KR100714904B1 - Robot structure and painting system for small objects - Google Patents

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KR100714904B1
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곽문규
배병찬
이명일
정문산
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곽문규
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Abstract

본 발명은 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰 케이스와 같은 소형 물체를 도장(Paint)하는데 사용되는 소형물체 도장용 로봇시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a robot, and more particularly to a robot system for painting small objects used to paint small objects such as mobile phone cases.

본 발명은 구조가 간단하고, 작동이 확실하며, 단시간 내에 많은 물량의 도장을 하기 위하여 최적화된 형상과 구동 시스템으로 구성되어 있다.The present invention is simple in structure, reliable in operation, and is composed of an optimized shape and a drive system for coating a large amount of water in a short time.

본 발명은 수평이송 구동부가 있는 수평이송대, 칼럼, 암, 페인트 분사헤드, 암의 상하방향 회전운동을 일으키는 암 구동부, 분사헤드의 상하방향 회전운동을 일으키는 분사헤드 구동부, 그리고 제어시스템으로 구성된다.The present invention consists of a horizontal feeder with a horizontal feed drive, a column, an arm, a paint spray head, an arm drive for generating a vertical rotation of the arm, a spray head drive for generating a vertical rotation of the spray head, and a control system. .

본 발명인 도장로봇은 대량생산되는 소형 고급제품의 고품질 도장에 적합하게 소형이면서 구조가 간단하고, 운용이 용이하다. 따라서 본 발명은 좁은 공간에 설치할 수 있고, 컴퓨터 프로그램에 의하여 자동으로 도장작업이 이루어지므로 도장의 품질이 균일하고 우수하며, 대량생산에 적합하다.The present inventors robot is small in size, simple in structure, and easy to operate, suitable for high-quality painting of mass-produced small luxury products. Therefore, the present invention can be installed in a narrow space, the painting work is automatically performed by a computer program, the quality of the coating is uniform and excellent, and is suitable for mass production.

도장, 로봇, 제어시스템, 소형물체 도장, Painting, robot, control system, painting of small objects,

Description

소형물체의 도장을 위한 도장로봇 구조체 및 도장 시스템{Robot Structure and Painting System for Small Objects}Robot Structure and Painting System for Painting Small Objects

도 1은 도장로봇 구조체의 3차원 형상이다.1 is a three-dimensional shape of the painting robot structure.

도 2는 도장로봇 구조체의 정투상 도면이다.2 is an orthogonal view of the painting robot structure.

도 3은 암 구동부와 분사헤드 구동부의 중요부위 도면이다.3 is a view of important parts of the arm drive unit and the injection head drive unit.

도 4는 수평이송 구동부의 중요부위 도면이다.4 is a view illustrating important parts of the horizontal feed drive unit.

도 5는 도장로봇의 작업범위이다.5 is a working range of the painting robot.

도 6은 도장로봇의 제어 순서도이다.6 is a control flowchart of the painting robot.

도 7은 제어 시스템의 구성도이다.7 is a configuration diagram of the control system.

※ 주요 구성품 번호※ Main Component Number

100 : 이송대, 200 : 칼럼, 300 : 암, 400 : 분사헤드100: transfer table, 200: column, 300: arm, 400: injection head

110 : 구동모터, 130 : 스러스트 베어링, 140 : 볼스크루, 150 : 베어링110: drive motor, 130: thrust bearing, 140: ball screw, 150: bearing

210 : 하부구조, 220 : 칼럼 몸체, 230 : 상부구조210: substructure, 220: column body, 230: superstructure

310 : 암, 360 : 분사헤드 구동부, 370 : 암구동부310: arm, 360: injection head driving unit, 370: arm driving unit

본 발명은 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰 케이스와 같은 소형 물체를 도장(Paint)하는데 사용되는 소형물체 도장용 로봇시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a robot, and more particularly to a robot system for painting small objects used to paint small objects such as mobile phone cases.

지금까지 개발된 도장용 로봇은 특정한 형태의 한 가지 물체만 도장을 할 수 있는고, 다양한 형태의 여러 종류의 소형 물체를 지능적으로 도장할 수 있는 도장로봇 시스템은 개발되어 있지 않은 상태이다. 그리고, 자동차나 선박과 같은 대형 구조물에 대해서는 이미 개발된 도장 로봇 시스템이 있으나, 이러한 도장 시스템들은 핸드폰과 같은 소형 구조물의 도장에는 적합하지 못하다.The painting robot developed so far can paint only one object of a specific type, and there is no coating robot system capable of intelligently painting various types of small objects. In addition, there are already developed coating robot systems for large structures such as automobiles and ships, but these coating systems are not suitable for painting small structures such as mobile phones.

