, 미리 행하는 천공 시험에서, 드릴이 천공시에 워크로부터 받는 가공 반력과, 드릴의 전진 방향으로의 워크의 변형을 일으키는 압박 수단에 의한 압박력이 구해지고, 구해진 가공 반력과 워크의 변형을 일으키는 압박력에 기초하여, 천공시의 압박 수단에 의한 워크로의 압박력이, 가공 반력에 의한 드릴의 변위 및 워크의 변형을 억제할 수 있는 정해진 압박력으로 설정된다. 이에 따라, 천공시에 단순히 워크를 압박하고 있던 종래와 달리, 가공 반력에 의한 드릴의 변위 및 워크의 변형을 보다 확실하게 억제하여, 워크와 드릴의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 종래에 비하여 보다 확실하게 구멍부의 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

청구항 2, 청구항 7에 기재된 발명에 따르면, 천공 장치가, 압박 수단에 의한 워크로의 압박력을 검출하는 압박력 검출 수단을 구비하기 때문에, 천공시의 워크로의 압박력을 정확하게 관리하여, 워크와 드릴의 위치 어긋남을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

청구항 3, 청구항 8에 기재된 발명에 따르면, 압박 수단이, 이 압박 수단의 압박면보다 넓은 면적으로 워크와 접촉하는 천공 지그를 통해 워크를 압박하기 때문에, 압박 수단이 직접 워크를 압박하는 경우에 비하여, 워크의 보다 넓은 면적에 대하여 보다 균등하게 압박력을 분산시켜, 바람직하게 가공 반력을 억제할 수 있다.

청구항 4, 청구항 9에 기재된 발명에 따르면, 천공 지그가, 워크에 형성하는 구멍부를 위치 결정하기 위한 위치 결정 구멍을 갖고 있고, 압박 수단이, 드릴의 중심축과 직교하는 면 내에서의 이 드릴의 상대 위치가 고정되고, 천공 지그의 위치 결정 구멍과 감합 가능한 감합부를 가지며, 이 감합부를 위치 결정 구멍에 감합시킨 상태로 천공 지그를 압박한다. 이에 따라, 워크 중 드릴이 진입하는 위치, 나아가서는 이 드릴에 의해 형성되는 구멍부의 위치를 적정하게 위치 결정할 수 있다.

도 1은 천공 장치가 탑재된 자동 천공기의 주요부의 사시도이다.
도 2는 천공 장치의 주요부의 단면도이다.
도 3은 자동 천공기의 제어 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 4는 워크에 구멍부를 형성할 때의 천공 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 천공시에 워크를 압박하는 압박력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 도어형의 가동 레일에 탑재된 천공 장치를 도시하는 측면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시형태에서의 천공 장치(1)가 탑재된 자동 천공기(100)의 주요부의 사시도이며, 도 2는 천공 장치(1)의 주요부의 단면도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 천공 장치(1)는, 본 실시형태에서는 다관절 로봇(2)의 선단에 탑재되는 엔드 이펙터로서, 이 천공 장치(1)와 다관절 로봇(2)으로, 워크(W)에 대한 천공 가공을 행하는 자동 천공기(100)가 구성되어 있다.

다관절 로봇(2)은, 복수의 아암(21, …)이 2개씩 서로 회동 가능하게 연결된 로봇 아암으로서, 그 선단에 탑재된 천공 장치(1)의 위치ㆍ각도ㆍ자세를 자유롭게 조정하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 다관절 로봇(2)은 종래부터 공지된 것이기 때문에, 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

천공 장치(1)[자동 천공기(100)]의 가공 대상물인 워크(W)는, 본 실시형태에서는, 상하 방향으로 세워져 있는 대략 평판형의 카본 복합재이다. 이 워크(W)는 특별히 한정되지는 않지만, 도시하지 않은 지지 부재에 의해 주위가 지지되어 있다. 또한, 워크(W)에는, 이 워크(W)에 형성하는 복수의 구멍부를 위치 결정하기 위한 천공 지그(3)가 부착되어 있다. 이 천공 지그(3)의 구성에 대해서는 후술한다.

