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JP2008529801A - Flexible electromechanical drilling device - Google Patents

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JP2008529801A
JP2008529801A JP2007554662A JP2007554662A JP2008529801A JP 2008529801 A JP2008529801 A JP 2008529801A JP 2007554662 A JP2007554662 A JP 2007554662A JP 2007554662 A JP2007554662 A JP 2007554662A JP 2008529801 A JP2008529801 A JP 2008529801A
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JP
Japan
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drilling
tool
electromechanical
drilling device
flexible
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Application number
JP2007554662A
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Japanese (ja)
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アロンソン、ヨアキム
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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B25J15/0491Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof comprising end-effector racks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/36Perforating, i.e. punching holes using rotatable work or tool holders
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
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Abstract

本発明は、ロボット・アーム若しくは同類機器に搭載され、又はそれによって制御され、且つ更に、マルチプル・パンチ7に連結された一連の穴あけ工具及び緩衝材4若しくはマルチプル工具5を保持するためのフレキシブル電気機械式穴あけ装置に関し、マルチプル・パンチ7自体は、工具交換装置6に固着された線形歯車装置1及び電気機械式駆動ユニット2を有するベース・ボディ3に連結が可能とされ、該穴あけ装置においては、同期化によってスプリング後退装置が排除され、且つ穴あけ工具ポジションが全ての方向において完全に制御され、且つまた、貫穿中のモータ電流及び工具ポジションの完全なフィードバックによって、穴あけされる材料に対して良好な穴あけが行われたことを判断することが可能とされる。  The present invention is a flexible electric for holding a series of drilling tools and shock absorbers 4 or multiple tools 5 mounted on or controlled by a robot arm or similar device and connected to multiple punches 7. With respect to the mechanical drilling device, the multiple punch 7 itself can be connected to a base body 3 having a linear gear device 1 and an electromechanical drive unit 2 fixed to the tool changer 6. , Synchronization eliminates spring retractor, and drilling tool position is fully controlled in all directions, and also good for material being drilled due to complete feedback of motor current and tool position during drilling It is possible to determine that an appropriate hole has been drilled.

Description

本発明は、自動穴あけ用としてロボット・アームに含まれるフレキシブル穴あけ装置に関する。同装置は、ロボット・アーム若しくは同類機器の最後のリンクとすることが可能とされる。また、現場搭載も可能とされ、その場合にはロボットが穴あけの詳細を操作する。   The present invention relates to a flexible drilling device included in a robot arm for automatic drilling. The device can be the last link of a robot arm or similar device. It can also be installed on site, in which case the robot manipulates the details of drilling.

産業用穴あけ機はよく知られ、幾十年に亘り使用されている。産業用穴あけ機は、特に、例えば、自動車ボディ部品等の製造のためのライン生産に使用される。穴あけ機は、そのような用途においては、穴あけされる部品全体を包含し、切り口が適正品質の穴の適正な位置及び許容差を受容可能とするため、一定の大きさ、工具の構成及び剛性がなければならない。   Industrial drilling machines are well known and have been used for decades. Industrial drilling machines are used in particular for the production of lines for the production of, for example, automotive body parts. The drilling machine, in such applications, encompasses the entire part to be drilled, and the cuts are of a certain size, tool configuration and rigidity so that the cut can accept the correct position and tolerance of the correct quality hole. There must be.

穴あけ機自体は、基本的に4つの個別品目によって構成される。その1つは実際に穴あけされる部品の逆形に形成された取付具を含む下方テーブルである。この逆形品は、穴あけされる各個別の穴毎に1つの緩衝材を穴の形状に関わりなく含むことが必要とされる。第2は、適正寸法の一連の穴あけ工具を含む上方テーブルである。上方テーブルは、通常、穴あけされる材料を貫穿するのに穴あけ工具が必要とする実際の間隔に見合う垂直方向間隔若しくは運動間隔を必要とする。これに加え、上方テーブルは、通常、穴あけ機に荷の出し入れを可能とするため、穴あけされる部品の高さに見合う垂直方向若しくは回動行程を有することが必要とされる。   The drilling machine itself is basically composed of four individual items. One is a lower table that includes a fixture formed in the inverse of the part that is actually drilled. This inverted product is required to contain one cushioning material for each individual hole to be drilled, regardless of the shape of the hole. The second is an upper table that includes a series of drilling tools of appropriate dimensions. The upper table typically requires a vertical spacing or movement spacing commensurate with the actual spacing required by the drilling tool to penetrate the material to be drilled. In addition, the upper table is usually required to have a vertical or rotational stroke commensurate with the height of the part being drilled in order to allow loading and unloading into the drilling machine.

