KR0160689B1

KR0160689B1 - 로보트의 원점복귀 장치

Info

Publication number: KR0160689B1
Application number: KR1019950009629A
Authority: KR
Inventors: 김희진; 오찬섭
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 1998-12-15
Also published as: KR960037227A; JP2983462B2; CN1058438C; US5920171A; CN1135954A; JPH08294884A

Abstract

적은 이동으로 작동아암의 원점복귀가 가능하도록 그 구조가 개량된 로보트의 원점복귀장치에 대해 개시한다. 기준축(50)에 대해 제1작동아암(60)을 원점복귀시키는 원점복귀 수단은 모터를 구동제어하는 모터 제어부(100)와, 센서부재(81)가 상기 관통공을 감지하는 동안 모터의 발생 펄스수를 카운트하는 펄스 카운트부(110)와, 각 관통공의 길이에 해당하는 모터의 펄스수를 저장한 각 관통공의 고유펄스수 메모리부(140)와, 관통공을 감지하는 동안 발생된 모터의 펄스수로부터 작동아암(60)의 현 위치를 감지하는 현위치 감지부(120)와, 감지부로부터 감지된 작동아암의 위치로부터 원점위치까지에 해당하는 펄스신호를 모터 제어부에 입력하는 엔코더(130)를 구비한다. 이는 원점복귀 시간 및 원점복귀 범위를 최소한으로 줄일 수 있다.

Description

로보트의 원점복귀 장치

제1도는 종래 원점복귀장치가 채용된 산업용 로보트의 개략도.

제2도는 제1도의 원판부재를 발췌하여 나타낸 개략도.

제3도는 본 발명에 따른 원점복귀장치가 채용된 산업용 로보트의 개략도.

제4도 및 제6도는 제3도에 채용된 원판부재의 개략도.

제5도는 본 발명에 따른 원점복귀장치의 작동을 설명하기 위한 블럭도.

제7도는 본 발명에 따른 원점복귀장치의 다른 실시예.

제8도 및 제9도는 본 발명에 따른 원점복귀장치의 작동을 설명하기 위한 원판부재의 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 기준축 60 : 제1작동아암

61 : 제1모터 62 : 제2감속기

70 : 제2작동아암 71 : 제2모터

72 : 제2감속기 80 : 원판부재

81 : 센서부재 82 : 관통공

본 발명은 로보트의 원점복귀 장치에 관한 것으로써, 특히 작동아암의 미소이동으로 로보트의 원점복귀 시간 및 주변장치와의 간섭을 최소한으로 할 수 있도록 그 구조가 개량된 로보트의 원점복귀 장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 로보트는 제1도에 도시된 바와 같이 기준축(10)에 제1,2작동아암(20)(30)이 상호 회전 가능하게 연결되는 다관절의 형태를 가진다. 제1작동아암(20)은 제1모터(21) 및 제1감속부(22)에 의해서 제어되며, 제2작동아암(30)은 제2모터(31) 및 제2감속부(32)에 의해서 제어된다. 여기서 각 감속부(22)(32)는 모터(21)(31)의 회전속도를 1/50 정도록 감속하여 각 작동아암(20)(30)을 구동시킨다.

이와 같은 구조의 산업용 로보트는 초기 구동시 소정의 원점복귀장치에 의해서 각 작동아암(20)(30)이 일직선상에 위치되는 원점위치로 복귀되도록 제어된다. 이 원점복귀장치는 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 기준축(10)상에 고정되며 그 가장자리에 제1,2 및 제3도그(dog: 42-44)를 가지는 원판(40)과, 회전축(23)에 고정설치되어 원판(40)의 가장자리를 따라 회전되는 센서(41)를 포함한다. 여기서 센서(41)는 제1작동아암(20)과 함께 회전된다.