지금까지는 핸드폰과 같은 소형 물체의 도장(塗裝)은 도장 부스 내에 여러 개의 도료분사노즐을 배치하고, 이들의 각도와 위치를 잘 조정하여 피도장물이 고르게 도장이 이루어지게 하는 방식으로 하였다. 이때 분사노즐의 위치와 각도는 숙련공이 자신의 경험에 따른 느낌으로 하고 있는 실정이다. 그러다 보니 많은 시행착오를 거쳐야 하고, 도막 두께, 도장의 균일도 등 도장의 품질이 일정하지가 않아 문제가 되고 있다. Until now, the painting of small objects such as mobile phones has been made in such a way that a plurality of paint spray nozzles are placed in a painting booth and the angles and positions thereof are well adjusted so that the coating is evenly painted. At this time, the position and angle of the spray nozzle is a situation that the skilled worker feels according to his experience. As a result, a lot of trial and error is required, and the quality of the coating is not constant, such as coating thickness and coating uniformity.

상기와 같이 수작업으로 이루어지고 있는 현재의 핸드폰 케이스의 도장방법은 대량 생산에 적합하지 않은데, 이를 대체할 수 있는 자동화된 도장 로봇 시스템은 개발되어 있지 않은 상태이다. 그리고, 대형물체의 도장로봇은 아주 구조가 복잡하고, 제어 시스템이 복잡하며, 큰 설치공간을 차지하여 소형 물체의 도장에 적 용할 수가 없는 문제점이 있다.The coating method of the current mobile phone case, which is made by hand as described above, is not suitable for mass production, but an automated painting robot system that can replace it has not been developed. In addition, the painting robot of a large object is very complicated, the control system is complicated, and occupies a large installation space, there is a problem that can not be applied to the painting of small objects.

수출 주력상품으로 자리 잡은 핸드폰과 같은 소형 물체의 신속한 대량 생산을 위해서는 좀더 지능적이며 수작업보다 효율적으로 도장을 처리할 수 있는 로봇 시스템의 개발이 절실한 상황이다.For the rapid mass production of small objects such as mobile phones, which have become a major export product, there is an urgent need to develop a robot system that can process painting more intelligently and more efficiently than manual labor.

대량생산되는 소형 고급제품에 고품질의 도장을 하려면 상기한 문제점을 극복할 수 있는 도장시스템이 필요하다.In order to apply high quality paint to mass-produced small high-quality products, a coating system that can overcome the above problems is required.

이런 목적의 도장시스템은 소형이어서 설치 공간을 크게 차지하지 않아야 한다. 그리고 제품 전체에 아주 균일한 도장을 할 수 있어야 한다. 또한 자동화를 통하여 대량생산에 부응할 수 있어야 하고, 제어가 용이하고 운용이 간편하여야 한다. Coating systems for this purpose are compact and should not occupy much space. And it should be possible to apply a very uniform coating on the whole product. In addition, it must be able to respond to mass production through automation, and should be easy to control and simple to operate.

상기 요건을 만족시키기 위해서는 우선 구조가 간단하고, 작동이 확실하여야 한다. 또한 단시간 내에 많은 물량의 도장을 하기 위해서는 최적화된 형상의 로봇 구조와 구동 시스템이 필요하다. 이러한 로봇의 구동 시스템을 위해서는 적절한 소형 모터를 선택하여야 한다.In order to meet the above requirements, the structure must be simple and reliable. In addition, in order to apply a large amount of paint in a short time, an optimized shape robot structure and a driving system are required. An appropriate small motor must be selected for such a robot drive system.

그리고, 고품질 도장에 있어서는 페인트를 아주 균일하게 살포할 수 있는 제어 알고리즘이 요구된다. 이러한 알고리즘은 형상에 따른 스프레이 궤적의 최적화 문제를 해결하여 페인트가 표면에 균일하게 도장이 될 수 있도록 짜여 져야한다. 그리고, 다양한 형상에 대처하기 위해서 대상 구조물의 형상을 인식하는 알고리즘이 개발되어야 하고, 이에 따른 시스템 하드웨어의 변경을 최소화할 수 있는 방법 이 강구되어야 한다.In addition, in high quality painting, a control algorithm capable of spreading the paint evenly is required. This algorithm solves the problem of optimizing the spray trajectory according to the shape and must be squeezed so that the paint can be evenly painted on the surface. And, in order to cope with various shapes, an algorithm for recognizing the shape of the target structure should be developed, and a method for minimizing the change of system hardware should be devised.