구체적으로는, 천공 장치(1)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 기체(基體)(11)와, 드릴(12)과, 압박 부재(13)와, 압력 센서(14)를 구비하고 있다.

그 중, 기체(11)는, 다관절 로봇(2) 중 가장 선단의 아암(21)에, 부착부(16)를 통해 고정되어 있다.

드릴(12)은, 선단에 절삭날을 갖는 천공 기구이며, 선단측을 노출시킨 상태로 기체(11)에 지지되어 있다. 이 드릴(12)은, 기체(11) 내에 수용된 회전 구동 수단(121) 및 이송 수단(122)(도 3 참조)에 연결되어 있다. 그리고, 드릴(12)은, 이들 회전 구동 수단(121) 및 이송 수단(122)에 의해, 그 중심축(Ax) 둘레로 회전 가능하며, 이 중심축(Ax)을 따라서 진퇴 가능하게 구성되어 있다.

한편, 이하에서는, 드릴(12)이 진퇴 동작하는 방향[중심축(Ax)을 따르는 방향]을 드릴 진퇴 방향(Z)이라고 한다. 또한, 이 드릴 진퇴 방향(Z) 중, 드릴(12)이 전진하는 방향[드릴(12) 선단이 기체(11)로부터 멀어지는 방향]을 드릴 전진 방향(Z+)이라고 하고, 드릴(12)이 후퇴하는 방향[드릴(12) 선단이 기체(11)에 접근하는 방향]을 드릴 후퇴 방향(Z-)이라고 한다.

압박 부재(13)는, 드릴(12)에 의한 천공시에 워크(W)를 압박하기 위한 것으로서, 이 압박 부재(13)를 지지하는 지지 부재(15)를 통해 기체(11)에 고정되어 있다. 구체적으로, 지지 부재(15)는, 기체(11)로부터 노출된 드릴(12)의 선단부 근방을 둘러싸는 통형부(151)와, 드릴 진퇴 방향(Z)을 따라서 기체(11)로부터 연장되어 통형부(151)를 지지하는 2개의 아암부(152, 152)를 갖는 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 압박 부재(13)는, 드릴(12)의 선단부 근방을 둘러싸는 통형상으로 형성되고, 지지 부재(15)의 통형부(151)의 선단부에 고정되어 있다.

압박 부재(13)의 선단부는, 선단을 향하여 단계적으로 외경이 작아지는 단차형으로 형성되어 있고, 그 선단 부분이, 드릴(12)보다 외경이 한층 큰 원통부(131)로 되어 있다. 또한, 원통부(131) 기단의 단차부의 단면(段面)은, 드릴 진퇴 방향(Z)[즉, 드릴(12)의 중심축(Ax)]과 직교하는 평면형으로 형성되어 있고, 천공 지그(3)를 통해 워크(W)를 드릴 전진 방향(Z+)으로 압박하는 압박면(132)으로 되어 있다.

압박 부재(13) 선단의 원통부(131)는, 외경이 드릴(12)의 중심축(Ax)과 대략 동심형이 되도록, 드릴(12)의 중심축(Ax)과 직교하는 면 내에서의 이 드릴(12)의 상대 위치가 고정되어 있다. 또한, 이 원통부(131)는, 워크(W)에 부착된 천공 지그(3)와 감합하는 감합부로 되어 있다. 원통부(131)가 감합하는 천공 지그(3)는, 복수의 위치 결정 구멍(31, …)이 형성된 판형상이며, 압박 부재(13)의 압박면(132)보다 넓은 면적[본 실시형태에서는, 대략 전체면]에서 워크(W)의 가공면[드릴(12)이 진입하는 면]과 접촉한 상태로, 워크(W)의 정해진 위치에 배치되도록 양단부가 이 워크(W)에 임시 고정되어 있다. 천공 지그(3)에 형성된 각 위치 결정 구멍(31)은, 구멍부보다 한층 크며, 압박 부재(13)의 원통부(131)와 감합하는 크기로 형성된 원형의 관통 구멍이다. 그 때문에, 후술하는 바와 같이, 압박 부재(13)의 원통부(131)를 천공 지그(3)의 위치 결정 구멍(31)에 감합시킨 상태로, 드릴(12)을 전진시켜 워크(W)에 진입시킴으로써, 워크(W) 중 드릴(12)이 진입하는 위치, 나아가서는 이 드릴(12)에 의해 형성되는 구멍부의 위치를 적정하게 위치 결정할 수 있다. 또한, 각 위치 결정 구멍(31)은, 압박 부재(13)의 원통부(131)의 길이보다 깊게[즉, 천공 지그(3)가 원통부(131)의 길이보다 두껍게] 형성되어 있고, 원통부(131)를 이 위치 결정 구멍(31)에 감합시켰 때, 압박 부재(13)의 압박면(132)이 천공 지그(3)에 접촉하도록 되어 있다. 한편, 압박 부재(13)의 원통부(131)는, 천공 지그(3)의 위치 결정 구멍(31)에 감합하기 쉽도록, 외주면의 끝이 가늘게 형성되어 있어도 좋다.

