KR100406291B1 - Automatic Bit Change Device for Robot Automated System - Google Patents

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KR100406291B1
KR100406291B1 KR10-2001-0019436A KR20010019436A KR100406291B1 KR 100406291 B1 KR100406291 B1 KR 100406291B1 KR 20010019436 A KR20010019436 A KR 20010019436A KR 100406291 B1 KR100406291 B1 KR 100406291B1
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Abstract

본 발명은 로봇 컨트롤러(12)에 의해 동작되는 다관절 로봇(10)의 암상에 장착된 회전 공구에 선택된 비트(공구)를 장착하여 소정의 작업을 수행하는 장치에 있어서: 상기 로봇(10)의 아암 상에서 비트를 장탈착 가능하게 수용하고, 비트에 회전 및 전후진 운동을 전달하는 자동비트교환기(20); 상기 자동비트교환기(20)에 투입하기 위한 복수의 공구를 수용하고, 소정의 신호에 따라 정해진 각도씩 회전하는 비트회전기(30); 상기 자동비트교환기(20)에 공압을 제공하여 비트를 전후진시키도록 유로전환밸브(44)를 개재하여 연결되는 공압발생기(40); 및 상기 로봇 컨트롤러(12)의 동작에 따라 상기 자동비트교환기(20), 비트회전기(30), 공압발생기(40)의 제어출력을 각각 발생하여 비트의 회전에 의한 연마작업을 수행하거나 비트의 전후진에 의한 교환을 수행하는 제어기(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention is a device for performing a predetermined task by mounting a selected bit (tool) to a rotary tool mounted on the arm of the articulated robot (10) operated by the robot controller 12: An automatic bit changer 20 which releasably receives the bit on the arm and transmits rotational and forward and backward motion to the bit; A bit rotator (30) for receiving a plurality of tools for feeding into the automatic bit changer (20) and rotating by a predetermined angle in accordance with a predetermined signal; A pneumatic generator (40) connected through a flow path switching valve (44) to provide pneumatic pressure to the automatic bit changer (20) to advance and reverse the bit; And generating control outputs of the automatic bit changer 20, the bit rotator 30, and the pneumatic generator 40, respectively, according to the operation of the robot controller 12 to perform the grinding operation by rotating the bit or before and after the bit. It characterized in that it comprises a controller 50 for performing the exchange by the binary.

이에 따라, 비트를 자동으로 교환시키도록 하여 비트 교체 시간을 단축하고 무인화 작업이 가능하게 되어 로봇 무인 자동화 작업의 효율을 극대화하는 효과가 있다.Accordingly, by changing the bit automatically, the bit replacement time can be shortened and the unmanned work can be performed, thereby maximizing the efficiency of the robotic unmanned automation work.

Description

회전공구 로봇 자동화 시스템의 자동비트교환 기구{Automatic Bit Change Device for Robot Automated System}Automatic Bit Change Device for Robot Tool Automation System {Automatic Bit Change Device for Robot Automated System}

본 발명은 로봇 자동화 시스템의 자동비트교환 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형 연마 등과 같이 회전공구를 사용한 로봇 자동화 작업시 6축 다관절 로봇의 암상에 장착된 회전공구에서 수동으로 교체하던 비트를 자동으로 교환시키도록 하여 비트 교체 시간을 단축하고 작업의 효율을 극대화 할 수 있는 로봇의 자동비트교환 기구에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic bit change mechanism of a robot automation system, and more particularly, a bit that has been manually replaced by a rotary tool mounted on the arm of a six-axis articulated robot during robot automation operation using a rotary tool such as mold grinding. The present invention relates to an automatic bit change mechanism of a robot that can be changed automatically to reduce bit change time and maximize work efficiency.

