KR100261857B1 - 구성요소를조립하는방법및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라 복수의 구성요소를 순서적으로 조립할 수 있는 구성요소 조립방법이 제공되는데, 이 방법에 있어서 각각의 구성요소의 면들은 각각의 로보트 축을 제어하는 방법으로서 공지된 서보 플로트작용을 이용함으로써 2개 또는 그 이상의 기준평면과 순서적으로 접촉된다.

구성요소 조립방법은 각각의 법선방향이 다른 제 1기준평면(5)과 제 2기준평면(6)인 적어도 두개의 평면을 가진 기준테이블(4)과, 그리고 이 기준테이블(4)상의 주어진 위치로 각각의 구성요소를 파지하여 이동시키는 로보트 시스템을 사용한다.

이 방법은 제 1기준평면(5)에 대하여 로보트 시스템에 의해 파지된 구성요소를 푸싱하여 로보트 시스템의 자세를 변화시켜 제 1기준평면(5)을 따르게 하여서 로보트 시스템의 자세에서의 상기 변화를 저장 또는 고정하는 제 1단계, 그리고 제 1단계에 이어서, 제 2기준평면(6)을 대하여 로보트 시스템에 의해 파지된 구성요소를 푸싱하여 로보트 시스템의 자세를 변화시켜 제 2기준평면(6)을 따르게 하여서 로보트 시스템의 자세에서의 상기 변화를 저장 또는 고정하는 제 2단계를 적어도 포함하고 있다.

Description

구성요소를 조립하는 방법 및 장치{METHOD AND EQUIPMENT FOR ASSEMBLING COMPONENTS}

본 발명은 복수의 구성요소를 로보트를 이용하여 조립하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

특히 본 발명은 구성요소들이 2개 또는 그 이상의 기준평면에 대항하여 각각 푸싱되어 그 구성요소들의 자세를 보정하는 구성요소 조립방법 및 장치에 관한 것이다.

여러면으로 이루어진 구성요소의 면들을 이음하여 이 구성요소를 제품으로 만드는 공정은 흔히 수작업에 의해 수행되고 있어 로보트의 이용에 의해 상기 공정을 자동화시킬려는 여러시도가 있어 왔다. 또한 로보트에 의해 수행되는 작동에 대해서도, 6자유도 이상의 내용이 요구되어 이 요구를 충족시키기 위하여 6개의 축 정도의 관절을 가진 로보트를 이용하는 경향이 있다. 따라서, 로보트를 이용하여 소정된 정밀도를 가지고 복수의 구성요소를 원하는 제품으로 조립하기 위해, 로보트의 위치와 자세를 결정하는 로보트의 축이 소정된 정밀도를 가지고 이동되는 것이 필수적이다.

로보트를 이용하여 이러한 구성요소를 조립하는 종래의 방법에 따라 로보트가 이동하려는 위치는 지시에 의해 로보트의 각각의 축에 주어지고 이 지시된 위치는 로보트의 운동으로서 재연된다.

한편, 로보트를 이용하여 조립될 구성요소로서는 기계가공 구성요소뿐만 아니라 제조캔 구성요소가 있다. 고정밀로 기계가공구성요소를 조립하는 것이 필요하다는 것은 당연하다. 그러나, 제조캔 구성요소를 조립하는데 있어서, 플레이트에 대한 절단 및 굽힘정밀도는 기계가공정밀도 만큼은 아니기 때문에 양질의 용접조립체를 얻기 위해서는 용접을 위한 홈의 플레이트들 사이의 접촉간극을 최소화하는 것은 중요하다.

하지만, 손으로 구성요소를 파지하는 로보트와 구성요소사이의 상대위치관계는 예를들면 구성요소가공 정밀도 또는 구성요소파지정밀도에 따라 작은 범위에서 가변한다. 따라서 불확실한 요소가 포함되게 된다.

이러한 구성요소 기계가공에러와 로보트구성요소파지 에러는 개별로 가변하고 로보트의 운동과 비교하여 극히 작은량이므로, 상기한 로보트운동의 지시에 대하여는 이들 모두를 반영시켜 행하는 것은 불가능하다. 이러한 이유로해서, 이 구성요소들을 각각의 면에서 접촉시킴으로써 복수의 구성요소를 조립하는 경우에, 이 접촉면을 서로에 어울리게 하면서 이 구성요소를 조립하여 구성요소가공에러 또는 구성요소파지에러에 의해 야기된 변위를 보정할 필요성이 야기된다.

이러한 변위를 보정하여 고정밀로 구성요소를 조립하도록 의도된 공지된 방법에 따라 유압실린더 등을 포함하는 구성요소위치결장장치가 사용된다. 이 공지된 방법에서, 각각의 구성요소는 위치결정장치에 세트되어 변위를 보정받은 후 소정된 위치에서 로보트에 의해 다시 파지된다.

하지만, 이러한 위치결정 장치를 이용하여 구성요소를 조립함에 있어서, 유사구성요소의 각각에 대한 위치결정장치를 사용하는 것이 요구된다. 그러므로 상기 공지된 방식이 실지로 적용될 수 있는 경우는 구성요소의 수가 적고 구성요소가 제한된 크기와 형상으로 되어 있는 경우에 또는 구성요소를 사용함으로써 조립되는 제품이 대량 생산인 경우에 한정된다. 상기 공지된 방식이 이를 경우에 적용되어도 증가된 설비비용의 문제 또는 택트(tact)타임에 관련된 문제가 야기된다.

로보트가 끼워맞춤작동에 사용되는 경우에,,구성요소의 공급시에 위치결정장치를 이용하는 것이 보통 요구되고, 비록 구성요소가 위치결정하에서 공급되어도, 끼워맞춤공차의 엄격함은 로보트 위치결정 정밀도 보다 더한 정도이다. 또한 끼워맞춤 작동에서 야기된 반작용력과 간섭을 회피하기 위하여, 기계적 플로트 또는 컴플라이언스제어가 사용된다.

기계적 플로트는 상이한 구성요소의 면접촉을 허용하지만, 맞닿음된 구성요소의 위치와 자세를 유지시키는 기구가 복잡하게되어 6개의 축 구조물에서 상기된 끼워맞춤 작동을 제어할 수 있는 기계적 플로트는 아직 상용화되고 있지 않다. 컴플라이언스제어의 이용에 있어서, 각각의 구성요소는 공간적으로 6개의 축 자유도를 가지고 있지만, 5개의 축의 자유도는 끼워맞춤에 있어서 샤프트와 구멍과의 관계로 부터 규제를 받아, 끼워맞춤작동에 있어서 운동을 조절할 수 있는 것은 단지 한개의 축자유도이다. 따라서, 제어를 수행하기에 용이하다.

하지만, 이러한 컴플라이언스 제어를 채용하여서 끼워맞춤에 적합하게 되는 제어장치 및 방법은 자유도가 맞닿음의 완료시까지 제한받지 않기 때문에 여기서 제시된 기계적 조립체 또는 캔조립체에서 발생된 면들의 접촉간극을 최소화하는 맞닿음 작동에 적용가능하지 않는다.

상기 기계적 플로트와 컴플라이언스제어 이외에 유통성 있는 방식으로 로보트 운동을 조절하여 구성요소들을 이들 면 사이에서 맞닿음시키는 상기 작동에 적용가능한 기능으로서 서보플로트작용이 또한 상용화 되어 있다. 이 서보플로트작용은 일본국 특허공개 제 210251/95에 설명된 바와같이, 로보트 구동원인 서보모터용 제어시스템이 피드백 제어시스템을 이용하여 정식화되어 있고 로보트 운동의 강성이 모터에 대한 피드백 루프에서의 각종이득을 변경시켜 조절함으로써 가변되어, 이에 의해 로보트운동의 유연성을 일정하게 유지하는 것을 가능하게 하는 로보트 제어방법이다.

현재 상기 서보플로트 작용이 로보트 운동의 제어하에서 구성요소를 조립하는데 적용되는 경우로서는, 1)로보트가 받는 외력에 대하여 위치결정 정밀도를 희생하여 그외력을 받아 넘겨지는 경우, 2)구성요소 조립에서 로보트가 발생시키는 힘으로 로보트자체의 자세가 변경되어 구성요소에 따르는 경우, 그리고 3)로보트가 각각의 구성요소상에 일정힘을 작용시키는 경우가 있다(야스카와 덴키 테크니컬레포트 볼륨59, 넘버2). 여기에서 본 발명에 근접한 것은 경우 2)이다. 하지만, 로보트 자체의 자세가 변화한 것은 구성요소에 따르는 것이 가능하여도 구성요소를 설치해야할 목표위치가 변화하는 것이다. 따라서, 고정밀도의 구성요소를 조립하는 것은 불가능하다.

상기된 바와같이, 구성요소 위치결정장치가 로보트 및 조립대 이외에 사용되는 종래의 기술에서, 구성요소의 변화에 대한 융통성이 없고 택트타임이 길어진다. 구성요소 위치결정장치를 사용하지 않는 기계적 플로트, 컴플라이언스제어 및 서보플로트제어에 있어서, 구성요소 공급에러, 구성요소 크기에러 및 로보트 파지에러는 끼워맞춤 작동에서와 같이 구성요소들 사이의 위치결정 작용에 의해 흡수되지만, 다른 경우에서는 구성요소의 접촉면을 로보트가 따르게 하는 것이 가능하여도 고위치결정 정밀도를 보장하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다.

따라서, 가공정밀도에서 각각 항상 만족스럽지 못한 복수의 구성요소가 6개 또는 그 이상의 축의 로보트를 이용하여 그들의 면에 서로 접촉되어 그 접촉면 사이의 틈새를 최소화하면서 허용가능한 정밀도 범위내에서 목표위치에 조립될때, 탄력적으로 각각의 로보트축의 운동을 조절하여 서로 접하는 구성요소의 접촉면을 서로 어울리게 하면서 구성요소가 조립되고 그리고 이 복수의 구성요소가 소정된 조립정밀도를 유지하면서 순서적으로 조립되는 것은 바람직하다. 또한, 이러한 소정된 조립정밀도를 유지하면서, 필요되는 설비의 비용이 증가되지 말아야 하고 작업시간이 길게되지 말아야 한다.