또한, 로봇을 구동하는 전자제어 시스템의 소형화도 시스템의 내구성, 유지 보수 관리 측면에서 매우 중요하다. 이를 위하여 사용되는 구동모터에 가장 적합한 구동 시스템이 수반되어야 한다. 그리고 이 전자 제어 시스템은 여러 대의 로봇을 동시에 제어할 수 있어야 한다.In addition, the miniaturization of the electronic control system that drives the robot is also very important in terms of durability and maintenance management of the system. For this purpose, the drive system most suitable for the drive motor used must be involved. And this electronic control system must be able to control several robots at the same time.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 크게 로봇구조체, 제어 시스템, 그리고 제어 알고리즘으로 구성된다.The present invention for achieving the above object is largely composed of a robot structure, a control system, and a control algorithm.

로봇구조체는 도 2에 도시된 바와 같이, 로봇을 설치지점에 고정하고 전후이송을 가능하게 하는 수평이송대(100). 이송대 위에 수직으로 서 있는 칼럼(200), 칼럼에 관절부로 연결된 암(300) 그리고 페인트 분사헤드(400)로 구성된다.As shown in Figure 2, the robot structure is a horizontal transfer stage 100 for fixing the robot to the installation point and enables forward and backward movement. It consists of a column 200 standing vertically on the carriage, an arm 300 articulated to the column, and a paint spray head 400.

수평이송대(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 로봇구조체를 바닥에 고정하는 고정판(500)과, 하기와 같은 수평이송 구동부로 구성된다. As shown in FIG. 1, the horizontal transfer table 100 includes a fixed plate 500 for fixing the robot structure to the floor, and a horizontal transfer driver as described below.

수평이송 구동부는 고정판의 최 후미에 부착되어 칼럼의 전후방향 직선운동을 일으키는 수평이송 구동모터(110), 구동모터와 볼 스크루를 연결하는 커플링(120), 고정판에 고정되어 볼스크루를 지지하는 후방베어링(130), 고정판의 최 선단에 고정되어 볼스크루를 지지하는 전방베어링(150), 전방베어링과 후방베어링으로 그 전, 후단이 각각 지지되고 상기 커플링(120)에 의하여 구동모터에 연결되는 볼 스크루(140), 그리고 볼 스크루의 나선을 따라 전후로 운동하며 칼럼의 하부 가 부착되어 있는 볼 하우징(141)으로 구성된다. The horizontal feed drive unit is attached to the rear end of the fixed plate to cause the linear forward and backward movement of the column, the horizontal feed drive motor 110, the coupling 120 connecting the drive motor and the ball screw, and the rear fixed to the fixed plate to support the ball screw The bearing 130, the front bearing 150 is fixed to the front end of the fixed plate to support the ball screw, the front and rear bearings are respectively supported by the front bearing and the rear bearing and connected to the drive motor by the coupling 120. It consists of a ball screw 140, and a ball housing 141 that moves back and forth along the spiral of the ball screw and is attached to the bottom of the column.

칼럼(200)은 그 하부가 상기 볼 하우징에 고정되는 하부구조(210), 하부구조 위에 수직으로 부착되는 칼럼 몸체(220), 그리고 칼럼 몸체의 상단에 고정되어 암(300)이 관절결합되는 상부구조(230)로 구성된다.The column 200 has a lower portion 210 fixed to the ball housing, a column body 220 vertically attached to the lower structure, and an upper portion fixed to the top of the column body so that the arm 300 is articulated. Structure 230.

암(300)은 상기 칼럼의 상부구조에 관절결합을 하는 암 몸체(310), 암 전체를 칼럼의 상부구조에서 회전운동이 일어나게 하는 암 구동부(370), 그리고 암의 선단에 장착되는 분사헤드(400)에 회전운동이 일어나게 하게 하는 분사헤드 구동부(360)로 구성된다. The arm 300 has an arm body 310 that is articulated to the upper structure of the column, an arm drive 370 to cause a rotational movement in the upper structure of the column as a whole, and an injection head mounted to the tip of the arm ( 400 is composed of a jet head driving unit 360 to cause a rotational movement occurs.

