KR100457311B1

KR100457311B1 - 부품 이송용 로봇장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100457311B1
Application number: KR10-2002-0036031A
Authority: KR
Inventors: 조규덕
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-11-16
Also published as: KR20040000984A

Abstract

다관절 로봇의 아암 선단에 구성되는 클램핑 장치 내에 높이 검출수단을 추가하여 파레트 상의 부품의 높이 공차를 보상하여 클램핑 및 언클램핑 작업이 정지점에서 이루어지도록 하는 부품 이송용 로봇장치 및 그 제어방법을 제공할 목적으로,

상기 클램핑 장치는 상기 로봇 아암의 선단에 연결 브라켓을 통하여 장착되어 공압에 의해 전후진 작동하는 작동 실린더와; 상기 작동 실린더에 공압을 공급하기 위한 공압관로 상의 일측에 장착되어 제어신호에 따라 공압의 공급을 단속하는 솔레노이드 밸브와; 상기 작동 실린더의 전후진 작동에 따라 힌지점을 기준으로 회전 작동하는 회전캠과; 상기 회전캠의 회전작동에 따라 내외측으로 슬라이딩되면서 부품을 클램핑 및 언클램핑하는 클램핑 척(CHUCK)을 포함하며,

상기 연결 브라켓의 일측방에 장착되어 부품의 영상신호를 제어기로 출력하는 카메라와; 상기 연결 브라켓의 타측방에 장착되어 상기 부품의 상단면에 접촉하면서, 부품의 높이신호를 제어기로 출력하는 높이 검출수단과; 상기 로봇의 작동을 제어하는 로봇 컨트롤러와; 상기 카메라와 높이 검출수단으로부터 수신한 영상신호 및 높이신호를 각각 부품의 평면좌표값(X,Y)과 높이좌표값(Z)으로 연산하며, 상기 로봇 컨트롤러에 입력하는 제어기를 포함하여 이루어지는 부품 이송용 로봇장치와 그 제어방법을 제공한다.

Description

부품 이송용 로봇장치 및 그 제어방법{A ROBOT SYSTEM FOR DE-PALLETIZING OF WORK AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 부품 이송용 로봇장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다관절 로봇의 아암 선단에 클램핑 장치를 구성하여 파레트 상의 부품을 취출하여 작업라인으로 투입하기 위한 부품 이송용 로봇장치와 이를 제어하기 위한 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 메이커에서 특히, 차체 조립 및 의장공정 등에서는 차체를 이루는 여러 종류의 패널 및 부품을 이송 또는 용접하기 위하여 다종의 다관절로봇을 적용하여 공장 자동화의 추세에 대응하고 있다.

이러한 다관절 로봇은 크게 이송용 로봇과 용접용 로봇으로 대별되며, 용접용 로봇인 경우에는, 그 로봇의 아암 선단에 용접을 위한 레이저 용접장치 또는 스폿 용접장치 등이 장착되고, 이송용 로봇인 경우에는 로봇의 아암의 선단에 패널 또는 부품을 클램핑하기 위한 클램핑 장치가 장착되어 이루어진다.

그러나 종래의 이러한 용접 및 이송용 로봇은 용접 또는 부품 취출을 위한 위치 선정을 비젼 카메라를 이용한 2차원 좌표값을 이용함에 따라 높이 공차를 보상할 수 없어 용접위치 또는 부품 취출위치 등의 오판정에 의한 작업으로, 특히, 이송용 로봇인 경우에는 부품의 클램핑 및 언클램핑 작업이 정지점에서 이탈하여 작업이 불가능하게 되는 등의 문제점과 함께, 장비의 신뢰성이 떨어졌다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다관절 로봇의 아암 선단에 구성되는 클램핑 장치 내에 높이 검출수단을 추가하여 파레트 상의 부품의 높이 공차를 보상하여 클램핑 및 언클램핑 작업이 정지점에서 이루어지도록 하는 부품 이송용 로봇장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 부품 이송용 로봇장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 부품 이송용 클램핑 장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 부품 이송용 로봇장치의 제어를 위한 구성요소의 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 부품 이송용 로봇장치의 제어방법에 따른 흐름도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 부품 이송용 로봇장치는