これは、いわゆる機械のデイライトである。一般的に、例えば自動車バンパ用の穴あけ機のデイライトの値は、1.5メートルの2.5倍とされる。第3は、非平行な穴の穴あけ機である。上方テーブルは、穴あけしなければならない三次元物体の相互に平行でない各穴について、通常油圧駆動式の、個別の穴あけ工具を含む。それらの穴あけ工具はそれぞれに、スプリング・バック用装置を備えることが必要とされる。従来の硬化工具により材料に穴あけ時には、材料が金属かプラスチックか、或いはその他かに関わらず、穴あけ工具が部品から後退時に生成される摩擦力がある。それによって部品に力が掛かり、これを考慮しないと部品が下方テーブルから外れかねない。この問題を克服するため、従来の穴あけ機には実用工具を囲繞する装置が含まれ、それによって部品に対して、工具により掛けられた力の逆方向に力を掛ける。   This is the so-called mechanical daylight. In general, for example, a daylight value of a punch for an automobile bumper is 2.5 times 1.5 meters. The third is a non-parallel hole drilling machine. The upper table includes individual drilling tools, usually hydraulically driven, for each non-parallel hole in the three-dimensional object that must be drilled. Each of these drilling tools is required to have a spring back device. When drilling a material with a conventional curing tool, there is a frictional force generated when the drilling tool is retracted from the part, whether the material is metal, plastic, or otherwise. This puts a force on the part, and if this is not taken into account, the part may come off the lower table. To overcome this problem, conventional drilling machines include a device that surrounds a practical tool, thereby exerting a force on the part in the opposite direction of the force applied by the tool.

第4の基本部品はフレームである。フレームは、下方テーブル、行程を参酌した上方テーブル、対応する油圧シリンダを伴う全ての穴あけ工具並びに穴あけされる部品を保持するのに十分な大きさと剛性を必要とする。自動車バンパの例においては、従来の穴あけ機の大きさは3.5×2×3メートル、全重量1.5トンに及ぶことが珍しくない。   The fourth basic component is a frame. The frame needs to be large and rigid enough to hold the lower table, the upper table taking into account the stroke, all the drilling tools with the corresponding hydraulic cylinders and the parts to be drilled. In the case of an automobile bumper, it is not uncommon for the size of a conventional driller to reach 3.5 × 2 × 3 meters and a total weight of 1.5 tons.

実際には、穴あけされる部品の一般的なエンジニアリング・セッション中に、切削される部品自体に絶えず変更が加えられる。これは、特に自動車産業に当てはまり、自動車の各構成要素の設計と構造は存続し、生産開始までの全期間中、変更を受ける。従来形の部品別穴あけ機をエンジニアリングし且つ製作するには数カ月を要し、それ自体、非常にコストが掛かる。これに加え、事業に直面中の変更もあり得るため、更に時間と金員が費やされる。機械は機械的に剛性とされるが、経済的且つ設計上の意味において剛直でもある。機械の改造は容易なことではない。また、1つの自動車の全寿命期間中には、機械的或いは設計上の理由による部品の変更、いわゆる細かなモデルチェンジが幾つもあろう。   In practice, during the general engineering session of the part to be drilled, the part to be cut itself is constantly changed. This is especially true in the automotive industry, where the design and structure of each component of the vehicle will continue and be subject to change throughout the period up to production. Engineering and manufacturing a conventional part-by-part drilling machine takes several months and is itself very costly. In addition to this, there can be changes in the face of the business, so more time and money are spent. Although the machine is mechanically rigid, it is also rigid in an economic and design sense. Modifying the machine is not easy. There will also be a number of so-called small model changes during the entire life of a single car, due to mechanical or design reasons.