암 구동부(370)는 도 4에 도시된 바와 같이, 암이 상하방향으로 회전하는 동력을 제공하는 암 구동모터(371), 암 구동모터와 웜을 연결하는 커플링(372), 암 구동모터에 의하여 회전하는 웜(373), 칼럼의 상부구조에 고정되어 웜을 지지하는 베어링(374), 웜과 짝을 이루고 하기 축(376)을 중심으로 회전하는 웜휠(375), 그리고 웜휠이 부착된 암을 칼럼의 상부구조에 관절연결하는 축(376)으로 구성된다. As shown in FIG. 4, the arm driving unit 370 includes an arm driving motor 371 that provides power for rotating the arm in the up and down direction, a coupling 372 connecting the arm driving motor and the worm, and an arm driving motor. A worm 373 that rotates by a worm, a bearing 374 that is fixed to the upper structure of the column to support the worm, a worm wheel 375 that mate with the worm and rotates about the following axis 376, and an arm with a worm wheel attached thereto. It consists of a shaft (376) articulating the superstructure of the column.

분사헤드 구동부는 도 4에 도시된 바와 같이, 분사헤드(400)의 상하방향 회전운동을 일으키는 동력을 제공하는 분사헤드 구동모터(361), 분사헤드 구동모터와 웜을 연결하는 커플링(362), 분사헤드 구동모터에 의하여 회전하는 웜(363), 칼럼의 상부구조에 고정되어 웜을 지지하는 베어링(364), 웜과 짝을 이루는 웜휠(365), 웜휠에 고정되는 제1 풀리(366), 상기 제1 풀리와 분사헤드(400)의 축(322)에 있는 제2 풀리(322)에 감겨 동력을 전달하는 타이밍벨트(320)로 구성된다.As illustrated in FIG. 4, the injection head driving unit includes an injection head driving motor 361 providing power for generating a vertical rotational motion of the injection head 400, and a coupling 362 connecting the injection head driving motor and the worm. , A worm 363 rotated by the injection head drive motor, a bearing 364 fixed to the upper structure of the column to support the worm, a worm wheel 365 paired with the worm, and a first pulley 366 fixed to the worm wheel. In addition, the first pulley and the timing belt 320 is configured to transfer power by winding the second pulley 322 on the shaft 322 of the injection head 400.

분사헤드(400)는 분사식 도장에 사용되는 보통의 스프레이 건과 동일하나, 몸체 하부에 상하 회전을 하는 핀 구멍이 형성되어 있다. 그리고, 이 핀 구멍에는 타이밍벨트가 감기는 제2풀리(322)가 고정되어 있다.The spray head 400 is the same as a normal spray gun used for spray painting, but has a pin hole that rotates up and down under the body. The second pulley 322, to which the timing belt is wound, is fixed to this pin hole.

이 분사헤드는 그 후미에 페인트 호스가 연결되어 도장에 사용되는 페인트를 공급받는다.The spray head is connected to a paint hose at its rear end to receive paint for painting.

본 발명인 도장로봇의 작동은 다음과 같다.The operation of the inventor robot is as follows.

칼럼의 전후방향 직선운동을 일으키는 수평이송 구동모터(110)가 운동제어시스템으로부터 구동전기를 공급받아 회전하면, 모터 축과 커플링(120)으로 연결된 볼 스크루(140)가 회전을 하게 되고, 볼 스크루가 회전을 하면 볼 하우징(141)이 전후로 운동을 하고, 결국 볼 하우징에 고정된 칼럼(220)이 전후로 운동을 한다.When the horizontal feed drive motor 110 causing the linear movement of the column in the forward and backward direction is supplied with driving electricity from the motion control system, the ball screw 140 connected to the motor shaft and the coupling 120 rotates, and the ball is rotated. When the screw rotates, the ball housing 141 moves back and forth, and eventually the column 220 fixed to the ball housing moves back and forth.

구동모터(110)로 서보모터를 사용하면, 모터 자체의 회전 관성이 적고, 모터 축의 회전방향과 회전 속도를 용이하게 제어할 수 있으므로 제어 시스템이 간편해 진다.When the servo motor is used as the driving motor 110, the rotational inertia of the motor itself is less, and the control system is simplified because the rotational direction and the rotational speed of the motor shaft can be easily controlled.

여기에 사용되는 볼 스크루(140)는 나사산의 면에서 마찰이 아주 적고, 볼 하우징의 너트를 조정하여 백래시(back lash)를 0에 가깝도록 할 수 있기 때문에 정밀한 운동을 가능하게 한다.As used herein, the ball screw 140 has a very low friction in terms of threads, and allows precise movement since the backlash is close to zero by adjusting the nut of the ball housing.