여기서 상기 제1,2도그(42)(43)는 각각 제1작동아암(20)의 좌우 이동범위를 한정하는 것이며, 제3도그(44)는 제1작동아암(20)의 원점위치를 나타낸다. 즉, 제1작동아암(20)이 우측으로 이동되어 센서(41)가 제2도그(43)를 감지하면 우측으로의 이동을 정지시키는 것이다. 통상 제1작동아암(20)의 작업영역은 240도(c)이고, 제2작동아암(30)의 작업영역은 280도이다.

또한, 상기 제1작동아암(20)에 대한 제2작동아암(30)의 원점복귀장치는 상기와 동일한 구조를 가진다. 그리고 원점복귀순서는 통상 기준축(10)에 대해 제1작동아암(20)이 원점복귀된 후, 이어서 제1작동아암(20)에 대해 제2작동아암(30)의 원점복귀동작이 이루어진다.

이와 같은 구조의 원점복귀 장치의 작동은 다음과 같다.

먼저 제2도에 도시된 바와 같이 센서(41)가 제2,3도그(43)(44)사이에 위치되어 있고 원점복귀 방향이 시계방향이라 한다. 원점복귀 버튼을 작동시키면, 제1작동아암(20)이 시게방향으로 각도a 만큼 회전되어 센서(41)가 제2도그(43)를 감지함으로써 정지되고 이후 반시계방향으로 각도b 만큼 회전되어 제3도그(44)를 감지함으로써 제1작동아암(20)의 원점복귀가 이루어지게 된다. 따라서 제1작동아암(20)의 원점복귀 각도는 a+b도 이다.

이와 같이 제1작동아암(20)이 원점위치(44)로 복귀된 후, 제2작동아암(30)도 제1작동아암(20)과 일직선상으로 되는 원점위치로 복귀된다. 제1작동아암(20)에 대한 제2작동아암(30)의 원점복귀동작은 상술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 제1작동아암(20)이 좌측구간(제1도그와 제3도그사이)에 위치되었을때에는 그 복귀각도가 120도보다는 작은 범위로 되지만, 우측구간(제2도그와 제3도그사이)에 위치되었을 때에는 그 복귀각도가 a+b도로 되어 복귀시간 및 이동범위가 크게 된다. 즉 제1작동아암(20)은 원점복귀시 적어도 좌우 상한위치(42)(43)까지 이동된 후에 원점복귀가 이루어지게 된다. 따라서 원점복귀시간이 길고 주변장치와의 간섭이 다발할 수 있는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 로보트 작동아암의 원점복귀시간 및 그 이동범위를 최소한으로 하여 주변장치와의 간섭을 대폭 줄일수 있도록 그 구조가 개량된 로보트의 원점복귀 장치를 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은 기준축에 대해 회전가능하게 연결되는 작동아암과, 상기 작동아암을 회전구동하는 모터와, 상기 모터를 소정의 감속비로 감속하는 감속기와, 상기 작동아암을 원점복귀시키는 원점복귀수단을 구비하는 로보트의 원점복귀 장치에 있어서, 상기 원점복귀 수단은 상기 기준축에 고정되며 원점위치에 대해 소정 패턴으로 복수의 관통공이 형성된 원판부재와, 상기 작동아암에 고정되며 상기 관통공을 감지하는 센서부재와, 상기 센서부재의 감지량에 따라 상기 작동아암을 원점위치로 복귀되도록 상기 모터를 제어하는 제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

여기서 성기 제어수단은; 상기 모터를 구동제어하는 모터 제어부와, 상기 센서부재가 상기 관통공을 감지하는 동안 상기 모터의 발생 펄스수를 카운트하는 펄스 카운트부와, 상기 각 관통공의 길이에 해당하는 상기 모터의 펄스수를 저장한 상기 각 관통공의 고유펄스수 저장부와, 상기 관통공을 감지하는 동안 발생된 모터의 펄스수로부터 상기 작동아암의 현 위치를 감지하는 현위치 감지부와, 상기 감지부로부터 감지된 작동아암의 위치로부터 상기 원점위치까지에 해당하는 펄스신호를 상기 모터 제어부에 입력하는 엔코더를 구비하여서, 상기 엔코더에 의해서 입력되는 입력펄스에 따라 상기 작동아암이 원점위치로 복원되도록 한 구조를 가진다.