大抵の場合、そのようなモデルチェンジにおいては、全く新たに穴あけ機が必要とされる。それは、既存の機械の改造には多くの時間(月数)が掛かり、したがって改造は現実的に実行可能性が無いという事実による。自動車産業は、そのような生産停止は許容できない。   In most cases, such a model change requires a completely new drilling machine. This is due to the fact that retrofitting existing machines takes a lot of time (months) and therefore retrofitting is not practically feasible. The automotive industry cannot tolerate such a production stop.

従来の穴あけ機は、組込みの品質管理系を含んでいない。品質管理は通常、機械に荷を出し入れするオペレータが手で行う。オペレータは、視認検査をその能力の最善として行う。しかし、穴の位置及び寸法の通常の許容差はミリメートルの端数とされることを考えると、オペレータが穴の位置は適正か、或いは寸法は正確か判断するのは到底不可能である。したがって、並列品質管理システムが大抵の場合に生産施設に導入される。いわゆる寸法管理ジグがしばしば製作され、或いは寸法計測機が構成要素及び部品の検査に使用される。   Conventional drilling machines do not include a built-in quality control system. Quality control is usually performed manually by the operator who loads and unloads the machine. The operator performs visual inspection as the best of its capabilities. However, given that the typical tolerances for hole position and size are fractions of a millimeter, it is almost impossible for the operator to determine if the hole position is correct or the dimensions are accurate. Therefore, parallel quality control systems are often introduced into production facilities. So-called dimension management jigs are often produced, or dimension measuring machines are used to inspect components and parts.

これでは、しかし、時間が掛かり、それ故に生産過程を通して各部品をことごとく管理することはできない。一般的な実績値は、シフト当たり1若しくは2とされる。正常な従来の、例えばバンパ、計器板、或いはドアの内側パネル用穴あけ機の働きは、30秒毎におよそ1部品、シフト当たり約1000部品とされる。最悪の場合には、要求事項に適合せず不良品としなければならない部品が1000個に及ぶであろう。   This, however, takes time and therefore cannot manage every part throughout the production process. Typical performance values are 1 or 2 per shift. Normal, conventional, for example, bumpers, instrument panels, or door inner panel drills are approximately one part every 30 seconds and about 1000 parts per shift. In the worst case, there will be 1000 parts that do not meet the requirements and must be rejected.

上述の知られている穴あけ機は開発が進み、且つ長年良好に機能してきたが、フレキシブルでなく、改造が困難且つ費用が掛かり、保守を行うには機械的に複雑とされる重大な制約がある。また、製品のタイプ毎に1つの穴あけ機を必要とし、その特定の製品にあけられる各個別の穴用の穴あけ工具を装備しなければならない。そのために生産はきわめて高価となる。製品が製造停止となった時(プログラム・ライフ・タイム)以後、機械は通常いずこかに送られて専ら交換部品製造機となることが多い。今や、生産量は1日(3シフト)おそらく3000ユニットから1日3乃至4部品に減少する。しかし、機械は従前と同じく大きく、きわめて大きな床面積を要する。自動車の車体にはオプション装置のために様々な穴を個別に穴あけしなければならない部品が何百とあることに留意すれば、所要総スペース及びコストは誰でも理解する。   The known drilling machines described above have been developed and have worked well for many years, but are not flexible, difficult to modify and expensive, and have significant limitations that are mechanically complex to perform maintenance. is there. Also, one drilling machine is required for each type of product and a drilling tool for each individual hole drilled into that particular product must be equipped. This makes production very expensive. After a product is discontinued (program life time), the machine is usually sent somewhere to become a spare parts manufacturing machine. Now production is reduced from 3 units per day (3 shifts), perhaps 3000 units to 3-4 parts per day. However, the machine is as big as before and requires a very large floor space. Everyone understands the total space and cost required, keeping in mind that there are hundreds of parts in the car body that have to be drilled individually for the optional equipment.

安価な実用穴あけ工具を単純に交換するだけの、たった1台のフレキシブル・マシンで、様々な形状の穴が穴あけされた様々な製品が全て生産可能とされ、しかも100%品質管理を維持可能で、尚且つ重量100kg以下の穴あけ機ができるならば、正に快挙である。   With just one flexible machine that simply replaces a low-priced, practical drilling tool, it is possible to produce all types of products with variously shaped holes and maintain 100% quality control. And if you can make a drilling machine with a weight of 100 kg or less, you're really happy.