볼 스크루(140)는 그 자체만으로도 비교적 정확한 수평운동을 유도하고, 미끄럼이 일어나는 부위에 불소수지판 등 마찰이 적은 재료를 부착하면 수평이송이 가능하지만, 수평운동부인 볼 하우징(141)의 하부에 선형가이드(리니어가이드, LM가이드)의 불록(142)을 부착하고, 베이스의 바닥면에 가이드바(Guide Bar)(143)를 부착하면 더욱 정밀하고 원활한 직선운동을 유도할 수 있다.The ball screw 140 induces relatively accurate horizontal movement by itself, and horizontal movement is possible by attaching a material having a low friction such as a fluorine resin plate to a sliding portion, but the lower portion of the ball housing 141 is a horizontal movement portion. Attaching the block 142 of the linear guide (linear guide, LM guide), and attaching a guide bar (143) to the bottom surface of the base can induce more precise and smooth linear motion.

볼 스크루(140)의 후단에는 칼럼의 전후방향 운동에 따르는 척력을 지지하기 위하여 스러스트 베어링(131)이 부착된다. 여기에 사용되는 스러스트 베어링으로 테이퍼 베어링을 사용하면 축방향 척력과 축직각방향 하중을 동시에 지지할 수 있다. 볼 스크루의 선단에는 축직각방향 하중만 지지하면 되므로, 레디얼 볼베어링 또는 저널 베어링(151)을 사용하면 족하다. A thrust bearing 131 is attached to the rear end of the ball screw 140 to support the repulsive force according to the forward and backward movement of the column. The tapered bearing used as the thrust bearing used here can simultaneously support the axial repulsive force and the axial perpendicular load. Since only the axial load is supported at the tip of the ball screw, it is sufficient to use a radial ball bearing or a journal bearing 151.

암의 상하방향 회전운동을 일으키는 암 구동모터(371)가 운동제어시스템으로부터 구동전기를 공급받아 회전하면, 모터 축과 커플링(372)으로 연결된 웜(373)이 회전을 하고, 그와 물려있는 웜휠(375)이 회전을 한다. 웜휠은 암의 축구멍에 끼워져 있으므로 웜휠(375)이 회전을 하면 암(300)이 축(376)을 중심으로 회전을 하므로, 결국 암 전체가 관절의 축(376)을 중심으로 상하 회전운동을 하게 된다.When the arm drive motor 371 causing the up-and-down rotational motion of the arm is rotated by receiving driving electric power from the motion control system, the worm 373 connected to the motor shaft and the coupling 372 rotates and is bitten therewith. The worm wheel 375 rotates. Since the worm wheel is inserted into the shaft hole of the arm, when the worm wheel 375 rotates, the arm 300 rotates about the axis 376, so that the entire arm moves up and down about the axis 376 of the joint. do.

웜(373)은 그축의 끝단이 스러스트 베어링(374)으로 칼럼의 상부구조에 고정되어 웜의 축방향 측력을 지지한다.Worm 373 is the end of the shaft is fixed to the upper structure of the column by the thrust bearing 374 to support the axial lateral force of the worm.

웜과 웜휠은 교차하는 축에 회전운동을 전달할 뿐만 아니라, 배력장치 역할을 하므로, 비교적 소형의 구동 모터로도 암의 회전을 유발하는 큰 모멘트를 가할 수 있게 한다. 그기에 더하여 웜과 웜휠은 자결(Self Locking) 작용이 있어서 모터에 동력이 차단되더라도 암은 그 위치에서 정지하고 있어서 안전하다. The worm and the worm wheel not only transmit the rotational motion to the intersecting axis, but also act as a powering device, so that even a relatively small drive motor can apply a large moment causing the rotation of the arm. In addition, the worm and the worm wheel have a self-locking action, so the arm stops at that position even if the power is cut off.

분사헤드(400)의 상하방향 회전운동을 일으키는 분사헤드 구동모터(361)가 운동제어시스템으로부터 구동전기를 공급받아 회전하면, 모터 축과 커플링(362)으로 연결된 웜(363)이 회전을 하고, 그와 물려있는 웜휠(365)이 회전을 한다. 웜휠에는 타이밍벨트가 감기는 제1풀리(366)가 고정되어 있고, 분사헤드(400)의 축구멍 에는 제2풀리(322)가 고정되어 있으므로, 웜휠이 회전하면 그 동력이 타이밍벨트(320)를 통하여 분사헤드(400)에 전달되어 분사헤드가 관절의 축(322)을 중심으로 상하 회전운동을 한다. When the injection head drive motor 361 causing the up and down rotational motion of the injection head 400 is rotated by receiving the driving electricity from the motion control system, the worm 363 connected to the motor shaft and the coupling 362 rotates. , And the worm wheel 365 that is bite rotates. Since the first pulley 366 on which the timing belt is wound is fixed to the worm wheel, and the second pulley 322 is fixed to the shaft hole of the injection head 400, the power is transmitted to the timing belt 320 when the worm wheel is rotated. It is transmitted to the injection head 400 through the injection head rotates up and down about the axis 322 of the joint.

