KR100251039B1 - 로봇의 캘리브레이션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 캘리브레이션 장치에 관한 것으로서, 특히 테이블과, 상기 테이블에 적정의 간격을 두고 장착된 복수 개의 다관절 로봇과, 상기 로봇 사이의 테이블에 분리 가능케 장착되는 지그와, 상기 로봇의 손목부 및 지그의 선단에 분리 가능케 장착되어 각 관절의 계산된 값과 실제 값의 차이를 보정할 수 있도록 하는 수정 부재를 포함한다.

따라서, 본 발명에서는 테이블에 장착된 지그에 각 로봇의 손목부와의 사이에 수정 부재를 착탈 가능케 장착하여 보정을 행함으로써 로봇의 설치 후나 유지 및 보수시 별도의 고가 장비를 사용하지 않고 적은 비용으로 로봇의 자세를 보정하는 것이 가능하고, 별도의 시험용 테이블을 이동시키지 않고 현장에서 보정이 가능하여 캘리브레이션 시간이 현저하게 단축됨과 동시에 비교적 정확한 보정값을 얻을 수 있으며, 반복 정밀도가 10 내지 20배의 범위 내에서 정확한 보정이 가능하여 정밀한 보정이 가능케 된다.

Description

로봇의 캘리브레이션 장치

본 발명은 로봇의 캘리브레이션 장치에 관한 것으로서, 특히 복수 개의 로봇으로 구성된 로봇 시스템에서 자동 교시(Off-Line Teaching) 및 협동 작업 등을 수행할 수 있도록 로봇의 자세를 보정하기 위한 로봇의 캘리브레이션 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공장 자동화 등에 적용된 로봇은 도 1 에 도시한 바와 같이 로봇(10)(11)의 손목부(12)(13)에 작업 툴(14)(15)을 장착하고, 작업물(W)의 양측에서 용접 등의 작업을 행함으로써 작업 시간을 단축시켜 생산성이 증대되는 것이다.

이와 같이 공장 자동화에 로봇이 도입됨에 따라 작업의 위험성을 최소화하고 생산성을 증대시키기 위한 방안들이 연구되고 있으며, 이는 작업자가 직접 작업 현장에 투입되지 않고 컴퓨터의 화면이나 설계 데이터 등을 이용하여 로봇이 원하는 작업을 수행하도록 하는 자동 교시 시스템이나 복수 개의 로봇을 하나의 좌표계에서 운전하는 방식 등이 제안되고 있는데, 이와 같은 지능적인 생산 자동화 공정에서는 각각의 로봇 위치와 자세를 정확히 설정하도록 하는 캘리브레이션 작업을 필수적으로 수행하게 된다.

종래에 이와 같은 복수 개의 로봇이 적용된 시스템에서 로봇의 위치 및 자세를 설정하기 위한 캘리브레이션 작업은 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 이용하여 로봇의 자세를 보정하는 방식과, 로봇을 특정한 형상을 갖는 물체의 면이나 모서리 등 서로의 상대 위치를 이미 알고 있는 위치로 이동시켜 이들과 로봇 데이터의 상관 관계로부터 계산된 로봇의 기구학적 좌표계를 재구성하는 방식이 있다.

그러나, 카메라를 이용하는 방식은 생산 현장에서 직접 적용하는 것이 어렵고 유지 보수시 적용하는 것이 용이하지 않다고 하는 문제점이 있고, 특정한 형상의 물체나 표식을 이용하여 로봇의 좌표계를 재구성하는 방식은 로봇 제어기 외에 3차원 CAD 시스템 등의 고가의 장치들을 필요로 함으로써 비용이 많이 발생되는 등의 여러 가지 문제점들이 내재되어 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수 개의 로봇이 적용되는 로봇 시스템에서 자동 교시 및 협동 작업 등을 수행하기 위한 각 로봇의 자세를 저렴한 비용으로 용이하게 보정하기 위한 로봇의 캘리브레이션 장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치는, 테이블과, 상기 테이블에 적정의 간격을 두고 장착된 복수 개의 다관절 로봇과, 상기 로봇 사이의 테이블에 분리 가능케 장착되는 지그와, 상기 로봇의 손목부 및 지그의 선단에 분리 가능케 장착되어 각 관절의 계산된 값과 실제 값의 차이를 보정할 수 있도록 하는 수정 부재를 포함한다.