本発明により、上記の需要に対応することが可能とされ、且つロボット・アームの一部として、様々な箇所に様々な形状の穴を様々な材料にフレキシブルに穴あけするためのフレキシブル電気機械式穴あけ装置であって、前記穴あけ装置は、電気サーボ・モータ若しくは同様機器と、線形歯車構成要素と、工具交換装置若しくは任意選択的に、適正寸法及び形状の所要工具を周囲若しくは縁辺に含む部材、並びに高品質のセンサ装置を有する回転装置又は間欠送り装置を保持し、且つ完成された装置をロボット・アーム若しくは同様機器に固着するための固着部材及び剛性のアーム構造、ブシュ内の穴あけ工具及び緩衝材及び廃材除去装置及び廃材カウンタを保持し、但し機械式の後退スプリング装置は除く、二次工具構成要素(マルチプル・パンチ)を自動的に固着する固着装置を一端に有するベース・ボディを備えることを特徴とするフレキシブル電気機械式穴あけ装置をもたらすことが可能とされる。   The present invention makes it possible to meet the above demands, and as a part of the robot arm, flexible electromechanical drilling for flexibly drilling holes of various shapes at various locations in various materials. A drilling device comprising an electric servo motor or similar device, a linear gear component, a tool changer or, optionally, a member including a required tool of appropriate size and shape at the periphery or edge, and Fixing member and rigid arm structure for holding a rotating device or intermittent feeding device having a high-quality sensor device and fixing the completed device to a robot arm or similar device, drilling tool and cushioning material in a bush Secondary tool components (multiples) that hold the waste material removal device and waste material counter, except for the mechanical retraction spring device It is capable of providing a flexible electromechanical drilling apparatus, comprising a base body having a fastening device for automatically securing the punch) at one end.

本発明によれば、ベース・ボディはロボット・アーム若しくは同様機器に機械的に固着される。   According to the present invention, the base body is mechanically secured to a robot arm or similar device.

本発明によれば、電気サーボ・モータ若しくは同様機器はロボット軸コンピュータ・システムに追加の、同期化された、軸として電気的に接続される。   In accordance with the present invention, an electric servo motor or similar device is electrically connected as an additional, synchronized axis to the robot axis computer system.

本発明によれば、サーボ・モータ若しくは同様機器は一方側をベース・ボディに且つ他方側を歯車装置に機械的に連結される。   In accordance with the present invention, a servo motor or similar device is mechanically connected on one side to the base body and on the other side to the gear unit.

本発明によれば、歯車装置は高速直線運動を可能とし、且つ一端を機械的に電気サーボ・モータ若しくは同様機器に連結され且つ他端を間接的に穴あけ工具に連結される。   In accordance with the present invention, the gear unit is capable of high speed linear motion and is mechanically connected at one end to an electric servomotor or similar device and indirectly connected to the drilling tool at the other end.

本発明によれば、工具交換装置は一端をベース・ボディに且つ他端を二次工具構成要素の剛性アーム並びに穴あけ工具に機械的に連結される。   According to the invention, the tool changer is mechanically connected at one end to the base body and at the other end to the rigid arm of the secondary tool component and the drilling tool.

本発明によれば、二次工具構成要素の剛性アームは一端を工具交換装置に連結され且つ他端を緩衝材に機械的に連結される。   According to the present invention, the rigid arm of the secondary tool component has one end connected to the tool changer and the other end mechanically connected to the cushioning material.

本発明によれば、穴あけ工具は一方側を前記アームに機械的に連結され、一方向に自由運動することを可能とされ且つ他方側を工具交換装置に連結される。   According to the invention, the drilling tool is mechanically connected on one side to the arm, is allowed to move freely in one direction and is connected on the other side to a tool changer.

本発明によれば、二次工具構成要素は様々な形態に自動的に交換可能とされる。   According to the present invention, the secondary tool component can be automatically replaced in various forms.

本発明によれば、二次工具構成要素は任意選択的に様々な穴あけ工具を含む回転若しくは直線運動装置を具備することが可能とされる。   In accordance with the present invention, the secondary tool component can comprise a rotary or linear motion device that optionally includes various drilling tools.