그리고 상기 각 관통공은 상기 원판부재를 소정수로 등분하여 각 단위 구획내에 형성되도록 한 구조를 가진다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은 기준축에 대해 회전가능하게 연결되는 제1,2작동아암과, 상기 제1,2작동아암을 각각 회전구동하는 제1,2모터와, 상기 제1,2모터를 소정의 감속비로 감속하는 제1,2감속기와, 상기 제2작동아암을 제1작동아암에 대해 원점복귀시키는 원점복귀수단을 구비하는 로보트의 원점복귀 장치에 있어서, 상기 원점복귀 수단은 상기 제1작동아암에 고정되며 원점위치에 대해 소정 패턴으로 복수의 관통공이 형성된 원판부재와, 상기 제2작동아암에 고정되며 상기 관통공을 감지하는 센서부재와, 상기 센서부재의 감지에 따라 상기 모터를 제어하여서 상기 제2작동아암이 원점복귀되도록 하는 제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 제어수단은; 상기 제2모터를 구동제어하는 모터 제어부와, 상기 센서부재가 상기 관통공을 감지하는 동안 상기 제2모터의 발생 펄스수를 카운트하는 펄스 카운트부와, 상기 각 관통공의 길이에 해당하는 상기 제2모터의 펄스수를 저장한 상기 각 관통공의 고유펄스수 저장부와, 상기 관통공을 감지하는 동한 발생된 제2모터의 펄스수로부터 상기 작동아암의 현 위치를 감지하는 현위치 감지부와, 상기 감지부로부터 감지된 작동아암의 위치로부터 상기 원점위치까지에 해당하는 펄스신호를 상기 모터 제어부에 입력하는 엔코더를 구비하여서, 상기 엔코더에 의해서 입력되는 입력펄스에 따라 상기 작동아암이 원점위치로 복원되도록 한 구조를 가진다.

그리고 상기 각 관통공은 상기 원판부재를 소정수로 등분하여 각 단위 구획내에 형성되도록 함이 바람직하다. 상기 본 발명의 특징에 의하며, 상기 센서부재가 부착된 제1,2작동아암은 현위치의 관통공의 길이에 의해서 그 복귀방향이 결정됨으로써 종래보다는 그 복귀시간 및 복귀각도가 대폭적으로 감소될 수 있는 효과를 가진다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 원점복귀장치가 채용된 로보트 시스템을 나타낸 제3도를 참조하면, 이는 상기한 바와 마찬가지로 기준축(50)에 제1,2작동아암(60)(70)이 상호 회전가능하게 연결되는 다관절의 형태를 가진다. 그리고 제1작동아암(60)은 제1모터(61) 및 제1감속기(62)에 의해서 제어되며, 제2작동아암(70)은 제2모터(71) 및 제2감속기(72)에 의해서 제어된다. 여기서 각 감속기(62)(72)는 모터(61)(71)의 회전속도를 1/50로 감속하여 각 작동아암(60)(70)을 구동시킨다. 따라서 각 모터의 회전속도가 50rpm이면 각 작동아암의 회전속도는 1rpm이다.

그리고 제1작동아암(60)의 작업영역은 통상 제4도에 도시된 바와 같이 240도(B 와 C사이 각도)정도이며, 제2작동아암(70)의 작업영역은 280도 정도이다.

여기서 본 발명의 특징적 구성으로서 로보트의 초기 구동시 제1작동아암(60)이 원점위치로 복귀되도록 하는 원점복귀수단이 구비되어 있다.