따라서, 본 발명에서는 테이블에 장착된 지그에 각 로봇의 손목부와의 사이에 수정 부재를 착탈 가능케 장착하여 보정을 행함으로써 로봇의 설치 후나 유지 및 보수시 별도의 고가 장비를 사용하지 않고 적은 비용으로 로봇의 자세를 보정하는 것이 가능하고, 별도의 시험용 테이블을 이동시키지 않고 현장에서 보정이 가능하여 캘리브레이션 시간이 현저하게 단축됨과 동시에 비교적 정확한 보정 값을 얻을 수 있으며, 반복 정밀도가 10 내지 20배의 범위 내에서 정확한 보정이 가능하여 정밀한 보정이 가능케 되는 것이다.

도 1 은 일반적인 로봇의 작업 상태를 나타내는 일측면도이다.

도 2 는 본 발명에 의한 로봇의 캘리브레이션 장치를 나타내는 일측면도이다.

도 3 은 본 발명에 의한 로봇의 캘리브레이션 장치에서 로봇의 장착 상태를 나타내는 일부 단면도이다.

도 4 는 본 발명에 의한 로봇의 캘리브레이션 장치에서 요부를 나타내는 일부 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 테이블 30: 제 1 로봇

37,47: 손목부 37a,47a,50a: 안내홈

40: 제 2 로봇 50: 지그

60: 수정 부재 61: 손목 장착부

62: 지그 장착부 63,64: 안내핀

21,65,66: 리이머 볼트 67: 위치 결정핀

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 의한 로봇의 캘리브레이션 장치를 나타내는 일측면도로서, 테이블(20)에는 양측에 복수 개의 제 1 및 제 2 로봇(30)(40)이 장착된다.

상기 제 1 및 제 2 로봇(30)(40)은 테이블(20)에 장착되는 베이스(31)(41)와, 상기 베이스(31)(41)에 원주 방향으로 회동 가능케 결합된 1축(32)(42)과, 상기 1축(32)(42)의 선단에 소정의 각도로 회동되는 2축(33)(43)과, 상기 2축(33)(43)의 선단에 소정의 각도로 회동 가능케 결합된 3축(34)(44)과, 상기 3축(34)(44)에 원주 방향으로 회동 가능케 결합된 4축(35)(45)과, 상기 4축(35)(45)의 선단에 소정의 각도로 회동 가능케 결합된 5축(36)(46)과, 상기 5축(36)(46)의 선단에 원주 방향으로 회동 가능케 결합된 손목부(37)(47)로 이루어진다.

상기 베이스(31)(41)는 도 3 에 도시한 바와 같이 테이블(20)내에 리이머 볼트(21)를 이용하여 체결 고정되며, 상기 베이스(31)(41)에는 리이머 볼트(21)(22)를 안내하는 안내 구멍(31a)(41a)이 형성되어 있다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 로봇(30)(40)이 장착된 테이블(20)의 대략 중앙에는 지그(50)가 복수 개의 리이머 볼트(51)에 의해 분리 가능케 체결 고정되어 있다.

그리고, 상기 제 1 및 제 2 로봇(30)(40)의 손목부(37)(47)와 지그(50)의 선단에는 로봇의 자세를 보정하기 위한 수정 부재(60)가 분리 가능케 장착된다.

상기 수정 부재(60)는 도 4 에 도시한 바와 같이 제 1 및 제 2 로봇(30)(40)의 손목부(37)(47)에 장착되는 손목 장착부(61)와, 상기 지그(50)의 선단에 장착되는 지그 장착부(62)가 각각 양 선단에 형성되어 있으며, 상기 손목 장착부(61) 및 지그 장착부(62)에는 손목부(37)(47) 및 지그(50)의 선단에 형성된 안내홈(37a) (47a)(50a)내에 긴밀하게 삽입되는 안내핀(63)(64)이 각각 돌출 형성되어 있다.