本発明によれば、完成された穴あけ装置は、穴あけ作動中に緩衝材を穴あけされる部品に対して静止状態とし、且つ後退中に穴あけ工具を正に穴あけ中の部品に対して静止状態として全ての軸の同期化された運動を可能とし、それによってスプリング後退装置の排除が可能とされる。   In accordance with the present invention, the completed drilling device places the cushioning material stationary against the part being drilled during the drilling operation, and places the drilling tool stationary relative to the part being drilled during retraction. Allows synchronized movement of all axes, thereby eliminating the spring retractor.

本発明によれば、高品質の制御システムが組み込まれ、材料を貫穿するのに必要とされる実際の力が制御され、それによって工具の良好な状態が保証され且つ力が予め設定された値に対して強すぎる場合には工具が摩耗したか、或いは何か不具合があったことを示して工具の交換時期であることを示し、不良品の産出が防止される。本穴あけ装置はまた、間断なく、穴あけする部品に対しても穴あけ機自体に対しても穴あけ工具の実際のポジションを制御する。本穴あけ装置はしたがって、適正な位置決めが達成されたこと並びに穴あけ毎に穴あけ工具が底の位置に到達したことをも認識し、それによって貫通孔の穴あけが保証される。   In accordance with the present invention, a high quality control system is incorporated to control the actual force required to penetrate the material, thereby ensuring a good condition of the tool and a pre-set value of the force. If it is too strong, it indicates that the tool is worn or something is wrong, indicating that it is time to replace the tool, and the production of defective products is prevented. The drilling device also controls the actual position of the drilling tool with respect to the part to be drilled and the drilling machine itself without interruption. The drilling device therefore also recognizes that proper positioning has been achieved and that the drilling tool has reached the bottom position with each drilling, thereby ensuring the drilling of the through hole.

以下に、本発明を、穴あけ装置が穴あけ工具の保守に役立ち且つ穴あけ工具を担持する実施例について添付の図面に関して更に詳細に説明する。   In the following, the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, with respect to an embodiment in which the drilling device serves for maintenance of the drilling tool and carries the drilling tool.

図9に、本発明による電気機械式穴あけ装置を示し、そのベース・ボディはロボット・アーム、好ましくは軸6(6軸ロボットの最後の軸)に機械的に連結される。電気機械式ユニットの一部としてのサーボ・モータは、ロボット軸コンピュータに電気的に接続され、6軸ロボット・コントローラの第7軸(4軸ロボットの第5軸等のように)として識別される。この場合の第7軸は、ロボット・コントローラ手段と完全に同期化且つ較正され、その結果、該ロボットは実際に7軸ロボットとされる。用途によっては、第7軸をいわゆる独立軸として制御することが可能とされる場合もあろう。機械装置に対するモータの特性をしっかりと定義することによって、穴あけ工具ポジションの実際値に対するモータ回転ポジションの絶対的確度が保証される。サーボ・モータは駆動ユニットによって制御される。軸制御器は、穴あけ工具の実際ポジションの誤差を0.05mm未満とするようにモータ電流及びレゾルバ又はエンコーダ値を制御し且つモニタする。穴あけ動作中、第7軸は独立運動可能とされる。サーボ・モータ仕様に従って、最大加速及び速度を得るために全モータ電流がシステムに掛けられる。質量慣性と掛けられたモータ・トルクとによって、穴あけ工具が穴あけ部分に当たった時に高い機械的力を穴あけ部分に付与する。穴あけ工具システムの速度及び重量は、一定の穴あけ容量に関して、サーボ・モータの大きさに逆比例する。モータ・サイズの一般的寸法値は、液圧装置に比して静的な力の10分の1とされる。材料の貫穿中、電流制御器は基準特性からの偏差を即時に検知する。同システムはしたがって、穴あけ工具が損傷した場合若しくは所要の作用を遂行するのに不適切な場合を認識可能とされる。同システムはまた、穴あけされる材料の様々な差違を検知可能とされる。不正材料、不正厚さ若しくは不正荷重ポジションもしかり。不適切な荷重若しくはロボット・ポジションは、モータ電流の検知が軸のレゾルバ/エンコーダ値に直結している事実によって知られ、したがって何らかの力がシステムの予想外のポジションに掛けられた場合には、即座に検知可能とされる。   FIG. 9 shows an electromechanical drilling device according to the invention, whose base body is mechanically connected to a robot arm, preferably a shaft 6 (the last axis of a 6-axis robot). The servo motor as part of the electromechanical unit is electrically connected to the robot axis computer and identified as the seventh axis of the 6 axis robot controller (like the 5th axis of a 4 axis robot). . The seventh axis in this case is fully synchronized and calibrated with the robot controller means, so that the robot is actually a seven axis robot. Depending on the application, it may be possible to control the seventh axis as a so-called independent axis. By tightly defining the characteristics of the motor with respect to the mechanical device, the absolute accuracy of the motor rotational position relative to the actual value of the drilling tool position is guaranteed. The servo motor is controlled by the drive unit. The axis controller controls and monitors the motor current and resolver or encoder values so that the actual position error of the drilling tool is less than 0.05 mm. During the drilling operation, the seventh axis is allowed to move independently. In accordance with the servo motor specification, the entire motor current is applied to the system to obtain maximum acceleration and speed. Due to the mass inertia and the applied motor torque, a high mechanical force is applied to the drilling part when the drilling tool hits the drilling part. The speed and weight of the drilling tool system is inversely proportional to the size of the servo motor for a given drilling capacity. The general dimension value of the motor size is one tenth of the static force compared to a hydraulic device. During material penetration, the current controller immediately detects deviations from the reference characteristics. The system can therefore recognize when a drilling tool is damaged or inappropriate for performing the required action. The system is also capable of detecting various differences in the material being drilled. Incorrect material, incorrect thickness or incorrect load position. Inappropriate load or robot position is known by the fact that the detection of motor current is directly linked to the resolver / encoder value of the axis, so if any force is applied to the unexpected position of the system, it is immediately Can be detected.