본 발명은 상기된 문제점을 감안하여 성취된 것이고 그리고 본 발명의 목적은 각각의 로보트 축의 운동을 제어하는 방법으로서 예를들면 공지된 서보플로트작용을 채용하여 이에 의해 구성요소들을 그들의 면들에서 서로 접촉시키면서 높은 구성요소 위치결정 정밀도를 유지하면서 복수의 구성요소를 순서적으로 조립하여 상기된 문제점을 해결할 수 있는 구성요소 조립방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기된 목적을 성취하기 위한 청구항 1에 한정된 본 발명에 따라,

각각의 법선방향이 상이한 제 1및 제 2기준평면의 적어도 2개의 평면을 가진 기준 테이블, 그리고

각각의 구성요소를 파지하여 기준테이블상의 주어진 위치로 이동시키는 로보트 시스템을 이용하는 구성요소 조립방법에 있어서, 적어도

로보트 시스템에 의해 파지된 구성요소를 제 1기준평면에 푸싱하여, 로보트 시스템의 자세를 변화시켜서 이 구성요소가 제 1기준평면을 따르게하여, 로보트 시스템의 자세에서의 변화를 저장 또는고정하는 제 1단계, 그리고

제 1단계에 이어서, 로보트 시스템에 의해 파지된 구성요소를 제 2기준평면에 푸싱하여, 로보트 시스템의 자세를 변화시켜서 이 구성요소가 제 2기준평면을 따르게하여, 로보트시스템의 자세에서의 변경화를 저장 또는 고정하는 제 2단계를 포함하고 있고,

기준테이블에 대한 구성요소의 위치는 제 1및 제 2단계에서 저장된 자세에서의 변화에 따라 이 구성요소의 자세를 보정함으로써 또는 제1단계에서 제 2단계로 구성요소의 자세를 순서적으로 고정해나감으로써 결정되는 상기 구성요소 조립방법이 제공된다.

예를들면, 제 1기준평면이 X-Y-Z좌표에서 X-Y평면인 경우에 구성요소의 소정된 면이 X-Y평면에 푸싱되면, 구성요소의 Z좌표와 X 및 Y축 회전의 각도가 보정된다. 제 2기준평면이 X-Z평면인 경우에 구성요소의 나머지 소정된 면이 X-Z평면에 푸싱되면, 구성요소의 Y좌표와 Z 및 Y축회전의 각도가 보정된다. 필요에 따라서, 제 3기준평면이 Y-Z평면이고 나머지 소정된 면이 Y-Z평면에 푸싱되면 구성요소의 X좌표와 Y및 Z축 회전의 각도가 보정된다.

이들 보정에 즈음하여 자세의 변화를 저장하면, 이 구성요소를 다시한번 이동시킬때에 이 구성요소의 자세를 보정하는 것이 가능하게 된다. 이를 보정에 즈음하여 자세변화가 고정되면, 구성요소들은 그들 자세에 있어서 순서적으로 연속하여 보정된다.

2개 또는 그 이상의 구성요소가 청구항 1의 발명으로 조립되는 경우에 적용되는 청구항 2에 한정된 발명에서, 상기 기준평면은 최초의 구성요소를 위치결정시키는 조립테이블로서 사용된후 이 기준테이블 상에 위치결정된 구성요소는 다음 구성요소를 위치결정시키는 기준테이블로서 사용된다.

조립테이블이 구성요소를 최초로 위치결정하는데 필요되어도, 일단 이 구성요소가 조립테이블상에 위치결정되면, 이 구성요소는 다음 구성요소의 조립을 위한 기준테이블로서 작용한다.

청구항 3에 한정된 발명에 있어서, 청구항 1의 발명에 설명된 로보트는 6개 또는 그 이상의 축의 자유도를 가지고 있고 그리고 로보트 각각의 축의 제어이득을 변경시킴으로써, 또는 토크리미터를 세팅함으로써 그 강성을 감소시켜 조립될 구성요소를 모방하는 ON 및 OFF가능가한 서보플로트 수단을 가진다.

제어이득을 변화시키거나 또는 토크리미터를 적당히 세팅함으로써 기능을 수행하는 서보플로트 수단은 ON 및 OFF될 수 있고 그 작동의 정도가 조절될 수 있다.

청구항 1에 한정된 발명과 협력한, 청구항 4에 한정된 발명에 따라, 상기 구성요소를 구성하는 면들중 가장 정밀도가 필요하게되는 제 1면은 상기 구성요소의 상기 제 1면에 가장 평행한 기준평면을 제 1기준평면으로하여 이 기준평면에 푸싱되고, 그리고 상기 구성요소를 구성하는 면들중 다음으로 정밀도가 필요하게되는 제 2면은 제 1기준평면이외의 기준평면으로서 이 제 2면과 가장 평행한 기준평면을 제 2기준평면으로 하여 이 기준평면에 푸싱된다.

어떤 경우에는 제 1고정밀을 요하는 구성요소의 면이 가장 큰 면적을 갖는다. 이러한 경우에, 가장 큰 면이 최초로 제 1기준평면에 푸싱되면, 다음 푸싱에 의한 최초의 보정으로의 영향이 감소된다.

청구항 5에 한정된 발명은 구성요소를 위치결정하기 위한 기준테이블, 상기 구성요소를 파지하여 이동시키는 로보트, 그리고 기준테이블에 대한 상기 구성요소의 위치정보가 미리 부여되어 상기 로보트를 제어하는 제어유니트를 구비한 구성요소 조립장치로서,

이 기준테이블은 각각의 법선의 방향이 다른 제 1기준평면(X-Y평면), 제 2기준평면(X-Z평면) 및 제 3기준평면(Y-Z평면)을 가지고 있고,

이 로보트는 6개의 축의 자유도(X,Y,Z,θ_x,θ_y,θ_z) 또는 그 이상의 자유도를 가지고 있고 상기 로보트의 자세정보를 판독하는 수단을 가지고 있으며,

이 제어유니트는 상기 로보트의 각각의 축의 제어이득을 변화시킴으로써 또는 토크리미터를 세팅함으로써 그 강성을 감소시켜 조립될 구성요소를 모방하는 서보플로트수단, 제 1,제 2 및 제 3기준평면에 상기 구성요소를 순서적으로 맞닿음시킴에 의해 얻어지는 로보트의 자세정보와 그리고 미리 부여된 상기 위치정보 사이의 차를 계산하는 수단, 그리고 상기 계산수단에 의해 계산된 차를 근거로 하여 로보트의 위치정보를 보정하는 보정수단을 가지고 있고,

여기에서, 로보트가 기준테이블상에 구성요소를 위치결정하기 전에, 상기 로보트의 위치정보는 제 1,제 2 및 제 3기준평면과 상기 구성요소와의 맞닿음을 통하여 보정되는 상기 구성요소조립장치에 관한 것이다.

제 1,제 2 및 제 3기준평면과 구성요소와의 순서적인 맞닿음에 의해, 6개의 축 자유도(X,Y,X,θ_x,θ_y,θ_z)모두에 대해 미리 부여된 위치정보의 각각으로 부터의 차를 계산하는 것은 가능하고, 그리고 구성요소가 더 이동되면, 그 자세는 상기 차를 근거로 하여 보정된다.

여기서, 구성요소의 맞닿음이란, 구성요소를 기준평면 등에 면들간에 어울리게 하도록 맞닿음시켜 푸싱하는 것을 말한다.

청구항 6에 한정된 발명은 구성요소를 위치결정하기 위한 기준테이블, 이 구성요소를 파지하여 이동시키는 로보트, 그리고 상기 기준 테이블에 대한 상기 구성요소의 위치정보가 미리 부여되어 이 로보트를 제어하는 제어유니트로 구성된 구성요소 조립장치에 있어서,

상기 기준테이블은 각각의 법선의 방향이 다른 제 1기준평면(X-Y평면), 제 2기준평면(X-Z평면), 및 제 3기준평면(Y-Z평면)을 가지고 있고,

로보트는 6개의 축의 자유도(X,Y,Z,θ_x,θ_y,θ_z) 또는 그 이상의 자유도를 가지고 있고,

제어유니트는 상기 로보트의 각각의 축의 제어이득을 변화시킴으로써 또는 토크리미터를 세팅함으로써 그 강성을 감소시켜 조립될 구성요소를 모방하는 서보플로트수단, 그리고 제 1, 제 2 및 제 3기준평면에 상기 구성요소를 순서적으로 맞닿음 시킴에 의해 얻어지는 상기 로보트의 각각의 축의 자세를 순서적으로 고정하는 수단을 가지고 있으며,

여기에서, 로보트가 기준테이블상에 상기 구성요소를 위치결정시킬때, 상기 위치결정은 제 1, 제 2 및 제 3기준평면과 구성요소와의 순서적인 맞닿음을 통하여 수행되는 상기 구성요소 조립장치에 관한 것이다.

구성요소가, 제 1, 제 2 및 제 3기준평면과 순서적으로 맞닿음됨에 따라 6개의 축 자유도(X,Y,X,θ_x,θ_y,θ_z)모두에 대해 미리 부여된 위치정보가 순서적으로 보정된다.

청구항 6에 한정된 발명과 협력하여 청구항 7에 한정된 본 발명에 따라, 고정수단은 각각의 상기 로버트 축의 상기 서보플로트수단의 순서적인 작동이 상기 구성요소를 제 1, 제 2 및 제 3기준평면에 순서적으로 맞닿음시켜 이 면들을 모방하게한 후 각각의 로보트 축의 상기 서보플로트 수단을 비작동시킴에 의해 각각의 로보트 축의 자세를 고정시킨다.

서보플로트 수단이 각각의 로보트 축에 대해 ON 및 OFF되기 때문에, 작동후의 그 자세는 비작동으로 유지될 수 있다.

로보트 자세를 고정하는데 있어서, 서보플로트수단이 OFF되는 로보트축과 관련된 것은 상응하는 운동을 제공하는 로보트축과 그리고 구성요소 맞닿음용 공간에서 고정될 축의 자유도(예를들면 X,Y,Z)이다.

청구항 6에 한정된 발명과 협력하여 청구항 8에 한정된 발명에 따라, 고정수단은 이 구성요소를 제 1, 제 2 및 제 3기준평면들중 적어도 하나를 따르게 하면서 나머지 다른 기준평면에 맞닿음시킨다.

하나의 기준평면과의 맞닿음에의해 보정된 그 자세를 유지시키면서 이 구성요소를 다음 기준평면과 맞닿음시킴으로써, 자세의 보정은 축적된다.

청구항 6에 한정된 발명과 협력하여 청구항 9에 한정된 발명에 따라, 상기 구성요소의 형상이 기준평면과의 맞닿음에 의해서 에러범위 이상으로 회전을 야기하는 형상인 경우에, 특정축의 서보플로트수단을 비작동 상태로 만드는 수단이 있다.

구성요소의 불필요한 회전은 특정축에서 서보플로트수단에 의해 방지된다.