일반적으로 금형 가공후의 연마 등과 같이 회전공구를 이용하는 사상 작업들은 장시간이 소모되며 단순 지루하고 작업 환경이 열악하여 작업자가 꺼리는 작업이다. 그러므로 자동화가 절실하나 대부분의 경우 다품종 소량생산으로서 자동화가 어렵다. 회전 공구에 의한 다품종 소량 생산 작업의 자동화에서는 장시간의 작업 도중 회전 공구 비트의 마모와 사양의 변경 등으로 인하여 주기적으로 비트를 교체하여야 한다. 비트 교체 작업은 무인 자동화에 큰 걸림돌이 된다. 현재 로봇 자동화에서 공구를 교체하는데 사용되고 있는 자동 공구 교환 방법은 로봇 아암의 끝에 자동 교환 장치를 장착하여 스핀들과 그 끝의 비트를 전부 교체하는 방법이다. 이러한 시스템은 아크 용접, 스폿 용접을 포함하여 대부분의 회전 공구를 장착한 시스템에 적용되고 있다. 그러나 대개의 경우 스핀들은 고가로서, 공구를 교체하기 위하여 스핀들까지 교환한다면 필요 이상의 예산이 소요되는 불합리성이 있다.In general, finishing operations using rotating tools, such as polishing after mold processing, are time consuming, simple and boring, and the working environment is poor and the worker is reluctant. Therefore, automation is desperate, but in most cases, it is difficult to automate as small quantity batch production. In the automation of small quantity batch production by rotary tools, the bits must be replaced periodically due to wear of rotary tool bits and changes of specifications during long periods of work. Bit replacement is a major obstacle to unattended automation. The automatic tool change method currently used to change tools in robot automation is to replace the spindle and all the bits at the end by mounting an automatic changer at the end of the robot arm. This system is applied to systems equipped with most rotary tools, including arc welding and spot welding. In most cases, however, the spindle is expensive and there is an irrationality that requires more than necessary budget if the spindle is replaced to change the tool.

이에 따라 금형의 연마 작업과 같이 장시간이 소요되는 기피 작업의 무인자동화를 가능하게 하고 작업 품질을 향상시키기 위하여는 기존의 공구 전체를 교환하는 시스템은 불합리하며 비트만을 교환할 수 있는 전혀 새로운 개념의 시스템 개발이 필요하다.Accordingly, in order to enable unmanned automation of long-running evasion work such as grinding of molds and to improve work quality, the system of exchanging the whole tool is unreasonable and the whole new concept of exchanging bits only. Need development

그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스핀들과 비트로 구성된 회전공구를 장학한 6축 다관절 로봇 상에서 수동으로 교체하던 비트를 자동으로 교환시키도록 하여, 비트 교체 시간을 단축하고 작업의 효율을 극대화하며, 일부의 자동공구교환처럼 스핀들을 포함한 전체 공구를 교환하여야 하는 고비용의 문제를 해결하여 실질적인 무인 자동화가 가능하도록 한다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, by automatically replacing the bit was manually replaced on the six-axis articulated robot with a rotating tool consisting of a spindle and a bit, to reduce the bit replacement time and work It maximizes the efficiency and solves the expensive problem of changing the whole tool including the spindle like some automatic tool change, enabling the practical unmanned automation.

도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템의 주요 구성을 나타내는 블록도,1 is a block diagram showing the main configuration of the entire system according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 자동비트교환기(A.B.C.)를 상세히 나타내는 구성도,2 is a block diagram showing in detail the automatic bit exchanger (A.B.C.) according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 비트회전기(B.R.D.)를 상세하게 나타내는 사시도,3 is a perspective view showing in detail the bit rotor (B.R.D.) according to the present invention,

도 4는 도 3의 B.R.D.에 비트가 장착된 상태를 나타내는 사시도,4 is a perspective view showing a state in which a bit is mounted on B.R.D. of FIG.

도 5는 본 발명에 따른 작동을 설명하기 위한 구성도이다.5 is a configuration diagram for explaining the operation according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 로봇 12 : 로봇 컨트롤러10: robot 12: robot controller