압력 센서(14)는, 압박 부재(13)에 의한 워크(W)로의 압박력을 검출하는 압박력 검출 수단으로서, 기체(11)가 고정된 부착부(16) 내에 설치되어 있다. 단, 이 압력 센서(14)는, 압박 부재(13)에 의한 드릴 전진 방향(Z+)을 따른 워크(W)로의 압박력을 검출할 수 있다면, 그 설치 위치는 특별히 한정되지 않는다.

도 3은, 자동 천공기(100)의 제어 구성을 도시하는 블럭도이다.

이 도면에 도시하는 바와 같이, 자동 천공기(100)는 제어부(4)를 구비하고 있다. 제어부(4)는, 다관절 로봇(2)과 전기적으로 접속되어 있고, 이 다관절 로봇(2)의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(4)는, 다관절 로봇(2)의 선단에 탑재되는 천공 장치(1)와도 이 다관절 로봇(2)를 통해 전기적으로 접속되어 있고, 이 천공 장치(1)의 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(4)는, 압력 센서(14)가 검출한 워크(W)로의 압박력에 기초하여, 회전 구동 수단(121) 및 이송 수단(122)의 동작, 즉 드릴(12)의 동작을 제어한다. 한편, 제어부(4)가 행하는 이러한 제어는, 미리 기억된 동작 프로그램에 기초하는 것이어도 좋고, 도시하지 않은 조작부로부터 입력되는 사용자 조작에 기초하는 것이어도 좋다.

계속해서, 워크(W)에 구멍부를 형성할 때의 자동 천공기(100)의 동작에 대해서 설명한다.

도 4는, 워크(W)에 구멍부를 형성할 때의 자동 천공기(100)[특히, 천공 장치(1)]의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

예컨대, 사용자 조작에 기초하여 천공 가공의 개시 지령이 입력되면, 우선 제어부(4)는 다관절 로봇(2)의 동작을 제어하여, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 드릴(12)의 중심축(Ax)이 워크(W)에 직교하면서, 압박 부재(13) 선단의 원통부(131)가 천공 지그(3)의 정해진 위치 결정 구멍(31)에 대향한 상태가 되도록 천공 장치(1)를 이동시킨다. 또한, 이 때, 제어부(4)는 이송 수단(122)의 동작을 제어하여, 드릴(12)의 선단이 압박 부재(13)의 내측에 수용될 때까지 이 드릴(12)을 드릴 후퇴 방향(Z-)으로 후퇴시킨다.

다음으로, 제어부(4)는 다관절 로봇(2)의 동작을 제어하여, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 천공 장치(1)를 드릴 전진 방향(Z+)으로 전진시켜 워크(W)에 근접시키고, 압박 부재(13) 선단의 원통부(131)를 천공 지그(3)의 위치 결정 구멍(31)에 감합시킨다. 그 후, 제어부(4)는 천공 장치(1)를 드릴 전진 방향(Z+)으로 더 전진시켜, 압박 부재(13)의 압박면(132)을 천공 지그(3)에 접촉시키고, 이 압박면(132)에 의해 천공 지그(3)를 통해 워크(W)를 압박시킨다. 그리고, 제어부(4)는, 압력 센서(14)에서 검출되는 워크(W)로의 압박력이 정해진 값이 되는 상태, 즉, 압박 부재(13)에 의해 워크(W)가 정해진 압박력(P)으로 압박된 상태로 한다.