도 1은 본 발명을 구체화한 구성요소 조립장치에 사용되는 로보트 시스템의 전체를 도시한 다이아그램,

도 2는 이득변경타입 서보플로트제어의 블록다이아그램,

도 3은 토크리미터 변경타입 서보 플로트제어의 블록다이아그램,

도 4는 로보트 제어(제 1모드)에 대한 전체순서도,

도 5는 로보트 제어(제 2모드)에 대한 전체순서도,

도 6은 로보트 제어(제 3모드)에 대한 전체순서도,

도 7은 우선순위가 구성요소사이의 면접촉상태에 주어져 있는 조립공정 다이아그램,

도 8은 도 6에 조립단계의 절차를 도시한 순서도,

도 9는 2개의 기준평면과 구성요소와의 맞닿음이 적어도 동시적으로 수행되는 조립공정 다이아그램,

도 10는 도 8에 있는 조립단계의 절차를 도시한 순서도,

도 11은 다른 조립 테이블의 구조를 도시한 사시도,

도 12는 기계적 플로트를 병용한 경우의 조립단계의 절차를 도시한 순서도,

도 13은 구성요소사이의 상대위치에 우선순위가 주어진 조립공정 다이아그램,

도 14는 도 13에 있는 조립단계의 절차를 도시한 순서도,

도 15는 미리 지시된 위치를 보정하는 절차를 도시한 제 1맞닿음 다이아그램,

도 16는 미리 지시된 위치를 보정하는 절차를 도시한 제 2맞닿음 다이아그램,

도 17은 미리 지시된 위치를 보정하는 절차를 도시한 제 1순서도,

도 18은 미리 지시된 위치를 보정하는 절차를 도시한 제 2순서도,

도 19는 기준평면과의 맞닿음 완료를 판정하는 것을 도시한 순서도, 그리고

도 20은 제조캔물의 조립의 일예를 도시한 다이아그램.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 본 실시예에서 구성요소의 조립체는 도 1에 도시된 로보트 시스템을 이용하여 수행된다.

도 1에 도시된 로보트 시스템은 로보트(1), 로보트(1)를 위한 제어 유니트(3), 조립될 구성요소를 위한 기준 테이블로서 기능하는 조립테이블(4)을 포함하고 있다.

로보트(1)는 6축의 자유도를 가지는 수직의 다관절 로보트이다. 이 여섯개의 축은 구동원으로서 서보모터(12)를 이용하는 서보구동에 의해 작동된다. 상기 서보구동 시스템에 대한 서보플로트 작용을 수행하는 것은 가능하다.

로보트(1)는 조립될 구성요소를 파지하기 위해 아암(8)의 선단에 손(9)을 가진다. 이 손(9)은 하나 내지 두개의 축자유도를 가진 구성요소 파지샤프트로서 하나 또는 두개의 회전샤프트를 가지지만, 상기된 서보플로트 작용을 가지지 않는다. 기계적인 플로트 작용은 로보트(1)의 여섯개의 축 모두에 대해 작용된다. 센서(2)는 로보트(1)의 축을 구동하기위한 각각의 서보모터(12)에 일체적으로 부착된다. 이 센서(2)는 임의의 시점에서 로보트축의 각도 및 로보트(1)의 작동위치를 검출하기 위한 수단으로 구성된다.

제어유니트(3)는 로보트의 구성요소조립작동을 제어한다. 이 제어유니트(3)는 구성요소조립방법에 상응하는 제어모드를 가진다. 본 실시예에서 이 제어유니트(3)는 네개의 제어모드(3a,3b,3c 및 3d)를 가진다. 이 제어유니트(3)에는 로보트(1)의 여섯개의 축 모두에 대해 ON 및 OFF가 가능한 서보플로트작용을 수행하는 소프트웨어가 결합된다.

이제 도 2와 도 3을 참조하여 서보플로트의 모식적인 제어루프가 설명된다. 도 2는 이득변경타입 서보플로트제어의 제어루프를 예시한다.

메모리(71)에는 로보트가 이동되어야 하는 위치 등에 관련하여 미리 준비된 지시테이터 등이 저장된다.

메모리(71)에 저장된 제어 테이터에 따라서, 루프제어기(72)는 속도제어루프(74)의 속도이득 및 위치제어루프(73)의 위치이득을 변경한다.

상기 제어테이터는 도면에 예시되지는 않았지만, 모터의 출력토크와 상기 두개의 이득 사이의 관계를 설명한다.

소정의 위치이득에서 위치제어루프(73)는 로보트가 이동하여야 되는 위치를 제어한다. 로보트(77)의 각각의 관절 각도의 위치는 위치제어루프(73)로 피드백된다.

소정의 속도이득에서 속도제어루프(74)는 로보트 이동 속도를 제어하며 로보트(77)가 목표속도에 도달되기 위해 필요되는 출력토크에 대한 명령을 행한다.

상기 토크에 의해 로보트(77)의 각각의 관절부는 목표각도를 취하기 위해 구동되는데, 이에 의해 조립될 구성요소가 목표위치로 이동된다.

미분기(75)는 로보트(77)의 각각의 관절각도위치를 미분하고 얻어진 값을 속도제어루프(74)로 공급한다.

본 제어방법에 따라서 로보트는 메모리(71)내에 저장된 지시위치로 이동하는 한편, 그 운동의 강성은 출력토크를 조절하는 상기 이득변경에 의하여 조절된다.

도 3은 토크리미터 변경타입 서보플로트제어에서의 제어루프를 예시한다.

본 제어 시스템에서는 도 2에 도시된 제어시스템과는 다르게, 일정상한치가 모터의 출력토크에 대해 설정된다. 도 2에 도시된 제어시스템과의 주된 상이점은 i) 루프제어기(72)가 토크의 한계값을 설정하고 ii) 리미트프로세서(76)가 제공된다는 것이다. 도시되지는 않았지만 토크의 한계값은 메모리(71)내에 저장된다. 메모리(71)에 저장된 토크의 한계값은 입력장치(도시되지 않음)에 의해서 일정범위내에서 변경될 수 있다. 토크한계값의 변경시 루프제어기(72)는 토크한계 변경명령을 받아 리미트프로세서(76)에 대해 새로운 한계값을 설정하며 이 리미트 프로세서는 상기 한계값을 초과하지 않는 범위내에서 모터출력토크에 대한 명령을 행한다.

본 제어방법에 따라서 모터출력토크가 심지어 메모리(71)내에 저장된 지시위치로의 이동중에도 소정의 값보다 크지 않은 값으로 유지되므로 로보트, 또는 로보트에 의하여 운반되는 구성요소는 과도한 힘을 받지않고 원활히 이동될 수 있다. 도 3에서 도 2에 도시된 위치이득 변경명령 및 속도이득 변경명령은 루프제어기(72)로부터 제공되는 한계값 변경신호와 병렬로 위치제어루프(73)및 속도제어루프(74) 각각에 내어질 수 있다.

조립테이블(초기 기준테이블)(4)은 로보트(1)가 구성요소의 순차조립을 하기위해 구성요소를 운반하려는 작업대이다. 도 1에 도시된 바와같이 조립테이블(4)을 위한 좌표시스템은 서로 직교하는 X,Y 및 Z축으로 구성된 직교좌표 시스템으로써 나타내어진다.

조립테이블(4)은 제 1기준평면으로서의 조립평면(5), 길이방향으로 뻗은 제 2기준평면(6)으로서의 수직기준평면, 그리고 가로방향으로 뻗은 제 3기준평면(7)으로서의 수직기준평면을 포함한다. 상기 좌표시스템에서 조립평면(5), 길이방향 수직기준평면(6)및 가로방향 수직기준평면(7)은 X-Y, X-Z 및 Y-Z면에 각각 상응한다.

다음에 제어유니트(3)의 명령에 따라서 로보트(1)에 의해 수행되는 구성요소조립을 위한 구체적인 절차에 대해서 설명이 주어진다.

제어유니트(3)의 제 1제어모드(3a)(도 1을 참조)에서 조립될 복수의 구성요소는 복수의 기준평면과 맞닿음되며, 그리고 해당 기준평면과의 맞닿음에 의해 규제되는 각각의 구성요소의 자유도와 관련된 각각의 로보트축의 목표값을 결정하는 것이 가능하다. 이 절차는 도 4의 순서도에 따라서 아래에 설명된다.

제어모드(3a)가 선택되면(스텝 S101), 조립될 구성요소는 제 1기준평면상의 맞닿음위치를 향해 이동된다(S102). 서보플로트작용은 모든 로보트축에 대해 수행된다(S103). 이 구성요소는 미리 지시된 제 1기준평면과 맞닿음되고(S104→S105, YES), 그리고 구성요소 크기에러 또는 구성요소 파지에러에 의해 야기되는 자세의 변화는 각각의 로보트축의 관절각도로부터 판독되며(S106), 각각의 관절각도의 불일치의 계산이 이어진다. 그후 보정이 제 1기준평면과의 맞닿음시 규제되는 구성요소의 자유도에 가장 큰 영향을 발휘하는 관절각도의 목표값에 대해서 만들어지며(S107), 제 1기준평면으로부터 맞물림해제(S108)및 그 다음으로 상기 관절각도에 대한 서보플로트작용의 해제(S109)가 이어진다.

일단 이 절차가 수행되면, 구성요소는 제 1기준평면에 대해 그 자세를 보정되지만, 이 보정이 필요되는 보정의 단지 일부분이므로 스텝(S110 내지 S123)의 절차는 제 2 및 제 3 기준평면에 대해 보정되도록 수행된다. 이 절차의 내용은 제 1기준평면에 적용된 스텝(S102 내지 S109)의 절차의 내용과 동일하다. 모든 기준평면에 대한 구성요소 자세의 보정이 종료되면, 로보트는 구성요소가 장착되는 위치로 이동하고(S124), 모든 로보트축에 대한 서보플로트작용의 해제 및 그다음으로 관절각도의 목표값으로의 이동(S125)이 뒤따른다. 그 후에 로보트 손(9)은 구성요소로부터 맞물림해제되며(S126) 로보트는 후퇴된다(S127). 이제 이 구성요소 조립작업은 종료된다(S128).

제어유니트(3)의 제 2제어모드(3b)에서(도 1을 참조), 순서대로 복수의 구성요소를 계속조립할시에, 로보트의 관절각도는 하나의 기준평면과의 맞닿음시 마다 저장되며, 그 다음에 기준평면과의 맞닿음이 완성되면, 또는 모든 기준평면과의 맞닿음의 완성후에, 각각의 구성요소가 장착되어야 할 위치 및 자세는 관절데이터로부터 계산되어지며, 구성요소는 그 계산된 값을 가지고 제어목표로서 장착된다.

이 절차는 도 5의 순서도에 따라서 아래에 설명된다. 이어지는 설명에서 기준평면은 X-Y, Y-Z 및 X-Z 기준평면으로 가정된다.