14 : 메인 PC 20 : 자동비트교환기14: main PC 20: automatic bit changer

22 : 에어실린더 24 : 스핀들22: air cylinder 24: spindle

26, 28 : 콜렛 척 30 : 비트회전기26, 28: collet chuck 30: bit rotator

40 : 공압발생기 42 : 비례압력밸브40: pneumatic generator 42: proportional pressure valve

44 : 유로전환밸브 50 : 제어기44: flow path switching valve 50: controller

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 로봇 컨트롤러(12)에 의해 동작되는 다관절 로봇(10) 상에 선택된 비트(공구)를 장착하여 소정의 작업을 수행하는 장치에 있어서: 상기 로봇(10)의 아암 상에서 비트를 장탈착 가능하게 수용하고, 비트에 회전 및 전후진 운동을 전달하는 자동비트교환기(20); 상기 자동비트교환기(20)에 투입하기 위한 복수의 공구를 수용하고, 소정의 신호에 따라 정해진 각도씩 회전하는 비트회전기(30); 상기 자동비트교환기(20)에 공압을 제공하여 비트를 전후진시키도록 유로전환밸브(44)를 개재하여 연결되는 공압발생기(40); 및 상기 로봇 컨트롤러(12)의 동작에 따라 상기 자동비트교환기(20), 비트회전기(30), 공압발생기(40)의 제어출력을 각각 발생하여 비트의 회전에 의한 연마작업을 수행하거나 비트의 전후진에 의한 교환을 수행하는 제어기(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a device for mounting a selected bit (tool) on the articulated robot (10) operated by the robot controller 12 to perform a predetermined task: of the robot (10) An automatic bit changer 20 which releasably receives the bit on the arm and transmits rotational and forward and backward motion to the bit; A bit rotator (30) for receiving a plurality of tools for feeding into the automatic bit changer (20) and rotating by a predetermined angle in accordance with a predetermined signal; A pneumatic generator (40) connected through a flow path switching valve (44) to provide pneumatic pressure to the automatic bit changer (20) to advance and reverse the bit; And generating control outputs of the automatic bit changer 20, the bit rotator 30, and the pneumatic generator 40, respectively, according to the operation of the robot controller 12 to perform the grinding operation by rotating the bit or before and after the bit. It characterized in that it comprises a controller 50 for performing the exchange by the binary.

이때, 상기 자동비트교환기(20)는 에어실린더(22)와, 상기 에어실린더(22) 상에 회전 및 전후진운동 가능하게 장착되는 스핀들(24)과, 상기 스핀들(24)의 선단에 장착되어 비트의 물림과 해제를 수행하는 콜렛 척(26)(28)을 구비한다.At this time, the automatic bit changer 20 is mounted on an air cylinder 22, a spindle 24 mounted on the air cylinder 22 so as to rotate and move forward and backward, and a tip of the spindle 24. Collet chucks 26 and 28 for biting and releasing bits.

또한, 상기 비트회전기(30)는 비트의 맞물림이 가능하도록 원주상에 균일한 간격으로 복수의 장착홈(30a)을 구비하고, 스테핑 모터를 개재하여 균일 각도로 회전 가능하게 장착된다.In addition, the bit rotator 30 is provided with a plurality of mounting grooves 30a at uniform intervals on the circumference so as to be engaged with the bits, and is rotatably mounted at a uniform angle via a stepping motor.

또한, 상기 공압발생기(40)는 자동비트교환기(20)에 충격력이 발생하는 것을 방지하도록 유로전환밸브(44)의 상류측에 비례압력밸브(42)를 더 구비한다.In addition, the pneumatic generator 40 is further provided with a proportional pressure valve 42 upstream of the flow path switching valve 44 to prevent the impact force generated in the automatic bit changer (20).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템의 주요 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동비트교환기(A.B.C.)를 상세히 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 비트회전기(B.R.D.)를 상세하게 나타내는 사시도이다.1 is a block diagram showing the main configuration of the entire system according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing in detail the automatic bit exchanger (ABC) according to the present invention, Figure 3 is a bit rotator (BRD) according to the present invention It is a perspective view showing in detail.

본 발명은 로봇 컨트롤러(12)에 의해 동작되는 다관절 로봇(10) 상에 선택된 비트(공구)를 장착하여 소정의 작업을 수행하는 장치에 관련되며, 종래의 문제점으로 지적한 작업자에 의한 공구의 직접 교환 방식을 배제하기 위해 Automatic Tool Change System(A.T.C.)의 방법의 하나인 Automatic Bit Change System(A.B.C.)에 의한 자동 교환을 구현한다.The present invention relates to an apparatus for performing a predetermined task by mounting a selected bit (tool) on an articulated robot (10) operated by a robot controller (12), and directing of a tool by an operator pointed out as a conventional problem. In order to exclude the exchange method, an automatic exchange by the Automatic Bit Change System (ABC), which is one of the methods of the Automatic Tool Change System (ATC), is implemented.