다관절 로봇의 아암 선단에 패널 또는 부품을 클램핑하기 위한 클램핑 장치가 장착되는 부품 이송용 로봇장치에서,

상기 연결 브라켓의 일측방에 장착되어 부품의 영상신호를 제어기로 출력하는 카메라와; 상기 연결 브라켓의 타측방에 장착되어 상기 부품의 상단면에 접촉하면서, 부품의 높이신호를 제어기로 출력하는 높이 검출수단과; 상기 로봇의 작동을 제어하는 로봇 컨트롤러와; 상기 카메라와 높이 검출수단으로부터 수신한 영상신호 및 높이신호를 각각 부품의 평면좌표값(X,Y)과 높이좌표값(Z)으로 연산하며, 상기 로봇 컨트롤러에 입력하는 제어기를 포함하여 이루어지며,

상기 높이 검출수단은 상기 연결 브라켓의 타측방에 장착되는 슬라이드 하우징과; 상기 슬라이드 하우징에 설치되어 슬라이딩 작동하는 슬라이드 샤프트와; 상기 슬라이드 샤프트의 하단에 장착되어 상기 부품의 상단면에 직접 접촉하는 접촉패드와; 상기 슬라이드 샤프트의 상단에 장착되는 감지블록과; 상기 접촉패드와 슬라이드 하우징 사이에서 상기 슬라이드 샤프트에 끼워져 슬라이드 샤프트에 복원력을 제공하는 리턴스프링과; 상기 슬라이드 샤프트의 상단 감지블록에 대응하여 하부와 상부에 각각 로봇 아암의 선단 일측과 브라켓을 통하여 장착되며, 상기 감지블록을 감지하여 그 신호를 출력하는 제1 및 제2높이 검출센서로 이루어지는 것을특징으로 한다.

그리고 상기 부품 이송용 로봇장치를 제어하기 위한 그 제어방법은

로봇제어를 통하여 로봇을 정위치에 정렬하는 제1단계와; 상기 로봇 정렬에 이어, 공정제어반으로부터 파레트의 위치정보를 수신하는 제2단계와; 카메라로부터 비젼 측정 정보인 파레트 상의 부품의 영상신호를 수신하고, 이를 초기 설정치와 비교 분석하여 X.Y좌표인 평면좌표값을 산출하는 제3단계와; 상기 평면좌표값 신호를 로봇 컨트롤러에 전송하는 제4단계와; 상기 제4단계에 이어, 클램핑 장치의 작동 실린더에 공급되는 공압을 단속하는 솔레노이드 밸브의 오프(OFF) 상태를 확인하는 제5단계와; 상기 로봇 컨트롤러에 의하여 클램핑 장치를 대상물인 부품에 대하여 하강 작동시키도록 로봇제어를 수행하는 제6단계와; 상기 제6단계의 제어상태에서, 높이 검출수단의 제1높이 검출센서로부터 감지신호가 있는가를 판단하여 상기 제1높이 검출센서로부터 감지신호가 있을 때까지 로봇제어를 통한 하강작동을 수행하는 제7단계와; 상기 제7단계에서, 상기 제1높이 검출센서로부터 감지신호가 있는 경우, 로봇 컨트롤러에 기설정된 높이 증분치를 적용하여 로봇의 작동을 제어하는 제8단계와; 상기 제8단계에 이어, 계속해서, 상기 높이 검출수단의 제2높이 검출센서로부터 감지신호가 있는가를 판단하여 상기 제2높이 검출센서로부터 감지신호가 있을 때까지 로봇제어를 통한 하강작동을 수행하는 제9단계와; 상기 제9단계에서, 상기 제2높이 검출센서로부터 감지신호가 있는 경우, 로봇 컨트롤러에 기설정된 높이 증분치를 다시 적용하여 로봇의 하강작동을 제어한 후, 상기 클램핑 장치의 작동 실린더에 공급되는 공압을 단속하는 솔레노이드 밸브를 온(ON) 제어하여 대상물을 클램핑 작동시키는 제10단계와; 상기 제10단계에 이어, 로봇 컨트롤러의 로봇 제어를 통하여 상기 대상물을 후공정으로 이동시킨 후, 다시 상기 클램핑 장치의 작동 실린더에 공급되는 공압을 단속하는 솔레노이드 밸브를 오프(OFF) 제어하여 대상물을 언클램핑 작동시킴으로서, 해당 공정에 투입하는 제11단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 부품 이송용 로봇장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 부품 이송용 클램핑 장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 부품 이송용 로봇장치의 제어를 위한 구성요소의 블록도로서, 본 발명의 부품 이송용 로봇장치는 다관절 로봇(1)의 아암(3) 선단에 파레트(20)상의 패널 또는 부품(10)을 클램핑하기 위한 클램핑 장치(5)가 장착된다.