여기서, 압박 부재(13)에 의한 워크(W)로의 정해진 압박력(P)은, 드릴(12)이 천공시에 워크(W)로부터 받는 가공 반력에 의한 이 드릴(12)의 변위와, 그 압박력 자체에 의한 드릴 전진 방향(Z+)으로의 워크(W)의 변형을 억제할 수 있는 값으로 설정된다. 보다 자세하게, 이 정해진 압박력(P)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 드릴 후퇴 방향(Z-)의 힘에 대한 천공 장치(1) 및 다관절 로봇(2)의 실제의 위치 유지력(P₀)에 부가됨으로써, 가공 반력에 의한 드릴(12)의 변위와 워크(W)의 변형을 억제할 수 있는 정미 위치 유지력(P_net)이 되는 값이다. 이 정미(正味) 위치 유지력(P_net)은, 드릴(12)이 천공시에 워크(W)로부터 받는 드릴 후퇴 방향(Z-)으로의 가공 반력의 최대치(P₁) 이상, 워크(W)가 변형을 일으키는 드릴 전진 방향(Z+)으로의 힘의 최소치(P₂) 미만이 되는 압박력 범위(P_range) 내의 값이다. 그 때문에, 이러한 정해진 압박력(P)으로 워크(W)를 드릴 전진 방향(Z+)으로 압박해 둠으로써, 드릴(12)이 천공시에 워크(W)로부터 받는 가공 반력에 의한 이 드릴(12)의 변위와, 그 압박력 자체에 의한 드릴 전진 방향(Z+)으로의 워크(W)의 변형을 억제할 수 있다.

또한, 이 정해진 압박력(P)은, 실제(시험이 아닌 정식)의 천공 가공에 앞서 미리 행해진 천공 시험의 결과에 기초하여 설정된다. 이 천공 시험에서는, 실제의 천공 가공과 동일한 자동 천공기(100) 및 워크(W)[천공 지그(3)를 포함]를 이용하여, 드릴(12)이 천공시에 워크(W)로부터 받는 가공 반력과, 드릴 전진 방향(Z+)으로의 워크(W)의 변형을 일으키는 압박력을 구한다. 즉, 천공 시험에 의해 미리 압박력 범위(P_range)를 구해 놓는다. 그리고, 구해진 압박력 범위(P_range)에 기초하여, 가공 반력에 의한 드릴(12)의 변위 및 워크(W)의 변형을 억제할 수 있는 정해진 압박력(P)이 설정된다. 한편, 천공 시험은, 압박력 범위(P_range)를 구할 수 있다면 그 실시 내용은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 압박력[즉, 압력 센서(14)의 값]을 바꾸면서 시험 천공을 반복하고, 그 때마다 드릴(12)의 변위나 워크(W)의 변형을 육안이나 간극 게이지 등으로 확인하는 등의 간이적인 것이어도 좋다.

다음으로, 제어부(4)는, 압박 부재(13)에 의해 워크(W)를 정해진 압박력(P)으로 압박한 상태로, 회전 구동 수단(121) 및 이송 수단(122)의 동작을 제어하여, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 드릴(12)을 중심축(Ax) 둘레로 회전시키면서 드릴 전진 방향(Z+)으로 전진시켜, 워크(W)에 구멍부(H)를 형성한다.