제어모드(3b)가 선택되면(S131), 로보트는 X-Y 기준평면상에서 맞닿음 위치를 향해 이동한다(S132). 서보플로트 작용은 모든 로보트축에 대해 수행된다(S133). 구성요소는 미리 지시된 X-Y기준평면과 맞닿음되며(S134→S135, YES), 구성요소의 크기에러 또는 구성요소의 파지에러에 의해 야기된 맞닿음시 구성요소의 자세의 변화는 각각의 로보트축의 관절각도로부터 판독된다(S136). 그 후에 X 및 Y축 주위의 구성요소 각도 뿐만아니라 구성요소의 Z좌표가 계산되며, 그것으로부터 구성요소의 장착에 대한 목표값과의 차이가 저장된다(S137). 그후에 구성요소는 X-Y기준평면에서 이탈된다(S138).

그런 다음 스텝(S139 내지 S149)의 절차가 수행되며, Y-Z 및 X-Z 기준평면과 각각의 구성요소와의 맞닿음에 의해 구성요소가 장착되어야 할 위치 및 자세 정보가 순서적으로 얻어진다.

이 절차의 내용은 기준평면(X-Y)에 대해 수행된 스텝(S132 내지 S137)의 절차의 내용과 동일하다. Y-Z기준평면과의 맞닿음시, 구성요소의 X좌표 및 Z축 주위의 구성요소 각도가 계산되고, 그런 다음 그것으로부터 구성요소의 장착에 대한 목표값과의 차가 얻어진다(S143). X-Z기준평면과의 맞닿음에 의해, 구성요소의 장착에 대한 목표값과 구성요소의 Y좌표와의 차이가 얻어지고(S149), X-Z기준평면과의 맞닿음에 근거하여 구성요소는 X-Z기준평면에서 이탈된다(S150).

따라서, 상기절차로 저장된 차이에 의해서(S137,S143,149), 구성요소의 장착에 대한 목표값은 보정된다(S151).

그리고 나서, 로보트는 구성요소장착위치(S152)로 이동된다.

모든 로보트축에 대한 서보플로트작용은 해제되어 로보트는 상기 목표위치로 이동된다(S153). 그 후에 로보트 손(9)은 해제되어(S154), 로보트는 후퇴되어서(S155), 이제 구성요소 조립작업은 종료된다(S156).

제어유니트(3)의 제 3제어모드(3c)에서(도 1을 참조), 순서적으로 복수의 구성요소를 조립할시에, 서보플로트작용은 모든 로보트축에 대해 수행되며 이러한 상태에서 각각의 구성요소는 기준평면과 순서적으로 맞닿음되고, 마지막 기준평면과의 맞닿음 후에 로보트 손은 해제된다.

이 절차는 도 6의 순서도를 참조하여 아래에 설명된다.

제어모드(3c)가 선택되면(S161), 로보트는 제 1기준평면상의 맞닿음 위치를 향해 이동된다(S162). 서보플로트작용은 모든 로보트축에 대해 수행된다(S1643). 조립될 각각의 구성요소는 미리 지시된 제 1기준평면과 맞닿음된다(S164→S165, YES). 제 1기준평면과의 맞닿음이 종료되면, 로보트는 제 2기준평면으로 이동되고(S166), 구성요소는 제 2기준평면과 맞닿음되며(S167), 동일한 방법으로 제 3기준평면과의 맞닿음이 이어진다(S169). 그 후에 로보트 손(9)은 해제되며(S170), 로보트는 후퇴된다(S171). 이제 구성요소 조립작업은 종료된다(S172).

제어유니트(3)의 제 4제어모드(3d)에서(도 1을 참조), 로보트작동을 위한 일반적인 제어, 즉 미리 지시된 지점에서 작동을 재생하기 위한 절차가 실행된다.

로보트(1)를 이용한 구성요소 조립작업의 구체적인 절차는 A항과 B항의 경우로 나뉘어 아래에 설명된다. 이하의 설명에서 조립될 구성요소가 팰릿(10)상에 실어져, 조립테이블(4)근처의 위치로 이송되고 구성요소를 장착하는데 있어서의 로보트(1)의 작동에 대한 자세 및 위치가 사전에 지시되는 것으로 가정된다. 여기서는 본 발명에서의 구성요소 조립에 앞서 행하여지는 이들 작업에 대해서는 설명이 생략된다.

서보플로트 작용을 이용하여 미리 지시된 위치를 보정하기 위한 일반적인 절차에 대해서는 C항에 후술된다.

구성요소를 그 면에서 맞닿음하여 이 맞닿음의 완료를 검출하는 방법에 대해서는 D항에 후술된다.

A. 구성요소들 사이의 면접촉 상태를 우선하여 조립을 행하는 경우(도 7과 도 8참조)

베이스판으로서의 평판(베이스판(11a))은 조립테이블(4)의 제 1기준평면(S)상에 놓여지고, 수직평판(수직판(11b))은 베이스판(11a)상에 또한 위치되며, 이어서 임시고정 용접이 수행되어 도 7(b)의 조립품으로 된다.

이 작업의 절차는 도 8의 흐름도를 참조하여 아래에 설명된다.

(1)베이스판(11a)은 팰릿(10)위에서 자석손(도시되지 않음)에 의해 흡착되어, 도 7에서 화살표 ①로 지시된 바와같이 조립테이블(4)상으로 이송된다(S21). 로보트는 손(2)에 의해서 조립테이블(4)에 대해 수평으로 베이스판(11a)을 유지하고 조립테이블(4)에 정확하게 마주하게 된다. 로보트가 베이스판(11a)을 유지하는 자세 및 로보트가 조립테이블(4)에 정확하게 마주하게되는 위치는 이미 로보트에 지시되어 있다고 가정한다.

(2) 로보트에 의해, 상기 방법으로 유지된 베이스(11a)의 하면은 제 1기준평면(5)과 접촉되어 맞닿음된다(도 7에서 ②, S22). 이 맞닿음시에 서보플로트 작용은 로보트의 여섯개의 축 모두에 대해 수행된다. 이 맞닿음 운동시 로보트의 위치 및 자세는 종래기술과 연관하여 상기 언급된 바와같이 미리 지시된 것과 약간 다르다.

이때에 여섯개의 축의 관절각도는 판독되어 저장된다.

여섯개의 축의 관절각도에 대한 소정의 계산을 수행함에 의해 직교좌표공간에서의 Z좌표로서 Z1, X축에 대한 각도로서 θ_x1, 그리고 Y축에 대한 각도로서 θ_y1이 결정된다(S22).

(3) 그런다음 베이스판(11a)은 제 2기준평면(6) 또는 제 3기준평면(7)과 맞닿음된다. 제 2 및 제3기준평면(6,7)들중 어느 것에 먼저 베이스판(11a)이 맞닿음 되게 할 것인지에 대해서는 우선순위가 조립정밀도에 주어진다. 보다 상세하게는, 베이스판(11a)과 그리고 다음에 조립될 수직판(11b)과의 사이의 상대위치관계와 연관하여, 도 7에서 좌우방향의 위치관계에서 보다 높은 정밀도를 가지고 구성요소를 장착하는 것이 필요된다면, 우선 순위는 제 3기준평면(7)과의 맞닿음에 주어진다. 양자가 정밀도 측면에서 서로 동일하다면, 우선순위는 베이스판(11a)의 면적이 큰 면에 주어지며 상기 면은 제 2기준평면(6)과 우선 맞닿음된다.

여기에서는 제 2기준평면(6)에 관계한 수직판(11b)의 면적이 크다고 가정된다.

이러한 경우에 베이스판(11a)은 도 7에 화살표 ③으로 지시된 바와같이 제 2기준평면(6)과 맞닿음된다(S23).

제 2기준평면(6)과의 맞닿음에 대한 작업이 수행되는동안, 서보플로트작용은 로보트의 여섯개의 축 모두에 대해 수행될 수 있으나, Z좌표상에 가장 큰 영향을 발휘하는 로보트의 축(X 및 Y축에 대한 각도에 대해 가장 큰 영향을 발휘하는 손목의 두개의 회전축 및 제 2축)에 대해서, 서보플로트 작용은 맞닿음 상태로부터 맞물림해제된 후에 또는 맞닿음시에 판독된 로보트의 관절각도에 근거하여 보정된 목표값을 설정한 후에 해제될 수 있다.

제 2기준평면(6)과 베이스판(11a)의 맞닿음이 종료될때, 여섯개 축의 관절각도는 판독되어 저장된다.

이 관절각도에 대한 소정의 계산을 수행함으로써 베이스(11a)의 Y좌표로서 Y1이 결정되고 Z축에 대한 각도로서 θ_z1이 결정된다(S23).

(4) 다음으로, 베이스판(11a)은 도 7에 화살표 ④로 지시된 바와같이 제 3기준평면(7)과 맞닿음된다(S24). 제 3기준평면(7)과 맞닿음하기 위한 작업이 수행되는 동안, 서보플로트 작용은 로보트의 여섯개의 축모두에 대해 수행될 수 있으나, Z좌표, Y좌표, 그리고 X,Y 및 Z축에 대한 각도에 대해 가장 큰 영향을 발휘하는 로보트의 축에 대해 예를들어 로보트의 제 2및 제 3축과 그리고 손목부의 세개의 회전축에 대해 서보플로트작용은 해제될 수 있다.

기준평면(2)과 베이스판(11a)과의 맞닿음이 종료되면, 여섯개의 축의 관절각도는 판독되어 저장된다.

이 각각의 관절각도에 대한 소정의 계산을 수행함에 의해서 베이스판(11a)의 X좌표로서 X1이 결정된다(S24).

(5) 제 1 및 제 2기준평면(6,7)과 맞닿음된 채로 베이스판(11a)이 장착되지 않는 경우에, 미리 지시된 장착위치는 상기된 바와같이 결정된 베이스판의 직교좌표값과 공지된 구성요소치수 양자에 근거하여 보정된다(S25).

상기 장착위치에 상응하는 로보트 축들의 각도는 장착위치의 좌표와 상기된 바와같이 결정된 좌표축에 대한 회전각도 양자에 근거하여 계산되며, 베이스판(11a)은 장착된다(도 6에서 화살표 ⑤, S25).

베이스판(11a)이 제 1및 제 2기준평면(5,6)과 맞닿음상태로 장착되는 경우에, 상기 단계((2),(3)과(4))에서 저장된 값들은 선택되며 베이스판은 그것에 근거하여 장착된다.

(6) 그런다음 도 7에서 화살표 ⑥로 지시된 바와같이, 수직판(11b)은 팰릿(10)위에서 자석손에 의해 흡착되어 조립테이블상으로 이송된다(S26).