상기 클램핑 장치(5)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 로봇 아암(3)의 선단에 연결 브라켓(7)을 통하여 작동 실린더(9)가 장착되며, 공압에 의해 전후진 작동하게 된다.

그리고 상기 작동 실린더(9)에 공압을 공급하기 위한 공압관로(11) 상의 일측에는 제어신호에 따라 공압의 공급을 단속하는 솔레노이드 밸브(13)가 장착되면, 상기 작동 실린더(9)의 작동로드(15)가 전후진 작동함에 따라 힌지점을 기준으로 회전 작동하는 회전캠(17)이 상기 작동로드(15)의 양측에서 상기 연결 브라켓(7)에 힌지 체결된다.

또한, 상기 연결 브라켓(7)의 하부에는 상기 회전캠(17)의 회전작동에 따라 내외측으로 슬라이딩되면서 부품(10)을 클램핑 및 언클램핑하는 클램핑 척 (19;CHUCK)이 각각의 회전캠(17)에 대응하여 슬라이딩 블록(21)에 의해 장착된다.

그리고 상기 연결 브라켓(7)의 일측방에는 부품(10)의 영상을 촬영하여 그 영상신호를 제어기(30)에 출력하는 카메라(23)가 장착되며, 상기 연결 브라켓(7)의 타측방에는 대상물인 부품(10)의 상단면에 접촉하면서, 부품의 높이신호를 제어기(30)로 출력하는 높이 검출수단(40)이 구성된다.

여기서 상기 높이 검출수단(40)의 구체적인 구성은 상기 연결 브라켓(7)의 타측방에 장착되는 보조 브라켓(25)을 통하여 슬라이드 하우징(27)이 장착되고, 상기 슬라이드 하우징(27)에는 슬라이드 샤프트(29)가 슬라이딩 작동하도록 설치된다.

또한, 상기 슬라이드 샤프트(29)의 하단에는 상기 부품(10)의 상단면에 직접 접촉하는 접촉패드(31)가 장착되고, 상기 슬라이드 샤프트(29)의 상단에는 감지블록(33)이 장착된다.

상기 접촉패드(31)와 슬라이드 하우징(27) 사이에서는 상기 슬라이드 샤프트 (29)에 끼워져 슬라이드 샤프트(29)에 복원력을 제공하는 리턴스프링(35)이 구비되며, 상기 슬라이드 샤프트(29)의 상단 감지블록(33)에 대응하여 하부와 상부에 각각 로봇 아암(3)의 선단 일측과 브라켓(37)을 통하여 제1 및 제2높이 검출센서(39,41)가 장착되며, 각각의 제1, 제2높이 검출센서(39,41)는 상기 감지블록(33)을 감지하여 그 신호를 제어기(30)로 출력한다.

그리고 상기 로봇의 작동을 제어하는 로봇 컨트롤러(50)가 구비되며, 상기 제어기(30)는 카메라(23)와 높이 검출수단(40)으로부터 수신한 영상신호 및 높이신호를 각각 부품의 평면좌표값(X,Y)과 높이좌표값(Z)으로 연산하며, 상기 로봇 컨트롤러(50)에 입력하게 된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 부품 이송용 로봇장치를 제어하기 위한 제어방법을, 도 4를 통하여 설명하면, 먼저, 로봇제어를 통하여 로봇(1)을 정위치에 정렬한다.(S10)

상기 로봇 정렬에 이어, 상기 제어기(30)는 공정제어반(60)으로부터 파레트 (20)의 위치정보를 수신하며(S20), 이어서 상기 제어기(30)는 카메라(23)로부터 비젼 측정 정보인 파레트 상의 부품의 영상신호를 수신하고, 이를 초기 설정치와 비교 분석하여 X.Y좌표인 평면좌표값을 산출하게 된다.(S30)