穴あけ工具が材料を貫穿し終えるのは、電流及びレゾルバ/エンコーダ値によって仕事が正確に遂行されたことが知られた時である。廃材部分は穴あけ工具によって緩衝材を介して更に押し下げられる。但し緩衝材は、1作用サイクル中、例えば10穴あく間に所要数の廃材部分を含むのに十分な長さとされる。緩衝材と廃材部分の間の摩擦によって、廃材部分は緩衝材に留まる。廃材部分は、次の穴があいた時に更に下向きに進行するのみである。サイクル終了後、ロボットは容器側に移動する。穴あけ工具は次いで緩衝材を貫通し、それ故に廃材部分は押し出されて落下する。   The drilling tool finishes piercing the material when it is known that the work has been performed correctly by the current and resolver / encoder values. The waste material part is further pushed down through the cushioning material by a drilling tool. However, the cushioning material is made long enough to contain the required number of waste material parts in one working cycle, for example, in 10 holes. Due to the friction between the buffer material and the waste material part, the waste material part remains in the buffer material. The waste material part only advances further downward when the next hole is made. After the cycle, the robot moves to the container side. The drilling tool then penetrates the cushioning material, so that the waste part is pushed out and falls.

貫穿後、工具と正に穴あけ中の材料の間には比較的に大きな摩擦が存在する。システムは、次いで工具中心点を先の緩衝材最上部から穴あけ工具の最上部に切り換える。システムは、穴あけ工具が穴あけ部分から、同部分に対する工具中心点の位置を変えることなく後退するように、7軸を全て移動するように命令される。この移動中、穴あけ部分に力は全く加えられない。この移動が為された時、穴あけ部分は、移動の終わりに、工具ホルダの上部に当たる。この時点で、工具中心点は再び緩衝材の最上部に変えられ、スプリング後退装置を要することなく完全な後退が遂行される。   After piercing, there is a relatively large amount of friction between the tool and the material that is being drilled. The system then switches the tool center point from the top of the previous cushioning material to the top of the drilling tool. The system is instructed to move all seven axes so that the drilling tool retracts from the drilling part without changing the position of the tool center point relative to that part. During this movement, no force is applied to the drilled part. When this movement is made, the drilled part hits the top of the tool holder at the end of the movement. At this point, the tool center point is again changed to the top of the cushioning material and a complete retraction is performed without the need for a spring retraction device.