도 1에서, 본 발명에 따르면 비트에 회전 및 전후진 운동을 전달하는 자동비트교환기(20)가 상기 로봇(10)의 아암 상에서 비트를 장탈착 가능하게 수용한다. 본 발명의 실시예로, 연마에 사용되어지는 로봇(10)은 지속적인 반력과 분진, 손목 부위의 내구성 등을 고려하여 ABB사의 IRB-2000 6축 수직 다관절 로봇을 사용한다.로봇(10)의 가반 중량은 10㎏이고, 구동부·제어기·제어 소프트웨어 등의 규격은 표 1과 같다.In FIG. 1, according to the present invention, an automatic bit changer 20 which transmits rotational and forward and backward movements to the bit is removably received on the arm of the robot 10. In the embodiment of the present invention, the robot 10 used for polishing uses ABB's IRB-2000 6-axis vertical articulated robot in consideration of continuous reaction force, dust, and durability of a wrist part. The carrying weight is 10 kg and the specifications of the drive unit, controller, control software, and the like are shown in Table 1.

여기서, ADLP-10(ABB Data Link Protocol)은 로봇과의 통신 방법이고, ARAP(ABB Robot Application Protocol)는 로봇과의 데이터 전송 방법을 말한다.Here, ADLP-10 (ABB Data Link Protocol) is a communication method with a robot, and ARAP (ABB Robot Application Protocol) is a data transmission method with a robot.

구분division 내용Contents 구동부Driving part 치차 감속기Gear reducer DIN 1급DIN 1 class 정밀도가 높고 강하다High precision and strong 제어기Controller 오프라인 프로그램Offline program 직렬 비동기식RS-232 통신Serial Asynchronous RS-232 Communication 초당 9600 비트8비트 워드짝수 패리티1비트 스톱9600 bits per second 8-bit word even parity 1-bit stop S/WS / W 통신규약Communication protocol ADLP-10ADLP-10 메시지 전송Send message ARAPARAP 메시지 형식메시지 교환Message Format Message Exchange

로봇의 규격이때, 도 2에서, 상기 자동비트교환기(20)는 에어실린더(22)와, 상기 에어실린더(22) 상에 회전 및 전후진운동 가능하게 장착되는 스핀들(24)과, 상기 스핀들(24)의 선단에 장착되어 비트의 물림과 해제를 수행하는 콜렛 척(26)(28)을 구비한다. 에어실린더(22)는 공압에 의해 왕복으로 운동하는 복동식을 사용한다. 연마 스핀들(24)은 표 2와 같이 구멍 내부 디버링(Deburring)이나 금형 표면 연마에 사용되는 저속형 공압식을 사용한다. 내부의 콜렛 척(26)은 베어링을 개재하여 장착되는 너트(27)로 고정하여 스핀들(24)에 연결하고, 비트를 수용하는 외부의 콜렛 척(28)은 상기 콜렛 척(26)에 연결한다.2, the automatic bit changer 20 includes an air cylinder 22, a spindle 24 mounted on the air cylinder 22 so as to rotate and move forward and backward, and the spindle. It is provided with a collet chuck 26, 28 mounted to the tip of 24 to perform bit biting and releasing of the bit. The air cylinder 22 uses a double-acting type that moves reciprocally by pneumatic pressure. As shown in Table 2, the polishing spindle 24 uses a low-speed pneumatic type used for deburring in the hole or polishing a mold surface. The inner collet chuck 26 is connected to the spindle 24 by fixing with a nut 27 mounted through a bearing, and the outer collet chuck 28 which receives the bit is connected to the collet chuck 26. .

제조원Manufacturer 형식form 회전수Revolutions 최대출력Output 최대토크Torque 길이Length 무게weight NakanishiNakanishi MST2302RMST2302R 2000RPM2000 RPM 108W108 W 20.3kgf-cm20.3kgf-cm 160.1㎜160.1 mm 405g405 g

