KR100190708B1 - 압력 센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력 센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트에 관한 것으로, 로보트의 아암의 끝단에 설치되어 조립부품을 잡거나 풀어놓는 그리퍼와, 상기 로보트 아암에 설치되고 그리퍼를 지지하는 그리퍼 지지대와, 상기 그리퍼와 상기 그리퍼 지지대 사이에 설치되어 상기 그리퍼에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서와, 상기 압력 센서를 구동하는 센서 구동장치와, 상기 압력 센서로 부터 압력 감지 신호를 입력받아 소정치 이상일 경우에 상기 로보트 아암의 동작을 정지시키고 부품삽입 에러 데이타및 경보신호를 출력하는 로보트 제어부와, 상기 로보트 제어부로 부터 부품 삽입 에러 데이타를 받아 화면에 표시하는 표시부와, 상기 로보트 제어부로 부터 경보신호를 받아 경보하는 경보부를 구비하여 로보트 아암의 그리퍼에 소정압력 이상으로 압력이 작용하는 것을 감지하여 인쇄회로 기판에 무리한 힘이 가해지는 것을 방지한다.

Description

압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트

본 발명은 압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트에 관한 것으로, 특히 로보트등과 같은 조립장치들을 이용하여 해당 부품을 잡아서 인쇄회로기판의 소정 위치에 끼우거나 부품 조립시에, 인쇄회로기판에 발생되는 압력을 감지하고, 이 감지된 압력이 설정된 압력이상인 경우 조립작업을 중단하고 부품삽입 에러신호를 발생시키도록한 압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트에 관한 것이다.

일반적으로, 산업로보트는 스폿 용접이나 물품의 적재, 프레스 피딩에 적용되고 있으며, 단능(單能)적인 로보트의 실용화는 오래되었지만, 최근의 다품종 소량생산품에 적용할 수 있는 유연성이 높은 로보트는 제어장치에 마이크로프로세서를 채택하고 액튜에이터에 직류 서보모터를 사용하면서 본격화되었다.

상기 로보트는 소재나 시험편, 위험물등을 집어서 이동시키거나 회전시키는 일을 원거리에서 조작할 수 있는 집게로 그러퍼(gripper)를 사용하는데, 제1도에는 종래 기술의 일실시예가 되시되어 있으며, 제1도를 참조하면, 로보트의 아암(1)의 끝단에는 부품을 쥐거나 놓을 수 있는 그리퍼(2)가 설치되어 조립부품(3)을 적정 압력으로 집어서 인쇄회로기판(4)의 조립구멍(5)에 끼워 조립한다. 이때 상기 그리퍼(2)의 구동은 공압을 이용하거나 진공을 이용하여 동작을 제어하는 것이 일반적이다.

그러나, 종래의 부품 자동 조립 로보트에서 문제가 되는 것은 제1도(b)와 같은 상태가 될 때 발생하는데, 이는 부품이 조립될 인쇄회로기판의 규격이 편차를 가지는 것이거나 부품의 리드 단자의 배치가 불량인 경우에 부품의 리드단자가 삽입되는 위치와 인쇄회로기판의 조립구멍이 일치하지 않을 때 발생한다.

이와 같은 문제가 발생할 경우에, 종래의 부품 자동 조립 로보트에서는 이것을 확인할 수 있는 방법이 없기 때문에, 로보트는 정상적인 상황으로 판단하고 부품을 조립구멍에 삽입하게 되며, 이때, 부품의 리드는 인쇄회로기판의 조립구멍과 일치되지 않는 관계로 조립구멍에 삽입되지 않고 인쇄회로기판을 아래로 밀게 되고, 이에따라 인쇄회로기판이 휘어지게 할 정도의 무리한 힘이 가해지게 됨과 동시에, 부품의 삽입도 제대로 이루어지지 않는다 이러한 상태에서 로부트의 아암의 상승하게 되면 인쇄회로기판이 눌리면서 축적된 탄성에너지가 작용하여 인쇄회로기판에 고정되지 않고 삽입된 다른 부품들(6)이 튕겨져 나가는 상황이 발생하는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 이해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 로보트 아암의 그리퍼에 압력센서를 설치하여 설정 압력이상으로 압력이 작용하는 것을 감지하여 인쇄회로기판에 무리한 힘이 가해지는 것을 방지하도록한 압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트를 제공하는데 있다.