분사헤드(400)의 분사노즐은 제어장치로부터 개폐신호를 받아 페인트를 분사하여야 할 시점에 페인트를 피 도장물체에 분사한다.The injection nozzle of the injection head 400 receives an opening / closing signal from the control device and sprays the paint on the object to be sprayed when the paint is to be injected.

타이밍벨트(320)는 그냥 두 개의 풀리에 감아 사용하여도 되지만, 도 1에 도시된 바와 같이 중간에 이이들러(321)를 설치하여 벨트를 눌러주면 풀리에 벨트가 감긴 접촉각이 커져서 더 큰 동력을 전달할 수 있다.The timing belt 320 may be used by simply winding two pulleys, but as shown in FIG. 1, when the idler 321 is installed in the middle to press the belt, the contact angle of the belt wound around the pulley becomes larger, thereby providing greater power. I can deliver it.

분사헤드 구동부의 웜의 고정 방법은 암 구동부와 같고, 암의 선단 분사헤드(400)의 축구멍에는 레디얼 볼베어링이 설치되어 스프레이 건의 회전운동을 원활하게 한다.The fixing method of the worm of the injection head driving unit is the same as that of the arm driving unit, and a radial ball bearing is installed in the shaft hole of the tip injection head 400 of the arm to facilitate the rotational movement of the spray gun.

상기한 바와 같이 본 도장로봇은 컨트롤시스템에서 각각 구동전기를 공급받아 작동하는 3개의 구동모터에 의하여, 도 5에 기재된 바와 같이 스프레이 건이 임의의 위치에서, 임의의 각도로 이동을 하면서 피 도장물에 페인트를 분사하여 고품질의 도장이 이루어지게 한다.As described above, the paint robot is operated by three drive motors respectively supplied with driving electric power from the control system, and as shown in FIG. 5, the spray gun moves to an object to be coated at an arbitrary position and at an arbitrary angle. Spray paint to ensure high quality paint.

본 도장로봇은 도장대상 물체가 작업 라인을 따라 수평으로 이송되는 여건에서 사용하기 위한 것으로서, 별도의 좌우 수평방향 운동기구는 구비하고 있지 않다. 그러나 고정된 물체에 도장을 하는 경우 베이스의 하부에 수평이송구동부와 동일한 구성의 제4구동부를 횡방향으로 배치하여, 간단히 좌우 수평방향으로도 운동이 일어나게 할 수 있다.This painting robot is intended to be used in a situation where the object to be painted is transported horizontally along the work line, there is no separate left and right horizontal movement mechanism. However, when painting a fixed object, the fourth driving part having the same configuration as the horizontal moving driving part is disposed in the horizontal direction at the lower part of the base, so that the movement can also be caused simply in the horizontal direction.

로봇 제어 시스템은 피 도장물체 인식센서, 주연산부, 제어부, 전원공급부, 명령입력부, 디스플레이부 등으로 구성된다. The robot control system is composed of an object to be recognized, a main operation unit, a control unit, a power supply unit, a command input unit, a display unit, and the like.

인식센서는 피 도장물체가 도장위치에 진입하는 것을 감지하는 기능을 하여 이 자료를 주 연산부에 제공한다.The sensor detects when the object to be coated enters the painting position and provides this data to the main computing unit.

주연산부는 명령입력부에서 입력된 자료와 인식센서에서 받은 자료를 바탕으로 미리 입력된 제어 알고리즘을 수행하여 도장작업에 필요한 각종 명령신호를 생산하여 제어부로 보낸다. The main operation unit performs various input control algorithms based on the data input from the command input unit and the data received from the recognition sensor to produce various command signals necessary for painting and send them to the control unit.

제어부는 주연산부에서 받은 명령신호에 따라 각각의 구동모터를 구동하는 신호, 스프레이 건의 개폐신호 등을 전원공급부와 스프레이 건에 보낸다.The control unit transmits a signal for driving each driving motor and an opening / closing signal of the spray gun to the power supply unit and the spray gun according to the command signal received from the main computing unit.