그 후, 제어부(4)는, 이송 수단(122)의 동작을 제어하여 드릴(12)을 후퇴시켜 구멍부(H)에서 빼낸 후, 상기 동일한 제어를 반복함으로써, 천공 지그(3)의 복수의 위치 결정 구멍(31, …)에 대응한 복수의 구멍부(H, …)를 형성한다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 미리 행하는 천공 시험에서, 드릴(12)이 천공시에 워크(W)로부터 받는 가공 반력과, 드릴 전진 방향(Z+)으로의 워크(W)의 변형을 일으키는 압박 부재(13)에 의한 압박력이 구해지고, 구해진 가공 반력과 워크(W)의 변형을 일으키는 압박력에 기초하여, 천공시의 압박 부재(13)에 의한 워크(W)로의 압박력이, 가공 반력에 의한 드릴(12)의 변위 및 워크(W)의 변형을 억제할 수 있는 정해진 압박력(P)으로 설정된다. 이에 따라, 천공시에 단순히 워크를 압박했던 종래와는 달리, 가공 반력에 의한 드릴(12)의 변위 및 워크(W)의 변형을 보다 확실하게 억제하여, 워크(W)와 드릴(12)의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 종래에 비하여 보다 확실하게 구멍부(H)의 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 천공 장치(1)가, 압박 부재(13)에 의한 워크(W)로의 압박력을 검출하는 압력 센서(14)를 구비하기 때문에, 천공시의 워크(W)로의 압박력을 정확하게 관리하여, 워크(W)와 드릴(12)의 위치 어긋남을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 압박 부재(13)가, 이 압박 부재(13)의 압박면(132)보다 넓은 면적으로 워크(W)와 접촉하는 천공 지그(3)를 통해 워크(W)를 압박하기 때문에, 압박 부재(13)가 직접 워크(W)를 압박하는 경우에 비하여, 워크(W)의 보다 넓은 면적에 대하여 보다 균등하게 압박력을 분산시켜, 바람직하게 가공 반력을 억제할 수 있다.

또한, 천공 지그(3)가, 워크(W)에 형성하는 구멍부(H)를 위치 결정하기 위한 위치 결정 구멍(31)을 갖고 있고, 압박 부재(13)가, 드릴(12)의 중심축(Ax)과 직교하는 면 내에서의 이 드릴(12)의 상대 위치가 고정되고 천공 지그(3)의 위치 결정 구멍(31)과 감합 가능한 원통부(131)를 가지며, 이 원통부(131)를 위치 결정 구멍(31)에 감합시킨 상태로 천공 지그(3)를 압박한다. 이에 따라, 워크(W) 중 드릴(12)이 진입하는 위치, 나아가서는 이 드릴(12)에 의해 형성되는 구멍부(H)의 위치를 적정하게 위치 결정할 수 있다.

한편, 본 발명을 적용할 수 있는 실시형태는, 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하다.

예컨대, 상기 실시형태에서는, 천공 장치(1)로서 다관절 로봇(2)의 선단에 탑재되는 것에 대해서 설명했지만, 이 천공 장치(1)는, 다관절 로봇(2)에 탑재되는 것에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 6에 도시하는 바와 같이, 천공 장치(1)는, 도어형의 가동 레일(2A)에 탑재되어, 테이블(5A) 상의 워크(W)에 대하여 천공 가공을 행하는 것이어도 좋다.

또한, 워크(W)는, 카본 복합재에 한정되지 않고, 알루미늄 등의 금속이어도 좋다.

100 : 자동 천공기 1 : 천공 장치
11 : 기체 12 : 드릴
Ax : 중심축 13 : 압박 부재(압박 수단)
131 : 원통부(감합부) 132 : 압박면
14 : 압력 센서(압박력 검출 수단) 121 : 회전 구동 수단
122 : 이송 수단 2 : 다관절 로봇
3 : 천공 지그 31 : 위치 결정 구멍
4 : 제어부 W : 워크
H : 구멍부 P : 정해진 압박력
P₀ : 위치 유지력 P₁ : 가공 반력의 최대치
P₂ : 워크가 변형을 일으키는 힘의 최소치
P_net : 정미 위치 유지력 P_range : 압박력 범위
Z : 드릴 진퇴 방향 Z+ : 드릴 전진 방향
Z- : 드릴 후퇴 방향