제1도는 종래의 부품 자동 조립 로보트의 일실시예이다.

제2도는 본 발명에 따른 압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트의 일실시예이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 그리퍼지지대 21 : 압력센서

22 : 센서구동부 23 : 로보트제어부

24 : 스프링 25 : 연결로드

26 : 표시부 27 : 경보부

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 부품 자동 조립 로보트는 부품을 자동으로 인쇄회로기판에 삽입하는 부품 자동 조립 로보트에 있어서, 제어신호에 따라 동작하는 로보트 아암(1)에 그리퍼를 지지하도록 설치한 그리피 지지대; 상기 그리퍼 지지대에 연결된 연결로드를 통해 상하방향으로 이동가능토록 연결되어, 조립부품을 잡거나 풀어놓는 그리퍼; Z축방향의 압력이 설정치보다 작을 경우에는 그리퍼와 그리퍼 지지대 사이에 적정 공간을 유지시키고, Z축방향의 압력이 설정치보다 클 경우에는 그리퍼와 그리퍼 지지대 사이에 공간이 일정범위로 작아지도록 하기 위해, 상기 연결로드에 설치한 소정 탄성력을 가진 스프링; 상기 그리퍼와 그리퍼 지지대 사이에 설치하여, 상기 그리퍼에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서; 상기 압력센서를 구동하는 센서구동부; 상기 로보트 아암을 제어하는데, 상기 압력센서로부터의 압력 감지신호가 설정치 이상이면 상기 로보트 아암의 동작을 정지시키고, 이와 동시에 부품삽입 에러 데이타 및 경보신호를 출력하는 로보트 제어부; 상기 로보트 제어부로부터의 부품삽입 에러데이타를 화면에 표시하는 표시부; 상기 로보트 제어부로부터의 부품삽입 에러 데이타를 화면에 표시하는 표시부; 상기 로보트 제어부로부터의 경보신호에 따라 경보하는 경보부; 를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 종래의 장치와 동일한 부분은 동일 부호를 붙여서 그 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트의 일실시예로서 제2 도를 참조하면, 본 발명에 따른 압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트는 로보트의 아암(1)의 끝단에 설치되어 조립부품(3)을 잡거나 풀어놓는 그리퍼(2)와, 상기 로보트 아암(1)에 설치되어 그리퍼(2)를 지지하는 그리퍼 지지대(20)와, 상기 그리퍼(2)와 상기 그리퍼 지지대(20) 사이에 설치되어 상기 그리퍼(2)에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서(21)와, 상기 압력센서(21)를 구동하는 센서구동부(22), 상기 압력센서(21)로 부터 압력 감지신호를 입력받아 설정치 이상일 경우에 상기 로보트의 아암의 동작을 정지시키고, 부품삽입 에러 데이타 및 경보신호를 출력하는 로보트 제어부(23)와, 상기 로보트 제어부(23)로부터 부품삽입 에러 데이타를 받아 화면에 표시하는 표시부(26)와, 상기 로보트 제어부(23)로부터 경보신호를 받아 경보하는 경보부(27)를 더 구비한다.

