KR100236116B1

KR100236116B1 - 로보트를 사용한 도어개폐제어장치

Info

Publication number: KR100236116B1
Application number: KR1019920013869A
Authority: KR
Inventors: 도요후미 데라와끼; 오사무 다니가와
Original assignee: 시미즈 유; 부라더 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1991-10-18
Filing date: 1992-08-01
Publication date: 1999-12-15
Also published as: JP3249553B2; KR930007578A; JPH05104391A; DE4234674A1; US5302061A

Abstract

NC 가공기를 덮는 하우징의 피가공물 취출용의 도어를 개폐하기 위해 특별한 액튜에이터를 설치할 필요가 없는 NC 가공기의 도어개폐 제어장치를 제공한다. NC가공기는 하우징(1)에 의해 덮여 있으며, 그 앞면에 피가공물 취출용의 도어(5)가 개폐 가능하게 설치되어 있다. 그 개폐방향에 따라 횡이동 가능하게 피가공물 교환용의 다관절 로보트(9)가 설치되어 있다. 이 횡이동 기능은 종횡 방향으로 피가공물이 배열된 스톡 테이블 상의 소정의 피가공물을 로보트 핸드에 의해 파지하기위해 구비되어 있다. 이 다관절 로보트(9)에는 도어(5)에 배설된 도그(45)를 검출하는 센서(39)와, 그 도그(45)를 검출했을 때에 도어(5)를 연결하는 에어 실린더(43)가 설치되며, 다관절 로보트(9)의 횡이동에 의해 도어(5)가 개폐된다.

Description

로보트를 사용한 도어개폐 제어장치

본원 발명은 주행축상을 이동하는 로보트를 사용하여 예를 들면 NC 가공기등의 도어를 개폐하는 도어개폐 제어장치에 관한 것이다.

종래부터 예를 들면 NC 가공기 등에는 가공 중에 윤활유나 절삭설(chips : 切削屑) 등이 주위에 비산(scatter : 飛散)하지 않도록 NC 가공기 전체를 덮는 하우징이 배설되어 있으며, 이 하우징에는 로보트를 사용하여 피가공물을 출입시키기 위해 슬라이드 도어 등의 대형의 도어가 설치되어 있다.

상기 로보트는 복수의 암을 구비한 다관절(a plurality of arms) 로보트이며, 통상은 도어의 근방에 배치되어서 암 선단(arm leading)의 파지부로 피가공물을 쥐고, 피가공물을 외부로부터 하우징 내의 작업 위치에 배치하거나, 또는 작업이 완료된 피가공물을 하우징 밖으로 이동시키는 동작을 행한다.

그리고, 이 다관절 로보트로 피가공물을 이동하는 경우에는 피가공물 및 암이 출입하기 위해 상기와 같은 대형의 도어를 개폐할 필요가 있으나, 이때에는 도어에 장착된 대형의 에어 실린더(air cylinder)나 도어의 개단(opening : 開端)이나 종단(edge : 終端)(opposite edges of the opening)을 검출하는 센서에 의해서 도어의 개폐동작을 제어하고 있었다.

그러나, 전술한 장치에서는 로보트의 암이 출입하는 큰 도어를 개폐하기 위해, 대형의 에어 실린더나 별도로 에어 실린더를 구동하는 장치가 필요하며, 또 센서도 도어의 개단이나 종단(opposite edges of the opening)을 검출하기 위해 최소한 2개는 필요하므로, 장치 구성이 복잡하게 되어서 코스트도 상승한다는 문제가 있었다.

또한, 이와 같은 에어실린더를 사용하여 도어를 개폐하는 장치에서는 도어의 개폐 속도 등의 정밀한 제어를 할 수 없고, 따라서 피가공물을 로보트로 이동시키기 위한 시간(사이클 타임)을 단축할 수 없다는 문제가 있었다.