로보트는 조립테이블(4)에 대해 수직으로 수직판(11b)을 유지하여 정확하게 조립테이블과 면한다.

(7) 도 7에서 ⑦로 지시된 바와같이 로보트는 수직판(11b)을 베이스판(11a)의 표면과 맞닿음시켜 수직판의 하면(제 1기준평면(5))이 베이스판 표면과 접촉하게 한다(S27).

이 맞닿음은 서보플로트의 효과에 의해 베이스판(11a)및 수직판(11b)사이의 접촉부의 간극을 최소화하도록 수행된다.

이때에 여섯개의 축의 관절각도는 판독되어 저장된다.

이때에 여섯개의 축의 관절각도에 대해 소정의 계산을 수행함에 의해 수직판(11b)의 Z좌표로서 Z2가, X축에 대한 각도로서 θ_x2가, 그리고 Y축에 대한 각도로서 θ_y2가 결정된다(S27).

수직판(11b)의 수직상태가 베이스판(11a)과의 접촉각도에 우선하는 관리항목인 경우에 θ_y2는 이 단계에서 결정되지 않고, 제 2기준평면(6)과의 맞닿음시에 결정된다.

(8) 그 다음 로보트는 도 7에서 화살표 ⑧로 지시된 바와같이 수직판(11b)이 제 2기준평면(6)과 맞닿음되도록 한다(S28). 서보플로트작용이 맞닿음작업을 행하는데 있어서 작용되거나 또는 위치결정 등을 행하는 데 있어서 영향을 발휘하는 로보트축에 대해 상기 서보플로트작용이 해제될 수 있다는 것은 상기(3)에서와 동일하다. 이 맞닿음에서 여섯개의 축의 관절각도는 판독되어 저장된다.

이때에 여섯개의 축의 관절각도에대해 소정의 계산을 수행함에 의해 수직판(11b)의 Y좌표로서 Y2가 그리고 Z축에 대한 각도로서 θ_z2가 결정된다(S28). 우선 순위가 상기 언급된 바와같이 수직판(11b)의 수직정도에 주어지는 경우에, θ_x2는 이 때에 결정된다.

(9) 그 다음 수직판(11b)은 도 7에서 화살표 ⑨로 지시된 바와같이 제 3기준평면(7)과 맞닿음된다(S29). 서보플로트 작용이 맞닿음작업을 행하는데 있어서 작용되거나 또는 위치결정 등을 행하는데 있어서 영향을 주는 로보트축에 대해 상기 서보플로트작용이 해제될 수 있다는 것은 상기(4)에서와 동일하다.

이때에 여섯개의 축의 관절각도는 판독되어 저장된다. 여섯개의 축의 관절각도에 대해 소정의 계산을 수행함에 의해 수직판(11b)의 X좌표로서 X2가 결정된다(S29).

(10) 베이스판에 관련한 상기 (5)에서와 같이, 맞닿음상태로 수직판(11b)이 장착되지 않으면, 미리 지시된 장착위치는 상기 스텝((7) 내지 (9))에서 얻어진 수직판의 위치에 대한 데이터에 따라서 보정되며 이 스텝들에 저장된 로보트축의 각도는 베이스판위에 수직판(11b)을 장착하도록 선택된다(S30).

복수의 구성요소는 상기 스텝((6) 내지 (10))을 반복함에 의해서 순서적으로 장착될 수 있다.

상기 설명에서 비록 각각의 구성요소의 하면이 우선 조립테이블(4)과 접촉되지만, 구성요소면들이 맞닿음정밀도의 요구가 심한 순서로 조립테이블과 맞닿음 되는것은 바람직하다. 최초로 맞닿음시켜야 할 구성요소면은 이 구성요소면에 가장 평행한 기준평면과 최초로 맞닿음된다. 이 임시용접에서와 같이 면들사이의 접촉상태를 중시하는 공정에서는 이러한 순서로 행하는 것이 적당하다. 맞닿음시, 틸팅은 절단판 단면의 각도 정밀도에 따라서 위치에러 또는 각도 에러를 야기할 수 있다. 바람직하게 위치정밀도, 각도정밀도, 그리고 구성요소 사이의 접촉의 정도중 어느 것을 우선하는가에 따라서, 그리고 자유도를 구속하는 기준평면과의 구성요소의 맞닿음시 구성요소의 자유도가 결정된다. 상기 θ_x2결정방법이 그 예이다 .

도 7의 경우와 같이 제 2기준평면(6)과 각각의 구성요소의 맞닿음으로부터 제 3기준평면(7)과의 맞닿음으로의 순서가 아니고, 제 2기준평면(6)과의 맞닿음 및 제3기준평면(7)과의 맞닿음이 거의 동시에 수행되는 경우를 도 9에 의해 설명한다.

이러한 경우는, 제 2 및 제 3기준평면의 인접하는 두개의 면과, 구성요소의 인접하는 두개의 면(14,15)이 각각 평행하게 되도록 구성요소가 설계되는 경우에 적용가능하다. 보다 상세하게, 도 9에 도시된 바와같이, 조립될 구성요소(13)의 면(14)은 제 3기준평면(7)과 평행하고,구성요소(13)의 면(15)은 제 2기준평면(6)과 평행하다. 따라서 구성요소의 두개의 면은 동시에 기준평면과 맞닿음될 수 있다.

맞닿음하기 위한 절차는 도 10의 순서도를 참조하여 아래에 설명된다.

면(14)과 제 3기준평면(7)사이의 간격과 그리고 면(15)과 제 2기준평면(6)사이의 간격이 서로 거의 동일하게 설정되는 것이 미리 로보트에 지시되어, 구성요소(13)는 이 미리 지시된 위치로 이동된다(S31).

서보플로트작용은 여섯개의 로보트축 모두에 대해 수행되며(S32), 구성요소(13)는 구성요소의 미리 지시된 위치 및 자세에서 면(14,15)사이에 위치된 구성요소의 코너(16)를 제 3 및 제 2기준평면(7,6)사이에 위치된 모서리(26)와 연결하는 경로(21)를 따라 동시에 제 2 및 제 3기준평면을 향해 이동된다(S33). 그런 다음 면(14,15)은 거의 동시적인 방법으로 각각 제 2 및 제 3기준평면(6,7)과 맞닿음된다(S34).

구성요소가 너무 두껍지 않은 판이라면(S35, YES), 맞닿음면의 긴변에 대한 회전을 결정하는 것이 불가능하여, 2변의 좌표값 및 판재의 면내 회전각도의 3개의 자유도가 결정된다(S37).

구성요소가 입방체와 같이 두껍다면(S35, NO), 상기 회전을 결정하는 것이 또한 가능하여, 2변의 좌표값 및 세개의 축에 대한 회전각도의 다섯개의 축의 자유도가 결정될 수 있다(S36).

기준평면(5,6,7)과 평행한 3개의 면을 가지는 구성소에 대해,이 세개의 면은 기준평면과 동시적으로 맞닿음될 수 있다. 이 경우에 로보트의 여섯개의 축자유도는 일회의 맞닿음작업에서 결정될 수 있다. 즉, 맞닿음을 위해 요구되는 작업의 횟수는 감소될 수 있어서 작업시간을 줄일 수 있다.

도 11은 기준테이블으로서의 조립테이블의 또다른 형태를 도시하는데, 이 형태는 조립될 구성요소가 판재 또는 블록 등의 대면적의 맞닿음 면을 가지는 경우에 효과적이다.

이 경우에 도 11에 도시된 바와같이 적어도 세개의 돌출부(32)를 각각의 기준평면마다 사용하여 이 돌출부의 선단을 포함하는 공간상의 면을 기준평면으로 하는 것은 바람직하다. 이것은 임시용접에서 맞닿음면(31)의 면적이 커지면 용접시에 생기는 스패터나 구성요소의 마모 조각이 맞닿음면에 부착됨에 의해 맞닿음 정밀도의 악화가 생기기 쉬워지기 때문이다.

상기 실시예에서, 서보플로트작용이 6개의 로보트축 모두에 실행될지라도, 기계적인 플로트작용은 6개의 축중에서 일부에 실행될 수 있다.

기계적인 플로트작용은 재현성을 가지는 에러흡수 유니트로서 손과 아암사이에 또는 로보트손 중간에 구비된다. 기계적인 플로트작용을 사용하는 기구에 따라서, 복수의 강철볼이 본체와 가동체 사이에 내부상하에 배치되어, 가동부재는 통상적으로 자유상태이다. 공압이 가동체측으로 부터 적용될때, 가동체의 내부에 배치된 피스톤은 작동되어 복수의 위치결정 강철볼에 의해 규제된 기준위치 또는 경사가 본체에 대하여 평행상태로 로크가능한 기구로 되어 있는 것이다.

베이스판(11a)의 위치결정과 관련하여 서보플로트작용을 사용하여 행하는 순서가 상기한 단계 (1) 내지 (5)에서 설명되어 있지만, 도 12의 순서도를 참조하여 기계적인 플로트작용을 병용하면서 위치결정 하기위한 순서의 예를 설명한다.

본예에서, 기계적인 플로트작용은 로보트의 6개축 자유도중에서 2개축 자유도에 대하여 실행되고, 그리고 서보플로트작용은 나머지 4개축 자유도에 대하여 실행된다.

로보트는 베이스판(11a)의 하면을 제 1기준평면(5)과 접촉 및 맞닿음시켜(도 7에서 ②, S92), 이에 의해 베이스판(11a)에 대하여 Z좌표로서의 Z1을, X축에 대한 각도로서의 θ_x1을, 그리고 Y축에 대한 각도로서의 θ_y1을 얻을 수 있다(S92). 이 단계에서 기계적인 플로트작용은 해제되어(S93), 기계적인 플로트가 지시된 자세에 대하여 맞닿음에 의해 변화된 θ_x1 및 θ_y1의 변화량을 유지시킨다. 그러므로, 로보트의 6개축의 자유도중 θ_x1 및 θ_y1에 관한 자유도의 목표값을 보정하지 않고 구성요소 장착작업을 수행할 수 있다.

서보플로트작용이 Z방향의 운동에 대응하는 로보트축에 대해 해제되면, Z좌표를 Z1의 위치에 고정할 수 있다(S94). 이 Z1은 베이스판(11a)을 장착하여야 할 위치의 Z좌표로서 결정되고 저장된다.

다음에, 단계(3) 및 (4)에서 상기한 바와같이, 베이스판(11a)은 제 2기준평면(6)과 그리고 제 3기준평면(7)과 순서적으로 맞닿음된다(도 7에서 화살표 ③및④). 이러한 맞닿음 동안에 서보플로트작용이 수행된다. Z축에 대한 회전각, X좌표, Y좌표를 고정하는 경우에, 서보플로트작용이 해제된다(S95).