Claims

중심축 둘레로 회전 가능하며 상기 중심축을 따라서 진퇴 가능하게 구성된 천공 기구와,
워크를 상기 천공 기구의 전진 방향으로 압박하는 압박 수단, 및
제어부
를 포함하고, 상기 압박 수단에 의해 상기 워크를 압박한 상태로, 상기 천공 기구를 상기 중심축 둘레로 회전시키면서 전진시켜 상기 워크에 구멍부를 형성하는 천공 장치로서,
상기 제어부는, 상기 압박 수단에 의한 상기 워크로의 압박력을, 미리 행해진 천공 시험에서 구한, 상기 천공 기구가 천공시에 상기 워크로부터 받는 가공 반력의 최대치 이상, 상기 천공 기구의 전진 방향으로의 상기 워크의 변형을 일으키는 그 압박력의 최소치 미만이 되는 범위 내의 값으로서, 상기 가공 반력에 의한 상기 천공 기구의 변위 및 상기 워크의 변형을 억제할 수 있는 정해진 압박력으로 설정하고,
상기 압박 수단은, 이 압박 수단의 압박면보다 넓은 면적으로 상기 워크와 접촉하는 천공 지그를 통해 상기 워크를 압박하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
제1항에 있어서, 상기 압박 수단에 의한 상기 워크로의 압박력을 검출하는 압박력 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 천공 지그는, 상기 워크에 형성하는 구멍부를 위치 결정하기 위한 위치 결정 구멍을 가지며,
상기 압박 수단은, 상기 천공 기구의 상기 중심축과 직교하는 면 내에서의 이 천공 기구와의 상대 위치가 고정되고, 상기 천공 지그의 상기 위치 결정 구멍과 감합 가능한 감합부를 가지며, 이 감합부를 상기 위치 결정 구멍에 감합시킨 상태로 상기 천공 지그를 압박하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 당해 천공 장치가 다관절 로봇의 선단에 탑재되는 엔드 이펙터인 것을 특징으로 하는 천공 장치.
중심축 둘레로 회전 가능하며 상기 중심축을 따라서 진퇴 가능하게 구성된 천공 기구와,
워크를 상기 천공 기구의 전진 방향으로 압박하는 압박 수단, 및
제어부
를 포함하는 천공 장치를 이용하여, 상기 압박 수단에 의해 상기 워크를 압박한 상태로, 상기 천공 기구를 상기 중심축 둘레로 회전시키면서 전진시켜 상기 워크에 구멍부를 형성하는 천공 방법으로서,
미리 행하는 천공 시험에서, 상기 천공 기구가 천공시에 상기 워크로부터 받는 가공 반력의 최대치와, 상기 천공 기구의 전진 방향으로의 상기 워크의 변형을 일으키는 상기 압박 수단에 의한 압박력의 최소치를 구하고,
상기 제어부에 의해, 상기 압박 수단에 의한 상기 워크로의 압박력을, 구해진 가공 반력의 최대치 이상, 상기 워크의 변형을 일으키는 압박력의 최소치 미만이 되는 범위 내의 값으로서, 상기 가공 반력에 의한 상기 천공 기구의 변위 및 상기 워크의 변형을 억제할 수 있는 정해진 압박력으로 설정하며,
상기 압박 수단은, 이 압박 수단의 압박면보다 넓은 면적으로 상기 워크와 접촉하는 천공 지그를 통해 상기 워크를 압박하는 것을 특징으로 하는 천공 방법.
제5항에 있어서, 상기 천공 장치로서, 상기 압박 수단에 의한 상기 워크로의 압박력을 검출하는 압박력 검출 수단을 포함한 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 천공 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 천공 지그는, 상기 워크에 형성하는 구멍부를 위치 결정하기 위한 위치 결정 구멍을 가지며,
상기 압박 수단은, 상기 천공 기구의 상기 중심축과 직교하는 면 내에서의 이 천공 기구와의 상대 위치가 고정되고, 상기 천공 지그의 상기 위치 결정 구멍과 감합 가능한 감합부를 가지며, 이 감합부를 상기 위치 결정 구멍에 감합시킨 상태로 상기 천공 지그를 압박하는 것을 특징으로 하는 천공 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 천공 장치가 다관절 로봇의 선단에 탑재되는 엔드 이펙터인 것을 특징으로 하는 천공 방법.
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