전원공급부는 외부 전기를 공급받아, 가변저항을 이용하여 각각의 구동모터의 구동에 필요한 전기를 생성하여 각각의 구동모터에 전기를 공급한다.The power supply unit receives external electricity, generates electricity for driving each driving motor by using a variable resistor, and supplies electricity to each driving motor.

명령입력부는 도장에 필요한 각종 자료, 초기값 등을 입력하는 부분이다.The command input unit is used to input various data, initial values, and the like required for painting.

디스플레이부는 도장로봇의 각종 현재상태와 명령입력상태, 그리고 기타 필요한 사항을 표시하는 기능을 한다.The display unit displays various present states, command input states, and other necessary items of the painting robot.

상기와 같은 제어시스템의 제어절차는 도 6의 플로차트와 같다.The control procedure of such a control system is the same as that of the flowchart of FIG.

그리고, 제어시스템의 각 구성요소 간의 명령 및 신호전달체계는 도 7과 같다.And, the command and signal transmission system between the components of the control system is shown in FIG.

제어 시스템에서 주연산장치, 명령입력부 그리고 디스플레이부는 기존의 개인용 컴퓨터(이하 PC라 칭함)를 이용할 수 있고, 조정부는 하나의 기판으로 제작하여 PC에 내장시킬 수 있다.In the control system, the main computing unit, the command input unit and the display unit can use an existing personal computer (hereinafter, referred to as a PC), and the control unit can be made of a single board and embedded in the PC.

주연산부에는 도장작업의 제어에 필요한 각종 데이터들이 입력되어 있고, 제어신호의 생성에 필요한 연산을 하는 알고리즘이 내장되어 있다. 이 알고리즘은 비쥬얼 베이직(Visual Bacic)으로 짜여져 있어서 사용과 수정이 용이하다. In the main computing unit, various data necessary for controlling the painting work are input, and an algorithm for calculating a control signal is built in. This algorithm is written in Visual Bacic and is easy to use and modify.

전원공급부는 하나의 모듈로 제작하여 PC에 내장시킬 수도 있고, PC 외부에 둘 수도 있다.The power supply can be built as a module and embedded in a PC, or can be placed outside the PC.

본 발명인 도장로봇은 대량생산되는 소형 고급제품의 고품질 도장에 적합하게 소형이면서 구조가 간단하고, 운용이 용이하다. 따라서 본 발명은 좁은 공간에 설치할 수 있고, 컴퓨터 프로그램에 의하여 자동으로 도장작업이 이루어지므로 도장의 품질이 균일하고 우수하며, 대량생산에 적합하다.The present inventors robot is small in size, simple in structure, and easy to operate, suitable for high-quality painting of mass-produced small luxury products. Therefore, the present invention can be installed in a narrow space, the painting work is automatically performed by a computer program, the quality of the coating is uniform and excellent, and is suitable for mass production.

본 도장시스템의 운용을 위해서는 숙련공이 필요하지 않고, 누구나 쉽고 간편하게 운용할 수 있다. 그리고 도장작업에 필요한 최소량의 도료만 필요한 시점에 필요한 량만큼 사용되므로 도료의 낭비가 적고, 도료에 의한 환경오염 등 여타문제를 최소화할 수 있다. No skilled workers are required to operate this coating system, anyone can operate it easily and simply. In addition, since only the minimum amount of paint required for the painting work is used as necessary at the time necessary, the waste of the paint is reduced and other problems such as environmental pollution caused by the paint can be minimized.

본 도장로봇은 서보모터를 사용하여 제어시스템이 간단하고, 그에 따라 생산가격이 저렴하다. 그리고 고장이 거의 없어 정비유지에 소요되는 운용비가 적게 든다.This painting robot uses a servo motor, so the control system is simple and the production price is low. And since there is almost no breakdown, the operating cost for maintenance is low.

본 도장시스템은 제어 알고리즘이 간단하고, 사용이 편리한 비쥬얼 베이직으로 작성되어 있어서, 다양한 제품의 도장작업에 쉽게 대응할 수 있다.This coating system is made of visual basic with simple control algorithm and easy to use, and can cope with the painting work of various products easily.