상기 절차를 수행하면 서보플로트작용에 기계적인 플로트작용을 병용하여, 베이스판(11a)은 제 1기준평면의 소정의 위치에 장착될 수 있다(S96). 본 예에서, 상기한 바와같이 기계적인 플로트작용이 로보트의 6개축의 자유도중 2개축의 자유도에 대해 수행되고 있으므로 로보트의 6개축의 자유도는 기계적인 플로트작용에 의해 부분적으로 대체될 수 있다.

B. 구성요소 사이에서 우선순위가 상대위치에 주어질때

도 13의 조립과정 다이어그램과 도 14의 순서도를 참조하여, 볼트구멍(43)을 갖춘 사각 플랜지가 부착된 구성요소(42)가 박스형 구성요소(41)에 위치결정되는 경우를 예로하여 이제 설명된다. 조립되어야 할 구성요소가 도 13(b)에 도시되는 것으로 한다. 사각플랜지부착 구성요소인 워크(42)는 박스형 구성요소인 워크(41)의 상면에 놓이고, 볼트가 볼트구멍(43)을 통해 암나사(44)에 체결된다.

사각형 플랜지 부착 워크(42)가 위치결정되는 박스형 워크(41)는 ①로 표시된 바와같이 제 1기준평면(5)상에 배치된다. 이러한 배치(①)는 상기 A에서 베이스판(11a)을 맞닿음하여 장착한 것과 같은 순서에 따라 수행된다.

도 13(b)에 도시된 바와같이, 사각플랜지 부착 워크(42)의 자세는 변(42a)과 변(42b)이 X 및 Y축 각각과 평행이 되는 방식으로 유지되는 것으로 한다.

로보트는 조립테이블(4)에 대하여 수직으로 사각플랜지 부착 워크(42)를 파지하고 조립테이블(4)에 정확하게 마주한다.

사각플랜지 부착 워크(42)의 Y축에 평행한 변(42b)은 제 3기준평면(7)과 맞닿음하여(도 13에서 화살표② 및 ③, S41) X좌표로서 X3 그리고 Z축에 대한 각도로서 θ_z3를 결정한다. 다음에, 사각플랜지 부착 워크(42)의 X축에 평행한 하나의 변(42a)은 제 2기준평면(6)과 맞닿음되며(도 13에서 화살표④, S42), 이것에 의해 Y3는 Y좌표로서 결정된다. 박스형 워크(41)가 척 등으로 고정되는 경우에, 워크(42)는 워크(41)의 제 3기준평면(7)과 평행한 수직평면(7a)에 그리고 워크(41)의 제 2기준평면(6)과 평행한 수직평면(6a)에 맞닿음될 수 있다(③',④').

다음에, 로보트는 사각플랜지 부착 워크(42)를 들어올려,박스형 워크의 크기에 관한 정보를 고려하여 장착위치의 X,Y 좌표와 상기한 X 및 Y좌표 사이의 차를 계산하여(S43), 상기 차이를 조금씩 이동시켜 박스형 워크(41)상의 장착위치에 접근한다. 또한, 맞닿음시의 Z축에 대한 각도와 X,Y좌표는 미리 이론적으로 결정되고 그리고 이것에 대한 편차를 얻는다. 이 편차를 근거로하여, 워크를 장착하여야 할 위치로서 교시된 데이타에 수정을 가한 것을 목표값으로 하는 것도 가능하다(S44). 다음에, 도 13의 화살표⑤로 표시된 바와같이, 로보트는 사각플랜지 부착 워크(42)를 박스형 워크(41)의 면(41b)에 맞닿음시키면서 X,Y좌표와 Z축에 대한 각도를 유지하여(S45), X 및 Y축에 대한 각도로서 θ_x3 및 θ_y3를 그리고 Z좌표로서 Z3를 결정한다(S46). 이때에, X 및 Y축에 대한 각도 변화로 인하여 X 및 Y좌표 양자에 약간의 변화가 발생한다. 이 각도 변화가 매우 작으면, 보정을 할 필요는 없지만, 이 각도변화가 소정의 값을 넘으면, 그 각도변화를 근거로하여 X 및 Y좌표의 변화량을 연산하여 X 및 Y좌표 이외의 4개의 축의 자유도를 구속한 상태로 변화량을 보정하여(S47) 워크의 장착을 완료한다.

C. 미리 지시된 위치 등을 보정하기 위한 일반적인 절차

미리 지시된 위치 등을 보정하기 위한 일반적인 절차의 일예가 도 15 및 도 16의 맞닿음 다이어그램 그리고 도 17 및 도 18의 순서도를 참조하여 아래에서 설명될 것이다.

로보트는 도 15에 도시된 바와같이 워크 장착위치로서 미리지시되어 있는 위치로 워크(11)를 이송시킨다(S61). 이러한 위치는 워크공급에러와 워크파지에러나 워크 가공정밀도에서의 에러로 인해 원래 맞닿음해야 할 위치나 자세로 부터 편위된다. 이러한 위치로부터, 서보플로트작용이 수행되면서(S62), 로보트는 도 15에서 화살표 ①로 표시된 바와같이 X방향으로 이동하여 Y-Z 기준평면에 워크가 맞닿음되게 한다(S63).

이러한 맞닿음은 실제 워크의 우단면이 Y-Z기준평면을 따라 놓이게하여, Z축에 대한 회전이 발생하게 한다. 이때에, Z축에 대한 손목선단 회전각(θ_z0)이 판독되고(S64), 미리 지시되었을 때의 손목선단 회전각(θ_z1)과의 차이를 취하는 것에 따라 실제 워크의 Z축에 대한 회전각의 편차량(△θ_z1)를 얻는다(S65). 또한, 손중심의 X좌표 값인 X1은 맞닿음이 완료한 시점의 각각의 로보트축 정보로 부터 역 계산에 의해 결정될 수 있다(S66). 더욱이, 미리 지시되었을 때의 손중심의 X좌표값인 XO와의 차이를 취하여 워크의 X방향의 편차량(△X1)가 얻어진다(S67).

다음에, 서보플로트작용이 실행되면서(S68), 로보트는 도 15에서 화살표② 및 ③으로 표시된 바와같이 Y방향으로 이동하여 워크가 Y-Z 기준평면에 맞닿음되게 한다(S69). 이러한 맞닿음을 행했을 때의 Y좌표값인 Y1은 저장된다(S71). 미리 지시된 Y좌표값(Y0)과의 차이가 보정값(△Y1)으로서 얻어진다(S72).

Z축에 대한 회전각(θ_z)에 대해서는, 상기의 θ_z1으로 할 수도 있지만 서보플로트작용을 수행시키면서 이때의 회전각(θ_z2)을 저장하여, 미리 지시된 회전각과의 차이(△θ_z2)를 결정하여 먼저 얻어진 △θ_z1과의 평균값이 계산된다(S70, YES이후의 절차선택).

상기 절차에 따라서, 다음의 좌표값 등이 워크 장착위치로서 결정된다:(S73)

워크장착위치의 X좌표 X1=XO-△X1

워크장착위치의 Y좌표 Y1=YO-△Y1

Z축에 대한 회전각 θ_z=θ_z0-△θ_z1

또는 θ_z0-(△θ_z1+△θ_z2)/2

여기에서 XO, YO 및 θ_z0은 사전 지시된 워크 장착위치의 X좌표값, Y좌표값 및 Z축에 대한 회전각 각각을 나타낸다.

Z축회전의 회전각을 상기의 θ_Z로서 결정하여, 도 16에 도시한 바와같이, 상기한 X1, Y1에 위치시킨다(S74). 이때, 워크(11)는 X-Y기준평면상의 맞닿음위치(61)에 대하여 윗쪽에 위치하지만, X축, Y축 회전의 각각의 각도에 대하여, 오차(△θ_x, △θ_y)를 가지고 있다(S73).

도 16의 화살표(62)로 표시된 바와같이, Z좌표는 워크와 X-Y기준평면의 맞닿음에 의해 자연스럽게 결정된다(S75). X 및 Y축에 대한 회전각(θ_x,θ_y)도 또한 자연스럽게 결정된다.

이때에, θ_x및 θ_y가 허용가능한 각도(ε)보다 작으면(S76, YES이후의 절차선택), 맞닿음 작업은 로보트손을 해제하므로써 종료될 수 있다(S77).

한편, θ_x와 θ_y가 허용가능한 각도(ε)보다 크면, 이것은 워크장착 목표값으로서 사전에 얻어진 X1 및 Y1으로 부터의 편차를 의미하므로(S76, NO이후의 절차선택), X 및 Y좌표 양자를 보정할 필요가 있다. 이러한 보정은 다음 방식으로 수행된다.

θ_x에 가장 영향을 주는 로봇의 손목 베이스 단부 회전축의 중심선과 맞닿음면 중심의 법선과의 교점과 그리고 맞닿음 중심과의 직선거리를 L1로하고, X축에 대한 회전각을 △θ_x로 하면, X좌표의 변위는 △X=L1×△θ_x가 되므로(S78), △X만큼 되돌리면 워크를 설치해야할 위치(X1)에 위치시킬 수 있다(S79).

Y좌표에 대해서도, X좌표에 대하여 수행된 것과 동일한 절차에 의해 보정할 수 있다(S78,S79).

본 예에서, 워크의 각각의 코너가 직각이라고 가정하였지만, 그 코너가 직각이 아닌 워크에 대하여 Z축에 대한 회전각(θ_z)을 구하는 경우에는, 경사가 중요한 요소인 워크의 면을 기준평면과 먼저 맞닿음시켜, 그때의 얻어진 각도를 θ_z로 할 수도 있다. 맞닿음되는 면의 각도의 데이타와 워크의 코너의 각도의 데이타 양자로부터 기하학적으로 △θ_z를 계산할 수도 있다.

더욱이, 그 코너가 직각이 아닌 워크의 경우에, 그리고 워크가 제 1맞닿음시의 기준평면과 평행하게 위치될때, 이러한 맞닿음에서 얻어진 각도는 상기한 바와같이 이용될 수 있다.

이러한 워크가 2개의 기준평과 평행하지 않으면, θ_z는 다음의 방정식에 따라서 얻어지는데, 여기에서 첫번째 맞닿음면에 대한 워크의 맞닿음 변이 설치될 때의 상기 맞닿음면에 대한 각도를 δ1, 2번째 맞닿음면에 대한 워크의 맞닿음 변이 설치될 때의 각도를 δ2로 두고 있다.

Z축에 대한 회전각: θ_z=δ_z0-(△θ_z1+△θ_z2-δ1-δ2)/2

D. 완료된 맞닿음의 검출

완료된 맞닿음의 검출은 도 19에 도시된 바와같이 2개의 방법(I,II)에 의해 이루어질 수 있다.