연마툴의 규격에어실린더(22)의 A 포트(22a)는 콜렛 척(26)을 조이기 위한공압 주입구이고, B 포트(22b)는 콜렛 척(26)을 풀기 위한 공압 주입구이다. A 포트(22a)에 공압을 주입하면 에어실린더(22)가 뒤로 후퇴하게 된다. 이때 외부의 콜렛 척(28)은 내부의 콜렛 척(26)에 들어가 있는 상태이다. 에어실린더(22)의 후진으로 인하여 너트(27)가 내부의 콜렛 척(26)을 조이게 되어 외부의 콜렛 척(28)을 고정시킬 수 있다. 만약 스핀들(24)에 공압을 인가하여 회전부를 회전시켜도 너트(27)가 베어링을 개재하여 에어실린더(22)에 고정되어 있어서 콜렛 척(28)에 회전력을 전달할 수 있다.A port 22a of the air cylinder 22 of the grinding | polishing tool is a pneumatic inlet for tightening the collet chuck 26, and B port 22b is a pneumatic inlet for loosening the collet chuck 26. As shown in FIG. Injecting air into the A port 22a causes the air cylinder 22 to retreat backward. At this time, the external collet chuck 28 is in a state of entering the internal collet chuck 26. Due to the backward of the air cylinder 22, the nut 27 may tighten the internal collet chuck 26 to fix the external collet chuck 28. If the rotary unit is rotated by applying air pressure to the spindle 24, the nut 27 is fixed to the air cylinder 22 through the bearing, so that the rotational force can be transmitted to the collet chuck 28.

다음으로, B 포트(22b)에 공압을 주입하면 에어실린더(22)가 전진을 하게 되다. 이때 외부의 콜렛 척(28)을 고정시키고 있는 조여있던 내부의 콜렛 척(26)이 에어실린더(22)의 전진과 더불어 너트(27)와 같이 전진하므로 내부의 콜렛 척(26)이 풀리고 외부의 콜렛 척(28)이 이탈된다.Next, when pneumatic pressure is injected into the B port 22b, the air cylinder 22 advances. At this time, the internal collet chuck 26 fixing the external collet chuck 28 moves forward like the nut 27 together with the advance of the air cylinder 22, so that the internal collet chuck 26 is released and the external The collet chuck 28 is disengaged.

한편, 본 자동비트교환기(20)의 본체인 스핀들(24)은 콜렛 척(26)(28) 부분이 회전을 하기 때문에 솔레노이드 방식이나 기아 방식을 사용해서는 비트의 핸들링이 곤란하다.On the other hand, since the spindle 24, which is the main body of the automatic bit changer 20, rotates the collet chucks 26 and 28 portions, it is difficult to handle the bits using a solenoid method or a starvation method.

또, 본 발명에 따르면 소정의 신호에 따라 정해진 각도씩 회전하는 비트회전기(30)가 상기 자동비트교환기(20)에 투입하기 위한 복수의 공구를 수용한다. 도 3에서 상기 비트회전기(30)는 비트의 맞물림이 가능하도록 원주상에 균일한 간격으로 복수의 장착홈(30a)을 구비하고, 스테핑 모터를 개재하여 균일 각도로 회전 가능하게 장착된다. 본 발명의 실시예에서는 12개의 비트를 자동으로 교환이 가능하도록 균등 간격으로 12개의 장착홈(30a)을 형성한 비트회전기(30)를 제작한다. 스테핑모터는 6축 다관절 로봇인 IRB-2000과 연동하여 자동비트교환기(20)에서 원하는 비트를 선택하도록 정확히 12등분되는 각도로 회전하는 방식을 택한다.In addition, according to the present invention, the bit rotator 30 rotating by a predetermined angle in accordance with a predetermined signal accommodates a plurality of tools for feeding into the automatic bit changer 20. In FIG. 3, the bit rotator 30 includes a plurality of mounting grooves 30a at uniform intervals on the circumference to enable bit engagement, and is rotatably mounted at a uniform angle via a stepping motor. In the embodiment of the present invention to manufacture a bit rotator 30 formed with twelve mounting grooves (30a) at equal intervals so that 12 bits can be automatically replaced. The stepping motor selects a method of rotating at an angle that is exactly 12 equals to select a desired bit in the automatic bit changer 20 in conjunction with the IRB-2000, which is a 6-axis articulated robot.

또, 본 발명에 따르면 상기 자동비트교환기(20)에 공압을 제공하여 비트를 전후진시키도록 공압발생기(40)가 유로전환밸브(44)를 개재하여 연결된다. 공압발생기(40)는 별도의 장치 대신 현장의 공압라인을 사용할 수도 있다. 유로전환밸브(44)는 5/2 way 솔레노이드 밸브를 사용한다.In addition, according to the present invention, the pneumatic generator 40 is connected through the flow path switching valve 44 to provide the pneumatic pressure to the automatic bit changer 20 to advance the bit back and forth. Pneumatic generator 40 may use a pneumatic line on site instead of a separate device. The flow path switching valve 44 uses a 5/2 way solenoid valve.