상기 손목 장착부(61) 및 지그 장착부(62)는 복수 개의 리이머 볼트(65)(66)에 의해 손목부(37)(47) 및 지그(50)의 선단에 장착되며, 상기 손목 장착부(61) 및 지그 장착부(62)에는 리이머 볼트(65)(66)를 긴밀하게 체결할 수 있도록 안내하는 안내 구멍(61a)(62a)이 형성되어 있다.

또한, 상기 손목부(37)(47) 및 손목 장착부(61)에는 수정 부재(60)의 정확한 위치를 잡기 위한 위치 결정핀(67)이 삽입되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 로봇의 캘리브레이션 장치는 테이블(20)에 복수 개의 리이머 볼트(21)를 이용하여 제 1 및 제 2 로봇(30)(40)을 고정한 후 그 중앙에 역시 리이머 볼트(51)를 이용하여 지그(50)를 체결 고정한다.

그리고, 제 1 또는 제 2 로봇(30)(40)의 손목부(37)(47)와 지그(50)에 수정 부재(60)를 체결 고정한다.

즉, 상기 수정 부재(60)의 손목 장착부(61)를 리이머 볼트(65)로써 손목부(37)(47)에 체결 고정하고, 그 반대측의 지그 장착부(62)를 리이머 볼트(66)로서 지그(50)의 선단에 장착한다.

이때, 상기 손목 장착부(61)는 손목부(37)(47)에 위치 결정핀(67)을 이용하여 위치를 맞추고 리이머 볼트(65)를 체결함으로써 정확한 위치에 고정하는 것이 가능케 된다.

또한, 상기 손목 장착부(61)에 돌출된 안내핀(63)을 손목부(37)(47)에 형성된 안내홈(37a)(47a)내에 삽입하고, 상기 지그 장착부(62)에 형성된 안내핀(64)을 지그(50)에 형성된 안내홈(50a)내에 삽입함으로써 손목부(37)(47) 및 수정 부재(60)를 지그(50)의 정위치에 고정하는 것이 가능케 되는 것이다.

이 상태에서 제 1 및 제 2 로봇(30)(40)의 각 관절 값의 차이를 보정하면 계산된 값과 실제 값이 일치하게 되며, 이어서 보정이 완료된 로봇에서 수정 부재(60)를 분리한 후 다른 로봇에 상술한 방식으로 장착한 후 보정을 행하고 수정 부재(60)를 분리한 상태에서 로봇의 각축을 원점으로 이동시키면 도 4에서 실선으로 도시한 바와 같은 자세에서 정확한 원점 자세를 얻을 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 테이블에 장착된 지그에 각 로봇의 손목부와의 사이에 수정 부재를 착탈 가능케 장착하여 보정을 행함으로써 로봇의 설치 후나 유지 및 보수시 별도의 고가 장비를 사용하지 않고 적은 비용으로 로봇의 자세를 보정하는 것이 가능하고, 별도의 시험용 테이블을 이동시키지 않고 현장에서 보정이 가능하여 캘리브레이션 시간이 현저하게 단축됨과 동시에 비교적 정확한 보정 값을 얻을 수 있으며, 반복 정밀도가 10 내지 20배의 범위 내에서 정확한 보정이 가능하여 정밀한 보정이 가능케 되는 등의 여러 가지 효과가 있다.

Claims (4)

1. 테이블과, 상기 테이블에 적정의 간격을 두고 장착된 복수 개의 다관절 로봇과, 상기 로봇 사이의 테이블에 분리 가능케 장착되는 지그와, 상기 로봇의 손목부 및 지그의 선단에 분리 가능케 장착되어 각 관절의 계산된 값과 실제 값의 차이를 보정할 수 있도록 하는 수정 부재를 포함하는 로봇의 캘리브레이션 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보정 부재는 손목부에 형성된 안내홈 내에 삽입되는 안내핀을 갖는 손목 장착부와, 상기 지그에 형성된 안내홈 내에 삽입되는 안내핀을 갖는 지그 장착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 캘리브레이션 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 손목 장착부 및 지그 장착부는 손목부 및 지그에 복수 개의 리이머 볼트에 의해 체결 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇의 캘리브레이션 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 손목부 및 손목 장착부에는 정확한 위치를 결정하도록 위치 결정핀이 삽입되는 것을 특징으로 하는 로봇의 캘리브레이션 장치.