Claims (4)

고정판과 상기 고정판 위에 고정되는 것으로서, 구동모터, 상기 구동모터의 축에 연결되는 볼 스크루, 상기 볼 스크루와 짝을 이루는 볼하우징, 그리고 상기 볼 스크루를 지지하고 있는 전, 후방 베어링을 포함하여 구성되는 수평이송 구동부 로 구성되는 수평이송대;It is fixed on the fixed plate and the fixed plate, comprising a drive motor, a ball screw connected to the axis of the drive motor, a ball housing mating with the ball screw, and the front and rear bearings supporting the ball screw A horizontal feeder composed of a horizontal feeder; 상기 수평이송대의 볼하우징에 고정되어 볼하우징과 같이 수평이송이 되는 하부구조, 상기 하부구조 위에 수직으로 연결되는 칼럼 몸체, 그리고 상기 칼럼 몸체의 상단에 부착되고 하기 암이 관절 연결되는 상부구조를 포함하여 구성되는 칼럼;A lower structure which is fixed to the ball housing of the horizontal carrier and is horizontally transported like a ball housing, a column body vertically connected to the lower structure, and an upper structure attached to an upper end of the column body and jointed by an arm A column comprising; 상기 칼럼의 상단에 그 일단이 축으로 연결되어 관절운동을 하고, 타단에는 도료를 분사하는 하기 분사헤드가 부착되는 암;An arm having one end connected to an axis at an upper end of the column to be articulated, and the other end of the arm to which a spray head for spraying paint is attached; 상기 암의 끝단에 축으로 결합되어 상하방향 회전운동이 일어나고, 도장에 필요한 페인트를 분사하는 분사헤드;An injection head coupled to an end of the arm in an axis to rotate upward and downward, and spraying paint required for painting; 상기 암의 상하방향 회전운동을 일으키는 것으로서, 구동모터, 상기 구동모터의 축에 연결되는 웜, 그리고 상기 웜과 짝을 이루고 상기 암의 칼럼에 고정되는 부위의 축구멍과 그 축이 일치되게 부착되는 웜기어를 포함하여 구성되고, 상기 칼럼의 상부구조에 고정되는 암 구동부;Inducing the up-and-down rotational movement of the arm, the drive motor, the worm connected to the axis of the drive motor, and the shaft hole of the portion mating with the worm and fixed to the column of the arm is attached to match the axis An arm drive including a worm gear and fixed to an upper structure of the column; 상기 분사헤드의 상하방향 회전운동을 일으키는 것으로서, 구동모터, 상기 구동모터의 축에 연결되는 웜, 상기 웜과 짝을 이루는 웜기어, 상기 웜기어에 그 축구멍이 일치되게 고정되는 풀리, 상기 분사헤드의 회전축구멍에 그 축이 일치되게 부착되는 풀리, 그리고 상기 2개의 풀리에 감겨지는 타이밍벨트를 포함하여 구성되는 분사헤드 구동부;To cause the up and down rotational movement of the injection head, a drive motor, a worm connected to the axis of the drive motor, a worm gear paired with the worm, a pulley fixed to the worm gear to match the shaft hole, of the injection head An injection head driving unit including a pulley to which the shaft is coincidentally attached to the rotating shaft hole, and a timing belt wound around the two pulleys; 를 포함하여 구성되는 도장로봇 구조체.Painting robot structure is configured to include. 제 1항에 있어서, 3개의 구동모터는 모두 서보모터인 것을 특징으로 하는 도장로봇 구조체.The painting robot structure according to claim 1, wherein all three driving motors are servo motors. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수평이송대의 수평이송 구동부의 볼하우징은 그 하면에 리니어 가이드 블록을 부착한 볼하우징이고, 상기 수평이송대의 고정판은 그 길이 방향으로 상기 리니어 가이드 블록과 짝을 이루는 가이드바를 더 구비한 고정판인 것을 특징으로 하는 도장로봇 구조체.3. The ball housing according to claim 1 or 2, wherein the ball housing of the horizontal feed drive unit of the horizontal feeder is a ball housing with a linear guide block attached to the lower surface thereof, and the fixed plate of the horizontal feed stand is the linear guide block in the longitudinal direction thereof. Painting robot structure characterized in that the fixing plate further provided with a guide bar paired with. 제1항, 제2항 또는 제3항의 도장로봇 구조체 중의 어느 하나의 도장로봇 구조체;Claim 1, 2 or 3 of any one of the painting robot structure painting robot structure; 그리고, 피 도장물체 인식센서, 주연산부, 제어부, 전원공급부, 명령입력부, 디스플레이부를 포함하여 구성되는 것으로서, 주연산부에 입력된 데이터와 알고리즘에 의하여 상기 도장로봇 구조체의 3개의 구동모터를 제어하는 제어장치;In addition, the control object for controlling the three driving motors of the painting robot structure by the object and sensor, the main operation unit, the control unit, the power supply unit, the command input unit, the display unit, and the data and algorithms inputted to the main operation unit. Device; 로 구성된 것을 특징으로 하는 도장시스템.Painting system, characterized in that consisting of.
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