(I)맞닿음에 필요한 타임은 미리 지시되고(S81), 그리고 맞닿음의 개시한후에(S82), 사전지시된 타임의 경과가 확인될때(S83, YES), 맞닿음이 종료되었다고 판정된다(S86).

(II) 상기(I)에서의 타임의 지시에 부가하여(S81), 로버트와 기계적인 플로트의 각각의 축변화는 검출되고(S84), 그리고 모두 6개축에 대한 변화의 정지가 검출될때(S85, YES), 맞닿음이 종료되었다고 판정된다(S86). 로보트와 기계적인 플로트 축의 변화의 정지를 검출하는 이외에 모터토크의 변화의 정지 그리고 동력센서의 출력 변화의 정지는 판단기준으로서 채용될 수도 있다. 또한 상기 타임의 경과후에 이들 정지의 판단을 행하는 것도 가능하다.

상기 실시예의 설명이 기계가공된 워크의 조립에 관한 것이지만, 상기 실시예는 제조캔 워크의 조립에서도 유효하다. 아래 설명은 도 20에 도시된 제조캔 조립품에 대한 조립절차에 대해 제공된다. 도 20(a)는 조립되어야 할 제조캔 조립품의 사시도, 도 20(b)는 조립테이블을 이용하는 중간조립품의 예시도, 그리고 도 20(c)는 중간 조립품에 대해 거듭되는 조립작업의 예시도이다.

도 20(a)에서, 제조캔 조립품(100)은 4개의 변중 하나의 수직변(101a)을 갖춘 바닥판(101), 스트립(102), 제 1앵글(103) 그리고 제 2앵글(104)과의 4개의 워크를 용접으로 임시고정한 것이다. 우선 바닥판(101)의 4변중 수직변(101a)의 대변에 세워진 상태의 스트립(102)에 바닥판(101)의 바닥변을 맞닿음시켜 임시용접한다. 그다음, 제 1앵글(103)은 바닥판(101)및 스트립(102)과 맞닿음되어 스트립(102)및 바닥판의 상면과의 사이의 공간을 덮어서 임시적으로 용접되어 있다. 더욱이, 제 2앵글(104)은 바닥판(101)의 바닥변 및 수직변(101a)과 맞닿음되어 바닥판의 상면과 수직변사이의 공간을 덮어서 임시적으로 용접되어 있다. 이러한 방식으로 도 20(a)에 도시된 제조캔 조립품(100)이 얻어진다. 이러한 경우에, 제 1앵글(103)과 제 2앵글(104) 사이의 간격(L)은 중요하다.

먼저, 도 20(b)에서 스트립(102)과 바닥판(101)은 기준테이블로서 작용하는 조립테이블(4)에 위치결정된다. 도 1에 도시된 조립테이블과 유사하게, 조립테이블(4)은 조립평면인 제1기준평면(5)으로서 형성된 상면을 가지고 있고 또한, 제 1기준평면(5)에 수직인 제 2기준평면(6), 그리고 제 1및 제2기준평면(5,6)양자에 수직인 제 3기준평면(7)을 갖추고 있다.

도 20(b)에서 화살표 ①로 표시한 바와같이, 스트립(102)의 가장넓은 면은 제 2기준평면(6)에 대하여 푸싱되고 그리고 이러한 맞닿음상태에서 스트립(102)의 하면은 화살표 ②로 표시된 바와같이 조립테이블(4)의 제 1기준평면(5)에 대하여 푸싱된다. 그 다음 제 2및 제 1기준평면(6,5)에 대한 이러한 맞닿음상태에서 스트립(102)의 단면은 화살표 ③로 표시된 바와같이 제 3기준평면(7)에 대해 푸싱된다. 결과적으로 스트립(102)은 상기한 바와같이 6개축 서보플로트작용에 의해 X,Y,Z,θ_x,θ_y및 θ_z모두에 대하여 위치결정된다. 스트립(102)의 단면방향(제 3기준평면(7)을 향하는 방향)의 위치결정이 중요하지 않고 수 밀리미터의 에러가 허용된다면, 제 3기준평면(7)에 대한 스트립의 맞닿음은 생략될 수 있다.

로보트가 스트립(102)에 대하여 바닥판(101)을 위치결정시키는 절차에 관해 더 설명한다. 로보트에 의해 상기한 방식으로 위치결정된 스트립(102)의 자세는 클램프의 사용에 의해 고정된다. 클램프로서 기계식 또는 전기식 클램프가 이용된다. 화살표 ④로 표시된 바와같이, 로보트에 의해 파지된 바닥판(101)은 가장 넓은 면이 조립평면(제 1기준평면)(5)에 대하여 푸싱된다. 조립평면(5)에 대하여 맞닿음상태에서, 바닥판(101)의 4변중 수직변(101a)의 대변을 화살표 ⑤로 표시된 바와같이 스트립(102)에 대하여 푸싱한다. 이경우에, 스트립(102)의 맞닿음측면은 제 2기준평면으로서 기능한다. 더욱이, 조립평면(5)과 스트립(102)의 측면 양자에 대한 이러한 맞닿음상태가 유지되는 채로, 바닥판(101)은 화살표 ⑥으로 표시된 바와같이 제 3기준평면(7)에 대하여 푸싱된다. 결과적으로 바닥판(101)은 상기한 바와같이 6개 축의 서보플로트작용에 의해 X,Y,Z,θ_x,θ_y및 θ_z모두에 대하여 위치결정된다. 그리고, 상기한 클램프로 고정된 스트립(102)은 위치결정되며 그리고 로보트에 의해 바닥판(101)이 파지되어 위치결정된 상태에서 용접로보트는 바닥판(101)과 스트립(102)을 임시로 용접하여 중간조립품을 제공한다.

도 20(c)를 참조하여, 최종의 조립품을 얻기 위해서 제 1및 제 2앵글(103,103)을 중간조립품에 임시로 용접하는 단계에 관해 설명한다. 도 20(c)에서, 조립테이블은 도시되어 있지 않고, 조립테이블상에 위치결정된 바닥판(101)과 스트립(102)으로 구성되는 중간조립품만을 예시하고 있다.

로보트는 제 1앵글(103)을 파지하여 이것을 바닥판(101)에 대하여 푸싱하여, 제 1앵글(103)의 선단(103a)이 바닥판(101)의 상면에 대하여 맞닿음되게 한다. 이때에, 6개축의 서보플로트작용중 θ_y를 비작동으로 해두어 제 1앵글(103)이 화살표(105)방향으로 회전하는 것을 방지한다. 제 1앵글(103)이 화살표 ①방향으로 가압되는채로, 제 1앵글(103)은 화살표 ②방향으로 이동되어 스트립(102)의 측면에 대하여 푸싱한다. 더욱이, 화살표 ①및②방향으로 제 1앵글(103)의 맞닿음을 유지한채로, 제 1앵글(103)은 지면 두께 방향내측을 향하는 화살표 ③방향으로 운동되어, 제 1앵글(103)이 제 3기준평면(7)에 대하여 가압되도록하여, 제 1앵글(103)의 6개 축중에서 θ_y를 제외한 5개축(X,Y,Z,θ_x,θ_z)이 위치결정된다. 그리고 용접 로보트는 제 1앵글(103)을 바닥판(101)과 스트립(102)에 임시적으로 용접한다.

다음에, 로보트는 제 2앵글이 이점쇄선으로 표시된 위치에 도달할때까지 제 2앵글(104)을 파지하여, 화살표 ④방향으로 이동한다. 그리고 화살표 ⑤로 표시된 바와같이 제 2앵글(104)의 측면(104a)은 제 1앵글(103)의 측면(103a)에 대하여 푸싱되어 위치결정된다. 이때에, 에러는 서보플로트작용에 의해 흡수되고 그리고 에러흡수후의 자세는 특정축의 서보플로트작용을 비작동으로 함에 의해 유지된다. 대안으로서 지시정보로 부터의 차이가 각각의 축에서 제공된 자세정보판독 수단에 의해 계산되어, 제 1앵글(103)에 대한 제 2앵글(104)의 자세는 상기 계산된 차이를 근거로 보정된다. 그리고 화살표 ⑥로 표시된 바와같이, 제 2앵글(104)은 제 1앵글(103)과 제 2앵글(104)사이의 간격(L)을 확보하도록 계산된 데이타에 따라서 수평으로 이동된다.

다음에, 화살표 ⑦로 표시된 바와같이, 제 2앵글(104)은 바닥판(101)에 대하여 푸싱되어서 제 2앵글의 선단(104a)이 바닥판의 상면과 맞닿음된다. 이 경우에, 우선순위가 제 1앵글(103)과 제 2앵글(104)사이의 간격(L)에 주어지므로, 제 2앵글(104)의 다른쪽의 선단과 바닥판(101)의 수직변(101a)사이에 간격이 생겨 용접할 수 없는 경우가 생길 수 있다. 이러한 관점에서, 제 2앵글(104)은 화살표 ⑧와 같이 회전하여 제 2앵글(104)의 다른 쪽의 선단이 수직변(101a)과 맞닿음 된다. 제 2앵글(104)이 화살표 ⑦및⑧방향으로 가압되는 채로, 제 2앵글은 지면두께방향 내측을 향하는 화살표 ⑨방향으로 이동되어, 즉, 제 3기준평면(7)과 맞닿음된다. 결과적으로, 제 2앵글(104)의 6개축중에서, θ_y를 제외한 5개축(X,Y,Z,θ_x,θ_z)이 위치결정된다. 그리고, 용접로보트는 바닥판(101)의 수직변(101a)과 상면 양자에 제 2앵글(104)을 임시적으로 용접한다.

따라서, 조립된 워크의 필요한 부분을 기준평면으로서 이용함으로써, 로보트에 의해 다수의 워크를 필요한 정밀도를 확보하면서 조립할 수 있다. 더욱이, 6개축 서보플로트작용중 필요한 부분을 ON 및 OFF시키거나 6개축 서보플로트작용에 강약을 붙이는 것에 의해 제 1기준평면과의 맞닿음으로부터 제 2기준평면과의 맞닿음에 이를 때에 제 1기준평면에 대한 위치변화를 방지할 수 있다. 이러한 유통성 있는 대응은 6개축의 제어이득을 변화시키므로써 또는 토크리미터의 세팅의 방법을 변화시키므로써 조정을 만드는 서보플로트 작용에 의해 달성될 수 있다.