그 다음, 상기 제어기(30)는 상기 평면좌표값 신호를 로봇 컨트롤러(50)에 전송하고(S40), 상기 단계(S40)에 이어, 상기 제어기(30)는 상기 클램핑 장치(5)의 작동 실린더(9)에 공급되는 공압을 단속하는 솔레노이드 밸브(13)의 오프(OFF) 상태를 확인한다.(S50)

이와 같은 상태에서, 상기 로봇 컨트롤러(50)는 로봇(1)의 작동을 제어하여 클램핑 장치(5)를 대상물인 부품(10)에 대하여 하강 작동시키게 되며(S60), 상기 단계(S60)의 제어상태에서, 상기 제어기(30)는 높이 검출수단(40)의 제1높이 검출센서(39)로부터 감지신호가 있는가를 판단하여 상기 제1높이 검출센서(39)로부터 감지신호가 있을 때까지 로봇제어를 통한 하강작동을 수행한다.(S70)

상기 단계(S70)에서, 상기 제어기(30)는 제1높이 검출센서(39)로부터 감지신호가 있는 경우, 상기 로봇 컨트롤러(50)에 기설정된 높이 증분치(2mm)만큼 로봇 (1)의 작동을 더 하강 제어하게 된다.(S80)

상기 단계(S80)에 이어, 계속해서, 상기 제어기(30)는 상기 높이 검출수단 (40)의 제2높이 검출센서(41)로부터 감지신호가 있는가를 판단하여 상기 제2높이 검출센서(41)로부터 감지신호가 있을 때까지 로봇제어를 통한 하강작동을 수행하며(S90), 상기 단계(S90)에서, 상기 제2높이 검출센서(41)로부터 감지신호가 있는 경우, 상기 제어기(30)는 로봇 컨트롤러(50)에 기설정된 높이 증분치(2mm)를 다시 적용하여 로봇(1)의 하강작동을 상기 증분치만큼 더 하강 제어한 후, 상기 클램핑 장치(5)의 작동 실린더(9)에 공급되는 공압을 단속하는 솔레노이드 밸브(13)를 온(ON) 제어하여 대상물인 부품(10)을 클램핑 작동시키게 된다(S100).

상기 단계(S100)에 이어, 상기 로봇 컨트롤러(50)는 로봇(1)을 제어하여 상기 대상물인 부품(10)을 후공정으로 이동시킨 후, 다시 상기 제어기(30)는 클램핑 장치(5)의 작동 실린더(9)에 공급되는 공압을 단속하는 솔레노이드 밸브(13)를 오프(OFF) 제어하여 대상물인 부품(10)을 언클램핑 작동시킴으로서, 해당 공정에 투입하도록 제어하는 것이다(S110).

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 부품 이송용 로봇장치 및 그 제어방법에 의하면, 다관절 로봇의 아암 선단에 구성되는 클램핑 장치 내에 높이 검출수단을 추가하여 파레트 상의 부품의 높이 공차를 기설정된 증분치만큼 보상하여 로봇을제어함으로서 클램핑 및 언클램핑 작업이 정지점에서 이루어지도록 하며, 동시에 2차원적인 위치정보를 보완하여 높이정보를 추가함에 따른 로봇 제어의 정확성을 확보할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

다관절 로봇의 아암 선단에 패널 또는 부품을 클램핑하기 위한 클램핑 장치가 장착되는 부품 이송용 로봇장치에 있어서,

상기 클램핑 장치는 상기 로봇 아암의 선단에 연결 브라켓을 통하여 장착되어 공압에 의해 전후진 작동하는 작동 실린더와;

상기 작동 실린더에 공압을 공급하기 위한 공압관로 상의 일측에 장착되어 제어신호에 따라 공압의 공급을 단속하는 솔레노이드 밸브와;

상기 작동 실린더의 전후진 작동에 따라 힌지점을 기준으로 회전 작동하는 회전캠과;

상기 회전캠의 회전작동에 따라 내외측으로 슬라이딩되면서 부품을 클램핑 및 언클램핑하는 클램핑 척(CHUCK)을 포함하며,

상기 연결 브라켓의 일측방에 장착되어 부품의 영상신호를 제어기로 출력하는 카메라와;