이때 상기 공압발생기(40)는 자동비트교환기(20)에 충격력이 발생하는 것을 방지하도록 유로전환밸브(44)의 상류측에 비례압력밸브(42)를 더 구비한다. 외부 콜렛 척(28)이 내부 콜렛 척(26)에 들어가기 위한 유효 이동거리는 불과 6㎜밖에 되지 않기 점을 감안한다면, 갑작스럽게 공압이 주입되면 비트회전기(30)에 장착되어 있는 콜렛 척(28)을 정확히 잡아내지 못할 우려가 있다. 이에 따라 에어실린더(22)와 스핀들(24)에 충격을 주게 되어 위치제어의 정확성이 저하되는 것을 방지한다. 초기 공압의 주입 시 비례압력밸브(42)를 통해 저압의 공압을 주입하고 조금씩 고압으로 높여 주여 에어실린더(22)의 원활한 전후진을 도모한다.At this time, the pneumatic generator 40 is further provided with a proportional pressure valve 42 upstream of the flow path switching valve 44 to prevent the impact force generated in the automatic bit changer (20). Considering that the effective travel distance for the outer collet chuck 28 to enter the inner collet chuck 26 is only 6 mm, the collet chuck 28 mounted to the bit rotator 30 when the pneumatic pressure is suddenly injected. There is a fear that you can not catch exactly. As a result, the air cylinder 22 and the spindle 24 are impacted to prevent the accuracy of the position control from being lowered. When the initial air pressure is injected, a low pressure air pressure is injected through the proportional pressure valve 42 and gradually increased to a high pressure to smoothly move forward and backward of the air cylinder 22.

또, 본 발명에 따르면 상기 로봇 컨트롤러(12)의 동작에 따라 상기 자동비트교환기(20), 비트회전기(30), 공압발생기(40)의 제어출력을 각각 발생하여 비트의 회전에 의한 연마작업을 수행하거나 비트의 전후진에 의한 교환을 수행하는 제어기(50)가 적용된다. 제어기(50)는 인터페이스용 제어 키트(예컨대 80C196 ONE CHIP MICRO-PROCESSOR)를 이용하여 메인 PC(14)를 비롯한 비트회전기(30), 비례압력밸브(42), 유로전환밸브(44) 등의 주변기기와 연결된다. 메인 PC(14) 상의 제어알고리즘에 의해 스핀들(24)의 후단에 부착되는 에어실린더(22)가 비례압력밸브(42)를 통한 유량제어로 전후진되고 이 과정에서 자동비트교환기(20)가 비트회전기(30) 상의 비트를 선택하여 교체하는 동작이 수행된다.Further, according to the present invention, the control outputs of the automatic bit changer 20, the bit rotator 30, and the pneumatic generator 40 are respectively generated in accordance with the operation of the robot controller 12 to perform polishing operations by rotating the bit. A controller 50 is applied which performs or exchanges by forward and backward of the bits. The controller 50 uses a control kit for the interface (for example, 80C196 ONE CHIP MICRO-PROCESSOR) and peripheral devices such as the main PC 14, the bit rotor 30, the proportional pressure valve 42, the flow path switching valve 44, and the like. Connected with The air cylinder 22 attached to the rear end of the spindle 24 by the control algorithm on the main PC 14 is advanced back and forth by the flow control through the proportional pressure valve 42 and in this process the automatic bit changer 20 An operation of selecting and replacing a bit on the rotor 30 is performed.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 작동을 설명한다.1 to 5, the operation according to the present invention will be described.

우선, 에어실린더(22)는 외경 Ø16을 사용하고 공급 공압은 5㎩로 한다. 제어기(50)는 바이폴라 구동 전용칩인 L297과 L298을 사용하고 최소 구동신호는 HSO.0과 HSO.1의 두 신호선을 사용한다. 다이오드를 사용하여 스위칭 소자 보호회로 기능과 구동력 향상을 도모하고, 전용칩을 사용하여 12V 0.8A정도의 스텝모터를 구동한다. 이에 따라 5/2way 솔레노이드 밸브인 유로전환밸브(44)에 전기적인 신호(DC 24V)를 주어 공압을 흐름을 제어한다.First, the air cylinder 22 uses the outer diameter Ø 16 and the supply air pressure is 5 kPa. The controller 50 uses the bipolar driving chips L297 and L298, and the minimum driving signal uses two signal lines, HSO.0 and HSO.1. The diode is used to improve the switching element protection circuit function and drive power, and a dedicated chip is used to drive a stepper motor of about 12V 0.8A. Accordingly, an electric signal (DC 24V) is provided to the flow path switching valve 44 that is a 5 / 2-way solenoid valve to control the flow of pneumatic pressure.