또한, 상기한 압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트는 상기 그리퍼 지지대(20)에 그리퍼(2)를 상하 이동가능토록 연결하기 위한 연결로드(25)와, 상기 연결로드(25)를 감싸며 형성하여, Z축 방향으로의 압력이 없을 경우, 즉 정상적인 상태에서 그리퍼(2)와 그리퍼 지지대(20) 사이에 일정공간을 유지시키도록 하는 탄성력을 가지며, 부품삽임을 위해 아암(1)이 하방으로 눌러질 때 그리퍼(2) 또는 그리퍼(2)에 잡인 부품이 인쇄회로기판과 닿음에의해 발생되는 Z축방향의 압력에 따라 수축되어, 상기 그리퍼(20)에 설치된 압력센서(21)가 압력을 감지할 수 있도록 설치된 코일 스프링(24)을 더 구성하고 있다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

제2도를 참조하면, 본 발명에 따른 부품 자동 조립 로보트는 로보트아암(1)의 끝단에 그리퍼 지지대(20)를 설치하고, 상기 그리퍼 지지대(20)의 그리퍼(2)를 좌,우 양측의 연결로드(25)로상하 이동가능토록 연결하고, 상기 각 연결로드(25)에서는 Z축 방향의 압력이 없을 경우에는 상기 그리퍼(2)와 그리퍼 지지대(20) 사이의 공간을 일정하게 유지시키도록 탄성력을 가지며, 또한 Z축 방향으로 탄성력 보다 큰압력이 발생하는 경우에는 상기 그리퍼(2)와 그리퍼 지지대(20) 사이의 공간이 작아지게 하는 코일형 스프링(24)이 설치된다.

그리고, 상기 그리퍼(2)에는 Z축 방향 압력이 상기 스프링(24)의 탄성력보다 클 경우에 Z축 방향의 압력을 감지하는 압력센서(21)를 부착한다. 상기 압력센서(21)는 센서구동부(22)로부터 전원을 공급받으며 감지한 압력신호를 로보트 제어부(22)로 출력한다.

상기 로보트 아암(1)은 원격지에 떨어져 있는 조립부품(3)을 그리퍼(2)를 이용해 잡는데, 이는 그리퍼(2)는사전에 설정된 각도로 열려서 조립부품(3)을 좌, 우 양쪽으로 압박하여 집게되는 것이다. 이와같이 집은 후 로보트 아암(1)이 Z축으로 상승하고 X축 또는 Y축으로 이동하여 조립위치에 도달되면, 다시 Z축으로 하강하여 인쇄회로기판상의 해당 조립위치에 조립부품을 조립하게된다.

상기한 바와같이, 로보트아암(1)이 하강하면서 제1도에 도시된 바와같이 해당부품이 인쇄회로기판(4)의 조립구멍(5)에 정상적으로 삽입되는 경우에는 상기 그리퍼(2)는 조립부품(3)으로 Z축 방향의 압력을 거의 받지 않거나 이주 작게 받는데, 이때 그리퍼(2)에 설치된 압력센서(21)는 크기가 아주 작거나 없는 압력 감지신호를 출력하며, 이 감지신호는 센서구동부(22)를 통해 로보트 제어부(23)로 입력되지만, 그 압력 감지신호의 세기는 설정치 이하이므로, 로보트 제어부(23)는 설정치와 입력된 압력 감지신호를 비교하여 설정치 이하로 판단하면 조립부품(3)이 정상적으로 조립구멍(5)에 삽입된 것으로 판단하고 다음 작업을 계속 수행하게 된다.

한편, 제1도(b) 및 (c)와 같이 인쇄회로기판(4)에 조립구멍(5)이 부정확한 위치에 뚫렸거나 부품의 위치가 잘못된 경우에는, 상기 로보트 아암(1)은 하강하던중 그리퍼(2)에 파지된 조립부품(3)의 단부가 인쇄회로기판(4)에 닿게 되는데, 이때 그리퍼(2)는 Z축 방향으로 강한 압력을 받게 되고, 이 강한 압력은 연결로드(25)의 스프링(24)의 탄성력보다 크게되어, 스프링(24)이 수축되면서 그리퍼(2)에 설치된 압력센서(21)가 그리퍼 지지대(20)와 접촉되면서 상기 압력센서(21)는 큰 신호세기를 갖는 감지신호를 감지하게 된다. 이 압력센서(21)의 압력은 조립부품(3)이 정상적으로 조립구멍(5)에 삽입되었을때와는 달리 설정치 이상의 압력이 되므로, 압력센서(21)는 설정치 이상의 압력 감지신호를 센서 구동부(22)로 출력한다.