본원 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 로보트를 이용한 간단한 장치를 구성하여, 신속하고도 적합하게 도어를 개폐 제어할 수 있는 도어개폐 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 달성하기 위해 본원 발명은 도 1에 예시한 바와 같이, 로보트 M2와, 상기 로보트를 주행축 M1을 따라 이동시키는 이동수단과, 상기 로보트 M2의 주행위치에 대응하여 배치된 도어 M3와, 상기 도어 M3의 위치를 검출하는 센서 M4와, 상기 센서 M4에 의해서 상기 도어 M3의 위치를 검출한 경우에는 상기 로보트 M2와 도어 M3를 연결하는 연결 제어수단 M5과, 상기 연결 제어수단 M5에 의해서 상기 로보트 M2와 도어 M3를 연결한 경우에는 상기 주행축 M1에 따라 로보트 M2를 이동시켜서 도어 M3를 개폐하는 개폐 제어수단 M6을 구비한 것을 특징으로 하는 로보트를 사용한 도어개폐 제어장치를 요지로 한다.

본원 발명에서는 로보트 M2는 주행축 M1에 따라 그 본체가 이동하는 것이며,도어 M3는 로보트 M2의 주행위치에 대응하여 배치되고, 센서 M4는 이 도어 M3의 위치를 검출한다.

그리고, 센서 M4에 의해서 도어 M3의 위치를 검출한 경우에는 연결 제어수단M5에 의해서 로보트 M2와 도어 M3를 연결하고, 이 연결 제어수단 M5에 의해서 로보트 M2와 도어 M3를 연결한 경우에는 개폐제어수단 M6에 의해서 주행축 M1에 따라로보트 M2를 이동시켜서 도어 M3를 개폐한다.

즉, 본원 발명은 로보트 M2의 이동 동작을 이용하여 도어 M3를 개폐제어하는것이다.

도1은 본원 발명의 기본적 구성을 예시한 블록도.

도2는 본 실시예의 도어개폐 제어장치의 정면도.

도3은 본 실시예의 도어개폐 제어장치의 일부를 파단하여 도시한 우측면도.

도4는 본 실시예의 전기적 구성의 블록도.

도5는 본 실시예의 동작을 설명하기 위한 순서도.

도6은 본 실시예의 도어의 개폐동작을 도시한 설명도.

도7은 본 실시예의 다관절 로보트의 동작을 도시한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 하우징 5 : 도어

7 : 피가공물 9 : 다관절 로봇

15,17 : 암 19a,19b,19 : 주행축(가이드)

다음에, 본원 발명을 구체화한 로보트를 사용한 도어개폐 제어장치의 실시예에 대하여 도면에 의거하여 설명한다.

먼저, 도2 및 도3에 의거하여 NC 가공기의 도어를 개폐 제어하는 도어개폐 제어장치에 대하여 설명한다.

도2에 도시한 바와 같이, NC 가공기는 그 주위를 덮는 하우징(1) 내에 격납되어 있으며, 이 하우징(1)의 정면에는 좌우방향으로 이동하여 개구부(3)을 개폐하는 도어(5)가 장착되어 있다. 또, 하우징(1)의 정면에는 피가공물(work: 워크)(7)(도 7)의 이동 및 도어(5)를 개폐하는 다관절 로보트(9)가 장착되어 있다.

이 다관절 로보트(9)는 도어(5)의 아래쪽에 배치되어서 로보트 본체(10)가 좌우방향으로 이동하는 것이며, 로보트 본체(10)를 이동시키는 슬라이드 기구(11)와, 슬라이드 기구(11) 상을 이동하는 슬라이더(13)와, 슬라이더(13) 상에 설치되어 동작하는 제1 및 제 2의 암(15,17)을 구비하고 있다.

상기 슬라이더 기구(11)는 도어(5)의 이동방향과 평행으로 배치되어서 슬라이더(13)를 안내하는 2개의 주행측(가이드)(19a,19b)(19라 총칭함)과, 이 가이드(19)의 사이에 배치되어서 슬라이더(13)를 이동시키는 볼나사 기구((ball screw mechanism : 21)와, 볼나사 기구(21)의 우단부에 배치되어서 이 기구(21)를 구동하는 슬라이더용 모터(23)(도4)를 구비하고 있다.

슬라이더(13)는 볼나사 기구(21)와 맞물려서 좌우방향으로 이동하는 베이스(base)이며, 이 내부에 제1 관절부(25)의 도시하지 않은 기어를 통해 제1암(15)을 구동하는 제1암용 모터(27)(도4)가 배치되어 있다.