로봇 컨트롤러(12)에 내장된 출력단자는 총 16개로 하며, 이중 8개를 제어기(50)와 연결하여 사용한다. 하나의 출력단자에서 1, 0의 두 개의 신호를 내보내기 때문에 총 8개를 조합하여 사용하면 모두 {2}^{8}=256개의 경우의 수를 내보낼 수 있다.The total number of output terminals built in the robot controller 12 is 16, and eight of them are connected to the controller 50 and used. Since two outputs, 1 and 0, are output from one output terminal, a total of eight combinations can produce {2} ^ {8} = 256 cases.

메인 PC(14)에는 금형을 연마하기 위한 데이터 외에 자동비트교환기(20)가 콜렛 척(28)을 핸들링하는 경로의 프로그램을 로딩한다. 이에 따라 로봇(10)이 연마 작업을 수행하던 중 메인 PC(14)에서 비트의 교체를 명령하면 로봇 컨트롤러(12)의 출력단자에서 신호를 제어기(50)로 전송하게 된다. 이때 제어기(50)는 각각의 경우의 수에 대응하는 명령어를 수행하여 자동비트교환기(20)와 비트회전기(30)를 제어하게 된다.In addition to the data for grinding the mold, the main PC 14 loads a program of a path through which the automatic bit changer 20 handles the collet chuck 28. Accordingly, when the robot 10 commands a bit replacement from the main PC 14 while performing the polishing operation, the robot 10 transmits a signal to the controller 50 at an output terminal of the robot controller 12. At this time, the controller 50 controls the automatic bit changer 20 and the bit rotator 30 by executing a command corresponding to the number of each case.

비트가 결합되어 있는 콜렛 척(28)을 고정시키고 제어 신호에 따라 비트회전기(30)의 스텝모터에 출력하여 회전판을 회전시켜 원하는 비트를 교체 위치에 정렬시키면, 로봇(10)의 자동비트교환기(20)가 해당 위치로 이동한다. 제어기(50)의 신호에 의하여 비트회전기(30)가 원하는 비트를 교체 위치에 놓으면 다음과 같은 경로로 자동비트교환기(20)가 핸들링을 한다. 즉, 도 5처럼 로봇(10)에 부착된 자동비트교환기(20)가 ①의 위치로 이동 후 ②로 이동하여 비트를 핸들링을 하고 다시 ①의 위치로 이동 후 연마 작업을 한다. 비트를 교체하려 할 때 위의 반복적인 작업을 수행하며 사용을 마친 비트는 비트회전기(30)에서 빈곳에 장착한다.Fixing the collet chuck 28 is coupled to the bit and output to the step motor of the bit rotor 30 according to the control signal to rotate the rotating plate to align the desired bit in the replacement position, the automatic bit changer of the robot 10 ( 20) moves to that position. When the bit rotor 30 sets the desired bit in the replacement position by the signal of the controller 50, the automatic bit changer 20 handles the following path. That is, as shown in FIG. 5, the automatic bit changer 20 attached to the robot 10 moves to the position of ① and then moves to ② to handle the bit, and then moves to the position of ① to perform polishing work. When the bit is to be replaced, the above-mentioned repetitive work is performed, and the used bit is mounted at an empty place in the bit rotor 30.

좀더 구체적으로, 비트회전기(30)에 신호를 보내 원하는 비트를 교체 위치에 정렬시키며, 로봇(10)은 연마작업을 일시 중지하고, 자동비트교환기(20)를 교체 위치로 이동시킨다. 다음으로 제어기(50)가 자동비트교환기(20)의 에어실린더(22)를 작동시켜 비트를 교환하고 일시 정지되었던 연마 작업을 계속 수행하게 된다.More specifically, by sending a signal to the bit rotator 30 to align the desired bit in the replacement position, the robot 10 pauses the polishing operation, and moves the automatic bit changer 20 to the replacement position. The controller 50 then operates the air cylinder 22 of the automatic bit changer 20 to exchange the bit and continue the polishing operation that was paused.