상기 센서구동부(22)는 압력센서(21)에서 입력되는 설정치 이상의 압력 감지신호를 증폭 및 버퍼하여 출력하며, 상기 로보트 제어부(23)는 센서구동부(22)에서 입력되는 압력 감지신호를 받아 그 압력을 설정치와 비교하여 설정치를 초과하는 경우에는 로보트 제어부(23)가 상기 로보트 아암(1)을 제어하여 그 하강을 중단시키고, 이와 동시에 에러가 발생한 부품의 위치, 부품의 종류등에 관한 데이타를 표시부(26)에 출력하고, 또한 경보부(27)로 경보신호를 출력한다.

상기 에러발생에 관한 데이타를 입력받은 표시부(26)는 그 데이타를 화면에 표시함에 따라 작업자는 에러내용을 즉시 알아볼 수 있게 되며, 상기 경보부(27)는 경보신호를 받아 경보음을 발생시킴으로써, 다른 작업을 하고 있는 작업자에게 에러가 발생했음을 용이하게 알 수 있게 되는 것이다.

이와같은 경보신호를 들은 작업자는 표시부(26)의 화면을 보고에러가 발생한 위치를 바로 파악할 수 있으며, 그에따라 적절한 조치를 빠른 시간에 취할 수 있다.

상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 인쇄회로기판에 부품을 삽입시에 조립구멍과 조립부품의 위치가 어긋나서 발생하는 인쇄회로기판의 휨 현상이나 휘었다가 원위치로 복귀시에 발생하는 탄력에 의해, 다른 부품들의 이탈을 방지할 수 있으며, 무리한 힘이 인쇄회로기판에 가해짐으로서 기판에 형성된 동박패턴이 깨어짐을 방지할 수 있는등 특별한 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며,본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (1)

1. 부품을 자동으로 인쇄회로기판에 삽입하는 부품 자동 조립 로보트에 있어서,

   제어신호에 따라 동작하는 로보트 아암(1)에 그리퍼를 지지하도록 설치한 그리퍼 지지대(20);

   상기 그리퍼지지대(20)에 연결된 연결로드(25)를 통해 상하방향으로 이동가능토록 연결되어, 조립부품을 잡거나 풀어놓는 그리퍼(2);

   Z축방향의 압력이 설정치보다 작을 경우에는 그리퍼(2)와 그리퍼 지지대(20) 사이에 적정 공간을 유지시키고, Z축방향의 압력이 설정치보다 클 경우에는 그리퍼(2)와 그리퍼 지지대(20) 사이에 공간이 일정범위로 작아지도록 하기 위해, 상기 연결로드(25)에 설치한 소정 탄성력을 가진 스프링(24);

   상기 그리피(2)와 그리퍼 지지대(20) 사이에 설치하여, 상기 그리피(2)에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서(21);

   상기 압력 센서(21)를 구동하는 센서제어부(22);

   상기 로보트 아암(1)의 동작을 제어하는데, 상기 압력센서(21)로부터의 압력 감지신호가 설정치 이상이면 상기 로보트 아암(1)의 동작으 정지시키고, 이와 동시에 부품삽입 에러 데이타 및 경보신호를 출력하는 로보트 제어부(23);

   상기 로보트 제어부(23)로부터의 부품삽입 에러 데이타를 화면에 표시하는 표시부(26);

   상기 로보트 제어부(23)로부터의 경보신호에 따라 경보하는 경보부(27); 를 구비함을 특징으로 하는 압력센서를 이용한 부품 자동 조립 로보트.