상기 원점복귀 수단은, 제3도 및 제4도 참조, 상기 기준축(50)에 고정되며 원점위치(A)에 대해 소정 패턴으로 복수의 관통공(82)이 형성된 원판부재(80)와, 상기 제1작동아암(60)에 고정되어 함께 회전이동 가능하며 상기 관통공(82)을 감지하는 센서부재(81)와, 이 센서부재(81)의 감지량에 따라 상기 제1작동아암(60)을 원점위치(A)로 복귀되도록 상기 제1모터(61)를 제어하는 제어수단을 구비한다.

여기서 상기 관통공(82)은 제7도에 도시된 바와 같이 원판부재(80)의 외주연부에 감겨진 밴드(85)에 형성할 수 있다.

상기 제어수단은, 제3도 내지 제5도를 참조하면, 상기 제1모터(61)를 구동제어하는 모터 제어부(100)와, 상기 센서부재(81)가 상기 관통공(82)을 감지하는 동안 상기 제1모터(61)의 발생 펄스수를 카운트하는 펄스 카운트부(110)와, 상기 각 관통공(82)의 길이에 해당하는 상기 제1모터(61)의 펄스수를 저장한 상기 각 관통공의 고유펄스수 메모리부(140)와, 상기 관통공(82)을 감지하는 동안 발생된 제1모터(61)의 펄스수로부터 상기 제1작동아암(60)의 현 위치를 감지하는 현위치 감지부(120)와, 이 감지부(120)로부터 감지된 제1작동아암(60)의 위치로부터 상기 원점위치(A)까지에 해당하는 펄스신호를 상기 제1모터제어부(100)에 입력하는 엔코더(130)를 구비하는 구조를 가진다.

이러한 구조의 제어수단은 상기 엔코더(130)에 의해서 입력되는 입력펄스에 따라 상기 제1작동아암(60)이 원점위치(A)로 복원될 수 있게 한다.

여기서 상기 각 관통공(82)은 상기 원판부재(80)를 소정수로 등분하여 각 단위 구획내에 형성되도록 하는 것이 바람직한 바, 특히 상기 제1감속기(62)의 감속비에 역비례하여 등분하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 제1감속기(62)의 감속비가 1/50이라 하면, 원판부재(80)를 50등분하여 각 단위 구획내에 관통공(82)을 형성하도록 한다. 이때 각 단위 구획의 각도는 제6도에 도시된 바와 같이 7.2도가 된다. 따라서 본 발명에 따른 원점복귀장치는 제1작동아암(60)이 최대 7.2도의 이동만으로 원점복귀방향을 결정할 수 있게 되므로 종래에서와 같이 작동아암이 좌우측 상한위치까지 이동되어야 원점복귀 방향이 결정되었던 것과는 달리 복귀시간 및 복귀작업영역을 대폭적으로 감축시킬 수 있게 된다.

그리고 상기 각 관통공(82)은 각기 다른 길이로 형성된다. 따라서 상기 센서부재(81)가 각 관통공(82)을 감지하는 동안 작동하는 제1모터(61)의 펄스수는 각기 다른 값을 가진다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 로보트의 원점복귀장치는 다음과 같은 작용효과를 가진다.

먼저, 제1작동아암(60)의 초기 위치 즉, 센서부재(81)의 초기위치가 제8도에 도시된 바와 같이 원점위치(A)를 벗어난 관통공(82) 위치(d)에 있다고 하고 원점복귀를 위한 버튼을 동작하면 제1작동아암(60)의 초기 동작방향이 반시계방향이라 하자, 이와 같은 상태에서 원점복귀를 위한 버튼을 작동시키면 센서부재(81)는 관통공(82)을 감지하게 된다. 이때 제1모터(61)는 역방향으로 구동되어 그 관통공(82)의 초기위치(e)에 센서부재(81)가 위치하게 된다. 이러한 상태에서 다시 제1작동아암(60)은 시계방향으로 회전되면서 센서부재(81)가 관통공(82)을 e 위치에서 f 위치까지 감지하게 된다. 이때 펄스 카운트부(110)에서는 관통공(82)을 감지하는 동안 제1모터(61)에서 발생하는 모터의 펄스수를 카운트한다. 이어서 카운트된 모터의 펄스수와 메모리부(140)에 저장된 그 관통공(82)의 고유 펄스수를 비교하여 제1작동아암(61)의 현위치를 감지한다. 이때 엔코더(130)는 현위치에 대응하는 제1작동아암(60)의 원점복귀를 위해 필요한 입력펄스를 모터 제어부(100)에 입력하여 제1작동아암(60)을 원점위치(A)로 복귀시킨다.