이와 같이 저가의 비트만을 자동으로 교환시키는 A.B.C.(Automatic Bit Change System)를 개발하여 저비용으로 자동화를 꾀하며 비트 교체 시간을 단축하고 작업의 효율을 극대화하며 작업의 연속성과 효율성이 향상된다.By developing A.B.C. (Automatic Bit Change System) that automatically exchanges only low-cost bits, it enables automation at low cost, reduces bit change time, maximizes work efficiency, and improves continuity and efficiency of work.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 비트를 자동으로 교환시키도록 하여 비트 교체 시간을 단축하고 작업의 효율을 극대화하는 효과가 있다.According to the above configuration and operation, the present invention has an effect of shortening the bit replacement time and maximizing the work efficiency by allowing the bits to be automatically exchanged.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.

Claims (4)

로봇 컨트롤러(12)에 의해 동작되는 다관절 로봇(10) 상에 선택된 비트(공구)를 장착하여 소정의 작업을 수행하는 장치에 있어서:In the apparatus for mounting a selected bit (tool) on the articulated robot (10) operated by the robot controller 12 to perform a predetermined task: 상기 로봇(10)의 아암 상에서 비트를 장탈착 가능하게 수용하고, 비트에 회전 및 전후진 운동을 전달하는 자동비트교환기(20);An automatic bit changer (20) for removably accommodating the bit on the arm of the robot (10) and transferring the rotation and the forward and backward motion to the bit; 상기 자동비트교환기(20)에 투입하기 위한 복수의 공구를 수용하고, 소정의 신호에 따라 정해진 각도씩 회전하는 비트회전기(30);A bit rotator (30) for receiving a plurality of tools for feeding into the automatic bit changer (20) and rotating by a predetermined angle in accordance with a predetermined signal; 상기 자동비트교환기(20)에 공압을 제공하여 비트를 전후진시키도록 유로전환밸브(44)를 개재하여 연결되는 공압발생기(40); 및A pneumatic generator (40) connected through a flow path switching valve (44) to provide pneumatic pressure to the automatic bit changer (20) to advance and reverse the bit; And 상기 로봇 컨트롤러(12)의 동작에 따라 상기 자동비트교환기(20), 비트회전기(30), 공압발생기(40)의 제어출력을 각각 발생하여 비트의 회전에 의한 연마작업을 수행하거나 비트의 전후진에 의한 교환을 수행하는 제어기(50)를 포함하여 이루어지며,According to the operation of the robot controller 12, the control outputs of the automatic bit changer 20, the bit rotator 30, and the pneumatic generator 40 are respectively generated to perform polishing operations by rotating the bit or to advance and / or forward the bit. It comprises a controller 50 to perform the exchange by, 여기에서,From here, 상기 자동비트교환기(20)는 에어실린더(22)와, 상기 에어실린더(22) 상에 회전 및 전후진운동 가능하게 장착되는 스핀들(24)과, 상기 스핀들(24)의 선단에 장착되어 비트의 물림과 해제를 수행하는 콜렛 척(26)(28)을 구비하는 것을 특징으로 하는 금형연마 로봇의 자동비트교환 기구.The automatic bit changer (20) is an air cylinder (22), a spindle (24) mounted on the air cylinder (22) in such a way as to rotate and move forward and backward, and mounted at the tip of the spindle (24) to An automatic bit change mechanism for a mold polishing robot, comprising: a collet chuck (26) (28) for biting and releasing. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비트회전기(30)는 비트의 맞물림이 가능하도록 원주상에 균일한 간격으로 복수의 장착홈(30a)을 구비하고, 스테핑 모터를 개재하여 균일 각도로 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 금형연마 로봇의 자동비트교환 기구.The bit rotator 30 is provided with a plurality of mounting grooves (30a) at a uniform interval on the circumference so that the bit can be engaged, the mold polishing, characterized in that rotatably mounted at a uniform angle via a stepping motor. Robot automatic bit change mechanism. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공압발생기(40)는 자동비트교환기(20)에 충격력이 발생하는 것을 방지하도록 유로전환밸브(44)의 상류측에 비례압력밸브(42)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 금형연마 로봇의 자동비트교환 기구.The pneumatic generator 40 is automatically provided with a proportional pressure valve 42 upstream of the flow path switching valve 44 to prevent the impact force generated in the automatic bit changer 20, automatic Bit exchange mechanism.
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