이 제1암(15)내에는 제2관절부(29)의 도시하지 않은 기어를 통해 제2암(17)을 구동하는 제2암용 모터(31)(도 4)가 배치되고, 또 제2암(17) 내에는 제3관절부(33)의 도시하지 않은 기어를 통해 핸드부(35)를 구동하는 핸드부용 모터(37)(도 4)가 배치되어 있다. 그리고, 상기 각 모터(23,27,31,37)에 대응하여 그 회전위치 및 원점을 검출하기 위해 엔코더(encoder)(23a,27a,31a,37a) 및 원점센서(23b,27b,31b,37b)(도 4)가 각각 배치되어 있다.

또한, 상기 제1관절부(25)의 도어(5)측에는 도3에 도시한 바와 같이 자기(磁氣)의 변화에 의해 부재의 접근을 감지하는 근접센서(39)와, 화살표 A, B 방향으로 이동가능한 로드(41)를 구비한 에어 실린더(43)가 장착되어 있다.

한편, 도어(5) 측에는 상기 근접센서(39)와 대응하는 위치에 위치 검출용 도그(dog:45)가 배치되고, 또한 이 도어(5)에는 근접센서(39)가 위치검출용 도그(45)를 검출했을 때에 로드(rod:41)와 대향하는 위치에 로드(41)가 삽통가능한 연결 구멍(47)이 형성되어 있다.

그리고, 전술한 구조의 다관절 로보트(9)를 제어하기 위해 도4에 도시한 바와 같은 전자제어장치(ECU)(51)가 사용되고 있다.

이 ECU(51)는 주지의 CPU(51a), ROM(51b), RAM(51c)을 논리연산 회로의 중심으로서 구성되고, 외부기기와의 입출력을 행하는 입출력부(51d)등을 공통버스(51e)를 통해 상호 접속되어 있다. 그리고, 이 입출력부(51d)에는 상기 엔코더(23a,27a,31a,37a), 원점센서(23b,27b,31b,37b), 근접센서(39)와 함께 도시하지 않은 구동회로를 통해 각 모터(23,27,31,37)나 에어 실린더(43)가 접속되어 있다.

다음에, 본 실시예의 도어개폐 제어장치의 동작에 대하여 도5의 순서도, 도6 및 도7의 도어(5) 및 다관절 로보트(9)의 동작 설명도에 따라서 설명한다.

먼저, 스텝 100에서 다관절 로보트(9)의 암(15,17)을 대기위치(원점위치)로이동하고, 스텝 110에서 슬라이더용 모터(23)를 구동하여 로보트 본체(10)를 가이드(19)에 따라서 도6(a)에 도시한 바와 같이 도어(5)의 폐단(closed position : 閉端) 위치(초기위치)로 이동한다.

이어서, 스텝 112에서 도어(5)의 개방 방향(opening direction)(화살표 C 방향)으로 다관절 로보트(9)를 저속으로 이동하는 동시에, 스텝 130에서 근접센서(39)가 온(on)인지 여부, 즉 위치 검출용 도그(45)를 검출했는지 여부를 판정한다. 여기서 긍정이라고 판단되면 스텝 140으로 이행하고, 한편 부정이라고 판단되면 스텝 120으로 귀환한다. 그리고, 도어(5)가 이미 닫혀 있는 경우에는 스텝 120의 이동이 개시되는 동시에, 스텝 130에서 근접센서(39)가 온된다.

스텝 140에서는 에어 실린더(43)를 구동하고, 그 로드(41)를 연결 구멍(47)에 삽입하여, 다관절 로보트(9)와 도어(5)를 접속한다.

계속되는 스텝 150에서는, 도6(b)에 도시한 바와 같이 다관절 로보트(9)와 도어(5)가 일체로 접속된 상태에서 다관절 로보트(9)를 화살표 C 방향으로 고속 이동(high speed moving : 速送)하여 도어(5)를 열어 개구부(3)를 넓힌다.

스텝 160에서는, 도6(c)에 도시한 바와 같이 다관절 로보트(9)를 로보트 침입 위치(entry position)에서 정지시킨다.

계속되는 스텝 170에서, 도7에 도시한 바와 같이 암(15,17) 및 핸드부(35)를 하우징(1) 내로 이동시켜서 워크(7)의 교환 동작을 행한다.