상기한 바와같이, 청구범위 1에 한정된 본 발명은 제 1기준평면에 대해 워크를 가압하여 그 자세를 변화시키는 제 1단계와 제 2기준평면에 대해 워크를 가압하여 그 자세를 변화시키는 제 2단계를 포함하고 있다. 이들 단계를 통해, 워크의 자세중 정밀도가 필요한 부분이 보정될 수 있어, 워크공급에러 또는 파지에러의 보정을 위한 위치결정장치를 사용함 없이 워크를 조립할 수 있다.

청구범위 2에 한정된 발명은 청구범위 1의 발명에 의해 달성된 효과에 더하여, 조립테이블상에 위치결정된 워크를 기준으로서 사용함으로써 워크가 잇따라 조립될 수 있다는 효과를 발휘한다.

청구범위 3에 한정된 발명은 청구범의 1의 발명에 의해 달성된 효과에 더하여, ON 및 OFF 될 수 있는 서보플로트수단을 갖춘 로보트의 사용에 의해 워크를 기준평면에 대하여 가압하여 그 자세를 변화시키는 것이 소프트웨어 방식으로 가능하게 되어 자세변화의 저장이나 변화후의 자세의 고정을 용이하게 할 수 있다는 효과를 발휘한다.

청구범위 4에 한정된 본 발명은 청구범위 1의 발명에 의해 달성된 효과에 더 하여, 워크의 면이 그 중요도에 따라서 기준평면에 대하여 순서적으로 가압되기 때문에 각각의 워크가 높은 정밀도로 조립될 수 있다는 효과를 발휘한다.

청구범위 5에 한정된 발명은 서보플로트수단을 갖춘 로보트를 사용하여, 각각의 워크를 순서적으로 제 1, 제 2 및 제 3기준평면에 맞닿음시키는 것에 의해, 6개의 축(X,Y,Z,θ_x,θ_y,θ_z)에 대하여 구성요소를 옳바른 자세로 하기 위해서는 어떻게 보정하면 좋은 가를 알 수 있게 한다. 결과적으로 보정후의 옳바른 자세로 소정의 위치까지 워크를 이동시키는 것이 가능하다. 구성요소들 사이의 볼트조임시에 있어서 간격이 생길 염려가 없기 때문에 기계가공된 워크와 같이 복잡한 워크는 정밀하게 조립될 수 있다.

청구범위 6에 한정된 발명에 따라서, 서보플로트수단을 갖춘 로보트를 사용하므로써, 각각의 워크는 순서적으로 제 1, 제 2 및 제 3기준평면과 맞닿음되어, 6개축(X,Y,Z,θ_x,θ_y,θ_z)에 대하여 워크는 옳바른 자세가 되는 순서로 자세가 고정되어 간다. 그러므로, 워크를 조립하면서 옳바른 자세로 워크를 위치결정하여 워크들 사이의 간격을 최소로 하여서 높은 용접품질을 보장하는 것이 가능하다. 그러므로 지금까지 불가능했던 제조캔물의 자동조립이 이루어질 수 있다.

청구범위 7에 한정된 발명은 청구범위 6에 의해 달성된 효과에 더하여, 6개축 서보플로트수단을 순서적으로 0N에서 OFF시키므로써 워크의 조립이 소프트웨어적으로 이루어질 수 있다.

청구범위 8에 한정된 발명은 청구범위 6에 의해 달성된 효과에 더하여, 제 1, 제 2 및 제 3기준평면에 대하여 순서적으로 각각의 워크를 가압하는 동작의 연속으로 워크의 자세를 보정한다는 기계적인 방법에 의해 워크의 조립이 이루어질 수 있다는 효과를 발휘한다.

청구범위 9에 한정된 발명은 청구범위 6의 발명에 의해 달성된 효과에 더하여, 예를들면, 기준평면에 대하여 L자형워크의 끝을 푸싱하는 경우에, 그 자세는 워크의 회전을 야기하지 않도록 규제되어, L자형의 소정의 자세를 유지한채로 다른 부분의 자세를 보정하는 선택적인 보정을 가능하게 하는 효과를 발휘한다.

Claims (9)

1. 각각의 법선의 방향이 다른 제 1및 제 2기준평면의 적어도 2개의 면을 가진 기준 테이블, 그리고

   구성요소를 파지하여 상기 기준테이블상의 주어진 위치로 이동시키는 로보트 시스템을 이용하는 구성요소 조립방법에 있어서, 적어도

   상기 로보트 시스템에 의해 파지된 상기 구성요소를 상기 제 1기준평면에 대하여 푸싱하여, 상기 로보트 시스템의 자세를 변화시켜서 이 구성요소가 제 1기준평면을 따르게 하여, 로보트 시스템의 자세에서의 상기 변화를 저장 또는 고정하는 제 1단계, 그리고

   상기 제 1단계에 이어서, 상기 로보트 시스템에 의해 파지된 상기 구성요소를 상기 제 2기준평면에 대하여 푸싱하여, 상기 로보트 시스템의 자세를 변화시켜서 이 구성요소가 제 2기준평면을 따르게 하여, 로보트시스템의 자세에서의 상기 변화를 저장 또는 고정하는 제 2단계를 포함하고 있고,

   여기에서 상기 기준테이블에 대한 구성요소의 위치는 상기 제 1및 제 2단계에서 저장된 자세에서의 변화에 따라 이 구성요소의 자세를 보정함으로써 또는 제1단계에서 제 2단계로 구성요소의 자세를 순서고정해 나감으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 구성요소 조립방법.
2. 제 1 항에 있어서, 2개 또는 그 이상의 구성요소가 조립될때, 상기 기준평면은 최초의 구성요소를 위치결정시키는 조립테이블로서 사용된 후 이 기준테이블 상에 위치결정된 구성요소는 다음 구성요소를 위치결정시키는 기준테이블로서 사용되는 것을 특징으로 하는 구성요소 조립방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 로보트 시스템은 6개 또는 그 이상의 축의 자유도를 가지고 있고 그리고 로보트 각각의 축의 제어이득을 변화시킴으로써 또는 토크리미터를 세팅함으로써 그 강성을 감소시켜 조립될 구성요소를 모방하는 ON 및 OFF가능한 서보플로트 수단을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 구성요소 조립방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 구성요소를 구성하는 면들중 가장 정밀도가 필요하게되는 제 1면은 상기 구성요소의 상기 제 1면에 가장 평행한 기준평면을 제 1기준평면으로하여 이 기준평면에 대하여 푸싱되고, 그리고 상기 구성요소를 구성하는 면들중 다음으로 정밀도가 필요하게 되는 제 2면은 제 1기준평면 이외의 기준평면으로서 구성요소의 상기 제 2면에 가장 평행한 기준평면을 제 2기준평면으로하여 이 기준평면에 대하여 푸싱되는 것을 특징으로 하는 구성요소 조립방법.
5. 구성요소를 위치결정하기 위한 기준테이블, 상기 구성요소를 파지하여 이동시키는 로보트, 그리고 상기 기준테이블에 대한 상기 구성요소의 위치정보가 미리 부여되어 상기 로보트를 제어하는 제어유니트를 구비한 구성요소 조립장치에 있어서,

   상기 기준테이블은 각각의 법선의 방향이 다른 제 1기준평면(X-Y평면), 제 2기준평면(X-Z평면) 및 제 3기준평면(Y-Z평면)을 가지고 있고,

   상기 로보트는 6개의 축의 자유도(X,Y,Z,θ_x,θ_y,θ_z) 또는 그 이상의 자유도를 가지고 있고 상기 로보트의 자세정보를 판독하는 수단을 가지고 있으며,

   상기 제어유니트는 상기 로보트의 각각의 축의 제어이득을 변화시킴으로써 또는 토크리미터를 세팅함으로써 그 강성을 감소시켜 조립될 구성요소를 모방하는 서보플로트수단, 상기 제 1,제 2 및 제 3기준평면에 상기 구성요소를 순서적으로 맞닿음시킴에 의해 얻어지는 상기 로보트의 자세정보와 미리 부여된 상기 위치정보 사이의 차를 계산하는 수단, 그리고 상기 계산수단에 의해 계산된 차를 근거로하여 상기 위치정보를 보정하는 보정수단을 가지고 있고,

   여기에서, 상기 로보트가 상기 기준테이블상에 구성요소를 위치결정시키기 전에, 상기 로보트의 상기 위치정보는 상기 제 1,제 2 및 제 3기준평면과 상기 구성요소와의 맞닿음을 통하여 보정되는 것을 특징으로 하는 구성요소 조립장치.
6. 구성요소를 위치결정하기 위한 기준테이블, 이 구성요소를 파지하여 이동시키는 로보트, 그리고 상기 기준테이블에 대한 상기 구성요소의 위치정보가 미리 부여되어 상기 로버를 제어하는 제어유니트를 구비한 구성요소 조립장치에 있어서,

   상기 기준테이블은 각각의 법선의 방향이 다른 제 1기준평면(X-Y평면), 제 2기준평면(X-Z평면), 및 제 3기준평면(Y-Z평면)을 가지고 있고,

   상기 로보트는 6개의 축의 자유도(X,Y,Z,θ_x,θ_y,θ_z)또는 그 이상의 자유도를 가지고 있고,

   상기 제어유니트는 상기 로보트의 각각의 축의 제어이득을 변화시킴으로써 또는 토크리미터를 세팅함으로써 그 강성을 감소시켜 조립될 구성요소를 모방하게 하는 서보플로트수단, 그리고 상기 제 1, 제 2 및 제 3기준평면에 상기 구성요소를 순서적으로 맞닿음시킴에 의해 얻어지는 상기 로보트의 자세를 순서적으로 고정하는 수단을 가지고 있으며,

   여기에서, 상기 로보트가 기준테이블상에 상기 구성요소를 위치결정시킬때, 상기 위치결정은 상기 제 1, 제 2 및 제 3기준평면과 구성요소와의 순서적인 맞닿음을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 구성요소 조립장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 고정수단은 각각의 상기 로버트 축의 상기 서보플로트수단의 순서적인 작동이 상기 구성요소를 상기 제 1, 제 2 및 제 3기준평면에 순서적으로 맞닿음시켜 이 면들을 모방하게한 후 각각의 상기 로보트 축의 상기 서보플로트 수단을 비작동시킴에 의해, 각각의 상기 로보트 축의 자세를 고정시키는 것을 특징으로 하는 구성요소 조립장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 고정수단은 이 구성요소를 상기 제 1, 제 2 및 제 3기준평면들중 적어도 하나를 따르게 하면서 나머지 다른 기준평면에 맞닿음시키는 것을 특징으로 하는 구성요소 조립장치.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 구성요소의 형상이 기준평면과의 맞닿음에 의해서 에러범위 이상으로 회전을 야기하는 형상인 경우에, 특정 로보트 축의 서보플로트수단을 비작동 상태로 만드는 수단을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 구성요소 조립장치.

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