図1は、線形歯車装置を示し、剛性の構造によって回転運動を直線運動に変換する。このユニットは電気機械式駆動ユニット及びベース・ボディに固着される。   FIG. 1 shows a linear gear device, which converts rotational motion into linear motion with a rigid structure. This unit is secured to the electromechanical drive unit and the base body.

図2は、電気機械式駆動ユニットを示し、これにおいてサーボ・モータ若しくはその類と、任意選択的に、衛星歯車装置、若しくはその類が相互に連結される。多くの場合、サーボ・モータに対して歯車装置は必要とされない。   FIG. 2 shows an electromechanical drive unit in which a servo motor or the like and optionally a satellite gear device or the like are interconnected. In many cases, no gearing is required for the servo motor.

図3はベース・ボディを示し、その一方側はロボット・フランジに連結され、他方側は線形歯車装置及び工具交換装置に連結される。   FIG. 3 shows a base body, one side of which is connected to a robot flange and the other side is connected to a linear gear unit and a tool changer.

図4は、対応する緩衝材を備える穴あけ工具を示す。   FIG. 4 shows a drilling tool with a corresponding cushioning material.

図5はマルチプル工具を示す。マルチプル工具は、材料を実際に切削/穴あけする部分とされる。同工具は通常の油圧式穴あけ機に使用される従来の材料製とされる。環境次第によって、線形若しくは回転運動する数種の工具が同じマルチプル・パンチに搭載され、マルチプル・パンチ装置の工具ホルダに間欠送りされる。一般的で、適度な値は、2工具、例えば形状1左及び右、とされる。   FIG. 5 shows a multiple tool. Multiple tools are the part that actually cuts / drills material. The tool is made of a conventional material used in ordinary hydraulic drilling machines. Depending on the environment, several types of linear or rotational tools are mounted on the same multiple punch and intermittently fed to the tool holder of the multiple punch device. Common and reasonable values are 2 tools, eg shape 1 left and right.

図6は工具交換装置を示す。工具交換装置は、主に2つの基本部分から成る。工具交換装置は、ベース・ボディに固着される。このユニットは、カム・ロック装置を伴う雄雌嵌合によってマルチプル・パンチに機械的に連結する機械的装置を保持する。第2の基本部分は、ラジアル・ロック装置を介してマルチプル工具に連結する機械的装置とされる。   FIG. 6 shows a tool changer. The tool changer mainly consists of two basic parts. The tool changer is fixed to the base body. This unit holds a mechanical device that is mechanically coupled to the multiple punch by a male-female fitting with a cam lock device. The second basic part is a mechanical device connected to the multiple tool via a radial lock device.

図7は、別形状の穴を穴あけする場合に自動的に(又は手動により)別のマルチプル工具と交換される部分となるマルチプル・パンチを示す。この部分は、対応する雄雌嵌合による工具交換装置に適合するように構成される。マルチプル・パンチを自動モードで交換する時間の一般的な値は4乃至5秒とされる。一組のマルチプル工具を簡潔なテーブル/ホルダに容易に配置することが可能とされる。   FIG. 7 shows a multiple punch that is automatically (or manually) replaced with another multiple tool when drilling another shaped hole. This part is configured to fit a tool changer with a corresponding male-female fitting. A typical value for replacing multiple punches in automatic mode is 4-5 seconds. It is possible to easily place a set of multiple tools on a simple table / holder.

本発明は、例示の実施例に限定されず、特許請求の範囲内で様々に変形可能とされる。したがって、例えば工具交換装置の締着具は、ボディと歯車装置の間に位置することが可能とされ、且つまた、工具交換装置を皆無とすることも可能とされ、全てはその時に穴あけする様々な穴の形状の量次第による。   The invention is not limited to the exemplary embodiments, but can be varied in various ways within the scope of the claims. Thus, for example, the fasteners of the tool changer can be located between the body and the gear unit, and can also eliminate the tool changer, all of which can be drilled at that time. Depending on the amount of hole shape.