상기 연결 브라켓의 타측방에 장착되어 상기 부품의 상단면에 접촉하면서, 부품의 높이신호를 제어기로 출력하는 높이 검출수단과;

상기 로봇의 작동을 제어하는 로봇 컨트롤러와;

상기 카메라와 높이 검출수단으로부터 수신한 영상신호 및 높이신호를 각각 부품의 평면좌표값(X,Y)과 높이좌표값(Z)으로 연산하며, 상기 로봇 컨트롤러에 입력하는 제어기와;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부품 이송용 로봇장치.
청구항 1에 있어서, 상기 높이 검출수단은

상기 연결 브라켓의 타측방에 장착되는 슬라이드 하우징과;

상기 슬라이드 하우징에 설치되어 슬라이딩 작동하는 슬라이드 샤프트와;

상기 슬라이드 샤프트의 하단에 장착되어 상기 부품의 상단면에 직접 접촉하는 접촉패드와;

상기 슬라이드 샤프트의 상단에 장착되는 감지블록과;

상기 접촉패드와 슬라이드 하우징 사이에서 상기 슬라이드 샤프트에 끼워져 슬라이드 샤프트에 복원력을 제공하는 리턴스프링과;

상기 슬라이드 샤프트의 상단 감지블록에 대응하여 하부와 상부에 각각 로봇 아암의 선단 일측과 브라켓을 통하여 장착되며, 상기 감지블록을 감지하여 그 신호를 출력하는 제1 및 제2높이 검출센서와;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부품 이송용 로봇장치.
로봇제어를 통하여 로봇을 정위치에 정렬하는 제1단계와;

상기 로봇 정렬에 이어, 공정제어반으로부터 파레트의 위치정보를 수신하는 제2단계와;

카메라로부터 비젼 측정 정보인 파레트 상의 부품의 영상신호를 수신하고, 이를 초기 설정치와 비교 분석하여 X.Y좌표인 평면좌표값을 산출하는 제3단계와;

상기 평면좌표값 신호를 로봇 컨트롤러에 전송하는 제4단계와;

상기 제4단계에 이어, 클램핑 장치의 작동 실린더에 공급되는 공압을 단속하는 솔레노이드 밸브의 오프(OFF) 상태를 확인하는 제5단계와;

상기 로봇 컨트롤러에 의하여 클램핑 장치를 대상물인 부품에 대하여 하강 작동시키도록 로봇제어를 수행하는 제6단계와;

상기 제6단계의 제어상태에서, 높이 검출수단의 제1높이 검출센서로부터 감지신호가 있는가를 판단하여 상기 제1높이 검출센서로부터 감지신호가 있을 때까지 로봇제어를 통한 하강작동을 수행하는 제7단계와;

상기 제7단계에서, 상기 제1높이 검출센서로부터 감지신호가 있는 경우, 로봇 컨트롤러에 기설정된 높이 증분치를 적용하여 로봇의 작동을 제어하는 제8단계와;

상기 제8단계에 이어, 계속해서, 상기 높이 검출수단의 제2높이 검출센서로부터 감지신호가 있는가를 판단하여 상기 제2높이 검출센서로부터 감지신호가 있을 때까지 로봇제어를 통한 하강작동을 수행하는 제9단계와;

상기 제9단계에서, 상기 제2높이 검출센서로부터 감지신호가 있는 경우, 로봇 컨트롤러에 기설정된 높이 증분치를 다시 적용하여 로봇의 하강작동을 제어한 후, 상기 클램핑 장치의 작동 실린더에 공급되는 공압을 단속하는 솔레노이드 밸브를 온(ON) 제어하여 대상물을 클램핑 작동시키는 제10단계와;

상기 제10단계에 이어, 로봇 컨트롤러의 로봇 제어를 통하여 상기 대상물을 후공정으로 이동시킨 후, 다시 상기 클램핑 장치의 작동 실린더에 공급되는 공압을단속하는 솔레노이드 밸브를 오프(OFF) 제어하여 대상물을 언클램핑 작동시킴으로서, 해당 공정에 투입하는 제11단계와;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 이송용 로봇장치의 제어방법.