그리고, 워크(7)를 교환한 후, 스텝 180에서 다관절 로보트(9)의 암(15,17)을 대기위치로 이동하고, 스텝 190에서 도어(5)와 함게 다관절 로보트(9)를 도어(5)의 폐단 위치(closed position)까지 고속으로 이동한다.

계속되는 스텝 200에서, 에어 실린더(43)를 오프하여 다관절 로보트(9)와 도어(5)의 접속을 해소하고, 일단 본 처리를 종료한다.

이와 같이 본 실시예의 도어개폐 제어장치는 도어(5)의 아래쪽에 장착된 가이드(19)에 따라 이동하는 다관절 로보트(9)의 동작을 이용하여 도어(5)의 개폐동작을 행하므로, 종래와 같이 도어(5)를 개폐하기 위한 대형의 에어 실린더를 필요로 하지 않고, 그 기구가 간단하며, 코스트도 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

또, 도어(5)를 개폐제어할 때의 속도는 다관절 로보트(9)의 좌우로 이동하는 동작으로 제어할 수 있으므로, 작업 동작의 신속화나 정밀한 제어를 행할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 가령 도어(5)가 반개방(half open : 半開) 상태에서 정지하고 있는 경우에도 다관절 로보트(9)가 도어(5)의 개방 방향(opening direction)으로 이동하여, 근접센서(39)에 의해 도어(5)의 위치를 정확하게 검출하므로, 그 후의 도어(5)의 개폐의 제어를 신속하게 할 수 있다는 현저한 효과가 있다.

그리고, 본원 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본원 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 변경가능하다.

예를 들면, 도어(5)의 이동 방향은 좌우 방향에 한하지 않고, 예를 들면 상하 방향 등의 여러 가지 방향을 채용할 수 있으며, 그에 따라서 가이드(19)의 배치방향을 설정해도 된다. 또, 도어(5)의 종류는 슬라이드 도어가 구성이 간단하므로 바람직하지만, 그 이외에도 회동(rotating)이나 절곡(folding)되는 도어 등도 채용할 수 있다는 것은 물론이다.

또한, 도어(5)의 위치를 검출하는 센서로서는 근접센서(39) 이외에 리미트스위치(limit switch)나 광전(photoelectric: 光電) 효과를 이용한 센서 등 각종센서를 사용할 수 있다. 그리고, 센서의 장착 위치도 도어(5) 측이라도 되며, 특히 한정은 없다.

또, 도어(5)와 다관절 로보트(9)를 접속하는 구성은 에어실린더(43) 이외에도 파지하는 기구나 전자석 등 각종 기구를 채용할 수 있으며, 장착 위치도 도어(5) 측이라도 되며, 그 위치에 특히 한정은 없다.

이상 설명한 바로부터 명백한 바와 같이, 본원 발명은 센서에 의해 도어의 위치를 검출한 경우에는 연결 제어수단에 의해 로보트와 도어를 연결하고, 개폐제어수단에 의해 주행축에 따라 로보트를 이동시켜서, 도어의 개폐동작을 행하는 것이므로, 개폐동작을 신속하고도 정밀하게 제어할 수 있다는 효과가 있다.

또, 도어가 도중에 정지하고 있는 경우에도 센서에 의해 도어의 위치를 검출하여 정확하게 도어를 개폐제어할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 종래와 같이 도어를 구동하는 에어 실린더를 사용할 필요가 없고, 로보트의 이동 동작을 이용하여 도어를 개폐할 수 있으므로, 장치 구성이 간단하게되어서, 코스트도 저감시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims

로보트; 상기 로보트를 주행축에 따라 이동시키는 이동기구; 상기 로보트의 주행위치에 대응하여 배치된 도어; 상기 도어의 위치를 검출하는 센서; 상기 센서에 의해서 상기 도어의 위치를 검출한 경우에는, 상기 로보트와 도어를 연결하는 연결 제어수단; 상기 연결 제어수단에 의해서 상기 로보트와 도어를 연결한 경우에는, 상기 주행축에 따라 상기 이동기구에 의해 로보트를 이동시켜서 도어를 개폐하는 개폐 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 로보트를 사용한 도어개폐 제어장치.