한편, 제9도에 도시된 바와 같이 초기 센서(81)의 위치가 j 위치에 있다면, 제1작동아암(60)은 반시계방향으로 회전되어 k 위치에서 l 위치까지 관통공(82)을 감지한다. 이때 센서부재(81)가 관통공(82)을 감지하는 동안 제1모터(61)의 발생 펄스수와 메모리된 그 관통공(82)의 펄스수를 비교하여 상기와 같이 현위치를 감지한다음 원점위치(A)로 제1작동아암(60)을 복귀시킨다.

이와 같이, 센서부재(81)가 하나의 관통공(82)을 감지함으로써 제1작동아암(60)의 현위치를 감지할 수 있게 되고 그 관통공(82)은 소정수로 구획된 대략 7.2도의 범위내에 있게 되므로, 미세한 이동으로 현재의 위치를 감지하여 원점복귀될 수 있게 된다.

한편, 상기한 바와 같이 기준축(50)에 대한 제1작동아암(60)의 원점복귀가 완료된 뒤에, 제1작동아암(60)에 대한 제2작동아암(70)의 원점복귀동작은 상기한 바와 같은 동작으로 원점복귀될 수 있다. 제1작동아암(60)에 대한 제2작동아암(70)의 원점복귀를 위한 구성은 상기한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

예컨대, 상기 원판부재는 상기 제1작동아암(60)에 고정되고 상기 센서부재는 제2작동아암(70)에 고정설치될 수 있다. 그리고 원점복귀를 위한 제어수단은 상기 제2모터(71)를 구동제어하는 모터 제어부와, 상기 센서부재가 관통공을 감지하는 동안 상기 제2모터(71)의 발생 펄스수를 카운트하는 펄스 카운트부와, 상기 각 관통공의 길이에 해당하는 상기 제2모터(71)의 펄스수를 저장한 상기 각 관통공의 고유펄스수 메모리부와, 상기 관통공을 감지하는 동안 발생된 제2모터(71)의 펄스수로부터 상기 제2작동아암(70)의 현 위치를 감지하는 현위치 감지부와, 상기 감지부로부터 감지된 제2작동아암(70)의 위치로부터 상기 원점위치까지에 해당하는 펄스신호를 상기 모터 제어부에 입력하는 엔코더를 구비하는 구조로 될 수 있다.

이러한 구조로 상기한 바와 같은 동작으로 제1작동아암(60)에 대한 제2작동아암(70)을 원점복귀시킬 수 있다.

여기서 상기 관통된 부분과 관통되지 않은 부분과의 펄스수를 비교판단하여 작동아암의 현위치를 감지함으로써 원점복귀 시킬 수도 있다. 이 경우 작동아암의 현위치를 감지를 위한 센서부재(81)의 이동구간은 정확한 7.2도가 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 원점복귀장치는 다음과 같은 이점을 가진다. 종래 작동아암의 원점복귀는 작동아암의 좌우 상한 위치까지 이동된 후에 작동아암의 현위치를 판단함으로써 원점복귀되었던 것과는 달리, 본 발명은 하나의 관통공(82)의 길이에 대응하는 모터의 펄스수를 카운트함으로써 작동아암의 현위치를 판단하여 원점복귀가 가능하게 되므로 원점복귀를 위한 작동아암의 복귀시간 및 복귀거리를 단축시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 미소한 이동으로 로보트의 작동아암을 원점복귀시키는 로보트의 원점복귀장치를 제공한다.