図1は線形歯車装置の側面を示す図。FIG. 1 is a side view of a linear gear device. 図2は電気機械式駆動ユニットを示す図。FIG. 2 is a diagram showing an electromechanical drive unit. 図3はベース・ボディの側面を示す図。FIG. 3 is a side view of the base body. 図4は穴あけ工具を示す図。FIG. 4 is a view showing a drilling tool. 図5はマルチプル工具を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a multiple tool. 図6は工具交換装置を示す図。FIG. 6 is a view showing a tool changer. 図7はマルチプル・パンチを示す図。FIG. 7 is a diagram showing multiple punches. 図8は組上がりの穴あけ装置を示す図。FIG. 8 is a view showing an assembled drilling device. 図9はロボット・アームに取り付けられたフレキシブル電気機械式穴あけ装置を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a flexible electromechanical drilling device attached to a robot arm.

Claims (8)

ロボット・アーム又はその類の一部として、1つ又は複数の形状の穴を金属、プラスチック又はその他の材料にフレキシブルに穴あけするためのフレキシブル電気機械式穴あけ装置において、
前記穴あけ装置は、線形歯車装置(1)と、電気機械式駆動ユニット(2)と、工具交換装置(6)とが固着され、且つ個々の穴あけ工具を対応する緩衝材(4)とともに有するマルチプル工具(5)を包含するマルチプル・パンチ(7)に自動的に又は人作業により連結されるベース・ボディ(3)を備えることを特徴とするフレキシブル電気機械式穴あけ装置。
In a flexible electromechanical drilling device for flexibly drilling one or more shaped holes in metal, plastic or other materials as part of a robot arm or the like,
The drilling device is a multiple geared with a linear gear device (1), an electromechanical drive unit (2), and a tool changer (6), and each drilling tool has a corresponding cushioning material (4). Flexible electromechanical drilling device, characterized in that it comprises a base body (3) which is connected automatically or manually to a multiple punch (7) containing a tool (5).
前記電気機械式駆動ユニット(2)は、ロボット軸制御器と同期化された制御装置を有し、それによって、関係する全ての軸と同期化された運動が穴あけ工具の後退中に行われ、スプリング・バック後退装置を加える必要のないことを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル電気機械式穴あけ装置。   Said electromechanical drive unit (2) has a control device synchronized with the robot axis controller, whereby a synchronized movement with all relevant axes takes place during the retraction of the drilling tool, 2. A flexible electromechanical drilling device according to claim 1, wherein no spring back retracting device is required. 前記電気機械式駆動ユニット制御装置は、力がモニタされるように電流の実効値を瞬間的に監視することを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル電気機械式穴あけ装置。   The flexible electromechanical drilling device according to claim 1, wherein the electromechanical drive unit control device instantaneously monitors the effective value of the current so that the force is monitored. 前記電気機械式駆動ユニット(2)制御装置は、前記工具の位置がモニタされるようにレゾルバ/エンコーダ値を瞬間的に監視することを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル電気機械式穴あけ装置。   The flexible electromechanical drilling device according to claim 1, characterized in that the electromechanical drive unit (2) controller instantaneously monitors the resolver / encoder value so that the position of the tool is monitored. . 線形歯車装置(1)が穴あけ工具に直結されるか、又は工具交換装置(6)を介して間接的に連結されることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル電気機械式穴あけ装置。   Flexible electromechanical drilling device according to claim 1, characterized in that the linear gearing (1) is directly connected to the drilling tool or indirectly connected via a tool changer (6). ベース・ボディ(3)がマルチプル・パンチ(7)に直結されるか、又は工具交換装置(6)を介して間接的に連結されることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル電気機械式穴あけ装置。   2. A flexible electromechanical system according to claim 1, characterized in that the base body (3) is directly connected to the multiple punch (7) or indirectly connected via a tool changer (6). Drilling device. 前記マルチプル・パンチ(7)は、間欠送り、直線又は回転運動によって適正な工具がマルチプル工具(5)に着座するように構成されたマルチプル工具(5)を具備することが可能とされることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル電気機械式穴あけ装置。   The multiple punch (7) can be provided with a multiple tool (5) configured such that an appropriate tool is seated on the multiple tool (5) by intermittent feed, linear or rotational movement. The flexible electromechanical drilling device according to claim 1, characterized in that: 穴あけ作動中に廃材が選択された所望時間まで緩衝材中に保持されることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル電気機械式穴あけ装置。   2. A flexible electromechanical drilling device according to claim 1, wherein the waste material is held in the cushioning material for a selected desired time during the drilling operation.
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