Claims

기준축에 대해 회전가능하게 연결되는 작동아암과, 상기 작동아암을 회전구동하는 모터와, 상기 모터를 소정의 감속비로 감속하는 감속기와, 상기 작동아암을 원점복귀시키는 원점복귀수단을 구비하는 로보트의 원점복귀 장치에 있어서, 상기 원점복귀 수단은 상기 기준축에 고정되며 원점위치에 대해 소정 패턴으로 복수의 관통공이 형성된 원판부재와, 상기 작동아암에 고정되며 상기 관통공을 감지하는 센서부재와, 상기 센서부재의 감지량에 따라 상기 작동아암을 원점위치로 복귀되도록 상기 모터를 제어하는 제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 로보트의 원점복귀 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어수단은; 상기 모터를 구동제어하는 모터 제어부와, 상기 센서부재가 상기 관통공을 감지하는 동안 상기 모터의 발생펄스수를 카운트하는 펄스 카운트부와, 상기 각 관통공의 길이에 해당하는 상기 모터의 펄스수를 저장한 상기 각 관통공의 고유펄스수 저장부와, 상기 관통공을 감지하는 동안 발생된 모터의 펄스수로부터 상기 작동아암의 현위치를 감지하는 현위치 감지부와, 상기 감지부로부터 감지된 작동아암의 위치로부터 상기 원점위치까지에 해당하는 펄스신호를 상기 모터 제어부에 입력하는 엔코더를 구비하여서, 상기 엔코더에 의해서 입력되는 입력펄스에 따라 상기 작동아암이 원점위치로 복원되도록 한 것을 특징으로 하는 로보트의 원점복귀장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 관통공은 상기 원판부재를 소정수로 등분하여 각 단위 구획내에 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 로보트의 원점복귀 장치.
기준축에 대해 회전가능하게 연결되는 제1,2작동아암과, 상기 제1,2작동아암을 각각 회전구동하는 제1,2모터와, 상기 제1,2모터를 소정의 감속비로 감속하는 제1,2감속기와, 상기 제2작동아암을 제1작동아암에 대해 원점복귀시키는 원점복귀수단을 구비하는 로보트의 원점복귀 장치에 있어서, 상기 원점복귀 수단은 상기 제1작동아암에 고정되며 원점위치에 대해 소정 패턴으로 복수의 관통공이 형성된 원판부재와, 상기 제2작동아암에 고정되며 상기 관통공을 감지하는 센서부재와, 상기 센서부재의 감지에 따라 상기 모터를 제어하여서 상기 제2작동아암이 원점복귀되도록 하는 제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 로보트의 원점복귀 장치.
제4항에 있어서, 상기 제어수단은; 상기 제2모터를 구동제어하는 모터 제어부와, 상기 센서부재가 상기 관통공을 감지하는 동안 상기 제2모터의 발생 펄스수를 카운트하는 펄스 카운트부와, 상기 각 관통공의 길이에 해당하는 상기 제2모터의 펄스수를 저장한 상기 각 관통공의 고유펄스수 저장부와, 상기 관통공을 감지하는 동안 발생된 제2모터의 펄스수로부터 상기 작동아암의 현 위치를 감지하는 현위치 감지부와, 상기 감지부로부터 감지된 작동아암의 위치로부 상기 원점위치까지에 해당하는 펄스신호를 상기 모터 제어부에 입력하는 엔코더를 구비하여서, 상기 엔코더에 의해서 입력되는 입력펄스에 따라 상기 작동아암이 원점위치로 복원되도록 한 것을 특징으로 하는 로보트의 원점복귀장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 각 관통공은 상기 원판부재를 소정수로 등분하여 각 단위 구획내에 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 로보트의 원점복귀 장치.